专利名称：频分复用系统中的自适应信道分配的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及蜂窝通信系统，更具体地涉及频分复用蜂窝系统中，自适应信道分配的方法和系统。
现有技术描述在蜂窝通信系统中，当一个移动台的用户在系统覆盖的地理范围以内漫游时，是通过无线接口与此系统进行通信的。移动台与系统之间的通信是通过在分布在系统覆盖区域内提供基站来实现的，每一个基站都可以与系统内运行着的移动站进行通信。在典型的蜂窝通信系统中，每个基站负责移动台在一个特定的地理区域，称之为小区的范围内的通信，处于一个特定小区中的移动站与控制该小区的基站进行联系。当移动站在系统内移动时，根据其移动情况，系统与移动站之间的通信控制信息从一个小区传送到另一个。现存的蜂窝移动通信系统中，根据各种不同的空中接口标准运行，以确保其应用于特定系统时的兼容性。每个标准都规定了系统的移动站与基站之间的各种运行模式下，包括闲置期间，控制信道的重新搜索期间，登记期间，以及语音或业务信道的连接期间的具体的细节。近年来，蜂窝系统技术发展迅速。这些发展可以归因于对蜂窝系统提供的越来越复杂的业务的需求的不断增长。当蜂窝系统的技术以及数量在全球范围内不断增长以适应这些需求时，同时相应与系统运行状况的各种标准的数量也在增长。
就象在大多数无线通信系统中一样，在蜂窝通信系统中，可用的频带范围是很有限的资源。因此，在发展新的蜂窝系统时，注意力就集中在如何最有效地利用频带资源上。另外，蜂窝系统内的通信常常因某些类型的诸如多径传播和共信道串扰造成的无线频率(RF)信号失真而受到限制。因此新的系统标准中应该着重强调减小系统小区内这些无线频率信号失真的需要。
频分复用(FDM)是一种应用于蜂窝系统的数据传输方法。正交频分复用(OFDM)是尤其适合于蜂窝系统的一种FDM方式。一个正交的OFDM信号包括几个复用的副载波信号，每个副载波信号频率不同，被一个离散变化的而不是连续的信号所调制。因为调制信号的电平是离散变化的，每个副载波信号的功率谱都服从(sin x/x)2的分布规律。每个副载波所传送信号的频谱是呈带状分布的，因此在其他副载波的频谱位置为零，在各个副载波之间，不产生串扰。一般来说，N个系列数据元素信号调制N个副载波频率，即实现了频分复用。其中每个信号序列构成了时长为T＝1/fs的数据块，其中fs是OFDM信号的带宽。OFDM系统的各个副载波信号间的频率间隔为1/T的整数倍。尽管副载波的频谱有重叠，这个频率间隔可以使得一个符号间隔上的各副载波是正交的，因此调制后副载波信号的功率峰值可以交错产生，在一个峰值出现时，其他信号的功率谱恰好是空的。当一个OFDM信号中包含大量的副载波时，其整个频谱形状就近似为矩形。
在时长为T的时间内，OFDM信号的信息包含在由N个信号的样值。N个样值的值可以由下面的公式来表示x(n)=Σk=0N-1X(k)e2jnk/N]]>X(k)的N个值代表了时长为T的时间内，调制OFDM载波信号e2jnk/N的离散变化的信号的N个相互独立的数据。从上式可以看出，在每一块内，OFDM信号相当于一组X(k)的反付氏变换。要将数据流转换成OFDM信号，数据流要被分成N个X(K)的抽样快，对每一块进行离散的反付式变换在某一特定样值位置出现的一列数据块就构成了调制了频率为fn的副载波信号的离散变化的信号的信息。
OFDM提供了很多很适合应用于蜂窝通信系统的优点。在OFDM中，副载波信号的频域正交性使得整个OFDM信号的频谱近似为矩形。这个结果对于系统中对频带的利用来说，是效率最高的一种。OFDM信号的优点还表现在可以减小由多径传播造成的串扰。多径传播效应是由无线电波在建筑物之间的散射造成的，其结果是造成频率选择性多径衰落。在OFDM系统中，每个信号数据元素的频谱通常只占用一小段频带，这可以阻止多径衰落在多个信号中的传播。这样就有效地防止了由频率选择性衰落带来的随机突发噪声，这样可以以许多信号都轻微失真的代价，防止了一个或几个信号被彻底破坏。另外，OFDM还具备这样的优点，在信道中可以选取相对于信号延迟时间来说很大的时隙T，这样可以减小由于同时收到几个部分的不同信号而造成的码间串扰。
OFDM在蜂窝系统中的应用是由Cimini在″Analysis and Simulation ofa Digital Mobile Channel Using Orghogonal Frequency DivisionMultiplexing[在数字移动信道中应用正交频分复用技术的分析与仿真]″，IEEE Trans.Commun.，Vol.33，No.7，pp.665-675(July，1985)一文中提出的。Casa也在″OFDM for Data Communication Over Mobile Radio FM-Channels-Part IAnalysis and Experimental Results″，IEEE Trans.Commun.，Vol.39，No.4，pp.783-793(May，1991)中提出了类似的应用。在这些OFDM蜂窝系统中，为在小区内的每一个从基站到移动台(下行)或从移动台到基站(上行)所建立的通信链路都划分了一组副载波频率。这一套频率是从系统中所有可用的载波频率中抽选出来的。在一个小区内，一个副栽频率不能同时分配给一个以上的通信链接。因此，在同一小区内不会发生副载波间的共信道串扰。然而，OFDM系统允许在小区内给通信链路分配在另一个小区内已经分配了的一组副载波频率[或系统允许在不同的小区内使用同一组副载波频率]。这些副载波频率在使用时可能会受到来自另一个小区的同一套副载波频率的共信道串扰，在这些OFDM系统中，没有方法和系统来协调不同小区间的各个通信链路的副载波频率分配。在这样的系统中，由相邻小区内使用同一副载波频率而对通信链路造成的共信道串扰可能会很大。
在非OFDM系统中，已经有几种方法用来降低共信道串扰。自适应信道分配(ACA)就是这样的一种方法。在ACA中，只要满足了有关串扰的标准，任一分配给蜂窝系统的信道频率都可以用来在系统的任意小区中建立一个连接，而不管它是否已经应用于系统中的其他部分中。同样，只要满足有关串扰的标准，整个系统的信道频率也可被随意重用，而不管它是否已经应用到系统的其它部分中。
在自适应信道分配中，在一个小区的覆盖范围内，几种方法用于衡量动态分配的信道的信号质量和串扰级，以便生成一个能够用来分配给即将建立的通信链路的话音信道和业务信道的列表。负责控制小区和此小区内移动台的基站来进行对即将被系统动态地分配做通信用的一套信道频率的测试，一般来说，上行和下行的测试都要进行。基于这些测试，在建立一个新的连接的时候，系统将遵照某些准则给这个链接分配信道频率。例如，在最小串扰ACA系统中，系统在每个小区内测试时，按照串扰从最小(也就是质量最好的情况)到最大(最差质量)列出信道列表，然后系统根据列表选出串扰最小的信道分配给小区内的通信链路。其他准则也被考虑，比如确保所选信道间的频率间隔，或者是避免频率发生互调的信道组合。作为ACA的一个实施例，H.Eriksson，″Capacity Improvement by AdaptiveChannel Allocation[通过自适应信道分配提高容量]″，IEEE GlobalTelecomm.Conf.，pp1355-1359，Nov.28-Dec.1，1988，一文中说明了在把所有信道做为全部基站的共有资源的情况下，可以提高系统的容量。在上文的参考报告中，移动台来测试下行信号质量，系统根据选择具有最高载波/串扰比的信道的原则来分配信道。
现有的为非OFDM蜂窝系统设计的ACA算法中，所有的连接都是用的一个载波频率，这种方法不能有效地用在OFDM蜂窝系统中。现存的ACA技术中的一个问题在于，与系统中每一个通信链路只采用一个载波的情况相比，OFDM系统中的副载波数量很大。这就需要花费更多的时间和系统资源来得到上行和下行通信的测试结果，这种测试结果在ACA技术中是非常必要的。另外，为了把移动台一端得到的下行的测试结果的大量数据传送给系统做进一步处理，还要用到大量的信号资源。
因此如果有一种方法和系统可以做到OFDM系统的自适应信道分配的话，这种方法是很有优势的。这种方法和系统应该提供在OFDM系统中的副载波分配方法，能够降低系统小区间的共信道串扰，同时还能发挥ODFM系统的独特优点，以便在分配信道时有效利用系统资源。在本文中提到的发明就是这样的一种方法和系统。
发明小结本发明提供了在正交频分复用(OFDM)系统中进自适应信道分配(ACA)的一种方法和系统。这种方法和系统提供了OFDM系统中，为每个链接分配副载波的可以减小系统中小区间的共信道串扰的方法。
这个发明还克服了将在非OFDM系统使用的各个常规ACA方法和系统用于OFDM系统时实施中的缺点和困难。常规的ACA方法是为适用于每个连接只用一个信道的系统而设计的自适应分配无线信道的方式。应用于OFDM系统时，在这些常规方法中要求自适应地分配所有的用户用OFDM副载波。而在OFDM系统中，自适应地分配所有的OFDM副载波将需要极大量的测量，和用来在系统的接收器和发送装置之间传送信道测量信息和分配信息的大量信令资源。通过有选择性的抽取自适应分配的载波，制定适当的分配判断准则，本发明的系统和方法在最小化系统的测试内容和信令资源的同时，而仍能提供有效的自适应信道分配(ACA)。
在此发明的第一个方面，从一大组可以用来为OFDM系统中每一个链接上通信的N个副载波中抽取出初始的M个副载波子集。M的数量取决于特定链接的数据速率，系统中不同的链接可以互不相同。然后这M个副载波的子集就用于在连接中传送信息。在通信的过程中，周期性测试在这个子集中的M个副载波的信号的质量级(C/I)、和所有N个可用的副载波的串扰级(I)。这些C/I和I的测量结果都报告给系统，在链路上通信的过程中系统则通过这些结果来分析在链路所在的小区内是否存在着有闲置的副载波可以提供比子集中的M个副载波更好的信号接收质量。如果发现了更好的闲置副载波，则系统重新配置这M个副载波的子集，把这个闲置的载波包含进去。
此发明的第二方面中，做为链路的接收端的移动台只在特定报告时间向系统传送有限的一组测试结果，而不是将测试结果全盘送出。传送的一组包括抽选的一定数量的最低的C/I和I值构。这样的传输有限的测量结果的方式减少了对上行系统信令资源的占用。
本发明的另一个实施例中，做为接收端的移动台周期性地测试子集中的M个副载波的信号的质量级(C/I)、和所有N个可用的副载波的串扰级(I)。然后移动台根据C/I和I测量来决定候选的替代副载波频率，然后对系统发出用这个候选副载波来替代子集中的某一副载波的请求，然后由系统来对替换请求做出接受或者是拒绝的回应。如果接收到了接受替代副载波的请求，移动台就重新配置副载波子集，把候选的副载波包括在M个副载波子集中。如果这个副载波被拒绝了，移动台就发出一个新的替代申请，请求以一个新的候选载波来替换。
图解简介
图1是应用本发明的蜂窝通信网络的示意图；图2A表示的是按照本发明，在正交频分复用系统中的副载波分配情况；图3A是本发明一个实施例的系统方框图；图3B和图3C分别本发明的一个实施例中，链路发送器和链路接收器的方框图4A和4B是在本发明的一个实施例中，链路接收机处理步骤流程图；图5是本发明应用于蜂窝通信网络的处理步骤流程图；图6A和6B是在本发明的另一个实施例中，链路接收机处理步骤流程图；图7是在蜂窝通信网络中本发明另一个实施例的处理步骤流程图。
发明详述参照图1，图中给出了本发明通常应用于其中的频分复用(FDM)蜂窝通信系统的示意图。图1中，一块任意形状的地形划分为相连的规则的覆盖区域，或称之为小区(C1-C10)。图1中的系统只包括10个小区，(已经具有代表性，)实际上的小区数量可以很多。
在小区C1-C10中，每一个都有与之关联的基站B1-B10坐落其中。每个基站B1-B10如现有技术所已知包括一个发送器，接收器和一个基站控制器。在图1中，基站B1-B10分别位于小区C1-C10的中心位置，并装备了全方向的天线。而在其他结构的蜂窝无线通信系统中，基站B1-B10有可能位于小区的外围地带，也有可能离小区C1-C10的中心很远，通过全方向或者定向无线信号覆盖小区地区。因此，在图1中所给出的蜂窝无线系统仅仅是一个示意，而不是说本项发明仅仅适用于此种类型的蜂窝通信系统。
继续参看图1，我们可以在C1-C10中找到10个移动台M1-M10。同样，图中仅仅给出了10个移动台，而实际上移动台的数量很多，并且大大超过基站的数量。此外，在某些小区里没有移动台出现，实际上，在任一小区里，移动台的存在与否应该是完全取决于移动台M1-M10的用户的个人愿望，他可以在小区中漫游，或者从一个小区进入相邻的小区，甚至从一个移动交换中心(MSC)管辖的蜂窝无线系统移动到另一个这样的系统中。
移动台M1-M10都具有通过B1-B10中的一个或多个基站和一个移动交换中心MSC发出或者接收电话呼叫的功能。移动交换中心MSC与所有的基站B1-B10通过电缆等煤质相连，然后接到固定的公众电话交换网PSTN(未标明)或者综合业务数字网(ISDN)等其他类似的固定网络中。相关的连接，比如移动交换中心MSC到基站B1-B10之间，或者移动交换中心MSC与PSTN或者ISDN的连接，并没有在图中完全给出，不过这些连接都是最普通的连接技术。与之类似，我们知道，在一个蜂窝无线通信系统中，包括不止一个移动交换中心，其他的移动交换中心与另一组基站的连接，或者移动交换中心之间的连接通过电缆或无线通信的方式实现的。
系统中的MSC可以控制管理基站B1-B10与在其管辖范围的M1-M10移动台的通信。当一个移动台在系统内漫游时，通过其所在小区内的基站与系统相联系，登记它的位置。当移动台通信系统收到对某一特定移动台的呼叫时，覆盖其地理位置的基站就在控制信道中广播带有移动台地址的寻呼信息。在收到呼叫自己的寻呼信息后，移动台就从系统的接收信道中搜索出最强的接收信号信道，向基站发出回应信号。接下来就是建立呼叫连接的过程了。MSC控制着确信在它的基站B1-B10所辖范围内的移动台对于接到呼叫做出的回呼信号，基站在收到呼叫回应后对该移动台做出的无线信道分配，和移动台与基站之间的封闭通信，在通信过程中，移动台可能由一个小区移动到另一个，而基站也要做相应的变动。
C1-C10中的每一个小区都要被分配一套FDM副载波频率和至少一条专用的控制信道。控制信道是通过与移动台之间的信息往来控制或监督移动台的操作的。这些往来的信息包括呼入信号，呼出信号，寻呼信号，寻呼响应信号，位置登记信号以及话音及业务副载波分配等。
本文中提到的发明涉及的是应用于如图1所示的FDM蜂窝系统的一种自适应信道分配(ACA)的方法和系统的实现。在一个示范的实施例中，OFDM系统的总频带为5MHz，每个副载波间隔为5KHz。因此系统所有可用的副载波数量大约为5MHz/5KHz＝1000。这些副载波再经过再经过频率为2G的系统载波调制后，经由无线信道传送，这个传输信道的频谱能量集中在无线载波频率附近。在一个小区内，所有的副载波都是可以应用的，但是每一个副载波不能被两个以上的连接同时使用。频分双工(FDD)可以用来分隔上行和下行副载波频率。系统包括一个专用控制信道(DCCH)，传送上行和下行的各种手机控制信息，包括长期信道分配信息，长期功率控制信息和一些测试信息及测试结果。系统还包括一条物理信道(PCCH)，传送一些上行的和下行的短期信道分配信息，短期功率控制信息和一些测试信息和测试结果。
在这项发明的ACA中，对于每一个移动台与基站之间上/下行通信链路，系统都从N个副载波中选择数量为M的副载波子集，上述的N个副载波就是指对每一个连接来说，系统中所有可用的副载波集合，其中N＞M。在通信过程中，这个数量为N的副载波集合是不再变化的。这个集合有可能包括了系统中所有的副载波，也可能在数量上少于副载波总数，但是大于子集中的副载波数量M。
现在参看图2，它表示的是按照本发明，在OFDM系统中的副载波分配情况。基站200与移动台202之间是通过下行连接206和上行连接208进行的。基站200还通过下行连接210和上行连接212与移动台204进行通信。所有这些连接，包括206，208，210和212都是经过系统的无线频率调制的。每一个连接中的话音和数据都是调制到一定数量的(M)副载波上的，经过调制的副载波再经系统的无线频率调制。每一个连接，206，208，210和212在小区内都是使用了一套单独的一套M个副载波子集，每一套副载波在一个小区中只能为一个连接所使用。
现在参看图3A，它是参照本发明所实现的系统方框图。系统包括一个通信发送器300，通信接收器330，ACA处理部分360和无线频率信道380。对于特定的一个通信链路来说，接收器330和发送器300分处于连接的两端。在下行连接中，接收器330是处于移动台中的而发送器是在基站中。在上行连接中，接收器330在基站中而发送器300是在移动台中。无线频率信道有一套N个副载波可以使用，通信接收器330和通信发送器300之间通过无线频率(RF)信道380建立的连接使用一套M个可用的副载波频率。
现在参看图3B和图3C，它们分别是图3A中发送器300和接收器330的功能方框图。在两图中给出的发送器和接收器的特征对于基站内和移动台内都是适用的。
发送器300包括一个串并行转换器302，映射电路(MAP)304，快速反付氏变换(IFFT)线路306，一个频率复用器(MuX)308和调制器310。在发送操作中，串并行转换器302将一个串行数据序列312转换为包含M个符号的信号块314，其中M是由信号所占时长与系统的信号速率决定的。然后这M个信号输入道MAP电路304中，在这里信号被映射到做为下一级的输入的副载波信号上，然后在IFFT电路306中，对输入的块信号进行快速反付氏变换，在它的N个输出端产生的输出信号318再送入复用器MuX308中进行复用，得到了信号320，其中包含了M重复用副载波，每个副载波内包含有信号314中的M个信号之一的信息。接下来信号320再进入调制器310中，经系统RF载波324调制后，就做为OFDM信号经由RF信道322发送出去。
接收器330包括解调器332，频率解复用器(DEMUX)334，快速付氏变换电路(FFT)336，反映射电路(DEMAP)338，一个并串行转换口340，串扰测量装置344，信号质量测量装置342和处理器346。在接收操作中，系统由RF信道322接收到了系统的RF载波，然后在解调器332中进行解调，然后在DEMUX334中进行解复用，得到了N个样值的信号348，其中包括M重复用的副载波信号。然后在FFT电路336中对信号348进行快速付氏变换，产生了信号350，它包含在每个副载波上传送的所有调制数据。解调和FFT过程是由处理器输入到DEMUX334和FFT电路336的参数决定的。串扰测量装置344负责测试每一个从N个样值的信号348恢复出来的信号350的串扰(I)级。这N个接收数据信号350接下来被输入到反映射块338中，在这里，对信号350进行反映射，得到了由M个划分给当前连接使用的副载波协带的M个数据信号352，然后再输入并/串行转换器340，变换为串行接收信号354。在反映射器338的输出端，对接收器330的接收信号352中的当前分配给连接使用的M个副载波所协带信号中的每一个进行信号质量(C/I)的测量。
对每个通信链路的自适应信道分配是由图3A中所示的ACA处理部分360来实现的，它的操作基于通信接收器中的测量结果来进行。在给出的实施例中，处理器346收到来自串扰测试装置和质量测量装置342的测试结果，通过对这些结果进行分析，处理器346得到了基于处理单元360的输入数据。如实施例所示，ACA处理单元位于MSC中，它的位置亦可以是系统的基站内。可以想象得出，ACA处理单元所实现的功能是分散在移动台，基站和MSC中完成的。其中，配置内存以存取数据，以及配置微处理器和软件用以实现上述类型的功能的技术，是众所周知的。
当移动台做为通信链路的接收端时，处理器346将ACA数据传送到移动台的发送器，通过包括处于适当控制信道的上行线路接口362发送出去。当基站做为通讯接收端时，处理器346把ACA数据通过包含有陆线或者其他连接通道的接口362传送到MSC中。ACA处理部分360对数据进行处理，然后根据情况，在基站做为接收器时，通过包含有陆线或其他连接通道的接口364把适当的副载波分配命令送至连接接收器330中，或者在移动台做为接收器时，通过在适当控制信道的下行线路将分配命令送至接收器中。通信接收器330的处理器346接收到命令后，就得出了一套正确的接收器输入参数，以确保收到了正确的通信链路副载波频率。ACA处理部分360还通过接口366向与通信发送器300有关的MAP电路304发送命令。MAP电路304则把M个信号映射到相应的输出端，因此，正确的M个副载波子集就可以传送了。
至于系统的移动台，基站以及MSC之间的通信，都是可以通过已知的方法来完成的。在本文中描述的实施例中，DCCH和PCCH信道在上行和下行连接中都可以用来传送移动台和系统之间的测试结果或副载波分配信息。使用控制信道来传输这些信息的方法对于本领域的人来说，是众所周知的。
现在来参看图4A，这里给出了接收器330在ACA处理的过程中的执行步骤的流程。移动台从下行线路中收到信息后的执行步骤和基站在上行线路收到信息后的执行步骤是完全相同的，上述两种情况下接收器330的执行步骤流程都可以参照图4A的示意。移动台和基站之间执行步骤的不同体现在ACA测量过程的第428步。这个特别的步骤将在描述图4B是时参考。
ACA过程自系统有必要在一个移动台和一个基站间建立连接时开始，不论这个连接是上行的还是下行的。再来看图4A，在第402步时，通信接收器接收到了系统的命令，要求对N个可用的副载波中的每一个进行串扰测量，这N个有可能是系统中所有的副载波频率，也可能是从中抽选的数量稍小的一组。接下来，在第404步，进行串扰测试。然后，从第404到第406步，串扰测量结果就送到了系统中。当一个移动台做为接收器时，串扰结果就通过DCCH信道或PCCH信道传送到基站，再送到MSC中去。当基站做为接收器时，串扰结果就通过某种陆地连接方式送到MSC中去。在串扰结果的传送过程完成以后，就到了第408步，通信接收器在这个过程中等待系统的回应信息。在通信链路接收器处于408的等待状态时，系统的执行过程可以参看图5。
现在来看图5，在这里给出了系统在ACA处理过程中，它的ACA处理部分进行处理的步骤。在第502步，ACA处理器接到了在通信接收器内进行的N个副载波的串扰测试结果。接下来的504步中，ACA处理器从对N个副载波的测试结果中选出串扰最小的未曾使用的M个副载波频率。然后系统就进行到了第506步，把M个最小串扰的副载波分配给通信链路的信息分别被送往接收器和发送器。ACA处理器然后就进入了第508步，开始等待接收器下一步的输入结果。随后，ACA处理器返回图4A中所示的408状态。在第506步中，也可以采取另一种方法来决定抽选即将分配的M个副载波的方法。例如，可以参考某一副载波频率影响其他小区的通信状况的程度。如果在串扰最小的M个副载波中的某一个正在被相邻小区使用，那么这个副载波将不被采用。在这种情况下，这M个副载波并不是串扰最小的M个副载波。
现在再来参看图4A，一直处于等待状态408的通信接收器现在开始进入到410状态中，在这个步骤中，它接收到了包含M个副载波子集的信道分配信息。下一步，第412步，通信接收器开始用分配的M个副载波来接收信息。然后从412转移到第414步，开始等待下一步的输入。在第416步，接收器收到了一个输入。用分配给通信链路的M个副载波接收信息的过程中，有可能接收到三种类型的输入，如果收到的是呼叫终止信号，则此处理过程到此结束。呼叫终止信号有可能是从系统发送给接收器的，也可能是由接收器一端发出的。呼叫终止信号意味着建立连接进行通信的过程的终止。如果没有收到呼叫终止信号，则系统进入到第420步，通信接收器判断是否有测量计数器的信息出现。测量计数器是包含在与通信接收器相关的处理器上的，它周期性地产生一次测量计数信息，要求接收器做一次I值测量。每一个测量计数器信号都定义了一个测量间隔。如果收到了测量计数信号，系统的进程就进入第424步，在这个步骤中，通信接收器对N个副载波频率进行I值测量，这一次的测量结果与一定数量的以前的测量结果进行平均，得到一个较为可信的结果。在424步中，第一次的测量结果与404中的结果进行平均，后来的结果就与前面的n次进行平均，其中n足够大，以便能得到系统正确的副载波串扰级。接下来第426步，通信接收器对副载波子集中的M个副载波频率进行C/I测量。C/I测量结果通常也与前面的N个C/I测量结果进行平均。然后，在第428步，通信接收器把I和C/I的测量结果都送到系统的ACA处理部分中。在通信接收器为基站和移动台的两种情况下，428步将以不同的方式来进行。如果接收器是基站，则平均测量结果直接送至ACA处理器，如果接收连接是下行情况，处理器位于移动台一端，图4B中所示的子过程可以在把测试结果通过基站上行传送到系统中时，减少信号业务量。
现在来看图4B，这里给出了移动台在图4A中428状态时，系统进行操作的子流程图。通过在不同时刻传送向系统不同套的测量结果的方式，可以减少上行的信号业务量。在比较长的汇报时间段内，所有的I和C/I测试结果都发往系统，在比较短的时间段内，则从I和C/I的测试结果中选取一部分发往系统。时间段的长短需要适当地定义，比如25，以便在每n个短时间段中，或者n个测量周期中，就有一个长时间段出现。在状态428a中，移动台需要判决测量周期中是否要求短的时间段可以用来汇报测量结果，如果是，则转向状态428b，移动台发送C/I指标最差的Y个副载波频率的数据，其中Y＜M，I测量装置将串扰最小的Z个副载波频率发至系统，其中Z＜N。Y和Z的值要根据携带充分多的ACA信息和减少信号业务量的情况折衷考虑。Y有可能被设为1，Z的数值应当是能够保证平均起来，在传送的结果的Z个副载波中至少有一个可以在小区中没有被使用。然后系统进入第414步，在这里移动台等待进一步的输入。然而，如果，在状态428a中，如果移动台判决的结论是系统中没有传送测试结果的短时间段，则系统进入428c状态。在428c步中，移动台将所有的N个副载波频率的C/I和I测量结果发送给系统。然后系统进入状态414，等待进一步的输入。ACA处理器接收到通信接收器的信号测试结果以后，系统进程如图5所示。
现在再来看图5，处于等待状态508的ACA处理器，接收到了通信接收器在510状态的输入，ACA处理器在510状态时收到的有可能测试结果或者是呼叫终止信号。而后系统进入512步，来判断系统接到的信号是哪一种类型，如果收到的是呼叫终止信号，则系统进程到此结束。在这个实施例中，收到的信息是测试结果，因此流程转移到第514步。在514步中，ACA处理器从M个正在使用的副载波中选出C/I指标最低的一个，然后在516中，来判决此C/I值是否低于ACA C/I触发门限。如果在第516过程中，得到了最低的C/I值还没有低于ACA C/I触发门限的判决结果，则系统回到状态508，等待下一步的输入。然而，如果得到的判决结果是最低的C/I值已经小于ACA C/I触发门限，则系统进入第518步，在第518步，系统检查在N个没有用到的副载波中，是否存在I值小于在已经使用的M个副载波中具有最小C/I值信道的I值的副载波。如果系统判断出没有这样的信道存在，则系统重新进入状态508，等待下一步输入结果。然而，如果在第518步，找到了一个具有更小串扰的副载波，则系统进入第520步，系统在这一步中，将找出的具有较少串扰的副载波插入正在使用的M个副载波的子集中，将具有最低C/I值的信道中从子集中除去。为了防止改换副载波带来的突变效应，在第518步中，还需要计算未用的最小串扰副载波的C/I值，以便使替换在C/I值差别最小的副载波之间进行。如果某个未用副载波的C/I值与即将替换的副载波的C/I值的差不是最小值的话，系统将不接受这个替换方案。从第520步到第522步，系统向通信接受器发出一个如何重新配置划分给该连接的M个副载波子集的信息，使得接收器一端的配置与处理器的分配变动保持一致。然后ACA处理器又回到第508步，等待来自接收器的进一步的输入。从第514到第520步所给出的过程也可以用于处理多个未用的低串扰副载波与多个低于C/I门限的副载波之间的替换。(上面提到的)子集也可以按照其他方式来进行重新分配。例如，M个副载波的子集可以依据这个子集的在小区中的使用对相邻蜂窝通信所造成的影响来重新配置。如果在这M个副载波子集中包含了相邻小区正在使用的副载波频率，可以把这些频率用那些在本小区和相邻小区中都没有使用的副载波频率来替换。重新配置也可以发生在当前副载波的C/I值没有降到门限值以下的情况，甚至是未用副载波的串扰级还高于被替换副载波的情况。
只要通话还在继续，在连接中的通信还没有结束，这个过程就在系统中继续。通信接收器收到一个输入后，会从等待状态408转移出来，重复图4A，4B和图5中所示的过程，直到系统的通信链路发送器、通信接受器和ACA处理单元都收到了呼叫中止信号。
在本发明的另一个实施例中，做为通信接收器的移动台发出请求信息，为了正在进行的连接申请某一个包含M个副载波的子集，或者申请为这M个副载波寻找替代频率。信号测量结果不需要从移动台传至系统。系统接下来就向移动台发出接受子集或接受副载波的信息。下行的ACA处理主要在移动台接收器中的处理器346中进行。在这个实施例中，图5所示的原来的实施例中的504，514，516，518，520步，是由移动台内的处理器346来实现的。基站ACA处理器进行上行处理的过程与在图4A，4B和图5中说明的情况是相同的。
现在来看图6A，在这里给出了在本发明另一个实施例中的ACA处理过程中，移动台做为通信接收器的一端的流程图。当移动台收到在第602步产生的测试命令时，ACA过程就开始了。接下来，在第604步中，对移动台中N个可用的副载波中的每一个进行串扰(I)测量。然后，系统进入第606步，得到M个最小串扰的副载波。从第606步到第608步，一个请求副载波子集的信息由移动台发至系统。这个子集请求信息就表示了移动台申请使用所请求子集中的每一个副载波。然后系统进程进入第610步，移动台等待来自系统的应答。在系统进入等待状态610时，其他部分的流程见图7。
现在参看图7，在这里给出了系统采用第二个实施例，也就是移动台与ACA过程相关时，ACA处理部分中的运行流程。在第702步，ACA处理部分收到了子集请求信息，接下来，第704步，系统决定移动台是否可以使用全部的子集中的副载波频率。某一副载波可能在本小区中不能使用，比如，另一个移动台正在使用，或者它本来是系统中保留的做为特殊用途的信道。是否可以使用这M个副载波频率还取决于它们的使用会对相邻小区的通信造成的影响。ACA的设计方案充分考虑了系统管理员在做出决定时的灵活性。如果系统认为允许移动台使用全部的M个副载波频率，则向通信接收器发送一个子集接受信息。相反地，如果在第704步，系统认为申请的M个副载波移动台不能够全部使用，系统则进入第720步，系统发送一个副载波拒绝信息，拒绝子集中M个副载波的一部分。然后系统进入第722步，等待移动台的回应。
现在参看图6A，在第612步，移动台接收到了系统的子集接受信息，或者是副载波拒绝信息。如果收到的信息是接受信息，系统进入第620步，通信接收器开始采用划分的副载波子集接收信号。如果收到的信息是拒绝信息，系统则转移至第616步。在这一步，通信接收器选出替代被拒绝了的副载波的候补频率，这些频率是指在系统中，N个可用的副载波频率中，不在上一个M子集中的、具有最小串扰的副载波频率。
从第616步，系统转移至第618步，申请上述候选副载波频率的信息送至系统。然后系统进入第610步，通信接收器开始等待应答。接下来系统经过610，612，614，618以及706和708所构成的循环过程，直到子集中的M个副载波频率全部被系统接受了。然后系统进入第620步，移动台开始利用这M个被接受了的副载波接收信号。然后系统进入等待状态622。在等待过程622中，系统可能收到一个呼叫终止或者测量计数信息。这里的呼叫终止信息与在讲到第一个实施例时提到过的呼叫终止和测量信息的概念是一样的。系统接到上述两种信号后转移至626步，判断收到的信号是否为呼叫终止信号，如果是则通信过程结束。然而，如果收到的是测量计数信息，则系统进入第628步，在628步，移动台测量所有N个可用副载波的串扰，并且对每个副载波的串扰结果进行平均。现在，系统进入如图6B所示的632步中。
在第632步，通信接收器抽选出M个副载波子集中具有最低C/I值的一个。然后，在第634步，来判断这个最低的C/I值是否低于门限，如果没有低于门限值，则进入第522步，通信接收器等待另一个呼叫终止信息或者是测量计数信息。然而，如果得到的结果是最低的C/I值已经低于门限值，则进入第636步，在这一步，移动台从N个未用的副载波频率中找出一个具有较小串扰值的副载波，如果不存在这样的副载波，则进程又回到第622步。相反，如果系统找到了这样一个副载波，则系统转移至第638步。在第638步，移动台向系统发出已找到的副载波替换原来子集中的M个副载波中具有最低C/I值的副载波的请求信息。然后移动台内的进程进入到等待状态640，系统进入图7中所示的第708步。系统的ACA处理部分在状态710收到了副载波请求信息。在从第632至638中所示的进程梗概也可以用来找出正在使用的副载波中具有最低C/I值的信道，然后从未用信道中找出相应的替换副载波。在第716步，判断移动台请求做为替代的副载波在系统的其他连接中是否正在使用。如果是，则系统向移动台发送一个副载波拒绝信息，进程转移回第708步。如果移动台请求的信道是没有使用的，系统向移动台发送一个副载波接收信息，进程回到第708步。在判断所请求的信道是否正在被其他连接使用的一步中，也可以依据其他准则来做出判决，例如，如果所请求的副载波在相邻小区中正在使用，系统就拒绝这个对副载波的请求。当移动台收到了接收或拒绝信息时，进程从等待状态640跳出，进入第642步。如果副载波请求被接受了，则转移至第646步，移动台重新配置M个移动台用来接收的副载波子集，包括加入请求的副载波和从原来的子集中删除具有最低C/I值的副载波。然后，进程转移至等待状态622。如果请求的副载波没有被接受，则进程转移至第648步。在第648步，移动台抽选出一些新的副载波，与M个副载波中具有最低C/I值得信道相比串扰较低，并且在这一测量时刻内，还没有被系统拒绝过，将其做为新的候选频率。如果不存在这样的候选副载波，则进程回到等待状态622，相反，如果系统找到了这样的候选副载波，进程转移至第638步，移动台向系统发送请求副载波信息，请求以(在第648步中找到的)新的替换频率进行通信。然后进入第640步，等待系统应答。系统将在这个由642，644，648，650和638，还有710，712，714和716或718状态构成的环路过程中进行循环，直到一个副载波请求被接受或者不再有没有新的候选副载波。然后进程移至等待状态622。ACA处理会贯穿于通信的整个过程，在收到每个测量计数信息的时候执行一次，当通话结束，系统通过第624或626步终止进程。
从上面描述可以看出，这个发明为OFDM系统提供了一套自适应分配信道的方法和系统。采用本发明，可以增强OFDM系统的通信质量。这种自适应信道分配方式在提供了自适应分配信道方法的基础上，还减少了用于协带测试结果的必要的信号资源。其结果表明这个系统具有较高的频谱使用率，较少的呼叫丢失，能够提高每个通信链路的通话质量。
从上面的描述中可以清楚地了解本发明的操作方式和基本结构，在这里给出的是一个具体实施例，在下面的权利要求中，将指出本发明的范围和可以在本发明的基础上所做的变动和修改。
权利要求
1.在一个通信系统中，其中从链路发送器到链路接收器之间的通信是在由从一个链路可用副载波的集合中选出的子集中的副载波上进行的，一种为链路通信自适应分配副载波的方法，上述方法包括以下步骤从上述的集合中分配一定数量的副载波到上述的子集中；测量上述集合中每一个副载波的接收信号质量；判断上述集合中是否至少有一个未用的副载波比上述子集的一个副载波更适合用于上述链路；得到肯定判决后重新配置上述子集。
2.权利要求1的方法，其中所说的分配步骤包括测量上述集合中的每一个副载波的串扰级(I)；确定上述的子集，上述子集包含上述集合中串扰最低的未用的副载波。
3.权利要求2的方法，其中所说的测量串扰级的步骤进一步包括以下步骤把一系列上述串扰级(1)测量的结果从上述链路接收器传送到上述系统，其中传送结果的数量少于上述集合中副载波的数量。
4.权利要求1的方法，其中上述测量包括以下这些步骤测量上述集合中每个副载波的串扰级(I)。
5.权利要求1的方法，其中上述测量包括以下这些步骤测量上述子集中每个副载波的信号质量(C/I)。
6.权利要求1的方法，其中上述的测量包括以下这些步骤测量上述集合中每个副载波的串扰级(I)；测量上述子集中每个副载波的信号质量(C/I)；上面提到的确定步骤包括以下步骤确定上述子集中具有最低信号质量级别(C/I)的副载波；确定上述集合中，是否存在没有使用的串扰级(I)低于上述子集中信号质量(C/I)最低的上述副载波的串扰级(I)的副载波。
7.权利要求6的方法，其中所说的重新配置的步骤包括以下步骤在接收到肯定的判决结果后，从上述子集中除去上述具有最低信号质量(C/I)的副载波；将上述未用子载波插入上述子集。
8.权利要求6的方法，其中所说的测量串扰级(I)的步骤进一步包括以下步骤把上述的一定数量的串扰级(I)测量结果从上述链路接收器发送到上述系统中，其中传送的结果的数量少于上述集合中副载波的数量；上述信号质量(C/I)测量步骤还包括下列步骤从上述链路接收器把一定数量的上述信号质量(C/I)测量结果发送到上述系统中，其中上述传送的结果的数量少于上述子集中的副载波数量。
9.权利要求1的方法，其中上述分配的步骤包括测量上述集合中每个副载波的串扰级(I)；确定一个候选子集，上述候选子集中包括上述集合中一定数量的串扰最小的副载波；从上述链路接收器向上述系统发送一个子集请求信息；上述链路接收器从上述系统中接收应答信息；从上述应答信息中判断上述候选子集是否被接受用于通信链路。
10.权利要求9的方法，其中上述接收应答信息的步骤包括接收到一个子集接受信息。
11.权利要求9的方法，其中上述接收应答信息的步骤包括收到一个或几个副载波拒绝信息，上述的判断上述候选子集是否被接受的步骤还进一步包括以下步骤为上述子集选出一个或多个下一个候选副载波；从上述链路接收器向上述系统发送一个或多个副载波请求信息；重复上述确定一个或多个候选副载波和发送一个或多个副载波请求信息到上述系统的步骤，直到整个副载波子集被接受。
12.权利要求1的方法，其中上述判断是否存在未用的副载波的步骤包括判断在上述集合中是否存在一个候选副载波，它比上述子集中某个副载波更适合用于上述链路；从上述链路接收器向上述系统发送一个副载波请求信息；上述的链路接收器从上述系统中接到应答信息；从上面的应答信息中判断候选的副载波是否是未用的；在收到否定回答时，重复上述过程判断上述集合中是否存在一个性能更好的副载波，发送副载波请求，接收应答，根据应答做出判断，每次选择不同的候选副载波，直到在根据应答得到的判断为肯定结果为止。
13.权利要求12的方法，其中测试上述子集中每个副载波接收信号质量的步骤包括测量上述集合中的每个副载波的串扰级(I)；测量上述子集中每个副载波的信号质量级别(C/I)；判断上述集合中是否存在一个比上述子集中的一个副载波更适合用于上述链路的候选副载波的步骤包括从上述集中找出具有最低信号质量级(C/I)的一个副载波；找出上述集合中的一个候选副载波，它的串扰级(I)比上述子集中具有最低信号质量级的副载波的串扰级(I)小。
14.在一个通信网络中，其中从链路发送器到链路接收器之间的通信是在链路可用副载波集合的子集中的副载波上进行的，一种为通信链路自适应分配副载波的系统，这种系统包括从上述的集合中分配一定数量的副载波到上述的子集中的装置；测量上述子集中每个副载波接收信号的装置；判断在上述集合中是否至少存在一个未用副载波比上述子集中的一个副载波更适用于上述链路的装置；接到肯定判决时，重新配置上述子集的装置；
15.权利要14的系统，其中上述分配的装置包括测量上述集合中每个副载波串扰级(I)的装置；用于确定一个子集的装置，上述子集合包括上述集合中多个最小串扰的副载波法。
16.权利要15的系统，其中上述测量串扰级(I)的装置还包括把一系列上述的串扰级(I)测量结果从上述链路接收器传送到上述系统的装置，其中传送结果的数量少于上述集合中副载波的数量。
17.权利要14的系统，其中上述的测量装置包括测量上述集合中每一个副载波串扰级(I)的装置。
18.权利要14的系统，其中上述的测量装置包括测量上述子集中每一个副载波的信号质量(C/I)的装置。
19.权利要14的系统，其中上述的测量装置包括测量上述集合中每一个副载波串扰级(I)的装置；测量上述子集中每一个副载波的信号质量的装置(C/I)；判断上述子集中某一副载波具有最低信号质量的方法；所说的判断装置包括从上述子集中找出具有最低信号质量级(C/I)的副载波的装置；判断在上述集合中是否存在这样的未用副载波的装置，其串扰级(I)小于上述子集中有最低信号质量(C/I)的副载波的串扰级(I)。
20.权利要19的系统，其中上述重新配置的装置包括在收到肯定的判决结果后，从上述子集中除去上述具有最低信号质量(C/I)的副载波的装置；把上述未用副载波插入上述子集中的装置。
21.权利要19的系统，其中上述测量串扰级(I)的装置包括把上述的一定数量的串扰级(I)测量结果从上述链路接收器发送到上述系统的装置，其中上述传送的结果的数量少于上述集合中副载波的数量；测量信号质量(C/I)的装置还包括从上述链路发送器把一定数量的上述信号质量(C/I)测量结果发送到上述系统的装置，其中上述的传送结果的数量少于上述子集中的副载波数量。
22.权利要14的方法，其中上述分配的装置包括测量上述集合中每一个副载波的串扰级(I)的装置；判决一个候选子集的装置，其中候选子集包括上述集合中一定数量的具有最低串扰的副载波；从上述链路接收器向上述系统发送子集请求信息的装置；在上述链路接收器中从上述系统接收应答信号的装置；从上述应答信息中判断候选子集是否被系统接受用于上述链路的装置。
23.权利要求22的系统，其中接收应答信息的上述方法包括收到一个子集接受信息。
24.权利要求22的系统，其中接收应答信息的装置中包括了用于接收一个或多个副载波拒绝信息的装置，上述判断候选子集是否被接受了的装置进一步包括为上述子集确定一个或多个候选副载波的装置；从上述链路接收器向上述系统传送一个或多个副载波请求信息的装置；重复上述确定一个或几个候选副载波和向上述系统发送一个或多个副载波请求信息的步骤，直到整套副载波子集被接受的装置。
25.权利要求14的方法，其中上述确定是否存在未用副载波的装置包括确定上述集合中是否有一个比上述子集中的一个副载波更适合用于上述链路的副载波的装置；从上述链路接收器向上述系统发送副载波请求信息的装置；在上述链路接收器内接收上述系统的应答的装置；从上述应答判断上述候选副载波是否是未用的装置。
26.权利要求25的方法，其中测量上述子集中每一个副载波上的接收信号质量的装置包括测量上述集合中每一个副载波的信号串扰级(I)的装置；测量上述子集中每一个副载波的信号质量级别(C/I)的装置；判断上述集合中是否存在一个候选副载波的装置，其中这个候选副载波比上述子集中的一个副载波更适合用于上述链路，这个装置包括从上述子集中确定一个具有最低信号质量级(C/I)的副载波的装置；从上述集合中确定一个候选副载波，这个候选副载波的串扰级别(I)小于上述子集中具有上述最低信号质量级(C/I)的副载波的串扰级别(I)。
全文摘要
本文提供了一种在频分复用系统中实现自适应信道分配的方法和系统。在这个方法和系统中,从可以用来做为通信链路的N个副载波集合中,取出一个有M个副载波的子集。当建立起通信链路时,周期性地测量子集中的M个副载波的信号质量(C/I)和集合N中的副载波的串扰(I)情况。这些C/I和I的测量结果做为重新配置子集中的M个副载波的依据,以减少连接中的共信道串扰。
文档编号H04L27/26GK1187930SQ9619481
公开日1998年7月15日 申请日期1996年6月20日 优先权日1995年6月22日
发明者C·M·弗罗迪, P·L·古慕德森 申请人:艾利森电话股份有限公司