专利名称：根据用户传输历史优化资源分配的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，更具体地讲是涉及无线通信系统中的通信资源分配。
诸如蜂窝系统的无线通信系统通常使用地理上分散的收发器站点运行在一个宽覆盖区域上工作的用户单元。通常情况下，排列站点使得在存在某些覆盖重叠的情况下每个站点对一个特定的地理区域提供覆盖。用户单元通过一个具体的，被称作服务器站点或小区站点的收发器站点与无线通信系统接口。当一个用户单元从一个位置移动到另一个位置时，从一个站点向另一个站点切换服务器归属是有利的，以便保持高质量的通信链路。在一个正进行的通信会话过程中切换服务器站点的过程通常在本领域中被称作越区切换或交接。切换决策过程通常涉及确定用户单元与其服务器站点之间的信号质量，可能处于用户单元通信范围内的其它潜在服务器站点的可用性和适合程度。可以使用服务器站点收集的信息，用户单元收集的信息或两种信息的组合作出切换决策。
当用户单元在一个系统的覆盖区域内移动时，在不同的服务器站点上建立不同的负载条件。为了容纳用户单元，在各个服务器站点上的诸如频率和时隙的通信资源必须能满足需要。当一个用户单元请求不可用的资源时，结果可以包含无法建立通信会话，甚至包含失去现有的通信链路。优化通信资源分配的问题在多站点系统中是普遍存在的。
当用户单元在一个由不同服务器站点支持的覆盖区域内移动时，期望允许一个系统分配资源以容纳不同的负载条件。最好是以一种当在站点之间横穿时减少掉线或不可接受的延迟的方式来进行这样的资源分配。因而需要一种用于优化无线通信系统中资源分配的新方法。
图1是一个基于本发明的通信系统的模块表示。
图2是一个基于本发明的用户单元的模块图。
图3是一个基于本发明的覆盖区域的图示，其中服务器站点在一个地图上产生重叠。
图4示出了一个基于本发明的，当其在图3的覆盖区域内移动时在不同位置上出现的用户单元。
图5是一个关于基于本发明的，被系统用来分配通信资源的过程的流程图。
图6是一个关于基于本发明的，被系统用来向用户单元提供切换站点信息的过程的流程图。
虽然说明书的权利要求书定义了被认为是本发明新颖的特性，但应当相信通过阅读下面结合附图所进行的描述可以更好地理解本发明，在附图中类似的索引号表示类似的部件。
本发明使用用户单元提供的信息对在无线通信系统的基础设备上的通信资源分配提供了优化。在最优实施例中，系统使用用户单元提供的位置信息得到一个用户单元的预测未来位置。系统通过预计用户单元在预测未来位置上的期望资源需求来分配通信资源。在本发明的另一个方面，系统使用无线权能(capability)信息和用户单元的环境信息预测潜在切换站点的负载状况，并且根据预测的负载状况为用户单元分配其中的一个潜在切换站点。
图1示出了一个根据本发明进行操作的无线通信网络100的模块图。在最优实施例中，通信网络100提供一个也被称作“系统”的无线网络基础设备110，该设备支持电话，电报，数据和其它通过一个无线网络提供的通信服务。基础设备110支持一个具体的覆盖区域，并且用户单元120当位于这个具体的覆盖区域之中时与基础设备110接口。各个用户单元120均包含一个接收当前位置信息的接收器124，和一个与基础设备110进行通信的收发器122。用户单元120是移动式的，并且在覆盖区域内穿行，因而改变其地理位置。下面提供关于用户单元120更为详细的描述。
基础设备110包含几个被连接到一个系统控制器113的基站或服务器站点117。基站117包括一个通过无线射频链路与用户单元120通信的无线收发器。通常情况下，组织基站117以支持多个信道，这些信道可以包括不同的频率，或在一或多个频率上的不同时隙。通常，信道包含一个在用户单元120和系统控制器113之间传送控制信息的控制信道，和支持普通通信服务的语音和/或数据信道。
基站117通过有线或无线链路被连接到系统控制器113。系统控制器113针对无线通信系统110完成管理功能，其中包含资源分配，通信信号路由，基站协调，访问控制等等。基础设备110还包含一个数据库114，该数据库包含系统控制器113管理系统内的通信所需的关键信息。这样的信息通常包含用户单元标识，通话组群结构，访问控制信息和其它管理信息。
根据本发明，数据库114还包含各种支持通信资源分配的数据。例如，数据库114包含被用来确定系统负载状况的系统使用信息142。覆盖图数据143提供了关于服务器站点地理位置和那些服务器站点的权能的信息。地图数据144提供了系统覆盖区域的地形信息，其中包含街道，公路和其它可以被用户单元穿越的通路的位置。位置历史数据145包括由具体用户单元报告的位置信息历史。一个无线权能数据部分146存储由一个用户单元报告或根据其它资源导出的无线权能信息。
图2示出了基于本发明的用户单元120的模块图。用户单元120最好是一个能够使用已知原理进行接收和发送操作的双向移动或便携无线单元。控制器260使用来自一个电连接的存储器部分280的指令和数据控制用户单元120的整体操作。控制器260被电连接到一个接收器242和一个发送器244，上述接收器和发送器均通过一个天线开关245被连接到一个天线250。对于接收操作，通信信号被天线250接收并且被接收器242选择处理。类似地，对于发送操作，通信信号被发送器244处理并且通过天线250发射出去。发送器244和接收器242在控制器260的控制下进行操作。用户单元还包含一个诸如全球定位系统(GPS)接收器的定位系统接收器290和一个相关的天线295。定位系统接收器290能够以本领域中已知的方式接收当前的位置信息。定位系统接收器290在控制器260的控制下进行操作。
根据本发明，用户单元120提供通过定位系统接收器290接收的当前位置信息。用户单元120还使用存储器280中存储的地图数据库285有选择地提供路径信息和/或预测未来位置信息。
图3是一个基于本发明的，由系统基础设施110存储的覆盖图300的图示。覆盖图300提供关于构成系统基础设施的基站或服务器站点位置，及其对应的覆盖区域的信息。另外，覆盖图300包含诸如主要街道和公路的位置的地形信息。相应地，覆盖图示出了与其对应的覆盖区域302,304,306,308相关的服务器站点312,314,316,318。覆盖图还示出了穿过覆盖区域的两个主要公路321,322。
图4示出了当用户单元401在覆盖区域300内移动时在不同位置452,454,456上出现的用户单元401。图5示出了基于本发明的，用于在用户单元和系统基础设备之间进行交互的过程500的流程图。参照图4和图5，在位置452上，用户单元位于服务器站点312的覆盖区域302内。在位置452和454之间，用户单元发出并且由系统接收一系列包含当前位置信息的传输，步骤510。在此期间，系统根据传输系列维护用户单元的位置历史，步骤520。系统使用这个位置历史信息和地图信息得到用户单元的一个预测未来位置，步骤530。
接着系统预计用户单元在预测的未来位置上的期望资源需求，从而分配通信资源，步骤540。在必要的情况下，为用户单元到达预测未来位置作准备，系统重新分配隶属于为包含预测未来位置的区域提供服务的服务器站点的其它用户单元所使用的通信资源。
在确定预测未来位置时，系统得到包含用户单元的可能路径的地图数据，并且将位置历史信息与地图数据相比较以到达预测未来位置。注意位置历史信息可以包含时间信息，其中时间信息和当前位置信息一起允许计算出用户单元到达预测未来位置的时间。这样，对照图4，在用户单元401到达位置454之前，系统能够预测出未来的位置456，并且能够重新分配必要的通信资源以支持位置456上的用户单元。
图6示出了描述本发明另一个方面的过程600的流程图。作为其正常过程的一部分，系统得到或者由用户单元提供或者从其它地方得到的无线权能信息，步骤610。无线权能信息可以包含工作频段信息，工作协议信息，和用户单元的其它操作权能。在最优实施例中，作为登记过程的一部分，由用户单元向系统提供这个无线权能信息。系统还从用户单元接收或得到关于用户单元的用户环境信息，其中包含位置信息，接收信号强度指标(RSSI)信息，小区隶属信息等等。系统使用无线权能信息和位置信息预测潜在切换站点的负载状况，步骤630。接着系统综合使用预测的未来位置，RSSI，和工作权能信息为用户单元分配通信资源。在一个实施例中，系统根据预测负载状况把用户单元指定给一个潜在的切换站点，步骤640。
现在参照图4描述一个例子。在位置452上，作为系统登记过程的一部分，用户单元401寻找一个对应于其频段和协议权能的可用控制信道。系统向用户单元查询其频段和协议权能，并且为单元指定一个由系统确定的具体协议和频段以便提供最好用的通信信道。系统在其数据库中输入用户单元的位置和RSSI信息，其中数据库包含来自在覆盖区域内工作的不同单元的信息。在位置452和454之间，当用户单元401在系统覆盖区域内移动时，系统从用户单元401接收一系列传输。系统在其系统地图上跟踪用户单元的移动并且维护单元的位置历史以指示移动的当前方向。通过使用关于覆盖区域内移动路径，单元的方向和速度的知识，系统预测出用户单元会加入的下一个可能站点。
在位置454，用户单元将要进入服务器站点314的覆盖区域304。但在服务器站点314上没有可用的资源。但系统已经预测出用户单元会出现在其预测未来位置，即位置456上，并且还确定当用户单元处于位置456上时在服务器站点316上会有可用的通信资源。在这个例子中，用户单元在800MHz和900MHz频段上有权能，并且可以使用综合电报增强网络(iDEN∞)和先进移动电话服务(AMPS)协议进行操作。在位置454，用户单元使用iDEN∞协议在800MHz频段上工作。在一个第一情况下，在服务器站点316上没有可用的800MHz频段，并且系统指示用户单元切换到900MHz继续通话。在一个第二情况下，在服务器站点316上没有可用的iDEN∞协议信道，但有可用的AMPS协议信道。在这个第二情况下，系统使另一个在iDEN∞协议下工作但还有AMPS权能的用户单元把服务切换到AMPS协议上。因而当用户单元到达位置456时，系统能够把一个iDEN∞协议下的信道分配给用户单元401。
与现有技术相比本发明提供了显著的优势。通过跟踪一个用户单元的位置历史，系统能够预测用户单元的未来位置。系统使用预测的位置信息和关于用户单元在系统内的权能的信息以一种优化方式分配或重新分配通信资源。
虽然前面已经图解并描述了本发明的最优实施例，显然本发明并不仅限于此。在不偏离如所附权利要求书规定的本发明的宗旨和范围的前提下本领域的技术人员可以得到许多修改，改变，变化，替换和等价内容。
权利要求
1．一个优化无线通信系统中通信资源分配的方法，其中包括的步骤有使用用户单元提供的信息获得用户单元的一个预测未来位置；通过预计用户单元在预测未来位置上的期望资源需求来分配通信资源。
2．如权利要求1所述的方法，其中分配通信资源的步骤包括为用户单元到达预测未来位置作准备，重新分配隶属为预测未来位置提供服务的一个通信站点的其它用户单元所使用的通信资源的步骤。
3．如权利要求1所述的方法，其中得到一个预测未来位置的步骤包括的步骤有从用户单元接收一系列包含当前位置信息的传输；根据系列传输维护对应于用户单元的位置历史信息；使用位置历史信息得到用户单元的预测未来位置。
4．如权利要求3所述的方法，其中得到预测未来位置的步骤包括得到含有用户单元可能路径的地图信息的步骤和将位置历史信息与得到的地图信息相比较的步骤。
5．如权利要求3所述的方法，其中还包括的步骤有从用户单元接收工作频段信息；为用户单元到达预测未来位置作准备，部分根据从用户单元接收的工作频段信息重新分配隶属为预测未来位置提供服务的一个通信站点的其它用户单元所使用的通信资源。
6．如权利要求3所述的方法，其中还包括的步骤有从用户单元接收工作协议信息；为用户单元到达预测未来位置作准备，部分根据从用户单元接收的工作协议信息重新分配隶属为预测未来位置提供服务的一个通信站点的其它用户单元所使用的通信资源。
7．如权利要求1所述的方法，其中获得一个未来位置的步骤包括从用户单元接收预测的未来位置的步骤。
8．如权利要求1所述的方法，还包括步骤从用户单元接收信号强度和工作权能信息；以及根据预测的未来位置和信号强度以及工作权能信息的组合向用户单元分配通信资源。
9．一个方法，包括步骤从一个用户单元接收无线权能信息；接收包含位置信息和小区隶属信息的用户单元环境信息；根据无线权能信息和位置信息预测潜在切换站点的负载状况；根据预测的负载状况把用户单元指定到一个潜在的切换站点上。
10．如权利要求9所述的方法，其中还包括的步骤有从一个用户单元接收一系列包含当前位置信息的传输；根据系列传输维护对应于用户单元的位置历史信息；使用位置历史信息确定潜在的切换站点。
全文摘要
在一个无线通信系统内通过预期期望的资源需求来分配通信资源,期望的资源需求是基于由用户单元提供的信息来预测的。在一个实施例中,系统使用用户单元的位置历史预测一个未来位置(510,520,530)。在另一个实施例中,系统使用用户单元的无线权能信息和环境信息预测潜在切换站点的负载状况(610,620,530),并且根据预测的负载状况把用户单元指定给一个潜在的切换站点(640)。
文档编号H04W28/26GK1311961SQ99809112
公开日2001年9月5日 申请日期1999年7月22日 优先权日1998年7月27日
发明者阿尔弗雷德·A·维克祖雷克, 杰弗里·D·史密斯, 兰达尔·L·摩耶尔斯, 克坦·M·沙 申请人:摩托罗拉公司