专利名称：移动通信的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信的一种系统和方法，尤其涉及移动通信网中动态无线信道分配的一种系统和方法。
在数据移动网中，很好地接收和解码无线信号的能力取决于接收机中的载波/干扰强度比C/I。显然，过低的C/I将导致无线连接质量差或总损耗大。另一方面，如果C/I比很高，无线通信质量也未必很好，这是因为，传输方法被设计成能对付一定量的噪声，这样，在高于某一C/I量值时就能很好地解调和解码接收信号。然而，过高的C/I不利于最大限度地提高网络容量。因此，要么应降低载波强度C以减小对其他接收机所造成的干扰，要么应允许其他发射机产生较大的干扰。这就要求提供一种方法，以便从可用无线频谱中得到更大的容量。因此，过大的C/I造成了容量的损耗。
因此，众所周知的最终目的是，在任何时候都应将C/I均匀地分布到网络中的所有接收机。
然而，在现有GSM网(全球移动通信系统)中，这一目的根本不能达到。以下陈述概述了目前现状频率分配计划是固定的，即各基站收发信机(TRX)都被分配了一个频率或一个跳频序列。这样妨碍了根据扩展的C/I的判据将信道即频率和TDMA(时分多址)时隙(TS)分配给移动台(MS)。总之，切换(HO)和功率控制(PC)决定不是基于C/I，而是基于其他不太适当的量如场强(FS)和质量(平均误码率)。有些C/I测量可由基站BTS来提供，但它们仅限于用于上行链路方向(MS至BTS)。对于邻近小区，只进行BCCH频率(控制信道)上的FS测量。HO是在并不一直知道非BCCH频率上的无线状况的情况下进行的。
跳频(FH)按时提供统计干扰分布，但通常不能进行当前干扰管理。
在软容量增强特性智能下层上层(underlay overlay)(IUO)中，逐个小区地完成C/I评估，并在TDMA帧的所有8个TS上进行平均。这里，C/I表示MS处的最坏情形而不是实际C/I。在常规的自动频率规划(AFP)原理中，定期地根据C/I判据来改善固定频率分配计划。虽然C/I根据有效网络业务量来计算，但是，正如IUO的情况一样，得到的C/I矩阵涉及小区区域之间的干扰，而不是MS本身所受到的干扰。此外，还有一个主要问题，即还要得到从基站控制器BSC到外部AFP工具的大量测量数据。总之，在现有GSM网中，没有将C/I均匀地分布到接收机。
本发明所提出的解决方案比完全在GSM范围内的现有网络有改进。主要优点是在每一MS处都确定C/I并连续地对它进行跟踪。这样使得网络可以检测各MS的不足的或过大的C/I，然后再评估网络的总下行链路的C/I分布。本地和全局干扰管理都可进行。
切换即HO和下行链路功率控制(PC)均基于C/I判据。网络对潜在HO或下行链路PC决定对所有受这种决定影响的MS的影响进行比较。因此，HO和下行链路PC决定也都基于C/I。因干扰而使呼叫掉线的风险较小。
鉴于这种基于C/I的HO，网络可以提高C/I过低的MS的C/I和降低C/I过高的MS的C/I，从而使所有MS上的C/I均匀化，以便尽可能接近最均匀的C/I分布。
除BCCH之外，基本上没有频率规划。频率按要求进行分配，以便用于根据C/I所确定的信道分配和HO。TRX中的各TS可分配给不同的频率，这与每一TRX都有固定频率分配不同。没有跳频(FH)，即信道上所用的频率一般不随帧而变。
每一HO完成后各MS接收到的邻近小区表如下所述。可以根据各种判据如C/I、速度、业务量、急剧字段丢失(rapid field drop)等为MS提供专用邻近表。这样使得可以管理各种覆盖网络层(如宏和微层)，或要求报告各组邻近小区表的地点，以便作出最优信道分配决定。
如果本地业务量超过了根据所安装TRX的数量为各小区确定的本地硬容量限制，那么只能强迫进行下行链路C/I扩展。
所有这种C/I扩展使得实际容量和质量提高。期望在不牺牲质量的情况下达到3到3.5之间的有效频率重用。容量和质量根据实际业务量来权衡。
干扰管理的焦点在于MS自身处的无线状况而不是根据小区平均情况。鉴于此，网络可以被认为是“单逻辑小区”，而MS沿着它自己通过网络的轨道被监测。
本发明也可被认为是大有改进的无规划的IUO，其中C/I测量此时表示MS处的实际情况。
根据本发明的第一方面，提供了电信网中无线信道分配的一种方法，该电信网包括固定收发信机和移动无线台，这种方法其特征在于，它包括如下步骤计算无线台的信号/干扰估算，和根据所计算的无线台的信号/干扰估算为与无线台的特定无线连接进行信道分配。
根据本发明的第二方面，提供了一种移动通信网，该移动通信网包括若干个基站，各基站都能向与相应小区中的移动台通信的相应小区的区域发送无线信号和接收来自相应小区的区域的无线信号，一个基站控制器，若干个所述基站都与其连接，该网络其特征在于，它包括用于计算移动台的信号/干扰估算的装置，和用于根据所计算的移动台的信号/干扰估算为与移动台的特定无线连接进行信道分配的装置。
根据本发明的第三方面，提供了一种基站控制器，用于管理与基站控制器连接的若干个基站，和用于管理与通过无线连接与基站之一连接的移动台的通信，该基站控制器其特征在于，它包括用于计算移动台的信号/干扰估算的装置，和用于根据所计算的移动台的信号/干扰估算为与移动台的无线连接进行信道分配的装置。
在网络中，由基站控制器BSC确定各移动台MS的C/I比。在现有网络中，计算下行链路载波强度C和干扰I所需的大多数数据都已在BSC中。BSC知道哪个BTS以哪一频率和以多大的发射功率发送。将这一信息与各MS的在服务信道上和BCCH频率上的场强测量结果相结合足以计算出实际和潜在C/I比。
在标准GSM系统中(其中BTS各自工作并且它们的传输彼此不同步)，无法要求知道不同BTS的传输之间的相对时序。本发明可用来调整与同一BSC连接的各BTS的时隙。实际上，本发明提供了这种调整以实现时隙调整。
本发明还给出了以下一些优点，以便实现自动调节网络通常无需频率规划。AFP是不必要的，因为非BCCH频率并未预先分配，而实际上以动态方式进行分配。利用本发明，其余BCCH频率规划可以在适当位置很容易地自动进行，并且可能无需常规的AFP。
本发明不用IUO。因此，无需费力地为IUO进行相当复杂和耗时的规划。
本发明工作时不用FH。因此，无需所有与FH或IFH(智能跳频)有关的规划，如跳频序列和跳频序列号的选择。
HO和下行链路PC被大大简化。所需参数较少，并且大多数参数都可以更容易地规划和精选，因为它们与干扰控制、网络质量、业务量控制和硬容量紧密相关。常规HO和PC方法可能还需要处理BSC间的HO和一些特殊情况如上行链路问题，但由于它们很难得用到，因此减少了对精选参数的要求。
业务量控制(即通过业务切换在小区之间动态转移容量)更容易地自动进行，因为软容量与C/I目标之间成正比关系，这便于控制HO和PC过程。根据不同的载波/干扰比，可以按不同的比率将用户分类。
综上所述，根据本发明的时隙调整和分配提供了实现自动调整网络的主要步骤，其中大多数网络参数不再需要或者根据有效网络中得到的测量结果和统计自动地由网络来调整。
图1简要示出了电信网，图2示出了利用已知帧位移的时隙调整，图3示出了在同步网络中如何确定C/I，图4示出了BTS传输功率值的BSC实时矩阵，图5示出了BCCH与非BCCH功率之间的关系，图6示出了BSC的图解。
一个独立的名称为“Network Synchronisation and Method ofSynchronisation of a Network”的专利申请提出了一种方法，在这种方法中详述了如何在空中接口中实现时隙调整。专利申请UK9822965.1在此作为参考。这一独立的专利申请公开了基站控制器(BSC)如何处理来自若干个基站(BTS)的下行链路传输。于是，BSC确定必须对各基站的传输作出多少调整，以便将所有传输都调整到有意义的时间帧范围内，从而使网络同步。这一独立的专利申请公开了如何检测通过空中接口的基站之间的帧序号和时隙的差别。这样使BSC知道各BTS在其8个时隙的每一时隙上的传输之间的时间差。
BTS传输的时隙调整提供了一些很明显的好处，例如同步切换，它可消除听得到的喀呖声。然而，时隙调整带来了一些附加解决方法，这些方法通过降低频率重用来提高网络的容量。
图1简要示出了电信网。该网络包括若干个基站(BTS)1、2、3等。每个基站BTS都有一个无线收发信机，它能向相应小区4、5、6的区域发送无线信号和接收来自相应小区的区域的无线信号。基站可通过这些信号与可能在相应小区中的移动台9通信。该移动台终端9本身也包括一个无线收发信机。各基站都通过基站控制器(BSC)7与移动交换中心(MSC)连接，MSC本身又与公用电话网(PSTN)10链接或与其他移动交换中心(未示出)链接。利用这种系统，移动台的用户可以建立对目的地的电话呼叫或相应连接，该目的地可以是PSTN中的用户或是移动网中的另一个移动台甚至是计算机网(未示出)中的终端。
以下段落描述了本发明对各个不同的网络单元的要求。所有要求都符合众所周知的GSM系统并且还可与其他移动通信系统如CDMA一起使用，但这里只结合GSM来举例说明。
图2示出了利用已知帧位移的时隙调整。网络要求要同步，这意味着，这里BTS脉冲串传输是同时的，即所有BTS的时隙都要互相协调。TDMA帧分界和帧序号不必同步，但BSC必须知道所有这些BTS之间的帧分界和帧序号之间的差别(图2)。
如何达到这一同步的解决方案如以上作为参考的专利申请UK9822965.1中所详述。针对本发明的大多数情况，假定由同一BSC控制的所有BTS都是按这种方法同步的。
为了充分发挥本发明的作用，应避免在网络中的任何时候出现同信道干扰。同信道干扰是由以同一频率但在相邻TS中发送的脉冲串所产生的。这取决于时隙调整所达到的精度，还取决于同信道干扰有效时所经过的距离，这本身又取决于BTS传输功率。距离和传输功率这样选择最近的邻近场地被认为是潜在强干扰，而次最近的邻近场地被认为是潜在弱干扰。因此，可通过适当的网络规划来避免有效的同信道干扰，这一点对熟练技术人员而言是已知的。在所引用方法中，时隙调整的目标精度是5μs。根据GSM技术要求，连续TS中的两个脉冲串之间的间隔在低于标称发射功率的功率下降6dB的两点之间必须是至少14μs。因此，如果足够近时可能干扰的BTS相距至少约1.5km，那么完全可以假定以同一频率但在相邻TS中发送的脉冲串之间没有干扰。(注意，1.5km相当于5μs的传播延时)。
这一同步精度对应于每km2约0.5个场地的最小值(只要最近的邻近场地可能是干扰)，或对应于每km2约2个场地的最小值(如果次最近的邻近场地也是潜在干扰)(应当理解，这两个数与矩形网有关)。在高度密集的市区，已用宏层来满足这一要求，为此，一般最大的密度为每km2约3个场地。
相邻的BCCH频带以稀疏重用方式进行使用。
基本上，所有其他的频率与任一TRX都无关。因此，无需为非BCCH频率进行频率规划。
BSC边界是个例外。沿着各BSC边界的每一边，不相交的频率组与靠近边界的小区有关，因此，跨过每个BSC边界时的干扰对本发明而言可忽略。这类似于沿着国界的频率规划，在此使用同一频带的不同网络不允许相互干扰太大。
既不使用FH又不使用IUO或IFH。本发明超越了这些现用容量解决方案，因此它还有一些重要优点。
总的来说，不同的层(如宏和微层)需要各自的BCCH和非BCCH频带。然而，在不同的层中共享BCCH和非BCCH频率通常不会使本发明的方案无效。也就是说，本发明在不同的网络层(即宏、微和微微小区层)使用相同的频率的情况下也能起作用。
由于BCCH频率上的信道也可用于初始信道分配，因此，每个小区的一个“安全的”即稀疏重用的频率可能不足以满足很高容量的小区。如果出现这种情况，那么从一个单独的频带中分配一个固定的稀疏重用的频率给某个附加的TRX。这相当于将一个以上的TRX分配给IUO中的正规层。
BTS(更精确地说，BTS的收发信机)必须能改变每个TS上的频率。同步FH的TRX通常只能改变其每TDMA帧(即每8个TS)的频率。然而，新BTS可规定用于每个TS上的独立FH序列，因此在不对BTS作任何硬件修改的情况下应满足本发明的要求。
BTS必须根据BSC的命令独立地为每个TS分配和不分配频率。
下面，将描述除了所要求的基本同步方案之外在基站控制器BSC中还要求进行的某种改进。再者，在实现根据本发明的BSC时，在BSC中还需要有效的实时处理能力和存储器。下面，将描述动态估算载波强度和干扰的方法。
由于有了同步网络，使得BSC可以估算MS在服务信道上所受到的C/I。同样，如果MS由同步网络中的任何其他信道所服务，那么BSC也可以估算该MS可能受到的潜在C/I(图3)。这一过程如何实现参照图3来说明。
下面，将描述如何估算邻近小区中的最大潜在载波强度。
由于这些BCCH频率是稀疏重用的，因此，来自其他BCCH频率的对MS的最强邻近小区的BCCH频率的干扰很小。由于BCCH频率取自连续的频带，因此，只存在来自非BCCH频率的可忽略的邻信道干扰。
因此，MS针对任何强邻近小区c所报告的场强(FS)测量结果SBCCH(c)(用dBm表示)近似于这一MS可能受到的最大载波强度CBCCH(c)，如果该MS由这一特定小区所服务的话。由于在BCCH频率上没有功率控制(PC)，因此CBCCH(c)正好近似于BCCH频率上每个TS的潜在载波强度。对于每个非BCCG信道，CBCCH(c)是当BTS以最大功率发射时所预期的最大载波强度。
下面，将描述如何估算干扰强度。
图4中，BSC为所有小区的所有频率和所有时隙建立了一个BTS传输功率值的实时矩阵。将所测量的BCCH载波附近的场强与BTS传输功率值一起用于计算来自邻近小区的同信道干扰的成分。
以比图4中更详细地来描述，BSC识别与知道BCCH频率和基站识别码BSIC的MS所报告的每一BCCH的FS测量结果相应的小区。尽管BSIC和BCCH频率一般不能唯一地识别小区，然而BSC可以通过其他方式识别小区。例如，如果BSC预编程有所有BTS的地理位置，那么它可以利用正确的BSIC和BCCH频率从所有这些小区中选出某个其BTS在地理位置上与服务BTS最近的小区。
识别出所报告的小区c之后，此时BSC可以识别在这一小区c中的所有分配信道(图4)。对于频率为f时隙为s的各个信道，BSC得知所用的BTS传输功率电平PWR(c，f，s)。具有MS的服务频率和具有与MS的服务TS同时发送的TS的信道是真正的同信道干扰并对影响MS的C/I中的总干扰I有影响。在以下公式中，无论BTS还是MS处，同时的TS都用s表示，尽管它们实际上在其各自的TDMA帧域中可能具有不同的TS序号，这是因为帧分界不是同步的(但BSC知道)。
任何其他信道也是潜在干扰并对MS可能受到的C/I中的总干扰I有影响，如果该MS由其服务小区的相应信道所服务的话。同样，也可以识别实际和潜在的邻信道干扰。在MS处的来自邻近小区c的频率为f和TS为s中的同信道干扰Ic(c，f，s)直接由MS针对小区的BCCH频率所报告的FS测量结果即CBCCH(c)给出，如果在BCCH上使用最大BTS功率即功率PWR(c，fBCCH)的话。这是因为，实际传输特征在整个频带上非常类似，而与频率(例如是GSM 900、GSM 1800还是GSM 1900)无关。对于双频带、单BCCH网络，必须考虑两个频带中不同的信号衰减。这一关系是已知的和目前在覆盖规划中所用的。
如果干扰BTS传输功率(由于PC)被减小，那么必须将BCCH频率上的FS测量结果CBCCH(c)修正到较低的值，以免过高估计MS处的干扰。在合理的近似中，将所测量的FS减去满额与实际BTS传输功率之间的差(以dBm为单位)(图5)，即IC(c，f，s)＝CBCCH(c)－(PWR(c，fBCCH)－PWR(c，f，s)).
这一近似也可用于标准GSM功率预算计算，以便功率预算切换和HO候选评估。此外(但未必)，还可以采用更完善的考虑到非线性传播特征的修正方法。
下面描述干扰计算的进一步改进可用以下两种方法中的任一方法来处理邻信道干扰。
在一种方案中，只不过是对MS处的干扰进行修正(这可能适用于同信道干扰)。这一修正的量值可以根据GSM要求(例如-30dB)、一般的典型值(例如-40dB)或为各BTS指定的预编程到BSC中的专用值得出。在这一方案中，对于合成的同信道和邻信道干扰，每一频率、TS和MS只有一个干扰值(和一个C/I)。
在更完善的方案中，BSC针对每一频率、TS和MS计算出同信道和邻信道干扰的各自干扰值(和各自C/I)。不是采用修正方法，而是利用C/I评估的下限阈值和切换决定。例如，这种阈值可以是邻信道C/I比同信道C/I低18dB。
通过应用另一种对干扰的修正，还可考虑到下行链路不连续传输(DTX)。最普通的修正是以dB所表示的传输所用的帧的相对量。可以根据实际业务量来计算传输所用的帧的相对量，或者只要因DTX发送了约一半脉冲串就使用典型值例如-3dB。同样，对于并非所有的帧都用于传输(例如半费率话音、专用信令)的干扰信道，可以计算出相应的干扰减少量。
为了分配并不连续使用各TDMA帧(例如半费率话音或专用信令)的信道，可以针对每一潜在信道分配计算出干扰成分。另一种简单得多的方案是利用针对全信道计算出的干扰成分作为统计近似。此时，BSC知道每一MS处的来自小区s的频率为f和TS为s中的所有干扰成分Ic(c，f，s)。
对于各MS，此时BSC将来自不同小区的各频率f和TS的所有这些干扰成分Ic(c，f，s)“相加”。这样可以得出这些最强邻近小区中针对8个TS(包括服务TS)的每一TS所用的每一频率f上的总干扰I的合理估算。
I(f，s)＝IC(c1，f，s)Ic(c2，f，s)…这一“相加”实际上无法按严格的方法进行，因为这可能要求知道所有干扰信号的实际时间序列。然而，在第一种近似中，按信号幅度域来求干扰的和，即所有干扰成分在用√W(而不用dBm)表示后进行算术相加，然后将用√W表示的结果再用dBm来表示。因此，将“”运算定义为I1I2＝20log(10^(I1/20)＋10^(I2/20))还应理解，可以采用根据无线传播预测模型已知的更完善的算法。针对在任一所报告的邻近小区中都不用的那些非BCCH频率f，所有TS为s的干扰估算I(f，s)都被设定为最小值。针对服务小区在TS为s中所用的那些非BCCH频率f，干扰估算I(f，s)被设定为最小值，当然服务TS除外。
下面，将描述如何估算服务小区中的载波强度服务信道(频率为f0和TS为s0)上的MS的FS测量结果S0表示实际载波信号C0与实际干扰I0的合成结果，即S0＝C0I0。实际干扰I0前面已计算出I0＝I(f0，s0)。因此，按信号幅度域将S0减去I0就可以计算出实际载波强度C0。为了便于小区内的HO，估算服务小区c0中的最大潜在载波强度CBCCH(c0)是有用的。尽管CBCCH(c0)不是由MS所测量，但它可以根据服务小区中的实际传输功率PWR(c0，f0，s0)和BCCH传输功率(这两者BSC均知道)推断出来CBCCH(c0)＝C0＋(PWR(c0，fBCCH)-PWR(c0，f0，s0))总之，对于BSC所服务的每一MS(即对于在BSC控制的BTS的区域中的每一MS)，BSC都知道服务信道上的实际载波强度和干扰，并且还知道最强小区中针对MS的8个TS的每一TS所用的每一频率的潜在最大载波强度和潜在干扰。C/I比简单地由C-I给出，但BSC独立跟踪C和I。无论BSC何时接收到MS的测量报告(即通常每480ms和至少每960ms)，都要针对每一MS对这些C和I进行计算。
BSC一直对所有这些估算进行连续平均，以便消除统计发散。平均窗的大小是一个固定参数，或者由测量结果本身或由其他判据来确定。平均窗的大小应该在2-10个测量报告的范围内，这取决于业务负载、MS的速度、小区的大小等。
测量结果由MS在单个测量报告中报告回来，并且是在480ms的时间段中进行的。这一测量报告在测量周期结束后约420ms才到达BTS(对全费率信道而言)。由于这一延时，BSC实际上必须保留估算C/I所需的信道配置数据的历史记录，即信道分配、BTS传输功率和可能的DTX使用情况。信道配置的变化通常发生在测量周期内。C和I的估算是针对单个测量周期内出现的每一信道配置来计算的，并用测量周期内不同信道配置的有效期所占时间的比例来加权。
测量报告到达BTS所用的正确延时量无法由BSC来确定，因为时隙调整方案只提供了空中接口中BTS之间的同步而没有提供Abis接口中BSC与BTS之间的同步。如果信道配置数据的变化不太经常(即每一测量周期内有多次)发生，那么这无关紧要。然而，确实可能得到比假定例如420ms的固定延时更好的近似。BTS知道MS的测量周期在它自己的时域内何时发生，因为它必须根据GSM的技术要求调整它自己的上行链路测量的测量周期以与MS下行链路测量周期同时发生。因此，BTS可以利用测量周期结束时的时刻的指示来标记它发送给BSC的测量结果。时间可以用例如帧序号来表示。这种时间标记符合现有GSM技术要求，因为“测量结果”Abis消息包括作为与特定运营者相关的数据的可选数据字段“补充信息”。
此时，BSC可以利用与帧序号(它与最后的测量报告一起被接收)有关的BSC内部时间标记来保存信道配置数据的历史记录。此时，唯一未知的剩余延时由通过Abis接口的延时给出，这一延时与480ms的测量周期相比较短。
对C和I的连续平均不受HO的影响，因为它们与特定MS有关而与小区区域无关。因此，不必在HO后重新启动平均过程。HO不会对连续的C/I评估过程造成任何附加的等待时间。
下面，将描述在动态信道分配中如何利用上述C/I估算。
首先，描述初始信道分配对于初始信道分配，BSC还没有接收到来自MS的任何测量数据，因此无法评估任何信道的潜在C/I。将非BCCH信道分配给MS可能带来在所讨论MS处或在其他MS处产生强干扰的风险。一种简单的方案是，无论何时BSC不能可靠地估算MS处的潜在C/I，都始终分配BCCH频率上的信道。为了可靠地估算MS处的潜在C/I，一旦足够的测量结果已从MS到达BSC，BSC就应命令切换到非BCCH信道(在同一小区中或在另一小区中)。总之，最好在非BCCH信道上有业务，因为下行链路PC在BCCH信道上无效。
如果当需要BCCH信道时没有可用的BCCH信道，那么，不管有多大的干扰风险，BSC都可分配一个非BCCH信道。应当通过用最小潜在干扰(这是通过将小区中的所有MS的所有潜在干扰进行平均所确定的)选择信道的方法，来最大限度地减小这种风险。
在没有空闲BCCH信道的情况下，也可以采用解决接入拥塞问题的传统方法，即排队、定向重试或高优先级HO，以便释放BCCH信道。
然后，描述基于C/I的切换下面说明本发明使得可将HO决定建立在C/I判据基础上的原理。在基于连续平均和阈值的文本中描述了某些C/I状况的检测，正如标准GSM HO和PC算法中那样。然而，根据本发明的方法并不需要常规阈值。
实际和潜在C/I估算的连续监测使得BSC不仅可以检测HO的要求而且还可以允许评估小区中和整个BSC区域中的当前总C/I分布。最终目的是要在小区上和在BSC区域上(根据覆盖和硬容量限制允许情况)均匀地扩展实际C/I。BSC利用C/I目标范围来达到这一最终目的。有多种方法可以选择C/I目标范围。例如1.运营者为网络或为各小区选定固定C/I目标范围，以便保持某一质量。BSC按要求应用业务量的软分块来维持这一目标。用户可以分类成用户组(例如商业用户或私人用户)，而用户得到的质量取决于此。
2.运营者确定C/I目标范围与本地业务负载的关系，以便半自动地以容量换取质量。
3.BSC自行地将C/I目标范围设为小区或BSC区域中的当前平均实际C/I。这样，针对给定的当前业务负载可以最大限度地提高质量。
然而，软容量受硬容量的限制，硬容量由各小区所安装TRX的数量决定。因此，硬容量决定了最小C/I目标。切换与功率控制之间的关系描述如下利用本发明，PC和HO可更严密地处理因特网而PC的作用更有效。通过监测实际C/I估算，BSC可以针对各MS检测PC或HO的必要性。如果C/I越过了下限C/I阈值，就触发BTS传输功率的提高(如果可行)或HO。如果C/I越过了上限C/I阈值，这表明MS具有不必要的高C/I，于是就触发BTS传输功率的降低(如果可行)或HO。是选择BTS传输功率的改变还是选择HO通过计算这两种可能性对所讨论MS和对其他MS的潜在影响来确定。BSC执行HO候选和PC的评估过程。
利用本发明，可以有许多比通常更可行的HO候选。HO候选由候选小区、候选频率和候选TS确定。这些候选对象的任意组合在HO时都可以改变。原则上，可以HO到MS已报告了具有有效BSIC的任何邻近小区、整组非BCCH频率中的任何频率和任何TS。为了节省BSC的处理时间，不可能用同样完善的方法对所有HO候选都进行评估，因为HO候选的总数可能相当大。例如，在具有20个非BCCH频率和6个所报告的邻近小区的系统中，每个MS都有20×6×8－1＝959个HO候选。因此，可根据简单的阈值情况立刻废弃整组HO候选。例如，如果MS处的针对频率和TS的某一特定组合的潜在干扰大于某一阈值，那么可认为不HO到这一频率和TS，而与HO候选小区无关。总而言之，根据其潜在C/I来评估HO候选。对于各MS和对于各HO候选，BSC可以估计HO决定是如何影响所讨论MS的实际C/I和BSC控制下的其他MS的实际C/I的。正如这一过程所确定，HO候选可以被废弃或者被指定优先级。
具体地说，考虑当前由频率为f0和TS为s0的小区c0服务的MSm0，而HO候选小区为c1、候选频率为f1和候选TS为s1(注意，HO包括小区内HO，因为c1可以等于c0)。HO后这一MS的最大潜在C/I由载波强度CBCCH(c1)和干扰I(f1，s1)确定。如果认为这一最大潜在C/I太低，例如小于下限C/I目标阈值，则废弃这一HO候选。如果认为这一最大潜在C/I太高，例如大于上限C/I目标阈值，那么利用与较早前所述同样的方法考虑HO后PC对MS m0的潜在影响。计算候选BTS传输功率PWRHO(c1，f1)＜PWR(c1，fBCCH)，使得相应的潜在(小于最大值)C/I落在C/I目标范围内，最好接近于上限C/I目标阈值。这一潜在C/I由同一干扰I(f1，s1)和这一过程中所计算出的候选载波强度CHO(c1)＜CBCCH(c1)确定。
如果计算出的候选BTS传输功率PWRHO(c1，f1)小于最小允许BTS传输功率，那么必须将它复位到这一最小值。因此，得到的潜在C/I大于上限C/I目标阈值，于是该HO候选被废弃或保持较低的优先级。
这一HO候选对其他MS(在其他小区中)的潜在影响是双重的。首先，在很强地接收到服务小区c0并且还由频率f0在同时的TS为s0中所服务的各MS m1处的干扰I(f0，s0)将减少Ic(c0，f0，s0)。如果潜在受影响的MS m1的相应潜在C/I大于上限C/I目标阈值，那么降低HO候选的优先级。针对m1的BTS传输功率相对于服务BTS的最大传输功率越高，优先级降得越低。
另一个影响是，在很强地接收到服务小区c1并且已由候选频率f1在同时的TS为s1中所服务的各MS m1处将干扰I(f1，s1)增加。这一增加的幅度由BSC根据潜在受影响的MS所接收到的BCCH载波强度以及MS m0的BCCH功率与候选功率之间的差PWR(c1，fBCCH)-PWRHO(c1，f1)来计算。如果根据这一潜在干扰和根据其实际载波强度所计算出的MS m1的潜在C/I小于上限C/I目标阈值，那么该HO候选保持较高的优先级。如果根据同一潜在干扰及其最大潜在载波强度(在其服务BTS上)而非其实际载波强度所计算出的MS m1的潜在C/I小于上限C/I目标，那么该HO候选保持较低的优先级或被废弃。MS m1的载波强度必须提高越多以保持其潜在C/I小于上限C/I目标阈值，优先级降得越低。
下面描述了在根据本发明的方法中可用的一种功率控制方法传输功率的潜在变化对MS m0的服务信道的影响由BSC按照与HO候选评估类似的方式来估算。计算MS m0的服务信道的候选BTS传输功率，使得m0处的相应潜在C/I落在C/I目标范围内。如果候选BTS传输功率落在服务小区的BTS传输功率的允许范围之外，则可不进行PC。
BTS传输功率的潜在减小始终是有好处的。因此认为PC具有高优先级。如果BTS传输功率潜在增加，那么正如针对HO所讨论的那样来估算对其他MS的附加干扰。如果受影响的MS不满足C/I目标，则降低PC的优先级。根据得到的PC的优先级和具有最高优先级的HO候选的HO优先级，BSC判断是通过改变BTS传输功率还是通过执行HO来进行总C/I评估。
下面将描述考虑到C/I值的切换BSC根据HO候选评估过程中所确定的优先级从HO候选中选出HO目标。由于这些优先级基于HO对受影响的MS的C/I的潜在影响，因此，这一HO目标选择将使总C/I分布均匀化。BSC根据标准GSM过程来命令同步HO。
BSC将前面计算出的候选BTS传输功率选为新信道上的初始BTS传输功率。
BSC甚至可以选定新信道上尽可能低的初始MS传输功率。这一新信道上的初始MS传输功率近似地由原信道上MS传输功率给出，由新信道和原信道之间的BTS传输功率的差来修改。如果上行链路与下行链路传输特性之间的关系就是原服务BTS与新服务BTS之间的差别，那么安全余量可能是必要的。例如，新服务BTS可能没有接收天线分集增益。如果由于HO的影响和正如HO候选评估期间所述，任何别的MS在其服务信道上需要较高的传输功率，那么BSC发出相应的PC命令。当顺利地执行了小区间的HO后，MS接收新邻近表；在小区内的HO后也可以发送新邻近表。这一邻近表最好不是针对空闲方式过程以BCCH广播的通用邻近小区表，而最好是基于每一MS的本地环境的专用邻近小区表。在BSC内的HO时，BSC按要求将专用邻近小区表发送给MS，这基于已为该MS所确定的不同特性。这些特性是针对特定邻近小区的C和I估算、MS的位置、MS的速度、MS的速度的变化率、本地业务负载、或层关系、或者是它们的任何综合情况。
上述关于发送专用邻近表本质上是指针对快移动MS发送宏邻近表和针对慢移动MS发送微邻近表。这些特定邻近表根据特定网络状况(例如在因急剧字段丢失而导致呼叫潜在掉线的情况下)被发送。
BSC间切换(HO)如现有GSM系统中那样进行处理。基于C/I的HO取代因功率预算、低下行链路质量和低下行链路FS的现有BSC内的HO。不再需要基于下行链路FS和质量目标范围的功率控制。尽管基于下行链路C/I的HO也可能了解上行链路中的大多数HO状况，然而仍需要保留上行链路HO判据，以适应成问题的上行链路无线传播状况，这些状况没有在下行链路C/I评估中表现出来。上行链路PC保持不变。
利用基于C/I的HO，从干扰角度而言BSC最大限度地减小网络，还最大限度地提高软容量。在软容量与质量之间，存在着一种平衡，它由C/I目标来控制。较高的C/I目标导致较高的质量但容量下降，反之亦然。根据C/I目标执行业务HO以适应本地业务负载，而C/I目标本身又可根据本地业务负载重新评估。
下面，根据举例说明的实现方式来讨论邻近小区数相应地，在一种优选实施方式中，每一C/I估算都只考虑来自6个最强邻近小区的干扰。BSC选定邻近表以便充分利用这6个最强邻近小区。
如果确实存在6个以上重要邻近小区，那么相对次序随时间而变也是完全可能的。例如，强度差不多的不同小区可作为不同时刻的当前第6强邻近小区被报告。这样，BSC可以确定在MS处来自6个以上的邻近小区的干扰，但只取6强中不断报告的小区中相比较小的统计。
目前，移动辅助频率分配(MAFA)正在被标准化。它使得可以暂缓邻近小区表中的小区的测量，而是测量其他频率点的FS，尽管在此无需BSIC报告。这也允许邻近小区的技术要求只用于C/I估算，而所有HO候选小区必须都在标准GSM邻近表中。
专用邻近表特性为MAFA提供了一种临时方案，从而无需对MS作任何修改。
这里，只考虑了下行链路C/I。上行链路测量也一定可以根据C/I进行评估。总之，这里所提出的全面C/I估算也完全可以实现上行链路方向上的合理干扰管理。不过，需要至少一些处理上行链路的通用过程，以便处理本身只在上行链路方向上才出现的特殊问题。
如上所述，正确地将干扰成分相加并不能直接进行，同样，PC、DTX等的影响也只能近似计算。通过提高BCCH重用系数，可以减小因忽略BCCH间干扰而造成的载波强度和潜在干扰估算的不精确性。可利用较多的BCCH频率和较少的非BCCH频率进行传输决定较高的总容量或质量，如果这可大大地提高C/I估算的精确性的话。
尽管这种实现同步的方法是容错的，然而总是存在时隙调整暂时失败的可能性。在这种情况下，无法评估出入非同步小区的干扰。这类似于初始信道分配的情况因此应进行类似的处理，例如最好应先分配BCCH信道，直到恢复同步。
根据本发明的方法理论上不只是可适用于一个BSC，而可适用于整个网络。然而，实际上，由于现有GSM技术要求不允许在BSC之间直接通信，因此只能在单个BSC区域内实现本发明。对于同步，情况也一样。不过，本方法当然可在每个BSC区域中实现，从而可以涉及整个移动网。
将来，利用开发中的任何基站子系统(BSS)的基于新IP的互连，就可以消除这一限制。然而，计算实际和潜在C/I估算所要求的在BSC之间不断交换信道分配数据将要求高实时容量，这可能达不到。
此外，将本方法用于整个网络还要求在BSC边界处进行频率规划。再者，可能还要求网络管理系统(NMS)负责BSC间的某些协调。例如，NMS可从不同的BSC得到的C/I统计以评估网络很广的C/I分布和选定各BSC或各小区的C/I目标。
不支持本发明的基站(BTS)未必要从网络中排除。不允许为各TS分配频率的BTS仍可以按一定的方式使用，只要频率能随时重新分配给非BCCH传输且不要求使BTS暂时脱机。C/I的确定仍可以按同样的方式进行，但远干扰信息可能适用于少得多的频率，因为每一测量的BCCH频率只涉及TRX的数量所确定的少数其他频率。HO候选中的选择大大减少，因为只有当TRX上至多有一个所分配的频率时才能将频率重新分配给TRX。信道分配包括将无线信道分配给固定收发信机与无线台之间的连接，并且该无线信道由时隙确定而在FDMA(频分多址)系统中该无线信道由载频确定。
在另一种实施方式中，本发明提供了这样一种方法，它除了估算各MS处的载波/干扰强度比(C/I)之外还处理移动台(MS)所报告的所有场强测量结果。可通过在BSC中分析BTS传输之间的时间和发射功率的差别的信息来实现这种方法。C/I估算包括影响各MS的实际C/I和可能影响各MS的潜在C/I(如果在特殊BTS处将特殊信道分配给特殊MS，即特殊频率和特殊时隙的分配)。这些C/I估算用于控制切换和功率控制过程，即用于判断特殊MS何时切换到哪个BTS的特殊信道和为各MS选定尽可能低的BTS传输功率。
频率不是根据“TRX”而是根据“TRX和时隙”(除BCCH外)进行分配的。再者，所分配的频率不随帧而变，即不出现跳频。由于没有将频率固定地分配给小区并且由于切换是同步的，因此，小区内或小区间的切换非常相似并且信道分配实际上是动态的，这只取决于C/I评估和当前业务负载。
这些特性可以充分发挥因时隙调整所带来的容量好处，因为它们使得可以进行比现有容量方案紧密得多的频率重用。根据特定网络配置，可能达到3到3.5之间的有效重用。切换无论何时需要都可以进行，以便使网络的C/I量值均匀化。这种扩展过程受安装在各BTS中的TRX的数量的限制。这非常接近于频率规划和信道分配的最终目的(该目的是为将C/I均匀地分布到所有MS中)。
图6示出了根据本发明的基站控制器BSC的一种可行的实现方式。BSC包括用于估算信号/干扰估算的装置(CALC)20，和用于执行信道分配的装置(ALLOC)21。实际上，这些计算(CALC)和分配(ALLOC)功能可以实现成存储在存储器(MEM)22中的执行根据本发明的方法的软件，和控制BSC的功能并运行存储器22中的程序的微处理器。用于分配信道的装置(ALLOC)控制发向BTS和MSC(例如经复用器(MX)23到BTS)的信号。
应当理解，本发明并不局限于以上所述及其举例说明的实施方式，而可以在附属权利要求书和熟练技术人员的知识的范围内进行修改。
权利要求
1.电信网中无线信道分配的一种方法，该电信网包括固定收发信机(BTS)和移动无线台(MS)，这种方法其特征在于，该方法包括如下步骤计算无线台的信号/干扰估算，和根据所计算的无线台的信号/干扰估算为与无线台(MS)的特定无线连接进行信道分配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算信号/干扰估算的步骤包括在无线台(MS)处进行测量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算信号/干扰估算的步骤包括在无线台(MS)处测量在传输功率电平已知的信道上的接收功率电平，和考虑到同一固定收发信机(BTS)发送的任意无线信道的功率电平。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括执行以下步骤为无线台已报告了测量结果的无线台(MS)与固定收发信机(BTS)之间的基本上每一可能的无线信道计算信号/干扰估算。
5.如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，该电信网是移动电信网，它包括多个移动台(MS)、多个基站(BTS)和至少一个控制多个基站的基站控制器(BSC)，而该方法包括在基站控制器(BSC)执行计算的步骤。
6.如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，信道分配包括将传输功率电平分配给固定收发信机(BTS)与无线台(MS)之间的连接。
7.如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，信道分配包括将无线信道分配给固定收发信机(BTS)与无线台(MS)之间的连接。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法包括在固定收发信机(BTS)与无线台(MS)之间的传输中采用时分多址，并用时隙来确定无线信道。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该方法包括在固定收发信机(BTS)与无线台(MS)之间的传输中采用频分多址，并用载频来确定无线信道。
10.如上述权利要求7-9任一所述的方法，其特征在于，在有效无线连接中，分配过程使连接从第一信道切换到第二信道。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一信道是第一基站(BTS)与无线台(MS)之间的无线信道，而第二信道是第二基站(BTS)与无线台(MS)之间的无线信道。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一和第二信道均是同一基站(BTS)与无线台(MS)之间的无线信道。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括对计算信号/干扰估算和不断执行信道分配的步骤进行重复，以满足预定的判据。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法包括形成在多个无线台(BTS)上的信号/干扰分布的测量，并用所述测量作为判据。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该方法包括设置所述测量的目标范围。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该方法包括在设置所述目标范围时考虑到网络中的业务负载情况。
17.如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤将邻近小区表发送到无线台(MS)，所述表指示无线台进行测量将要用的频率，和根据无线台(MS)的至少一个特定状况来选择该表中的频率。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述特定状况包括无线台(MS)正在移动的速度。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该网络包括至少两个覆盖网络层，每层都有不同的基站传输功率范围，而所述特定状况包括当前网络层。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述特定状况包括无线台的当前位置。
21.一种移动通信网，包括若干个基站(BTS，1，2，3)，各基站(BTS，1，2，3)都能向与相应小区中的移动台(MS，9)通信的相应小区(4，5，6)的区域发送无线信号和接收来自相应小区的区域的无线信号，一个基站控制器(BSC，7)，若干个所述基站都与其连接，其特征在于，该网络包括用于计算移动台(MS，9)的信号/干扰估算的装置(MS，BSC)，和用于根据所计算的移动台(MS)的信号/干扰估算为与移动台(MS)的特定无线连接进行信道分配的装置(BSC，BTS1-BTS3)。
22.一种基站控制器，用于管理与基站控制器连接的若干个基站(BTS)，和用于管理与通过无线连接与基站之一连接的移动台的通信，其特征在于，该基站控制器包括用于计算移动台(MS，9)的信号/干扰估算的装置(20)，和用于根据所计算的移动台(MS)的信号/干扰估算为与移动台(MS)的无线连接进行信道分配的装置(21)。
全文摘要
电信网的无线信道分配的一种方法,这种电信网包括固定收发信机(BTS)和固定或移动无线台(MS)。该方法包括根据无线台的信号/干扰估算为与无线台的特定无线连接进行信道分配的步骤。还公开了一种系统和一种基站控制器。
文档编号H04J3/00GK1326655SQ99812409
公开日2001年12月12日 申请日期1999年10月21日 优先权日1998年10月21日
发明者菲利普·韦斯拜, 亚历山大·埃瑟, 马蒂·马尼南, 哈努·马蒂麦基 申请人:诺基亚网络有限公司