CN100358388C - 动态信道分配方法 - Google Patents

Abstract

一种动态信道分配方法，包括以下步骤：a.基站收到呼叫建链请求之后判断是否有空闲的业务信道；b.判断是否有信道RSSI值小于门限值；c.选择若干个满足信道RSSI值小于门限值条件且具有最高信道优先级值的信道；d.更新这些信道的信道优先级值；e.找出一个满足信道RSSI值小于门限值且具有最高信道因子值的信道，并将此信道分配给用户，如果找不到则进入下一步；f.判断循环次数，如果循环满特定次数仍未发现合适的信道则拒绝分配信道。否则返回步骤a再循环进行一次以上流程。本发明能够加快搜寻信道，提高系统在高话务负荷时的网络性能。

Description

动态信道分配方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是有关一种动态信道分配方法。

背景技术

随着PHS系统的广泛应用以及用户数量的不断快速增长，系统通信容量(频率资源)不足的问题开始变得日益严重，这就需要寻找更为高效合理使用和管理无线资源(主要指频率)的方法。无线资源管理的问题涉及终端与基站之间建立无线链路，包括选择基站、信道分配、上行(终端到基站)和下行(基站到终端)链路发射功率控制等各个方面。在这些问题当中，信道分配方法是其中较为重要的一个方面。

目前蜂窝移动通信系统中主要的信道分配方式归结起来有以下三种类型：  固定信道分配(FCA：Fixed Channel Allocation)、随机信道分配(RCA：Random Channel Allocation)和动态信道分配(DCA：Dynamic Channel Allocation)。其中动态信道分配是较为节约频率资源也是较常用的一种信道分配方式。

基站现有DCA算法描述如下：PHS系统中的时隙结构如下表所示(以7信道基站为例)：

CCH	TCH(工作中)	TCH(空闲)	TCH(工作中)
				TCH(工作中)	TCH(工作中)	TCH(工作中)	TCH(工作中)

时隙号   1                  2                         3                         4

PHS系统一个5毫秒帧的基本结构由4对上下行时隙构成，对于1C7T的7信道基站，其中CCH是控制信道，TCH是业务信道。在任何一个时隙上可以有两个同时工作的信道(控制信道所在时隙除外)，  当然在同一时隙上的两个信道要同时工作其载频号必须分开。对于任何一个时隙而言，只要该时隙上有空闲信道没有被占用，基站便会对无线环境进行连续不断的扫描侦听，扫描范围为基站可用的各个工作载频，并将扫描后的结果存储在侦听记录列表中，进行实时更新。记录的信息为该载频在当前时隙上基站所能收到的干扰信号电平值，其扫描更新的速度目前为4载频/200毫秒。

在有空闲时隙的情况下，基站会根据该时隙当前的扫描侦听列表选择一个合适的候选载频，判断条件是在该载频上收到的上行干扰电平必须小于某个设定的允许干扰电平门限值。此外，基站把载频按一定的规则分组，不同组的载频具有不同的优先级，基站首先在优先级最高的频率组里面进行选择。

基站从列表中选出10个符合条件的候选载频后还需要进行再次确认，这是由于更新速度的关系而导致存储在侦听列表中的扫描结果可能已经失效了。对选出的10个载频进行重新扫描的时间为200毫秒，重新确认结束后选择其中低于干扰电平门限并且电平值最低的载频作为选定的业务信道载频。如果这10个载频重新扫描后的结果都不满足低于干扰电平门限的条件，则基站需要重新选取另外10个候选载频进行再次确认，这个过程可以重复3次(共600毫秒时间)。如果3次之后都无法找到一个低于干扰电平门限的载频，则基站认为无线环境干扰严重，没有可用的载频可供分配，宣告此次呼叫建链请求失败。

现有DCA算法存在的主要问题是在高话务情况下它的动态效果会显著下降，其频率利用效率甚至不如FCA。这是由于出现高话务情况时无线环境恶劣且变化迅速，如果DCA算法的效率不够高，便会造成大量业务载频分配冲突、连续的重新分配，引起接续成功率和话音质量的下降。

目前虽然有一些专利文献，如日本专利第09-261729号、中国专利02116409号中也提及了以信道的一些系统事件为判断标准对信道的通信能力优劣作比较，但是这些技术考虑的都只是某一方面的系统事件，缺乏全局的综合考察容易导致判断失误。而且这些技术也只是在定性的层面上进行判断，没有能对事件作定量分析以取得一个明确直观的判定标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态信道分配方法，以克服上述现有技术的不足，解决高话务情况下现有技术的动态效果减弱、接续成功率和话音质量的下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种动态信道分配方法，包括以下步骤：a.基站收到建链请求之后判断是否有空闲的业务信道，如有则进入下一步，如没有则拒绝分配信道；b.判断是否有信道RSSI(接收信号强度指示：Received Signal Strength Indicator)值小于门限值，若有则进行下一步，如没有则拒绝分配信道；c.选择若干个满足信道RSSI值小于门限值条件且具有最高信道优先级值的信道；d.更新这些信道的信道优先级值；e.找出一个满足信道RSSI值小于门限值且具有最高信道因子值的信道，并将此信道赋给手机，如果找不到则进入下一步；f.判断循环次数，如果循环满特定次数仍未发现合适的信道则拒绝分配信道。否则返回步骤a再循环进行一次以上流程。

所述的信道优先级值随信道占用时长值的增大而增大；随分配失败和再请求次数增加而减小；随通话中断率增大而减小；在空闲状态下RSSI值低于信道搜索门限所述的信道优先级值将增大；在重新检查状态下如果RSSI高于信道搜索门限，信道优先级值减小，否则信道优先级值不变；在通话过程中切换换信道时，原通话信道的信道优先级值将降低，而目的通话信道的信道优先级值将增大。

进一步的，本发明的另一实施方式中，每个信道都有各自的信道因子值，基站将选择一个满足RSSI值门限并具有最高的信道因子值的信道分配给用户，信道因子值根据RSSI值和信道的优先级值不断地被更新。信道优先级值和信道因子值的关系是：信道因子值＝信道优先级值*f(Y)，其中Y为信道搜索门阀值与RSSI的差值函数，f(Y)＝erf(X)，其中X是Y归一化后所得的函数，误差函数erf(X)定义为均值为0、方差为1/2的高斯分布函数积分的2倍。这里的信道优先级值随信道占用时长值的增大而增大；随信道分配失败和再请求次数增加而减小；随通话中断率增大而减小；在空闲状态下RSSI值低于信道搜索门限的信道优先级值将增大；在重新检查状态下如果RSSI高于信道搜索门限，信道优先级值减小，否则信道优先级值不变；在通话过程中切换信道时，原通话信道的信道优先级值将降低，而目的通话信道的信道优先级值将增大。

本发明通过对与信道通话质量有关的系统事件进行量化评估，选出合适的信道，保证了通话质量。根据本发明的信道选择方法所选的参数利用特定的公式进行计算评估，标准明确且易于判断，能够缩短搜寻信道时间，提高系统在高话务负荷时的网络性能。本发明采用有限次循环选择的方式增大了接通率同时又避免了无可用信道分配时可能产生的死循环现象。

以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的流程图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就结合附图说明如下：

首先参阅图1，图1是本发明的一个实施例的流程图。在步骤100中，基站收到来自手机侧的呼叫建链请求，基站接到请求后进入步骤101判断基站是否具有空闲信道，如果基站检测发现有空闲信道则进入下一步，反之检测发现没有空闲信道则进到步骤108发送拒绝分配信道信息给手机。在确认基站具有空闲信道的情况下，进入循环计数步骤102，每经历一次循环过程，该步骤自动加1。接下来的步骤103中，基站检测空闲信道中是否具有一定数量个信道的RSSI值满足特定值，这个值可以是信道搜索门阀值或其它被认为可以满足通信条件的值。一般情况下为了和现有的PHS系统中的DCA相一致，RSSI值满足条件的信道数量要取至少10个，但是在不同的条件或系统中也可以预设这些RSSI值满足条件的信道的个数，甚至可以是一个。如果基站检测发现没有那么多RSSI值满足条件的信道则进到步骤108发送拒绝分配信道信息给手机。步骤104从RSSI值满足条件的信道中按其信道因子值的大小选取一定数量的信道，这些信道的数量也是可设置的。现有的PHS系统中的DCA一般是10个。由于更新速度的关系导致存储在侦听列表中的扫描结果可能已经失效了，基站还需要在步骤105中对符合条件的候选信道的RSSI值、信道优先级和信道因子值进行更新。步骤106中基站要找出一个满足信道RSSI值小于门限值且具有最高信道因子值的信道，如果找到则在步骤107中将此信道分配给手机，如果找不到则进入步骤109，步骤109判断循环次数是否大于设定的值，在现有PHS系统的DCA中一般设定为3次。如果大于设定的次数则进到步骤108发送拒绝分配信道信息给手机。反之则进入步骤102计数后进入下一次循环。

在本发明揭示的改善的DCA信道分配方法中，每个信道具有各自的信道因子。基站将选择满足RSSI门限并具有最高信道因子的信道，信道因子将根据RSSI和信道优先级不断被更新。因此本发明涉及3个变量值，即信道因子值、信道优先级值和RSSI值。具体算法可以参见下面的实施例。

在本发明的一个实施例中，假设RSSI值为一个服从高斯分布的随机变量，其均值为μ标准方差为σ²。令Y为信道搜索门阀值与RSSI的差值函数，即：

Y＝信道搜索门阀值-RSSI将函数Y的值域限定为：

Y＝[0:1:40]

即当Y＜0时令Y＝0，当Y＞40时令Y＝40，步长为1。

将Y归一化为：

X＝[0:0.05:2]

令：

f(Y)＝erf(X)

其中误差函数erf(X)定义为均值为0、方差为1/2的高斯分布函数积分的2倍。

如下面的公式所示，信道因子值定义为各系统事件所对应的代价因子的函数。

信道因子值＝信道优先级(A，B，C，D，E，F)*f(Y)

各信道优先级的初始值设置为1，信道的优先级依据系统中发生的事件进行更新。系统中每个事件所对应的代价因子都用信道占用时长来作归一化。因此信道优先级值是事件代价因子A、B、C、D、E、F的函数，其中代价因子A、B、C、D、E、F所代表的系统事件如下：

1.代价因子A-信道占用时长

周期性地检查信道，如果信道被占用，则信道占用时长代价因子A将增加，用以提高信道的优先级，否则不变。在本实施例的系统中每秒检查一次，默认的信道时长占用系数为1。这样做的目的是让基站始终使用确信的信道，这样被选择的信道通常能满足通讯的需要，能通过DCA的方法获得与FCA类似的效果。

2.代价因子B-在空闲状态下的RSSI值

基站周期性地在空闲状态下检测信道的接收水平，当RSSI低于信道搜索门限，信道优先级将根据满足RSSI条件的步长代价因子B而增加，否则信道优先级将降低。

在本实施例中，在PHS中检测信道动作每200ms执行4次，其中默认的基站搜索门限为27dBμV，默认的满足RSSI条件的代价因子B为0.3。

3.代价因子C-在重新检查(Re-checking)状态下的RSSI值

当PHS基站列出这10个最佳信道后，基站检测出这10个信道的最新接收水平，同时更新RSSI表和相应的信道优先级。如果此时RSSI高于信道搜索门限，信道优先级将根据代价因子C降低，否则不改变。

在本实施例中，PHS中执行re-checking扫描频率为10次/200ms，默认的基站搜索门限为27dBμV，默认的代价因子C的值为-20。

4代价因子D-通话中断率

如果通话中发生中断，那么这个信道就有可能被列入黑名单，信道优先级将根据代价因子D而降低。在本实施例中默认的D为-180。

5代价因子E-通话过程中的信道切换

当通话信道不能满足通话需求时将导致信道交换，这时原通话信道优先级将根据代价因子E而降低。目的通话信道优先级将根据代价因子E而增加。

在本实施例的系统中，用户移动和基站切换不被考虑，通话信道切换仅考虑通话过程中的掉话情况。

6代价因子F-分配失败和再请求

这两个事件都用代价因子F来表征，任何这两个事件的发生都将导致信道优先级根据分配失败和再请求的代价因子F而降低。默认的F值为-90。

在上面这个实施例中由于信道因子值是信道优先级值和RSSI值的函数，综合考虑了两方面的因素，因此只要考虑信道因子值的大小就可以直接对信道通信条件的优劣作出比较。这是一种完全定量的方法，而在另一些实施例中可以不采用此公式，即不设信道因子值这个变量，只是对信道优先级值作定量处理，在满足RSSI值小于门限值的条件下对信道优先级之作定量比较，只是一种半定量的方式。

以上所介绍的，仅仅是本发明的较佳实施例而已，不能以此来限定本发明实施的范围。本技术领域内的一般技术人员根据本发明所作的等同的变化，例如将以上实施例中的各个步骤进行组合，或加入本发明提及的代价因子以外的代价参数，对公式作等同变化或数学推导，以及本领域内技术人员熟知的改进，都应仍属于本发明专利涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种动态信道分配方法，其特征在于：该方法设置一信道因子，信道因子值定义为各系统事件所对应的代价因子的函数，信道因子值根据接收信号强度指示值和信道的优先级值不断地被更新，而且信道的优先级值随系统事件所对应的代价因子不断更新；该方法包括以下步骤：

a.基站收到呼叫建链请求之后判断是否有空闲的业务信道，如有则进入下一步，如没有则拒绝分配信道；

b.判断是否有信道接收信号强度指示值小于门限值，若有则进行下一步，如没有则拒绝分配信道；

c.选择若干个满足信道接收信号强度指示值小于门限值条件信道；

d.更新这些信道的信道优先级值、信道接收信号强度指示值和信道因子值；

e.找出一个满足信道接收信号强度指示值小于门限值且具有最大信道因子值的信道，并将此信道赋给用户，如果找不到则进入下一步；

f.判断循环次数，如果循环满特定次数仍未发现合适的信道则拒绝分配信道；否则返回步骤a再循环进行一次以上流程。

2、如权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于所述的信道优先级值随信道占用时长值的增大而增大。

3、如权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于在空闲状态下接收信号强度指示值低于信道搜索门限时所述的信道优先级值将增大。

4、如权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于在重新检查状态下如果接收信号强度指示高于信道搜索门限，信道优先级值减小，否则信道优先级值不变。

5、如权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于所述的信道优先级值随分配失败和再请求次数增加而减小。

6、如权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于所述的信道优先级值随通话中断率增大而减小。

7、如权利要求1所述的动态信道分配方法，其特征在于在通话过程中切换信道时，原通话信道的信道优先级值将降低，而目的通话信道的信道优先级值将增大。

8、一种动态信道分配方法，包括如下步骤：

判断是否有空闲的业务信道；

若无，则拒绝分配信道，若有，则对基站可用的各个工作载频进行扫描侦听；

从当前扫描侦听列表中选择合适的候选载频；

从选定的候选载频中选出业务信道载频；

所述动态信道分配方法的特征在于：每个信道都有各自的信道因子值，该信道因子值定义为各系统事件所对应的代价因子的函数，信道因子值根据接收信号强度指示值和信道的优先级值不断地被更新，而且信道的优先级值随系统事件所对应的代价因子不断更新；该方法中的基站将选择一个满足接收信号强度指示值门限并具有最高信道因子值的信道分配给用户。

9、如权利要求8所述的动态信道分配方法，其特征在于所述的代价因子对应的系统事件包括信道占用时长、空闲状态下接收信号强度指示值、信道分配失败和再请求次数、信道切换、重新检查状态下的接收信号强度指示值、通话中断率事件中的一个或数个。

10、如权利要求9所述的动态信道分配方法，其特征在于所述的信道优先级值随信道占用时长值的增大而增大。

11、如权利要求9所述的动态信道分配放法，其特征在于在空闲状态下接收信号强度指示值低于信道搜索门限所述的信道优先级值将增大。

12、如权利要求9所述的动态信道分配方法，其特征在于在重新检查状态下如果接收信号强度指示高于信道搜索门限，信道优先级值减小，否则信道优先级值不变。

13、如权利要求9所述的动态信道分配方法，其特征在于所述的信道优先级值随信道分配失败和再请求次数增加而减小。

14、如权利要求9所述的动态信道分配方法，其特征在于所述的信道优先级值随通话中断率增大而减小。

15、如权利要求9所述的动态信道分配方法，其特征在于在通话过程中切换信道时，原通话信道的信道优先级值将降低，而目的通话信道的信道优先级值将增大。

16、如权利要求8所述的动态信道分配方法，其特征在于信道优先级值和信道因子值的关系是：信道因子值＝信道优先级值*f(Y)，其中Y为信道搜索门限值与接收信号强度指示的差值函数，f(Y)＝erf(X)，其中X是Y归一化后所得的函数，误差函数erf(X)定义为均值为0、方差为1/2的高斯分布函数积分的2倍。