CN101375620B

CN101375620B - 用于在通信系统中适应性分配唯一字的系统和方法

Info

Publication number: CN101375620B
Application number: CN2007800033200A
Authority: CN
Inventors: 佐野真人
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: KR20080107364A; JP2009524352A; CN101375620A; EP1977620B1; US7565151B2; ATE476845T1; JP4769874B2; DE602007008200D1; WO2007087217A1; US20070173258A1; KR101058259B1; EP1977620A1

Abstract

提供了一种用于在SDMA(空分多址)通信系统中分配唯一字的方法和系统。网络管理系统逻辑上安排小区站到站的区群中，且安排了监控器用于监控繁忙通信量状况。所述网络管理系统确定繁忙通信量状况存在，可做出如下响应：1)在单个区群内重新分配唯一字；2)将一个或多个小区站从忙区群转移到比较不忙区群；或3)创建新区群。这样，所述通信系统不断地调整以使具有更繁忙通信需求的小区站可以使用更多的唯一字。

Description

用于在通信系统中适应性分配唯一字的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及无线通信系统，更具体地，涉及在SDMA(空分多址)通信系统中使用基站进行唯一字分配。

背景技术

无线通信系统的开发和使用正在显著地发展，增加了系统容量、带宽和质量的相关压力也在增加。增加系统容量的一种方法是使用多址接入方法，该方法允许多个用户共享稀有的系统资源。例如，一些通信系统根据时分多址(TDMA)方法进行操作。在TDMA通信系统中，预定的时间帧再分为时隙，并且为每个用户指定了一个时隙用于接收或发送数据或语音信号。这样，多个用户能够共享同一个时间帧。在另一个实例中，一些通信系统根据空分多址(SDMA)方法进行操作。在SDMA通信系统中，将定向天线阵列配置为允许在同一个普通地理区域操作的多个用户使用特定的频率。

使用时，在初始化与基站通信的数据或语音之前，每个移动用户拥有一个分配有唯一字的设备。然后，远程用户不时地发送该唯一字，帮助基站确定远程设备的空间特征。反之，也允许基站配置其定向天线，使其更好地区分从不同移动设备产生的通信信号，即使这些设备使用相同的频率进行通信。这样，SDMA通信系统允许多用户使用相同的频率。

在另一个实例中，一些通信系统可使用多个多址接入方法以进一步增加系统容量。例如，在日本广泛使用的PHS(个人手持电话系统)通信系统结合了TDMA和SDMA的优点。即，PHS将时间帧分为时隙，然后为每个时隙指定唯一字。这样，每个时间帧允许这些时隙对应多个用户并且每个时隙允许使用相同的频率进行多址接入。在PHS中，基站一般被称作小区站，而远程移动设备被称作个人站(personalstation)。

该PHS系统是由ARIB(无线电工业企业协会)发布的公认的国际标准。更具体地，RCR-STD-28文件详细描述了PHS通信系统的要求和可选项。例如，像其它SDMA通信系统一样，PHS使用有限数量的可用的唯一字来实现。尽管所选的唯一字之间的交叉相关性很低，但是由于可用的唯一字的数量有限，因而在整个PHS通信系统中唯一字是重复使用的。然而，为了适当地操作定向天线，重要的是用于个人站的唯一字是不相同的，而更重要的是，这个不相同程度要足够大以使小区站能够区分信号。因此，当个人站发出接入PHS小区站的请求时，PHS小区站应该考虑在发出请求的个人站的附近区域使用的是哪些唯一字。

随着移动设备与无线设备的使用增多，现存基站的通信量都已超载，拒绝访问一些移动单元或当移动单元在小区间移动时丢失呼叫。由于PHS系统的小区基站典型地具有一组预定义的可用的唯一字，因此全部小区与系统的容量是固定的，并且该容量由系统管理器根据期望的通信量进行设置。

因此，需要一种分配唯一字的方法和系统，以改进系统容量、降低干扰、以及更好地适应变化的通信需求。

发明内容

公开了一种用于在SDMA(空分多址)通信系统中分配唯一字的方法和系统。网络管理系统逻辑上将小区站安排到站区群中并安排监控器来监控繁忙的通信量状况。响应于确定存在繁忙的通信量状况，网络管理系统可1)在单个区群内重新分配唯一字；2)将一个或多个小区站从忙碌的区群转移到较不忙碌的区群；或3)创建新区群并将小区从一个或多个忙碌的区群转移到该新区群。这样，通信系统不断调整以使拥有更繁忙的通信需求的小区站具有更多可用的唯一字。

在更具体的实例中，提供了一种在PHS(个人手持电话系统)通信系统中分配唯一字的方法和系统。网络管理系统逻辑上将PHS小区基站安排到基站区群中并安排监控器来监控繁忙的通信量状况。响应于确定存在繁忙的通信量状况，网络管理系统可1)在单个区群内重新分配唯一字；2)将一个或多个PHS小区基站从忙碌区群转移到较不忙碌区群；或3)创建新区群并将小区从一个或多个忙碌区群转移到该新区群。这样，PHS通信系统不断调整以使拥有更繁忙通信需求的PHS小区基站具有更多可用的唯一字。

通过阅读以下描述，本发明的这些性质和其它性质将变得显而易见，并且可通过所附权利要求特别指出的手段和结合的方式实现。

本发明进一步涉及存储有本发明实施方案的机器可读介质。可预见的是，适用于存储说明书的任何介质都在本发明的范围内。通过实例，这些介质可采取磁介质、光介质或半导体介质的形式。本发明也涉及包括本发明实施方案的数据结构及该数据结构的传输。

附图说明

附图构成本发明的一部分并包含本发明的实施方案，这些实施方案可用不同的方式实施。需要了解的是，在一些实例中本发明的不同的方面被夸大地或放大地示出以帮助理解本发明。

图1是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的系统图；

图3是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的方法的流程图；

图4是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的系统图；

图5是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的系统图；

图6是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的方法的流程图；

图7是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的系统图；

图8是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的系统图；

图9是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的方法的流程图；

图10是根据本发明的一个实施方案、用于适应性分配唯一字的方法的流程图。

详细描述

在此提供了本发明实施例的详细描述。然而，需要理解的是，可以以各种形式对本发明进行举例说明。因此本文公开的具体细节不应解释为限制性的，而应解释为具有代表性的基本原理，用于教导本领域技术人员如何以任何具体的系统、结构或方式来实现本发明。

现在参考图1，其中示出了用于为通信系统适应性分配唯一字的过程10。将过程10作为PHS通信系统中的操作方法进行了说明。然而，可以理解的是，也可以采用使用SDMA(空分多址)系统的其它通信系统。

典型地，PHS通信方法具有用于与多个远程移动设备通信的一组基站。每个基站具有在其中进行通信的本地区域，该本地区域常被称为“小区(cell)”。小区以图案的形式设置，以使邻近的小区之间有一定重叠。这样，移动设备从一个小区移动到另一个小区时，一个基站可以有序且可控的方式将通信切换到另一个基站。该切换方法常被称为软切换或移交。

由于PHS通信系统根据SDMS过程操作，因此小区站响应于建立请求为每个个人站分配唯一字。这些唯一字用来在通信过程中确定个人站的空间特征(spatial signature)。该空间特征除了区分从每个个人站接收到的通信信号外，还帮助小区站定向它们的天线阵列。在终止与小区站的通信时，唯一字被释放，并可分配给另一个通信会话。

可以理解的是，每个小区站可用的唯一字数量随着使用的具体通信系统而变化。典型地，通信系统可用的唯一字数量是有限的，因此唯一字将在整个通信系统中被共享和重复使用。每个小区在具体但有限的地理区域内提供发送和接收通信。因而，当移动无线用户在小区间移动时，与个人站的通信任务从一个小区转移到另一个小区。在大多数情况下，小区基站通过有线或无线连接而连接到中心站。例如，基站可通过因特网或TCP/IP与中心站进行通信，也可通过卫星、微波或其它无线标准进行通信。因此，中心站对单个小区站进行监控。

在过程10中，逻辑上，中心站用于将小区站安排到小区站区群中。例如，每个区群可包括许多预定的小区站，或每个区群的小区站数目可根据当前的或期望的通信需求进行调整。在具体实例中，每个区群初始分配了七个小区站，每个区群也定义了一组唯一字，这些唯一字可分布在区群小区站之间。例如，一个区群可以分配到21个唯一字，而且如果该区群具有七个小区站，则每个小区站可分配到三个唯一字。在其它情况下，根据实际的或预期的通信负荷，这些唯一字可不等地分配给这些小区站。小区站的分配可由中心站执行，或由区群内各个小区站合作执行。在一个实例中，运行在中心站上的网络管理系统管理区群内唯一字的定义和分配。可理解的是，区群数目、每个区群的小区站数目、每个区群的唯一字数目及每个区群内的唯一字分配可根据应用和通信需求进行调整。

利用定义的区群和分配的唯一字，通信系统根据其PHS通信标准进行操作。如块14所示，过程10在通信系统中监控通信量。监控过程可由中心站通过使用网络管理系统完成，或在该区群内完成。例如，当单个小区站具有常见的高通信量或具有不同寻常的低通信量时，该小区站将报告该情况。这样，该区群中的其它小区站就能知道其它小区的资源需求。在另一个实例中，运行在区群内的服务器上或运行在中心站上的网络管理系统监控该区群内的全部通信流，因此该网络管理系统可立即确定资源需求并能够预知即将到来的通信量事件。该网络管理系统也可监控通信系统的全部通信负荷。例如，该网络管理系统可以监控个别小区的通信量，个别区群的全部通信量及整个通信系统的通信量。这样，该网络管理系统保持对当前通信量的系统级观察。

如块16所示，作为监控通信量的结果，该网络管理系统可以确定一个小区的通信量已变得不同寻常的繁忙。在这种情况下，如块17所示，该网络管理系统可以重新在一个区群的小区站之间重新分配唯一字。例如，具有相对较低通信量的小区站可以放弃其中的一个唯一字，且该放弃的唯一字可以被重新分配给具有繁忙负荷的小区站。这样，所述负荷繁忙的小区站可以将其通信量分布在更多的唯一字上，因此可以更容易地处理当前的通信需求。区群内唯一字的分配适应于通信量负荷。可理解的是，为了减少相邻小区之间唯一字的相关性，可以重新分配一些唯一字。例如，如果为某个小区分配了一个新的唯一字，但是该唯一字与某个邻近小区的唯一字具有相当高的相关性，则该邻近小区可以请求网络管理系统将该唯一字替换为具有较低相关性的另一个唯一字。这样，两个小区站都可以执行更健壮的通信过程。

如块19所示，响应于系统通信量的监控，网络管理系统可以找到具有不同寻常的高级别通信量的某个区群。区群内通信量级别以这样的一种方式执行，即，对区群内的唯一字进行简单地重新分配，该通信量级别是不能满足健壮的通信。在这种情况下，如块20所示，网络管理系统将一个或更多的小区移出忙区群。该区群维护其现存的一组唯一字，因而可以将相同数量的唯一字分布在较少数目的小区中。因此，每个小区可以比最初大小区群具有更多的数量的唯一字。例如，一个区群具有七个小区和21个唯一字。如果这个区群变得不同寻常地忙碌，则将其中某个小区站转移到相邻的区群内。现在可以将21个唯一字分配给六个小区。这些唯一字为更小的区群提供了更高的唯一字密度，允许更高的通信量密度。在将小区转移出忙碌的区群时，被转移的小区站将被转移到较不忙碌的区群，增加了那个区群的小区数目。因此，被转移的小区可以从那个区群的较不忙碌的小区站重新分配到唯一字。例如，一个区群最初有七个小区站，那么现在的小区站总数是八个。如果该区群最初分配有21个唯一字，则该21个唯一字必须分布在八个小区站中。典型地，小区站将以就近安排的方式进行转移。然而，需要理解的是，形成区群(clustering)是逻辑过程且不受地理位置的限制。

如块22所示，网络管理系统通过监控也可以确定相邻区群内的通信量是否繁忙。这样，仅仅将小区从一个区群转移到另一个区群基本上能减轻超负荷问题。如块23所示，在这种情况下，网络管理系统创建新的区群并将小区从每个超负荷的区群转移到新的区群中。例如，两个相邻的区群，每个区群具有七个小区和21个唯一字。两个区群都超负荷。因此，例如，网络管理系统创建第三区群，并将每个忙碌区群中的两个小区转移到该新区群。结果是，最初的两个区群分别具有五个小区，且新创建的区群具有四个小区。网络管理系统分配一组唯一字给新创建的区群，且这些唯一字分布在这四个小区中。假定该新小区分配了21个唯一字。原先有42个唯一字，现在逻辑上有63个唯一字可以使用。虽然有更多的唯一字可用并允许更大的通信密度，但网络管理系统也需要重新分配数目，从而减少相邻小区唯一字之间的相关性。

有利地，过程10使得SDMA通信系统能够容易且有效地适应当前的通信负荷。网络管理系统能够响应于检测到的负荷，在区群内有效地重新分配唯一字，在区群之间重新分配小区，或按需动态地创建或移除区群。如块25所示，这样，更多的唯一字可以用于高通信量的小区中。

现在参考图2，说明了用于适应性分配唯一字的系统50。系统50具有最初的区群52，其中，该区群52具有七个单独的小区，例如为小区56、57和58。虽然示出的区群52具有七个小区，但是可以理解的是，也可使用其它数目的小区。网络管理系统55与区群52通信，并提供监控与控制功能。网络管理系统55可以是操作在中心站设施上的中心站，或至少操作在区群52内某个部分的分布式功能。如图所示，每个小区被分配给区群一，并编号为1、2、3、4、5、6、7。每个小区站具有三个唯一字，因此区群52具有一组共21个可用的唯一字。

参考图3，网络管理系统55执行一个过程，例如过程75。如块77所示，网络管理系统监控区群52中小区的通信量。如块79所示，网络管理系统55可以确定某个小区的通信量变得繁忙。如块81所示，网络管理系统也可识别出该区群中的另一个小区是否具有较高的通信量。如块83所示，网络管理系统44则选择一个唯一字，将其从具有较高通信量的小区中移除。如块85所示，该选中的唯一字将被重新分配给具有繁忙通信量的小区。在一个实例中，根据其在目标小区内期望的相关性，选择将被移除的唯一字。再次参考图2，如区群安排52所示，网络管理系统55已经能确定小区站57具有不同寻常的高通信量，并且小区56和58具有相对较高的通信量。因此，唯一字“c”被小区站56放弃并重新分配给小区站57。唯一字“j”被小区站58以类似的方式放弃并重新分配给小区站57。因此，如区群安排62所示，小区站57可以操作总共五个唯一字并适应其繁忙的通信世界。可理解的是，在区群62内的唯一字分配可不断地适应检测到的通信流量。

参考图4，说明了用于适应地分配唯一字的系统100。系统100具有区群一104，该区群104具有七个小区站，例如小区站111、113、115、117和119。区群104内的每个小区站标识为“CL1”，并连续编号。系统100也具有区群二106，该区群106也具有七个小区站，例如为小区站121、123、125。区群二106内的每个区群标识为“CL2”，并连续编号。区群一104和区群二106在其各自组内都具有21个唯一字。区群104和106与网络管理系统102进行通信。网络管理系统102可以集中地在中心站进行操作，可以将其处理请求分布在一个或多个小区中。网络管理系统102执行适应性的分配过程，例如图6中所示的过程150。如块153所示，网络管理系统102监控第一区群104与第二区群106中的通信量。

如块155所示，网络管理系统102可以确定区群一104的通信量变得繁忙。如块157所示，网络管理系统102从区群一104中移除一个或多个小区站。这样，区群一104具有较少的小区，但是具有最初数目的唯一字。然后，如块159所示，该组唯一字重新分配给区群一中剩下的小区站。如块161所示，被移除的小区分配给区群二。如块163所示，为了适应额外的小区，区群二的唯一字也要重新分配。参考图5，图4中的通信系统100已经根据监控到的通信量状况进行了更新。更具体地，网络管理系统102确定区群一104中的通信量已经变得繁忙，并且该通信量相对高于区群二106。因此，最初分配给区群一的小区站115和117现在分配给区群二。区群一131总共具有五个小区，而区群二132总共具有九个小区。最初，小区115和117具有唯一字m、n、o、p、q和r。这六个唯一字在较小的区群131中重新分配。例如，m、n和o已经分配给小区111，且p、q和r已经分配给小区站113。这样，新区群131中的小区站可以更容易地适应更繁忙的通信量状况。新区群132不得不重新分配唯一字来适应这两个额外的小区。例如，最初在小区站121中的唯一字c现在已经转移到小区站117。类似地，最初分配给小区站123的唯一字f现在已经重新分配给小区站115。可以理解的是，唯一字可以在每个新区群中重新分配，或者区群大小可以根据通信量状况的变化不断地调整。

参考图7，说明了用于适应地分配唯一字的系统175。系统175具有第一区群176，该区群176具有七个小区站，例如为小区站111、113、115、117、119和129。系统175也具有第二区群177，该区群176具有七个小区站，例如为小区站121、123、125和127。系统175由网络管理系统102监控。网络管理系统102可以集中地在中心站进行操作，可以将其处理需求分布在一个或多个小区中。网络管理系统102执行适应性的分配过程，例如图9中所示的过程225。如块227所示，过程225具有网络管理系统，该网络管理系统监控第一区群与第二区群的通信量。如块229所示，网络管理系统确定区群一和区群二中的通信量已经变得繁忙。这样，在单个区群中对唯一字进行简单地重新分配，或即使将一个小区重新分配给另一个区群都不能适应增长的通信量。因此，如块231所示，方法225从区群一中选择性地移除某些小区。

由于区群一现在具有较少的小区但是具有相同数目的唯一字，因此额外的唯一字可用于保留的小区中。这样，区群一现在可以适应更高密度的通信流量。类似地，网络管理系统选择从区群二中移除小区。如块238所示，区群二现在具有较少的小区但是具有相同数目的唯一字，因此该唯一字已经分配给更少数目的小区，因而允许更高的通信密度。如块241所示，网络管理系统227创建了第三区群并将所选的小区分配给该新区群。如块243所示，网络管理系统也为新区群三分配了一组可用的字，且这些唯一字分布在这些小区站中。根据块246所示的监控到的通信量，或根据块247所示为了减少相邻小区的相关性，如块245所示，这些字在小区站之间进行平均分配。然后，如块249所示，网络管理系统继续监控通信量。这样，网络管理系统能够使通信系统不断地适应当前的通信量状况。

现在参考图7和图8，系统175已经从其最初配置(图7)调整到新的配置(图8)，该新配置能够更好地适应繁忙的通信量需求。更具体地，网络管理系统102最初监控区群176和177的通信量，并发现每个区群都具有高通信量状况。因此，网络管理系统102创建了第三区群180。该第三区群180已经分配了四个小区。例如，区群180具有小区115和117，该小区115和117先前被分配给区群一。类似地，区群180现在具有小区站121和123，该小区站121和123先前被分配给区群二。结果是，区群一178现在具有五个小区站，区群二179具有五个小区站，而区群三180具有四个小区站。最初分配给小区站115和117的唯一字已经重新分配给区群一178中剩余的五个小区站。类似地，最初分配给小区站121和123的唯一字已经重新分配给区群一179中剩余的五个小区站。网络管理系统给区群三180分配了一组新的唯一字，且这些唯一字已经分布在区群三180的四个小区中。需要理解的是，区群一和区群二中某些唯一字的重新分配需要减少相关性。

同时可以理解的是，由于唯一字的总密度已经增大，因此干扰相关性的可能性也增大了。结果是，在某些情况下，在通信量状况减轻之后，减少作用在具体地理区域中的唯一字的数量是有益的。例如，如图8所示的系统中，当通信量恢复到更正常的状态时，则希望消除区群三180并根据图7所示的最初分配重新分配小区。

现在参考图10，说明了用于适应性分配唯一字的过程250。在过程250中，如块252所示，网络管理系统监控第一区群与第二区群的通信量。如块254所示，网络管理系统确定区群一和区群二中的通信量已经减少了。因此，如块256所示，网络管理系统可以解散或移除区群二，从而取消区群二的小区内的唯一字分配。如块258所示，最初位于区群二中的小区现在分配给区群一。如块261所示，区群一中的唯一字则重新分配给更多数目的小区。这样，在具体地理区域中的较少数目的唯一字分配可以减少与相邻小区产生不期望的相关性的风险。如块263所示，网络管理系统则继续监控通信量。这样，过程250能够不断地适应当前的通信量状况。

尽管已经公开了本发明的具体优选的实施方案和可选的实施方案，但是对本领域技术人员显而易见的是，通过本文描述的本发明的教导，可对上述技术作出各种修改和扩展。所有这些修改和扩展都包括在权利要求的真实精神和范围内。

Claims

1.一种在PHS或SDMA通信系统中适应性地分配唯一字的方法，包括：

逻辑上将多个小区站安排到第一区群中，所述第一区群具有第一组可用的唯一字；

从所述第一组可用的唯一字中分配一个或多个唯一字给所述第一区群中的每个小区站；

逻辑上将第二组多个小区站安排到第二区群中，所述第二区群具有第二组可用的唯一字；

从所述第二组可用的唯一字中分配一个或多个唯一字给所述第二区群中的每个小区站；

确定所述第一区群存在繁忙的通信量状况；以及

将一个或多个小区站从所述第一区群转移到所述第二区群；

为保留在所述第一区群中的小区站重新分配所述第一组可用的唯一字中的唯一字，以使得保留在所述第一区群中的、具有所述繁忙的通信量的所述一个或多个小区站具有更多的唯一字；以及

为所述第二区群中的小区站重新分配所述第二组可用的唯一字中的唯一字，以使得每个从第一区群中转移的一个或多个小区站具有来自于所述第二组可用的唯一字的至少一个唯一字。

2.如权利要求1所述的方法，其中，将一个或多个小区站从所述第一区群转移到所述第二区群的步骤包括：

将所述第一区群中与所述第二区群的小区站相邻一个或多个小区站从所述第一区群转移到所述第二区群。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第一区群中的所述多个小区站最初被选择为7个小区站。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一组可用的唯一字最初包括21个唯一字。

5.一种在PHS或SDMA通信系统中适应性地分配唯一字的方法，包括：

确定出所述第一区群和所述第二区群中都存在繁忙的通信量状况；

将一个或多个小区站从所述第一区群转移到第三区群；

将一个或多个小区站从所述第二区群转移到所述第三区群；

为保留在所述第一区群中的小区站重新分配所述第一组可用的唯一字中的唯一字，从而使得保留在所述第一区群中具有所述繁忙的通信量的所述一个或多个小区站具有更多的唯一字；

为保留在所述第二区群中的小区站重新分配所述第二组可用的唯一字中的唯一字，从而使得保留在所述第二区群中具有所述繁忙的通信量的所述一个或多个小区站具有更多的唯一字；以及

为所述第三区群中的所述小区站分配第三组可用的唯一字中的唯一字，从而使得每个从所述第一区群和所述第二区群转移的小区站具有来自所述第三组可用的唯一字的至少一个唯一字。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括响应于确定存在繁忙的通信量而形成所述第三区群的步骤。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述第三区群仅包括从所述第一区群和第二区群转移过去的小区站。

8.如权利要求5所述的方法，进一步包括选择待转移的小区站、从而使每个被转移的小区站与另一个被转移的小区站相邻的步骤。

9.如权利要求5所述的方法，其中，来自所述第一区群的至少一个小区站与所述第三区群中的至少一个小区站相邻。

10.如权利要求9所述的方法，其中，为保留在所述第一区群中的小区站重新分配所述第一组可用的唯一字中的唯一字步骤进一步包括：在所述第一区群中重新分配所述唯一字，从而使所述相邻的小区站具有相关性低的唯一字。