CN1026844C - 最佳信道指配的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在具有多条通信信道的系统(100)中选择最佳通信信道的方法和设备保证减少干扰和增加系统容量。通过建立一组阈值电平并把这些阈值电平与每条通信信道测量的接收信号强度电平比较，发出呼叫的通信设备使用被干扰影响或影响已经在使用的其它信道机会最小的通信信道可以保证建立的通信。

Description

一般地讲本发明涉及通信系统，而具体地讲涉及最佳信道指配的方法和系统。
手持电话系统，诸如第二代数字无绳电话（CT-2）系统，包括每点具有多个收发信机的无绳电话接入点（Telepoint），这些收发信机允许个人使用手持电话机（无绳电话乎机）在无绳电话接入点范围内时接入公共交换电话网（PSTN）。各个无绳电话接入点的每个收发信机提供的特定的工作信道（在不同的频率上），该信道可由手机使用，以便通过CT-2系统与PSTN通信。
曲型地CT-2系统工作在864.150NHz和868.050MHz之间，而且可提供多达理论上的最大值每个无绳电话接入点（基站）40个通信信道，每个无绳电话接入点的信道具有100KHz的信道间隔。40个信道的中心频率可计算如下：864.050MHz+（0.100×n）MH2，式中“n”是1至40范围内的信号。实际上，由于选择性的限制，相邻信道不使用，最大20个信道通常是实际的极限。由于在高密度地区（例如，高楼或繁华地区具有很多互相靠近的无绳电话接入 点）的带内干扰和互调问题，大多数无绳电话接入点通常具有不多于12-14个信道。随着无绳电话接入点中的信道数目的增加，接近20个信道的实际最大值，由于由相邻信道引起的干扰、互调、等等的机会较大，不能提供良好质量的通信信道（通信链路）的机会极大地增加了。
目前，在CT-2系统中通信信道是通过确定哪些信道是可用的来指配的并指配一条可用的信道。目前，不幸的是，CT-2信道指配技术没有根据提供具有最少可能被干扰影响或者以干扰影响其它信道（例如通过相邻的或互调的信道，等等）的通信信道给无绳电话接入点的用户提供最好的可用（优化的）信道。
这样在多信道的系统中需要一种指配通信信道的方法，从干扰的观点看，多信道系统可以在任何给定的时间点提供最佳的可用信道。这种指配方法又为该系统提供具有相同或较少干扰机会的较高容量级（更多的可用信道）。
本发明提供在具有多通信信道的通信系统中为用户选择作为通信链路的最佳通信信道该选择方法包括确定系统中多个通信信道的每个信道的接收信号强度。确定是否多个通信信道的任何信道的接收信号强度电平低于第一阈值电平。最后，如果它确定多个通信信道中没有信道的信号强度电平低于第一阈值，则选择具有最低接收信号强度电平的通信信道。
图1表示根据本发明的CT-2系统的图。
图2-4是表示根据本发明取得最佳信道指配的步骤的流程图。
图5表示根据本发明在CT-2系统中的通信信道的RSS电平的示例。
图6表示根据本发明最佳通信信道是如何选择的图。
图7表示根据本发明CT-2手机的方框图。
现在参见附图，特别参见图1，表示根据本发明的通信系统100。通信系统100最好是第二代无绳电话系统或CT-2系统，包括有多个收发信机104和控制器106的至少一个基站112（固定的通信设备），以及至少一个手持通信设备或手机102。基站112或如已知的无绳电话接入点又接到公共交换电话网108。
无绳电话接入点112有一个区域110表示的复盖区，只要手机102在区域110中，它可尝试接入系统100的一条通信信道，以便手机102建立与无绳电话接入点112的通信链路，使手机102能进行标准的电话呼叫。由于每信道一个收发信机104。无绳电话接入点112可支持多达40个射频（RF）通信信道。例如，如果无绳电放大接入点112包含12个收发信机104，则12个手机经过该无绳电话接入点112可同时与PSTN108通信。
无绳电知接入点112经过电话线路或经过任何合适的无线或有线通信信道（例如微波链路，等等）连接到公共交换电话网（PSTN）108。接到PSTN108的是网络控制站114，该控制站能够与复盖不同地理位置的每个无绳电话接入点112（典型地每个 CT-2系统包括多个无绳电话接入点112）通信。网络控制器114和各个无绳电话接和点112之间的通信可以经过PSTN108直接拨号实现。网络控制器114能够询问无绳电话接入点12，以便收集计费信息（哪些手机已在使用无绳电话接入点和使用多长时间），进行维护检验，等等。
正如上面所讨论的，每个CT-2无绳电话接入点112可以工作在手持手机102使用的多个射频（RF）通信信道（典型地从1-40）上，当请求接入无绳电话接入点112时，手机102扫描所有的RF信道（收发信机104的频率）以便得到一条可用的信道。这时，手机102发送一个无绳电话接入点112可允许的请求。这以后是两个单元（无绳电话接入点112和手持单元102）之间的信号交换和手持单元102身份检验，以便建立手持单元102和身份（用于确定用户是否可以使用系统100和用于计费目的）。
无绳电话接入点112也能够选择信道和给各个手机102发出呼叫，虽然在商用的CT-2系统中目前这是不用的。CT-2系统的更详细的讨论参见欧洲电信标准协会于1991年6月30日出版的，版本1，1，名称“用于在频带864.1MHz至868.1MHz内无绳电话装置之间互相配合，包括公共接入业务的公共空中接口技术要求”，引用在这里供参考。
在图2-4中，表示了根据本发明在手机102可使用的多个通信信道之间获得最佳通信信道的步骤的流程图。如果无绳电话接入点 112要给一个特定的手机102发出呼叫，则出现类似的顺序。在步骤202，在以CT-2术语表明的无绳电话接入点112的无绳固定部件（CFP）检验手机的请求或来话呼叫。在步骤204，无绳手持部件（CPP）扫描所有的信道（这里假定这个无绳电放接入点系统有40个信道），根据哪一个发出呼叫。CPP指明手机102或无绳电话接入点（CFP）112。然后，确定每条信道的接收信号强度（RSS）电平测量结果并且存储在手机102或无绳电话接入点112（发出呼叫的那个）。
最好是，手机或无绳电话接入点扫描所有的40条信道五次，取得每条信条的RSS测量结果并从每条信道的五次样值中找出最大的RSS电平。它要用约100毫秒数量级的时间扫描全部40信道，以致于在小于1秒内该手机或无绳电接入点可以读出所有的40信道的最大RSS。然后在步骤206，手机102或无绳电话接入点112的一部分的信道除去计数器（CEC）被初始化为0。CEC保持跟踪所有的信道，这些信道不考虑作为用于建立通信链路的信道。由于通信信道从考虑的信道中除去，CEC被递增。本发明的总原理是以等级的方法（hierarcchical    manner），根据一定的准则除去通信信道，使得选择的信道对目前系统负荷（即其它信道已被占用）产生最小的干扰。
在步骤208，确定是否任何信道的RSS电平低于第一阈值或静噪阈值电平，静噪阈值电平也是预存储在手机102或者无绳电话接入点112。在步骤210，如果所有的通信信道的RSS电平都高于静噪 阈值电平，最好选择具有最低RSS电平的信道，并在无绳电话接入点112和手机102之间开始所谓的链路初始传输（手机102的MUX3中或无绳电话接入点112的MUX2中）。MUX2和MUX3是两个主要称为多路复用的通信规程并用于手持手机102和基站和基站112之间进行行通信，MUX3主要用于在手机102和无绳电话接入点112之间的通信链路的启动（链路的建立和再建立）。MUX2规程主要用于通信链路的建立和从基站112进行链路启动。在步骤212中，如果一些通信信道出现RSS电平低于静噪阈值，则所有的RSS电平高于静噪阈值的信道都从考虑的信道中除去。
当信道考虑作为建立通信链路而选择的信道中一条一条地被除去时，CEC被递增。在步骤214，确定CEC是否已达到39，它表示只剩下一长通信链路。如果CEC等于39，则在步骤216以最后一条剩下的信道建立通信链路。在步骤218如果CEC不等于39，则高于第二或高阈值电平的信道的相邻信道从考虑的信道中除去，而且CEC随着每个除去的信道递增。这个高的或第二阈值电平也存储在手机102或无绳电话接入点112中。这一步骤的理由不是指配相邻的信道给出现很高的RSS电平的信道，当其它信道仍然可用时很高的RSS电平引起与相邻信道相干扰。
在步骤220，如果CEC已达到39，则在步骤222用剩下一条信道建立通信。在步骤224，如果CEC不等于39，则高于第一或静噪阈值电平信道的相邻信道被除去，而且对所有的被除去的信道都递增 CEC。在步骤226，如果CEC等于39，在步骤228，用最后剩下的信道建立通信链路。
在步骤230，如果仍然有多余信道可用于建立通信链路，则高于第二或高的阈值电平信道的替代信道也从考虑的信道中除去。如果在步骤232剩下一条信道（CEC＝39），那么在步骤234用最后可用的信道建立通信。如果仍然有多条信道可用（CEC不等于39），那第在步骤236，高于第二或高的阈值的信道的互调信道被除去。如何确定哪些信道是互调信道等等的过程在本说明书的后面讨论。在步骤238。再次确定是否只剩下一条信道，这是在步骤240用以那条信道建立的通信进行的或者继续到步骤242。
在步骤242，高于第一或静噪阈值的互调信道被除去。在步骤246，如果没有更多有可用的信道，则用最后剩下的信道建立通信。在步骤248，如果剩下一条以上的信道，则高于第二或高的阈值的信道的相邻互调信道被除去。再一次，在步骤250和252，进行是否只剩下一条信道的相同的确定，在步骤254，如果剩下一条以上的信道，则高于第一或静噪阈值的信道的替代信道被除去。
而且，在步骤256和258，如果CEC＝39，以最后剩下的信道建立通信。在步骤260，高于静噪阈值电平的信道的第三信道被除去，随着每条被除去的信道递增CEC。如果CEC＝39，在步骤262和264进行CEC检验和信道建立。在步骤266，高于静噪阈值的信道的第四次信道被除去，在步骤268和270进行CEC检验和链路建立。最后，在步骤272，如果仍剩下多条信道，则选择具有最小RSS电平的信道（由要发出电话呼叫的设备确定），并利用那条特定的信道建立通信。
下面的表1表示用于计算上面讨论的相邻、替代、IM（互调）、第三和第四信道的公式。
表1
信道    公式    备注
高于静噪阈值的共同信道    N    信道N    RSS    高于静噪阈
值
高于高阈值信道的相邻信道    N+1    信道N    RSS高于高的阈
N-1    值
高于静噪阈值的信道的相邻    N+1
信道    N-1    信道N    RSS高于静噪阈
值
高于高的阈值的信道的替代    N+2    信道N    RSS高于高的阈
信道    N-1    值
高于高的阈值的信道的互调 2N1-N2信道N1，N2
信道 2N2-N1RSS高于高的阈值
（N1+N2）/2
（整数结果）
高于静噪阈值的信道的互调 2N1-N2信道N1，N2RSS
信道 2N2-N1高于静噪阈值
（N1+N2）/2
（整数结果）
高于高的阈值的信道的相邻 （2N1-N2）+/-1 信道N1，N2RSS
信道 （2N2-N1）+/-1 高于高的阈值
（（N1+N2）/2）+ 1/2
（整数结果）
高于静噪阈值的信道的替代    N+2    信道N    RSS高于静
信道    N-2    噪阈值
高于静噪阈值的第三信道    N+3    信道N    RSS高于静
N-3    噪阈值
高于静噪阈值的信道的第四    N+4    信道N    RSS高于静
信道    N-4    噪阈值
具有较高RSS1的信道    N
如在表1中所示的，信道号5的替代信道是信道7和3（5+2和5-2）。互调信道是利用高于确定阈值（静噪或高的阈值）的第一信道（N1）乘以2再减去高于特定阈值的下一个信道的信道号（N2），这之后是用高于该阈值的第二信道，该信道号乘以2再减去高于该特定阈值的第一信道号。这个过程继续一直到高于该阈值的信道的所有组合都进行了。另外，高于给定阈值的两个信道号的和相加并除以2，如果得到一个整数，那个信道作为互调信道也被除去，在得到的数是负的或大于40时，由于这些结果的信道不落入CT-2频段内，所确定的信道信号忽略去。
在图5中，在所有的信道都已扫描而且它们的RSS电平已存储之后，表示出正如手机102所看到的典型的RSS电平的表示（虽然类似的表示可用于无绳电话接入点112）。图5表示第一阈值（静噪或低的阈值）设定为-90dBm，而第二或高的阈值设定在70dBm。根据特殊的系统特性，这两个阈值电平可以在每个系统的基础上进行改变。例如，知道在引起干扰机会较大的阻塞的重叠区域中的两个CT-2系统可能使这两个阈值电平设定较低。根据要求这两个阈值电平被存储在手机102和/或无绳电话接入点112的存储器中。
如图所示，信道8，20和35的RSS电平高于高的（第二）阈值，而信道2，8，20，26和35的电平高于静噪阈值。通过图2-4中描述的步骤，我们可以看到在这个特定的RSS情况下最佳信道是如 何确定。首先，在步骤212中所叙述的，具有RSS电平高于静噪阈值电平的信道（共同信道）从所考虑的（信道2，8，20，26和35）作为用于建立手机和无绳电话接入点之间的通信链路的信道中除去。每次一个信道从所考虑的信道中除去时，信道除去计数器（CEC）被递增，以便知道所考虑的信道还剩下多少信息。然后，与高于高的阈值的信道相邻的通信信道（图2中步骤218）被除去，这些信道是信道7，9，19，21，34和36。这时CEC具有值11。接着，与高于静噪阈值的信道相邻的信道从所考虑的信道（信道1，3，25和27）中除去，这时CEC等于15。这后面是除去高于高阈值电平的信道的替代信道（信道6，10，18，22，33和37，CEC等于21）。下一步是除去高于高阈值信道的互调信道，包括信道5，14和32，CEC达到24。
这之后除去高于静噪阈值信道（信道2，8，20，26和35）的互调信道，利用表1的公式得到除去信道38，11，17和23，而CEC具有值28。接着除去高于高阈值信道的相邻互调信道。这一步除去信道4，13，15，28和31，CEC的值为33。
除去高于静噪阈值信道的替代信道在下一步进行，除去信道24（CEC等于34）。高于静噪阈值信道的第三信道也除去，得到除去信道29。高于静噪阈值准则的信道的第四信道除去信道12，16，30和39，使CEC等于39，表明只剩下一条信道。这样剩下的信道40被选为手机和无绳电话接入点之间建立通信链路的信道，给出图5的RSS信息。给出图5中出现的情况的信道优先性指示出：信道40是 建立通信链路的最优先的信道，接着信道12，16，30和39是下一步要选的信道，等等。在进行所有的上述步骤之后当剩下一条以上的通信信道时，在步骤272中选择那些剩是信道中具有最好的RSS电平的信道。当在到达步骤272之前的一个步骤中有一条以上的信道可用时，则在该特定步骤中通信设备最好选择呈现最低RSS电平的信道或者从那些剩下的信道中随机地选择（这将根据要建立的所讨论的特定系统100的准则）。
虽然本发明的优选实施例使用建立系统100的最佳通信信道的所有上述是准则，但是本领域的技术人员将懂得不同的系统的应用可能只需要使用全部这些准则的一部分。
在图6中，表示根据本发明如何选择最佳通信信道的图表400。图6只表示第一次特定信道（1-40）被除去的情况，很可能在不同的步骤（1-10）中不同的信道准则（第三信道，相邻的，等等）将除去相同的信道号。由于一旦一条通信信道被除去，它就不再被去，图6中只表示第一次特定信道号被除去的情况。图的上部表示信道号402，而在侧面表示不同信道准则404的应用。在该图下部以行406表示在每个步骤进行之后所考虑的剩下的信道。
在图7中，表示根据本发明的无绳电话设备500（类似于图1中的手机102）的方框图。手机5600包括一个控制器单元508，如微处理器，它控制常规时间域的双工接收器510和发送器506。一个天线开关或环行器504选择地把发送器506和接收器510连接到天线 502。还包括一个显示器512，用于显示信息，诸如所拨的电话号码，等等。
扬声器516连接到接收器510，用于发出话音消息。送话器514接到发送器506，用于输入由手机500发送的话音消息。控制器508包括存储单元，用于存储信道除去计数器（CEC）的值，测量的通信信道RSS电平并且用于存储和执行实现本发明软件程序。每当一条通信信道从所考虑的信道中除去时，控制器508自动地递增CEC。控制器508还负责允许接收器510扫描所有的信道，以便对系统的每个通信信道测量RSS电平。接收器510包括测量已接收的通信信道的接收信号强度的电路。由接收器510测量的系统的所有信道（例如信道1-40）的RSS电平被存储在控制器508中作进一步的处理，以便确定根据本发明使用的最佳通信信道。
无绳电话接入点112也可以确定所有可用通信信道（收发信机104的频率）的RSS电平并在控制器106中存储结果信息。控制器106也能够执行根据本发明可提供最佳信道指配的程序，当无绳电话接入点112向手机102发出呼叫时。无绳电话接入点控制器106将从所有的收发信机104的接收器部分请求RSS电平，然后在存储器中存储这些值。这是从所有的收发信机104的接收器部分的基本请求，以确定它们各个信道频率的每个频率的RSS电平。这之后是应用前面讨论的信道选择准收，以便确定使用的最佳通信信道。
总而言之，本发明提供在无绳电话接入点112和手机102之间 建立具有带内干扰机会最小的通信链路。本发明还助于指配通信信道，这条信道具有影响已在使用的信道的机会最小，另外，以每个无绳电话接入点112能够有更多的可用信道（最大接近于40条信道）的方式增加系统的容量，具有较小的干扰机会是本发明的另一个好处。

Claims (3)

1、由一个通信设备从通信系统的多条可用的通信信道中的选择一条通信信道用于建立通信链路的一种方法，包括步骤：
在该通信设备确定多个通信信道的每个信道的接收信号强度；
确定是否多个通信信道的任何信道具有的接收信号强度电平高于第一阈值电平；
如果确定多个通信信道的所有信道具有的接收信号强度电平高于第一阈值电平，则选择具有最低接收信号强度电平的通信信道；
当一条通信信道不是先前选择的信息时，确定那些通信信道是与高于第二阈值电平的通信信道相邻的；和
选择不与高于第二阈值电平的通信信道相邻的一条通信信道。
2、根据权利要求1的方法，其中在通信设备上确定多条通信信道的每条信道的接收信号强度电平的步骤包括步骤：
至少扫描多条通信信道两次，由于至少两次的每一次都扫描多条通信信道，以便测量多条通信信道的每条信道的接收信号强度电平;和
从对多条通信信道的每条信道测量的至少两次的接收信号强度电平中选择多条通信信道的每条信道的最大的接收信号强度电平。
3、根据权利要求1的方法，其中所述的选择步骤包括步骤：
在该通信系统中的多条通信信道中，应用从该组中选择的双信道选择准则从所考虑的通信信道中除去，包括：
（1）从所考虑的通信信道中除去具有接收信号强度电平高于第一阈值电平的信道，
（2）从所考虑的通信信道中除去与接收信号强度电平高于第二阈值电平的通信信道相邻的信道，
（3）除去所考虑的高于第二阈值电平的通信信道的替代信道，和
除去所考虑的高于第一阈值电平的通信信道的互调信道，和
从剩下的通信信道中选择一条通信信道。
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