CN103098509A - 可作自动载波选择的方法和基站 - Google Patents

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Abstract

毫微微蜂窝基站通过检测由至少一个其他基站在其网络上使用的载波以及选择其自身载波频率,来选择该毫微微蜂窝基站的载波频率,以使其与检测到的载波部分地重叠。毫微微蜂窝基站的下行链路功率是根据所选载波和检测到的载波之间的重叠程度去设定的,如此,连接到其他基站的用户设备被迫去搜索该所选载波。

Description

可作自动载波选择的方法和基站
本发明涉及用于蜂窝移动通信网络的基站,尤其是基站可选择其自身运行载波频率的方式。
众所周知,毫微微蜂窝基站,以接入点的形式,向一些难以覆盖的区域,如:室内区域,提供移动覆盖。这类装置通常是自动运行的,因此,它们具有多种自我调节能力。
人们期望毫微微蜂窝基站可作为现有宏蜂窝层覆盖的补充,以使相同的装置可根据它们所在的位置,连接及使用宏蜂窝基站和毫微微蜂窝基站。为了使移动用户能够在宏蜂窝层和毫微微蜂窝层之间漫游,必须要有一个机制,使连接到宏蜂窝层基站的手机可搜索毫微微蜂窝覆盖。然后,当检测到毫微微蜂窝覆盖时,手机可连接到该毫微微蜂窝层,并从毫微微蜂窝基站提供的、增大的覆盖范围及附加的容量中获益。
当毫微微蜂窝基站与在其附近的宏蜂窝层具有相同的无线信道频率时,就很容易实现宏蜂窝层和毫微微蜂窝层之间的移动性。由于两个蜂窝层使用相同的频率,当驻留在(或连接到)宏蜂窝网络的移动电话在共同信道的毫微微蜂窝附近时,其将会感觉到宏蜂窝信号的减弱。这种信号的减弱将会促使移动电话在邻居列表所定义的区域中搜寻更好的蜂窝小区。因此,共同信道的使用,将在不改变宏蜂窝网络上的移动性参数的情况下,驱使移动电话去搜索和发现毫微微蜂窝。然而,共同信道的使用,会产生两个蜂窝层间的干扰,这是有害的,特别是对未经授权就使用毫微微蜂窝的移动用户,其会在宏蜂窝层造成干扰,或宏蜂窝层根本不提供服务,这是附近的毫微微蜂窝发出信号所导致的。未授权手机也会遭遇其他的不利因素,特别当它们是R6兼容的时候。当这些设备在毫微微蜂窝层被拒绝的时候,信道被阻塞高达300秒,这意味着手机在这期间没法使用宏蜂窝网络,即使这期间宏蜂窝的信号足够强。
当把专用频率分配给网络中的毫微微蜂窝基站时,可用不同的方式,实现宏蜂窝层和毫微微蜂窝层间的移动性。在空闲模式,宏蜂窝网络中的频间小区重选参数会指示手机搜寻毫微微蜂窝基站所使用的特定扰码。在连接模式,宏蜂窝网络会指示手机进入“压缩模式”,以搜寻和测量任何正在使用毫微微蜂窝频率的小区。在压缩模式,手机周期性地停止发射信号,并立即把自己的频率调整为另一个频率,去检测该频率的信号强度。毫微微蜂窝基站的专用频率的使用,会消除干扰问题。然而,在宏蜂窝网络上对移动性参数的改变,会使驻留在宏蜂窝层基站上的所有手机,都试图去检测毫微微蜂窝层。在整个网络中使用压缩模式,通常是不被接受的,因为这会引致容量及信号强度问题。
在某些情况,宏蜂窝层网络有多个载波(信道),因此,当在这些载波上部署毫微微蜂窝基站时,所有上述的移动性问题都将会出现。
根据本发明,提供了一种在移动通信网络中基站的操作方法,其中,该移动通信网络包括若干个其他基站,每个基站在各自的载波频率段运行,该方法包括:
检测正在由至少一个其他基站使用的载波,其中,检测到的载波具有有效的带宽,以及
根据检测到的、正由其他基站使用的载波,选择具有所述有效带宽的载波,用于所述基站中,这样,所选载波与所述检测到的、正由其他基站使用的载波部分地重叠。
根据本发明的第二方面,提供了一种基站,其可根据所述第一方面的方法来运行。
为了更好地理解本发明,并表示本发明应如何实施,现以实施例作为参考,并参照以下附图,其中:
图1示出了依据本发明的一个方面运行的蜂窝通信网络的一部分。
图2是方块示意图,示出了依据本发明的一个方面的毫微微蜂窝基站。
图3是流程图,示出了依据本发明的一个方面的方法。
图4示出了本发明的一个方面的频率分配。
图5示出了本发明的另一个方面的频率分配。
图6示出了本发明的再另一个方面的频率分配。
图7示出了本发明的再另一个方面的频率分配。
图8示出了本发明的再另一个方面的频率分配。
图1示出了蜂窝通信网络的一部分,在这个通用网络级别上,该网络是传统的网络,对其进行描述,仅仅是为了理解本发明的需要。在图示的蜂窝网络中,配置了毫微微蜂窝基站,或毫微微蜂窝接入点(FAP)10。毫微微蜂窝接入点(FAP)10在相同蜂窝网络内的三个宏蜂窝层蜂窝基站12、14和16的附近。可以理解,实际的网络将包括很多基站,但这里,并不需要示出额外的基站,就足够对本发明作出描述。
图2更详细地示出了毫微微蜂窝接入点(FAP)10。再次在这里说明,在这个通用网络级别上,该毫微微蜂窝接入点(FAP)10是众所周知的,对其进行描述,仅仅是为了理解本发明的需要。毫微微蜂窝接入点(FAP)10在处理器20的控制下运行,处理器20监测并控制毫微微蜂窝接入点(FAP)10其他部件的运行。与蜂窝网络运营商核心网络的通信,典型地,是通过接口22,经由因特网实现的。通过无线接口,与移动装置或其他用户设备进行通信的、发送到接口22的信号以及来自于接口22的信号,都被传送到调制解调器24,在此,根据相关的蜂窝标准,信号被调制成适当的格式。这里将进一步参考依据UMTS(通用无线通信系统)蜂窝标准运行的毫微微蜂窝接入点(FAP)10描述本发明,但很明显,本发明可适用于任何其他的合适标准。
经由无线接口、被毫微微蜂窝接入点(FAP)10接收到的信号,被传送到常规的接收(Rx)电路26,该接收(Rx)电路26以一频率运行,该频率源自于从振荡器28接收到的信号。经由无线接口发出的信号,被传送到常规的发射(Tx)电路30,该发射(Tx)电路30以一频率运行,该频率源自于从振荡器32接收到的信号。这里示出的振荡器28、32是独立的,但也可由单个振荡器代替,接收(Rx)电路26和发射(Tx)电路30从该单个振荡器得到相应的接收频率和发射频率。天线34连接到接收(Rx)电路26和发射(Tx)电路30。
图3是一个流程图,示出了在设备初始化期间,在处理器20的控制下,毫微微蜂窝接入点(FAP)10执行的程序。在毫微微蜂窝接入点(FAP)10运行时,按有规律的间隔执行相同的程序,以顾及到附近的宏蜂窝层基站发出的信号的改变。
在步骤50,毫微微蜂窝接入点(FAP)10试图检测来自蜂窝网络的宏蜂窝基站的下行链路传输信号。在步骤52,毫微微蜂窝接入点(FAP)10选择信道。这选择是根据步骤50中所获得的信息所作出的。
因此,宏蜂窝层基站通常都运行于载波上,载波是由蜂窝网络运营商确定的,并作为其网络规划的一部分。例如,两个载波可能会分配给网络中的所有宏蜂窝层基站。在这种情况下,毫微微蜂窝接入点(FAP)10能够检测运行于第一载波的一个或多个宏蜂窝层基站,或能够检测运行于第二载波的一个或多个宏蜂窝层基站,或能够检测运行于第一载波和第二载波的多个宏蜂窝层基站。在一个实施例中,毫微微蜂窝接入点(FAP)10能够下载来自由蜂窝网络运营商提供的管理系统的信息,并通知管理系统,在这些情况下,所应该采取的行动。
例如,毫微微蜂窝接入点(FAP)10可能会下载信息,并指示:如果仅能检测到一个或多个宏蜂窝层基站在第一载波上发出信号,该毫微微蜂窝接入点(FAP)10就会在第三载波上发射信号;如果仅能检测到一个或多个宏蜂窝层基站在第二载波上发出信号,该毫微微蜂窝接入点(FAP)10就会在第四载波上发射信号;或者,如果检测到多个宏蜂窝基站在第一载波和第二载波上发出信号,该毫微微蜂窝接入点(FAP)10就会在第五载波上发射信号。在每种情况下,毫微微蜂窝接入点(FAP)10发射信号所使用的载波,与检测到的宏蜂窝基站发射信号所使用的载波之间,会有部分的重叠。
在另一个实施例中,毫微微蜂窝接入点(FAP)可能会根据一个不同的运算法则去选择载波,该运算规则取决于其能够检测到的宏蜂窝层基站的数量,这些宏蜂窝层基站发射信号所采用的载波,以及检测到的宏蜂窝层载波的强度。
例如,毫微微蜂窝接入点(FAP)可确定信道偏差量,然后,再选择不同于通过该载波偏差量所检测到的宏蜂窝基站的载波。再有,信道偏差量就是,在毫微微蜂窝接入点(FAP)10发射信号所使用的载波,与检测到的宏蜂窝基站发射信号所使用的载波之间,会有部分的重叠。
选择了用于下行链路发射的载波之后,毫微微蜂窝接入点(FAP)很容易就能够确定用于上行链路发射的载波,因为对UMTS(通用无线通信系统)系统中的所有设备来说,在下行链路载波和上行链路载波之间有固定的联系。在UMTS系统中,信道光栅是200KHz,也就是说,可用的频率信道都分别相隔200KHz,每个信道都赋予一个号码,绝对无线频率信道号(UARFCN),其中,信道的频率就是它的绝对无线频率信道号(UARFCN)乘以200KHz。
在UMTS,发射器和接收器使用5MHz标称带宽的载波来运行。也就是说,任何的发射器和接收器将在载波上运行,而该载波由相当于载波中心频率的绝对无线频率信道号(UARFCN)进行标识,但在不同滤波器中,在频率选择性上的限制等等,会意味着,该载波将包含一些分布在5MHz的频率范围上而又集中在该中心频率上的成分。
因此,图4显示了基站在信道号10590下发送信号的情况。也就是说,其产生带宽约为5MHz,而中心频率在2118MHz的信号,而2118MHz是由信道号10590乘以200KHz得到的。
图5显示了一种典型的情况,其中,有运行于两个不同载波的两个基站,第一个基站以信道号10590发射信号,第二个基站以信道号10615发射信号。也就是说,第一个基站产生带宽约为5MHz,而中心频率在2118MHz的信号,同时,第二个基站产生带宽约为5MHz,而中心频率在2123MHz的信号,而2118MHz是由信道号10590乘以200KHz得到的。
图6显示了步骤52的结果,在这种情况下,毫微微蜂窝接入点(FAP)能够检测仅仅一个或多个、集中在信道号10590的载波80上发射信号的宏蜂窝层基站。根据由网络运营商的管理系统提供的信息,毫微微蜂窝接入点(FAP)选择载波82,集中在信道号10608上发射信号。因此,就会有信道偏差量C*,其中,在图示的例子中,在两个载波的中心频率之间,C*=18。
两个载波的中心频率之间的差值,就是信道偏差量乘以200KHz。因此,当选择的信道偏差量值为小于25时,中心频率之间的差值就会小于5MHz。由于每个载波都具有有效的5MHz带宽,所以,在载波80,82之间就会有部分重叠。
图7显示了载波80,82之间重叠的区域84。
两个载波的中心频率之间的差值,就是信道偏差量乘以200KHz。因此,当选择信道偏差量值为小于25时,中心频率之间的差值就会小于5MHz。由于每个载波都具有有效的5MHz带宽,所以,在载波80,82之间就会有部分重叠。
图8显示了步骤52的结果,在这种情况下,毫微微蜂窝接入点(FAP)能够检测一个或多个、集中在信道号10590的载波80上发射信号的宏蜂窝层基站,以及一个或多个、集中在信道号10615的载波86上发射信号的宏蜂窝层基站。可以看到,载波80,86的中心频率之间的差值是5MHz,当网络运营商为其宏蜂窝层基站提供两个载波时,这是一个很普遍的情况。在这种情况下,毫微微蜂窝接入点(FAP)10就会选择一个载波,该载波会部分地与两个载波80,86重叠。
具体地,在这个例子中,根据由网络运营商的管理系统提供的信息,毫微微蜂窝接入点(FAP)10选择载波88,集中在信道号10603发射信号。因此,就会有信道偏差量C*1,其中,在图示的例子中,在载波80和88的中心频率之间,C*1=13,以及会有信道偏差量C*2,其中,在图示的例子中,在载波86和88的中心频率之间,C*2=12。
再者,选择这两个信道偏差量值为小于25,那么,这一对中心频率之间的差值就会小于5MHz。由于每个载波都具有有效的5MHz带宽,所以,在载波80和88之间会有部分重叠,以及在载波86和88之间也会有部分重叠。
因此,所选择的载波会跨越防护频带,该防护频带将载波80和86分开。
对与宏蜂窝层载波部分重叠的载波的选择,可把在附近宏蜂窝层基站以相同载波运行的优点,与来自宏蜂窝层基站以不同载波运行的优点结合起来,将其缺陷减少到最低。
因此,当与宏微蜂窝层载波存在一些干扰时,该干扰是受到限制的。实际上,干扰的程度是两个载波之间重叠程度的函数。较大的信道偏差量会减少干扰量。信道偏差量通常至少为4,也就是说,中心频率间隔至少为800KHz。在同一时间,信道偏差量通常小于21,也就是说,中心频率间隔通常少于4.4MHz。这意味着,该干扰量并不会对大部分用户的信号接收造成不利的影响,但确实会引起足够高的干扰强度,在毫微微蜂窝附近的小区域内,去削弱宏蜂窝载波,从而迫使用户搜寻和重选毫微微蜂窝层。由于这种干扰实质上小于共享载波,在实际应用中,这毫微微蜂窝附近的小区域会被设置得足够小,使移动到该毫微微蜂窝覆盖区域的用户,在接近毫微微蜂窝时,才开始搜索毫微微蜂窝。
通过在宏蜂窝网络上设置频间小区重选参数,只有遭遇到一定程度的信号减弱的手机,才将会搜寻毫微微蜂窝载波。这实质上会降低搜寻毫微微蜂窝层的手机的比例。这也意味着,已连接手机(呼叫中)的比例大致上会减少,该已连接手机需要在压缩模式去搜寻毫微微蜂窝载波。这提高了用户电池的平均寿命,将由于使用压缩模式而造成的宏蜂窝层容量降低这种情况,减少到最低程度。
同时,选择被毫微微蜂窝接入点(FAP)使用的部分重叠的载波,也意味着,试图访问毫微微蜂窝接入点(FAP)而被拒绝的非授权宏蜂窝层用户,是很有可能会找到可接受信号的宏蜂窝层基站,然后,返回到该宏蜂窝层基站注册。另外,用户可借助于信道阻塞程序,避免在已经被拒绝的信道上使用载波,这种信道阻塞程序对宏蜂窝层的有效性没有影响,因为被阻塞的载波不同于宏蜂窝网络所使用的载波。
选择了载波之后,图3所示的程序进入到步骤54,在这里,为毫微微蜂窝接入点(FAP)10设定发射功率水平。具体地,根据测量到的、所检测宏蜂窝层载波的接收信号码功率(RSCP)水平,毫微微蜂窝接入点(FAP)10会选择下行链路功率设定,该设定将把宏蜂窝信号强度(Ec/lo),在一定的预设距离(或路径损耗)处,降低到一个预定水平,同时,该设定也用于选定的信道偏差量。毫微微蜂窝接入点(FAP)必须产生足够的干扰强度,使手机在距离毫微微蜂窝接入点(FAP)一定距离的地方(如:2-3米)时,去搜索毫微微蜂窝接入点(FAP),并同时保证,由毫微微蜂窝接入点(FAP)产生的干扰不会对宏蜂窝层造成显著的强度减弱。
例如,发送功率水平Tx功率,可由下列等式确定:
Tx功率=测量的RSCP+PL–Ec/lo+LF+CF,
其中:
测量的RSCP是来自任何宏蜂窝层基站的、所检测到最强的信号中的接收信号码功率(RSCP)水平。
PL是在某点处所要求的路径损耗值,在该点处,发生宏蜂窝层和毫微微蜂窝层之间的转换,该路径损耗值可以设定为,例如:50dB,这样,该转换仅会在靠近毫微微蜂窝接入点(FAP)10时发生。
Ec/lo是在某处的宏蜂窝层Ec/lo信号强度,在该处,驱使用户(UE)去搜寻毫微微蜂窝接入点(FAP)的绝对无线频率信道号(UARFCN),这个Ec/lo信号强度值可被毫微微蜂窝接入点(FAP)10读取,关闭宏蜂窝层广播信道。
LF是一个负载系数,这需要考虑两蜂窝层间的负载差别,还有分配给公共导频信道(CPICH)的毫微微蜂窝接入点(FAP)功率的比例;以及
CF是一个修正系数,其是毫微微蜂窝接入点(FAP)10与邻近宏蜂窝层基站之间的信道偏差量C*的函数。
原则上,较大的修正系数会要求较大的信道偏差量值。然而,在毫微微蜂窝接入点(FAP)中功率设定程序也会考虑到由毫微微蜂窝接入点(FAP)提供给其用户的覆盖信号的水平,由毫微微蜂窝接入点(FAP)引起的对任何其他邻近/重叠的载波的干扰,以及毫微微蜂窝接入点(FAP)的最大功率容量。
仅针对实施例和图示例子的目的,下表的、在信道偏差量C*和修正系数CF之间的关系是可能的:
  信道偏差量   修正系数(dB)
  <8   0
  8   1.5
  9   2.5
  10   3.0
  11   7
  12   10
  >12   13
设定了发射功率水平之后,图3的程序进入到步骤56,在这里,毫微微蜂窝接入点(FAP)10也设定在上行链路中、手机所允许的最大功率。毫微微蜂窝接入点(FAP)必须控制由其用户产生的、进入到部分重叠的宏蜂窝层载波中的干扰。
例如,在一个实施例中,毫微微蜂窝接入点(FAP)计算到最接近的宏蜂窝层基站的路径损耗。这是依据宏蜂窝接收信号码功率(RSCP)的测量值,以及宏蜂窝层导频信号的发射功率来计算的,而这些数据从通过广播信道的传输中就可得到。然后,毫微微蜂窝接入点(FAP)计算最大同信道发射功率,这将在最接近宏蜂窝层基站处产生预设的上行链路噪音水平。然后,毫微微蜂窝接入点(FAP)使用另一个类似于上文表格的映射表,去修正偏差信道在功率上的差异。之后,毫微微蜂窝接入点(FAP)通过它的广播信道,广播最大上行链路功率的计算值。
当毫微微蜂窝接入点(FAP)载波与宏蜂窝层中的两个载波部分重叠时,它可以根据较强的重叠载波的测量值,或根据由管理系统公布的一个特定重叠载波的测量值,或根据使用源自两个重叠载波的测量值的平均函数,去调节步骤54和56中的下行链路功率和上行链路功率。
图3的程序进入到步骤58,在这里,毫微微蜂窝接入点(FAP)10设定多个不同的关于偏差宏蜂窝载波的频间小区重选参数。在这里的一个例子中,毫微微蜂窝接入点(FAP)设定压缩模式阈值,使毫微微蜂窝手机去搜寻并分配到在偏差载波上的宏蜂窝点。为了能在正确的范围内,实现从毫微微蜂窝层到宏蜂窝层的无缝转换,毫微微蜂窝接入点(FAP)10必须设定多个频间小区重选参数。这种配置会是具体到特定的毫微微蜂窝接入点(FAP),因为其会依赖于该地点处宏蜂窝信号的强度,也依赖于毫微微蜂窝接入点(FAP)希望覆盖的范围。
如上所述,设置各种不同的参数以后,程序进入到步骤60,毫微微蜂窝接入点(FAP)就能够开始运行。
因此,毫微微蜂窝层的配置使用了UMTS信道,该信道与邻近宏蜂窝信道,以小于5MHz相间隔。毫微微蜂窝层的配置使用了载波,该载波与一个或两个宏蜂窝载波重叠。这会产生预设的和可控制等级的干扰。自我配置的毫微微蜂窝接入点(FAP),会根据邻近和重叠载波上的测量值,调节其功率设定。自我配置的毫微微蜂窝接入点(FAP),会根据邻近和重叠载波上的测量值,控制所连接手机的功率。自我配置的毫微微蜂窝接入点(FAP),会根据邻近和重叠载波上的测量值,调节重选参数。毫微微蜂窝接入点(FAP)会在连接模式,指示用户测量一个或多个绝对无线频率信道号(UARFCN),该绝对无线频率信道号(UARFCN)属于重叠的载波,而该载波是属于使用压缩模式的宏蜂窝网络。
因此,这提供了一种方式去配置毫微微蜂窝,而无需等待新一代的手机或设备。

Claims (12)

1.一种在移动通信网络中基站的操作方法,其中,所述移动通信网络包括若干个其他基站,每个基站在各自的载波频率段运行,所述方法包括:
检测正在由至少一个其他基站使用的载波,其中,检测到的载波具有有效带宽,以及
根据检测到的、正由其他基站使用的载波,选择具有所述有效带宽的载波,用于所述基站中,这样,所选载波与所述检测到的、正在被其他基站使用的载波部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在移动通信网络中,其中,信道光栅是200KHz,标称载波带宽是5MHz,所选载波的中心频率与检测到的、正由其他基站使用的载波的中心频率以频率偏差量分隔开,所述频率偏差量在200KHz到4.8MHz的频率范围内。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述频率偏差量在0.8MHz到4.2MHz的频率范围内。
4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法,进一步包括:设定下行链路功率,用于从所述基站发送信号,其特征在于:最大下行链路功率是根据在所选载波的中心频率和检测到的、正由其他基站使用的载波的中心频率之间的频率偏差量设定的。
5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法,进一步包括:设定最大上行链路功率,用于从连接到所述基站的用户设备发送信号,其特征在于:最大上行链路功率是根据在所选载波的中心频率和检测到的、正由其他基站使用的载波的中心频率之间的频率偏差量设定的。
6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法,包括:检测正由两个其他基站使用的邻近载波,其特征在于:每个检测到的载波都有有效带宽,并由防护频带分开,以及
选择用于基站中并具有所述有效带宽的载波,这样,所选载波会跨越防护频带,并与检测到的、正由其他基站使用的两个载波部分地重叠。
7.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:设定下行链路功率,用于从所述基站发送信号,其特征在于:所述下行链路功率是根据所选载波和检测到的载波之间的重叠程度设定的。
8.根据权利要求7所述的方法,进一步包括:根据所选载波和检测到的载波之间的重叠程度,设定下行链路功率,用于从所述基站发送信号,这样,在与所述基站有预定距离的地方,用户设备被迫去搜索所选载波。
9.根据权利要求8所述的方法,进一步包括:设定下行链路功率,用于从所述基站发送信号,所述下行链路功率是作为所检测到的、来自任何宏蜂窝层基站最强信号的接收信号码功率(RSCP)水平的函数。
10.根据权利要求8或9所述的方法,进一步包括:设定下行链路功率,用于从所述基站发送信号,所述下行链路功率是作为在宏蜂窝层和毫微微蜂窝层之间发生转换的点上的期望路径损耗值的函数。
11.根据权利要求8或9所述的方法,进一步包括:读取宏蜂窝层广播信道的信号强度值,在这里,驱使用户设备去搜寻毫微微蜂窝,以及进一步包括:设定下行链路功率,用于从所述基站发送信号,所述下行链路功率是作为所述信号强度的函数。
12.一种用于蜂窝移动通信网络的基站,其特征在于:所述蜂窝移动通信网络包括若干个其他基站,每个基站在各自的载波频率段运行,以及所述基站适合于依据前述任何权利要求所述方法来运行。
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