CN1090413C - 在码分多址系统中用于控制呼叫的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用以在CDMA系统中阻塞呼叫的方法和装置。该方法包括以下步骤：接收在CDMA系统的一个目标网孔上发出呼叫尝试请求(202)，计算该网孔的有效负荷(204)，将该有效负荷与一个阈值相比较(206)，如果该有效负荷超过该阈值，则通过发送一个拒绝消息来拒绝该呼叫尝试请求(212)。该装置包括：一个基站(101)和与该基站(101)相耦连的基站控制器(200)。基站(101)内含多个收发信机(120)，用以提供无线电通信信道和限定一个目标网孔(130)。基站控制器(200)接收在基站(101)的收发信机(120)之一上发出的呼叫尝试请求。基站控制器(200)计算基站(101)的有效负荷，将该有效负荷与一个阈值相比较，如果该有效负荷超过该阈值，则通过发送一个拒绝消息来拒绝该呼叫尝试请求。

Description

在码分多址系统中用于控制呼叫的方法和设备
本发明涉及无线通信系统，具体涉及码分多址通信系统。
本领域众所周知，通信系统使用编码通信信号。一种这样的系统是例如电信工业协会(TIA)/电子工业协会(EIA)临时标准95(下文称为“IS-95”)所规定的直接序列码分多址(DS-CDMA)蜂窝通信系统。根据IS-95规定，DS-CDMA系统所使用的编码通信信号应含有DS-CDMA信号，并在共用的1.25MHz带宽内从通信单元(例如在基站的覆盖区内用于通信的移动式或便携式无线电话机)发送到系统的基站。每个DS-CDMA信号专门含有与特定基站有关的一个伪噪声(PN)序列和一个相通信的通信单元识别号。
在常规的CDMA系统中，较多用户在系统上始发呼叫时，会使话音质量劣化。据此，希望限制CDMA系统中一个给定网孔上的呼叫数量。对此，有一种建议的方法是允许CDMA系统每个网孔只能有固定数量的呼叫，但是这种方法忽视了其它网孔站对系统性能的影响。现在还为了提供较大的容量，业已建议：允许CDMA系统每个网孔有一个以上载波。在无线通信系统中，例如在CDMA系统中，对于呼叫容量效率要付额外费用。为此，希望使用一种有效的方法对CDMA网孔中在多个载波其中之一上发出的呼叫可被选择。
据此，现在需要一种用以在已考虑网孔之间的干扰而能承受高呼叫负荷的CDMA系统中保持话音质量的方法和设备。现在还需要在多载波用于CDMA系统的基站时具有改进的效率。
本发明的一个方面，总的来说，概括了一种用以在CDMA系统中阻塞呼叫尝试的方法和设备。该方法包括以下步骤：接收CDMA系统的一个目标网孔上所发出的一个呼叫尝试请求；计算该目标网孔的有效负荷；将该有效负荷与一个阈值相比较；以及在该有效负荷超过该阈值时通过发送一个拒绝消息来拒绝该呼叫尝试请求。该设备含有一个基站和与该基站相耦连的一个基站控制器。该基站含有多个收发信机，用以提供无线电通信信道和限定一个目标网孔。该基站控制器接收该基站的一个收发信机上所发出的呼叫尝试请求。该基站控制器计算该基站的有效负荷，并将该有效负荷与一个阈值相比较，当该有效负荷超过该阈值时通过发送一个拒绝消息来拒绝该呼叫尝试请求。
本发明的另一方面旨意是一种用以从CDMA系统的一个目标网孔所支持的一组载波中选择一个载波的方法和设备。该方法包括以下步骤：计算该载波组的第一载波的第一有效负荷；计算该载波组的第二载波的第二有效负荷；将该第一有效负荷与第二有效负荷相比较；响应比较结果，选择第一和第二载波其中之一。该设备含有执行上述方法各步骤的装置。
图1示出用以说明CDMA系统的方框图。
图2示出用以说明多载波系统的一个特定实施例的方框图。
图3示出用以说明在图1所示的CDMA系统的控制器中所执行的一种用以阻塞呼叫的方法的优选实施例的流程图。
图4示出一种用以从图1所示的基站所支持的一组载波中选取一个载波的方法的优选实施例的流程图。
图5示出用以说明图1所示的系统在使用图3所示的方法时的容量图。
参照图1至图3，较全面地描述本发明。图1示出一种通信系统100，内含一个第一基站101、一个第二基站140和一个或多个通信单元103、104、105。通信系统100最好如TIA/EIA IS-95所规定的，包括一个直接序列码分多址(DS-CDMA)蜂窝通信系统。然而，本发明同样适用于跳频通信系统，如为民用个人通信系统(PCS)所推荐的那些系统。此外，本领域的技术人员理解，CDMA系统可用以作为无线局域环路系统。在一个蜂窝通信系统中，基站101耦合到一个移动交换中心(MSC)113，然后再用已知技术耦合到公共交换电话网(PSTN)115。
基站101最好含有多个收发信机120和122(图中只示出两个)，用以从基站101的第一网孔130所限定的覆盖区内的通信单元103、104接收编码通信信号，和向第一网孔130内的通信单元103、104发送编码通信信号。基站101还含有在MSC 113、收发信机120和122之间的接口，以及天线112。基站101还包括一个控制器200，其内最好含有一个可编程处理器，例如MIPS R 4400或摩托罗拉公司68040型处理器。通信单元103、104、105之中每个最好含有一个移动式或便携式无线电话机、一个移动式或便携式双向无线电设备或其它双向通信装置，例如具有射频发送和接收能力的计算机。每个通信单元具有依附在其上的一副天线。基站140基本上与基站101相似，只是因为控制器201设在基站控制器150内，因而基站140经过通信链路142与控制器201相通信，然后该基站控制器连接到MSC 113。基站140具有一副天线114，并具有由一个第二网孔132所限定的覆盖区。
在优选的DS-CDMA系统100中，编码通信信号包含DS-CDMA通信信号107、108，它们在通信单元103、104、105与基站101、140之间由每个网孔130、132内的个别射频信道来传送。在一种可替代的跳频通信系统中，编码通信信号可能包括慢频率跳动(SFH)通信信号(每跳动有多个调制符号时间间隔)或快频率跳动(FFH)通信信号(每调制符号时间间隔有多个跳动)。射频信道包含一个上行链路(通信单元103、104到基站101)和一个下行链路(基站101到通信单元103、104)。在优选实施例中，上行链路包含一个规定的带宽(例如IS-95规定1.25MHz)，由通信单元103、104使用，向基站101发送多个编码通信信号107、108(在这种情况下为DS-CDMA信号)。每个DS-CDMA通信信号107、108专门含有与基站101有关的一个伪噪声序列，和特定的通信单元103、104所使用的一个识别码。在优选实施例中，基站101和控制器200是Motorola Supercell(摩托罗拉公司超网孔)9600基站的一部分。另一种可替代的方案是，控制器200可替代地设置在与基站101相连接的一个移动式交换机(mobile switch)中，例如是摩托罗拉公司EMX2500交换机。
在一个可替换的优选实施例中，CDMA系统100的每个基站101都含有多个射频信道(称为“载波”)。在CDMA系统中增设多个载波是为了增加系统的容量。每个载波包含用于上行链路(通信单元103到基站101)和下行链路(基站101到通信单元103)的规定带宽(例如IS-95规定为1.25MHz)。在一个呼叫始发时，该呼叫被指配给该始发网孔(目标网孔)可得到的多个载波其中之一。多载波系统的一个特定实施例示于图2中。图2所示的多载波实施例与图1所示的单载波系统实施例之间的区别将在下文中详述。通信单元103、104有能力使用对应于发送和接收的不同载波的不同频带。对应于不同载波的无线电信号在由天线在前向上发送之前，由组合器160进行组合。该无线电信号由天线在反向上接收，再被分离成为对应于不同载波的信号。图2示出不同组的收发信机120和122，用以处理不同载波的信号。上述的多载波系统的特定实施例的改型也是可能的。例如，收发信机120、122无须专门特定载波，可由多个载波共享。合适的多载波系统的细节已在IS-95标准中说明了。
图3示出一种呼叫阻塞例行程序的优选实施例的流程图，该例行程序可被编程序，存入与基站101或140相通信的控制器200或201中。为了说明的目的，尽管图3所示的方法同样适用于基站140和控制器201，但本文仅参照基站101和控制器200来详细说明。
参照图3，在步骤202，从PSTN 115或从通信单元103、104之一经由MSC 113接收在基站101上发出的一个呼叫尝试请求。在步骤204，由控制器200为基站101的覆盖区所限定的目标网孔130计算有效负荷，下文将要详细描述一种为目标网孔130计算有效负荷的优选方法。在步骤214，确定该呼叫尝试是一个始发呼叫尝试，还是一个过区切换呼叫尝试。过区切换呼叫尝试发生在通信单元例如通信单元105从一个非目标网孔132移动到目标网孔130中的时候。如果该呼叫尝试是一个始发呼叫尝试，则该处理前进到步骤206，否则，进到步骤216。
在步骤206，将计算出的有效负荷与一个第一阈值(称为始发阈值)相比较。如果有效负荷超过第一阈值，则在步骤208拒绝该呼叫尝试，然后，在步骤212，基站101向呼叫始发者、或经MSC 113向PSTN 115、或向通信单元103或104发送一个拒绝消息。可是，如果该有效负荷未超过第一阈值，则在步骤210传送该呼叫，并执行正常的呼叫处理。
在步骤216，将算出的有效负荷与第二阈值(称为过区切换阈值)相比较。如果该有效负荷超过第二阈值，则在步骤218拒绝该过区切换呼叫尝试，否则，在步骤220允许该过区切换呼叫。
现在描述一种用以计算有效负荷和阈值的方法的一个优选实施例。一个目标网孔例如基站101的网孔130的有效负荷是在控制器200中通过将目标网孔中的呼叫数与非目标网孔例如相邻网孔中的呼叫数的加权和值相加而计算出来的。在一个特定的实施例中，其内有多个相邻网孔并且这些网孔尺寸几乎相同，加权和值中的每个加权值被设定得等于一个非目标网孔干扰因数除以相邻网孔数。可以理解，一个网孔中的呼叫数包含与该网孔软过区切换中的呼叫。非目标网孔干扰因数可以利用一个估计值来计算出来，该估计值例如是0.55，如在IEEE Transactions on Communications杂志第42卷第2/3/4号第1501至1504页(1994)中刊登的、viterbi等人发表的“Other-Cell Interference in Cellular Power-ControlledCDMA”中讲述的，该文列在这里可供参考。在一个示例性的系统中，每个网孔可以支持最大值为18个呼叫，在这种情况下传播律指数(propagation law exponent)为4，原始阈值的优选值约为25，过区切换阈值的优选值约为28。
现在描述计算有效负荷方法的一个替代性的优选实施例。目标网孔的有效负荷是作为目标网孔中而不是与任何其它网孔软过区切换中的呼叫数(K0)、与目标网孔和一个非目标网孔软过区切换中的呼叫数(Kh)、和不是与目标网孔软过区切换中的一个非目标网孔内的呼叫数(Kn)的函数来计算的。具体地说，上述各因数K0、Kh和Kn的加权和值是优选的，如下式所示。
负荷＝K0+W1×Kh+W2×Kn
第一加权值W1应小于1，而第二加权值W2应小于非目标网孔干扰值除以非目标网孔数。在一个特定的例子中，W1＝1和W2＝0.9。在这个实施例中，原始阈值和过区切换阈值通常都小于20。例如，原始阈值约为16，而过区切换阈值约为19。
现在描述计算有效负荷方法的另一个可替代的优选实施例。这个实施例适合用于使用CDMA系统前向链路过荷保护的场合。目标网孔的有效负荷作为目标网孔中而不是与任何网孔软过区切换中的呼叫数(K0)、在与目标网孔和一个非目标网孔软过区切换中的网孔数(K1)、和在与目标网孔和两个非目标网孔软过区切换中的呼叫数(K2)的函数来计算的。具体地说，上述因数K0、K1和K2的加权和值是优选的，如下式所示。
负荷＝V0*K0+V1*K1+V2*K2
加权值V0、V1和V2与各种类型软过区切换中在目标网孔内分配给移动设备的平均功率成比例。例如，加权值可设定为：V1＝1、V2＝0.9、V3＝0.8。原始阈值和过区切换阈值可分别设定为15和18。
图4示出一种载波选择例行程序的优选实施例的流程图，该例行程序可被编程序存入正与一个系统的基站101相通信的控制器200中，该系统的每个网孔130具有多个载波。参照图3，在步骤302，控制器200为第一载波计算第一有效负荷。在步骤304，为第二载波计算第二有效负荷。第一载波和第二载波都由基站101支持，并用于与通信单元103、104相通信。在步骤306，第一有效负荷与第二有效负荷相比较。如果第一有效负荷超过第二有效负荷，则在步骤308控制器200选择第二载波，然后在步骤310在第二载波上发出一个呼叫。如果第一有效负荷未超过第二有效负荷，则在步骤312控制器选择第一负荷，并在第一载波上发出该呼叫。本领域的普通技术人员理解，选定的载波可用于呼叫始发或用于硬过区切换。
图4所示的优选实施例具有很多益处。例如，由于采用计算出的有效负荷来从一组可能的载波中选择一个载波，从而各种载波上的呼叫负荷可得到更有效地平衡。其结果是，有利于改进CDMA系统的容量。图5示出优选实施例与常规系统之间的容量比较结果。如图5所示，不管通信单元在目标网孔130中如何移动，优选实施例都具有较大的容量。
除了上述的情况以外，上述的装置对本领域的技术人员而言还可以容易地得出一些优点和作出修改。例如，在目标网孔和非目标网孔中所进行的反向和前向链路功率测量可用于有效负荷的计算中。此外，虽然优选的有效负荷是利用加权和值计算的，但替代性的数学组合也可应用。
从广义上说，本发明不限于上述的这些细节、有代表性的装置和实例。可对上述的说明可以做出各种各样的修改和变型，而不偏离本发明的范围和精神。预定本发明可覆盖这些修改和变型，这些修改和变型都包括在后附的权利要求书及其等效物的范围之内。

Claims (8)

1.一种用以在码分多址(CDMA)系统中控制呼叫的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收在CDMA系统的一个目标网孔上所发送的一个呼叫尝试请求；
为该目标网孔计算有效负荷；
将该有效负荷与一个阈值相比较；及
如果该有效负荷超过该阈值，则通过发送一个拒绝消息来拒绝该呼叫尝试请求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该有效负荷基于一个测量值，该测量值表示非目标网孔的干扰。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该有效负荷是根据与该目标网孔软过区切换中的呼叫数而计算的。
4.一种用以从码分多址(CDMA)系统的一个目标网孔所支持的一组载波中选择一个载波的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
为该组载波的第一载波计算第一有效负荷；
为该组载波的第二载波计算第二有效负荷；
将第一有效负荷与第二有效负荷相比较；
根据比较结果，选择第一和第二载波其中之一。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括在第二载波上发出一个呼叫的步骤。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该有效负荷是根据在目标网孔内的呼叫数、在与目标网孔软过区切换中的呼叫数和在该目标网孔以外的呼叫数而计算的。
7.一种用以在码分多址(CDMA)系统中有选择性地阻塞呼叫尝试的装置，其特征在于，包括：
一个基站，内含多个收发信机，用以提供无线电通信信道和限定一个目标网孔；
一个基站控制器，与该基站相耦连；
所述的基站控制器接收在该基站的收发信机之一上发出的呼叫尝试请求；
所述的基站控制器计算该基站的有效负荷，将该有效负荷与一个阈值相比较，如果该有效负荷超过该阈值，则通过发送一个拒绝消息来拒绝该呼叫尝试请求。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该有效负荷是根据一个表明非目标网孔干扰的测量值而计算的。
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