CN1195435A - 在无线通信系统中减轻干扰影响的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

当由于干扰引起一个无线通信系统(200)中的移动站通信发生恶化,系统(200)就对该移动站(215)的定位进行估计,并把该定位估值存储(305)在一个数据库中。该数据库用于在该无线通信系统范围之内为此移动站(215)确定潜在干扰源,该移动站收到干扰的情况基于它的位置估计或者它对一个已知干扰源邻近的情况。当该移动站(215)是位在一个已知干扰位置的预定距离之内时,该移动站(215)经历呼叫质量、持续时间等方面的恶化的似然概率就增加。为减轻由于干扰引起的恶化,就要找到一个替换的载波(104),如果存在,该移动站就切换到这个替换载波(104)上。也可以在该移动站(215)的前端加上衰减以减轻由于干扰引起的恶化。

Description

在无线通信系统中减轻干扰影响的方法和设备
附到美国专利申请系列号(牌号)CE03008R的参改资料为：“控制无线通信系统的方法和设备”，该申项请代表Labedz等人提出，1996年4月26日存档并被指派给本发明的代理人。
本发明一般地说是涉及无线通信系统，更特殊地说是涉及在这样的系统中如何避免干扰。
在无线通信系统中避免干扰的技术在技术领域中是为大家所熟知的。例如美国专利号5,048,015披露了一个身份辨别码的运用，该码在信号内被传输以辨认当前的和原来的身份。美国专利NO.5,148,548基于会引起干扰的可能性来优先选用通道。美国专利号5,258,997运用调制技术于一个扩展频谱系统中以避免窄带系统的干扰。美国专利号5,255,514避免选择也许会在邻近蜂窝单元中对呼叫干扰的通道或者会受到来自邻近基站的严重干扰的通道。
现行的码分多址无线通信系统，在美国蜂窝式移动通信中的应用可以见到，是1993年7月由TIA/EIA/IS-95为双模式宽带扩频蜂窝系统制定的移动站兼容性标准所定义。为实现CDMA系统，很多系统操作员正清理出一个频段并把CDMA载波放置在该频段上。这些截波通常是靠近在一个系统中已经配置的窄带通道，如图1所示。
参阅图1，其显示出一种典型的通道安排，这里两个窄带载波100和101与两个带宽CDMA载波103和104相邻近。从图1很清楚看到，CDMA载波103和104是比窄带载波100和101宽得多。此外，在CDMA载波103和窄带载波101之间的防卫带105是不足以保护在CDMA载波103上的CDMA移动站通信不受窄带载波101引起的干扰，这时该CDMA移动站是靠近一个基站(图中未画出)，其发送窄带载波101。这归因于在设计一个应用在CDMA移动站的宽带接收机时的实际限制，和它不能充分地排斥邻边窄带载波的干扰。鉴于此，当该CDMA移动站是处在有干扰的窄带基站的一定距离之内时，通信(呼叫)的情况就恶化。除开单个邻近窄带载波的干扰效应外，载波的组合也能产生别的干扰机制包括互调，使通信情况恶化。
于是，就存在改进无线通信系统克服上述缺点的需求。
图1一般地描述了(现有技术的)一种典型的通道配置，这里窄带载波邻近于宽带载波。
图2一般地描述了一个无线通信系统，该系统可有利于实现基于本发明的减轻干扰的技术。
图3以流程图形式一般地描述了基于本发明的利用对呼叫质量的监控以减轻干扰的过程。
图4一般地描述了有利于实现基于本发明减轻干扰的无线通信系统的一种替换实施方案。
图5以流程图形式一般地描述了在一个无线通信系统中基于本发明的减轻干扰的过程。
当由于干扰引起移动站的通信情况恶化，一个无线通信系统就会估算该移动站的位置，并把该位置估值记录在一个数据库中。经过充分的调整，基于该系统的位置估值或者系统位置相对于已知干扰位置的近似值，该数据库用于确定在无线通信系统内移动站可收到干扰的潜在干扰源。为减轻由于干扰引起的通信恶化，对诸替换载波检验它们改进系统性能的能力。如果能找到一个替换的载波，这样在干扰引起该移动站通信恶化之前、该移动站通信就由原来的载波切换成该替换载波。
一般说来，经由一种通信资源时一个移动站作出响应的无线通信系统，可以通过首先跟踪该移动站的某个特性产生出一条跟踪特性曲线来减轻干扰效应。该无线通信系统于是就把该跟踪特性曲线与一条相关于一个潜在的干扰源的干扰特性曲线相比较。基于该比较结果，无线通信系统就采取必要的步骤以适当地减轻该潜在干扰源的影响。
在该优选的实施方案中，该跟踪特性曲线表示的是产生一个移动站位置估值的该移动站的位置。同样在该优选的实施方案中，该干扰特性曲线表示的是该潜在干扰源的位置。当该移动站位置估值是在该潜在干扰源位置的一个预定距离之内时，该移动站的通信就做如上述的切换以避免该潜在干扰源的干扰。该潜在干扰源的预定距离是受几个因素而改变，包括预期的或实测的传播损耗，以及无线通信系统的配置。
图2一般地描述了基于本发明的避免干扰的优选实施方案。在此实施方案中，把一个全球定位系统(GPS)接收机放置在该CDMA移动站215内。在此CDMA移动站215内的GPS接收机监测出由GPS卫星所发送的位置信息，并对一个CDMA基站或所有的CDMA基站210，220，230报告它的位置。然而GPS在大楼内和地下停车结构等处的有效性受到限制。为克服GPS的局限性，可以同样应用一种定位方法，其披露在美国专利5,508,709中，由Ghosh等人提出并被指派给该专利申请的代理人，我们也把它编入这里的参考资料中。正如一个熟练的技术人员所理解的那样，我们可以把两种众所周知的技术组合应用于另一个实施方案中。别的位置估算方法也可以有效地实施只要不离开本发明的精神和范围。
参阅图2，CDMA基站210，220，230被连接到CDMA系统控制器233上，该控制器本身与公共交换电话网(PSTN)相连接。一个潜在的干扰源，如一个窄带基站240，有它由区域212所规定的潜在的干扰范围。当CDMA移动站215的位置估计会落在区域212内时，在该CDMA移动站215遭受由窄带基站240引入的干扰上，就有一个高的概率存在。
仅仅作为例子我们假定，CDMA移动站215能够在CDMA载波103(第一个通信的频率资源)上正常工作，而潜在的干扰源是窄带基站240，它发射窄带载波101。在技术上众所周知，CDMA系统控制器233能够跟踪移动站的一条特性曲线，该特性曲线在本实施方案中就是移动站的定位。请参阅上述美国对Ghosh等人的专利5,508,709以获得对移动站特性曲线跟踪的细节。
参阅图1和图2，该区域212实质上定义了一个“干扰区域”。换句话说，如果移动站215冒险进入该区域，移动站在CDMA载波103上的通信多半会受到附近的窄带载波101(即干扰源)的影响而恶化。通信的恶化也可以由多个窄带载波产生。于是在区域212范围内的定位，就是一种干扰特性，其规定了潜在的干扰源。当CDMA系统控制器233探测出该移动站215是在区域212内，(即该移动站的定位估计是在该潜在干扰源的一个预定距离之内)，CDMA系统控制器233就会采取必需的步骤来适当地避免该潜在干扰源的影响。在这优选的实施方案中，该CDMA系统控制器把移动站的通信从CDMA载波103切换到CDMA戴波104(第二个通信频率资源)。既然在两个载波101和104间现在存在足够的防卫带106，基于本发明采取这种载波切换后就可免除由于窄带载波101对CDMA载波103靠近所引发的干扰。
这种使移动站通信从一个CDMA载波切换到另一个载波以避免干扰的过程作为一种实施方案已叙述如上，同样也可以采取别的有效的步骤来实现抗干扰的目的。例如，在技术上众所周知，基于对具有一条干扰特性曲线的跟踪特性和该潜在的干扰源进行比较，移动站215前端加一个衰减器就能够减轻这种干扰的影响。在这种方式下，干扰并非完全免除，而是从一个不可接受的电平衰减为一个可接受的电平以对终端用户产生合适的呼叫质量。
图3以流程图的形式一般地描述了基于本发明的利用对呼叫质量的监控免除干扰的过程。当移动站215开始服务时，该过程就在步骤300处开始。在步骤303处，移动站215的定位(利用GPS或者上述别的方法)进行估计。该移动站定位估值和当前的通信资源(指载波频率资源)就在步骤305处存入CDMA系统控制器233的本地数据库。移动站215所用的当前通信资源可迅速地从某个特殊的基站210，220或230中得到，该基站正服务于移动站并为CDMA系统控制器233所掌握。在该定位估值和当前的通信资源存入数据库后，该数据库在步骤308为在一个测试半径Rt之内定位而进行搜索。在这优选的实施方案中，此测试半径Rt是规定区域212的半径。继续下去，为此当前通信资源(即服务于移动站215的通信资源)在测试半径Rt范围之内进行的质量度量Qm于是在步骤312处与一个质量门限值Qt相比较，并产生一个测量百分比Pm。
在此点上，步骤315处执行一次测试，以确定该质量百分比Pq是否大于一个预定的质量百分比Pq。在此优选的实施方案中，质量百分比Pq是帧丢失率(FER)和移动站定位估值的函数，并随该移动站215移动时而改变。继续下去，如果测试315是正值，与当前通信资源相应的呼叫质量在该测试半径Rt范围之内就可接受，如步骤318所示，并且该过程就回复到步骤303。然而，若该测试315取负值，与当前通信资源相应的呼叫质量在该测试半径Rt范围之内就不可接受，如步骤321所示，并且该过程就回复到步骤324的测试。
在步骤324处，执行一次测试以确定是否可得到一个替换的通信资源。如果得不到一个替换资源，该过程就回复到步骤303；如果可得到一个替换资源，该过程就转到步骤327，这里该测试在步骤315处重复进行，但这次是针对可得到的替换通信资源进行。如果在步骤327处该测试取负值，与可得到的替换通信资源相应的呼叫质量就不可接受(如步骤318所示)，该测试在步骤324处就重复进行以确定是否另一个替换的通信资源可得到。如果在步骤327处该测试取正值，那么与该替换的通信资源相应的呼叫质量就可以接受，如步骤330所示，移动站215的通信就由当前的通信资源切换到可得到的通信资源上，如步骤333所示。在于步骤333的该切换之后，这个过程就回复到步骤303。按照本发明在这种方式下，干扰就可免除。
图4一般地描述了有利于实现按照本发明减轻干扰的无线通信系统的一种替换实施方案。在此方案中，该移动站的定位信息通过采用邻近探测器可在特定的预定位置处得到。技术上众所周知，邻近探测器可以或者是一个小型的辅助发射机，其可让移动站探测到；或者是一个小型的辅助接收机，其可探测出移动站的发射。多个邻近探测器可以组合使用以辨别出一个潜在干扰源的位置，(例如在导向干扰的公路每边各配置一个探测器)这要依赖于邻近探测器的有效范围。通过在潜在干扰源附近放置这些小型发射机或接收机，系统控制器就能够探测出什么时候一个移动站靠近这些“潜在干扰”位置，并按照本发明完成必要的步骤去减轻这种干扰效应。
参阅图4，其中很多元素与图2中的对应元素是相同的，于是相同的元素就有相同的各种编号。一个邻近探测器403(以一个接收机的形式)附加显示在图4中，该探测器与CDMA系统控制器233相连接。由邻近探测器403所规定的区域是区域406；换句话说，当移动站215位在区域406之内，该邻近探测器403就能够收到移动站215的通信信号。
邻近探测器403的位置不是随意的，而是策略上靠近一个如窄带基站240那样的潜在干扰源放置。仅仅作为举例假定，移动站215能够在CDMA载波103(第一通信资源)上通信，而潜在的干扰源是窄带基站240，其发送窄带载波101。
图5以流程图形式描述了依据本发明运用一个邻近探测器403消除干扰的过程。在本方法中，替换信道被保留为应用在区域406中。过程在步骤500处开始，这时移动站215开始服务。邻近探测器接着在步骤510处采样。接着执行一次测试513以确定该邻近探测器403是否探测出在与当前通信资源相联系的的干扰区域内的移动站215，(例如，与窄带载波101相联系的CDMA载波103。如果测试513的结果为负值，该过程就回复到步骤510。如果测试513的结果为正值，(靠近移动站的传输电平，该电平正被邻近探测器所接收并超过预定的门限值)，那么移动站215多半遭受到会降低其通信质量的干扰。
为免除这种干扰，CDMA系统控制器233在步骤520处执行一次测度以确定替换的通信资源是否存在。对于上述特殊的实施方案而言，一个有效的替换通信资源就是CDMA载波104。应当注意到，CDMA载波104由于在它和作为干扰的窄带载波101之间有足够的防卫带106，它应当是一个有效的替换通信资源；而在其它的实施方案中，也许会用到不同的准则来确定替换通信资源的有效性。此外，可以加一个衰减器以减小由强窄带载波引起的干扰效应。继续下去，若测试520是负值，那么就不能发生切换，该过程又回到步骤510。若测试520是正值，CDMA系统控制器233在移动站通信步骤530处就启动一次通信资源的切换从当前的通信资源转换到替换的通信资源上，并回复到步骤510。依据本发明，干扰就可以在这种方式下免除。
必须注意，在步骤513所列举的测试只不过是可用于免除干扰的依据本发明的一个准则。还有另一个准则的例子可以用于确定移动站215无论在上行或是下行方向上是否正遭受呼叫质量降低的情况。这可以通过定义一个如像帧丢失率(FER)或被测出的接收信号强度指示(RSSIs)这样的品质度量(Qm)来实现，这种品质测量还可以是任何类似于信号对干扰/噪声比的一般测量。事实上，我们期待着依据本发明的给出呼叫质量指示的任何测量方法得到应用。
相应地，我们的意图是本发明不局限于先前所述的实施方案，而是包括了依据所附权利要求书的精神及范围的任何修改和变动。当本发明已经通过参考特殊的实例进行了显示和叙述，熟练的技术人员会理解在形式上和细节上各种各样的变化都可以允许，只要不离开本发明的精神和范围。在下面的权利要求书中，相应的结构、材料、条例以及所有手段或加上诸多功能环节的步骤的等同物都在计划中，以期当提出别的特定的权利要求时为实现与这些权利要求环节相结合的各种功能对应的任何结构、材料或者条例都被包括在内。

Claims (10)

1.为减轻在一个无线通信系统中的干扰效应的设备装置，该无线通信系统经一个通信资源(载波频率)对一个移动站是应答式的，该设备包括：
为跟踪该移动站的某个特性的装置以产生出一条跟踪特性曲线；
把该跟踪特性曲线与一个潜在干扰源有关的干扰特性曲线进行比较的装置，该干扰源影响了系统的正常通信；
基于此种比较为减轻干扰效应的装置。
2.权利要求1所述的设备，其中该干扰特性曲线进一步包括了该潜在干扰源的定位信息。
3.权利要求2所述的设备。其中为减轻干扰效应基于比较的装置进一步包括了基于该比较免除该潜在干扰源的装置。
4.权利要求2所述的设备，其中为减轻干扰效应基于比较的装置进一步包括了在该移动站中基于该比较用于衰减该潜在干扰源的装置。
5.在一个无线通信系统中为减轻各种干扰效应的方法，该无线通信系统经一个通信资源对一个移动站是应答式的，该方法包括如下步骤：
跟踪该移动站的位置以产生移动站的定位估值；
把移动站定位估值与一个潜在干扰源的位置进行比较，该干扰源影响了无线系统的通信；
基于此种比较把诸多干扰影响减轻。
6.权利要求5所述的方法，其中基于此种比较减轻干扰影响的步骤进一步包括基于此种比较免除潜在干扰源的步骤。
7.权利要求6所述的方法，其中免除潜在干扰源的步骤进一步包括确定为通信切换用的一个替换通信资源是否存在。
8.权利要求7所述的方法，其中确定为切换用的一个替换通信资源是否存在的步骤进一步包括确定在该替换通信资源上的呼叫质量可否被接受。
9.权利要求8所述的方法，其中免除该潜在干扰源的步骤进一步包括当确定在一个替换通信资源上的呼叫质量可以接受时，把移动站工作从原来的通信资源切换到该替换通信资源上。
10.权利要求5所述的方法，其中基于该比较减轻干扰的影响的步骤进一步包括在该移动站中基于该比较衰减这个潜在干扰源。
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