CN1205830C - 具有可变信道装入的蜂窝通信系统 - Google Patents

Abstract

一种依据时分多址协议工作的蜂窝无线电通信系统具有用于分配不同的分数装入因数到不同的时隙的装置。结果，因为本地传播条件的影响，不同的时隙将具有不同的干扰水平。一个在最坏情况传播环境中的移动站，例如靠近一个小区的边缘，或者当遭受严重的影区衰落时，可以分配一个具有低干扰水平的时隙，而在良好传播环境中的一个移动站则可分配一个具有较高干扰水平的时隙。因此本发明可在差的传播环境中提供改善的服务质量。

Description

具有可变信道装入的蜂窝通信系统

技术领域

本发明涉及具有，或依据时分多址协议或部件操作的一种蜂窝无线电通信系统，并还涉及在系统中使用的主和副站以及操作该系统的方法。

背景技术

在一种蜂窝无线电通信系统中，将系统工作的区域划分为多个小区，每个由基站(BS)的覆盖区域所限定。可将每个BS连接到系统控制器，协调整个系统的工作，或者可在基站之间分配系统控制功能。移动站(MS)从事与其当前所在的小区的BS的呼叫通信，这种通信是依据所规定的无线电协议在一个无线电信道上进行的。一种这样的协议，例如全球移动通信系统(GSM)和UMTS时分双工(TDD)标准所依据的，是多载波时分多址(TDMA)。依据这种协议，通信是在多个载频上规定的所分配的时隙中进行。

许多蜂窝无线电通信系统，例如按GSM标准工作的一些系统，采用频率复用的概念，其中将在一个小区中使用的一个特定的载频依据某种重复型式在其它小区中重新使用。将一个系统的复用因数定义为系统使用的载频总数除以在任何一个小区中可用的载波数目。采用小的复用因数，在每个小区中可用的频率数目大，但系统受到由于低的复用因数引起的干扰的限制(因为相同的频率可在邻近的小区中使用)。采用高的复用因数，系统中用户的数目受到在每个小区中可用较少信道数目的限制。

利用这样一些系统的一个主要问题是对在最坏的传播条件下的MS提供通信链路，其中的干扰高和MS接收到的功率低。例如，当MS位于靠近小区边界，或当它遭受到严重的影区衰落时可能出现这样的条件。因此复用因数的选择通常是谱效率(因而也就是系统容量)和满足最坏情况要求之间的一种折衷。

许多比较精巧的小区设计和复用型式已被提出以改进系统容量。这些例子包括：

·环形的小区结构、靠近其BS的MS利用与远离其BS的MS不同的载频。这样一种方案既适合于码分多址(CDMA)又适合于时分多址(TDMA)系统。这种方案的缺点是需要分配给系统附加的载频。

·多重复用型式。在这个方案中，不同的载波组具有不同的复用型式，某些载频比其它的载频复用得更频繁。这种方案适用于利用频率跳动的TDMA系统，例如GSM，并改进干扰分集。这是因为如果MS遭受太高的干扰电平，它可跳动到不同的载频，如果这个载频具有与第一载频不同的复用型式，那末干扰电平也将是不同的，有可能被降低。这种方案的缺点是它只降低总的干扰电平，这种降低对于处理最坏情况的连接可能是不够的。

·分数装入。这种方案也适用于利用频率跳动的TDMA系统，只有时间和频率时隙的有限分数(分数装入因数)被分配，通常是随机的。降低分数装入因数降低平均干扰电平，并允许较小的复用因数。接纳控制(决定是否建立请求的连接的处理，处理可被集中进行)保证最大的负载不被超过。这种方案也有缺点，它只降低总的干扰电平。

发明内容

本发明的一个目的是最好地利用系统容量，同时避免以上的缺点。

依据本发明的第一方面，提供一种蜂窝无线电通信系统，包括一个主站和多个副站，系统按时分多址协议工作，其中在主站和副站之间的传输是在传输帧内的时隙中进行，其中不同的时隙具有不同的分数装入因数。

具有不同的分数装入因数的时隙将具有不同的干扰电平。因此可根据载频对干扰的比率足够满足所要求的服务质量来将呼叫分配到一个时隙上，例如，可将具有低干扰电平的时隙分配给最坏情况的连接，反过来也一样，从而保证系统容量为最佳。

依据本发明的第二方面，提供一种主站，用于依据时分多址协议工作的蜂窝无线电通信系统中，其中在主和副站之间的传输在传输帧内的时隙中进行，其中提供用于将不同分数装入因数应用于不同时隙的装置。

依据本发明的第三方面，提供一种副站，用于依据时分多址协议工作的蜂窝无线电通信系统中，其中在主站和副站之间的传输在传输帧内的时隙中进行，其中提供一种装置，用于确定在不同时隙中的干扰电平和用于请求分配连接到具有最坏载波干扰比的时隙，以便使对于该小区所要求的服务质量能够被提供。

依据本发明的第四方面，提供一种操作蜂窝无线电通信系统的方法，该系统包括一个主站和多个副站，并依据时分多址协议工作，其中在主和副站之间的传输在传输帧内的时隙中进行，将不同的分数装入因数应用于不同的时隙。

本发明是基于在现有技术中未出现的认识，在传输帧中的不同时隙可有利地具有不同的分数装入因数。

附图说明

现在将通过举例的方法，参考附图描述本发明的实施方案，其中：

图1是一种蜂窝无线电通信系统部分的示意图；

图2是无线电通信系统一个小区的方框示意图；

图3是用作说明将一个无线电信道再分成帧和时隙；和

图4用作说明依据本发明启动一个呼叫的方法的流程图。

具体实施方式

图1中示出一个蜂窝无线电通信系统的部分，包括一个中央控制器(CON)102和多个小区104、每个小区包括一个主站(BS)106(标记A到D)，可以利用一种无定向传输型式位于一个小区的中心，或者利用一种定向传输型式位于小区的一角。虽然小区104是作为六角形示出的，实际上它们的形状不可能如此规则，将取决于在每个小区中的本地无线电环境。也不需要对于所有的小区104是相同的规模。事实上，小区的规模是经常改变的，以迎合不同地点的不同通信业务需要。

控制器102通过连接装置108连到每个BS，可以，例如，包括陆地线路连接装置或无线电连接装置。控制器102协调整个系统的操作，例如执行任何必要的协调和同步任务。在某些系统中，控制器102的功能可被分布到，例如多个主站106之间。在依据本发明的系统中，控制器102可以存储有关对于各个信道和时隙的分数装入和复用因数的信息，这些信息是可被更新的。连到PSTN或其它合适的网络可通过控制器102进行，或者每个BS106具有它自己的连接。

在以上系统单个小区内的一种方案示于图2中，包括一个BS106和多个副站(MS)210。BS106包括微控制器(μC)202，连到无线电传输装置206的发送接收机装置204，用于连到中央控制器102的连接装置108，每个MS210包括微控制器(μC)212和连到无线电传输装置216的发送接收机装置214。从BS106到MS210的通信在下行信道222上进行，而从MS210到BS106的通信在上行信道224上进行。

本发明还涉及这样一种依据单或多载波TDMA协议工作的蜂窝无线电通信系统。用于这样一种系统的一个无线电信道的方案示于图3中。无线电信道300被分成相继的帧302。每个帧302被进一步再划分为多个时隙304，在BS106和MS210之间的通信可在其中进行。无线电信道300可在下行222和上行224信道之间共享，或者可以是对上行或下行通信专用的。

在依据本发明的一种系统中，每个时隙304可以有不同的分数装入因数，因而有不同的复用因数，例如，在每个帧302中的第一时隙304可以具有小的分数装入因数(因而有低的复用因数)，而第二时隙304可以有高的分数装入因数(因而有高的复用因数)。在分数装入和复用因数方面的信息被存储在系统控制器102中。

为了保证对于每个时隙的不同平均干扰电平，可使用频率跳动(或者等效的时隙跳跃)。不必要为此在主站106之间作明显的协议。然而，如果主站106通过控制器102被同步，可由每个BS106使用对于分数装入分配相同的时隙。在主站106之间没有同步，每个时隙的装入应该通过确定干扰电平被测量。

对于不同的时隙应用不同的分数装入因数进一步能够对不同的时隙应用不同的复用因数。因此，每个时隙具有其自己的复用型式，可以通过控制器102在主站106之间以协调的方式分配，或者另一方案是通过利用动态信道分配技术，对每个无线电链路选择具有足够低的干扰电平的时隙。频率跳动并不需要，因为在依据本发明的系统中，产生的干扰电平的平均并不需要。

参考图1，考虑标记为A的BS106所用的时隙。只有这些具有低分数装入和复用因数1的时隙将也由标记为B的主站106使用。具有较高分数装入和较低复用因数的时隙将由标记为C和D的主站复用。

为了在不同的时隙中正确地利用不同分数装入和复用因数的使用，将一个呼叫分配到一个时隙应该这样实施，在所选的时隙中载波干扰比并不优于满足对于此呼叫所需的服务质量所必要的值。这就保证具有低干扰电平的时隙对于具有对于其所要的BS106具有最坏情况传播路径的MS210是可用的。这与例如数字增强无绳远程通信(DECT)这样的系统是不同的，在该系统中一个新的呼叫被分配给具有最低干扰电平的可用时隙，即使提供了远优于对于一个成功的呼叫所需要的载波干扰比。

在某些应用中，例如，具有最低服务质量要求的一些应用，评估一个特定的呼叫对于时隙分配的可能质量可能是必要的。一般这需要对于每个时隙当前的干扰电平知识和可用的载波信号电平的知识(取决于传播条件和发射机功率输出)。在典型的移动无线电系统中这样的信息是容易获得的：BS106的发送功率是已知的(和播送的)，而干扰电平可由MS210测量到。

依据本发明用于MS210启动呼叫的一种方法示于图4中。当MS210想要打电话时，方法在402开始，接着，在404，MS210从BS106请求广播信号以便与其传输同步。然后，在406，MS210可以测量在可用时隙中的载波干扰比。一般在载波干扰比的范围内将有许多可用的时隙。通过选择具有刚好对于所需服务质量足够的载波干扰比的时隙，具有更好特性的时隙被留供MS210在较差的传播环境中使用。因此，最好在408，MS210请求BS106在具有最坏载波干扰比的时隙中启动连接，使得对于该呼叫所需的服务质量能够被提供。

依据本发明的系统的一个主要优点在于不需要为了提供具有高复用因数的附加复用型式提供附加的载频。这意味着一个已经部署的TDMA系统的服务质量和/或容量可被改善而不需要改变任何硬件。

如果在上行和下行连接上的数据速率是不同的，那末一般这将在上行和下行上产生不同的装入因数。而且，对于上行和下行中对称和不对称的通信业务，如果上行和下行时隙可被独立分配，在各个时隙之间的装入因数可在上行和下行上不同地组织以便使系统容量为最大。

本发明在原理上适用于任何具有TDMA部件的无线电系统，包括GSM，DECT，UMTS和IMT 2000(虽然目前对于DECT所规定的信道分配机制，如以上所指明的那样，妨碍利用本发明的某些方面)。同样适用于上行和下行传输。

在一种例如UMTS TDD模式的应用中，其中CDMA技术被采用，通过对某些时隙分配比其它时隙多的扩频码可以简单地实现分数装入。另外，通过改变被分配的码的扩频因数可以调节装入，较高的装入对应于较低的扩频因数。在这样一种CDMA系统中，在分配资源中的进一步的灵活性是可能的。例如，一个呼叫可被分配到具有最佳载波干扰比的时隙，如果这样做并不超过对于该时隙所希望的装入因数的话。在邻近小区之间的同步是所希望的，但对于CDMA-TDD系统并不是必不可少的。而且，虽然不需要，频率跳动和时间跳动中任一个或两者可被采用。

通过阅读本公开内容，其他的修改对于本发明领域的技术人员将是明显的，这样的修改可包含在蜂窝无线电通信系统和其部件中已经知道的其他特点，可用于替代或补充到在此已被描述的特征。

在本技术说明和权利要求中，在一个元素前面的词“一个”，并不排斥存在多个这样的元素。而且，词“包括”并不排斥存在与所列举的不同的其它元素或步骤。

工业可用性

本发明适用于无线电通信系统的范畴，例如GSM和UMTS。

Claims (10)

1.一种蜂窝无线电通信系统，包括一个主站和多个副站，所述蜂窝无线电通信系统依据时分多址协议工作，其中在主站和副站之间的传输是在传输帧内的时隙中进行的，其特征在于，用于将不同的分数装入因数应用于不同的时隙的装置。

2.如权利要求1的系统，其中用于将不同的分数装入因数应用于不同的时隙的装置包括用于将一个呼叫分配到具有最坏载波干扰比的时隙以使得对于该呼叫所需要的服务质量能够被提供的装置。

3.如权利要求1或2的系统，其中所述系统依据码分多址协议工作，并且其中通过将不同数目的扩频码分配给不同的时隙来实施分数装入。

4.一种主站，用于在依据时分多址协议工作的蜂窝无线电通信系统中使用，其中在主站和副站之间的传输是在传输帧内的时隙中进行的，其中提供用于将不同的分数装入因数应用于不同的时隙的装置。

5.如权利要求4的主站，其中用于将不同的分数装入因数应用于不同的时隙的装置包括用于确定在不同的时隙中的干扰电平和用于分配一个呼叫到具有最坏载波干扰比的时隙以使得对于该呼叫所需要的服务质量能够被提供的装置。

6.如权利要求4或5的主站，其中所述系统依据码分多址协议工作，其特征在于，提供用于将不同数目的扩频码分配给不同的时隙的装置。

7.一种副站，用于在依据时分多址协议工作的蜂窝无线电通信系统中使用，其中在主站和副站之间的传输是在传输帧内的时隙中进行的，并且其中不同的时隙具有不同的分数装入因数，其中提供用于确定在不同的时隙中的干扰电平和用于请求一个连接被分配到具有最坏载波干扰比的时隙以使得对于该呼叫所需要的服务质量能够被提供的装置。

8.一种操作蜂窝无线电通信系统的方法，所述系统包括一个主站和多个副站并且依据时分多址协议工作，其中在主站和副站之间的传输是在传输帧内的时隙中进行的，其中不同的分数装入因数被应用于不同的时隙。

9.如权利要求8的方法，其特征在于，将一个呼叫分配到具有最坏载波干扰比的时隙，以使得该呼叫所需要的服务质量能够被提供。

10.如权利要求8或9的方法，其中所述系统依据码分多址协议工作，其特征在于，将不同数目的扩频码分配给不同的时隙。

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