CN1246995A - 蜂窝通信系统中信道分配的自适应法 - Google Patents

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Abstract

一种在具有一个蜂窝站(100)和多个用户站(25,26,27)的蜂窝多址无线通信系统中增补现有信道分配协议的信道分配自适应方法(500),因此向下兼容于现有时分多址(TDMA),频分多址(FDMA),码分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)系统协议。该方法自适应地确定在一个用户站(25)与蜂窝站(100)之间建立可接受质量连接所需的功率,并且提供一个通知现存连接一个新的连接正要建立的早期警告试验信号。如果试验信号指示建立试验连接将导致不可接受的干扰电平,跟随着一个暂停的早期警告为采取改正干扰措施提供了基础和时间间隔。早期警告信号和相关的暂停对于蜂窝内和蜂窝间干扰管理是有用的。

Description

蜂窝通信系统中信道分配的自适应法
信道分配自适应法涉及无线通信系统，更具体地讲，涉及在具有一个基地站和一组用户站的蜂窝、无线本地回路和个人通信系统中的业务信道分配。
一个典型的蜂窝电信系统单元是围绕一个装备着用于接收入局电话陆线和多路复用输入音频线路到一个由一天线系统在指定该蜂窝覆盖的区域上广播的射频(RF)载波的多路复用设备的蜂窝站(通常称为基地站)组成的。装备一组独立的用户站，每个独立的用户站用于接收广播的已调制载波，和多路分解携带着其准备接收的数据的特定信道。通常，在每个业务信道上的双向通话是由全双工操作支持的。因此，标号业务信道将在全双工操作的范围中使用。上行链路业务信道是从用户站向蜂窝站携带数据的业务信道部分，下行链路业务信道是从蜂窝站向用户站携带数据的业务信道部分。
在一个典型的无线通信系统中，分配的频率RF带宽是由使用各种多址技术的多个用户同时分享的。通常，使用频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)技术在多个用户之间分享分配的带宽。FDMA把可用带宽划分成多个副带。每个副带容纳一个由一用户的数据调制的载波。在TDMA中，多个用户的多路复用是通过为连接中所涉及的每个用户分配一个用于把它的数据作为一个分组发送的周期性时隙的时间分配完成的。近来，已经引入了用于在一个单一载波(或副载波)上容纳多个用户的码分多址(CDMA)方法，其中为每个用户分配了一个用于调制每一比特数字数据的载波的编码波形。具有取自一组正交波形的一个分配编码波形的每个活动用户使得系统能够分开(解调)各个用户发送。
蜂窝通信系统也可以包括最近引入的空分多址(SDMA)技术的使用，空分多址技术通过使用蜂窝站天线阵，提高了使用FDMA，TDMA，和/或CDMA方法的系统中的用户系统容量，而不会增大分配的RF带宽(Roy，III等申请的第5,515,378号美国专利)。SDMA利用用户的空间分布，以便提高可用的系统容量。由于用户倾向于分布在整个蜂窝区中，每个用户将会有一个唯一的以蜂窝站天线阵如何从用户蜂窝站天线阵接收信号和如何向用户蜂窝站天线阵发送信号为特征的空间特征标记。结果，蜂窝站通过确定空间特征标记具有了控制蜂窝站天线阵的辐射图的可能性，因而能够优化每一活动用户在方向上，或附近的有效天线增益，即，对每个方向，或附近，产生一个波瓣最大值，并且每个波瓣足够窄，因而使得能够在蜂窝站为发送和接收隔离每个活动用户。执行SDMA的必要数据(称为一个用户的空间特征标记)是从蜂窝站接收来自每个活动用户的发送试验地获得的。应当注意，在本发明的范围中，当把非空间多路复用(例如，FDMA，TDMA，和CDMA)与利用空间特征标记控制的可控天线阵图组合使用时，被称为SDMA。(在实践中，为了通过使用空间信号处理技术增强蜂窝站和用户之间的通信，可以在非空分多址系统构造中使用空间特征标记和天线阵。在这些情况下，在以下的本发明的说明中将仍然使用标记SDMA。)
一个实用系统可以是由CDMA，FDMA，和TDMA技术中的一种或任意组合构成的。例如，可以使用FDMA与TDMA技术的组合，其中一组副带中的每一个被进一步分割成多个时隙。
如果使用了空间特征标记，天线阵的有效辐射图可以允许一个以上的用户使用一个给定的分组时隙。例如，如果一个第一用户的有效辐射图在共享一个分组时间分配的第二用户的附近导致一个相对低的能量“零”，并且第二用户的空间特征标记在第一用户附近导致零，同时的RF分组发送将不会在两个用户站的接收上造成干扰。从两个用户向蜂窝站的发送在蜂窝站也将是可分开的。在这些理想的条件下，空间特征标记被称为代表了一个“正交”实现。
正交性概念也应用于FDMA和TDMA系统。如果FDMA中的每个副载波被完全隔离，因而使得任何副载波中的调制数据不影响调制任何其它副载波的数据，那么所有副载波信道是相互正交的。同样，在TDMA系统中，如果分配了分组数据的每个用户信道对任何其它工作信道没有影响，这些信道是相互正交的。
在这些多址系统的每一个中，正交性可能遭到破坏。例如，信道内干扰，在FDMA系统中，可能是由载频偏移和不完全滤波造成的；在TDMA系统中，可能是由时钟误差和不稳定性造成的；在CDMA系统中，可能是由同步化不精确或RF多路径造成的；在SDMA系统中，可能是由有限维天线阵造成的天线方向图漏泄引起的。在可能包括数百个用户站的实际系统中，不可能保证每个用户站之间的完全正交，因为这种要求将使系统设计过于复杂和昂贵。此外，使用蜂窝系统的潜在动机是要在分配给不同位置的蜂窝区中再使用相同的RF频谱。这种频率再使用原理会引起如果不注意控制就可能严重降低通信质量和最终限制系统容量的蜂窝间干扰。
由于正交性的脆弱性，并且由于蜂窝频率的再使用引起的干扰，所有的蜂窝多址通信系统需要一种使新用户连接加到系统时信道间不完全正交性造成的有害影响减至最低的信道分配方法。
此外，由于减小干扰的基本手段是辐射功率的管理，因此用户站和蜂窝站都使用最小辐射功率以便使任何实际多址通信系统中可能产生的任何干扰减至最小是十分重要的。另外，由于任何实际执行都必须认识到一个蜂窝中的RF发射可以在另一个相邻蜂窝中产生干扰，由于相邻蜂窝系统之间的完全正交一般是不现实的，并且由于相邻蜂窝站之间的直接实时通信是不能办到的，蜂窝系统的进一步需要是提供一种用于最大地减小来自操作一个蜂窝系统在另一个相邻系统中造成的干扰的有害影响的装置。由于蜂窝站之间的实时蜂窝间通信不可能存在，或不可能办到，因此既使在缺乏蜂窝站之间的直接实时通信的情况下，也必须考虑尽可能使蜂窝间干扰的有害影响最小。
一个在一蜂窝通信系统中建立一个用户站与蜂窝站之间的连接(图1)的现存协议的特殊例子是在1995年12月标准汇编会议通过的无线电工商协会(Association of Radio Industries and Businesses)(ARIB)初步标准，第二版，RCR，STD-28中所述的“个人手持电话系统”中使用的协议。
ARIB初步标准第二版所述的系统是一种数字无线个人通信系统，用于通过RF载波在地理分散的多个个人手持电话站(PS)与一个蜂窝站(CS)之间通信，用于在一给定蜂窝中为PS提供服务，和用于连接到标准电信电路设备。系统包括：
(a)在1,895-1,918MHz的公众系统RF频带上，间隔300kHz的77个RF载波；
(b)使用每符号周期π/4弧度相移倍数的四相移相键控(QPSK)调制；
(c)用于每RF载波4双工信道的TDMA-TDD(时分多址，时分双工)RF联接；
(d)384千比特/秒的信号传输率；和
(e)具有每时隙120符号(包括保护位)的5毫秒(ms)帧长。
图2中示出了设置和建立从CS对一PS的输入呼叫的控制序列。这个输入呼叫连接建立方面包括：
(1)CS在希望输入连接的选定PS的寻呼信道(PCH)上寻呼；
(2)选定PS通过发送一链接信道建立请求在信号控制信道(SCCH)上作出响应；
(3)CS通过选择一个业务信道(TCH)并且在SCCH上将选定的TCH作为链接信道(LCH)分配发送给PS响应PS的请求；
(4)选定的PS切换到分配的LCH并发送跟随着一个空闲业务短脉冲串序列的同步(SYNC)短脉冲信号序列；和
(5)在成功检测到一个同步信号时，CS通过在LCH上发送跟随着一个空闲业务短脉冲串序列的SYNC短脉冲串序列作出响应，并随后建立对CS输入呼叫的连接，调用任何可能需要的附加任选信号(例如，加密和使用者验证)。
PCH是一个CS在其上向寻呼区中所有PS发送相同信息的单向下行链路一点对多点信道。SCCH是一个用于发送CS与一PS之间呼叫连接所需信息的双向点对点信道。TCH是一个用于发送使用者(用户)信息的点对点双向信道。
上述现有过程的问题在于，它没有提供对每一连接都适合的发射机功率电平设置，并且它没有提到在现有用户上新连接产生的干扰的影响。
图3示出了用于建立希望连接到CS而建立一种连接的PS启动的上行链路连接的控制序列。步骤包括：
(1)PS在信令控制信道(SCCH)上发送一个链接信道建立请求；
(2)CS通过选择一个业务信道(TCH)并且在SCCH上把选定的TCH作为一个链接信道(LCH)分配发送到PS响应PS的请求；
(3)PS切换到分配的LCH并且发送一个跟随着一个空闲业务短脉冲串序列的同步(SYNC)短脉冲信号；和
(4)在成功检测到同步信号时，CS通过在LCH上发送一个跟随着一个空闲业务短脉冲串序列的SYNC短脉冲串序列作为响应，并随后建立对CS输入呼叫的连接，和调用任何可能需要的附加任选协议(例如，加密和使用者验证)。
如同前面建立下行链路连接过程中那样，建立上行线路连接的过程受到同样的困扰：没有建立适当通信所需的发射机功率电平的方法，和没有评价建立新连接对现存使用者产生的干扰的影响的方法。
用于建立与一个PS连接的控制过程使用共同的和独立分配的时隙。图4示出了在TDMA-TDD系统中发送和接收所使用的时隙分配。每个TDD载波的时间结构被组织成每个分割为8个片段的多个5毫秒帧。每个片段支持一个32千比特/秒(包括额外开销)的单向话音信道。图4是一个例子，显示了当两个PS(PS(1)和PS(2)，并且分别分配到时隙2和4)与CS通信时在共用5毫秒帧上的活动。在正常情况下，头四个时隙分配给CS发送，并因此被发送指向的目标PS用于接收。后四个时隙被用于CS接收和PS发送。标记着I的时隙表示空闲时隙。时隙标记T(.)指示在该时隙发送，而R(.)指示接收。因此，标记着(a)的帧显示了CS的活动：在时隙2和4，CS分别向PS(1)和PS(2)发送，而在时隙6和8，CS分别收听PS(1)和PS(2)。在PS(1)，时隙2被用于对应CS时隙发送的接收，而时隙6被用于向CS发送。同样，帧(c)显示了PS(2)的接收和发送活动。因此，每个帧最多可以处理CS与四个PS之间的四个双向通信。
本发明的目的是要提供一种在一使用有效利用法律规定的可用带宽的多路复用技术的蜂窝系统中实现连接的方法。该方法可以是一个新协议的一部分，或是对一个用于在一蜂窝站与一用户站之间建立连接的现有协议的增补。当增补一个现有协议时，该方法与蜂窝系统中使用的标准协议完全兼容，并且对于一现有蜂窝系统的任何使用者都是完全透明的。
用于响应来自连接于CS的外部通信网的连接请求在一蜂窝系统内建立从CS至一选定PS的输入呼叫连接的方法包括以下步骤：
(1)CS在希望对其进行下行链路连接的选定PS的寻呼信道(PCH)上寻呼；
(2)选定PS通过发送一个链接信道建立请求在信令控制信道(SCCH)上响应；
(3)CS选择一个业务信道(TCH)作为试验链接信道(LCH)，通过在SCCH上向PS发送试验LCH分配来响应PS请求；
(4)选定PS切换到分配的LCH和使用用于SYNC短脉冲串初始发送的规定初始功率电平反复地发送同步(SYNC)短脉冲信号，并且在每次重复SYNC短脉冲串发送时提高功率电平，直到成功地从CS接收到一个SYNC短脉冲串，随后发送一个空闲业务短脉冲串序列，在随后的连接过程中将SYNC短脉冲串所用的最后功率电平用于对CS的所有后继发送；
(5)当接收到一个PS发送的适当质量的SYNC短脉冲串(PS SYNC短脉冲串)时，CS根据CS发送试验链接信道分配与成功地接收适当质量的PS SYNC短脉冲串之间的时间延迟计算所需的PS发射机功率，CS通过利用计算的PS发射机功率作为与PS进行适当通信所需的CS发射机功率的指导在LCH上发送一个跟随着一个空闲业务短脉冲串序列的SYNC短脉冲串进行响应，并在调用可能需要的任何附加任选协议(加密和使用者验证)之后，前进到建立对CS的输入呼叫的连接。
以这种方式，建立了与CS通信所需的适当的PS发射机功率电平。如果把用户功率电平提高足够小的量，那么可以使对应于适当质量的SYNC短脉冲串的CS接收的用户功率电平尽可能地接近希望的连接所需的最小PS发射机功率。一个已知测试图(例如，PHS空闲业务短脉冲串)的发送向蜂窝系统中任何其他使用者提供了一个早期警告，正在建立一个相同频率，时间，编码或空间信道的新的连接。可以把已知测试图之后的暂停用来评价蜂窝内的连接上是否遭受了不可接受的干扰电平，和进行可能需要的任何过区切换。早期警告也提醒相邻蜂窝，如果遭遇了不可接受的干扰电平，一个相邻蜂窝中的新连接可能需要信道分配。
当一个PS希望通过CS建立出局接续时，也可以使用类似的方法。除了不使用步骤(1)之外，各步骤与上述的相同，因为处理过程是以如同上述步骤(2)的PS在SCCH上发送链接信道建立请求开始的。
以这种方式，整个方法与个人手持电话系统之类的系统所使用的标准协议是兼容的，并且对其是透明的。
应当注意，上述说明中的许多变化对于本发明的说明是可能的，而不会脱离本发明的范围和精神。例如，逻辑控制信道PCH和SCCH可以是相同的物理信道。为了更清楚地利用一个特定蜂窝系统说明本发明的应用，上述特殊方法是根据PHS系统说明的。在审阅了附图和以下的详细说明后，熟悉本领域的技术人员将对这些和其它变化有更清楚的了解。
图1示出了在个人手持电话系统中一个个人站(PS)与一个蜂窝站(CS)之间的关系。
图2示出了在个人手持电话系统中建立从CS到PS的输入呼叫连接的方法。
图3示出了在个人手持电话系统中建立从PS到CS的出局呼叫连接的方法。
图4示出了一个TDD帧的时隙分配。
图5示出了一个同步短脉冲串的比特分配图。
图6是信道分配的自适应方法的流程图。
图7示出了一个GSM业务信道分组的格式。
通过实例说明的方式，把上述个人手持电话系统(ARIB初步标准，第二版，RCR，STD-28)用于说明蜂窝系统中信道分配的方法。熟悉本领域的技术人员会懂得，将要说明的方法适用于其它类似的通信系统，并且可以应用而不脱离本发明的精神和范围，本发明的精神和范围仅受说明书之后的权利要求的限制。
如上所述，最好是在需要时能够提高系统的容量而不对现存通信系统协议产生有害影响。最为理想的是，系统协议所需的修改应当是对要扩展的原始系统完全透明的增补，用户对于原始系统不需有引起注意的改变，并且对蜂窝站的影响最小。
由于一般希望使用需要的最小功率实现RF连接，以便降低使用共同频带的站之间的干扰，并且由于这也是政府的政策，所以建立PS与CS之间的连接的任何协议应当基于在建立和使用RF连接中使用可接受的低发射功率。为满足这一要求，可以分别在图2和3的步骤(4)和步骤(3)中通过PS不引起注意地导入一组试验PS发射功率电平。
如果把在这些步骤中PS用于发送SYNC短脉冲串的初始功率电平设置为一个一般来说不能满足CS可接受接收质量的安全低电平，那么没有SYNC短脉冲串答复(步骤(5)，图2；步骤(4)，图3)将向PS指示，SYNC短脉冲串发射功率电平太低。因此，每当没有从CS接收到SYNC，PS可以提高功率电平并重新发送SYNC短脉冲串。当最终接收到CS发送的SYNC时，PS知道最后使用的发射功率电平足够高。此外，通过标准化用于发送SYNC短脉冲串的初始PS发射功率电平和每次重新发送增加的增量(例如，+3 dB)，由于可以计算出在链接信道分配(步骤(3)，图2；步骤(2)，图3)与接收到PS发送的SYNC段脉冲串时之间的逝去时间内的+3 dB功率增量数，CS可以知道所需的PS发射功率电平。由于假定时分双工(TDD)系统中发射和接收传播路径的互易性，CS可以利用PS发射机功率电平确定CS将要用于与PS通信的最低发射机功率电平(即，在考虑PS与CS接收机灵敏度的差之后)。对于非TDD系统，通过进行广播测量和校正可以计算出发射和接收传播路径的差。
图5示出了RCR STD-28规定的，用于上行链路(PS至CS)或下行链路(CS至PS)同步化的同步短脉冲串的时隙结构。224比特持续时间短脉冲串包括：
R-(4比特)任何4比特图形；
SS-(2比特)固定字段10；
PR-(62比特)上行链路和下行链路的固定周期性前置码
0110011001100110....011001；
UW-(32比特)唯一字，指定上行链路同步为01101011100010011001101011110000，或下行链路同步为01010000111011110010100110010011；
CI-(4比特)固定字段1001；
CSID-(42比特)CS识别码；
PSID-(28比特)PS识别码；
IDL-(34比特)都是零，空闲比特0....00；和
CRC-(16比特)循环冗余误码检测。
熟悉本领域的技术人员知道同步信道可能随蜂窝系统的每个唯一执行而不同，并且取决于所用多址技术的形式。例如，在TDMA系统中，同步短脉冲串被用于确定输入数据抽样的最佳间隔；在FDMA系统中，同步信号被用于确定任何副载频偏移；而在SDMA系统中，也可以把它用来确定请求PS的空间特征标记。在所有这些场合，目的都是要建立多路分解和建立最高质量连接所需的信号评价参数。
使建立连接中所用的辐射功率量最小是管理干涉中的一个重要因素。由于共同的信道使用，可能在相邻蜂窝系统之间发生干扰，或是由于信道分配间完全正交性的缺陷，在一个蜂窝系统内也可能产生干扰。但是，由于很难保证一个新的信道分配的正交性，连接协议必须使遭受不可接受蜂窝内干扰电平的可能性最小，并且还必须提供管理蜂窝间干扰的实用措施。
如上所述，基本蜂窝间和蜂窝内干扰管理手段是利用一个自适应过程使辐射功率最小。系统模型化是提供通过计算增加新连接对现存蜂窝连接造成的影响预测一给定信道分配后果的措施的另一种手段。模型必须考虑包括所有相关辐射功率、信道特性、和信道分配在内的现存连接，和预测增加新连接信道可能产生的干扰电平。
如果系统模型指示所有干扰电平都应低于阈值，那么试验性地将信道分配给新连接，并且由CS和PS进行试验(测试)发送，实验性地确定试验连接是否在现存连接上造成任何不可接受的干扰。试验发送之后可以有一个规定间隔的暂停，以给蜂窝系统从不可接受干扰恢复的机会。如果没有出现不可接受干扰的情况，那么消除连接的试验状态并建立连接。否则，CS必须决定一选择行动。该选择形成管理因为任何原因造成的干扰所需的CS干扰管理协议的一部分。协议可以包括重新分配试验LCH到另一个信道，重新分配现存连接以便达到信道分配的更好分布，或通知请求新连接的PS现在没有可用的信道容量等各种选择。
图6是概述自适应分配信道的优选实施方法500的流程图。该方法的设计与ARIB标准，第二版，RCR STD-28中所述的个人手持电话系统连接协议兼容，除了提供向下兼容性的简单增补之外，不需对这些标准进行任何修改。
参考图6，自适应信道分配方法500开始，并且在步骤501检查CS是否是连接请求的始发者，如果是始发者，前进到步骤502，在此CS在PCH上寻呼选定的PS，然后移动到步骤503。在步骤503，选定PS响应该寻呼，在SCCH上向CS发送链接信道建立请求(LCR)消息。在步骤505，CS从一组可用业务信道中选择最佳候选链接信道(LCH)，并在SCCH上把该选择作为试验分配LCH发送。在这个交界点，选定PS在步骤511以规定的低功率电平在试验LCH上发送SYNC短脉冲串，规定的低功率电平近似于可以预期得到CS可接受质量接收的最低可能功率电平。在步骤513，选定PS检查CS是否已经返回了一个指示选定PS已经使用了足够高的功率在CS建立可接受接收质量的SYNC短脉冲串。如果没有，在步骤512，PS提高发射功率电平(一般为+3dB)，并返回到步骤511。3dB功率增量保证了在步骤512建立的功率电平在接收质量所需的最小功率的3dB内。微小的增量将使建立的功率电平能够尽可能地接近希望的最低功率电平(例如，+1dB增量将保证建立的功率电平在最低功率电平的26％以内)。与此同时，在步骤506，CS在试验LCH上收听PS的SYNC短脉冲串发送，并进入涉及试验步骤507的等待循环，直到接收到具有可接受质量的SYNC短脉冲串。接收到SYNC短脉冲串之后，在步骤508，CS根据步骤505中CS LCH分配与步骤507中可接受质量的接收之间逝去的时间计算CS发射功率电平。(由于以规定的时间间隔(一般为5ms)发生PS SYNC短脉冲串的重复发送，因此可以计算出PS发射机所需的功率，并且对于+3dB增量将是2m-1 P0，其中m是功率增量数，P0是规定的初始PS发射机功率。)在步骤510，CS使用根据步骤508计算的功率电平发送SYNC短脉冲串。在步骤514，在接收到CS SYNC短脉冲串时，选定PS和CS发送一个由50％工作循环开关短脉冲串组成的空闲业务短脉冲串序列，一般是以每秒200短脉冲的速度并且一般延续10个短脉冲间隔。(一个PHS空闲业务短脉冲信号被用于指出一个给定信道没有携带任何使用者数据。)在发送了空闲业务短脉冲串之后，可以在步骤515引入一个规定时间(一般为50ms)的暂停，以便系统能够报告从步骤514的测试信号发送感受的任何不可接收干扰。如果导致了蜂窝间干扰(步骤516)并且如果蜂窝站之间通信可用(步骤520)，相邻的CS可以利用步骤515中的暂停向具有新呼叫的CS报告任何不可接受干扰。在没有蜂窝间CS通信时(步骤520)，经受不可接受干扰的相邻蜂窝在步骤521从一个使产生的干扰的“代价”最低的干扰管理协议调用一规定的过程。在步骤517，具有新呼叫的CS检查是否在任何现存连接上产生了任何不可接受的干扰(包括与之存在通信的任何相邻蜂窝)，并且，如果不存在任何不可接受的干扰，在步骤518，CS把试验分配的LCH作为一个新连接处理。否则，CS在步骤518从一个使产生的干扰的“代价”最低的干扰管理协议调用一规定的过程。如本领域中众所周知的，干扰管理协议可以包括诸如信道再分配和/或过区切换到其它CS之类的多个改正过程。
尽管使用了50％工作循环空闲业务短脉冲串作为通知将要建立一个新连接的规定测试或试验信号的例子，但也可以使用利用分布着无信号间隔的空闲信道业务短脉冲串的不同序列的其它信号设计。尽管空闲业务短脉冲串指示在给定信道上没有携带使用者数据，但可以指定一个规定的分布着无信号间隔的空闲业务短脉冲串序列携带附加非使用者数据信息。例如，可以选择一个具有特定序列图形的试验信号通知所有站，对于它将要建立连接的消息是一个紧急消息(例如，“911”呼叫)，并且应当给予高优先权。这使得所有遭受了不可接受干扰电平的蜂窝站能够调用一个适合于高优先权消息的干扰协议。通过定义一组分布着空闲业务短脉冲串和无信号间隔的区别序列图形可以容纳多个优先消息电平。
应当理解，为了清楚地说明图6中所示的方法，使用了PHS系统的专有特性。但是，如上所述，可以把说明的方法应用于其它蜂窝系统，并且可用性对于本领域的工作人员是透明的。该方法可以应用在如Mouly，M和Pautet，M在“移动通信GSM系统”一文中描述的广泛使用的蜂窝通信系统GSM(移动通信全球系统)之类的蜂窝系统中，“移动通信GSM系统”一文由作者发表在49，rue Louise Bruneau，F-91120Palaiseau，France，1992。
例如，GSM具有一种如图7中所示的用于双向数据和进入呼叫信令的业务信道(TCH)分组结构。可以利用这种结构发送如同PHS中空闲业务短脉冲串同样目的，即，用作有关将要建立新连接的早期报警信号和用于确定连接是否导致了任何不可接受干扰电平的干扰测试信号。图7的TCH循环是由在120ms周期上的26个短脉冲构成的，并且被组成为在位置0-11和13-24的24个数据短脉冲D的两个序列。在位置12的短脉冲X分配给慢相关控制信道(SACCH)双向信令，位置25上的短脉冲O是其中没有发生发送的空短脉冲。
可以以两种方式在GSM连接内发送信号：利用与使用者数据短脉冲串结合的SACCH；或在没有发送使用者数据时，在呼叫的初始化过程中利用一个或更多的全循环在一给定信道上发送信号。GSM接收机通过读出在TCH上发送的被称为“窃取”标志(Mouly等，op，cit.，p.190)的二进制信息能够区分这两种模式。因此，在如上所述的呼叫初始化过程中和图6的步骤514中，可以将SACCH短脉冲或全GSM TCH循环(图7)用于测试信号的双向发送，功能上等价于PHS空闲业务短脉冲测试信号。由于用于确定发射机功率电平的和用于暂停的步骤不依赖于通信协议，因此整个方法可以加入到GSM蜂窝系统中，而不需修改现有协议。
为了清楚地说明，所说明的自适应分配信道的方法限制在特定的蜂窝通信系统，但是，对于本领域的普通技术人员从提供的说明中可以明白，本发明能够应用到例如无线局域网(LAN)之类的其它类似通信系统，而不脱离本发明的精神和范围，本发明仅受以下权利要求的限制。

Claims (32)

1.一种在具有一个蜂窝站和多个用户站的无线蜂窝通信系统中使用的自适应方法，该方法通过确定存在任何现有连接的情况下在一个用户站与蜂窝站之间建立新连接所需的可接受低功率电平使对蜂窝站与用户站之间的任何现有连接的干扰降至最小，该方法包括：
(a)需要新连接的用户站以规定的功率电平在蜂窝站指定的上行链路业务信道上发送第一信号；
(b)用户站收听蜂窝站在下行链路业务信道上发送的指示蜂窝站已经从需要新连接的用户站接收到具有可接受质量的第一信号的第二信号，如果没有接收到第二信号，把用户站发射功率电平提高一个规定的量，直到接收到第二信号，因而指示最后所用的发射功率电平足够高；
(c)蜂窝站收听需要新连接的用户站发送的第一信号，并且记录向需要新连接的用户站分配业务信道和在蜂窝站接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间；
(d)蜂窝站根据向需要新连接的用户站分配业务信道和在蜂窝站接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间确定在与需要新连接的用户站通信中使用的可接受低蜂窝站发射功率电平。
2.根据权利要求1所述的自适应方法，其中可接受低功率电平是通过计算用户站发射功率电平和相对于蜂窝站接收机灵敏性的用户站接收机灵敏性的函数确定的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二信号是同步信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)把用户站发射功率电平提高一规定量是以规定时间间隔进行的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)记录在向需要新连接的用户站分配业务信道和接收到可接受质量第一信号的时刻之间的逝去时间是通过计算已经过去的规定时间间隔的数量进行的。
6.一种当蜂窝站与需要连接的用户站之间建立新连接时，在具有一个蜂窝站和多个用户站的无线蜂窝通信系统中管理干扰的自适应方法，该方法包括：
(a)在蜂窝站与需要连接的用户站之间的业务信道上建立试验连接；
(b)蜂窝站和用户站发送一规定的测试信号，蜂窝站和用户站都使用一预定可接受低功率电平，以确定试验连接是否会造成不可接受的干扰；和
(c)如果是这样，遭受了不可接受干扰电平和识别出规定测试信号的每个站调用一用于新连接干扰管理的规定协议。
7.根据权利要求6所述的方法，其中规定的测试信号是一个空闲业务信号。
8.根据权利要求6所述的方法，其中规定的测试信号是一开关空闲业务信号序列。
9.根据权利要求6所述的方法，其中规定的测试信号输送辅助非使用者数据信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其中规定测试信号输送消息优先权信息。
11.根据权利要求6所述的方法，其中在蜂窝站和用户站发送规定的测试信号步骤之后，该方法还包括一个引入一个使得任何由于试验连接而受到不可接受干扰影响的蜂窝站或用户站能够采取改正措施的规定持续时间的暂停步骤。
12.根据权利要求6所述的方法，进一步包括用于自适应地确定建立新连接所需的最低有效功率电平的步骤，进一步包括的步骤包括：
(a)需要连接的用户站以规定的功率在蜂窝站指定的上行链路业务信道上发送第一信号；
(b)用户站收听蜂窝站在下行链路业务信道上发送的指示蜂窝站已经从需要新连接的用户站接收到具有可接受质量的第一信号的第二信号，如果没有接收到第二信号，把用户站发射功率电平提高一个规定的量，直到接收到具有可接受质量的第二信号，因而指示最后所用的发射功率电平足够高；
(c)蜂窝站收听需要新连接的用户站发送的第一信号，并且记录向需要新连接的用户站分配业务信道和在蜂窝站接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间；
(d)蜂窝站根据向需要新连接的用户站分配业务信道和在蜂窝站接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间计算在与需要新连接的用户站通信中使用的蜂窝站可接受低发射功率电平。
13.根据权利要求12所述的用于在无线蜂窝通信系统中管理蜂窝内干扰的方法，也还被用于管理对于一个相邻蜂窝系统内的任何现有连接的蜂窝间干扰，如果规定的测试信号导致不可接受干扰电平，相邻蜂窝系统识别规定的测试信号，并且调用一规定的干扰协议。
14.根据权利要求12所述的方法，步骤(a)，其中规定的功率电平近似地对应于可以预期得到CS的可接受质量接收的最低功率电平。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，在步骤(b)，把用户站发射功率电平提高一规定量直到接收到具有可接受质量的蜂窝站第一信号的过程是以规定的时间间隔进行的。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，在步骤(c)，记录在向需要新连接的用户站分配业务信道和接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间是通过计算已经过去的规定时间间隔的数量进行的。
17.一种在具有一个蜂窝站和至少一个用户站的蜂窝无线通信系统中信道分配的自适应方法，该方法包括：
(a)蜂窝站向一用户站发送试验链接信道分配；
(b)用户站在分配的链接信道上以规定的功率电平发送第一信号；
(c)用户站提高发射功率和发送第一信号，直到接收到来自基站响应的可接受质量的第二信号；
(d)蜂窝站收听需要新连接的用户站发送的第一信号，并且记录在向需要新连接的用户站分配业务信道和在蜂窝站接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间；和
(e)蜂窝站根据在向需要新连接的用户站分配业务信道和在蜂窝站接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间确定蜂窝站在与需要新连接的用户站通信中使用的适当发射功率电平；
(f)蜂窝站使用在步骤(e)中确定的适当功率电平向用户站发送第二信号，以指示用户站，最后使用的发射功率是用于试验链接信道分配的功率电平；
(g)蜂窝站和用户站都以在步骤(e)确定的功率电平在试验分配链接信道上发送一规定的测试信号，以指示所有可能遭受干扰的站，已经为新连接进行了一次试验信道分配，使得如果遭受不可接受的干扰电平，每个遭受了不可接受的干扰电平的站能够根据一规定的干扰管理协议采取行动，否则使用确定的可接受低功率电平建立新连接。
18.根据权利要求17所述的方法，其中步骤(a)是响应来自一用户站的链接信道分配请求。
19.根据权利要求17所述的方法，步骤(b)，其中规定的功率电平近似地对应于可以预期得到CS的可接受质量接收的最低功率电平。
20.根据权利要求17所述的方法，其中链接信道分配请求是响应来自基站的寻呼。
21.根据权利要求17所述的方法，其中第一和第二信道是同步信号。
22.根据权利要求17所述的方法，其中规定的测试信号是空闲业务信号。
23.根据权利要求17所述的方法，其中规定的测试信号是开关空闲业务信号序列。
24.根据权利要求17所述的方法进一步包括，在步骤(g)，在蜂窝站和用户站都发送之后，暂停一规定持续时间，以使受到由于试验分配连接造成的不可接受干扰影响的任何站能够采取改正措施。
25.根据权利要求17所述的方法，其中，在步骤(c)，用户站在规定的时间间隔增加发射功率增量。
26.根据权利要求17所述的方法，其中，在步骤(d)，记录在向需要新连接的用户站分配业务信道和接收到可接受质量的第一信号时刻之间逝去的时间是通过计算已经过去的规定时间间隔的数量进行的。
27.一种用于在具有一个蜂窝站(CS)和多个空间散布的个人站(PS)的蜂窝无线通信系统中信道分配的自适应方法，CS与每个个人站通信并且协调离与每个个人站同时分开的通信，该方法包括：(a)在一个请求连接的PS，
(i)以规定的功率电平在规定的信号控制信道(SCCH)上向CS发送链接信道建立请求，
(ii)在SCCH上收听发送链接信道分配的CS分配一个全双工业务信道(TCH)，此后呼叫一个要在其上进行试验连接的链接信道(LCH)，
(iii)在LCH上以规定的初始功率电平发送一个同步(SYNC)短脉冲串，并在LCH上收听一段规定时间间隔，收听CS作为响应而发送的指示请求PS发送的最后SYNC短脉冲串已经以可接受质量接收到的SYNC短脉冲串，否则根据一规定程序以提高的功率重复SYNC短脉冲串的发送和收听，
(iv)在试验分配的LCH上以发送SYNC短脉冲串最后使用的发射机功率电平发送一预定的新连接消息，以通知任何可能受影响的站新连接正在启动，和使任何受新连接影响的站能够评价任何干扰是否需要改正措施，
(v)在试验分配的LCH上收听CS发送的新连接消息，以确定是否以可接受干扰电平质量接收到CS在试验分配的LCH上发送的新连接消息，并且，如果干扰电平质量是可接受的和没有从CS接收到改正措施消息，那么使用试验分配的LCH连接，否则，
(vi)向CS发送一个消息，通知干扰电平是不可接受的，并且执行任何来自CS的改正措施指令；和(b)在CS，
(i)监听SCCH上的任何PS连接请求，
(ii)在接收到一个PS连接请求时，选择一个业务信道作为试验分配LCH，
(iii)在SCCH上向请求PS发送试验分配LCH，
(iv)在试验分配LCH上收听请求PS发送SYNC短脉冲串，
(v)在接收到来自请求PS的SYNC短脉冲串时，在试验分配LCH上发送SYNC短脉冲串，通知请求PS已经接收到发送的SYNC短脉冲串，
  (vi)监听试验分配LCH和所有有效LAN连接，以确定请求PS
发送新连接消息是否造成了不可接受的干扰，并且，如果造成了不
可接受的干扰结果，那么根据规定的协议对所有有效连接采取改正
措施，否则，
  (vii)在试验分配LCH上发送一个新连接消息，以通知所有站一
个新的连接正在启动，并且等待一预定时间间隔，以确定是否有来
自新连接消息发送的不可接受的干扰，如果没有产生不可接受的干
扰，那么把试验分配LCH作为分配连接，否则，
  (viii)根据规定的协议对所有有效连接采取改正措施。
28.根据权利要求27所述的方法，其中链接信道分配是响应来自基站的寻呼。
29.根据权利要求27所述的方法进一步包括，在步骤(a)(iv)之后和步骤(b)(vii)之后，暂停一规定持续时间，以使受到由于试验分配连接造成的不可接受干扰影响的任何站能够采取改正措施。
30.根据权利要求27所述的方法，其中通信系统实际上是一个如无线电工商协会(ARIB)初步标准，第二版，RCR STD-28中所述的个人手持电话系统。
31.根据权利要求27所述的方法，其中预定新连接消息是空闲业务信号。
32.根据权利要求27所述的方法，其中规定的测试信号是开关空闲业务信号的序列。
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