CN1277791A - 双频段网络中的信道分配方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双频段网络中的一种信道分配方法,该双频段网络包括服务小区的至少一个基站(100),邻接小区的至少一个基站(102),以及与服务小区基站(100)有无线连接的至少一个用户终端(104、106),该用户终端(104、106)可以在第一或第二无线频段上与服务小区基站(100)连接,该无线连接包括至少一个广播控制信道(BCCH),该广播控制信道(BCCH)仅在第一频段上发送,该用户终端(104、106)在第一频段上进行服务小区和邻接小区的测量,根据第一频段上的测量估计第二频段上用户台的测量结果,其中如果第一频段上的测量结果大于预定阈值(x),则在第二频段上建立用户终端(104、106)和基站(100)之间的连接。本发明的特征在于,在建立到另一频段的连接之前和之后,通过观察测量结果来动态调整预定阈值(x)。这样可以有效地改进基站的性能。

Description

双频段网络中的信道分配方法和系统
本发明涉及双频段网络中的一种信道分配方法，该双频段网络包括服务小区的至少一个基站，邻接小区的至少一个基站，以及与服务小区基站有无线连接的至少一个用户终端，该用户终端可以在第一或第二无线频段上与服务小区基站连接，该无线连接包括至少一个广播控制信道，该广播控制信道仅在第一频段上发送，该用户终端在第一频段上进行服务小区和邻接小区的测量，根据第一频段上的测量估计第二频段上用户终端的测量结果，其中如果第一频段上的测量结果大于预定阈值，则在第二频段上建立用户终端和基站之间的连接。
本发明还涉及双频段网络中的一种信道分配系统，该双频段网络包括服务小区的至少一个基站，邻接小区的至少一个基站，以及与服务小区基站有无线连接的至少一个用户终端，该用户终端可以在第一或第二无线频段上与服务小区基站连接，该无线连接包括至少一个广播控制信道，该系统仅在第一频段上发送广播控制信道，该用户终端在第一频段上报告服务小区和邻接小区的测量，该系统根据第一频段上的测量估计第二频段上的测量结果。
随着移动电话和其它用户终端的使用不断增加，网络容量也必须不断增加。因为频率规划和各种测量，这需要大量的成本。增加的网络容量的成本还很大程度上是因为必须为基站购买更多的发射机—接收机，另一方面，需要更多的基站场地。
第一个GSM规范在1990年公布，在1991年宣告第一个业务。因为移动电话用户数量的指数性增长，常规的GSM网络早已很大程度上拥挤不堪，尤其在大城市中心更是如此，从而出现呼叫拥塞，这意味着所有信道都已被占用。由于这个原因，开发了所谓的双频段话机，即使用两个网络的移动话机，该话机包括GSM话机和新的GSM1800话机的无线部分及功能。这样，GSM900和GSM1800组合成一个话机。此外，运营商增加网络容量的成本要低得多，因为可以利用已有的基站场地，而不是建造新的场地。这是双频段网络的最大优点：新的GSM1800基站可以安装在已有的场地。
数字GSM1800网络，以前称为DCS1800(数字蜂窝系统)网络的特性与GSM900相似。在双频段网络中，与仅有900兆赫兹的GSM区域相比，相同区域中包含的无线信道的数量可以多好多倍。在有大量话务量，并且GSM900网络最为拥挤的区域建造GSM1800网络最为合理。
为了确保系统的功能，目前基于GSM900/GSM1800的蜂窝无线系统需要仔细的频率规划，其成本相当高。在最新技术的双频段网络中，每个频段通常具有它自己的广播控制信道(BCCH)。这对设计者较为有利，但实际上其它广播控制信道只是浪费容量。用户终端仅需要每个小区的一个测量结果，就能获得足够的定时信息进行越区切换或作出决定小区重选。另一方面，如果仅使用一个广播控制信道，则这种常规方法只能推断出GSM900和GSM1800频段的预定选择，如果GSM900的信号值高于允许的阈值，则将呼叫导向GSM1800频段。
上述方案的一个问题在于，例如阈值的调谐相当耗时且困难。如果给定阈值过高，则无法完全利用GSM1800的容量，因为信道不是从GSM1800频段分配给用户终端的，尽管应当能够使用它。另一方面，如果阈值过低，则命令用户终端移动到GSM1800频率，尽管它们并不能在那里“幸存”。这表现为质量较差，网络的信令负荷增加，其原因是由上述因素引起的重复的小区内越区切换尝试和返回。
因此，本发明的一个目的是提供一种方法和实现该方法的系统，用以消除以上问题。这通过前序中描述的方法类型来实现，其特征在于，在建立到另一频段的连接之前和之后，通过观察测量结果来动态调整预定阈值。本发明系统的特征在于，系统利用所需特性的预定阈值来选择用于双频段网络中基站呼叫的业务信道的频段，该系统自动设置阈值以优化性能。
本发明的优选实施例在从属的权利要求中公开。
在本发明的方法中，频段平滑改变，不会中断呼叫。与现有技术方法相同的一些特性和业务在这两个频段上都有效，除了常规基站之外的所有网元都完全按照现有技术。在双频段上，将GSM1800网络连接到已存在的900网络，使得容量得以增加。GSM双频段网络最好安装在因容量的增加而非常拥挤的市区中。此外，双频段网络的开发只需要适当的基站和编程。
本发明的方法基于以下事实：在一个频率上发送广播控制信道的双频段网络中，用户终端可以仅报告一个频段上邻接小区的测量结果，该频段最常见的是GSM900。为此，另一频段(最常见的是GSM1800)上的信号值估计必须基于具有广播控制信道的GSM900频段的结果。该方法使得系统能够自动适配预定的阈值，从而通过同时释放尽可能多的GSM900容量，使得GSM1800频率可以载入尽可能多的业务量。
本发明的优化实时网络环境的系统性能的方法具有多个优点。突出的优点是可以有效提高基站系统的性能。即使900MHz和1800MHz载波的输出功率量不同，也可以应用该原理。双频段网络的效率和容量增加。系统自动完成负责GSM900和GSM1800频段之间的业务量分配的参数的调整。
该方法使得系统自动以优化值工作。调整旨在实现所需目标，可以将该目标设置成优化质量或者容量。环境中各种可能的变化都自动反映到这些阈值。
系统规划也较为容易，因为运营商仅需设置足够可靠的开始值，之后由系统负责后续操作和调整。
本发明的系统具有与上述方法相同的优点。显然，优选实施例和详细实施例可以合并成不同的组合，以实现所需技术效率。
现在结合附图，针对优选实施例消息描述本发明，在附图中
图1示出了蜂窝无线网络；
图2示出了基于概率计算的接收功率值变化。
下面，通过GSM900和GSM1800环境中的例子描述本发明，但本发明并不局限于这两种系统。图1示出了本发明的蜂窝无线网络的结构的一个例子。图1仅包括了与本发明的描述相关的部分，但对本领域技术人员而言，显然普通的蜂窝无线网络还包括其它功能和结构，这里不再需要对其进行详细描述。
基站100、102具有特定的覆盖面积，即小区。基站100、102通过中继电路112与基站控制器114相连。多个基站100、102则由与它们相连的基站控制器114集中控制。基站控制器114请求基站100向用户终端104、106发送消息以建立连接，从而与用户终端104、106建立连接。一般从基站控制器114到移动业务交换中心116有连接，后者有到固定电话网118的进一步连接。在办公系统中，基站100的功能，基站控制器114的功能，甚至移动业务交换中心116的功能可以组合到一个设备，该设备有到固定网118，例如到固定网118的交换中心的连接。小区中的基站104、106具有到小区基站100的双向无线连接108、110，在该无线连接108、110中，无线信号在特定的载频上发送。用户终端104、106可以是固定的，安装在车辆上或者手持的移动终端。此外，网络部分，即蜂窝无线网的固定部分可以包括多个基站，基站控制器，传输系统和各网管系统。
为了满足GSM网络的容量、可靠性、灵活性和可盈利性需求，新方法在不断地推出。增加容量的一种方案是双频段网络。GSM1800是GSM900技术的派生系统。GSM1800工作在1800MHz频率区域。GSM900/GSM1800双频技术是运营商增加区域容量，尤其是高业务量区域容量的理想机会。GSM900带宽用于构建基本覆盖区域，因而GSM1800可以在例如出现偶发峰值和业务量增长时，增加容量。较宽的频段和较小的GSM1800小区大小使得容量得以增加，允许更高的业务量密度，并使得频率规划更为灵活。
理论上说，GSM900和GSM1800频率在同一点上的信号强度之差是6dB。这是信号从同一处发送的情况，即GSM900和GSM1800发射机位于同一处。实际上，这个差值变化很大。差值的数值取决于主要情况和环境。如果监控在指令信号转移到GSM1800频段前后接收的信号的强度，尽管在达到特定GSM900阈值x之后，总是给出转移到GSM1800频段的命令之后，但仍可以观察到GSM1800信号值的离差。图2给出了上述离差的实际外形。如果在指令转移到GSM1800频段之前，观察GSM900接收功率值GSM900 Rxlevel，而在指令转移到GSM1800频段之后，观察GSM1800接收功率值GSM1800RxLevel，则每个GSM900接收功率值GSM900 RxLevel得到一个类似的离差，但平均值不同。本发明的思想在于，在指令转移到GSM1800频段前后，控制接收功率值Rxlevel，自动管理GSM900信号值的域值，使得在指令转移到GSM1800频段之后，在所有情况中有所需百分比的情况的接收功率值高于或至少与GSM1800信号值的所需目标值y一样高。
在该方法的初始化过程中，用户为阈值x设置相对安全并确定的初始值，之后系统调整阈值x已得到所需的最终结果y。换句话说，指令系统发现阈值x，该阈值x导致在所有情况中有所需百分比的情况的GSM1800频段的接收功率值GSM1800 RxLevel高于或至少与接收功率值GSM1800 RxLevel的所需值一样高。在图2情况下，所需百分比是95％。
类似的方法还可以应用于计算质量或接收功率值和质量的组合阈值x’，而不是接收功率值RxLevel的阈值x。还可以设置目标，使得特定GSM阈值x”会导致所需的质量值。
在一个频率上发送广播控制信道的双频段网络需要从同一处发送GSM900和GSM1800信号的设备。本发明的方法还可以应用于这样的两个小区之间的越区切换，这两个小区都有GSM900和GSM1800发射机。在这种情况下，接收基站可以通过类似的阈值机制选择信道，在该机制中，只要GSM900频段的信号值足够，就从GSM1800信道中选择目标信道。
尽管以上结合附图的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，在后附权利要求书所公开的创新思想范围内可以通过多种方式予以改进。

Claims (20)

1.双频段网络中的一种信道分配方法，该双频段网络包括服务小区的至少一个基站(100)，邻接小区的至少一个基站(102)，以及与服务小区基站(100)有无线连接的至少一个用户终端(104、106)，
该用户终端(104、106)可以在第一或第二无线频段上与服务小区基站(100)连接，
该无线连接包括至少一个广播控制信道(BCCH)，
该广播控制信道(BCCH)仅在第一频段上发送，
该用户终端(104、106)在第一频段上进行服务小区和邻接小区的测量，根据第一频段上的测量估计第二频段上用户台的测量结果，
其中如果第一频段上的测量结果大于预定阈值(x)，则在第二频段上建立用户终端(104、106)和基站(100)之间的连接，
其特征在于，在建立到另一频段的连接之前和之后，通过观察测量结果来动态调整预定阈值(x)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，首先在第一频段上建立用户终端(104、106)和基站(100)之间的连接，在连接建立之后，基站控制器(114)比较用户终端(104、106)的信道测量结果，存储比较结果，基于存储的比较结果调整阈值(x)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，基于比较结果调整阈值(x)，使得第二频段上用户终端(104、106)的信道测量结果以一定的概率高于或等于预定目标测量结果(y)。
4.根据权利要求1或3的方法，其特征在于，在超过阈值(x)之后，越区切换到另一频段。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，在建立到第二频段的连接之前和之后，测量信号功率和/或信号质量。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，在选择用于该连接的专用信道的频段时，使用所需特性的阈值(x)，在该方法的初始化过程中，将该阈值(x)的初始值设置成尽可能安全的值，按照该方法自动计算最优的阈值(x)。
7.根据前述权利要求1到6中任意一项的方法，其特征在于，利用本发明的方法计算质量的阈值(x)。
8.根据前述权利要求1到6中任意一项的方法，其特征在于，利用本发明的方法计算接收功率值(RxLevel)的阈值(x)。
9.根据前述权利要求1到8中任意一项的方法，其特征在于，在小区内部越区切换中使用本发明的方法。
10.根据前述权利要求1到8中任意一项的方法，其特征在于，在小区间越区切换中使用本发明的方法。
11.双频段网络中的一种信道分配系统，该双频段网络包括服务小区的至少一个基站(100)，邻接小区的至少一个基站(102)，以及与服务小区基站有无线连接的至少一个用户终端(104、106)，
该用户终端(104、106)可以在第一或第二无线频段上与服务小区基站(100)连接，
该无线连接包括至少一个广播控制信道(BCCH)，
该系统仅在第一频段上发送广播控制信道(BCCH)，
该用户终端(104、106)在第一频段上报告服务小区和邻接小区的测量，该系统根据第一频段上的测量估计第二频段上的测量结果，
其特征在于，该系统利用所需特性的预定阈值(x)来选择用于双频段网络中基站(100)呼叫的业务信道(TCH)的频段，该系统自动设置阈值(x)以优化性能。
12.根据权利要求11的系统，其特征在于，用户终端(104、106)和基站(100)在第一频段上建立用户终端(104、106)和基站(100)之间的连接，在连接建立之后，基站控制器(114)比较用户终端(104、106)的信道测量结果，存储比较结果，基于存储的比较结果调整阈值(x)。
13.根据权利要求11的系统，其特征在于，该系统基于比较结果调整阈值(x)，使得第二频段上用户终端(104、106)的信道测量结果以一定概率高于或等于给定目标测量结果(y)。
14.根据权利要求11或13的系统，其特征在于，在超过阈值(x)之后，该系统越区切换到另一频段。
15.根据权利要求11的系统，其特征在于，在建立到第二频段的连接之前和之后，该系统测量信号功率和/或信号质量。
16.根据权利要求11的系统，其特征在于，该系统在选择用于该连接的专用信道的频段时，使用所需特性的阈值(x)，在该方法的初始化过程中，将该阈值(x)的初始值设置成尽可能安全的值，按照该系统自动计算最优的阈值(x)。
17.根据前述权利要求11到16中任意一项的系统，其特征在于，该系统计算质量的阈值(x)。
18.根据前述权利要求11到16中任意一项的系统，其特征在于，该系统计算接收功率值(RxLevel)的阈值(x)。
19.根据前述权利要求11到18中任意一项的系统，其特征在于，该系统在小区内部越区切换中使用本发明的系统。
20.根据前述权利要求11到18中任意一项的系统，其特征在于，该系统在小区间越区切换中使用本发明的系统。
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