CN1312959C - Phs基站控制信道分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PHS基站空中同步及控制信道分配的方法，PHS系统从空中同步级别上分包括若干个主基站和N个级别的从基站，每个基站同步完成后，开始扫描控制信道上各个时隙的干扰电平强度；若找到干扰电平不超过允许门限的时隙，则在选定的时隙进行控制信道分配；若未找到干扰电平不超过允许门限的时隙，基站选择一个干扰最低的时隙进行强制分配，条件是在这个时隙不会解析到已完成同步和控制信道分配的基站正在使用；若干扰最低的时隙不满足上述条件，则基站选择干扰次低的时隙强制分配，直到找到符合条件的时隙，完成控制信道分配。采用本发明后，由于控制信道干扰引起的基站分布密度的上限得到改善，单位面积内布置的基站数目可以得到进一步提升，增加系统容量。

Description

PHS基站控制信道分配的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种PHS(个人手持电话系统)的基站控制信道分配方法。

背景技术

在一个PHS网络中，无线控制信道(CCH)使用的频率是相同的。请参阅图1，CCH的周期为100ms，每个CCH的时隙宽度625us，所以一个CCH周期里面总共有160个时隙。又因为PHS是时分双工系统(TDD)，所以160个时隙有80个是发送时隙，80个是接收时隙。对PHS基站来说，每个基站都使用这80对时隙中的1对作为自己的CCH的时隙来接收和发送控制信息。请参阅图2，当基站之间CCH信号不同步时，就会造成基站间CCH时隙的错位，出现控制信道的同频干扰，基站(CS)2对基站1或3在接收手机发送请求消息时造成干扰，使得这些基站工作状态不稳，严重的甚至可能导致基站不能工作。此外，图2中的基站2的CCH时隙偏移后，同样会造成对基站1或3的下行链路甚至上行链路的相互干扰。

所以，PHS系统空中接口采用TDD/TDMA方式，其同步效果对系统性能非常关键。而基站在同步完成后会进行控制信道再分配，事实上同步的目的也是为了尽量减少基站控制信道干扰，从而保证基站正常工作。请参阅图3，在500mw大功率基站系统中，包括主基站，从基站和独立运行基站：

主基站：连接GPS接收器，在每天预设的时间首先和GPS信号同步，并完成控制信道分配。

1级从基站：在主基站完成同步之后，通过空中接口接收到主基站的信号与之同步，并完成控制信道分配。

2级从基站：在1级从基站完成同步之后，通过空中接口接收到1级从基站的信号与之同步，并完成控制信道分配。

以此类推...

n级从基站：在(n-1)级从基站完成同步之后，通过空中接口接收到(n-1)级从基站的信号与之同步，并完成控制信道分配。

独立运行(Free run)基站：无法搜索到同步基站的孤立基站，依靠自有相位和网络时钟运行。

系统在一个选定的时间内开始同步过程，为了对通信的影响最小，一般选择在凌晨2:30～4:30之间。同步和控制信道分配流程如下：

首先是主基站的同步。在指定的时刻到达后，基站重启并通过接收GPS(Global Position System)发来的时钟信号(pulses per second Signal，秒脉冲信号)，调整自己的空中帧相位。当同步完成后，基站开始扫描控制信道上各个时隙的干扰电平强度，选择一个干扰最低且不超过允许的干扰电平门限的时隙进行控制信道分配。

然后是1级从基站在经过{a1(a1的默认值为5分钟)+(CS ID的后5位“y”的值)×a3(a3默认值为50秒)}的时刻开始同步(CS-ID是每个基站的标识，总共42个比特位，其中后5个比特位我们拿来决定基站开始同步的时间，称为y比特)，监视周围基站的C-ch(Control channel，控制信道)信号，根据CS ID的同步级别和信号强度，基站会从基站列表中选择信号最强的主基站作为同步目标，从同步目标基站发送的BCCH(Broadcast Control Channel，广播控制信道)数据中得到其绝对时隙号，并调整自己的帧时间与同步目标一致。同样在同步完成后，基站开始扫描控制信道上各个时隙的干扰电平强度，选择一个干扰最低且不超过允许的干扰电平门限的时隙进行控制信道分配。

其余级别的基站在经过{a1+(k-1)*a2(k为同步级别)+(CS ID的后5位“y”的值)*a3}的时间后，和上述1级基站一样进行同步重启过程，找到信号最强、级别最高的同步目标，实现系统的同步，并在同步完成后，选择一个合适的时隙进行控制信道分配。上述过程共涉及a1，a2，a3三个参数。a1是所有主基站完成同步所需的时间，设为5分钟。a2是每一级子基站全部完成同步所需的时间，设为30分钟。a3是同一级别的从基站，不同的CS-ID基站分别开始进行同步所错开的时间，设为50秒。

如果基站在级别降为3级之后仍然无法找到任何可以同步的基站，它会进入独立运行状态。同时仍需要选择一个干扰电平最低的时隙进行控制信道的分配。

上述方法存在如下问题：

按照这个同步流程，作为同步级别越高的基站的重新同步时间越靠前；而另一方面，如果网络线路的时钟精度不够或者部分线路质量存在问题，从头一天的同步结束到第二天的同步开始，基站经过了一天随线路时钟漂移，整个网络处于同步质量最差、干扰最强的时候，所以越是先进行重新同步的基站，越容易受控制信道干扰的影响而无法进行控制信道再分配，造成控制信道丢失。而一旦控制信道丢失，基站会一直尝试进行控制信道再分配，形成控制信道丢失基站的流动和以及和其他基站的分配时间冲突。这个问题在基站数目密集的城市尤其突出，也影响了用户对PHS系统增容潜力的信心。容易形成基站分布并不十分密集的情况下出现大量基站控制信道丢失，影响系统同步效果。现有技术只是单纯考虑无线干扰的强度，并不分析干扰的来源，没有忽略那些尚未进行同步的基站所产生的干扰影响。

事实上现场已经意识到这个问题，对于同步级别最高的主基站，目前均设置为强制分配控制信道，即在所有时隙的干扰电平均超过允许阈值的情况下，基站选择一个干扰电平相对最低的时隙进行分配，以保证主基站不会丢失控制信道，从而保证后续的同步过程得以正常进行。另外就是提高允许的干扰电平门限，使更多的基站可以比较容易进行控制信道的分配，然而这个措施并不会带来本质的改善，因为基站的控制信道仍然无法避免工作在干扰相对较强的环境中。

中国专利申请第95113113号，第01113428号等揭示了一些信道选择方法，但并未解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PHS系统基站控制信道分配的方法，解决基站每天重新进行空中同步时，基站密集地区难以找到干扰较小的信道进行控制信道分配的问题，从而改善系统同步的效果。

本发明的目的是通过以下技术方法来实现的：一种PHS基站控制信道分配的方法，PHS系统包括若干个主基站和N个级别的从基站，每个基站包括如下步骤：

1)基站同步完成后，开始扫描控制信道上各个时隙的干扰电平强度；

2)若找到干扰电平不超过允许门限的时隙，则在选定的时隙进行控制信道分配；

3)若未找到干扰电平不超过允许门限的时隙进行控制信道分配的时候，基站选择一个干扰最低的时隙进行强制分配，条件是在这个时隙不会解析到已完成同步和控制信道分配的基站正在使用；

4)若干扰最低的时隙不满足上述条件，则基站选择干扰次低的时隙强制分配，直到找到符合条件的时隙，完成控制信道分配；

5)若所有时隙均不满足条件，则发送分配失败告警信息至网管并结束同步和控制信道分配流程。

本发明所公开其优点表现在：该方法在同步流程中引入了对不同基站同步时间顺序的考虑，一定程度上忽略尚未执行同步的基站所产生的控制信道干扰，从而避开这些干扰导致的控制信道无法正常分配的假象，尽可能使保证各个基站的控制信道得到合理分配。通过改进流程，可以使由于控制信道干扰引起的基站分布密度的上限得到改善，单位面积内布置的基站数目可以得到进一步提升，增加系统容量。取消基站无法分配控制信道后自动尝试重新分配的功能，以免打乱同步过程中基站控制信道分配的时序，以及由此产生的控制信道分配冲突或无法分配控制信道的基站的不断流动。

附图说明

图1为CCH时隙分配示意图。

图2为CCH时隙间相互干扰示意图。

图3为现有的PHS系统基站组成的网络采用空中同步方式的工作流程图。

图4为本发明基站进行同步和控制信道分配的流程图。

具体实施方式

本发明的控制信道分配方法，通过对所有基站均选择进行有条件的控制信道强制分配，要求基站在重新分配控制信道的时候，分析已经存在的控制信道信号的来源基站，一旦没有合适的空闲信道可以分配的时候，允许分配在与那些尚未进行空中同步的没有冲突的信道上，而不是暂不分配控制信道。请参阅图4，具体流程如下：

首先是主基站，当同步完成后，基站开始扫描控制信道上各个时隙的干扰电平强度，如果找到干扰电平不超过允许门限的时隙，则在选定的时隙上分配控制信道；当基站无法找到干扰电平不超过允许门限的时隙进行控制信道分配的时候，基站选择一个干扰最低的时隙进行强制分配，条件是在这个时隙不会解析到其他的主基站正在使用(基站控制信道扫描侦听的时候可以解析出每个时隙上正在发射的基站的CS-ID)。如果该时隙不满足这个条件，则选择干扰次低的时隙，直到找到符合条件的时隙。按照这个条件，主基站强制分配后只会对同步级别较低的基站产生干扰。因为在这种情况下，主基站分配的这个时隙没有解析到其他的主基站，所以它在这个时隙上最多只可能会干扰到不是主基站的基站，也就是同步级别较低的基站。而这个同步级别较低的基站此时还没有开始进行同步和控制信道再分配，当轮到它开始进行同步的时候，由于部分其他基站的同步状态和控制信道已经调整过了，无线干扰环境如果有所改善，这个基站同步以后便可以找到干扰电平符合门限要求的时隙进行控制信道再分配了。当然强制分配完成后，需要基站发送一个新的强制分配告警信息给网管，便于及时掌握控制信道干扰的情况。

然后是1级从基站，同步完成后，1级从基站扫描控制信道各个时隙上干扰，若找到干扰强度未超出允许门限范围的时隙，则在选定的时隙上分配控制信道；当基站无法找到干扰电平不超过允许门限的时隙进行控制信道分配的时候，基站选择一个干扰最低的时隙进行强制分配，条件是在这个时隙不会解析到其他的主基站或CS-ID后5位”y”比特小于该基站的1级从基站正在使用。如果该时隙不满足这个条件，则选择干扰次低的时隙，直到找到符合条件的时隙。如同主基站一样，按照这个条件，一级从基站强制分配后只会对同步时间比自己晚的从基站产生干扰，等轮到它开始进行同步的时候，由于部分其他基站的同步状态和控制信道已经调整过了，无线干扰环境如果有所改善，这个基站同步以后便可以找到干扰电平符合门限要求的时隙进行控制信道再分配了。强制分配完成后，需要基站发送一个告警信息给网管。只有当所有时隙均不满足条件时，基站发送控制信道分配失败告警，并停止进行控制信道再分配，直到收到网管的命令为止。

其余级别的基站，和上述1级基站一样，在找不到一个合适的时隙进行控制信道分配的时候，选择一个干扰最低的时隙进行强制分配，条件是在这个时隙不会解析到其他的同步级别比自己高的基站或同步级别相同但CS-ID后5位”y”比特小于自己的基站正在使用。如果该时隙不满足这个条件，则选择干扰次低的时隙，直到找到符合条件的时隙。强制分配完成后，需要基站发送一个告警信息给网管。只有当所有时隙均不满足条件时，基站发送控制信道分配失败告警，并停止进行控制信道再分配，直到收到网管的命令为止。只有当所有时隙均不满足条件时，基站发送控制信道分配失败告警，并停止进行控制信道再分配，直到收到网管的命令为止。

本发明的方法与现有技术的主要差别就在于判断候选时隙这个步骤上，原有方案中只要检测到有干扰强度超过门限范围便认为该时隙不可以进行控制信道分配，而不管干扰来自何方。而本发明则不同，要求基站能够解析出干扰来源，对于那些存在干扰的时隙，只要干扰是来自尚未进行同步的基站，则依然认为是可以分配的空闲时隙。因为根据前面的规则，这些尚未进行同步的基站会在随后进行同步和控制信道再分配的过程，可以有效地避让时隙冲突。

采用本发明的方法后，现有系统涉及到的变化有

1.允许所有基站均可以进行控制信道的强制分配。

2.基站在强制分配时，避免与已经完成同步和控制信道分配的基站发生干扰。

3.增加一项强制分配告警，以区别于控制信道分配失败告警。

4.基站控制信道分配失败后，不再自动尝试进行控制信道再分配，直到收到网管的重启命令。

Claims (6)

1.一种PHS基站控制信道分配的方法，PHS系统从空中同步级别上分包括若干个主基站和N个级别的从基站，每个基站的控制信道分配包括如下步骤：

1)基站同步完成后，开始扫描控制信道上各个时隙的干扰电平强度；

2)若找到干扰电平不超过允许门限的时隙，则在选定的时隙进行控制信道分配；

3)若未找到干扰电平不超过允许门限的时隙，基站选择一个干扰最低的时隙进行强制分配，条件是在这个时隙不会解析到已完成同步和控制信道分配的基站正在使用；

4)若干扰最低的时隙不满足上述条件，则基站选择干扰次低的时隙强制分配，直到找到符合条件的时隙，完成控制信道分配；

5)若所有时隙均不满足条件，则发送分配失败告警信息至网管并结束同步和控制信道分配流程。

2.如权利要求1所述的PHS基站控制信道分配的方法，其特征在于：基站的控制信道分配顺序是主基站-1级从基站---N级从基站。

3.如权利要求2所述的PHS基站控制信道分配的方法，其特征在于：在步骤3中，主基站同步及控制信道分配时，判断基站是否已进行同步的条件是在这个时隙是否会解析到其他的主基站正在使用。

4.如权利要求2所述的PHS基站控制信道分配的方法，其特征在于：在步骤3中，从基站同步及控制信道分配时，判断基站是否已进行同步的条件是在这个时隙不会解析到同步级别比自己高的基站或同步级别相同但CS-ID后5位”y”比特小于自己的从基站正在使用。

5.如权利要求1所述的PHS基站控制信道分配的方法，其特征在于：在步骤4中，强制分配完成后，基站发送一个告警信息给网管。

6.如权利要求1至5任意之一所述的PHS基站控制信道分配的方法，其特征在于：基站控制信道扫描侦听的时候可以解析出每个时隙上正在发射的基站的CS-ID。