CN1348670A - 涉及无线通信的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到估计数字无线电话系统(3)(PLMN)中的移动台(MS1)和基站(BS1)之间用于语音通信的无线信道(37)内所能获得的语音质量,并且由此所得到的语音质量估计以最大可能的程度与用户的主观语音质量估计相一致。测量与无线信道(37)相关的误比特率。还测量与无线信道(37)相关的衰落频率。根据本发明,借助于所测量到的误比特含量和测量到的衰落频率来估计语音质量。

Description

涉及无线通信的方法和设备

发明领域

本发明涉及到有关无线通信范畴内的方法和设备，并且更加特别涉及到该领域内的这样一些部分，即利用无线信道实施语音通信时，有关话音质量估计的那些部分。

发明背景

常规的公共陆地移动电话网络(PLMN)(或者换句话说，就是蜂窝无线电话系统)内包括陆地系统和一个或多个移动台。陆地系统通常包括至少一个与一个或多个无线基站(此后，简单地被称做基站)相连的移动业务交换中心(MSC)。MSC中的一个或多个通常被连接到公共交换电话网络(PSTN)，换句话说就是，常规非移动电话系统。每个基站为被称为小区的地理区域提供服务。位于小区内的移动台能够通过无线接口与基站进行通信。移动台也能够通过基站和MSC，与位于PLMN网络内的其它移动台或者与PSTN相连的电话进行通信。

目前，可以采用多种多址或复用方法来协调基站和移动台之间的通信。最普通的方法就是频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)以及被称为码分多址接入(CDMA)或码字复用的扩频技术。

在FDMA中，可用无线频率空间被分割为多个(窄)带通信道。针对基站与给定移动台之间的通信而言，其中一个带通信道被用做上行链路(移动台到基站方向)，而该带通信道中的另一个被用做下行链路(基站到移动台方向)，并且小区内的其它移动台不能再使用这两个带通信道当中的任何一个。可以使用所有带宽要求足够小的各种类型的带通调制方法(包括数字和模拟调制)。FDMA系统中不要求同步。FDMA被主要用于较早的模拟PLMN系统，例如北欧移动电话系统(NMT)和高级移动电话系统(AMPS)。

在TDMA系统中，可用的无线频率空间也通常被分为多个带通信道，但这后一种带通信道的带宽要远远大于FDMA系统的带通信道带宽。然而理论上讲，可用的无线频率空间可以包括单个带通信道。就给定移动台与基站之间的通信而言，尽管理论上讲，应该能够提供一个带通信道供上行链路和下行链路使用，但是一般来说，上行链路使用其中一个带通信道，而下行链路使用其中的另外一个带通信道。然而上述的移动台和基站不能一直持续接入这两个带通信道，而是只能在预定时间间隔(即所谓的时隙)内使用这些信道。用于上行链路的时隙相对于用于下行链路的时隙通常都存在有时间偏移，这就意味着移动台不能同时进行收、发操作。TDMA已经被用到若干种数字PLMN当中。例如全球移动通信系统(GSM)和D-AMPS系统(数字AMPS)。

一般来讲，不太可能利用那些与描述FDMA和TDMA接入方法相同的简单术语来描述扩频技术。然而扩频技术的一个通用特征就是：其所利用的无线信号的带宽要远远大于所同时传输的信息的带宽，这样就会导致良好的抗干扰特性。最常用的扩频技术是频率跳变技术和DS系统(直接序列)。例如美国标准IS-95(过渡标准)中就描述了一种形式的DS系统。

在数字PLMN系统中，话筒所录制的声音(话音)可以经过离散化以及数字化。数字化的声音可以进一步经过语音编码器的压缩。可以利用纠错码对来自语音编码器的数字信息进行信道编码，并且与帧内的其它数字信息相组合，通过无线接口进行传输。在TDMA系统情况中，每个时隙中通常传输一个帧。这样每一帧内就会包括多个表示语音的比特。这些语音比特通常针对其相对语音重现的重要性而被分为若干等级。在D-AMPS系统中，每一帧内包括244个语音比特，它们被分为以下若干个级别，即1A、1B和2。对语音重现而言，属于级别1A的语音比特是最重要的。如果属于级别1A的语音比特当中的一个比特出现了错误，则不能只根据该帧来重现语音，而必须要借助于考虑先前所接收到的帧的算法来生成语音。然而对于属于级别1B和2的语音比特来说，语音重现就对其中的错误不太敏感。而且只要错误比特的总数量不是太大，纠错编码可以对语音比特中的错误比特进行纠正。当其中一帧不能用于语音重现时，可以认为出现了帧丢失。在此，利用帧丢失率(FER)来表示每个单位时间内出现的帧丢失个数。

当然移动台用户可以一直获得可以接受的语音质量。然而语音质量是一个用户主观评定。很自然，实际上PLMN系统不能询问用户，他们的语音质量如何，而是必须在客观测量参数的基础上，对语音质量进行估计。在当前PLMN系统中，通常都借助于比特错误率(BER)来估计语音质量，换句话说就是错误比特数量与发送比特总数量之比(通常以百分比来表示)，或者以移动台所接收到的信号强度来估计，或者利用这些参数的组合来估计语音质量。

当语音质量非常差时，PLMN系统中可以采用若干措施。一种选择是切换信道。在这种情况下，信道切换或者改变被称做切换或转换。当移动台的信道被改换到分配给此时正在与该移动台进行通信的基站的信道中时，这种切换就可以被称做是小区内切换。另一方面，如果信道被改换到分配给所述基站中另一基站的信道，则被称做小区内切换。另外一种试图改善语音质量的选择方案就是增加基站的发射功率。然而，所使用的这些改善语音质量的措施也都会存在有相应的问题。由于切换会使得语音传输发生中断，也会对用户带来干扰，因此过度使用切换会对语音质量造成损害。而且在进行切换时，正在进行的呼叫也会存在完全丢失的危险。切换过程也会显著增加PLMN处理器的容量负担。由于需要预留信道用于执行切换，所以PLMN网络容量的利用率也会受到影响。提高基站的发射功率会在PLMN网络中造成更多的干扰，这也会影响系统容量的利用。

根据上述内容可以理解到，期望获得一种供PLMN使用的客观方法，它可以很好地对语音质量做出估计，达到与用户对语音质量的主观判定相吻合的程度。这样就能够减少或者消除大量不必要的切换过程。而且也不必要增加基站的发射功率，从而使其所生成的干扰也相应减少。

发明概述

本发明主要解决数字无线电话系统(PLMN)中客观估计移动台和基站之间的无线信道中语音通信的语音质量问题，由此接收到的语音质量估计值应该与用户主观感觉到的语音质量以最佳可能的程度相一致。

简而言之，可以根据如下方法来解决上述的问题。测量无线信道相关的误比特率。还可以测量无线信道相关的衰落频率。在本案上下文中，衰落频率就是每单位时间内，由于移动台与基站之间无线电波的多径传播而导致带有破坏性的自身干扰时，接收信号强度受到严重损害的次数。因此衰落频率要受无线环境以及移动台运动速度的影响。根据本发明，借助于所测量到的误比特率以及测量到的衰落频率来估计语音质量，从而可以很好地与用户对语音质量所做出的估计相吻合。

这样，本发明的一个主要目的就是得到一种改进的、客观的语音质量估计，使得无线电话系统内的语音质量以及系统容量利用率可以得到改善，例如采用更加有效的切换过程以及对移动台和基站的发射功率进行更加有效地控制。本发明涉及到实现该目的的方法和设备。

更加明确地讲，可以按照如下方式来解决上述问题：当对移动台得到的语音质量进行估计时，由该移动台测量无线信道下行链路的误比特率。相反如果需要估计基站得到的语音质量，则由该基站测量无线信道上行链路的误比特率。根据本发明可以发现，由于无论是在移动台还是在基站来测量衰落频率，都可以使用同一个测量值，所以既可以由移动台在下行链路中测量衰落频率，也可以由基站在上行链路中测量衰落频率。然而在优选实施例中，衰落频率是在基站进行测量的，其原因在于：与移动台相比，基站一般具备更强的处理器能力去执行这种测量操作过程。在测量到的误比特率以及测量到的衰落频率的基础上，并且借助于描述用户感觉到的语音质量与误比特率和衰落频率如何相关的实验数据，来估计语音质量。

本发明所提供的一个显著优点在于：能够利用有效的方法来客观地估计PLMN内的语音质量，由此能够提高PLMN内的总体语音质量和容量利用率。

下面参考本发明的优选示范实施例，以及附图来更加详细地描述本发明。

附图简述

图1是说明本发明实例，并且描述包含PLMN在内的通信系统的框图；

图2是描述包含在PLMN内的第一移动台和第一基站的框图；

图3是说明第一移动台接收帧的时域框图；

图4是描述第一移动台接收到的瞬时信号强度的曲线时域图；

图5是当第一移动台的运动速度超过图4中的移动速度，或者衰落距离更短的情况下，用于描述此移动台接收到的瞬时信号强度的曲线时域图；

图6是包括多个等质量曲线的示意图；

图7是用于说明图6中给出的其中一个等质量曲线的示意图；

图8是说明如何利用更加简单的曲线形式来逼近图7中曲线的示意图；

图9是根据本发明的一个实例，用于描述客观估计第一移动台接收的语音质量的方法的流程图；

图10是根据本发明的另一实例，用于描述客观估计第一移动台接收的语音质量的方法的流程图；

图11是根据本发明的一个示范实施例，用于描述公共陆地移动电话网(PLMN)内信道分配方法的流程图；

图12是根据本发明的一个实施例，用于描述控制基站发射功率的方法的流程图。

优选实施例描述

图1是描述通信系统1的框图。通信系统1包括数字PLMN 3。PLMN 3内包括通过线路连接到第一、第二和第三基站BS1、BS2和BS3的第一MSC 5(移动业务交换中心)。第一、第二和第三基站BS1、BS2和BS3分别为各自小区C1、C2和C3提供服务。第一移动台MS1位于第一基站BS1提供服务的小区C1中，第二移动台MS2位于第二基站BS2提供服务的小区C2中，而且第三和第四移动台MS3和MS4位于第三基站BS3提供服务的小区3中。PLMN 3内还包括第二和第三MSC 7和MSC 9，这两个交换中心通过连接线相互连接，并且也被连接到第一MSC 5。类似于第一MSC 5，第二MSC 7通过连接线被连接到第一组基站，图1中利用参考数字11来表示这些基站中的一个基站。第一组内的基站11为相关的小区提供服务，图1中利用参考数字13来表示这些小区中的一个小区。移动台(没有画出)也位于与第一组基站11相对应的小区13之内。第三MSC 9也通过线路，以类似于第一MSC 5的方式连接到第二组基站，图1中利用参考数字17表示该组基站中的一个基站。第二组基站中的基站17为相关小区提供服务，图1中利用参考数字15表示该小区中的一个小区。移动台(没有画出)也位于与第二组基站17相对应的小区15之内。

图1给出的通信系统包括PSTN 19(公共交换电话网络)，换句话说就是常规(非移动)电话系统。第一MSC 5与PSTN 19相连。第一(非移动)电话21与PSTN 19相连。

图1中所示的通信系统1适合于使得第一移动台MS1能够与通信系统1内的其它单元进行通信。这样，第一移动台MS1可以例如通过第一基站BS1、第一MSC5以及第二基站BS2与第二移动台MS2进行通信。第一移动台MS1能够通过第一基站BS1、第一MSC5、第二MSC7以及第一组中的基站11，与位于小区13(对应第一组基站11)内的移动台进行通信。第一移动台MS1当然也能够相应地与位于小区15(对应第二组基站17)内的移动台进行通信。第一移动台也能够通过第一基站BS1、第一MSC5以及PSTN19，与第一电话21进行通信。

图2更加详细地给出了第一移动台MS1以及第一基站BS1的框图。第一基站BS1内包括一个与天线近端部分27相连的天线单元25。第一基站BS1内还包括调制解调器部分29，该部分有与天线近端部分27(构成收发机31与天线单元25之间的接口)相连的收发机31阵列。第一基站BS1还包括与收发机31相连的控制部分33。该控制部分33被用于去控制第一基站BS1的工作，并且构成到连接第一基站BS1以及第一MSC5之间线路的接口。第一基站BS1也包括供电部分35。

图2给出与通信系统1内的其它单元(例如第二移动台MS2)进行语音通信的第一移动台MS1。在无线信道37中实施第一基站BS1和第一移动台MS2之间的无线通信，该信道内包括上行链路39和下行链路41。PLMN3适于使用TDMA。相应地在示范实例中，上行链路39由第一带通信道内的第一序列时隙构成，并且按照相应的方式，下行链路41由第二带通信道内的第二序列时隙构成。利用第一时隙序列，把包含语音比特的帧从第一移动台MS1发送到第一基站BS1，而利用第二时隙序列，把包含语音比特的帧相应地从第一基站BS1发送到第一移动台。第一移动台MS1的功能是在预定测量周期内，测量下行链路41中的平均信号强度SS_a以及误比特率(BER)。第一移动台也适用于通过控制信道43，向第一基站BS1发送有关测量平均信号强度SS_a以及测量误比特率(BER)的信息。

由于不同物体(例如周围的建筑物、汽车或者其它某些物体)对无线信号的发射，来自第一无线基站BS1，通过下行链路41发送的无线信号通常都是沿着不同的路径到达第一移动台MS1。当沿不同路径传播到给定点的信号之间的波长差异对应于信号之间约180度的相位偏移时，该信号会由于毁坏性干扰而消失。这一现象对于本领域内的技术人员来说是熟知的，且被称为是瑞利衰落。瑞利衰落就意味着，来自第一基站BS1的无线信号强度会完全消失，或者在空间的某一特定点上，信号强度会非常低。当第一移动台MS1在该空间内移动时，它会偶尔经过这些信号强度非常低或者没有信号的空间点，因此移动台所接收到的信号强度也会相应变得非常低或者完全消失。类似地，根据移动台在该空间内所处的位置，当第一移动台MS1发出无线信号的时候，第一基站BS1处也会出现瑞利衰落现象，这也是本领域内的技术人员所熟知的。由于受到瑞利衰落的影响，第一移动台MS1(或者本例中的第一基站BS1)的接收信号强度受到严重衰减的频率被称做衰落频率。该衰落频率一方面取决于该空间内造成瑞利衰落的点的密度，另一方面还取决于第一移动台的移动速度。

图3是图示说明如何通过下行链路41，向第一移动台MS1发送四个帧R1-R4的时域示意图。

图4是概要描述通过下行链路41，第一移动台MS1接收的瞬时信号强度SS的曲线49的相应时域示意图。图4内的曲线具有多个穿越点，利用参考数字51来表示其中的一个，这里由于当第一移动台MS1通过发生瑞利衰落的这些空间点，所以其信号强度SS非常低。图4中的穿越点会分别对第一帧R1和第四帧R4带来相对较多的错误比特，而第二帧R2和第三帧R3分别地几乎根本不会受到穿越点51的影响。尽管第一帧和第四帧都经过纠错编码进行编码，但是错误比特的数量还是非常大，足以造成使这些帧的丢失，从而导致语音质量更加恶化。

图5是说明曲线53的时域示意图，该曲线概要描述通过下行链路41，第一移动台MS1接收到的瞬时信号强度SS的另外一种情况。图5中的曲线53包含有大量的由于瑞利衰落所造成的穿越点，利用参考数字55来表示这些穿越点当中的一个。然而其衰落频率要高于图4，其原因或者例如在于第一移动台MS1的移动速度变得更快了，或者在于该空间内发生瑞利衰落的点变得更加密集了。图5中的穿越点55会对所有的帧R1-R4造成错误比特。然而图4中的穿越点51和图5中的穿越点55会导致相同的错误比特率。由图5中的穿越点55所造成的错误比特更加均匀地分布在各个帧R1-R4中，由此可以提高纠错编码能够纠正已出现错误的可能性，因此可以减少帧丢失的概率。

第一基站BS1内包括用于测量上行链路39的衰落频率的装置45。衰落频率测量装置45与收发机31相连，在图示情况中，还应包括配有相关软件(没有画出)的计算机。

根据本发明可以观察到，第一基站BS1在上行链路39中测量到的衰落频率大概与第一移动台在下行链路41中测量到的衰落频率相对应。其原因在于，无论从第一移动台MS1到第一基站BS1，还是从基站BS1到第一移动台MS1，电磁波都是以类似的方式进行传播，因此在上行链路39和下行链路41中，由于反射而分别导致的破坏性自身干扰会遵循相同的过程。因此，衰落频率是由第一基站BS1在上行链路39中测量，还是由移动台在下行链路41中测量都是无关紧要的，其原因在于在这两种情况中都会得到相同的测量值。由于与第一移动台MS1相比，第一基站BS1更加具备能力去实施这种测量过程，因此在图2的实例中在该基站BS1测量衰落频率。

帧丢失可以大大地影响用户对第一移动台MS1所能得到的语音质量估计。因此参考图3到图5的讨论可以看到，用户所感觉到的语音质量部分是受下行链路41中误比特率的影响，还有一部分是受下行链路41中衰落频率的影响。对于固定的误比特率值来说，语音质量会与衰落频率有正(递增)关系。相应地对于固定的衰落频率值来说，语音质量与误比特率有负(递减)关系。

尽管可以把语音质量划分为各个类别，例如通过实验，让用户可以对应不同的误比特率值和衰落频率值，把所感觉的语音质量划分为不同的级别(例如根据预定义的0到5级)，但是最终语音质量还是要取决于用户的主观感受。用于处理用户对语音质量的主观估计的一种方法是定义以误比特率(BER)和衰落频率(f)为变量的质量函数Q(BER，f)。在这种情况中，定义质量函数Q(BER，f)的目的在于以预定义的精确度反映用户所感受到的语音质量与实验观察到的误比特率和衰落频率的相关性如何。例如可以编辑一个表格，其中针对预定义数目的误比特率值和衰落频率值的组合，给出语音质量的用户评估。在所编辑表格的基础上，定义质量函数Q(BER，f)，其中质量函数的取值对应于由于在该空间范围内第一移动台MS1的位置而导致的误比特率和衰落频率的组合值，在表格中可能没有包括的值可以利用表格中所给出的数值，通过内插或者类似的方式来获得。或者质量函数Q(BER，f)可以在包括多个常数的预定义数学假设的基础上来定义，该常数可以基于实验来确定，使得预定义数学假设可以最佳地逼近用户所感受到的语音质量。质量函数Q(BER，f)可以被定义为线性函数：Q(BER，f)＝a·BER+b·f，，其中a和b都是根据实验确定的常数，使得线性假设可以相对误比特率(BER)和衰落频率(f)，以最佳可能的程度逼近用户的语音质量估计。

图6中给出示意图，其纵轴表示误比特率(BER)，横轴表示衰落频率(f)。图6的示意图中包括六条等质量曲线C1-C6，即对应于恒定语音质量的曲线。这样，每条等质量曲线C1-C6都与质量函数Q(BER，f)的恒定值C1-C6相对应。等质量曲线C1-C6的斜率是正的，从质量角度可以反映出：误比特率的增加可以通过增加衰落频率得到补偿。

例如，令质量函数Q(BER，f)的质量值Q3表示对应于最低可接受语音质量的质量值的预定义门限值Q_T。图7中仅仅给出第三条等质量曲线C3，该图类似于图6中的示意图。这样，所有位于第三条等质量曲线C3之内或者之下的点都对应于语音质量可以接受的误比特率和衰落频率的组合。而所有位于第三条等质量曲线C3之上的点都对应于语音质量不能令人接受的误比特率和衰落频率的组合。对于给定的衰落频率值f^*来说，第三条等质量曲线C3定义误比特率门限值BER_T(f^*)，见图7所示。误比特率门限值BER_T(f^*)表示在给定衰落频率值f^*条件下，对应可以接受的语音质量的最高误比特率值。根据另一个方法，对于给定的误比特率给定值BER^*，第三条等质量曲线C3定义衰落频率门限值f_T(BER^*)，见图7所示。衰落频率门限值f_T(BER^*)表示在给定误比特率值BER^*的条件下，可接受的语音质量的最低衰落频率值。

图7中所给出的第三等质量曲线C3的形式要相对复杂一些。从实用的角度出发，可以利用更加简单的曲线形式来逼近第三等质量曲线C3。图8是类似于图6和图7的示意图，用于说明如果利用第一和第二曲线形式61和63来近似第三条等质量曲线C3(虚线)。第一曲线形式61是第三等质量曲线C3的直线近似。第二曲线形式63利用阶跃函数来近似第三等质量曲线C3。尽管为了更好地近似第三条等质量曲线C3，阶跃函数中可以包括多阶，但是在图8中，第二曲线形式63相应于包括一阶的阶跃函数。

不必为了得到第三等质量曲线C3或者其近似值，而通过质量函数Q(BER，f)采用迂回路由。可选地，可以通过进行针对获得第三等质量曲线或者其近似曲线的实验。

图9是通过实例，描述对第一移动台MS1所获得语音质量进行客观估计的方法的流程图。

起始步骤71之后，图9中所描述的过程从第一步73开始，其中由第一移动台MS1测量下行链路41的误比特率BER，由第一基站BS1测量上行链路39的衰落频率f。或者，改而由第一移动台MS1测量下行链路41的衰落频率f。通过控制信道43，从第一移动台MS1向第一基站BS1发送有关所测量误比特率BER的信息。

图9中的方法继续执行到第二步75，其中第一基站BS1根据所测量到的误比特率BER以及衰落频率f来评估质量函数Q(BER，f)。该质量函数Q(BER，f)还可以在其它地方进行评估，例如在第一MSC 5或者PLMN内的其它某些节点中。在图9所示的实例情况中，质量函数Q(BER，f)可以在实验数据列表以及存储在第一基站BS1中存储器(没有画出)内的数据基础上来描述。质量函数Q(BER，f)也可以采用其它的方式来定义，例如在数学假设和上述描述的类似形式的基础上。在图9中给出的实例中，质量函数Q(BER，f)是这样定义的，即质量函数Q(BER，f)的取值越大，语音质量越好；或者，质量函数Q(BER，f)可以按照相反的方式来定义，即利用大的质量函数Q(BER，f)的取值表示较低的语音质量。

图9中所描述的方法继续执行到第三步77，其中第一基站BS1在估计质量函数Q(BER，f)的基础上，判定语音质量是否可以接受。在此比较所估计的质量函数与门限值Q_T。当估计质量函数Q(BER，f)没有超过门限值Q_T时，语音质量被认为是可以接受的。在图9给出的实例中，门限值Q_T是存储在第一基站BS1内存储器设备(没有画出)当中的预定值。或者，门限值Q_T可以是例如一种随PLMN3内的业务负荷的变化而变化的取值。例如当业务负荷比较大时，门限值Q_T变化成可以对应于较低的语音质量，而当业务负荷比较小的时候，可以对应较高的语音质量。在第三步77之后，图9中给出的方法终止，由终止步骤79所表示。

当然也可以对图9中所示的方法进行必要的修改，用于估计上行链路39上第一基站BS1所获得的语音质量。很自然在这种情况中，第一基站BS1可以测量上行链路39中的误比特率。

第一基站BS1内包括用于执行图9所描述的方法，或者执行根据本发明的方法的装置。例如，为此第一基站BS1内包括计算机和相关软件，或者具有硬件组件的电路，或者这些装置的组合。这样本发明还包括用于执行图9中所描述的方法，或者根据本发明的其它方法的设备。

图10是通过实例，进一步描述对第一移动台MS1所得到的语音质量进行客观估计的创造性方法的流程图。

在初始步骤81之后，图10中所描述的方法继续执行到第一步骤83，其中由第一移动台MS测量下行链路41中的误比特率BER，并且由第一基站BS1测量上行链路39中的衰落频率f。或者，由第一移动台MS测量下行链路41中的衰落频率f，并且把有关测量到衰落频率f的信息发送到第一基站。而且也通过控制信道43，从第一移动台MS1向第一基站BS1发送有关测量到的误比特率BER的信息。

图10中所描述的方法继续执行到第二步骤85，其中根据测量到的衰落频率f，来选择误比特率的门限值BER_T(f)。该误比特率门限值BER_T(f)可以从门限值表中选取，该表中包括与第三等质量曲线C3相对应的数据，或者用于描述近似第三等质量C3曲线的曲线形式的数据。门限值表保存在例如第一基站BS1内的存储设备中(没有画出)。如上所述，门限值表中针对预定个数的衰落频率值，定义误比特率门限值。如果该表中没有包括与测量到的衰落频率f相对应的数值，则通过对门限值表中的其它数值进行内插或者其它类似方法，得到误比特率的门限值BER_T(f)。

图10中所描述的方法继续执行到第三步骤87，其中判定测量到的误比特率BER是否超过所选择的误比特率门限值BER_T(f)。如果在第三步87内判定所测量到的误比特率BER已经超过了所选的误比特率门限值BER_T(f)，则认为此时的语音质量是不能接受的，该方法要继续执行到第四步骤89，在该步骤中报告此时的语音质量不能接受。另一方面，如果在第三步87中判定所测量到的误比特率BER没有超过所选的误比特率门限值BER_T(f)，则认为此时的语音质量是可以接受的，然后该方法继续执行到第五步91，报告此时的语音质量是可以接受的。在第四或第五步骤89或91之后，图10中所描述的方法终止，见停止步骤93。

当然图10中所示的方法可以进行必要的修改，用于估计第一基站BS1通过上行链路39所获得的语音质量。当然这种情况中，第一基站BS1可以在上行链路39中测量误比特率。

在图10中所描述方法的可替代方法中，第二步骤85可以利用如下步骤来代替，即根据测量的误比特率BER来选择衰落频率门限值f_T(BER)。但是可以采用相同的门限值表。当测量到的衰落频率f低于所选择的衰落频率门限值f_T(BER)时，语音质量被认为是不能接受的。否则就认为语音质量是可以接受的。

第一基站BS1内包括用于执行图10所描述的方法，或者执行根据本发明的可选方法的装置。例如，为此第一基站BS1内包括计算机和相关软件，或者具有硬件组件的电路，或者这些装置的组合。这样本发明还涉及到用于执行图10中所描述的方法，或者执行根据本发明的可选方法的设备。前面已经描述了用于客观估计无线信道37中的语音质量的创造性方法和创造性设备。根据本发明也提出，为了改善PLMN3内的语音质量以及容量利用率，这些方法和设备也可以被用于PLMN3的切换过程以及功率控制过程当中。

相应地，图11通过实例，描述了PLMN3内信道分配方法的流程图。

起始步骤97之后，图11中所描述的过程从第一步骤99开始，其中由第一移动台MS1来测量下行链路41中的误比特率BER以及平均信号强度SS_a，并且由第一基站BS1测量上行链路39中的衰落频率。通过控制信道43，从第一移动台MS1向第一基站BS1发送有关测量到的误比特率BER以及测量到的平均信号强度SS_a的信息。

图11中所描述的方法继续执行到第二步骤101，其中由第一基站判定测量的平均信号强度SSa是否足够强。该步骤中比较所测量到的平均信号强度与预定值，如果超过预定值，则认为所测量到的平均信号强度足够强。当在图11描述的方法的第二步骤101中判定所测量到的平均信号强度足够强时，则该方法继续执行到第三步骤103，否则该过程从第一步骤99重新开始。

在图11中所描述方法或者过程的第三步骤103中，根据测量到的衰落频率f来选择误比特率门限值BER_T(f)。这一步骤可以按照与图10中所描述方法相对应的方式来执行。

图11中所描述的方法继续执行到第四步骤105，其中判定所测量到的误比特率BER是否超过所选择的误比特率门限值BER_T(f)。如果在第四步骤105中判定所测量到的误比特率BER没有超过所选择的误比特率门限值BER_T(f)，则可以认为语音质量是可以接受的，该方法从第一步骤重新开始。否则，就认为语音质量是不可以接受的，该方法继续执行到第五步骤107。图11中该方法的第五步骤107包括实施小区内的切换。该步骤中，第一基站向第一MSC 5发送小区内切换请求。第一MSC 5选择新的无线信道，实施小区内的切换，并且把有关所选新无线信道的信息发送到第一基站BS1，该基站反过来又会把有关所选新无线信道的信息发送到第一移动台MS1。然后通过所选择的新无线信道，在第一移动台MS1以及第一基站BS1之间建立通信。图11中所描述的方法在第五步骤107之后，从第一方法步骤重新开始，当然在此就会针对所选择的新无线信道进行测量。

在测量到的误比特率BER，以及衰落频率f的基础上，并且使用根据测量到的衰落频率f而确定的误比特率门限值BER_T(f)，按照图11中所描述的方法来估计语音质量，该方法类似于图9中所描述方法。在图11所描述方法的可替代方法中，可以改而借助于根据测量到的误比特率BER所确定的衰落频率门限值f_T(BER)，或者借助于上述的质量函数Q(BER，f)来估计语音质量。

PLMN3内包括用于执行图11所描述的方法，或者执行根据本发明的可选方法的装置。例如，为此第一基站BS1内包括计算机和相关软件，或者具有硬件组件的电路，或者这些装置的组合。这样本发明还包括用于执行图11中所描述的方法，或者执行根据本发明的可选其它方法的设备。

图12是通过实例的方式，描述用于控制第一基站BS1发射功率的方法的流程图。

起始步骤111之后，图12中所描述的方法从第一步骤113开始，其中由第一移动台MS1测量下行链路41中的误比特率BER，而且由第一基站BS1测量上行链路39中的衰落频率f。通过控制信道43，从第一移动台MS1向第一基站BS1发送有关测量到的误比特率BER的信息。

图12中所描述的方法继续执行到第二步骤115，其中在所测量到衰落频率f的基础上，来选择误比特率门限值BER_T(f)。随后的过程则与按照图10中所描述的方法的过程相对应。

图12中所描述的方法继续执行到第一步骤117，其中判定所测量到的误比特率BER是否超过所选择的误比特率门限值BER_T(f)。该步骤中，如果判定所测量到的误比特率BER超过了所选的误比特率门限值BER_T(f)，则认为第一移动台MS1可以得到的语音质量要低于可接受值，此后图12中所描述的方法继续执行到第四步骤119。

在图12的第四步骤119中，为了改善第一移动台MS1所能得到的语音质量，第一基站BS1可以提高下行链路41上的发射功率。第一基站BS1中包括存储器设备(没有画出)，用于保存C/I列表，该表中包括描述C/I(载波干扰比值)值如何与误比特率相关的数据。下面的表1中就示范给出一个这种C/I列表的实例。表1中的第一栏就是按照所谓的BER级别所测量到的误比特率，而第二栏中是与各自BER级别相对应的误比特率数值。最后，第三栏中给出了对应于各自BER级别的C/I值v0-v7。v0-v7的数值取决于使用何种移动电话系统，以及相关移动电话系统的状态。本领域内的技术人员能够通过在受控环境中进行测量以及实验，或者通过仿真的方法，把各个BER级别与所考虑的移动电话系统中的v0-v7的各个数值相联系起来。例如为了生成给定的C/I数值，可以通过实验来得到在接收单元中所测量到的误比特率。

                      表1

BER级别             BER                  C/I(dB)

  7                ＞8％                  v7

  6                ]4％，8％]             v6

  5                ]2％，4％]             v5

  4                ]1％，2％]             v4

  3                ]0.5％，1％]           v3

  2                ]0.1％，0.5％]         v2

  1                ]0.01％，0.1％]        v1

  0                ＜0.01％               v0

借助于C/I列表，第一基站BS1生成对应于测量误比特率BER的第一C/I数值vi(以dB计)，以及对应于选定的误比特率门限值BER_T(f)的第二C/I数值vj(以dB计)。第一基站BS1提高发射功率(以dB计)，其提高程度与第一和第二C/I数值vi和vj的差值(vi-vj)相对应。

在完成第四步骤119之后，图12中所描述方法从第一步骤113重新开始。图12中所描述方法继续按描述执行，直到在第三步骤117中判定所测量到的误比特率BER没有超过所选择的误比特率门限值BER_T(f)。

如果在图12中所给出的第三步117中判定误比特率没有超过所选择的误比特率门限值，则图12中所描述的方法继续执行到第五步骤121。并且在第五步骤中判定所测量到的误比特率是否低于误比特率门限值。

如果在第五步骤121中判定误比特率不低于误比特率门限值，图12中所描述的方法从第一步骤113中重新开始。

如果相反地在图12的第五步骤121中判定误比特率低于误比特率门限值，则第一移动台所得到的语音质量要好于刚刚可接受值，并且该方法执行到第六步骤123。在第六步骤123中，降低第一基站BS1的发射功率。在该步骤中，第一基站借助于C/I表，生成对应于测量到的误比特率BER的第一C/I数值vi(以dB计)，以及对应于所选择的误比特率门限值BER_T(f)的第二C/I数值bj(以dB计)。第一基站BS1降低发射功率(以dB计)，降低程度对应于第二和第一C/I数值vj和vi之间的差值(vj-vi)。完成第六步骤123之后，图12中所描述的方法从第一步骤113重新开始。

在图12所描述的方法中判定第一移动台MS1所得到的语音质量是好于还是差于所刚刚能接收的质量值，并且按照类似于图10中所描述的方法那样来使用误比特率门限值BER_T(f)。或者，也可以按照类似于图9中所描述的方法那样，借助于质量函数Q(BER，f)，或者借助于上述给出的衰落频率门限值f_T(BER)来实施这种判定。

如果第一移动台MS1所能获得的语音质量要差于刚可接收的质量值，则第一基站BS1可以根据图12所描述的方法中的预定算法来提高发射功率。另一方面，如果第一移动台MS1获得的语音质量要好于刚可接受的质量值，则可以根据相应的算法来降低发射功率。这样，图12中所描述方法的意图在于使得第一移动台可以获得令人满意的语音质量，而与此同时，还可以通过避免不必要的大发射功率来最大限度地避免干扰。在图12中所描述方法的可替代方法中，也可以采用其它方式来提高/降低发射功率，例如根据预定固定分贝数值来提高/降低功率值。

在图12中所描述方法的可替代方法中，通过引入容限范围，来修改第三步骤117和第五步骤121，使得测量中的不准确性不会引起非理想的发射功率波动。为了获得控制的滞后作用，并且由此降低发射功率中非理想波动的危险，第三步骤117与第五步骤121中所选择的门限值稍微有所不同，使得第三步骤117中使用的门限值略高于第五步骤121中使用的门限值。

在上述的实例中，都是参考采用TDMA接入方法的PLMN来解释本发明。然而应该可以理解到，本发明并不局限于仅仅这一种复用形式。本发明可以适用于各种形式的复用，其中可以通过无线接口，以编码帧或者类似信息分组的形式来发送语音比特，例如以CDMA接入方式以及主要地窄带CDMA接入方式(例如IS-95和类似标准)。

Claims (30)

1.一种用于估计数字无线电话系统(3)中的移动台(MS1)和无线基站(BS1)之间用于语音通信的无线信道(37)质量的方法，该无线信道中包括上行链路(39)和下行链路(41)，该方法中包括如下步骤：

a)测量与无线信道(37)相关的误比特率，其中该方法的特征在于如下步骤：

b)测量与该无线信道(37)相关的衰落频率；以及

c)在测量到的误比特率和测量到的衰落频率的基础上，估计与无线信道(37)相关的语音质量。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

d)定义质量函数，做为误比特率和衰落频率的函数；以及

e)针对所测量到的误比特率和测量到的衰落频率，生成与质量函数的评估相对应的表示语音质量的第一数值。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于步骤c)中还包括如下子步骤：

f)在第一数值的基础上判定语音质量是否可以接受。

4.根据权利要求2或3之一的方法，其特征在于子步骤d)中包括：将质量函数定义成随误比特率而递减，随衰落频率而递增。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

g)在测量到的衰落频率的基础上，选择误比特率门限值；以及

h)当测量到的误比特率没有超过该误比特率门限值时，判定语音质量是可以接受的。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于子步骤g)中包括选择误比特率门限值，使其基本上与测量到的衰落频率有递增关系。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

i)在测量到的误比特率的基础上，选择衰落频率门限值；以及

j)当测量到的衰落频率不低于衰落频率门限值时，判定语音质量是可以接受的。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于子步骤i)中包括选择衰落频率门限值，使得该数值一般与测量到的误比特率有递减关系。

9.根据权利要求1到8中任何一条的方法，其特征在于步骤a)中包括由移动台(MS1)测量下行链路(41)中的误比特率；以及在步骤b)中包括由无线基站(BS1)测量上行链路(39)中的衰落频率。

10.一种针对数字无线电话系统(3)内的移动台(MS1)和无线基站(BS1)之间的语音通信的信道分配方法，该方法包括如下步骤：

a)在移动台(MS1)和基站(BS1)之间在无线信道(37)上进行语音通信的时刻，测量与该无线信道(37)相关的误比特率，其中该方法的特征在于如下步骤：

b)测量与无线信道(37)相关的衰落频率；

c)在测量到的误比特率和测量到的衰落频率的基础上，判定与无线信道(37)相关的语音质量是否可以接受；以及

d)当判定语音质量不能接受时，执行切换操作。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

e)定义质量函数，做为误比特率和衰落频率的函数；

f)针对所测量到的误比特率和测量到的衰落频率，生成与质量函数的评估相对应的表示语音质量的第一数值；以及

g)在该第一数值的基础上判定语音质量是否可以接受。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于定义质量函数，使其随误比特率而递减，随衰落频率而递增。

13.根据权利要求10的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

h)在测量到的衰落频率的基础上，选择误比特率门限值；以及

i)当测量到的衰落频率没有超过衰落频率门限值时，判定语音质量是可以接受的。

14.根据权利要求10中的方法，其特征在于步骤c)中包括随后的子步骤：

j)在测量到误比特率的基础上，选择衰落频率门限值；以及

k)当测量到的衰落频率不低于衰落频率门限值时，判定语音质量是可以接受的。

15.根据权利要求10到14中任何一条的方法，其特征在于步骤a)中包括由移动台(MS1)测量无线信道(37)的下行链路(41)中的误比特率；以及在步骤b)中包括由无线基站(BS1)测量无线信道(37)的上行链路(39)中的衰落频率。

16.一种控制数字无线电话系统(3)中无线基站(BS1)功率的方法，该方法包括如下步骤：

a)在移动台(MS1)测量无线信道(37)的下行链路(51)中的误比特率，该无线信道被用于无线基站(BS1)和移动台(MS1)之间的语音通信，该方法的特征还在于如下步骤：

b)测量与无线信道(37)相关的衰落频率；

c)在测量到的误比特率以及测量到的衰落频率的基础上，判定在移动台(MS1)的下行链路上得到的语音质量是好于还是低于可接受值；

d)当判定语音质量低于可接受值时，增加基站(BS1)在下行链路(41)上的发射功率；以及

e)当判定语音质量高于可接受值时，降低发射功率。

17.根据权利要求16的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

f)定义质量函数，做为误比特率和衰落频率的函数；

g)针对所测量到的误比特率和测量到的衰落频率，生成与质量函数的评估相对应的第一数值；以及

h)在第一数值的基础上判定语音质量是好于还是低于可接受值。

18.根据权利要求16的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

i)在测量到的衰落频率的基础上，选择误比特率门限值；

j)当测量到的误比特率低于该误比特率门限值时，判定语音质量好于可接受值；以及

k)当测量到的误比特率超过该误比特率门限值时，判定语音质量差于可接受值。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于步骤d)中包括如下子步骤：

l)生成对应于测量的误比特率的第一C/I数值；

m)生成对应于所选的误比特率门限值的第二C/I数值；以及

n)根据第一C/I值和第二C/I值之间的偏差度，来增加发射功率。

20.根据权利要求18的方法，其特征在于步骤e)中包括如下子步骤：

o)生成对应于测量的误比特率的第一C/I数值；

p)生成对应于所选的误比特率门限值的第二C/I数值；以及

q)根据第二C/I值和第一C/I值之间的偏差度，降低发射功率。

21.根据权利要求16的方法，其特征在于步骤c)中包括如下子步骤：

r)在测量到的误比特率的基础上，选择衰落频率门限值；

s)当测量到的衰落频率超过衰落频率门限值时，判定语音质量好于可接受值；以及

t)当测量到的衰落频率低于衰落频率门限值时，判定语音质量低于可接受值。

22.一种用于估计数字无线电话系统(3)中的移动台(MS1)和无线基站(BS1)之间用于语音通信的无线信道(37)质量的设备，该无线信道中包括上行链路(39)和下行链路(41)，该设备中包括用于测量与无线信道(37)相关的误比特率的装置，其特征在于：

用于测量与无线信道(37)相关的衰落频率的装置；以及

用于在测量到的误比特率以及测量到的衰落频率的基础上估计与无线信道(37)相关的语音质量的装置。

23.根据权利要求22的设备，其特征在于用于估计语音质量的装置中包括：

定义质量函数做为误比特率和衰落频率的函数的装置；以及

用于针对所测量到的误比特率和测量到的衰落频率而生成对应于质量函数评估的、表示语音质量的第一数值的装置。

24.根据权利要求23的设备，其特征在于用于在第一数值的基础上判定语音质量是否可以接受的装置。

25.根据权利要求23或24的设备，其特征在于质量函数定义装置适合于使得可以按照如下方法来定义质量函数，使其随误比特率而递减，随衰落频率而递增。

26.根据权利要求22的设备，其特征在于语音质量估计装置包括

用于在测量到的衰落频率基础上选择误比特率门限值的装置；以及

用于当测量到的误比特率没有超过误比特率门限值时判定语音质量可以接受的装置。

27.根据权利要求26的设备，其特征在于选择误比特率门限值的装置适合于选择该数值，使其大概与测量到的衰落频率有递增关系。

28.根据权利要求22的设备，其特征在于语音质量估计装置包括

  用于在测量到的误比特率的基础上选择衰落频率门限值的装置；以及

  用于当测量到的衰落频率不低于衰落频率门限值时判定语音质量可以接受的装置。

29.根据权利要求28的设备，其特征在于用于选择衰落频率门限值的装置适合于选择该衰落频率门限值，使其基本上可以与测量到的误比特率有递减关系。

30.根据权利要求22到29中任何一条的设备，其特征在于

用于测量误比特率的装置适合于在移动台(MS1)处在下行链路(41)中测量该误比特率；并且还在于

用于测量衰落频率的装置适合于在无线基站(BS1)处在上行链路(39)中测量该衰落频率。

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