CN1385005A - 通信系统中的链路选择 - Google Patents

Abstract

在无线通信系统中,至少有一个用于分组数据通信的活动链路被选择。对给移动台(108)提供服务的多个活动发射基站(102－104)测量反向链路。具有最大信号测量值的活动链路的子集被选择用于具有至少一个分组数据通信的正向发射。

Description

通信系统中的链路选择

发明领域

本发明涉及正向信道控制，尤其是涉及用于选择具有减少的系统开销的正向链路的方法和装置。

发明背景

在码分多址(CDMA)系统中，正向链路的通信发生在来自不同的收发基站(BTS)的多个信道上。正向链路用于BTS到移动台(MS)的通信。反向链路用于MS到BTS的通信。在正向方向发生通信的信道通常称为“活动单元(active set)”，这种信道的活动单元为移动台接收器进行解调的信道。一种所谓的信道的“邻居单元(neighbor set)”尽管没有进行解调，也被监视，以用于软切换(soft handoff)的目的。

通过信道将信号传达到移动台，这样的信道数量越多，分集性能就越好。然而，这种性能的提高是以减小整个系统的容量为代价得到的，因为能提供给其它移动台的信道将更少，并且在一些负荷点，分集增益将低于在所有的软切换正向链路上发射的附加功率。因此，在CDMA系统中，在性能和容量间有一个折衷的选择。

对于分组数据，比特差错率通过如自动请求重发(ARQ)的正向纠错方案获得。正向差错率(FER)的目标是期望其对于分组数据达到10％至15％的范围。当与语音传输中的1％的正向差错率的目标、或者电路数据传输中的0.1％的正向差错率的目标相比较、并把这较高的正向差错率作为目标时，由于软切换导致的多通路的分集好处将特别地小。

因此，需要改进在CDMA系统中用于分组数据通信的正向信道选择。

附图简要说明

图1为说明蜂窝通信系统的方框图；

图2说明网络工作的功能方框图。

附图详细说明

在无线通信系统中，至少有一个用于分组数据通信的活动链路被选择。反向链路被测量，用于为移动台(108)服务的多个活动发射基站(102-104)。具有最大信号测量值的活动链路的子集被选择用于具有至少一个分组数据通信的正向发射。

一种正向发射方案被建议用于在最佳的正向链路上，或者在正向发射链路的最佳子集上发射数据。对于静态和高的Ricean信道的链路性能结果(如固定无线终端所经历的)表明最佳是在所有的活动的服务收发基站中的最佳的正向链路上发射数据。在最佳的或者最佳的两个正向链路上而不是所有的正向链路上发射减少了收发基站和负责控制、定位和初始化收发基站的基本设施间(网络)的要求的通信带宽(回程带宽)，所述的基本设施典型地称之为蜂窝基站控制器(CBSC)，或无线网络控制器(RNC)，或选择/分布单元(SDU)。当如果仅使用n个或少于n个正向链路，来自n+1个(例如，n+1＝3)与对于给定的用户获得要求的FER的软切换或更软切换相关的正向链路的总功率超出要求的功率时，在最佳的两个正向链路上发射也能够提高系统容量。

正如这里使用的，一个链路是一个信道集，其用于移动台和收发基站间的通信。信道包括专用控制信道，导频信道，辅助信道，寻呼信道等。

图1公开了一种蜂窝系统100。图示的蜂窝系统100为码分多址系统，其包括多个与一移动台MS 108通信的收发基站(BTS)102-104，所述移动台MS 108通过各自的无线通信通路进行。本领域熟练的技术人员将看到，典型地在一个系统中将提供三个以上的收发基站和一个以上的移动台。发射基站102-103被连接到移动交换系统网络110。这种CDMA蜂窝系统已为人们所熟知。

在CDMA系统100中，语音目标帧差错率(FER)为1％，并且电路目标FER为0.1％。对于这些目标FER，软切换提供了分集增益。因此，最佳是使用所有提供的软切换链路。然而，对于第三代(3G)分组数据应用，由于目标FER被期望为在10％到15％范围内，利用自动请求重发(ARQ)可获得想要的比特差错率(BER)。当与语音中的1％目标或电路数据中的0.1％目标相比较，将这些较高的FER作为目标时，由软切换导致的多通路分集好处是很小的。

位于终端基站102-104和移动台108间的每一个通信通路具有一个正向链路和一个反向链路。网络110将选择正向链路或具有最小发射损失的链路。如果移动台测量来自终端基站102-104的正向发射链路，那么移动台测出的测量值(例如，如在IS 95和IS2000标准中的利用导频能量测量值消息(PSMM)发送的SNR(Ec/lo)测量值)必须被传回到收发基站，然后传到网络110。这要求消息开销，是不理想的。通过利用反向信道信号测量值来检测并确定活动信道的最佳子集，所述的开销能够被充分地消除，所述的子集被用于正向信道分组数据通信。

例如，正向信道分组数据信道能够通过反向链路信噪比(SNR)被确定，所述的信噪比为每一个基站收发器102-104从反向链路信号和测量到的全部干扰加噪声功率(RSSI)获得的，所述的反向链路信号从移动台108接收到。使用反向链路信号的优点是移动台不需要使用消息将正向链路信号干扰比(SIR)传到基站收发器102-104。反向链路信道SIR能够从反向信道导频(IS2000标准)或获得的沃尔什码元能量(IS95A，B标准)估计出，并且分别正比于Ew/Nt或导频Ec/Nt。结果测量值(SNR)为信号相对于(热)噪声加干扰之比，其被从反向链路SIR和RSSI计算出。

每一个服务收发基站(BTS)102-104将它的反向信噪比(SNR)发送到网络选择分布单元(SDU)110，SDU一般位于无线网络控制器(RNC)或以帧为基础的集中基站控制器(CBSC)内。如果当前正在服务的一个BTS(即，在移动台活动单元中的一个BTS)涉及到不止一个呼叫中的扇区(这就是所说的典型的更软切换，其中不止一个站在服务于移动台)，则更软切换扇区的最佳的信噪比被选作为服务发射基站的信噪比。网络(SDU)110要么选择一个最佳的正向链路，要么选择活动正向链路的最佳子集用于分组数据发射。一个由当前服务选项和/或目标FER确定的门限能够用于选择最佳的信道。基于所述的门限，要么最佳的正向链路被选择，要么正向链路信道的最佳子集被选择。SDU对BTS和MS进行同步以发射和接收正向数据。

图2为说明网络110工作的功能流程图，例如，所述的网络可以是移动交换中心，和服务收发基站(图示的BTS2 103)。正如本领域技术人员所知，在步骤216收发基站103接收锁定滤波的瑞克指针(rakefinger)信息。在步骤214，BTS为每一个在步骤214中的已锁定滤波的瑞克指针信息信号计算信号干扰比。此SIR信息被提供给信噪比估计器212。信号加噪声的总功率也在基站收发器(RSSI)中被估算，并且在接收器热噪声场上的干扰升高值(RISE)108被这样计算：RISE＝RSSI-RSSInoload，式中每一量的单位为dB。如步骤220所示，RISE结果值也被输入到信噪比估算器212。正如本领域技术人员所知，在步骤218，滑动滤波器对基带输入进行滤波。如步骤212所示，滤波后的信号也用于SNR估算。SNR与其它来自其它活动的单元或服务BTS 102，104的其它信号测量值一起被传到网络110。

在步骤206，网络110响应网络服务器中的合乎要求的FER(如步骤204所示)以设定一门限。在所述的优选实施例中，所述门限说明了较弱的链路必须与最强的链路在dB上如何相近。如果门限值为5dB，则具有最强的收发器的5dB内的SNR或信号强度(S)的收发基站为减少的活动单元的一部分，因此在下一次发射中其将被分配给正向链路。FER目标值越高，则门限值越低(例如，对于一较高的目标值，门限值可为3dB)。在步骤208中，进行最佳的正向链路选择。此步骤中，网络控制器(可以是一计算机或微控制器，或其它合适的系统)选择活动单元或服务BTS的子集用于数据分组发射。一旦选好BTS，分组数据被选中的服务BTS传送。可为每一分组通信选择一新的BTS，或以一预先确定的时间间隔选择服务BTS。

一种计算SNR的方法为，计算信号干扰比(SIR)和噪声场上的反向链路干扰升高值(RISE)。可以按下式计算SNR：SNR(i)＝SIR(i)+RISE(i)(dB)，i＝1，......，N        (1)

式中，i表示第i个服务收发基站(BTS)，N表示N个软切换分支。SIR可通过累加滤波的瑞克指针能量值计算出。SIR能量可以基于反向链路导频或被BTS通过控制或数据信道接收到的反向链路信号的已解调的码元能量(例如，在IS95，IS2000中，所述信道可为基本信道(FCH)，专用控制信道(DCCH)，或辅助控制信道(SCH))，如下式： $\mathrm{SIR}\left(i\right)=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}E\left(j\right).......\left(2\right)$

式中，E(j)表示第j个滤波的指针能量值，M表示M个指针。与噪声场相关的反向链路干扰升高值(RISE)按下式计算：RISE(i)＝(RSSI(i)-RSSInoload(i))               (3)

式中，RSSI为收发基站(BTS)接收信号强度指示值，正如本领域技术人员所知，其每一帧都被更新。RSSInoload(i)为当BTS没有被加载任何业务时的BTS接收的信号强度。正如本领域技术人员所知，它是通过现场校准来确定的或可基于BTS所期望的标称噪声值计算出来。RSSI可以通过低通或排队或调整装置滤波掉一定时间周期内(例如2秒)的基带前端信号采样值获得。注意，可能计算信号能量(S)，并将它用于下面的方程4，代替SNR。具体来说，使用RSSI计算出S，这里S(i)＝SIR(i)*RSSI(i)。本领域熟练的技术人员将认识到，在本技术领域中，式S(i)＝SIR(i)+RSSI(i)，单位为dB。SIR也可以从一解码器度量中估算出，所述的解码器度量如解码器总度量，在符合IS95A和IS95B的通信设备的非相关接收器中产生的沃尔什(数据)码元能量。

SDU选择函数基于下式给出的门限值选择最佳的正向链路Flink(k)，或正向链路的最佳子集：Flink(k)＝Best(SNR(1)，SNR(2)，...，SNR(N))              (4)

式中，k＝1，2，...，K，表示选择的通过门限的正向链路总数。Best()函数为软切换分支从提供的SNR测量值中选择最佳的链路，或链路子集。此外，在其它优选实施例中，Best()函数基于前面提到的信号功率测量值S(i)。

可以预见，对最佳的正向链路的更新将频繁地进行。利用获得的频繁的更新，延迟将更小并且为下一步的分组发射选择最佳的链路更精确。链路选择越多，无误地用最小可能的功率接收脉冲的可能性越高，这反过来又使系统的容量提高。

这样，提出了一种最佳正向链路的选择方案，其不依赖于正向链路测量值Ec/lo(例如，经导频PSMM发送的Ec/lo测量值)，Ec/lo在已知的用于语音发射的移动台中被测量出，但只依赖于反向链路信号测量值，如BTS中的RSSI或SNR测量值。每一个服务收发基站(BTS)将它的反向链路SNR提供给网络SDU。SDU选择正向链路，或者几个正向链路，它们的反向链路SNR超过了预先确定的门限值并具有最佳的信号电平。然后，SDU同步BTS以发射，并同步移动台(MS)以接收数据脉冲。所述方案为分组数据提供了性能改善，并通过为发射选择最佳的正向链路子集维持电路数据或语音的灵活性，以保持软切换的分集的益处。

Claims (12)

1.一种在无线通信系统中选择至少一个用于分组数据通信的活动链路的方法，包括步骤：

在多个活动发射基站中测量反向链路；和

选择具有最大信号测量值的活动链路的子集，用于具有至少一个分组数据通信的正向发射。

2.根据权利要求1的方法，其中所述的子集包括单个信道。

3.根据权利要求1的方法，其中所述的测量值为反向链路RSSI的函数。

4.根据权利要求3的方法，其中所述的测量值为反向链路信噪比的函数。

5.根据权利要求1的方法，其中所述的测量值为反向链路信噪比的函数。

6.根据权利要求1的方法，其中所述的测量值为RSSI和SIR的函数。

7.根据权利要求1的方法，其中所述的测量值为RSSI+SIR，单位为dB。

8.根据权利要求1的方法，其中所述的测量值被测出并发送回到网络设备，以为每一帧时间间隔确定最佳的正向链路。

9.根据权利要求1的方法，其中所述的测量值在每一帧时间间隔中被从每一个服务基站收发器发送回到网络设备。

10.根据权利要求1的方法，进一步包括使用来自服务于一移动台的所有BTS的测量值来确定最佳的正向链路的步骤。

11.根据权利要求1的方法，其中所述的测量值为解码器度量的函数。

12.根据权利要求1的方法，其中用于分组通信的活动链路子集小于活动链路全集。

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