CN1527494A - 选择链路自适应参数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于选择移动终端和无线电信网络的网络组件之间的通信链路的链路自适应参数的方法，该方法包括以下步骤：提供基于移动终端的地理位置确定链路自适应参数的装置；确定移动终端的地理位置；根据移动终端的地理位置，确定通信链路的链路自适应参数。

Description

选择链路自适应参数的方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地说，涉及链路自适应。
背景技术
数字通信系统使用各种线性和非线性调制方案传送语音或数据信息。这些调制方案包括高斯最小频移键控(GMSK)，正交相移键控(QPSK)，正交幅度调制(QAM)等。GMSK调制方案是一种符号率支持指定用户比特率的非线性低电平调制(LLM)方案。为了提高用户比特率，可以使用高电平调制(HLM)方案。诸如QAM之类的线性调制方案可以具有不同的调制电平。例如，利用16QAM方案表示4比特数据的16种变化。另一方面，利用QPSK调制方案表示2比特数据的4种变化。尽管16QAM方案提供的比特率高于QPSK提供的比特率，但是两种调制方案可能具有相同的符号率。然而，调制方案的应用在许多方面不同，例如符号率和/或突发格式不同，从而使得使用多种调制方案的系统中的支持变得复杂化。
在无线数字通信系统中，标准空中接口规定大部分系统参数，包括调制类型，突发格式，通信协议，符号率等。例如，欧洲电信标准协会(ETSI)规定全球移动通信系统(GSM)标准，该标准使用时分复用(TDMA)以271ksps的符号率在使用GMSK调制方案的射频(RF)物理信道或链路上传送控制、语音和数据信息。在美国，电信工业协会(TIA)公布了许多临时标准，如IS-54和IS-136，这些临时标准定义各种版本的数字高级移动电话服务(D-AMPS)，使用差分QPSK(DQPSK)调制方案在RF链路上传送数据的TDMA系统。
TDMA系统将可用频带细分为一个或多个RF信道。将RF信道分割为与TDMA帧中的时隙相对应的许多物理信道。逻辑信道是由指定调制和信道编码方案的一个或多个物理信道组成的。在此类系统中，移动台通过在上行链路/下行链路RF信道上传送/接收数字信息脉冲串，与众多分散基站通信。
当今使用的移动站的数目不断增长，从而在蜂窝电信系统内需要更多语音和数据信道。因此，基站的间隔越来越近，导致在相邻或紧密间隔小区内的相同频率上运行的移动站之间的干扰增加。尽管数字技术从给定频谱中获得更多有用信道，但仍然需要降低干扰，更具体地说，需要提高载波信号强度与干扰的比率(即载干(C/I)比)。能够处理较低C/I比率的RF链路比只能处理较高C/I比率的RF链路更健壮。
为了提供各种通信业务，需要相应的最小用户比特率。例如，对于语音和/或数据业务，用户比特率对应于语音质量和/或数据吞吐量，较高的用户比特率导致更好的语音质量和/或更高的数据吞吐量。总的用户比特率由选定的语音编码、信道编码、调制方案以及对于TDMA系统每呼叫可分配的时隙数目等技术的组合来确定。
根据使用的调制方案，当C/I值下降时链路质量快速恶化。高电平调制方案比低电平调制方案更容易受低C/I比率的影响。如果使用HLM方案，则数据吞吐量或服务等级随链路质量的下降快速下降。另一方面，如果使用LLM方案，则数据吞吐量或服务等级不会像相同干扰条件下那样快速下降。因此，使用能够基于信道状态改变调制和/或编码方案的链路自适应方法，以相对于链路质量平衡用户比特率。通常，此类方法动态适应系统的语音编码、信道编码、调制和可分配时隙数的组合，以便获得C/I大范围状态下的最佳性能。
在支持多种调制方案的系统中，特别是在使用不同符号率的系统中，处理控制信道上传送的控制信息引起许多复杂因素。通过引入链路自适应算法，自适应编码和/或调制方案越来越常见。例如，如果在快速关联控制信道(FACCH)上传输链路自适应命令，频繁的链路自适应导致更多控制信令，造成通信质量恶化。
EGPRS使用不同调制和编码方案(MCS)传送例如用户的下行链路数据。根据GSM标准(05.08)，移动接入网络应根据以下链路质量参数选择MCS：
●无线电数据块的平均比特误差概率(平均BEP)范围：0-31
●无线电数据块的比特误差概率的变异系数(cv BEP)范围：
  0-7
由移动终端(MT)测量上述链路质量参数。一个问题是选择各连接的最佳下行链路(DL)MCS，以获得最佳/“最大”数据吞吐量。
以下表1提供EGPRS在理论上获得的最大吞吐量。
  调制和编码方案   最大吞吐量(kbps)
GMSK     MCS1     8.8
    MCS2     11.2
    MCS3     14.8
    MCS4     17.6
8PSK     MCS5     22.4
    MCS6     29.6
    MCS7     44.8
    MCS8     54.4
    MCS9     59.2
                   表1：MCS最大吞吐量
当建立网络组件和移动终端之间的通信链路时，需要选择链路自适应参数，如调制和编码方案。问题是需要在缺乏移动终端的链路质量参数的情况下进行上述选择。此问题的一种解决方案是选择默认的调制和编码方案，如MCS4。借助于默认选择建立移动终端和网络组件之间的通信链路，以便从移动终端向网络传送链路质量参数。借助于上述链路质量参数，可依靠实际链路质量参数调整对调制和编码方案的选择。
现有技术方案的缺点是，默认选择的调制和编码方案相对于实际接收条件可能太高，使得用户体验到的通信链路的初始质量可能很低，或者甚至导致中断或无法建立通信链路。另一方面，默认选择的调制和编码方案可能太低，从而导致最初浪费带宽。
因此，本发明旨在提供选择链路自适应参数的改进方法，相应的计算机程序产品和电信网络。
发明内容
本发明提供一种根据移动终端的地理位置，选择移动终端和无线电信网络的网络组件之间的通信链路的链路自适应参数的方法。
根据最佳实施方式，提供一个数据库，数据库包含向无线电信网络覆盖范围内的地理位置或区域分配的链路自适应参数。为了选择移动终端和网络组件之间的通信链路的链路自适应参数，确定移动终端的地理位置。通过利用该地理位置作为关键字执行数据库查询，提供为移动终端的当前地理位置分配的链路自适应参数。然后根据该链路自适应参数，构建通信链路。
根据本发明的最佳实施方式，链路自适应参数为一组预定调制和/或编码方案中的调制和/或编码方案，预定调制和/或编码方案如EGPRS应用中的MCS1到MCS9。
根据本发明的最佳实施方式，用数字地图的方式实现数据库，数字地图向地图上的地理区域分配链路自适应参数。可以在运维中心(OMC)观看带有分配的链路自适应参数的数字地图。
另外，根据本发明的最佳实施方式，通过推测移动终端的轨迹，基于过去的运动，预测移动终端的未来地理位置。借助于数据库确定所预测的地理位置的链路自适应参数，并利用预测的地理位置的链路自适应参数调换当前的链路自适应参数。这样，在移动终端的接收状态改变前，电信网络能够作出反应。
借助于任何无线定位技术，如基于网络的技术，基于手机的技术，同时涉及网络和移动终端的混合技术，以及其他位置技术，可以确定移动终端的地理位置。
基于网络的技术包括小区ID，RF指纹识别，绝对定时测量，到达时差(TDOA)，到达角(AOA)和TDOA/AOA或其他混合技术。
基于手机的技术包括GPS和辅助(A)-GPS技术。混合解决方案包括增强型观测时差(EOTD)。
蜂窝网络的最基本位置测量方法是小区ID，操作员可根据小区ID定位所用电话所在的小区。此种定位不会特别准确，因为蜂窝大小可以从几平方公里到仅仅几百平方米。通过使用AOA或TDOA方法能够获得更高精度。AOA计算信号到达两个基站的角度。TDOA测量同一信号到达三个独立基站的时差。
GPS定位限于增强型电话型号，因为它依靠实际支持全球定位(GPS)的手机。它需要称为辅助(A)-GPS的补充辅助数据，以支持快速定位和室内覆盖。
本发明的特别有利之处在于，它允许在建立到达移动终端的链路之前，初始选择适合于电信网络中依赖位置的接收条件的自适应参数，特别是调制和/或编码方案。这样，能够避免通信链路的基本质量角低甚至无法建立通信链路；并且还能够避免浪费带宽。
根据本发明的另一方面，通过收集移动终端向网络报告的链路质量参数，生成用来存储分配给地理位置或区域的链路自适应参数的数据库。以链路质量参数为基础，选择链路自适应参数。在数据库中存储选择的链路自适应参数和移动终端的地理位置。经过一定收集时间后，建立充足的统计基础，以便以移动终端的位置为基础预先选择链路自适应参数。
例如，在足以收集足够量数据以形成预先选择链路自适应参数的统计基础的预定时间间隔内，为生成数据库而进行数据收集。可以在某个时间间隔后重复以上处理，因为本地接收条件可能由于新的天线位置和/或由于其他环境条件(例如在高峰期间)改变。
附图说明
以下参照附图详细说明本发明的最佳实施方式，其中附图为：
图1表示数据获取流程图；
图2为电信网络一部分的框图；
图3为带有指派的调制和编码方案的数字地图示例；
图4为一个数据表，表示为图3所示的数字地图上的各位置分配的调制和编码方案；以及
图5表示基于位置信息选择调制和编码方案。
附图中各标号的含义是：
200电信系统
202网络部件
204数据库生成程序
206数据库查询程序
208模式选择
210SMLC
212移动终端
214数据库
216通信链路
300小区
302数字地图
304轨迹
具体实施方式
图1是一个流程图，说明获取基于位置选择链路自适应参数所需的数据库的过程。在步骤100中，建立移动终端和网络组件之间的通信链路。最初，使用一组默认链路自适应参数建立通信链路，因为在建立通信链路前无法获得移动终端的链路质量参数。
因而需要使用一组初始链路自适应参数建立通信链路。以下通过举例，在不失一般性的情况下，针对于调制和编码方案链路自适应参数，说明该方法。在步骤100中，使用默认调制和编码方案(MCS)建立通信链路。
在步骤102中，移动终端向网络组件报告链路质量参数。在EGPRS的情况下，这些参数是平均BEP和cv BEP。在步骤104中，确定与报告的链路质量参数相对应的MCS。如果该MCS与默认MCS不同，则利用在步骤104中确定的MCS替换默认MCS。
在步骤106中，确定移动终端的地理位置。可以利用任何合适的现有技术确定其位置，现有技术包括基于网络的技术，基于手机的技术和混合技术。
在步骤108中，结合步骤106中确定的移动终端地理位置存储步骤104中确定的MCS。对该电信网络覆盖的地理区域内的所有或某些移动终端重复该处理，或者对整个电信网络重复该处理，以便获得足够的数据覆盖。
图2表示对应的电信系统200。电信系统200具有执行链路自适应的网络组件202。网络组件202具有执行链路自适应的MCS1到MCS9。
网络组件202具有数据库生成程序204，数据库查询程序206和模式选择208。
将服务移动定位中心(SMLC)210连接到网络组件202，以便向网络组件202报告图2所示的活动移动终端212以及其他移动终端的地理位置。
另外，将网络组件202连接到数据库214，以便进行数据收集和数据库查询。
假设已经借助于模式选择208选择了网络组件202的数据收集/训练模式。可以手工，随机或在某个预定时间间隔之后进行该处理。
在数据收集/训练模式中，利用默认MCS(如MCS4)建立与移动终端212的通信链路216(比较图1的步骤100)。在建立通信链路216后，移动终端212向网络组件202报告其链路质量参数(比较图1的步骤102)。以移动终端212报告的链路质量参数为基础，网络组件202通过选择与所报告的链路质量参数相对应的MCS，执行链路自适应处理。
另外，网络组件202从SMLC 210那里接收表示移动终端212的地理位置的数据。数据库生成程序204在数据库214中存储网络组件202选择的MCS(比较图1的步骤104)和移动终端212的地理位置。在某个时间间隔内对具有网络覆盖的所有活动移动终端继续该处理，以便获得足够数目的样本点。
在生成数据库后，借助于模式选择208将该模式改变为基于位置的MCS预测模式。请注意，当该系统在基于位置的MCS预测模式中运行时，可继续数据库生成或数据库更新处理。
当移动终端212请求在该模式中建立通信链路216时，按以下方式选择用于建立通信链路216的MCS：在收到相应请求时，网络组件202从SMLC 210那里接收移动终端212的地理位置。数据库查询程序206借助于该地理位置执行数据库查询，以便从数据库214中获得为移动终端212的上述地理位置分配的MCS。利用该MCS而不是默认MCS建立通信链路216。在确定MCS之后，可以开始向移动终端212传送语音和/或数据。
作为数据库214的替代方案，可以使用神经网络，混合神经网络或其他自适应组件，以评价和/或存储在收集/训练模式中获得的数据。例如，可以使用地理位置作为输入参数MCS作为输出参数的神经网络。此时，利用收集/训练模式中获得的MCS/位置数据训练神经网络。在基于位置的MCS预测模式中，将移动终端的位置输入到提供预测MCS作为其输出参数的神经网络中。
图3表示无线蜂窝电信系统覆盖的区域的数字地图302(比较图2的电信系统200)。该电信系统具有一个小区300。在小区300内，有一个移动终端MT1，MT1从位置(x1，y1)开始，经由中间位置y1a，y1b，y1c，y1d，y1e，y1f和y1g，移动到位置(x1，y2)。当移动终端MT1沿轨迹304移动时，其地理位置受到测量，并在数据库中结合链路自适应层选择的MCS得以存储。对位于(x3，y3)的移动终端MT2进行相同处理。地图上的数字表示相应位置的MCS号。
图4表示对移动终端MT1执行的数据收集的结果。将图4所示的列表信息存储到数据库(比较图2的数据库214)中，和/或用来训练神经网络。在获得由位置和MCS信息组成的足够数目的测量样本后，将该模式改变为基于位置的MCS预测模式，从而当移动终端请求建立通信链路时，根据发起请求的移动终端的当前位置，确定初始MCS。
图5进一步说明基于位置的MCS预测模式中的处理。
在步骤500中，移动终端请求建立通信链路。在步骤502中，确定移动终端的实际位置。在步骤504中，利用该位置作为关键字执行数据库查询，以便确定初始MCS。作为替代方案，可以将该位置作为输出MCS的预测值的神经网络的输入参数。
在步骤506中，利用在步骤504中确定的MCS建立通信链路。
请注意，可以在诸如基站收发器(BTS)、基站控制器(BSC)和/或分组控制单元(PCU)之类的各种网络组件中实现本发明的链路自适应。
如果使用数据库存储收集的数据样本，则可以使用位置数据库或其他移动网络元件，例如位于BTS/BSC内部或其附近，以便快速访问。
作为从运行电信网络上收集数据样本的替代方案，也可以使用仿真。
此外，可以使用统计数字精调MCS数据集。例如，移动终端经历的通信链路的质量可能依赖于日时间。特别地，在高峰时间期间质量可能恶化。此时，可根据日时间使用不同数据集。
当使用神经网络时，可以将时间作为神经网络的附加输入参数。
此外，当在具有不同MCS的区域之间来回移动移动终端时，可以使用滞后。另外，也可以只对网络的一部分，如具有稳定质量状况的所有区域，应用本发明的方法。可以将本方法与其他MCS选择方法结合。

Claims (10)

1.一种用于选择移动终端和无线电信网络的网络组件之间的通信链路的至少一个链路自适应参数的方法，该方法包括以下步骤：
提供用于根据移动终端的地理位置确定链路自适应参数的装置；
确定移动终端的地理位置；
基于移动终端的地理位置，确定通信链路的链路自适应参数。
2.根据权利要求1的方法，链路自适应参数是一组调制和/或编码方案中的一个调制和/或编码方案。
3.根据权利要求1的方法，以数字地图的方式提供用于确定链路自适应参数的装置，数字地图向地理位置和/或区域指派链路自适应参数。
4.根据权利要求1的方法，还包括：
根据先前确定的移动终端的地理位置，预测移动终端的未来地理位置；
确定预测的地理位置的未来链路自适应参数。
5.一种用于生成向地理位置指派链路自适应参数的数据库的方法，该方法包括以下步骤：
a)从移动终端接收链路质量参数；
b)确定移动终端的地理位置；
c)基于链路质量参数确定链路自适应参数；
d)存储为该地理位置指派的链路自适应参数；
按一定次数重复步骤a)到步骤d)。
6.根据权利要求5的方法，其中在预定时间间隔内重复步骤a)到步骤d)。
7.一种用于选择移动终端和无线电信网络的网络组件之间通信链路的链路自适应参数的计算机程序产品，特别是数字存储介质，所述计算机程序产品包括执行以下步骤的程序装置：
输入移动终端的地理位置；
在存储为地理位置指派的链路自适应参数的数据库中执行数据库查询，以便确定移动终端的地理位置的链路自适应参数；
输出链路自适应参数。
8.一种用于生成向地理位置指派链路自适应参数的数据库的计算机程序产品，特别是数字存储介质，所述计算机程序产品包括用于执行以下步骤的程序装置：
输入移动终端的地理位置；
输入已经为该移动终端和无线电信网络的网络组件之间的通信链路确定的链路自适应参数；
以所指定的地理位置存储链路自适应参数，以便以后使用地理位置作为关键字进行检索。
9.一种无线电信网络的网络组件，该网络组件包括：
用于输入移动终端的地理位置的装置(210)；
为了确定在无线电信网络中到该移动终端的通信链路的链路自适应参数，使用移动终端的地理位置作为关键字，在存储为地理位置指派的链路自适应参数的数据库(214)中，执行数据库查询的装置(202，206)。
10.一种用于建立移动终端(212)和网络组件(202)之间的通信链路(216)的电信网络，通信链路具有链路自适应参数，该电信网络包括：
用于存储为地理位置指派的链路自适应参数的数据库装置(214)；
用于确定移动终端的地理位置的装置(210)；
用于通过使用移动终端的地理位置作为关键字查询数据库，根据地理位置，确定通信链路的链路自适应参数的装置(206)。
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