CN1675956B

CN1675956B - 用于通信系统中的资源分配的装置和方法

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Publication number: CN1675956B
Application number: CN038197642A
Authority: CN
Inventors: 张友领; 爱德沃德·克兰; 霍华德·托马斯
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC; Google Technology Holdings LLC
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: WO2004019643A1; GB0219437D0; GB2392347B; CN1675956A; GB2392347A; DE60308879T2; EP1532831A1; EP1532831B1; KR20050058418A; AU2003240676A1; KR100711531B1; DE60308879D1; ATE341913T1

Abstract

本发明涉及用于在通信系统中分配资源的系统。切换控制子系统(400)包括分布配置处理器(401)，其确定关于多个资源目录的分布配置。具体地，响应手机能力、小区负荷和其他的运行条件，确定切换到不同频段的优选概率。切换控制子系统(400)进一步包括随机数发生器(403)，用于确定关于用户单元的随机值。切换控制器(409)依赖于从分布配置和随机数选择的优选目录，自资源目录分配资源。由此获得了与分布配置相关的资源分布。特别地，本发明可应用于蜂窝通信系统，诸如GSM或者UMTS。

Description

用于通信系统中的资源分配的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于通信系统中的资源分配的装置和方法，特别是蜂窝通信系统。

背景技术

图1说明了根据现有技术的传统的蜂窝通信系统100的原理。地理区域被分为多个小区101、103、105、107，每个小区由基站109、111、113、115提供服务。基站通过固定网络相互连接，其可在基站101、103、105、107之间传递数据。由移动站所处的小区的基站通过无线通信链路为该移动站提供服务。在图1的示例中，移动站117由基站109在无线链路119上提供服务，移动站121由基站111在无线链路123上提供服务，等等。

当移动站移动时，其可以由一个基站的覆盖区域移动至另一基站的覆盖区域，即从一个小区移动至另一小区。例如，移动站125初始由基站113在无线链路127上提供服务。当其向基站115移动时，其进入两个基站111和113的重叠覆盖区域，并且在该重叠区域中，其改变为由基站115在无线链路129上支持。当移动站125进一步移动进入小区107时，其继续由基站115支持。这被称为移动站在小区之间的移交(handover)或者切换(handoff)。

典型的蜂窝通信系统典型地将覆盖区域延伸至整个国家，并且包括数百或者甚至数千个小区，其支持数千或者甚至数百万个移动站。从移动站到基站的通信被称为上行链路，而从基站到移动站的通信被称为下行链路。

互连基站的固定网络可操作用于在任意两个基站之间路由数据，由此使小区中的移动站能够与任何其他小区中的移动站通信。此外，固定网络包括用于互连到外部网络(诸如公共交换电话网络(PSTN))的网关功能，由此允许移动站与陆线电话以及由陆线连接的其他通信终端进行通信。而且，固定网络包括用于管理传统的蜂窝通信网络所需的许多功能，包括用于路由数据、准入控制、资源分配、用户计费、移动站鉴权等的功能。基站自身可被认为是固定网络的一部分。

分配给蜂窝通信系统的频段典型地受到严格的限制，并且因此必须在移动站之间有效地划分资源。蜂窝通信系统的基本属性是，通过分为不同的小区，在地理上对资源进行划分。这样，可以在规定的时刻将一定量的资源分配给规定的小区，由此减少了对邻小区的资源分配。为了使蜂窝通信系统的容量最优化，重要地是使由其他移动站引起的干扰或者对其他的移动站的干扰的影响最小。蜂窝通信系统的重要的优点在于，由于无线信号随距离衰减，因此由邻小区中的通信引起的干扰在距离足够远的小区中是可忽略的，并且因此资源在该小区中可重新使用。此外，典型地通过在时域、频域和/或码域划分资源，在一个小区中或者在小区之间对资源进行划分。不同的通信系统使用不同的用于此划分的原理。依赖于通信系统当前的负荷，资源分配可以是静态的或者是动态的，并且典型地使用静态资源分配和动态资源分配的组合。

第一代模拟通信系统使用频分多址(FDMA)系统，其中频域被用于小区之间的资源划分。在这些系统中，频段被分为典型地具有25kHz带宽的窄带信道。将一定数目的该信道分配给每个基站，并且在通话建立时，将向每个移动站分配具体的用于上行链路通信的窄带信道和用于下行链路通信的窄带信道。

当前，最普遍的蜂窝通信系统是被称为全球移动通信系统(GSM)的第二代系统。类似于模拟系统，频段被分为相对窄的200kHz的信道，并且向每个基站分配一个或者多个该频率信道。然而，相比于模拟系统，每个频率信道被分为8个独立的时隙，其允许多达8个移动站使用每个频率信道。此共享可利用的资源的方法被称为时分多址(TDMA)。在Michel Mouly和Marie Bernadette Pautet的“The GSMSystem for Mobile Communications”，Bay Foreign B ooks，1992，ISBN2950719007中可以找到GSM TDMA通信系统的进一步的描述。

在被称为IS95的第二代通信系统中，以及在诸如通用移动电信系统(UMTS)的第三代通信系统中，使用了资源分布的另一原理。这些系统将频段分为一个或者几个宽带信道，对于UTMS，其具有5MHz的带宽。典型地，在全部小区中使用一个宽带频率信道用于上行链路，并且使用不同的宽带频率信道用于下行链路。在该情况中，小区之间的分隔是通过使用扩频技术实现的，其中为每个小区分配了小区特有的长用户扩频码。

在这些系统中，待传送的信号与扩频码进行倍增，其具有典型地比信号的数据率大很多的码片速率。因此，窄带信号被扩展至宽带频率信道上。在接收机中，接收信号通过相同的扩频码进行倍增，由此导致重新产生原始的窄带信号。然而，来自其他的具有不同的扩频码的小区的信号不能通过接收机中的倍增进行解扩频，并且保持为宽带信号。因此，通过对解扩频窄带信号的滤波，可以移除来自这些信号的大部分的干扰，随即可接收该解扩频窄带信号。

使用扩频技术所带来的后果在于，通过滤波可移除处于窄带信号的带宽内的干扰信号量，并且因此将减小接收信号的信号干扰比。因此，其所具有的最深远的重要性在于，使基站之间的干扰最优化，以便于使系统的容量最大。在Harri Holma(编者)、Antti Toskala(编者)的“WCDMA for UMTS”，Wiley&Sons，2001，ISBN 0471486876中可以找到CDMA的进一步的描述，特别是UMTS的宽带CDMA(WCDMA)模式的描述。

随着近年来移动通信系统，特别是蜂窝通信系统的使用的急剧增加，对资源的需求显著增加。因此，附加频段已被分配用于蜂窝通信，使得目前有多个频段典型地可用于移动站。例如，目前许多GSM运营商具有覆盖数个频段的许可，这些频段包括：

PGSM：最初的(主要的)用于GSM的频段，其覆盖用于上行链路的890～915MHz和用于下行链路的935～960MHz。

GSM 1800：也被称为DCS或者DCS 1800。该频段覆盖用于上行链路的1710～1785MHz和用于下行链路的1805～1880MHz。许多运营商具有GSM 900或者GSM 1800频段的许可，而某些运营商具有覆盖全部两个频段的许可，或者同其他运营商达成共同的协议，允许独立的网络使用全部两个频段。

EGSM：这是被称为扩展GSM的附加频段。该频段为PGSM频段添加了用于上行链路的880～890的频段和用于下行链路的925～935频段。

在最初的GSM规范中，仅指定了GSM 900频段，并且因此早期的GSM移动站仅具有使用该频段的单一的能力。而且，尽管具有使用全部或者大部分频段的能力的移动站变得日益普遍，但是出于成本原因，许多移动站被制造为仅具有使用理论上可利用的频段的子集的能力。因此对于典型的蜂窝通信系统，移动站的群体覆盖了广的能力范围，并且对于资源管理而言，重要的是针对给定的移动站的能力分布，对资源分配进行优化。

用于增加蜂窝通信系统容量的另一方法是使用分层小区。这样，被称为微小区或者微微小区的较小的小区位于被称为宏小区的较大的小区中。微小区和微微小区具有非常小的覆盖区域，由此允许非常接近的频率的重新使用。宏小区常常用于在密集分布的区域中和热点区域中提供附加的容量。然而，为了使通信系统的容量最优化，重要的是，对不同小区之间的资源分配进行优化。因此，资源分配变成非常关键和复杂的过程，特别是对于具有多个频段，而其中全部或者某些频段具有分层小区的系统。

而且，许多运营商已拥有第三代蜂窝通信系统的许可，诸如UMTS。典型地将这些系统配置为覆盖区域岛(island of coverage)，其中覆盖区域限于典型地较小的分立区域。这些区域之中和区域之间的服务将由第二代系统提供，诸如UMTS，并且因此可以预期，大部分第三代移动站将是双模式移动站，其可在第二代和第三代通信系统中工作。因此在这些系统中，在不同通信系统的频段之间，必须对资源分配进行进一步的仔细的管理。

清楚的是，资源管理变得日益关键和复杂，并且对于资源分配而言重要的是进行尽可能最优化的管理，以便于使通信系统的容量最大，并且提供对用户的最优服务。因此，已发展了大量的资源分配算法，特别是切换算法。然而，这些算法倾向于不考虑不同频段或者系统中间的资源分配或者切换，或者倾向于使用非常简单的判定标准。具体地，当全部的GSM移动站倾向于具有PGSM能力，而仅有子集在历史上具有使用其他频段的能力时，使用简单的标准，其中所有的具有多频段能力的移动站切换至新的频段。例如，在组合的PGSM和GSM 1800系统中，当GSM 1800基站可用于移动站时，所有的双频段移动站切换至GSM 1800。

然而，此非常简单的方法是非常缺乏灵活性的，并且在许多情况中，不能导致最优化的资源利用。例如，在GSM 1900上的用于双频段移动站所需的发射功率明显高于在PGSM上的发射功率，由此导致了显著增加的干扰。因此，当前方法导致了通信系统的减小的容量以及针对用户的劣化的服务。因此，用于资源分配的改进的系统是有利的。

发明内容

因此，本发明试图提供改进的资源分配的系统。优选地，本发明试图减轻或者缓和一个或者多个上文提及的缺陷，并且特别地，试图提供更加灵活的和/或有效的用于资源分配的系统。

因此，提供了在蜂窝通信系统中分配资源的方法，该方法包括：确定关于多个资源目录的分布配置；确定关于通信系统的通信元素的随机值；和响应关于多个小区的测量的切换参数、该随机值和该分布配置，自多个资源目录中的一个分配资源。

这样，本发明试图单独地或者组合地提供一个或者多个下列优点。

通过非常简单的处理获得了显著地更加有效的资源分布，该处理导致了增加的服务质量。非常灵活的资源分布和分配是可实现的，而且其可以进行动态地调整并且适于满足当前的条件。通信系统容量的显著增加是可能的。

根据本发明的特征，随机值是响应分布配置进行加权的权重值。这提供了低的复杂度和成本有效的实现方案。

根据本发明的另一特征，多个资源目录对应于不同的频段。因此，该方法提供了用于在不同的频段中分配资源的简单而有效的方法。

根据本发明的一个特征，多个资源目录对应于不同的通信系统。因此，该方法提供了用于在不同的通信系统中分配资源的简单而有效的方法。

根据本发明的不同的特征，响应多个资源目录中的每一个的优先级值，确定分布配置。因此，资源分布可容易地适合于不同资源目录之间的优选分布。

根据本发明的另一特征，每个资源目录具有相关的频段，并且分布配置响应优选频段。这样通过简单的方法可使资源分布适合于满足在通信系统频段上的优选分布。

根据本发明的不同的特征，分配资源的步骤包括在随机值和至少一个资源目录之间建立映射的步骤。这提供了本发明的简单而有效的实现方案。

根据本发明的一个特征，多个资源目录是无线资源目录。因此，该方法对于管理无线资源是特别有利的。

根据本发明，通信系统是蜂窝通信系统。这样，提供了在蜂窝通信系统中管理资源的有效的方法，由此可以增加容量和/或针对用户的服务质量。

根据本发明的不同的特征，通信元素是用户单元。因此，特别地，蜂窝通信系统中的用户单元的资源使用可以以简单而有效的方法进行管理。

根据本发明的一个特征，响应蜂窝通信系统中用户单元的能力的分布来确定分布配置。因此，该方法可以提供对用户单元的分布的有效的和准确的适应方案。具体地，分布配置可以动态地更新以满足用户单元的能力的变化、修改和/或发展。

根据本发明的另一特征，多个资源目录对应于蜂窝通信系统中的不同的分级层。这样，针对蜂窝通信系统的分层结构，可对资源分布进行优化。

根据本发明的不同的特征，响应小区负荷的分布来确定分布配置。这提供了有待考虑的当前的小区负荷条件。因此，通过当前的资源分布可以获得快速而有效的资源分配。

根据本发明，资源分配响应关于多个小区的测量的切换参数。因此，针对大的用户单元群体，可以对资源分布进行优化，同时允许识别关于每个独立的用户单元的适当的切换候选者。

根据本发明的另一特征，该方法进一步包括用户单元进行切换以利用所分配的资源的步骤。通过将用户单元移至优选资源目录，这提供了控制资源分布的有效的方法。

根据本发明的不同的特征，响应分布配置，设置关于每个资源目录的优先级的时间间隔，并且分配资源的步骤进一步响应该时间间隔。这提供了非常简单的控制资源分布的方法，其仅需要对切换操作进行不经常的修改。

根据本发明的一个特征，分配资源的步骤包括，确定优选资源目录。因此，该方法提供了使资源偏向于优选资源目录的简单的方法。

根据本发明的另一特征，分配资源的步骤包括，依赖于优选资源目录，修改至少一个切换参数。这样，提供了简单的切换方法，其中可以引入偏置，用以将资源分布引向优选资源分布。

根据本发明的不同的方面，提供了用于在蜂窝通信系统中的分配资源的装置，该装置包括：处理器，用于确定多个资源目录的分布配置；随机处理器，用于确定关于通信系统的通信元素的随机值；和资源控制器，用于响应关于多个小区的测量的切换参数、该随机值和该分布配置，自多个资源目录中的一个分配资源。

附图说明

通过参考附图，将仅借助于示例来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据现有技术的蜂窝通信系统的图示；

图2是GSM通信系统结构的简化的图示；

图3是根据本发明的实施例，排列切换候选者的示例的图示；

图4是根据本发明的实施例的切换控制子系统的元件的图示；

图5是根据本发明的实施例的资源分配的方法的流程图的图示；和

图6说明了根据本发明的实施例，对图3的切换候选者的列表的重新排序。

具体实施方式

在下文中，主要通过参考GSM蜂窝通信系统来描述本发明的优选实施例。然而，将显而易见的是，本发明可应用于许多其他的通信系统，包括，例如，第三代蜂窝通信系统。

在蜂窝通信系统中，固定的基础设施典型地包括用于管理资源分配的复杂的功能，特别是用于管理用户单元切换的功能。用户单元典型地可以是无线用户设备、移动站、通信终端、个人数字助理、膝上型电脑、嵌入式通信处理器或者任何通过空中接口进行通信的通信元素。

图2是GSM通信系统结构的简化的图示。在典型的GSM蜂窝通信系统中，大量的基站控制器(BSC)201(未示出)连接到主交换中心(MSC)203。MSC是中央交换中心，并且交换不同BSC之间的通信，由此连接到一个BSC的用户单元可以同与其他BSC相关的用户单元通信。此外，MSC负责连接到其他网络，执行鉴权、某个移动性管理等。MSC 203，以及典型地BSC 201，连接到操作和维护中心(OMC)205，其是网络运营商监控网络的运行和性能的地点。典型地，可以在OMC处设置多种运行参数，并且可以将其传递给其他的网络元素，诸如BSC。这样，网络的运行可通过OMC 205进行管理。BSC连接到多个基站收发信机(BTS)207，其负责通过空中接口与相关小区中的用户单元通信。

典型地，切换控制功能分布在BSC和相关的BTS的功能之间。这样，在优选实施例中，蜂窝通信系统包括在BSC和BTS之间分布的切换控制子系统。此外，该通信系统包括用于建立关于具体的逻辑信道的物理信道的子系统，处理初始的系统设置和可更新的设置变化等。

例如，该切换控制子系统识别何时出现需要切换的无线条件，处理测量报告信息和收集/提供信道干扰电平测量值。来自这些测量的数据存储在数据库中，其还存储控制测量值平均处理的定时的参数。这些数据用于执行所需的测量值平均处理。切换控制处理还使得涉及接收自用户单元的相邻频率的测量值映射到邻小区的频率。当邻小区信息和网络出现变化时，对有关数据库进行适当的修改。切换控制子系统可以确定，除了基于用户单元测量以外，出于其他原因而需要切换。这些原因可以包括，不同小区的负荷，时间前置量等。

该切换控制子系统进一步包括切换评估子系统，其响应需要切换的判定，评估切换候选者。需要切换的判定包括确定候选小区的列表。该切换评估子系统负责重新排列切换候选者列表，以便于选择最佳的候选切换小区。如果切换是内部的(即，切换到这样的BTS，其与当前服务BTS相同，处于同一BSC控制下)，则该切换控制子系统自身处理切换。否则，如果切换是外部的，则该切换评估子系统向固定网络发送切换请求消息。该消息包括有关所选候选小区的信息，并且传递到目标BTS。

该切换控制子系统进一步包括通话资源管理器，其负责基于小区负荷和信道干扰电平选择无线资源。其还排列对无线资源的请求，选择连接数目，动态地改变业务信道设置，跟踪空闲信道干扰电平上的数据，以及报告资源指示级别。此外，该切换控制子系统依赖于MSC优先级、运营商优先级和可获得的资源，选择信道语音速率和语音版本。

如前文所提及的，该切换控制子系统负责在通话过程中监视来自用户单元的测量报告。GSM用户单元能够监视多达64个邻居。该用户单元向切换控制子系统发送信息，其有关这样的信号电平，即在该信号电平处该用户单元接收邻居的接收电平的导频信号。此外，其还发送这样信息，其有关邻居的基站识别码的解码、服务小区的接收电平、接收质量、时间前置量、功率电平、是否激活了不连续的传输、以及哪个用户列表用于该测量。

在切换控制子系统处，对测量值求平均，并且在该平均处理中使用指明测量值数目的数据库参数。然后切换控制子系统使用用户单元测量的参数，对切换做出决定，改变功率电平并改变时间前置量。切换触发器典型地基于下列标准(按照优先级顺序)：

接收质量(上行链路)

接收质量(下行链路)

干扰电平(上行链路和下行链路)

接收信号强度(上行链路)

接收信号强度(下行链路)

距离(时间前置量)

功率预算(PBGT)

在通话过程中，出于任何上文列出的原因，切换变得是必要的。在优选实施例中，通信系统利用多个频段，并且在切换控制子系统的数据库中设置用户单元所允许切换到的频段。切换到哪个小区的判定通常基于功率预算算法。一个功率预算的算法的示例是：

PBGT_(n)＝邻小区接收信号功率-服务小区接收信号功率

＝neighbour_rxlev_dl_(n)-[server_rxlev_dl+PWR_C_D]

其中：

●server_rxlev_dl和neighbour_rxlev_dl_(n)是分别服务小区的业务信号的信号电平和由用户单元测量的当前邻小区的导频信号的信号电平。

●PWR_C_D是关于服务小区的修正系数，其对应于测量业务信号和全功率导频信号之间的功率电平差。

通常，切换到具有最高功率预算的邻小区。

目前，当前全球的GSM用户的80～90％属于缓慢移动和稳定的范畴。部署分层的或者分级的网络意味着，可以提供较大的频谱效率、覆盖范围和容量。然而，引入分层结构需要仔细的资源管理，并且因此现有的切换算法通过定制功率预算的计算而进行了修改。在分层系统中典型地同时使用了多种不同的功率预算算法。一个传统的切换算法的具体示例是这样的切换算法，其中仅在必要时才允许微小区切换到宏小区。因此，针对相邻的微小区执行常规的功率预算算法，并且用户单元切换到具有最佳功率预算的微小区。仅在不存在提供可接受的质量的微小区时，才考虑宏小区。如果未确定可接受的微小区，则针对相邻的宏小区执行功率预算算法，并且用户单元切换到由此确认的目标小区。

因此，为了优化蜂窝通信系统的性能和服务，重要的是，具有有效地管理所有可利用的资源目录的资源分布的切换控制子系统。切换算法在资源管理方面的效能依赖于运营商网络中频率中的业务分布以及该网络中的用户单元的具体能力。例如，在双频段(例如，PGSM/GSM1800)网络中，仅有用户单元的小的子集在历史上具有使用GSM 1800频段的能力，因此，如果可行，则切换算法使所有具有GSM 1800能力的用户单元切换到这些频段。然而，目前大部分用户站能够工作于两个频段，由于将大部分用户单元切换到GSM 1800，因此该算法导致了不均匀的资源负荷。这导致了干扰的增加并且因此减小了服务质量和通信系统的容量。例如，在PGSM/EGSM/DCS1800网络中，或者在GSM-GPRS-UMTS网络中，情况变得更加复杂，并且清楚的是，需要更加精细的算法。

最近使用的切换算法倾向设计为具有不超过两个频段，并且在设计该算法时，大部分用户单元主要仅能够工作于一个频段(即，PGSM)。然而在此期间，用户单元的能力得到极大的提高，并且目前在现今的网络中存在各种各样的用户单元的分布。而且，现在某些网络具有多种技术(GSM、GPRS、UMTS、CDMA2000、IS95、IS136)和所配置的频段(PGSM、EGSM、GSM1800、PCS1900)。根据优选实施例，提供了一种用于切换的更加灵活的系统，其导致了增加的容量和改善的服务质量，同时具有较少的掉话。

根据优选实施例，切换控制子系统基于用户单元的测量结果，确定适当的切换候选者。具体地，为了使邻小区被认为是有效的切换目标，必须满足这样的标准，即其指出可以获得关于该邻小区的可接受的性能。因此，该标准确保了，在足够使该小区的BTS支持良好的通话的功率电平处，用户单元接收潜在的切换目标。如果用户单元处关于邻小区的接收电平高于阈值RXLEV_MIN_(n)，则该邻小区被认为是有效的，输入到潜在候选者的列表上，其中可在切换控制数据库中设置阈值RXLEV_MIN_(n)。

标准1：rxlev_ncell_(n)＞rxlev_min_(n)

其中：

rxlev_ncell是关于该邻居的所处理的最近的平均接收信号强度，而rxlev_min_(n)是数据库定义的阈值。

根据优选实施例，满足标准1的切换候选者排列在分级的潜在切换候选者列表中。通常，根据功率预算排列切换候选者，并且发起针对具有最高功率预算的邻小区的切换。然而，在优选实施例中，切换候选者的排序进一步考虑了所使用的资源目录的优先级。这样，在优选实施例中，指出了多个资源目录。例如，这些目录可以对应于与分层小区结构的不同层组合的可利用的不同频段。因此，双频段分层的层中的目录可以是，例如：

目录1：PGSM微层

目录2：PGSM宏层

目录3：GSM 1800微层

目录4：GSM 1800宏层

在其他实施例中，不同的目录可以限于可利用的频段。在该实施例中，可以使用用于在每个频段中的微小区和宏小区之间进行选择的传统的算法。在其他的实施例中，该目录可以包括其他的可利用的资源，其包括其他交互工作通信系统，诸如UMTS或者其他的第三代系统。

在优选实施例中，响应资源目录优先级执行切换候选者的排序。在最简单的实施例中，切换候选者的排序是这样的，即优选目录的所有切换候选者排列得最高，因而处于列表的顶部。在图3中说明了该方法，该图是切换候选者的队列的示例的图示。

图3示出了第一列表301，其对应于由切换控制子系统根据功率预算排列的切换候选者305～321的队列。如可以看到的，候选者3305具有最佳的功率预算，其后面是候选者6307和候选者4309。因此，通常发起针对切换候选者3305的切换。然而，根据优选实施例，通过考虑不同资源目录的优先级，重新排列切换候选者列表。在示例中，资源目录简单的存在于不同的频段中。这些频段中的一个是优选频段，例如，其可以优选用于使尽可能多的用户单元切换到GSM 1800。因此，重新排列切换候选者，使得优选频段的所有切换候选者移至顶部，即排列得最高。图3说明了重新排列的列表303，其中由于候选者4309是具有最高功率预算的优选频段的切换候选者，因此其排列得最高。其后面是同样使用了优选频段的候选者7313和2319。候选者3305现排列为第四最佳候选者。因此，在重新排序之后，发起针对候选者4的切换，而不是候选者3。

根据优选实施例，通过确定关于多个资源目录的分布配置，确定关于通信系统的通信元素的随机值，以及响应该随机值和随机分布配置，自多个资源目录中的一个分配资源，对资源进行分配。具体地，在优选实施例中，通信元素是用户单元，且资源目录主要包括无线资源目录。

图4是根据本发明的实施例的切换控制子系统400的元件的图示。

切换控制子系统400包括分布配置处理器401，其确定通信元素(诸如用户单元)在不同的资源目录上的(诸如不同的频段)适当的分布。例如，分布配置处理器401可以确定，在包括对应于两个不同的频段的两个资源目录的通信系统中，用户单元应是均等分布的。因此，对于每个目录，确定的分布配置是50％。在某些实施例中，分布配置不是根据用户站的分布确定的，而是根据资源的分布确定的。这在这样的系统中是特别有利的，即其中资源需求在用户单元之间变化显著。

切换控制子系统400进一步包括发生器，用于确定关于通信元素的随机值。在优选实施例中，该发生器是随机数发生器403，其产生随机数，用于寻求切换到邻小区的用户单元。随机数发生器403和分布配置处理器401连接到目录优先级处理器405，其基于该随机数和分布配置确定优选的资源目录。

在简单的实施例中，在随机值和至少一个资源目录之间使用了映射。例如，在优选实施例中，随机数的可能值的范围被分为对应于每个资源目录的区间。选择区间的尺寸用以对应相关的目录被使用的概率。因此，如果随机数发生器产生了在0～100之间均匀分布的数，且第一频段被使用的概率是30％，而第二频段被使用的概率是70％，则设置区间，使得第一频段的区间是0～29，而第二频段的区间是30～100。

目录优先级处理器405连接到切换候选者排序处理器407，其响应关于不同邻小区的功率预算，其根据所选的优选资源目录而进行修改，对切换候选者列表进行排序。具体地，在优选实施例中，功率预算切换候选者列表被重新排序，使得对应于优选资源目录的邻居排列在列表的顶部，如图3中的具体示例所说明的。

切换候选者排序处理器407连接到切换控制器409，其响应重新排序的切换候选者列表，选择切换候选者。典型地，发起针对最高级的切换候选者的切换。然而，如果该切换出于某些原因不能执行，例如，由于该切换候选者的基站过载并因此拒绝切换请求，则切换控制器409前进，发起针对列表中的下一候选者的切换。

图4中示出的切换控制器409连接到用于控制切换的固定网络的剩余部分。然而，将显而易见的是，切换控制子系统400可以以任何适当的形式和在任何适当的位置实现，并且在优选实施例中，切换控制子系统形成了固定网络的一部分，并且具体分布在支持服务小区的BSC和BTS之间。

在另一实施例中，分布配置处理器401连接到随机数发生器403，其连接到目录优先级处理器405。在该实施例中，随机值是响应分布配置进行加权的加权值。具体地，目录优先级处理器405使用的映射是固定的，由此，例如，任何低于50的随机数将导致第一频段被选为优选频段，且任何高于50的随机数将导致第二频段被选为优选频段。然而，在该情况中，随机数发生器403不产生均匀的随机数，而是产生反映出分布配置的随机数。例如，如果分布配置规定第一频段被选择的概率是30％，且第二频段被选择的概率是70％，则随机数发生器403包括加权操作，使得产生的数的30％在0～50之间，且该数的70％在50～100之间。

因此，根据所述实施例，通过随机的优先级方法确定切换的决定和选择，如通过关于每个资源目录的可编程加权或偏置所说明的。例如，依赖于(例如)在特定时刻是优选的频段，通过随机性概率，选择优选资源目录。一个具体示例是，如果在网络中存在三个频段，则PGSM是优选的概率可被设置为20％，EGSM的概率被设置为40％，且DSC 1800的概率被设置为40％，假设有PGSM能力的用户单元的比例相比于能够工作于另两个频率的用户单元是较高的。这允许对后两个频段的较大的偏置，由此具有切换到这些频段的能力的用户单元将更加可能这样操作，留下了那些不能处于PGSM频段上的用户单元。因此，该设置可以导致用户单元的均匀的分布，但是可被设置使得资源分配将导致所需的用户单元分布。

而且，典型地，分布配置可以响应通信系统的运行条件，动态地进行更新。例如，如果当前的运行条件在第一频段上具有过高的比例，则可以将关于该频段的概率设置得非常低，直至达到较均匀的分布，此时使该概率再次升高。

图5是根据本发明的实施例的资源分配的方法的流程图500的图示。

在步骤501中，开始切换过程。可以使用任何检测需要切换的适当的方法，包括检测到当前链路的质量是不够的。此外，或者可替换地，可以连续不断地执行该方法，并且如果存在切换候选者满足特定的条件集合，则可以发起切换。这些条件可以包括，例如，关于邻小区的功率预算超出规定的阈值，或者邻小区在确定的优选频段上是可利用的。因此，根据所述实施例的方法自身可以触发切换。

在步骤503中，确定切换方法是否应包括考虑优选资源目录。具体地，确定关于切换控制子系统的设置数据库是否具有这样的参数集，即使得应使用频段优先级模式。如果否，则该方法前进至步骤505，根据传统的切换方法执行切换评估和选择。

如果设置了频段优先级模式，则该方法前进至步骤507，其中产生分布配置。该分布配置优选地是关于用户单元的所需的切换分布配置，并且优选地使得该切换分布将导致所需资源目录上的所需的资源分布。

在步骤509中，产生随机值。该随机值优选地是随机数。然后该方法前进至步骤511，其中确定优选资源目录，诸如优选频段。该优选资源目录是响应随机值和分布配置确定的，并且优选地使得，获得了关于每个资源目录的所需的切换概率。在优选实施例中，选择优选频段用以满足得自分布配置的概率。

在步骤513中，切换候选者列表重新排序，使得对应于优选资源目录的切换候选者排列得最高。在步骤515中，选择排列得最高的切换候选者作为切换候选者，该方法终止于步骤517，开始适当的切换。

因此，根据本发明的优选实施例，网络运营商可以控制用户单元切换到具体资源目录的概率。这将确保将业务引导至所有可利用的资源，由此可以控制资源分布并且可以是所有的资源目录齐平。这提供了非常灵活的系统，其中网络中的整体资源分布可以通过非常简单的过程进行管理，该过程仅需要非常少的控制输入。设置可以容易地更新，并且因此资源分布可动态地更新，同变化的运行条件相适应。而且，针对资源目录的当前级别，该系统可灵活地更新和定制。因此，其提供了基于实际频段和层来扩展随机概率的灵活性，以及配置于运营商网络中的技术。具体地，切换算法不仅需要涉及诸如PGSM、EGSM和DCS 1800的频段，而且可以扩展以考虑其他的目录，诸如，关于宏层和微层的PCS 1900、CDMA 2000、IS95、IS136、GPRS、UMTS和GSM。

因此，基于分布配置和切换参数值，使用切换到层或小区的概率分配的所需的随机算法，提供了关于资源目录(或者远离资源目录)的偏置。该算法易于实现，并且可以在不要求其他层上的业务负荷信息前提下实现。

例如，根据优选实施例，不需要设置永久优选频段以获得规定的资源分布。而是可以设置关于使用不同频段的随机概率。例如，如果它们被设置为33.33％PGSM、33.33％EGSM和33.33％DCS 1800，则业务分布在整个频段上均匀分布。然而，如果在网络中还存在微层PGSM，则这可以导致宏层中的PGSM频段相比于宏层中的其他两个频段具有较少的负荷。在该情况中，当此时选择PGSM作为优选频段时，用户单元将倾向于去往微层PGSM频段，出现某些由宏层PGSM频段服务的过流。然而，通过修改分布配置，可以容易地管理该情况。因此，设置概率以反映宏小区层的存在，将导致，例如，概率被设置为PGSM 46％、EGSM 27％和DCS 180027％。通过这些设置，业务分布在宏层中的整个频段上是均匀的，全面利用了微层中的频段。因此，在不使用特殊的微小区算法的情况下实现了微层的全面利用。

分布配置可以是固定的或者是半永久性的。例如，其可被设置为反映可利用的资源目录和它们之间的优选分布。然而，分布配置优选地是动态更新的，此外，或者可替换地，其依赖于一个或者多个与通信系统设置和/或运行条件相关的参数。

因此，分布配置优选地响应蜂窝通信系统中的用户设备的能力的分布而确定。因此，在某些实施例中，考虑了用户单元的能力，具体地，考虑了用户单元使用不同的资源目录的能力。

因此，在一个实施例中，当设置概率时，考虑网络中用户单元的能力的分布。这允许非匀质(non-homogenous)通信系统中的有效率的资源分布，以使用多种资源目录，其中该非匀质通信系统的用户单元的能力具有大的和可变的变化。例如，业务分布仍可以均匀地散布在整个可利用的频段上，即使仅有某些用户站具有GSM 1800能力，而所有的用户单元是具有PGSM和EGSM能力的。例如，如果50％的用户单元是具有GSM 1800能力的，而所有的用户单元具有PGSM和EGSM能力，此外，存在PGSM微层，则将关于分布配置的概率设置为PGSM 25％、EGSM 10％以及最后的DCS 180065％。这导致了业务均匀地分布在宏层中的整个频段上，同时微层得到了全面利用。因此，通过使每个宏层中的负荷均匀，获得了非常有效的资源利用，导致了减小的干扰和因此增加的容量。

在某些实施例中，考虑网络配置策略，具体地，使用宏小区、微小区和微微小区确定分布配置，由此实现所需的资源分布。因此，多个资源目录可以对应于蜂窝通信系统的不同的分级层。这样，通过非常简单的控制方法，有可能实现不同层的负荷中的所需分布。而且，可以在具有不同频段的分级层上控制该负荷。

在某些实施例中，可以响应小区负荷的分布确定分布配置。例如，可以连续地监控通信系统的负荷。因此，如果确定了一个资源目录的小区的负荷是沉重的，而其他资源目录的小区的负荷不是沉重的，则改变分布配置，用以进一步偏置轻负荷的资源目录。因此，如果GSM1800小区的负荷是沉重的，而GSM 900不是这样，则GSM 900频段被选作优选频段的概率增加。

在某些实施例中，至少一个资源目录对应于不同的通信系统。因此，切换不但可以考虑对应于(例如)不同的频段的资源目录，而且还包括了所有可利用的资源目录。目前，许多GSM运营商部署了与GSM系统协同运行的第三代系统。具体地，第三代用户单元典型地能够在第二代和第三代通信系统之间切换，诸如在GSM和UTMS之间切换。因此，在这些情况中，分布配置优选地与两个通信系统的资源目录相关。此外，在本发明的考虑范围内，其可应用于具有多个子通信系统的通信系统。具体地，第二代和第三代通信系统可被视为同一通信系统的独立的子通信系统。

不需要针对每个独立的切换事件确定根据分布配置的切换选择。而是，在一个实施例中，在规定的时间间隔内，关于每个资源目录的优选资源目录是固定设置的。在该实施例中，响应分布配置设置关于每个资源目录的优先级的时间间隔，并且资源分配响应该时间间隔。在该实施例中，不产生具体的随机值或者随机数，而是响应切换请求的时刻确定随机值(或者实际上可以是切换请求或者触发的时刻)。因此，依赖于切换请求的时刻，选择优选资源目录。由于无线电条件的复杂的和无序的本质，网络中的切换时刻是随机的，因此将实现所需的随机分布。

因此，作为具体的示例，设置第一频段，使之在规定时间(例如5分钟)内是优选频段。在该时间间隔的末尾，设置第二频段，使之在规定时间内是优选频段。通过改变该时间间隔的长度，可以获得所需的切换分布。例如，如果第二时间间隔也是5分钟，则获得了均匀的分布，但是如果其被设置为10分钟，则实现了针对第二频段的强偏置。

在另一实施例中，该时间间隔是固定的，例如5分钟，但是在每个固定时间间隔的末尾，响应概率分布和随机值选择新的频段。因此，在该实施例中，随机值不是仅针对一个用户单元特别产生的，而是将相同的随机值用于所有在该时间间隔中尝试切换的用户单元。在该实施例中，通过这样的频率实现了所需的资源分布，即在该频率下每个频段均被选作优选频段。

在某些实施例中，资源分配包括，依赖于优选资源目录修改至少一个切换参数。具体地，在一个实施例中，修改关于每个切换候选者的功率预算，用以反映当前的优选资源目录。具体地，针对优选资源目录的所有切换候选者，优选地使功率预算偏移预定的量。例如，对于利用优选频段的所有邻小区，可以使测量功率预算增加(例如)6dB。

图6说明了根据本发明的该实施例，对图3的切换候选者的列表的重新排序。

在该示例中，响应功率预算301排序的切换列表具有排列在最高处的候选者3，其后面是候选者6和4。然而，相比于图3的实施例，当前的实施例并未将所有优选频段的候选者移至该列表的顶部。而是其使优选频段的候选者的功率预算偏移预定的量。这样，候选者4、7和2的功率预算增加了该量。然后响应该偏移的功率预算值重新排列候选者切换列表，用以提供经补偿的功率预算切换候选者列表601。如图6中所说明的，候选者4的补偿使得关于该候选者的功率预算高于候选者3和6的功率预算，因此候选者4是优选切换候选者。然而，候选者7的补偿仅导致该候选者具有优于候选者6的功率预算，而其仍然劣于候选者3。因此，候选者3是第二高的切换候选者，其后面是候选者7和6。在重新排序之后，经补偿的功率预算切换候选者列表601用于发起切换。

因此，该实施例提供了针对优选资源目录的更加灵活和准确的偏置。而且其确保了，当存在更好的可利用的资源目录时，用户单元将不会试图以具有差的功率预算值的资源目录为目标。其规定了，当执行候选者列表的重新排序时，结果可以自动地一起考虑全部的优选资源目录因素、微小区因素以及功率预算因素。因此，其规定了，当条件允许时，用户单元将保持在微层上，或者如果其处于宏层上，则试图切换到微层，作为其第一选择。如图6指出的，当优选资源目录的候选者相对于其他的候选者而言具有适度的功率预算值时，优选目录候选者将倾向于向列表顶部偏移。然而，如果优选资源目录的候选者具有不适当的功率预算值，则另一候选者是关于切换目标的第一选择。显然，偏置的水平依赖于用于该偏移的预定的值。

将显而易见的是，本发明可以以任何适当的方式或者在任何适当的位置实现。具体地，本发明可以在固定网络和/或蜂窝通信系统的用户单元中实现。

对于用户单元的实现方案，本发明可以，例如，主要在空闲模式的过程中，在用户单元的小区的选择或者小区的重新选择程序中实现。在该情况中，用户单元优选地能够积极地决定选择哪个频率或者附于哪个频率。优选地，在该实现方案中，优选地由固定网络发送或者广播用于确定分布配置的多种参数，诸如可利用的资源目录、每个小区的负荷和用户单元的能力的分布。

本发明可以以任何适当的方式实现，包括硬件、软件、固件或者它们的任何组合。然而，本发明优选地实现为在一个或者多个数据处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以位于核心网络、无线接入网络、用户单元或者任何适当的物理或者功能性位置。事实上，可以在单一的单元中、在多个单元中或者作为其他的功能单元的一部分，实现该功能。因此，本发明可以在单一的单元中实现，或者可以物理地或者功能性地分布在通信系统中。

Claims

1.一种在蜂窝通信系统中分配资源的方法，该方法包括：

确定关于多个无线资源目录的分布配置；

确定关于通信系统的用户单元的随机值；和

响应关于多个小区的测量的切换参数、该随机值和该分布配置，分配来自多个无线资源目录之一的资源。

2.如权利要求1所述的方法，其中随机值是响应分布配置进行加权的权重值。

3.如权利要求1～2中任意一项所述的方法，其中多个无线资源目录对应于不同的频段。

4.如权利要求1～2中任意一项所述的方法，其中多个无线资源目录对应于不同的通信系统。

5.如权利要求1～2中任意一项所述的方法，其中响应多个无线资源目录中的每一个的优先级值，确定分布配置。

6.如权利要求5所述的方法，其中每个无线资源目录具有相关的频段，并且分布配置响应优选频段。

7.如权利要求1所述的方法，其中分配资源的步骤包括在随机值和至少一个无线资源目录之间建立映射的步骤。

8.如权利要求1所述的方法，其中响应蜂窝通信系统中用户单元的能力的分布来确定分布配置。

9.如权利要求1所述的方法，其中多个无线资源目录对应于蜂窝通信系统中的不同的分级层。

10.如权利要求1所述的方法，其中响应小区负荷的分布来确定分布配置。

11.如权利要求1所述的方法，进一步包括用户单元进行切换以利用所分配的资源的步骤。

12.如权利要求1所述的方法，其中响应分布配置，设置关于每个无线资源目录的优先级的时间间隔，并且分配资源的步骤进一步响应该时间间隔。

13.如权利要求1所述的方法，其中分配资源的步骤包括，确定优选资源目录。

14.如权利要求13的方法，其中分配资源的步骤包括，依赖于优选资源目录，修改至少一个切换参数。

15.一种用于在蜂窝通信系统中分配资源的装置，该装置包括：

处理器，用于确定多个无线资源目录的分布配置；

随机处理器，用于确定关于通信系统的用户单元的随机值；和

资源控制器，用于响应关于多个小区的测量的切换参数、该随机值和该分布配置，分配来自多个无线资源目录之一的资源。