CN1864342A - 无线电网络中的频率偏移跳跃的方法及系统 - Google Patents

无线电网络中的频率偏移跳跃的方法及系统 Download PDF

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Abstract

用于无线电信系统的跳频序列发生器系统(40)采用可变频率偏移(FO)来确定在移动台与网络节点之间的通信中使用的跳频序列。跳频序列发生器包括频率偏移跳跃发生器(42)，它选择可变频率偏移，使得跳频序列提供小区内干扰分集。对于各移动台，频率偏移跳跃发生器确定映射到多个可能频率偏移(FO)之一的频率偏移索引(FOI)。频率偏移索引(因而相应的频率偏移)被确定，以便提供具有干扰分集以及正交性的跳频序列。频率偏移索引具有第一分量和第二分量。频率偏移索引的第一分量是提供例如不是正交的FO跳跃序列之间的冲突分集的小区间分量。第二分量是提供具有两个序列之间的可变差异的正交(无冲突)序列的小区内分量。小区内分量子发生器可按照“短序列”模式或者“长序列”模式工作。长序列模式在具有相等FOHSN的两个序列之间呈现相邻频率冲突率，而与所选的两个不同FOSEED的选择无关。另一方面，短序列模式在某些对之间比在其它对之间产生更高的冲突率。

Description

无线电网络中的频率偏移跳跃的方法及系统
背景
[0001]发明领域
[0002]本发明涉及电信领域，具体来说，涉及蜂窝电信系统中采用的跳频技术。
[0003]相关技术及其它考虑事项
[0004]跳频常用于蜂窝无线电信系统、如全球移动通信系统(GSM)，以便改进系统性能。一般来说，跳频通过引入频率分集和干扰分集来改进系统性能。改进的性能意味着，蜂窝网络在采用跳频时可以比原来的情况加载更多负荷。也就是说，跳频增加网络的容量。跳频对移动台之间的干扰的影响由于趋向于具有更严格的频率再用的干扰限制网络规划而变得更加重要。
[0005]在采用跳频的无线电信系统中，跳频序列通常在呼叫建立时分配给移动台。频率分集通过随时间在频率序列上传送每个无线电信信号来实现。各无线电信号通过频率序列来传送，因为无线电信号通常经受称作瑞利衰落的幅度变化。但是，在任何给定情况中，瑞利衰落一般对于在某些频率携带的无线电信号比其它频率携带的影响更大。因此，通过不同频率的序列传送无线电信信号可增加正确接收信号的概率，因为瑞利衰落显著地负面影响通过其中传送无线电信信号的每一个频率是不太可能的。对于包含使瑞利衰落下降期间遇到的位错误能够校正的冗余度的信号存在这种好处。因此，信号质量得到改进，以及整体系统性能得到增强。
[0006]除了衰落之外，无线电信号经常遇到相同频率上的业务(例如来自处于附近的移动台)引起的(即共信道干扰)以及相邻频率上的业务引起的(即邻信道干扰)不同程度的干扰。如果共信道和/或邻信道干扰相当大，则与无线电信号关联的信号质量可能受到严重影响。理论上，通过引入干扰分集，跳频在大量终端用户当中扩展共信道和邻信道干扰，使得特定终端用户遇到的共信道和邻信道干扰被分集化。整体效果是提高网络上的信号质量，从而改进整体系统性能。
[0007]跳频通过改进信号质量来改进系统性能，而频率再用则设计用于通过增加系统容量来改进系统性能。更具体来说，频率再用允许两个或两个以上小区同时使用相同频率或频率组，只要两个小区之间的距离(即“再用距离”)足以使原本可能对信号质量有不利影响的任何共信道干扰最小。但是，随着对蜂窝服务的需求增加，再用距离很可能减小。而且，随着再用距离减小，共信道干扰很可能增加。
[0008]为了避免采用相同频率集的位置接近的移动台(例如连接到相同基站的移动台)之间的严重干扰，将正交跳频序列分配给这些移动台。如果对于所有的时间步长k，S1(k)≠S2(k)，则两个跳频序列S1和S2为正交的。正交由符号S1⊥S2表示。如果冲突概率P(S1(k)＝S2(k))＝p，对于某种情况0＜p＜1，则两个跳频序列S1和S2部分正交，如符号S1⊥pS2所示。如果p＝1/N，其中N为用于跳频的频率数量，则提供全干扰分集。如果p＝0，则存在正交性。
[0009]根据传统的跳频技术，跳频序列可从为整个系统或者系统的一部分、例如小区建立的参考跳频序列中得出。通常(例如在GSM中)，参考跳频序列是由小区特定参数(例如跳频序列号“HSN”)以及在呼叫建立或切换时分配的移动特定参数所确定的循环或伪随机序列。也就是说，在切换或呼叫建立时，移动台被告知确定参考跳频序列的小区特定参数，并且被分配与移动台在其中工作的小区关联的移动特定参数(例如可用频率偏移)。移动台跳跃通过随时间从参考跳频序列偏移等于它被分配的频率偏移的固定量的频率序列。根据GSM标准，各频率偏移称作移动配置指数偏移(即MAIO)。根据这两个参数(例如HSN和MAIO)以及在时间上对跳频序列计时的参数(例如TDMA帧号)的值，两个移动台所使用的跳频序列或者相同、正交或者非正交但具有随机冲突，从而得到干扰分集。在呼叫建立或切换时向移动台分配不同的恒定频率偏移是取得正交性的尝试。
[00010]例如，考虑时间周期t1-t10上表示为1、2、3、...、12的一组十二个频率的参考跳频序列为[9，5，11，1，3，9，12，10，7，8]。如果对于第一小区中以这个参考跳频序列进行工作的第一移动台例如分配频率偏移零，则第一移动台将在时间周期t1-t10跳跃通过序列[9，5，11，1，3，9，12，10，7，8]。如果对于第二小区中以相同组的十二个频率、相同的同时TDMA帧号(或其它相似的定时参数)以及相同的参考跳频序列进行工作的第二移动台分配频率偏移七，则第二移动台将在时间周期t1-t10跳跃通过序列[4，12，6，8，10，4，7，5，2，3]。根据传统的跳频技术，分配给每个移动台的频率偏移保持恒定。因此，如上所述，在第一小区中工作的第一移动台与在第二小区中工作的第二移动台之间的频率偏移保持在固定值以跳频序列中的频率数量为模(本例中，保持固定为7模12)。
[00011]为了更有效地处理干扰限制网络，已经提出各种策略，例如，与智能跳频序列分配结合以便使所选小区中的移动台之间的共信道和邻信道干扰最小的小区组的同步。但是，传统的策略具有各种限制。这些限制出自以下事实：在处理干扰时，有两个重要分量要考虑。第一分量是同时采用相同频率的移动台之间的共信道干扰。第二分量是同时采用邻近频率的移动台之间的邻信道干扰。
[00012]传统跳频策略的第一个限制是缺乏小区内以及采用相同的基本跳频序列和定时参数值的同步小区(即，在GSM中分配了相同HSN并且同时具有相同TDMA帧号的小区)之间的邻信道干扰分集。
[00013]传统跳频策略的第二个限制是缺乏采用相同的基本跳频序列、相同定时参数值以及相同频率偏移的同步小区(例如，在GSM中采用相同HSN、同时TDMA帧号以及MAIO的小区)之间的共信道干扰分集。
[00014]传统跳频策略的第三个限制是对基本跳频序列中的差异(例如非随机性)的不敏感性。
[00015]授予Craig等人的美国专利6233270公开了一种以参考跳频序列加上已经分配的频率偏移跳跃序列的函数从一个频率跳到另一个的移动台，通过引用结合到本文中。频率偏移跳跃序列在同步小区的每个中不同，从而创建干扰分集。因此，美国专利6233270描述一种获得已经分配了相同跳频序列的同步小区之间的干扰分集的方法。
[00016]但是，如前面所述，对于在其中出现小区内共信道或者小区内邻信道干扰的同步和不同步网络，小区中的干扰分集也可能是重要的。例如，当阻塞BCCH配置被用于一次再用网络并且硬件负荷为0.5以上时，发生小区内干扰，因为在相同小区中的相邻频率的使用在这种网络中是无法避免的。在这种情况中，通过跳频来避免小区中的连续(忽略DTX)邻信道干扰将是有益的。
[00017]因此，难题是构造频率偏移跳跃序列，它们与原始跳频序列结合来提供小区(即使小区采用相同的基本跳频序列、相同的频率集、相同的同时定时参数值以及相同的频率偏移集)之间的干扰分集以及邻信道分集(例如在小区内)，同时对于共信道干扰保持正交性。
[00018]例如，假定采用两个基本参数的典型GSM跳频方法：跳频序列号(HSN)以及对基本跳频序列的频率偏移(MAIO)。难题是产生频率偏移跳跃序列，使得根据输入参数，两个频率偏移序列或者是正交的且具有可变频率偏移差异，或者是非正交的且具有随机冲突，使得干扰分集可由频率偏移序列单独提供(与基本跳频序列无关)。
[00019]因此，所需的以及本发明的目的是基于频率偏移在小区中提供干扰分集的跳频设备和技术。
[00020]有利的是，在它的一个或多个方面，本发明针对和解决以下问题：
-频率偏移跳跃序列生成，它组合共信道干扰的消除(正交性)和采用相同频率集的可选择连接之间的邻信道干扰分集。
-通过改进现有跳频方法(例如GSM)中的不理想伪随机跳频的随机性的频率偏移跳跃序列、在非正交序列之间改进的共信道干扰分集。
-频率偏移跳跃序列生成，它可易于与采用例如固定频率偏移的任何现有跳频发生器结合。
-最佳或接近最佳的邻信道干扰分集。
-通过分配给网络节点和移动台的适当参数集的可控性和灵活性。
-使该方法可使用并且符合不同网络规划和频率规划配置的可缩放性。
发明内容
[00021]用于无线电信系统的跳频序列发生器系统采用可变频率偏移来确定在移动台与网络节点之间的通信中使用的跳频序列。跳频序列发生器可位于网络节点或者移动台，以及优选地，相似的跳频序列发生器位于移动台以及网络节点。
[00022]跳频序列发生器系统包括频率偏移跳跃发生器，它选择可变频率偏移，使得跳频序列提供小区内(或邻信道)干扰分集。对于各移动台，频率偏移跳跃发生器确定映射到多个可能频率偏移之一的频率偏移索引。频率偏移索引(因而相应的频率偏移)被确定，以便提供具有干扰分集以及正交性(特别是在某些跳频序列之间的同时正交性和邻信道干扰分集)的跳频序列。频率偏移索引具有第一分量和第二分量。频率偏移索引的第一分量为小区间分量，以及第二分量为小区内分量。第一即小区间分量由小区间序列子发生器产生；第二即小区内分量由小区内分量子发生器产生。
[00023]小区内分量子发生器引入新参数(FOSEED)；小区间分量引入新参数(FOHSN)。FOHSN参数用作频率偏移跳跃序列号，并且分配给移动台，用于产生唯一的伪随机序列。FOSEED参数分配给移动台，并且用于避免具有相等HSN和FOHSN以及频率偏移(FO)和频率的相等分配的移动台之间的频率冲突。小区内分量子发生器的输出是范围为0至NFO-1(NFO为频率偏移集中的可能频率偏移的数量)的整数I2。小区内分量提供具有两个序列之间的可变差异的正交(无冲突)序列。可变差异的效果是邻信道干扰分集。邻信道干扰分集表示两个移动台在整个会话中经常不是频率“相邻者”。
[00024]小区内分量子发生器可按照“短序列”模式或者“长序列”模式工作。长序列模式在具有相等FOHSN的两个序列之间呈现相邻频率冲突率，而与所选的两个不同FOSEED的选择无关。另一方面，短序列模式在某些对之间比在其它对之间产生更高的相邻频率冲突率。
[00025]在短序列模式中，分配给移动台的跳频序列循环重复。在短序列模式情况的一个示范实施例中，小区内分量I2由小区内分量子发生器通过计算表达式I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+FOSEED)modNFO)来确定，其中S为基本序列0，2，4，...K1，K2，K2-2，...3，1，其中，K1＝2*[(NFO-1)/2]；K2＝2*[(NFO)/2]-1；FN为时间索引；FOSEED是在呼叫建立时分配给移动台的唯一整数；以及NFO为可能频率偏移集中的频率偏移的数量。小区内分量子发生器的输出是范围为0至NFO-1的整数I2。
[00026]在长序列模式中，不是每个周期重复相同的短序列，而是根据用于不同移动台的不同短序列之间转换的自循环方案来使用正交序列中另一个。在长序列模式情况的一个示例实施例中，小区内分量I2由小区内分量子发生器通过计算表达式I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+K)mod NFO)来确定，其中，参数S、K1、K2、FN、NF0和FOSEED与短序列模式中相似地定义，但是K＝S(1+(FOSEED+FN div NFO)mod NFO)。
[00027]小区间分量提供例如不是正交的FO跳跃序列之间的冲突分集。对于每个时间步长，将FOHSN、FN和NFO作为输入(FOHSN和NFO通常在会话期间是恒定的)。小区间分量子发生器的输出优选地是伪随机整数，它必须取范围为0-M中的值并且在其中应当均匀分布，其中M必须等于或大于NFO-1。不同的FOHSN产生对于FN＝0，1，2，...唯一输出序列，其中的平均冲突率在任何两个不同序列之间等于1/(M+1)。小区间分量子发生器可采用任何方法，只要满足对输入和输出的要求。用作小区间分量子发生器的一个示例发生器是标准GSM跳频发生器。
附图简介
[00028]通过以下结合附图对优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优点将会非常明显，附图中，参考标号表示各个视图中的相同部件。附图不一定按照比例，重点在于说明本发明的原理。此外，在一些附图中给出各个功能框。本领域的技术人员知道，这些功能可采用各硬件电路、采用结合适当编程的数字微处理器或通用计算机工作的软件、采用专用集成电路(ASIC)和/或采用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实现。
[00029]图1是电信网络的简图，其中，跳频序列以传统方式来分配。
[00030]图2是电信网络的简图，其中，跳频序列根据可变频率偏移来分配。
[00031]图3是示例跳频序列生成系统的示意图，它对于网络节点与移动台之间的通信采用可变频率偏移。
[00032]图4是图3的跳频序列生成系统中包含的示例频率偏移跳跃发生器的示意图。
[00033]图5是简图，说明图4的频率偏移跳跃发生器中包含的映射单元的示例操作。
[00034]图6是简图，说明图4的频率偏移跳跃发生器的小区内分量子发生器所产生的示例周期短序列。
[00035]图7A-图7E说明采用短小区内序列的方法且具有彼此间的可变偏移的两个示例正交跳频序列的生成。
[00036]图8A-图8E说明采用长小区内序列的方法的两个示例正交跳频序列的生成。
[00037]图9A-图9E说明采用在FO序列与最终跳频序列之间产生随机冲突的参数设定得到的两个示例非正交跳频序列的生成。
[00038]图10是示意图，说明在网络节点上的跳频序列生成系统的位置以及在移动台上的相同或相似但兼容形式的跳频序列生成系统的位置，以及促进具有可变频率偏移的跳频的参数的下载。
[00039]图11A和图11B是图表，分别说明对于第一策略的上行链路和下行链路的每个用户的平均FER的分布。
[00040]图12是图表，说明两个跳频序列的局部冲突率。
[00041]图13A-图13D是图表，说明跳频序列的自协方差函数。
附图详细说明
[00042]为便于说明而不是进行限制，以下描述中提出了诸如特定体系结构、接口、技术等具体细节，以便透彻地理解本发明。然而，本领域的技术人员清楚，在不同于这些具体细节的其它实施例中也可实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的装置、电路及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍对本发明的说明。此外，在一些附图中给出各个功能框。
[00043]图1说明一种电信网络，其中，跳频序列以传统方式来分配。图1的电信网络说明三个小区，具体为小区A、小区B和小区C，各小区具有关联的相应基站20A、20B和20C。在图1所示的时间，两个示例的典型移动台221和222在小区A中工作。已经对图1所示的所有基站分配了相同的频率分配。也就是说，各基站可在频率f1、f2、...fN上工作。
[00044]已经对图1的各基站分配跳频序列号(HSN)。具体来说，对于基站20A，HSN＝1；对于基站20B，HSN＝4；以及对于基站20C，HSN＝18。各跳频序列号(HSN)表示特定的基本(或参考)跳频序列。因此，采用跳频序列号(HSN)是对基站分配相应的基本(或参考)跳频序列的一种便捷方式。
[00045]根据传统惯例，对小区A中工作的每个移动台22分配不同的频率偏移(FO)。例如，移动台221已经分配FO＝4，而移动台222已经分配FO＝0。在GSM用语中，频率偏移(FO)称作移动配置指数偏移(MAIO)。如前面所述，各移动台与基站之间的通信在跳频序列中的频率上执行，其中跳频序列取决于分配给移动台的HSN和频率偏移(FO)。
[00046]与图1对照，图2说明一种电信网络，其中，跳频序列根据可变频率偏移来分配。图2的服务于各个小区A、B和C的基站30A-30C表示为具有与图1的对应小区相同的频率偏移和相同的跳频序列号(HSN)。考虑到采用可变频率偏移的能力，为图2的移动台提供具有N-1个成员的频率偏移集(FO集)以及称作FOSEED的新参数。具体来说，移动台321已经被分配FOSEED＝4，而移动台322已经被分配FOSEED＝0。此外，在图2的网络中，各基站30已经被分配新参数FOHSN的不同值。如图2所示，对于基站30A，FOHSN＝13；对于基站30B，FOHSN＝25；以及对于基站30C，FOHSN＝2。
[00047]现在，这些新参数(例如FOSEED和FOHSN)的重要性以及可变频率偏移的采用和优点一般在与它们兼容的新跳频序列生成系统的一个示例实施例的上下文中描述。应当理解，本文所述的实施例只是代表性的，并且可采用它的其它实现和形式。
[00048]图3说明这样一种示例跳频序列生成系统40，它对于网络节点与移动台之间的通信采用可变频率偏移。如以下所述，跳频序列生成系统40可处于网络节点或者移动台，以及兼容形式的跳频序列生成系统40用于网络节点以及与网络节点通信的移动台。
[00049]跳频序列生成系统40包括跳频发生器41，它接收来自频率偏移跳跃发生器42的、各帧的频率偏移(FO)。对于每个时间步长(例如帧)，跳频发生器41接收以下输入：跳频序列号(HSN)(如框43所示)；用于小区中跳频的“N”个频率的集合的频率分配(如框44所示)；计数器或帧号(FN)，对跳频计时(如框45所示)；以及频率偏移(FO)，它由频率偏移跳跃发生器42提供。
[00050]关于对跳频发生器41的某些输入，在一个示例实现中，跳频序列号(HSN)通常为0到63并且包括0和63在内的整数。在这些HSN值中，1-63产生不同的伪随机输出序列，而HSN＝0(在当前论述中未采用)则产生循环序列。跳频序列号(HSN)通常基于每个小区来设置。FN(帧号)一般对于每个时间步长(或传输突发)增加一。帧号(FN)在FN达到最大值(例如FNMAX)时从0重新开始。
[00051]对跳频发生器41的一个重要输入是频率偏移(FO)，它由频率偏移跳跃发生器42提供。频率偏移(FO)是范围为0至N-1(N为可能频率偏移集中的可能频率偏移的数量)的整数。在跳频发生器41中，频率偏移(FO)被添加(模N)到HSN和N所确定的基本序列。一个小区中不同的移动台(具有相等HSN)通常采用不同的频率偏移，以便避免它们之间的频率冲突。在传统(GSM)跳频中，移动台在给定会话中采用相同的频率偏移(FO)。本领域的技术人员会认识到，频率偏移(FO)与GSM中采用的移动配置指数偏移(MAIO)相似，但是由频率偏移跳跃发生器42产生，以便作为可变频率偏移，从而实现本文所述的有利操作。
[00052]频率偏移跳跃发生器42在图3中表示为接收(对于各时间步长、例如帧)以下输入：计数器、时间索引或帧号(FN)，它对跳频计时(如框45所示)；整数FOHSN(如框46所示)；频率偏移(FO)集(如框47所示)；数量NFO(如框48所示)，它通知集合中的频率偏移(FO)的数量；以及称作FOSEED的数或籽(如框49所示)。对于每个时间步长、例如对于每个时间帧，频率偏移跳跃发生器42输出其频率偏移(FO)。
[00053]因此，包括频率偏移跳跃发生器42的跳频序列生成系统40在时间索引(例如FN)的计时期间产生可变频率偏移，并作为时间索引的函数，以便确定移动台与网络节点之间的通信中使用的跳频序列。而在其它系统中，频率偏移可能取决于预先确定或预先分配的参数，本文所述的跳频序列生成系统40即时产生可变频率偏移，作为时间索引(以及在呼叫建立时指定的参数)的函数。
[00054]整数FOHSN(框46所示)用作频率偏移跳跃序列号，并且分配给移动台，用于产生唯一的伪随机序列。在一个示例实现中，整数FOHSN基于每个小区来设置，并且具有范围是从1到63的值。一旦被分配，移动台在会话中则采用这相同的FOHSN。
[00055]框47所示的频率偏移(FO)集在会话期间分配给特定用户(移动台)。数量NFO通知集合中的频率偏移(FO)的数量。FO集对于小区中的所有移动台可能是共同的，但是也可能对于不同移动台分别设置。在发生映射的一个实施例中，必要的是，FO以升序排列，使得正确进行从FO索引(FOI)到FO的映射。
[00056]FOSEED参数(框49所示)用于避免具有相等HSN和FOHSN以及FO和频率的相等分配的移动台之间的频率冲突。移动台在整个会话中采用相同的FOSEED。
[00057]频率偏移跳跃发生器42的输出是频率偏移(FO)。频率偏移(FO)是施加到跳频发生器41的整数。
[00058]如图4所示，频率偏移跳跃发生器42具有两个分量：小区间序列子发生器51和小区内分量子发生器52。小区间序列子发生器51产生频率偏移索引(FOI)的第一即小区间分量I1；小区内分量子发生器52产生频率偏移索引(FOI)的第二即小区内分量I2。小区间分量I1以及小区内分量I2是范围为0至NFO-1的整数。
[00059]频率偏移跳跃发生器42还包括模NFO加法器54和映射单元56。映射单元56有权访问频率偏移(FO)集(框47所示)。对于各时间步长(例如各帧)，小区间序列子发生器51和小区内分量子发生器52产生相应的小区间分量I1和小区内分量I2，它们由模NFO加法器54进行组合。具体来说，模NFO加法器54执行表达式1的操作指示，以便提供频率偏移索引(FOI或I)。频率偏移索引I是范围为0至NFO-1的整数。
[00060]I＝(I1+I2)mod NFO  表达式1
[00061]对于各时间步长，模NFO加法器54所得到的频率偏移索引(FOI)施加到映射单元56。映射单元56的操作的示例情况如图5所示。换言之，映射单元56将频率偏移索引(FOI)映射到在FO集(框47所示)中给出的这组已排序(升序)FO。因此，映射单元56根据频率偏移索引(FOI)从频率偏移集(由框47表示)获得适当的频率偏移(FO)。对于图5所示的特定示例映射配置，频率偏移索引(FOI)0使映射单元56提供频率偏移(FO)0。从图5中还可以看到，存在下列其它的映射：当FOI＝1时，频率偏移(FO)＝3；当FOI＝2时，FO＝6；当FOI＝3时，FO＝9；以及当FOI＝4时，FO＝12。大家会理解，图5的实例用于NFO等于五的情况。图5中说明的NFO的具体值和映射只是示范性的，并且对于其它实现可能有所不同。
[00062]对于各时间步长，映射单元56输出的频率偏移(FO)作为来自频率偏移跳跃发生器42的最终输出施加到跳频发生器41。跳频发生器41把以频率数量N为模的频率偏移(FO)添加到基本跳频序列(从跳频序列号HSN确定)，以便提供移动特定序列。
[00063]本领域的技术人员会理解，包括跳频发生器41和频率偏移跳跃发生器42中的一个或两个的跳频序列生成系统40的功能，以及小区间序列子发生器51和/或小区内分量子发生器52的功能，均可采用各硬件电路、采用结合适当编程的数字微处理器或通用计算机工作的软件、采用专用集成电路(ASIC)和/或采用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实现。
[00064]子发生器
[00065]如上所述，频率偏移跳跃发生器42包括用于产生小区间分量I1的小区间序列子发生器51以及用于产生小区内分量I2的小区内分量子发生器52。采用两个分量并且通过简单加法(采用映射单元56基于模数)将其组合的原因在于，分开处理小区间和小区内要求，以及确保保存一个或两个分量所提供的预期统计属性(随机跳频)。小区间分量I1提供干扰分集，而小区内分量I2则提供具有相邻冲突分集的正交(不重叠)序列。换言之，小区间分量I1(对于小区中的所有移动台共同的)处理小区间干扰(FO冲突“分集”通过随机跳频的干扰分集)，而小区内分量I2则处理小区内干扰(提供具有相邻冲突分集的正交跳频序列)。组合属性主要为分量的各个属性之和。
[00066]小区间序列子发生器
[00067]在一个示例实施例中，小区间序列子发生器51例如是由计数器FN计时的伪随机数发生器。小区间序列子发生器51产生具有0与NFO-1之间的值的小区间分量I1。小区间序列子发生器51具有以下要求：(1)它被用于产生的序列由FOHSN参数唯一确定；(2)从长远来看，具有不同FOHSN的序列应当符合NFO时间步长中的一个。另外，在一个所述实施例中，小区间序列子发生器51满足以下条件：(3)它采用三个输入变元：FOHSN、NFO、FN；(4)它输出范围为0至NFO-1的整数；以及(5)它是在NFO整数上具有均匀分布的伪随机。
[00068]存在若干可用类型的伪随机数发生器，它们可根据上述标准使用。这种伪随机数发生器的一个实例是例如GSM规范05.02中所述的传统GSM跳频序列发生器，通过引用将它结合于本文中。对于采用两个输入变元来组成唯一籽的通用伪随机发生器G，在时间FN对于具有参数FOHSN的移动台的小区间索引I1可写为表达式2。
[00069]I1(FN，FOHSN)＝G(FN，FOHSN)  表达式2
[00070]因此，小区间序列子发生器51是与为GSM指定的相同类型的基本跳频发生器。这表示它具有相同类型的输入和输出。发生器的内部机制是任意的，只要它满足随机数发生器的一些基本要求，即输出在指定的整数范围上均匀分布，以及不同的序列(不同的跳频序列号HSN)具有接近零的互相关。与GSM发生器相似，可能存在产生非随机(例如周期性)序列的某些参数设定(例如某些HSN)。这种特定输出序列可用于FO跳跃方法中，但是，基本概念是采用伪随机输出。
[00071]小区内序列子发生器
[00072]如上所述，跳频序列发生器41包括频率偏移跳跃发生器42，它选择可变频率偏移，使得跳频序列提供邻信道干扰分集。对于各移动台，频率偏移跳跃发生器42确定由映射单元56映射到多个可能频率偏移之一的频率偏移索引FOI(参见图5)。频率偏移索引(因而相应的频率偏移)被确定，以便提供具有干扰分集以及正交性的跳频序列。又如上所述，频率偏移索引具有两个分量：小区间分量I1和小区内分量I2。小区内分量I2由小区内分量子发生器52产生。
[00073]小区内分量子发生器52所产生的小区内序列是正交序列集，并且提供邻信道干扰分集，它通过确保两个小区内序列对于连续帧或时间步长不给出相邻索引、例如有邻信道干扰分集来得到。邻信道干扰分集表示两个移动台在整个会话中常常不是频率“相邻者”。如以下所述，小区内分量子发生器可按照“短序列”模式或者“长序列”模式工作。
[00074]短序列模式
[00075]在短序列模式中，分配给移动台的跳频序列循环重复。短序列模式中使用的短序列是确定性和周期性的，如图6的基本小区内序列所示。从图6可以理解，帧号(FN)计数器和移动特定FOSEED参数确定小区内分量I2。在短序列模式中，小区中的所有移动台采用相同的基本序列，但是具有参数FOSEED给出的时间移位。对于等于0、1、....、NFO-1的FOSEED，提供NFO个正交序列。
[00076]在实现短序列模式的一个示例实施例中，小区内分量子发生器52计算表达式3来确定小区内分量I2。
[00077]I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+FOSEED)mod NFO)表达式3
[00078]在表达式3中，S为基本序列0，2，4，...K1，K2，K2-2，...3，1。在基本序列S中，K1和K2的值分别由表达式4和表达式5提供。
[00079]K1＝2*[(NFO-1)/2]    表达式4
[00080]K2＝2*[(NFO)/2]-1    表达式5
[00081]前面已经说明了表达式3、表达式4和表达式5中使用的参数。简言之，FN是时间索引；FOSEED是在呼叫建立时分配给移动台的唯一整数；以及NFO是可能频率偏移集中的频率偏移的数量。小区内分量子发生器的输出I2是范围为0至NFO-1的整数。
[00082]表1说明其中NFO等于七的图6的序列的短序列模式情况(一个周期)。表1具体说明对于具有七个不同FOSEED值的移动台的时间步长I2(0)至I2(6)的小区内分量I2。表1的每行表示用于每个时间步长的对于给定FOSEED的小区内分量I2。例如，表1的第一行分别表示对于具有FOSEED＝0的移动台、用于时间步长0-6的值0、2、4、6、5、3、1。
[00083]表1：短序列模式实例
  FOSEED  I2(0)  I2(1)  I2(2)  I2(3)  I2(4)  I2(5)  I2(6)   与FOSEED 0的相邻冲突的数量
  0   0   2   4   6   5   3  1   -
  1   2   4   6   5   3   1  0   2
  2   4   6   5   3   1   0  2   2
  3   6   5   3   1   0   2  4   3
  4   5   3   1   0   2   4  6   3
  5   3   1   0   2   4   6  5   2
  6   1   0   2   4   6   .5  3   2
[00084]表1的最右列表示对于具有给定FOSEED的移动台与第一序列(FOSEED＝0)的相邻冲突的数量。例如，考虑行FOSEED＝1，只有两个与行FOSEED＝0的相邻冲突。第一个这种相邻冲突出现在时间步长3，其中第一行(FOSEED＝0)的I2(3)＝6与第二行(FOSEED＝1)的I2(3)＝5相邻，因为6与5相邻。第二个这种相邻冲突出现在时间步长6，其中，第一行(FOSEED＝0)的I2(6)＝1与第二行(FOSEED＝1)的I2(6)＝0相邻，因为1与0相邻。如表1所示，大部分序列对具有两个与FOSEED＝0的相邻冲突，只有少数对具有三个相邻冲突。在确定相邻冲突的数量时，应当记住，I2(k)＝6被认为与不同FOSEED值的I2(k)＝0相邻。
[00085]序列的最佳选择将使所有对之间的相邻冲突的最大数量为最小，它可表示为三(与NFO的值无关)。所建议的序列对于奇数频率偏移(NFO奇数)满足这个条件。如果NFO为偶数，则所建议的序列略微未达最佳标准，因为它在某些对之间产生四个相邻冲突(但是对于大部分对有两个相邻冲突)。
[00086]采用这些短序列的一个可能的缺点在于，某些对在每个周期(每个NFO时间步长)始终遇到例如三个相邻冲突，而其它对则始终遇到两个相邻冲突。可能希望避免的另一个属性是，两个短序列、例如FOSEED＝0和FOSEED＝1之间的差异没有太大变化。对于具有对某些跳频序列对频率偏移差异敏感的冲突率的一些系统、如GSM跳频，更希望具有更为可变的频率偏移(FO)差异。
[00087]长序列模式
[00088]考虑到短序列模式的以上可能的缺点，优选的是采用S给出的基本序列，但是在每个周期之后改变为前一周期中使用的序列的移位形式。换言之，对于NFO个连续周期(各包含NFO个时间步长)，采用那些可用的(参见表1)之中的新正交序列。转换完成，使得两个移动台在相同周期中决不采用相等序列。转换以不定期方式执行，从而得到频率偏移(FO)差异的增加变化。基本序列S用来确定哪个序列用于全周期(包含NFO个子周期)的哪个子周期。
[00089]表2表示对于一个移动台(移动台具有FOSEED＝0)以及对于NFO＝7的情况，子周期K＝0至K＝6的操作的示例长序列模式。表2表示一个周期，它包括七个子周期(每个子周期为表2的一行)，采取由(FN div NFO)给定的顺序，即K＝0，2，4，6，5，3，1。
[00090]表2：长序列模式实例
  K(子周期)  I2(0)  I2(1)  I2(2)  I2(3)  I2(4)  I2(5)  I2(6)
  0(FN div NFO＝0)   0   2   4   6   5   3   1
  1(FN div NFO＝6)   2   4   6   5   3   1   0
  2(FN div NFO＝1)   4   6   5   3   1   0   2
  3(FN div NFO＝5)   6   5   3   1   0   2   4
  4(FN div NFO＝2)   5   3   1   0   2   4   6
  5(FN div NFO＝4)   3   1   0   2   4   6   5
  6(FN div NFO＝3)   1   0   2   4   6   5   3
[00091]因此，在表2中，K给出正交子序列的顺序。移动台特定参数FOSEED用于在周期中可用的NFO正交序列上分布不同的移动台。
[00092]从上面可以理解，在采用长序列模式的另一个示例实施例中，小区内分量子发生器52计算表达式6来确定小区内分量I2。
[00093]I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+K)mod NFO)  表达式6
[00094]在表达式6中，S同样是前面所定义的基本序列0，2，4，...K1，K2，K2-2，...3，1，但其中K由表达式7给出。在表达式7中，“div”表示整数除法，即，x div y相当于[x/y]。
[00095]K＝S(1+(FOSEED+FN div NFO)mod NFO)表达式7
[00096]因此，在长序列模式中，不是每个周期重复相同的短序列，而是根据不同移动台的不同短序列之间转换的适当循环方案来使用正交序列中另一个。长序列模式在具有相等FOHSN的两个序列之间呈现相邻频率冲突率，而与所选的两个不同FOSEED的选择无关。另一方面，短序列模式在某些对之间比在其它对之间产生更高的冲突率。
[00097]实例
[00098]图7A-图7E、图8A-图8E和图9A-图9E说明由跳频序列生成系统40、以及具体由频率偏移跳跃发生器42促进的具有可变频率偏移(FO)的跳频的三个独立实例。图7A-图7E共同说明第一实例；图8A-图8E共同说明第二实例；图9A-图9E共同说明第三实例。在所有三个实例中，对于沿垂直(Y)轴标记为频率0、1、2、3和4的N＝5个邻接频率执行跳频。附图的水平(X)轴对应于增加的时间步长(例如增加的FN)。
[00099]在实例中，为了简洁起见，存在频率偏移索引(FOI)到频率偏移(FO)的一对一映射，如下所述：FOI＝0映射到FO＝0；FOI＝1映射到FO＝1；FOI＝2映射到FO＝2；FOI＝3映射到FO＝3；以及FOI＝4映射到FO＝4。
[000100]每个示例具有两个跳频序列。所述跳频序列的第一个(对于例如具有FOSEED＝0的第一移动台MS1)在附图的图表中由星号表示；所述跳频序列的第二个(对于例如具有FOSEED＝1的第二移动台MS2)在附图的图表中由圈符号表示。
[000101]各实例的第一个图即图“A”(即图7A、图8A和图9A)对于各个实例表示小区间序列子发生器51所产生的小区间分量I1的值。各实例的第二个图即图“B”(即图7B、图8B和图9B)对于各个实例表示小区内分量子发生器52所产生的小区内分量I2的值。各实例的第三个图即图“C”对于各个实例表示由模NFO加法器54作为小区间分量I1和小区内分量I2的组合所计算的频率偏移索引(FOI)或组合I值。各实例的第四个图即图“D”对于各个实例表示从映射单元56根据频率偏移索引(FOI)或I值所执行的映射中产生的频率偏移(FO)序列。各实例的第五个图即图“E”对于各个实例表示跳频序列生成系统40的跳频发生器41输出的所得或最终跳频序列。
[000102]图7A-图7E说明采用短小区内序列的方法且具有彼此间的可变偏移的两个示例正交跳频序列的生成。小区内序列是周期的(周期＝NFO＝5个步长)。在图7A-图7E的实例中，N＝NFO＝5；HSN＝1；FOHSN＝1；FO集由频率{0，1，2，3，4}组成；对于第一移动台FOSEED＝0，以及对于第二移动台FOSEED＝1。
[000103]图7A和图7B表明，对于帧FN＝0，第一移动台具有小区间分量I1＝0和小区内分量I2＝2，而对于帧FN＝0，第二移动台具有小区间分量I1＝0和小区内分量I2＝4。小区内分量I2的确定由表达式3的计算产生。
[000104]图7C表明，第一移动台的频率偏移索引(FOI)或I值(它等于I1+I2)为0+2＝2；而第二移动台的FOI或I值为0+4＝4。考虑到简化的映射，映射单元56对第一移动台所确定的频率偏移(FO)为2，而映射单元56对第二移动台所确定的频率偏移(FO)为4，如图7D所示。
[000105]假定HSN＝1表示跳频序列{0，3，0，3，3，4，...}，对于帧FN＝0，对第一移动台(它具有FO值2)分配频率2，而对第二移动台(它具有FO值4)分配频率4(参见图7E)。对于FN＝1，图7D表明，第一移动台具有FO＝2，以及第二移动台具有FO＝1，使得添加到序列的第二成员{3}的这些FO值使第一移动台对于时间FN＝1被分配频率(2+3)mod 5＝0，而第二移动台对于时间FN＝1被分配频率(1+3)mod5＝4。所有时间步长的基本跳频序列为：0，3，0，3，3，4，2，1，1，2，4，4，1，1，3。
[000106]图8A-图8E说明采用长小区内序列的方法的两个示例正交跳频序列的生成，其中具有与图7A-图7E相同的参数设定(N＝NFO＝5；HSN＝1；FOHSN＝1；FO集由频率偏移{0，1，2，3，4}组成；对于第一移动台FOSEED＝0，以及对于第二移动台FOSEED＝1)。小区内序列这时具有比所示时间步长的数量更长的周期。结果是具有彼此间的可变偏移的两个正交序列。
[000107]图9A-图9E说明采用在FO序列与最终跳频序列之间产生随机冲突的参数设定得到的两个示例非正交跳频序列的生成。图9A-图9E的实例具有与前面两个实例相同的参数设定，但它们采用不同的FOHSN(MS2这时采用FOHSN＝2而不是FOHSN＝1)。
[000108]功能表示
[000109]以上所述概念的一部分现在从功能方面来描述。在这方面，新频率偏移跳跃方法产生它的作为六个参数的函数的可变频率偏移。具体来说，根据表达式8，对于时间步长k＝1，2，...的频率偏移FO(k)为表达式8：
FO(k)＝fo(HSN，g(FOHSN，FOSEED，FO集，FN(k))，N，FN(k))其中fo是跳频发生器41提供的功能性，以及g是频率偏移跳跃发生器42提供的功能性。
[000110]频率偏移跳跃发生器42所执行的、计算映射到FO集中的FO之一的FO索引(FOI)的程序由表达式9表示。
表达式9：
FO(k)＝g(FOHSN，FOSEED，FO集，FN(k))＝FO集中的元素FOI+1对于时间步长k＝1，2，...，其中FOI取{0，1，...，NFO-1}中的值。对于映射实现，FO集中的元素以升序排列是重要的。
[000111]突发k的FO索引FOI由两个分量I1和I2给出，如对于k＝1，2，...的表达式10所示。
表达式10：FOI(k)＝(I1(k)+I2(k))mod NFO
＝(g1(FOHSN，NFO，FN(k))+g2(FOSEED，FN(k)，NFO))mod NFO
[000112]如前面所述，小区间分量的可能选择是采用由表达式11反映的原始(GSM 05.02)跳频算法：
I1＝g1(FOHSN，NFO，FN(k))＝f0(FOHSN，0，NFO，FN(k))  表达式11
[000113]另一种可能性是采用原始GSM跳频算法的修改形式以便得到更随机的序列。又一个选项是采用扰码，其中，参数FOHSN确定要由基站以及由与其连接的移动台应用的唯一代码。扰码用于WCDMA以便得到干扰分集。
[000114]在采用短序列模式时，所建议的小区内跳频序列发生器是确定性和周期性的，在其中，第k个值由固定序列S、FN(k)以及在呼叫建立时分配的FOSEED来确定。用于这种短序列模式的小区内序列由表达式12给出。
I2(k)＝g2(FN(k)，NFO，FOSEED)＝S(1+(FN+FOSEED)mod NFO)
                                                表达式12
[000115]序列(S)针对以下考虑因素来构造。一般来说，可能产生最多NFO个正交序列。小区内序列的正交性是必要的，因为如果两个移动台在某个时间步长采用相同的小区内序列值，则它们将采用相同的FO和相同的频率(假定它们具有相同的FO集和频率分配)。通过构造序列，使得对于不同的FOSEED值得到正交性，易于避免这种情况。关于相邻频率冲突，如果两个移动台在某个时间步长采用相邻小区内序列值(模NFO)，则它们将在对于相邻FO执行FO跳跃时采用相邻FO。在那种情况中，如果移动分配由邻接频率组成，则它们通常采用相邻频率。所建议的方案(S的选择)的目的是获得对于相邻频率的干扰分集(除了正交性之外)。此外，序列(S)必须是可缩放的，使得该方法可用于NFO的任何选择。这些要求可通过根据短序列模式或者根据长序列模式的序列来满足。
[000116]对于长序列模式，表达式13提供确定小区内分量I2的备选方案。
g2(FN(k)，NFO，FOSEED)＝S(1+(FN(k)+K)mod NFO)表达式13
其中K＝S(1+(FOSEED+FN(k)div NFO)mod NFO)。
[000117]一般情况
[000118]跳频参数可选择成总体避免干扰(采用正交跳频序列)或者抹去干扰(具有随机冲突的序列)。如上所述，对于可变频率偏移，频率偏移跳跃的新概念添加增加组合正交性和干扰分集的灵活性的参数。具体来说，此概念把针对共信道干扰(或者其消除)的正交性与针对邻信道干扰的干扰分集相结合。
[000119]没有频率偏移跳跃，则存在两种可能性。第一种可能性(情况A’)是，如果HSN1＝HSN2且FOSEED1不等于FOSEED2，则跳频(FH)序列S1与FJ序列S2正交，即S1⊥S2。第二种(情况B’)是，如果HSN1不等于HSN2，则FH序列S1与FH序列S2部分正交，即S1⊥pS2(冲突概率p＝1/N，N为各小区中(对于跳频)可用的频率的数量)。
[000120]采用频率偏移跳跃，则存在另一些可能性。第一种可能性(情况A)是，如果(情况A1)：HSN1＝HSN2且没有FO集1和FO集2的重叠；或者(情况A2)HSN1＝HSN2，FO集1＝FO集2，以及FOSEED1不等于FOSEED2，则FH序列S1与FH序列S2正交，即S1⊥S2。第二种(情况B)是，如果：(情况B1)HSN1不等于HSN2(冲突概率p＝1/N，N为各小区中可用频率的数量)，或者(情况B2)HSN1＝HSN2且FOHSN1不等于FOHSN2(p＝1/NFO)，则FH序列S1与序列S2部分正交，即S1⊥pS2。
[000121]因此，如果A1或A2适用，则避免了共信道干扰。如果情况B1或情况B2或者两者均适用，则获得共信道干扰分集。如果仅情况B2适用，并且FO集中的FO数量小于频率数量，则干扰分集被减小。情况A1和情况B2可同时应用于相同的序列对。
[000122]如果FH序列S1和S2满足以下条件：S1⊥S2-1，即S1与S2移位-1正交，并且S1⊥S2+1，即S1与S2移位+1正交，其中载波频率间隔为1(以适当的单位)，则避免了邻信道干扰。对于邻接频率，如果情况A1或情况A2赞同FO集2移位+1和-1(模NFO)，则得到这个结果。
[000123]如果情况B1或情况B2适用，则获得邻信道干扰分集(ACID)，因为S1⊥pS2意味着S1⊥pS2-1和S1⊥pS2+1。ACID因对于相同FOHSN产生的FO跳跃序列之间的可变FO差异而也由情况A2提供。
[000124]通过空中接口的参数的传递
[000125]图10说明跳频序列生成系统可位于网络节点、如图2的基站30A，而相同或相似但兼容形式的跳频序列生成系统可安装在移动台、如图2的移动台32A上。另外，图10说明采用如上所述的跳频和频率偏移跳跃的上行链路连接的一个实例。同时下行链路连接通常采用相同的跳频序列。
[000126]图10还说明采用可变偏移(如上所述)的跳频技术的执行中涉及的、包括移动特定参数、如FOSEED的参数如何在重要时间、例如在初始呼叫建立程序和切换程序中通过空中接口从网络(例如从基站)传送(例如以信号通知)到移动台。图10具体说明一个示例消息，其中，参数可在例如呼叫建立消息中传送到移动台。呼叫建立消息中包含的帮助可变频率偏移的执行的具体参数包括FN、HSN、FOHSN、FOSEED参数以及FO集和频率分配(移动台的已分配频率集)。
[000127]实现频率偏移跳跃的参数通常通过为呼叫建立或切换信令定义的信令信道来传送。应当理解，参数在其中传送的特定消息不是关键的。例如，如果在给定系统中，呼叫建立消息不容许这种传送，则可定义新的消息或者利用其它消息。
[000128]以上所述的频率偏移跳跃(例如可变频率偏移)的使用当然要求网络节点、如基站跟踪分配给小区的哪些FOSEED值已经分配或者未分配，使得可用FOSEED值可在对新移动台的呼叫建立时分配。什么具体的FOSEED值可从可用值的池中分配给移动台可能是任意的(例如随机或者最少使用的)，或者可能受到某种信道选择策略的影响。
[000129]小区使用的频率偏移集可在小区设置或建立时分配。分配一般由网络运营商采用用于建立小区及关联网络节点的操作和维护系统等或者其它某个这种程序来执行。
[000130]分配给小区的频率偏移集随后还可被更新或改变(例如由于网络或频率规划的变化)。对于其它小区关联参数、诸如HSN和FOHSN等，也可能是这样的。
[000131]即使小区中的频率偏移集是固定的(例如频率偏移由0、1、...、N-1组成)，为新小区指定的频率偏移集可能是全集的子集，因而可能在不同呼叫之间有所不同。
[000132]为了限制网络节点与移动台之间的参数传送中的信令，能够指定FOHSN＝HSN以及FO集始终包括{0，1，...，N-1}。在这样操作时，现有GSM消息传递可能更易于用来通知移动台关于频率偏移跳跃必需的参数。
[000133]策略
[000134]具有FO跳跃的系统模拟的四种不同情况或策略表明，与普通跳频相比，FO跳跃的容量增益对于那些模拟所包含的情况是显著的。另外，它们还表明，性能与纯随机FO跳跃相似或者更好。
[000135]四种不同的示例策略(又称作“情况”)在下面进行描述，并且稍后结合模拟的论述来引用。对于策略2-4，33％的部分硬件负荷被假定，并且假定具有相等HSN的基站中的FN计数器同步。策略中的参数设定的一部分可能低于最佳情况。
[000136]策略1在表3中反映。策略S1实现上述情况B1和B2，即HSN1不等于HSN2(情况B1)，或者HSN1＝HSN2且FOHSN1不等于FOHSN2(情况B2)。在策略1中，存在HSN和FOHSN的随机分配。与具有随机HSN分配的无FO跳跃的情况相比，策略1改进了各小区中的邻信道干扰分集(ACID)。
[000137]表3：策略1
  站点   1   1   1   2   2   2
  小区HSNFOHSNFO集FOSEED   1310-140-14   2920-140-14   31430-140-14   41740-140-14   5150-140-14   6860-140-14
[000138]策略2由表4反映。策略S2实现站点中的情况A1和B2以及站点之间的情况B1和B2。换言之，在站点中，HSN1＝HSN2，并且不存在FO集1和FO集2的重叠(情况A1)，或者HSN1＝HSN2且FOHSN1不等于FOHSN2(情况B2)，而在站点之间，HSN1不等于HSN2(情况B1)，或者HSN1＝HSN2并且FOHSN1不等于FOHSN2(情况B2)。与无FO跳跃(但具有相同的HSN分配和FO分配)的情况相比，策略2改进了邻信道干扰分集(ACID)。但是，在不同站点的移动台之间没有正交性。FO集必须重新安排，以避免小区内邻信道干扰。
[000139]表4：策略2
  站点   1   1   1   2   2   2
  小区HSNFOHSNFO集FOSEED   1340-40-4   2395-90-4   331410-140-4   49170-40-4   5915-90-4   69810-140-4
[000140]策略3由表5反映。策略S3实现站点内和不同站点中的某些小区之间的情况A1，以及所有小区之间的情况B2。换言之，在站点内和不同站点的某些小区之间，HSN1＝HSN2，并且不存在FO集1和FO集2的重叠(情况A1)，而在所有小区之间，HSN1＝HSN2，并且FOHSN1不等于FOHSN2(情况B2)。与无FO跳跃但在站点中具有不同HSN的情况相比，策略3提供更多小区对之间的正交性(67％而不是33％)。但是，与无FO跳跃相比，非正交小区的干扰分集减小(p＝1/5而不是pf＝1/15)。
[000141]表5：策略3
  站点   1   1   1   2   2   2
  小区HSNFOHSNFO集FOSEED   1140-40-4   2195-90-4   31140-140-4   41170-40-4   51115-90-4   61810-140-4
[000142]策略4由表6反映。策略S4实现站点中的情况A2以及站点之间的情况B1或情况B2。换言之，在站点中，HSN1＝HSN2，FO集1＝FO集2，FOSEED1不等于FOSEED2(情况A2)，而在站点之间，HSN1不等于HSN2(情况B1)，或者HSN1＝HSN2，并且FOHSN1不等于FOHSN2(情况B2)。策略4提供站点内的正交性以及站点之内和之间的全干扰分集(共信道和相邻)。
[000143]表6：策略4
  站点   1   1   1   2   2   2
  小区HSNFOHSNFO集FOSEED   1340-140-4   2340-145-9   3340-149-14   49170-140-4   59170-145-9   69170-1410-14
[000144]模拟
[000145]以下所示的模拟结果主要用于所建议的FO跳跃方案(长序列)与利用Matlab中的随机置换函数的“理想”纯随机MAIO跳频的比较。用于不同小区的帧号计数器被同步并且未移位。
[000146]表7说明模拟中涉及并且从其中产生的一些重要的系统和业务参数或设定。
表7：模拟设定
  小区数量频率数量再用TRX/小、区数量TS/TRX数量提供的业务/小区相干带宽DTX功率控制小区半径邻信道衰减对数正态衰落，标准偏差对数正态衰落，相关性，1MS到BS对数正态衰落相关距离平均移动速度呼叫保持时间，平均   48151525E4.8MHz启用启用500m1％8dB0110m3m/s40s
[000147]表8说明以上所述的四种模拟策略或情况的跳频参数分配。在表8中，“随机”表示不同值的随机分配。“站点同步”表示站点中的相等值但站点之间的随机分配。FO集和FOSEED分配或者对于所有小区是相同集合，或者每3个扇区站点3个不同集合：{0，3，6，9，12}，{1，4，7，10，13}，{2，5，8，11，14}。
[000148]表8：模拟策略
 策略1   策略2   策略3   策略4
  被服务移动台数量  3798   3776   3776   3776
  HSN分配  随机   站点同步   HSN＝1(所有小区)   站点同步
  FOHSN分配  随机   随机   随机   站点同步
  FO分配   0-14   3个集/站点：Δ＝3   3个集/站点：Δ＝3   0-14
  每个小区的FOSEED   0-14   0-4   0-4   3个集/站点：Δ＝3
[000149]结果在表9中给出，作为在上行链路或下行链路上遇到超过2％帧擦除率(FER)的移动台的百分率(“不满意”用户)。还示出分开的上行链路和下行链路结果。图11A和图11B说明对于第一策略的上行链路(图11A)和下行链路(图11B)的每个用户的平均FER的分布。理想与所建议的FO跳跃之间的差异很小。
[000150]在表9中，不满意用户的百分率(UL或DL上的平均FER＞2％)、在UL上具有超过2％FER的用户的百分率、在DL上具有超过2％FER的用户的百分率以及具有＞2％平均FER的0.48秒周期的百分率。
[000151]表9中的结果表示对于理想FO跳跃所建议的FO跳跃方案(长序列)的类似性能。短序列的性能是相似的，但是，如下面所述，采用长小区内序列获得对某些“危险”FN移位和其它参数设定的增加的健壮性。
[000152]表9：模拟结果
  No.FO跳跃   短序列   长序列   理想
策略1不满意百分率UL：DL：具有＞2％FER的语音 11.6％3.7％8.8％12.7％ 9.3％0.7％9.0％12.3％ 9.3％0.8％8.9％12.3％ 9.2％1.1％8.7％12.7％
策略2不满意百分率UL： 7.1％1.1％ 5.9％0.2％ 6.1％0.2％ 6.2％0.3％
DL：具有＞2％FER的语音   6.2％10.1％   5.9％10.0％   6.0％10.0％   6.2％10.1％
策略3不满意百分率UL：DL：具有＞2％FER的语音 36.4％15.7％30.7％15.1％ 7.7％0.4％7.5％9.5％ 7.7％0.3％7.5％9.5％ 7.7％0.3％7.5％9.3％
策略4不满意百分率UL：DL：具有＞2％FER的语音 20.0％9.3％12.7％12.9％ 6.3％0.2％6.3％10.2％ 6.1％0.1％6.1％10.2％ 6.3％0.4％6.1％10.5％
[000153]冲突属性
[000154]已经对于各种情况研究了若干属性，诸如对于共信道和邻信道冲突的冲突率、时间和FO差异中的冲突分散。下面论述几个说明性比较实例。
[000155]表10所示的第一比较说明“危险”跳频参数(FN和HSN)的冲突率。采用长序列的FO跳跃不受跳频参数选择的太大影响，而采用短序列的FO跳跃表明邻信道冲突率的某种分散。与无FO跳跃相比，分散的减小仍然明显。
表10：冲突率
  理想   长   短   无MAIO跳频
  共信道，c1-c2   0.104/0.118   0.100/0.116   0.103/0.123   0.058/0.286
  邻信道，c1   0.212/0.234   0.195/0.255   0.195/0.299   0/0.891
  邻信道，c2   0.214/0.231   0.195/0.255   0.196/0.298   0/0.891
[000156]表10说明小区c1和c2之间或者之内的最小/最大冲突率。表10的相关参数如下：N＝9，小区1：FN＝1-10000，FO＝0-8，HSN＝2，FOHSN＝1；小区2：FN＝2-10001，FO＝0-8，HSN＝3，FOHSN＝1。
[000157]长期平均冲突率通过FO跳跃来均衡。此外，图12说明具有长小区内序列的FO跳跃如何改进具有HSN和FN移位(等于1)的相同组合的两个序列之间的动态冲突属性。术语‘动态’冲突率在这里表示包含100个时间步长(FN)的滑动窗中的冲突百分率。没有FO跳跃，对于FN移位和HSN的某些组合由于GSM跳频算法的表现而周期性出现大的冲突率。短序列提供类似的改进。
[000158]因此，图12说明在100个FN(滑动窗)上两个跳频序列(N＝9)之间冲突的平均百分率应当处在1/9±3σ给出的两条虚线之间，其中σ为对于完全随机和独立序列、在100个FN上的冲突百分率的标准偏差。
[000159]表11说明在对跳频发生器(HSN和FN差异)以及对FO跳跃(FO和FN差异)选择危险跳频参数时的冲突率。可以断定，采用短周期序列的方法受到明显影响，而采用长序列的方法则仅受到轻微影响。
                                            表11：
  理想   长   短   无MAIO跳频
  共信道，c1-c2   0.103/0.121   0.090/0.144   0.058/0.168   0.058/0.286
  邻信道，c1   0.217/0.229   0.196/0.256   0.197/0.300   0/0.891
[000160]因此，表11说明小区c1和c2之间或者之内的最小/最大冲突率。在表11中，相关参数为N＝9，小区1：FN＝1-10000，FO＝0-8，HSN＝2，FOHSN＝2；小区2：FN＝2-10001，FO＝0-8，HSN＝3，FOHSN＝3。
[000161]一般跳频序列的自协方差函数(ACF)表明，伪随机GSM跳频具有明显的时间相关性(N＝9，NFO＝9，HSN＝3)。不同的FO跳跃方法产生比原始GSM算法更为随机的跳频序列。
[000162]图13A-图13D说明跳频序列的自协方差函数。图13A表示无FO跳跃；图13B表示FO跳跃，短序列；图13C表示FO跳跃，长序列；图13D表示理想的随机FO跳跃。
[000163]以例如以上所述的方式使用可变频率偏移具有许多优点，例如以下所述：(1)改进的邻信道干扰分集(例如在小区内)；(2)改进的共信道干扰分集；(3)在强干扰信号之间分配正交跳频序列、同时保持其它之间的干扰分集的提高的可能性；(4)对于小区间序列的发生器的选择的灵活性；以及(5)在应用于GSM时改进的随机性(例如互相关)。
[000164]虽然结合目前认为是最可行以及优选实施例的内容对本发明进行了说明，但是要理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，它意在涵盖各种修改及等效方案。

Claims (25)

1.一种用于无线电信系统中的跳频序列发生器(40)，它利用在时间索引的计时期间、作为时间索引的函数所产生的可变频率偏移来确定供移动台与网络节点之间通信中使用的跳频序列。
2.一种用于无线电信系统中的跳频序列发生器(40)，它利用可变频率偏移(FO)来确定供移动台与网络节点之间通信中使用的跳频序列，所述可变频率偏移(FO)是(1)作为计时的时间索引的函数；以及(2)作为分配给所述移动台的唯一整数的函数而产生的。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述跳频序列发生器(40)作为所述时间索引的函数即时产生所述可变频率偏移(FO)。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述跳频序列发生器(40)确定映射到多个可能的频率偏移之一的频率偏移索引，所述频率偏移索引经过确定，以便提供具有干扰分集和正交性的跳频序列。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述可变频率偏移(FO)经过选择，使得所述跳频序列提供小区内干扰分集。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述频率偏移索引具有第一分量和第二分量，以及所述第一分量为小区间分量，而所述第二分量为小区内分量。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可变偏移取决于小区内分量。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述小区内分量I2由下式确定
I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+FOSEED)mod NFO)
其中S为基本序列0，2，4，...K1，K2，K2-2，...3，1，其中
K 1 = 2 · [ NFO - 1 2 ]
K 2 = 2 · [ NFO 2 ] - 1
FN为时间索引；
NFO是可能的频率偏移的集合中的频率偏移的数量；以及
FOSEED是在呼叫建立和切换其中之一时分配给所述移动台的唯一整数。
9.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述小区内分量I2由下式确定
I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+K)mod NFO)，在其中
其中S为基本序列0，2，4，...K1，K2，K2-2，...3，1，其中
K 1 = 2 · [ NFO - 1 2 ]
K 2 = 2 · [ NFO 2 ] - 1
K＝S(1+(FOSEED+FN div NFO)mod NFO)；
FN为时间索引；
NFO是可能的频率偏移的集合中的频率偏移的数量；以及
FOSEED是在呼叫建立和切换其中之一时分配给所述移动台的唯一整数。
10.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述跳频序列发生器(40)将小区内分量序列分配给所述移动台与所述网络节点之间的连接，以便重复循环使用。
11.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述跳频序列发生器(40)在多个正交的小区内分量序列之间循环转换以用于所述移动台与所述网络节点之间的连接。
12.一种操作包括供无线电信系统中使用的跳频序列发生器(40)的接收机的方法，所述方法包括
在时间索引的计时期间、作为所述时间索引的函数产生可变频率偏移(FO)；
利用所述可变频率偏移(FO)来确定供移动台与网络节点之间通信中使用的跳频序列。
13.一种操作包括供无线电信系统中使用的跳频序列发生器(40)的接收机的方法，所述方法包括
作为计时时间索引的函数以及作为分配给所述移动台的唯一整数的函数产生可变频率偏移(FO)；以及
利用所述可变频率偏移(FO)来确定供移动台与网络节点之间通信中使用的跳频序列。
14.一种操作无线电信系统的方法，所述方法包括：
向小区分配频率偏移集；
在时间索引的计时期间、作为所述时间索引的函数产生用于与所述无线电信系统的网络节点通信的移动台的频率偏移索引；
在确定用于所述移动台与所述网络节点之间的通信的跳频序列时，采用所述频率偏移索引从所述频率偏移集中确定用于对应于所述时间索引的时间步长的所选频率偏移。
15.如权利要求12、13或14所述的方法，其特征在于，还包括作为所述时间索引的函数即时产生所述可变频率偏移(FO)。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括选择所述可变频率偏移(FO)，使得所述跳频序列提供小区内干扰分集。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括确定频率偏移索引，并将所述频率偏移索引映射到多个可能的频率偏移之一，所述频率偏移索引经过确定，以便提供具有干扰分集和正交性的跳频序列。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括从第一分量和第二分量确定所述频率偏移索引；以及所述第一分量为小区间分量，而所述第二分量为小区内分量。
19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述可变偏移取决于小区内分量。
20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，还包括将所述小区内分量I2确定为：
I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+FOSEED)mod NFO)
K 1 = 2 · [ NFO - 1 2 ] K 2 = 2 · [ NFO 2 ] - 1
其中S为基本序列0，2，4，...K1，K2，K2-2，...3，1，在其中
FN为时间索引；
NFO是可能的频率偏移的集合中的频率偏移的数量；以及
FOSEED是在呼叫建立和切换其中之一时分配给所述移动台的唯一整数。
21.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，还包括将所述小区内分量I2确定为：
I2(FN，FOSEED)＝S(1+(FN+K)mod NFO)，在其中
其中S为基本序列0，2，4，...K1，K2，K2-2，...3，1，其中
K 1 = 2 · [ NFO - 1 2 ]
K 2 = 2 · [ NFO 2 ] - 1
K＝S(1+(FOSEED+FN div NFO)mod NFO)；
FN为时间索引；
NFO是可能的频率偏移的集合中的频率偏移的数量；以及
FOSEED是在呼叫建立和切换其中之一时分配给所述移动台的唯一整数。
22.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，还包括将小区内分量序列分配给所述移动台与所述网络节点之间的连接，以便重复循环使用。
23.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，还包括在多个正交的小区内分量序列之间循环转换以用于所述移动台与所述网络节点之间的连接。
24.如权利要求14所述的方法，其特征在于，对于各时间步长产生所述频率偏移索引I的步骤包括：
产生小区间分量I1和小区内分量I2；
确定所述频率偏移索引I为I＝I1+I2模所利用的频率偏移数量。
25.如权利要求14所述的方法，其特征在于，对于各时间步长产生所述频率偏移索引I的步骤包括：
产生小区间分量I1和小区内分量I2；
伪随机产生所述小区间分量I1。
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