專利名稱：蜂窩通信系統(tǒng)中的下行鏈路干擾估計(jì)的制作方法
本專利申請參考和應(yīng)用了1996年12月19日遞交的共同未決美國專利申請NO.60/033,502中所揭示的內(nèi)容。
本發(fā)明屬電信技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明與利用確定小區(qū)與小區(qū)相互關(guān)聯(lián)情況的廣播控制信道分配(BA)表估計(jì)蜂窩通信系統(tǒng)中的下行鏈路干擾的方法有關(guān)。
為了改善今天的蜂窩通信系統(tǒng)的無線電環(huán)境，許多運(yùn)行機(jī)構(gòu)都利用了扇形小區(qū)(單向)天線系統(tǒng)以及協(xié)助網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和小區(qū)指配決策的自動規(guī)劃技術(shù)。一種這樣的自動規(guī)劃技術(shù)稱為(慢)自適應(yīng)頻率分配(AFA)，從而網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)可以利用一種疊代算法自動經(jīng)常調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)規(guī)劃(使無線電干擾最小)，逐步改善無線電環(huán)境。
雖然AFA被認(rèn)為比以前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法有相當(dāng)大的改進(jìn)，但是在使用中顯然在規(guī)劃和小區(qū)指配上還有問題。例如，AFA算法當(dāng)前設(shè)計(jì)成是根據(jù)小區(qū)中上行鏈路無線電干擾的測量來作出小區(qū)指配決策的。然而，在運(yùn)行機(jī)構(gòu)在采用扇形小區(qū)天線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中使用AFA時，在任何給定小區(qū)所作出的上行鏈路和下行鏈路的干擾測量(即隨時對特定點(diǎn)處的特定信道的測量)相關(guān)性可能并不大。也就是說，對于網(wǎng)絡(luò)中任何給定小區(qū)，可得到的上行鏈路測量結(jié)果并不包括位于這個(扇形)小區(qū)的基站收發(fā)信臺(BTS)天線背后區(qū)域內(nèi)的移動臺所產(chǎn)生的無線電干擾。然而，來自位于這個區(qū)域的其他小區(qū)的無線傳輸將對給定小區(qū)的下行鏈路產(chǎn)生干擾。在

圖1的小區(qū)規(guī)劃中示出了這種上行鏈路與下行鏈路的測量之間相關(guān)性差的情況。
由圖1可見，如果干擾測量是對小區(qū)A中的上行鏈路作出的，那么就會很難檢測出來自小區(qū)A120、A180和A240的干擾。因此，對于這種情況，AFA算法可能向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)“建議”小區(qū)A使用那些與在小區(qū)A120、A180和A240中所使用的相同的頻率。然而，如果按這個“建議”執(zhí)行，就會對位于小區(qū)A內(nèi)的移動終端造成不小的問題，因?yàn)樾^(qū)A120、A180和A240內(nèi)進(jìn)行的無線電傳輸會在小區(qū)A內(nèi)對下行鏈路形成干擾。值得注意的是，如果能夠適當(dāng)測量或至少精確估計(jì)將在小區(qū)A內(nèi)產(chǎn)生的下行鏈路干擾，就可以避免這個問題。
在為了進(jìn)行頻率規(guī)劃而企圖測量下行鏈路無線電干擾時，要碰到一系列問題。例如，一種可用的技術(shù)是就在網(wǎng)絡(luò)的基站處測量下行鏈路干擾。然而，由于只是在一個點(diǎn)(例如基站接收天線處)測量下行鏈路干擾，就測試和操作角度來看，這弧獨(dú)的讀數(shù)是不充分的。一種較好的方法是在小區(qū)內(nèi)每個移動臺的位置處測量下行鏈路干擾。移動臺可以進(jìn)行這種測量，將結(jié)果報(bào)告給基站。
可以用于下行鏈路干擾測量的另一種技術(shù)是在一個小區(qū)內(nèi)的一系列不同的固定位置處配置測量設(shè)備。這樣，可以在所有這些固定位置處測量小區(qū)內(nèi)的下行鏈路干擾。不幸的是，這種方法要求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)購買大量的額外測量設(shè)備，配置和維護(hù)都需不小的花費(fèi)。實(shí)際上，這額外的成本對于由于能在小區(qū)內(nèi)一系列固定位置處測量下行鏈路無線電干擾而帶來的好處來說往往是得不償失。也就是說，為了用這種下行鏈路測量方法得到最佳的效果，應(yīng)將測量設(shè)備配置在小區(qū)通信業(yè)務(wù)量大的那些位置(有利地假設(shè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)始終事前具備這方面的知識)。
可用于測量蜂窩網(wǎng)中下行鏈路干擾的又一種技術(shù)是利用根據(jù)移動臺的BA表(或類似的頻率表)的測量。例如，在蜂窩式全球移動通信系統(tǒng)(GSM)中，GSM移動終端僅時BCCH頻率的下行鏈路信號強(qiáng)度進(jìn)行測量。這些BCCH頻率由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限定，置于移動臺BA表內(nèi)。然而，這種技術(shù)是不充分的，因?yàn)橐苿咏K端的下行鏈路信號強(qiáng)度測量限制在BA表上的那些頻率，而BA表只列出了相鄰小區(qū)(即接界的小區(qū))內(nèi)所使用的BCCH頻率。此外，BA表上的那些BCCH頻率中，每個GSM移動終端能向蜂窩網(wǎng)的基站報(bào)告的只是對六個最強(qiáng)的BCCH頻率進(jìn)行的那些測量，如果終端已成功地對相應(yīng)的這些基站標(biāo)識碼(BSIC)解碼的話。
因此，本發(fā)明的一個目的是在為小區(qū)選擇新頻率時可以利用蜂窩網(wǎng)內(nèi)下行鏈路干擾測量。
本發(fā)明的另一個目的是提供在為小區(qū)指配的TCH頻率上的下行鏈路干擾的估計(jì)。
本發(fā)明的又一個目的是提高蜂窩網(wǎng)的總體載波干擾比(C/I)質(zhì)量。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上述和其他一些目的是通過在蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)采用以下這種方法達(dá)到的。首先對網(wǎng)絡(luò)的BA表加以修改，使得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動終端可以測量在所有移動終端所在小區(qū)內(nèi)一些預(yù)定BCCH上的下行鏈路干擾。然后將這些測量結(jié)果報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)基站。知道所測量的頻率和涉及的BSIC，基站將報(bào)告的測量結(jié)果映射到相應(yīng)的小區(qū)?；纠眠@種映射，根據(jù)報(bào)告的測量結(jié)果產(chǎn)生一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣。最好，這個矩陣表示小區(qū)之間的路徑損耗之差(基于各移動終端和小區(qū)之間所進(jìn)行的路徑損耗測量)，但它也可以表示小區(qū)之間的C/I或載波與鄰信道載波之比C/A，或者這兩者的組合。對于每個所服務(wù)的小區(qū)，基站將所報(bào)告的這個被測小區(qū)的信號強(qiáng)度減去其他被測小區(qū)的信號強(qiáng)度計(jì)算出小區(qū)之間的路徑損耗(和/或C/I或C/A)?？梢詫γ總€移動終端和每個所報(bào)告的測量結(jié)果計(jì)算出路徑損耗，這提供了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大多數(shù)小區(qū)之間的路徑損耗(和/或C/I或C/A)的充分統(tǒng)計(jì)量(即小區(qū)之間相互關(guān)聯(lián)性的度量)。這樣，這些根據(jù)經(jīng)修改的BA頻率表對小區(qū)之間路徑損耗之差的計(jì)算提供了在指配給這些小區(qū)的TCH頻率以及BCCH頻率上的下行鏈路干擾的精確估計(jì)。因此，在為一個小區(qū)選擇新的頻率時就能夠考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的下行鏈路干擾。
從以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)說明中可以更完整地理解本發(fā)明的方法和設(shè)備。在這些附圖中圖1例示了蜂窩網(wǎng)內(nèi)上行鏈路和下行鏈路干擾測量結(jié)果相關(guān)性差的情況；以及圖2為可用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選方法和系統(tǒng)的典型蜂窩通信系統(tǒng)的簡化方框圖。
通過以下結(jié)合附圖1-2所作的說明可以對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)有更深入的理解。在附圖中同樣的標(biāo)號標(biāo)示同樣和相應(yīng)的部分。
就本質(zhì)上來說，按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，對蜂窩網(wǎng)的BA表進(jìn)行修改，使得網(wǎng)內(nèi)移動終端可以測量在一些預(yù)定的BCCH頻率上的下行鏈路干擾。這些信號強(qiáng)度的測量可以在移動終端所處的所有小區(qū)(例如每個GSM移動終端六個最強(qiáng)的小區(qū))內(nèi)的BCCH上進(jìn)行。然后，這些測量結(jié)果報(bào)告給基站。知道了所測的頻率和涉及的BSIC，基站系統(tǒng)就將報(bào)告的測量結(jié)果映射到相應(yīng)的小區(qū)?；鞠到y(tǒng)利用這映射根據(jù)報(bào)告的測量結(jié)果產(chǎn)生一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣。最好，這個矩陣表示網(wǎng)內(nèi)大多數(shù)小區(qū)之間路徑損耗之差?；蛘?，矩陣可以表示這些小區(qū)之間的C/I或C/A。對于所服務(wù)的每個小區(qū)，基站系統(tǒng)通過將所報(bào)告的這個被測小區(qū)的信號強(qiáng)度減去其他被測小區(qū)的信號強(qiáng)度計(jì)算出小區(qū)之間的路徑損耗(和/或C/I或C/A)?？梢詫γ總€移動終端和所報(bào)告的測量結(jié)果計(jì)算出路徑損耗，這提供了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大多數(shù)小區(qū)對之間的路徑損耗的充分統(tǒng)計(jì)量(小區(qū)之間相互關(guān)聯(lián)性的度量)。這個(小區(qū)之間)路徑損耗信息可以用來得出在兩個有關(guān)小區(qū)指配給相同信道或相鄰信道時的下行鏈路C/A或C/A信息。
這樣，這些根據(jù)經(jīng)修改的被測頻率的BA表(或者對于非GSM網(wǎng)的類似頻率表)對小區(qū)之間路徑損耗之差的計(jì)算提供了在指配給這些小區(qū)的頻率上的下行鏈路干擾的估計(jì)。因此，在為一個小區(qū)選擇新的頻率時就能夠考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的下行鏈路干擾。結(jié)果，對于一個利用自適應(yīng)算法指配小區(qū)頻率的蜂窩網(wǎng)來說，將減少不必要的改變頻率的次數(shù)。因此，將大大降低為一個小區(qū)選擇一個認(rèn)為無上行鏈路干擾但實(shí)際上卻有下行鏈路干擾的頻率的風(fēng)險(xiǎn)。此外，網(wǎng)絡(luò)的總體服務(wù)質(zhì)量(與C/I有關(guān)的)也將得到提高。
具體可參見圖2，圖中示出了可用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的典型蜂窩通信系統(tǒng)的簡化方框圖。對于本實(shí)施例來說，所示這個典型系統(tǒng)是GSM。在本例中，所說明的這種網(wǎng)絡(luò)類型是采用扇形天線的等六角宏蜂窩網(wǎng)。然而，本發(fā)明的利用經(jīng)修改的BA表或其他類似的信道頻率表估計(jì)下行鏈路干擾的設(shè)想并不局限于任何特定類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施或天線系統(tǒng)，而是可以用于例如任何適當(dāng)?shù)木哂腥蚧蜃赃m應(yīng)(可控波束)天線的移動通信網(wǎng)。
所例示的系統(tǒng)10分為三個子系統(tǒng)移動臺(MS)12，基站子系統(tǒng)(BSS)14，以及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(16)。曲折箭頭18表示BSS14與MS12之間的無線電空中接口。雖然只示出了一個MS12，這只是示意性的。應(yīng)該理解，系統(tǒng)10可以包括多個MS12。
BSS14包括若干個BTS20、基站控制器(BSC)22，以及一個操作和支持系統(tǒng)(OSS)24。每個BTS20都配有一些無線電收發(fā)單元(未示出)，分別覆蓋網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)小區(qū)。BSC20管理一個或多個BTS20的無線電資源，提供MS12與移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)26之間的接口。OSS24為運(yùn)行機(jī)構(gòu)提供操作和維護(hù)蜂窩網(wǎng)10的監(jiān)控功能。
MSC26是網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)16的一個核心部分。MSC26主要是為送至或來自蜂窩系統(tǒng)10外的公眾電話交換網(wǎng)(PSTN)28的呼叫安排路由。
通常，在GSM中，每個BSC(22)通過一個互聯(lián)的BTS20向一組MS(12)發(fā)出測量其他BCCH載波的指令。這個需測量其他BCCH載波的指令表形成各相應(yīng)的MS(12)的BA表。一個BCCH是一個(與其他一些控制信道一起)映射到單個時隙的邏輯信道。然而，BCCH能影響共享相同頻率(通常稱為BCCH載波)的其他時隙。BCCH(時隙)不跳變，以點(diǎn)到多點(diǎn)方式(連續(xù))廣播。
一個BCCH為這組MS(12)運(yùn)送一定信息，例如位置區(qū)域標(biāo)識(LAI)，鄰區(qū)的BCCH載波頻率，以及BSIC。因此，一個工作著的MS(12)始終“知道”它所屬的小區(qū)，以及需測量信號功率的那些頻率(在GSM中為鄰區(qū)的BCCH載波頻率)。如果一個MS(12)能成功地對一個BCCH載波中的BSIC解碼，它就將測量信息存儲起來，報(bào)告給基站(通過無線電空中接口)。這些MS(12)向基站定時(例如，在GSM中每隔一個慢隨路控制信道周期)發(fā)送它們各自的BA報(bào)告。
對于這個優(yōu)選實(shí)施例，為了利用BA表估計(jì)下行鏈路干擾，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)對額定的鄰區(qū)BCCH載波BA表作了修改，形成一個列有運(yùn)行機(jī)構(gòu)希望MS進(jìn)行信號強(qiáng)度測量的那些BCCH頻率的預(yù)定表。最好，在這個實(shí)施例中，所作的修改考慮了所有的MS周圍小區(qū)(即不只是鄰接的小區(qū))，但并不刪除用于越區(qū)切換的額定BA表中的任何頻率。BA表可按運(yùn)行機(jī)構(gòu)要求經(jīng)常加以修改，用于估計(jì)下行鏈路干擾。經(jīng)修改的BA表可以利用GSM技術(shù)規(guī)范04.08中所列技術(shù)通過慢隨路控制信道(SACCH)從BTS(20)向MS廣播。這樣，接收到這種經(jīng)修改的BA表后，每個小區(qū)內(nèi)的MS(12)就按表對所列比鄰接小區(qū)多許多的小區(qū)(取決于經(jīng)修改的表中的小區(qū)的分布和位置)的BCCH頻率的信號強(qiáng)度。然后，這些MS(12)發(fā)送它們各自的BA報(bào)告。BSS(14)接收所有來自MS的BA報(bào)告，將這些報(bào)告存儲起來，按小區(qū)加以分類，從而向運(yùn)行機(jī)構(gòu)提供一個局部的小區(qū)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系(因?yàn)樗鎯Φ倪@些報(bào)告分別將各特定小區(qū)與許多周圍其他小區(qū)相聯(lián)系)。這樣，BSS(14)就可以利用網(wǎng)絡(luò)的頻率規(guī)劃和BTS(20)的功率配置，按小區(qū)逐個計(jì)算(用一個處理器)出所估計(jì)的經(jīng)修改的BA表中各頻率上的下行鏈路干擾。BSS(14)將計(jì)算得出的所估計(jì)的下行鏈路干擾信息合在一起，產(chǎn)生一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣。矩陣中的每個元表示網(wǎng)絡(luò)小區(qū)之間的路徑損耗之差(和/或C/I或C/A)。
對于這個實(shí)施例，相互關(guān)聯(lián)矩陣包括與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的小區(qū)數(shù)相應(yīng)的行數(shù)和列數(shù)。例如，對于具有100個小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)來說，就可以有100行和100列，每一個行和列表示這100個小區(qū)中的一個不同的小區(qū)。任何兩個小區(qū)之間的路徑損耗(或路徑增益)之差存儲在矩陣內(nèi)相應(yīng)行列交叉處。各對小區(qū)之間的路徑損耗之差(存儲在相應(yīng)行列交叉處)可以這樣計(jì)算得出首先根據(jù)每個小區(qū)內(nèi)的MS報(bào)告的信號強(qiáng)度測量結(jié)果計(jì)算每個小區(qū)內(nèi)的路徑損耗(例如為基站發(fā)射功率減去各自MS測得的接收信號強(qiáng)度)，然后通過從為周圍小區(qū)(根據(jù)包括所有周圍BCCH頻率的經(jīng)修改的BA表，而不只是鄰接小區(qū)的BCCH頻率)計(jì)算出的路徑損耗中減去為給定小區(qū)計(jì)算出的路徑損耗可以求得小區(qū)之間的路徑損耗(或路徑增益)之差。然后，將一對小區(qū)之間的路徑損耗之差存入相互關(guān)聯(lián)矩陣內(nèi)相應(yīng)行列交叉處。這個矩陣可以存儲在BSS(14)的存儲器內(nèi)的適當(dāng)存儲區(qū)。如果為各計(jì)算涉及的小區(qū)指配同信道或鄰信道頻率，因此引起的這些小區(qū)之間的C/I和C/A可以用傳統(tǒng)方式根據(jù)所報(bào)告的信號強(qiáng)度測量(按經(jīng)修改的BA表)結(jié)果計(jì)算得出，存入矩陣。存儲在小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣的路徑損耗信息提供了指配給這些小區(qū)的頻率上的下行鏈路干擾的估計(jì)。因此，在為每個小區(qū)選擇新的頻率時可以考慮網(wǎng)絡(luò)中的下行鏈路干擾，從而提高網(wǎng)絡(luò)的總體服務(wù)質(zhì)量(例如與C/I項(xiàng)有關(guān)的質(zhì)量)。
雖然以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法和設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例作了說明，但可以理解本發(fā)明并不局限于所揭示的實(shí)施例，而是在不背離所附權(quán)利要求給出的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)的情況下能加以靈活配置，作出各種修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種用來估計(jì)蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)下行鏈路干擾的方法，所述方法包括下列步驟發(fā)送一個預(yù)定的信道頻率表；多個移動臺根據(jù)所述預(yù)定的信道頻率表測量多個頻率的信號強(qiáng)度；所述多個移動臺報(bào)告所述多個頻率的所述信號強(qiáng)度；以及對于報(bào)告所述信號強(qiáng)度的所述多個移動臺中的每個移動臺計(jì)算出相應(yīng)小區(qū)與多個周圍小區(qū)之間的路徑損耗，估計(jì)下行鏈路干擾。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述計(jì)算路徑損耗的步驟包括計(jì)算路徑增益的步驟。
3.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括將所述路徑損耗存入一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣的步驟。
4.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括將所述相應(yīng)小區(qū)與所述多個周圍小區(qū)之間的載波干擾比存入一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣的步驟。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述預(yù)定的信道頻率表包括一個經(jīng)修改的廣播控制信道頻率表。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述蜂窩通信系統(tǒng)包括GSM。
7.一種用來估計(jì)蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)下行鏈路干擾的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個基站發(fā)射機(jī)，用來發(fā)射一個預(yù)定的信道頻率表；多個移動臺，用來根據(jù)所述預(yù)定的信道頻率表測量多個頻率的信號強(qiáng)度；向所述基站報(bào)告所述多個頻率的所述信號強(qiáng)度的裝置；以及與所述多個移動臺中的每個移動臺關(guān)聯(lián)的、用來計(jì)算相應(yīng)小區(qū)與多個周圍小區(qū)之間的路徑損耗以估計(jì)下行鏈路干擾的裝置。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算路徑損耗的裝置包括計(jì)算路徑增益的裝置。
9.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括將所述路徑損耗存入一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣的裝置。
10.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括將所述相應(yīng)小區(qū)與所述多個周圍小區(qū)之間的載波干擾比存入一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣的裝置。
11.權(quán)利要求7的方系統(tǒng)，其中所述預(yù)定的信道頻率表包括一個經(jīng)修改的廣播控制信道頻率表。
12.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述窩通信系統(tǒng)包括GSM。
全文摘要
本發(fā)明所揭示的方法對蜂窩網(wǎng)的BA表進(jìn)行修改,使得蜂窩網(wǎng)(10)內(nèi)的移動終端(12)能在預(yù)定的各BCCH頻率上測量下行鏈路干擾。這些測量可以在所有移動終端(12)所在小區(qū)內(nèi)作出,并將結(jié)果報(bào)告給基站(20)。基站(20)將報(bào)告的測量結(jié)果映射到相應(yīng)的小區(qū),利用映射產(chǎn)生一個小區(qū)間相互關(guān)聯(lián)矩陣。對于所示優(yōu)選實(shí)施例,矩陣表示小區(qū)之間的路徑損耗之差。這個路徑損耗信息可以用來得出小區(qū)間的下行鏈路C/I或C/A比(或兩者的組合),從而可得出在指配給這些小區(qū)的頻率上的下行鏈路干擾的估計(jì)。這樣,在為每個小區(qū)選擇新的頻率時可以考慮下行鏈路干擾,于是就能提高蜂窩網(wǎng)的與C/I項(xiàng)有關(guān)的總體服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號H04W16/18GK1240560SQ9718074
公開日2000年1月5日 申請日期1997年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月19日
發(fā)明者K·伊薩克松 申請人:艾利森電話股份有限公司