專利名稱：Cdma無線通信系統(tǒng)中的負(fù)荷監(jiān)測(cè)和管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信。具體而言，本發(fā)明針對(duì)一種用于監(jiān)測(cè)和管理碼分多址(CDMA)無線通信系統(tǒng)的負(fù)荷的改進(jìn)的新系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在碼分多址(CDMA)無線通信領(lǐng)域中，通過每個(gè)通信裝置利用不同的偽噪聲(PN)擴(kuò)展碼，多個(gè)通信裝置共用一寬帶頻道。典型的CDMA無線通信系統(tǒng)中，第一頻帶用于正向信道通信(基站到移動(dòng)電臺(tái))，而不同于第一頻帶的第二頻帶用于反向信道通信(移動(dòng)電臺(tái)到基站)。在1990年2月13日提交的第4,901,307號(hào)名為“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEMUSING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”的美國(guó)專利中給出了這種系統(tǒng)的一個(gè)例子，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在這里按參考資料引入。
實(shí)現(xiàn)上述使CDMA無線通信系統(tǒng)中的系統(tǒng)容量最大這一概念的基本方法是功率控制處理。必須控制用戶單元的輸出功率，以保證基站接收到足夠的信號(hào)強(qiáng)度并保證良好的音頻質(zhì)量，同時(shí)把干擾的可能性減到最小。由于在每個(gè)蜂窩區(qū)中再使用CDMA寬帶信道，由同一蜂窩區(qū)的其它用戶所引起的自身干擾以及由其它蜂窩區(qū)中的用戶所引起的干擾成為系統(tǒng)容量的最大限制因素。由于衰落和其它信道劣化，只有當(dāng)每一用戶的信噪比(SNR)平均位于支持“可接受”的信道性能所需的最小點(diǎn)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)最大容量。由于噪聲頻譜密度幾乎完全是由其它用戶的干擾所產(chǎn)生的，所以所有的信號(hào)必須以相同的平均功率到達(dá)CDMA的接收機(jī)。在移動(dòng)通信傳播環(huán)境下，這是通過對(duì)移動(dòng)電臺(tái)收發(fā)兩用機(jī)提供動(dòng)態(tài)功率控制來實(shí)現(xiàn)的。功率控制防止系統(tǒng)負(fù)荷的變化、擁塞、信道狀態(tài)的慢變和快變以及信道的突然改善或劣化(遮蔽)。
移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射機(jī)的功率控制由兩個(gè)基本部分構(gòu)成由移動(dòng)電臺(tái)對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行開環(huán)估計(jì)，以及由基站對(duì)此估計(jì)中的誤差進(jìn)行閉環(huán)修正。在開環(huán)功率控制中，每個(gè)移動(dòng)電臺(tái)估計(jì)在所分配的CDMA頻道上的總接收功率。根據(jù)此測(cè)量以及由基站所提供的修正，把移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射機(jī)的功率調(diào)節(jié)到與所估計(jì)的路徑損耗匹配，并以預(yù)定的電平到達(dá)基站。所有的移動(dòng)電臺(tái)都使用相同的處理并以相等的平均功率到達(dá)基站。然而，移動(dòng)電臺(tái)不能估計(jì)因其收發(fā)鏈中的頻率差別和失配可能引起的諸如相反衰落等正反向信道不受控等差別。
為了減少這些留下來的誤差，每個(gè)移動(dòng)電臺(tái)以基站經(jīng)由插入每一正向話務(wù)信道中的低速率數(shù)據(jù)提供的閉環(huán)功率控制信息來修正其發(fā)射功率?；就ㄟ^監(jiān)測(cè)每個(gè)移動(dòng)電臺(tái)的反向CDMA信道質(zhì)量取得修正信息，把此測(cè)量值與閾值相比較，并依據(jù)此結(jié)果請(qǐng)求增加或減少發(fā)射功率。這樣，基站把每個(gè)反向信道繼而所有的反向信道保持在提供可接受性能所需的最小接收功率。在第5,056,109號(hào)名為“METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWERIN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM”的美國(guó)專利中給出了利用上述開環(huán)和閉環(huán)功率控制方法的通信系統(tǒng)的一個(gè)例子，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在這里按參考資料引入。
在如上所述的CDMA無線通信系統(tǒng)中，有預(yù)定數(shù)目的諸如收發(fā)兩用機(jī)和信道調(diào)制器/解調(diào)器(調(diào)制解調(diào)器)等射頻設(shè)備位于每個(gè)基站處。分配給特定基站的設(shè)備數(shù)目是預(yù)期的話務(wù)負(fù)荷狀態(tài)的函數(shù)。例如，農(nóng)村的系統(tǒng)可能只具有每個(gè)基站一副全向天線以及足以支持八個(gè)同時(shí)呼叫的信道調(diào)制解調(diào)器。另一方面，位于人口稠密的市區(qū)的基站可能與其它基站在一起，每個(gè)基站具有幾副高度定向天線以及足以處理四十個(gè)或更多的同時(shí)呼叫的調(diào)制解調(diào)器。在這些人口較稠密的市區(qū)中，區(qū)站的容量極為珍貴，且必須對(duì)其進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)和管理，以對(duì)有限的資源提供最有效的分配同時(shí)保持可接受的通信質(zhì)量。
扇區(qū)/蜂窩區(qū)負(fù)荷是扇區(qū)中用戶的實(shí)際數(shù)目與該扇區(qū)可支持的最大理論數(shù)目的比。該比值正比于在扇區(qū)/蜂窩區(qū)的接收機(jī)處測(cè)得的總干擾。扇區(qū)/蜂窩區(qū)可支持的最大用戶數(shù)目是集合信噪比、話音活動(dòng)度(activity)和來自其它蜂窩區(qū)的干擾的函數(shù)。單個(gè)用戶單元的信噪比取決于用戶單元的速度、射頻傳播環(huán)境以及該系統(tǒng)中用戶的數(shù)目。來自其它蜂窩區(qū)的干擾取決于這些蜂窩區(qū)中的用戶數(shù)目、射頻傳播損耗以及用戶分布的方式。對(duì)容量的典型計(jì)算假設(shè)所有用戶的信噪比相等，而且話音活動(dòng)度和來自其它蜂窩區(qū)的干擾為額定值。然而，在實(shí)際的系統(tǒng)中，信噪比隨用戶而改變，且頻率再使用率隨扇區(qū)而變化。因此，需要連續(xù)地監(jiān)測(cè)扇區(qū)或蜂窩區(qū)的負(fù)荷。
監(jiān)測(cè)區(qū)站負(fù)荷情況的常規(guī)方式是讓通常是無線通信業(yè)務(wù)提供者所雇用的網(wǎng)絡(luò)工程師或技術(shù)人員從一個(gè)蜂窩區(qū)到另一個(gè)蜂窩區(qū)，以專門設(shè)計(jì)的昂貴的測(cè)試設(shè)備來讀取負(fù)荷狀況。然后把所記錄的數(shù)據(jù)送回中央處理設(shè)備以進(jìn)行后處理和分析。該方法的某些顯著缺陷是，不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，因基站和測(cè)量設(shè)備之間傳播的影響而引入明顯的誤差。于是，這種監(jiān)測(cè)方法只提供了對(duì)區(qū)站負(fù)荷狀況的粗略估計(jì)，且只能用于時(shí)間延遲方式以便采取諸如將來重新分配資源等修正措施。它也不能使業(yè)務(wù)提供者采取任何實(shí)時(shí)措施來改善負(fù)荷情況及其對(duì)系統(tǒng)性能的影響。此外，該方法需要有人接連到每個(gè)區(qū)站，因而提供的對(duì)高峰負(fù)荷狀況和所造成系統(tǒng)性能的估計(jì)不連續(xù)，而且“碰機(jī)會(huì)”，取決于該訪問是否與實(shí)際(而不是假設(shè)的)高峰使用時(shí)間一致。
監(jiān)測(cè)區(qū)站負(fù)荷狀況的另一種方法是訪問由基站本身或基站控制器所記錄的性能數(shù)據(jù)。然而，這需要把匱乏的基站處理設(shè)備轉(zhuǎn)移到收集和檢索數(shù)據(jù)之用。此外，它受困于先前所述的非實(shí)時(shí)后處理的問題。最后，它還需要有人接連訪問每個(gè)區(qū)站以檢索數(shù)據(jù)。
需要一種簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的遙控實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)不需要訪問基站或基站控制器所記錄的數(shù)據(jù)，因而不影響處理器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于監(jiān)測(cè)和管理CDMA無線通信系統(tǒng)中負(fù)荷狀況的改進(jìn)的新系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法使用由移動(dòng)電臺(tái)所收集的正向鏈路數(shù)據(jù)來估計(jì)負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響。知道了負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響后，就可采取某些措施來限制對(duì)系統(tǒng)的接入或分配更多的資源來防止系統(tǒng)性能降低。
該系統(tǒng)包括負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置，諸如連到診斷監(jiān)視器等數(shù)據(jù)記錄(log)和處理裝置的CDMA移動(dòng)電臺(tái)等或本身能進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和處理功能的改進(jìn)型移動(dòng)電臺(tái)。監(jiān)測(cè)裝置置于一基站的服務(wù)區(qū)內(nèi)。監(jiān)測(cè)裝置周期性地發(fā)起通常分配給話務(wù)信道的呼叫，并記錄以下數(shù)據(jù)1)以dBm為單位在天線連接器處測(cè)得的移動(dòng)電臺(tái)反向鏈路發(fā)射功率，2)以dBm為單位在天線連接器處測(cè)得的移動(dòng)電臺(tái)在前向鏈路上接收到的功率，3)每單位時(shí)間從基站接收到的閉環(huán)功率控制命令的數(shù)目。由此信息，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置可推斷基站的實(shí)時(shí)話務(wù)負(fù)荷狀況。在較佳實(shí)施例中，為了防止由空中傳播效應(yīng)的時(shí)間變化引入的誤差，把負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置通過硬線連接到基站。
在高峰使用時(shí)間和非高峰使用時(shí)間內(nèi)測(cè)量以上信息。在較佳實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置每三十分鐘產(chǎn)生有兩分鐘的呼叫持續(xù)時(shí)間的呼叫。在此裝置控制話務(wù)信道的時(shí)間內(nèi)，連續(xù)地測(cè)量移動(dòng)電臺(tái)的發(fā)射功率并對(duì)其求平均，以獲得平均移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射功率。通過把在高峰時(shí)間內(nèi)測(cè)得的平均發(fā)射功率與在非高峰時(shí)間內(nèi)測(cè)得的平均發(fā)射功率相比較，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置可推斷負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在其它實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量諸如閉環(huán)功率控制命令等其它與功率相關(guān)的參數(shù)并對(duì)其求平均，以獲得可變的指定發(fā)射增益調(diào)節(jié)的平均值。然后，發(fā)射增益調(diào)節(jié)還可用于推斷負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置還把此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞到系統(tǒng)資源管理站，在那里可根據(jù)負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)的影響來采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。例如，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置可用于在系統(tǒng)性能下降到超過預(yù)定的閾值時(shí)把告警或報(bào)告自動(dòng)地發(fā)送到系統(tǒng)資源管理中心。該告警可用于產(chǎn)生諸如拒絕其它移動(dòng)電臺(tái)再接入基站的實(shí)時(shí)校正行動(dòng)，或只用于以每天為周期產(chǎn)生負(fù)荷影響系統(tǒng)性能的圖解。此外，可使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更有效地在系統(tǒng)中的基站之間分配資源。
附圖概述以下結(jié)合附圖提出的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯。附圖中相同的標(biāo)號(hào)指相應(yīng)的部分，而且

圖1示出本發(fā)明系統(tǒng)的高層次概況；圖2是選自本發(fā)明負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置的一些部分的圖；圖3示出本發(fā)明的方法。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式Ⅰ．分析本發(fā)明依賴于基站在各種話務(wù)負(fù)荷程度期間的表現(xiàn)。具體而言，在公共的CDMA話務(wù)信道上進(jìn)行發(fā)射的移動(dòng)電臺(tái)越多，則基站變得對(duì)移動(dòng)電臺(tái)的任何單獨(dú)的發(fā)射越不敏感，因而需要更積極地進(jìn)行閉環(huán)功率控制，以保證所有移動(dòng)電臺(tái)的發(fā)射以相等的平均功率到達(dá)基站。于是，如果給定的移動(dòng)電臺(tái)是靜止的而且不受傳播效應(yīng)的時(shí)間變化的影響(即，硬線連接到基站)，則只由反向鏈路CDMA信道負(fù)荷引發(fā)移動(dòng)電臺(tái)從基站接收到的閉環(huán)功率控制命令，而不是由基站處接收到的該移動(dòng)電臺(tái)的反向鏈路功率變化(該功率將處于與此相反的恒定狀態(tài))。這樣，在本發(fā)明中，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置可從基站本身的發(fā)射功率與來自基站的發(fā)射增益調(diào)節(jié)命令之差別來推斷系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
以下給出基站對(duì)移動(dòng)電臺(tái)的反向鏈路發(fā)射的靈敏度(dBm)S=-134+NF+EB/No+XL---(1)]]>這里NF是基站的噪聲系數(shù)(dB)，

是反向鏈路信息位中每位的能量與CDMA帶寬中的噪聲頻譜密度的比值(dB)，XL是系統(tǒng)負(fù)荷(dB)。換句話說，XL等于10[log(1-X)]，這里X是反向鏈路CDMA信道上同時(shí)存在的移動(dòng)電臺(tái)的數(shù)目與理論上該反向鏈路CDMA信道可支持的移動(dòng)電臺(tái)的最大數(shù)目的比值?；镜撵`敏度是基站足以接收來自移動(dòng)電臺(tái)的反向鏈路發(fā)射的閾值(dB)。于是，可看出，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷XL增大時(shí)，基站的靈敏度降低。
功率受控制的移動(dòng)電臺(tái)的發(fā)射功率等于基站的靈敏度減去反向鏈路的路徑損耗。即，移動(dòng)電臺(tái)必須在高到足以克服反向鏈路損耗且以可接受的電平到達(dá)基站的功率電平下進(jìn)行發(fā)射。就數(shù)學(xué)上而言Pts=S+Lpr(2)這里，Pts是在天線連接器處測(cè)得的移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射功率(dB)，S是在公式(1)中所定義的基站的靈敏度，Lpr是移動(dòng)電臺(tái)天線連接器和基站接收天線連接器之間的反向鏈路路徑損耗(dB)。這個(gè)因數(shù)包括傳播損耗、天線增益和饋線損耗。
通過公式(1)和(2)的代換，可按照移動(dòng)電臺(tái)的發(fā)射功率把系統(tǒng)負(fù)荷寫為XL=134-NF-EB/No+Pts-Lpr---(3)]]>量NF、Lpr和Eb/No是常數(shù)，且與負(fù)荷狀況無關(guān)，因而可把公式(3)寫為XL=C+Pts(4)這里C是常數(shù)，Pts是在天線連接器處測(cè)得的移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射功率(dBm)。這樣，把公式(4)代入公式(3)C=134-NF-Eb/No-Lpr(5)注意，這里考慮Eb/No是常數(shù)，因?yàn)樵谳^佳實(shí)施例中，把負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置硬線連接到所考慮的基站，這樣該裝置就不易受到傳播變更效應(yīng)所造成的時(shí)間變化的影響。
由于公式(5)在所有的時(shí)間都成立，所以可把兩個(gè)分離的測(cè)量周期之間負(fù)荷影響的差別寫為XL(t2)-XL(t1)=Pts(t2)-Pts(t1)(6)這里t2和t1是任何兩個(gè)不同的測(cè)量時(shí)間。這樣，可把非高峰使用周期內(nèi)的單位發(fā)射功率Pts與高峰使用周期內(nèi)的單位發(fā)射功率Pts相比較，以確定負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
從另一方面來看，可使用平均發(fā)射增益調(diào)節(jié)來確定負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響。再參考公式(3)，還存在正向鏈路上的路徑損耗，它等于移動(dòng)電臺(tái)接收到的前向鏈路功率減去基站所發(fā)射的正向鏈路功率。就數(shù)學(xué)而言Lpf=Prs-Ptb(7)這里L(fēng)pf是基站發(fā)射天線和移動(dòng)電臺(tái)天線連接器之間的正向鏈路路徑損耗(dB)，Prs是在天線連接器處測(cè)得的移動(dòng)電臺(tái)前向鏈路接收功率(dB)，Ptb是在天線連接器處測(cè)得的基站發(fā)射功率(dB)。援引平均正向鏈路路徑損耗等于平均反向鏈路路徑損耗的相關(guān)性理論，可通過代換公式(3)和(7)按照移動(dòng)電臺(tái)所發(fā)射的反向鏈路功率、移動(dòng)電臺(tái)所接收的正向鏈路功率和基站所發(fā)射的正向鏈路功率來表示系統(tǒng)負(fù)荷XL=134-NF-Eb/No+Pts+Prs-Ptb---(8)]]>但由于移動(dòng)電臺(tái)使用閉環(huán)發(fā)射增益調(diào)節(jié)命令來計(jì)算其發(fā)射功率，所以按下式寫公式(8)更方便Pts+Prs-Tadj=k(9)這里Tadj是移動(dòng)單元響應(yīng)于基站所發(fā)射的閉環(huán)功率控制命令的發(fā)射增益調(diào)節(jié)(dB)，k是被移動(dòng)電臺(tái)用來計(jì)算開環(huán)發(fā)射功率的周轉(zhuǎn)因數(shù)。注意，即使在公式(7)中假設(shè)正向和反向鏈路路徑損耗的相關(guān)性，通過閉環(huán)功率控制命令也可補(bǔ)償該假設(shè)中的任何誤差，繼而反映在Tadj中。
通過代換公式(8)和(9)，可按照發(fā)射增益調(diào)節(jié)Tadj把基站負(fù)荷寫為XL=134-NF-Eb/No+k+Tadj-Ptb---(10)]]>可方便地把此公式改寫為XL=C+Tadj(11)這里C是由下式給出的常數(shù)C=134-NF-Eb/No+k-Ptb---(12)]]>由于公式(12)在所有的時(shí)間都成立，所以可把兩個(gè)分離的測(cè)量周期之間負(fù)荷影響的差別寫為XL(t2)-XL(t1)=Tadj(t2)-Tadj(t1)(13)這里t2和t1是任何兩個(gè)不同的測(cè)量時(shí)間。這樣，可把非高峰使用周期內(nèi)的Tadj與高峰使用周期內(nèi)的Tadj相比較，以確定負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)性能的影響。顯然，存在許多與功率相關(guān)的參數(shù)，可測(cè)量這些參數(shù)，以比較某一時(shí)間的系統(tǒng)負(fù)荷與另一時(shí)間的系統(tǒng)負(fù)荷。例如，可進(jìn)行以上分析以獲得按照移動(dòng)電臺(tái)處接收到的功率而表示的負(fù)荷的關(guān)系。
Ⅱ．負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法在本發(fā)明中利用以上公式(6)或(13)所表示的關(guān)系對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。圖1示出本發(fā)明的系統(tǒng)100的高層次概況?？煽吹紺DMA基站112通過天線110與四個(gè)示例的移動(dòng)電臺(tái)108a-108d進(jìn)行無線通信。例如，移動(dòng)電臺(tái)108a-108d是本領(lǐng)域內(nèi)公知的功率受控制的CDMA蜂窩式無線電話?；?12還與負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102進(jìn)行周期性通信，裝置102可包括耦合到諸如本領(lǐng)域內(nèi)公知的CDMA診斷監(jiān)測(cè)器或其它數(shù)據(jù)處理裝置等數(shù)據(jù)記錄和處理裝置106的功率受控制的普通CDMA蜂窩式無線電話104?；蛘?，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102可以是經(jīng)特殊改進(jìn)的移動(dòng)電臺(tái)，它包含執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄和處理功能用的編程微處理器。
在較佳實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102經(jīng)由電纜116而硬線連接到基站112，以把傳播效應(yīng)和負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102所記錄的數(shù)據(jù)上的Eb/No的時(shí)間變化減到最小。然而，在其它實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102在啟動(dòng)與基站112的無線通信時(shí)是靜止的，以記錄以下所述的相關(guān)數(shù)據(jù)。
基站112還與系統(tǒng)管理中心114進(jìn)行通信，中心114中存在對(duì)基站112進(jìn)行差錯(cuò)監(jiān)測(cè)、診斷和管理所需的任何個(gè)人計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。在圖1中，基站112經(jīng)由電纜118把系統(tǒng)操作參數(shù)和告警傳遞到系統(tǒng)管理中心114。然而，在其它實(shí)施例中，基站112可使用諸如無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通信等本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何回程(backhaul)通信方法與系統(tǒng)管理中心114進(jìn)行通信。
在系統(tǒng)100的正常操作中，移動(dòng)電臺(tái)108a-108d周期性地與基站112進(jìn)行通信，以發(fā)起呼叫、接收呼叫(終接)或?qū)?12發(fā)送或接收各種開銷(overhead)消息。在高峰使用時(shí)間內(nèi)，諸如在白天，可預(yù)料這四個(gè)移動(dòng)電臺(tái)108a-108d同時(shí)與基站112進(jìn)行通信，從而增加了反向鏈路上的系統(tǒng)負(fù)荷和干擾。反之，在非高峰使用時(shí)間內(nèi)，諸如在晚上，可預(yù)料在任何給定的時(shí)間移動(dòng)電臺(tái)108a-108d中只有一個(gè)與基站112進(jìn)行通信，從而減少系統(tǒng)負(fù)荷。注意，依據(jù)基站112的容量，可有少于四個(gè)或四個(gè)以上的移動(dòng)電臺(tái)同時(shí)與基站112進(jìn)行通信。然而，為了簡(jiǎn)化，圖1只示出四個(gè)移動(dòng)電臺(tái)108a-108d。
此外，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102依據(jù)預(yù)定的計(jì)劃向基站112周期性地發(fā)起預(yù)定長(zhǎng)度的呼叫。在較佳實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102在高峰和非高峰時(shí)間內(nèi)每三十分鐘向基站112發(fā)起持續(xù)時(shí)間為兩分鐘的呼叫。顯然，可依據(jù)系統(tǒng)管理中心114的監(jiān)測(cè)和管理需要來改變此預(yù)定計(jì)劃的持續(xù)時(shí)間(比兩分鐘更短或更長(zhǎng))和頻率(比三十分鐘更短或更長(zhǎng))。在較佳實(shí)施例中，選定兩分鐘的呼叫持續(xù)時(shí)間，因?yàn)樗咏趯?shí)際蜂窩式無線電話的平均呼叫持續(xù)時(shí)間。此外，可按照數(shù)據(jù)分辨率和數(shù)據(jù)量的折衷，選定每三十分鐘的頻率。
當(dāng)移動(dòng)電臺(tái)108a-108d中的任一個(gè)在與基站112進(jìn)行通信時(shí)，基站112如以上5,056,109號(hào)美國(guó)專利所述把閉環(huán)功率控制命令發(fā)送到現(xiàn)用移動(dòng)電臺(tái)108a-108d。發(fā)送到各個(gè)現(xiàn)用移動(dòng)電臺(tái)108a-108d的每一閉環(huán)功率控制命令指示特定的移動(dòng)電臺(tái)把其發(fā)射功率增大或減小1dB左右，從而每個(gè)移動(dòng)電臺(tái)的發(fā)射信號(hào)將到達(dá)基站112，將使信噪比或Eb/No足以保證最低要求的話音質(zhì)量。此外，每當(dāng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102在與基站112進(jìn)行通信時(shí)，基站112同樣把閉環(huán)功率控制命令發(fā)送到負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102，因?yàn)檠b置102對(duì)基站112同樣僅表現(xiàn)為另一個(gè)移動(dòng)電臺(tái)。
現(xiàn)在參考圖2，該圖示出選自負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102的一些部分。負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102在天線200上接收到包括經(jīng)調(diào)制的信息以及閉環(huán)功率控制命令的射頻(RF)信號(hào)。再注意，較佳實(shí)施例中，由基站112經(jīng)由電纜116傳輸?shù)截?fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102的信號(hào)(見圖1)被直接耦合到負(fù)荷監(jiān)測(cè)器102的天線端口。然而，在其它實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置102利用本領(lǐng)域內(nèi)公知的標(biāo)準(zhǔn)天線200。
雙工器202把接收到的信號(hào)按路線發(fā)送到前端增益被調(diào)節(jié)的低噪聲放大器(LNA)204。然后，在自動(dòng)增益控制放大器(AGC)206中，調(diào)節(jié)中頻(IF)功率電平。在接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)212中測(cè)量接收信號(hào)的強(qiáng)度，以使用此接收信號(hào)強(qiáng)度來產(chǎn)生開環(huán)功率控制信號(hào)214。此外，在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器208中對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣，然后在解調(diào)器210中進(jìn)行數(shù)字解調(diào)。把閉環(huán)功率控制命令216提供給組合器228，在那里把這些命令216與開環(huán)功率控制信號(hào)214組合后，用于調(diào)節(jié)功率放大器(PA)220的發(fā)射功率。
在較佳實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器218記錄PA220的輸出功率，該功率按比例記錄以表示在天線200的連接器處測(cè)得的輸出功率。在較佳實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器218累加在兩分鐘的呼叫持續(xù)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)線232上的輸出功率測(cè)量值并對(duì)它們求平均，以獲得移動(dòng)電臺(tái)的平均發(fā)射功率。
在另一個(gè)實(shí)施例中，從解調(diào)信號(hào)中提取來自基站112的閉環(huán)功率控制命令216并由數(shù)據(jù)處理器218加以記錄。在此實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器218累加在兩分鐘的呼叫持續(xù)時(shí)間內(nèi)的閉環(huán)功率控制命令并對(duì)其求平均來獲得TADJ。由于CDMA幀的持續(xù)時(shí)間為20毫秒，所以基站可在每個(gè)幀發(fā)送一個(gè)閉環(huán)功率控制命令，TADJ將以6,000個(gè)獨(dú)立的功率調(diào)節(jié)值為基礎(chǔ)。還可產(chǎn)生更高級(jí)的統(tǒng)計(jì)。
數(shù)據(jù)處理器218可以是經(jīng)改進(jìn)的移動(dòng)電臺(tái)的必要組成部分，或者可以是諸如本領(lǐng)域內(nèi)公知的CDMA診斷監(jiān)測(cè)器等分立的數(shù)據(jù)記錄和測(cè)量裝置。數(shù)據(jù)處理器218把在非高峰使用周期內(nèi)產(chǎn)生的平均發(fā)射功率(或者，平均TADJ值)與在高峰使用周期內(nèi)所產(chǎn)生的平均發(fā)射功率(或者，平均TADJ值)相比較，以確定如公式(6)或(13)所得到的系統(tǒng)負(fù)荷的差別。根據(jù)此信息，數(shù)據(jù)處理器218可把告警或其它信息信號(hào)230發(fā)送到系統(tǒng)管理中心114(見圖1)以便采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。告警或其它信息信號(hào)230可用于產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)荷的狀態(tài)報(bào)告，或用于采取諸如負(fù)荷超過某閾值時(shí)拒絕進(jìn)一步接入系統(tǒng)等實(shí)時(shí)行動(dòng)。
圖3示出本發(fā)明的方法。此方法從塊302開始，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置在非高峰時(shí)間T1向基站發(fā)呼叫。在此呼叫的持續(xù)時(shí)間(在較佳實(shí)施例中為兩分鐘)內(nèi)，在塊304，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量與功率相關(guān)的參數(shù)，它可以是較佳實(shí)施例中的移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射功率或另一實(shí)施例中的TADJ(T1)。在塊306，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置在高峰時(shí)間T2向基站發(fā)呼叫，并且在塊308測(cè)量在此呼叫持續(xù)時(shí)間內(nèi)的同一功率相關(guān)參數(shù)。在塊310，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置按照公式(6)或(13)中的定義來計(jì)算XL(T2)-XL(T1)，并在塊312把計(jì)算結(jié)果與預(yù)定閾值YdB相比較?？梢罁?jù)想要的基站性能對(duì)每個(gè)基站獨(dú)立地確定閾值Y。
如果塊310中計(jì)算所得的差值XL(T2)-XL(T1)大于預(yù)定閾值Y，則負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置可在塊314把告警發(fā)送到系統(tǒng)管理中心，并采取諸如拒絕進(jìn)一步接入系統(tǒng)等適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。在此情況下，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置再次開始?jí)K302中的程序。如果塊310中計(jì)算所得的差值XL(T2)-XL(T1)小于預(yù)定閾值Y，則負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置不發(fā)送告警，只再次開始?jí)K302中的程序。
在其它實(shí)施例中，修改圖3的流程圖，以為各種應(yīng)用而定制方法。例如，在高峰和非高峰時(shí)間內(nèi)，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置可在塊302和306產(chǎn)生若干呼叫以獲得平均值，每一呼叫隔開三十分鐘。此外，負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置可構(gòu)成把信息發(fā)送到系統(tǒng)管理中心，不管負(fù)荷是否超過預(yù)定閾值。例如，該信息可用于產(chǎn)生相應(yīng)于每天操作周期的時(shí)間與負(fù)荷的圖表。顯然，可對(duì)信息的計(jì)劃和使用進(jìn)行許多調(diào)節(jié)而不背離本發(fā)明的精神。
以上對(duì)較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可制造或使用本發(fā)明。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)這些實(shí)施例的各種修改而且不用創(chuàng)造力就可把這里所定義的總的原理應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不限于這里所示出的實(shí)施例，但要符合與這里所揭示的原理和新特征相一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1．一種用于確定CDMA基站負(fù)荷的系統(tǒng)，所述CDMA基站發(fā)射閉環(huán)功率控制命令，所述CDMA基站由系統(tǒng)管理中心控制，其特征在于，所述系統(tǒng)包括CDMA通信裝置，具有依據(jù)預(yù)定計(jì)劃發(fā)起與所述CDMA基站的通信的發(fā)射電路以及接收所述閉環(huán)功率控制命令的接收電路；耦合到所述接收電路的數(shù)據(jù)處理器，用于記錄功率控制參數(shù)，并響應(yīng)于所述接收到的閉環(huán)功率控制命令，把數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到所述系統(tǒng)管理中心。
2．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述CDMA通信裝置在第一周期和第二周期內(nèi)發(fā)起與所述CDMA基站的通信，如果所述第一周期內(nèi)的所述功率控制參數(shù)與所述第二周期內(nèi)的所述功率控制參數(shù)之差超過預(yù)定的閾值，則所述數(shù)據(jù)處理器把告警信號(hào)傳送到所述系統(tǒng)管理中心。
3．如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)管理中心響應(yīng)于所述告警信號(hào)防止所述基站的進(jìn)一步加負(fù)荷。
4．如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理器是CDMA診斷監(jiān)測(cè)裝置。
5．一種用于確定CDMA基站負(fù)荷的方法，所述CDMA基站發(fā)射閉環(huán)功率控制命令，所述CDMA基站由系統(tǒng)管理中心所控制，其特征在于，所述方法包括以下步驟依據(jù)預(yù)定計(jì)劃發(fā)起與所述CDMA基站的通信；接收所述閉環(huán)功率控制命令；記錄功率控制參數(shù)；響應(yīng)于所述接收到的閉環(huán)功率控制命令，把數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到所述系統(tǒng)管理中心。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述發(fā)起通信的步驟還包括在第一周期和第二周期內(nèi)發(fā)起與所述CDMA基站的通信，所述傳送信號(hào)的步驟還包括如果所述第一周期內(nèi)的所述功率控制參數(shù)與所述第二周期內(nèi)的所述功率控制參數(shù)之差超過預(yù)定的閾值，則把告警信號(hào)傳送到所述系統(tǒng)管理中心。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于還包括由所述系統(tǒng)管理中心響應(yīng)于所述告警信號(hào)來防止對(duì)所述基站的進(jìn)一步加負(fù)荷的步驟。
8．一種CDMA基站所使用的負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置，所述CDMA基站發(fā)射閉環(huán)功率控制命令，所述CDMA基站由系統(tǒng)管理中心所控制，其特征在于，所述負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置包括發(fā)射電路，依據(jù)預(yù)定計(jì)劃發(fā)起與所述CDMA基站的通信；接收電路，接收所述閉環(huán)功率控制命令；耦合到所述接收電路的數(shù)據(jù)處理器，用于記錄功率控制參數(shù)，并響應(yīng)于所述接收到的閉環(huán)功率控制命令把數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到所述系統(tǒng)管理中心。
9．如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射電路在第一周期和第二周期內(nèi)發(fā)起與所述CDMA基站的通信，如果所述第一周期內(nèi)的所述功率控制參數(shù)與所述第二周期內(nèi)的所述功率控制參數(shù)之差超過預(yù)定的閾值，則所述數(shù)據(jù)處理器把告警信號(hào)傳送到所述系統(tǒng)管理中心。
10．如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)管理中心響應(yīng)于所述告警信號(hào)防止所述基站的進(jìn)一步加負(fù)荷。
全文摘要
用于監(jiān)測(cè)和管理CDMA無線通信系統(tǒng)(100)中負(fù)荷狀況的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置(102),諸如連到診斷監(jiān)測(cè)器等數(shù)據(jù)記錄和處理裝置(106)的CDMA移動(dòng)電臺(tái)(104)。監(jiān)測(cè)裝置(102)被置于基站(112)的服務(wù)區(qū)內(nèi)。監(jiān)測(cè)裝置(102)周期性地發(fā)起通常被分配給話務(wù)信道的呼叫,并記錄諸如移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射功率或每單位時(shí)間接收到的閉環(huán)功率控制命令的數(shù)目等功率控制參數(shù)。由此信息,負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置(102)可推斷基站(112)的實(shí)時(shí)話務(wù)負(fù)荷狀況。如果系統(tǒng)的負(fù)荷超過預(yù)定的閾值,則可把告警發(fā)送到系統(tǒng)管理中心(114),以采取某些行動(dòng)來限制基站(112)上另外負(fù)荷。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1231809SQ97198292
公開日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1997年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月30日
發(fā)明者S·S·蘇萊曼 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司