CN1216668A - 在远程通信系统中的适应性频率分配 - Google Patents

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Abstract

在一个远程通信网络中,一种分配通道的方法和设备对在用或可用通道及可能成为可用的通道进行信号质量测量。表现出差的信号质量特性的已经被选的通道(即,在用或可用的通道)被与表现出较好信号质量特性的候选通道(即,可能成为可用的通道)交换从而改善网络的整个信号质量。

Description

在远程通信系统中的 适应性频率分配
本发明涉及蜂窝式远程通信系统，更具体而言，涉及蜂窝式电话系统中蜂窝频道的自动分配。
在蜂窝电话网中，维持或改善每个通信道中语言的质量是很重要的，影响语言质量的一个因素是通道间干扰的水平，当两个蜂窝地理位置上互相靠近，又使用相同的频率时道间干扰就发生了。避免这种问题的一个方法是给网络中每个蜂窝分派一组专用的频道，这样就不会有两个蜂窝使用相同的频道，诚然，这样很明显地避免了道间干扰的问题，然而网络将很快地把频道用完了，因为可用的频道数只是一个固定数。
为了避免用完可用的频道，蜂窝电话网使用再使用计划。再使用计划允许网络将一个频道分派给一个以上的蜂窝，虽然某些道间干扰是要有的，然而通过确保两个或多个频道的位置离开足够远，可以避免过分的道间干扰。
一般来说，再使用计划对本领域的技术人员是熟知的。一种固定的再使用计划，正如术语所建议的那样，包含了给网络中每个蜂窝分派一组固定的，专用的频道，可将频道分派给一个以上的蜂窝，只要蜂窝的位置离开足够远以致能避免过分的道间干扰。
正如前面提到的，使用固定频道再使用计划的网络中的每个蜂窝将被限于所分派的专门频道；尽管避免了过分的道间干扰，然而对于每个蜂窝的通信处理能力仍是有限的。换句话说，固定的再使用计划本来就是不灵活的；不能在一个固定的时间内随着逐个蜂窝需要的变动调整每个蜂窝中的频道分派。其结果就是降低了语言质量和通信处理能力，因此就想到了适应性再使用计划，也称为适应性通道分配计划。
适应性频道再使用计划试图通过提供更大的灵活性来避免语言质量和通信处理能力的降低，不再是给网络中每个蜂窝分配一组固定的频道，分配将随时间变化以满足每个蜂窝变化的需要，这种方法是通过周期性地测量每个蜂窝中每个频道的信号质量来实现的。正如所需要的那样，只要对该通道的信号质量测量满足或者超过一定的信号质量标准，蜂窝就将占用所分配的频道。例如，如果蜂窝A需要额外的频道来处理电话通信量的增加，频道Ⅹ如果已被用于邻近蜂窝中就不可能被分配了。由于在邻近蜂窝中使用频道Ⅹ的道间干扰将在蜂窝A中作为干扰被测量。因而，频道Ⅹ将不满足所要求的信号质量标准。
存在着不同类型的适应性通道分配计划。在每种计划之间的主要差别是所用的确定是否在给定的时间上一个频道应该或不应该分派于给定的蜂窝的标准的应用。例如，H.Eriksson,“Capacity Improvement byAdaptive Channel Allocation”,IEEE Global TelecomConf,PP.1355-1359,Nov.28-Dec.1,1988，建议采用移动电话来测量每个通道下行的信号质量，然后以这些具有最高载波与干扰比(C/I)的通道为基础分配通道。在下文中表达了一种稍有不同的方法，G.Riva,“Performance Analysis of an Improved Dynamic Channel AllocationScheme for Cellular Mobile Radio Systems”,42nd IEEE Veh.TechConf.,pp.794-797,Denver 1992，在其中如果频道的信号质量测量满足或超过预置的C/I阈值，则可被分配。在下文中，Y.Furuya et al,“Channel Segregation,A Distributed Adaptive Channel AllocationScheme for Mobile Communication Signals”,Second Nordic Seminaron Digital Land Mobile Radio Communication pp.311-315,Stockholm,October,14-16,1986，描述了一种适应性通道分配计划，在其中测量了每个通道的信号质量当前随时间的变化，并在对通道分配决策时采用。
当利用通常的适应性通道分配计划时，既测量每个频道的上行(即，从移动电话到基站的无线电路径)，也测量每个频道的下行(即，从基站到移动电话的无线电路径)的信号质量是最有效的，在数字系统如D-AMPS(数字式高级移动电话系统)中，可由基站中的设备作上行测量。由每个移动电话中的移动电话辅助切换(MAHO)单元作下行测量；然后移动电话将测量结果发回基站。
虽然适应性通道分配策略提供了一种比较灵活的计划，它最大限度地导致较好的信号质量和通信处理能力，然而，计划与频率分配大部分仍是一个人工过程，网络操作员使用精心制作的离线工具，地形图，进行如上所述的信号质量测量，以便人工地为每个蜂窝分配最有效的频道。然而，当将更多的基站和蜂窝加入每个单位区域，以便改进通信处理能力并满足蜂窝电话用户数量不断增加的需要时，这种方法很快变得难以应付。无法避免人工分配频道最终引起信号质量与通信处理能力的降低；因此，这种人工方法是不可接受的。因而，投入很大的兴趣来研制算法和工具以避免人工频率计划与分配的困难和所需的费时的工作。理想的情况是，基站应该能够选择它们自己的频率而无需操作员人工介入，以适应由于增加新的基站，蜂窝，地理障碍物或者通信量简单的周期性起伏引起的无线电环境的变化。因此，本发明提出一种自动和适应性的频率分配系统用于改善通话质量和通信处理能力。
本发明的一个目的是提供一种通道分配策略，自动地响应射频环境中的变化，完全依据在蜂窝的基站上可得到的信息，自动地选择那些平均来说表现出最低干扰水平的频道。
本发明的进一步的目的是提供一种通道分配策略，通过将平均来说表现出较低信号质量的频道和平均来说表现出较高信号质量的频道的自动交换来响应射频环境中的变化。
本发明的另一个目的是提供一种通道分配策略，通过必要时增加和除去在蜂窝中使用的频道，使仍然在使用的频道是那些平均来说表现出最高信号质量的频道，来响应射频环境中的变化。
依据本发明的一个方面，上述的和其它的目的在一种通过以下步骤的分配频道的方法和设备中被实现了，这些步骤是：测量多个所选频道的上行和下行的信号质量；比较每个所选频道的上行和下行测得的信号质量；如果一个频道下行信号质量测量结果比上行信号质量测量结果至少差一个预定的值，并且下行信号质量低于预定的阈值，就从许多被选的频道中将这一被选频道识别出来；识别出一个合格的候选频道并将它与前面识别出来的一个被选频道交换。
在本发明的另一方面，频道是通过以下步骤分配的：测量许多候选频道的上行和下行的信号质量；从许多候选频道中识别一个合格的候选频道；将此合格的候选频道分配给远程通信网络中的一个基站。识别合格的候选频道进一步包括以下的步骤：确定是否对于一个候选频道测得的下行信号质量并不大大低于对于一个候选频道测得的上行信号质量；确定是否在候选频道与它最近的被选频道之间的通道间隔是大于预定的最小通道间隔的要求；最后确定是否候选频道将和一个或多个被选的频道组合产生三阶互调产物，它是等于被选的频道中任何一个频道，而不是被交换的被选频道。
通过阅读以下结合附图的详细描述将会理解本发明的目的与优点，其中：
图1是表示本发明的蜂窝移动无线电话系统中十个蜂窝的方框图；
图2是表示依据本发明的一方面的蜂窝网络的每个蜂窝中的频道组织的示意图；
图3是表示依据本发明的一方面的蜂窝内一个基站的示意图，包括在基站中用于对蜂窝中每个频道发送，接收，测量与滤波的设备；
图4是描述比较和交换被选频道与合格的候选频道的过程的流程图；
图5是表示适配滤波器的示意图；
图6是示出一个频道的下行是如何可能受到道间干扰的有害影响的，尽管在蜂窝中的基站并未察觉此问题；
图7是描述测量和比较BER以及强制交换的过程的流程图；和
图8a和8b是表示一个连续频带和两个不连续频带的示意图。
现在将联系图来描述本发明的各种特点，其中同样的部件用相同的标号来标识。
图1是表示在一个典型的蜂窝电话网络100(在此称为“蜂窝网”)如D-AMPS中10个蜂窝(C1-C10)之间关系的简图，通常，一个蜂窝网可以拥有远多于十个蜂窝；然而，10对于说明的目的来说是足够的。
在C1至C10的每个蜂窝中，有基站B1到B10。虽然图1示出基站位于每个蜂窝的中心附近，基站可位于蜂窝中的任何地方。位于靠近中心的基站典型的做法是采用无定向天线，而位于靠近蜂窝边界的基站典型的做法是采用定向天线。
移动电话M1-M10代表移动电话单元，当然，移动电话可以在一个蜂窝内移动或者它们可以从一个蜂窝移动到另一个蜂窝，典型地情况下，有远大于10的移动电话，再一次声明，所示出的十个移动电话对于说明的目的是足够的。
在图1所描述的蜂窝网100也有一个移动交换中心(MSC)。MSC通过电缆，无线电通路，或者两者都有(在图1中未示出)联到每个基站。MSC也联到固定的电话交换单元(在图中也未示出)。
在图1中说明的蜂窝网100使用固定数目的无线电频率(通道)通信，在本发明中，频道相应于800MHz频带中的频率或1900MHz频带中的频率。虽然本发明打算用于一个如Ericsson Radio CMS88的数字系统以便为数字通信通道进行频率计划，然而，本发明将工作在双模式系统，其中模拟和数字频率共同使用在每个蜂窝中的频谱，在所有的人工调谐组合器被代替掉以前的部署谐段中这种安排可能是重要的。
在一个采用通常的分配策略，固定的或适应性的蜂窝网络中，每个蜂窝被分配了许多频道，对应于蜂窝网络作为一个整体可得到的所有频道的一个子集。图2说明利用本发明，在网络中的每个蜂窝可从同样的整集频率中选择频道用于蜂窝中。例如，如果在一个包括N个蜂窝的蜂窝网络中有几个频道，每个蜂窝可被规定为f1到fn的整集。而蜂窝1到蜂窝N可有同样的频道集可选，每个蜂窝将选择(即分配)的只是那些具有最佳平均信号质量的频道。
本发明通过在蜂窝中的频率集上进行各种信号质量测量(以下将作更详细的解释)而实现了这一点。因此，信号质量的测量不仅是对在用或可用的那些频道进行，而且对那些当前不在用或不可用的频道，然而它们在晚些时候可能成为可用频道也进行测量。这些各种信号质量测量结果被处理，滤波，和评估，正如以下将要详细描述的，被用作在用或可用频道与表现出较佳平均信号质量的未用频道交换频道的基础。依据本发明的一个部分，有两种类型的频道交换：基本交换和强制交换，两者均在以下作更详细的描述。
为了便于在一个给定的蜂窝中自动交换频道，本发明把分配给一个蜂窝的每个频道分类为以下各组中的一个，首先，被选频道(在此称为被选频道)，是那些当前在蜂窝中在用或可用的频道。在本发明的优选实施方案中，被选频道始终是数字通道。为了使一个频道成为被选频率，基站必须有一台发送接收机，其中有一个可用的调谐到相应频率的组合器。
其次，候选频道是所有当前在蜂窝中尚不可用的其它频道。然而，如果和被选频道中的一个交换的话，候选频道可以成为可用频道。只有候选频道的信号质量大大优于(以下要规定)被选频道中一个频道的信号质量时，交换才可以发生。另外，候选频道必须满足某些其它的信号质量准则。满足这些其它信号质量准则的候选频道称为合格的候选频道。
在本发明的一种实施方案中，如果对于候选频道的下行信号质量测量结果并不大大低于对于候选频道的上行信号质量测量结果，则候选频道就成为合格的候选频道。在本发明的另一种实施方案中，如果除了如上所述的下行信号质量测量结果并不大大低于上行信号质量测量结果以外，在候选频道与最近的被选频道之间有足够的频率间隔(以下要规定)，则候选频道就成为合格的候选频道，在本发明的一种优选实施方案中，如果除了如上所述的下行信号质量测量结果并不大大低于上行信号质量测量结果以及适当的频率间隔之外，候选频道的频率当和被选频率中任一个(不是可被交换的被选频率)组合时，不产生等于被选通道频率的三阶互调产物，则候选频道就成为合格的候选频道，也是在本发明的一个优选实施方案中，信号质量是用干扰水平来测量的，低的信号质量等同于高的干扰水平，这些准则：1)下行信号质量，2)足够的通道间隔，3)不存在某些三阶互调产物，将在以下作更详细的描述。
除了被选频道和候选频道以外，也有常设的被选频道，常设的被选频道不同于被选频道，可以是模拟或数字通道，在优选实施方案中，常设被选频道只可能被人工交换，在一种最佳实施方案中，频道也可分成辅助被选频道或辅助非被选频道，辅助被选频道实际上是常设被选频道的一个子集，用于测量的目的，辅助非被选频道在蜂窝中是不可用的，但是，在一种优选实施方案中，可由人工方法得到。辅助非被选频道用于测量目的。
本发明进行各种信号质量测量和通道交换的专门方法现在将作更详细的描述。如上所述，有两种不同的通道交换类型：基本交换和强制交换，基本通道交换策略将首先描述。
关于基本交换策略，每个频道的上行信号质量是对所有被选频道和所有候选频道进行测量的。在一种优选实施方案中，上行信号质量是用上行干扰水平测量的，对于被选频道，上行干扰水平是通过位于每个蜂窝的基站中的相应的发送接收机测得的。例如，图3示出在蜂窝302中的基站301，其中基站包含发送接收机，TXCVR1,2,3,4,…,m，这些发送接收机1,2,3,4,…,m每个调谐到相应于被选频道1,2,3,4,…,m的各自的频率。这些发送接收机1,2,3,4,…,m在相应的被选频道上的休间时间周期(在此称为时隙)期间测量信号强度。每个被选频道包含三个时隙。在每个时隙期间，发送接收机可发送和接收一个分开的蜂窝，将被选频道以这种方式划分是在时分多址(TDMA)技术中已知的，当三个时隙中任何一个成为休闲时(即，在此时隙上没有电话呼叫)，相应的发送接收机在休闲时隙期间对相应的被选频道测量信号强度。因为在空闲的时隙上没有话音信号，信号强度的测量代表了由于网络中其它蜂窝的道间干扰，邻近通道干扰，和噪声引起的对于被选频道的干扰水平。
虽然辅助被选频道并不与合格的候选频道自动交换，也进行了上行信号强度测量。如果辅助被选频道是数字通道，在休闲时隙期间测量信号强度。如果辅助被选频道是模拟通道，信号强度测量连续地在预定的，休闲时间间隔上进行，因为没有与模拟通道有联系的时隙。
对于候选频道，上行干扰水平测量采用与对被选频道上行干扰水平测量差不多的方法进行的，干扰水平通过也位于蜂窝的基站中的扫频接收机304来测量。扫频接收机304可被调谐到相应于候选频道或辅助非被选频道的频率中各自的一个频率上，与被选频道不同，没有与候选频道有联系的时隙，因为基站并不在这些通道上发送话音通信。信号强度直接测量出由于道间干扰和来自网络中其它蜂窝的邻近通道干扰和噪声引起的相应的候选频道中的干扰水平。
示于图3中的扫频接收机304类似于发送接收机，TXCVR1,2,3,4…,m。它们之间的差别主要是功能上的。因为在候选频道的这个蜂窝中没有话音传输。扫频接收机只需要接收与测量信号强度。然而，对于每个被选频道需要一个分开的发送接收机的场合，只需要一个扫频接收机对所有的候选频道进行测量，扫频接收机扫过与候选频道有联系的每一个频率，对它们中每一个测量相应的信号强度。
正如以前提到过的，所有的信号强度测量，包括上面描述过的上行测量，最好利用位于基站中的适配滤波器(图3中未说明)进行连续地滤波。通过对上行信号强度测量的滤波，使关于频道交换的决策不是基于瞬时信号强度测量结果。然后，基站将被滤波的信号强度测量结果发送到MSC303，在被选频道被滤波的上行信号强度测量结果(即，干扰水平)和候选频道被滤波的上行信号强度测量结果(即，干扰水平)之间进行比较，MSC303，基于这种比较，决定是否要交换。
现在将较详细地描述比较被选频道上行干扰水平与合格的候选频道上行水平以及执行频率选择和交换的方法。如上所述，本发明的主要目的是自动地替换具有最高干扰水平的频道。如果有一个具有较佳干扰水平(即，较低干扰)的合格的候选频道，系统将开始交换。
图4说明应用于比较和交换一个合格的候选频道与一个被选频道的方法。首先，MSC303确定是否有任何候选频道是合格的，使一个候选频道合格的方法以前提到过，在下将作更详细的描述，如果没有候选频道是合格的，则就无交换可发生，这一步骤在图4中是作为步骤401被示出的，如果至少有一个候选频道，MSC303将被滤波的，具有最高上行干扰水平的被选频道的上行干扰水平与具有最低上行干扰水平的合格的候选频道作比较。这一步骤作为步骤402被示出，如果被滤波的，被选的频道的上行干扰水平，Iusc，超过被滤波的，合格的候选频道的上行干扰水平，Iuqc，至少一个预定的数量，PA,MSC 303开始交换合格的候选频道代替被选频道，这一步骤作为决策方框403出来的“是”分支被示出，即使自动频道分配无效，MSC303不在合格的候选频道与被选频道之间开始交换，本发明继续将上行干扰水平测量结果送往滤波器，依次，继续更新与存贮被滤波的输出干扰水平。
依据本发明的一个方面，MSC303并不立即执行交换，实际交换可被延时一个时间周期，等于发送被滤波的干扰数据从基站301到MSC303的时间加上MSC300评估被滤波的干扰数据的时间，该延时周期在图4中未示出。另外，MSC303可进一步延迟交换的执行，因为话音信号可出现在三个被选频道时隙中的任何一个上，因此在被选频道上有话音传输时，宁愿不做交换，本方法启动了一个等待环路使所有三个时隙能被清除。这一步骤作为步骤404和405示于图4中。在此等待环路期间，MSC303阻止分派新的呼叫到被选频道上，一旦所有这些时隙被清除，MSC303将执行交换(步骤406)。
正如以上提出的，关于步骤403，在合格的候选频道的被滤波的上行干扰水平和被选频道的被滤波的上行干扰水平之间的差必须大于或等于一个预定的数量。这个预定的数量也称为“滞后”，是一个系统参数，并由人工设置此值。
采用滞后的目的是保证当候选频道的上行信号质量勉强地超过被选频道的上行信号质量时，MSC303并不试图启动交换，如果本方法不采用滞后，在一个或两个频道的被滤波的，上行干扰水平中极小的，周期性地起伏可足以启动在两个具有实质上相等的被滤波的，上行干扰水平的频道之间来回交换。
除了以上描述过的频道交换外，本发明的另一方面提供了第二类型的交换，称为强制交换。这种第二类型的通道交换通过比较每个被选频道的两个频道，考虑下行的信号质量以及上行的信号质量。在一种优选实施方案中，下行的信号质量和上行的信号质量是以位差错率(BER)来测量的。强制交换的目的在于保证若下行信号质量已经大大恶化时具有良好上行信号质量的被选频道不再使用。
例如，假定在一个蜂窝系统中，有采用固定通道分配的蜂窝和频道选择是依据本发明自动进行的蜂窝的混用情况。这种情况在实践中是可能经常发生的，尤其是在一个蜂窝系统从一个固定的通道分配系统过渡到本发明的自动通道分配系统的场合。在这种情况下，存在一个时间周期，其中某些基站仍然工作在固定组的频道上，而其它的是依据本发明工作的。考虑图6，假定基站A和B，相应于蜂窝A和B(图中未示出)，具有如图中所指明的定向天线，而且，蜂窝A是一个固定通道分配蜂窝而蜂窝B是一个自动通道分配蜂窝，假定两个蜂窝共同使用一个公共的频道，在通道上的传输如图上601,602和603所示，虽然在蜂窝B中的移动电话604可受到蜂窝A中基站的较大影响，如下行传输602所示，然而基站B可能从未察觉到此问题，因为在基站B中的定向天线防止基站B受到蜂窝A中的移动电话605和基站A发出的干扰。另一方面，基站A将接收在被选频率上的道间干扰，但将不能交换频率，因为它是一个固定通道分配的蜂窝。
在大多数情况下，如果下行干扰水平受到道间干扰和邻近通道干扰较大影响的话，一个候选频道将不再是合格的。因此，候选频道将不再与被选频道交换，这样有助于保证被选频道有良好的下行信号质量。然而，在这样的交换发生的情况下，或者在交换发生以后下行信号质量大大恶化的情况下，这种基于上行和下行BER测量的第二类型的交换或强制交换，将改正这个问题。
现在参照图7，将详细解释强制交换策略。一旦一个频道被选在一个蜂窝中使用(即，被指定为被选频道)，如方框701中所示，本发明就开始测量上行和下行的BER。对于上行，如方框702中所示，在被选频道上基站对每个蜂窝(即，为话音传输用的每个时隙)测量BER。对于下行，如方框703和704中所示，移动电话测量BER，然后将测量结果送回基站。基站利用平均滤波器705和706为每个呼叫段计算平均上行BER值和平均下行BER值。
在每个呼叫段结束，基站将每个被选频道的上行和下行的，被更新的平均BER值送到MSC303。MSC303利用适配滤波器707和708(以下要更详细描述)对每个呼叫段的平均上行BER值和平均下行BER值进行滤波。然后MSC计算差值，如方框709所示。然后MSC将差值与预定的阈值作比较，如方框710所示。MSC303也将被滤波的下行BER值(即，方框708的输出)与预定的质量水平作比较，如方框711所示。如果平均的，被滤波的下行BER值大于平均的，被滤波的上行BER值至少预定的阈值，并且平均的被滤波的下行值大于预定的质量水平，则MSC303将在被选频道与最佳的合格候选频道之间开始强制交换，如方框712中所示，假定至少有一个候选频道是合格的，最佳的合格候选频道就是表现出最高上行信号质量(即，最佳干扰水平)的合格候选频道。
强制交换是打算补充基本交换。虽然两种类型的交换是相互独立地发生的，强制交换有助于保证若被选频道在蜂窝中被使用(即，被分配)以后它们的下行信号质量已被恶化时，要把表现出良好上行信号质量的被选频道替换掉。本发明的目的不仅是提供自动通道分配，而且也要保证被选频道是表现出最佳平均信号质量的，为了实现这一点，本发明，如上面提到的，要对每个干扰水平测量和每个BER测量在被扩展的时间周期上滤波。通过使用这些滤波器，本发明可提供很少受系统中临时性的起伏(信号强度与BER起伏)影响的自动通道分配。
在本发明的一种最佳实施方案中，采用了许多滤波器。对于每个被选频道，基站保持一个适配滤波器用于上行信号强度测量(即，干扰水平)，一个平均滤波器用于上行BER和下行BER的测量，MSC保持一个适配滤波器既用于平均上行BER也用于平均下行BER测量。对于每个候选频道和每个辅助非被选频道，基站保持一个适配滤波器用于上行信号强度测量(即，干扰水平)和一个平均滤波器用于下行信号强度测量。MSC保持一个适配滤波器用于平均下行信号强度测量。对于每个辅助被选频道，基站保持一个适配滤波器用于上行信号强度测量。
无论何时进行测量，是否包含BER或干扰，与相应的适配滤波器有联系的输入值和输出值均被更新了，如图5中所示，例如，若在此时的上行干扰值是Iin(n)505，被滤波的上行干扰值，Iout(n)506，可导出如下：
Iout[n]=(1-K)Iout[n-1]+KIin[n]
其中Iout(n-1)504是上次适配滤波器被更新以后的被滤波的上行干扰值。被滤波的上行干扰值Iout(n)506被存贮在发送接收机或扫频接收机中(取决于是否被测量的上行相对应于一个被选频道或一个候选频道)，在下一次滤波器更新期间成为Iout(n-1)504的值。
参数K501是一个权因数，代表新的或被更新的测量Iin(n)505的重要程度，最好由滤波器时间常数，T(图5中未示出)，和更新周期，dt(即，从前次更新起已过去的时间)按如下计算：
K=min(0.2,dt/T).
当dt增加时，适配滤波器更着重(即，重要)新的或被更新的测量Iin(n)505，可是，K决不会超过值0.2。
滤波器时间常数，T，是一个人工设置并由经验确定(例如，用模拟器的方法)的参数，以便取得最佳滤波器响应，T的实际值将随蜂窝而异，可依据当前频道是如何被规定而改变(即，作为一个被选频道，候选频道，辅助频道，等)，通常，T与dt相比是一个非常大的数，所以滤波器输出Iout(n)506并不受信号质量短暂的或瞬时的起伏的影响。
另外，可能有个时期保留被滤波的输出测量结果是有利的，这可通过将T值设置为无穷大来实现，在该时期结束时，T值可被重置为它以前的值，滤波器将从它离去的地方重新开始，不必要重新建立长期运行的平均测量。
正如以上解释的，本发明将不把一个候选频道和一个被选频道作交换，除非候选频道是一个合格的候选频道，依据本发明的一个优选实施方案，如果所有三个以下的准则被满足，则一个候选频道变成一个合格的候选频道：1)被滤波的，候选频道的下行干扰水平并不大大高于被滤波的，上行干扰水平；2)在候选通道频率与最近的被选通道频率之间有足够的频率间隔，除了要和候选频道交换的被选通道的频率以外；和3)候选频道的频率，当和被选通道频率，不是要被交换的被选通道频率，中任何一个组合时将不产生等于被选通道频率，再者，不是候选频道将与之交换的被选通道频率，的三阶互调产物，现在对这三条准则作较详细的描述。
首先，本发明考虑被滤波的，下行干扰水平，避免被选频道与具有大大高于上行的干扰水平的下行的候选频道之间交换。正如以前提到的，对于每个候选频道(和辅助非被选频道)的上行信号强度(即，干扰水平)在基站中通过相应的扫频接收机(参看图3)来测量。对于一个或多个候选频道的下行信号强度是由每个移动电话中的移动电话辅助转交(MAHO)单元来测量的。然后，移动电话将这些测量结果发回基站。
更准确地说，在基站，在每个呼叫段的开始，为测量的目的，分配一个或多个候选频道(和辅助非被选频道)到与呼叫段有联系的移动单元。一个呼叫段被规定为一个呼叫在一个给定频道上动作的时间周期，因为移动电话只在与呼叫段有联系的三个时隙中的一个时隙上接收与发送话音通信，移动电话可在其余的两个时隙期间为许多候选频道(或辅助非被选频道)测量下行信号强度。在本发明的一种优选实施方案中，移动电话能够在两个其余的时隙期间测量高达十二个候选或辅助非被选频道，然后移动电话将下行信号强度测量结果发回基站。
基站在每个呼叫段的开始在每个组(即，合格的候选频道，候选频道，辅助非被选频道，等)以内周期性的方式分配频道。如果有任何合格的候选频道已被指定，25％的测量资源(即，在蜂窝中四分之一的呼叫段)应该优先用于测量十个最佳的合格候选频道，或全部无论那方面都是最小的合格候选频道。其余75％的测量资源(即，蜂窝中四分之三的呼叫段)被优选用于测量其余的候选频道和辅助非被选频道，如果其余的候选和辅助非被选频道的数目小于四十，测量最好对所有的候选和辅助非被选频道是均匀分布的，一种实现这点的方法是在以上规定的两组，即25％组和75％组，中和每一组内通过通道目录循环。
由移动电话报告的每个被测频率的下行信号强度在基站301中利用平均滤波器滤波。在每个呼叫段的结束，基站301将平均下行信号强度测量结果发送到位于MSC303中的适配滤波器，上行信号强度测量结果在基站中利用适配滤波器滤波，然后基站周期性地将信号强度测量结果发送到MSC303。MSC303也保持适配滤波器用于蜂窝中每个候选频道和每个辅助非被选频道的下行信号强度测量。然后MSC303确定是否每个候选频道的下行信号强度，Idown，大大高于候选频道的被滤波的上行信号强度，Iup，如果是的，则该候选频道是不合格的，更准确地说，如果：
Iup＜(Idown+Idiff-Imarg)
则候选频道是不合格的。
其中Idiff是一个调节量(in dB)，调节上行和下行之间的系统性偏差。典型地，Idiff是蜂窝中所有候选频道的被滤波的上行干扰水平的平均减去蜂窝中所有候选频道的平均被滤波的下行干扰水平。Imarg是一个边界值(dB)，规定了在候选频道被认为是合格以前，下行干扰水平必须比上行干扰水平(即，信号强度)高多少。高Imarg是一个由经验确定并由人工设置的参数。
使一个候选频道合格的第二准则是候选频道与正在蜂窝中使用的任何被选频道组合不能产生三阶互调产物，三阶互调产物由下式定义：
fim=2*f1-f2
其中候选通道频率和被选通道频率运用于两组合项中的变量f1和f2，如果fim对应于蜂窝中的一个基站的发送接收机频率，该候选频道不是合格的。
当一个新的被选频道被加到基站时，待选的候选频道首先必须与所有在蜂窝中使用的被选通道频率是成对的，当一个已有的被选频道正与最佳候选频道交换时，候选通道频率必须与所有在蜂窝中使用的被选通道频率是成对的，被交换的被选通道频率除外。
使一个候选频道合格的第三标准确定两个发射机频率互相可能多近，当一个候选频道与蜂窝中被选频道成对时，不包括待交换的被选频道，不满足通道间隔要求，候选频道宁愿不应该是合格的，通道间隔最好以从一个通道的中心频率到其它通道的中心频率30KHz的间隔来度量，实际的通道间隔值是人工设置的，通常是天线组合器容量的函数。
除了以上描述的通过基本的与强制的通道交换策略实现的自动通道分配以外，本发明在话音通道占用时提供自动通道选择。换句话说，在呼叫建立上占用新的通信通道期间，本发明在表现出最低(最佳)被滤波上行干扰测量结果的被选频道上自动地选择任何休闲的时隙。而且，在本发明的另一部分中，最佳被选频道在话音通道占用时连续地被占用，不管是否自动通道分配是使能或非使能。在话音通道占用时自动通道选择连同自动通道分配使提供最佳无线电通路的质量成为可能。
如上所述，本发明的一个目的是提供自动通道分配以便对于始终变化着的射频环境能更有效地分配蜂窝中的通道，为了满足这个目标，本发明不仅能够通过以上描述的基本的与强制的交换策略交换通道，而且也能通过从蜂窝中设置的通道中增加和取消频道来交换通道。
为了满足蜂窝内更多的要求，本发明可增加在蜂窝中使用的被选频道的数目，这称为去限制，并包括增加或启动在基站中的一台新的发送接收机。
在增加一个或多个被选频道中，本发明使用最佳合格候选频道(即，具有最低被滤波的上行干扰水平的合格候选频道)。另外，就所有的被选频道而言，通道间隔应该优选被满足。在本发明的另一部分中，如果由于不足以满足通道间隔的要求，或者出现某些互调产物而没有合格候选频道，最小通道间隔要求被临时地降低，一次一个间隔(即，如上所述的一个30KHz的间隔)，直到至少一个候选频道通过为止(即，成为合格的)。如果有多于一个候选频道通过，则具有最低被滤波的上行干扰水平的频道被选取，一旦一个候选频道被选，正常的最小通道间隔要求被重新建立，虽然通道选择要求在短时间内被违背了，通道间隔要求在几个通道交换以后最终还是被满足了。
依据本发明的另一方面，增加新的被选频道在某些情况下可被阻止，首先，假定如图8a所示的一个连续频带，如果发送接收机的数量，包括要增加的一个，大于极限值，Nlim，则一个新的被选频道的增加将被阻止，其中Nlim由下式定义：
Nlim=Nfreq/(Fsep+2).
Nfreq是被使用的频带中的频率数，Fsep是通道间隔要求，如果频带是不连续的，如图8b中所示，发送接收机的数量比不上极限值，Nlim。
其次，如果为了使一个候选频道合格(如上所述)而临时降低通道间隔时，通道间隔被降低到正常最小间隔要求的1/2而未辩认出一个合格的候选频道，则一个新的被选频道的增加可被阻止，即使去限制被允许，发送接收机始终不服务，直到发送接收机调谐时间已过去为止。
在本发明的另一方面中，被选频道可从一个蜂窝中取出(即，去被选)，也可除去它们。与被除去的被选频道有联系的频率将成为辅助通道或者候选频道。而且，如果该频率不与具有最高被滤波的上行干扰水平的被选频道联系，该频率将成为最佳合格候选。然后在下一次评估发生期间，本发明将自动地将该频率和具有最高被滤波的上行干扰水平的被选频道交换。
本发明的另一个特点是提供一种开关用于自动通路分配的使能与非使能，当非使能时，蜂窝网络必须人工分配通道。然而，即使自动通道分配是非使能，本发明宁愿连续测量，滤波，并存贮上行与下行的干扰水平(即，信号强度)和上行与下行的BER值，如以上所说明的那样。因此，当自动通道分配一旦再次使能或重新开始，被滤波的干扰和被滤波的BER数据未丢失。而且，本发明提供使能或非使能自动通道分配的能力是对于一个蜂窝网中的个别蜂窝，一个蜂窝目录或整个蜂窝而言的。
现已经参考特定的实施方案描述了本发明。然而，对于本领域的技术人员将是容易明了的，以专门的形式而不是以上描述的最佳实施方案的办法来实施本发明是可能的，这可以不偏离本发明的精神而被实现，这些最佳实施方案只是用来说明的，不应该被认为是以任何方式的限制。由所附的权利要求，而不是前面的描述所给出本发明的范围，所有落在权利要求范围内的变化和等价物均被包括在其中。

Claims (32)

1．在一个远程通信网络中，一种分配频道的方法包括以下步骤：
测量许多被选频道中每一个的上行信号质量；
测量许多被选频道中每一个的下行信号质量；
比较所述的许多被选频道中每一个测到的上行信号质量与测到的下行信号质量；
如果对被选频道的测到的下行信号质量小于一个第一预定数量，并且对被选频道的测到的下行信号质量小于测到的上行信号质量至少一个第二预定数量，则从许多被选频道中识别一个被选频道；
识别一个合格的候选频道；和
将所述的合格的候选频道与被选频道交换。
2．根据权利要求1的方法，其中测量许多被选频道中每一个的上行信号质量和测量许多被选频道中每一个的下行信号质量的步骤包括以下步骤：
对于每个被选频道测量上行位差错率和下行位差错率。
3．根据权利要求1的方法，其中识别合格候选频道的步骤包括以下步骤：
对于许多候选频道中每一个测量上行信号强度；
利用对于许多候选频道中每一个的上行信号强度测量识别一批合格的候选频道；和
从这批合格的候选频道中识别出一个合格的候选频道。
4．根据权利要求3的方法，其中从这批合格的候选频道中识别出一个合格的候选频道的步骤包括以下步骤：
比较在这批合格的候选频道中每个合格的候选频道的上行信号强度测量结果；和
选择具有最低信号强度的合格的候选频道。
5．根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
测量许多被选频道中每一个的上行信号强度；
测量许多合格的候选频道中每一个的上行信号强度；
利用对于许多被选频道中每一个的上行信号强度测量结果选择一个被选频道；
利用对于许多合格的候选频道中每一个的上行信号强度测量结果选择一个合格的候选频道；
将选出的被选频道的上行信号强度测量结果和选出的合格的候选频道的上行信号强度测量结果作比较；和
如果选出的被选频道的上行信号强度测量结果大于选出的合格的候选频道的上行信号强度测量结果至少一个第三预定数量，则将选出的被选通道与选出的合格的候选频道交换。
6．根据权利要求5的方法，其中测量许多被选频道中每一个的上行信号强度和测量许多合格的候选频道的每一个的上行信号强度的步骤每个包括测量干扰信号水平的步骤。
7．根据权利要求5的方法，其中利用许多合格的候选频道中每一个的上行信号强度测量结果选择一个合格的候选频道的步骤包括以下步骤：
测量许多候选频道中每一个的上行信号强度；
利用许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果识别一批合格的候选频道；和
从这批合格的候选频道中选择一个合格的候选频道。
8．根据权利要求7的方法，其中从这批合格的候选频道中选择一个合格的候选频道的步骤包括以下步骤：
将在这批合格的候选频道中每个的候选频道的上行信号强度测量结果与在这批合格的候选频道中另一个合格的候选频道的上行信号强度测量结果作比较；和
选择具有最低信号强度测量结果的合格的候选频道。
9．根据权利要求5的方法，其中利用许多被选频道中每一个的上行信号质量测量结果选择一个被选频道的步骤包括以下步骤：
比较对于许多被选频道中每一个的上行信号强度测量结果；和
选择具有最高信号强度测量结果的被选频道。
10．根据权利要求3的方法，其中利用许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果识别一批合格的候选频道的步骤包括以下步骤：
测量许多候选频道中每一个的下行信号强度；和
利用许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果与许多候选频道中每一个的下行信号强度测量结果识别一批合格的候选频道；和
将许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果与下行信号强度测量结果作比较，如果候选频道的下行信号强度测量结果不大于上行信号强度测量结果一个第三个预定数量以上时，则指定一个候选频道为一个合格的候选频道。
11．根据权利要求10的方法，其中只有当候选频道和一个最接近的被选频道之间的通道间隔大于预定的最小通道间隔要求，一个候选频道方可被识别为一个合格的候选频道。
12．根据权利要求11的方法，其中只有当候选频道，和许多被选频道中任何一个，被识别为被选频道的除外，组合后不产生等效于许多被选频道，不是被识别为被选频道的三阶互调产物，则一个候选频道方可被识别为一个合格的候选频道。
13．在一个远程通信网络中，一种分配频道的方法包括以下步骤：
测量许多候选频道中每一个的上行信号强度；测量所述的许多候选频道中每一个的下行信号强度；
从许多候选的频道中选择一个合格的频道；和
将选出的合格的候选频道分配到远程通信网络中的一个基站，
其中选择一个合格的候选频道的步骤包括以下步骤：
将许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果与下行信号强度测量结果作比较，只有当候选频道的下行信号强度测量结果不大于上行信号强度测量结果多于一个第三预定数量时，则一个候选频道指定为一个合格的候选频道。
14．根据权利要求13的方法，其中只有当在候选频道与一个最接近的被选频道之间的通道间隔大于预定的最小通道间隔要求时，一个候选频道方可被识别为一个合格的候选频道。
15．根据权利要求14的方法，其中所述的预定的最小通道间隔要求被规定为两个相邻频道的每一个的中心频率间相隔30KHz。
16．根据权利要求14的方法，其中将选出的合格的候选频道分配到远程通信网络中的一个基站的步骤，包括将选出的合格的候选频道与一个被选频道交换，只有当候选频道和许多被选频道中任何一个组合，要与合格的候选频道交换的被选频道除外，不产生等效于许多被选频道中任何一个，不是要和合格的候选频道交换的被选频道的三阶互调产物时，一个候选频道方可被识别为一个合格的候选频道。
17．在一个远程通信网络中，一种分配频道的设备包括：
测量许多被选频道中每一个的上行信号质量的装置；
测量所述的许多被选频道中每一个的下行信号质量的装置；
将所述的许多被选频道中每一个测到的上行信号质量与测到的下行信号质量作比较的装置；
如果对于被选频道测到的下行信号质量是小于一个第一预定数量，对于被选频道测得的下行信号质量小于测到的上行信号质量至少一个第二预定数量，则从许多被选频道中识别一个被选频道的装置；
识别一个合格的候选频道的装置；和
将所述的合格的候选频道与被选频道交换的装置。
18．根据权利要求17的设备，其中测量许多被选频道中每一个的上行信号质量的装置和测量许多被选频道中每一个的下行信号质量的装置，每个包括：
为每个被选频道测量上行位差错率和测量下行位差错率的装置。
19．根据权利要求17的设备，其中识别一个合格的候选频道的装置包括：
测量许多候选频道中每一个的上行信号强度的装置；
利用许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果识别一批合格的候选频道的装置；和
从这批合格的候选频道中识别一个合格的候选频道的装置。
20．根据权利要求19的设备，其中从这批合格的候选频道中识别一个合格的候选频道的装置包括：
比较在这批合格的候选频道中每个合格的候选频道的上行信号强度测量结果的装置；和选择具有最低信号强度的合格候选频道的装置。
21．根据权利要求17的装置，还包括：
测量许多被选频道中每一个的上行信号强度的装置；
测量许多合格的候选频道中每一个的上行信号强度的装置；
利用许多被选频道中每一个的上行信号强度测量结果选择一个被选频道的装置；
利用许多合格候选频道中每一个的上行信号强度测量结果选择一个合格的候选频道的装置；
将选出的被选频道的上行信号强度测量结果和选出的合格的候选频道的上行信号强度测量结果作比较的装置；和
如果选出的被选频道的上行信号强度测量结果大于选出的合格的候选频道的上行信号强度测量结果至少一个第三预定数量时将选出的被选频道与选出的合格的候选频道交换的装置。
22．根据权利要求21的设备，其中测量许多被选频道中每一个的上行信号强度的装置和测量许多合格的候选频道中每一个的上行信号强度的装置每个包括测量干扰信号水平的装置。
23．根据权利要求21的设备，其中利用许多合格的候选频道中每一个的上行信号强度测量结果选择一个合格的候选频道的装置包括：
测量许多候选频道中每一个的上行信号强度的装置；
利用许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果识别一批合格的候选频道的装置；和
从这批合格的候选频道中选择一个合格的候选频道的装置。
24．根据权利要求23的设备，其中从这批合格的候选频道中选择一个合格的候选频道的装置，包括：
将这批合格的候选频道中每个合格的候选频道的上行信号强度测量结果与这批合格的候选频道中另一个合格的候选频道的上行信号强度测量结果作比较的装置；和
选择具有最低信号强度测量结果的合格的候选频道的装置。
25．根据权利要求21的设备，其中利用许多被选频道中每一个的上行信号质量测量结果选择一个被选频道的装置包括：
将许多被选频道中每一个的上行信号强度测量结果作比较的装置；和
选择具有最高信号强度测量结果的被选频道的装置。
26．根据权利要求19的设备，其中利用许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果识别一批合格的候选频道的装置包括：
测量许多候选频道中每一个的下行信号强度的装置；
利用许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果和许多候选频道中每一个的下行信号强度测量结果识别一批合格的候选频道的装置；和
将许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果与下行信号强度测量结果作比较，和如果候选频道的下行信号强度测量结果不大于上行信号强度测量结果多于一个第三预定数量时指定一个候选频道为一个合格候选频道的装置。
27．根据权利要求26的设备，还包括只有当在候选频道与一个最接近的被选频道之间的通道间隔是大于预定的最小通道间隔要求时识别一个候选频道作为一个合格的候选频道的装置。
28．根据权利要求27的设备，还包括只有当候选频道，和许多被选频道中任何一个，已识别为被选频道的除外，组合不产生等效于许多被选频道中任何一个，除了被识别为被选频道以外，的三阶互调产物时识别一个候选频道作为一个合格的候选频道的装置。
29．在一个远程通信网络中，一种分配频道的设备包括：
测量许多候选频道中每一个的上行信号强度的装置；
测量所述的许多候选频道中每一个的下行信号强度的装置；
从许多候选频道中选择一个合格的候选频道的装置；和
将选出的合格的候选频道分配给远程通信网中一个基站的装置，
其中选择一个合格的候选频道的装置包括：
将许多候选频道中每一个的上行信号强度测量结果与下行信号强度测量结果作比较并且只有候选频道的下行信号强度的测量结果不大于上行信号强度测量结果多于一个第三预定数量时指定一个候选频道作为一个合格的候选频道的装置。
30．根据权利要求29的设备，还包括只有当在候选频道和一个最接近的被选频道之间的通道间隔大于预定的最小通道间隔要求时方能识别一个候选频道作为一个合格的候选频道的装置。
31．根据权利要求30的设备，其中所述的预定的最小通道间隔要求被规定为两个相邻频道的每一个中心频率间相隔30KHz。
32．根据权利要求30的设备，其中将选出的合格的候选频道分配给远程通信网络中的一个基站的装置包括：
将选出的合格的候选频道与一个被选频道交换的装置；和
只有当候选频道和许多被选频道中任何一个组合，要和合格的候选频道交换的被选频道除外，不产生等效于许多被选频道中任何一个，要和合格的候选频道交换的被选频道除外，的三阶互调产物时方能把一个候选频道识别为一个合格的候选频道的装置。
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