CN1256055A - 在蜂窝通信系统中选择频率再用的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在使用相同频率的两个重叠蜂窝通信系统中,在一个蜂窝通信系统的频率规划中没有考虑附加的蜂窝通信系统时,用一种方式为附加的蜂窝通信系统分配频率,使它们不会干扰系统,而只产生很小的扰动。为了确定和选择频率,本发明提供了一种方法和设备,通过确定每个可能频率(i=1,2,…,n)的中值场强f₁′(τ),f₂′(τ),…,f_i′(τ)和选择一组(N个)合适的频率及其中值,计算质量等级。根据其质量,在时间上延迟对每个频率中值场强的重新确定,以更快或更慢地响应变化。通过选择质量好的中值,求出对被重叠系统的干扰。本发明提供了一种灵活的设备和方法,只产生很小的干扰和扰动,并且易于实现。

Description

在蜂窝通信系统中选择频率再用的方法和设备

本发明涉及一种用于在使用相同频率的至少两个重叠系统中确定和选择频率的方法和设备。发明具体涉及用于通过同时避免两个使用相同频率的重叠通信系统之间发生干扰来为蜂窝通信系统分配频率的方法和设备。

现有技术提出了两个重叠通信系统，一个所谓的室内蜂窝系统和一个位于建筑物之外的外部蜂窝系统，两个系统使用相同的频率。这种室内蜂窝系统也被称为一个寄生系统，因为它通过使用外部系统的空闲频率而获益于该外部蜂窝系统。所述寄生系统预计在低场强下工作，以避免或减小对重叠系统的干扰。根据现有技术，一个所谓的宏小区将计算哪一些信道即频率可以在室内系统中进一步使用。所以，一个基本方面是确定这种寄生系统如何工作以及工作到何种状况。而且，现有技术因此证明如果通信系统的容量足够大，两个使用相同频率的重叠系统可以共存和一起工作(“对城市建筑物内蜂窝频率再用的模拟研究”，T.S.Rappaport，R.A.Brickhouse；IEEE个人通信，1997年2月，第19页至第23页)。

上述现有技术说明使用相同频率的两个重叠通信系统可以共存。通常假定当提供这种系统时，一个第一蜂窝通信网已存在，而且这个第一蜂窝通信网建立在一种特定的蜂窝频率规划基础上。因此，本发明的目的是为一个附加在第一通信系统上的、并且是在第一通信系统的频率规划中没有考虑的附加的通信系统确定和分配合适的频率。同时，本发明的目的是提供对重叠蜂窝通信系统干扰很小的频率。

根据本发明，这一目的通过权利要求1和6的教导提供。从权利要求9和10中可以推导出优选的应用。

根据本发明的一个优点，该方法和设备易于实现，并能以良好和快速的方式适应变化的环境条件。

发明的另一个优点是仅为附加的蜂窝通信系统提供那些不会对重叠通信系统产生干扰或消极影响、以及不用考虑所述系统产生的干扰或影响的频率。

根据权利要求2至5和7至8可以得到其它优选实施例。

根据权利要求3，本发明的一个优点是在时间平均低于一个门限值时，减小两次确定中值场强之间的时间间隔，从而增加反应时间，因为有足够的具有低场强的频率可用，不需要快速反应。在场强的时间平均值高于一个门限值时，增加两次确定中值场强之间的时间间隔，以便能对变化作出更快的反应，从而提供足够数目的合适频率。

根据权利要求4，本发明的一个优点是在一个清单中列出合适的被选频率，该清单很容易传送给移动台，例如一台移动终端收发机。根据权利要求5，它因而还具有另一优点：只有当清单中某个值与原先的值相差一个门限值时，才向移动台传送完整的清单。

下文将根据实施例和附图更详细地解释发明。

附图显示：

图1：对设备中用于确定和选择频率的自适应递归滤波器的说明。

举例来说，一个第一蜂窝通信系统在特定的地理区域上提供。某些频率的带宽在所述系统中可用。在该地理区域内至少提供另一个蜂窝通信系统，并且在相同频率下工作。因此当前的频率带宽同时由两个系统使用。

举例来说，第一蜂窝通信系统是符合GSM标准或AMPS标准的公共移动无线系统。在第一蜂窝通信系统中采用根据已知方法所作的频率规划。因此，存在一个与该规划对应的特定频率分配方案。附加的蜂窝通信系统(例如一个符合GSM标准或AMPS标准的附加的蜂窝通信网、或一个具有无绳通信系统特性例如符合DECT标准的蜂窝通信网)无法被综合到该频率规划中去。一个原因可能是附加的蜂窝通信系统只是在其之后建立或是使用了其它频率分配方法。因此，就不能在第一蜂窝通信系统的控制之下对附加的通信系统进行频率分配。为了为附加的通信系统选择频率，每达到一个时间间隔，就确定一次每个频率的中值场强f₁，...，f_i，其中i＝1，2，...，n等于所有可用频率的数目。为了避免蜂窝通信系统之间的干扰，具有较低中值场强的频率被认为适合于附加的蜂窝通信系统。因此，中值场强就构成了用于附加的通信系统的频率i的质量等级。根据频率的中值场强值，选择N个频率。在这种情况下，举例来说，选择具有最低中值场强的频率。所选的频率数N可以任意指定。

根据N个被选频率i构成一个平均值。根据这一平均值改变重新确定每个频率的中值场强的时间间隔。当平均值在一个特定门限之上、即所选频率的平均质量较差时，就减小用于确定每个频率的中值场强的时间间隔。这使得对变化的反应速度加快。当该中值低于一个特定门限值、即所选频率的平均质量较好时，就增大用于确定每个频率的中值场强的时间间隔。这时不需要对变化进行快速反应，因为有足够的合适频率可用。

举例来说，与中值场强对应的所选频率可以编制成一个清单。移动终端接收机可获得这一清单，以用于指示可用的合适频率。为了避免过于频繁和不必要地在移动终端接收机中重新提供清单，只有当至少一个频率的中值场强的变化超出门限值的时候，才发送新的清单，这样，只有当发生显著变化时，才会向移动终端收发机传送该清单。

下文将更详细地解释根据发明如何构建一个用于确定和选择频率的设备(无图)。

用于在两个使用相同频率的重叠蜂窝通信系统中为第一蜂窝通信系统内的至少一个第二蜂窝通信系统确定和选择频率的设备包括用于确定中值场强f₁′(τ)，f₂′(τ)，...，f_i′(τ)的装置。对于每个频率i＝1，2，...，n，分别在一定的时间间隔内确定中值场强的值。

该设备包括用于选择N个合适频率的装置。这N个合适的频率根据中值场强值选出。在这方面，举例来说，将具有最低的中值场强值的那些频率被选出，因为它们适合使用。所选频率的数目N可以设定为任意值。

另外，该设备包括用于产生一个中值的装置。这时，根据一些所选频率的场强构成一个中值，以掌握当前所选频率的状况并确定所选频率的质量。这样，如果所选频率的场强中值低，就认为质量不好。因此，如果所选频率场强的中值很高，就认为质量不好。为了进行区分，定义一个门限值，并将其作为质量好或差的指示。所述门限值不一定是一个离散值，倒更可能是一个函数。该设备还包括用于为确定每个频率的中值场强的装置改变时间间隔的装置。这时，如果质量很高、即所选频率的中值很低、也就是说它低于一个门限值时，则增加再次确定每个频率的中值场强的时间间隔。当质量很低、即中值很高时，就减小时间间隔以允许更快地响应变化。

另外，该设备包括用于建立和提供一个所选频率清单的装置。在这方面，举例来说，可以以清单的形式归纳、描述和传送具有最低中值场强的频率。在诸如GSM移动无线网的蜂窝通信系统中使用时，这种清单在无线基站中建立并向移动终端收发机传送。例如，该清单可以包括按照所确定的最低场强值顺序排列的频率。该清单按有规律的时间间隔更新。不过，以下情况可能发生。当频率值只有细微变化时，清单内的频率序列会改变。但是在这种情况下，由于设备缺乏有关信息，不会向移动终端收发机发送新的清单。只有当出现大于固定门限值的变化时，才能向移动终端收发机发送一个新的清单。

下文借助附图更深入地解释了发明的一个实施例。

用于确定和选择频率的设备最好由一组自适应递归滤波器F₁，F₂，...，F_i组成，其中i＝1，2，...，n等于可用频率数目。对于每个频率i，应用一个自适应递归滤波器F₁，F₂，...，F_i。每个频率的中值场强在滤波器的输出端产生。该设备通过使用所谓的自适应频率分配(AFA)算法为附加的蜂窝通信系统分配频率，该算法在下文简称为AFA算法。将所确定的下行链路场强值f_i，d和上行链路场强值f_i，u作为AFA算法的基础。下行链路值f_i，d和上行链路值f_i，u都是中值。为了更好地观察，两个值组合成一个值f_i。测量所有频率场强所需的时间由测量周期长度Δτ表示。Δτ是一个常数值。τ代表测量完每个频率场强值之后的时刻。

对应的所测场强f₁(τ)，f₂(τ)，...，f_i(τ)在时刻τ加至每个滤波器F₁，F₂，...，F_i的输入端。而且，每个滤波器有一个系数α(τ)。这个系数是一个所谓的事件驱动的时间相关系数。

每个频率的中值场强f₁′(τ)，f₂′(τ)，...，f_i′(τ)分别送至每个滤波器的输出端。其中经过滤波的中值场强f₁′(τ)，f₂′(τ)，...，f_i′(τ)根据下式计算f_i′(τ)＝α_i(τ)^*f_i′(τ)+(1-α_i(τ))^*f_i′(τ-Δτ)，其中i＝1，2，...，n    (1)

f_i′(τ-Δτ)表示前一个时间周期确定的中值场强。

另外需要指出的是当某个当前所测的场强大于同一频率前一次确定的中值场强时，不进行滤波。不过，这时滤波器的输出值等于输入值。

举例来说，上述滤波器的作用和实现如下所示。如上所述，确定每个频率中值场强的时间间隔随着所选频率场强构成的中值而变化。它是如下这样实现的。当所选频率中值场强的中值较低、即低于一个门限值时，就会认为这些频率的质量较好。这时滤波器对变化具有较长的反应时间是足够的，这就是为什么要将系数α设定为一个接近为0的值。反之，在质量很差的时候，将系数α设定为一个接近为1的值。所有滤波器的系数α都调整为同一个值，使得所有滤波器在同一时间间隔内工作。

在精确的定义下，系数α根据下式计算 $\mathrm{\α}\left(\mathrm{\τ}\right)=z\left(\frac{1}{N}\underset{k}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_k}^1\left(\mathrm{\τ}\right)\right)----\left(2\right)$

其中N等于所选频率数，z是与质量以及指示质量好坏之间差别的门限值有关的一个值。z可以由任意函数构成，即不一定是一个线性函数。因此，系数α的计算方式使得它具有了一个事件驱动和时间相关系数的特性。

根据权利要求5，它表明：当清单中某个所选频率中值场强值的变化超出了门限值时才提供新的清单。如上所述，实际中存在着显著的变化和没有很大影响的次要变化。为了确定一种变化是否重要，必须比较前一值和当前值，并定义一个门限值。

举例来说，本发明的方法和设备应用于两种重叠蜂窝移动无线网中，例如根据GSM标准进行工作的一个大范围蜂窝移动无线系统与一个附加的、在地理位置上有限的移动无线网互相重叠。例如，当一个专用移动无线网与一个城市、区域或建筑物内的公共GSM移动无线网重叠时就会出现这种情况。

如果这种公共移动无线网与一个根据无绳标准进行工作、但是与公共移动无线网使用相同频率的通信系统重叠时，也可以使用该方法和设备。

Claims (10)

1.用于在使用相同频率的两个重叠蜂窝通信系统中为第一蜂窝通信系统内的至少一个第二蜂窝通信系统确定和选择频率的方法，其中

在一段时间间隔到达之后计算每个频率(i＝1，2，...，n)的中值场强f₁′(τ)，f₂′(τ)，...，f_i′(τ)

根据中值场强选择一组(N个)频率，

根据所选频率的场强产生一个中值，

根据该中值改变计算每个频率中值场强f₁′(τ)，f₂′(τ)，...，f_i′(τ)时间间隔。

2.根据权利要求1的方法，其中

选择具有最低中值场强的一组(N个)频率。

3.根据权利要求1或2的方法，其中

当所选频率场强的中值低于一个门限值时，增大时间间隔；当该中值高于门限值时，减小时间间隔。

4.根据权利要求1至3中任意一项的方法，其中建立一个所选频率的清单，并提供给通信系统。

5.根据权利要求4的方法，其中当清单内某个所选频率的中值场强值与前一值的差别超出了一个门限值时，提供一个新的清单。

6.用于在使用相同频率的两个重叠蜂窝通信系统中为第一蜂窝通信系统内的至少一个第二蜂窝通信系统确定和选择频率的设备，其特征在于

用于在一段时间间隔内确定每个频率(i)的中值场强f₁′(τ)，f₂′(τ)，...，f_i′(τ)的装置，

用于根据中值场强选择一组(N个)频率的装置，

用于产生所选频率中值场强f₁′(τ)，f₂′(τ)，...，f_i′(τ)的一个中值的装置，

用于根据平均值选择一组(N个)频率的装置和用于改变计算每个频率中值场强的时间间隔的装置(α)。

7.根据权利要求6的设备，其中

该装置是用于每个频率的一个自适应递归滤波器。

8.根据权利要求6或7的设备，包括建立和提供一个所选频率清单的装置。

9.使用根据权利要求6的设备，在符合GSM标准的两个重叠蜂窝通信系统中或在符合DECT标准的两个重叠蜂窝通信系统中进行频率分配。

10.使用根据权利要求6的设备，在符合GSM标准的重叠蜂窝通信系统中和在符合无绳标准的蜂窝通信系统中进行频率分配。

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