專利名稱：具有自動分布型動態(tài)信道分配方案的移動通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由基站和移動站組成的移動通信系統(tǒng)，且更具體地說，是涉及在建立與移動站的通信時各個基站采用的信道分配方案。
目前作為袖珍電話系統(tǒng)或自動電話系統(tǒng)而實際使用的一種已知的移動通信系統(tǒng)，是一種蜂窩系統(tǒng)，其中通信服務(wù)是通過在其服務(wù)區(qū)中分布一定數(shù)目的基站而提供的，而各個基站服務(wù)于半徑為大約幾公里的半徑區(qū)域。
一般地，為了有效地利用有限的可用無線電信道資源，這種移動通信系統(tǒng)采用了無線電信道的地理重復利用，其中相同的無線電信道被一個以上的在地理上相距的基站所使用，在此情況下，通過使采用相同無線電信道的基站之間的信道重復使用距離盡可能地小，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的頻率利用效率，從而在給予該系統(tǒng)的頻帶不變的情況下增大系統(tǒng)的容量。
然而，這種信道重復使用距離不能無限地小，因為當該信道重復使用距離變小時，產(chǎn)生了這樣的問題，即產(chǎn)生了來自相同的無線電信道的干擾或來自插入方案其中各個無線電信道是通過允許在一個FDMA(頻分多路復用存取)系統(tǒng)中允許各個無線電信道的側(cè)帶的功率重疊的而形成的—的情況下來自近鄰無線電信道的干擾，這顯著地降低了通信質(zhì)量。因此，需要將相同無線電信道的重復使用限制在彼此在空間上充分分開的基站中，以將干擾限制在一定的可容忍范圍以內(nèi)。
在這種實際條件下實現(xiàn)這種無線電信道重復使用的方案，包括固定信道分配方案和動態(tài)信道分配方案，其中動態(tài)信道分配方案包括其中相對于多個基站設(shè)置了一個用于控制信道分配的控制站的集中控制型動態(tài)信道分配方案，和其中各個基站自動和分布地分配無線電信道的自動分布型動態(tài)信道分配方案。
固定信道分配方案，根據(jù)通過實際測量或通過理論計算而獲得的服務(wù)區(qū)中的無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布，將無線電信道固定地分配給各個基站。一般地，這種固定信道分配方案帶有這樣的問題，即獲得用于確定固定分配的設(shè)計需要大量的努力，且在系統(tǒng)擴展(諸如增加基站)時需要進行重新設(shè)計，因而它對于系統(tǒng)擴展的適應(yīng)性很低。另外，整個系統(tǒng)的可用無線電信道被分成若干個組并被分配給若干個基站，因而有大組的效率損失，而且它因此不能實現(xiàn)高的頻率利用效率。
另一方面，在動態(tài)信道分配方案中，可以在一定程度上靈活地根據(jù)臨時的變化且通信的空間不平衡來分配無線電信道，且整個系統(tǒng)的全部可用的無線電信道都能夠為系統(tǒng)的任何基站所利用，從而能夠獲得大的編組效率，且與固定信道分配方案的情況相比，頻率利用效率因而能夠得到改善。
然而，為了將呼叫損失率或干擾概率降低到最小，一般需要大量的數(shù)據(jù)和相當復雜的控制，且在集中控制型動態(tài)信道分配方案的情況下，需要在各個基站和控制站之間有較大的信號通信量，而在自動分布型動態(tài)信道分配方案的情況下，在能夠?qū)嶋H進行信道分配之前需要很多的處理步驟，因而連接延遲變得很大。因此，在動態(tài)信道分配方案中，如何實現(xiàn)能夠同時獲得更小的控制負載和更高的頻率利用效率的信道分配方案，是一個有待解決的重要實際問題。
為此，提出了一種用于以較為簡單的控制方法來實現(xiàn)這種自動分布型動態(tài)信道分配的信道分配方案，象在Japanese PatentAppli-cation No.61—244137(1986)和Japanese PatentApplication No.62—91033(1987)中公布的。
在這種信道分配方案中，從以前的信道使用記錄—即關(guān)于各個無線電信道是否在過去被分配過的記錄，來計算各個無線電信道的一個分配優(yōu)先級，且隨后從具有最高分配優(yōu)先級的無線電信道判定各個無線電信道是否將要被分配。隨后，當判定將要被分配時，該無線電信道得到相應(yīng)的分配，否則就對具有次最高分配優(yōu)先級的下一個無線電信道進行判定。
更具體地，前述Japanese Patent Application No.61—244137提出了一種無線電通信方案，其中各個信道被給予了一個優(yōu)先級，且該優(yōu)先級是根據(jù)信道的過去使用記錄而動態(tài)地確定的，且這些信道隨后被按照它們的優(yōu)先級而得到使用。另一方面，前述Japanese Patent Application No.62—91033提出了一種傳輸信道控制方案，其中各個信道的傳輸成功率被存儲起來，且這些信道隨后在傳輸時被按照它們的傳輸成功率的順序而得到使用，而該傳輸成功率根據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)果而得到更新。
然而，在這種傳統(tǒng)的自動分布型動態(tài)信道分配方案中，各個無線電信道的分配優(yōu)先級是在所有的信道過去使用記錄都具有相等的權(quán)的情況下確定的，并采用了大量的信道過去使用記錄，因而產(chǎn)生了一個問題，即在系統(tǒng)已經(jīng)達到了靜止狀態(tài)之后，為了跟隨無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布的改變，需要大量的時間。
這里，無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布的改變是由在各個基站周圍新建成的建筑物、新建成的基站、和/或可移動式基站的操作的開始/結(jié)束而引起的，且采用信道過去使用記錄的自動分布型動態(tài)信道分配方案已經(jīng)不能跟隨無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布的這種改變，因而產(chǎn)生了呼叫損失率、干擾可能性、和連接延遲大的問題。
另外，在這種根據(jù)信道過去使用記錄計算各個無線電信道的分配優(yōu)先級并根據(jù)計算出的分配優(yōu)先級來進行無線電信道分配的傳統(tǒng)自動分布型動態(tài)信道分配方案中，給各個無線電信道只分配了一個優(yōu)先級，因而各個無線電信道的重復利用只限于以無線電區(qū)域為單位的重復利用。其結(jié)果，與固定信道分配方案相比在頻率利用效率上的優(yōu)點，只限于由于獲得的大的編組效應(yīng)而得到的改善，因為整個系統(tǒng)的所有可用無線電信道可以為系統(tǒng)的所有基站所使用。
還已經(jīng)提出了一種信道分配方案，用于以較小的控制負載來實現(xiàn)自動分布型動態(tài)信道分配，如在Japanese Patent ApplicationNo.1—306417(1989)中所公布的。
在這種信道分配方案中，所有的無線通信信道被分成多個信道組，且為了根據(jù)通信中的接收電平來采用這些信道組，為各個信道組設(shè)定了在利用各個信道組的信道的基站和移動站之間進行通信所需的接收電平的下限。此時，分配給發(fā)生在各個無線電區(qū)域中的通信設(shè)定請求的無線通信信道，被選定為信道組的信道，對于該信道組，在請求移動站與基站之間的通信中從無線通信信道獲得的接收電平，滿足了前述的下限，而當該信道被分配給請求的通信的設(shè)定時載波與干擾功率的比值，滿足所需的通信質(zhì)量條件。
然而，在這種傳統(tǒng)的自動分布型動態(tài)信道分配方案中，需要借助通過實際測量或理論計算對各個無線電區(qū)域中的無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布所進行的徹底分析，來確定在確定不同信道組的編組時所用的閾值，以抑制在最小電平的無線電信道分配中所需的控制負載，從而保持高的頻率利用效率并滿足所需的通信質(zhì)量。
但是，對存在于系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)中的所有眾多無線電區(qū)域的這種徹底的分析，需要大量的時間和努力，且還有一個問題，就是在諸如添加基站的系統(tǒng)擴展時需要進行重新的設(shè)計。另外，除了系統(tǒng)擴展以外，在各個基站周圍的建筑、道路等等的新建和破壞，會對無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布產(chǎn)生很大的影響，因而要應(yīng)付這種變化，就必須進行重新設(shè)計。
因此，本發(fā)明的一個目的，是提供一種適合于系統(tǒng)擴展并具有優(yōu)異的負載變化跟隨特性的移動通信系統(tǒng)和信道分配方案，以便能夠不論由于在各個基站的周圍新建的建筑物、新建的基站、和/或可移動式基站的操作的啟動/結(jié)束所引起的實際不可避免的無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布改變?nèi)绾?，都能夠防止呼叫損失率、干擾概率、和連接延遲的惡化。
本發(fā)明的另一個目的，是提供能夠降低控制負載并改善頻率利用效率的移動通信系統(tǒng)和自動分布型動態(tài)信道分配方案。
本發(fā)明的又一個目的，是提供一種移動通信系統(tǒng)和一種信道分配方案，其中各個基站能夠在不要求復雜的、需要大量的努力和時間的設(shè)計的情況下確定用于借助其本身的自動處理確定編組的閾值。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種將無線電信道分配給移動通信系統(tǒng)中的基站與移動站之間的通信的方法，它包括以下步驟(a)按照對于各個基站的各個無線電信道的信道過去使用記錄，對可用在移動通信系統(tǒng)中的無線電信道的分配優(yōu)先級進行管理；(b)在所述各個基站，根據(jù)在步驟(a)中管理的分配優(yōu)先級的順序，依次選擇各個當前未用的無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否能夠被使用的分配接受/拒絕判定；(c)通過用權(quán)因子一這些權(quán)因子按照過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果距當前間的時間間隔而變化對所述各個無線電信道的過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果進行加權(quán)，來對在步驟(b)選定的各個無線電信道在步驟(a)管理的分配優(yōu)先級進行更新；以及，(d)將一個在步驟(b)被判定為可用的無線電信道分配給所述各個基站和一個移動站之間的通信。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種將無線電信道分配給一個移動通信系統(tǒng)中的基站與移動站之間的通信的方法，它包括以下步驟(a)在各個基站將這些移動站按照移動站的狀態(tài)分成N個組，其中N是一個整數(shù)；(b)在各個基站，對應(yīng)于所述N個組，對移動通信系統(tǒng)中可用的各個無線電信道的N組分配優(yōu)先級進行管理；(c)在各個基站，對于各個移動站，按照具有在步驟(b)管理的所述N組分配優(yōu)先級中與在步驟(a)中編組的所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個相對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級的順序，依次選擇當前未用的各個無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定；以及，(d)將一個在步驟(c)被判定為可用的無線電信道分配給所述各個基站和所述各個移動站之間的通信。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種將無線電信道分配給一個移動通信系統(tǒng)中的基站與移動站之間的通信的方法，它包括以下步驟(a)確定用于根據(jù)這些移動站的過去狀態(tài)記錄來對這些移動站進行編組的閾值；(b)在各個基站根據(jù)在步驟(a)確定的用于編組的閾值，將這些移動站分成N個組，其中N是整數(shù)；(c)對于各個移動站，在所述各個基站，按照為在步驟(b)編組的所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個組規(guī)定的程序，依次選擇當前未用的各個無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定；以及，(d)將在步驟(c)判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與所述各個移動站之間的通信。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種移動通信系統(tǒng)，包括移動站；用于通過分配無線電信道與這些移動站進行通信的基站，各個基站包括存儲器，用于按照各個無線電信道的信道過去使用記錄，來管理移動通信系統(tǒng)中可用的無線電信道的分配優(yōu)先級；以及，控制裝置，用于按照在該存儲器中管理的分配優(yōu)先級的順序來依次選擇各個當前未用的無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的判定，以將被判定為可用的一個無線電信道分配給能夠所述各個基站與一個移動站之間的通信，并通過用加權(quán)因子—該加權(quán)因子根據(jù)過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果距當前時間的時間間隔而變化—對關(guān)于所述各個無線電信道的過去分配接受/拒絕判定結(jié)果進行加權(quán)，來對存儲器中的各個選定的無線電信道的分配優(yōu)先級進行更新。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種移動通信系統(tǒng)，包括移動站；和用于通過分配無線電信道與這些移動站進行通信的基站，各個基站包括存儲器，用于管理移動通信系統(tǒng)中可用的各個無線電信道的、與移動站按照這些移動站的狀態(tài)而分成的N個組相對應(yīng)的N組分配優(yōu)先級，其中N是一個整數(shù)；以及，控制裝置，用于為各個移動站，按照在存儲器中管理的所述N組分配優(yōu)先級中與所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個組相對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級，來依次選擇當前未用的各個無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定，以便將被判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與所述各個移動站之間的通信。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種移動通信系統(tǒng)，包括移動站；以及，用于通過分配信道而與這些移動站進行通信的基站，各個基站包括存儲器，用于根據(jù)移動站的過去狀態(tài)記錄來管理用于對移動站進行編組的閾值，以將這些移動站根據(jù)該用于編組的閾值分成N個組，其中N是一個整數(shù)；以及，控制裝置，用于為各個移動站，根據(jù)為所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個組規(guī)定的程序，依次選擇當前未用的各個無線電信道并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定，以便將被判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與所述各個移動站之間的通信。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，通過以下結(jié)合附圖所進行的描述，將變得更為明顯。


圖1是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)的總體配置。
圖2是框圖，顯示了與本發(fā)明的第一實施例的基站的無線電信道分配有關(guān)的功能配置。
圖3是由圖2的基站進行的無線電信道分配操作的流程圖。
圖4A、4B和4C是用于證實本發(fā)明的第一實施例的效果的移動通信系統(tǒng)的計算機模擬模型的示意圖。
圖5A、5B、5C和5D是曲線圖，顯示了采用圖4A、4B和4C的計算機模擬模型的計算機模擬結(jié)果。
圖6是框圖，顯示了與本發(fā)明的第二實施例中的基站的無線電信道分配有關(guān)的功能配置。
圖7A和7B顯示了存儲在圖6的基站的存儲器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
圖8是由圖6的基站進行的無線電信道分配操作的流程圖。
圖9是移動通信系統(tǒng)的計算機模擬模型的示意圖，用于顯示在本發(fā)明形成第二實施例中的各個基站和各組的分配優(yōu)先級的例子。
圖10A、10B和10C是曲線圖，顯示了由采用圖9的計算機模擬模型的計算機模擬獲得的三個不同組的分配優(yōu)先級。
圖11和12是曲線圖，顯示了用于證實本發(fā)明的第二實施例的效果的計算機模擬的結(jié)果。
圖13是由本發(fā)明的第三實施例中的基站進行的無線電信道分配操作的流程圖。
圖14是包含在圖13的流程圖中的分配優(yōu)先級更新處理的詳細流程圖。
圖15是一個分配優(yōu)先級的數(shù)據(jù)配置的示意顯示，用于解釋本發(fā)明的第三實施例中的分配優(yōu)先級更新處理。
圖16是曲線圖，顯示了用于證實本發(fā)明的第三實施例的效果的計算機模擬的結(jié)果。
圖17是框圖，顯示了與本發(fā)明的第四實施例中的基站的無線電信道分配有關(guān)的功能配置。
圖18顯示了存儲在圖17的基站的第一存儲器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
圖19顯示了存儲在圖17的基站的第二存儲器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
圖20是由圖17的基站進行的無線電信道分配操作的流程圖。
圖21是由圖17的基站進行的無線電信道分配操作的另一種程序的流程圖。
圖22是移動通信系統(tǒng)模型的一個例子的示意圖，用于解釋確定在本發(fā)明的第四實施例中的編組的閾值的詳細程序。
圖23、24和25是曲線圖，顯示了作為相對接收電平的函數(shù)的相對累積頻率，用于解釋確定本發(fā)明的第四實施例中的編組閾值的詳細程序。
圖26示意顯示了在本發(fā)明的第四實施例的一種變形中由圖17的基站的一個第二存儲器存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)和信道分配方案的第一實施例。
在第一實施例中，移動通信系統(tǒng)具有如圖1所示的總體配置，它包括分布在這種移動通信系統(tǒng)的整個服務(wù)區(qū)中的多個基站11和在該服務(wù)區(qū)中移動的若干個移動站12。這里，總共有M個無線電信道(M是個整數(shù))可以被用于該移動通信系統(tǒng)，且第i個基站11裝備有Ki組(Ki是整數(shù))能夠通過給予該移動通信系統(tǒng)的M個無線電信道中的任何一個進行無線電發(fā)送和接收的收發(fā)器裝置，且各個移動站12也裝備有能夠通過M個無線電信道中的任何一個進行無線電發(fā)送和接收的收發(fā)器裝置。
這里，各個基站11具有與如圖2所示的無線電信道分配有關(guān)的功能配置，它包括總共Ki組收發(fā)器13(13l至13Ki)、與收發(fā)器13相連的收發(fā)器控制器14、與收發(fā)器控制器14相連的無線電信道控制器15、與無線電信道控制器15相連的呼叫處理控制器16、以及與無線電信道控制器15相連的存儲器17。
存儲器17被用于管理這些無線電信道的分配優(yōu)先級，并存儲由系統(tǒng)操作者給定的預(yù)定加權(quán)常數(shù)λ(0≤λ＜0)、各個無線電信道的信道標識(以下也稱為ID)(chl至chM)、表明各個無線電信道當前是否正在被使用的使用/未使用標志、以及分配給各個無線電信道的分配優(yōu)先級的表，如圖2所示。
無線電信道控制器15對存儲在存儲器17中并由來自呼叫處理控制器16的請求指定的無線電信道的分配優(yōu)先級進行讀出、更新、和寫入，并管理當前被各個基站所使用的無線電信道。收發(fā)器控制器14進行對收發(fā)器13l至13ki的管理，并對從無線電信道控制器15指定的無線電信道進行分配接受/拒絕判定。
在圖2的配置中，根據(jù)圖3的流程，以如下的方式進行無線電信道分配操作。
當有一個對于來自呼叫處理控制器16的無線電信道切換或新呼叫的無線電信道分配請求時，無線電信道控制器15，通過讀出存儲器17中的使用/未使用標志，檢查是否存在有當前未用的無線電信道(步驟S1)。在所有的無線電信道chl至chM當前都被使用的情況下，這一事實被通知給呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
在存在有當前未用的無線電信道的情況下，無線電信道控制器15隨后詢問收發(fā)器控制器14是否存在有當前未用的收發(fā)器13(步驟S2)。在沒有當前未用的收發(fā)器13的情況下，收發(fā)器控制器14將這一事實通過無線電信道控制器15通過呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
在存在有當前未用的收發(fā)器13的情況下，無線電信道控制器15隨后通過訪問存儲器17中的分配優(yōu)先級，而在那些當前未用的無線電信道中選擇具有最高分配優(yōu)先級的一個無線電信道的信道標識(以下也稱為ID)，并將選定的信道標識通知收發(fā)器控制器14(步驟S3)。
作為響應(yīng)，收發(fā)器控制器14如下面所詳細產(chǎn)生識別數(shù)據(jù)進行關(guān)于選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定，并將該分配接受/拒絕判定的結(jié)果送回到無線電信道控制器15(步驟S4)。
隨后，當該分配接受/拒絕判定的結(jié)果表明選定的無線電信道可用時，無線電信道控制器15把一個將要用于更新分配優(yōu)先級的因子A設(shè)定成相對于該分配接受/拒絕判定的兩個可能結(jié)果(接受和拒絕)而預(yù)定的、具有相反的符號的兩個值中的一個，它在此第一實施例中為+1(步驟S5)，且無線電信道控制器15隨后根據(jù)以下的公式(1)來更新選定的無線電信道的分配優(yōu)先級PjPj(new)＝Pj(old)×λ＋A(1)并將該更新的分配優(yōu)先級Pj(new)寫入存儲器17中該選定的無線電信道的相應(yīng)輸入項(步驟S6)。
隨后，無線電信道控制器15通知呼叫處理控制器16選定的無線電信道的信道標識，并將存儲器17中該選定的無線電信道的相應(yīng)輸入項重寫為“1”，以表明它當前得到了使用，從而實現(xiàn)無線電信道分配處理(步驟S7)。
另一方面，當分配接受/拒絕判定的結(jié)果表明選定的無線電信道不可用時，無線電信道控制器15將因子A設(shè)定成相對于分配接受/拒絕判定的兩個可能結(jié)果(接受和拒絕)而預(yù)定的、具有相反的符號的兩個值中的另一個，它在此第一實施例中為-1，并隨后根據(jù)上述公式(1)更新該選定的無線電信道的分配優(yōu)先級Pj并將該更新的分配優(yōu)先級Pj(new)寫入到存儲器17中該選定的無線電信道的相應(yīng)輸入項中(步驟S8)。
隨后，除非該選定的無線電信道是當前未用的最后一個無線電信道(步驟S11“否”)，無線電信道控制器15，通過訪問存儲器17中的分配優(yōu)先級，在當前未用的那些無線電信道中選擇具有次最高分配優(yōu)先級的無線電信道的信道標識，并將該選定的信道標識通知收發(fā)器控制器14(步驟S10)，且操作從上述的步驟S4開始為下一個選定的無線電信道而得到重復。
在重復操作的結(jié)果表明對當前未用的所有無線電信道的分配接受/拒絕判定的結(jié)果都表明這些無線電信道不可用的情況下(步驟S11“是”)，無線電信道控制器15將這一事實通知呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
作為該操作的結(jié)果，第j個無線電信道chj的分配優(yōu)先級Pj，根據(jù)過去的L個情況的分配接受/拒絕判定結(jié)果A1、A2、……AL將被更新為Pj＝A1＋λA2＋λ2A3＋……＋λ(L-)AL(2)其中L是整數(shù)且Ai(i＝1，2，……L)具有如上所述的值+1或-1。這里，加權(quán)常數(shù)λ是在0≤λ＜0的范圍中的一個常數(shù)值，因而在該更新分配優(yōu)先級Pj，來自緊前一個分配接受/拒絕判定結(jié)果的貢獻是最大的，且較早的分配接受/拒絕判定結(jié)果具有依次較小的貢獻。因此，在第一實施例中，可以用非常簡單的操作，以與這些過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果的時間順序成反比的方式，對這些過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果進行加權(quán)。
另外，在第一實施例中，存儲器17具有足以存儲分配優(yōu)先級、無線電信道利用狀態(tài)(即使用/未使用標志)、以及一個常數(shù)λ的存儲容量就足夠了，因此該存儲器17能夠由適合于高速存取的較小容量的存儲裝置構(gòu)成。
在上述無線電信道分配操作中，在步驟S4的選的無線電信道的分配接受/拒絕判定能夠以各種方法進行，諸如其中選定的無線電信道被暫時設(shè)置到當前未用的一個收發(fā)器13且無線電信號被該收發(fā)器13所接收以確定接收電平(即干擾電平)并當確定接收的電平小于等于預(yù)定的閾值時判定選定的無線電信道可用的方法，或其中目標移動站也得到通知以暫時設(shè)置選定的無線電信道且從該目標移動站通過該選定的無線電信道傳輸?shù)臒o線電信號被該基站所接收以確定該選定的無線電信道的載波/干擾功率比值并當所確定的載波/干擾功率比值大于或等于一個預(yù)定閾值時即判定該選定的無線電信道可用的方法。
現(xiàn)在，考慮當對第j個無線電信道的分配接受/拒絕判定結(jié)果剛好是相繼的接受或拒絕時分配優(yōu)先級Pj的收斂。這里，設(shè)接受的分配接受/拒絕判定結(jié)果由值A(chǔ)＝ρ表示，而拒絕的分配接受/拒絕判定結(jié)果由值A(chǔ)＝-ρ表示(其中ρ是正常數(shù))，且分配優(yōu)先級Pj將要按照上述公式(1)依次得到更新。
當連續(xù)出現(xiàn)了L次接受時，分配優(yōu)先級Pj由下式給出Pj=ρΣn=1Lλn-1----(3)]]>隨后，利用對在范圍-1＜x＜1內(nèi)的任何x都成立的以下公式 當取表達式(3)的極限時，分配優(yōu)先級Pj的極限由下式給出 類似地，當連續(xù)出現(xiàn)了L次拒絕時，分配優(yōu)先級Pj的極限由下式給出 因此，第一實施例的分配優(yōu)先級Pj在兩種情況下都收斂于一個有限值。換言之，即使當一定的無線電信道的分配優(yōu)先級剛好連續(xù)為最高時，該分配優(yōu)先級不會變得無限大，且將如上所述地被有限值ρ/(1—λ)所界定，，因而該分配優(yōu)先級的值始終不會大得從存儲器17過流，只要存儲器17具有足以存儲值ρ/(1—λ)的最大存儲容量。
如所述，根據(jù)第一實施例，過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果得到了與這些過去分配接受/拒絕判定結(jié)果的時間順序成反比的加權(quán)，即較老的分配接受/拒絕判定結(jié)果由較小的權(quán)進行加權(quán)，因而即使當干擾狀態(tài)由于在各個基站的周圍新建的建筑物、新建的基站、和/或可移動式基站的操作的啟動/結(jié)束所引起的無線電波傳播狀態(tài)改變和/或由于大型建筑物的建成或破壞而引起的通信量分布改變而發(fā)生改變時，也能夠防止通信質(zhì)量的惡化，諸如呼叫損失率、干擾可能性、和連接延遲的惡化，因為各個無線電信道的分配優(yōu)先級也通過跟隨環(huán)境的自適應(yīng)改變而取適合于新的環(huán)境條件的值。
另外，在第一實施例中，可以通過調(diào)節(jié)加權(quán)常數(shù)λ的值，來自由調(diào)節(jié)相對于無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布的負載變化跟隨特性的靈活性。即，通過把加權(quán)常數(shù)λ設(shè)定在較小的值，能夠使較老的分配接受/拒絕判定結(jié)果對分配優(yōu)先級的影響減小得更快，從而使各個無線電信道的分配優(yōu)先級能夠更迅速地適合于無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布的改變，即負載變化跟隨特性的靈活性得到了提高。相反地，通過將加權(quán)常數(shù)λ設(shè)定為較大的值，較老的分配接受/拒絕判定結(jié)果對分配優(yōu)先級的影響將持續(xù)較長時間，從而使負載變化跟隨特性的靈活性受到降低。因此，當無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布的改變較小時，最好將加權(quán)常數(shù)λ設(shè)定得較大。
應(yīng)該注意的是，在第一實施例中，當根據(jù)分配接受/拒絕判定結(jié)果而在新分配無線電信道時計算分配優(yōu)先級時，當在通信過程中出現(xiàn)了干擾從而需要將通信切換到其他的無線電信道時，也可以考慮由于干擾而發(fā)生的切換。即，這種由于干擾而出現(xiàn)的切換，可以在借助上述公式(1)對分配優(yōu)先級進行更新時得到考慮，就象在分配接受/拒絕判定結(jié)果為拒絕的情況下那樣，但采用了另一個值A(chǔ)例如-0.5。
現(xiàn)在，描述確認上述第一實施例的效果的計算機模擬的結(jié)果。該計算機模擬采用了如圖4A至4C所示的模型，其中假定具有相應(yīng)的基站111至115的無線電區(qū)域211至215具有以一維方式設(shè)置的帶有全向天線的六邊形蜂窩的形式。在此模型中，設(shè)呼叫是按照泊松分布產(chǎn)生的并在空間上均勻地遍布這些無線電區(qū)域，而設(shè)占用時間按照指數(shù)分布且具有等于120秒的平均值，且假定在各個無線電區(qū)域中的呼叫行為是相同的。另外，假定將要進行呼叫或接收呼叫的移動站預(yù)先通過測量從基站以恒定傳輸功率傳輸?shù)闹餍诺?控制信道)的接收功率而已經(jīng)選定了無線電區(qū)域，并假定在整個系統(tǒng)中可用的無線電信道的數(shù)目為20個，且只有相同信道的干擾被考慮為干擾。
在實際的移動通信系統(tǒng)中，一種經(jīng)常遇到的情況是，由于向沒有設(shè)置基站的區(qū)域進行呼叫或從該區(qū)域接收呼叫的請求的增加，將需要在該區(qū)域中設(shè)置新的基站以便于擴展的服務(wù)覆蓋該區(qū)域。在上述計算機模擬模型中，這種情況是以如下方式模型化的。如圖4A所示，對于模擬開始后的頭五天，沒有無線電區(qū)域213的基站113且在該無線電區(qū)域213中沒有產(chǎn)生呼叫。隨后，如圖4B所示，從模擬的第六天至第十天，用于無線電區(qū)域213的基站113仍然沒有，但在該無線電區(qū)域213中象在其他無線電區(qū)域中那樣產(chǎn)生了呼叫，隨后，如圖4C所示，在模擬的第十一天，新設(shè)置無線電區(qū)域213的基站113，以便于掩蓋該無線電區(qū)域213的擴展的服務(wù)。
在圖5A至5D中顯示了該計算機模擬所獲得的結(jié)果，其中圖5A顯示了在模擬的第十一天在基站113處的呼叫損失率，圖5B和5C分別顯示了模擬的第十一天沿著上行方向(從移動站至基站)和沿著下行方向(從基站至移動站)的干擾概率，且圖5D顯示了在模擬的第十一天對一個呼叫進行無線電信道分配所需要的若干分配接受/拒絕判定。在圖5A至5D中，水平軸被設(shè)置為每一個無線電區(qū)域的流入通信量。
從該計算機模擬結(jié)果可見，與采用信道過去使用記錄的傳統(tǒng)無線電信道分配方案相比，在每一個無線電區(qū)域的流入通信量等于諸如7(Erl/蜂窩)的水平，第一實施例的無線電信道分配方案能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的改善，呼叫損失率為2.02％(傳統(tǒng)情況為3.13％)，干擾概率為1.05％(傳統(tǒng)情況為2.11％)，下行線路干擾概率為0.54％(傳統(tǒng)情況為1.6％)，且進行對于一個呼叫的無線電信道分配所需的分配接受/拒絕判定數(shù)目為1.56次(傳統(tǒng)情況為1.93次)。
因此，能夠證實，第一實施例的無線電信道分配方案的確能夠防止諸如呼叫損失率、干擾概率、和由于分配接受/拒絕判定的數(shù)目的增大而引起的連接延遲的通信質(zhì)量的惡化，并以小的控制負載實現(xiàn)無線電信道分配，即使在由于在各個基站的周圍新建的建筑物、新建的基站、和/或可移動式基站的操作的啟動/結(jié)束而造成的無線電波傳播狀態(tài)和通信量分布的改變的情況下也是如此。
這里應(yīng)該注意的是，在分配接受的情況下A＝1，在分配拒絕的情況下A＝-1，且在由于干擾而引起的信道切換的情況下A＝-0.5，在上述描述中只是作為舉例的值而采用的，且在分配接受的情況下采用任何正值且在分配拒絕和由于干擾的信道切換的情況下采用任何負值，基本上就足夠了。
具體地，在接受和拒絕的情況下設(shè)定的兩個具有相反的符號的值，不一定要具有相同的絕對值，諸如上述的對于接受為A＝ρ且對于拒絕有A＝-ρ，且這兩個值可以具有不同的絕對值。例如，可以設(shè)定對于分配接受A＝1.0且對于分配拒絕A＝-1.2，以使得當在老的基站周圍設(shè)置新的基站時，老的基站采用的具有高分配優(yōu)先級的無線電信道變得較低且在新基站的無線電信道選擇變得較容易。另一方面，對于在大的服務(wù)區(qū)上設(shè)置多個基站，并從所有這些無線電信道的分配優(yōu)先級都是零的初始狀態(tài)同時開始所有這些基站的服務(wù)操作的情況下，可以采用對于分配接受A＝1.2且對于分配拒絕A＝-1.0的設(shè)定，從而使分配優(yōu)先級能夠迅速達到高值。
另外，考慮到前面的分配優(yōu)先級高這一事實，通過采用值A(chǔ)＝-0.5即具有比在分配拒絕的情況下采用的值A(chǔ)＝-1小的絕對值的值，而以與在分配拒絕情況下類似的方式處理由于干擾的信道切換的情況，但如果需要則也可以放棄這種考慮并對于分配拒絕和由于干擾的信道切換的情況都采用相同的值A(chǔ)＝-1。
另外，隨著上述描述中各個分配接受/拒絕判定結(jié)果相對于當前的分配接受/拒絕判定結(jié)果變得更老，用于各個分配接受/拒絕判定結(jié)果的權(quán)被依次地減小，但不一定每次得到新的分配接受/拒絕判定結(jié)果時都減小該權(quán)，且可以對此進行修正從而例如每兩或三次得到新的分配接受/拒絕判定結(jié)果時權(quán)才得到減小。為了每兩次減小該權(quán)，只要在更新分配優(yōu)先級Pj時交替進行計算Pj×λ＋A和計算Pj＋A就足夠了。
另外，不是每預(yù)定次數(shù)就減小權(quán)，而是對于較老的分配接受/拒絕判定結(jié)果可以增大使用相同的權(quán)的次數(shù)。還可以對于從最后一個數(shù)起的分配接受/拒絕判定結(jié)果的預(yù)定次數(shù)(例如三次)使用一定的權(quán)，同時對于比這些結(jié)果老的所有分配接受/拒絕判定結(jié)果使用另一個較小的權(quán)，即隨著分配接受/拒絕判定結(jié)果變老而至少減小權(quán)一次。在某些情況下，如果需要的話，還可以將早三次的分配接受/拒絕判定結(jié)果的權(quán)設(shè)定為當前分配接受/拒絕判定結(jié)果的可能的最大權(quán)。
對于將要使用在第一實施例中的無線電信道，可以考慮使用FDMA系統(tǒng)中的無線電頻率、使用TDMA(時分多路復用存取)系統(tǒng)中的時隙、和重復使用CDMA(碼分多路復用存取)系統(tǒng)中的跳頻形式或展開碼，且通過根據(jù)對干擾電平或如上所述的載波/干擾功率比值的測量而進行分配接受/拒絕判定，第一實施例的無線電信道分配方案同樣能夠應(yīng)用于任何這些情況，并獲得基本類似的效果。
現(xiàn)在，描述根據(jù)本發(fā)明的信道分配方案和移動通信系統(tǒng)的第二實施例。
在此第二實施例中，移動通信系統(tǒng)具有與上述的圖1所示的類似的總體配置，其中各個基站11具有與如圖6所示的無線電信道分配有關(guān)的功能配置，它包括總共Ki(Ki是整數(shù))個收發(fā)器13(131至13ki)、與收發(fā)器13相連的收發(fā)器控制器14、與收發(fā)器控制器14相連的無線電信道控制器15A、與無線電信道控制器15A相連的呼叫處理控制器16、與無線電信道控制器15A相連的存儲器17A、用于測量各個移動站的特征的移動站特征測量裝置18、和與移動站特征測量裝置18和無線電信道控制器15A相連的移動站特征測量裝置控制器19。
無線電信道控制器15A對存儲在存儲器17A中并由來自呼叫處理控制器16的請求指定的數(shù)據(jù)進行讀出、更新、和寫入，并管理各個基站當前使用的無線電信道。收發(fā)器控制器14進行對收發(fā)器13l至13Ki的管理，并進行對于從無線電信道控制器15A指定的無線電信道的分配接受/拒絕判定。
這里，通過根據(jù)移動站的特征—諸如相對于各個基站的距離、運動方向、和運動速度—而將這些移動站分成多個組，來分配這些無線電信道。為此，存儲器17A被用于管理這些無線電信道的分配優(yōu)先級，并存儲各個無線電信道的信道標識(chl至chM)的表、表明各個無線電信道是否當前被使用或未用的使用/未使用標志、以及寄存分配給各個無線電信道的N組分配優(yōu)先級的的優(yōu)先級表，如圖7A所示，以及各個優(yōu)先級表的優(yōu)先級表號碼(#1至#N)和用于將這些移動站分成N個組的距離、移動方向和移動速度的相應(yīng)閾值，如圖7B所示。
在圖6的配置中，無線電信道分配操作是根據(jù)圖8的流程圖進行的。
當有來自呼叫處理控制器16的對于新呼叫或無線電信道切換的無線電信道分配請求時，無線電信道控制器15A，通過讀取存儲器17A中的使用/未使用標志，檢查是否存在有當前未用的無線電信道(步驟S110)。在所有的無線電信道chl至chM當前都得到使用的的情況下，這一事實被通知給呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
在存在有當前未用的無線電信道的情況下，無線電信道控制器15A隨后詢問收發(fā)器控制器14是否存在有當前未用的收發(fā)器13(步驟S120)。在沒有當前未用的收發(fā)器13的情況下，收發(fā)器控制器14將這一事實通過無線電信道控制器15A通知呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
在存在有當前未用的收發(fā)器13的情況下，無線電信道控制器15A隨后命令移動站特征測量裝置控制器19對移動站特征測量裝置18進行控制，從而借助該移動站特征測量裝置18提取無線電信道所要分配到的移動站的特征—這些特征諸如距離、移動方向和移動速度(步驟S130)。
隨后，移動站特征測量裝置控制器19將從移動站特征測量裝置18接收到的測量結(jié)果通知給無線電信道控制器15A；作為響應(yīng)，無線電信道控制器15A將該通知的測量結(jié)果與存儲在存儲器17A中的用于確定優(yōu)先級表編號的閾值進行比較，以確定適當?shù)膬?yōu)先級表編號(步驟S140)。
隨后，無線電信道控制器15A，通過訪問寄存在存儲器17A中的優(yōu)先級表中的分配優(yōu)先級—該存儲器17A由在步驟140確定的優(yōu)先級表編號指定，來選擇當前未用的那些無線電信道中具有最高分配優(yōu)先級的一個無線電信道的信道標識，并將該選定的信道標識通知收發(fā)器控制器14(步驟S150)。
作為響應(yīng)，收發(fā)器控制器14以如下所述的方式進行關(guān)于選定的無線電信道是否能夠使用的分配接受/拒絕判定，并將該分配接受/拒絕判定的結(jié)果送回到無線電信道控制器15A(步驟S160)。
隨后，當分配接受/拒絕判定的結(jié)果表明選定的無線電信道能夠使用時，無線電信道控制器15A在該優(yōu)先級表上提高關(guān)于該選定的無線電信道的分配優(yōu)先級(步驟S170)，以更新存儲器17A上的分配優(yōu)先級，且隨后無線電信道空制器15A將該選定的無線電信道的信道標識通知呼叫處理控制器16，并在存儲器17A中將該選定的無線電信道的相應(yīng)輸入項中的使用/未使用標志重寫為“1”以表明它當前得到了使用，以實現(xiàn)無線電信道分配處理(步驟S175)。
另一方面，當分配接受/拒絕判定的結(jié)果表明選定的無線電信道不可使用時，無線電信道控制器15A降低該優(yōu)先級表上關(guān)于選定的無線電信道的分配優(yōu)先級(步驟S180)，以更新存儲器17A上的分配優(yōu)先級，且隨后除非該選定的無線電信道是當前未用的最后一個無線電信道(步驟S190“否”)，無線電信道控制器15A，通過訪問存儲器17A中的分配優(yōu)先級，選擇當前未用的那些無線電信道中具有次最高分配優(yōu)先級的一個無線電信道的信道標識，并將該選定信道標識通知收發(fā)器控制器14(步驟S200)，且為了這個隨后選定的無線電信道而重復從上述的步驟160起的操作。
在重復操作的結(jié)果是對于當前未用的所有無線電信道的分配接受/拒絕判定結(jié)果都表明這些無線電信道不可被使用的情況下(步驟S190“是”)，無線電信道控制器15A將這一事實通知呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
借助這種無線電信道分配操作，可以根據(jù)移動站的特征，對在各個基站內(nèi)的不同移動站自動實現(xiàn)無線電信道的獨立使用，以及不同基站之間無線電信道的獨立使用，從而能夠通過采用簡單的控制實現(xiàn)具有高的頻率利用效率和通信質(zhì)量的無線電信道分配方案。
在上述無線電信道分配操作中，在步驟160進行的選定的無線電信道的分配接受/拒絕判定可以用各種方法進行，諸如其中將選定的無線電信道臨時置入當前未用的收發(fā)器13之一以確定接收電平(即干擾電平)且當確定的接收電平小于或等于預(yù)定閾值時判定選定的無線電信道能夠使用的方法、其中目標移動站也被通知以臨時設(shè)置選定的無線電信道并在該基站接收從該目標移動站通過該選定的無線電信道傳送來的無線電信號以確定關(guān)于該選定的無線電信道的載波/干擾功率比值且當確定的載波/干擾功率比值大于或等于預(yù)定閾值時判定選定的無線電信道可用的方法、或其中目標移動站也得到通知以臨時設(shè)置選定的無線電信道且干擾電平或載波/干擾功率比值也在移動站側(cè)受到測量且通過將確定的干擾電平或載波/干擾功率比值與預(yù)定閾值相比較而判定選定的無線電信道可用的方法。
在步驟160被用于選定的無線電信道的這種分配接受/拒絕判定的干擾電平或載波/干擾功率比值閾值，對于所有的組可以被設(shè)定成相同的，也可以被設(shè)定為對于各個組不同的。例如載波/干擾功率比值的閾值可以被設(shè)定為對于具有慢移動速度的移動站的所希望值具有較小的容限，因為預(yù)期這種移動站具有較小的通信狀態(tài)變化；而該閾值對于具有快速移動速度的移動站的所希望值則具有較大的容限，因為預(yù)期這種移動站的通信狀態(tài)具有較大的變化。類似地，對于在基站附近的移動站，干擾電平的閾值可以被設(shè)定為較大的值，且對于在蜂窩邊緣附近的移動站則被設(shè)定為較小的值，以滿足所需要的通信質(zhì)量。
在上述無線電信道分配操作中，移動站的狀態(tài)由基站在無線電信道分配時測量，但也可以對上述無線電信道分配操作的這個方面進行修正，從而使對移動站的狀態(tài)的測量由移動站自己進行。例如，在此情況下，可以利用其中移動站在呼叫或呼叫接收時響應(yīng)于從基站發(fā)出的一個命令而測量其自身的狀態(tài)并將測量的狀態(tài)報告給基站的方法，或其中移動站在呼叫或呼叫接收時或在處于閑置狀態(tài)時自動測量其自身的狀態(tài)并將測量的狀態(tài)報告給基站的方法。第二實施例同樣適用于這些方法中的任何一種，而獲得類似的效果。
另外，在上述無線電信道分配操作中，分配優(yōu)先級已經(jīng)根據(jù)關(guān)于各個組的分配接受/拒絕判定結(jié)果而自適應(yīng)地得到確定，但也可以對上述無線電信道分配操作的這一方面進行修正，從而使分配優(yōu)先級根據(jù)關(guān)于各個組以及其他組的分配接受/拒絕判定結(jié)果而自適應(yīng)地得到確定。例如，當該分配接受/拒絕判定結(jié)果是接受時，在該組中關(guān)于該無線電信道的分配優(yōu)先級被提高，而在其他組中該無線電信道的分配優(yōu)先級被降低，從而使關(guān)于該分配優(yōu)先級的收斂時間能夠得到縮短。
現(xiàn)在，將根據(jù)計算機模擬結(jié)果，來描述各個組和各個基站的分配優(yōu)先級的例子。該計算機模擬涉及帶有如圖9所示的兩個相鄰基站11(BS#1和BS#2)的系統(tǒng)的情況的例子，其中在該整個系統(tǒng)中總共有五個可用無線電信道。優(yōu)先級表的數(shù)目，即組的數(shù)目，被假定為三個，且編組只是按照離基站11的距離進行的。這里，移動站12離基站11的距離是通過在基站11測量從移動站12發(fā)送的無線電波的接收電平而估計的。另外，假定呼叫是按照泊松分布產(chǎn)生的，且在這些基站11的整個無線電區(qū)域上在空間上都是均勻的，而流入通信量被假定為在這兩個無線電區(qū)域中相同。另外，當上和下行的載波/干擾功率比值大于或等于預(yù)定閾值時，分配接受/拒絕判定結(jié)果被設(shè)定為接受，且只有相同信道干擾被考慮為干擾。
在圖10A至10C中表明了當從模擬開始已經(jīng)過去了足夠的時間之后，在兩個基站BS#1和BS#2的分配優(yōu)先級，其中圖10A顯示了優(yōu)先級表#1的分配優(yōu)先級—它被用于離基站近的移動站。圖10B顯示了用于處于距基站中等距離的移動站的分配優(yōu)先級。圖10C顯示了用于離基站遠的移動站的分配優(yōu)先級。在這些圖10A至10C中，沿著縱軸的較大值表示較大的分配優(yōu)先級。
可以看出，在圖10A中，信道#0對于BS#1和BS#2都具有最高分配優(yōu)先級，因而在離基站近的該移動站的相鄰無線電區(qū)域中采用了具有高分配優(yōu)先級的相同無線電信道。另一方面，在圖10B和10C中，具有最高分配優(yōu)先級的無線電信道對于BS#1和BS#2是不同的。例如，在圖10C中，無線電信道#2對于BS#1具有最高分配優(yōu)先級，而無線電信道#4對于BS#2具有最高分配優(yōu)先級，從而使不同的無線電信道能夠得到使用，以避免在各個無線電區(qū)域中出現(xiàn)來自其他無線電區(qū)域的干擾。
還可以看到，在組之間無線電信道的獨立使用是自動實現(xiàn)的。例如，對于BS#1，在圖10A中無線電信道#0具有高分配優(yōu)先級，而在圖10B和10C中無線電信道#0具有低分配優(yōu)先級，而在圖10B中無線電信道#3具有高分配優(yōu)先級，但在圖10A和10C中該無線電信道#3具有低分配優(yōu)先級。
一般地，對于遠離基站并位于無線電區(qū)域邊緣的移動站，載波接收電平對于上和下行線路都是低的，因而需要在較大的距離上重復利用所要分配給這種移動站的無線電信道，以抑制來自其他基站或周圍的移動站的干擾電平，以防止通信質(zhì)量的降低。相反地，對于接近基站的移動站，一定電平的載波接收電平可以得到保證，因而采用了與位于無線電區(qū)域的邊緣的移動站情況相比具有較小接收距離的無線電信道，通信質(zhì)量不會被降低。
因此，通過根據(jù)基站與移動站之間的距離而獨立使用具有大的接收距離的無線電信道和具有小的接收距離的無線電信道，可以改善頻率利用效率。在第二實施例的無線電信道分配方案中，無線電信道在基站內(nèi)以及在不同基站之間的獨立使用，根據(jù)移動站的特征，由各個基站的自動分布控制而自動實現(xiàn)，從而能夠借助簡單的控制來實現(xiàn)具有高的頻率利用效率和通信質(zhì)量的無線電信道分配方案。
現(xiàn)在，描述用于證實上述第二實施例的效果的計算機模擬的結(jié)果。該計算機模擬采用了具有由61個無線電區(qū)域形成的服務(wù)區(qū)的模型，且這些無線電區(qū)域具有帶有全向天線的六邊形蜂窩的形式。在此模型中，假定呼叫是按照泊松分布產(chǎn)生的且在這些無線電區(qū)域中都是空間均勻的，假定占用時間是指數(shù)分布的并具有等于120秒的平均值，且假定在各個無線電區(qū)域中呼叫的行為都是相同的。另外，假定將要進行呼叫或接收呼叫的移動站已經(jīng)預(yù)先通過測量從基站以恒定的傳輸功率傳輸?shù)闹餍诺?控制信道)的接收功率而選擇了無線電區(qū)域，且假定整個系統(tǒng)中可用的無線電信道的數(shù)目為35，且只有相同信道的干擾被考慮為干擾。假定優(yōu)先級表的數(shù)目即組的數(shù)目為7，且編組只是根據(jù)作為移動站的特征的與基站的距離而進行的。這里，移動站與基站的距離是通過在基站測量從移動站傳輸?shù)臒o線電波的接收電平而估計的。另外，當關(guān)于上和下行線路的載波/干擾功率比值大于或等于預(yù)定閾值時，分配接受/拒絕判定結(jié)果被設(shè)定為接受。
由該計算機模擬獲得的結(jié)果由圖11和12表示，其中系統(tǒng)容量是由在呼叫損失率為3％時每一個無線電區(qū)域的流入的通信量定義的，且圖11顯示了作為每一個無線電區(qū)域的流入通信量函數(shù)的呼叫損失率，該函數(shù)由采用單個分配優(yōu)先級的傳統(tǒng)無線電信道分配方案中的系統(tǒng)容量歸一化了；圖12顯示了作為呼叫損失率的函數(shù)的、進行關(guān)于一個呼叫的無線電信道分配所需的分配接受/拒絕判定數(shù)目，該數(shù)目被在傳統(tǒng)無線電信道分配方案中處理系統(tǒng)容量的情況中所需的分配接受/拒絕判定數(shù)目歸一化了。
從該計算機模擬結(jié)果可見，與采用單個分配優(yōu)先級的傳統(tǒng)無線電信道分配方案相比，第二實施例的無線電信道分配方案能夠?qū)τ谙到y(tǒng)容量實現(xiàn)大約25％的改善，并對于相對于該數(shù)目的系統(tǒng)容量中的一個呼叫進行無線電信道分配所需的分配接受/拒絕判定數(shù)目有大約10％的減小。
因此，可以證實，第二實施例的無線電信道分配方案的確能夠大大改善系統(tǒng)容量，并將控制負載抑制在足夠小的值，從而可以實現(xiàn)具有減小的控制負載和改善的頻率利用效率的自動分布型動態(tài)信道分配方案和移動通信系統(tǒng)。
利用移動站的移動方向和移動速度作為移動站的特征的情況，能夠以類似的方式借助類似的簡單控制而實現(xiàn)類似的效果。
這里應(yīng)該注意的是，當在不考慮移動站的移動方向和移動速度的情況下進行無線電信道分配時，由于移動站以高速移動并因而傾向于從一個無線電區(qū)域頻繁移到另一個無線電區(qū)域，從而使在該移動目標無線電區(qū)域的無線電信道分配不能跟隨該移動站的移動，因此產(chǎn)生強行呼叫斷開的概率很高，且用于切換無線電信道的控制負載對于基站側(cè)和移動站側(cè)都會增大。另外，在這種情況下，由于存在有快速移動的移動站，干擾狀態(tài)隨著時間的變化很大，從而使出現(xiàn)干擾的概率對于快速移動的移動站和緩慢移動的移動站都增大了。因此，當在服務(wù)區(qū)中同時存在有具有不同移動速度的移動站時，需要根據(jù)這些移動站的移動方向和移動速度，分別采用無線電信道。
在第二實施例的無線電信道分配方案中，移動站被按照它們的移動方向和移動速度分成組，且通過與不同的組相應(yīng)地采用不同的分配優(yōu)先級而分配無線電信道，從而能夠象在利用基站與移動站之間的距離的情況下那樣，自動實現(xiàn)無線電信道的獨立使用，且可以最大限度地抑制控制負載并頻率利用效率的降低。
至于用在第二實施例中的無線電信道，可以考慮采用FDMA系統(tǒng)中的射頻、采用TDMA系統(tǒng)中的時隙、以及重復使用CDMA系統(tǒng)中的跳頻形式或展開碼，且通過根據(jù)對干擾電平或載波/干擾功率比值的上述測量，第二實施例的無線電信道分配方案同樣可以適用于這些情況中的任何一種，以獲得基本上類似的效果。
現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的信道分配方案和移動通信系統(tǒng)的第三實施例。
第三實施例涉及對第二實施例的修正，即不是根據(jù)各組內(nèi)的分配接受/拒絕判定結(jié)果來自適應(yīng)地確定分配優(yōu)先級，而是根據(jù)在各組以及在其他組中所用的信道過去使用記錄來自適應(yīng)地確定分配優(yōu)先級。
在第三實施例中，移動通信系統(tǒng)具有與上述的圖1所示配置類似的總體配置，且各個基站11都具有與如上述圖6所示的無線電信道分配有關(guān)的功能配置，并具有存儲如上述圖7A和7B所示的數(shù)據(jù)的存儲器17A。
在第三實施例中，無線電信道分配操作是按照圖13的流程進行的，而該流程與圖8的流程的不同之處，在于步驟170被步驟171所代替，以按照如下的圖14的流程圖來進行分配優(yōu)先級更新處理。這里，假定組依次被標有組標識1至N，而信道依次被標有信道標識1至M；且與在步驟140選定的優(yōu)先級表編號相應(yīng)的組，即移動站所屬于的組，具有ID＝G；而在步驟150選定的無線電信道，即成功分配給該移動站的無線電信道，具有信道標識＝CH。
首先，在步驟1711，對于具有小于G的組標識的組中具有小于CH的信道標識的所有信道，即屬于圖15中表示的區(qū)域I的信道，分配優(yōu)先級得到了提高。
隨后，在步驟1712，對于帶有大于G的組標識的組中具有小于或等于CH的信道標識的所有信道，即屬于圖15中表示的區(qū)域II的信道，分配優(yōu)先級都得到了降低。
隨后，在步驟1713，對于在具有小于G的組標識的組中具有大于或等于CH的信道標識的所有信道，即屬于圖15中表示的區(qū)域III的信道，分配優(yōu)先級都得到了降低。
隨后，在步驟1714，對于在具有大于G的組標識的組中具有大于CH的信道標識的所有信道，即屬于圖15中表示的區(qū)域IV的信道，分配優(yōu)先級都得到了提高。
最后，在步驟1715，對于在具有組標識＝G的組中具有信道標識＝CH的信道，即位于圖15中表示的區(qū)域V的信道，分配優(yōu)先級得到了提高。
應(yīng)該注意的是，不論這些步驟1711至1715的執(zhí)行順序如何，所產(chǎn)生的更新分配優(yōu)先級都是相同的，因而這些步驟1711至1715能夠以任何所希望的順序進行。
借助這種包括圖14的分配優(yōu)先級更新處理的無線電信道分配操作，可以對于各個基站中的不同移動站，按照這些移動站的特征，自動實現(xiàn)無線電信道的獨立使用，并自動實現(xiàn)不同基站的無線電信道的獨立使用，同時分配優(yōu)先級根據(jù)各組以及其他組中中的信道過去使用記錄而自適應(yīng)地確定，從而可以實現(xiàn)各個基站中無線電信道的更為明確的獨立使用，并因此可以實現(xiàn)頻率利用效率比在上述第二實施例中用簡單控制實現(xiàn)的的頻率利用效率更高的無線電信道分配方案。
在第三實施例中，在步驟16進行的選定的無線電信道的分配接受/拒絕判定能夠以各種方法進行，諸如已經(jīng)在第二實施例中描述的那些方法，且可以為所有的組設(shè)定相同的用在該分配接受/拒絕判定中的干擾電平或載波/干擾功率比值的閾值，或者象在第二實施例中那樣為不同的組設(shè)定不同的這種閾值。另外，對移動站的狀態(tài)的測量可以由移動站自己來進行，就象在第二實施例中那樣。
現(xiàn)在，描述用于證實第三實施例的效果的計算機模擬。這種計算機模擬采用了一個模型，而該模型具有由帶有全向天線的六邊形蜂窩形式的61個無線電區(qū)域組成的服務(wù)區(qū)。在此模型中，假定呼叫是按照泊松分布產(chǎn)生的并在這些無線電區(qū)域中是空間均勻的，同時假定占用時間按照指數(shù)分布并具有120秒的平均值，且假定各個無線電區(qū)域中的呼叫的行為是相同的。另外，假定將進行呼叫或接收呼叫的移動站已經(jīng)預(yù)先通過測量從基站以恒定的傳輸功率發(fā)送的主信道(控制信道)的接收功率而選定了無線電區(qū)域，同時假定整個系統(tǒng)中可用的無線電信道的數(shù)目為70個，且只有相同的信道干擾被考慮被干擾。合成優(yōu)先級表的數(shù)目即組的數(shù)目為30個，且編組只是根據(jù)作為移動站的特征的與基站的距離而進行的。這里，移動站離基站的距離，是通過在基站測量從移動站發(fā)送的無線電波的接收電平而估計的。另外，當上和下行線路的載波/干擾功率比值大于或等于預(yù)定閾值時，分配接受/拒絕判定結(jié)果被設(shè)定為接受。
由該計算機模擬獲得的結(jié)果被表示在圖16中，其中系統(tǒng)容量被定義為在3％的呼叫損失率下每個無線電區(qū)域流入通信量，且圖16顯示了作為每個無線電區(qū)域的系統(tǒng)容量的函數(shù)的呼叫損失率，它被在采用單個分配優(yōu)先級的傳統(tǒng)無線電信道分配方案中的系統(tǒng)容量所歸一化了。
從該計算機模擬結(jié)果可見，第三實施例的無線電信道分配方案，與采用單個分配優(yōu)先級的傳統(tǒng)無線電信道分配方案相比，對于容納呼叫的數(shù)目能夠?qū)崿F(xiàn)大約為60％的顯著改善，且與上述第二實施例相比對于系統(tǒng)容量能夠獲得大約為28％的進一步改善。
因此，可以證實，第三實施例的無線電信道分配方案的確能夠顯著改善系統(tǒng)容量，并同時把控制負載抑制在足夠小的水平，因而能夠以降低的控制負載和進一步改善的頻率利用效率，實現(xiàn)自動分布型的動態(tài)信道分配方案和移動通信系統(tǒng)。
采用移動站的移動方向和移動速度作為移動站的特征的情況，也能夠借助類似的簡單控制實現(xiàn)類似的效果。
至于用在第三實施例中的無線電信道，可以考慮采用FDMA系統(tǒng)中的射頻、采用TDMA系統(tǒng)中的時隙、以及重復使用CDMA系統(tǒng)中的跳頻形式或展開碼，且通過根據(jù)對干擾電平或載波/干擾功率比值的上述測量，第三實施例的無線電信道分配方案同樣適用于這些情況中的任何一種，以獲得基本上類似的效果，就象在第二實施例中那樣。
現(xiàn)在，描述根據(jù)本發(fā)明的和信道分配方案的第四實施例。
在第四實施例中，移動通信系統(tǒng)具有與在上述圖1中所示的類似的總體配置，其中各個基站11具有與如圖17所示的無線電信道分配有關(guān)的功能配置，它包括總共Ki組(Ki是整數(shù))收發(fā)器13(13l至13Ki)、與收發(fā)器13相連的收發(fā)器控制器14、與收發(fā)器控制器14相連的無線電信道控制器15B、與無線電信道控制器15B相連的呼叫處理控制器16、與無線電信道控制器15B相連的第一存儲器17B、用于測量各個移動站的特征的移動站特征測量裝置18、與移動站特征測量裝置18和無線電信道控制器15B相連的移動站特征測量裝置控制器19、與第一存儲器17B和移動站特征測量裝置控制器19相連的參數(shù)控制器25、以及與參數(shù)控制器25相連的第二存儲器26。
無線電信道控制器15B對存儲在第一存儲器17B中并被來自呼叫處理控制器16的請求所指定的數(shù)據(jù)進行讀出、更新和寫入，并管理各個基站當前所使用的無線電信道。收發(fā)器控制器14對收發(fā)器13l至13Ki進行測量，并對從無線電信道控制器15B指定的無線電信道進行分配接受/拒絕判定。
參數(shù)控制器25通過移動站特征測量裝置控制器19接收來自移動站特征測量裝置18的移動站特征測量結(jié)果，并更新存儲在第二存儲器26中的測量結(jié)果，同時還根據(jù)存儲在第二存儲器26中的測量結(jié)果計算用于對移動站進行編組的閾值，并更新存儲在第一存儲器17B中的閾值。這里，第一存儲器17B和第二存儲器26在圖17被表示為單獨的部件，但如果需要則這些第一存儲器17B和第二存儲器26可以由一個單個的存儲器件整體地提供。
這里，通過按照諸如相對于各個基站的距離、移動方向和移動速度的移動站特征將這些移動站分成多個組，而分配無線電信道。因此，第一存儲器17B被用來存儲W個無線電信道(W是整數(shù))中的每一個的信道標識(chl至chw)和表示各個無線電信道當前是否被使用的使用/未使用標志的表，以及各組無線電信道的組標識(#1至#N)以及用于將移動站分成N組所用的距離、移動方向和移動速度的表，如圖18所示。另一方面，第二存儲器26被用來存儲在移動站的過去X個狀態(tài)(X是整數(shù))的移動站距離數(shù)據(jù)表、移動方向數(shù)據(jù)表和移動速度數(shù)據(jù)表，如圖19所示。這里，如果需要，其測量結(jié)果將要被寄存在該第二存儲器26中的過去狀態(tài)的數(shù)目，對于不同的距離、移動方向和移動速度，可以是不同的。
在圖17的配置中，無線電信道分配操作是按照如下的圖20的流程圖進行的。
當有對于新呼叫或來自呼叫處理控制器16的無線電信道切換的無線電信道分配請求時，無線電信道控制器15B，通過讀取第一存儲器17B中的使用/未使用標志，檢查是否存在有當前未用的無線電信道(步驟S210)。在所有的無線電信道chl至chM當前都被使用的情況下，該事實被通知給呼叫處理控制器16且操作結(jié)束。
在存在有當前未用的無線電信道的情況下，無線電信道控制器15B隨后詢問收發(fā)器控制器14是否存在有當前未用的收發(fā)器13(步驟S220)。在沒有當前未用的收發(fā)器13的情況下，收發(fā)器控制器14通過無線電信道控制器15B將該事實通知呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
在存在有當前未用的收發(fā)器13的情況下，無線電信道控制器15B隨后命令移動站特征測量裝置控制器19對移動站特征測量裝置18進行控制，以由移動站特征測量裝置18提取無線電信道所要分配的移動站的特征，諸如距離、移動方向和移動速度(步驟S230)。
隨后，移動站特征測量裝置控制器19將從移動站特征測量裝置18接收到的測量結(jié)果通知無線電信道控制器15B和參數(shù)控制器25，且作為響應(yīng)，無線電信道控制器15B將通知的測量結(jié)果與存儲在第一存儲器17A中的用于確定組標識的閾值進行比較，以確定適當?shù)慕M標識(步驟S240)。
隨后根據(jù)預(yù)定的無線電信道分配程序，選擇并分配帶有在步驟240確定的組標識的組的無線電信道中的當前可用無線電信道(步驟S250)。當在該選定組的無線電信道中沒有當前可用無線電信道時，無線電信道控制器15B將該事實通知呼叫處理控制器16，且操作結(jié)束。
隨后，移動站特征測量裝置18根據(jù)從移動站特征測量裝置控制器19通知的測量結(jié)果更新記錄在第二存儲器26中的測量結(jié)果(步驟S260)，并隨后讀出記錄在第二存儲器26中的過去測量結(jié)果、根據(jù)預(yù)定的計算程序從讀出的過去測量結(jié)果計算用于對移動站進行編組的閾值、并用計算出的閾值更新存儲在第一存儲器17B中的閾值，且操作結(jié)束(步驟S270)。
在該無線電信道分配操作中，移動站的狀態(tài)是由基站在無線電信道分配時測量的，但是也可以對上述無線電信道分配操作的這個方面進行修正，從而使對移動站狀態(tài)的測量由移動站自己進行。在此情況下，可以采用例如其中移動站響應(yīng)于在呼叫或呼叫接收時從基站發(fā)出的指令而測量其自身的狀態(tài)并將測量到的狀態(tài)報告給基站的方法，或采用其中移動站在呼叫或呼叫接收時或在處于閑置狀態(tài)時測量其自身狀態(tài)并將測量到的狀態(tài)報告給基站的方法。第四實施例同樣適用于這些方法的任何一種，并能夠獲得基本相同的效果。
另外，還可以對該無線電信道分配操作進行修正，從而使在步驟260和270對測量結(jié)果和閾值的更新只當在步驟250成功地進行了無線電信道分配時進行，且當步驟250的無線電信道分配不成功時跳過步驟260和270。更具體地，在這種情況下，無線電信道分配操作按照圖21的流程進行；該流程與圖20的流程的不同，在于在步驟250和260之間設(shè)置了一個附加的步驟255，用于判定在步驟250進行的無線電信道分配是否成功。在該無線電信道分配成功的情況下，操作進行到步驟260和270，否則操作結(jié)束。
一般，由于諸如沒有當前未用的收發(fā)器或沒有當前可用的無線電信道的原因而沒有被連接的呼叫，將被作為損失系統(tǒng)中的呼叫損失或作為延遲系統(tǒng)中的等候呼叫，而得到處理。作為損失系統(tǒng)中的呼叫損失處理的呼叫或作為延遲系統(tǒng)中的等候呼叫處理、但由于等待時間的限制或由于等待時間太長而放棄等待而最終未能得到連接的呼叫，造成了產(chǎn)生重復呼叫的現(xiàn)象，并將被稱為重復呼叫。當系統(tǒng)陷入阻塞狀態(tài)并產(chǎn)生了很多重復呼叫時，記錄在第二存儲器26中的測量結(jié)果可能與實際的通信量分布有很大的偏差。然而，通過只有當步驟250的無線電信道分配成功時更新測量結(jié)果和閾值，可以防止出現(xiàn)測量結(jié)果的這種偏差，因此可以更精確地確定閾值。
現(xiàn)在，利用圖22所示的模型，描述在上述無線電信道分配操作中的步驟270確定閾值的詳細程序。這里，對于采用移動站距基站的距離作為移動站的特征的情況、采用移動方向作為移動站的特征的情況、和采用移動速度作為移動站的特征的情況，都可以使用類似的閾值確定方式，因而下面將只描述采用距離的情況。
在圖22所示的模型中，系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)被九個基站BS1至BS9所覆蓋，其中設(shè)置在具有較大的通信量的中心區(qū)域的基站BS1至BS3每一個都具有較小的蜂窩半徑，而設(shè)置在具有較小的通信量的周邊區(qū)域上的基站BS4至BS9每一個都具有較大的蜂窩半徑。實際的移動通信系統(tǒng)經(jīng)常采用在具有較大通信量的大城市區(qū)設(shè)置更多具有較小的蜂窩半徑的基站并在具有較小的通信量的郊外設(shè)置較少的具有較大的蜂窩半徑的基站的方案，且圖22的模型實際上代表了這種實際情況。
在圖22的模型中，對于處于中心區(qū)的基站BS1和處于周邊區(qū)的基站BS5的從移動站至基站的距離的累積頻率分布，如圖23所示。這里，移動站距基站的距離是從一個接收電平估計的，而該接收電平由保證所需的信號/熱噪聲比所需的接收電平歸一化。由于蜂窩半徑的不同，具有較大蜂窩半徑的基站BS5具有較低的接收電平。此時，通過利用在基站BS1和基站BS5的記錄數(shù)據(jù)而獲得的閾值，分別如圖24和25所示。圖24和25顯示了采用四個組并確定閾值以使這些組的大小彼此相等的情況。該記錄數(shù)據(jù)由相對累積頻率表示，且使相對累積頻率等于0.25、0.5和0.75的接收電平，被確定為閾值TH2、TH3和TH4，而TH1被設(shè)定為等于所需的接收電平。
以此方式，通過采用第四實施例，用于編組移動站的閾值能夠在不需要復雜的設(shè)計的情況下根據(jù)移動站的狀態(tài)而得到確定。應(yīng)該注意的是，圖24和25顯示了確定閾值以使組的大小彼此相等的情況，但第四實施例同樣可以適用于確定閾值以通過只改變將要在確定閾值時訪問的相對累積頻率值而使組的大小彼此不同的情況。
借助上述處理，可以設(shè)置一種移動通信系統(tǒng)和一種信道分配方案，其中各個基站能夠借助其自身的自動處理來確定在確定編組時所要使用的閾值，而不需要復雜的、需要大量的時間和努力的設(shè)計和與系統(tǒng)擴展或周圍的各個基站的無線電波傳播狀態(tài)和/或通信分布變化有關(guān)的重新設(shè)計。
下面，描述上述第四實施例的一種變形，該變形采用了一種方式，以根據(jù)過去的移動站特征測量結(jié)果的順序統(tǒng)計來確定用于編組的閾值。
在此情況下，如圖26所示，除了移動站在過去X個移動站狀態(tài)的用于測量的距離L1至Lx的距離數(shù)據(jù)表、用于測量的移動方向D1至Dx的移動方向數(shù)據(jù)表、和用于測量的移動速度V1至Vx的移動速度數(shù)據(jù)表以外，第二存儲器26還存儲用于根據(jù)移動站與基站的距離進行編組的組的組大小PLl至PLr的表(其中r是由這種根據(jù)距離的編組產(chǎn)生的組的數(shù)目)、用于根據(jù)移動站的移動方向進行編組的組的大小PDl至PDs的表(其中s是從這種根據(jù)移動方向的編組產(chǎn)生的組的數(shù)目)、和根據(jù)移動站的移動速度進行編組的組大小PVl至PVt的表(其中t是從這種根據(jù)移動速度進行編組而產(chǎn)生的組的數(shù)目)。
這些組的大小每一個都具有由一個系統(tǒng)操作者所預(yù)定的值，該值在大于0且小于1的范圍內(nèi)，因而PL1＋PL2＋……＋PLr＝1PD1＋PD2＋……＋PDs＝1PV1＋PV2＋……＋PV1＝1在這里應(yīng)該注意的是，圖26是在r＞s＞t的情況下繪制的，但這只是一種舉例的情況，且r、s和t之間的關(guān)系可以是任意的。另外，其測量結(jié)果將被寄存在第二存儲器26中的過去狀態(tài)的數(shù)目X，對于不同的距離、移動方向和移動速度，可以是不同的。一般，對于大量的組，要求大量的測量結(jié)果，因而其測量結(jié)果將要被寄存在第二存儲器26中的過去狀態(tài)的數(shù)目可以根據(jù)所要求的組數(shù)而變化。
隨后，按照以下程序，由參數(shù)控制器25確定用于編組的閾值。這里，對于采用移動站與基站的距離作為移動站的特征的情況、采用移動方向作為移動站的特征的情況、和采用移動速度作為移動站的特征的情況，可以采用類似的方式來確定閾值，因而下面將只描述采用距離的情況。
(a)為了確定閾值，參數(shù)控制器25讀出存儲在第二存儲器26中的距離數(shù)據(jù)L1至Lx，并將它們按照增大的順序重新排列如下L(1)≤L(2)≤……≤L(x)其中括號中的上標表示在這種重新排列之后的依次順序號，它與距離數(shù)據(jù)L1至Lx被存儲在第二存儲器26中的順序無關(guān)。
(b)隨后，獲得一個滿足以下關(guān)系的自然數(shù)jj/X＜PL1≤(j十1)/X(c)隨后，采用在(b)中獲得的自然數(shù)j借助以下公式獲得(距離的)閾值TL1TL1＝L(j)十(PL1×X—j)×(L(j＋1)—L(j))(d)以類似的方式，對于各個其他的組大小PL2至PLr重復上述(b)和(c)。
從(a)至(d)的上述程序與圖20的流程圖中的步驟260至270的處理對應(yīng)。采用順序統(tǒng)計確定閾值，相當于根據(jù)從總數(shù)獲得的觀測值來估計總數(shù)的分布函數(shù)，且它是與總數(shù)的分布函數(shù)的形狀無關(guān)的非參數(shù)估計。
借助上述從(a)至(d)的程序，與從結(jié)合圖24和25描述的分布函數(shù)確定閾值的方式相比，閾值的確定可以更為簡單，且可以根據(jù)不同基站的各種不同狀態(tài)來確定用于編組的閾值，而不需要復雜的設(shè)計。
至于用在第四實施例中的無線電信道，可以考慮采用FDMA系統(tǒng)中的射頻、采用TDMA系統(tǒng)中的時隙、以及重復使用CDMA系統(tǒng)中的頻率跳躍形式或展開碼，且第四實施例的無線電信道分配方案同樣可以適用于這些情況中的任何一種，以獲得基本上類似的效果。
應(yīng)該注意的是，上述的第一實施例可以與上述的第二或第三實施例和/或上述的第四實施例相結(jié)合，而上述的第二或第三實施例可以與上述的第四實施例相結(jié)合，以同時獲得這些實施例的各種效果。
應(yīng)該注意的是，除了已經(jīng)在上面描述的以外，在不脫離本發(fā)明的新穎和有利的特征的情況下，可以獲得上述實施例的很多修正和變形。因此，所有這些修正和變形都應(yīng)該被包括在所附的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)
權(quán)利要求
1.一種在移動通信系統(tǒng)中將無線電信道分配給基站和移動站之間的通信的方法，包括以下步驟(a)在各個基站根據(jù)各個無線電信道的信道過去使用記錄，對該移動通信系統(tǒng)中可用的無線電信道的分配優(yōu)先級進行管理；(b)在所述各個基站，按照在步驟(a)管理的分配優(yōu)先級的順序依次選擇各個當前未用的無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定；(c)通過用根據(jù)所述各個無線電信道的過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果距當前時間的時間間隔而變化的加權(quán)因子對過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果進行加權(quán)，對在步驟(b)選定的各個無線電信道的在步驟(a)管理的分配優(yōu)先級進行更新；以及(d)將在步驟(b)判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與一個移動站之間的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(c)，用于較新的分配接受/拒絕判定結(jié)果的加權(quán)因子較大且用于較老的分配接受/拒絕判定結(jié)果的加權(quán)因子較小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(c)，通過當分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受時提高分配優(yōu)先級并當分配接受/拒絕判定結(jié)果表示拒絕時降低分配優(yōu)先級，而對分配優(yōu)先級進行更新。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(c)，按照以下公式對分配優(yōu)先級進行更新P(new)＝P(old)×λ＋A其中P(new)是更新的分配優(yōu)先級，P(old)是以前的分配優(yōu)先級，λ是一個小于一的預(yù)定的正加權(quán)因子，且A是一個分配給該分配接受/拒絕判定結(jié)果的值—該值根據(jù)分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受的情況和分配接受/拒絕判定結(jié)果表示拒絕的情況而取具有相反的符號兩個預(yù)定值中的一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在步驟(c)，值A(chǔ)在分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受的情況下取正值并在分配接受/拒絕判定結(jié)果表示拒絕的情況下取負值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當在通信期間出現(xiàn)了干擾時，通過步驟(b)和(d)進行從老無線電信道至新無線電信道的無線電信道切換，而步驟(c)也以對在步驟(b)被判定為不可用的無線電信道的分配優(yōu)先級進行更新的方式對老的無線電信道的分配優(yōu)先級進行更新。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在步驟(c)，借助一個值來更新該的老無線電信道的分配優(yōu)先級—該值的絕對值小于用于更新在步驟(b)被判定為不可用的無線電信道的分配優(yōu)先級的一個值。
8.用于在移動通信系統(tǒng)中把無線電信道分配給基站與移動站之間的通信的方法，包括以下步驟(a)在各個基站根據(jù)移動站的狀態(tài)把這些移動站分成N個組，其中N是整數(shù)；(b)在各個基站對用于移動通信系統(tǒng)中可用的各個無線電信道的、與所述N個組對應(yīng)的N組分配優(yōu)先級進行管理；(c)在所述各個基站，為各個移動站，按照在步驟(b)管理的所述N組分配優(yōu)先級中與在步驟(a)編組的所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個組對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級的順序，依次選擇當前未用的各個無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定；以及(d)將在步驟(c)被判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與所述各個移動站之間的通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在步驟(b)，各個無線電信道的分配優(yōu)先級按照所述各個無線電信道的信道過去使用記錄而自適應(yīng)地得到確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在步驟(b)，各個無線電信道的分配優(yōu)先級按照所述各個無線電信道和其他無線電信道的信道過去使用記錄而自適應(yīng)地得到確定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中在步驟(b)，當所述各個無線電信道的分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受時，在與所述各個移動站所屬于的一個組相對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級中的各個無線電信道的分配優(yōu)先級被提高，而在其他組分配優(yōu)先級中的所述各個無線電信道的分配優(yōu)先級被降低。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中在步驟(b)，所述N個組被標上依次的組標識且無線電信道被標上依次的信道標識，且當所述各個無線電信道的分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受時，在與所述各個移動站所屬于的一個組相對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級中的各個無線電信道的分配優(yōu)先級被提高，且其信道標識小于在帶有小于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的那些無線電信道的分配優(yōu)先級被提高，且其信道標識大于在帶有大于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的那些無線電信道的分配優(yōu)先級被提高，而其信道標識小于或等于在帶有大于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的那些無線電信道的分配優(yōu)先級被降低，且其信道標識大于或等于在帶有小于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的那些無線電信道的分配優(yōu)先級被降低。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在步驟(a)，通過利用作為移動站的狀態(tài)特征的移動站離所述各個基站的距離、移動站的移動方向、和移動站的移動速度中的至少一個，對這些移動站進行編組。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在步驟(a)，所述各個基站和各個移動站中的至少一個測量各個移動站的狀態(tài)。
15.一種用于在移動通信系統(tǒng)中將無線電信道分配給基站與移動站之間的通信的方法，包括以下步驟(a)根據(jù)這些移動站的過去狀態(tài)記錄，確定用于對這些移動站進行編組的閾值；(b)根據(jù)在步驟(a)確定的用于編組的閾值，在各個基站將這些移動站分成N個組，其中N是整數(shù)；(c)在所述各個基站，為各個移動站，根據(jù)為在步驟(b)編組的所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個組預(yù)定的程序，依次選擇當前未用的各個無線電信道并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定；以及(d)將在步驟(c)被判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與所述各個移動站之間的通信。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在步驟(a)，這些移動站的過去狀態(tài)記錄表示了這些移動站離所述各個基站的距離、這些移動站的移動方向、和這些移動站的移動速度中的至少一個的測量結(jié)果。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在步驟(a)，只有當所述一個無線電信道在步驟(d)被成功地分配時，用于編組的閾值才按照這些移動站的新測量到的狀態(tài)而得到更新。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在步驟(a)，用于編組的閾值根據(jù)這些移動站的過去狀態(tài)記錄相對于接收電平的累積頻率分布而得到確定。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在步驟(a)，用于編組的閾值根據(jù)這些移動站的過去狀態(tài)記錄的順序統(tǒng)計而得到確定。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中在步驟(a)，用于編組的閾值通過以下步驟確定(a1)按照數(shù)據(jù)值增大的順序，重新排列關(guān)于各個移動站的過去狀態(tài)的數(shù)據(jù)L1至Lx，其中X是一個整數(shù)，重新排列的數(shù)據(jù)L(1)至L(x)給定如下L(1)≤L(2)≤……≤L(x)(a2)指定一個自然數(shù)j，它滿足j/X＜PLi≤(j＋1)/X其中PLi是由這些移動站的過去狀態(tài)記錄編組的第i組的組的大小，(a3)用以下公式獲得第i組的閾值TLiTLi＝L(j)＋(PLi×X—j)×(L(j＋1)—L(j))(a4)對于所有的i值重復步驟(a2)和(a3)。
21.一種移動通信系統(tǒng)，包括移動站；以及用于通過分配無線電信道與這些移動站進行通信的基站，各個基站包括存儲器，用于根據(jù)各個無線電信道的信道過去使用記錄，對該移動通信系統(tǒng)中可用的無線電信道的分配優(yōu)先級進行管理；以及控制裝置，用于按照在存儲器中管理的分配優(yōu)先級的順序依次選擇各個當前未用的無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定，以把被判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與一個移動站之間的通信，并通過用按照所述各個無線電信道的過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果距當前時間的時間間隔而變化的加權(quán)因子對該過去的分配接受/拒絕判定結(jié)果進行加權(quán)，來更新該存儲器中各個選定的無線電信道的分配優(yōu)先級。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中控制裝置利用對于較新的分配接受/拒絕判定結(jié)果較大且對于較老的分配接受/拒絕判定結(jié)果較小的加權(quán)因子對分配優(yōu)先級進行更新。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中控制裝置通過當分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受時提高分配優(yōu)先級且當分配接受/拒絕判定結(jié)果表示拒絕時降低分配優(yōu)先級來更新分配優(yōu)先級。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中控制裝置按照以下公式來更新分配優(yōu)先級P(new)＝P(old)×λ＋A其中P(new)是更新的分配優(yōu)先級，P(old)是以前的分配優(yōu)先級，λ是一個小于一的預(yù)定的正加權(quán)因子，且A是一個分配給該分配接受/拒絕判定結(jié)果的值—該值根據(jù)分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受的情況和分配接受/拒絕判定結(jié)果表示拒絕的情況而取具有相反的符號兩個預(yù)定值中的一個。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中控制裝置采用了在分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受的情況下取正值并在分配接受/拒絕判定結(jié)果表示拒絕的情況下取負值的一個值A(chǔ)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中當在通信過程中發(fā)生了干擾時，控制裝置將無線電信道從老的無線電信道切換至新的無線電信道，同時還用更新被判定為不可用的無線電信道的分配優(yōu)先級的方式來更新老的無線電信道的分配優(yōu)先級。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中控制裝置用一個值—該值的絕對值小于被用來更新被判定為不可用的無線電信道的分配優(yōu)先級的值—來更新老的無線電信道的分配優(yōu)先級。
28.一種移動通信系統(tǒng)，包括移動站；以及用于通過分配無線電信道而與這些移動站進行通信的基站，各個基站包括存儲器，用于管理在移動通信系統(tǒng)中可用的各個無線電信道的、與這些移動站按照這些移動站的狀態(tài)而分成的N個組相對應(yīng)的N組分配優(yōu)先級；控制裝置，用于為各個移動站，按照在該存儲器中管理的所述N組分配優(yōu)先級中與所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個組相對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級的順序，依次選擇當前未用的各個無線電信道，并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定，以把被判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與所述各個移動站之間的通信。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中控制裝置還根據(jù)所述各個無線電信道的信道過去使用記錄來自適應(yīng)地確定在該存儲器中管理的各個無線電信道的分配優(yōu)先級。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中控制裝置還根據(jù)所述各個無線電信道和其他無線電信道的信道過去使用記錄來自適應(yīng)地確定在該存儲器中管理的各個無線電信道的分配優(yōu)先級。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中當所述各個無線電信道的分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受時，控制裝置還通過提高在與所述各個移動站所屬于的一個組相對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級中的各個無線電信道的分配優(yōu)先級來更新在該存儲器中管理的分配優(yōu)先級，并同時降低在其他組分配優(yōu)先級中的所述各個無線電信道的分配優(yōu)先級。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述N個組被標上依次的組標識且無線電信道被標上依次的信道標識，且當所述各個無線電信道的分配接受/拒絕判定結(jié)果表示接受時，控制裝置還通過提高與所述各個移動站所屬于的一個組對應(yīng)的一組分配優(yōu)先級中的各個無線電信道的分配優(yōu)先級、其信道標識小于在帶有小于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的那些無線電信道的分配優(yōu)先級、和其信道標識大于在帶有大于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的的那些無線電信道的分配優(yōu)先級，并同時降低其信道標識小于或等于在帶有大于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的那些無線電信道的分配優(yōu)先級、和其信道標識大于或等于在帶有小于所述一個組的組標識的組標識的那些組中的所述各個無線電信道的信道標識的那些無線電信道的分配優(yōu)先級，來更新在存儲器中管理的分配優(yōu)先級。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中存儲器通過按照作為表示移動站的狀態(tài)的特征的這些移動站與所述各個基站的距離、這些移動站的移動方向、和這些移動站的移動速度中的至少一個，來對這些移動站進行編組，從而對分配優(yōu)先級進行管理。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中所述各個基站和各個移動站中的至少一個包括用于測量各個移動站的狀態(tài)的裝置。
35.一種移動通信系統(tǒng)，包括移動站；以及用于通過分配無線電信道而與這些移動站進行通信的基站，各個基站包括存儲器，用于管理按照這些移動站的過去狀態(tài)記錄對這些移動站進行編組的閾值，從而使這些移動站按照這些用于編組的閾值而被分成N個組，其中N是一個整數(shù)；以及控制裝置，用于為各個移動站，按照為所述N個組中所述各個移動站所屬于的一個組預(yù)定的程序，依次選擇當前未用的各個無線電信道并依次進行關(guān)于各個選定的無線電信道是否可用的分配接受/拒絕判定，以便把被判定為可用的一個無線電信道分配給所述各個基站與所述各個移動站之間的通信。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中該存儲器還管理表示這些移動站與所述各個基站的距離、這些移動站的移動方向、和這些移動站的移動速度中的至少一個的測量結(jié)果的移動站過去狀態(tài)記錄。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，進一步包括一種裝置，該裝置用于只有當所述一個無線電信道被該控制裝置所成功分配時才根據(jù)這些移動站的新的測量狀態(tài)更新用于對存儲器中管理的用于編組的閾值。
38.根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，進一步包括一種裝置，該裝置用于根據(jù)這些移動站的過去狀態(tài)記錄相對于接收電平的累積頻率分布來確定管理在該存儲器中的、用于編組的閾值。
39.根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，進一步包括一種裝置，該裝置用于根據(jù)這些移動站的過去狀態(tài)記錄的順序統(tǒng)計來確定管理在該存儲器中的、用于編組的閾值。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中所述用于確定用于編組的閾值的裝置通過以下步驟來確定用于編組的閾值(a1)按照數(shù)據(jù)值增大的順序，重新排列關(guān)于各個移動站的過去狀態(tài)的數(shù)據(jù)L1至Lx，其中X是一個整數(shù)，重新排列的數(shù)據(jù)L(1)至L(x)給定如下L(1)≤L(2)≤……≤L(x)(a2)指定一個自然數(shù)j，它滿足j/X＜PLi≤(j＋1)/X其中PLi是用這些移動站的過去狀態(tài)記錄編組的第i組的組的大小，(a3)用以下公式獲得第i組的閾值TLiTLi＝L(j)＋(PLi×X—j)×(L(j＋1)－L(j))(a4)對于所有的i值重復步驟(a2)和(a3)。
全文摘要
采用自動分布型動態(tài)信道分配方案的移動通信系統(tǒng)，其中各基站根據(jù)各信道的信道過去使用記錄管理可用的信道的分配優(yōu)先級，并通過用按照各信道的分配接受/拒絕判定結(jié)果距當前時間的時間間隔而變化的加權(quán)因子對該分配接受/拒絕判定結(jié)果進行加權(quán)，來更新各信道的分配優(yōu)先級。移動站可根據(jù)其狀態(tài)被分成N個組，且可以在各基站管理各信道的分配優(yōu)先級。用于對移動站編組的閾值可以根據(jù)移動站的過去狀態(tài)記錄確定。
文檔編號H04W72/06GK1115159SQ9510147
公開日1996年1月17日 申請日期1995年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月4日
發(fā)明者石川義裕, 梅田成視 申請人:Ntt移動通信網(wǎng)株式會社