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CN1261507A - 在移动无线通信系统中管理和分配无线传输信道的设备与方法 - Google Patents

在移动无线通信系统中管理和分配无线传输信道的设备与方法 Download PDF

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CN1261507A CN98806401A CN98806401A CN1261507A CN 1261507 A CN1261507 A CN 1261507A CN 98806401 A CN98806401 A CN 98806401A CN 98806401 A CN98806401 A CN 98806401A CN 1261507 A CN1261507 A CN 1261507A
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Abstract

本发明涉及一个设备和一个方法,该设备和方法在一个无线区域内部管理无线传输信道,并且尽可能最佳地满载。借助于多个在该设备(RNC)中实现的设备以及在其中存储的具有各至少一个或多个参数的矩阵,把适合于从/到一个移动站(MS)的通信连接的无线传输信道分配给至少一个基站(BTS1…BTS4)。依赖于矩阵中参数的变化有益地动态改变无线传输信道的分配。

Description

在移动无线通信系统中管理和 分配无线传输信道的设备与方法
本发明涉及在移动无线通信系统的一个无线区域内部管理和分配无线传输信道的设备与方法。
第三代移动无线通信系统使一个移动用户能够，可以获得具有不同传输特性和要求的大量通信业务。为了实现这种可能性，不限制对通信业务的传输的不同要求，就必须以最佳的方式管理和分配无线接口上有限数量的无线传输信道。
从文章“用于蜂窝移动通信系统的信道分配：全面的调查”；IEEE个人通信；1996年6月；I.Katzela，M.Naghshineh的10-31页中公开了二种动态管理和分配无线传输信道(DCA-动态信道分配)的方法。在这二种方法中，在一个中央随机存储器中概括所有的无线传输信道，并且在出现新的通信连接的情况下动态地分配无线蜂窝。对此，在满足干扰条件的前提下可以在每个无线蜂窝中使用每个无线传输信道。
在一个集中的和一个分散的DCA方法之间是有区别的。在集中的DCA方法中，由一个中央控制器分配暂时用于通信连接的无线传输信道，在此期间，在分散的DCA方法中由在其上面出现连接请求的基站分配暂时用于通信连接的无线传输信道。在该基站中对此实现仅仅在获悉关于干扰情况和满负载的自身信息情况下的分配。
这二个管理和分配无线传输信道的方法具有这样的优点，仅仅传输标准用作分配的逻辑判断基础，并且不考虑不同通信连接的对传输的各自要求。
本发明基于这个任务，实现一个管理和分配无线传输信道的设备和方法，这些设备和方法在一个无线区域内尽可能最佳地使有限数量的无线传输信道满载。
根据本发明，通过按照权利要求1的特征的设备和按照权利要求12的特征的方法解决了这个任务。因此在一个无线区域内通过根据本发明的目标的设备管理和分配无线传输信道。该设备包含多个组件：一个信号处理设备、一个存储设备以及一个控制设备。在信号处理设备中评定在基站和移动站之间的无线传输信道的特性。在存储设备中存储至少一个选取矩阵以及至少一个具有各一个或多个参数的源矩阵。借助于控制设备实现在选取矩阵中和在源矩阵中参数的分析以及实现把无线传输信道分配给一个或多个基站用于到/从基站的通信连接。
在本发明的一个构成中，可以以下面的参数或这些参数的一个任意组合形成选取矩阵，基站在所管理的无线区域内被分配了这些参数：
-在移动站和基站之间的无线传输信道的特性，
-具有根据对无线传输特性的要求所分配的业务种类的通信连接，
-移动站的性能和功能特征，
-在无线蜂窝中移动站的停留时间。
在一个另外的改进中源矩阵与无线传输信道一起形成为参数，其中基站在所管理的无线区域内被分配了各自无线信道的状态。
一个以一个或多个参数形成的选取矩阵使这成为可能，即依赖于参数的改变制定无线传输信道的分配。有益地动态改变了对于与基站的通信连接来说的基站的数目和选择，并且有益的动态改变了基站上无线传输信道的分配，并且因此实现尽可能最佳负载分配。
根据一个另外的改进，参数周期性地达到最新的状态。以这种方式实现传输特性的监控，即在有规律的或由于传输质量引起的时间间隔内测量象接收信号电平RXLEV(接收信号输入电平)和信号质量RXQUAL(无线连接质量)一类的传输参数，并且聚集在无线通信系统控制器中。这些测量此外能够估算传输损耗和同信道干扰。
存在这种可能性，无线传输信道被分配给一个或多个基站用于从/到移动站的相同或不同的业务种类的通信连接。同样这是可能的，即无线传输信道在下行和上行方向上被分配给不同的基站用于从/到移动站的业务种类的非对称的通信连接。
在划分为多个信号组分的通信连接中-例如用于包业务-，这些信号组分可以顺序地或并行地分配给多个基站的不同的无线传输信道。
可以在移动无线通信系统的一个中继设备中实现根据本发明的设备，或与一个如此的中继设备连接，其中为了无线区域重叠地协调基站上无线传输信道的管理和分配，多个根据本发明的设备适当地互相连接在一起。通过这个无线区域重叠的分配例如可以在无线区域边缘的范围内把从/到移动站的通信连接分配给在不同的无线区域内的基站。
根据本发明的设备和根据本发明的方法的实施例的下面的描述仅仅具有示范性的特点。不强制地以所描述的方式实现要求的结果，所描述的特征是必须的。
借助于附图阐述本发明的实施例。
图示：
图1具有二个用于根据本发明的设备的结构可能性的移动无线通信系统的一部分，
图2具有在其中所实现的组分的根据本发明的设备的方框图，
图3具有不同的大小的以及一个移动站的多个无线蜂窝的无线区域，
图4移动站的选取矩阵，和
图5无线传输信道的源矩阵。
本发明阐明了一种可能性，借助于一个能够作为无线通信系统控制器RNC理解的设备，根据动态信道分配的方法制定在一个无线区域内无线传输信道F1至F5的管理和分配。无线通信系统控制器RNC(无线网络控制器)的说明对此是根据本发明的设备的逻辑功能的说明。无线通信系统控制器RNC可以在移动无线通信系统的一个中继设备中实现，或与一个如此的中继设备连接。在一个处于无线通信系统控制器RNC内部的存储设备SP中存储至少一个选取矩阵CM(兼容矩阵)和至少一个具有各一个或多个参数的源矩阵RM。借助于一个控制设备ST分析选取矩阵中的参数，并且把无线传输信道F1至F5分配给一个或多个基站BTS1至BTS4用于从/到移动站的通信连接。依赖于选取矩阵CM中参数的改变动态地改变无线传输信道F1至F5的分配。控制设备ST同样分析源矩阵RM，在该矩阵中无线传输信道被指定为空闲的、已分配、阻塞的各自状态。
这个在图1中所描述的移动通信系统的一部分具有二个中继设备VE，其分别建立到一个固定网络PSTN的通路。无线通信系统控制器RNC或者RNC’在一个中继设备中实现或与一个如此的中继设备连接，无线通信系统控制器直接互相连接在一起或可以通过一个中央的中继设备VE管理。多个用于辐射各一个无线区域的基站BTS1至BTS4或者BTS1’至BTS4’分别接在这些无线通信系统控制器上。在基站BTS1和BTS2与示范示出的移动站MS之间存在通信连接。在这个无线区域内部，在该区域中存在移动站MS，无线通信系统控制器RNC管理无线传输信道F1至F5，并且把这些信道分配给基站BTS1至BTS4。通过多个无线通信系统控制器RNC的交联例如可以在无线区域的边缘范围和重叠范围内，从/到移动站通信连接被分配给不同无线区域的基站。
图2示出了根据本发明的一个无线通信系统控制器RNC的方框图。在该无线通信系统控制器RNC中实现了多个互相连接的组分。一个信号处理设备SA分析在基站BTS1至BTS4与移动站MS之间的无线传输信道F1至F5的传输特性。例如以已知的方式可以通过测量分别通过移动站MS、通过基站BTS1至BTS4或通过移动站MS与基站BTS1至BTS4的接收信号电平RXLEV和信号质量RXQUAL确定无线传输信道F1至F5的传输特性。以有规律的或由于传输质量引起的时间间隔实施这些测量，该测量由各自基站BTS1至BTS4传送，并且中央地集中在无线通信系统控制器中。
在存储设备SP中存储至少一个选取矩阵CM。其中存在这种可能性，对于所有处在无线通信系统控制器RNC的无线区域内的移动站，对于每一个移动站或对于例如具有相同或类似参数的多个移动站分别存储并且管理了一个选取矩阵CM。
在存储设备SP中此外存储至少一个源矩阵RM。
在控制设备ST中分析处在无线区域内的移动站MS的选取矩阵CM和源矩阵RM，并且例如把无线传输信道F1至F5分配给基站BTS1至BTS2用于从/到移动站MS的通信连接。
图3示出了一个无线区域的物理结构。基站BTS1至BTS4与一个-没有描述的-无线通信系统控制器RNC连接，并且把无线传输信道分配给基站。
这些基站BTS1至BTS4形成一个分级的蜂窝结构，其因此表明，无线蜂窝具有不同的大小。因此，在基站BTS2至BTS4的无线蜂窝中例如可能涉及微蜂窝或微微蜂窝，并且在BTS1的无线蜂窝中涉及一个大蜂窝。微蜂窝或者微微蜂窝重叠并且被基站BTS1的大蜂窝叠加。移动用户的移动站MS处在通过四个基站BTS1至BTS4的无线蜂窝重叠的范围内。
在图4中示范性地描述了一个移动站MS的选取矩阵，其可以存储在无线通信系统控制器RNC的存储设备SP中。正如在图3中描述的，移动站MS处在附属于无线区域的基站BTS1至BTS4的无线蜂窝的叠加的范围内。用户可以建立二个通信连接。一般可以根据对传输的要求把通信连接划分不同的业务种类。下面的示范性划分是合理的。
业务种类A：具有恒定比特速率的连接、等时的语音传输，
业务种类B：具有可变比特速率的连接，
业务种类C：连接定向的包协议，
业务种类D：无连接的包业务。
这些业务种类也许可以划分为实时的和非实时的通信连接。结果是对比如象语音或视频传输一类的实时通信连接的传输特性的要求比对数据包传输的要求高。根据附加的传输参量(比如误码率、延迟时间)能够另外划分业务种类。
如下划分移动站MS的所描述的选取矩阵CM。在列中登记了由无线通信系统控制器RNC管理的基站BTS1至BTS4，其在列中被分配了参数。选取矩阵CM不必包含所有上面提及的参数，可是这些参数在另外的说明中同样详细描述。
在第一行中，给基站BTS1至BTS4分配了由信号分析设备SA在1...10的范围内估算的、在基站BTS1至BTS4与移动站MS之间的无线传输信道的传输特性RXLEV和RXQUAL。对此，通过一个较高数字的估算显示了更好的传输特性。
作为另外的参数，对于移动站划分为不同的移动站种类的情况，选取矩阵包含了移动站MS的性能和功能特征。借助于状态信息的交换这些参数被写入选取矩阵中，并且在分配无线传输信道时在基站BTS1至BTS4上考虑这些参数，或者确定，在从/到多个基站BTS1至BTS4的多个无线传输信道上移动站MS是否完全适合于具有信号组分的一个并行或顺序传输的通信连接。
因此应当如此布置一个预先规定用于根据本发明的应用移动站MS，其可以同时或顺序地在多个无线传输信道上接收并发射。
一个在分级的蜂窝结构中特别重要的参数表明移动站MS在无线蜂窝内的停留时间。该参数能够如此制定到基站的无线传输信道的分配，即为了避免在无线蜂窝之间的频繁转交，不是由具有微蜂窝或微微蜂窝的基站BTS2至BTS4管理一个快速移动的移动站MS，而是由具有大蜂窝的基站BTS1管理。
在示范描述的选取矩阵CM的第二行中，通过控制设备ST依赖于参数给基站BTS1至BTS4分配了具有其业务种类[A、B、C、D]的通信连接。
作为根据本发明的分配无线传输信道的过程的实施例，描述了一个简单的情况，在该情况中，在选取矩阵CM中仅仅考虑传输特性参数。移动用户能够通过其移动站MS同时进行一个通话(语音传输-业务种类A)和一个因特网会议(包数据-业务种类C)，后面称作通信连接A1和C1。以所描述的方式测量在基站BTS1至BTS4与移动站MS之间的无线接口上的传输特性RXLEV和RXQUAL，由信号处理设备SA在无线通信系统控制器RNC中估算传输特性，并且写入在对于移动站MS存储的选取矩阵CM中。从选取矩阵CM的第一行中能够看出，在移动站MS与基站BTS1和BTS2之间存在非常好或者好的传输特性。到基站BTS3的传输特性评价为不足够，到基站BTS4的传输特性评价为足够。从这个评价中确定下面的基站用于二个通信连接A1和C1的传输：
-通      话A1→BTS1和BTS2，
-因特网会议C1→BTS4。
无线通信系统控制器RNC中的控制设备SA因此把无线传输信道分配给各自基站用于传输通信连接A1和C1。正如在图5中描述的，通过分析源矩阵RM中的参数实现无线传输信道的选择。在源矩阵RM的列中登记了由无线通信系统控制器RNC管理的基站，基站在行中被分派了无线传输信道F1至F5。在矩阵的交叉点中登记了无线传输信道的状态，其通过比如空闲的、已分配或阻塞(由于干扰)体现。控制设备ST在考虑干扰条件的情况下从一部分空闲的无线传输信道中分别为基站BTS1、BTS2和BTS4选出一个无线传输信道。在图5中分别通过状态信息“已分配”表明被选出的无线传输信道。为了估算干扰，使用了在基站BTS1至BTS4与移动站MS之间的在选取矩阵CM中登记的传输特性，其根据同信道干扰得出结论。
根据移动站MS的停留位置的改变和因此改变的在移动站MS与基站BTS1至BTS4之间的传输特性以及通信连接的建立和撤销，可以连续改变选取矩阵CM以及源矩阵RM，并且因此改变用于传输通信连接的基站BTS1至BTS4的选出。
除了这种示范性的把二个通信连接A1和C1的分配给基站BTS1、BTS2和BTS4外，对于各种情况得出无线传输信道F1至F5的最佳分配的其它可能性。依赖于传输特性可以把这些信道分配给一个或多个基站。对于出现非对称的特性连接的情况-例如业务种类D(数据包业务)-，存在这种可能性，即把这些不同的信道分配用于多个基站(BTS1...)的下行方向(BTS→MS)和上行方向(MS→BTS)。继续下去这是合理的，即在一个中央选取矩阵CM中概括具有例如相同业务种类的特性连接的多个移动站，并且中央地把无线传输信道分配给基站BTS1至BTS4。

Claims (23)

1.在一个移动无线通信系统的无线区域内管理和分配无线传输信道(F1...)的设备，该系统具有至少二个接在该设备上的其无线蜂窝重叠的基站(BTS1...)和至少一个移动站(MS)，其特征在于，-一个用于分析在基站(BTS1...)与移动站(MS)之间的无线传输信道(F1...)的传输特性的信号处理设备(SA)，-一个用于存储至少一个选取矩阵(CM)和至少一个具有各至少一个参数的源矩阵(RM)的存储设备(SP)，-用于分析选取矩阵(CM)中的参数和源矩阵(RM)中的参数以及用于根据参数的分析把无线传输信道分配给至少一个基站(BTS1...)以便适合于从/到移动站(MS)的通信连接的一个控制设备(ST)。
2.按照权利要求1的设备，其特征在于，在选取矩阵(CM)中参数被分配给所管理的无线区域的基站(BTS...)。
3.按照权利要求1或2的设备，其特征在于，选取矩阵(CM)具有作为参数的在基站(BTS...)与移动站(MS)之间的无线传输信道(F1...)的特性。
4.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，选取矩阵(CM)具有作为参数的从/到移动站(MS)的通信连接，该连接具有根据对传输特性的要求所分配的业务种类[A、B、C、D]。
5.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，选取矩阵(CM)具有作为参数的移动站(MS)的性能和功能特征。
6.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，选取矩阵(CM)具有作为参数的移动站(MS)在基站(BTS1...)的无线蜂窝内的停留时间。
7.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，在源矩阵(RM)中参数被分配给所管理的无线区域的基站(BTS...)。
8.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，源矩阵(RM)具有作为参数的无线传输信道(F1...)，该无线传输信道具有所分配的空闲的、已分配、阻塞的状态。
9.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，其在移动无线通信系统的一个中继设备(VE)中实现。
10.按照权利要求1至8之一的设备，其特征在于，其作为移动无线通信系统的独立组件实现。
11.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，其在移动无线通信系统中多路地布置，并且分别与一个另外的设备连接。
12.在一个移动无线通信系统中的无线区域内部管理和分配无线传输信道(F1...)的方法，该系统具有至少二个其无线蜂窝重叠的基站(BTS1...)和至少一个移动站(MS)，在该方法中确定在基站(BTS...)与移动站(MS)之间的无线传输信道(F1...)的特性，其特征在于，-分析在基站(BTS1...)与移动站(MS)之间的无线传输信道(F1...)的特性，-存储至少一个选取矩阵(CM)，该选取矩阵具有至少一个参数，-存储至少一个源矩阵(RM)，该源矩阵具有至少一个参数，和-分析选取矩阵(CM)中的参数和源矩阵(RM)中的参数，以及根据参数的分析把无线传输信道(F1...)分配给至少一个基站(BTS...)以便适合于从/到移动站(MS)的通信连接。
13.按照权利要求12的方法，其特征在于，选取矩阵(CM)中的参数周期性地通过信号分析设备(SA)达到最新的状态。
14.按照权利要求12或13的方法，其特征在于，源矩阵(RM)中的参数周期性地通过信号分析设备(SA)达到最新的状态。
15.按照权利要求12至14之一的方法，其特征在于，依赖于选取矩阵(CM)中的参数的改变，实现无线传输信道(F1...)的新的分配，并且实现适合于从/到移动站(MS)的通信连接的基站(BTS...)的新的选出。
16.按照权利要求12至15之一的方法，其特征在于，把用于从/到移动站(MS)的一个业务种类[A、B、C、D]的至少一个通信连接的无线传输信道(F1...)分配给一个基站(BTS1)。
17.按照权利要求12至15之一的方法，其特征在于，把用于从/到移动站(MS)的一个业务种类[A、B、C、D]的至少一个通信连接的无线传输信道(F1...)分配给多个基站(BTS1...)。
18.按照权利要求12至15之一的方法，其特征在于，把用于从/到移动站(MS)的不同业务种类[A、B、C、D]的至少二个通信连接的无线传输信道(F1...)分配给一个基站(BTS1)。
19.按照权利要求12至15之一的方法，其特征在于，把用于从/到移动站(MS)的不同业务种类[A、B、C、D]的至少二个通信连接的无线传输信道(F1...)分配给多个基站(BTS1...)。
20.按照权利要求12至15之一的方法，其特征在于，在从基站(BTS1)到移动站(MS)的下行方向上和在从移动站(MS)到基站(BTS1)的上行方向上的非对称的通信连接被分配给多个基站(BTS1...)的无线传输信道(F1...)。
21.按照权利要求12至15之一的方法，其特征在于，从/到移动站(MS)的一个划分为多个信号组分的通信连接的信号组分被分配给多个基站(BTS1...)的不同的无线传输信道(F1...)。
22.按照权利要求21的方法，其特征在于，从/到移动站(MS)通信连接的信号组分顺序地分配给多个基站(BTS1...)的不同的无线传输信道(F1...)。
23.按照权利要求21的方法，其特征在于，从/到移动站(MS)的通信连接的信号组分并行地分配给多个基站(BTS1...)的不同的无线传输信道(F1...)。
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