CN1275297A - 蜂窝式无线通信网络中的信号－干扰比的预先估计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一个在蜂窝式无线电通信网络中的一个终端的信号－干扰比的预先估计装置。述及的网络用第一频率和第二频率发射,且第二频率的再使用率高于第一频率的再使用率。述及的装置认识此终端从与之相连接的连接小区(A1)接收的电平,还使用这个终端从邻近小区(B2、C3、D2、E1、G2、F1)接收到的电平(LB2、LC3、LD2、LE1、LG2、LF1),从连接小区(B2)和邻近小区中选取一个参考小区(B2),将和参考小区(B2)使用同一第二频率的小区(D2、G2)接收的电平(LD2、LG2)求和(N1),生成一个电势噪声,然后将从这个参考小区(B2)接收到的电平除以述及的电势噪声,提供出这个小区的估计。

Description

蜂窝式无线通信网络中的信号-干扰比的预先估计

本发明涉及的一种装置，用来提供一个终端和蜂窝式无线通信网络间的连接的信号-干扰比的预先估计。

蜂窝式网络的一个类型是目前广泛使用的GSM系统。为了易于弄懂后面的叙述，具体参考这种系统，但决不能将这视作本发明的应用的一个限制。

因此，所涉及的领域是蜂窝式网络的领域。这样，一个小区所使用的传输频率在其最邻近的任何一个小区中都没有使用，采用传统的六边形小区，任何一个小区具有六个最邻近的小区。

在GSM型网络中，每个小区都有一个信标频率，记作这个小区的BCCH。这种信标频率特别用来建立一个终端和网络间的初始连接，就是说为了终端在开始投入工作时发送需要终端运行的信号信息。大家都知道，各个小区所播送的信标频率必须保证在最不利的传播条件下能覆盖整个网络。这意味着，不管一个终端是处在什么位置，应该能够满意地接收到这些信标频率中的至少一个。这样，设计各个网络使得在任何环境条件下所有的信标频率都保证一个适当的业务质量。

这样，对于这些信标频率，就在十二个小区或更多的小区内使用一个再使用的图形。为了本发明表述简单，这里采用七小区方案：将不同的信标频率分配给由一个中心小区和它的六个最邻近的小区所组成的图形中的每个小区。对于一个网络的使用的最可靠的方案自然在于对于所有可用频率都用七区图形，特别是对于用于所谓通信的业务频率。

然而，对于网络中的所有频率，如果都用七区图形，有时会有不能保证在一个区中所要求的通信数。事实上，每个频率的通信数是一个网络常数(AMRF系统为1，GSM系统为8)。另一方面，再使用率越小，在一个小区内可用频率数越小。再使用率是用再使用图形的小区数的倒数来确定的。

因此，要求对某些频率，至少对业务频率要使用有大的再使用率的图形。已经知道四小区图形。也知道三小区图形，这是在禁止在两相邻小区中使用同一频率的蜂窝结构中具有最大再使用率的图形。为了记忆，三小区图形是由具有共同顶角的三个六角形所构成的。

由前面的考察得出，可将网络的频率分成第一频率和第二频率。在七小区再使用图形中，第一频率保证业务质量，而第二频率是按照具有大的再使用率，例如为

的图形，可以增加通信范围。

这样，每个小区使用一组第一频率和一组第二频率，每一组中至少有一个频率。当然一个小区的信标频率是属于其第一频率组的。为方便起见，用第一颜色和第二颜色来标记一个小区，这两种颜色分别对应于分配给这个小区的第一组频率和第二组频率。

另外，如同在所有的传输系统中那样，信号-干扰比对于终端和网络间连接的定性是一个基本数据。这样，在GSM系统中，使用一个称为RXQUAL的指示器，它表示对述及的连接的错误率进行估计的小动态量化值。

其中，在小区交换过程中，即在称为转移的过程中，使用信号-干扰比。事实上，当终端和小区间的连接在小区中变弱时，就应该寻求一个新的小区，能够保证一个新的和这个终端的连接，这个新的连接优于旧的连接。

当网络可进行功率调节时，也同样使用信号-干扰比。实际上，信号-干扰比越大，则在此连接中发射的信号功率就可以越小。

述及的信号-干扰比可用来表征终端和网络间所建立起的连接在某个给定的瞬间的质量。并不考虑网络的可能的演化，特别是不考虑网络的负荷量(taux de charge)，因而也不考虑这个连接的可能的减弱。然而重要的是使用一个有关已建连接的电势的减弱或是关于可以达到的一个新的连接质量的一个小的数据。述及的可能达到的新的连接被指定替换前者的连接。

本发明的目的就在于一个预先估计蜂窝式无线电通信网络中的信号-干扰比的装置。

根据本发明，这种装置应用的网络使用第一组频率和使用第二组频率发射，且第二组频率的再使用率大于第一组频率的再使用率。每个小区是用一个第一颜色和一个第二颜色标识的，这两种颜色分别对应于分配给这个小区的第一组频率和第二组频率。述及的装置具有由一个终端从一个与之相联系的小区接收的电平，也具有这个终端从与其连接的小区具有不同第一颜色的相邻小区接收的电平。从这个连接小区及其相邻小区中选出一个参考小区，产生一个电势噪声，噪声中包含有从和这个参考小区有相同第二颜色的各个小区接收到的电平的和，这个和中不考虑从这个参考小区接收到的电平，将这个电势噪声和带有一个加权系数的噪声基底相加来确定一个噪声电平，用这个噪声电平去除从这个参考小区接收到的电平从而提供述及的终端的从参考小区接收到的终端的信号-干扰比的一个预先估计。

事实上，述及的终端，自从它接通时开始，即使它在其睡眠状态，都周期性地测量从连接小区接收到的信号电平。它还以系统指定给它的第一频率测量述及的接收电平。通常这些第一频率是在转移情况下连接小区的那些一系列相邻小区的信标频率。在GSM系统中，述及的终端将从连接小区接收到的信号电平和从网络中的这六个最佳相邻小区中接收到的电平重新发送，尽管它必须在更大的频率数目上进行测量。

自然采用一级近似：一个连接的主要干扰源是来自使用同一频率的其它连接。然而，当网络的负荷达到最大时，且若对功率不进行任何调节，就是说在最坏的条件下，述及的终端从不管哪个小区以相等电平接收一个第二频率和一个第一频率。这样，对于一个参考小区，述及的终端所看到的干扰可以用来自和参考小区使用相同频率的别的小区接收到的电平的和来表示。

为了改善估计，当述及的装置还具有由述及的终端从使用与参考小区所使用的第二频率相近的第二频率的周围小区接收的电平，则网络可被设计为相近的频率具有预定的衰减系数用于接收，由这个衰减系数和从周围小区接收到的电平的积使得电势噪声增强。

实际上，希望将前述的近似细化，因为，如果一个给定的连接的主要干扰源是来自使用相同频率的别的连接，则另一个不可忽略的干扰源是使用接近频率的各个连接。

然而，本发明的目标装置所保持的测量一点也没有涉及和参考小区使用同样的第二组频率的那些小区，或者是使用相近频率的那些小区。在这种情况下，将干扰视作零是不实际的。因此固定噪声基底是适当的。最简单的处理方法是将此噪声基底选取在一个预定的值，使得干扰值很少能下降到这个值以下。

若从和参考小区有相同第二颜色的邻近小区接收到的电平的和并非为零，则最好将加权系数取做零。

与此相反，若从和参考小区有相同的第二颜色的相邻小区接收到的电平的和为零，则最好选择加权系数不为零。

于是，述及的装置所提供的估计是能够变成在参考小区内的信号干扰比。如果网络是在坏的条件下运行的，这个信号-干扰比和述及的终端进行测量电平的那个或那些连接的本征质量无关。

相当方便，用来固定噪声基底的另一种方案是将终端所接收到的电平(不考虑从参考小区接收到的电平)的最小值赋予噪声基底。

根据一个附加的特征，网络将不同的信标频率给予每个第一频率组，则从各相邻的小区中的某一个接收到的电平是以分配给它的那个信标频率来测量的。

最好，从一个相邻小区接收到的电平是用这个小区的第一颜色和第二颜色来标识。

这便消除了终端接收的相邻小区的标识的含混不清。

可以预先确定是将述及的装置用于网络中或是置于终端中。

现在后面作为示例，参照附图用本发明的一个给出的实施方式的描述，清楚地说明本发明，附图是：

图1概要地示出网络的一部分。

图2本装置的示意图。

后面参照图1描述的本发明的实施例是一个六边形结构的蜂窝式网络。

第一频率组是按照七小区再使用图形。用从A到G中的一个字母标识这些组中的每一个，在GSM系统的情况下每个组中至少有一个频率，信标频率BCCH。第二频率组是按照三小区再使用图形。这些组中的每一个是用1至3中的一个数字来标识的，其中至少有一个频率，通常为贸易频率。

这样每个小区都可以用一个第一颜色(一个字母)和一个第二颜色(一个数字)来表示，这两种颜色分别表示分配给它的第一组频率和第二组频率。

这两种再使用图形的结合在整个图上确定了一个新的粗线围成的二十一小区图形。通过转换使这个新的图形双工，可得到这个网络所希望的覆盖。

现在假定一个终端是在粗线所确定的二十一小区图形中的A1小区内。A1小区就是和这个终端连接的小区，这个终端或处在通信方式或处在睡眠方式。

不管这个终端处在什么方式，它都周期性地测量从连接小区A1所接收到的信号电平LA1。处在睡眠方式时，这个信号通常是用来维持终端和网络间的关系，特别突然有一个通信要求的情况下；在GSM系统的情况下，这涉及到称为SDCCH的信号变换信道(canal designalisation)。

另一方面，由于网络的要求，特别是准备和在连接小区间的连接减弱的情况下进行偶然的转移，终端也要测量从一些相邻小区接收到的电平，这些相邻小区是用分配给相邻小区的第一组频率B、C、D、E、F、G中的那些频率的某一个来标记的。在GSM系统的情况下，这个频率最好是BCCH频率。应当参考无线电传播的条件，将相邻小区的概念在一个很宽的意义上扩展。事实上这是接收最好的那些小区。还表现为是终端自己能够分析相邻的小区，而不需网络为它提供指令。

这里指出，第一层小区是在地理上最接近连接小区的那些小区，用B2、C3、D2、E3、F2和G3标识。还指出，根据网络的结构，第二层小区是和第一层小区相接近的十二个小区，用B1、D3、C1、E2、D1、F3、E1、G2、F1、B3、G1和C2标识。这样在这十八个或在第一层或在第二层的小区中，没有一个小区和任意的另一个小区既有同样的第一颜色，也有同样的第二颜色。与此相反，在这十八个小区中，有六个三元组(triplet)有相同的第一颜色。

于是就出现了问题，用第一频率接收到的信号，比如以F组的第一频率接收到的信号是来自最近的小区F2、还可以是来自第二层的两个小区F1和F3中的某一个。实际上可将一个传播屏蔽放置在述及的终端和这三个小区F1、F2、F3中的任何一个之间。

为了解决这个问题，一种简单的办法是各个小区以用于终端评价的第一频率发送它们的第二颜色，以使终端能够识别这个第一频率的出处。

于是，终端就使用发射过信号的小区的第一颜色和第二颜色，并用这种信号来测量电平。假设测量的六个电平分别用LB2、LC3、LD2、LE1、LG2、LF1来表示，它们分别来自的小区为B2、C3、D2、E1、G2、F1。

另外，由于对于第二组频率使用三小区再使用图形，就在通常情况下安排任意一组的频率中的至少一个频率和另外两个第二频率组中的每一组中的频率的至少一个频率是相近的，这便得到了可使用频率的一种合理分布。

于是，本发明的装置(参见图2)中有第一RXLEV存储器，其中列出测量记录。每个记录中有涉及的小区，例如A1，还有从这个小区接收到的电平LA1。

自然，如果因为再使用图形的再使用率小或由于网络的频率的不同分布而使各第二频率组并不都相邻，就必须在RXLEV存储器中增加附加的信息。

述及的装置还有一个数字处理器DP，对各个小区中的信号-干扰比进行设计，这正是终端测量的目的。这个处理器采用第一地址信号AD1在来自RXLEV存储器的第一数据信号X1中寻求参考小区，对这个参考小区寻求信号-干扰比。这例如是连接小区A1。从这个小区接收到的电平LA1就记录在一个变量S中

然后，在将变量N1和N2初始化为零之后，述及的处理器便审查所有其它记录。

当一个记录的小区具有和参考小区有相同的第二颜色1，则将接收到的电平加到变量N1中。

当一个记录的小区具有一种第二颜色指出这个对应的第二频率组是和参考小区的第二频率组相近，就是说，如在我们所用的例子中这样第二颜色不同于参考小区的第二颜色，则将接收到的电平加到变量N2中。

当历遍整个RXLEV存储器后，各个变量的值如下：

S＝LA1

N1＝LE1+LF1

N2＝LB2+LC3+LD2+LG2

变量N1表示由和参考小区使用同一频率的连接所产生的干扰，而变量N2则表示由使用和这个参考小区的频率相邻的频率的连接所产生的干扰。

事实上，信道滤波器并非是完美的，当终端和所选定的频率调谐时，它同样能部分地接收到各种相近的频率，赋予有频率-衰减系数α。

述及的处理器就生成一个对于参考小区的信号-干扰比的一个预先估计ER，如下： $\mathrm{ER}=\frac{S}{N1+\mathrm{\αN}2}----\left(1\right)$

如果是连接小区的信号-干扰比，则这个比是 $\mathrm{ER}=\frac{\mathrm{LA}1}{\mathrm{LE}1+\mathrm{LE}1+\mathrm{\α}(\mathrm{LB}2+\mathrm{LC}3+\mathrm{LD}2+\mathrm{LG}2)}$

对于不管是哪一个终端所测量过的别的小区，本发明也能建立其信号-干扰比的一个预先估计。

这样，如将小区B2选作参考小区，则：

S＝LB2

N1＝LD2+LG2

L2＝LA1+LC3+LE1+LF1 $\mathrm{ER}=\frac{\mathrm{LB}2}{\mathrm{LD}2+\mathrm{LG}2+\mathrm{\α}(\mathrm{LA}1+\mathrm{LC}3+\mathrm{LE}1+\mathrm{LF}1)}$

如同由式(1)所得出的这种信号-干扰比的表达式表示本发明的一种理想的实施方式。

因而，如果不考虑由使用和参考小区的频率相近的频率的那些连接所产生的各种干扰N2时，则本发明亦可应用，这便回到将衰减系数α视作零。这样就减小了述及的装置的复杂性，估计的准确度亦受损，这个估计表示如下：

ER＝S/N1            (2)

如果应用式(2)来估计小区C3中的信号-干扰比，则将看到变量N1为零，而信号-干扰比取一异常值。实际上，不能想像干扰为零，因而应该确定噪声基底P，实际噪声不能够在这个噪声基底的下面再降低。

最为简单的办法在于，预定反映网络现实情况的一个预定的值。这个值可以是用经验的方法建立，亦可以是一个模拟的结果，这仅仅是做为示例。

另外一种方案在于将噪声基底看作等于除从参考小区得到电平以外的从所有小区接收到的电平的最小值。当然，如果在式(1)中的N1+αN2也等于零，则仍要使用噪声基底。

甚至也可在变量N2为零而变量N1不为零的情况下预定(retenir)噪声基底看做是合理的。

事实上，在上述情况下，用式N1或(N1+αN2)确定电势噪声，应该将噪声电平看作是这个电势噪声和一个带有加权系数k的噪声基底P的和，这便涉及到变量N1、N2和噪声基底P的线性结合。

这样，如果考虑相近的频率，则电势噪声便为(N1+αN2+kP)。通常，当噪声基底P小于(N1+αN2)时，使加权系数k为零，预先估计则为ER＝S/(N1+αN2)，而在相反的情况下，这个估计为ER＝S/kP。

相反，如果不考虑相近的频率，则预先估计或等于S/N1或等于S/kP，这要根据噪声基底是小于还是大于电势噪声N1。

实际上，希望从变量N1为零时起为加权系数k赋予一个非零的值。然而同样可以在变量N1和N2中的一个或都为零时，给加权系数k赋予一个非零值。

于是，处理器DP就在第二存储器SN中，借助于第二地址信号AD2和第二数据信号X2记录与一个小区的信号-干扰比的估计有关的那个小区。

可将述及的装置装在终端内，而这个终端完成对预先估计的计算所需的测量。

亦可使述及的装置处在网络，处在基站或基站的控制器中，这时装置是用来使终端转发装置所完成的测量结果。

Claims (9)

1.一种蜂窝式无线电通信网络中的一个终端的信号-干扰比的预先估计装置，述及的网络使用第一组频率和第二组频率发射，第二组频率的再使用率大于第一组频率的再使用率，每个小区是用一个第一颜色(A、B、C、D、E、F、G)和一个第二颜色(1、2、3)标识的，这两种颜色分别对应于分配给这个小区的第一组频率和第二组频率，其特征在于，

述及的装置具有述及的终端从和它联系的连接小区(A1)接收到的电平，

还具有述及的终端接收到的来自临近小区(B2、C3、D2、E1、G2、F1)的电平(LB2、LC3、LD2、LE1、LG2、LF1)，这些邻近小区的第一颜色不同于述及的连接小区(A1)的第一颜色，

它从述及的连接小区和述及的邻近小区中选取一个做为参考小区(B2)，

它产生一个电势噪声，其中包括有从和述及的参考小区(B2)有相同第二颜色的小区(D2、G2)接收到的述及的电平(LD2、LG2)的和(N1)，但此中不考虑从这个参考小区(B2)接收到的电平(LB2)，

它将述及的电势噪声(N1)和带有加权系数的一个噪声基底(P)求和，以确定一个噪声电平，

它用述及的噪声电平去除从参考小区接收到的电平，提供述及的终端在述及的参考小区(B2)中的信号-干扰比的预先估计。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，该装置还使用由述及的终端从使用和参考小区(B2)相近的第二频率的周围小区(A1、C3、E1、F1)中接收到的电平，

于是网络就为相近频率赋予一个用于接收的衰减系数(α)，

在述及的电势噪声上增加述及的衰减系数(α)和从各周围小区(A1、C3、E1、F1)接收到的电平(LA1、LC3、LE1、LF1)的和(N2)的积。

3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，从和述及的参考小区(B2)有相同第二颜色的邻近小区所接收到的电平(LD2、LG2)之和(N1)不为零时，述及的加权系数为零。

4.根据权利要求1或2的装置，其特征在于从和述及的参考小区(B2)有相同第二颜色的邻近小区接收的电平(LD2、LG2)之和(N1)为零时，述及的加权系数不为零。

5.根据前述权利要求中任意一项的装置，其特征在于述及的噪声基底(P)等于不包括从述及的参考小区(B2)接收到的电平(LB2)在内的述及的接收电平的最小值。

6.根据前述权利要求中的任意一项的装置，其特征在于，

网络在每个第一组频率中确定一个不同的信标频率。

从邻近小区接收到的电平是用分配给这个小区的信标频率来测量的。

7.根据前述权利要求中任意一项的装置，

其特征在于从一个邻近的小区接收到的电平是用这个小区的第一颜色和第二颜色来标识的。

8.根据前述权利要求中任意一项的装置，

其特征在于这个装置是装在述及的终端中。

9.根据权利要求1至7中任意一项的装置，

其特征在于它是装在述及的网络中。

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