Область техники.
Настоящее изобретение относится к способу установления соединения в системе радиосвязи, которая содержит, по меньшей мере, одну первую радиостанцию, имеющую, по меньшей мере, один передатчик/приемник, при котором система радиосвязи имеет доступ к каналам, которые предназначены для соединений между, по меньшей мере, одним первым абонентом, и, по меньшей мере, одной дополнительной радиостанцией, и при котором свойства соединений зависит от параметров системы. Изобретение также относится к поддерживанию связи с перераспределением каналов (переключению), оптимизации использования каналов и замене каналов, а также относится к устройству для осуществления указанных способов и процедур.
Известный уровень техники
При установлении соединений между двумя абонентами в системе подвижной радиотелефонной связи, устанавливается, например, двунаправленные соединения между подвижными станциями и базовыми станциями. Каждое соединение включает в себя два канала, из которых один используется для связи одной из подвижных станций с одной из базовых станций, а другой канал используется для связи в противоположном направлении. Может быть установлено, являются или нет свойства соединения достаточно приемлемыми для двунаправленного соединения, путем измерения параметров, которые отражают свойства соединения.
Один способ определения свойств соединения между базовой станцией и подвижной станцией заключается в вычислении значения C/1 соединения. Это можно сделать в восходящей линии, т.е., в соединении от подвижной станции к базовой станции, и в нисходящей линии, т.е., в соединении от базовой станции к подвижной станции. В случае восходящей линии значение C/1 является отношением уровня C сигнала подвижной станции, определяемого принимающей базовой станцией к сумме уровней сигналов взаимодействующих (создающих помехи друг другу) подвижных станций в локальной ячейке или в соседних ячейках, определяемых указанной базовой станцией. Таким образом, значение C/1 является измерением, которое используется в качестве параметра при определении, качества соединения.
Канал может быть выделен соединению известным способом, согласно заданному критерию. В этом отношении одним способом распределения (выделения) каналов является, помимо прочего, оценка значения C/1 всех каналов путем присоединения мощности передачи. Критерием назначения канала является назначение канала, имеющего наибольшее значение C/1. Одним недостатком этого способа является то, что канал не назначается на основе действительности потребности подвижной станции, а вместо этого подвижной станции назначается (выделяется) лучший канал, что означает отсутствие оптимизации ресурсов. Данная проблема подробно рассмотрена в материалах "Третьего международного симпозиума IEEE по персональной, внутренней и подвижной радиосвязи", 19-21 октября 1992, Бостон, Массачусетс, США, в отчете "Новые принципы радиодоступа, полезные для подвижных радиосистем третьего поколения" автора Дага Акерберга из компании Эриксон Радиосистем AB.
Другим критерием является тот факт, что величина C/1 должна превышать заданное пороговое значение и что выделенный канал является единственным, в котором в данный момент превышается пороговое значение. Это иллюстрируется в статье IEEE "Уменьшение радиопомехи по основному каналу в сотовых системах с помощью внутризонного перераспределения каналов и адаптивного управления мощностью передачи" авторов Теруйя Фуджи и Масаюки Сакамото, NTT, Япония.
В европейской патентной заявке EP 0419205 описан способ назначения каналов для применения в подвижной телефонной системе, которая содержит подвижные станции и базовые станции. Детектор скорости измеряет скорость подвижных станций, а генератор сигналов генерирует величину, зависящую от скорости. Канал, который проявляет характеристики качества, которые согласуются с величиной, генерируемой генератором сигналов, выделяется соответствующим подвижным станциям. Таким образом, на выбор канала влияет скорость, с которой подвижные станции перемещаются.
Все вышеописанные способы имеют общий недостаток, заключающийся в том, что при оценке соединения единственно берется во внимание (учитывается) один или несколько параметров. Алгоритмы, необходимые для выполнения установленных критериев также усложнены и, во многих случаях, трудны для осуществления.
Общая проблема, связанная с подвижными телефонными системами, заключается в том, что распределение двунаправленных соединений между базовыми и мобильными (подвижными) станциями выполняется без выбора каналов адекватным образом. При выборе каналов внимание уделяется лишь нескольким параметрам, например, лишь величине C/1, когда решается, является или нет соединение удовлетворительным. Это приводит к выделению системе канала, который имеет хорошие качественные характеристики для соединения, но без учета последствий этого выделения, например, последствий в форме помех на другие соединения или неправильного распределения радиоресурсов между различными базовыми станциями. Следовательно, подвижная телефонная система не оптимизируется в отношении, например, радиоресурсов и помех, т.е. подвержена действию других соединений. Примерами систем радиосвязи, в которых имеются вышеуказанные проблемы, являются подвижные телефонные системы, в которых используется параллельный доступ при частотном разделении каналов (FDMA), параллельный доступ при временном разделении каналов (ТДМА), параллельный доступ при кодовом уплотнении каналов и так называемые ДЕСТ-системы.
Раскрытие изобретения.
В настоящем изобретении вышеуказанные проблемы решаются путем генерирования значений нагрузки отдельных соединений. Эти значения нагрузки являются скалярными измерениями и при оценке соединения могут сравниваться непосредственно друг с другом.
Целью настоящего изобретения является создание между радиостанциями двунаправленных соединений в системе радиосвязи, которые обладают хорошими характеристиками как в восходящих, так и в нисходящих линиях связи, и, в то же время, вносят наименьшие возможные помехи в другие соединения. Эта цель достигается, во-первых, регистрацией комплекса связанных с соединением параметров, каждый из которых формирует значение нагрузки соединения. Значения нагрузки, генерируемые разными параметрами, затем комбинируются для формирования общего значения нагрузки соединения. Комбинируемыми параметрами могут быть параметры, которые описывают характеристики радиоканалов, например, значение C/1, выходная мощность P радиостанций, взаимное влияние (помехи) 1, или параметры, описывающие эксплуатационные параметры радиостанции.
На основе общего значения нагрузки соединения можно определить, является или нет соединение удовлетворительным и должно ли, при этом, оставаться неизменным, или нужно ли общее значение нагрузки соединения изменить так, чтобы общая нагрузка системы не стала слишком большой, например в результате неприемлемого влияния на другие соединения. Величину нагрузки каждого соединения в системе можно оптимизировать путем регулярной проверки предыдущего или текущего значения нагрузки и сравнения этой текущей нагрузки с оценочными значениями нагрузки, которые являются оценкой величины нагрузки при исключительном использовании альтернативных значений нагрузки или альтернативных комплексов (наборов) параметров. Оценочные значения нагрузки сравнивают с текущим значением нагрузки соединения, и система выбирает комплекс значений параметров, которые дают соединению наименьшее значение нагрузки в данное конкретное время. В случае подвижной телефонной системы, первая процедура, взятая с целью уменьшить значение нагрузки соединения, может заключаться в оценке значения нагрузки в различных мощностных режимах и при переходе в мощностной режим, который даст наименьшее значение нагрузки в данный момент времени. Если значение нагрузки уменьшится недостаточно, следующей процедурой может быть выделение соединению другого канала, и, если это изменение канала не достаточно для уменьшения значения нагрузки соединения, третьей процедурой, которая может быть задействована, является изменение базовой станции для данного соединения.
Другой целью изобретения является оптимальное использование ресурсов базовой станции. Поскольку базовая станция имеет доступ лишь к ограниченному числу передатчиков/приемников или каналов, неэкономично использовать последний передатчик-приемник или канал для базовой станции, когда соседняя базовая станция имеет свободные доступные ресурсы. Ресурсы базовой станции можно оптимизировать при переключении на канал, который имеет наименьшее значение нагрузки для соединения внутри базовой станции. Система оптимально использует ресурсы путем учета параметров, отличающихся от вышеупомянутых параметров, которые генерируют значение нагрузки соединения. Примеры таких параметров включают в себя затухание уровня сигналов между базовой станцией и подвижной станцией, число передатчиков/приемников или каналов, используемых для базовой станции (т.е. степень занятия временного интервала для обмена информацией), число передатчиков/приемников или каналов, доступных для базовой станции, или изменение каналов.
Еще одной целью изобретения является оптимизация ресурсов внутри подвижной телефонной системы. И в этом случае система объединяет параметры, которые генерируют значения нагрузки соединений, но принимает во внимание и дополнительные параметры, например, изменение базовой станции, оставшиеся радиоресурсы базовой станции по сравнению с соседними базовыми станциями, и генерирует общее значение нагрузки, на котором может быть основан выбор мощностного режима, канала и базовой станции. Можно также оптимизировать сумму значений нагрузки соединений в системе. Например, система может поменять базовую станцию между двумя подвижными станциями, соответствующие соединения которых установлены между двумя разными базовыми станциями, когда величина нагрузки двух соединений уменьшается после обмена.
Величина нагрузки для данного соединения корректируется с равным интервалом, т. е. система регулярно измеряет параметры и генерирует значение нагрузки для соединения.
Отличительные признаки изобретения изложены в последующей формуле изобретения.
Краткое описание чертежей.
В дальнейшем изобретение будет описано более подробно со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, взятые в качестве примера, а также со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1a изображает вид сверху сотовой подвижной телефонной системы, содержащей базовые и подвижные станции,
фиг. 1b - вид сверху ячеек, имеющих четыре подвижные станции и три базовые станции в мобильной телефонной системе, иллюстрируемой фиг. 1a, а также иллюстрирует типовую схему обмена информацией.
фиг. 2a - схему маршрутов сигналов и каналов в подвижной телефонной системе,
фиг. 2b - график, иллюстрирующий затухание уровня сигналов от двух базовых станций,
фиг. 3a - график, иллюстрирующий величину нагрузки соединения как функцию от величины C/1,
фиг. 3b - блок-схему генератора нагрузки, который используется для генерирования значения нагрузки, а также таблицу, используемую генератором нагрузки,
фиг. 4a - график, иллюстрирующий величину нагрузки соединения как функцию от влияния на восходящую линию соединения,
фиг. 4b - вид сверху двух подвижных станций и двух базовых станций с фиг. 1b,
фиг. 5a - график, иллюстрирующий величину нагрузки соединения как функцию уровня приоритета разных каналов,
фиг. 5b - список, показывающий уровни приоритетов и значения нагрузки каналов с фиг.5a,
фиг. 6a, b, c, d и e - графики, иллюстрирующие влияние разных параметров на величину нагрузки соединения,
фиг. 7a - блок-схему, содержащую генератор нагрузки и суммирующую схему,
фиг. 7b - блок-схему, содержащую несколько блоков с фиг. 7a и компаратор,
фиг. 8 - график, иллюстрирующий влияние различных процедур на значение нагрузки соединения,
фиг. 9a - блок-схему, иллюстрирующую три генератора нагрузки и суммирующую схему,
фиг. 9b - график, показывающий кривые нагрузки для двух базовых станций,
фиг. 10 - блок-схему, содержащую генераторы нагрузки с фиг. 9a и компаратор для выбора значений нагрузки,
фиг. 11 - блок-схему, иллюстрирующую суммирующую схему, которая включает в себя генераторы нагрузки с фиг. 7a и фиг. 9a,
фиг. 12 - блок-схему, иллюстрирующую компаратор для выбора сгенерированных значений нагрузки с фиг. 11,
фиг. 13 - диаграмму, иллюстрирующую ход обмена информацией между абонентом и подвижной станцией.
Лучший способ осуществления изобретения.
Фиг. 1 иллюстрирует наземную подвижную сеть общего пользования или подвижную телефонную систему PLMN, которая включает в себя множество базовых станций BS и мобильных (подвижных) станций MS. Абонент A в коммутируемой телефонной сети общего пользования PSTN устанавливает соединение, например, с подвижной станцией MSI через локальную (местную) телефонную станцию (LE), входной подвижной сервисный коммутирующий центр GMSC, один из подвижных сервисных коммутирующих центров MSCI, MSC2, один из контроллеров BSC1, BSC2, BSC3 базовых станций и, наконец, через одну из базовых станций BS, управляемых контроллерами BSC1, BSC2, BSC3 базовых станций. Таким образом, двусторонее соединение также включает в себя радиосвязь между одной из базовых станций, например, базовой станцией BSC1, и подвижной станцией MS1, это соединение устанавливается путем выделения соответствующих каналов связи для соединения по радио. На фиг. 1 показан также дополнительный абонент A2.
Фиг. 1 более подробно иллюстрирует подвижную станцию MS1, которая передает сообщения через базовую станцию BS1 в первую ячейку CEL L1. Подвижные станции MS2 и MS3, которые передают сообщения через соответствующие базовые станции BS2 и BS3, расположены в соседних ячейках CEL L2 и CEL L3. Связь между базовой станцией и подвижной станцией является одновременной двусторонней (дуплексной) и образует часть схемы соединений. Каждая схема соединения использует две частоты, из которых одна используется для передачи сообщений с подвижной станции на базовую станцию, так называемая восходящая линия, тогда как другая частота используется для передачи сообщений с базовой станции на подвижную станцию, так называемая нисходящая линия.
Традиционные аналоговые FDMA системы требуют отдельной частоты для каждого соединения. Следовательно, в случае FDMA системы радиоканал, в принципе, может считаться одночастотным. В случае ТDMA системы GSM типа каждое соединение требует отдельного временного интервала на одной частоте. Следовательно, в случае GSM системы радиоканал можно считать временным интервалом на одной частоте. С другой стороны, ТDМА система согласно американскому стандарту TIA IS-54B требует двух временных интервалов на одной частоте для каждого соединения полного уровня. Следовательно, в случае ТДМА системы этого вида можно сказать, что так называемый радиоканал полного уровня является, в принципе, двумя временными интервалами на одной частоте.
В традиционных FDMA системах и TDMA системах, соответствующих GSM и TIA, соединения являются двунаправленными, и для нисходящей и восходящей линий используются разные частоты. В TDMA системах, согласно новому европейскому DECT стандарту, соединения являются также двунаправленными, хотя в этом случае одна и та же частота используется как для восходящей, так и для нисходящей линии.
Подвижные станции MS1, MS2 и MS3 посылают всю информацию на соответствующие базовые станции BS1, BS2 и BS3 при соответствующих уровнях C1, C2 и C3 сигналов. Эти сигналы, передаваемые с подвижных станций, формируют, в то же время сигналы помех на остальных базовых станциях. В так называемом фиксированном частотном разделении в подвижных телефонных станциях делается попытка избежать этих сигналов помех путем выделения соседним ячейкам разделенных частот. Однако, в случае адаптивного частотного разделения сигналы помех измеряются на отдельных частотах, а для соединения используют лишь частоты, которые относительно не возмущены. Однако, несмотря на это, проблема, из-за которой отдельные базовые станции и отдельные подвижные станции создают помехи друг для друга, еще существует. Например, если подвижная станция MS3 посылает сигнал C3 на базовую станцию BS3, в то же время на базовую станцию BS1 посылается возмущающий сигнал 13 помехи. Аналогично, подвижная станция MS2 также посылает сигнал 12 помехи на базовую станцию BS1. Чтобы определить, имеет или нет соединение достаточно хорошие характеристики для двунаправленной связи, значение C/1 соединения можно оценить для стадий как восходящей, так и нисходящей линий схемы соединения. Значение C/1 для восходящей линии соединения является отношением уровня сигнала собственной или локальной несущей частоты, которую детектирует принимающая базовая станция. К общему уровню сигнала от подвижных станций, которые передают на тех же самых, или максимально близких частотах, которые детектируются той же самой базовой станцией. В системах с разделением времени, например TDMA (многостанционный доступ с временным разделением каналов), принимается, что вносящие помехи или возмущающие подвижные станции используют тот же самый временной интервал, который используется возмущаемой базовой станцией. Например, значение C/1 в восходящей линии для соединения между подвижной станцией MS1 и базовой станцией BS1 составляет C1/(12+13). Для нисходящей линии соединения значение C/1 можно определить таким же способом. В помехи 1 также рассчитан и уровень шума соединения.
Вдобавок влиянию значения C/1 соединения, характеристики соединения также подвержены влиянию ряда других параметров, например мощности P передачи подвижной станции и, соответственно, базовой станции, помехи 1 и интенсивности потока обмена информацией.
Соотношение между значением C/1, помехой 1 и мощностью P передачи, которое касается соединения между базовой станцией BS1 и подвижной станцией MS1, будет легче понять из следующей гипотезы. Например, что базовая станция BS1 имеет доступ к заданному числу каналов, которые имеют измеренные значения 1 помех. Измеренные значения 1 помех разных каналов запоминают и сортируют в список по порядку их величины. Поскольку помеха 1 является средним во времени значением, измеренным за продолжительный период времени, помеха может считаться, в общем, постоянной в течение более короткого периода времени. Подвижная станция MS1 может изменять уровень C1 сигнала путем передачи с изменяющейся мощностью P. Чем больше мощность P передачи, тем больше уровень C/1 сигнала. Когда уровень C1 сигнала возрастает, значение C/1 соединения также возрастает, то же относится и к помехе, которая генерируется в окрестности заданной частоты и, когда применяется, временного интервала. Соcедние частоты могут также испытывать увеличенное воздействие помех или возмущений.
Одна из проблем, решаемых настоящим изобретением, заключается в выделении канала для связи между базовой станцией BS и мобильной станцией MS, для связи между абонентом A и подвижной станцией, например, MS1. Согласно известным способам и упрощенной иллюстрации фиг. 2а, в традиционных подвижных телефонных системах подвижная станция MS1 выбирает канал для соединения следующим способом. Имеется первая базовая станция, выбранная из нескольких базовых станций (в приводимом примере базовая станция BS1), после чего из числа каналов K1-K3 выбирают канал, к которому выбранная базовая станция BS1 имеет доступ. Наконец, мощность передачи по каналу регулируется до одного из режимов P1-P3 мощности, так, чтобы удовлетворить заданному критерию, касающемуся уровня сигнала соединения. Уровень сигнала соединения определяется в первом приближении из мощности P, при которой подвижная станция MS1 и базовая станция BS1 передают, а также из степени затухания L1 между подвижной станцией MS1 и базовой станцией BS1. Как показано на фиг. 2а, выбор базовой станции BS2 и BS3 определяется затуханием L, поскольку выбирается базовая станция, проявляющая наименьшее затухание, в данном случае базовая станция B1 с затуханием L1. Выбор каналов K1, K2 и K3 регулируется помехами 1, т.е. выбирается канал с наименьшими помехами, в иллюстрируемом случае канал K1 с помехами 1. Наконец, в выбранном канале мощность P регулируется в пределах между мощностными режимами (состояниями) P1, P2, P3, таким образом, чтобы соединение удовлетворяло заданному критерию уровня сигнала. Мощностным режимом в иллюстрируемом варианте осуществления является P2. Таким образом, в соединении используется базовая станция BS1, канал K1 и мощностной режим P2.
Фиг. 2 иллюстрирует в виде графика изменение затухания уровня SS сигнала с базовых станций BS1 и BS2 с изменением положения подвижной станции MS1 относительно базовых станций. Кривая 21 иллюстрирует уровень SS сигнала от базовой станции BS1, а кривая 22 иллюстрирует уровень SS сигнала от базовой станции BS2. Как уже упоминалось, в традиционных подвижных телефонных системах базовую станцию выбирают путем измерения степени, с которой уровень SS сигнала от соответствующих базовых станций затухает (снижается).
Предположим, что подвижная станция MS1 расположена в позиции D1 согласно фиг. 2b и подготовлена к установлению соединения. Подвижная станция MS1 измеряет силу сигнала от базовой станции BS1 и базовой станции BSW2, соответственно, которыми в иллюстрируемом случае являются SS1a и SS2a. Поскольку сила сигнала от базовой станции BS1 уменьшается (подавляется) в меньшей степени, соединение устанавливается между базовой станцией BS1 и подвижной станцией MS1. С другой стороны, если подвижная станция MS1 расположена в позиции D2, когда должно быть установлено соединение, то используется базовая станция BS2, поскольку эта базовая станция в позиции D2 имеет больший уровень SS2b сигнала. Также предположим, что подвижная станция MS1 установила соединение с базовой станцией BS1 в позиции D1 и движется в направлении к базовой станции BS2. В позиции D2 уровень SS2b сигнала от базовой станции BS2 больше, чем уровень SS1b сигнала от базовой станции BS1. Однако, базовая станция не меняется до тех пор, пока не будет достигнута позиция D3, когда разность уровней сигналов между базовыми станциями BS2 и BS1 превысит пороговое значение Δ SS, следовательно, здесь получается некоторая форма гистерезисного эффекта. Таким образом, подвижная станция в позиции D2, которая предназначена для установления соединений, будет выбирать базовую станцию BS2, тогда как та же самая подвижная станция MS1, которая уже установила соединение в позиции D1 и движется к базовой станции BS2 с позиции D2, будет продолжать использовать базовую станцию BS1. Гистерезис используется для предотвращения замены базовой станции для подвижной станции, которая движется в окрестности границ ячейки. Недостаток этого способа изменения (замены) базовых станций заключается в том, что подвижная станция перемещается в соседнюю ячейку до того, как произойдет замена базовой станции. В этом случае базовые станции должны иметь размеры для большей ячейки и к тому же передавать излишне высокую мощность, которая генерирует помехи в подвижной телефонной системе. Подвижные станции также должны передавать более высокую мощность, поскольку они расположены дальше от базовых станций, которые также генерируют помехи излишне высокого уровня. Другим недостатком является то, что в системе не учитывается число передатчиков/ приемников или каналов, которые доступны для базовых станции. В подвижной телефонной системе более удобно принимать базовую станцию, которая дает несколько большее затухание, чем использовать последний свободный передатчик-приемник смежной базовой станции, что более подробно поясняется ниже.
Фиг. 3а в виде графика иллюстрирует, как параметр C/1 влияет на величину Bc нагрузки для нисходящей линии соединения. Низкое значение параметра (C/I) 1 будет означать, что соединение плохого качества и, следовательно, низкое значение параметра определяет высокую величину Bc1 нагрузки. С другой стороны, высокое значение (C/I) 2 параметра означает, что соединение высокого качества, и, следовательно, высокое значение параметра определяет меньшую величину Bc2 нагрузки. Постоянное значение Bc3 нагрузки с начало нагрузочной кривой объясняется тем, что значение B нагрузки не увеличивается, когда величина C/I падает ниже определенного порогового значения (C/I) 3, которое соответствует значению C/I соединения, причем (C/I 3 имеет тот же порядок, что и уровень шума соединения.
Фиг. 3b иллюстрирует генератор Gc нагрузки, который служит для генерирования величины B нагрузки в функции от параметра. В иллюстрируемом примере параметр C/I, имеющий значение (C/I) 2, подается на генератор Gc нагрузки, который затем выдает значение Bc2 нагрузки на свой выход. Генератор нагрузки может, например, содержать микрокомпьютер, который преобразует значения параметра в значения нагрузки. В качестве альтернативы, генератор Gc нагрузки может сохранять в запоминающей схеме список, который преобразует входные сигналы генератора нагрузки в соответствующие выходные сигналы, т.е. сигналы, соответствующие значениям нагрузки. Например, входной сигнал (C/I) 2 преобразуется в выходной сигнал Bc2. Пример одного такого списка 32 приведен на фиг. 3b. Список 32 содержит две колонки, где в одной колонке перечислены значения C/I, а в другой колонке перечислены значения нагрузки. Каждый ряд содержит значение C/I и связанное с ним значение нагрузки.
Величина C/I является лишь примером параметра, который может использоваться для генерирования величины B нагрузки соединения. В иллюстрируемом случае генерируется значение B нагрузки для нисходящей линии соединения. Соответствующие значения нагрузки генерируются также в восходящей линии соединения, хотя это не показано. Для того, чтобы минимизировать для системы величину B нагрузки соединения, необходимо принимать во внимание вклады, которые другие параметры вносят в величину нагрузки соединения, в дополнение к учету значений нагрузки в ступенях как восходящей, так и нисходящей линии установленного соединения.
Фиг. 4a в виде графика иллюстрирует зависимость величины Bined нагрузки в нисходящей линии соединения от помех Iup в его восходящей линии. Величина Bined нагрузки изменяется по кривой 41. График, показанный на фиг. 4a, наилучшим образом объясняется, если принимать во внимание подвижные станции BS1 и BS2 в двух смежных ячейках CEL L1 и CEL L2 согласно фиг. 4b. Предположим, что связь имеет место в одной ячейке между первой подвижной станцией MS1 и связанной с ней базовой станцией BS1. Тогда первая подвижная станция MS1 будет вносить возмущение во вторую базовую станцию BS2 сигналом IMI помехи. Если вторая базовая станция BS2 предполагает установить соединение со второй подвижной станцией MS2, то базовая станция BS2 будет вносить возмущение в первую подвижную станцию MS1 сигналом IB2 помехи. Чем больше помеха IMI, детектируемая базовой станцией BS2, тем больше помеха IB2, вызываемая базовой станцией BS2 на подвижной станции MS1. Следовательно, значение B нагрузки в нисходящей линии возрастает, когда помеха в восходящей линии возрастает. В этом случае значение нагрузки генерируется генератором нагрузки вышеуказанного вида.
При таком способе параметр помеха в восходящей линии Iup генерирует значение нагрузки для нисходящей линии соединения. Соответственно, параметр помеха в нисходящей линии Ined генерирует значение нагрузки для восходящей линии установленного соединения, хотя это не показано. Очевидно, что рассуждение, что параметр, который влияет на величину нагрузки в нисходящей линии соединения, будет также влиять на величину нагрузки в нисходящей линии, и наоборот, может быть распространено и применимо к другим параметрам, например, мощности P передачи, величине C/I, и т.д.
График, представленный на фиг. 5a, иллюстрирует величину Bt нагрузки для нисходящей линии соединения как функцию уровня приоритета канала базовой станции, например, базовой станции BS1. Когда необходимо выделить канал, его часто ранжируют в списке 5 в соответствии с приоритетом соответствующего канала, например, он может быть проранжирован в соответствии с уровнем помех канала, т.е. в соответствии с величиной 1 помехи канала, как иллюстрируется на фиг. 5b. Список можно сохранить в запоминающей схеме, причем он содержит уровни приоритетов, номера каналов и уровни помех. Список можно легко дополнить колонкой значений нагрузки, как показано штриховыми линиями. Запоминающую схему и запомненный в ней список можно включить в генератор нагрузки и использовать для преобразования параметра. Уровень приоритета в соответствующее значение нагрузки способом, аналогичным тому, который поясняется со ссылкой на фиг. 3b. Величина 1 помехи является средним по времени значением, измеряемым в течение длительного периода времени, порядка часов. Величина 1 помехи показывает, насколько помеха для данного канала ранее не зависела от способа использования канала для соединения. Низкое значение 7 приоритета на графике, т. е. высокий ранг в списке, показывает, что канал имеет хорошие качественные характеристики, которые отражаются в низком значении Bt7 нагрузки, тогда как высокое значение 25 приоритета указывает на ухудшенные качественные характеристики, что отражается более высоким значением Bt25 нагрузки. Поэтому представляется естественным, что величина нагрузки нисходящей линии соединения будет возрастанием уровня приоритета, как иллюстрируется в виде графика на чертеже. Фиг. 5a также показывает, что кривая нагрузки выравнивается после уровня приоритета свыше 40, что дает относительно параметра уровень приоритета максимальную величину нагрузки B 40. Таким образом, параметр "Уровень приоритета" генерирует значение B нагрузки для ступени нисходящей линии соединения. Соответственно, параметр "Уровень приоритета" генерирует значение нагрузки в ступени восходящей линии соединения. Чтобы адекватно показать, как параметр "Уровень приоритета" влияет на величину нагрузки соединения, необходимо иметь ввиду, что система будет учитывать величину нагрузки, которая генерируется в ступенях как восходящей, так и нисходящей линии соединения, даже в этом случае.
Фиг. 6c представляет график, на котором изображены варианты значения B нагрузки при значении C/I в восходящей линии соединения и в нисходящей линии соединения. В заштрихованной области 65, т.е., когда значение C/I превышает 20 Дб как для восходящей линии, так и для нисходящей линии, значение нагрузки равно нулю. В области 66 значение нагрузки не зависит от значения C/I в нисходящей линии (C/I)ned. Если соединение имеет значения C/I в восходящей и нисходящей линиях, соответственно, которые соответствуют точке 69, величина нагрузки не изменяется, когда значение C/I для нисходящей линии уменьшается в области 66. С другой стороны, если значение C/I в нисходящей линии снизится от точки 69 в область 67, величина B нагрузки возрастет. Напротив, в области 67 величина B нагрузки не зависит от значения C/I в восходящей линии соединения (C/I)up. В области 66 величина нагрузки линейно возрастает от нуля на границе с областью 65, при значении B4 нагрузки для каждого децибелла возрастания значения C/I в восходящей линии, как показано стрелкой 66a. Соответственно, в области 67 нагрузка возрастает на величину B4 для каждого децибелла, на который значение C/I уменьшается, как показано стрелкой 67a. Таким образом, худшая из линий определяет значение B нагрузки.
На фиг. 6d показано изменение величины нагрузки с изменением величины C/I для соединения. В этом случае используется несколько усложненная функция по сравнению с описанной со ссылкой на фиг. 3a, которая также иллюстрирует изменение величины нагрузки с изменением значения C/I. Фиг. 6 показывает кривую 16 нагрузки, которую математически можно описать следующей функцией второй степени:
Bc = Bcmax • ((C/I-30)/(12-30)2; 12< C/I < 30
= 0 ; C/I ≥ 30
= BCmax ; C/I ≤ 12
Конечно, могут использоваться функции, отличные от описанных выше. Необходимо иметь ввиду, что для других параметров также могут использоваться более сложные функции.
Фиг. 6e показывает изменение величины Bp нагрузки при изменении мощности P передачи в несколько более сложной функции, чем на фиг. 6a. Фиг 6e иллюстрирует кривую 26 второй степени, которая описывает изменение величины нагрузки от мощности P. Математически кривая описывается в следующем виде:
Bp = = Bpmax • ((p-20)(40-20))2; 20 < p < 40
= 0 ; p ≤ 20
= Bpmax ; p ≥ 40
Необходимо понимать, что в альтернативном варианте осуществления кривая 26 может быть более сложной и в этом случае.
Другим параметром, который может быть присвоен величине нагрузки, является эксплуатационные характеристики подвижной станции, например тип приемника, антенны или дешифратора, которыми оборудована подвижная станция и скорость передачи двоичных данных, которая используется подвижной станцией, например так называемая половинная скорость или полная скорость. Эксплуатационный параметр m можно умножить на комбинированное общее значение нагрузки, как описано ниже. В системе соответствующим способом могут также учитываться эксплуатационные характеристики базовых станций. Параметры, которые относятся к категории подвижной станции, также могут комбинироваться, например, с помощью значений нагрузки в системе возможно учесть такие подвижные станции, которые используют для конкретных важных вызовов, например, срочных вызовов полиции или скорой помощи.
Фиг. 7a является блок-схемой, которая иллюстрирует объединение (комбинированно) трех разных значений нагрузки, которые сформированы из трех разных параметров. Три разных параметра C/I, P и I выдаются в соответствующие генераторы нагрузки Gc, Gp и Gi, каждый из которых вырабатывает соответствующее значение Bc, Bp и Bi нагрузки, которое зависит от его соответствующего параметра. Эти значения нагрузки являются оценками, которые получаются путем оценивания значений различных параметров или реальных значений, полученных путем измерения параметров. Генератор Gc нагрузки для параметра C/I описан со ссылкой на фиг. 3b. Генератор Gp и Gi нагрузки сконструированы аналогично генератору Gc и генерируют оценочные значения нагрузки согласно соответствующим графикам фиг. 6a и фиг. 4a. Три разных значения нагрузки затем подают на схему S1 объединения (комбинирования), которая в простейшем случае суммирует разные значения нагрузки для получения общего значения B1tot1 нагрузки. Могут также использоваться другие методы объединения. Например, значение Bc нагрузки, которое получено из параметров C/I, перед суммированием может быть взвешено с заданным коэффициентом. Объединенная величина B1tot1 нагрузки после суммирования может быть также умножена на величину нагрузки. Фиг. 7a также показывает генератор Gm нагрузки, который генерирует значение Bm нагрузки в зависимости от параметра m, эксплуатационных характеристик подвижной станции. Значение Bm нагрузки затем объединяется с величиной B1tоt1 нагрузки с выхода схемы S1 объединения во второй схеме S2 объединения, который в иллюстрируемом примере является мультиплексор, чтобы сразу получить новое общее значение B1tоt2 нагрузки. Дополнительный генератор Gh нагрузки, который генерирует значение Bh нагрузки в зависимости от гистерезиса h параметра, подключен к схеме S3 объединения, которая суммирует значение Bh нагрузки с объединенным значением B1tоt1 нагрузки, получаемым на выходе со схемы S2 объединения. Гистерезис параметра будет пояснен более подробно ниже со ссылкой на фиг. 8. Таким образом, на выходе схемы S3 объединения вырабатывается значение B1tоt3 нагрузки, которое зависит от параметра величины C/I, мощности P, помехи I, эксплуатационного параметра m и гистерезиса h. Путем добавления большого числа генераторов нагрузки и объединения генерируемых значений нагрузки можно, в соответствии с изобретение, добавить дополнительные параметры, которые влияют на общее значение нагрузки соединения между абонентом A и подвижной станцией MSI.
Предположим, что соединение должно быть установлено между подвижной станцией MSI на фиг. 1b и абонентом A через базовую станцию. Тогда, согласно упрощенному варианту осуществления изобретения, известными способами система выберет из базовых станций BS1, BS2 или BS3 доступную базовую станцию. Например, выбор может быть сделан с учетом уровней SS сигналов от соответствующих базовых станций, как ранее было описано со ссылкой на фиг. 2b. Выбранная базовая станция, в иллюстрируемом случае BS1, имеет доступ к нескольким каналам K1, K2 и K3, из которых должен быть выделен один. Фиг. 7 является блок-схемой, на которой каждый блок соответствует каналу K1, K2 и K3, для которых оценочные значения B1tоt1, B1tоt2 и B1tоt3 генерируются путем оценки значений разных параметров. На фиг. 7b также показан компаратор KOMPI, в котором сравниваются значения нагрузки.
Каналы K1, K2 и K3 имеют разные значения 1 помехи, которые измеряются за относительно длительный период времени, как описано выше. Согласно изобретению, каждому каналу задают наименьшее значение нагрузки путем объединения и оптимизации параметром C/I, I и P, для получения общего значения B1tоt1, B2tоt1 и B3tоt1 нагрузки, соответственно, согласно описанию фиг. 7a и 7b. Система оптимизирует общую величину нагрузки для каждого канала путем изменения мощности P передачи и назначения соединению того канала K1, K2 и K3, который имеет самое низкое общее значение нагрузки. Когда параметр P изменяется, значение C/I канала также изменяется. Выделение из каналов K1, K2 или K3 канала с наименьшим общим значением B1tо0t1, B2tоt1 или B3tоt1 нагрузки осуществляется путем сравнения этих значений нагрузки в компараторе KOMPI, в соответствии с фиг. 7b. Компаратор KOMP принимает общие значения нагрузки на своих входах и выдает наименьшее из этих значений нагрузки на свой выход, указанное наименьшее значение обозначено как Bmin. В иллюстрируемом примере Bmin = B1tоt1, другими словами канал K1 имеет наименьшее значение нагрузки и выбирается для соединения. После выбора канала K1 на этом канале обычным способом, используя обычные процедуры сигнализации, устанавливается соединение между базовой станцией BS1 и подвижной станцией MS1.
Когда соединение на выбранном канале K1 установлено, система проверяет, соответствующим способом, другие подходящие каналы K2 и K3, которые принадлежат базовой станции BS1, в которой идет установление соединения между подвижной станцией MS1 и указанной базовой станцией, путем оценки значений параметров и тем самым получает оценочные значения нагрузки. Это достигается путем оценки системой изменения величины B1tоt1, B2tоt1 и B3tоt1 нагрузки для каналов K1, K2 и K3 и регулярной оптимизацией величины нагрузки каждого канала K1, K2 и K3. Система использует канал, который постоянно обеспечивает наименьшее значение нагрузки соединения. Изменение величины нагрузки соединения может быть, например, вызвано движением подвижной станции в подвижной телефонной системе или вхождением в систему новых активных подвижных станций. Величина нагрузки в этом случае также является значением, которое генерируется путем комбинирования множества параметров, например C/I, I и P, в соответствии с фиг. 7a. Когда встречается канал, который имеет более низкую величину нагрузки, чем величина нагрузки канала K1, изменение канала производится известным способом, а использование известных процедур сигнализации.
Согласно расширенному варианту осуществления изобретения, система способна добавлять заданное значение Bh нагрузки, которое соответствует изменению (замене) канала в системе для соединения между подвижной станцией MS1 и базовой станцией BS1, или установку мощности с намерением оптимизировать значение нагрузки того канала, который используется для продолжающегося соединения. Фиг. 8 иллюстрирует примеры таких дополнительных значений нагрузки. Например, процедуры регулировки мощности P канала, обозначенного h3, связаны со значением Bh3 нагрузки. Соответственно, процедуры изменения канала, обозначенного h2, например, замена канала K1 на канал K2, связаны со значением Bh2 нагрузки. Величина Bh2 нагрузки больше величины Bh1 нагрузки и, следовательно, процедуры изменения канала более сложные, чем процедуры регулировки (настройки) мощности. Другими словами, при осуществлении изменения канала для требуемого соединения системе необходимо выполнять большое число процедур обработки сигналов по сравнению с регулировкой мощности P для канала, используемого соединением. Фиг. 8 также показывает процедуру h1, которая связана со значением Bh1 нагрузки, как будет более подробно объяснено ниже со ссылкой на фиг. 11.
Генерируемые значения нагрузки в сочетании с регулировкой (установкой) мощности и изменением канала, соответственно, добавляются к общей величине нагрузки канала, например, величине B1tjt1 для канала K1 согласно фиг. 7a. Величина Bh3 нагрузки относится к регулировке мощности для канала K1, используемого для соединения, тогда как величина Bh2 нагрузки относится к значению нагрузки, возникающему при изменении каналов, в иллюстрируемом случае при переходе от канала K1 к каналу K2. В этом случае генератор Gc нагрузки принимает на своих входах сигналы h1, h2 и h3, которые активны лишь по одному в данный момент. Генератор Gh нагрузки выдает на свой выход значение Bh нагрузки, которое является одним из значений Bh1, Bh2 или Bh3 нагрузки. Величина Bh нагрузки суммируется с величиной Btоt1 нагрузки в суммирующей схеме G3, которая затем выдает значение Btоt1 нагрузки в соответствии с фиг. 7a. В иллюстрируемом случае предполагается, что величина нагрузки для эксплуатационного параметра подвижной станции Bm = 1, так что Btоt1 будет равно 1•B1tоt1. В этом случае, согласно фиг. 7b. вместо значения B1t0t1 нагрузки на компаратор KOMPI выдается значение Btоt2 нагрузки.
Процедура, выполняемая в традиционных подвижных телефонных системах при перемене базовых станций, описана выше со ссылкой на фиг. 2b. При практической реализации настоящего изобретения система согласно изобретению учитывает не только подавление (затухание) L уровня сигнала при перемене базовых станций, но также другие параметры. Система назначает значениям нагрузки ряд параметров, которые связаны с выбором базовой станции, например, затухание L уровня сигнала, число имеющихся на базовой станции передатчиков/приемников N и число используемых на базовой станции передатчика/приемников p. Затем значения нагрузки для каждого параметра объединяются для формирования общего значения нагрузки для соответствующих базовых станций. Когда соединение должно быть установлено между подвижной станцией MS1 и базовой станцией, выбор базовой станции определяется общими оценочными значениями нагрузки соответствующих базовых станций BS1, BS2, BS3. Фиг. 9a иллюстрирует комбинацию (объединение) значений нагрузки из параметров. Уровень L сигналов между подвижной станцией MS1 и базовой станцией BS1, число имеющихся на базовой станции передатчиков/приемников N и число используемых на базовой станции передатчиков/приемников p. Каждый из трех разных генераторов Gl, Gn, Gp нагрузки генерируют соответствующее объединение. В простейшем случае эта схема является суммирующей схемой, которая генерирует общее значение нагрузки, например BbL для базовой станции BS1.
Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения буква N обозначает число имеющихся на базовой станции каналов, в символ p обозначает число каналов, которые находятся в использовании.
Фиг. 9b является графической иллюстрацией способа, согласно изобретению, изменения базовых станций. Кривые 91 и 92 иллюстрируют зависимость величины B нагрузки соединения подвижной станции MS1 от расстояния до соответствующих базовых станций BS1 и BS2. Кривые 91 и 92 показывают, что базовые станции BS1 и BS2 передают с приблизительно одной и той же мощностью и имеют одно и то же число готовых к использованию передатчиков/приемников.
Предположим, что подвижная станция MS1 расположена в позиции D4 и предполагает установить соединение. Тогда подвижная станция MS1 выберет базовую станцию BS1, поскольку нагрузочная кривая 91 в этой позиции дает значение Bla нагрузки, которое ниже, чем значение B2a, относящееся к базовой станции BS2. Затем подвижная станция MS1 перемещается в направлении базовой станции BS2 и меняет базовую станцию на базовую станцию BS2 в позиции D6, поскольку тогда величина Blc нагрузки на кривой 91 превышает значение B2c нагрузки на заданное пороговое значение ΔB.
Далее предположим, что в другой ситуации, число передатчиков/приемников, доступных для базовой станции BS1, уменьшается. Тогда нагрузочная кривая 91 базовой станции BS1 изменится на кривую 91', как показано на фиг. 9b. Если подвижная станция предполагает установить соединение в позиции D4, то подвижная станция все еще выберет базовую станцию BS1, поскольку значение B1a' нагрузки ниже значения B2a нагрузки. Если, как и раньше, подвижная станция перемещается в направлении базовой станции BS2, подвижная станция поменяет базовые станции в позиции D5, поскольку значение B1b' нагрузки для кривой 91' превышает значение B2b нагрузки на заданное пороговое значение ΔB. График 9b учитывает лишь собственные значения нагрузки на базовых станциях и не учитывает значения нагрузки каналов.
Фиг. 10 иллюстрирует выполнение выбора базовой станции в соответствии с вариантом осуществления изобретения, описываемом со ссылкой на фиг. 9a, при установлении соединения. Компаратор KOMP2 принимает на своих входах оценочные общие значения Bb2, Bb2, Bb3 нагрузки для соответствующих базовых станций BS1, BS2 и BS3 и выдает на свой вход наименьшее из значений Bb1, Bb2, Bb3 нагрузки, обозначенное Bhmin. В этом примере предполагается, что эксплуатационный параметр m подвижной станции равен 1.
Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, в системе учитываются все параметры, которые связаны с соединением в одно и то же время, путем объединения значений нагрузки, генерируемых из различных параметров. Если соединение должно устанавливаться между подвижной станцией MS1 и абонентом A через базовую станцию, то значения нагрузки, генерируемые, например, из параметров: значение C/I, помеха 1, мощность P передачи, уровень приоритета канала, затухание L между базовой станцией и подвижной станцией, число готовых к использованию передатчиков/приемников на базовой станции N, число передатчиков/приемников, находящихся в использовании на базовой станции p, эксплуатационный параметр m базовой станции и гистерезис h, объединяются с целью формирования общего значения Btоt3 нагрузки в соответствии с фиг. 11. На фиг. 11 показаны генераторы Gc, Gp и Gi нагрузки, каждый из которых, как и в более раннем случае, генерирует соответствующее значение Bc, Bp и Bi нагрузки, которые объединяются в схеме S1 объединения с целью формирования общего значения B1tоt1 нагрузки. Как описано выше, генераторы Gl, Gn и Gp нагрузки также генерируют свои индивидуальные значения нагрузки, которые объединяются в схеме S4 объединения для формирования значения Bb1 нагрузки. Значения Bb1 и B1tоt1 нагрузки, полученные от схем S4 и S1 объединения, соответственно, объединяются в последующей схеме S5 объединения, например, схеме суммирования, для формирования значения B1tоt1a. Также показан генератор Gm нагрузки, который принимает эксплуатационный параметр подвижной станции m, и генератор Gh нагрузки, который принимает параметр Гистерезис h, который описан ранее. Значение Bm нагрузки, получаемое от генератора Gm нагрузки, объединяется со значением B1tоt1a нагрузки в схеме S2 объединения, которой в иллюстрируемом случае является умножитель. Схема S2 объединения (комбинирования) вырабатывает значение Btоt2 нагрузки, которое, в свою очередь, объединяется со значением Bh нагрузки, получаемым от генератора Gh нагрузки, для формирования в схеме S3 объединения общего значения нагрузки, обозначенного как Btоt3. Необходимо отметить, что это объединение выполняется для нескольких базовых станций, например, базовых станций BS1, BS2 и BS3 и для отдельных каналов этих базовых станций.
Системные оценки для всех имеющих отношение к делу комбинаций базовых станций, каналов и режимов мощности устанавливают значения нагрузки, которые можно сравнить непосредственно друг с другом при желании установить соединения. Затем система выбирает комбинацию базовых станций, каналов и мощностных состояний (режимов), которые будут генерировать наименьшее значение нагрузки.
После установления соединения система оценивает значения нагрузки для всех имеющих отношение к делу (возможных) комбинаций базовой станции, канала и мощностного режима и выбирает ту комбинацию, которая обеспечивает наименьшее значение нагрузки в данный момент времени. В этом случае также объединяются, как ранее описано, значения нагрузки, которые связаны с регулировкой мощности, изменением канала и изменением базовой станции.
Предположим, что соединение между подвижной станцией MS1 и абонентом A установлено через базовую станцию BS1 в соответствии с фиг. 1a. Также предположим, что соединение использует канал K1 и тогда загружается значением Btоt3 нагрузки, которая, согласно фиг. 11, состоят из Btоt3 = (B1tоt1 + Bb1) • Bm + Bh, где Bh = 0, поскольку предполагается, что соединение оптимизировано для канала K1. Тогда значение Btоt3 нагрузки равно величине Btоt2, т. е. Btоt3 = Btоt2. Теперь система проверяет все имеющие отношения к делу (релевантные) комбинации базовых станций, каналов и мощностных режимов, чтобы удостовериться, может или нет значение нагрузки соединения быть уменьшено. Если в соединении вместо этого используется базовая станция BS2 и связанный с ней канал, например, канал K4, значение Btоt4 нагрузки для соединения будет Btоt4 = (Btоt1 + Bb2) •Bm + Bh, где By = Bh1, поскольку имеет место замена базовой станции BS1 на базовую станцию BS2, B4tot1 является значением нагрузки для канала K4, который базовая станция BS2 предполагает использовать, это значение соответствует значению B1t0t1 нагрузки для канала K1, используемого базовой станцией BS1. Предполагается, что Bm идентичен в обоих случаях, поскольку эксплуатационный параметр (рабочие характеристики) подвижной станции MS1 не изменились. Система меняет базовую станцию, когда Btot4 < Btot2. Выбор осуществляется в компараторе KOMP3 согласно фиг. 12. Компаратор KOMP3 принимает значения Btot2, Btot4 нагрузки и Btot5, которые соответствуют значениям нагрузки соединения, когда используются базовая станция BS1 и канал K1, базовая станция BS2 и канал K4 базовая станция BS3 и канал K5, соответственно. В иллюстрируемом случае значение Btot4 нагрузки является наименьшим значением нагрузки, и, следовательно, это значение выдается на выход компаратора KOMP3.
Если соединение должно быть установлено между подвижной станцией MS1 и абонентом A через базовую станцию, система проверяет все осуществимые (релевантные) комбинации базовых станций, каналов и мощностных состояний и сравнивает общие оцененные значения нагрузки для разных альтернативов и выбирает в компараторе ту альтернативу, которая обеспечивает наименьшее значение нагрузки. Тогда величина Bh нагрузки Py = 0, поскольку отсутствует изменение канала или базовой станции. Мощностной режим предполагается оптимизировать для каждого канала перед выбором базовой станции и канала для создания соединения.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, система проверяет альтернативные комбинации базовой станции, канала и мощностного режима для соединения, лишь когда текущее значение нагрузки устанавливаемого соединения превышает заданное пороговое значение Bt1, т.е., B>Bt1. Оптимизация ресурсов подвижной телефонной системы, которая работает при относительно низком уровне обмена информацией, менее важна, и, следовательно, в системе допустимо оптимизировать значение нагрузки лишь в определенных условиях.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, оптимизируется сумма всех значений нагрузки различных соединений внутри базовой станции. Система отслеживает значения нагрузки различных соединений как и в ранее рассмотренных случаях, но теперь также удостоверяется, может или нет сумма всех значений нагрузки внутри базовой станции быть уменьшена. Например, система устанавливает, могут или нет два поддерживаемых соединения изменить канала, с возможностью уменьшения суммарного значения нагрузок указанных соединений, как будет проиллюстрировано в последующем примере. Соответственно, подлежат рассмотрению два соединения, из которых одно связано с наибольшим значением нагрузки в пределах базовой станции, а второе соединение связано с наименьшим значением нагрузки в пределах указанной базовой станции. Абонент A соединен с подвижной станцией MS1 через базовую станцию BS1 по каналу K1. Следующий абонент A2 соединен с подвижной станцией MS4 по каналу K2 через базовую станцию BS1, в соответствии с фиг. 1. Система генерирует значение B1MS1 нагрузки для продолжающегося (текущего) соединения между абонентом A и мобильной станцией MS1 по каналу K1 и генерирует оценочное значение B2MS1 для соединения между абонентом A и подвижной станцией MS4 по каналу K1. Сумма оценочных значений B2MS1 и B2MS4 объединяющих в себе значение гистерезиса для замены каналов, сравниваются с суммой текущих значений B1MS1 и B2MS4 нагрузок. Если сумма текущих значений B1MS4 и B1MS4 нагрузок превышает сумму оценочных значений B2MS1 и B2MS4, изменение канала осуществляется таким образом, что соединение абонента A осуществляется по каналу K2, а соединение абонента A2 осуществляется по каналу K1. Система будет также выполнять вышеуказанную замену каналов, когда величина нагрузки одного соединения возрастет, а величина нагрузки другого соединения уменьшается до такой степени, что сумма значений нагрузки после осуществления замены уменьшается. Замена каналов может также осуществляться для трех или более соединений. Тогда значение нагрузки может увеличиться на одном или более соединениях, но для остальных соединений уменьшиться до такой степени, что сумма значений нагрузки после замены каналов уменьшается.
Данный способ может быть также распространен на случай, когда оптимизируется сумма значений нагрузки для всех соединений, которые относятся к нескольким базовым станциям, или в целом к соединениям подвижной телефонной системы. Предположим, что два соединения, имеющих два разных значения нагрузки, установлены в двух разных ячейках между подвижными станциями MS1 и MS2 и базовыми станциями BS1 и BS2, соответственно. Система выбирает перестановку соединений, так, что соединение устанавливается между подвижной станцией MS1 и базовой станцией BS2, а другое соединение устанавливается между подвижной станцией MS2 и базовой станцией BS1, когда общее значение нагрузки двух соединений уменьшается. Значение нагрузки может увеличиваться в одной ячейке и уменьшаться в другой ячейке. Замена или переключение может также выполняться между тремя или более базовыми станциями. Система также способна уменьшать мощность в одном соединении, даже если это должно привести к увеличению величины нагрузки как раз этого соединения. Уменьшение мощности может привести к более низким значениям нагрузки для других соединений, которые компенсируют увеличение нагрузки, вызванное указанным уменьшением мощности, благодаря чему сумма значений нагрузки падает вслед за указанным уменьшением мощности. Например, более низкий мощностной режим приводит к уменьшению возмущений и помех на других соединениях в соседних ячейках, при условии использования одних и тех же частот и, одних и тех же временных интервалов.
Очевидно, что в некоторых случаях система может выбрать параметры, которые принадлежат исключительно одному каналу или исключительно одной базовой станции, например, как видно из фиг. 7b и фиг. 10. Тогда система также способна выбирать базовые станции и каналы в два этапа, и при этом учитывать на первом этапе те параметры, которые принадлежат одному каналу. Необходимо также отметить, что в системе учитываются значения нагрузки как в восходящей, так и в нисходящей линиях соединения, как ранее было описано со ссылкой на фиг. 4. Система может быть сконструирована с возможностью объединения тем или иным способом значения нагрузки восходящей и нисходящей линий. Например, может быть сформировано среднее значение или система может быть сконструирована с возможностью учета лишь худшего значения нагрузки. Альтернативно, значения нагрузки, которые получены из восходящей и нисходящей линий соединения, могут комбинироваться с остальными параметрами в соответствии с фиг. 11.
При описании фиг. 5a и 5b упоминалось, как генерируются значения нагрузки для соответствующих уровней Pr приоритета каналов. В свою очередь, уровень приоритета канала является функцией параметра, который описывает качество канала, измеренное за данный период времени, например, помехи 1 согласно списку 5 на фиг. 5b. Уровень приоритета канала может также использоваться для генерирования значения нагрузки, которое рассматривается в качестве порогового значения Bth. Как упоминалось ранее в описании фиг. 5a и 5b, уровень приоритета каналов обновляется на регулярной основе.
Уровень сигнала несущей измеряют при выделении канала, благодаря чему обеспечивается вычисление значения C/I это значение C/I, в свою очередь, генерирует значение нагрузки, которое ранее было описано со ссылкой на фиг. 3a. Для того, чтобы канал был выделен соединению, необходимо, чтобы значение нагрузки, генерируемое значение C/I, было меньше вышеуказанного порогового значения Bth, что определяется путем сравнения порогового значения и значения нагрузки в компараторе KOMP1. Таким образом, при выделении канала это пороговое значение используется для определения, является ли качество канала удовлетворительным. Пороговое значение Bth изменяется в соответствии с уровнем приоритета канала, а уровень приоритета, в свою очередь, зависит от значения помехи канала. Таким образом получают пороговое значение, которое зависит от уровня Pr приоритета канала. Уровень приоритета может также зависеть от других параметров, например, от уровня двоичных ошибок или величины C/I.
В некоторых подвижных телекоммуникационных системах имеется предел в виде числа каналов, для которых может быть измерена помеха 1. В этом случае список 5, показанный на фиг. 5, можно разделить на верхнюю и нижнюю части. Тогда верхняя часть списка будет включать в себя те каналы, которые базовая станция может использовать в данный момент времени. Нижняя часть списка будет состоять из так называемых каналов-кандидатов. Среднее значение помехи 1 измеряется для каналов в верхней части списка вышеуказанным способом. Каналы-кандидаты в нижней части списка проверяются (испытываются) впоследствии с регулярным временным интервалом. Испытание осуществляется путем замены канала в нижней части списка на тот канал в верхней части списка, который имеет самое высокое значение нагрузки или самый низкий приоритет. Это значение нагрузки может генерироваться, например, в соответствии с уровнем Pr приоритета канала, хотя другие параметры также могут выбираться или рассматриваться. Измеряется помеха для канала-кандидата, теперь помещенного в верхний список, и формируется среднее значение за данный период времени, которое, в свою очередь, генерирует уровень приоритета для канала, в котором значение нагрузки для вновь прибывшего канала может генерироваться в соответствии с уровнем Pr приоритета. Затем значение нагрузки для вновь прибывшего канала-кандидата сравнивается со значениями нагрузки каналов в верхней части списка, в котором вновь прибывший канал отсортирован в верхнюю часть указанного списка. Затем новый канал-кандидат оценивается с каналом в верхней части списка, который имеет наименьший приоритет. Все каналы-кандидаты оцениваются одним и тем же способом.
Альтернативно, значение нагрузки вновь прибывшего канала-кандидата можно сравнить со значением нагрузки канала, который удален из верхней части списка. Если значение нагрузки канала-кандидата ниже значения нагрузки предшествующего канала, канал-кандидат оставляют в верхней части списка. В противном случае испытывается другой канал-кандидат из нижней части списка. Каналы-кандидаты могут быть расположены, например, в очередь, так, что каналы-кандидаты будут испытываться последовательно. При таком способе все каналы в нижней части списка могут испытываться с регулярным временным интервалом и иметь возможность перемещения в верхнюю часть списка.
Выше было описано, каким образом среднее значение помехи формируется за длительный период времени с возможностью получения медленно изменяющегося значения помехи. При этом среднее по времени значение помехи влияет на уровень приоритета. Уровень приоритета корректируется в связи с изменениями среднего значения.
Альтернативно, уровень приоритета может корректироваться в соответствии с числом раз, в которое уровень помехи канала превышает или меньше заданного порогового значения, так, чтобы уровень приоритета возрастал для канала, когда его измеренное значение помехи часто падало ниже порогового значения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения пороговое значение Bth1, используется для определения, является или нет значение нагрузки соединения удовлетворительным. Например, когда устанавливается соединение, значение нагрузки соединений для заданного набора параметров сравнивается в компараторе KOMP1. Сравнение в компараторе KOMP1 выполняется способом, подобным тому, что описан со ссылкой на фиг. 7. Если значение нагрузки меньше заданного порогового значения Bth1, соединение устанавливается. С другой стороны, если значение нагрузки больше порогового значения, то системы испытывает другие значения параметров, а новое значение нагрузки, в свою очередь, сравнивается с пороговым значением Bth1. Если система в результате проверки всех возможных комбинаций параметров, которые формируют значение нагрузки, не будет найдено значение нагрузки, лежащее ниже порогового уровня, установка соединения прерывается или прекращается. В этом случае система может попытаться установить соединение позднее.
Пороговое значение Bth1 может также использоваться для изменения или переключения каналов внутри ячейки, если значение нагрузки соединения превышает, во время сеанса вызова, пороговое значение Bth1. Затем значение нагрузки соединения непрерывно сравнивается с пороговым значением в компараторе KOMP1. Значение нагрузки нового соединения также сравнивается с пороговым значением в компараторе KOMP1, для переключения канала оно должно быть ниже порогового значения. Если система не может найти канал, который генерирует значение нагрузки, которое лежит ниже порогового значения, то переключения каналов не происходит, или соединение разрывается. Альтернативно, новое соединение может сравниваться со вторым пороговым значением Bth2, ниже которого должно находиться значение нагрузки, чтобы произошло переключение каналов.
Пороговое значение аналогичным образом также может использоваться для осуществления передачи полномочий, т.е., изменения канала и базовой станции. Система будет инициализировать процедуру передачи полномочий, когда значение нагрузки соединения превышает заданное пороговое значение, которое задается сравнением значения нагрузки текущего соединения с пороговым значением в компараторе KOMP1. Чтобы передача полномочий имела место, необходимо, чтобы значение нагрузки нового соединения лежало ниже порогового значения, это проверяется в компараторе KOMP1.
Если система не может обнаружить новое соединение среди любых базовых станций, которые могут предоставить канал, который генерирует значение нагрузки, которое лежит ниже порогового значения, то передачи полномочий не происходит или соединение разрывается. В этом случае также может использоваться второе пороговое значение Bth2.
Способ, которым значения нагрузки подсчитываются и используются при обмене информацией, в рамках которого соединения должно быть установлено между подвижной станцией MS1 и абонентом A будет описан ниже со ссылкой на фиг. 1а и фиг. 13. Предполагалось, что подвижную станцию MS1 включают (активизируют) в подвижной телефонной системе PL MN, а информацию, относящуюся к подвижной станции MS1, обнаруживают в регистре VL P2 расположения посетителя. Подвижная станция посылает на контроллер BSC2 базовой станции, через базовую станцию BS1, сигнал 101, запрашивающий общий канал управления CCCH. Этот запрос канала является запросом на речевой канал, который может быть одним из вышеуказанных каналов K1, K2, K3, для которых вычисляются значения нагрузки. В то же время, с подвижной станции MS1 на контроллер BSC2 базовой станции по каналу CCCH управления посылается сигнал 102, который содержит данные, относящиеся к таким значениям параметров, как C/I значение, помехи 1, мощность P и т.д. Контроллер BSC2 базовой станции генерирует значения нагрузки в генераторах нагрузки и в соответствии со значениями параметра и посылает на подвижный сервисный коммутационный центр MSC2 сигнал 104, который содержит выработанные значения Bc, Bi, Bp нагрузки. Сигнал 101 запроса канала также посылается на подвижный сервисный коммутационный центр MSC2 аналогичным способом. Значения дополнительных параметров, сохраненные в контроллере BSC2 базовой станции, таких, как число передатчиков/приемников p в использовании на базовых станциях BS1-BS3 и затухание 1, генерируют значения Bp, B1 нагрузки, которые также передаются на подвижный сервисный коммутационный центр MSC2 по сигналу 105. Регистр VL R2 расположения посетителя содержит данные, относящиеся к эксплуатационным качествам подвижной станции, т.е. параметр m, который генерирует в генераторе нагрузки значения Bm нагрузки, это значение посылается подвижный сервисный коммутационный центр MSC2 в сигнале 110. Значения Bp, B1 комбинируются в подвижном сервисном коммутационном центре MSC2 со значениями Bi, Bc, Bp нагрузки и значением Bm нагрузки в комбинирующих схемах S1, S2, S4, S5. Компаратор COMP3 сравнивает комбинированные значения нагрузки и выбирает комбинацию базовых станций, речевой канал и мощностной режим, которые еще обеспечивают соединение между подвижной станцией MS1 и абонентом A через одну из базовых станций BS1 - BS3 с наименьшим значением нагрузки. Затем выполняется процесс проверки (верификации), в котором подвижная телефонная станция проверяет, что подвижная станция MS1 имеет полномочия устанавливать соединение. Это подробнее объясняется в CME 20 документе по тренировке системы, Ериксон радиосистемы AB, 1991 г. Связь для процесса верификации теперь продолжается по специализированному каналу DCCH, управления, выделенному подвижной станции MS1. Если подвижная станция MS1 является разрешенной, то подвижная сервисный коммутационный центр MSC2 посылает сигнал 106 подтверждения доступа на подвижную станция MS1 через специализированный канал DCCH управления. Затем подвижная станция MS1 посылает на подвижный сервисный коммутационный центр MSC2 сигнал 107 запроса соединения вместе с телефонным номером 108 абонента A через специализированный канал DCCH управления. Подвижная телефонная станция принимает сигнал 107 запроса соединения и посылает на подвижную станцию MS1, через контроллер BSC2 базовой станции, сигнал 109, который содержит информацию, касающуюся выбранной базовой станции, выбранного речевого канала и мощностного режима. Тогда соединение устанавливается по специализированной каналу DCCH управления путем использования выбранной комбинации базовой станции, речевого канала и мощностного режима.
Значения нагрузки могут также генерироваться в подвижной станции MS1 и подвижном сервисном коммутационном центре MSC2. Альтернативно, комбинацию можно осуществить в подвижной станции, базовой станции или базовом контроллере. Вышеприведенные примеры упрощены, и необходимо отметить, что способ процедуры может быть модифицирован в рамках области действия идеи изобретения. Необходимо также отметить, что в случае примеров осуществления, приведенных в качестве примера, значения нагрузки вычисляются исключительно для речевого канала, но не для каналов DCCH и CCCH управления.
Реальная процедура сигнализации выполняется согласно процедуре сигнализации N 7 в соответствии с CCITT (см. вышеуказанный источник - документ CMC 20 тренировки системы системного обучения).
Моделирование выполнялось на подвижной телефонной системе, к которой было применено изобретение, и получены очень хорошие результаты. По сравнению с подвижной телефонной системой, которая использует фиксированное частотное разделение, здесь получено увеличение мощности на 100%. Другим преимуществом, обеспечиваемым изобретением, является то, что подвижные станции потребляют меньше энергии и что в связи с этим батареи подвижных станций служат дольше. Кроме того, в мобильных телефонных системах, использующих настоящее изобретение, нет необходимости в телефонном планировании. Это очевидно из отчета "Повышение мощности в TDMA системе" Магнуса Алгрена, Хакена Андерссона и Кеннет Вальстед, Эрикссон радиосистемы AB, апрель 1993 г., который предполагается опубликовать. Примерами значений нагрузки, которые использовались при моделировании являются Bpmax = 1000 согласно фиг. 6e, Bcmax = 1800 согласно фиг. 6d, значение B4 = 200/Д6 согласно описанию фиг. 6c, так, что значение нагрузки составляет 4000 по осям C/Ined и C/Iup. Видно также, что значения Bh1, Bh2 и Bh3 нагрузки согласно фиг.8 достигает, соответственно, величин 300, 200 и 100,
Эти цифровые значения величин нагрузки могут быть получены прямым вычислением, например, уровней сигнала от базовой или мобильной станции. Моделирование также проводилось на подвижной телефонной системе, согласно вышеизложенному, с намерением получить адекватные значения нагрузки. Использовались отдельные цифровые значения для Bpmax, B4 и других величин нагрузки, а также комбинация числовых величин, которая дает максимальное использование выбранных ресурсов. Одним примером критерия для использования ресурсов является выбор значений нагрузки, которые разрешают наибольший возможный поток обмена информацией. Могут также применяться полномасштабные испытания с помощью замены числовых значений величин нагрузки в радиосистеме на текущий поток обмена информацией.
Изобретение может также применяться с радиокоммуникационными системами с неподвижными радиостанциями, например, радиоканальной системой. Иногда бывает, что подвижная телефонная система используется в качестве неподвижной сети, когда отсутствует телефонная сеть общего пользования, хотя подвижные станции стационарно устанавливают абоненты.
В традиционных подвижных радиосистемах одна и та же базовая станция используется для восходящей линии и для нисходящей линии соединения двунаправленного соединения, для нисходящей линии того же самого соединения может быть и другая базовая станция. Изобретение также может быть использовано и для таких случаев.
В традиционных подвижных радиосистемах для нисходящей линии используется лишь один радиоканал. С другой стороны, в новом CDMA стандарте в определенных случаях для одиночного соединения используется более одного радиоканала от более одной базовой станции, чтобы получить разнообразие передатчиков в нисходящей линии. Изобретение может также применяться с подвижными радиосистемами, которые используют CDMA стандарт, а также с подвижными радиосистемами, которые используют однонаправленные соединения, где одна и та же частота используется как для восходящей, так и нисходящей линии.
В традиционных подвижных радиосистемах базовые станции являются стационарными. Однако возможна подвижная радиосистема, в которой базовая станция подвижна. Это применяется, например, когда необходимо временно увеличить мощность на переменных местоположениях.
Значение нагрузки, которые тем выгоднее, чем меньше значение нагрузки для соединения, описаны выше. Однако, очевидно, что можно использовать в рамках изобретения другие типы значений нагрузки, например инверсные значения величин нагрузки. Это в результате может обеспечить новый тип значения нагрузки, коэффициент качества, который становится тем более выгодным, чем большее значение имеет коэффициент качества для соединения.
Данное изобретение не ограничено вышеописанными примерами его осуществления и возможны варианты в рамках нижеприведенной формулы изобретения.
Способ оптимизации использования каналов, замены каналов и процедур поддержания связи с перераспределением каналов в подвижной системе связи, в которой парамеры - отношение сигнал/помеха, мощность передачи, затухание уровня сигнала, эксплуатационный параметр и значение гистерезиса, характеризующие систему связи, формируют значения нагрузки для соединений через разные каналы/базовые станции между абонентами в телефонной сети общего пользования и подвижными станциями. Различные виды параметров могут непосредственно сравниваться с помощью значений нагрузки, которые комбинируются для получения общего значения нагрузки для каждого соединения. Общие значения нагрузки для соединения оценивают для альтернативных каналов/базовых станций и эти общие значения нагрузки сравниваются с первым общим значением нагрузки. Система осуществляет замену на канал/базовую станцию, которые имеют наилучшее значение нагрузки на основе сравнения. Технический результат заключается в том, что значения нагрузки могут использоваться для оптимизации ресурсов внутри одной или более базовых станций так чтобы сумма значений нагрузки была более выгодной. 10 с. и 41 з.п. ф-лы, 13 ил.
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ УСТАНОВОК К ГИДРАНТАМ ПОДВОДЯЩЕЙ СЕТИ | 1971 |
|
SU419205A1 |
| УСТРОЙСТВО для САМОВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННОЙ ЧАСТИ ДЕТАЛИ | 1967 |
|
SU419243A1 |
| Поворотный механизм | 1974 |
|
SU490554A1 |
| US 5157709 A, 20.10.82 | |||
| US 5134709 A, 28.07.92 | |||
| РЕГУЛИРУЮЩИЙ ОРГАН ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ | 2003 |
|
RU2231142C1 |
| Система радиосвязи с подвижными объектами | 1991 |
|
SU1837403A1 |
| SU 11073545 A, 07.08.84. | |||
