扩频通信系统及其过载控制方法 本发明涉及一种扩频通信系统和在一单元中移动台与基站之间的通信中反相链路信号(从基站向移动台的通信)的干扰量等于或大于扩频通信系统的允许值的情况下的过载控制方法。
在扩频通信系统，使用相同的频带可以进行多个通信。这是因为每个通信是在发送端用具有正交性的码扩展调制的，而且在接收端每个通信可以通过用相同码扩频解调(解扩频)。
由于地理和天气状况和类似的原因造成的传输延迟差别和由于在移动站和基站之间多路径的传输造成的时间偏差使得这个正交性不完善，而且与不相干码相关地多路径，即不相干通信，以及与相干码相关的多路径，即相干通信，在某些情况下具有相关的成分。这些相关成分在相干通信中变成了干扰成分，导致通信质量的变差。由于干扰成分是按照这样一种因素产生的，所以干扰量随着通信数目的增加而增加。
在无线电通信系统中，为提高通信质量通常需要预定一信号/噪音比。在扩频通信系统中，由于每个通信是用相同的频带进行的，需要一预定的信号/(噪音+干扰)比，以确保高质量的通信。这个比通常表示为信号/干扰比=Eb/IO比(Eb：需要的接收电波功率，IO：干扰波功率)。此外，为确保预定通信质量所需的Eb/IO被表示为一特定的Eb/IO比。
通常，通信质量在帧错误率(FER)的基础上确定的。由于衰减频率和Eb/IO比测量精度的影响，为获得给定的FER所需的Eb/IO比变化，因此总是需要被校正。由于这个原因，基站根据测量的接收的无线电波的FER改变为获得保证通信质量所需的FER的特定的Eb/IO比，致使为保证通信质量所需的FER维持常数。这个作用被称为外环控制。
通常，随着通信数量的增加，由于干扰波(IO)增加，Eb/IO比下降。在这种情况下，基站增加每一移动台的发送输出功率以增加信号电平(Eb)，在以便在每一通信中保证特定的Eb/IO比。
然而在扩频通信系统中，由于过度的信号能量将在不相干和相干通信中造成干扰，在基站中的各个通信中的Eb/IO比必须是几乎相等的。因此基站控制每一移动站的发送功率以使各个通信中的Eb/IO比几乎相等。因为操作是在高速情况下通过移动台和基站之间反馈控制以吸收如衰减这样的电平变化而进行的，所以这种控制被称作高速闭环控制。
作为在高速闭环操作中的基准的一Eb/IO比将被称为基准Eb/IO比。通常，这个基准Eb/IO比被设定为等于特定的Eb/IO。也就是，为获得保证通信质量的FER而特定的并且是通过外环控制获得的Eb/IO比被设定为在高速闭环控制中的基准Eb/IO比，而且每个移动台被指示增加/减少发送功率，致使由每个移动台的接收功率获得的Eb/IO比被设定为在基站中的这个基准Eb/IO比。
外环控制和高速闭环控制的组合将被称作发送功率控制。
然而如图10A所示，当通信量变成预定量或大于预定量时，即使信号电平(Eb)增加，干扰量也相应的增加。因此，如图10B所示，不能得到特定的Eb/IO。在此情况下，如果通信量进一步增加，所有的通信将不能进行。这就是一种干扰量等于或大于允许值的状态。
另一问题是，基站为了在移动站获得特定的Eb/IO比而连续地增加每一移动台的发送输出，也在相邻的基站中造成了不需要的干扰。结果，相邻基站的通信容量降低。在最差的情况下，在相邻基站中发生通信失败。此外，将发生这样一种连锁反应，即在宽范围内通信质量变差或通信失败。
在常规技术中(IS-95系统)，根据由于不能获得一特定的Eb/IO比而造成的反相链路无线电帧的FER降低，监测到在一个单元中通信之间的反相链路的干扰量等于或大于一允许值。在这个监测结果的基础上，对反相链路干扰量等于或大于允许值的基站和属于相邻基站的移动台进行始发端/终端控制，因此减少了通信质量的变差。
然而为增加FER测量精度，需要许多采样，因此为检测这样一种通信质量变差要用很多时间。由于这个原因，属于在一个单元中通信间反相链路干扰量等于或大于允许量的基站的每一个移动台的发送功率被进一步增加，直到监测出质量变差为止。同时，在相邻基站中产生过量的干扰。
在上述的常规扩频通信系统中，为检测一个单元中通信间干扰量是等于或大于允许值需要较多时间，这是因为这个检测取决于FER值的检测。
本发明的目的是提供一种扩频通信系统，其可以在一短时间内检测在一个单元中的通信之间反相链路干扰量等于或大于一允许量。
为了实现上述目的，按照本发明提供了一种用于扩频通信系统的过载控制方法，其包括如下步骤：当与在自单元(self-cell)中的一基站通讯的处理过程中移动台数不小于预定数时，对基站通信无线帧中的反相链路发送功率位测量增加指令的比率，并且指示所述移动台的发送功率增加/减少，所述的无线帧是在与所述的基站通讯处理过程中从所述的移动台发送的；当测量的增加指令的比率不小于预定值时，确定在所述基站和所述移动台之间进行的通信间的反相链路干扰量不小于所允许的值；以及当确定通信间的反相链路干扰量不小于允许值时，通过执行发送功率限制和始发端/终端限制中的至少一项，减少通信之间反相链路干扰量。
图1示出了本发明第一实施例的扩频通信系统的结构；
图2示出了图1中从一基站向每个移动台传输的传输数据的结构；
图3示出了在发送功率增加指令比率近似等于发送功率降低指令比率的情况下，在图1所示的扩频通信系统中基站的操作；
图4示出了在发送功率增加指令比率较大时图1所示的扩频通信系统中基站的操作的示意图；
图5示出了图1所示的扩频通信系统中操作过程的流程图；
图6是图1中基站和移动台的详细结构的方块图；
图7示出图1和图6中扩频通信系统操作的流程图；
图8是在图7的流程中在步骤S12的详细处理过程的流程图；
图9是用于说明本发明的第二实施例的扩频通信系统的操作的流程图；
图10A和10B是显示功率值和作为移动台数的函数的Eb/IO比变化的曲线图。
下面将参照附图详细地描述本发明。
第一实施例
图1示出了本发明第一实施例的扩频通信系统的结构。参照图1，这个实施例的扩频通信系统是由一移动通信网络40组成，该通信网络40包括由一个移动通信交换中心(未示出)和类似装置，与移动通信网络40连接的多个基站301-303，以及在由基站301-303构成的单元381至383中移动的多个移动台20构成。
在扩频通信系统中，从各个移动台20发送的无线电波必须以几乎恒定的接收功率到达基站301-303。为达到这个目的，基站301-303控制各个移动台301-303的发射功率。如果由每个基站301-303接收的功率高于特定的Eb/IO比，每个基站向相对应的移动台20输出一发射功率下降指令。如果接收的功率低于特定的Eb/IO比，每个基站向相对应的移动台20输出一发射功率增加指令。
这些增加和下降指令是由包含在从基站301-303向移动台20发送的数据中的TPC(发送功率控制)位表示的。
图2示出了从每一基站301-303向移动台20发送的数据的结构。
参照图2，数据组成多个信道130。各个信道130被称为超级帧，其是以640ms(毫秒)间隔排列的。每个信道130由64个无线帧1311-13164组成。每个无线帧1311-13164是由16个时隙1321-13216组成。在作为通常业务信道的各信道130中，每个时隙1311-13164由先导标志133、TPC位134和用户数据135组成。
如上面所描述的，TPC位134被设置在各个时隙1321-13216中，从而是以0.625ms的间隔从各基站向相应的移动台发送。因此，每个移动台以0.625ms的间隔改变它的发送功率。
假设在每个基站301-303，在通信过程中的移动台20的数量等于或大于预定的数，而且在每个单元中通信之间的反相链路干扰量小于一允许值。在这种情况下，由于移动台20独立地工作，在每一基站中用于发送功率控制的增加指令的比率与下降指令的比率变为大体上几乎相等。
在此情况下，将移动台20的数量限制到预定数或大于预定数的原因在于，如果移动台20的数量是一，而且移动台20从相对应的一个基站301-303移开，用于发送功率控制的增加指令的比率变成100％。如上所述，当移动台20的数量小时，增加和降低指令的比率根据每一移动台20的操作变化很大。然而，如果移动台20的数量是预定数或大于预定数，从概率上讲，增加指令部分变为几乎等于降低指令部分。由于每个基站301-303管理可以用在自单元中的无线电信道资源数，在自单元中当前存在的移动台20的数量可以通过这些无线电信道的使用状态(位置状态)得到。
图3示出了在发送功率增加指令比率近似等于发送功率降低指令比率的情况下，在图1所示的扩频通信系统中基站301的操作；
参照图3，在单元381中存在六个移动台201-206。如果在该单元中的各个通信之间的反相链路干扰量不超过允许值，而且维持了正常的无线电通信质量，由基站301使用的作为给移动台201-206的对输出反相链路发送功率的指令位的TPC位表示的的增加和降低指令按照几乎相等的比率包含在数据中。
一旦在单元381中反相链路干扰量超过允许值，基站301向在单元381中的所有移动台201-206输出发送功率增加指令，以获得特定的Eb/IO比。所以，总体上说在单元381中增加指令部分变成较大。在图4示出这个状态。
因此，在此实施例中，通过检测对TPC位的增加指令的比率是否较大，检测超过允许值的反相链路干扰量。
下面将参照图5的流程图对此实施例的扩频通信系统的工作过程作一简略描述。
首先，在无线电信道质量为正常的一状态，而且在单元中对TPC位的增加指令比不大而是正常时，确定在单元中各个通信之间的反相链路干扰量是否等于或大于允许值(步骤S101)。如果反相链路干扰量小于允许值，则维持当前状态。当在单元中的移动台201-206数量等于或大于预定数时，而且对单元中TPC位的增加指令比等于或大于预定的比率，其在步骤S101确定在单元中反相链路干扰量等于或大于允许值。所以，在单元中每个移动台201-206的发送功率被降低，而且在由相邻基站形成的单元中与移动台201-206对应的始发端/终端被限制(S102)。根据这个控制，反相链路干扰量被降低到小于允许值。
以这种方式，始发端/终端限制和发送功率限制是柔性执行的，直到反相链路干扰量变成小于预定的允许值(步骤S103)，从而最佳地保持通信量和服务质量。在这种状态中，检查反相链路干扰量是否变成小于允许值(步骤S104)。如果确定反相链路干扰量变为小于允许值，始发端/终端限制和发送功率限制被取消(步骤S105)。取消操作之后，流程回到初始无线电信道为正常的步骤S100。
图6是图1中基站和移动台的详细结构的方块图。
为描述方便，图6只示出了与移动通信网络40连接的基站301和进行无线通信的移动台201。移动台201是由接收部分21、反相链路发送功率控制部分23、发送部分24和控制部分22组成。
接收部分21接收并解码来自基站301的信号，并传送解码的信号到控制部分22。接收部分21还向反相链路发送功率控制部分23输出包含在解码数据中的TPC位。反相链路发送功率控制部分23根据来自接收部分21的TPC位改变发送部分24的发送功率。发送部分24按反相链路发送功率控制部分23指示的发送功率进行发送。
控制部分22根据来自移动通信网络40的始发限制信号抑制始发端，该限制信号是包含在从接收部分21传送的数据中，控制部分22还根据始发限制取消信号取消始发端限制。如后面将描述的，始发限制信号是通过基站301从移动通信网络40发送到移动台201，具有由始发端限制信号指定的移动台识别码(例如按单元数字指定)的移动台201制止新的始发端。
基站301是由接收部分33、反相链路发送功率控制位确定部分32、发送部分31、控制部分34，以及反相链路发送功率外环控制部分35组成。
接收部分33接收和解码来自移动台201的信号，检测在无线帧中的错误，并测量Eb/IO(所需要的接收的电波功率与干扰波的比率)比。反相链路发送功率外环控制装置35测量接收部分33接收的反相链路无线帧的帧错误率，并设定一特定的Eb/IO比以设定对应于预定的服务质量的一FER。这个特定的Eb/IO比被设定作为基准Eb/IO比，作为在反相链路发送功率控制位确定部分32中的一确定标准。
如果由接收部分33测量的反相链路无线帧的Eb/IO等于或高于由反相链路发送功率外环控制装置35设定的基准Eb/IO比时，反相链路发送功率控制位确定装置32产生表示一指令的反相链路发送功率控制位以降低移动台的发送输出。如果由接收部分33测量的无线帧的Eb/IO比小于设定的基准Eb/IO比时，反相链路发送功率控制位确定装置32产生表示一指令的反相链路发送功率控制位以增加移动台的发送输出。
发送装置31将由反相链路发送功率控制位确定部分32产生的TPC位插入到一传输帧中，并且基于始发限制信号和始发限制取消信号的接收将产生的帧作为发送数据发送，其是通过控制部分34从移动通信网络40向移动台201发送的。
控制装置34获得在通信过程中给移动台201的对TPC位的增加指令比。如果在通信处理过程中移动台数等于或大于预定的数，而且反相链路发送功率控制位的增加指令比等于或高于预定比率时，控制装置34确定单元中反相链路干扰量等于或大于允许值。因此，控制装置34向反相链路发送功率控制位确定装置32输出一指令以无效当前设定的基准Eb/IO比，并存储该基准Eb/IO比。
控制部分34通知移动通信网络40在单元中反相链路干扰量等于或大于允许值。并根据来自移动通信网络40的始发端/终端限制信号，控制部分34向发送部分31输出始发端/终端限制信号。
控制部分34保持输出指令到反相链路发送功率控制位确定装置以降低基准Eb/IO比，直到反相链路发送功率控制位的增加指令比变为预定的比率或小于预定的比率为止。一旦检测反相链路发送功率控制位的增加指令的比率小于预定的比率，控制部分34确定在单元381中反相链路干扰量已落入允许值的范围内，并逐步地将基准Eb/IO比恢复为始发端/终端限制之前的基准Eb/IO比。
控制装置34通知移动通信网络40在单元381中反相链路干扰量已落入允许值的范围内(这个通知由图1中“A”表示)。
根据在始发端/终端限制控制期间产生的新的始发端/终端呼叫(例如，来自受到始发端限制的那些移动台之外的一移动台的始发呼叫或经切换已经进入该单元的一移动台的相关呼叫)，控制部分34可以指示反相链路发送功率控制位确定装置32设定初始Eb/IO比为始发端/终端限制之前一刻的基准Eb/IO比，以便保持通信质量。
由于基站通知在单元381中反相链路干扰量等于或大于允许值，移动通信网络40向与基站301相邻的基站302和303(图1)输出始发端/终端限制指令。由于基站通知在单元381中反相链路干扰量落在允许值范围内，移动通信网络40向基站301和与基站301相邻的基站302和303(图1)输出始发端/终端限制取消指令(这个通知由图1中“B”表示)。
下面将参照图7、8和9详细地描述具有上述结构的扩频通信系统的操作。
图7是用于说明图6中扩频通信系统操作的流程图，尤其是在基站301中的过载监控操作。
当在单元381中通信处理过程中移动台20的数量小于预定数，基站301不做任何动作，而仅在移动台20的数量等于或大于预定数时，基站301才进行过载监控操作(步骤S1)。
控制部分34测量向单元中移动台20发送的对所有发送功率控制(TPC)位的增加指令的比率(步骤S2)，并检查该比率是否等于或高于预定的比率(步骤S3)。如果该比率等于或高于预定的比率，控制部分34确定在单元381中的反相链路干扰量等于或大于允许的值(步骤S4)。例如，这个预定值被设定为60％。
然后，控制部分34进行反相链路发送功率外环控制以存储设定在反相链路发送功率控制位确定装置32中的基准Eb/IO比，并无效该基准Eb/IO比(步骤S5)。控制部分34通知移动通信网络40在单元381中反相链路干扰量等于或大于允许值(步骤S6)。
基于在单元381中反相链路干扰量等于或大于允许值，移动通信网络40与表现反相链路干扰量等于或大于允许值的基站301和相邻的基站302和303相对应地执行始发端/终端限制(步骤S7)。如上所述，在此情况中，移动通信网络40识别号的单元数字或奇/偶数指定将受到限制的每一移动台。然后控制部分34向反相链路发送功率控制位确定装置32输出一指令以降低基准Eb/IO比(步骤S8)。
控制装置34再测量到TPC位的增加指令比(步骤9)并检查该比率是否等于或大于预定的比率(步骤S10)。如果该比率等于或大于预定的比率，控制装置34确定在单元381中反相链路干扰量没落在允许值的范围内，并指示反相链路发送功率控制位确定装置32进一步降低基准Eb/IO比(步骤S10)。
如果在步骤S10确定在单元381中对TPC位的增加指令比低于预定的比率，控制部分34确定在单元381中反相链路干扰量小于允许值(步骤S11)，并逐步地取消对应于反相链路发送功率控制位确定装置32的基准Eb/IO比控制，从而将其恢复为原始的基准Eb/IO比(步骤S12)。
然后，基站301通知移动通信网络40在单元381中反相链路干扰量小于允许值(步骤S13)。基于在单元381中反相链路干扰量小于允许值，移动通信网络40逐步地取消在基站301和相邻的基站302和303的始发端/终端限制(步骤S14)。
这个操作是通过逐步地降低指定作为受限制的移动台的那些移动台的识别号的单元数字的数量实现的，以便于逐步地降低受限制的移动台的数量。
下面将参照图8详细地描述在图7的流程图中在步骤12中通过反相链路发送功率外环控制如何将基准Eb/IO比逐步恢复到在限制之前的基准值的例子。
在步骤S11确定在单元381中反相链路干扰量落在允许值范围内之后，控制部分34增加为反相链路发送功率控制位确定装置32设定的基准Eb/IO比，使该比率发送功率限制前的基准Eb/IO比(步骤S12-1)。
然后控制装置34测量到单元381中所有TPC位的增加指令比(步骤S12-2)并检查该比率是否低于预定的比率(步骤S12-3)。如果该比率低于预定的比率，控制装置34保持向反相链路发送功率控制位确定装置32输出一指令以降低基准Eb/IO比，直到在单元381中对所有TPC位的增加指令比变成等于或大于预定的比率为止(步骤S12-4)。
如果在步骤S12-3确定对TPC位的增加指令比小于预定的比率，控制装置34确定在单元381反相链路干扰量落在允许的范围内(步骤S12-5)。
控制部分34将用于反相链路发送功率控制位确定装置32的当前分配的基准Eb/IO比与发送功率限制之前的基准Eb/IO比相比较(步骤S12-6)。如果他们相互不一致，控制装置34确定没有获得满足预定通信质量的特定的Eb/IO比。流程回到步骤S12-1。接着，步骤S12-2至S12-6的处理过程被重复直到用于反相链路发送功率控制位确定装置32的当前分配的基准Eb/IO比变成等于发送功率限制之前的基准Eb/IO比为止，以使在单元381内反相链路干扰量落在允许值的范围内。
如果在步骤S12-6确定用于反相链路发送功率控制位确定装置32的当前分配的基准Eb/IO比等于发送功率限制之前的基准Eb/IO比，控制装置34确定保证了所需要的通信质量，而且在单元381内反相链路干扰量已落在允许值的范围内(步骤S13)。
在这个实施例的扩频通信系统中，由于是在对TPC位的增加指令的比率的基础上确定反相链路干扰量是否等于或大于允许值，所以与已有技术相比，可以更精确和更快的确定反相链路干扰量是否变成等于或大于允许值。这就使相邻基站的干扰最小。
此外，根据这个实施例的扩频通信系统，在超出允许值的反相链路干扰量被降低到允许值之后，通信量和服务质量可以保持在最佳的接近允许值，直到反相链路干扰量变成小于允许值。这是因为始发端/终端限制和发送功率限制可以逐步地取消。如果始发端/终端限制和发送功率限制被立刻取消，通信量增加，而且反相链路干扰量再一次大幅度增加，提出一移动通信系统稳定性的问题。
图9是用于说明本发明第二实施例的扩频通信系统的操作过程的一流程图。由于第二实施例的结构与第一实施例的结构相同，所以将省略对其的描述。
这个实施例的扩频通信系统的操作不同于第一实施例的部分仅在于图9流程中的处理过程代替了图7流程中在步骤S12和S14中的处理过程。
下面将详细地描述这个实施例的扩频通信系统的操作，例如，在这样一种情况下，即移动通信网络40逐步地取消在单元381中表现出反相链路干扰量在允许值范围内的基站301和相邻基站302和303的始发端/终端限制。
基于基站301通知在单元381内反相链路干扰量已落在允许值的范围内(步骤S13)，移动通信网络40检查在基站301和相邻基站302和303的始发端/终端限制是否被取消(步骤S14-1)。如果限制没有被取消，移动通信网络40放开所有始发端/终端限制(步骤S14-2)。
在这种情况下，为放开始发端/终端限制需将如已提出连接请求的十个移动台中只有一个允许连接的这样一个状态改变为允许十个移动台中的三个移动台连接的状态。
如果在步骤S14-1确定所有的始发端/终端限制被取消，流程回到步骤S1。
基站301测量到单元381中对所有TPC位的增加指令比(步骤S12-12)并检查对TPC位的增加指令比是否等于或高于预定的比率(步骤S12-13)。如果该增加指令比超过预定的比率，基站301进行控制以降低用于反相链路发送功率控制的基准Eb/IO比(步骤S12-14)。其后，基站301保持进行控制以降低用于反相链路发送功率控制的基准Eb/IO比，直到对所有TPC位的增加指令比变成几乎等于降低指令比为止(步骤S12-12至S12-14)。
在这种情况中，基站301检查用于反相链路发送功率控制的基准Eb/IO比是否等于或小于预定的降低基准Eb/IO比阈值(例如，始发端/终端限制之前的Eb/IO比，其为保证由管理移动通信系统的人确定的最小服务质量的一值)(步骤S12-18)。如果基准Eb/IO比等于或小于该低限阈值，基站301通知移动通信网络40反相链路干扰量等于或大于允许值(步骤S6)。
因此，移动通信网络40再一次在表现反相链路干扰量等于或大于允许值的基站301和相邻的基站302和303进行始发端/终端限制(图7中步骤S7)。
如果在步骤S12-13确定增加指令比小于预定的比率，则在步骤S12-15、S12-16和S12-17进行与图8中步骤S12-3至S12-6相同的处理过程，而且流程进入到步骤S13。
按照这个实施例，当基准Eb/IO比被降低时，即使增加指令比没有变为低于预定的比率，由于基准Eb/IO比保持高于低限阈值，所以可以保持最小通信质量。
按照第一和第二实施例，移动通信网络40设置在基站301的单元381中反相链路干扰量将小于允许值。而且移动通信网络40在基站302和303上进行相似控制。
另外，按照第一和第二实施例，基站301至303中的每一个包括反相链路发送功率外环控制部分35。而且，移动通信网络40包括反相链路发送功率外环控制部分35。
此外，按照第一和第二实施例，反相链路干扰量是否等于或大于允许值是通过检查增加指令比是否等于或大于预定比率而确定的。然而，这个预定比率可以根据移动台的数量而改变。例如，当移动台的数量是0至4时，不进行任何发送功率限制和始发端/终端限制；当移动台的数量是5至10时，预定的比率被设定为80％；当移动台的数量是11或更多时，预定的比率被设定为60％。
如上面已描述的，按照本发明，当在单元内反相链路干扰量变为等于或大于允许值时，与已有技术相比，可以更精确地和更快地执行适当的发送功率限制和始发端/终端限制。因此，相邻基站的干扰可以最小化。这可以改善扩频通信系统的稳定性。