一种PHS系统频点分配方法 【技术领域】
本发明涉及一种TDMA-TDD(Time Division Mulitiple Access/Time divisionDuplex；时分多址、时分双工)方式的PHS系统(Personal Handyphone System：个人手持电话系统)的频点分配方法。
背景技术
频点资源对于无线通信系统来说是非常重要的。每种系统都要求在有限的频带范围内实现更多的功能，提供最优质的服务。因此频点资源充分合理的应用就成为无线系统设计的一个很重要的方面。目前的频点分配方案主要有静态信道分配和动态信道分配两大类。前者是事先将各小区使用的频点分为几组，根据较详细的环境因素规划来确定在通话时该分配那个频点。后者通过动态的检测各频点地干扰程度来确定频点的最后分配。
传统的频点分配大部分采用静态分配的方法。将一个大的服务区域划分成多个小的“蜂窝”，然后在各“蜂窝”小区内重复使用频点资源。这个可重复使用的频点数量，或是说是频点可重复使用的最小距离，是通过静态的设计得出来的。这种静态设计考虑到联合通道干扰，这种干扰的程度主要取决于重叠信道的信号发送位置之间的距离，因此静态频点分配方法只保证需重复使用的频点在各小区间的距离不小于一定的长度就可以了。当然，这种静态频点分配方法也有一定的改进，它可以加入对已知环境和气候等因素的考虑。但是，不管静态频点分配时考虑的因素有多少，这种静态设计的方法都不可能适应不断变化的无线传播环境。尤其是在PHS系统，或是其它的微蜂窝小区系统中，覆盖区内环境变化的影响表现得更为明显。由于天线较低，发射功率较小，使得该类系统中诸如建筑物、树木和行驶的车辆等干扰源产生的影响变得突出了。因此静态的模型已经不能很好的满足PHS系统频点分配的需要。这也是本发明所要解决的主要技术问题。
美国专利US6032045提出了一种准动态的频点分配方法。它通过需分配频点的基站对周围信号进行功率检测，并将检测数据传送给这一小区所有基站的控制单元，由控制单元对数据进行分析并给该基站分配频点。这种频点分配经过多次的数据验证后就确定下来，以后该基站在一定的时间内就使用该频点来与移动台建立通信链路了。该方法与静态频点分配的区别仅在于开始分配频点时采用了动态搜索的方式，但一旦频点分配好后，就在一段时间内是固定的。其缺点在于：第一次频点分配好之后，基站所使用的频点不会在短时间内重新分配，这就不能及时反应当时的无线环境情况。
中国专利ZL98102685提出了这样一种信道分配方法，它根据一呼叫请求信号确定一干扰检测标准，根据选定信道中的干扰检测标准，确定选定发射时隙中是否出现干扰，并根据选定信道中的预定干扰检测标准，确定选定接收时隙中是否出现干扰。如果确定了选定发射和接收时隙中没有干扰，选定信道就作为通讯信道分配下去。然后移动台在所指定的信道上执行载波检测，若满足条件则在指定信道上开始通讯，否则，移动台会再一次发起链路信道建立请求。这一技术的缺点在于：该方法在移动台发起链路信道建立请求后会有大量的检测工作，只有满足各项检测条件后才能为用户分配信道，加长了呼叫建链的时间。
【发明内容】
本发明的目的是要解决现有技术中PHS系统的频点分配方法无法满足不断变换的无线传播环境、呼叫建链时间长的问题，提出一种快速、动态的PHS系统频点分配方法。
一种PHS系统频点分配方法，包括下列步骤：
(1)判断基站是否完成了空中同步过程，如果没有，则将整个接收时间内的频点全置成控制频点；
(2)如果完成了同步过程，则从网络侧获取可用频点表；
(3)判断该时隙是否是控制时隙，如果是，则将规定的控制频点分配给该时隙后结束；
(4)如果该时隙不是控制时隙则进一步判断该时隙是否处于通话状态，如果是，则将由网络侧下发的该时隙的通话频点分配给该时隙，并且将该分配的频点在频点表中置为“不可用”后结束；
(5)否则进行频点搜索，并将搜索到的最优频点值上报给网络侧，然后结束。最优频点的搜索和上报包括以下具体步骤：
(1)本轮频点搜索开始，先判断上一轮频点搜索是否有最佳频点上报；
(2)如果有，则从上一轮上报的最佳频点开始搜索，并恢复可用频点表；如果没有，则随机产生该时隙的本轮搜索起始频点；
(3)依次置搜索频点并且获取各搜索频点的RSSI值；
(4)按照优选准则获取本轮搜索的优选频点并向网络侧上报，本轮频点搜索结束。
本轮搜索优选频点的步骤包括以下具体步骤：
(1)按照RSSI值判断该频点是否是优选频点1；如果是，则上报网络侧本轮优选频点为优选频点1，本轮频点搜索结束；
(2)否则，依次择一地判断该频点是否为优选频点2～优选频点7的其中之一，如果不是则执行步骤(4)；
(3)如果得到优选频点2～优选频点7的其中之一，则进一步判断该优选频点是否已经被搜到过；如果没有被搜到过，则记录该优选频点并执行步骤(4)，否则直接执行步骤(4)；
(4)按照上述的方法遍历所有频点；
(5)判断是否得到优选频点上报，如果有，则按照优先级由高到低的顺序向网络侧上报优选频点后结束本轮搜索，否则上报“无可用判断”后结束本轮搜索。
上述的优选频点1～优选频点7的优先级为从高到低依次排列，并且：如果有连续七个频点的RSSI值都小于小门限T2时，则与两边各间隔三个频点的中间频点为优选频点1；如果有连续五个频点的RSSI值都小于小门限T2时，则与两边各间隔两个频点的中间频点为优选频点2；如果有连续七个频点的RSSI值都小于大门限T1时，则与两边各间隔三个频点的中间频点为优选频点3；如果有连续五个频点的RSSI值都小于大门限T1时，则与两边各间隔两个频点的中间频点为优选频点4；如果有连续三个频点的RSSI值都小于小门限T2时，则与两边各间隔一个频点的中间频点为优选频点5；如果有连续三个频点的RSSI值都小于大门限T1时，则与两边各间隔一个频点的中间频点为优选频点6；如果以上情况都不满足，则RSSI值小于大门限T1的频点中RSSI值最小的频点为优选频点7。
本发明所提出的方法克服了现有技术中频点分配的静态化的缺陷，能不断的进行无线环境的干扰检测，动态地寻找优选的频点。此外，由于这种动态搜索过程是在基站空闲的时间内完成的，因此基站在建链请求后能迅速的将优选频点分配下去，在保证通话质量的同时提高了频点分配的效率，加快通话的建链时间。
【附图说明】
图1是PHS移动通信系统信道分配结构简图。
图2是本发明中使用到的可用频点表的示意图。
图3是本发明所提出的方法的总流程图。
图4是本发明中各优选频点的定义及其优先级排列顺序。
图5是图3中最优频点搜索上报的处理流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1是PHS移动通信系统信道分配结构简图。如图1所示，PHS系统的一个呼叫区由多个固定台(基站)组成，每一个固定台对应一个微单元，每个固定台(CS)10能够与微单元40中的一个移动台(PS)30建立通讯联络。网络侧20是用来建立固定台与交换网之间的通讯。当固定台10没有收到任何建立呼叫的请求时，时隙控制与处理模块103通过发送/接收模块101所提供的接收信号场强指示RSSI(Receive Signal Strength Indicator)值来监测当前环境下各频点的干扰状态。时隙控制与处理模块103在进行频点搜索时需要从网络侧获取系统规定的可用频点信息，链路接口104将可用频点信息传送给时隙处理模块。
图2是本发明中使用到的可用频点表的示意图。考虑到系统的扩容，在本发明的一个实施例中将PHS系统的可用频点定为80个，那么第N个频点对应的中心频点为(1895.15+0.3*N)MHz。80个频点用连续的80个位依次表示，每一位对应表示一个频点，用0/1表示系统规定该频点不可用/可用，如图2(a)所示。这样整个频点表占用了连续的5个字空间，如图2(b)。这个频点表所表示的是在网络规划时对某小区内PHS系统频点使用的事先约定。比如0频点(对应于1895.15MHz)是我国无线电委员会规定PHS系统频段范围外的频点资源(国家规定PHS的频段为1900～1920MHz)，因此该频点对应位的内容应置为0。另外，如果某小区采用了22频点作为该小区的控制频点，则应该在频点表中将该频点和其相邻的两个(或多个)频点对应位内容置为0，这样可以避免通话过程中使用与控制时隙相同的频点，从而减小了控制时隙对通话时隙的干扰。频点表中所表示的各个频点的是否可用信息是在系统网络规划时预先指定的，是在频点分配过程中必须遵循的前提条件，但是它并不能反应在基站工作环境下各个频点的干扰状态。
图3是本发明所提出的方法的总流程图。本发明提出的方法，包括下列步骤：(1)判断基站是否完成了空中同步过程，如果没有，则将整个接收时间内的频点全置成控制频点；(2)如果完成了同步过程，则从网络侧获取可用频点表；(3)判断该时隙是否是控制时隙，如果是，则将规定的控制频点分配给该时隙后结束；(4)如果该时隙不是控制时隙则进一步判断该时隙是否处于通话状态，如果是，则将由网络侧下发的该时隙的通话频点分配给该时隙，并且将该分配的频点在频点表中置为“不可用”后结束；(5)否则进行频点搜索，并将搜索到的最优频点值上报给网络侧，然后结束。如图3所示，首先，判断基站是否完成了空中同步过程(301)。在基站工作的不同状态下需要作不同的频点分配处理。在基站进入正常工作状态之前有一个空中同步状态，该过程通过搜索其它基站的控制信息来达到全网的帧同步。因此在该基站还没有完成与网内其它基站的帧同步过程前，需要将整个接收时间内(在本发明中以包含4个接收时隙为例进行说明)的频点都设置成控制时隙所使用的频点(302)，只有这样才能接收到网内其它基站所发出的控制信息，通过对控制信息的分析结果来调整本基站的帧时序，最终达到全网同步。其次，从网络侧获取可用频点表(303)。获得了该信息就可以保证在最后上报的最佳频点是可以满足网络侧在整个系统规划中的一些要求。在基站完成空中同步过程后，就需要根据各个接收时隙的状态来确定在每个时隙里该如何分配频点了。接下来，判断该时隙是否是控制时隙(304)。如果是控制时隙，则将规定的控制频点分配给该时隙(306)。否则，进行下一步。再接下来，判断该时隙是否处于通话状态(305)。如果是的，则将由网络侧下发的该时隙的通话频点分配给该时隙，并且将该分配的频点在频点表中置为“不可用”(308)。对于将该频点在频点表中置为不可用是为了避免在该基站其它时隙的频点搜索及上报中选取了与通话时隙同样的频点，这样就可以减小对通话时隙的干扰。否则，进行下一步。最后，如果该时隙既不是控制时隙，也不处于通话状态，则这个时候就是对该时隙各个频点干扰状况检测的时候(307)。处理器会依次将该时隙设置成不同的频点，然后通过各频点接收的信号场强和一系列的判断准则来确定各频点的使用状况，然后向网络侧上报一个该时隙最佳的可使用的频点。
图4是本发明中各优选频点的定义及其优先级排列顺序。图4详细说明了在频点搜索过程中各级优选频点的定义和各种优选频点之间的优选级关系。如图4(a)所示，频点搜索过程就是将一指定时隙的接收和发射频点按照搜索的顺序依次设置成相应的频点，通过各频点接收到信号的场强指示值(RSSI值)与给定门限值的比较和对一定准则的判断结果，来确定选择什么样的频点作为优选频点上报给网络侧，作为以后通话的频点。图4(a)中的T1和T2就是给定的两个RSSI门限值。其中T1为大门限，T2为小门限。RSSI值大于大门限T1的对应频点(如图中的f2)被认为是受到较强的干扰，该频点不能使用。小于小门限T2的频点(如图中的f3)被认为是受干扰程度很小，较“干净”的频点，可以使用。RSSI值位于两者之间，表示对应频点(如图中的f1)受干扰程度不是非常严重，还可以使用。根据各个频点不同RSSI值与这两个门限值之间的关系以及连续多个频点与门限关系的组合可以确定一系列不同级别的优选频点定义，通过对这些优选频点的搜索来判别各个频点在当前环境下的干扰状况。图4(b)～(h)就是对这些优选频点定义的具体描述。
图4(b)是优选频点1的示意图。如图4(b)所示，当有连续七个频点(fi～fi+6)的RSSI值都小于小门限T2时，则将与两边各间隔3个频点的fi+3称为优选频点1(记为Fopt_1)。
图4(c)是优选频点2的示意图。如图4(c)所示，当有连续五个频点(fi～fi+4)的RSSI值都小于小门限T2时，则将与两边各间隔2个频点的fi+2称为优选频点2(记为Fopt_2)。
图4(d)是优选频点3的示意图。如图4(d)所示，当有连续七个频点(fi～fi+6)的RSSI值都小于大门限T1时，则将与两边各间隔3个频点的fi+3称为优选频点3(记为Fopt_3)。
图4(e)是优选频点4的示意图。如图4(e)所示，当有连续五个频点(fi～fi+4)的RSSI值都小于大门限T1时，则将与两边各间隔2个频点的fi+2称为优选频点4(记为Fopt_4)。
图4(f)是优选频点5的示意图。如图4(f)所示，当有连续三个频点(fi～fi+2)的RSSI值都小于小门限T2时，则将与两边各间隔1个频点的fi+1称为优选频点5(记为Fopt_5)。
图4(g)是优选频点6的示意图。如图4(g)所示，当有连续三个频点(fi～fi+2)的RSSI值都小于大门限T1时，则将与两边各间隔1个频点的fi+1称为优选频点6(记为Fopt_6)。
图4(h)是优选频点7的示意图。如图4(h)所示，如果以上图4(2)～(7)的情况都没有频点可以满足，则将RSSI值小于大门限的频点中RSSI值最小的频点fi称为优选频点7(记为Fopt_7)。
图4(i)是各优选频点的优先级关系图。如图4(i)所示，优选频点1～优选频点7的优先级顺序是从高到低进行排列的。当然，这些优选频点还要满足网络侧给定的频点表的要求，也就是说在满足上述各优选频点条件的同时还要满足频点表中对应位为1的频点才可以称为真正的优选频点。
图5是图3中最优频点搜索上报的处理流程图。图5以一轮频点的搜索和上报为周期单位，描述了整个的处理流程。所谓一轮频点搜索是指对所有需要检测的频点各进行一次干扰检测。如图5所示，最优频点搜索上报的处理包括：(1)本轮频点搜索开始，先判断上一轮频点搜索是否有最佳频点上报；(2)如果有，则从上一轮上报的最佳频点开始搜索，并恢复可用频点表；如果没有，则随机产生该时隙的本轮搜索起始频点；(3)依次置搜索频点并且获取各搜索频点的RSSI值；(4)按照优选准则获取本轮搜索的优选频点并向网络侧上报，本轮频点搜索结束。
具体地，本轮搜索优选频点的步骤还包括：
(1)按照RSSI值判断该频点是否是优选频点1；如果是，则上报网络侧本轮优选频点为优选频点1，本轮频点搜索结束；(2)否则，依次择一地判断该频点是否为优选频点2～优选频点7的其中之一，如果不是则执行步骤(4)；(3)如果得到优选频点2～优选频点7的其中之一，则进一步判断该优选频点是否已经被搜到过；如果没有被搜到过，则记录该优选频点并执行步骤(4)，否则直接执行步骤(4)；(4)按照上述的方法遍历所有频点；(5)判断是否得到优选频点上报，如果有，则按照优先级由高到低的顺序向网络侧上报优选频点后结束本轮搜索，否则上报“无可用判断”后结束本轮搜索。
首先，确定一轮搜索的起始频点。判断上一轮的频点搜索是否有最佳频点上报(501)，如果有，则起始频点从上轮上报的最佳频点开始一轮的搜索(502)，并且恢复在图3中为了避免一个基站中不同时隙使用同一频点而修改的频点表。如果上轮没有最佳频点上报(即没有图4所示的7种优选频点存在)，则可采用随机的方法产生一个起始频点(503)。这种随机数产生的方法可以根据不同的需要来选取，只要满足不同基站不同时隙的起始频点尽量间隔开来即可。
然后，依次置搜索频点(504)并且获取各搜索频点的RSSI值(505)。各搜索频点的RSSI值是进行干扰检测的基本参数。通过对该参数的比较分析才可以确定该频点的使用状况。
接下来，优选频点的搜索及最佳频点的上报。这一步骤又可分为三种情况：
(1)判断是否能能找到优选频点1(Fopt_1)(506)。如果找到了，则直接将该频点作为该轮频点搜索的最佳频点上报给网络侧(507)。从图4(i)可知连续七个频点的RSSI值都小于小门限T2时，与两边各间隔3个频点的优选频点1(Fopt_1)是七种优选频点中具有最高优先级别的频点。因此在一轮的频点搜索过程中，如果能找到这样的频点就可以将其作为最佳频点上报了，而不必等到一轮频点搜索结束以后。
(2)依次判断是否存在优选频点2～优选频点7其中之一(508)。如果找到了，就保存第一次满足该优选频点的频点，对应于图中的步骤509，510，即只保存以前没有找到过的优选频点，对于前面搜索已经找到过的优选频点就不再进行保存了。
(3)最优频点上报。对于除了(1)中的情况以外，在一轮频点搜索结束以后，会按照各优选频点的优先级别提取出一个最优的频点上报给网络侧处理(513)。如果所以定义的优选频点都找不到的话，则上报“无可用频点”(514)后结束本轮搜索。