專利名稱：實現控制信道動態自適應跳變的方法
技術領域：
本發明涉及無線電通信中信道跳變的方法，特別涉及一種控制信道進行動態自適應跳變的方法。
背景技術：
現有技術的商用宏蜂窩/蜂窩無線通信系統中，采用跳頻技術的主要是第二代無線蜂窩移動通信系統GSM和無線數字集群通信系統FHMA，它們均屬于中低速跳頻，其中GSM的跳速為217跳/秒；FHMA的跳速為150跳/秒。
在GSM和FHMA無線通信系統中，控制信道均不跳頻，僅有業務信道跳頻。在這里，“控制信道”就是指該信道上傳輸的信息為控制、管理信息等信息；與此相對應，“業務信道”就是指該信道上傳輸的信息為具體的話音等業務信息。
由于控制信道的信道質量對于整個無線通信系統的正常運行非常重要，因此現有技術中控制信道頻率不跳變致使控制信道無法保證一直處于質量良好的信道，使得控制信道的抗干擾能力弱于業務信道，從而在極端情況下可能會出現控制信道嚴重受干擾致使業務信道的通信根本無法正常進行的情形。

發明內容
為解決現有技術存在的上述技術問題，本發明提供一種實現控制信道動態自適應頻率跳變的方法，改變以往控制信道不進行頻率跳變、僅有業務信道進行頻率跳變的通信方式，提高通信質量和抗干擾能力。本方法發明包括以下步驟a、在初始時刻，將系統所有信道按需要隨機地分配成控制信道和業務信道；b、在初始時刻的下一周期，對步驟a中的所有信道的信道質量進行檢測和評估，根據檢測和評估的結果將所有信道按信道質量由好到差進行順序排列；c、按照步驟b的方法排列好的信道序列，將排列在先信道質量好的信道確定為控制信道，排列在后信道質量較差的信道確定為業務信道，與步驟a中分配的控制信道相比，該步驟確定的控制信道中與步驟a中分配的控制信道有不同的信道時，將不同的信道進行替換，即將那些在步驟a中分配為控制信道的信道本次確定為業務信道的信道與那些在步驟a中分配為業務信道的信道這次確定為控制信道的信道進行替換；d、在每個控制信道動態自適應跳變周期內，按照步驟b的方法對所有信道的信道質量進行檢測和評估，根據檢測和評估的結果將所有信道按信道質量由好到差進行重新順序排列，將排列在先信道質量好的信道確定為控制信道，排列在后信道質量較差的信道確定為業務信道，與上一個周期確定的控制信道相比，若本次確定的控制信道中的信道有些是上次確定為業務信道的，則將它們與那些上次被確定為控制信道而本次被確定為業務信道的信道進行替換。
我們知道，在無線移動通信中，無線信號的傳輸存在多徑時延和多普勒頻移現象，從而引起無線信道隨時、隨地而變。因此，對某一個信道來說，信道質量也是在時刻發生變化的。本發明將使控制信道實時適應于無線信道的變化情況，從而使得無線通信系統中的控制信道的信道質量始終保持最佳。
為了完成本發明各步驟，本發明還提供了一種檢測和評估信道質量的方法和信道替換方法。
檢測和評估信道質量的方法包括下列步驟a、基站利用幀結構中所包含的幀同步頭或訓練序列來檢測上行信道平均誤碼率，利用平均誤碼率作為評估信道質量好或差的度量標準，誤碼率越小則信道質量越好；b、移動臺利用幀結構中所包含的幀同步頭或訓練序列來檢測下行信道平均誤碼率，利用平均誤碼率作為評估信道質量好或差的度量，誤碼率越小則信道質量越好，同時，移動站通過上行鏈路將該評估信息送基站下行信道質量接收模塊；c、基站綜合上行信道和下行信道的信道質量評估情況，在控制信道為雙向信道(既有上行又有上行)時對各雙向信道以下面方法計算其信道質量，一個雙向信道(又稱一個“信道對”)Cij是由一個上行信道Ci和一個下行信道Cj構成的，Ci、Cj的信道質量分別為Qi、Qj，則在選定某一加權系數w1的條件下，可以通過以下的加權方式來計算Cij的信道質量Qij值Qij＝w1Qi+(1-w1)Qj，(w1≥0.5)利用Qij值的大小衡量信道質量的好或差；d、若控制信道為單向信道(上行或者下行)，則利用Qi或Qj的大小來衡量信道質量的好或差。
信道替換方法包括下列步驟a、若當前替換信道和被替換信道均未有移動站正在使用，則直接替換即可；b、若當前替換信道正在被使用、被替換信道未被使用，則通過如下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用替換信道的各相關移動站，各個移動站收到后給基站發送確認信息，然后基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，各移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道；c、若當前替換信道未被使用、被替換信道正在被使用，則通過以下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用被替換信道的各相關移動站，各移動站收到后給基站發送確認信息，然后基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道；d、若當前替換信道和被替換信道均正在被使用，則通過以下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用替換信道和被替換信道的各相關移動站，各移動站收到后給基站發送確認信息，然后，基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道。
本發明提出的控制信道自適應頻率跳變方法是建立在實時信道質量評估的基礎上的，其跳變速率是與各信道在各時刻的信道質量密切相關的。和現有技術的商用宏蜂窩/蜂窩無線通信系統中的業務信道的固定頻率跳變速率相比，本發明采用的跳變周期是不固定的，跳變周期由信道的平均誤碼率(pe=E×10-ne]]>)和幀長(T)及幀結構中所包含的幀同步頭或訓練序列長度(Bs)共同決定P=([10ne+2Bs]+1)×T]]>(秒)。
通過采用本發明，控制信道能夠實時適應于無線信道的變化情況，從而使得控制信道的信道質量最佳，也就保證了整個無線通信系統不會因為控制信道的信道質量問題而導致崩潰。


圖1基站和移動站示意圖。
圖2替換控制信道信道集合中的某個信道的替換過程示意圖。
圖3控制信道跳變方法中涉及的基站和移動站功能模塊示意圖。
圖中MS1---MS6移動站 BS基站具體實施方式
本發明提供了一種控制信道動態自適應跳變的方法，包括以下步驟a、在初始時刻，將系統所有信道按需要隨機地分配成控制信道和業務信道；b、在初始時刻的下一周期，對步驟a中的所有信道的信道質量進行檢測和評估，根據檢測和評估的結果將所有信道按信道質量由好到差進行順序排列；c、按照步驟b的方法排列好的信道序列，將排列在先信道質量好的信道確定為控制信道，排列在后信道質量較差的信道確定為業務信道，與步驟a中分配的控制信道相比，該步驟確定的控制信道中與步驟a中分配的控制信道有不同的信道時，將不同的信道進行替換，即將那些在步驟a中分配為控制信道的信道本次確定為業務信道的信道與那些在步驟a中分配為業務信道的信道這次確定為控制信道的信道進行替換；d、在每個控制信道動態自適應跳變周期內，按照步驟b的方法對所有信道的信道質量進行檢測和評估，根據檢測和評估的結果將所有信道按信道質量由好到差進行重新順序排列，將排列在先信道質量好的信道確定為控制信道，排列在后信道質量較差的信道確定為業務信道，與上一個周期確定的控制信道相比，若本次確定的控制信道中的信道有些是上次確定為業務信道的，則將它們與那些上次被確定為控制信道而本次被確定為業務信道的信道進行替換。
下面結合

本發明在無線通信中的應用，圖1為基站和移動站示意圖，我們以下列參數為例來說明本發明的具體實施方式
。
●設備構成一個基站、多個移動站；●無線通信系統共有50對信道(其中控制信道僅用一對)，按照頻率從低到高的方式將信道對依次編號f1、f2、。。。、f50；●系統工作于400MHz頻段、信道平均誤碼率預估為5×10-2；●系統采用突發通信方式工作，不存在頻率選擇性衰落，因此，空中幀結構中不包含訓練序列，但包含了幀同步頭，幀同步頭為32比特，幀長為20ms。
則基站和移動站分別實現如圖3所示的各個功能模塊，根據本發明中提出的方法可知，系統的工作過程如下1)系統啟動后，基站任選一對信道作為控制信道2)系統正常工作后，基站根據空中幀的幀同步頭的誤碼情況實時統計所有上行信道的誤碼率情況；
3)移動站根據空中幀的幀同步頭的誤碼情況實時統計下行信道的誤碼率情況，并將該誤碼值通過上行信道發送至基站；4)基站每隔一段時間將根據各個信道的誤碼率情況進行信道質量排序(若有多個移動站上報某一相同的下行信道的誤碼率情況，則基站將對這些誤碼率進行統計平均作為該下行信道的平均誤碼率)，找出當前時刻最佳的信道對，然后比較該信道對是否和當前正在使用的控制信道的信道對相一致，若不一致，則根據信道替換協議，用計算出的最佳信道對來替換控制信道當前正在使用的信道對，從而實現了控制信道的動態自適應跳頻。
圖2描述了替換控制信道信道集合中的某個信道的替換過程。
對該替換過程描述如下a、若當前替換信道和被替換信道均未有移動站正在使用，則直接替換即可；b、若當前替換信道正在被使用、被替換信道未被使用，則通過如下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用替換信道的各相關移動站，各個移動站收到后給基站發送確認信息，然后基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，各移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道；
c、若當前替換信道未被使用、被替換信道正在被使用，則通過以下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用被替換信道的各相關移動站，各移動站收到后給基站發送確認信息，然后基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道；d、若當前替換信道和被替換信道均正在被使用，則通過以下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用替換信道和被替換信道的各相關移動站，各移動站收到后給基站發送確認信息，然后，基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道。
本實施例中只有一個基站多個移動站并且只有一個公共控制信道。對于一個實用的通信系統來說，常常設有多個基站、多個控制信道，這時可在每個基站內分配一定數量的信道作為控制信道，然后，按上面的方法對控制信道所使用的頻點進行控制。
通過實時地對各無線信道進行信道質量的檢測評估和信道替換，控制信道就一直處于良好狀態，與控制信道固定不變的現有技術相比，具有如下好處
a、控制信道一直使用無線通信系統所有信道中信道質量最好的信道，而現有技術中，控制信道有可能使用信道質量差的信道，從而避免了由于控制信道質量差而導致業務信道的通信無法正常進行的情況的發生。
b、控制信道的動態自適應頻率跳變具有頻率分集和干擾分集效果，從而大大增強了控制信道的抗干擾能力，這在電磁干擾惡劣的環境中具有積極意義。
權利要求
1.一種實現控制信道動態自適應跳變的方法，其特征在于該方法包括以下步驟a、在初始時刻，將系統所有信道按需要隨機地分配成控制信道和業務信道；b、在初始時刻的下一周期，對步驟a中的所有信道的信道質量進行檢測和評估，根據檢測和評估的結果將所有信道按信道質量由好到差進行順序排列；c、按照步驟b的方法排列好的信道序列，將排列在先信道質量好的信道確定為控制信道，排列在后信道質量較差的信道確定為業務信道，與步驟a中分配的控制信道相比，該步驟確定的控制信道中與步驟a中分配的控制信道有不同的信道時，將不同的信道進行替換，即將那些在步驟a中分配為控制信道的信道本次確定為業務信道的信道與那些在步驟a中分配為業務信道的信道這次確定為控制信道的信道進行替換；d、在每個控制信道動態自適應跳變周期內，按照步驟b的方法對所有信道的信道質量進行檢測和評估，根據檢測和評估的結果將所有信道按信道質量由好到差進行重新順序排列，將排列在先信道質量好的信道確定為控制信道，排列在后信道質量較差的信道確定為業務信道，與上一個周期確定的控制信道相比，若本次確定的控制信道中的信道有些是上次確定為業務信道的，則將它們與那些上次被確定為控制信道而本次被確定為業務信道的信道進行替換。
2.根據權利要求1所述的一種實現控制信道動態自適應跳變的方法，其特征在于該方法中所述信道質量是通過下列步驟進行檢測和評估而確定的a、基站利用幀結構中所包含的幀同步頭或訓練序列來檢測上行信道平均誤碼率，利用平均誤碼率作為評估信道質量好或差的度量標準，誤碼率越小則信道質量越好；b、移動臺利用幀結構中所包含的幀同步頭或訓練序列來檢測下行信道平均誤碼率，利用平均誤碼率作為評估信道質量好或差的度量，誤碼率越小則信道質量越好，同時，移動站通過上行鏈路將該評估信息送基站下行信道質量接收模塊；c、基站綜合上行信道和下行信道的信道質量評估情況，在控制信道為雙向信道(既有上行又有上行)時對各雙向信道以下面方法計算其信道質量，一個雙向信道(又稱一個“信道對”)Cij是由一個上行信道Ci和一個下行信道Cj構成的，Ci、Cj的信道質量分別為Qi、Qj，則在選定某一加權系數w1的條件下，可以通過以下的加權方式來計算Cij的信道質量Qij值Qij＝w1Qi+(1-w1)Qj，(w1≥0.5)利用Qij值的大小衡量信道質量的好或差；d、若控制信道為單向信道(上行或者下行)，則利用Qi或Qj的大小來衡量信道質量的好或差。
3.根據權利要求1所述的一種實現控制信道動態自適應跳變的方法，其特征在于該方法所述業務信道與控制信道進行對應替換是按下列步驟進行的a、若當前替換信道和被替換信道均未有移動站正在使用，則直接替換即可；b、若當前替換信道正在被使用、被替換信道未被使用，則通過如下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用替換信道的各相關移動站，各個移動站收到后給基站發送確認信息，然后基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，各移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道；c、若當前替換信道未被使用、被替換信道正在被使用，則通過以下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用被替換信道的各相關移動站，各移動站收到后給基站發送確認信息，然后基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道；d、若當前替換信道和被替換信道均正在被使用，則通過以下通信協議來進行基站通過單播或組播的方式發送替換信道信息給正在使用替換信道和被替換信道的各相關移動站，各移動站收到后給基站發送確認信息，然后，基站通過發送組播控制信息通知相關的移動站替換時刻，該信息連續發送R(R≥3)次；同時，移動站設定一個最大的替換時刻，若在該最大的替換時刻到來之前未收到基站發送的替換時刻，則在到達本地設定的最大替換時刻時自動替換信道。
4.根據權利要求1所述的一種實現控制信道動態自適應跳變的方法，其特征在于所述控制信道動態自適應跳變周期由信道的平均誤碼率和幀長及幀結構中所包含的幀同步頭或訓練序列長度決定。
全文摘要
在無線通信中，無線信道是一個時變非線性系統，這導致通信過程中使用的每個信道的信道質量隨時都在發生變化。控制信道的信道質量對于整個無線通信系統的正常運行非常重要，控制信道應該處于信道質量最好的信道，本發明就是提供一種使控制信道處于信道質量最好的信道的方法，該方法包括以下步驟首先對所有信道的信道質量進行檢測和評估，然后按照由好到差的順序進行排序，其次將信道質量好的幾個信道分配給控制信道，其余分配給業務信道，下一周期進行同樣的過程，如果原來分配給控制信道的信道質量變差則用變好的信道進行替換，這樣就保證了控制信道總是處于良好信道上。
文檔編號H04B1/713GK1996793SQ200610063540
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年11月9日
發明者姚忠邦 申請人:協同智訊通信技術(深圳)有限公司