CN1219083A - 移动无线通信***中保留信道的分配方法 - Google Patents

移动无线通信***中保留信道的分配方法 Download PDF

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一种移动无线通信***中所使用的保留信道分配方法能够根据波动变化的切换业务密度,利用一模糊逻辑控制器对保留信道数的分配进行自适应控制。根据这种方法,切换呼叫的业务密度可由基站在一预定周期内确定,而且,根据此切换呼叫的业务密度,就可对用于处理原始呼叫和切换呼叫的正常信道数与用于处理切换呼叫的保留信道数之间的比例进行调节。

Description

移动无线通信***中保留信道的分配方法
本发明涉及一种移动无线通信***。具体来说，本发明涉及一种移动无线通信***中所使用的保留信道的分配方法，该方法可根据一特定地理服务区域中迅速波动变化的切换业务密度对保留信道的数目进行自适应控制。
一般来说，移动无线通信***中的基站是通过设定多个通信信道单元来确定正常信道和保留信道的数目的。此处，正常信道被分配用于原始呼叫及切换(以下称为切换呼叫)引起的呼叫过程，而保留信道则仅被分配用于切换呼叫过程。具体来说，如果一个呼叫开始于一个特定的移动单元，它将由正常信道处理。如果开始进行切换呼叫，它首先将经由正常信道处理，但如果此时所有的正常信道的数目都被占用，则呼叫将由保留信道来处理。一般地，正常信道的数目约占全部信道的70％，而保留信道的数目则占全部信道的30％。此处，术语“切换”代表一种功能，这种功能的作用是：当移动单元穿过两个地理服务区域，即，两个蜂窝的边界时，它首先被分配以两个蜂窝基站中的两条信道，然后，如果从先前基站接收到的信号的强度减弱，则它将自动调谐至当前基站的信道上。
由于移动无线通信***提供了这种切换功能，因此当移动单元自由地穿过蜂窝边界时，移动单元进行呼叫的次数将大大增加。尤其是在工人上班或下班回家期间，在特定城镇区域中由于这种切换而产生的业务密度相对其它地区而言将大大增加。
具体来说，在这样的城镇区域中，相应的基站会频繁地将保留信道分配给多个移动单元，以便在几乎相同的时间周期内进行切换呼叫。
但是，由于正常信道的数目和保留信道的数目已经被设定为固定的比例，则当用于处理原始呼叫的正常信道在上述有多个切换呼叫在同一时间周期内开始的区域内被转变为用于处理切换呼叫的保留信道时，将导致电话服务不能完成。也就是说，如果切换呼叫开始，它将首先经由正常信道，但是如果所有正常信道此时都被占用，则它将由保留信道来处理。
例如，如果原始呼叫的数目持续增加，使得全部信道的20％被分配给原始呼叫而全部信道的50％被分配用于特定服务区域中的切换呼叫，则此时将不能为更多的原始呼叫提供服务，因为剩余的全部信道的30％已经被分配作为保留信道，所以不能用于原始呼叫。
因此，本发明旨在移动无线通信***中创造一种新的保留信道的分配方法，该方法可以显著地消除由于现有技术中的限制和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种移动无线通信***中保留信道的分配方法，它可根据一特定地理服务区域中迅速变化的切换业务密度对保留信道的数目进行自适应控制。
本发明的其它特点和优点将从以下说明中得出，其中的一部分可以从说明中得到阐述，或者也可从本发明的实例中得到说明。本发明的各个目的及其它优点将从文字说明和权利要求中特别指出的结构以及附图中得到和实现。
为了根据本发明的目标并实现其各个优点，与具体和广泛的说明一样，这种移动无线通信***中保留信道的分配方法包括以下步骤：确定一预定周期中切换呼叫的业务密度；根据此切换呼叫的业务密度，对正常信道数目与保留信道数目的比例进行调节。
根据本发明的另一方面，一种移动无线通信***中保留信道的分配方法包括以下步骤：在一预定时间间隔内对切换呼叫数进行采样；在上述预定时间间隔内对前一时间周期中所分配的保留信道数进行采样；利用采集到的数目来计算保留信道的控制量；根据此保留信道控制量来调节保留信道的数目。
应该指出，上述一般说明和以下的详细说明都是示范性和说明性的，它们的目的都是为本发明的权利要求提供进一步的说明。
以下附图对本发明的优选实例进行了描绘，附图用于给本发明提供进一步的说明并构成本说明书的一部分，并且与文字说明一起用于解释本发明的原理。其中：
图1说明一种在移动无线通信***中用于确定切换呼叫所需保留信道的传统方法。
图2是移动无线通信***中传统保留信道分配方法的流程图。
图3是根据本发明所述的移动无线通信***中保留信道分配方法的示意图。
图4是根据本发明所述的移动无线通信***中传统保留信道分配方法的流程图。
图5是根据本发明所述的一种模糊逻辑控制器的框图。
图6A到6C是根据本发明所述模糊逻辑控制器所使用的隶属函数图象。
图7是根据本发明所述模糊逻辑控制器所使用的模糊规则库。
以下将参考附图对本发明的优选实例进行详细说明。
图1说明一种在移动无线通信***中用于确定切换呼叫所需保留信道的传统方法。参考图1，基站信令处理器(BSP)固定地将全部有效业务信道单元(TCE)的30％设定为仅用于切换呼叫的保留信道，并且通过这些保留信道来处理切换呼叫。电话服务通过正常信道1,2,…,i被提供给原始呼叫和切换呼叫。如果所有的正常信道都被使用，则电话服务通过固定设定的保留信道而被提供给切换呼叫，但是它却不能被提供给原始呼叫，因为剩余的信道已经被分配作为保留信道。其结果是，根据传统的保留信道确定方法，因为保留信道的数目是固定的，因此它不能恰当的适应由于各种原因而造成的切换业务密度的波动。
图2是移动无线通信***中传统保留信道分配方法的流程图。参考图2，如果一个正在使用的特定移动单元穿过两个蜂窝之间的边界并进入相邻的蜂窝，则切换呼叫将被执行。此时，相邻蜂窝中的对应基站将接收到一个由切换而产生的呼叫(步骤21)，并且判断是否有正常信道可用于该切换呼叫(步骤22)。如果判断的结果是有，则基站将给切换呼叫分配一个信道(步骤24)，否则，它将判断是否有保留信道可用于切换呼叫(步骤23)。此时，如果有信道，则基站将给切换呼叫分配一个信道(步骤24)，否则，移动单元的切换呼叫将被强迫释放(步骤25)。如果在步骤24中有任何一个正常或保留信道得到分配，则相应的切换呼叫将得到处理(步骤26)，然后被分配的信道将被释放(步骤27)。
但是，根据传统的方法，用于切换呼叫的保留信道的数目是固定的，所以很难有效地适应迅速变化的切换业务密度。
例如，如果原始呼叫的数目持续增加使得全部信道的20％被分配用于原始呼叫并且全部信道的50％被分配用于特定服务区域中的切换呼叫，则此时电话服务就不能提供给任何新的原始呼叫，因为剩余的全部信道的30％已被分配作为保留信道，所以它们不能用于原始呼叫。
图3是根据本发明所述的移动无线通信***中保留信道分配方法的示意图。图4是根据本发明所述的移动无线通信***中保留信道分配方法的流程图。图5是根据本发明所述的一种模糊逻辑控制器的框图。图6A到6C是根据本发明所述模糊逻辑控制器所使用的隶属函数图象。图7是根据本发明所述模糊逻辑控制器所使用的模糊规则库。
以下将参考图3对本发明所述移动无线通信***中保留信道的分配方法进行说明。
参考图3，基站中的基站信令处理器(BSP)在一预定周期(ΔT)内对前周期的保留信道数(n-i)和当前所需的切换呼叫数目进行采样，并且将采集到的数目送至模糊逻辑控制器(FLC)。该模糊逻辑控制器(FLC)在一定周期(ΔT)内将输出一个控制数，即，与切换呼叫数相对应的控制量(ΔP)。此控制量(ΔP)决定了应从当前设定保留信道数中增加或减少的保留信道数。基站信号处理器(BSP)控制多个业务信道单元(TCE)，使其保留信道数根据控制量(ΔP)而调整为最新设定(n-i+ΔP)，并且将最新设定的保留信道数反馈回模糊逻辑控制器(FLC)，以便根据下一周期(ΔT)内将被采样的切换呼叫的业务密度对保留信道进行控制。采用这种方法，就可以根据切换呼叫的通信密度对保留信道数进行自适应控制，进而可以有效地应付迅速变化的切换呼叫。
图4是根据本发明所述的移动无线通信***中保留信道分配方法的流程图。
参考图4，如果一个正在使用的特定移动单元穿过两个蜂窝之间的边界并进入相邻的蜂窝，则切换呼叫将被执行。此时，相邻蜂窝中的对应基站将接收到一个由切换而产生的呼叫(步骤41)，然后基站信令处理器(BSP)将执行模糊逻辑控制以重新设定保留信道数(n-i+ΔP)。具体来说，基站信令处理器(BSP)在一预定周期(ΔT)内对前一周期的保留信道数(n-i)和当前所需的切换呼叫数进行采样，并输出一个与切换呼叫数相对应的控制量(ΔP)。因此，通过与控制量(ΔP)成正比地调节当前的保留信道数，基站信令处理器(BSP)就可将保留信道数设定为最新值(n-i+ΔP)(步骤43)。此处，用于对切换呼叫进行的采样周期，其范围可根据需要从几分钟到几十分钟。最新设定的保留信道数将在下一周期中被合适地再调整，以便于模糊逻辑控制器对切换呼叫的采样。
图5是根据本发明所述模糊逻辑控制器的框图。
参考图5，模糊逻辑控制器50中的模糊化模块53可接收作为输入向量的两个波动值(即，上一周期内的业务信道设定数和切换所需的业务密度)，并根据图6A和6B所示的隶属函数将它们转换为正确的语音变量。
图6A中显示了与切换业务密度有关的隶属函数。在图6A中，切换业务密度由5个隶属函数构成。具体地说，y轴代表隶属函数(μ)的数值度，其取值范围在“0”和“1”之间，即，μ→[0,1]。
此处，“1”代表满度值，而“0”代表空值。x轴代表切换呼叫数与原始呼叫业务密度之比，其范围也是从“0”到“1”。图6A中的符号“VL”、“L”、“M”、“H”和“VH”分别代表“很低”、“低”、“中”、“高”和“很高”。
图6B显示了对应于保留信道数最新设定值的隶属函数。在图6B中，保留信道数由5个隶属函数构成。具体地说，y轴代表隶属函数(μ)的数值度(与图6A相同)，x轴上的“0”和“1”分别代表模糊逻辑控制器所能输出的最小和最大保留信道数。此处，保留信道的最大和最小数可根据业务信道的总数而重新确定。图6B中的符号“VS”、“S”、“M”、“B”和“VB”分别代表“很小”、“小”、“中”、“大”和“很大”。
图5中模糊逻辑控制器50的模糊演绎装置52从模糊化模块53中接收模糊化的输入向量，并根据图7中的基本模糊规则进行操作。此操作是在进行“与”运算(即，将图6A和6B所示隶属函数中的n个模糊变量通过采用最小操作的近似推理而交叉起来)之后，利用“IF…THEN”规则来进行的。然后，模糊化模块53将根据与保留信道的调谐有关的隶属函数(如图6C所示)，利用质心法从模糊输出向量中计算出保留信道的控制量。
参考图6C，保留信道的调谐由9个隶属函数构成。具体地说，y轴代表隶属函数(μ)的数值度(与图6A相同)，x轴的“-6”和“6”分别代表可调谐保留信道的最新设定数，即，调谐信道的最小数和最大数。参考符号“NVL”、“NL”、“NM”和“NS”分别代表“负，很低”、“负，低”、“负，中”和“负，小”。参考符号“PS”、“PM”、“PL”和“PVL”则分别代表“正，小”、“正，中”、“正，低”和“正，很低”，而“AZ”则代表“几乎为零”。
在保留信道数已经如上所述被设定为最新值的情况下，基站信令处理器将判断是否有任何正常信道可用于已接收到的切换呼叫(步骤44)。如果判断的结果是有正常信道可用，则基站信令处理器将给切换呼叫分配一个信道(步骤46)。否则，它将判断是否有任何保留信道可用于此切换呼叫(步骤45)。此时，如果有保留信道可用，基站信号处理器将给切换呼叫分配一个信道，否则，移动单元的切换呼叫将被强行释放(步骤47)。如果在步骤46中有任何正常信道或保留信道被分配出去，则相应的切换呼叫将被处理(步骤47)，然后，该被分配出去的信道将被释放(步骤49)。
以下将参考图4到图7对本发明优选实例所述保留信道数(n-i+ΔP)的设定进行说明。
如果在一特定蜂窝内上一周期的保留信道设定数是4，并且该蜂窝内切换呼叫与原始呼叫的通信密度是0.3(即，30％)，则通过将上述数值与图6A和6B中所示的隶属函数进行匹配，就可获得如下表1中所示的模糊化输入向量。
                       表1
    切换业务密度的隶属函数     保留信道的隶属函数
    μL(0.3)=0.5μM(0.3)=0.5     μM(4)=0.33μB(4)=0.67
具体来说，如图6A所示，如果切换产生的业务信道密度是0.3，则隶属函数的数值度为0.5，它们分别是“低(L)”和“中(M)”的一半。同样，如图6B所示，上一周期的保留信道设定数是4，因此隶属函数在“中(M)”情况下的数值度为0.33，而其在“大(B)”情况下的数值度则为0.67。
接下来，这些模糊输入向量值将由模糊演绎装置进行处理，进而获得如图6C所示的四个模糊输出向量，例如：μNs(保留信道调谐)=0.33,μNM(保留信道调谐)=0.5,μAZ(保留信道调谐)=0.33和μNS(保留信道调谐)=0.5。
具体地说，如果切换业务密度是低(L)(0.5)，并且保留信道的上次设定数是中(M)(0.33)，则保留信道的最新设定数将被调谐至如图7所示的负小(NS)。因此，由最小近似推理而获得的数值度将为0.33(见图6C中的区域“a”)。
如果切换业务密度是低(L)(0.5)，并且保留信道的上次设定数是大(B)(0.67)，则保留信道的最新设定数将被调谐至如图7所示的负中(NM)。因此，由最小近似推理而获得的数值度将为0.55(见图6C中的区域“b”)。
如果切换业务密度是中(M)(0.5)，并且保留信道的上次设定数是中(M)(0.33)，则保留信道的最新设定数将被调谐至如图7所示的几乎为零(AZ)。因此，由最小近似推理而获得的数值度将为0.33(见图6C中的区域“c”)。
如果切换业务密度是中(M)(0.5)，并且保留信道的上次设定数是大(B)(0.67)，则保留信道的最新设定数将被调谐至如图7所示的负小(NS)。因此，由最小近似推理而获得的数值度将为0.5(见图6C中的区域“d”)。
最后，模糊逻辑控制器50通过对由质心法而获得的上述四个模糊输出值进行处理，就可输出-1.67的波动值(即，图6C中区域“a”、“b”、“c”和“d”的总和的质心值)。该值将用于把保留信道数调谐至最新设定值。由于保留信道的设定值是一个整数，所以模糊逻辑控制器将把此调谐值与保留信道的上次设定数(即，“4”)相加并对结果取整，因此，其最终输出为“2”。
综上所述，根据本发明的内容，利用模糊逻辑控制器可对保留信道数的分配进行适当的控制，因而呈波动变化的保留信道数将可以应付特定服务区域中迅速变化的切换业务密度。同时，由于给定的信道源得到了有效的利用，基站的性能和可靠性也将得到很大的提高。
熟练人员应该明白，对本发明所述移动无线通信***中保留信道的分配方法所作的各种修改和变换都不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明的意图包括了对其所作的各种修改和变换，它们都包含在权利要求及其等价内容的范围之内。

Claims (13)

1．一种移动无线通信***中的保留信道分配方法，其特征在于包括以下步骤：
确定一预定周期中切换呼叫的业务密度；
根据上述切换呼叫的业务密度，对正常信道数目与保留信道数目的比例进行调节。
2．如权利要求1所述的保留信道分配办法，其特征在于它的确定步骤是由移动无线通信***中的一个基站来完成。
3．如权利要求1所述的保留信道分配办法，其特征在于上述比例的调节是通过控制保留信道数来完成。
4．如权利要求3所述的保留信道分配办法，其特征在于保留信道数由基站中的多个通信信道单元来控制。
5．如权利要求4所述的保留信道分配办法，其特征在于上述通信信道单元能够增加或减少保留信道数。
6．一种移动无线通信***中的保留信道分配方法，其特征在于包括以下步骤：
在一预定时间间隔内对切换呼叫数进行采样；
在上述预定时间间隔内对一时间周期中所分配的保留信道数进行采样；
利用采集到的数目来计算保留信道的控制量；
根据上述保留信道控制量来调节保留信道的数目。
7．一种移动无线通信***中的保留信道分配方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)在一预定时间间隔内对切换呼叫数进行采样；
(b)在上述预定时间间隔内对前一时间周期中所分配的保留信道数进行采样；
(c)通过模糊逻辑处理对保留信道的采样数和切换业务密度的采样数进行处理，为保留信道输出一控制量；
(d)根据上述控制量所确定的保留信道数，设定一个新的保留信道数。
8．如权利要求7所述的保留信道分配办法，其特征在于在设定保留信道数的步骤中，保留信道数的调节是通过从当前的保留信道中增加或减少上述控制量而完成的。
9．如权利要求7所述的保留信道分配办法，其特征在于它还包括在使用新保留信道的下一个预定周期内重复上述步骤(a)到(d)的步骤。
10．如权利要求7所述的保留信道分配办法，其特征在于保留信道的最大和/或最小数目是根据业务信道的总数而设定的。
11．如权利要求7所述的保留信道分配办法，其特征在于它的步骤(c)包括以下子步骤：
将切换业务密度的采样值和保留信道数的采样值作为向量值输入；
根据给定的隶属函数，将上述向量值转换为正确的语言变量；
根据经转换的向量值并通过一采用最小操作的近似推理，执行至少一次隶属函数的“与”操作；
利用上述操作值计算保留信道的控制量。
12．如权利要求11所述的保留信道分配办法，其特征在于上述“与”操作是符合一基本模糊规则的操作。
13．如权利要求7所述的保留信道分配办法，其特征在于用于进行采样的预定时间间隔可根据需要自由调整。
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