[发明专利]跳频通信网中的干扰分集

说明书

发明领域

本发明涉及电信领域。更特别地，本发明涉及同步与非同步的蜂窝无线电信系统。

发明背景

跳频常常被使用在诸如全球移动通信系统(GSM)之类的蜂窝无线电信系统中以便改善系统性能。一般来说，正如将在下面详细解释的，跳频通过引入频率分集和干扰分集来改良系统性能。跳频是一种熟知的技术。

在无线电信系统中，通过在时间上在频率序列上发射每个无线电信信号来实现频率分集。因为无线电信号常常蒙受称为瑞利衰落的幅度变化，所以每个无线电信号是在频率序列上被发射。然而，瑞利衰落通常影响在一些频率而不是其它频率上传送的无线电信号。因此，在不同频率序列上发射无线电信信号增加了将正确接收信号的可能性，事实上，瑞利衰落不太可能显著地影响在其上发射无线电信信号的每个频率。因此，信号质量被改良并且总体系统性能增强。

另一方面，干扰分集依如下进行工作。除了衰落，无线信号常常蒙受由同一频率上的业务(即同信道干扰)以及相邻频率上的业务(即，相邻信道干扰)所引起的不同程度的干扰。如果同信道和/或相邻信道干扰显著，则与无线电信号相关的信号质量可能会被严重影响，因此连接可能被丢失。理论上，跳频，通过干扰分集的引入，扩散了很多终端用户中的同信道和相邻信道干扰，因此由一个特定终端用户所经受的同信道和相邻信道干扰是多变化的。总体效果是提高了通过网络的信号质量，从而改良总体系统性能。

在跳频通过改良信号质量来改善系统性能的同时，频率再用被设计为通过增加系统容量来改良系统性能。更明确地，频率再用允许两个或多个小区同时使用同一频率或者频率组，只要这两个小区之间的距离(即，“再用距离”)足以将可能对信号质量有不利影响的任何同信道干扰减到最少。可是，随着蜂窝业务需求的增加，再用距离可能减少。并且，随着再用距离减少，同信道干扰可能增加。

为了限制同信道干扰，分级装载可以被使用。在使用分级装载的蜂窝网中，安装在每个小区中的收发信机数目低于分配给每个小区的频率数目。利用合成器跳频，每个收发信机在所有分配频率上跳跃，但是在时间的任何瞬时处，由任何小区发射的频率数目最多等于安装的收发信机数目。由于传统非同步网络中的每个小区一般在任何给定瞬时处被给出了不同的跳频序列，所以潜在干扰小区不可能精确地发射同一频率。网络中的平均干扰从而被降低。

被使用来改良总体系统性能的另外一种技术被认为是基站同步。在诸如GSM之类的时分多址(TDMA)系统中，基站可以是相对于彼此同步或非同步。在非同步系统中，每个基站独立地发射和接收无线通信猝发。因此，与一个基站相关的无线通信猝发将与若干位置最接近基站的每一个相关的两个连续无线通信猝发在时域上重叠。在同步系统中，通常三个以上为一组的基站，以一种彼此同步的方式发射并接收无线通信猝发。因此，由一个基站所发射的无线通信猝发与附属于同步基站组的其他基站所发射的无线通信猝发在时域上是对准的。同样地，由一个基站所接收的无线通信猝发与附属于同步基站组的其他基站所接收的无线通信猝发在时域上是对准的。一般来说，同步提供控制元件，因此系统或网络运营者最好能够通过小心的频率分配和频偏来管理同信道和相邻信道干扰电平。可是，为了获得此附加的控制，在使用跳频技术的系统中，所有的同步小区需要遵守同一跳频序列(即，一个基准跳频序列)。通过提供一个机制以便更好地控制通过适当且谨慎的频率和频偏分配的干扰，则系统性能可以被明显改良。正如在下面将被进一步讨论的，如果分级装载被使用，则频偏管理特别有用。

图1说明了与同步蜂窝无线电信系统100相关的小区A、B、C、A′、B′和C′的一个子集。正如所示出的，系统100使用一种频率再用规划，更特别地是使用一种一次再用(one-reuse)规划，所有的频率都潜在地被每小区使用。因此，根据图1中说明的示例，操作在小区A中的移动站可以同时操作在与操作在小区A′中的移动站相同的频率上。

另外，系统100使用分级装载和偏移管理。根据分级装载和偏移管理，小区A、B和C的小区组被分配了一个公共的频率组。例如，如果十二个频率1-12被分配，则固有地存在十二个频偏0-11。那么，在任何一个小区中，这十二个频偏的一小部分被分配。例如，小区A可以被分配频率偏移1、4、7、10，在此应该理解，最好使每个频偏之间的至少几个频率单元被分配到每个小区以便减轻相邻信道干扰。