无线通信系统一般分配有一段用于其工作的射频(RF)频谱。该段 指定的频谱被划分为通信信道，并且信道通过频率、时间或者编码分 配，或者通过这些分配的几种组合来区别。每个这些通信信道将被称 为普通信道，并且除非另有说明普通信道将相应于全双工信道。在通 信系统中通信链路的建立不仅取决于普通信道的可用性还取决于由给 定可用普通信道的使用所产生的通信质量。
在无线通信系统中，普通信道用于与基站和用户站之间的通信。
基站向称为网孔的地理区域提供覆盖，并可以是所存在的在用户站和 广域网例如公共交换电话网(PSTN)之间提供连接的点。在无线系统中 使用网孔的根本动机是在地理上不同的区域中重复使用RF频谱。频谱 的重复使用可能在共用一条公用普通信道的不同网孔内的用户之间引 入同信道(网孔之间)干扰。如果同信道干扰不被有效的控制，可能会急 剧降低通信质量。因为可接受质量的可重复使用的信道在数量上的减 少，信道容量一般受干扰的限制。
普通信道质量降低的另一个原因是给定网孔内其它普通信道所导 致的相邻信道(网孔内)干扰。理论上，给定网孔内每个普通信道应当与 所有其它普通信道完全隔离(正交)。在实际的系统中，因为该要求在系 统设计中的复杂性和成本，无法确保信道间的完全正交性。例如，相 邻信道干扰在FDMA系统中来自RF载频偏移和缺陷滤波器，在TDMA 系统中来自同步偏移和抖动，在CDMA系统中来自同步错误或RF多 径传播。
最近提出的SDMA系统(Roy等人的美国专利No.5,515,378)允许 给定网孔内的多个用户在不互相干扰的情况下同时共用同一的普通信 道，而且不允许在覆盖许多网孔的地理区域内更频繁地重复使用普通 信道。SDMA采用用户的空间分配以增加可用的系统容量。因为用户 要在一个网孔区域上分配，每个用户基站对将具有一个唯一表示基站 天线阵列如何从用户站接收信号的空间信号，和一个表示基站天线阵 列如何向用户站发射信号的第二空间信号。共用同一普通信道的用户 称为使用不同的空间信道。和FDMA、TDMA和CDMA系统中的情况 相同，因为硬件限制和多径传播，SDMA系统中的空间信道可能不能 被完全正交化。应当指出当非空间多路复用(例如FDMA、TDMA和 CDMA)与通过使用空间处理控制的天线阵列图结合使用时，在本发明 的内容中被称为SDMA。实际上，空间信号和天线阵列可以在非空分 多路系统配置中使用，以通过使用空间信号处理技术加强基站和用户 之间的通信。在这些情况下，标号SDMA依然在下述说明书的内容中 使用。
图1图示一种无线SDMA TD/FD/CDMA系统(Barratt等人的美国 专利申请No.08/375,848)的例子，在该系统中多个用户站(符号表示为 手机)20、22、24由基站100提供服务，该基站可以被连接到广域网 (WAN)56以提供任何所需的数据服务和到外部相邻无线系统的连接。 交换网络58与WAN 56相连以通过将输入的WAN数据切换到基站 100的线路60上并将线路54上基站100的输出信号切换到WAN从而 提供与WAN的多路双工操作。输入线60被连接到信号调制器62，该 调制器62为基站正在向其发送信号的每个用户站生成调制信号64。用 于每个用户站的一组空间多路复用加权74被应用于空间多路复用器 66中相应的调制信号从而生成空间多路复用信号68，该信号68通过 一组多路发射机70使用发射天线阵列18发射。SDMA处理器 (SDMAP)48为每个普通信道的每个用户站生成并保留空间信号，计算 空间多路复用器66和空间多路分解器46所用的空间多路复用和多路 分解加权，并使用所接收的信号测量值44为新连接选择一个信道。这 样来自当前使用中的用户站的信号被分离并且干扰和噪音被抑制，其 中一部分用户站可以在同一普通信道上使用。当从基站到用户站通信 时，建立适用于正在使用的用户站连接和干扰状况的最佳多波瓣天线 辐射图。一种可以被建立的发射天线图的例子如图2所示。
再参见图1，空间多路复用器46根据空间多路分解加权76组合 从多路接收机42和相关天线阵列19所接收的信号测量值44，一组独 立的多路分解加权被应用于与基站通信的每个用户站。空间多路分解 器46的输出是在空间上独立的信号50，该信号用于每个与基站通信的 用户站，该信号被送给信号解调器52以生成解调的用于与基站通信的 每个用户站的接收信号54。在一种可选实施例中，多路分解和解调处 理一起在一个非线性多维信号处理单元中执行。然后解调后的接收信 号54可以由交换网络58和WAN 56使用。
在FDMA系统的实施中，每个多路接收机和每个多路发射机能够 处理多个频道。在其它实施例中，多路接收机42和多路发射机70可 以改为处理多个时隙，如在TDMA系统中那样；处理多个编码如在 CDMA系统中或者这些已知多路技术的几种组合(Barratt等人的美国 专利申请No.08/375,848)。
在实际的可能包括成百上千个用户站的系统中，在应用SDMA处 理之后，不能确保在每个用户站之间完全的分离或正交，原因是该要 求在系统设计中导致的复杂性和成本。如果在SDMA处理之后的用户 站连接的分离不能被确保，SDMA的所扩展的容量将被限制，并且因 为SDMA技术的使用，在用户站之间将出现干扰。该实际限制的结果 是需要一种可以最小化干扰从而最大化SDMA系统有效信道容量的方 法。
即使在SDMA处理之后两个或更多的用户站不能被完全分离或 正交，依然可以在TDMA、FDMA或CDMA的系统中使用SDMA技 术共用公共普通信道。根据一种实际的观点，不需要在为共用公共普 通信道的SDMA处理之后完全分离用户站。只要求在SDMA处理之后 在共用公共普通信道的用户之间的干扰足够低从而不会使通信质量低 于所规定的标准。
因为频率重复使用所引入的干扰和用于普通和空间信道的正交性 的脆弱的性质，所有的无线多路通信系统都需要一种用于基站和信道 分配的方法，该方法在新呼叫或在基站和用户站之间建立连接时最小 化这些不利影响。标号新用户和新连接可以被互换使用表示在基站和 用户站之间的新呼叫或连接，标号当前用户、现有连接和现有用户将 可以被互换使用表示在基站和用户站之间正在进行的呼叫和连接。如 果不注意，新用户可能被分配到一个基站和一个信道上，在该信道由 于过度干扰将感受到低劣的质量。而且，新用户的增加具有潜在的后 果，即对现有连接上通信质量的不利影响。并且，现有用户可能会承 受由于新用户增加或者其它不相关的原因所增加的信道干扰，这可能 要求将用户从当前指定信道转移到新信道从而恢复可接收的通信质 量。还需要使用近似于用于初始化基站和信道分配中所用的判定过程 的信道重分配方法。
现有技术的信道分配和重分配方法基于物理现象的测量值，例如 接收信号强度指示(RSSI)或者不同普通信道上的同信道干扰。在美国 专利No.5,557,657中Barnett描述了一种根据RSSI在覆盖网孔和支撑 网孔之间切换的方法。Booth(美国专利No.5,555,445)描述一种用于网 孔间切换的方法，在其中首先尝试从一个到另一个普通信道的网孔内 切换，切换的成功或失败用RSSI表示。Knudsen(美国专利No.5,448,621) 描述了一种根据每个网孔内的未用普通信道数(即网孔负载)在网孔间 重新分配普通信道的方法。Grube等人(美国专利No.5,319,796)概括了 一种用于普通信道上测量同信道干扰的方法，该方法通过在同信道用 户的覆盖区域内放置附加接收机，然后向信道分配控制器发送所测量 同信道干扰的反馈信息。在所有这些方法中，信道分配和重分配处理 并没有考虑用户的空间分配，而且它们也不考虑RSSI和同信道干扰如 何共同影响新连接的信号质量。
Hanabe(美国专利No.5,475,864)描述了一种具有静态天线波束图 的扇形网孔的信道分配的方法。Hanabe并不考虑在完全自适应SDMA 系统上所发生的事情，在该系统中波束图根据在任意给定时间当前的 用户动态地改变。而且，SDMA使空间信道的信道分配可以从不编址。
如果两个具有类似空间信号的用户被分配给在同一基站或两个不 同基站上的同一普通信道，严重的干扰将致使信道对于两位用户都不 能使用。因此，需要一种用于改进的、完全自适应SDMA系统的新的 信道分配的方法，该方法可以先验地预测空间或普通信道的质量，即 在新连接被指定给给定的基站和信道之前预测。而且需要一种SDMA 信道分配方法，该方法可以预测现有连接上新连接的冲突并根据需要 执行呼入控制。该基站和信道的分配、重分配和呼入控制方法的可用 性将允许SDMA方法在保持可接受通信质量的同时通过更好地分离用 户增加系统容量。

本发明包括适合于SDMA系统的信道分配、再分配和呼入控制的 方法，该方法适合动态自适应空间信道条件并允许普通信道更加频繁 地重复使用。
描述三种用于上行链路信道分配的方法：加权相关法、预测质量 法和分级法。
加权相关法根据新用户的空间信号和当前用户的空间信号的加权 相关为每个普通信道计算价值函数。计算价值函数并不需要明确知道 当前用户的空间信号。在一种实施例中假设不了解当前用户信号，使 用样值协方差矩阵的非结构估计形成价值函数，该矩阵从规定数目的 时间抽样的天线阵列响应的测量值计算出。在一种可选实施例中，根 据当前用户的空间信号和噪音加干扰协方差矩阵，样值协方差矩阵的 结构估计被用于计算价值函数。在一种实施例中，具有可接受低价值 的普通信道被分配给新连接。在另一种实施例中，具有最低价值的普 通信道被分配新连接。从中选择用于分配的信道的候选普通信道组可 以被限制为一个信道子集，对于该信道子集新用户的价值小于一个预 定的阈值。如果在所选的基站上有足够的硬件资源用于适应新连接的 所选信道，允许向同一普通信道分配多个用户。如果未发现候选信道， 新用户不被分配给所选基站。
预测质量信道分配法根据基站天线阵列上所接收信号的样值协方 差矩阵的估计值(预测值)为每个普通信道预测上行链路接收信号功率 和干扰加噪声，这可能决定新用户是否应当被分配给给定信道或者在 给定信道上工作。该方法通过测量预定数目的抽样的基站阵列响应， 使用所接收的来自当前用户的信号的样值协方差矩阵的非结构估计 值，否则，该方法可以根据当前用户的空间信号和噪音加干扰协方差 矩阵，使用样值协方差矩阵的结构估计值。在一种实施例中，普通信 道的价值函数被计算为该信道上的预测干扰。在一种可选实施例中， 普通信道的价值函数被计算为该信道上新连接的预测信号与干扰噪声 比(SINR)的负值。在任一情况下，新用户可以被分配给具有可接收的 低价值的普通信道，或者被分配给具有最低价值的普通信道。从中选 择用于分配的信道的候选普通信道组可以被限制为一个信道子集，对 于该信道子集新用户的预测SINR，或者可选地，当前同信道用户的预 测SINR，要大于一个预测阈值。在所有这些情况下，如果在所选的基 站上有足够的硬件资源用于适应新连接的所选信道，允许向同一普通 信道分配多个用户。如果未发现候选信道，新用户不被分配给所选基 站。
分级法使用加权相关法选择候选信道子集，该子集表示具有由加 权相关方法确定的最低价值的信道。然后通过将预测质量法应用于候 选信道子集进行信道分配。
当不受上行链路信道分配限制时，通过使新用户为每个普通信道 报告下行链路接收信号电平并从用户报告估计出下行链路干扰加噪声 电平，下行链路预测信道分配方法为新用户分配普通信道。在一种实 施例中，普通信道的价值函数被计算为该信道上的下行链路干扰加噪 声功率。另外，下行链路空间信号和相关的每个普通信道上新连接的 多路加权还用于计算预测的下行链路接收信号电平。然后普通信道的 价值函数被计算为信道的预测下行链路SINR的负值。在任一情况中， 新用户可以被分配给具有可接受的低成本的普通信道，或者被分配给 具有最小价值的普通信道。从中选择信道的候选普通信道组可以被限 制为一个信道子集，对于该信道子集新用户的预测SINR(或者可选择 地，当前同信道用户的预测SINR)大于一个预测的阈值。在所有这些 情况下，如果在所选的基站上有足够的硬件资源用于适应新连接的所 选信道，允许向同一普通信道分配多个用户。如果未发现候选信道， 新用户不被分配给所选基站。
另外，对于所有的上行链路和下行链路信道分配方法，可以增加 一种可选失真标准，该标准通过计算波峰因数估计由任一特定普通信 道分配所产生的发射机和/或接收机失真效应。在一种实施例中，该效 应通过在每个特定信道分配方法的价值函数上加上波峰因数的价值来 表示。在优选实施例中，该效应通过将普通信道的选择限制在那些具 有可接受的低波峰因数的信道中来表示。
联合上行-下行链路信道分配方法组合上行链路方法的价值函数 和下行链路方法的价值函数以形成一个联合价值函数。新用户可以被 分配给具有可接收低联合价值的普通信道或者具有最小联合价值的普 通信道。从中选择的候选普通信道组被被限制到符合上行链路方法和 下行链路方法限制的信道子集中。如果在所选的基站上有足够的硬件 资源用于适应新连接的所选信道，允许向同一普通信道分配多个用户。 如果未发现候选信道，新用户不被分配给所选基站。
所有信道分配方法可以被应用于与任一特定基站相关的候选普通 信道组或者与多个基站相关的候选普通信道组。在后者的实施例中， 除了为每个新连接执行普通信道选择之外，信道分配方法还执行基站 选择。
通过任一上述信道分配的方法可以实现信道重分配，通过该修改 用户希望被重新分配的普通信道从候选普通信道组中删除。
三种用于呼入控制的方法包括：加权相关法包括：比较将所选信 道分配给新连接的价值与预定的阈值，如果大于该阈值则分配所选信 道，否则拒绝所选信道；预测法包括比较所选普通信道的预测上行和/ 或下行链路SINR与相应的预定上行和/或下行链路SINR阈值，如果 候选SINR超过该阈值则分配所选信道。否则禁止该分配；一般的可应 用于SDMA和非SDMA系统的负载估计方法包括估计系统呼叫负载， 规定表示正在进行的呼叫数量的呼叫负载阈值，比较估计的系统呼叫 负载和呼叫负载阈值，如果估计的负载小于阈值则分配所选信道，否 则就禁止分配。
附图说明
图1图示一种SDMA系统；
图2图示从三个多路复用加权向量所产生的SDMA多路发射机的 天线方向图；
图3(a)是用于信道分配的加权相关法的流程图；
图3(b)是用于计算非结构形式的协方差矩阵的流程图；
图3(c)是用于计算结构形式的协方差矩阵的流程图；
图4是用于信道分配的预测质量法的流程图；
图5是用于信道分配的分级法的流程图；
图6是用于下行链路预测信道分配方法的流程图；和
图7是三种呼入控制的流程图。

在全双工信道中的信道分配包括上行链路(从用户到网孔基站)和 下行链路(从网孔基站到用户)的选择。半双工信道分配的情况可以被看 作全双工问题的特殊情况。上行链路信道上干扰主要来自其它用户站， 而下行链路信道上的干扰主要由其它网孔的基站引起。因此，上行链 路和下行链路上的通信质量一般不同。在本发明的一种实施例中，因 为没有在选择上行链路和下行链路信道中的限制，分别独立执行上行 链路和下行链路信道分配，提供了获取最高系统容量的潜力。然而， 许多实际的系统在上行链路和下行链路信道之间强加一个固定的关 系，所以独立选择是不可能的。
例如，在个人手持机系统(PHS)标准中(由1995年10月召开的标 准会议批准的无线工业和商业协会(ARIB)初级标准，第二版，RCR STD 28)，上行链路和下行链路形成全双工信道并必须在同一射频载波上， 所以上行和下行链路信道的载频不能被独立地规定。而且，下行链路 时分复用时隙经过正好四路时隙被指定为先前的上行链路时隙。对于 这种系统，上行链路或者下行链路信道的选择自动确定另一个的选择。 在一种实施例中，通过执行上行链路分配并根据现有的系统标准指定 下行链路分配来实现全双工信道的选择。这种方法在全双工信道系统 的容量主要受上行链路信道容量限制时是有益的。在另一实施例中， 通过执行下行链路分配并允许由系统标准固定上行链路分配的选择来 选择全双工信道。当系统主要受下行链路容量限制时优选该方法。在 另一种实施例中，上行和下行链路信道的分配是通过将每对上行链路 和下行链路作为一个单元估计，并将新用户指定给最佳的上行-下行 链路对来共同考虑的。在信道容量主要受上行链路或者下行链路信道 容量的限制时优选该方法。
其它为信道分配实际上所要考虑因素的是RF功率放大器(PA)的 动态范围和基站发射机结构是宽带还是窄带的。PA的动态范围由固有 噪声电平限制在低功率端并由最大PA输出限制在高功率端，对于该最 大PA输出放大信号的失真保持在可以接受的最低限度上。信道分配方 法在选择信道时必须知道PA动态范围特性，因为所需发射功率在信道 与信道之间可能不同。
因为不同频率的RF副载波的混频，基站发射机PA还产生互调失 真。在窄带RF发射机的结构中，每个副载波的功率供应由独立的PA 提供以便不出现不同副载波频带的混频，大大地降低了互调失真。而 且，由每个PA带内混频所产生的落在副载波频带之外的任何失真分量 可以被滤波从而最小化可能干扰其它副载波的互调分量。相反，具有 宽带PA结构的发射机使用多载波功率放大器(MCPA)同时放大一组副 载波，因为不同副载波的混频生成互调失真。如此产生的互调失真与 该组携带用户信号的副载波频带叠加并且不能被分离和滤波。MCPA 因为多载波RF信号的出现生成互调分量。虽然可以生产具有很低互调 失真的MCPA，但生产的成本很高。因而，需要一种信道分配方法， 该方法通过考虑PA结构有助于减轻互调失真效应，并允许使用较低成 本的解决方案。
关于失真的类似的问题也在宽带接收机结构中存在。例如，接收 机中的非线性的原因包括RF混频器、低噪音放大器和模数转换器。信 道分配算法必须考虑该信息，否则可能对网络的容量产生不利影响。
如前面所说明的，在SDMA中有两个与特定普通信道上的每对用 户基站相关的空间信号(Barratt等人的美国专利申请No.08/375,848)。 基站通过接收或上行传输一个关于用户站如何接收基站天线阵列所发 射信号的空间信号、和发射或下行传输一个关于基站接收天线阵列如 何接收用户站所发射信号的空间信号，从而与每个用户站相联系。该 发送和接收空间信号包括分别在基站的每个天线振子发射机和接收机 上RF信号的振幅衰减和相对相位的信息。在每个接收机和发射机上的 该幅度和相位信息可以被看作复数列向量a的向量元素{ai}。空间信号 可以被存储在数据库中并在预定的时间间隔更换，或者它们可以在初 始化来自用户的新连接时呼叫建立的初始化阶段中被估计，或者它们 可以通过分析被确定(Roy等人的美国专利No.5,515,378)。例如，就手 持机来说，在指定链路(话务)信道(LCH)上进行通信之前，在信令控制 信道(SCCH)上进行链路信道建立阶段。在该链路信道建立阶段，新用 户的空间信号被测定。
空间信号包括关于同用户通信性能的信息。如果ak i和ak j分别是在 普通信道k上的用户i和j的接收空间信号，则它们的标准化绝对内积 被定义为，其中||表示复数模量，()*表示复共轭转置，而‖‖表 示复数向量的欧几里德范数。ak i和ak j的标准化绝对内积表示在同一上 行链路普通信道上与用户i和j同时通信的能力。正交信号将具有为零 的标准化绝对内积，表示即使两者共用一公共普通信道用户间也不会 有干扰。如果两用户共用一公共普通信道，一个有效的标准化绝对内 积值将表示潜在的干扰问题。然而，将标准化绝对内积用作信道分配 的标准存在两个问题：可能太困难(即复杂和/或昂贵)以致于无法始终 监视用于相邻网孔中所有用户的所有信道的空间信号；并且有效的标 准化绝对内积并不必然表示干扰问题，因为例如不同网孔内的用户可 能具有较大的空间信号之间的标准绝对内积，但如果它们被远距离或 被高损耗RF传播路径分离则没有干扰。因此，在给定普通信道上的用 户从周围用户接收到的信号电平也将确定在该信道上是否有无法接受 的干扰电平。
有几种可选的上行链路信道分配的方法可以被使用，每种方法在 相对复杂性和性能特性方面有所不同，它们是：加权相关法、预测质 量法以及结合加权相关法和预测质量法的分级法。
加权相关法定义第k个普通信道的二次价值函数为
等式1
其中ak是普通信道k上的新用户的上行链路空间信号，而是普通信 道k的天线阵列响应的样值协方差矩阵。空间信号ak一般在呼叫建立 时估计，或者它可以被存储在数据库中并在指定的时间间隔更换。可 以计算样值协方差矩阵的非结构估计值，该估计值不需要当前用户空 间信号的先验知识，一般通过在数个时间抽样上测量在图1的每个天 线振子接收机上接收的信号并取平均；即：
${\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{z}^{\left(k\right)}\left(i\right)z^{\left(k\right)*}\left(i\right)$等式2
其中z(k)(i)是在时间i在普通信道k上天线阵列的向量接收信号，n是 时间抽样的个数。例如，在PHS系统中，n可以被选为PHS脉冲串中 数据码元的个数。在一种实施例中，新用户的呼叫被分配给具有可接 受价值ck的普通信道。可接受的价值标准可以相应于基站和用户站之 间通信的可接受的误码率。在优选实施例中，新用户的呼叫被分配等 式1的价值函数ck最小的普通信道。如果在所选的基站上有足够的硬 件资源用于适应新连接的所选信道，允许向同一信道分配多个用户。
如果在等式1中使用非结构估计值，则上述信道分配方法可 以在没有不同基站之间的任何形式的信息交换或者通信的情况下进 行。通过执行非结构估计，在同一网孔以及相邻网孔内的所有当前用 户的空间信号被计算，而不需要明确地一个接一个地测量它们。
另外，利用关于当前用户的空间信号的所有知识的样值协方差矩 阵的结构估计可以被计算。在使用SDMA的无线系统中，基站可以知 道它与之通信的当前用户的空间信号和发射信号功率。因此，在一种 可选实施例中，可以通过执行样值协方差矩阵的结构估计计算等式 1的价值函数：
等式3
其中Ak是通过在与新连接相同网孔内的当前用户的普通信道k上的空 间信号的列状结合所形成的空间信号的集合。Rss (k)是所期望的互相关矩 阵，其对角线元素是与新连接在同一网孔内的普通信道k上当前用户 的平均发射功率，Rnn (k)是包含向基站天线阵列所接收的信号提供的噪音 和网孔间干扰的噪音加干扰协方差矩阵。可以通过在当前用户不发射 时的时间间隔测量图1的每个天线振子接收机上的接收信号然后进行 时间平均，与等式(2)相同，来估计Rnn (k)，其中的当前用户是指在信道k 上并在与新连接相同的网孔内。作为选择，如果在每个基站上所有当 前用户的空间信号和发射功率都是可用的，Rnn (k)可以被估计为：
$R_{\mathrm{nn}}^{\left(k\right)}=A_k^0{R}_{s_0{s}_0}^{\left(k\right)}{A}_k^{0*}+Q$等式4
其中Rs0s0 (k)是预期互相关矩阵，其对角线元素是在与新连接不同的网孔内 普通信道k上的当前用户的平均发射功率。Ak 0是在与在新连接的基站 所接收的与新连接不同的网孔内当前用户的普通信道k上的已知空间 信号的列状结合所形成的空间信号的集合。Q是估计的接收机噪音协 方差矩阵。Q的内容也可以被视为由用户选择的调整参数。在许多普 通的情况中，Q＝σ2I，其中I是单位矩阵，σ2是估计的接收机噪音。
在一种实施例中，新用户的呼叫被分配给具有可接受价值ck的普 通信道。在优选实施例中，新用户的呼叫被分配等式1的价值函数ck最 小的普通信道。如果在所选的基站上有足够的硬件资源用于适应除了 任何现有连接之外的新连接的所选信道，允许向同一信道分配多个用 户。
在典型的SDMA系统中，计算等式(2)和等式(3)的样值协方差矩 阵并不断地修改作为每个普通信道空间处理的一部分，因而避免了为 信道分配重复计算它的需要。则等式(1)所要求的计算被最小化。
信道分配中的进一步的改进通过使用预测质量信道分配法获得， 该方法通过预测通信质量并由此产生向特定普通信道的新连接的分 配。这种方法的实现通过使用RF环境模型和SDMA处理，在实际上 不将呼叫分配给任何普通信道的情况下，如果将新用户分配到该信道 上，估计在每个的普通信道上新用户将要经受的信号功率和干扰加噪 音功率。
让表示在新用户被分配给普通信道k之前的样值协方差矩阵， 表示如果新用户被分配并在普通信道k上使用的预测协方差矩阵。 如上所述，可以通过非结构估计(等式(2))或者结构估计(等式(3))计 算。在优选实施例中，和之间的关系通过下式被模型化。
${\tilde{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}={\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}+a_k{r}_{\mathrm{ss}}^{\left(k\right)}{a}_k^{*}$等式5
其中ak是普通信道k上新用户的上行链路空间信号，rss (k)是表示普通信 道k上新用户的发射功率的标量。
在优选实施例中，普通信道k上的新用户的上行链路多路复用加 权被表示为列向量
${\tilde{w}}_k^U={\left({\tilde{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}\right)}^{-1}{r}_{\mathrm{ss}}{a}_k$等式6
应当注意到上述表达式需要的逆矩阵，这是一般所不希望的， 因为计算该逆矩阵的计算成本很高。然而，通过利用等式(5)中的的 模型，并通过调用谢尔曼-莫理森求逆公式(《矩阵计算》，Golub等 人，Johns Hopkins大学出版社，巴尔第摩，MD，1983，第3页)， 的逆矩阵可以被表示为：
${\left({\tilde{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}\right)}^{-1}={\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}\right)}^{-1}-{\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}\right)}^{-1}{a}_k{a}_k^{*}{\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}\right)}^{-1}/((1/r_{\mathrm{ss}}^{\left(k\right)})+a_k^{*}{\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}\right)}^{-1}{a}_k)$等式7
因而，通过使用该表达式，矩阵求逆的方法被简化为一系列简单 的矩阵乘法运算。而且，应当注意到在SDMA系统中，在新用户被分 配给普通信道k之前的样值协方差矩阵的逆矩阵，，作为在每 个普通信道上已经使用的用户的空间处理的一部分已经被计算并被不 断更新，使在使用等式(7)时不需要计算它。
由其产生向信道k分配新用户的预测上行链路功率，Sk U，被估计 为
$S_k^U={\left|{\tilde{w}}_k^{U*}{a}_k\right|}^2{r}_{\mathrm{ss}}$等式8
而Ik U，新用户的上行链路干扰加噪声功率，被估计为
$I_k^U={\tilde{w}}_k^{U*}{\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right)}{\tilde{w}}_k^U$等式9
已经为每个普通信道k计算Sk U和Ik U，每个信道k上新连接的上行 链路信号与干扰加噪声比(SINR)通过下式估计。
${\mathrm{SINR}}_k=S_k^U/I_k^U$等式 10
在一种实施例中，普通信道k的价值函数被计算为Ik U。新用户或 者被分配给所计算的价值低到可以接受的第一个普通信道，或者分配 给具有最小价值的普通信道。(一种定义低到可以接受的所计算的价值 等于或者小于相应于用户和基站之间可以接受的最大误码率的价值。) 基本原理是在分配给新用户的普通信道上来自现有用户的干扰低到可 以接受，通过相互作用，在该信道上新用户也将产生可以接受的对现 有用户的低干扰。
在一种可选实施例中，每个普通信道k的价值函数被计算为- SINRk即该信道上预测SINR的负值。新用户或者被分配给所计算的价 值低到可以接受的第一个普通信道，或者分配给具有最小价值的普通 信道。该方法适用于但并不仅限于使用如本技术领域所公知的控制发 射功率等级的装置的无线系统。这样，新用户可以使用最低发射功率 从而最大程度地降低系统中的干扰。然而，因为各种原因(例如如果功 率控制范围很受限制)，根据在先前段落中为预测质量信道分配所描述 的标准，始终可以进行普通信道分配。
对于在先前两段中所描述的任一实施例，信道分配方法从中选择 的候选信道组可以被限制为信道子集，对于该信道子集新连接的预测 信号与干扰加噪声比超过一个预定的阈值标准。一般该阈值被设置为 在用户站和基站之间连接要保持可以接受的误比特率所需要的SINR 或其附近。
在使用SDMA的无线系统中，基站一般知道它与之通信的当前用 户的空间信号和发射功率。关于同信道当前用户的知识可以在预测质 量信道分配方法中被选择利用以预测SINRk，j，即如果新连接被分配给 信道k，在未实际将该呼叫分配给任何普通信道的情况下，由每个普通 信道k上每个同信道当前用户i经受的上行链路信号与干扰加噪声比。
用rk，j和ak，j分别表示普通信道k上同信道当前用户i的上行链路发射 信号功率和上行链路空间信号。则对于每个普通信道k上的每个当前 用户i，预测空间多路复用加权、预测上行链路信号功率Sk，i U和预测 上行链路干扰加噪声功率Ik，i U被计算为：
${\tilde{w}}_{k,i}^U={\left({\tilde{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right),i}\right)}^{-1}{r}_{k,i}{a}_{k,i}$等式11
$S_{k,i}^U={\left|{\tilde{w}}_{k,i}^{U*}{a}_{k,i}\right|}^2{r}_{k,i}$等式12
$I_{k,i}^U=|{\tilde{w}}_{k,i}^{U*}{\tilde{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right),i}{\tilde{w}}_{k,i}^U-S_{k,i}^U|$等式13
其中表示如果新用户被分配给信道并在信道上使用，在普通信道k 上目前正与当前用户i通信的基站的预测样值协方差矩阵。的计算 类似于等式(7)：
${\left({\tilde{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right),i}\right)}^{-1}={\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right),i}\right)}^{-1}-{\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right),i}\right)}^{-1}{a}_k^i{a}_k^{i*}{\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right),i}\right)}^{-1}/((1/r_{\mathrm{ss}}^{\left(k\right)})+a_k^{i*}{\left({\hat{R}}_{\mathrm{zz}}^{\left(k\right),i}\right)}^{-1}{a}_k^i)$
其中ak i是新用户到正在普通信道k上与当前用户i通信的基站的上行 链路空间信号，是正在普通信道k上与当前用户i通信的基站上的 样值协方差矩阵。然后信道k上当前用户i的预测上行链路SINR， SINRk，j，被计算为${\mathrm{SINR}}_{k,i}=S_{k,i}^U/I_{k,i}^U.$
另外，如果在信道k上所有当前用户的预测上行链路SINR超过 预定的阈值标准，则预测质量信道分配法可以被进一步限制只允许向 普通信道k上分配新用户。
通过应用低复杂性的加权相关法作为最低价值普通信道的小子集 的选择方法，然后将最佳预测质量法应用到该小子集以选择最佳普通 信道，分级法结合了加权相关和预测质量法在普通信道分配上的优点。
在前面的描述中，已经考虑了从用户到基站的上行链路的分配。 现在将考虑从基站到用户站的下行链路的分配。
在呼叫建立的初始化阶段，例如，用户站可以在所有普通信道上 测量下行链路接收功率等级，并将该测量报告给基站。优选该方法如 果并不引入过多的等待时间(建立时间)。可以选择地，每个用户站可以 周期性地轮询在所有普通信道上下行链路接收功率等级，只要当前它 不在进行呼叫。接收功率等级在预定时间间隔经空闲通道发送回基站， 或者功率等级可以在用户站存储并更换，然后所有功率等级或其子集 在呼叫建立时通知基站。使用这些方法，用户站具有用于新用户的所 有普通信道或其子集上的接收功率等级的最新记录。
在一种实施例中，由新用户站在普通信道k上测量的接收信号功 率等级Pk被用作普通信道k上的下行链路干扰加噪声功率Ik D的估计 值。可以选择地，通过引入测试时间间隔，对于已经支持在与新用户 相同网孔内的一个或多个现有用户的任何普通信道k可以进一步精确 估计Ik D的值。测试时间间隔的持续时间一般选作由图1的SDMAP更 换下行链路多路复用加权之间的周期的小倍数(例如在1至5之间)。在 这个测试时间间隔期间，信道k上的现有用户调整它们的多路复用加 权如同新用户已经被分配到信道k上。用于计算空间多路复用加权的 方法在Barratt等人的美国专利申请No.08/375,848中描述。在测试时 间间隔的后段，新用户站可以在信道k上测量下行链路接收功率并将 此测量报告给基站。在测试时间间隔结束时，信道k上现有用户重新 调整它们的多路复用加权如同新用户已经被从信道k上移走。然后基 站使用在测试时间间隔期间测量的下行链路接收功率P′k作为Ik D的精确 估计值。
普通信道k的价值函数被定义为Ik D。在一种实施例中，新用户的 呼叫被分配给具有可接收价值的普通信道。在另一种实施例中，新用 户的呼叫被分配给价值函数最小的普通信道。如果在所选的基站上有 足够的硬件资源用于适应除了任何现有连接之外的新连接的所选信 道，允许向同一信道分配多个用户。
通过预测通信质量由此产生向特定普通信道的新连接的分配，获 得下行链路信道分配中的进一步的改进。这通过如果新用户被分配到 该信道，预测新用户在每个普通信道上将经受的下行链路SINR，而没 有必要将用户分配给任何普通信道来实现。
为每个普通信道估计下行链路上新用户的空间信号。就时分双工 (TDD)系统来说，新用户的下行链路空间信号可以通过两条链路的标准 化与上行链路信号联系起来。标准化方法的说明可以在Roy等人的美 国专利No.5,546,090中找到。其它用于估计下行链路空间信号的方法 可以在Barratt等人的美国专利申请No.08/375,848中找到。
然后为普通信道k估计下行链路空间多路复用加权wk D。在TDD 系统中，下行链路加权wk D可以通过两条链路的标准化与上述等式(6) 的上行链路空间多路复用加权wk u联系起来(Roy等人的美国专利 No.5,546,090)。其它用于估计下行链路加权的方法可以在Barratt等人 的美国专利申请No.08/375,848中找到。
已经为普通信道k获得下行链路空间信号ak D和空间多路复用加权 向量wk D，由新用户在普通信道k上接收的下行链路信号功率Sk D可以被 预测为；
$S_k^D{=\left|w_k^{D*}{a}_k^D\right|}^2$等式14
可以如上所述通过Pk或P′k预测下行链路干扰加噪声功率等级Ik D。 Pk的选择具有最低限度地中断现有用户的优点，但是P′k提供较高的精 确度。一种用于估计Ik D的可以选择的方法结合Pk和P′k的优点，以更多 的计算开支但不使用测试时间间隔。该方法开始于假设Pk已知，并为 Pk建立模型为：
$P_k=N_k+\underset{j}{\Sigma }{\left|\right|W_{k,j}^{D*}{a}_k^{D,j}\left|\right|}^2$等式15
其中ak D，j是从基站j到多路复用加权未知的新用户的普通信道上的下行 链路空间信号，Nk是噪音和干扰对接收功率的影响，Wk，j D是通过列状 连接普通信道k上并由基站j服务的每个当前用户的多路复用加权形 成的多路复用加权矩阵(表示为列向量)，并在加权矩阵{Wk，j D}和空间信 号{ak D，j}已知的所有基站上计算该总和。例如，{Wk，j D}可以由在信道k 上由新呼叫所用基站提供服务的当前用户的加权构成，{ak，j D}由在信道 k上从这个基站到新呼叫的相应的发射空间信号构成。然后可以计算 Wk，j D，用于在信道k上由解决新用户出现的基站j服务的当前用户的多 路复用加权矩阵。有许多方法可以计算Wk，j D。例如，Wk，j D可以被表示为；
$W_{k,j}^{D^{*}}=S_{k,j}{A}_{k,j}^{+}$等式16
其中Ak，j是在普通信道k上当前用户的基站j上已知空间信号的列状连 接所形成的矩阵。Ak，j +是Ak，j的伪逆矩阵(参见《矩阵计算》，Golub等 人，Johns Hopkins大学出版社，巴尔第摩，MD，1993)，Sk，j是信号幅 度的对角矩阵(如果用户没有与基站j通信可以为零)。注意到美国专利 申请No.08/375,848使用与本发明所用的记法不同的矩阵和向量记法。 然而，该区别对于本领域的普通技术人员来说根据上下文将是显然的。
在说明性的实施例中，然后可以从下式计算出；
$\left[\begin{array}{c}{\tilde{W}}_{k,j}^{D^{*}}\\ w*\end{array}\right]={\tilde{S}}_{k,j}{\left[\begin{array}{cc}{A}_{k,j}& a_k^{D,j}\end{array}\right]}^{+}$等式17
其中ak D，j是普通信道k上从基站j到新用户的下行链路空间信号， 是发射信号幅度的对角矩阵，而是通过去掉$\left[\begin{array}{c}{\tilde{W}}_{k,j}^{D*}\\ w*\end{array}\right]$的最低行而 形成的子矩阵。然后下行链路干扰加噪声功率Ik D可以被预测为；
$I_k^D=P_k-\underset{j}{\Sigma }{\left|\right|W_{k,j}^{D*}{a}_k^{D,j}\left|\right|}^2+\underset{j}{\Sigma }{\left|\right|{\tilde{W}}_{k,j}^{D*}{a}_k^{D,j}\left|\right|}^2$等式18
通过以上所述的三种方法的任何一个已经获得Ik D，并已经从等式 (14)为所有的普通信道k计算出Sk D，对于信道k预测下行链路信号与 干扰噪声比SINR计算为；
${\mathrm{SINR}}_k^D=S_k^D/I_k^D$等式19
在一种实施例中，普通信道k的价值函数被计算为Ik D。新用户被 分配给所计算的价值函数低到可以接受的第一普通信道，或者被分配 给具有最小价值的普通信道。在一种可选实施例中，任一普通信道k 的价值函数被计算为-SINRk D，在该信道上预测SINR的负值。新用户 或者被分配给所计算的价值函数低到可以接受的第一普通信道，或者 被分配给具有最小价值的普通信道。
在前段所描述的实施例可以被进一步地限制到只考虑特定普通信 道k作为用于分配的候选信道，如果一个或多个下述条件有效；
(1)SINRk D大于预定的阈值，该阈值一般设置在为用户站和基站之 间连接的保持可接受的误比特率所需的SINR值或其附近；
(2)普通信道k上的总发射功率，包括所有当前空间信道，没有超 出基站RF功率放大器可用的动态范围；和
(3)如果新连接被分配给普通信道k，在普通信道k上每个当前用 户i所经受的预测下行链路信号与干扰和噪声比，SINRk，i D，大于某个预 定的阈值。
对于普通信道k上当前用户i的预测下行链路信号与干扰和噪声 比，SINRk，i D，可以按下述方法计算。用Pk，i表示普通信道k上当前用户 i的下行链路接收功率并可以用下式被模型化：
$P_{k,i}=N_{k,i}+\underset{j}{\Sigma }\left|\right|W_{k,j}^{D^{*}}{a}_{k,i}^{D,j}\left|\right|$等式20
其中ak，i D，j是从基站j到当前用户i的普通信道上的下行链路空间信号， Nk，i是来自噪音和干扰的对于普通信道k上当前用户i接收功率的未被 模型化的影响。然后为基站j计算解决新用户出现的普通信道k的预 测空间多路复用加权矩阵。相应于普通信道k上当前用户i的多路 复用加权矩阵的列被表示为。预测下行链路信号功率Sk，i D和预测下 行链路干扰加噪声功率Ik，i D被计算为：
$S_{k,i}^D={\left|{\tilde{w}}_{k,i}^{D^{*}}{a}_{k,i}^D\right|}^2$等式21
$I_{k,i}^D=N_{k,i}+\underset{j}{\Sigma }{\left|\right|{\tilde{W}}_{k,j}^{D*}{a}_{k,i}^{D,j}\left|\right|}^2-S_{k,i}^D$
$=P_{k,i}=\underset{j}{\Sigma }{\left|\right|W_{k,j}^{D^{*}}{a}_{k,i}^{D,j}\left|\right|}^2+\underset{j}{\Sigma }{\left|\right|{\tilde{W}}_{k,j}^{D^{*}}{a}_{k,i}^{D,j}\left|\right|}^2-S_{k,i}^D$等式22
然后计算普通信道k上当前用户i的预测下行链路SINR，即SINRk，i D 为${\mathrm{SINR}}_{k,i}^D=S_{k,i}^D/I_{k,i}^D.$
如上所述，互调失真效应对于宽带无线发射机和接收机是重要的 需要考虑的因素，并且可以在信道分配的过程中通过两种基于复合RF 信号波峰因数的方法考虑该因素：
(1)增加价值函数以不利于可能导致互调失真明显增加的信 道选择，互调失真的增加与通过波峰因数的明显增加所预测的一致； 或者
(2)在信道分配过程中增加一项限制，禁止导致复合宽带RF 信号的波峰因数超过预定可接受标准的任何信道选择。
为清楚起见，在随后的讨论中宽带无线发射机将与下行链路信道 相联系而宽带接收机将与上行链路信道相联系。本领域的普通技术人 员将意识到在此所述的解决非线性失真的信道分配方法可以被应用到 在上行链路或者下行链路上使用的宽带接收机或发射机。在宽带接收 机中，当一个或几个下行链路载频(次频带)在比其它更高的电平上发射 时，互调失真电平是最严重的，因为互调分量将具有显著的频谱尖峰 而复合宽带RF信号具有更均匀的频谱分布，这将生产更加均匀的宽带 互调分量。在宽带无线接收机中具有类似的情况，其中如果一个或几 个下行链路载频(次频带)具有比其它更高的接收功率电平，由RF混频 器、低噪音放大器等生成的互调失真将是最严重的。被定义为宽带信 号给定次频带中的峰值功率与复合RF信号总频带上的平均功率之比 的波峰因数是可恶的频谱尖峰大小的量度。因为空间信道的分配通过 向同一普通信道分配具有不同空间信号的多个用户，可以明显增加在 给定下行链路(上行链路)普通信道副载波上的发射(接收)功率，波峰因 数是预测互调失真的重要工具。而且使用TDMA的宽带无线系统因为 副载波信道分配在一些时隙将生成大型的时间功率尖峰。频谱和时间 尖峰都是重要的需要考虑的因素。
对于组合的TDMA/FDMA宽带无线通信，时间和频率尖峰所导致 的互调失真的控制根据的是预测的波峰因数，并由此向特定下行链路 或上行链路的普通信道、时隙和空间信道分配用户。在上行链路(下行 链路)时隙i期间，上行链路(下行链路)时间波峰因数Ci被定义为；
$C_i=\frac{{\max }_{l=1,...,L}\left\{{\Sigma }_{j=1}^{d_{i,l}}{P}_{i,j,l}\right\}}{(1/L){\Sigma }_{l=1}^L{\Sigma }_{j=1}^{d_{i,l}}{P}_{i,j,l}}$等式23
其中L是上行链路(下行链路)载频数，di，l是上行链路(下行链路)载频l 上和上行链路(下行链路)时隙i上的空间信道数，而Pi，j，l是在上行链路 (下行链路)载频l、上行链路(下行链路)时隙i上和上行链路(下行链路) 空间信道j上用户的接收(发射)功率。设上行链路(下行链路)时隙i上 最大上行链路(下行链路)波峰因数为；
$C_{\max }={}_i{}^{\max }C_i$等式24
在优选实施例中，最大上行链路(下行链路)波峰因数cmax可以被上 述任何一种上行链路(下行链路)信道分配方法用作附加限制，通过比较 该值与预定的阈值标准，如果超过阈值标准禁止信道选择。预定阈值 标准在下行链路的情况中通过测量作为波峰因数函数的特定MCPA的 互调失真电平来获得，或者在上行链路的情况中通过测量集成模拟接 收机电路的互调失真电平来获得。
作为选择，通过上述信道分配方法计算的普通信道k的价值函数 ck可以如下通过波峰因数加大；
c′k＝ck+λCmax    等式25
其中λ是确定波峰因数Cmax相对于ck相关性的用户定义常数。
虽然用组合的TDMA/FDMA系统来说明信道分配互调失真因素， 该方法也可用于可被视为该系统特殊情况的纯TDMA或FDMA系统。
图3(a)是如上所述用于信道分配的加权相关法300的流程图。在 步骤301，初始化信道标号k。在步骤302检查用于普通信道k的硬件 资源，如果不够，信道标号在步骤309递增并且过程返回步骤302。如 果硬件资源足够，在步骤303估计或者从数据库获得候选信道k上新 用户的接收空间信号。在步骤304，使用图3(b)或3(c)的方法计算协方 差矩阵。在步骤305，根据等式(1)使用从步骤303获得的新用户的空 间信号和从步骤304获得的协方差矩阵为普通信道k计算价值函数。 在步骤306，检查信道k以确定是否满足所有的附加限制(例如所计算 的价值函数低于预定阈值，和/或上行链路最大波峰因数小于预定阈 值)，如果不满足，过程前进到步骤308。否则，普通信道k被增加到 信道的候选列表以在步骤307中考虑分配。如果在步骤308中，所有 的信道都已经被检查，过程前进到步骤310，否则，过程返回步骤309 以递增信道标号并重复进行步骤302-308。步骤310检查候选列表是 否有候选信道，如果没有，在步骤311不在这个基站分配呼叫，即不 进行分配。否则，在步骤312选择最佳信道k。在一种实施例中，最佳 信道是具有小于预定最小值的价值的任一信道，例如，所发现的具有 小于预定最小值的价值的第一信道。(例如，预定最小值可以被选为相 应于用户和基站之间所允许的最大误比特率的价值标准。)在优选实施 例中，最佳信道是最小价值的信道。如果在步骤313确定所选信道k 未在网孔内使用，在步骤314，普通信道k被分配给新用户。如果普通 信道k由网孔内的用户使用，在步骤315使用普通信道k的空间信道 被分配给新用户。
图3(b)用于估计一种协方差矩阵的非结构方法370的流程图。 在步骤371，为每个普通信道k进行测量来自天线阵列的基站接收信号 向量{z(k)(i)}，在步骤372，使用等式(2)计算估计值
图3(c)是用于估计样值协方差矩阵的结构方法350的流程图。 在步骤351，对于每个普通信道的当前同信道用户的发送(TX)功率被从 数据库中取出或者被测量。在步骤352，估计同信道当前用户的空间信 号。在步骤353，计算量值AK ·Rss (k)Ak，其中Ak和Rss (k)相应于等式(3)定义。 在步骤354，如果可以，如相对于等式(4)所描述的，通过测量在每个 天线振子接收机上的接收噪音和网孔间干扰信号，或者通过使用在基 站网孔之外的所有当前用户的空间信号和发射功率，可以估计噪音加 干扰协方差矩阵，Rnn (k)。然后在步骤355通过使用等式(3)计算样值协 方差的结构估计值。
图4是预测信道分配法400的流程图，其中假设已知每个普通信 道k的协方差矩阵、它的逆矩阵、新用户发射功率rss和新用 户空间信号ak。在步骤401初始化信道标号(k＝1)。在步骤402，检查 信道k所需的硬件资源，并且如果不够，在步骤411递增信道标号， 处理返回步骤402。否则，通过根据等式(5)包括新用户出现的预测效 应在步骤403将现有协方差矩阵更换为。在步骤404，根据等 式(7)计算逆矩阵，然后在步骤405中使用以根据等式(6)计算 SDMA多路复用加权wk U。在步骤406，如果新连接被分配给普通信道 k将导致的预测接收链路功率Sk U、干扰Ik U和SINR将分别使用等式(8)、 (9)和(10)为所有的普通信道计算。在步骤407，计算一个价值(例如 $c_k=I_k^U$或者-SINRk)。在步骤408中，检查普通信道k以确定是否满足 所有附加限制。在一种实施例中，限制包括大于预定阈值的新连接的 预测SINR，另外进一步的限制可以包括使用等式(11)、(12)和(13)计算 的也大于某个预定阈值的普通信道k上当前呼叫的预测SINR。上行链 路最大波峰因数小于某个预定的阈值的可选限制也可以被强加。如果 所有的限制不能被满足，过程进行到步骤410。否则，在步骤409普通 信道k被增添到候选列表。在步骤410，进行关于所有普通信道是否已 经被处理的检查，并且如果没有，在步骤411递增信道标号并且重复 步骤402至410。否则，在步骤412进行检查以确定候选列表是否为空， 并且如果是，这个基站上的新连接被留下不分配(步骤413)。如果候选 列表不为空，在步骤414进行符合最佳信道要求的信道的选择(如前面 所讨论的)。如果，在步骤415，发现所选信道k在网孔内被使用，在 步骤417使用普通信道k的空间信道被分配给新连接。否则，在步骤 416普通信道k分配给新连接。
图5是用于上行链路信道分配的分级法500的流程图。在步骤 501，调用加权相关分配法300，步骤301-309，以生成一组候选信道 连同它们的价值。在步骤502，从所有候选的组中选出一个低价值普通 信道的子集。在步骤503，预测分配法400被应用到由步骤502提供的 普通信道子集以选择分配用的最佳普通信道。
图6是如前所述的下行链路信道分配法600的流程图。在步骤601 初始化信道标号，k。在步骤602，进行关于信道k是否具有所需硬件 资源的确定，并且如果没有，在步骤603该处理递增信道标号然后返 回步骤602进行另一个重复。否则，在步骤604，新用户向基站为每个 普通信道k报告接收功率等级。可以选择如前所述在测试时间间隔执 行接收信号功率等级的测量。在步骤605，基站通过前面所述的三种方 法中的任何一个确定下行链路干扰加噪声功率等级。在步骤606，执行 一选项：如果下行链路分配基于预测的SINR标准，处理进行到步骤 609；否则，处理进行到步骤611。在步骤609，基站使用普通信道k 上新用户的空间信号ak D和多路复用加权wk D从等式(14)估计下行链路接 收功率等级，Sk D。在步骤610价值被计算为$c_k=-S_k^D/I_k^D$，即在等式(19) 中所定义的SINRk D的负值。如果在步骤606没有选择SINR选项，基于 干扰加噪声的价值被计算，即，$c_k=I_k^D$。在步骤612，进行关于信道k 是否满足所有限制的确定。在一种实施例中，限制包括大于预定阈值 的新连接的预测SINR。另外，进一步的限制可以包括普通信道k上超 过某个预测的阈值的当前用户的预测SINR。一种可选的限制也可以被 强加，即低于某个预定的阈值的下行链路最大波峰因数。为步骤612 确定的不同的选择更加详细地可参见上述计算SINRr，j D的等式。如果在 步骤612，不满足所有的限制，该处理进行到步骤614。否则步骤进行 步骤613，其中信道k被增添到候选信道列表。如果在步骤614，确定 所有的信道还没有被考虑完，处理进行到步骤603，否则，在步骤615 进行检查确定候选列表是否是空的，并且如果是，在这个基站新呼叫 被留下不分配(步骤616)。如果候选列表不空，在步骤617进行符合最 佳信道预定要求的信道选择(如前面所讨论的)。在步骤618，如果发现 所选信道k在网孔内使用，在步骤620使用普通信道k的空间信道被 分配给该新用户。否则，在步骤619普通信道k被分配给新用户。
因为许多实际的系统在全双工普通信道分配的上行链路和下行链 路之间强加一个固定的关系。这通过选择符合上行链路分配限制(图 3(a-c)、4、5以及前面所讨论的)和下行链路分配限制(图6以及前面所 讨论的)的那些上行链路和下行链路对的子集来实现。例如，这可能意 味着选择具有估计的上行链路和下行链路SINR大于预定的阈值并满 足波峰因数限制的那些全双工信道。从这个上行链路/下行链路对的子 集，为每对计算上行链路价值ck U和下行链路价值ck D，然后将它们组合 以形成单一上行/下行链路价值。如本领域的普通技术人员所公知的， 有许多组合一对给定的上行链路和下行链路价值中的单独上行链路或 下行链路价值的可能的方法。例如，加权求和(ck U+λck D)，其中λ是相 关换算系数，可以被用于该联合价值，或者可以使用加权分量ck U(ck D)γ， 其中γ是相关指数加权因数。一种合理的联合价值函数，即均匀加权 (γ＝1)联合分量价值函数为
$c=c_k^U·c_k^D$等式26
(因为许多用于组合上行链路和下行链路价值的可以使用的可能选择， 应当指出创建联合价值的概念比选择联合价值函数的具体形式更重 要。)在为所选子集中的每个全双工信道对创建联合价值之后，选择用 于分配的具有低到可以接受的联合价值或者最小联合价值的全双工信 道。
前面所述的所有的信道分配方法可以被应用到与任一特定价值相 关的一组候选普通信道或者与多个基站相关的一组候选普通信道。在 后面的实施例中，信道分配方法自动在为呼叫选择普通信道的过程中 为新连接选择基站。这可以通过从在所有相关基站上的所有候选信道 中指定提供最佳价值的相关基站和信道，或者在候选信道顺序执行信 道分配直到指定一个普通信道来实现。
如果新近确认的呼叫遇到通信质量问题，或者如果由于在其RF 环境中的改变正在进行的呼叫遇到在质量上无法接受的降低，信道重 分配可能是必需的。除了在选择过程之前，用户想被重新分配的普通 信道被从候选信道列表中删除之外，信道重分配过程与初始化信道分 配相同。使用这种改进，所描述的用于信道分配的所有方法也可以被 应用到信道重分配。
呼入控制是用于允许或不允许一个新连接的判定过程。如果系统 负载很高以致于允许新连接可能对系统中已存在的连接质量产生显著 的负面影响，可能有必要不分配新连接。对于先前所述的所有的信道 分配方法，确定关于向任何特定信道的新连接的分配是否对已存在的 连接产生显著的负面影响可以通过检查特定信道分配法的限制来进 行。如果普通信道k上的新连接满足限制，则这个信道是用于分配的 候选信道。否则，信道k不允许用于分配。通过检查用于所有普通信 道或其子集的限制，如果不能发现满足特定信道分配方法限制的信道， 则不分配新信道，从而实现呼入控制。因此，所有的先前所述的信道 分配方法也可以应用于呼入控制。另外，一种可以被独立应用与任何 信道分配方法无关的可以选择的方法也可以被使用。图7是用于呼入 控制方法700的流程图，总结了这些不同的方法。
第一种方法，当使用加权相关信道分配法时合适，从步骤701开 始，其中建立一个价值阈值，在步骤702，比较该阈值与所选信道k 的预期价值ck。如果不超过该价值阈值，在步骤703分配信道k。如 果超过该价值阈值，在步骤704信道k的分配被留下不被指定。
第二种方法，当使用用于信道分配的上行链路预测质量或下行链 路预测方法时合适，开始于步骤721(图7)，其中指定一个SINR阈值 标准。在步骤722，比较被选择用于分配的普通信道的SINR与该阈值， 并且如果小于该阈值，在步骤723分配所选信道。否则，在步骤724 所选的信道分配被留下不被分配。
第三种方法，对于任何分配方法和SDMA以及非SDMA系统合 适，开始于图7的步骤711，其中指定一个负载阈值。在步骤712，测 量网孔系统负载，然后在步骤713，与负载阈值比较。如果不超过负载 阈值，所选信道在步骤714被分配。如果超过负载阈值，在步骤715 所有普通信道被留下不分配直到系统负载降低于负载阈值。一种用于 测量系统负载的方法是通过监视由网孔所经历的网孔间切换速率或者 信道重分配速率(网孔内切换)。一种切换到其它网孔的速率或者网孔内 信道重分配速率的移动时间平均可以被用于平滑这些事件的随机性。
图7描述了本地即在一个基站的分配。整个分配可以被顺序执行 或者通过“联合优化”，当在所有相关基站的所有候选普通信道上顺 序执行分配时，步骤704、715和724每个都将被继之以下一个基站上 的信道分配过程，而且这种方法将在不同基站上被重复，直到发现一 个普通信道和相关的基站，否则该呼叫被留下不分配。当分配通过联 合优化被执行时，即从所有相关基站上的所有候选信道中指定提供最 佳价值的信道和相关基站，则图7的分配步骤将被改进以执行普通信 道和相关基站的分配，而如何对图7的流程图进行这种修改对于本领 域的普通技术人员来说将是显然的。
在说明书中为清楚起见，上述方法被限制到具体的无线蜂窝通信 系统及其实施例，但这些发明应用到其它近似的通信系统，例如无线 局域网，或者应用到实施例上的其它变型，实施那些根据所提供的说 明书不偏离本发明的精神和范围的技术，对于本领域的普通技术人员 是显然的，并且该技术应当被认为落入后附权利要求书中的范围内。
本申请是1996年10月23日提交的标题为“使用空间-时间处理 的频谱有效高容量无线通信系统”、申请号为No.08/735,520的审理中 的美国专利申请的后续申请。