CN100346583C

CN100346583C - 扩大小区服务范围的移动台接入方法以及在移动通信系统内服务扩大范围的小区的方法

Info

Publication number: CN100346583C
Application number: CNB2004100384900A
Authority: CN
Inventors: 金会元
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-04-29
Also published as: KR100526526B1; CN1581729A; KR20050014596A; US20050025095A1

Abstract

一种用于移动台(MS)第一次接入基站收发台(BTS)的方法，以便扩大在采用时分多址的移动通信系统内的BTS的小区服务范围，其中MS(1)从BTS接收扩大范围小区系统信息，该信息包括BTS的位置信息以及报告MS位于一扩大范围小区内的这一事实的信息；(2)用BTS的位置信息以及MS自己的位置信息来计算与BTS的距离；以及(3)用计算出的与BTS的距离来计算估计的扩大定时提前(ETA)，用一预定值来处理该估计的ETA以考虑误差，以及生成最初的扩大定时提前(IETA)。

Description

扩大小区服务范围的移动台接入方法以及在移动通信系统内服务扩大范围的小区的方法

技术领域

本发明总体来说涉及移动通信系统，更具体地，涉及在用于移动通信(GSM)系统的全球系统内为扩大范围的小区服务的方法。

背景技术

图1是说明GSM型移动通信系统的框图。移动通信系统包括基站收发台(BTS)20和22。BTS 20和22连接到基站控制器(BSC)30上。此外，BTS 20和22还以无线方式连到在相应的小区范围C1和C2内的移动台(MS)10和11上，并且它们提供移动通信服务。BSC 30连到移动电话交换中心(MSC)40上。服务节点(SN)50连到MSC 40上并支持对于移动通信系统的预定服务。

如图1所说明的，由于MS 10位于小区C1内，因此对于预定的无线信道，借助于时分多址(TDMA)概念由BTS 20来提供移动通信服务。根据TDMA结构来划分物理无线接口，即，把无线载波划分成时隙。一帧包括8个连续的时隙。这里，当执行连接时，MS使用对于各个上行链路以及下行链路的物理信道，该信道每一帧包括一个时隙。

图2是说明移动通信系统内的脉冲串传输定时的图表，图3是说明含有一个时隙的TDMA帧的视图。详细地，图3a说明了正常脉冲串(normal burst)，图3b说明了接入脉冲串(access burst)。

GSM型MS通过预定的时隙与BTS通信。如图2所说明的，把542.8μs分配给各个时隙以用于数据传输。这样的短周期适应147个数据位。实际上，每个时隙都包括148位，但是第一个半位以及最后一个半位是为开/关RF交换时间而提供的。每个时隙都包括脉冲串型数据。

如图3所说明的，正常脉冲串以及接入脉冲串包括各种位。正常脉冲串用于在除随机存取信道(RACH)之外的任何业务信道上或任何控制信道上发送信息。在正常脉冲串中，窃用标志(stealing flag)表示脉冲串是否已用于与事实有关的控制信道(FACCH)信令，并且训练序列为用于补偿多路径传播的26位模式。此外，在正常脉冲串中，尾位(T)表示位模式的开始和停止，以及保护周期(GP)是一个空的部分，并用其它时隙来保护重叠。此外，当MS第一次连到BTS或是处于移交区域内时，使用接入脉冲串。由于当MS第一次连到移动通信系统时，接入脉冲串不了解传播延迟时间，因此接入脉冲串具有比用于脉冲串传输的正常脉冲串的GP要长的GP。

更具体地，仅仅当MS不具有用于在相应小区内的当前传播延迟的有效信息时，才在上行链路方向内使用接入脉冲串。因此，接入脉冲串具有较短的长度以便被放入到BTS内的各个接收窗口中。也就是说，必须在保留于BTS内的一个时隙内接收从MS脉冲串的信号。

图4是说明移动通信系统内的定时延迟的视图。如图4所说明的，当BTS把图4a内的脉冲串信号发送到MS时，由于BTS与MS之间的传播延迟，即定时延迟(TD)，MS如图4b所说明的接收脉冲串信号。因此，MS必须依据定时提前(timing advance)(TA)而预先上传该脉冲串信号，如图4c所说明的，以使得能够在被保留于BTS内的一个时隙内接收该脉冲串信号。于是，BTS几乎能够在被保留用于MS的一个时隙内准确地接收脉冲串信号。通过用2来乘从BTS至MS的TD来得到TA。也就是说，由于MS接收了被源自BTS的TD所延迟了的脉冲串信号，因此接收定时为具有源自BTS的TD的定时。因此，为了使脉冲串信号能够被在BTS内的一个时隙内接收，该时隙被分配给相应的MS，MS必须依据TA而预先发送该脉冲串信号，也就是说，TD x 2考虑了下行链路内的TD和上行链路内的TD。

如上所述，由于MS仅在当它了解了TA时才能够准确地将脉冲串信号发送到BTS，因此MS在当它第一次接入BTS时用零TA来上传接入脉冲串。如图3所说明的，由于该接入脉冲串具有大的GP，该GP是一个空的部分，因此BTS能够获得信息，这就使BTS能够计算TA值而对其它信道没有影响。

这里，在GSM型移动通信系统的情形中，TA具有的最大值为63位，并且该最大值与AB的GP有关。由于63位是相应于70km的一段延时，因此可以覆盖具有35km半径的小区范围。

图5是说明在现存GSM型移动通信系统内根据距离的定时延迟的视图。图5说明了当由BTS从MS接收接入脉冲串时，根据MS与BTS之间的距离，该接入脉冲串被延迟了多少。图5中，该接入脉冲串的前半部分表示诸如同步序列的数据以及如图3所说明的编码数据，而接入脉冲串的后半部分表示一GP，该GP是一个空的部分。当MS与BTS之间的距离为0km时，来自MS的接入脉冲串几乎被在一个时隙内准确接收，该时隙被分配给BTS内的相应的MS(图5a)。当MS与BTS之间的距离为35km时，GP，其为来自MS的接入脉冲串内的一个空的部分，在从分配给相应的MS的一个时隙到其它时隙，即BTS内的其它信道的范围都被重叠了(图5b)。在此情形中，由于GP不影响其它信道，因此BTS在当从35km最大范围内的MS接收接入脉冲串时，能够计算TA。然而，当MS与BTS之间的距离超过35km时，是在被保留用于其它MS的一个时隙内从MS接收接入脉冲串，因此BTS不能向MS提供移动通信服务(图5c和5d)。

如上所述，在GSM型移动通信系统内，由于BTS向位于预定范围内的MS提供移动通信服务，因此偏离该预定范围的MS不能接收移动通信服务。为了解决这个问题，能够根据预定范围来安装BTS，该方法适合于具有许多用户的区域，例如一座城市。然而，这在几乎没有用户的区域内会导致无线资源的浪费。

发明内容

因此，本发明被设计用来解决出现在现有技术中的上述以及其它的问题，本发明的主要目的是提供一种移动台与基站收发台的第一次接入的方法，以便扩大在采用时分多址的移动通信系统内的基站收发台的移动通信服务范围。

本发明的另一个目的是提供一种为采用时分多址的移动通信系统内的扩大范围的小区服务的方法。

为了完成上述以及其它的目的，根据本发明的一实施例，这里提供了一种用于第一次接入BTS的MS的方法，以便扩大在采用时分多址的移动通信系统内的BTS的小区服务范围，该方法包括步骤：(1)从BTS接收扩大范围小区系统信息，该信息包括BTS的位置信息以及报告MS位于一扩大范围小区内的这一事实的信息；(2)用BTS的位置信息以及MS自己的位置信息来计算与BTS的距离；以及(3)用计算出的与BTS的距离来计算估计的ETA，用一预定值来处理该估计的ETA以考虑误差，以及生成IETA。

附图说明

从下面结合附图的详细说明中，本发明的上述以及其它的目的、特征以及优点将变得更为明显，其中：

图1是说明GSM型移动通信系统的框图；

图2是说明移动通信系统内的脉冲串传输定时的图表；

图3是说明含有一个时隙的TDMA帧的视图；

图4是说明移动通信系统内的定时延迟的视图；

图5是说明在现存GSM型移动通信系统内根据距离的定时延迟的视图；

图6是说明根据本发明的移动通信系统及其扩大的小区服务范围的视图；

图7是说明根据本发明的为扩大范围的小区服务的方法的流程图；

图8是说明根据用本发明获得的估计的ETA而在移动台与基站收发台之间发送的脉冲串信号的视图；

图9是说明根据用本发明获得的初始扩大定时提前(IETA)而在移动台与基站收发台之间发送的脉冲串信号的视图。

具体实施方式

下文将参照附图来详细说明本发明的优选实施例。在下面的本发明说明中，当这里所结合的已知功能及配置会使本发明的主题不甚清楚时，将省略对它们的详细说明。

图6是说明本发明的移动通信系统及其扩大的小区服务范围的视图，图7是说明本发明的为扩大范围的小区服务的方法的流程图。

如图6所说明的，根据本发明的被基站收发台(BTS)100覆盖的小区范围140比现存范围(点划线)130远远扩大了。这被称作为扩大范围的小区140。BTS 100必须了解由BTS 100自身所服务的那个范围要比通常的小区范围130宽。也就是说，为了与位于远离通常的小区范围130处的移动台(MS)110通信，BTS 100要增大功率。因此，必须设计BTS 100以便从其设备为该扩大范围的小区服务。

在下文中，将参照图7描述根据本发明的为扩大范围的小区服务的方法。首先，在步骤200，BTS 100向该扩大范围的小区内的MS 110提供扩大范围小区系统信息(ERCSI)。仅在当MS 110了解到其自身位于该扩大范围的小区内时，该扩大范围的小区内的MS 110才能与BTS 100通信。ERCSI包括报告MS 110位于扩大范围的小区内这一事实的信息，并且还包括BTS 100的位置信息。BTS 100的位置信息为几何位置信息。由于BTS 100的位置在当它被安装时固定了，因此BTS 100能够容易地了解它自己的几何位置信息。例如，该几何位置信息可以是BTS 100所在位置的纬度和经度。

当MS 110从BTS 100接收ERCSI时，MS 110辨别MS 110是位于扩大范围的小区内的事实。根据测量方法，用像从几米到几千米这样宽的范围的精度来测定MS 110的位置信息，并且在不远的将来，更为精确的测量也是可能的。位置测量方法包括增强的观测时差(E-OTD)、全球定位系统(GPS)、辅助GPS(A-GPS)、差分GPS(D-GPS)、以及上行链路到达时间(UL-TOA)。此位置信息也可以用于定位服务(LCS)。LCS代表服务以及用于该项服务的系统，其中在MS的基础上能够准确地了解到一个人或一个目标的位置，并能够提供与该位置有关的附加信息。这里，可以在此LCS的基础上执行扩大范围小区服务。

在步骤210，MS 110用上面提到的各种方法来辨别它自己的位置，并用它自己的位置以及从BTS 100提供的BTS 100的位置来计算MS110与BTS 100之间的距离。此外，在步骤220，MS 110估计由于MS110与BTS 100之间的距离而产生的扩大定时提前(extended timingadvance)(ETA)。也就是说，通过MS 110与BTS 100之间的距离，MS 110估计应当提前多少来发送脉冲串信号，以使该脉冲串信号能够被在为该BTS 100内的相应MS所保留的一个时隙内接收。此外，MS100用预定值来处理估计的ETA，并生成最初的扩大定时提前(IETA)。该预定值是用来考虑该估计的ETA与实际ETA之间的差别。也就是说，估计的ETA可能不同于实际的ETA，将其差别称为估计误差。例如，估计误差值可以是32位，这32位是在接入脉冲串内的最大TA的一半。因此，在本实施例中，IETA具有估计的ETA值，该值为最大TA的一半。将参照图8描述此估计误差。

图8是说明根据用本发明获得的估计ETA而在MS与BTS之间发送的脉冲串信号的视图。如上所述，MS 110用它自己的位置信息以及BTS的位置信息来估计ETA，并用该估计的ETA来把接入脉冲串发送到BTS 100。该估计的ETA是BTS 100与MS 110之间的扩大定时延迟(ETD)的两倍。如上所述，用MS 110的位置信息来计算ETA，并且该位置信息具有像从几米到几千米这样宽的范围的精度。因此，由于MS 110用具有预定误差的位置信息来计算ETA，因此所计算出的ETA具有估计误差。

参见图8，当BTS 100发送脉冲串信号时(图8a)，MS 110接收被ETD延迟的脉冲串信号(图8b)。这里，当MS 110实际上用估计的ETA把接入脉冲串发送到BTS 100时(图8c)，由于该估计的ETA与实际的ETA有差别，因此由于此差别而使BTS接收到的脉冲串信号偏离了该脉冲串信号必须在其内被接收的那个时隙(图8d)。例如，当由于估计的误差而使该估计的ETA早于实际的ETA时，在BTS接收到的脉冲串信号的前面部分内的有效数据可能丢失。

因此，在本发明中，考虑到如上所述的在估计的ETA与实际ETA之间的差别，MS 110从该估计的ETA生成IETA。

这里，参见图7，在步骤230，MS 110用IETA的值来把接入脉冲串发送到BTS 100。然后，在步骤240，BTS 100从MS 110所发送的接入脉冲串的到达时间以及MS 110发送的IETA中计算出实际ETA的值。在本实施例中，用等式(1)来表示实际ETA。

等式(1)

ETA＝IETA(估计的ETA-最大TA/2)+测得的TD

在步骤250，BTS 100把实际ETA发送到MS 110。因此，MS 110用BTS 100所发送的实际ETA来接入上行链路信道，该信道被从BTS100指定。

图9是说明根据用本发明获得的IETA而在MS与BT之间发送的脉冲串信号的视图。参见图9，当BTS发送脉冲串信号时(图9a)，MS 110接收被ETD延迟了的该脉冲串信号(图9b)。此外，当MS 110用考虑了估计误差的IETA来把接入脉冲串发送到BTS 100时(图9c)，该IETA使估计的ETA由于估计误差而滞后，从而防止了在该脉冲串信号前面部分内的有效数据被丢失(图9d)。

根据本发明，在GSM型移动通信系统中，用BTS的位置信息以及MS的位置信息来计算TA，从而扩大了BTS的移动通信服务范围。

虽然已经参照本发明的一些优选实施例说明和描述了本发明，但是本领域内的普通技术人员将理解，可以做出各种形式和细节上的变化而不脱离如附带的权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims

1.一种在移动台MS内的用于第一次接入基站收发台BTS的方法，以便扩大在采用时分多址的移动通信系统内的BTS的小区服务范围，该方法包括步骤：

(1)从BTS接收扩大范围的小区系统信息，该信息包括BTS的位置信息以及表示MS位于扩大范围的小区内的信息；

(2)用BTS的位置信息以及MS的位置信息来计算与BTS的距离；

(3)用计算出的与BTS的距离来计算估计的扩大定时提前ETA，以及通过将估计误差反映到估计的ETA，生成最初的扩大定时提前IETA。

2.一种服务在采用时分多址的移动通信系统中的基站收发台BTS的扩大范围的小区的方法，该方法包括步骤：

(1)从BTS向MS发送扩大范围的小区系统信息，该信息包括BTS的位置信息以及报告移动台MS位于扩大范围的小区内的信息；

(2)当MS接收该扩大范围的小区系统信息时，由MS用BTS的位置信息以及该MS自己的位置信息来计算与BTS的距离；

(3)由MS用计算出的与BTS的距离来计算估计的扩大定时提前ETA，以及通过将估计误差反映到估计的ETA，生成最初的扩大定时提前IETA；以及

(4)用IETA把来自MS的接入脉冲串发送到BTS；以及

(5)由BTS计算来自MS的接入脉冲串的到达时间，以及从IETA计算实际的ETA，并把计算结果发送到MS。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括步骤(6)，由MS用来自BTS的实际ETA来接入BTS。