CN101385363A - 蜂窝通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作蜂窝通信系统(1)的方法和设备，其中根据自第一频带(9)上测得的信号强度计算的第二频带(18)上的预测信号强度，在第一频带(9)和第二频带(18)之间切换呼叫，并且其中根据在第二频带(18)上测得的信号强度，将呼叫从第二频带(18)切换回到第一频带(9)；包括：对在第一时间周期中发生的频带之间的切换或者向所述频带中的一个的切换计数；将计数的切换数目同允许切换数目的预定阈值水平比较；以及，如果计数的切换数目超过允许切换数目的预定阈值水平，则在第二时间周期中阻止进一步切换。

Description

蜂窝通信系统
技术领域
本发明涉及蜂窝无线电通信系统。本发明特别涉及蜂窝无线电通信系统中的频带之间的切换。特别地，但非排他性地，本发明涉及全球移动电信系统(GSM)中的900MHz频带和1800MHz频带之间的切换。
背景技术
在蜂窝无线电通信系统中，提供服务的区域被划分为许多个较小的区域，这些区域被称为小区。典型地，每个小区由基站收发信机台(BTS)服务，该基站收发信机台具有用于向多个用户站发射和自用户站接收的天线，该用户站通常是移动站，诸如移动电话。已建立的协调蜂窝无线电通信系统是全球移动电信系统(GSM)。
在GSM中，存在两个可供使用的频带。一个频带的范围为约自880MHz至960MHz，并且被称为900MHz带。另一个频带的范围为约自1710MHz至1880MHz，并且被称为1800MHz带。1800MHz带先前由被称为数字通信蜂窝系统(DCS)的系统使用。GSM标准允许这两个频带同时在一个小区中工作，其可以以这样的方式配置，即900MHz带趋向于覆盖小区覆盖区的远端，并且1800MHz带将趋向于覆盖小区覆盖区的近端。有时小区覆盖范围的远端区域被称为“外”带，并且有时小区覆盖范围的近端区域被称为“内”带。
在GSM系统中，900MHz频带趋向于更具鲁棒性。因此，优选地将呼叫分配到该频带。然而，为了适应所有的呼叫，所需的是，在可行时将呼叫切换到1800MHz频带。在传统的GSM系统中，当射频(RF)接收电平足够高到使得该系统在进行传统操作时，可以实际上假设，接收电平在具有较低鲁棒性的1800MHz带上也是足够高的，则进行该频带切换。当实现向1800MHz频带的切换时，如果1800MHz带上的实际接收电平实际上不足或者变得不足，则将呼叫切换回到900MHz带。在传统的系统中，可以重复该过程，即切换并返回等等，并且这被称为乒乓切换。由于可能降低呼叫质量，而且该过程在系统资源的使用方面是低效率的，因此这不是所需的。
发明内容
本发明趋向于避免，或者减少该乒乓切换的发生。
在第一方面，本发明提供了一种用于操作蜂窝通信系统的方法，如权利要求1所述。
在另一方面，本发明提供了一种存储介质，其存储处理器可实现的指令，如权利要求5所述。
在另一方面，本发明提供了用于操作蜂窝通信系统的设备，如权利要求6所述。在另一方面，本发明提供了用于蜂窝通信系统的基站，如权利要求10所述。
其他的方面如独立权利要求中所要求的。
本发明趋向于减轻或者解决上文提及的传统的切换配置中出现的问题。
附图说明
现将通过参考附图描述仅作为示例的本发明的实施例，在附图中：
图1是GSM蜂窝通信系统的部件的示意性说明；
图2是所使用的用于图1GSM蜂窝通信系统无线电链路的频带的示意性说明；以及
图3是说明了本发明的实施例中执行的过程步骤的流程图。
具体实施方式
图1是GSM蜂窝通信系统1的部件的示意性说明。蜂窝通信系统1包括大量的用户站。为了清楚起见，图1中仅示出了一个用户站，其在该示例中是移动站(MS)2，具有移动电话的形式。
蜂窝通信系统1进一步包括多个基站收发信机台(BTS)，其提供了同用户站的无线电通信。由各个BTS服务的区域被称为小区。为了清楚起见，图1中仅示出了一个BTS，即BTS 4，其在该示例中是同MS 2通信的BTS。在该实施例中，BTS 4包括频带切换控制模块6，下文将详细描述其操作。
BTS 4和MS 2经由在它们之间建立的无线电链路8通信。传统上认为无线电链路8包括上行链路，即在从MS 2到BTS 4的方向中的特定射频处的信道、和下行链路，即在从BTS 4到MS 2的方向中的特定射频处的信道。下文将参考图2描述无线电链路8的另外的细节。
蜂窝通信系统进一步包括多个基站控制器(BSC)。每个BSC耦合到一个或个多个BTS并控制该BTS。为了清楚起见，图1中仅示出了一个BSC即BSC 10，其是耦合到BTS 4并控制BTS 4的BSC。BTS4和BSC 10一起形成了基站系统(BSS)。在该示例中，BTS 4和BSC10被安置为相互远离，但是可替换地可以将它们共址安置。
蜂窝通信系统进一步包括多个移动服务交换中心(MSC)。每个MSC耦合到一个或多个BSC。为了清楚起见，图1中仅示出了一个MSC，即MSC 12，其是耦合到BSC 10的MSC。MSC 12进一步耦合到公共交换电话网络(PSTN)14。PSTN 14可以连接到其他的通信网络。
蜂窝通信系统1进一步包括操作和维护中心(OMC)16，其耦合到每个MSC，因此包括耦合到MSC 12(其他的系统可以包括多于一个OMC)。
在操作中，MSC 12在蜂窝通信系统1中(同其他的MSC协同操作，未示出)提供互连和呼叫路由，并且还经由PSTN 14向外部单元，诸如连接到PSTN 14的陆线电话，提供互连和呼叫路由。BTS 4在BSC10的控制下，向MS 2发射下行链路无线电信号和自MS 2接收上行链路无线电信号。OMC 16由系统运营商使用，用于配置和维护蜂窝通信系统1。上文描述的不同系统单元使用GSM规范中指明的接口相互通信。
图2是用于无线电链路8的频带的示意性说明。第一频带是900MHz带，其在图2中由参考数字9标出，并且范围为约自880MHz至960MHz。第二频带是1800MHz带，其在图2中由参考数字18标出，并且范围为约自1710MHz至1880MHz。
在900MHz带的情况中，约880MHz至915MHz的范围中的离散频率(在图2中由参考数字9u标出)用于无线电链路8的上行链路(即从MS2发射到BTS4)部分，并且约925MHz至960MHz的范围中的离散频率(在图2中由参考数字9d标出)用于无线电链路8的下行链路(即从BTS 4发射到MS 2)部分。在给定呼叫的情况中，所使用的各个下行链路和上行链路的离散频率隔开45MHz，并且用作对应于绝对射频信道编号(ARFCN)的对。
在1800MHz带的情况中，约1710MHz至1785MHz的范围中的离散频率(在图2中由参考数字18u标出)用于无线电链路8的上行链路(即从MS 2发射到BTS 4)部分，并且约1805MHz至1880MHz的范围中的离散频率(在图2中由参考数字18d标出)用于无线电链路8的下行链路(即从BTS 4发射到MS 2)部分。在给定呼叫的情况中，所使用的各个下行链路和上行链路的离散频率隔开45MHz，并且用作对应于绝对射频信道编号(ARFCN)的对。
在操作中，BTS 4和MS 2之间的通信内容包括呼叫的内容，例如语音或数据、和控制信令。通过使用可获得自GSM蜂窝通信系统1的时分多路存取(TDMA)操作的不同时隙，将该内容配置在多种不同的逻辑信道上。这些逻辑信道的一个集合被称为广播控制信道(BCCH)。在GSM蜂窝通信系统1中，尽管使用上文描述的两个频带，但是仅在900MHz带上提供BCCH。术语“空闲模式”被用于命名当MS 2接通并同BTS 4信令通信但未参与呼叫时的情况。当MS 2处于空闲模式时，MS 2和BTS 4使用900MHz带执行信令通信。该信令通信包括，BTS4在BCCH上广播MS 2所需用于建立呼叫的信令信息。
当呼叫建立时，在呼叫开始时使用900MHz带。在呼叫过程中，MS 2测量接收自BTS 4的信号的强度，并且每480ms向BTS 4发送接收信号强度报告。
基于接收信号强度(在900MHz带中获得的)，BTS 4计算使用1800MHz带替换900Mhz带的接收信号强度的预测电平。如果预测电平的计算结果高于预定的阈值，即，如果断定1800MHz的预测信号强度是足够高的，则将呼叫切换到1800MHz频带。
上文的GSM蜂窝通信系统1的操作的描述对应于传统的操作，并且除了下文描述的某些差异之外，进一步的细节如GSM规范中所指明的。
然而，在该实施例中，修正了GSM蜂窝通信系统1，以减轻传统操作的下一阶段中出现的问题。为了比较，现将简要描述传统系统中的情况。在传统系统和操作中，在将呼叫切换到1800MHz带之后，MS 2继续测量接收自BTS 4的信号的强度，并且继续每480ms向BTS4发送接收信号强度报告。如果接收信号强度低于预定的阈值，即，如果断定接收信号强度是不足的，则将呼叫切换回900MHz带。然后，当呼叫继续回到900MHz带上时，MS 2继续向BTS 4发送信号强度报告，并且BTS 4再次计算1800MHz带上的预测信号强度电平，并且如果其是足够高的，则再次将呼叫转换到1800MHz带。该过程可以连续重复，导致了在两个频带之间重复切换的乒乓效应。
在该实施例中，依靠修正BTS 4，减轻了前面章节中描述的乒乓效应，如现将更加详细描述的。
在该实施例中，通过提供频带切换控制模块6，BTS 4适于供给并且提供了900MHz和1800MHz频带之间的切换控制的适应，如下文将更加详细描述的。
然而，可以以任何适当的方式实现该修改，以提供适当的设备或操作。该模块可以由添加到传统的BTS的单一离散实体组成，或者可替换地，可以通过修改传统的BTS的现有部件而形成，例如对其中的一个或多个处理器重新编程。这样，可以以存储在存储介质上的处理器可实现的指令的方式实现所需修改，该存储介质诸如软盘、硬盘、PROM、RAM或者这些或其他存储介质的任何组合。而且，无论是分立的实体还是现有部件或其组合的修改，可以以硬件、固件、软件或其任何组合的形式实现该模块。
同样在本发明的考虑范围内的是，可替换地，通过所添加的模块或者通过修改通信系统1的任何其他适当部件而形成的模块，可以控制切换控制的该修改，全部地实现或部分地实现切换控制的该修改。例如，这可以在BSC 10处实现，或者在包括BSC和BTS此两者的功能的组合基站子系统中实现。而且，在其他的网络基础设施的情况中，可以在任何适当的节点处实现，诸如任何其他的适当类型的基站、基站控制器等等。可替换地，确定和执行该修改时牵涉的多种步骤(如下文将更加详细描述的)可由分布在不同位置的多种元件或者任何适当的网络或系统中的实体执行。
图3是说明了在该实施例中执行的过程步骤的流程图。
在步骤s2中，BTS 4和MS 2使用传统的GSM过程在900MHz带上建立呼叫。然后根据传统的过程，该呼叫在该阶段中继续，即根据上文描述的过程，取决于测量的信号强度电平和预测的信号强度电平，可能发生900MHz带和1800MHz带之间的切换和返回。这在图3的流程图中由步骤s4表示，其中频带切换控制模块6允许切换。
在步骤s6中，频带切换控制模块6在给定的时间周期中(为了方便，其可以被称为第一时间周期)对900Mhz带和1800MHz带之间的任何方向的切换数目计数。在该实施例中，该第一时间周期是4秒。
在步骤s8中，频带切换控制模块6确定步骤s4中计数的切换数目是否大于预定的计数阈值，该预定的计数阈值在该实施例中是3个切换。如果在步骤s4中计数的切换数目等于或者小于计数阈值，即切换数目≤3，则该过程返回到步骤s4并重复。
然而，如果步骤s4中计数的切换数目大于计数阈值，即切换数目≥3，则该过程移至步骤s10。在步骤s10中，频带切换控制模块6在给定的时间周期中(为了方便，其可以被称为第二时间周期)阻止900MHz带和1800MHz带之间的任何方向的任何进一步切换。在该实施例中，第二时间周期是1分钟。
在第二时间周期消逝之后，该过程返回到步骤s4并且重复，即频带切换控制模块6再一次地允许发生900MHz带和1800MHz带之间的切换。
在该实施例中，重复该过程，直至呼叫结束。
因此，总而言之，在呼叫的过程中，频带切换控制模块6重复地监视在第一时间周期中发生的切换的数目，并且在第一时间周期中的切换数目超过预定阈值时，在第二时间周期中禁止切换。
应当注意，步骤s4和s6有效地并行发生，但是为了以简单的流程图的形式表示整体过程，其在上文的说明和图3中被表示为分立的步骤。
在上文描述的实施例中，使用了下列值：第一时间周期(即对切换数目计数的时间)＝4秒；允许切换数目的阈值水平＝3；和第二时间周期(即阻止进一步切换的时间)＝1分钟。然而，在其他的实施例中，可以使用不同的值，并且将根据所考虑的特定的系统和环境的需要，根据技术人员选择该值。另一种可能是，在系统的操作过程中可以以自适应的方式改变任何一个值或者这些值的任何组合。
在上文描述的实施例中，当第一时间周期中的切换数目大于预定的阈值时，在预先定义的第二时间周期(例如在第一实施例中是1分钟)中阻止切换。然而，在其他的实施例中，可以在剩余呼叫时间中阻止切换。
在上文描述的实施例中，当阻止切换时，将呼叫留在确定阻止进一步切换时呼叫所处的任何一个频带上。然而，在其他的实施例中，当确定阻止进一步呼叫时，在阻止进一步切换之前，首先使呼叫返回到更具鲁棒性的带上，例如900MHz带。
在上文的实施例中，当在第一时间周期中对切换数目计数时，对双方向中的切换的总数目，即从900MHz带到1800MHz带和从1800MHz带到900MHz的切换数目计数。然而，在其他的实施例中，可以仅对一个方向中的切换计数(并且据此设置关于允许切换数目的阈值水平)。
在上文的实施例中，图3中示出的过程在呼叫建立时立刻(或者在呼叫建立之后尽可能快)开始，并且在整个呼叫的持续时间中继续。然而，在其他的实施例中，情况不必是这样，并且可替换地可以仅针对呼叫的一个或多个部分实现该切换计数/阻碍过程。例如，该过程可以仅在呼叫进行了给定的时间量之后开始、并且/或者可以在给定的呼叫持续时间之后停止、或暂停给定的时间长度。在后一种情况中，该过程可以在给定的呼叫持续时间之后停止或暂停，其取决于在该过程中是否实现了任何或给定数目的切换阻止。
在上文的实施例中，将本发明应用于GSM蜂窝通信系统，两个频带是900MHz带和1800MHz带。然而，本发明还可用于其他的具有多个频带的蜂窝通信系统中，呼叫可以以重复的方式在该多个频带之间切换和返回。

Claims (8)

1.一种操作蜂窝通信系统(1)的方法，其中根据自第一频带(9)上测得的信号强度计算的第二频带(18)上的预测信号强度，在所述第一频带(9)和所述第二频带(18)之间切换呼叫，并且其中根据在所述第二频带(18)上测得的信号强度，将所述呼叫从所述第二频带(18)切换回到所述第一频带(9)；所述方法包括：
对在第一时间周期中发生的所述频带之间的切换或者向所述频带中的一个的切换计数；
将所述计数的切换数目同允许切换的预定阈值水平比较；和
如果所述计数的切换数目超过所述允许切换数目的预定阈值水平，则在第二时间周期中阻止进一步切换。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一时间周期是预先定义的时间长度。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第二时间周期是预先定义的时间长度。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述蜂窝通信系统(1)是GSM系统，所述第一频带(9)是900MHz GSM带，而所述第二频带(18)是1800MHz GSM带。
5.一种用于操作蜂窝通信系统(1)的设备，其中根据自第一频带(9)上测得的信号强度计算的第二频带(18)上的预测信号强度，在所述第一频带(9)和所述第二频带(18)之间切换呼叫，并且其中根据在所述第二频带(18)上测得的信号强度，将所述呼叫从所述第二频带(18)切换回到所述第一频带(9)；所述设备包括：
用于对在第一时间周期中发生的所述频带之间的切换或者向所述频带中一个的切换计数的装置；
用于将所述计数的切换数目同允许切换数目的预定阈值水平比较的装置；和
用于在如果所述计数的切换数目超过所述允许切换数目的预定阈值水平时在第二时间周期中阻止进一步切换的装置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述第一时间周期是预先定义的时间长度。
7.如权利要求5所述的设备，其中所述第二时间周期是预先定义的时间长度。
8.如权利要求5所述的设备，其中所述蜂窝通信系统(1)是GSM系统，所述第一频带(9)是900MHz GSM带，而所述第二频带(18)是1800MHz GSM带。
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