CN1070016C - 在移动通信系统中抗干扰的方法 - Google Patents

Abstract

一种在移动通信系统中抗上行线路频率上的干扰的方法，该系统由移动通信网络组成，此网络包括至少一个基站，一个移动通信服务交换中心，以及至少一个移动台。为了抗上行线路干扰，将遵循下述过程：移动通信网络检测在上行线路频率上的上述干扰；移动通信网络使用下行线路频率将干扰的情况通知给移动台，命令移动台到监听方式，在监听方式中移动台保持同一下行线路频率，并接收来自基站的信息；移动台转换到监听方式。

Description

在移动通信系统中抗干扰的方法

本发明涉及在移动通信系统中抗上行线路频率中的干扰(disturbance)的方法。该移动通信系统由移动通信网络组成，该网络至少包括一个基站(base station)，一个移动服务交换中心，以及至少一个移动台(mobile station)。该移动台在基站的一上行线路(uplink)，即接收频率，和一下行线路(downlink)，即发射频率上与所说的基站通信。

本发明涉及移动通信系统，尤其是集群(trunked)移动无线通信系统，该系统由控制中心，基站以及移动台所组成，其中移动台典型地有无线电电话机。而且这一系统是蜂窝式的(cellular)，系统中每一个蜂窝单元(cell)有一个或多个在某些频率上的无线电信道，而这些信道可能被分散到时隙(time slots)中。在每一个蜂窝单元，即基站中，一个或多个无线电信道被用于传信(signalling)，而其余的作为通信信道使用。

目前的移动通信系统有一个特点，据此特点移动台不接受不响应它们的传信消息的控制信道。在移动台未接收到对它们已经发射到基站的消息的响应的情况下，它们开始去搜索一新的控制信道来使用。而且在目前的移动通信系统中，移动台根本不被通知在上行线路通信中的失效，也不被通知引起这些失败的原因，而是它们自己简单地注意到基站和(或)系统不能以合理的方式去响应由移动台发射的消息和传信。

在这种情况下，当移动台注意到在它和系统之间的传信不工作时，移动台不能一直在所有的情况下独立地推断引起中断(break)的原因。如果一个基站的发射在移动台是可译码(interpretable)的，而移动台不接收对它的传信的任何响应，则移动台仅能鉴别失败发生在上行线路通信(uplink traffic)。之所以称为上行线路通信，是因为它是在基站的接收频率上被执行的。

在移动台处于正常方式(normal mode)的情况下，虽然上行线路通信不工作，电话机也根本不能利用那些需要应答(acknowledgements)或上行线路传信的无线通信系统的服务。例如，如果移动台在这样一个基站的服务区域中被打开，该基站的上行线路无线电频率(典型地是系统频率或信道)不工作，而系统需要在任何实际用户信息能被发射之前移动台成功地登录到系统，由于基站不能接收由移动台发射的登录消息，使移动台对其用户来说完全无法使用。在移动台从一个其它基站的覆盖区域移动到一个上行线路干扰区域的情况下也是如此。在这种情况下，移动台，例如无线电电话机，不能对系统更新它的位置信息，因而以任何方式利用系统服务都是不可能的。在这种情况下，移动台开始扫描其它基站的频率和信道，以尽力去找一个新的基站。切换(handover)和基站交换，即漫游(roaming)是可能的，接下来，或许该移动台(注：原文有误)根本不能找到一个正在工作的基站及其控制信道，则其结果便是不能利用移动通信系统的服务。

图1表明移动台MS的发射功率相当显著地低于基站BS的发射功率的情形。在这种情况下，因上、下行线路覆盖区域之间的差别，在上行线路连接中可能会有先行中断(prior break)。图中曲线C1表示基站BS的覆盖区域，曲线C2表示移动台MS的覆盖区域。前面所提到的意味着，基站BS的发射与从车载(vehicle-mounted)和手持(hand-held)移动台MS能够成功地发射无线通信信号到基站BS相比传播得更远。在这个现有技术的例子中，尽管移动台MS听得到基站BS，但基站听不到移动台MS，移动台MS开始搜索一个新的信道，比如一个控制信道。如果其它信道是可用的，移动台移动到它们之中，并丢弃(drops)原呼叫(originalcall)，但如果其它频率或信道是不可用的，移动台就不能利用移动通信网络的服务。

在现有技术的模拟PMR系统中，(PMR指Private MobileRadio，个人移动无线通信)，犯罪分子已经能够未经授权监听警察通信，因而，已经没有必要去干扰(jam)无线电发射机。然而，如果在这样的模拟的、开放的信道上，移动通信系统或移动无线通信系统的上行线路通信已经被干扰，则移动台就保持在其上行线路频率已被干扰的信道中，并能接收来自系统发送机(dispatcher)的以下行线路频率发的命令。

在现有技术的集群系统中，这种系统经常组网以供官方使用，例如，对于警察无线电网络，高级别加密(high-gradeencryption)能被实施，这使得不可能在移动台和基站之间监听通信。然而这些系统肯定将被犯罪分子干扰，以便达到比如说阻碍警察命令通信的目的。在技术上，干扰上行线路频率比干扰下行线路频率要容易得多。当此类由官方使用的系统只有有限数目的频率时，可能出现一种情况，即某一基站仅能用一个频率，而且其它的基站的信号到达不了所说的那个基站的服务区域的所有部分。而且，这就容易建立一个靠扫描来监视被使用中的频率的扰乱台(jammer)。由于这些原因，基于信道循环的(channelcirculation)干扰消除机制(disturbance elimination machanisms)是没有效果的。

无线通信系统的操作可能被干扰发射机(jammingtransmitter)所干扰。该发射机通过在这些频率上，使用一个比实用信号(utility signal)更强大的无线电信号进行发射来实现这种干扰。干扰可能发生在一个基站的发射(下行线路)频率和接收(上行线路)频率上。在与基站靠近处，下行线路无线电信号比上行线路信号强得多，这是由于基站的高发射功率以及由于基站发射的无线电信号没有被显著地减弱。由移动台发射的上行线路无线电信号的电平既便在发射时也是较低的，而且依赖于移动台的位置，信号强度在接近基站处可能被显著地减弱。因而，扰乱台干扰一个上行线路信号比干扰下行线路信号容易得多。在实际当中，上行线路信号的干扰是试图用阻塞(blocking)无线电频率的方式来阻碍移动通信系统操作的唯一办法。

如果发射和接收频率的间隔，即所谓的双工间隔(duplex-spacing)，也即上行线路与下行线路频率的间隔，是恒定的，就可能通过一个智能扰乱台有效地阻塞基站的所有上行线路通信。而且智能扰乱台测定在哪个基站的下行线路信道正在发射，并立即通过干扰发射阻塞相应的上行线路频率，上行线路频率与发射频率相差一个双工间隔。在这种情况下，如果怀凝有干扰，基站改变它的发射/接收频率是没有用的，因为新的频率也将被干扰。

图2图解说明了一种可能的基站干扰方案。一个犯罪团伙抢劫一个市区内的银行，而且他们知道警察无线通信网络的基站BS的位置，并在基站BS的上行线路频率F1上设置了扰乱台N。被干扰的上行线路频率F1或信道是不起作用的，而相应的下行线路频率F2并非如此。在基站BS的覆盖区域有警察署，而另外的单位被命令从其它地方到达犯罪现场、网络调度程序注意到了(network dispatcher)在犯罪区域的上行线路频率F1中的中断。这个情况可能是这样的，即移动通信系统被经济地规划，以便无线通信单元(cell)只有一个足够的重叠，即基站与基站的覆盖区域重叠尽可能小，而由于犯罪区域不在重叠地带，移动台不能在某个其它基站的覆盖区域中搜索出一个信道来使用。

在以上方案中，通常的模拟，即所谓开放信道系统，以下述方式起作用：移动台MS的漫游，即切换(handover)，被移动台用户用手工切换来完成。在开放系统中，不需要移动台MS对系统登录，在这种情况下，尽管上行线路频率F1或信道被干扰，既使下行线路频率未接收到响应，调度程序(dispatcher)也能够在区域内用下行线路信道或频率F2发射命令到移动台MS。于是，在开放信道系统中，一个在上行线路频率F1上的中断不影响下行线路通信F2。这样，开放信道具有良好的抗干扰性能。

在上述方案中，一个没有本发明的操作的数字集群系统按如下所述起作用。官方使用的系统至少需要一个足够级别的安全性，或者说，漫游的，即转换(switch)到一新的基站BS的那些移动台MS对系统登录或至少更新它们的位置信息。这样，在上述方案中，当登录和位置更新请求由于一个在上行线路频率F1上的中断面没有到达基站BS时，移动台MS不接受这个信道，而尝试去搜索其它的控制信道，由于移动台MS没有处在基站BS的重叠地带，找不到这样的控制信道。由于没有登录，移动台MS不能以任何方式与系统通信。上述情况在官方使用的系统中自然是严重的缺点。

阻塞上行链路通信的另一个可能的因素是基站BS的接收机或移动台MS的发射机的故障。

本发明的目标是避免上面描述的现有技术的解决方法中的问题。

该目标是提供一种方法，根据这个方法，移动通信系统在基站的上行线路频率或信道的工作由于干扰或技术缺陷这类情况而中断的情况下能够以最好的可能的方式工作。此目标能够使移动台在基站的下行线路频率中仍然能接收来自系统的信息，并且其它可能进入基站覆盖区域的移动台能够利用移动通信网络的服务。

这种新的在移动通信系统中抗干扰的方法是从本发明的方法中获得的。本发明的方法的特征以下述步骤组成：一个移动通信网络检测在上行线路频率中的上述的干扰，移动通信网络通过使用一个下行线路频率将有干扰的情况通知给移动台、并命令该移动台到监听方式(Listening mode)，在此监听方式下，该移动台保持在同一下行线路频率上，并接收来自基站的信息；移动台转换到监听方式。

本发明是基于这种想法，当干扰发生在一个移动通信系统的基站的上行线路频率，即在基站的接收频率中时，该系统，比如说是一个基站，将在上行线路通信中的中断通知给移动台或无线电话机，如果需要，也使用一个故障报告消息来通知其原因。在此同一场合中，移动通信系统命令移动台到监听方式，在监听方式下，漫游序列，即基站变化的序列和切换序列，相互改变(alter)。在这样的情况下，尽管由于基站因干扰而不能听到移动台的原因移动台不接收任何对它的传信的响应，移动台特别地保持调整到受干扰的上行线路频率所相应的下行线路频率。应该注意，被请求转换到监听方式的移动台也能以并非直接地转换到监听方式的另一种方式来表现。在故障报告消息中，移动台也能被要求不同的表现。在监听方式下，移动台不必响应系统所发出的信号。在这种情况下，系统在其正常方式下所使用的双向通信(both-waytraffic)的服务能被用作单向服务。移动台以故障报告消息或其缺乏以及上行线路中断的原因为基础进行检测，并通知其用户，该用户能够基于那个报告以适当的方式做出反应。

这种在移动通信系统中抗干扰的方法的优点是，它避免了现有技术的解决方法的缺点。

本发明提供的优点为，移动通信系统能在上行线路频率中检测干扰情况，并用最好的可能的方式对其作出反应。

此外，本发明的优点是移动台在已接收到故障报告消息之后转换到监听方式，在此方式下，它能够不需要象通常那样地与系统双向传信而用下行线路频率接收来自系统的传信和用户信息。如果当移动台检测到中断时未接收到故障报告消息，它能推断是移动设备发生故障，或是由于上行线路服务范围不合适而引起中断。并将这些因素通知给用户。

本发明的方法的一个优点是移动台用户总是知道引起上行线路故障的原因。例如，如果故障是由干扰引起的，用户就不必尝试用一个正常工作的单元来替换他的单元，因为他将得知故障是因干扰而引起。

此外，本发明的一个优点是，监听方式不仅在上行线路连接的中断期间能被使用，而且在由于操作需要只需要下行线路通信的场合也行。在这种情况下，移动台的功率消耗可以被减少，并且，比方说，无线静默(wireless silence)能被保证。

而且本发明的一个优点是容易确定扰乱台的位置，因为该扰乱台是在移动台处在监听方式下的情况下除基站以外的唯一的发射设备。

此外，本发明的一个优点是，如果遵从的话，移动通信系统在其正常方式下的服务，即使信道的上行线路频率已不可用，也能在下行线路方向上被利用。

以下参照附图，详细描述本发明。其中，

图1示出了一个基站和一个手持移动电话机的发射机的覆盖区域，在这里基站比手移动电话具有更大的覆盖区域；此图1已经在申请的一般性部分中描述过。

图2示出了无线通信系统的操作受干扰的情况，在此情况中，上行线路频率被干扰，而且扰乱台测定下行线路频率，并在与下行线路信号的频率相差双工间隔的上行线路频率发射一个干扰信号。此图2已经在申请的一般性部分中描述过。

图3是表示一个移动台与一个基站通信的情况的系统示图。

图4表示本发明的一个故障报告消息的方框图。

图5表示在干扰期间本发明的移动台的操作的流程图。

图3表示了在一个移动台与一个基站通信的情况下的系统示图。此图示出了一个集群系统控制器TSC，基站BS由数据链路(data links)被连接到其上。

移动台MS被调整到基站的下行线路频率F3。在基站BS和移动台MS之间有在上行线路频率或信道F4上的干扰。

当移动通信系统注意到在上行线路通信中的一个中断时，它试图推测中断的原因。这可能是干扰，无线电接收机或某个在接收中需要的其它设备的故障，或者某个其它原因。中断可能影响整个系统或只影响某个无线电频率成信道。

这里，一个由系统检测到的在上行线路通信中的中断被理解成一个在基站覆盖区域中影响移动台的中断。

系统能够通过测量接收信号的强度并与位错误率(biterror ratio)相比较来检测在上行线路通信中的干扰。无线通信系统认识到接收信号的强度和位错误率之间相互依赖。如果在基站中在预定的场强度的接收信号的位错误率超过在非干扰(undisturbed)情况下相应场强度的相应的位错误率，移动通信网络，即移动台或移动服务交换中心能够检测一个干扰发射。数字解调器也能基于与接收信号的正常行为的不同而检测干扰。

根据本发明，移动通信系统把中断及其原因的信息与广播消息相耦合，该消息在它的下行线路频率或信道中发射，以便通知它的所有的或某些移动台。这个信息被称作一个故障报告消息。图4示出了一个本发明的故障报告消息的方框图。不通过广播传信，或除了广播传信之外，故障报告消息也能通过单元或组的指定传信被传信到无线电电话机。

故障报告消息的字段：

41．消息标识符：系统故障报告消息

42．移动台，例如一移动台或一个组的地址

43．故障描述：无干扰或干扰，或基站接收机的故障或其它干扰。

44．方式命令：监听方式或正常方式

45．测试字段

故障报告消息能够被不断地送出或者很少被送出。该消息包括一个决定无线电电话机的方式的方式命令字段。

当上行线路中断发生时，移动台可以改变到监听方式。改变到监听方式的命令包含在所说的故障报告消息中。在监听方式下，系统不需要任何种类的来自移动台的应答。登录不再被执行，并且传信只发生在下行线路方向。在这种情况下，移动通信系统在其正常方式下的服务能够在下行线路方向上被使用。移动台用户自己在接收到一个转换到监听方式的请求时给出一个将移动台转换到监听方式的手工命令也是可能的。在将移动台转换到监听方式之前，将移动台转换到监听方式的权利可以被检查。

当在呼叫信道的搜索序列中的移动台已经接受一个呼叫信道并移动到其上时，移动台读取来自呼叫信道的标识符信息。基于这个信息，移动台知道是否它必须更新其位置信息。在干扰的情况下向系统发射位置区域更新信息对移动台是无用的，因为在基站的上行线路频率或信道上有干扰。因此，移动通信网络，即基站，集群控制器或者移动通信系统不对移动台确认任何事情。在目前的和现有的技术中，移动台几次重新发射故障传信。因而移动通信系统必须熟悉重新发射算法，并且必须足够经常地重新发射故障报告消息以便移动台没有时间去开始搜索一新的呼叫信道。故障报告消息的发射率自然地依赖于控制改变移动台到新频率的超时(time-out)长度。如果移动台没有必要更新其位置区域，电话机在监听由受干扰的基站发射的控制信道时没有问题地接收故障报告消息。

下面描述处于监听方式的移动台的操作。移动通信系统决定移动台的方式(监听方式或正常方式)。移动台以在故障报告消息的方式命令字段44中预定的方式工作。移动台用户被通知切换(switch)到监听方式及其原因，该通知可使用文本，声音或者指示灯信号。

在正常方式下，移动台靠遵循一个特别的控制信道搜索序列来搜索控制信道。具有足够高的场强度，正确的标识符信息和响应移动台传信的信道被作为控制信道来接受。在监听方式下，移动台间断正常控制信道的搜索序列，并接受该控制信道，既使它不接收对其传信的响应。于是，移动台保留在受干扰的信道上，只监听基站发射的下行线路信道，在该下行线路信道中没有干扰。

在监听方式下，移动台既不必发射应答消息作为对系统传信的响应，也不必发射通信信道信息或话音。移动台能够跳过所有那些对下行线路通信的接收而言是非本质的过程。这样的过程包括，比如说所有需要发射无线电信号的任务。

在监听方式下，移动台通常遵循系统的控制，而且，例如，当它接收一呼叫初始化消息时，转换到会话方式，这样，移动台就进入到移动服务交换中心或基站引导它的通信信道。

移动通信系统将干扰通知给移动台并设置电话机到监听方式。在这样的情况中，移动台不必为了听到下行线路通信而登录。系统调度程序(dispatcher)能在区域内向移动台给出命令，既使它不接收来自移动台的响应。这也使得定位扰乱台更加容易，因为它是正在发射的唯一设备。

移动通信系统依靠发射一个故障报告消息(图4)来把移动台或无线电电话机从监听方式恢复到正常方式，在该消息中，方式字段44的值是“正常方式”。移动台也能够从最后的故障报告命令起过了一预定时间之后，被编程恢复到正常方式。

而且，如果电源关闭，移动台将恢复到正常状态；电话机总是以正常方式开始。

此外，通过移动台用户给出的手工命令使移动台从监听方式恢复到正常方式，移动台从监听方式恢复到正常方式是可能的。

在移动台与系统的传信被阻止的情况下，既使移动台仍能够接收来自基站的信号，移动台的目标在于找出中断的原因并将其通知给用户。基于故障报告信息，或在缺少它的情况下，移动台能推断出上行线路干扰的原因在哪里，是在系统中，还是在移动台本身，还是在覆盖区域之间的差别上。这个推断序列在图5中图解说明。

在图5的流程图的步骤51，移动台决定它是否能听到来自系统的发射。如果移动台听不到(52)，移动台作出估计(53)，有问题的系统的下行线路通信因移动台不能听到系统而不能工作。其原因可能是：基站的发射机不工作，或是移动台的接收机不工作，或是移动台处于系统的基站的覆盖区域之外。但如果移动台听得到(54)来自系统的发射，移动台估计(55)系统是否响应移动台发射的传信。如果系统响应(56)，移动台就知道它能与系统以正常方式通信(57)。

但是如果系统不以可接受的方式对移动台传信(58)作出响应，移动台就开始观察(59)它是否接收故障状态消息。如果移动台未接收(60)故障状态消息它将知道(67)系统不是有故障，并且系统未被干扰。在这种情况下，移动台知道上行线路中断是由系统的控制范围之外的因素所引起的。但如果移动台接收到(61)故障状态消息，移动台检查(62)故障状态消息是否包含一个转移到监听方式的命令。如果故障状态报告不包括(63)上述消息，则移动台的操作继续进行如(67)的每一步骤(as per step 67)。

然而，如果故障状态消息包含一个转换到监听方式的命令(64)，则移动台转换到监听方式(65)并知道不需要对基站发射对已接收消息的应答。在此同一情况下，移动台用户与上述相似地被通知切换到监听方式(66)，并被给出其原因。

图示和它们的描述仅为说明本发明的思想，本发明在移动通信系统中抗干扰的方法的细节可以在所附的权利要求范围内有所变化。虽然上面描述的发明特别地与集群移动无线通信系统相联系，但本发明也能用于其它种类的移动通信系统中。

Claims (17)

1．一种在移动通信系统中在上行线路频率上(F1,F4)抗干扰(N)的方法该移动通信系统由移动通信网络组成，此网络包括至少一个基站(BS)，一个移动服务交换中心(TSC)，以及至少一个移动台(MS)，该移动台在基站的上行线路，即接收频率(F1,F4)，和下行线路，即发射频率(F2,F3)与所说的基站(BS)通信，

该方法的特征是它由下述步骤组成：

移动通信网络在一上行线路频率(F1)上检测上述干扰(N)，

移动通信网络使用下行线路频率(F2,F3)，将干扰的情况通给移动台(MS)，并命令移动台(MS)到监听方式，在此方式下移动台保持在相同的下行线路频率(F2,F3)上，并接收来自基站(BS)的信息，

移动台(MS)转换到监听方式。

2．根据权利要求1的方法，特征在于移动通信网络通过移动通信网络的基站(BS)的接收机在上述上行线路频率接收时被发现有故障的事实来检测在上行线路频率(F1,F4)的干扰。

3．根据权利要求1的方法，特征在于移动通信网络以在上述上行线路频率中检测出干扰发射(N)为基础来检测在一上行线路频率(F1,F4)的干扰。

4．根据权利要求3的方法，特征在于如果在基站(BS)中以预定的场强度接收到的信号的位错误率超过在非干扰情况下相应的场强度的相应的位错误率，则上述干扰发射(N)被检测。

5．根据权利要求3的方法，特征在于通过使用一个基站(BS)的接收机的数字解调器，以接收到的干扰发射(N)与正常发射行为的不同为基础来检测到所说的干扰发射。

6．根据任何一个上述权利要求的方法，特征在于移动通信网络通过发射一个故障报告消息来通知移动台(MS)在网络的上行线路频率(F1,F4)中的干扰。

7．根据权利要求6的方法，特征在于所说的故障报告消息(图4)，至少包括消息标识符(41)，正在接收中的一个或一些移动台的信息(42)，故障的特性信息，和一个转换到监听方式的命令(44)。

8．根据权利要求6或7的方法，特征在于移动台(MS)通知其用户在上行线路频率中检测出干扰。

9．根据权利要求8的方法，特征在于移动台(MS)是通过在移动台显示文本消息来通知它的用户在上行线路频率(F1,F4)中检测出干扰(N)及其原因。

10．根据权利要求8的方法，特征在于移动台(MS)是通过声音信号来通知其用户在上行线路频率(F1,F4)中检测出干扰(N)及其原因。

11．根据权利要求8的方法，特征在于移动台(MS)是通过指示灯来通知其用户在上行线路频率(F1,F4)中检测出干扰(N)及其原因。

12．根据任一上述权利要求的方法，特征在于移动台(MS)由其用户给出的手工命令转换到监听方式。

13．根据权利要求12的方法，特征在于在手工地将移动台(MS)转换到监听方式之前，移动台转换到监听方式的权利被检查。

14．根据从1到11的任一权利要求的方法，特征在于移动台(MS)在接收到来自网络的上述转换到监听方式的命令时，自动地转换到监听方式。

15．根据任一上述权利要求的方法，特征在于移动台(MS)从监听方式被恢复到正常方式，使得移动通信网络命令移动台恢复到正常方式。

16．根据权利要求15的方法，特征在于移动通信网络，通过发射上述的包括移动台转换到正常方式的信息的故障报告消息(图4)来命令移动台(MS)恢复到正常方式。

17．根据任一上述权利要求的方法，特征在于移动台恢复到正常方式，使得移动台用户给出的手工命令使移动台从监听方式恢复到正常方式。

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