CN1080529C - 蜂窝移动通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个包含若干无线基站(BS)和若干移动台(MS)的蜂窝移动通信系统，该系统包括若干被排列在至少两个不同可选层中的小区。通信系统中所实现的连接可从一个小区切换到另一个，并且至少测量或监视一个信号参量.对较低层中的每个小区或至少对一个信号参量，最少给定一个阈值。该系统还包括确定和控制包含基于若干准则的一个优先级排列的越区切换判断的方法，这些准则之一以服务小区中一个信号参量追踪值(I_o)和阈值(I_o ^tr)间的比较为基础，之二以邻近小区中一个信号参量追踪值(I_i)和相应阈值(I_i ^tr)间的比较为基础，在那里越区切换取决于优先级排列机制以获得在层间可上可下的有次序传递。

Description

蜂窝移动通信系统

发明的领域

本发明涉及一个具无线基站和移动台的蜂窝移动通信系统。该系统包括若干被排列在两个或多个不同层或级中的小区，并且移动台连接可从一个小区切换到另一个。该系统包括监视和/或测量至少那些不在最顶层的小区的最少一个信号参量，并且对每个上述小区至少给定上述信号参量的一个阈值。

该系统还包括控制上述不同小区间切换的装置。

本发明还涉及蜂窝移动通信系统中控制越区切换的一种方法，在此系统中小区被排列在至少两个不同的级或层中。

这种通信系统包括若干通常被组成网的基站。每个基站服务一个地理区域，被称为小区。地理区域可以说是由基站以及无线基站周围的无线传播性质所界定的。该系统还包括一个或多个移动台，当移动台移动时，移动连接可从一个小区切换到另一个，即所谓越区切换。然而在本文中，因为无论是在正常环境下还是在或多或少有些异常的环境下，实现越区切换时选择最合适小区极为重要，所以一些因素担当了重要的角色。因此，以最合适的方式管理小区是非常重要的。

技术状态说明

为提供一个具有适当小区结构的蜂窝移动通信系统，人们做过许多尝试。

一个已知系统采用了所谓“伞盖”小区策略。在此情况下，不同小区层，即优选层或优先层，根据无线基站的选择和布局来安排。有高天线的大功率基站便构成了所谓的伞盖小区，而低功率基站如安装在街道级的便构成所谓的“微小区”，更进一步那些如安装在室内的被排成所谓“微微小区”。这样就有两个或三个不同的小区层。在此情况下，常规的小区选择机制，定位，是担负着提供所需性能的机制。然而，为达此目的并没有专用的逻辑线路。利用所谓“伞盖”小区的意图是通过跨接覆盖区空洞、在呼叫建立过程中提供备用容量以及在无线干扰时具营救功能等，为常规小区网络提供了一个安全网。采用微小区的目的(与伞盖小区或常规小区相关)是提供充分的容量，尤其在高密度业务量地区。为保证呼叫连续性和保证成功的呼叫建立过程，具伞盖小区的系统指导业务量到适当层中的适当小区。当属于不同层的基站彼此间设置过近时，具有伞盖小区却没有专用逻辑线路的小区结构便不能令人满意地工作。小区选择机制，定位，将导致一些不必要的越区切换，如即使微小区能提供充分的无线条件也从微小区切换到伞盖小区。图1解释了这些，图中示出一个伞盖小区下的两个微小区。对于移动台MS1，微小区C_A将提供最高信号强度。于是该小区将执行连接。移动台MS2处于微小区基站BS1和BS2的无线覆盖中。这种情况下，伞盖小区Cu满足它的要求并提供微小区C_A，C_B做不到的覆盖。然而，对于移动台MS3，微小区基站BS2在可视线上并且毫无疑问可以执行连接。尽管如此，同样在可视线上的伞盖小区基站BS_U有更高的信号强度，于是由它接管连接。在诸如无线干扰和呼叫建立拥挤时，连接可能会不必要地由伞盖小区接管或支持，也可能一般地由不太适当的小区支持或接管。这将导致容量浪费，从而引起连接损失等。换句话说，不太适当资源的占用时间将增加。而且有效的频率规则和有效的硬件测量将很困难。而且越区切换次数不必要的高会导致交换机负担重，以及不可忽视的松散连接的危险。

在另一个已知系统中，不同小区层被赋予不同的优先权，并且到伞盖小区层的越区切换被赋予的优先权高于因一些其它无线网络功能而切换的优选权。和一些无线网络功能的相互作用被赋予不同的优先权。更高层被赋予更高的优先权以防无线干扰和呼叫建立拥塞等。这样层间的传递由一些不同的，异常事件诸如呼叫建立时的拥塞和低质量(高BER，比特误码率)来触发。在此情况下，连接也不总是定向到最恰当小区层中。而且覆盖区空洞也没有被充分覆盖。

GB-A-2 242 806描述了一个包括宏小区和微小区的蜂窝系统。为避免从宏小区到微小区然后又回来的不必要的越区切换，越区切换常通过宏小区层实现。到较低层的越区切换仅当从设备到与下面微小区相关基站的链路质量在超出预定的时间间隔的时间内超过了预定标准时才会实现。因此，从一个微小区到另一个微小区的切换绝不会发生。

于是，在此情况下，“错误”资源也将会在很大程度上被占用。

WO-A1-92/02105公开了一个蜂窝无线系统。一个越区切换启动系统包括确定移动台到小区基站间距离的装置和测量信号强度以确定移动台路径的装置。利用定位系统，利用存储的信息和估计距离上的信号特征，确定微小区范围内移动台的位置是可能的。该系统还包括存储位置和该位置上信号特征这一信息对的装置，形成包括移动中移动台的这些参量的当前对的装置，以及比较存储参量和当前参量的装置。然而，在此情况下，也将占用错误资源并导致资源利用的低效以及松散连接危险的增加等。

本发明概述

本发明的一个目标就是提供一个如最初所提到的蜂窝移动通信系统，其中小区以系统资源按优化方式被利用的方式排列成可选层。

本发明的另一个目标是提供一个系统，通过它既可保证业务量被引导到网络已测量的小区上，又可保证小区中有空闲容量在呼叫建立时提供备用容量并且保证小区中有空闲容量担当营救小区同时保证呼叫连续性和成功的呼叫建立。本发明还有一个目标是指导连接到有把握照管该连接并能跨接覆盖区空洞的小区上。本发明还有另一个目标是实现有效的频率规划和系统硬件的有效测量。本发明还有另一个目标是将越区切换次数保持在低水平，以及使交换机负担最小化同时使连接松散的危险最小化。

这些和其它目标一样是通过包括控制装置的上述那种系统来达到的，该控制装置包括一个基于若干准则的排序机制。

一条准则是以比较服务小区的一个信号参量的当前监视值和服务小区的给定阈值为基础的，第二条准则是以比较邻近小区的一个信号参量的当前监视值和该邻近小区的给定阈值为基础的。小区间切换由优先级排列机制来决定，这样可获得小区或小区层或级间的有序的传递，对层间的上下传递也一样。

本发明还有一个目标是为控制蜂窝移动通信系统中的越区切换过程提供一种方法，其中小区被分层排列，分成至少两个不同的层或级，便于系统资源以优化方式得到利用，还便于业务量或连接按照系统的测量等定向至适当小区。

这些和其它目标通过一种方法达到，其中一个优先级排序基于若干准则而实现。

该法包括以下步骤：

—为服务小区引进阈值；

—为至少不在最顶层的每个小区引进阈值；

—为服务小区监视至少一个信号连接参量；

—为若干邻近小区监视至少一个信号连接参量；

—比较服务小区的信号参量监视当前值和服务小区阈值；

—比较邻近小区的信号参量监视值和相应小区的阈值；

—按照优先级排列实现越区切换，由此获得小区或小区层间的有序传递，对小区层间的上下传递也一样。

特别地，本方法可被修改为包括任意实施例或任意组合做为对于系统本身的进一步评述。

一些有帮助的实施例由附加子权利要求的特征给出。

按照本发明的蜂窝系统，连接将系统地定向到一个较低层上，并且在无线干扰和呼叫建立拥塞时，连接将会有序地重定向到有把握维护它们的小区上。通过为每个小区引进一个阈值，可获得层间传递的一种有序的方式。阈值可以针对信号强度、路径损失或二者兼而有之。其它信号参量也有可能。采用哪个信号参量(I)依赖于系统采用的通用切换策略。在一个具体实施例中采用了所谓的移动辅助越区切换策略(MAHO)。那么由移动台执行信号强度(和/或其它)的测量，测出从一些邻近基站发出的无线能量。移动台将这些测量值发送到基站，基站再将它们传递到负责判定逻辑的单元。然而，其它越区切换策略也可采用，如NCHO(网络控制越区切换)，其中移动台是被动的，还有MCHO(移动控制越区切换)，其中移动台既测量接收信号强度等还对越区切换做出决定。

在一个具体实施例中采用了时分多址(TDMA)。在按照本发明的系统中，对向上传递和向下传递均采用阈值，即对传递到更高优先级小区和到更低优先级小区或有低优先权的小区是一样的。按照一个具体实施例，阈值根据滞后现象进行修正，即根据移动方向增加或减少。在通常情况下，如当没有异常事件或实时功能要求时，传递到更高层的一个条件是：如果当前服务于连接的小区即服务小区监视的信号强度(在这个特殊情况下)减至该特定小区阈值之下(在一个考虑减去滞后量的优先实施例中)该系统将适合切换的邻近小区集扩展至更高层中的小区。但是，更高层小区有着比当前层小区和更低层小区低的优先权。传递到更低层的条件是：如果监视或测量的较低分层中的一个邻近小区的信号强度增加至该小区阈值之上(在一个考虑加上滞后量的优先实施例中)，该小区将被加入到适合切换的邻近小区集中。这个小区比当前层或更高层的小区具有更高的优先权。

在优先实施例中解决了和其它无线网络功能间的相互作用。其它无线网络功能的例子有小区内切换、覆盖-底层子小区切换、扩展区域、定向重试、分配到其它小区、报警切换等。特别地，这些或其它无线网络功能中的一个或多个彼此之间给定不同的优先权，与常规切换功能的也不同。当不同无线网络功能同时提供不同类型作用时这一点尤其重要。

特别在本发明中，移动台可被系统地定向到最低可能层。这可为异常事件如覆盖区缝隙或呼叫建立拥塞等节省高层容量。

附图的简要描述

参照附图，在后面将以一种非限制方式更详尽地描述本发明，其中：

图2非常简要地图示了一个移动通信系统，

图3示出定位过程主要流程的流程图，

图4a示出两层结构中的顺序表，其中服务小区位于最低层并且服务小区信号强度低于阈值，

图4b示出图4a结构的表格，但其中服务小区位于最低层并且服务小区信号强度高于阈值，

图4c示出图4a结构的表格，但其中服务小区在较高层(形成一个“伞盖”)，

图5a示出一个三层结构中的排序表格，其中服务小区位于最低层并且服务小区的信号强度低于阈值，

图5b是关于与图5a相同结构的一张表，但其中服务小区的信号强度高于阈值，

图5c是关于与图5a相同结构的一张表，但其中服务小区位于第二层并且其中服务小区信号强度低于阈值，

图5d是关于与图5c相同结构的一张表，但其中服务小区信号强度高于阈值，

图5e是关于图5a结构的表格，但其中服务小区位于第三层或最高层，

图6示出在一个特殊情况中越区切换候选者类别是如何排序的。

本发明的详细描述

蜂窝通信系统包括一个小区结构，这里小区以分层方式排列在至少两层上。

图2很简要地示出了一个蜂窝移动通信系统，在此是GSM系统。图2仅对简单解释理由做出示图，非常简要地示出移动蜂窝系统的一部分，这当然不会对本发明产生任何限制作用。

基站系统BSS包括若干基站收发信台BTS，其中一组BTS由一个基站控制器BSC控制，若干基站控制器BSC由交换系统SS的移动业务交换中心MSC控制，交换系统控制呼叫进出一个网络如公用电话交换网PSTN、公用陆地移动网PLMN、分组交换公用数据网PSPDN、电路交换公用数据网、综合业务数字网ISDN或任何其它网络。

交换中心还包括一个包含数据位置区域的访问位置寄存器、具有用户数据的归属、位置寄存器等，但这些与本发明无关。OMC指已知方式的操作与维护中心OMC。图中虚线代表信息传递，实线代表呼叫连接和信息传递，虚线在方框中的情况下还代表可选网络，可选或任选功能(SS等的)。

根据本发明为不在最顶层的每个小区至少引进一个阈值。这是用于提供层间传递的有序方式的一个特征。阈值可以用于信号强度或路径损失或二者兼有或用于其它任意参量，这有赖于系统(在其它中)的通用切换策略。在下面描述的实施例中仅仅描述与信号强度阈值有关的这些情况。但这并不意味着有限制，如果采用路径损失阈值或另一种阈值或兼而有之，本质上是相同的。

小区体系中向上和向下传递都用到阈值。根据优先实施例向上和向下传递的阈值一般指的是一个阈值。但它可能会按移动方向进行加减滞后量的修正。在通常情况，向上传递即从较低层到较高层的条件是：如果当前服务连接的小区，即服务小区所测的信号强度低于该小区阈值(具体地减去滞后量)，系统将适合切换的邻近小区集扩展至更高分层层次的小区。更高层的小区具有比当前层和任意更底层小区更低的优先权。相应地向下传递即从较高层到较低层的条件是：如果一个较低分层层小区测到的信号强度增至那个小区阈值之上(具体地加上滞后量)，则该小区将被加入到适合切换的邻近小区集中。那个小区比当前层或更高层小区的优先权高。

这样小区结构可被称为分层小区结构。定位功能也受此影响和修改。不同小区级上列出基本排序并形成一张基本排序表。这个表包含一些候选者并且表依据不同条件而组织。组织可能由一张表格来管理，比如作为永久交换机数据而提供。表上的候选者也分类，这会在下面进一步讨论。

接下来解释一些概念。基本排序指以信号强度和/或路径损失准则(或任何其他适当参量)为基础对小区排序。定位指用测量和参量数据提供最适当连接的过程。定位过程的输出是用于切换或分配的候选者列表，告警指需要紧急越区切换的条件。如果传递质量太差，如果时间提前量(TA)太大，如果时间扩散太大或达到任何其他异常无线事件的标准，(取决于用于无线连接的物理测量值)，那么就会告警。至于伞盖小区概念，一个小区可被定义为伞盖小区。伞盖小区是包围常规网络的大小区网络中的小区。无论如何本发明基于分层小区概念。

通常为了定位算法对基站控制器BSC有许多不同要求。定位算法在这特别定义为对小区和子小区的选择，包括所有类型的小区内信道变更的共同术语。定位功能通常表述了包括定位算法许多功能成分之一的功能性。下面越区切换常指小区间的信道变更。接下来考虑测量参量或量。这些量在MS移动台(一个特殊实施例中)中和BTS中由如GSM建议中所提的测量装置来监视。如果采用移动辅助越区切换策略MAHO，那么这些在移动台MS被测量或监视的量将通过空间传送到BSC。在基站收发信机中测量或监视的量被传到BSC。然而，实现测量或报告测量等的方式依赖于采用的具体的越区切换策略。在一个后面将进一步讨论的特别实施例中，所考虑的测量包括上行链路和下行链路信号强度以及上行链路和下行链路信号质量的测量。正象已经论述的，当然还有许多其它选择。在同一个实施例中，报告量指的是MS移动台中用的量。报告值从MS通过空间传到BSC基站控制器。所述实施例中考虑的报告包括从BTS来的时间提前量TA。和任何已知系统一样需要滤波。有必要平滑随机变化等。这点将不再进一步讨论。

在一个实施例中，和一些已知系统中一样，小区和子小区测定将在一个循环中一起进行，这将至少在一个SACCH(慢速随路控制信道)周期中完成并在每个SACCH周期中重复直到某种机制在一时间间隔内阻止选择。这仅构成许多其它例子中的一个。

正如后面的更详尽的讨论，小区选择是以建立的排序列表中的顺序为基础的。排序列表最好在循环的最初根据给定的基本原理建立。通过按照依赖于不同准则的不同原理重组列表，可得到最终的小区选择，这些准则将在以后进一步讨论。定位功能连续不断地监视和测定无线环境，并建议出最适当的小区(和/或子小区)。

以一些测量值和报告值的比较为基础，产生一张候选者列表。这张候选者列表包括按优先顺序排列的小区。在一个优先实施例中，信号质量和时间提前量也和信号强度测定(包括可能的滤波函数)一起被不断地监视和测定。已产生的候选者列表将以一种已知方式送到呼叫过程处理器用于信道分配。一般定位比较和按照给定预先要求的候选者列表预置在定位算法启动后立即开始。

一旦候选者列表被处理候选者列表的功能接收到，便按照每个候选者入口中的信息将候选者用于分配信道的尝试。在尝试中，候选者按它们在列表中的顺序试验，每个候选者试一次。如果对某个候选者的信道分配失败了(如在拥挤情况下)，列表上下一个候选者将被用于下一次试验，这样下去直到信道被成功分配或所有候选者都试过不成功。这是一般已知的一个过程，它当然可在不脱离本发明范围内进行或多或少的修改，以及通过另一个过程彻底交换。

特别地，和其它无线网络功能如小区内切换、覆盖-底层子小区切换、扩展区域、定向重试、分配到另一个小区、报警切换等的相互作用将在以后讨论。当各种无线网络功能同时提出不同类型的作用时这尤其重要。根据本发明小区候选者依赖一些因素被分门别类，在一个实施例中依赖三个因素，即层、和服务小区相比的次序以及和阈值相比较的测量参量如信号强度(或路径损失或类似的)。每个来自无线网络控制功能的测定结果的组合都连接到一张确定的分类列表上，这张列表描述了在所谓“越区切换候选者列表”中的候选者的优先权。

图3以常用方式解释了一个具体实施例中定位过程的主要流程。时间提前量TA报告和测量在这几方面滤出：a其中比特误码率和其它量一起被检查等；b执行基本排序，这将在以后更彻底地讨论；c实现分层小区级别测定，即对小区是否高于/低于阈值等的测定。

后面还有d和其它无线网络功能如紧急情况、覆盖/底层测定、小区内测定等相关的测定。这些所谓的标志被引进表格中并在可控制或修改的条件下构成范例。

之后是依赖a和d的组织过程，其中组成了一张候选者列表。之后进行的和任何已知系统或定位流程中一样。

在具体描述的实施例中，启动过程中，基站控制器BSC模块启动，信道分配过程启动以及表格被读入。启动执行仅发生在定位个体或小区激活时，如在越区切换过程中，基站控制器BSC接收到来自MS(移动台)的彻底切换信号时进行切换时。和其它一起，参量层，更好/更差，高于/低于阈值都被读取。启动模块还包括所谓CPH(呼叫过程处理器)过程，它处理BSC(基站控制器)信令，数据结构，更新和处理如信号强度等参量，并向激活的定位实例报告。所述过程是指一种简化方式，因为过程中的多数步骤与具普通伞盖小区的已知蜂窝移动通信系统中执行的过程相对应。如滤出功能就以已知方式执行等。针对基于分别包括两个和三个级的分层结构建立优先权表格的两个例子，下面将深入讨论基本排序过程。

在定位过程中，测量报告可直接在定位过程自身中照管或者也可放在缓冲区中。但最好直接照管它们。紧急情况、覆盖/底层测定和小区内测定都以一种与已知的包括伞盖小区的蜂窝系统相似的方式处理。小区内测定后紧接着是组织过程。这和已知系统不同，将在以后进一步讨论和说明。组织过程可能包括一个准备过程，之后列表以一种自知方式发出，以及分配应答的管理以任意适当方式处理。

在一个实施例中组织过程可能包括四个过程，其中对参量列表，如信号强度等中的小区到排序列表中小区，参量列表中小区到测量值列表中小区，排序列表中小区到参量列表中小区以及排序列表中小区到测量值列表中小区都建立了相互参照表。这个过程接下来是第二个过程，其中排序列表中的每个小区根据三个参量被划分，即(如上所述)：

1-层

2-比服务小区更好或更坏以及

3-它是高于还是低于它自己的阈值。这之后小区被排成三维数据结构。排序列表按顺序值次序被阶梯化。

以任意适当的通常自知的方式找到表格入口。

特别涉及一个实施例，已知伞盖小区概念可被扩展到分层小区结构。这样可用来覆盖常规小区有效区域的空洞。根据一个实施例(可能包含也可能不包含滞后量阈值或第二阈值)，常规小区和“伞盖”小区间的转换由阈值(信号强度阈值I^tr)和修正阈值，即据滞后量H^tr修正后的信号强度阈值来控制。在一个具体实施例中，这些参量(第一和第二阈值)针对常规小区，而不针对形成所谓“伞盖”的小区来定义。在这个具体情况，这导致一个包括7个类别的基本排序列表(和其它一起参见图3)。图4a至图4c中说明这一点。对1级小区(最低层)，在这个实施例中称为常规小区，信号强度和阈值相比较。对于这里描述的实施例，“高于”对服务小区意味着信号强度I₀≥I₀ ^tr－H₀ ^tr而“低于”对服务小区意味着信号强度I_o＜I₀ ^tr－H₀ ^tr，对于邻近小区“高于”意味着信号强度I_i≥I_i ^tr＋H_i ^tr而“低于”意味着信号强度I_i＜I_i ^tr＋H_i ^tr。依赖不同条件组织候选者列表。这意味着通常可能在列表中的一个或多个类别可以从列表中删去，类别也可被添加等，并且根据特别需要和要求按适当次序排列类别。这些的组织由上面提到的表格管理。这张表形成永久交换数据但它仍可被改变和可能被改正等。表格包括一个部分作为条件。条件的一个例子是按照下表，下文中称为表A：

1-分配请求到达

2-AW状态(指分配到较差小区)，

3-多余时间接前量非常紧急情况，

4-低质量紧急情况，

5-覆盖-底层子小区改变，

6-小区内切换。

(表A)

其它条件当然也可能，可能有更少或更多的条件，这由具体需要和具体要求来决定。条件为真用“1”表示，为假用“0”表示，最后也可能无关用“-”表示。

该表格还涉及不同类别。在图4a-4c中说明的表格中：

S-指服务小区，

1bo-层1中更好的小区，SS(信号强度)高于阈值，

1bu-层1中更好小区，SS低于阈值，

1wo-层1中更差小区，SS高于阈值，

1wu-层1中更差小区，SS低于阈值，

2b-层2的更好小区，

2w-层2的更差小区。

图4a中的表说明了层1(常规)中的服务小区，其中信号强度低于阈值。说明了24种不同情况。表中(图4a-4c)涉及到服务小区是否有高于或低于服务小区阈值的信号强度(参见图5a-5e)。

根据在不同无线网络功能间给出了一定的优先级的指示线，形成图4的表格。这个优先级由下表给出，此后称为表B：

1-常规越区切换，

2-时间提前量TA紧急，

3-到较低层

4-子小区改变

5-小区内切换

6-BQ紧急

7-到较高层

(表B)

图4b中表格说明了层1中(常规)的服务小区和信号强度超过阈值的24种情况，最后图4c中表格说明了层2中服务小区(此时涉及“伞盖”小区)的24种情况。特别地，把一些情况分成子小区转换条件的不同情况也是可能的，但这里将不再深入讨论。

上述实施例涉及具有两个小区层或级的情况。当然可以有更多层。接下来将描述另一个实施例。这个例子中有三个不同小区层。

按照本发明的分层小区结构可被应用于伞盖小区的功能性中。一个伞盖小区的功能性在网络中提供一个第二级，包括在原始小区网络之上逻辑地(和物理地)组织起来，做为备份网络的巨大小区。在本实施例中引进了一个第三层，它逻辑地(和物理地)排列在原始小区网络之下。并包括小的小区。在一个实施例中这一级形成微小区网络。这里，第一级或最低级(级1)或底层被称为微级，第二级或中级被称为常规或原始级，第三级或顶层被称为第三或较高级。一般地在分层小区结构中分配移动台的意图都是先填满最低级，即移动台应由尽可能低的级或层中的小区来服务，因为这一级尤其具备最高容量。这样产生的结果是，从信号强度或路径损失观点看来，移动台并不总是由最佳小区服务而是由足够好并在尽可能低的层中的小区来服务。

本发明特别涉及阈值和图4中所示表格系统的处理方法，还进一步考虑到改变前面所提表B给定的优先权的任何其它策略。

包括图4中表格的系统还考虑到不同层中的不同策略。比如以这种方式，业务量可被指导到任意层而不仅是最低层等。

当然本发明同样涉及具有不止两或三层的网络，但是因为原理相同与层数无关，所以在这里仅更全面描述包括两和三层结构的网络。

根据本发明的分层小区结构既可涉及伞盖小区概念又可涉及一般地在不同层或级中的小区。通过引进信号强度阈值I₀ ^tr或向上转移阈值，低于该阈值将发生转移，转移到逻辑上更高的级或层变得更为方便。当服务常规小区的信号强度降至低于I₀ ^tr－H₀ ^tr时，指示允许切换到更高层小区的标志以已知方式设置。该标志可被称为更高级转换允许标志。仅包括按基本排序更佳的小区的一张候选者列表在标志设置时(并且没有其它标志被设置)应当被发送。但是如果列表为空即不存在更佳小区，那么移动台保持在当前小区中即服务小区中。但是如果，在切换到更高级小区之后，来自较低层小区的信号强度又升到阈值之上，那么该小区并不立即(根据特别实施例)成为候选者列表的一部分。信号强度最好达到稍微超过I^tr或阈值I^tr＋H^tr或向下转移阈值的水平，以得到滞后作用阻止重复切换或所谓“乒乓切换”。当来自较低级小区的信号强度超过I^tr＋H^tr时，设置一个标志(在此具体实施例中)。该标志可被视为更低级转换允许标志。包含超过I^tr＋H^tr的较低级小区的候选者列表于是被发送。

I^tr和H^tr此处涉及小区参量，而且当测定I^tr－H^tr(I₀ ^tr－H₀ ^tr)时(对可能移动到更高级)，服务小区使用自己的阈值。当服务小区测定邻近小区时，它使用对应于邻近小区的阈值(I_i ^tr＋H_i ^tr)。

如果引进低于其它两级的第三级，该级上的小区一般应保证业务量优先到所有其它小区。如果上述理由用于底层上便可达到此目的。接下来底层被称为级1。为了提供候选列表，在满足最低标准的所有小区中执行基本排序。在那之后做面向级的重排列。任何信号强度超过I_i ^tr＋H_i ^tr(指优先实施例)的较低层小区都将设置代表更低层转换允许的标志，这使得该小区在候选者列表中为第一候选者。如果有更多这样的小区，那么它们自身排序中将采用基本排序结果。如果更高层转换允许标志被设置，候选者列表的组织一般按下述进行：同层或更高层中比服务小区更好的小区将成为候选者，同层小区比更高层小区优先权高。上述“更好”小区中信号强度低于更高层转换允许阈值的小区具较低的优先权(如果有的话)。在最后的类别中较高级小区比较低级小区优先权高。这是由于到一个信号强度低于更高层转换允许阈值的较低层小区会立即导致向更高层的转移的事实。这将节省两次不必要的切换。但是如果紧急标志和指示更高层转换允许的标志同时被设置，那么较差的小区也可能增补进候选者列表。候选者列表的组合由一张表格给定，该表实现了前面考虑的优先权原理。该表可做为永久交换数据被提供，允许不改变实际代码来协调算法。然而，在一个可选实施例中，该表不是永久的而是可由命令改变的。当然在某种条件下，如快速移动移动台情况等，可提供装置阻止切换到较低层小区是可能的。而且还可以进一步增加小区类型，如室内小区或微微小区等，也是可能的。在小区排序列表中引进更多级是必要的。

可以每BSC或每小区级或每MSC级或每系统级设置阈值和滞后参量。

在三小区层或级的情况下，基本排序在三小区级上建立。候选者列表中的候选者和上面已经讨论的一样分成类别，而且报告信号强度、信号强度阈值和滞后量以及小区级被用于邻近小区的类别设置。同样，和已经提到的一样，不一定必须是信号强度，还可以是路径损失，信号强度同路径损失或任何其它方便的参量。

图5a-5e中图示了表格，从这些表中形成了前面已提到的、关于包括两个小区层的实施例的候选者列表。首先有益地在满足超过至少一个给定信号参量阈值的最小准则的小区中执行基本排序。

接着执行分层的等级测定，即进行面向级的重排列。这意味着候选者列表由一个或多个表格控制组成。这种表格的例子在图5a-5e中示出。这些表格将在接下来进行解释。如上所述TA指时间提前量而AW指分配到较差小区。表中，数字表示层，即比例中有三层，层1、层2和层3，其中层1是最低层等。

更好和更坏用b和w分别表示，而o和u分别指超过和低于阈值也可能是阈值加上或减去滞后量的情况，这要看滞后量是否被应用。如果应用了滞后量，将由定位功能处理这些。

和涉及分层的2层结构实施例中一样，表格(图5a-5e)包含一些条件，即：

1-分配请求到达和AW(分配到较差小区)状态，

2-分配请求到达和非AW状态，

3-时间提前量非常紧急，

4-低质量紧急

5-覆盖-底层子小区转换请求，

6-小区内切换请求，

7，8-层，其中00指最低层，01指第二层，10指第三层，最后11指最高层，

9-固有小区信号强度低于阈值，

10-没有使用(但在这种情况下用0表示)。

该在此之后被称为表C。

表5a涉及层1低于，即固有小区(服务小区)在较低层中(条件7和8)并且信号强度低于该小区的阈值(条件9)。表中表示出32种不同情况。

表5b涉及层1高于，即固有小区在较低层中并且信号强度高于阈值。

表5c涉及层2低于，即第二层在此固有小区在第二层中(此例中居中)并且信号强度低于该小区阈值，即I₂＜I₂ ^tr。

表5d涉及层2高于，即第二层并且超过阈值的信号强度(I₂＞I₂ ^tr)。

最后表5e涉及层3高于，这表示层3固有小区此时在较高层并且超过阈值的信号强度。最后阈值没有被检查。

接下来的两个具体例子中将给出分层小区结构和其它网络功能的相互作用。特别给定和其它网络功能相互作用一个优先权，使我们在无论表格(如图4和图5)是否基于无线网络功能间的优先权时都可得到系统优先级表中的排列顺序。

在第一个例子中，和小区内切换功能的相互作用将做为一个具体实施例加以描述。两个或多个无线网络功能可能同时产生它们的作用。在这个例子中，小区内切换功能提出小区内的信道转变，同时分层小区结构功能提供到在更高层或更低层中的另一小区的切换。在此具体实施例中，到更高层的切换比小区内切换更优先(见表B)。然而小区内切换比如质量告警切换更优先。但当然质量告警切换也可能最终比小区内切换等更优先。这依赖于系统的具体需要和要求。

当从移动台来的邻近小区测量值被接收到时，按照三个参量的综合将相应小区归类，即：

1-它们所属的分层的层次，

2-根据通常的定位准则，按照它们比服务小区好或差，它们的顺序，以及最后

3-测量信号强度是高于还是低于该小区的阈值。

在此例中，若采用三个分层层次，可得到12个类别。

一般所有可能情况及和各种无线网络控制功能测定相关的情况组合都分析了。在此之上，对特定的测定结果组合规定了唯一的小区类别序列。类别的排序可以遵照给定的优先级列表，如表B中给出的，来进行。这个序列或候选者列表单，如上面已经解释的，代表按特定优先顺序的切换候选者列表。图6进一步解释了不同小区类别是如何在列表中按优先级顺序排列的，如图4a中的6，7，8情形中。图4a中2bo和2bu两个类别组成一个类别2b。对2w相应合到一起是2Wo和2wu。图6中o/u(高于/低于)指邻近小区I_i的信号强度高于/低于那个邻近小区(或候选者)的阈值I_i ^tr。这样分离的原因是为了避免不必要的切换乒乓效应(先下行到一个层中然后立即不得不又上行到较高层中)。

下面考虑的例子，其中结构包括两个小区层并且服务小区在较低层。假定除常规定位外，无线网络测定还同时提出三个操作，即低质量告警切换、切换到较高分层层次和覆盖-底层子小区转换。在这种情况下，切换到较高分层层次有最高优先级，而低质量告警切换有最低优先级。所有优先级中最高的是保持在较低层，即由常规定位启动的常规更好小区切换。按这一测定结果的组合，可得到如图6所示的切换候选者的候选者列表。首先定位功能完成排序，其中小区被表示为比服务小区好或差，接着建立切换候选者列表。如上所述，高于/低于阈值指那个特定小区的阈值。按照这个列表，最高优先级是留在较低层中但仅在出现更好小区时，这在第一行中加以说明。第二优先级是上行到较高层，如图6中第2、3行所示。如果到一个较好小区会导致立即上行到较高层或“伞盖”小区，这是当那个小区的信号强度低于阈值时的情况，那么第一次切换不会发生而是直接切换到较高小区或“伞盖”，如第1和4行所示。第三优先级是完成子小区转换如第5行所示。最后，最低优先级是到一个比当前服务连接小区排序还低的小区。在这种情况下，较低层小区也比较高层小区优先，但如果到较高层的第二次切换会接着发生就不是这样了，如图6的第6至8行所示。

优先实施例发明用于TDMA(时分多址)或FHMA(跳频多址)或CDMA(码分多址)。而且，本发明不局限于任何具体的切换策略，而是可采用一些不同策略，如移动辅助越区切换策略MAHO、网络控制越区切换NCHO或移动控制越区切换MCHO。

按照本发明，有可能将系统化方法应用于设计分层小区结构上。当然可设计任意数目的层，层间切换的具体条件可根据层间转换的准则来控制，就和与其它无线网络控制功能的具体相互作用一样。

根据层间传递通常可预见的事实，系统化小区规划和测量是可能的。而且也可能有意地指导移动台到最低层，如前面已经陈述，这样可以为覆盖沟洞或呼叫建立拥挤等节省较高层容量。最后，也可能指导移动台到任何可选层。

按照本发明，其中之一的目的是能引导业务量到网络或分层蜂窝系统HCS实际上已被测量的小区上，并能保证那些小区中有空余容量可在呼叫建立时提供备用容量以及具备营救小区的功能。

较高层中的小区在覆盖空洞和无线干扰时有优先以保证呼叫连续性。为保证成功呼叫建立过程，在呼叫建立拥挤时较高层中的小区也有优先。

本发明当然不仅限于所示实施例，而是可在权利要求范围内以若干方式加以变化。

本发明尤其可应用于通用的人尽皆知的标准，如GSM、PDC，所有PCS标准，IS54、IS90、ADC、(D-)AMPS、DECT等。

Claims (30)

1.具有若干无线基站(BS)和若干移动台(MS)的蜂窝移动通信系统，该系统包括被排列在至少两个不同层或级中的一些小区，其中移动台(MS)可从一个小区切换到另一个，系统包括监视或测量至少那些不在最顶层的小区的至少一个信号连接参量的装置，且其中为不在最高层的至少每个小区(Co，Ci，i＝1…n)给定所说至少一个信号参量最少一个阈值(IOtr，Iitr)，系统还包括确定和控制越区切换判定的控制装置，其特征在于，

小区按分层结构排列，控制装置包括一个优先级排列机制，通过它至少可完成基于一些准则的一个基本排序和分层小区测定，第一条准则基于服务小区信号参量(ISS，Ipl…)的当前监视值(IO)与服务小区(Co)或当前服务给定连接的小区的给定阈值(IOtr)的比较，第二条准则基于邻近小区信号参量的当前监视值(Ii)与同一邻近小区(Ci)的给定阈值(Iitr)的比较，其中通过利用至少基本排序和分层小区测定的结果的组织过程，如利用表格，提供一张用于信道分配和/或小区选择的候选者列表，以获得小区或小区层间有次序的定向或传递，对小区层间上下传递也一样，其中可定向至任意层，如果当前服务连接的小区，即服务小区所测的信号参量低于该小区阈值，系统将适合切换的邻近小区集扩展至更高分层层次的小区，更高层的小区具有比当前层和任意更低层小区更低的优先权；如果一个较低分层层次的小区测到的信号参量增至那个小区阈值之上，则该小区将被加到适合切换的邻近小区集中，那个小区比当前层和更高层小区的优先权高。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于，第一条准则用来确定是否考虑从较低分层层次小区到较高分层层次小区的越区切换。

3.根据权利要求2的系统，其特征在于，根据第一条准则，如果服务小区(Co)的监视信号参量值(IO)的当前值小于该小区的阈值(IOrr)和/或被滞后量(HOtr)修正的阈值(IOtr)，那么对越区切换来讲较高层中小区是可选的。

4.根据权利要求3的系统，其特征在于，如果监视信号参量(IO)的当前值小于阈值减去滞后量(HOtr)，那么对越区切换来讲较高分层层次的小区是可选的。

5.根据前面的任意一个权利要求的系统，其特征在于，第二条准则用来确定是否考虑从较高分层层次到较低分层层次小区的越区切换。

6.根据权利要求5的系统，其特征在于，根据第二条准则，如果监视信号参量(Ii)的当前监视值超过那个小区的阈值(Iitr)和/或被滞后量(Hitr)修正的阈值(Iitr)，那么对越区切换来讲较低分层层次中的小区(Ci)是可选的。

7.根据权利要求6的系统，其特征在于，阈值(Iitr)以加上滞后量(Hitr)的方式进行修正。

8.根据权利要求1-3任意之一所述的系统，其特征在于，小区(Co，Ci)基于若干分类准则分成类别。

9.根据权利要求8的系统，其特征在于，一个分类准则包括常规定位，即经过和服务小区(Co)相比较，如看它们在至少一个追踪信号参量(Iss，Ipl)上比那个小区(Co)好还是差，来排序邻近小区(Ci)排序。

10.根据权利要求1-3任意之一的系统，其特征在于，基于即涉及监视信号参量与服务小区(Co)的相应监视值的比较，又涉及小区(Ci)的监视值与同一小区(Ci)的阈值比较的准则对小区(Ci)分类。

11.根据权利要求1-3任意之一的系统，其特征在于，小区分类以它们所在层为基础。

12.根据权利要求8的系统，其特征在于，优先级排序机制包括一些涉及若干条件的准则，而且根据分类准则小区排序依赖于条件是否满足。

13.根据权利要求12的系统，其特征在于，至少有一些条件被称为告警准则，如低质量紧急等。

14.根据权利要求8的系统，其特征在于，优先级排序机制包括小区类别组织表格，它依靠一些准则被分类。

15.根据权利要求8的系统，其特征在于，依靠至少第一和第二条准则和若干条件，将小区分成组织表格，分成类别。

16.根据权利要求1的系统，其特征在于，信号参量是信号强度。

17.根据权利要求1的系统，其特征在于，信号参量是路径损失和信号强度。

18.根据权利要求1的系统，其特征在于，小区被分成两个不同的层。

19.根据权利要求1的系统，其特征在于，小区被分成三个不同层，如微微小区、微小区和宏小区。

20.根据权利要求1的系统，其特征在于，小区被分成多于三层。

21.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，使用的越区切换策略是移动辅助越区切换(MAHO)策略。

22.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，对最高层中小区也给定了阈值(IOtr，Iitr)。

23.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，和其它网络功能的相互作用被赋予优先级，形成系统优先级表中的分类次序。

24.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，对特定网络控制功能测定，给测定结果的组合分配唯一的小区类别序列。

25.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，应用时分多址(TDMA)或频分多址(FDMA)或码分多址(CDMA)。

26.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，它是个电话通信系统。

27.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，使用GSM标准。

28.根据权利要求1至26中任意之一的系统，其特征在于，使用如ADC、PDC或DECT标准。

29.根据权利要求1至26中任意之一的系统，其特征在于，它是个ISDN通信系统。

30.在包括若干无线基站和若干移动台的蜂窝移动通信系统中，在移动台和不同小区间切换连接的方法，系统包括分层结构中至少排列在两个不同层或级中的一些小区，该方法包括下述步骤：

—为服务给定连接的小区的至少一个信号参量引进一个阈值；

—为不在最高层的至少每个小区的至少一个信号参量引进一个阈值；

—为服务小区监视至少一个信号参量；

—为一些邻近小区监视至少一个信号参量；

—比较服务小区信号参量的监视当前值和服务小区阈值；

—比较邻近小区信号参量监视值和对应小区阈值；

—利用比较生成一个基本排序列表；

—实现分层小区级测定，包括关于小区是否高于/低于相应阈值的面分级的重组；

—利用一些条件实现组织过程，上述组织过程如由表格控制建立候选者列表；

—发送小区候选者列表到呼叫处理进程，以使信道分配和/或小区选择按照给定排列次序进行，以获得小区层间的有序传递，对上下传递也一样，移动台可指向任意层；

如果当前服务连接的小区，即服务小区所测的信号参量低于该小区阈值，系统将适合切换的邻近小区集扩展至更高分层层次的小区，更高层的小区具有比当前层和任意更低层小区更低的优先权；如果一个较低分层层次的小区测到的信号参量增至那个小区阈值之上，则该小区将被加到适合切换的邻近小区集中，那个小区比当前层和更高层小区的优先权高。

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