CN1098011C - 移动通信系统中的越区切换 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在一个移动通信系统中的越区切换方法，其中服务基站(BTS1)测量一个移动站(MS)的上行链路信号电平和/或质量。当服务基站(BTS1)测量到一个上行链路信号的电平和/或质量低于预定触发值时，基站控制器(BSC)命令相邻基站(BTS2，BTS3)测量移动站(MS)上行链路信号的电平和/或质量。当服务基站(BTS1)测量到一个上行链路信号的电平和/或质量低于越区切换的预定阈值时，基站控制器(BSC)越区切换到检测到最适合的上行链路信号电平和/或质量的相邻基站(BTS2，BTS3)。

Description

移动通信系统中的越区切换
技术领域
本发明涉及越区切换方法，该方法包括在服务基站处测量移动站上行链路信号的电平和/或质量的步骤。本发明还涉及一个移动通信系统，其中一个服务基站测量一个移动站的上行链路信号的电平和/或质量。
背景技术
蜂窝移动通信系统的特点是移动站可以在移动通信系统的区域内自由地漫游并且从一个小区切换到另一个。如果在此过程中移动站MS没有呼叫，则小区跨越仅涉及在一个新小区的登记。如果在小区跨越期间移动站MS有呼叫，则呼叫也必须以一种尽可能少地干扰呼叫方法从一个基站切换到另一个。后一种过程称为越区切换。在小区内也可实现从一个传输信道到另一个的切换。为了允许移动通信系统检测越区切换的需求和选择一个适合的目标小区进行越区切换，有必要对无线连接的质量进行各种测量并且测定相邻小区的场强。例如，当移动站/基站的测量结果指示当前小区具有一个低信号电平和/或质量时，可以进行从一个服务小区到相邻小区的越区切换，并且在相邻小区获得高信号电平。为了确保一个移动通信网络的稳定性，用于越区切换的测量结果和参数在预设定时间段内求平均值。平均处理降低了越区切换对瞬时干扰或衰落所破坏的测量结果的敏感度。
附图1是说明泛欧GSM移动通信系统的一个简化模块图。一个移动站MS通过一个无线路径与一个收发器基站BTS相连，在图1的方式下是与BTS3相连。一个基站系统BSS包括由一个基站控制器BSC控制的基站BTS。各基站BTS包括一个或更多收发器单元。多个基站控制器BSC通常在一个移动服务交换中心MSC的控制下工作。一个MSC与其它MSC和一个公共交换电话网进行通信。GSM系统中的用户寄存器包括至少一个归属位置寄存器HLR和一个访问位置寄存器VLR(未在图1中示出)。一个移动用户的用户数据被永久地储存在系统的HLR中，并且在指定时刻被存储在MS所临时所在的区域的VLR中。
为了能够进行越区切换判决，移动站MS不断地测量与服务基站相邻的基站BTS的下行链路信号。例如，在GSM移动通信网中，一个MS可以不断地测量服务基站和多达32个其它基站的信号电平和/或质量。由服务基站向移动站通知需要测量的相邻基站。根据一个基站的识别码BSIC识别各基站的测量结果。
MS通过服务基站BTS通过一个报告消息周期性地向基站控制器BSC发送测量结果。报告消息包括服务基站和多达六个最相邻基站的测量结果。由基站控制器BSC做是否越区切换的决定。然而，如果目标小区由另一个BSC控制，则在MSC的控制下进行越区切换。在MSC中也可以通过集中方式进行越区切换判决。如果必要，BSC通过服务BTS向MS发送一个越区切换命令。根据GSM建议，报告测量结果的速率至少是每秒一次。在多数应用中，MS以480毫秒的间隔报告测量结果。
WO 92/09177公开了位置交叉的狭长小区的越区切换方法。根据该方法，在无线电话的移动方向中无线电话被越区切换到一个小区。对于一个越区切换判定，在30到60秒的时段内测量来自周围小区的信号强度。根据测量结果判定出两个最强小区，而这些小区的标识被存储在无线电话的存储器中。根据测量结果，如果具有最高信号强度的小区在30秒后仍具有最高或次高信号强度，则越区切换到该小区。否则选择当前的服务小区继续通信，并继续测量邻近小区的信号强度。该方法基于的思路是，沿着移动方向的小区在两个测量间的时间间隔内保持强度，反之一个与无线电话的移动方向垂直的小区的信号强度仅在短暂的时间内是高的。因为该方法需要在一个特定的时间段进行测量，所以它不能用于信号强度在服务小区中突然下降的情况下的快速越区切换。
WO 95/35006公开了基于对链接小区的使用的越区切换方法。在所公开的移动通信系统中，小区被安排成两个或更多小区构成的链接，这样允许在信号强度在服务小区中突然下降的情况下快速越区切换到链接的小区，例如一个高速移动站突然移动到由岩石形成的障碍物后或建筑物后。服务小区的基站测量移动站的上行链路信号的电平。如果上行链路信号的电平突然下降到低于预定阈值电平，则快速越区切换到指定为服务小区的一个链接小区上。为确保足够快速的越区切换，根据上行链路信号的瞬时强度作出越区切换判决。移动站持续测量服务小区的相邻小区的下行链路信号电平。如果服务小区具有多个链接小区，则越区切换到根据一些最近的测量具有最高场强的链接小区。问题是怎样在多个障碍物的环境中选择正确的链接小区。因移动站的测量结果被均值并且在报告中存在延迟，故测量结果不是最新的。根据最新的测量结果所选择的最佳链接小区可能还在另一个障碍物之后，在这种情况下所提供的信号电平对于维持一个呼叫而言是不够的。
发明内容
本发明的目标是提供一个即使在具有几个障碍物的困难环境中也可控制并且可靠的越区切换。
根据本发明的方法可以实现这种新型的越区切换，其特征在于当服务基站的上行链路信号的电平和/或质量低于一个预定触发值时，在相邻基站测量移动站的上行链路信号的电平和/或质量，并且当服务基站的上行链路信号的电平和/或质量低于一个越区切换的预定阈值时，越区切换到被测量到最适合的上行链路信号电平和/或质量的相邻基站。
本发明还涉及一个具有在介绍部分所描述的类型的移动通信系统。本发明的移动通信系统的特征在于当服务基站测量到的上行链路信号的电平和/或质量低于预定触发值时，基站控制器被用来命令相邻基站测量移动站的上行链路信号的电平和/或质量，并且当服务基站测量到上行链路信号的电平和/或质量低于一个越区切换的预定阈值时，越区切换到被测量到最适合的上行链路信号电平和/或质量的相邻基站。
为了判定进行越区切换的最佳目标小区，本发明基于在相邻小区实时测量移动站的上行链路信号的电平和/或质量的思路。
在本发明的移动通信系统中，在越区切换之前在相邻基站上测量移动站的上行链路信号电平和/或质量，并且根据这些测量结果判定越区切换的最佳目标小区。当服务基站接收的上行链路信号电平和/或质量降低到与作为越区切换标准的值很接近时，预先处理越区切换。
本发明的快速越区切换方法的一个好处是即使在非常困难的环境中仍可以快速地判定越区切换的最佳目标小区。
本发明的越区切换的另一个好处是当越区切换的数量达到最小值时，它允许通过一次到最佳相邻小区的越区切换更可靠地维持一次呼叫。
附图说明
下面，将参照附图详细描述本发明，其中
图1是移动通信系统的一个简化模块图，
图2图解说明在具有几个障碍物的环境中的一次越区切换，
图3是本发明方法的一个最优实施例的流程图。
具体实施方式
本发明适用于任何蜂窝移动通信系统。下面将以举例的方式，参照泛欧数字移动通信系统GSM更详细地描述本发明。图2以简化的方式图解了上述GSM网络的结构。为了更精确地描述GSM系统，参考GSM建议和“GSM移动通信系统”，M.Mouly和M-B.Pautet，Palaiseau，法国，1992，ISDN：2-9507190-0-7。
图2说明了一个在两个障碍物23，24阻碍(屏蔽)了基站信号的无线传播的情况下进行越区切换的例子。假定一个移动站MS沿基站BTS1的小区中的路径20移动。在地点A，MS接收到的信号与来自基站BTS2和BTS3具有基本相同的电平。根据现有技术的链接小区方法，在移动站移动到地点B或C时根据在地点A进行的测量选择越区切换的目标小区。根据MS选择的移动路径21或22，相邻基站BTS2，BTS3中只有一个是最优的目标小区。
根据本发明的方法，服务基站BTS1在地点A测量的MS的上行链路信号电平低于一个预定的触发值L，L最好是稍稍高于启动越区切换的一个阈值HO_L。基站控制器BSC命令相邻基站BTS2和BTS3最好是通过一个额外的接收器，例如一个分集接收器开始测量MS的上行链路信号。当MS进一步沿路径21移动时，它移动到地点B的障碍物23后面，因而服务基站BTS1的上行链路信号低于预定的阈值HO_L，HO_L最好是等于启动一个普通越区切换的阈值。BSC比较BTS2和BTS3最近的上行链路测量结果，并且根据测量结果确定越区切换的最优目标小区。最优目标小区最好是最近测量出最高的MS上行链路信号电平的基站，即图2中的BTS2。BSC通过一个越区切换命令指示MS越区切换到BTS2。越区切换命令最好通过目标小区的基站被发送到MS，以便BTS1的衰弱信号电平不会阻碍越区切换的成功。例如，当BTS2以发送频率在BTS1的发送时隙中通过一个额外的收发器单元发送一个越区切换命令时，BTS1是“安静的”，即BTS1的发送被中断。BSC控制BTS1和BTS2的“交叉”发送。在一次成功的越区切换之后，BSC指示BTS2和BTS3从测量MS的上行链路信号中释放其额外的收发器单元。MS的呼叫通过BTS2的普通收发器继续进行。
相应地，当MS进一步沿路径22移动时，在地点C启动一次到最相邻基站的越区切换，在这种情况下该基站是BTS3。根据BTS2和BTS3在地点A进行的上行链路信号测量确定出最优目标小区。一个越区切换命令BTS3命令MS切换到BTS3的传输信道。
根据本发明的另一个实施例，替代测量上行链路信号电平或除了测量上行链路信号电平之外，服务基站可以测量MS的上行链路信号。在这种情况下，根据上行链路信号的质量，例如误比特率BER，或上行链路信号电平和质量的综合效果决定启动相邻基站的测量并且选择目标小区。
但涉及启动测量和越区切换的决定原则并不仅限于上述例子。也可以使用其它的适于越区切换的原则。
图3是本发明方法的最优实施例的流程图。在基站控制器BSC中提供了所描述的功能。服务基站，即图2中的BTS1连续测量MS的上行链路信号电平，并且把测量结果传递到BSC。在本发明的方法中，可以在一次平均之前使用测量结果以便系统快速地对信号电平的突然下降作出反应。把这些信号测量结果与一个预定触发值L相比较(图3中的步骤31)。如果在服务基站BTS1上MS的上行链路信号电平低于触发值L，则BSC命令相邻基站，例如BTS2和BTS3通过其额外的接收器启动测量MS的上行链路信号电平(步骤32)。把进行测量的额外接收器调谐到MS的发送频率，即服务基站BTS1的接收频率，以便接收正确时隙中的上行链路信号。在不求平均值的情况下额外接收器实时测量上行链路信号，但在必要的情况下也可以适当地对测量结果求平均值。测量结果被传递到BSC。服务基站BTS1继续照常测量MS的上行链路信号。把BTS1测量的瞬时上行链路信号电平与一个越区切换阈值HO_L相比较(步骤33)，HO_L最好是普通越区切换的阈值。相邻基站继续测量MS的上行链路信号，直到该信号电平低于服务基站BTS1上的越区切换阈值HO_L。BSC从相邻基站-图2中的BTS2和BTS3-最近测量的上行链路测量结果中选择最高信号电平，并且命令报告这个结果的相邻基站，例如BTS2通过一个额外的发送器向MS提供一个越区切换命令(步骤34)。通过以BTS1的发送频率并且在BTS1的发送时隙中发送的越区切换命令，MS被命令切换到一个分配出的BTS2传输信道。在BTS2提供的越区切换命令期间BTS1保持“安静”。MS越区切换到BTS2，此后可以从监视上行链路信号中释放出BTS2和BTS3的额外收发器。
如果一个相邻基站由另一个BSC控制，则由移动服务交换中心MSC控制对相邻基站的测量并且作出涉及越区切换的判决。
本发明的方法也可用于对多个移动站的上行链路信号的瞬时测量。在这种情况下，基站必须被提供足够数量的接收器单元。
在只有一些基站被提供了完成本发明的功能的收发器单元的移动通信系统中也可以使用本发明的方法。在这种情况下，对越区切换最优目标小区的选择仅限于这些基站。但是，本发明的一个潜在的实施例是在极其困难的情况下部分使用本发明的方法。
为了保持移动通信系统的同步，在相邻基站进行接收时MS传输的传播延迟不能太大。因而在小区尺寸较大的蜂窝网络中本发明方法的使用受到限制。本方法尤其适用于包括微型小区和微微型小区的蜂窝网络。
附图和相关描述只是为了说明本发明的原理。在所附权利要求书的范围内也可以对本发明的快速切换进行细节方面的修改。尽管前面主要针对一个呼叫期间的越区切换对本发明加以描述，本发明也可以用于移动通信系统中其它类型的越区切换。

Claims (11)

1 一个越区切换方法，其中包括步骤
在一个服务基站(BTS1)上测量一个移动站(MS)的上行链路信号的电平和/或质量，
其特征在于
当在服务基站(BTS1)上测量的上行链路信号电平和/或质量低于一个预定触发值时，在相邻基站(BTS2，BTS3)上测量移动站(MS)的上行链路信号电平和/或质量，
当在服务基站(BTS1)上测量的上行链路信号电平和/或质量低于一个预定的越区切换阈值时，越区切换到测量出最适合的上行链路信号电平和/或质量的相邻基站(BTS2，BTS3)。
2 如权利要求1所述的方法，其特征在于指示一个相邻基站(BTS2，BTS3)的额外收发器在移动站(MS)的发送频率上通过其发送时隙测量移动站(MS)的上行链路信号电平和/或质量。
3 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于越区切换到最近测量出最高上行链路信号电平的相邻基站(BTS2，BTS3)。
4 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在服务基站(BTS1)的发送频率上通过其发送时隙从相邻基站(BTS2，BTS3)向移动站(MS)发送一个越区切换命令，其中相邻基站(BTS2，BTS3)是越区切换目标。
5 如权利要求4所述的方法，其特征在于在发送越区切换命令期间中断服务基站(BTS1)的发送。
6 如权利要求4所述的方法，其特征在于通过相邻基站(BTS2，BTS3)的一个额外收发器向移动站(MS)发送越区切换命令。
7 一个移动通信系统，其中一个服务基站(BTS1)测量一个移动站(MS)上行链路信号电平和/或质量，其特征在于一个基站控制器(BSC)被用来
当服务基站(BTS1)测量出上行链路信号电平和/或质量低于一个预定触发值时，命令相邻基站(BTS2，BTS3)测量移动站(MS)的上行链路信号电平和/或质量，
当服务基站(BTS1)测量出上行链路信号电平和/或质量低于一个预定越区切换阈值时，越区切换到测量出最适合的上行链路信号电平和/或质量的相邻基站(BTS2，BTS3)。
8 如权利要求7所述的移动通信系统，其特征在于至少一些基站(BTS1-9)包含至少一个额外收发器单元，并且相邻基站(BTS2，BTS3)的额外收发器单元被用来测量移动站(MS)上行链路信号电平和/或质量。
9 如权利要求7或8所述的移动通信系统，其特征在于作为越区切换目标的相邻基站(BTS2，BTS3)被用来在服务基站(BTS1)的发送频率上通过其发送时隙向移动站(MS)发送一个越区切换命令，并且在发送越区切换命令期间服务基站(BTS1)被用来中断其发送。
10 如权利要求9所述的移动通信系统，其特征在于相邻基站(BTS2，BTS3)的一个额外收发器被用来向移动站(MS)发送越区切换命令。
11 如权利要求7所述的移动通信系统，其特征在于上述移动通信系统还包括一个越区切换过程，该过程的基础是由移动站(MS)测量来自相邻基站的下行链路信号并且按常规向一个基站控制器(BSC)报告测量结果以便基站控制器或一个移动服务交换中心进行越区切换判决。
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