CN1126421C - 在第三代控制信道上广播第二代蜂窝系统控制信道信息以支持到第二代蜂窝网络的漫游和切换 - Google Patents

在第三代控制信道上广播第二代蜂窝系统控制信道信息以支持到第二代蜂窝网络的漫游和切换 Download PDF

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Abstract

用于提供从3G通信系统到2G通信系统切换和漫游的一种方法、节点和无线通信终端。运行于3G通信系统中的双模无线终端获取关于2G通信系统的控制信道信息，并且作为所接收到的控制信道信息的功能而切换业务。该方法包括为2G通信系统在3G通信系统到无线终端的下行链路上提供控制信道信息的步骤。节点包括与无线通信终端通信的装置，以及在3G通信网络的下行链路控制信道上提供第二代(2G)通信网络的控制信道信息的装置。无线通信终端包括能够与第三代(3G)无线通信网络和第二代(2G)无线通信网络通信的收发信机，还包括连接到接收机以从3G通信网络的下行链路控制信道接收和识别指示了2G通信网络的控制信道信息。

Description

在第三代控制信道上广播第二代蜂窝系统控制信道信息以支持到 第二代蜂窝网络的漫游和切换
技术领域
本发明总体上涉及无线通信网络，更具体地是涉及从宽带码分多址(WCDMA)第三代(3G)网络到第二代(2G)网络的漫游和切换。
背景技术
包括固定无线和蜂窝类型移动通信网络的无线通信网络在持续发展。有几种用于提供无线通信的可用技术，包括码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、高级移动电话系统(AMPS)和数字AMPS(D-AMPS)(IS-136 TDMA)。这些网络在全世界继续被采用。许多设备厂商正在生产这些不同系统，并典型地通过标准组来保证这些不同网络的公共性和互操作性。
随着无线通信网络步入21世纪，一种基于第三代(3G)网络的称作宽带码分多址(WCDMA)或宽带分组码分多址(WPCDMA)的新型网络正在发展。这些第三代无线系统正逐渐成为未来公共陆地移动网络(FPLMN)的现实。
当3G网络被实现时，将例如通过从2G缓慢向3G移植来逐渐实现业务覆盖区域。最初，3G覆盖区域是有限的，由于缺少特定地理位置的覆盖而可能漏失信息。为预防该事件，运行于2G和3G系统中的双模无线移动终端将被采用。
例如，当3G网络不可用或者在移动用户的物理位置不可接入时，需要智能地从3G网络到2G网络切换并提供漫游。
发明内容
本发明的技术优点是获得用于为无线终端提供从3G通信系统向2G通信系统切换和漫游的方法和节点，还包括具有同样功能的无线通信终端。本发明提供运行于3G通信系统中的双模无线终端的功能，用以获得关于2G通信系统的控制信道信息，并作为该接收到的控制信道信息的功能而切换业务。
在一个实施方案中，公开了一种可操作在一个节点中的用来支持无线终端从第三代(3G)通信系统到第二代(2G)通信系统切换和漫游的方法，包括的步骤是在3G通信系统到无线终端的下行链路控制信道上为2G通信系统提供控制信道信息；确定在所述控制信道信息中的2G同步信号；使用所述同步信号来同步所述2G通信系统与所述3G通信系统；以及作为所述所接收到的控制信道信息的功能而将所述无线终端切换到2G通信系统中。
在另一个实施方案中，公开了在能够支持一个双模式无线终端从第三代(3G)通信系统到第二代(2G)通信系统的切换和漫游的系统中的一种节点，包括用于使所述2G通信系统同步信号适合用于由所述双模式无线通信终端可以在3G通信系统下行链路控制信道上发送和接收的装置，其中所述2G同步信号被所述无线通信终端使用来同步所述无线通信终端与所述2G无线通信系统；以及作为所接收到的所述下行链路控制信道信号的功能而到2G通信系统的切换业务。
还公开了一种无线通信终端，包括能够与第三代(3G)无线通信网络和第二代(2G)无线通信网络的节点通信的收发信机；以及与接收机相连的控制装置，用于从3G通信网络的下行链路控制信道接收和识别指示了2G通信网络的控制信道信息。
本发明的优点包括防止漏失信息以及由于网络之间的更快同步而导致从3G网络到2G网络的更快切换。不是搜索通过100-400个频率来在2G GSM网络中查找一个同步信道(SCH)突发，而是由3G网络为移动台提供信道控制信息，从而在1-10次尝试中找到SCH，例如减少了切换时间100倍。本发明提高了无线移动台的电涌时间，从而提高了效率，例如更多带宽可以被分配用于数据传输，还为无线移动台节省了功率，这对于电池供电的无线移动终端来说特别有利。
附图说明
通过下面连同附图的描述可以更清楚地理解本发明的上述特征，其中：
图1是包括用于第三代系统的WCDMA无线网络的无线通信网络的框图；
图2表示本发明的3G和2G网络的定时的框图；以及
图3表示根据本发明含有2G系统信息(2G控制信道)的下行链路控制信道的框图。
除了其它指示以外，不同图中的相应编号和符号指相应的部件。
优选实施方案详述
图1表示根据本发明的一个优选实施方案的通信网络10的框图。通信网络10优选地包括一个无线电话网络，可以看到该无线电话网络包括一个由射频(RF)通信链路连接到一个服务WCDMA始发网14的始发移动台(MS)12。始发MS 12优选地是包括诸如个人通信业务(PCS)或者蜂窝电话的无线蜂窝类型移动台，但也可以包括例如一台计算机、个人数字助理(PDA)或者其它无线终端。可以看到始发WCDMA网络14连接到一个转接网或者通信链路16，该转接网可以包括一个公共交换电话网(PSTN)，但也可以包括其它网络，如果希望，则可以包括一个光纤网。转接网16在始发网14和终接网18之间对包括数字化话音呼叫的电信号进行接口和通信。终接网18可以与始发网14相同或不同，可以包括AMPS、D-AMPS、TDMA、CDMA、GSM和IS-95网络。为了说明的目的，将终接网18表示为一个WCDMA网。通过一条RF链路将终接网18连接到并服务于终接移动台(MS)20，该移动台可以包括诸如无线蜂窝或者PCS用户的固定或移动台。无线台和网络有用于为在转接网16上传输的数字信号进行编解码的编解码器。
可以看到，始发WCDMA网14包括通过一条RF链路服务于始发移动台或固定台12的基站收发信台(BTS)30。每个BTS 30服务于多个MS 12，尽管为了说明清楚起见只给出了一个MS。还可以看到，始发网14包括一个无线网络控制器(RNC)32和一个网络交换系统(NSS)34。BTS 30和RNC 32有时统称为无线网络系统(RNS)33。RNC 32为多个BTS 30和NSS 34之间的话音呼叫提供接口，其中RNC 32典型地服务于多个BTS 30，尽管为了说明清楚起见只给出了一个BTS。同样，NSS 34服务于多个RNC 32，尽管为了说明清楚起见只给出了一个RNC。NSS 34包括一个归属位置寄存器(HLR)、一个移动定位节点和一个拜访位置寄存器(VLR)，该VLR包括并存储当前始发网14所服务于的MS 12的各种信息。
可以看到，终接网18包括服务于终接台20并典型地服务于MS20的BTS 40。还可以看到，终接网18包括一个RNC 42和NSS 44。终接网18可以按照与始发网14相同的运行协议来运行，即二者都是WCDMA网，或者终接网18可以不同于始发网14，即始发网是WCDMA而转接网是例如基于AMPS、D-AMPS、GSM、TDMA或IS-95协议的。在这些类型的网络中，基站交换中心(BSC)和移动交换中心(MSC)执行分别与WCDMA网中的NSS 34和RNC 32类似的功能。NSS 44包括一个HLR和一个VLR，用于为终接网18当前所服务于的所有MS 20维护一个信息寄存器。
转接网16优选地是一个PSTN。始发NSS 34和终接NSS 44在其上交换数字化话音数据，该数据优选地用脉冲编码调制(PCM)格式编码，并以大约64kbps的速率传输。尽管PCM是一个优选的编码格式，根据本发明也可以用其它的编码格式。同样，本发明也期望64kbps之外的传送速率。一般地，在转接网16上传送的数字化话音数据可以是与始发网14和终接网18兼容并被它们支持的任何格式。
在3G WCDMA网中，尤其是当3G网被首次实现时，MS 12包括一个能够用于3G和2G网中的双模移动终端。从3G到2G网络切换(在漫游或切换过程中)的一个问题是两个网络不同步。双模终端MS 12需要知道用来基于其在2G系统中进行测量的控制信道频率，以进行从3G网络到2G网络的漫游和切换。在大多数2G系统中，有多达300个频率/信道，控制信道可以在其上发送，但不必在固定分配的频率上。在GSM中，控制信道频率变化并由业务提供者选择，然而对于诸如IS 136这样的PCS网络，控制信道被固定在特定频率上。
如果没有如同本发明的用于将控制信道的位置从3G网络通信传达到MS 12的装置，则需要MS 12搜索2G网络的所有300个频率和信道以找到同步信道(SCH)。对于控制信道频率的搜索需要5毫秒到600毫秒，这是远远不够的，从而增加了漏失信息的机会，并需要一个长的电涌时间，它使用许多能量，从而耗费MS 12的电池或能量提供。
一旦确定了控制信道频率，MS 12就测量载波信道的诸如信号强度，并从该载波中读取信息，如通过例如基站标识码(BSIC)来读取谁在运营2G网络的信息。MS 12还判断是否选择了正确的小区(而不是由同信道干扰实现)。一旦进行了测量，就通过对信号强度进行测量和按顺序排列并确定在哪个信道上进行传输来进行切换和漫游。
现在讨论图2，其中给出了根据本发明的一个实施方案的WCDMA时间帧54和GSM TDMA时间帧50和52的时序的通信格式框图，并表明了3G移动终端如何基于帧时序与GSM载波同步以进行切换或漫游。给出了两种类型的GSM逻辑信道，具有所示的诸如F-突发56、S-突发58和复帧的控制信道(CCH)50以及业务信道(TCH)52。F-突发56是频率校正信道(FCCH)，占据对于第一GSM CCH 50帧的TS 0，该帧在一个控制信道复帧中每十帧重复一次，以允许每个MS 12将其内部频率标准与RNS 33的频率同步。同步S-突发58是同步信道(SCH)，紧跟在频率校正F-突发56之后的帧的TS 0中的突发广播，用来识别正在服务的基站，同时允许每个MS 12与该基站进行帧同步。本发明为MS 12提供了必要信息，用于定位GSM CCH50的S-突发、在2G载波带宽上进行测量并与WCDMA 54的空时隙同步，以允许由MS 12获取关于2G网络中相邻小区描述的信息。
在GSM网络中，一般不将控制信道标准化在固定频率上。为了说明的目的，图2给出了本发明用于一个GSM 2G系统中的实现。诸如IS-136的具有在固定的特定频率上的控制信道的AMPS系统以及无线通信网络的其它配置也可以利用本发明的优点。
现在讨论图3，其中给出了本发明的一个实施方案，该方案有在3G网络中的含有2G系统信息，特别是2G控制信道信息的下行链路控制信道。数据分组64是从3G(WCDMA)网络的RNS 33中，在16个可用的0.625毫秒时隙中发送的一个突发。如图所示，2G网络控制信道信息62优选地包含在广播控制信道(BCCH)中。如图所示，在WCDMA网络中，16个时隙生成一个10毫秒的时间帧(Tf)66，72个时间帧66生成一个720毫秒的超帧(Tsuper)68。
本发明的MS 12将3G网络信息同步到2G网络，以提供到2G网络的切换或漫游。再看图2，例如，空时隙60右侧的时隙和WCDMA时间帧54的T2可以是空时隙。根据本发明，MS 12压缩传输以使得空时隙空闲，并将T2与GSM CHH 50时间帧的T1对准。T1信息包含在2G CC信息62中(图3的)。通过将T2与T1对准，MS 12将3G与2G网络传输同步，给予MS 12用来执行测量以从3G网络到2G网络切换或漫游的时间。在本发明中，上行链路可以用与下行链路相同的方式构造。
本发明的新颖方法、节点和无线通信终端(MS 12)提供了减少MS 12的电涌时间、防止传输漏失信息和保存能量，例如电池使用的优点。此外，因为不再需要对于S-突发58控制信道信息搜索100-400个频率，所以提高了传输质量。而是根据本发明，关于3G通信系统到无线终端的下行链路控制信道内的2G通信系统的控制信道信息被提供。由MS 12需要进行搜索的频率数减少到1-10，或者减少到由业务提供者确定的数量。通过减少对于控制信道频率搜索所用的时间，可以获得用于数据传输的更多时间。
尽管参照示例的实施方案描述了本发明，但该描述并非是用来限制的。显而易见，本领域的技术人员参照该描述可以对本发明以上示例的实施方案以及其它实施方案进行各种修改。例如，本发明优选地在一个提供相邻小区信息作为内部系统控制信道信息消息的节点中实现。本发明优选地在3G网络的RNS 33中实现。可以看到，必须在3G下行链路中，按照本发明提供确定的2G系统信息。例如，对于GSM，相邻小区描述可以包含系统信息2、2bis、2ter、5、5bis和/或5ter。对于IS 136，对于主和从控制信道切换，需要一个表明哪个在2G网络中被使用的指示符。因此，附加的权利要求应当包含任何这样的修改或实施方案。

Claims (11)

1.一种可操作在一个节点中的用来支持无线终端从第三代(3G)通信系统到第二代(2G)通信系统切换和漫游的方法，包括步骤：
为所述2G通信系统在3G通信系统到该无线终端的下行链路控制信道上提供控制信道信息；
确定在所述控制信道信息中的2G同步信号；
使用所述同步信号来同步所述2G通信系统与所述3G通信系统；以及
作为所述所接收到的控制信道信息的功能而将所述无线终端切换到2G通信系统中。
2.根据权利要求1所规定的方法，还包括步骤：使用所述控制信道信息来执行关于所述2G通信系统带宽的测量。
3.根据权利要求1所规定的方法，其中所述2G通信系统是从由CDMA、TDMA、GSM、AMPS和D-AMPS构成的组中选择的，并且所述3G通信系统是WCDMA通信系统。
4.权利要求1的方法，其中通过下行链路控制信道为所述2G通信系统提供控制信道信息的步骤还包括步骤：接收和识别指示2G通信系统用于确定是否与所述2G通信系统同步的控制信道信息。
5.权利要求1的方法，还包括步骤：
检测与所述2G通信系统相关的定位所述2G通信系统的同步突发的频率突发；
执行关于所述2G通信系统载波带宽的测量；以及
确定在所述GSM通信系统中的相邻小区描述。
6.一种在能够支持一个双模式无线终端从第三代(3G)通信系统到第二代(2G)通信系统的切换和漫游的系统中的节点包括：
用于广播所述通信系统的同步信号的发送机；
用于修改所述2G通信系统同步信号用于由所述双模式无线通信终端可以在3G通信系统下行链路控制信道上发送和接收的装置，其中所述2G同步信号被所述无线通信终端使用来同步所述无线通信终端与所述2G无线通信系统；以及
作为所接收到的所述下行链路控制信道信号的功能而到2G通信系统的切换业务。
7.权利要求6的节点，其中所述双模式无线通信终端能够监视所述控制信道。
8.权利要求6的节点，其中所述2G通信系统是从由CDMA、TDMA、GSM、AMPS和D-AMPS构成的组中选择的，并且所述3G通信系统是一个WCDMA系统。
9.一种无线通信终端包括：
能够与第三代(3G)无线通信系统和第二代(2G)无线通信系统的一个节点通信的收发信机；
连接到所述收发信机以从3G通信系统的下行链路控制信道接收和识别指示了2G通信系统的控制信道信息的控制装置；
用于检测所述控制信道信息中的2G通信系统同步信号的检测器装置；
用于将所述无线终端与所述2G通信系统同步的同步装置；以及
用于作为从所述控制信道接收的信息的功能而将所述无线收发信机从3G通信系统切换到2G通信系统的切换装置。
10.权利要求9的无线通信终端，还包括用于使用所述控制信道信息执行关于所述2G载波带宽的测量的装置。
11.权利要求9所规定的终端，其中所述2G通信系统是从由CDMA、TDMA、GSM、AMPS和D-AMPS构成的组中选择的，并且所述3G通信系统是WCDMA。
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