CN1136879A - 移动蜂窝通信系统性能的改进 - Google Patents

Abstract

利用检测是否移动站具有一种特定能力，和响应于该移动站具有该特定能力的检测，调整基站的操作以改进的系统性能，改进了移动通信系统的系统性能。该能力可以是具有较低的信号干扰比(C/I)要求的无线接收。在这种情况下，系统性能可以通过响应于该移动站具有该特定能力的检测调整基站发射机的功率到一个降低的功率范围实现，从而对要求较高的C/I的各移动站产生较小的干扰，增加了系统容量。检测可以包括从该移动站接收一个信号，其中该信号被编码为指示是否该移动站具有该特定能力。另外一个方案，该信号可以是被编码以指示从多个移动站中的哪一个收到的该识别信号的信号。在这种情况下，基站可以利用该识别信号从可以位于该用户的本地交换局中的一个数据库中检索能力指示码。在本发明的另外一个方面，响应于该移动站具有该特定能力，选择用于移动站计费的两个计费率中的一个较低的。这种方式使系统的节约成为用户的受益，产生对于用户购买通常昂贵但具有特定能力的移动装置的刺激。

Description

移动蜂窝通信系统性能的改进

                   背景

本发明涉及蜂窝移动电话系统，更具体地涉及根据成本与性能之间不同的折衷来接纳用户电话的各种设计的方法和设备。

在蜂窝电话系统中，支持尽可能多同时通话的容量对于服务的提供者来说是至关重要的，因为直接影响其收益。与此同时，蜂窝电话是一种消费产品，对于零售销售商而言低的成本也是至关重要的。有可能设计出以牺牲零售成本为代价的能够增加容量的系统和电话。也有可能以牺牲容量为代价降低这种硬件的成本。这个矛盾可以通过服务的提供者对更为昂贵的电话的零售市场提供补贴的办法予以处理，而服务的提供者希望鼓励这类电话的使用以促进容量的改善。但是，这样就有一个缺点，即限制了设备和服务的独立竞争的自由，因为零售用户不可能以最大补贴从第一经营者得到该电话，然后又成为另一家具有较低开户费和呼叫费的第二经营者的用户，因为第二经营者不能提供这种补贴。

对服务提供者有好处而对零售用户没有好处的关于更昂贵电话的一个例子是分集接收技术的使用。可以看出，在移动电话中提供两套单独的接收链路和天线可以在保证高质量通信情况下减小多达7dB的信号/干扰比(C/I)。因为对于在一个给定的地理区域中，对于独立的通话而言射频信道可被重复使用的次数直接涉及所要求的C/I，通过移动电话分集接收的使用，电信网的容量差不多可以加倍。

因为并非所有的移动用户都希望购买更为昂贵的装置，从而希望提供一种方法以容纳具有和不具有上述例子所述的改进以及相应的在相同地理区域中的频率重复使用的限制的移动电话。另外还希望提供给零售用户一种获得更为复杂的产品的刺激，因为这样可以使移动通信系统运转时有更大的系统容量。

发明概述

按照本发明的一个方面，在用于操作包括基站和移动装置的蜂窝通信系统中的基站的方法和设备中实现了上述的和其他的目的。首先，检测是否该移动单元具有一种特定的能力。然后，响应于该移动装置具有该特定能力的检测，基站的操作被调整以改进系统性能。

按照本发明的一个实施例，检测该移动装置具有特定能力包括从该移动装置接收一个信号，其中该信号被编码指示是否该移动站具有这种特定的能力。

另外一种方案，检测该移动装置具有该特定能力可以包括从该移动装置接收一个识别信号，其中识别信号被编码，识别多个移动装置之中哪一个移动装置的识别信号被接收；然后利用该识别信号从数据库检索一个能力指示码。

在本发明的另外一个方面，该特定的能力是较低的信号干扰比要求，这可以通过分集接收实现。另外，基站的操作调整步骤包括，响应于移动装置具有特定能力的检测，调整基站发射机的功率到达一个减小的功率范围。这样对于需要较高C/I的低成本的移动装置产生较小的干扰，系统的容量增加了。

还有在本发明另一方面，基站的操作调整包括，响应于具有该特定能力的移动装置的检测，选择用于该移动单元的计费的两种计费率的较低一种。这反映这样一个事实，即高性能移动装置占据少量网络容量，于是鼓励零售用户获取高性能装置。

                 附图的简单描述

本发明的各目的和优点通过结合附图阅读后面详细描述将是显而易见的，这些图有：

图1是在具有按照本发明操作的基站的移动通信系统中的一个小区的方框图；

图2是与本发明的若干个方面一致的基站的操作的流程图；

图3是与本发明的另外一个实施例的若干个方面一致的基站的操作的流程图；

图4是与本发明的一个方面一致的，用于实现能力敏感计费率的示例性系统的方框图。

                    详细描述

一种比现在使用的固定频率方案更有效的分配射频信道的方法被描述在由Andersson等于1994年5月17日提交的名称为“A Method and Device for the Utilization of channels in aradio communications System”和申请号为No.08/245031的共同未决美国专利申请中，该申请被援引于此以资参考。另外一个比现行方案有效的分配射频信道的方法描述在由J.Haartsen于1994年3月7日提交的名称为“Method and System for ChannelAllocation Using Power Control and Mobile-Assisted HaudoverMeasurements”的申请号为No.08/207 032的共同未决美国专利申请中，该申请被共同受让给与本申请相同的受让人，该申请被援引于此以资参考。其他的适合于TDMA系统的分配信道的方法被描述在由Paul W.Dent于1994年9月1日提交的名称为“ATime and Freqnency slot Allocation System and Method”的申请号为08/299 255的共同未决美国专利申请中，该申请也被共同受让给与本申请相同的受让人，该申请被援引于此以资参考。这个方法在基站中持续地估计所有可用信道的潜在质量并分配最佳信道给每个移动通话。在上述申请中所披露的自适应信道分配方法允许在基站到移动站和移动站到基站的两个通信方向上的质量被预测并在分配一个信道时给予考虑。

按照本发明的一个方面，自适应信道分配方法被修改以考虑在系统中具有不同C/I需要的移动装置。也就是说，系统同实现的目标C/I是取决于每个移动装置的特定的通车而改变的。而且，计费函数被修改作为对没有达到目标C/I的处罚。现在将参考图1予以描述。图1描绘了在一个移动通信系统中的一个小区100。小区100包括一个基站110，和多个移动装置，其中两个被表示出来。一个高性能移动站120和一个低性移动站每个都由基站110提供服务，只要每个都处在小区100之中。高性能移动站120具有降低了的信号/干扰(C/I)要求，这是由于，例如，使用了分集接收技术。低性能移动站130没有采用这些技术，因此具有高于高性能移动站120的C/I要求。

正如上文所说明的那样，对于基站110而言，利用高性能移动站20较高性能的能力，以便增加系统的容量是有益的。因此按照本发明的一个方面，基站110按照图2表示的流程图与每个高性能和低性能移动站120、130进行通信。在一个高层面上，这个基站110的操作由在图2中虚线画的大框予以说明。在大框210中，基站110检测它试图与之通信的移动站的能力。在大框220中，基站110的操作对应检测的能力被调整。

按照本发明的基站操作的更为详细的例子被表示在图2的以实线画的各个方框中。在这个说明中，正如上文所说明的那样，要被检测的能力是一个改善的C/I要求。因此，基站110在方框215通过从正在与它进行通信的移动站120、130中的任何一个接收C/I要求指示码而开始它的操作。当然，C/I要求指示码，可以包含所要求的信息，例如，可以建立一个协议，从而移动站120、130按照下列编码的一个两比特码进行响应：

        码                          含义

        00                     6dB C/I可被接受

        01                     12dB C/I可被接受

        10                     18dB C/I可被接受

        11                     24dB C/I可被接受上面的编码允许直接借助于方程：

要求的C/I＝6(码+1)dB确定所要求的C/I。

利用上面的编码，码＝00可以对应于有或没有分集的分组数据传输模式。码＝01可以对应于装备以用于接收话务的分集天线/接收机的移动电话。码＝10对应于一种典型的高级移动电话业务(“AMPS”)的无分集移动电话。码＝11可以对应于用户按需要选择的特别清楚(“HiFi”)信道，为此他将情愿付费(这样的信道例如对于国际呼叫可能是吸引人的)。

如果希望提供一种不影响移动站本身的设计的系统，作为一种移动站120、130直接发送C/I要求指示码的代替方案，从移动站接收的码可以是该移动站自身的电信号码或电子序号，这种信息通常在现有技术中的移动站与基站之间传送，其编码与通信方法对于本专业的技术人员是熟知的。在这个例子中，基站110利用接收的电话号码或电子序号连接位于该用户的本地交换局中的数据库，从数据库检索对应的C/I要求指示码。

接下来，在方框230中，对应于接收的C/I要求指示码设计了一个分支。如果该码指示基站110正在与低性能移动站130通信，则执行方框240，其中基站110调整其发射功率，以便该功率处于在这里将被称为“正常”的范围。

另外一种情况，如果该码指示基站110正在与高性能移动站120通信，则过程从方框230转移到方框250，在方框250中基站110降低其发现机的功率到一个低于“正常”范围的降低范围。这使基站110在产生对要求较高C/I的低性能移动站130较小干扰的同时，仍然满足高性能移动站120的C/I要求。

如上面所指示，基站110可以附加地按照诸如移动站离基站110的距离和占优势的干扰条件等因素，交替地在“正常”和降低的范围改变其发射机功率。这些在图2中未予以说明的技术被全面地描述在共同未决美国专利申请NO.08/207,032中，该申请在上文中已被援引过了。

作为描述在上面相对于图2的方法的可供替换的方案，图3表示除了相对于检测的能力基站被调整的操作方式不同外，其余相对于图2都相同的变形。在这个可替换的实施例中，不用调整将被用于与移动站通信的信号功率电平，而是取决于该移动站的能力做出由该移动站所使用的一个信道的选择。因为基站110可以分配由移动站利用的许多不同信道(频率)的任何一个，减小干扰和增加系统容量可以通过分配给高性能移动站120一个比其他也分配给该基站110的可分配频率具有更小重复使用接近度的频率(即，这个距离是基站110和最近的分配相同的频率给移动站使用的其他基站的距离)来实现。为了避免邻近小区的干扰，具有更小重复使用接近度的信道必须，出于必要性，以比其他信道低的功率电平广播，所以就产生了有益的效果。

因此，在步骤330，如果接收的C/I要求指示码表示基站110正在与低性能移动站130通信，则方框340被执行，在这种情况下，基站分配一个具有较大分隔距离的重复使用信道(即，较大的重复使用接近度，以致于用于该信道的发射机功率处于“正常”范围)。另一方面，如果接收的C/I要求指示码表示基站110正在与高性能移动站120通信，则在方框350，基站110分配具有较小重复使用距离的信道(即，分配具有较小的重复使用接近度的信道)。这使基站110在增加频率重复使用允许较大容量的同时仍能满足高性能移动站的C/I要求。

按照本发明的另外一个方面，基站110利用移动站的C/I要求的知识确定用户通话的计费率，例如按照每分钟多少分币为度量。也就是说，调整发射机功率到“正常”范围以后(方框240)，基站110然后执行方框245，相应地对此通话设置一个较高的计费率。同样，调整发射机功率到降低的范围(方框250)后，基站110然后执行方框255，相应地对此通话设置一个较低的计费率。在计费率上的这种二分法反映这样的事实，即高性能移动站120占用较少的网络容量。这个节省最终会有利于用户，通过把这个事实公诸于众，任何预期花费大量时间在电话上的零售用户将被促使得到更为昂贵的、高性能的移动站120。正如上文所说明的那样，移动通信系统作为一个整体受益，因为高性能装置的使用而使系统的容量得到增加。

图4表示用于实现上述的能力敏感计费率的示例性移动通信系统。为了说明的目的，表示出一个低性能的移动装置400和一个高性能的移动装置410。但是，该系统可能处理多于每种类型只有一个的移动装置。移动装置400和410与系统之间的无线通信是利用耦合于基站430的天线420实现的。基站430连接到移动交换中心440。按照本发明，移动通信交换中心440包括自动计费子系统441，它的操作包括在图2或图3中所表示的流程图中所描述的步骤。另外一种方案，自动计费子系统441可以被包括在一个访问者定位寄存器(VLR)(未示出)中。在任一种情况下，自动计费子系统441可以是一个已经被编程执行描述在这里的各种功能的通用计算机。对于本专业的一般技术人员来说写这样的程序是熟知的，因此不在这里赘述。

正如上文已非常详细地描述的那样，每个移动装置400、410发送一个指示它是低还是高性能类型的信号。这个信息被从天线420传送到基站430。基站430利用这个信息判决是低计费率“计费计划A”)应当被利用(响应于该移动站是高性能移动装置410)，或者高计费率(“计费计划B”)应当代之被利用(响应于该移动站是低性能移动装置400)。而后表示所选择的计费计划的码被从基站430发送到在移动交换中心440中的自动计费子系统441。

计费计划码的接收使自动计费子系统441根据所利用的能力以及在利用这些能力期间所累积的时间量确定对该呼叫的费用。

当呼叫结束时，代表对于该呼叫所累积的费用的码被从自动计费子系统441发送到本地位置寄存器(HLR)(未示出)，该本地位置寄存器对应于正在被计费的移动装置。这种传送可以利用公知的7号信令系统或者IS41协议来实现。

本发明已经参照一个具体的实施例进行了描述。但是，对于本专业的技术人员将十分清楚有可能的不同于上述优选实施例的具体形式实现本发明。这可以在没有脱离本发明的精神的情况下做到。

例如，描述的实施例集中于通过检测移动装置的C/I要求，和因为调整发射机的功率所获得的优点。然而，本发明可以应用到任何场合，其中某些，但不是全部，移动装置可以以改进系统性能的一个先进的特点为特征。在任何这样的例子中，本发明教导检测是否一个具体的移动装置具有该先进的特点，然后当该特点被检测到时修改该系统的操作，以利用该先进的特点的优点。此外，本发明教导当该先进的特点被检测到时调整计费率，以便促进消费者购买实现该先进特点的更为昂贵的装置。

因此，该优选实施例的任何方式上仅仅是说明性的和不应当被认为是限制性的。本发明的范围是由所附的权利要求书确定的，而不是由前面的描述确定的，落入权利要求书范围中的所有变形与等效都被包括在本发明的范围之中。

Claims (11)

1.在包括基站和移动站的蜂窝通信系统中，一种用于操作该基站的方法，该方法包括以下步骤：

检测是否该移动站具有一种特定的能力；和

响应于该移动站具有该特定能力的检测调整基站的操作以改进的系统性能。

2.权利要求1的方法，其中检测的步骤包括：

从该移动站接收一个信号，该信号被编码为指示是否该移动站具有该特定功能。

3.权利要求1的方法，其中检测的步骤包括：

从该移动站接收一个识别信号，其中该识别信号被编码，以识别从多个移动站中的哪一个接收此识别信号；

利用该识别信号从数据库中检索一个能力指示码。

4.权利要求1的方法，其中：

该特定能力是一个较低的信号干扰比要求；

调整基站的操作的步骤包括，响应于该移动站具有该特定能力的检测调整基站发射机的功率到一个降低的功率范围。

5.权利要求1的方法，其中：

该特定能力是一个较低的信号干扰比的要求；

该基站包括多个可分配的频率，每个可分配的频率的特征是指示与包括该可分配的频率的最近基地基站的重复使用接近度的重复使用参数；和

调整基站的操作的步骤包括，分配可分配频率的一个经选择的频率给该移动站使用，该选择的频率具有指示比另外一个可分配的频率的重复使用接近度更接近的重复使用接近度的重复使用参数。

6.权利要求1的方法，其中调整基站的操作步骤包括，响应于该移动站具有该特定的能力选择两个计费率中较低的一个，利用该选择的计费率管理该移动站主呼的呼叫或该移动站被呼叫的呼叫的自动计费。

7.在包括一个基站和一个移动站的蜂窝通信系统中，用于控制基站的操作的设备，包括：

用于检测是否该移动站具有特定的能力的装置；和

用于响应于移动站具有该特定的能力的检测，调整该基站的操作以改进系统的性能。

8.权利要求7的设备，其中检测装置包括：

用于从该移动站接收一个信号的装置，其中该信号被编码为指示是否该移动站具有该特定能力。

9.权利要求7的设备，其中检测装置包括：

用于从该移动站接收一个识别信号的装置，其中该识别信号被编码，以识别从众多个移动站中哪一个收到该识别信号；

用于利用该识别信号从数据库中检索一个能力指示码的装置。

10.权利要求7的设备，其中：

该特定能力是一个较低的信号干扰比的要求；和

用于调整基站的操作的装置包括，用于响应于该移动站具有该特定能力的检测，调整基站的发射机功率到一个降低的功率范围的装置。

11.权利要求7的设备，其中用于调整基站的操作的装置包括，用于响应于该移动站具有该特定能力的检测，选择用于该移动站的计费的两个计费率中的一个较低的装置。

Images