CN1147171C - 为移动站提供无线覆盖的设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于为移动车辆(10)中的移动站(5)提供无线覆盖的设备。它包括安排在移动车辆(4)内以及服务于该移动车辆(10)中提供的至少一个移动小区(2m)的一个移动基站，安排在移动车辆内用于提供与移动车辆(10)内的移动站(5)的通信的内部天线装置(4)以及用于提供移动车辆(10)和核心网络之间通信的外部通信装置。当移动基站和由其控制的移动小区(2m)静止于固定小区内时，至少在给定的时期内，移动基站停靠在该固定小区使得允许在移动基站服务的移动小区与该固定小区之间进行越区切换。本发明还涉及一种为移动车辆中的移动站提供无线覆盖的方法和包括前面这种设备的通信系统。

Description

为移动站提供无线覆盖的设备、系统和方法
发明领域
本发明涉及一种用于当蜂窝通信系统中(或外面)的移动站位于移动车辆中时为其提供无线覆盖的设备。本发明还涉及为移动车辆中的移动站提供无线覆盖的基站，其中为移动车辆中的移动站提供无线覆盖的蜂窝通信系统和为移动车辆中的移动站提供无线通信的方法。
技术现状
在例如火车或类似的移动车辆里面的移动站的用户将注意到无线覆盖有时非常差或甚至根本不存在。这是一个问题，因为当移动时可能不能在轨道的某一部分进行任何呼叫或接收任何呼叫，这样正在进行的呼叫可能会掉话以及其质量可能也会发生变化。如果，例如，轨道的一部分缺少无线覆盖，例如在隧道中，那么在车辆的内部，例如在火车里，将经历同样的覆盖缺乏以及所有正在进行的呼叫将会掉话。当然也不可能进行呼叫或接收呼叫。
有几个与向移动车辆中的移动站提供无线覆盖有关的问题。通常这样的一个移动车辆包括一个金属结构，在其内放置了移动站。无线通信常见的信号，上行链路(向基站)和下行链路(从基站向移动站)信号将因此被衰减，这样产生的结果是移动站将不得不以高于例如在自由空间所必须的功率电平发射信号。这意味着可得到的通话/待机时间将会减少，这显然是不利的。而且呼叫将具有更低的信号强度。这意味着在接近小区边缘处呼叫有更高的概率将掉话。与移动车辆中的移动站有关的另一个问题是在特定网络中的所有移动站将被越区切换到大致在同一位置的下一个小区，这样会对网络加上高负载。单个呼叫在越区切换过程中同样冒一定的掉话的风险。另一个问题是所有移动车辆通过的小区必须为移动车辆，或更确切地说是为与其一起移动的移动站而被标定尺寸，即使否则该小区中可能会稀疏地有移动站活动或几乎没有移动站活动，这同样会导致差的且不令人满意地设备利用。
为找到针对这些问题的满意的解决方案已经进行了各种尝试。各种解决方案例如都基于使用各种类型的转发器，目的是从其经过的周围的小区提高车辆里的无线覆盖。对所有这些已知的解决方案来说通常它们利用现有的蜂窝网络以及它们不可能使移动车辆内的无线环境比车辆外的无线环境更好，以及，如果有一部分路段没有被覆盖到，则移动车辆内的情形也将一样。
US-A-5 519 761涉及一个通过空间运载的无线电信系统。依据这篇文档，可以为航空器提供一个转发器，正如前面所讨论的，但在一个特别的实施方案中转发器可以由空运基站所代替。该空运基站具有在航空器上登记电话的能力以及然后该空运基站在地面基站系统内登记这个电话。因此，一旦已经在空运基站内登记了一个电话，空运基站就搜索来自地面基站的最强的导频信号以及因此向其登记，同样这里使用了现有的通信系统，空运基站基本上只是被用于临时登记的目的。
发明概述
因此所需要的是一种当移动站位于移动车辆特别是一辆包括金属结构的移动车辆内部时可以有效地为移动站提供无线覆盖的设备，在令人满意的模式下，特别无需要求移动站使用特别高的功率电平以及令人满意的或高的强度以及载噪比来发射。同样需要一种设备，通过其可以减少或避免由于移动车辆无线覆盖差造成的呼叫掉话。特别需要一个基站，通过其可以实现上面提及的目的。仍然还需要一种蜂窝通信系统，通过其实现上面提及的目的，以及通过它可以适当地定出网络上负载的大小而无需考虑例如其中经过移动车辆的临时情况，其会相当大地改变就负载等而言的网络中的环境。而且需要一种通信系统，通过其可以有效地使用系统中的设备以及通过其负载不会过高，即在例如由于多个移动站不得不基本上在同一时间、基本上在同一地点执行越区切换的情况下。特别是分别需要一种设备和一种系统，通过它们可降低由于弱无线覆盖或越区切换造成的呼叫掉话的风险。
当一个移动站位于移动车辆内部时，也需要一种方法能为该移动站提供无线覆盖，通过它实现上面提及的目的。
因此一种用于为移动车辆里蜂窝通信系统的移动站提供无线覆盖的设备，该移动车辆在包括多个固定无线基站和多个交换设备的蜂窝无线网络内或外进行移动。该设备包括安排在移动车辆内服务于该移动车辆内提供的至少一个小区的一个移动基站，安排在移动车辆内用于提供与移动车辆内移动站的通信的内部天线装置，用于提供在移动车辆和核心网络(该网络的固定部分)之间通信的外部通信装置以及，当移动基站正(或打算变成)静止于固定小区内时，至少在给定的时期内，它停靠在该固定小区使得允许在移动基站小区与该固定小区之间进行越区切换。特别地，当由移动基站提供服务的移动小区不在固定小区的覆盖内以及未静止在固定小区内等情况中时不允许越区切换。因此发明的概念包括提供移动车辆内的一个或更多移动小区。通过使用一种合适的内部天线装置，整个移动车辆具有优良的无线环境。这样的天线装置被有利地安排使得移动车辆内的任何移动站与该天线装置之间的距离尽可能的短，使得关于所要求的功率电平的需求较低，这导致在各自移动站内的低功率消耗以及同样会使得只有很少的射频能量被辐射进周围的小区。因此移动车辆内的移动小区将不为被其经过的小区注意到。特别是除了当移动车辆实际上静止在一个静止小区内时，当移动车辆被检测或指明其将变成静止于一个固定小区中时，允许在由移动基站服务的移动小区和固定小区之间进行越区切换。甚至更特别地，当移动小区打算停止在一个固定小区中时，将建立移动小区和固定小区之间的近邻关系，根据该近邻关系允许分别在移动小区和该固定小区之间的越区切换。当讨论固定小区时，这种小区意味着在某些方面被预定义或被表征为允许一个移动小区的停靠，即允许建立与移动小区的近邻关系。当然移动车辆通常也移动经过其它小区。然而这些小区被假定为不允许任何移动小区停靠并且不在本发明概念的兴趣之内。
在上述实施方案的一个特别实现中，当移动基站或移动小区静止在由固定基站控制的固定小区内时，广播一条移动小区广播信息消息指明该固定小区是该移动小区的唯一近邻。甚至更特别的是，当移动基站静止在上述固定小区内时，广播一条固定小区广播信息消息，至少指明该移动小区是该固定小区(通常在其它常规固定小区中)的近邻。
在一个特别实现中，当移动基站移动小区表明打算停止在固定小区中时也发送广播消息信息，指明该固定小区和该移动小区分别为近邻并且允许这些小区间的越区切换。特别的是，当移动基站在任何固定小区的覆盖范围之外以及并不打算静止在任何该固定小区中时，发送移动小区广播信息和例如以条件报告信息(CRT)或类似形式的信息，指明移动小区没有近邻并且固定小区广播信息不包含任何关于移动小区的信息。向移动小区内的所有移动基站提供信息表明没有近邻，随着正在进行的呼叫向移动站提供更新的信息指明当前情况。
根据一个特定实施方案，越区切换只对实际上静止在固定小区内的移动基站是可能的。在一个特定实施方案中，一组虚拟移动小区被指明为固定小区的永久近邻并且最特别的是，当移动基站静止在由固定基站控制的固定小区内时，广播移动小区广播信息消息指明该固定小区为该移动小区的唯一近邻，越区切换由一个交换设备控制，如一个控制移动小区的移动交换中心，防止该固定小区和该移动小区之间的越区切换，除非该移动小区实际上静止在该固定小区内或以某种方法表明其打算变成静止在该固定小区内。
在一个特别实现中，虚拟移动小区在固定小区广播信息消息中被显示为永久近邻，而移动小区广播信息消息适应于当前情况而指明一个固定小区仅仅在该移动小区静止在该固定小区内时或打算在其内变成静止时为近邻。随着正在进行的呼叫向移动小区内的移动站提供更新信息。
在特定实施方案中，其能对任何上述实施方案实施，在移动小区内完成跳频以减少由外部常规的、固定的小区产生的干扰。正如更早时所讨论的，移动小区没有被其经过的常规固定小区所注意到。
在另一种实现中，在由移动基站控制的移动小区内，完成到较低干扰级别频率的小区内切换以减少由常规、固定小区产生的干扰。
在有利的实施方案中，移动车辆包括可能采用多种不同形式的、用于确定其(在无线网络中)位置的装置。
在特别有利的实施方案中，移动基站包括用于与固定停靠小区所使用频率相关地调整移动小区内所使用频率的频率调整装置，使得移动小区使用一组不同的频率。
本发明的概念基本上适用于所有类型的移动车辆，如火车，飞机，渡船，轮船或地铁等。
因此同样给定一个基站，当移动车辆移动进入或甚至移出包括多个固定基站的蜂窝无线网络时其为移动车辆中移动站提供无线覆盖。该基站是移动的且包括提供与移动车辆中移动站进行无线通信的第一通信装置以及提供与核心网络(或网络的固定部分，如交换设备)进行通信的第二通信装置，且移动基站服务于多个移动小区，使得当移动小区在固定小区之间移动但在该固定小区覆盖范围外时，且当其位于覆盖范围内但未静止或未打算变成静止时，在任何固定小区内不允许在该移动和该固定小区之间进行越区切换，反之当移动小区已经(或打算变成)静止在一个固定小区内时，分别允许在该固定和移动小区之间进行越区切换。
依据特定实施方案，当一个移动基站静止(和同样可能当其打算变成静止)在一个固定小区内时，建立了近邻关系且提供了相关信息，特别是在广播消息中。依据一个特定实施方案，当近邻关系发生变化时，如当一个移动小区不再是静止在固定小区内或与此相反变化时，对移动小区和固定小区更新例如广播消息中所提供的信息。在另一个可选实施方案中只更新移动小区的广播消息中的信息，相反对固定小区而言一组虚拟的移动小区被指明为固定近邻，而由控制移动小区的交换设备控制是否允许越区切换。
因此还提供了包括多个固定基站的蜂窝通信系统，每一个固定基站服务于多个固定小区和多个交换设备。该蜂窝通信系统还包括多个移动基站，每一个移动基站服务于移动车辆等内部提供的多个移动小区，其包括分别为与该移动车辆中移动站等和核心网络(或网络的固定部分)提供通信的第一通信装置和第二通信装置，其中当一个移动基站在预定小区的覆盖范围内，并且静止或打算变成静止在固定小区内时，移动基站和固定小区停靠在一起，因此允许固定小区和移动小区之间进行越区切换。
特别地在信息消息中提供关于近邻关系的信息，如在广播信息消息中，因此当一个移动小区从静止在固定小区内发生变化或变化到静止在固定小区内时，立即提供了信息。特别是向移动小区和固定小区提供了更新信息用以指明当前的近邻。另一个选择中，当前情况只反映在被提供给移动小区的信息消息中，特别是广播信息消息中，而一组虚拟移动小区被不断向固定小区表明，不管移动小区是静止在固定小区内或是在固定小区的覆盖范围外等，控制移动基站的交换设备控制越区切换的资格。
换句话说一组虚拟移动小区被做成固定小区的永久近邻。对移动小区更新广播信息消息来反映当前的情况。在从固定小区到移动小区的一个越区切换中，呼叫被路由到交换设备，特别是一个MSC，控制使用本服务小区信息的移动小区来匹配讨论中的移动小区。这个实施方案的有利之处在于只在固定小区上和控制它们的交换设备(MSC)上引起较低负载。因为大部分所需的特性几乎整个在移动小区和控制它们的MSC中实现，所以这是一个优点。
因此还有一种方法用于当一个蜂窝通信系统的移动站在移动车辆内时为该移动站提供无线覆盖，该蜂窝通信系统包括多个固定基站，每一个基站服务于多个固定小区。该方法包括以下步骤；安排与该移动车辆有关的移动基站；使用第一通信装置，例如内部天线装置提供移动站和移动基站之间的通信；使用第二通信装置提供与核心网络的通信；检测移动基站是否正与固定小区相关地进行移动或是否静止或特别打算变成静止在固定小区内，以信息消息的形式向移动小区/固定小区提供有关近邻小区的信息；当移动小区在固定小区的覆盖范围内且静止或打算变成静止在固定小区内时，允许进行固定和移动小区之间的越区切换。
特别是该方法包括当对至少移动小区而言当前情况发生变化时更新近邻小区信息的步骤。依据一个实施方案，该方法还包括为固定小区提供关于近邻小区的更新信息的步骤。另一个方案中该方法包括不管移动/固定小区之间的关系是什么，将一组虚拟移动小区永久表明为固定小区近邻的步骤。
附图简述
本发明将以无限制方式以及参照附图在下面进行进一步描述，其中：
图1说明了一个移动车辆的实例，其中安排了一个基站，
图2非常示意性地说明假定相对两个固定小区有不同状态的移动小区以及参照该图将讨论本发明的一些实施方案，
图3A说明一个静止在固定小区内的移动小区，
图3B说明一个在固定小区内移动的移动小区，
图3C说明一个在第一固定小区和第二固定小区之间移动的移动小区，
图3D说明一个在第二固定小区的覆盖范围内移动的移动小区，其打算停止在该固定小区内，
图3D说明一个静止在第二固定小区内的移动小区，
图4是描述从移动小区角度的流图，
图5是描述从固定小区角度的实施方案的流图，以及
图6是描述涉及从固定小区角度的另一个实施方案的流图。
发明详述
图1非常示意性地说明了一个移动车辆10在这里它被假定为例如一辆火车。正如更早时所提及的，本发明当然不会限制为在火车中使用而通常可在任何类型的移动车辆中使用。依据本发明，在火车内提供了小区Cm。在火车内还安排了一个移动基站3以及在火车顶的内侧安排了一个例如天线装置4。该天线装置4可能例如包括一根安放在车顶内的不密封同轴电缆。那将会使整个火车具有极好的无线环境，这是因为天线装置4与任何一个移动站5之间的距离永远不会超过大约3米(这当然依赖于天线装置如何设置，火车或货车的尺寸等)。而且将只需要非常低的发射功率。这将因此导致移动站中的低功率消耗和将同样造成只有少量的射频能量辐射到周围的小区(没有显示)。火车小区Cm在其经过外部“常规”小区时将因此不被注意到。然而外部小区可能作为干扰源被火车小区注意到。不过这个问题将以不同的方法来解决。依据一个实施方案完成跳频。另一个选择是在移动小区Cm中可能完成到低干扰级别频率的小区内切换。
由于移动车辆，特别是火车，在蜂窝无线网络中进行移动，所以它必须知道它处于无线网络内的什么位置。这同样可以不同的方式来解决。例如周围的小区可能被监视。另一个选择中，可能检测其地理位置。出于这个目的可能使用不同装置，如例如GPS(全球定位系统)或一些火车特别设备，或对讨论中的移动车辆来说特定的、更通常的设备。
当移动小区Cm2m接近火车站时，覆盖火车站的固定小区和火车小区Cm被作为是近邻。这意味着如果移动站5的用户离开火车，则正在进行的呼叫可以从火车小区Cm切换到固定小区而移动站用户进入火车10的话则与此相反。当移动小区2m离开火车站时，近邻关系会去除或结束。移动小区2m当其在，这种情形下是，火车站之间或更合适的是覆盖火车站的固定小区之间移动时将没有近邻或没有近邻关系，以及将不会有越区切换的尝试以及移动小区2m在任何固定小区的覆盖范围之外。当其打算离开火车站或当其从火车站加速时，可以以一种合适的方式检测到或指明。在移动小区进入，以及打算停止在固定小区中的过程中，移动小区可以被认为是停靠在固定小区。停靠可以例如被定义为建立一个近邻关系时的过程；或者是移动小区实际上变成静止或停止时，或例如刚刚在其以某种方式指明或检测到它打算变成静止之前的过程。
移动小区2m中信道的数目取决于在火车和无线网络之间使用的传输技术。存在可以被使用的不同技术。一个实例涉及高压线上的扩频调制。依据另一个方案，在火车和铁轨之间的不密封同轴电缆之间使用了微波链路。不过本发明并不局限于任何特别的传输或传输技术。
图2示意性地说明第一和第二固定小区C111，C212以及实施方案再次涉及火车。在第一固定小区11中假定有一个火车站61而火车站62位于第二固定小区12中。标记了A，B，C，D，E的箭头指出了移动小区或移动基站的不同位置，不过在图中没有明显指出移动小区或移动基站。在这里火车被假定从外面向第一固定小区11移动并且假定它在站61的点A处做第一次停止。然后假定移动小区停靠到固定小区11。在该阶段允许进行固定小区和移动小区之间的越区切换。然后移动小区，或火车，离开该站并且在点B处假定火车依然在小区11的覆盖范围内但它在离开固定小区的路途中，这以一些方式来表示。然后不允许小区之间的越区切换。在下一个阶段中，带有可能包括一个或更多移动小区的移动站的火车，在小区11和小区12的覆盖范围之外。这通过图中点C来指出。那时移动小区和任何固定小区之间不允许越区切换。在下一个点D，移动基站或移动小区在固定小区12的覆盖范围内但其依然在移动。不过，依据这个实施方案，它指示带有移动小区的火车打算停止在安排在固定小区12中的火车站62处。在点D处依据一个特定实施方案允许移动小区2m和固定小区12之间进行越区切换。下一步，火车停止在火车站62，通过图中的点E指出。这里，在点D处，移动小区停靠到固定小区12，允许固定小区12和移动小区之间进行越区切换，正如参照前面停止在第一固定小区11的火车站处所已经解释的。D到E之间有多接近可以用不同的方式来定义，例如基于位置，距离，速度，达到E之前的时间等等。实际上这同样适用于点A和点B。相关的是“当”建立近邻关系以及是在特定环境下建立这种关系且这些没有完成时，不允许越区切换，或不可能进行越区切换。
现在将参照图3A-3E更加透彻地解释第一个实施方案，依据这个方案，火车包括一个如图2所说明的移动的移动小区2m。图3A-3E一般地说明通过图2中的点A-E所指出的情况。在图3A中火车(这里通过移动小区2m加以说明)静止在由第一固定小区11提供无线覆盖的站61处。图中的虚线箭头仅指出了移动小区实际移动时的移动方向。在特定实施方案中，然后广播信息消息将小区11表示为移动小区2m的唯一近邻。广播信息消息是从网络广播到小区内所有空闲移动站的消息。它通过定义例如控制信道结构，位置区域和近邻小区来规定小区。这是例如针对在RCR STD-27标准中所给定的PDC，个人数字通信系统。然后在移动小区2m和固定小区11之间进行越区切换是可能的。正如从固定小区11所看到的，移动小区2m静止在小区11内。广播信息同样将移动小区(当然也有其他可能的近邻小区)表示为一个近邻。在固定小区和该移动小区之间进行越区切换是可能的。从第二固定小区12看到，移动车辆在该小区的覆盖范围之外并且移动小区因此不是广播信息消息中提供的近邻之一。同样在C2和Cm之间进行越区切换是不可能的。
在图3B中带有移动小区2m的移动车辆正离开C1中的站61。改变从移动小区所看到的广播信息消息来表明没有近邻。表明没有近邻的条件报告信息消息(或类似消息)随正在进行的呼叫发送到移动小区Cm内的所有移动站。从移动小区进行越区切换是不可能的。该条件报告信息消息同样在例如前面提及的标准RCR STD-27中进行了定义。这是随着正在进行的呼叫从网络发送到移动站的消息。本发明当然并不局限于PDC和它的标准；它同样适用于通过其他标准定义的其他系统。不过，在其他事情之中的消息或类似消息定义了近邻小区。从移动小区作任何越区切换都是不可能的。正如从固定小区C1所看到的，移动小区，或火车，正在小区内移动并且C1被提供了该移动小区不再是近邻的信息。改变广播信息消息以便不表示移动小区。表示新一组近邻的该条件报告信息消息，随着正在进行的呼叫被发送到C1中的所有移动站。在C1和Cm之间进行越区切换是不可能的。对第二固定小区C2而言该情况和前面参照图3A所提及的相同。
图3C表示了一种情况，其中移动小区Cm正在C1和C2之间进行移动或，换句话说，该火车正在站61和62之间进行移动。因此该移动小区均在这两个固定小区的覆盖范围之外。就移动小区所涉及到的广播信息消息，表明没有近邻并且从该移动小区进行越区切换是不可能的。
正如从固定小区C1和C2所看到的，该移动小区在各自的固定小区之外且其不在广播信息消息中的近邻之中。在固定小区C1和C2和移动小区之间分别进行越区切换是不可能的。
在图3D中移动小区接近在第二固定小区C2内的站62。控制移动小区的移动基站检测到该情况，即用一些方式向移动基站指明该情况。然后改变该移动小区的广播信息消息将C2表示为唯一的近邻并且该将C2表示为唯一近邻的(条件报告)信息消息随着正在进行的呼叫被发送到移动小区2m内的所有移动站。在Cm和C2之间进行越区切换是可能的。正如从第二移动小区C2中所看到的，火车正在C2内进行移动以及C2因此得到移动小区2m将成为近邻的信息。改变广播信息消息来表示该移动小区以及表示新近邻组，即普通固定小区近邻以及该移动小区的(条件报告)信息消息随着正在进行的呼叫被发送到移动小区2m内的所有移动站。在特定实施方案中，在C2和该移动小区之间进行越区切换是可能的。
最后在图3E中，火车，即移动小区Cm静止在由C2覆盖的站中。广播信息消息将C2表示为Cm的唯一近邻。Cm和C2之间的越区切换是可能的。
正如从C2所看到的，该火车静止在C2内以及该广播信息消息将Cm表示为一个近邻(除可能的其他小区外)。在C2和Cm之间进行越区切换是可能的。
现在将描述一个可供选择的实施方案，同样将参照图3A-3E。基本上这个实施方案与从移动基站或移动小区中所看到的相同。不过，不是改变该固定小区中的广播信息消息来反映当前情况，而是将一组虚拟小区作为该固定小区的永久近邻。当从一个固定小区到该移动小区进行越区切换时，呼叫被路由到控制该移动小区的一个MSC。该MSC使用当前服务小区的信息来匹配讨论中的该移动小区。在这种方式下，该固定小区和交换设备，或控制它们的MSC都负载较低，这是非常有好处的。而且既然基本上所需的所有特性几乎都已在这些移动小区和一个交换设备，特别是一个控制移动小区的MSC中完全实现了，那么移动基站的实现就将特别简单。
现在将参照图3A-3E进行详细描述。对图3A所说明的情况来说，Cm静止在C1覆盖的站61处。该广播信息消息把C1表示为唯一近邻以及在Cm和C1之间的越区切换是可能的。正如从C1所看到的，一组虚拟移动小区和广播信息消息中其他可能的小区一起总是被表示为近邻。Cm只被非常靠近该火车的C1中的这些移动站所注意到。C1和Cm之间的越区切换是可能的。就C2而言，一组虚拟移动小区和广播信息消息中其他可能的小区(外部的或常规的)一起被表示为近邻。对图3A中的情况而言，该火车在C2之外以及因此可以不为C2中的任何移动站所注意到。因此C2和Cm之间的越区切换是不可能的，这是因为如果将有任何努力的话，控制Cm的MSC将拒绝它。参考图3B中所说明的情况，该火车正离开C1中的站，这由移动基站检测到。改变广播信息消息来表明移动小区中没有近邻。该移动小区的条件报告信息消息表明没有近邻以及它随着正在进行的呼叫被发送到移动小区中的所有移动站。正如从C1所看到的，移动小区没有被(几乎)任何移动站所注意到，这是因为它正在该小区内移动以及没有一个被允许来充分靠近用于覆盖。C1和Cm之间的越区切换是不可能的，这是因为如果将有任何努力的话，控制火车小区的MSC将拒绝它。就C2而言，该情况依然与参照图3A所讨论的一样。
对图3C所说明的情况而言，该火车或该移动小区在C1和C2中的站之间移动。广播信息消息向该移动小区指出没有近邻以及从移动小区进行越区切换是不可能的。正如从C1所看到的，该火车，该移动小区，在C1之外以及它不可以被C1中的任何移动站所注意到。C1和Cm之间的越区切换是不可能的，这是因为如果将有任何努力的话，控制Cm的MSC将拒绝它。就C2而言，该情况与参照图3A所讨论的一样。
对图3D所说明的情况而言，火车接近在C2内的站62，这由移动基站检测到。改变广播信息消息将C2表示为Cm唯一的近邻。将C2表示为唯一近邻的移动基站(条件报告)信息消息随着正在进行的呼叫被发送到移动小区Cm内的所有移动站以及在Cm和C2之间的越区切换是可能的。正如从C1和C2所看到的，该火车，或Cm，在各自小区之外以及因此它不可能被C1或C2中的任何移动站所注意到。所以C1和Cm或C2和Cm之间的越区切换是不可能的，这是因为如果将有任何努力的话，控制Cm的MSC将拒绝它。
最后，正如从Cm所看到的，通过图3E反映的情况是火车静止在由C2覆盖的站62处。广播信息消息将C2表示为Cm的唯一近邻以及在Cm和C2之间的越区切换是可能的。正如从C1所看到的，该火车在小区覆盖范围之外以及因此它不可能被前面当讨论图3D情况时提及的任何移动站等所注意到。不过，就C2而言，Cm只被非常靠近火车，或Cm的移动站所注意到。在Cm和C2之间的越区切换是可能的。
图4是示意性说明从移动基站MBS或从一个移动小区看的视图的流图。从开始位置100开始检查该MBS是否在任何固定小区Xi的覆盖范围内，101。i表示检查了不同固定小区。同样看到周围有其他方式，即MBS检测它在固定小区的覆盖范围内。如果不是，则除非广播信息消息表明没有近邻，否则更新广播信息以及更新CRI(条件报告信息)消息(或类似消息)来表明没有近邻。不过如果检测到MBS在固定小区Xi的覆盖范围内，则检查MBS是否静止在Xi，102。如果是，则除非Xi已经被表示为一个近邻，否则信息，即广播信息和CRI信息被更新以将Xi表示为一个近邻。允许由MBS控制的移动小区和Xi之间的越区切换。如果换句话说，检测到MBS没有静止在Xi内，检查MBS是否打算停止在Xi内，103。如果是，则更新该信息以将Xi表示为一个近邻除非它已经是这种情形了102A。不过如果检测到MBS没有打算停止在Xi内，则检查Xi是否被表示为一个近邻，104。如果不是，则纠正该信息以及不需要更新，104A。不过如果Xi被表示为一个近邻，则应当更新该信息以使得表明没有近邻，105。然后同样更新CRT消息以及随着正在进行的呼叫提供给移动小区内的移动站，106。保持没有近邻的信息直到检测到MBS在固定小区等的覆盖范围内。
图5示意性说明依据本发明的一个实施方案从固定小区A观看到的过程。从开始点201，假定检测到移动小区CMY在小区A内，201。然后检查CMY是否静止在A中，203。如果是，则检查信息是否将CMY表示为一个近邻，203A，以及如果是，则纠正信息并且应当保持信息，203B。不过如果CMY没有被表示为一个近邻，则应当更新信息将CMY算作一个近邻，203C。如果另一方面检测到CMY没有静止在A中，则检查CMY是否打算停止在A中或例如在A中的火车站上，204。如果是，该信息应当将CMY算作一个近邻，前面讨论的203A-203C。不过如果同样检测到CMY不打算停止在A中，则检查该信息是否将CMY算作一个近邻，205。如果是，则应当更新信息，其中CMY应当被去除不作为近邻，205A。不过如果该信息没有将CMY算作近邻，则自身的信息只将可能的固定小区算作小区A的近邻，206以及情况依然相同直到检测到移动小区CMY在小区A等中。
图6是示意性说明另一个可供选择实施方案的流图。从开始点301起，假定信息(意指广播信息等)永久地将一组虚拟移动小区表示为固定小区A1的近邻。在移动小区和A1之间的越区切换是不可能的，302。然后假定以某种方式发现移动小区CMY在小区A1的覆盖范围内，303。然后确定CMY是否静止在A1内，304。如果是，则A1和CMY之间的越区切换是可能的，304A。不过如果CMY没有静止在A1中，则由控制移动小区的移动交换中心MSCM来防止A1和CMY之间的越区切换。然后保存该信息，永久地指示一组虚拟移动小区，302(以及其它可能的固定小区)。因此，在这种情形下，只有当移动小区实际上静止在一个固定小区内越区切换才是可能的以及不管处于何种情况，MSCM是否允许越区切换，信息是相同的。可选地，当移动小区位于固定小区的覆盖范围内并且打算停止在这里时，允许该移动小区与该固定小区之间进行越区切换。特别地，从该固定小区到该移动小区的越区切换是不可能的。
依据本发明的一个实施方案，不管对移动小区和固定小区或只是对移动小区而言近邻小区信息是否被更新，该方案都是适用的，可以通过使用频率调整装置将移动小区所使用的频率调整为固定停靠小区所使用的频率。这可以通过使移动基站通过无线网络询问固定停靠小区得以实现。当服务于移动小区的移动基站知道分配给停靠小区的是哪个频率时，它可以选择不同组的频率并且使用小区内切换来将正在进行的呼叫移动到新频率。小区内切换是在同一个小区内从一个频率到另一个频率的切换。一般地它可以是例如由于在讨论的频率上受到高程度的干扰而被执行的。如果例如控制信道需要移动到新的频率，则这可以通过启动一个新控制信道并且在旧控制信道中将这个控制信道发布为近邻来执行。然后旧控制信道中的输出功率逐渐减少。这将促使在小区中处于待机状态的所有移动站选择新控制信道，认为它们已经选择了一个新小区。然后可以移走旧控制信道。因此当停靠到静态的无线网络中的一个固定小区时，在移动基站实现了自适应频率分配。
当例如火车停止在站时，为防止所有或许多移动站实际上都进行到固定小区的越区切换(例如因为固定小区的信号强度更强等)，可以对移动和/或固定小区使用合适的小区参数设置，例如涉及的越区切换参数。不过，这可以通过不同方式来完成并且本发明并不局限于任何特定方式。
本发明的一个优点是，通过实现前面所提及的移动基站，提供了只要求非常低功率电平的、给定长通话/待机时间的稳定的无线环境。而且，由于移动基站没有使用周围的小区，所以不管移动车辆的位置是在何处，例如隧道中的火车等，都将为用户呈现相同的无线环境。
而且为网络的操作员提供了众多的好处。移动站的引入将导致在网络中有更少的越区切换发生，这意味着负载更低以及由于越区切换失败而导致的呼叫掉话将更少以及呼叫失败率更低，这意味着更低的负载和消费者满意度的提高。将移动小区内的设备减少到适合于特定小区的一个水平同样是有可能的。
因此，依据本发明移动基站可以停靠在静态无线网络中的特定或预定固定小区处，该无线网络允许执行越区切换和漫游，以及由于移动基站承担了移动车辆内产生的负载，所以该静态无线网络中所必须的设备数目可以减少。
正如申请中较早所提及的，当然可以在任何种类的车辆例如渡船中使用移动基站。移动中的渡船甚至可能不被小区所覆盖以及它可能使用具有已经建立的到岸边站的微波链接或甚至是卫星链接的移动基站。本发明的概念同样可以在有卫星链接的客机中实现或以基本上和前面描述的火车相同方式在地铁系统中实现。
同样在另一方面本发明并不局限于所解释的实施方案，而是它可以在附加权利要求的范围内以多种方式加以变化。

Claims (27)

1.用于为移动车辆(10)中的移动站(5)提供无线覆盖的设备，该移动车辆(10)在包括多个固定无线基站和多个交换设备的蜂窝无线网络内和/或蜂窝无线网络外移动，
其特征在于
它包括：安排在移动车辆(10)内的一个移动基站以及该移动基站服务于该移动车辆(10)中提供的至少一个移动小区(2m)；安排在移动车辆内用于与移动车辆内的移动站(5)通信的内部天线装置(4)，被供给以便提供移动车辆(10)和该网络之间通信的外部通信装置；
以及当服务于移动小区(2m)的移动基站在固定小区(11；12)覆盖范围内、并且对于一个至少给定的时期该移动基站静止或将要静止在固定小区(11；12)内时，移动基站停靠在该固定小区(11；12)使得允许在移动小区与该固定小区(11；12)之间进行越区切换。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，当检测到或者指示出带有移动基站的移动车辆(10)将要停止在固定小区(11；12)时，允许在由该移动基站服务的移动小区(2m)和固定小区(11；12)之间进行越区切换。
3.根据权利要求2的设备，其特征在于，当移动基站位于固定小区(11；12)的覆盖范围内并且将要停止在那里时，建立移动基站提供服务的移动小区(2m)和该固定小区(11；12)之间的近邻关系，根据这种关系允许该移动小区(2m)和该固定小区(11；12)之间进行越区切换。
4.根据权利要求1-3中任一项的设备，其特征在于，当服务于多个移动小区(2m)的移动基站正静止或将要静止在由固定基站控制的固定小区(11；12)内时，广播一个移动基站广播信息消息将该固定小区(11；12)指明为唯一近邻。
5.根据权利要求4的设备，其特征在于，该移动基站广播一个固定小区广播信息消息，将至少该移动小区(2m)指明为近邻，使得允许进行该固定小区(11；12)和该移动小区(2m)之间的越区切换。
6.根据权利要求3的设备，其特征在于当移动基站正静止或将要静止在固定小区(11；12)内时，发送将固定小区(11；12)和移动基站服务的移动小区(2m)指明为近邻的广播信息消息，因此允许该固定小区和该移动小区之间进行越区切换，以及把一个包括条件信息的信息消息发送到固定小区(11；12)内具有正在进行的呼叫的所有移动站，将该移动小区(2m)指明为近邻，而把将该固定小区(11；12)指明为唯一近邻的信息发送到移动小区内的所有移动站。
7.根据权利要求1的设备，其特征在于，当服务于多个移动小区的移动基站在任何固定小区(11；12)的覆盖范围之外时，向移动小区(2m)内的移动站提供包含没有近邻的信息的信息消息，以及固定小区广播信息消息不包含任何有关移动小区的信息，且向固定小区(11；12)内具有正在进行的呼叫的所有移动站提供包含涉及近邻小区更新信息的信息。
8.根据权利要求1的设备，其特征在于，一个移动小区和一个固定小区之间的越区切换只有当移动基站静止在该固定小区内时才被允许。
9.根据权利要求2或8的设备，其特征在于，一组虚拟移动小区在广播信息消息中被指明为一个固定小区(11；12)的永久近邻小区。
10.根据权利要求9的设备，其特征在于，当服务于多个移动小区(2m)的移动基站静止在一个固定基站控制的固定小区(11；12)内时，该移动基站广播一个移动基站广播信息消息，将该固定小区指明为唯一近邻，以及由一个控制移动基站或小区的交换设备控制越区切换，该交换设备防止越区切换，除非该移动基站正静止在或将要静止在一个固定小区(11；12)内。
11.根据权利要求9的设备，其特征在于，虚拟移动小区在固定小区(11；12)的广播信息消息中被表示为永久近邻，而当移动基站正静止在或将要静止在固定小区内时，指明固定小区为近邻的移动基站或小区的广播信息消息依据实际情况进行调整。
12.根据权利要求1的设备，其特征在于，在移动小区(2m)中完成跳频来减少由外部的固定小区产生的干扰。
13.根据权利要求1的设备，其特征在于，在移动基站控制的移动小区(2m)中，实现到更低干扰级别的频率的小区内切换来减少由外部的固定小区产生的干扰。
14.根据权利要求1的设备，其特征在于，移动车辆包括用于确定其在网络中位置的装置。
15.根据权利要求1的设备，其特征在于，该移动基站包括频率调整装置，用于与移动基站停靠的固定停靠小区所使用的频率相关地调整移动小区(2m)所使用的频率，使得该移动小区(2m)使用不同组的频率。
16.根据权利要求1的设备，其特征在于，移动车辆包括火车，飞机，渡船，船只或地铁或者是具有金属结构的移动车辆。
17.一种基站，用于至少当移动车辆(10)在包括多个固定基站和交换设备的无线网络中移动时，为移动车辆内的移动站提供无线覆盖，其特征在于，
该基站是移动的并且与该移动车辆(10)有关，以及该基站包括：提供与移动车辆(10)中移动站(5)进行无线通信的、包括一个天线设备的第一通信装置(4)；以及提供与无线网络的、包括固定基站、固定小区的固定部分进行通信的第二通信装置，服务于多个移动小区(2m)的该移动基站被安排在该移动车辆(10)内，以及当移动基站在固定小区(11；12)之间移动时，不允许该移动小区和该固定小区之间进行越区切换，而当移动基站静止在一个固定小区(11；12)内时允许该移动小区(2m)和固定小区(11；12)之间进行越区切换。
18.根据权利要求17的基站，其特征在于，当服务于移动小区的移动基站静止在和将要静止在固定小区(11；12)内时，在该移动小区(2m)和固定小区(11；12)之间建立允许越区切换的近邻关系以及在广播消息中提供相关信息。
19.根据权利要求18的基站，其特征在于，当相对于固定小区(11；12)移动基站的状态发生变化，至少相对固定小区(11；12)从移动到静止或从静止到移动时，更新移动广播信息消息和固定广播信息消息中的信息使得其与更新的近邻关系相对应。
20.根据权利要求18的基站，其特征在于，当相对于固定小区(11，12)移动基站的状态发生变化，相对其从移动到静止或从静止到移动时，只为移动小区更新有关近邻关系的信息，而对固定小区而言，一组虚拟移动小区总是被指明为近邻。
21.一种蜂窝通信系统，包括多个固定基站，每一个基站服务于多个固定小区(11；12)，且提供交换设备用于基站之间交换，其特征在于，
该蜂窝通信系统还包括多个移动基站，每一个服务于安排在移动车辆(10)内的多个移动小区(2m)，对每个移动基站而言，分别提供了第一和第二通信装置，用于提供与移动车辆(10)中移动站(5)的通信以及提供与蜂窝通信系统的、包括固定基站、固定小区的固定网络的通信，以及当移动基站不在任何能够停靠移动小区的固定小区的覆盖范围内时，该移动基站向移动车辆中的移动站提供无线覆盖，以及当移动基站控制的移动小区在一个固定小区(11；12)的覆盖范围内并且静止在或将要静止在那里时，允许在该移动小区和固定小区之间进行越区切换。
22.根据权利要求21的蜂窝通信系统，其特征在于，提供了用于分别提供各移动小区(2m)和各固定小区(11；12)之间的近邻关系信息的装置。
23.根据权利要求22的蜂窝通信系统，其特征在于，至少当相对于固定小区(11；12)由移动基站控制的移动小区(2m)的状态发生变化，从移动变为静止或从静止变为移动时，更新信息以便将当前的近邻关系通知给固定小区(11；12)和移动小区(2m)。
24.根据权利要求22的蜂窝通信系统，其特征在于，
当相对于固定小区(11；12)由移动基站控制的移动小区(2m)的状态发生变化时，只为移动小区更新信息，而用于固定小区的信息不断地在广播信息消息中将一组虚拟移动小区指明为近邻。
25.一种在蜂窝通信系统的移动站(5)位于移动车辆(10)中时为该移动站提供无线覆盖的方法，该蜂窝通信系统包括多个各自服务于多个固定小区的固定基站，其特征在于
安排与该移动车辆(10)相关的移动基站，
使用包括内部天线装置(4)的第一通信装置提供移动站(5)和移动基站之间的无线通信，
使用第二通信装置提供与包括固定基站、固定小区的网络固定部分的通信，
检测何时移动基站在固定小区的覆盖范围内并且静止在或将要静止在固定小区内，
在信息消息中提供有关移动小区和/或固定小区的近邻小区的信息，
允许移动小区和固定小区之间的越区切换。
26.权利要求25的方法，其特征在于，它还包括以下步骤：
一旦移动小区从静止在固定小区内变化到在固定小区内移动，就为该移动小区更新近邻信息消息，
一旦移动小区从相对固定小区移动变化到静止或从静止变化到移动，就为固定小区更新近邻信息消息。
27.权利要求25的方法，其特征在于，它还包括以下步骤：
根据当前情况为移动小区更新有关近邻小区的信息，
将一组虚拟移动小区永久地、并且与移动小区的当前情况无关地指明为固定小区的近邻，
通过控制服务于移动小区的移动基站的交换设备来控制移动小区和固定小区之间的越区切换。
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