CN1175342A - 改进的移动站辅助切换 - Google Patents

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Abstract

现公开几种用于包括多个小区的蜂窝移动通信系统的移动站辅助切换方法。首先,测量移动站正在使用小区的质量等级,以确定此质量等级高于或低于一个门限值。如果质量等级低于此门限值,将第一小区表指定给移动站,而如果质量等级高于此门限值,将第二小区表指定给移动站。每个指定小区质量等级都由移动站测量,并报告给通信系统。

Description

改进的移动站辅助切换
                    发明领域
本发明涉及在移动通信系统中切换呼叫的方法，特别是涉及移动站辅助切换方法。
                    发明背景
在现有的移动站辅助切换方法(MAHO)中，移动站通常要测量陆地系统要求移动站测量的每一个相邻小区的接收信号强度。除了信号强度的测量，通常还可能要求移动站测量一些小区特性，例如由要求移动站测量其信号强度的载频所传送的色码或基站识别码。这些测量结果通过在空中接口传送的数据消息报告给陆地系统。
然而，通常可要求移动站测量的频率数目即小区的数目有一个限制。通常最大数是12，20或32。哪些信道要测量的决定，通常是由陆地系统发送给移动站的测量命令来传送的。在大多数情况下，这一限制是不太重要的。然而，在稠密的城市地区，一个伞状小区很可能有10至12个相邻伞状小区，引入微小区后每一个伞状小区下面预计还会有另外的5至10个微小区，可要求移动站测量的小区数目变成了一个麻烦的限制条件。当系统可能测量20至32个信道时，系统可能不易受到这些限制的影响，而对于只能测量12个信道的系统，例如美国IS-54B标准会受到这些极限的影响，不能适应微小区环境。在新标准IS-54C中，测量的信道数目可被扩充为24个信道，但是过去的各种数字移动站，仍保持12个测量信道的限制。
在伞状小区和微小区混合环境中，对测量伞状小区和微小区的原因有不同的目的。移动站测量相邻伞状小区的原因当然是要检查移动站是否正要离开其正在使用的小区。这样，主要的目的是不中断业务。同时，测量微小区的原因是确定是否有一个微小区能够代替伞状小区为呼叫提供服务。这样，该目的是容量。因而需要平衡这些目的。
                    发明概述
本发明公开了用于包括多个小区的蜂窝通信系统的移动站辅助切换方法。首先，测量移动站目前正在使用的小区的质量等级，以确定此质量等级是高于还是低于门限值。如果质量等级低于门限值，则将第一小区表指定给移动站，而若质量等级高于门限值，则将第二小区表指定给移动站。每一个指定小区的质量等级则由移动站测量，并报告给通信系统。
根据本发明的另一个实施方案，可给移动站指定一个要测量小区的表，其中表被分为两部分，一个为稳定的部分，一个为变动的部分。每一指定小区的质量等级被测量，并定期地报告给通信系统。在一个预定时间周期以后，变动部分的小区发生变化，因而使移动站能测量各种小区。另外，表也可以分为三个部分，固定部分、稳定部分和变动部分。
按照本发明的另一个实施方案，多个小区的质量等级是在移动站进行测量的。然后，根据质量等级和类型将小区排序，并把小区分为两个表。而后给移动站指定一些小区，其中这些小区可以选自任何一个表中，也可以选自两个表。指定小区的质量等级被定期地测量，并报告给陆地系统以作出切换的决定。
                    附图简述
对于本领域的普通技术人员来讲，根据如下结合附图的书面描述，本发明的诸多特性和优点很明显，其中：
图1是一个蜂窝移动无线电系统的图示；
图2是根据本发明一个实施方案的说明几种测量表的框图；
图3是根据本发明一个实施方案的移动站辅助切换方法的流程图；
图4是根据本发明一个实施方案的测量表的图示；
图5根据本发明的另一个实施方案说明一种移动站辅助切换方法；
图6是根据本发明的另一个实施方案的说明几种测量表的框图；
图7是根据本发明一个实施方案的测量表的框图。
                    优选实施方案的详细描述
在描述本发明的细节之前，描述一个能够应用本发明的蜂窝无线电系统的结构的例子。
图1是表示一个蜂窝移动无线电电话系统中10个小区C1-C10的简图。通常，本发明的方法可以在包括10个以上小区的蜂窝移动无线电系统中予以实施。然而，为便于描述，可以认为这里描述的系统是业已分裂的一个大系统的一个孤立部分。
对于C1至C10每一个小区，有各自的基站B1至B10。图1表示基站位于各自的小区中心附近，具有全向天线。但是，相邻小区的基站也可以位于小区边界的附近地区，并具有定向天线。
图1也表示10个移动站M1至M10，它们可在一个小区内移动，或从一个小区移动到另一个小区。根据本发明的方法，可以在一个包括10个以上移动站的蜂窝移动无线电系统中加以实施，特别是通常可以有远比基站数目多的移动站。图1所示的还有一个移动交换中心MSC。移动交换中心MSC通过电缆连接所示各基站。移动交换中心也通过电缆连接到固定公共电话交换网络PSTN或类似的具有ISDN设施的固定网络。从移动交换中心到基站的电缆和到固定网络的电缆没有全部表示出来。此外，可以使用其它媒介代替电缆来连接基站与移动交换中心，例如，固定无线电链路。
图1所示蜂窝移动无线电系统包括许多无线电通信信道。系统是为以下信息而设计的：模拟信息，例如话音，数字化的模拟信息，例如数字化的语音，以及纯数字信息，例如纯数字数据。在本发明的上下文中，术语“连接”用于一个移动站和另一个在同一系统中或在另一个系统中的移动站之间的通信信道，通过蜂窝移动无线电电话系统连接的固定网络上的两个固定电话或终端之间的通信信道，或者在一个移动站和一个固定电话之间的通信信道。
给每一个蜂窝系统都指定一个它借以能够工作的特定的频带。给每一个小区分配一组通信信道。例如，可以给任何一个给定的小区分配10至30个之间的不同的话音信道和一个控制信道。由于为保证全部无线电覆盖，小区部分互相重叠，必须给相邻小区分配不同组的通信信道。相邻小区使用相同信道会导致在这些重叠区域的同信道干扰。
根据本发明的一个实施方案，可以给移动站指定如图2所示多个表中的一个表。可以给移动站指定要测量的第一小区/频率表，其中这些小区被认为是要测量的最重要的小区，例如周围的伞状小区。然而，如果小区的质量足够好，就可以认为移动站恰好在其目前正使用的伞状小区之内，不需要切换到相邻的伞状小区。因此，可以让移动站测量其它次要小区的质量，例如可以是一些微小区。测量的质量可以是信号强度、比特误码率和/或载波/干扰比。这一实施方案如图3流程图所示。在步骤100，移动站测量在目前指定小区正在进行的呼叫的质量。然后在步骤102确定质量是否高于预定的门限值。如果质量高于预定的门限值，在步骤104，蜂窝系统给移动站指定一个第二指定小区表。然而，如果质量不高于此门限值，在步骤106，系统给移动站指定一个第一小区表，其中第一小区表是最重要的相邻小区。然后，在步骤108对每一个指定小区的质量进行测量，并在步骤110报告给蜂窝系统以进一步作出切换的决定。可以定期地或者在连接的质量降低时要求移动站重新测量第一表的信号强度，甚至在移动站被指定了要测量的第二小区表以后也要进行这种测量。此外，如果第一表和第二表的一个或两者包含少于12个的信道，此表就以来自其它表的小区来填充。
以上的实施方案不理想，因移动站有时不能接收到最重要的相邻小区的信号。克服以上限制的一个方法是给移动站发送一个指定小区的表。其中一些是永久指定的，一些是变动的。例如，一个伞状小区可以有六个相邻伞状小区，每一个伞状小区有十二个微小区。因此，一个只能够同时测量12个信道的移动站，不能同时测量所有相邻小区和微小区。因为保证业务不被中断比暂时的容量增加更重要，所有的相邻伞状小区都应包括在测量的部分之内。根据本发明的一个实施方案，指定小区的表可以分为两部分：稳定或固定的部分40和变动的部分42，如图4所示。再参考上述的例子，六个伞状小区可被放在表的稳定部分40中，而12个微小区中的6个可放在表的变动部分42中。如果一个好的切换备选小区没有找到，则可将一个新的测量命令发送给移动站，其中在表的稳定部分40中仍包括六个相邻伞状小区而在表的变动部分42中包括另外的六个微小区。这个方法可贯穿于整个呼叫。
在可生成更多的小区、更多的表的情况下，也要求移动站对这些表进行测量。表的稳定部分和变动部分的大小不需要固定，并可因小区而异。关于哪些小区放在稳定的部分、哪些小区放在变动的部分的选择，可以根据以前的经验预先确定，也可以动态决定。
根据本发明的另一个实施方案，各主要相邻小区能够从最好或最重要小区到最不重要小区进行排序。同样，次要的相邻小区也能够从好到差进行排序。表的内容和次序可以是固定的或者是根据以前的经验或根据目前的环境确定。例如，通过研究一个特定小区A的切换模式，可能统计显示87％的切换都是到四个相邻小区，9％到其它三个相邻小区，剩下4％的切换到剩下的三个相邻小区。根据这些数据，按照重要性的顺序很容易给小区排序。但是，此发明不限于上述例子。
图5所示的例子表示最多能够同时测量12个信道。列在测量命令中的主要小区或伞状小区的数目50和次要小区或微小区的数目52，能够根据现存呼叫的质量而变化。质量越高，越多的次要小区可被包含在测量命令中。同样，质量低时，更多的主要小区应被包含在测量命令中。如图5水平条54所示。通常，质量可以以信号强度、比特误码率或载波/干扰比的值来量度。
可能根据移动站的速度来改变伞状小区和微小区的混合。移动站的速度可以通过在陆地系统测量从移动站所接收到的信号的衰落频率，用已知的方法估算出来。最好是让快速移动的移动站监测比本地微小区更多的相邻伞状小区。另外，也可以根据质量和速度来决定测量命令的组成。
上述技术的另一实施方案是进行移动站的全定位，并让定位结果决定哪些小区列在测量命令中。移动站定位包括的步骤有：搜集来自各相邻小区的信号强度，与最小电平门限比较，并在处理时加上各种迟滞、偏移以及或许更进一步的计算。测量数据处理以后，如果一个相邻小区显示比当前小区好的信号强度，通常就启动向这个另外的小区的切换。另外，在决定是否需要切换之前，其它一些指标也要考虑，例如连接质量、比特误码率和载波/干扰比等。
根据本发明的一个实施方案，在一个预定的时间周期中，命令移动站对多至12个小区进行质量测量。然后，移动站进行附加小区组或者其它小区组的测量。而后进行定位估算，12个最强/最好小区被选出来。定位估算可能要比较收到信号的强度或已经由偏移值调整过的质量等级，其中偏移值可用于帮助某些基站。这些信道在一个预定的时间内被测量。如果这些信道中的任一信道与图6所示在顶部12表中的小区相比，已是更好的切换备选信道，那么就以这12个信道替换将要估算的12个其它信道。第二表在比第一表更短的时间周期内被测量，然后，移动站又一次开始测量12个最强/最好小区的质量。因为12个最强/最好小区或许随时间变化，注意这个第一表可能不同于以前的第一表是很重要的。
在本发明的另一个实施方案中，小区的表可分为多个部分，例如，一个稳定的部分和一个变动的部分，而不是在12个信道组间变动。在这一实施方案里，如果一个变动部分中的小区被认为比稳定部分的一个小区好，该小区就可以被插入到稳定部分，然后，在稳定部分中排在最低位的小区被转送到变动部分。此外，在一些情况下，不变地测量一些相邻小区是很重要的。因此，小区表可以分为三个部分，包括一个固定部分，一个稳定部分，和一个变动部分，如图7所示。所以，一些小区可放在固定部分中，从而每次都被测量。在稳定部分的小区只要符合这一部分的条件每次也要被测量，而只有符合变动部分条件的小区不是始终被监测。
本领域的普通技术人员应当看出，本发明可以用其它不违背其构思或基本特性的特殊形式实施。因此，认为现公开的实施方案在所有的方面都是说明性的，而不是限制。本发明的范围由所附权利要求予以表明，而不限于前面的描述，所有在其意义和等价范围内的变型都包括在其中。

Claims (26)

1.一种移动站辅助切换方法，用于在包括多个小区的蜂窝移动通信系统中使用，包括以下步骤：
测量移动站正在使用的小区内的移动站和基站之间的呼叫的质量等级；
确定质量等级是否高于预定的门限值；
当所述质量等级低于所述门限值时，给所述移动站指定一个第一小区表，当所述质量等级高于所述门限值时，给所述移动站指定一个第二小区表；
测量每个指定小区的质量等级；以及
向所述系统报告所述质量等级测量结果。
2.根据权利要求1的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由信号强度决定。
3.根据权利要求1的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由比特误码率决定。
4.根据权利要求1的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由载波/干扰比决定。
5.根据权利要求1的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中在所述第二表中的所述指定小区是微小区。
6.根据权利要求1的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中在所述第一表中的所述指定小区是伞状小区。
7.根据权利要求1的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中在预定的时间周期内，所述第一表中的所述小区至少要测量一次，而不考虑所述开始测量的质量等级。
8.根据权利要求1的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中当目前使用小区的质量下降到低于所述门限值时，所述第一表中的所述小区被测量。
9.在包含许多移动站、一个陆地系统和许多小区的蜂窝通信系统中的一种移动站辅助切换方法，包括以下步骤：
给移动站指定一个要测量的小区表，其中所述表被分为两部分、稳定部分和变动部分；
测量每个指定小区的质量等级；
向所述陆地系统报告所述质量等级；以及
每一预定时间周期改变列在所述变动部分中的所述小区。
10.根据权利要求9的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由信号强度决定。
11.根据权利要求9的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由比特误码率决定。
12.根据权利要求9的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由载波/干扰比决定。
13.根据权利要求9的移动站辅助切换方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
当表变动部分中的一个小区的质量等级高于表稳定部分中的一个小区质量等级时，所述小区就从表的变动部分转移到表的稳定部分，其中稳定部分中质量等级最低的小区转移到所述变动部分。
14.根据权利要求9的移动站辅助切换方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
当表变动部分中的一个小区的调整质量等级高于表稳定部分中的一个小区的调整质量等级时，所述小区就从表的变动部分转移到表的稳定部分，其中稳定部分中调整质量等级最低的小区转移到所述变动部分。
15.在包含许多移动站、一个陆地系统和许多小区的蜂窝通信系统中的一种移动站辅助切换方法，包括以下步骤：
在移动站测量所述许多小区的质量等级；
根据质量等级将所述小区排序，根据小区类型将这些小区分为两个表；
给所述移动站指定一些所述小区，其中这些小区可以选自两个表中；
定期地测量所述指定小区的质量等级；以及
定期地向所述陆地系统报告所述质量等级以便作切换决定。
16.根据权利要求15的移动站辅助切换方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
测量现存呼叫的质量，其中从每一表选择的小区数目取决于测量的所述呼叫的质量。
17.根据权利要求16的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由信号强度决定。
18.根据权利要求16的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由比特误码率决定。
19.根据权利要求16的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由载波/干扰比决定。
20.根据权利要求16的移动站辅助切换方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
估算所述移动站的速度，其中，从每一表中选择的小区数目取决于所述移动站的估算速度。
21.在包含许多移动站、一个陆地系统和许多小区的蜂窝通信系统中的一种移动站辅助切换方法，包括以下步骤：
给移动站指定一个要测量的小区表，其中表被分成三个部分：固定部分、稳定部分和变动部分，所述固定部分包含始终被测量的小区；
测量每一指定小区的质量等级；
向所述陆地系统报告所述质量等级；以及
每一预定时间周期改变列在所述变动部分中的所述小区。
22.根据权利要求21的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由信号强度决定。
23.根据权利要求21的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由比特误码率决定。
24.根据权利要求21的移动站辅助切换方法，其特征在于，其中所述质量等级由载波/干扰比决定。
25.根据权利要求21的移动站辅助切换方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
当表变动部分中的一个小区的质量等级高于表稳定部分中的一个小区的质量等级时，所述小区就从表的变动部分转移到表的稳定部分，其中稳定部分中质量等级最低的小区转移到所述变动部分。
26.根据权利要求21的移动站辅助切换方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
当表变动部分中的一个小区的调整质量等级高于表稳定部分中的一个小区的调整质量等级时，所述小区就从表的变动部分转移到表的稳定部分，其中稳定部分中的调整质量等级最低的小区转移到所述变动部分。
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