CN1212035C - 多工作模式无线电台在静态时的改善的小区选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于给电台(MS)提供网络信息的方法，所述的电台可以通过不同通信网(GSM，UMTS)的网络电台(BS)的至少一个接口(V)交换数据，所述的电台为交换数据而借助网络信息选择出一个接口(V)或网络电台(BS)，并且经所选出的接口(V)或网络电台(BS)交换数据，以及由所述的电台根据其可接收的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))和/或通信网(GSM，UMTS)的信号(BCCH，FCCH)的接收质量来确定和优先化所述网络电台和/或通信网的网络信息。

Description

多工作模式无线电台在静态时的改善的小区选择方法
技术领域
本发明涉及尤其是多工作模式无线电台在静态时的改善的小区选择方法和用于此的多工作模式无线电台，或一种用于执行该方法的多工作模式无线电台。
背景技术
在无线通信系统中，诸如语音、图像信息或其它数据等信息是借助电磁波经发射电台和接收电台(基站或用户台)之间的无线接口而进行传输的。在此，电磁波辐射是利用位于为各系统所设定的频带内的频率来实现的。对于将来经无线接口使用CDMA或TD/CDMA传输方法的移动无线系统，譬如UMTS(通用移动电信系统)或第三代的其它系统，所设定的频率位于约2000MHz的频带内。
尤其对于小区选择、小区切换(小区再选择)以及过渡到(切换到)相邻小区的用户台功能，在目前的移动无线系统中是由用户台负责周期性地检测(监视)其周围的小区，这些小区被考虑用于小区选择或静态(空闲模式)时的小区切换，或用于通信状态时的切换。
在EP 0701337中讲述过一种无线通信系统，其中根据所谓的“用户优先级”而优先地为数据传输选择接入方法。
在GB 2289191中讲述过一种用于在多个无线通信系统之间切换“移动台”的方法。所述的切换通过人工请求或自动地执行。在此，在“移动台”中存储了属于不同无线通信系统的无线小区的分配关系。
在迄今常用的GSM标准(GSM：全球移动通信系统)中，每个用户台还必须在静态时被持续地告知关于其周围具有通信能力的基站的状况，以便把该用户台分配给如下一个小区，即该用户台能可靠地解码该小区的消息信道载波或BCCH载波(BCCH：广播信道)。如果是这种情况，用户台便能够读出系统信息和呼叫消息。呼叫消息是一些经基站发送的搜寻消息，用于促使某些用户台产生回叫，以便由基站方促使向该用户台建立通信连接。以上原理也适用于UMTS。
如果存在通信愿望，用户台可以只在这样一个小区内以较高的可能性进行通信。此时尤其存在两种小区选择可能性：要么用户台不知道网络的有关信息，要么用户台存储有消息信道载波的列表。
在不利的第一种情形下，用户台必须搜寻所有的载频，并分别在一个时间间隔内测量其接收场强和分别求出一个平均值。平均接收场强值(RXLEV(n))最高的那个载波最可能也是消息信道载波，譬如所谓的BCCH载波，其中在该载波上连续地进行发送，这对测量接收场强又是重要的。
最后借助频率校正信道的频率校正脉冲串来识别该消息信道载波。如果找到该被接收的消息信道载波，则用户台便从具有最高平均接收场强值的载波开始同步到每个消息信道载波，并读出系统信息。
用户台基于该测量值选出可最好接收的小区(驻留到一个小区)。为进行自动的小区选择，定义了两个判据，即路径损耗判据(C1)和再选择判据(C2)。为每个小区-可能为其求出其消息信道载波的平均接收场强值-计算所述的路径损耗判据。借助该判据可以求出路径损耗最低的最佳小区。这是最大路径损耗判据可能被确定为大于零(C1＞0)的那个小区。
如果在用户的芯片卡(SIM用户识别模块)或用户台的存储模块上存储有消息信道载波的列表，则可以明显地加速用户台的位置确定。于是，用户台首先借助该列表尝试同步到已知的消息信道载波上。只有当用户台不能找到所存储的消息信道载波时，便开始标准地、按上文所述那样搜寻合适的消息信道载波。
如果用户台确定了一个小区，那么，只要用户台处于静态，则由它继续观测通过该消息信道所告诉该用户台(BA：BCCH分配)的所有消息信道载波。如果用户台不再处于静态-譬如由于业务信道已被占用-，那么用户台仅还监视六个最强的相邻消息信道载波。该六个最强的相邻消息信道载波的列表已被设为静态，并被连续地使用。根据目前的标准，用户台在该情形下应该至少每30秒便解码该用户台所确定的那个小区的消息信道。在五分钟内至少还需要读出一次所述六个最强的相邻消息信道载波的全部信息，至少每30秒需要求出该六个消息信道载波的基站标识。由此，用户台能够确定其“环境”内的变化，并相对应对此作出反应。在最不利的情况下，所述的条件已被如此强烈地改变，以致于需要重新选择所述用户台先前已确定的小区(小区再选择)。
随着诸如UMTS-TDD或UMTS-FDD(T/FDD：时/频分双工)等新型移动无线系统的引入，运行所谓的多工作模式或多模式用户台以便譬如在GSM和/或UMTS-TDD和/或UMTS-FDD标准下工作是有意义的。其原因还在于，一方面，起初已经通过GSM提供了宽广的无线服务区，另一方面UMTS只能在人口密集区使用。
这些多模式用户台应该也执行由网络控制的小区选择、小区切换(在空闲工作状态，也可能在分组或已连接的工作状态)和切换(在通信连接状态)，但这另外也应该能够在不同的无线系统之间实现。为此，除了选择公众移动通信网(PLMN)和小区选择/小区切换之外，还必须执行无线接入技术选择(RAT：无线接入技术)。按照RAN WG2( Radio  Access  Network， Working  Group 2，无线电接入网络工作组2)GSM、UMTS等来理解无线接入技术，其中UMTS-TDD、UMTS-FDD(TDD和FDD)属于相同的无线接入技术(RAT)，但是不同的无线接入工作方式(无线接入模式)，因此，对于下文所建议的方法，这些无线接入技术也可以视为不同的无线接入技术。为此，必须以如此的方式扩展已有的功能，使得不“认识”这些扩展的那些较老的用户台不会受到所述扩展的干扰(交叉相位-兼容性的问题)。所述不同的无线接入技术可能导致以下问题：
-对于在用户台处可用的不同无线接入技术，必须分别考虑大量的小区，这给测量接收场强带来了较长的时间，以及
-另一无线接入技术用的相邻小区观测同样是与当前所采用的无线接入技术中的功率损耗联系在一起的，因为用户台的资源将被用来进行相邻小区观测。
发明内容
本发明的任务在于，为多工作模式无线电台建议一种改善的小区选择方法和一种用于此的多工作模式无线电台。
该任务通过具有以下特征的方法或通过具有以下特征的多工作模式无线电台来解决。
根据本发明的用于改善地给电台选择通信网的方法，其中，在所述的电台处接收来自多个网络电台的信号，把每个网络电台分配给多个通信网中的一个；由所述的电台借助所接收的信号并根据该信号的接收质量来确定所述通信网的网络信息，所述网络信息是关于所述通信网的可接入的不同无线网和/或各个无线小区的接入数据；由所述的电台借助网络信息选出一个可用于数据交换的网络电台；通过所选出的网络电台的接口执行所述的数据交换；其特征在于：-在为稍后的接入、小区切换或切换确定所述的网络信息时，只检测那些在预定的接收质量范围内满足预定的阈值判据的信号；以及根据所述信号的接收质量和所述可用于数据交换的网络电台数量来配置所述的接收质量范围。
根据本发明的多工作模式无线电台，其中所述的无线电台具有：一个发射和接收装置，用于分别通过不同通信网的网络电台的至少一个接口交换数据；一个选择装置，用于为交换数据而优先化地确定和/或借助网络信息选择出一个接口或网络电台；以及一个用于存储所述网络信息的存储装置；其特征在于：在所述的存储装置内构造一个存储空间，用于把至少选出的、由所述电台所使用的接口、网络电台和/或通信网的网络信息存储下来以用于稍后的接入，和构造所述的选择装置以便根据一个预定接收质量范围内的信号来为稍后的接入、小区切换和/或切换确定所述的网络信息。
在确定网络信息、尤其是RAT选择列表以用于稍后的接入、小区切换或切换时，只检测或考虑一个预定接收质量范围内的信号，尤其是只考虑满足某些阈值判据的信号，由此减少了可接收的不同基站或网络电台的信号数量，并由此使所述的确定过程合理化。除了BCCH、FCCH可被用作确定接收质量的信道之外，譬如也可以采用公共的导频信道CPICH(公共Pilot信道)，因为譬如在CDMA 2000中譬如可能得到其它的RAT。
由于需检测的小区数量有限，所以尤其减少了恰好被预定为当前的或所使用的小区的相邻小区的接收场强测量时间。相应地，因为需分析或检测的小区数量有限，所以还减少了同步时间。
由此在某些情况下只可以使用有限数量的接入技术和/或网络，所以优选地规定，如果网络电台和/或具有已知网络信息的通信网的信号接收场强低于所述的接收质量范围，或如果只有最小数量的网络电台和/或具有已知网络信息的通信网的信号接收场强超过所述的接收质量范围，则确定其它网络电台和/或通信网的可供使用的信号的网络信息。通过使所述的接收质量范围保持成可配置的，便可以实现或支持这种可匹配性。
至少被选出的由所述电台使用的接口、网络电台和/或通信网的网络信息被存储下来以用于稍后的接入，这样，当需要在相同的地点-在该地点已有意地或譬如因接收问题而中断通信连接-建立通信连接时，便尤其可以缩短稍后对合适的接口的搜寻。搜寻较合适的接口通常可以通过采用所述电台的较少资源在较长的时间间隔内实现，因为在许多情形下都可能是这种状况。
用户台可以优选地为最后所搜寻的多个网络分别采用一个BCCH载波列表，或也可以在一个列表内进行其它的优先化。
通过控制网络信息或RAT选择列表的内容和使用相应的表格，可以由所述的电台或网络控制主要考虑哪些小区来进行小区切换。于是这意味着，不是所述的网络，而是最终由用户台自身来负责持续地监视当前的接收条件、选择可最好接收的小区、以及在条件恶化的情况下测量所有可能的接入技术或网络及其所属的小区。
由于已经知道预先存储的并由此可快速供支配的网络信息或RAT选择列表及其小区，所以可以降低相邻小区的接收场强测量时间。
有益的多工作模式无线电台可以执行这种方法，以通过利用基本上已存在的构件来提供网络信息。
对于其它或新的通信系统或网络中的小区，可以进行一种简单的扩展，而不存在与已有用户台的兼容性问题。
附图说明
下面借助附图来详细讲述实施例。其中：
图1示出了具有移动台的典型无线通信系统，所述移动台位于不同无线接入技术的无线小区范围内，以及
图2示出了无线接入技术或RAT-选择列表。
具体实施方式
作为已知无线通信系统的例子，图1所示的移动无线系统由许多网元组成，尤其是移动交换中心MSC、用于分配无线技术资源RNM的设备、基站BS和处于最低层级的用户台MS。
移动交换中心MSC在无线网内相互结网，并在此只被示出了一个，由该移动交换中心建立对固定网或其它无线网的接入。另外，该移动交换中心MSC还分别被连接到至少一个用于分配无线技术资源的设备RNM上。每个这种设备RNM又实现通向至少一个基站BS的连接。这种基站BS可以通过无线接口V向用户台-譬如移动台MS或其它的移动或静止终端设备-建立连接。由每个基站BS形成至少一个无线小区Z、Z1、Z2。在分区或分级的小区结构中，每个基站BS还可以提供多个无线小区Z。
在图1中以下行链路DL和上行链路UL的形式示例地给出了已有的连接V，以用于在移动用户台MS和相应地与该移动台通信的基站BS之间传输有用信息和信令信息。另外还分别示出了控制或组织信道(FACH或BCCH：广播控制信道)，由每个基站BS给位于相应无线小区Z、Z1或Z2内的所有移动台MS提供这些信道，以便用规定的发送功率传输有用信息和信令信息。
如图1所示，移动台MS位于三个无线小区Z、Z1和Z2的范围内。在此，两个无线小区Z1和Z2属于一个以GSM标准工作的无线网。相应的设备或无线小区用带括号的指数(GSM)来表示。第三个无线小区Z属于以UMTS标准工作的无线网。相应的网络部件用带括号的指数(UMTS)来表示。
为了使用户台能够与不同网络的基站BS(GSM)或BS(UMTS)进行通信，优选地采用了一个或多个单独的无线接入技术列表或RAT选择列表。在图2中示例地示出的RAT选择列表具有两个列。在第一列给出了可接入的不同无线接入技术RAT1-RATx，在第二列给出了关于其各个无线小区Zelle1~Zell-y的数据。
有利的是，该RAT选择列表还就用户或其电台MS可优选使用的无线接入技术RAT1-RATx进行了优先化。具有无线接入技术RAT1的第一行譬如被分配给具有某个运营商的GSM网络，具有无线接入技术RAT2的第二行譬如被分配给具有某个运营商的UMTS网络，而具有无线接入技术RAT3的第三行譬如被分配给具有另一确定的运营商的另一GSM网络。在UMTS网络中，工作模式FDD和TDD按照目前的标准化词汇是一种无线接入技术RAT。但在此从原则上也可以视为不同的无线接入技术。只要可以向第一种无线接入技术RAT1的网络建立连接，则用户台尤其针对从其出发的呼叫或连接而优选接入该网络。
有利的是，也可以优先化分别被分配给某个接入技术RAT1～RATx或网络的各个小区Zelle1~Zelle-y。在该情形下，尤其根据接收场强RXLEV-NCELL(n)及其比当前小区Z、Z1或Z2更低的路径损耗而以一个有序的优选小区列表Zelle1~Zelle-y来实现所述的小区优先化。接收场强RXLEV暗示着根据接收电平来进行所述的比较。但在无线接入技术RAT或无线接入模式中，也可以想见根据其它的测量值来优先化，例如针对FDD工作模式而采用码片能量与在频带内所接收的功率密度之比(Ec/No)。
优先化显然也可以根据需选择的业务来进行。
根据第一实施方案，这些RAT选择列表可以优选地被存储到用户专用的芯片卡或“SIM”卡上，或存储在移动用户台MS自身的存储区X中。通过暂存尤其是最后所使用的RAT，可以在用户台被去活或已有连接失效之后加速稍后的注册进入。
此处尤其又有两种可能性：
-用户台不知道网络的有关信息，或
-用户台存储有RAT选择列表。
在最不利的第一种情况下，用户台必须搜寻所有的RAT及其小区、测量相应的接收场强RXLEV、以及分别求出一个平均值。所述的用户台随后从具有最高接收场强值的小区Zelle1~Zelle-y开始同步到各个小区上，并读出相应的系统信息。
如果象在第二种情况中一样把RAT选择列表存储在用户SIM卡中，或直接存储在用户台的存储器X中，则可以大大加速用户台的位置确定。然后，用户台首先尝试借助该RAT选择列表在优先级最高的RAT1(在图1中譬如为GSM)情况下而被同步到其已知的小区上(在图1中譬如为Z1、Z2)。倘若移动用户台没有找到相应的小区Z1、Z2，那么用户台便针对下一优先级的RAT2(在图1中譬如为具有小区Z的UMTS)重复该过程。只有当用户台不能找到存储在RAT选择列表中的小区(Zelle1~Zelle-y)时，它才开始标准的搜寻。
用户台MS可以为最后所搜寻的多个网络(PLMN)分别使用一个自己的RAT选择列表。
在此优选的是，把所求出的、最后所使用的一个接入技术RATx或多个接入技术的值或数据存储下来，以用于加速今后的注册进入。假如在RAT选择列表的最高优先级存储位置上进行了这种存储，则在重新接通时把用户台MS首先注册到其最后所处在的那个网络或小区，这对于位置基本保持不动的用户来说是非常有利的。
在最简单的情况下只存在一种存储器可能性，由它存储最后所使用的接入技术RATx或相应网络的数据。在极端情况下，这可以与消息信道接入列表(BA列表)无关地实现。倘若利用该RATx的注册不成功，那么用户台MS必须在没有其它预知信息的情况下利用其余的接入技术和/或网络RAT1～RAT3继续进行处理。
所述关于最后所使用的接入技术和/或最后所使用的网络的各个存储器信息可以通过一个具有多个录入项的列表来进行扩充，这些录入项以优先级下降的顺序具有关于所搜寻的或所使用的接入技术RAT或网络的数据，直到所有可想见的RAT被罗列在该列表中，于是所有的接入技术RAT或网络都分配有一个优先级。这显然还包括如下的可能性，即保留空闲的存储器位置以接收迄今尚未寄存的接入技术RAT或网络。
根据第二优选实施方案利用了：通过为启动用户台的测量而引入一些阈值，只有有限数量的接入技术和/或网络才可用。
为此，用户台周期性地测量那些属于最高优先级接入技术RAT的、且满足某些阈值判据的可接收小区的接收场强RXLEV。若该小区Z、Z1、Z2的接收场强低于一个可配置的阈值，或者只有最小(可配置的)数量的小区Z、Z1、Z2超过该可配置的阈值，则用户台MS将测量所有可用的接入技术RAT和/或网络及其小区Z、Z1、Z2，或者至少其它的RATS，直到找出足够数量的小区Z、Z1、Z2。当低于所述的最小数量时，这显然也相应地适用。
因此这意味着，不是网络，而是用户台MS自身来负责持续地监视当前的接收条件、选择出可最好接收的小区、以及在条件恶化时测量所有可用的接入技术RAT或网络及其所属的小区Z、Z1、Z2。然后可以把结果临时或中间存储在一个RAT列表或RAT选择列表中。
所述RAT选择列表的内容原则上也可以动态地在工作期间被变更，其中该变更周期优选地不应小于几秒。这种变更周期时间的判据譬如是小区的大小和用户台MS通常或实际穿过这种小区Z的速度，也即在小区Z的范围内所逗留的时间。该变更的另一基准譬如可以是通信业务负荷，其中把过载的相邻小区从相邻小区列表中取出来，并由此不再由移动用户台选择它。此外，在回避上述条件的情况下，也可以由网络安排RAT切换。
另外，可以不同地设立用于静态和通信连接状态的列表，这也可以按用户台专门地设定和/或类似于GSM那样设定。就本发明而言，这譬如可导致避免传输不必要的信息，其方式是，用户台MS在通信连接状态只发送用户台MS实际上也支持或可以支持的那些系统和/或网络的相邻小区列表。这提供了按用户专门地预选相邻小区列表的可能性。
于是在该实施方案中利用了：通过为启动用户台测量而引入一些阈值，只有有限数量的接入技术和/或网络可供使用。
在最简单的情况下，此时只有一种存储器可能性，它存储最后所使用的接入技术RAT和/或最后所使用的网络。如果此处的测量不成功，则用户台MS必须在没有其它预知信息的情况下针对其余的接入技术RAT或网络而执行测量。
所述的各个存储器信息可以通过一个具有多个录入项的列表来扩充，所述的录入项具有优先级下降的接入技术RAT或网络。在该情形下一直执行所述的测量，直到找到足够数量的小区。
通常，也可以选择性地根据譬如所需的业务来选择接入技术RAT或接入技术RAT内的某个通信网。于是，对于语音通信连接而言，一个经过便宜的GSM网络的通信就足够了，而对于高速的数据通信连接而言，经过昂贵的UMTS通信网的连接将是有利的。

Claims (11)

1.用于改善地给电台(MS)选择通信网(GSM，UMTS)的方法，
-其中，在所述的电台(MS)处接收来自多个网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))的信号，其中把每个网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))分配给多个通信网(GSM，UMTS)中的一个，
-其中，由所述的电台(MS)借助所接收的信号并根据该信号的接收质量来确定所述通信网(GSM，UMTS)的网络信息，所述网络信息是关于所述通信网(GSM，UMTS)的可按入的不同无线网和/或各个无线小区的接入数据，
-其中，由所述的电台(MS)借助网络信息选出一个可用于数据交换的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))，
-其中，通过所选出的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))的接口(V)执行所述的数据交换，
其特征在于：
-在为稍后的接入、小区切换或切换确定所述的网络信息时，只检测那些在预定的接收质量范围内满足预定的阈值判据的信号，以及
-根据所述信号的接收质量和所述可用于数据交换的网络电台数量来配置所述的接收质量范围。
2.按权利要求1的方法，其特征在于：
如果在接收一个可配置数量的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))的信号时接收场强低于所述的接收质量范围，而且所述的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))被分配给具有已知网络信息的通信网(GSM，UMTS)，则借助其它网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))的信号来确定所述的网络信息。
3.按权利要求1或2的方法，其特征在于：
如果最小数量的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))的信号接收场强超过所述的接收质量范围，而且所述的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))被分配给具有已知网络信息的通信网(GSM，UMTS)，则借助其它网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))的信号来确定网络信息。
4.按上述权利要求1的方法，其特征在于：
在可用于数据交换的网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))的数量太少的情况下，可以从一个标准值开始连续地扩充所述可配置的接收质量范围。
5.按上述权利要求1的方法，其特征在于：
把由所述电台(MS)至少选出的接口(V)和/或网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))和/或通信网(GSM，UMTS)的网络信息存储下来以用于稍后的接入。
6.按上述权利要求1的方法，其特征在于：
存储最后所使用的网络信息。
7.按上述权利要求1的方法，其特征在于：
可更新地存储所述网络信息中的至少一部分。
8.按上述权利要求1的方法，其特征在于：
把所述的网络信息存储在所述的电台(MS)内或存储到装入在该电台(MS)内的数据载体上。
9.按权利要求1的方法，其特征在于：
在缺少合适的被存储的网络信息的情况下，由所述的电台(MS)检测其它可供使用的接口(V)和/或小区(Z，Z1，Z2)和/或网络电台(BS(GSM)，BS(UMTS))和/或通信网(GSM，UMTS)对建立通信连接的适用性。
10.按上述权利要求1的方法，其特征在于：
在工作期间动态地变更所述的网络信息。
11.按上述权利要求1的方法，其特征在于：
针对静态和通信连接状态和/或针对不同的业务对所述的网络信息进行不同的优先化，和/或在可供使用的无线接入技术(RAT1，...，RATx)和/或无线小区(Zelle1，...，Zelle-y；Z，Z1，Z2)内对其进行优先化。
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