CN1217130A - 属于不同注册区的服务小区之间控制/导频信道的重选 - Google Patents

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Abstract

在包括多个注册区(32)的TDMA或CDMA蜂窝电话网络(10)中,以及移动站(16)在处于第一注册区的服务小区(12)和处于第二注册区的服务小区之间服务小区的重选择情况下,考虑到常规的重选择滞后(30)和附加的注册滞后(36),移动站处理控制或导频信道信号强度测量。当针对第二注册区服务小区的控制或导频信道信号强度测量(26)超过了针对第一注册区服务小区的控制或导频信道信号强度测量(24),达到重选择滞后和注册滞后的总和时,移动站就进行重选择。这使得更难于得到注册区之间服务小区重选择,达到最小化由于移动站在两个注册区之间来回发送而带来的宝贵的蜂窝空中接口和系统资源不必要消耗的可能性的好处。

Description

属于不同注册区的服务小区之间控制/导频信道的重选
发明背景
发明的技术领域
本发明涉及蜂窝电话网络，更具体地说涉及分别在数字时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)蜂窝电话系统中移动站控制或导频信道的重选门限。
相关技术描述
蜂窝电话系统包括多个基站，每个服务于各自的无线覆盖区或服务小区。当移动站以空闲模式在蜂窝服务区之间移动时，它接收标识相邻服务小区的信息并连续地在每个相邻服务小区的控制或导频信道和当前服务小区的控制或导频信道上进行信号强度测量。从这些信号强度测量中，优选地通过识别出具有最强信号强度测量的控制或导频信道，移动站可以选择一个服务基站。这个过程是针对数字控制信道和TIA IS-136规范以及针对TIA IS-95规范中的导频信道领域中，作为空闲模式中移动站协助服务小区重选择而熟知的。
当空闲的移动站处于两个或多个服务小区边界时，控制或导频信道信号强度测量值可能几乎相同。这会引起与该移动站重选择控制或导频信道(以及一个服务小区)有关的问题，因为当处于或接近边界时所测量的瞬时控制或导频信道信号强度电平的变化会触发两个或多个相邻服务小区的控制或导频信道之间的多次重选择(通常称为“乒乓”效应)。乒乓效应得到相当大的关注，因为移动站无论何时在这个位置上进行重选择，它都会不必要地多消耗一些存储的电池能量，而且可能会由于处理通信任务(例如接收寻呼或进行接入)而暂时不能使用。
TIA IS-136规范试图通过使移动站为了控制信道重选择的目的，考虑到重选择滞后而处理控制信道信号强度测量，从而对付乒乓效应问题。当所测量的目标服务小区控制信道信号强度超过了目前服务的服务小区，至少达到服务小区重选择滞后时，进行空闲移动站的控制信道重选择。因此直到移动站移出了麻烦的服务小区边界区域并进入了目标服务小区覆盖区之后，才会进行重选择。相似的过程可以针对按照TIA IS-95规范的导频信道而使用。
蜂窝电话系统内的服务小区可以为了位置区或系统区(即，注册区)参考的目的而方便地组成组，每个这样的注册区包括多个相似的成组的服务小区。当移动站进入分配到不同注册区的服务小区时，它必须在控制或导频信道重选择时向蜂窝网络注册。这个注册过程消耗相当大的蜂窝空中接口资源(因为为了处理注册并识别移动站必须进行很多通信)以及蜂窝系统资源(在注册处理以及更新原籍和访问位置寄存器中)。如果这种资源不会由于移动站处于边界附近并可能在两个注册区之间时常来回移动而带来不必要的消耗，将是最好的。另一个与多次注册共存的问题是系统可能不能确定移动站的位置。当蜂窝网络阻塞而且注册消息很可能被延迟时，这是主要关心的问题。因此，需要一种蜂窝控制系统和方法，使空闲移动站更难进入属于不同注册区的服务小区的控制或导频信道重选择过程。
发明概述
对于处于两个不同注册区边界附近的蜂窝电话网络中的服务小区，除了常规服务小区重选择滞后，还规定了注册滞后，移动站用以确定是否批准注册区间控制或导频信道重选择。当移动站对于另一注册区中新服务小区的控制或导频信道的信号强度测量超过了移动站对旧服务小区控制信道或导频信道的信号强度测量，达到所规定的重选择滞后和所规定的注册滞后时，移动站进行注册区间控制或导频信道重选择。因此这种附加的注册滞后使移动站更难于重选择新服务小区的控制信道或导频信道，因此使不必要的重选择以及有关的蜂窝空中接口和系统资源浪费的可能性最小化。通过对重选择和注册滞后值的每一个包括一个参数、或者包括一个单个参数反映重选择和注册滞后值总和的消息传输，通知移动站必要的滞后值。
附图简述
当结合附图阅读了如下详细描述后，将会对本发明方法和设备有更完整的理解，其中：
图1是蜂窝电话系统的示意图；
图2是图示说明移动站所测量的信号强度的变化，以及在注册区间控制或导频信道重选择过程中的重选择滞后的使用；以及
图3是图示说明移动站所测量的信号强度的变化，以及在注册区间控制或导频信道重选择过程中的注册滞后的使用。
附图详细描述
现在参考图1，这里表示了包括多个单个服务小区12的蜂窝电话系统10的示意图。蜂窝电话系统10根据多个已知的空间接口类型之一而操作，其中包括：例如数字时分多址(TDMA)协议，或者数字码分多址(CDMA)协议。
在数字TDMA蜂窝电话系统中，每个服务小区12用一组选自蜂窝频段的指定传输频率操作。指定给每个服务小区12的频率组包括支持至少一个控制信道和多个话音信道的频率，控制及/或话音信道在模拟及/或数字模式中一个或两个模式中操作。指定的频率组对于相邻服务小区12是不同的，而且这样的组不会被其它的服务小区重复使用，除了那些彼此相隔足够远的服务小区，这样可以使相邻或同信道干扰的可能性最小化。
在数字CDMA蜂窝电话系统中，多个服务小区12在相同频率上以扩频方式操作。数字化的语音乘以伪随机码，将频谱“扩展”并为用户通信提供话音信道。伪随机的意思是相乘后的数据呈现随机性，但是实际上是按照一个已知的直接序列。然后输出信号与分配给该服务小区的载波频率混频并广播。为了实现系统操作的控制，每个服务小区中也进行控制信道的扩频广播。为了实现移动站的服务小区选择，导频信道也进行扩频广播，服务小区彼此之间通过使用不同的导频信道广播码相位区分。
在TDMA或CDMA系统中，每个服务小区12都提供了包括一个或多个收发机(未表示)的基站14。通过收发机，基站14与在所关联服务小区12的区域内操作的多个移动站16进行同时通信。指定给每个服务小区12的控制信道用于在基站14和临近的移动站16之间传输系统控制信号，并有助于TDMA系统的移动站服务小区重选择。这种控制信号包括呼叫启动、寻呼信号、寻呼响应信号、位置注册信号、话音信道分配、维护指令、以及服务小区选择或重选择指令。每个服务小区12中提供的话音信道用于在基站14和临近移动站16之间传输用户的话音或数据通信。分配给每个CDMA服务小区12的导频信道用于协助移动站16的服务小区重选择。
基站14还通过数据链路(以及话音中继线)22(只表示了一些)与中心控制站--通常称为移动交换中心18--通信，后者的功能是控制网络10的操作。移动交换中心18连接到其它移动交换中心(未表示)及/或公共交换电话网(PSTN)20。具体来说，移动交换中心18操作，选择性地将用户话音和数据通信通过基站14连接到移动站16。因此，移动交换中心18通过并响应控制信道上控制信号的传输控制系统的操作，在话音信道上建立由移动站16发起或终结的呼叫。当用户移动站16在正在进行的通信过程中在蜂窝服务区漫游时，移动交换中心18还通过并响应控制信道传输，控制从一个服务小区12的话音信道到另一个服务小区的话音信道的用户通信越区切换。TDMA系统中移动站的服务器选择一般是响应控制信道信号强度测量而进行的，而在CDMA系统中，每个服务小区的导频信道由用于服务器选择的移动站来监视。
在整个蜂窝服务区内一般都有多个注册区32，每个注册区包括多个服务小区12。例如，注册区32可能包括位置区(由于具有不同的位置标识(LOCAIDs)而彼此区分)或者系统区(由于具有不同的系统标识(SIDs)而且可能具有不同的业务提供者而彼此区分)。在图1中用粗线表示了沿着两个注册区32之间的边界通过不同服务小区12的一条界限34，划定了所示的每个注册区的物理范围。一旦移动站从一个注册区32移动到另一个注册区，它就向移动交换中心发送一条注册消息。
当空闲模式中的移动站沿着蜂窝服务区移动时，它连续地监视当前服务的服务小区的控制或导频信道，并且在相邻服务小区的控制或导频信道上还进行信号强度测量。从这些信号强度测量中，并且优选地通过识别具有最强信号强度测量的控制或导频信道，移动站选择一个服务基站。这个过程是本领域熟知的，例如针对TIA IS-136规范中的数字控制信道以及针对TIA IS-95规范中的导频信道，称为空闲模式中移动站协助的服务小区重选择。
现在再参考现有技术图2，其中所示的是说明移动站所测量的信号强度变化的图，以及移动站所进行的常规的注册区内控制或导频信道重选择过程中对重选择滞后的使用。移动站所测量的控制或导频信道(或其它参考信道)信号强度在垂直轴画出，而从第一(目前正服务的)服务小区基站到相同注册区32中的第二(目标)服务小区基站的距离在水平轴画出。当移动站16从第一服务小区12的广播覆盖区向第二服务小区移动时，例如，按照也在图1表示的箭头40的方向，第一服务小区控制或导频信道所测量的信号强度是降低的(一般用24表示)。同时，当移动站移向第二服务小区中的基站时，第二服务小区控制或导频信道所测量的信号强度增加(一般用26表示)。
直观地来看，显然移动站重选择第二服务小区控制或导频信道的最佳点在两个基站之间的半途附近，此处所测量的信号强度基本上是相同的(即，交叉点28)。但是实际上，这个点28不是最佳的重选择点，因为在这个点瞬时测量的信号强度电平的随后变化可能触发不必要的返向第一服务小区控制或导频信道的重选择(通常称为“乒乓”效应)。为了抵消这种效应，例如根据TIA IS-136规范中的数字控制信道以及TIA IS-95规范中的导频信道，可以引入一个重选择滞后量30，以便有效地偏移所测量的信号强度并延迟移动站对第二服务小区控制信道的重选择。直到所测量的针对第二服务小区的控制信道信号强度超过了针对第一服务小区所测量的控制信道信号强度、达到指定给第二服务小区的重选择滞后量30时的那个点44，才进行第二服务小区控制信道的重选择。在该点，移动站已经完全移动到第二服务小区的覆盖区内，而且移动站重入第一服务小区的可能性也降低了。
现在再参考图3，其中所示的是说明所测量的信号强度变化的图，以及移动站所进行的注册区间控制或导频信道重选择过程中除了重选择滞后以外对注册滞后的使用。同样，移动站所测量的控制或导频信道信号强度在垂直轴画出，而从第一注册区32中的第一(目前正服务的)服务小区基站到第二注册区中的第二(目标)服务小区基站的距离在水平轴画出。当移动站16从第一服务小区12(以及第一注册区32)的广播覆盖区向第二服务小区(以及第二注册区)移动时，例如，按照也在图1表示的箭头42的方向，第一服务小区所测量的信号强度是降低的(一般用24’表示)。同时，当移动站移向第二服务小区中的基站时，第二服务小区所测量的信号强度增加(一般用26’表示)。
根据图2所示的处于相同注册区32内的两个服务小区之间控制信道重选择情况，第二服务小区控制或导频信道的重选择一般由移动站在点44处进行，这里针对第二服务小区所测量的信号强度超过针对第一服务小区所测量的信号强度达到重选择滞后量30。在图3的情况下，所考虑的是注册区间控制或导频信道的重选择，如果存在移动站停留在边界34、而且可能移回以前的注册区32的可能性，那么这个点44就不是最佳的重选择点。当移动站来回跨越边界34或在边界34附近时，由于控制或导频信道重选择而进行的额外注册会不必要地消耗宝贵的蜂窝空中接口及系统资源(例如，更新原籍位置寄存器所使用的信令资源)。
为了克服这种问题，引入一个注册滞后量36，除了重选择滞后量30之外，针对沿着注册区32之间边界34的系统的每个服务小区12(图1用星号表示)使用。这个附加的注册滞后量36进一步有效地偏移了所测量的信号强度并进一步延迟了移动站从图2所示的注册区内重选择点44进行的注册区间控制或导频信道重选择。因此，直到所测量的针对第二服务小区的控制或导频信道信号强度超过了针对第一服务小区所测量的控制或导频信道信号强度、达到指定给第二服务小区的重选择滞后量30和注册滞后量36的总和时的那个点46，才进行第二服务小区(第二注册区内)控制或导频信道的重选择。在该点上，移动站已经进一步完全移入第二服务小区的覆盖区内(与图2的注册区内重选择所经历的相比较)，而且移动站重入以前注册区32的可能性被进一步降低了。
附加的注册滞后量36在注册区内重选择过程(图2)中不考虑，即使目标(第二)服务小区12处于边界34附近。仅当所强调的注册区间重选择情况下才使用。
用于给定移动站的滞后量或值由每个服务小区的基站广播。在一个实施例中，从基站广播的消息包括反映重选择滞后量和注册滞后量总和的单个滞后参数。在另一个实施例中，从基站广播的消息包括针对重选择滞后和注册滞后值中每一个的参数。
认识到可能出现这样的情况，注册区32之间边界34的位置可能改变。因此，在对服务小区12分配注册区滞后值时考虑到这种偶然性是很重要的。一种考虑边界34移动的方法是对每个服务小区12分配一个注册滞后量，而不管它的位置。因此，处于边界34附近的两个服务小区以及远离边界的那些服务小区都具有注册滞后值。尽管如此，为了移动站16根据图3正确进行服务小区重选择操作，对于所有非边界服务小区，注册滞后设置为0。因此，当进行注册区间重选择时，要考虑非零注册滞后以及所规定的重选择滞后。在边界34随后移动的情况下，新的边界服务小区的注册滞后被设置为恰当的非零值，那些不再处于边界附近的服务小区的注册滞后值被复位为零。
尽管本发明的方法和设备的优选实施例已经在附图中说明并在前面的详细描述中描述，但是应该理解发明不仅限于所揭示的实施例，而是能够在不背离如下权利要求所提出并规定的发明精神前提下进行很多重组、修改和替换。

Claims (15)

1．一种包括多个注册区蜂窝电话系统，其中，每个注册区包括多个服务小区，而且每个注册区分配了至少一个重选择滞后值，供在注册区内移动站服务器选择过程中使用，以及除了任何已分配的重选择滞后值以外，处于注册区边界附近的服务小区被分配了至少一个注册滞后值，供在注册区之间移动站服务器选择过程中使用。
2．权利要求1的系统，还包括多个移动站，其中，在注册区内服务小区选择过程中，当针对目标服务小区所测量的信号强度超过了针对当前服务小区所测量的信号强度，至少达到目标服务小区所指定的重选择滞后值时，每个移动站能够操作以便从当前一个服务小区选择到一个目标服务小区。
3．权利要求1的系统，还包括多个移动站，其中，在注册区间服务小区选择过程中，当针对目标服务小区所测量的信号强度超过了针对当前服务小区所测量的信号强度，至少达到目标服务小区所指定的重选择和注册滞后值总和时，每个移动站能够操作以便从一个注册区中的当前一个服务小区选择到另一个注册区中的一个目标服务小区。
4．权利要求3的系统，其中，在当前服务的服务小区和目标服务小区的系统时分多址(TDMA)控制信道上进行信号强度测量。
5．权利要求3的系统，其中，在当前服务的服务小区和目标服务小区的系统码分多址(CDMA)导频信道上进行信号强度测量。
6．权利要求1的系统，其中，每个服务小区指定一个注册滞后值，而且其特征在于，处于注册区边界附近的服务小区具有非零值，远离注册区边界的服务小区具有零值。
7．在包括多个注册区的蜂窝电话系统中，每个注册区包括多个服务小区，其中，每个服务小区指定一个重选择滞后值，而且某些服务小区具有另外指定的用于注册区间服务小区选择的注册滞后值，在处于不同注册区的服务小区之间进行服务小区重选择的方法包括如下步骤：
在一个注册区的当前服务的服务小区和另一个注册区的某个目标服务小区上进行信号强度测量；
将针对当前服务的服务小区所测量的信号强度与某个目标服务小区比较；以及
如果所测量的某个目标服务小区的信号强度超过了所测量的当前服务的服务小区的信号强度，至少达到某个目标服务小区的重选择和注册滞后值总和，就重选择某个目标服务小区替换当前服务的服务小区。
8．权利要求7中的方法，其中，进行信号强度测量的步骤包括在分配给目前服务的服务小区的控制信道上和分配给某个目标服务小区的控制信道上测量的步骤。
9．权利要求7的方法，其中，进行信号强度测量的步骤包括在分配给目前服务的服务小区的导频信道上和分配给目标边界服务小区的导频信道上测量的步骤。
10．权利要求7的方法，其中，某些服务小区包括处于注册区之间边界附近的服务小区。
11．一种包括多个注册区的蜂窝电话系统，包括：
多个服务小区，每个具有指定的重选择滞后值，这些服务小区包括某些具有另外指定的注册滞后值的服务小区；以及
在服务小区中移动的移动站，并通过针对一个注册区中当前服务的服务小区和另一个注册区中某个目标服务小区进行信号强度测量而进行服务器的选择，当所测量的某个目标服务小区的信号强度超过了所测量的当前正服务的服务小区的信号强度，至少达到某个目标服务小区的重选择和注册滞后值总和时，移动站重选择某个目标服务小区替换当前服务的服务小区。
12．权利要求11的系统，移动站还针对相同注册区中的当前正服务的服务小区和某个目标服务小区进行信号强度测量，如果所测量的某个目标服务小区的信号强度超过了所测量的当前正服务的服务小区的信号强度，达到某个目标服务小区的重选择滞后值，移动站就重选择某个目标服务小区替换当前服务的服务小区。
13．权利要求11的系统，其中，移动站在当前服务的服务小区和目标服务小区的系统时分多址(TDMA)控制信道上进行信号强度测量。
14．权利要求11的系统，其中，在当前服务的服务小区和目标服务小区的系统码分多址(CDMA)导频信道上进行信号强度测量。
15．权利要求11的系统，其中，有些服务小区包括处于相邻注册区之间边界附近的服务小区。
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