CN1302517A - 蜂窝通信系统的切换 - Google Patents

Abstract

一种蜂窝通信系统的便携式终端(4)配备了用以启动切换程序的设备,该切换程序把与一个固定系统的无线端接设备设备(3)所建立的连接切换到该固定系统的另一无线端接设备设备上去。该设备连续监测系统通信信道上便携式终端(4)接收到的无线端接设备设备(3a,3b...3e)的传输,并识别最近的无线端接设备设备(3)就是能从其接收到最高无线信号强度的无线端接设备设备,如果移动终端和无线端接设备(3b)之间已经建立起了连接,但由于移动终端移动至位置(4b)处,此时固定端接(3b)就不是最近的了。由于正常情况下无线端接设备(3d)是最近的固定无线端接设备,能够以最高信号强度从该端接处接收传输,因此该设备启动了一个至无线端接设备(3d)的连接切换尝试。该启动尝试基于这样一个准则,即:即使确定当前的连接有良好的质量并且接收到的由该连接提供传输的信号强度可以被归为好的或者令人满意的一类,但还存在另一无线端接设备(3d),它能够提供一个更高的无线信号强度。这种预先的切换可以避免在一个正常切换操作完成之时出现的通信信道质量的可能的下降。

Description

蜂窝通信系统的切换

本发明涉及蜂窝通信系统，特别是涉及到这样的系统中所使用的小区间切换程序。

如果要在无线射频通信系统中获得令人满意的通信，那么在移动站与固定站之间保持一条良好质量的无线链路是很重要的。如果该系统是蜂窝系统，则固定站将成为一个包含多个无线端接设备的固定通信系统的一部分。要保持一条良好质量的链路，一个必要条件是：只要可能移动站都应与最近的无线端接设备建立无线链路。由于采用了可能最短的无线链路距离，由恰当的无线端接设备以给定功率发射而引起的、移动站检测到的无线信号强度将是最大的。同理无线端接设备检测到的由移动站发射的无线信号强度也会是最大的。检测到的较高的无线信号强度会有助于建立一条好的无线通信链路。

移动站是在蜂窝通信系统的无线覆盖区域内活动，所以该移动站可能会从离该通信系统的第一个无线端接设备最近的位置，移动到离系统的第二个无线端接设备最近的某个位置。由于只要可能移动站都应通过最短的可能的无线链路距离与固定通信系统进行通信，任何像上述情况移动的支持通信(如一个语音呼叫)的移动站开始都会在与第一个无线端接设备建立的无线链路上支持通信，然后进行转接以便由与第二个无线端接设备建立的无线链路支持通信。这种转接操作称为切换操作。

蜂窝系统中，由一个无线端接设备提供的无线覆盖区域通常被称作为一个小区。切换操作可以是从一个小区到另一个小区，这种切换操作称为小区间切换。通常情况，小区间的切换操作是在相邻的小区间进行的。另外还存在一种称为小区内切换的切换操作形式：这种切换将由与一个无线端接设备建立的第一条无线链路所支持的通信切换到由与同一个无线端接设备建立的第二条无线链路上所支持的通信中去。这种切换允许一条无线链路由另一条无线链路所替换，而无须改变移动站正与之通信的无线端接设备。

在一些类型的无线射频通信系统(如某些蜂窝电话通信系统)中，移动站的责任是维护与固定站之间的良好无线链路。当通信系统是蜂窝通信系统时，这一任务包括确定要与哪个无线端接设备建立链路。这种系统的一个实例是DECT兼容电信系统。(DECT是数字增强无线通信的缩写，在标准ETS300175之中有多部分叙述DECT系统。该标准由欧洲电信标准委员会出版，在此引入以供参考。)

DECT兼容电信系统中，移动站称为便携式部分(PP)，固定站称为固定部分(FP)。固定部分包括至少一个无线固定部分(RFP)，它可以是一个无线端接设备设备，或是一个无线端点，后面的两个名词同义使用。

选取DECT兼容系统作为一种系统的实例，这种系统中假定由移动终端负责维护链路质量以及控制切换操作，便携式部分会监测当前使用的支持语音呼叫之类的某种特定通信的无线链路上的信号强度，以确定是否需要执行一次切换操作以便由与其他一个无线端接设备设备建立的新的无线链路来支持通信。(如果信号强度更高的话，这一其他的无线端接设备设备应更靠近移动终端)。在DECT实例中，切换应该是转向另一个RFP的。通常情况下对使用中的无线链路的监测是始终进行着的，当检测到信号强度降低时，将尝试着切换到最近的邻接RFP。

上述操作类型的一个问题是：便携式终端(这种情况下是PP)在尝试进行小区间切换操作之前，将一直等待，直到信号强度降低。切换操作完成时，无线链路连接的信号强度可能已减小到使得无线链路的质量也受到了影响的程度，并且所支持的通信信道的质量也发生了可以感觉到的下降。在该连接正传输语音呼叫形式的业务的情况下，则质量下降对用户来说会是很清楚的。在该连接传输数据的情况下，这可能会导致带宽的减小。

本发明的一个目的是降低切换操作过程中通信信道质量明显恶化的发生概率。

根据本发明的一个方面，提供了用于在蜂窝通信系统中启动切换程序的设备，该蜂窝通信系统包括便携式终端和含有一个以上无线端点的固定终端，这些无线端点在地理上相互分离，用于通过无线射频链路与便携式终端建立无线射频通信，该设备包括：

用于监测移动终端接收的由无线端点发射的无线信号强度的装置，以及

用于启动切换程序的启动装置，该切换程序将支持的通信信道从由与第一个无线端点建立的无线链路来支持，切换到由与所选择的另一个无线端点建立的无线链路来支持，当监测装置确认上述另一个无线端点与当前所选无线端点相比，能够提供更高的接收信号强度时，启动装置就立即启动程序以选择上述另一个无线端点。

有益的一点是，因为一旦确认能够从上述另一个无线端点接收到更高的无线信号强度，就立即选中该无线端点，所以与那些未从本发明中获益的通信系统相比，通信信道会有更多的时间是由一条具有最强信号强度的无线链路来支持。使用具有可能最强信号强度的无线链路有助于提供一条高质量的通信信道。

与已知通信系统中的操作相比，获益于本发明的通信系统不会等待所选无线链路上的无线信号强度衰落到一个给定门限之下后才开始希望使用一条有更高信号强度的无线链路。本发明提出了这样一种操作模式，该模式下的切换尝试要先于通信信道质量下降的开始，其中通信信道质量的下降是因支持该通信信道的无线链路上无线信号强度下降而导致的。

对于这样的现有技术的系统，本领域的专业人士可能会采取设置一个足够高门限值的方式，这样，在当前使用中的无线链路的信号强度下降到足以影响通信链路质量的程度之前，系统就开始准备使用一条有更高信号强度的新无线链路。但正是信号强度的恶化启动了切换尝试，并且尽管事实上在这种降质开始之前就已经启动了切换操作，但在被这样启动的切换操作完成时，可能已经出现了另外的造成了通信信道质量的明显降质的恶化。与此相比，本发明中，启动切换操作是基于这样一种基本原则，即可以建立一条其信号强度比当前使用的无线链路上的还高的无线链路，而不是基于当前使用的无线链路上信号强度要低于一个特定门限的原则。

通常情况下，本发明使得便携式终端维持一条与最近的无线端点之间的无线链路，切换操作一般是从一个无线端点切换到最近的邻接无线端点。

监测装置可以保存与接收到的无线信号强度有关的信息，该信息以数值的形式存储于阵列中。当通信系统使用预先确定的系统通信信道时，该数值存储于阵列的位置中，以使得阵列的每个位置都被分配以一个特定的信道。

当数值存储在其位置都被分配以特定信道的阵列中时，如果阵列位置相对于信道的分配是确知的，就没有必要和无线信号强度信息一起存储信道标识信息。阵列仅需要一个相当小的存储容量，所以阵列是一种有效的信息存储方式。

根据本发明的另一方面，提出了一种在蜂窝通信系统中启动切换程序的方法，该蜂窝系统包括一个便携式终端和一个含有一个以上无线端点的固定终端，这些无线端点在地理上相互分离且用于通过无线射频链路与便携式终端建立无线射频通信，该方法包括：监测移动终端接收的由无线端点发射的无线信号强度的步骤，以及启动切换程序的步骤，该切换程序将支持的通信信道从由与第一个无线端点建立的无线链路来支持，切换到由与所选择的另一个无线端点建立的无线链路来支持，当确认上述另一个无线端点与当前所选无线端点相比，能够提供更高的接收信号强度时，就立即启动程序以选择上述另一个无线端点。

本发明的其他一些方面和可选特征出现于所附的权利要求中，在此将参考它并且其公开内容也在此引入以供参考。

本发明的实施方案在此将参考附图仅以实例的形式作出描述，其中：

图1表示了一个会用到本发明的通信系统中被选各部分之间的相对位置，

图2是本发明中使用的存储设备的示意性表示，

图3显示了一个可用作存储设备一部分的二维阵列。

图1显示了蜂窝通信系统的各部分，系统中每个便携式终端负责维护与系统的固定部分间无线链路的质量，并且控制切换操作。所示的一个特定的通信系统是DECT兼容通信系统1，它包括一个形式为DECT固定部分(FP)2的固定部分，该固定部分包括形式为5个无线固定部分(RFP)3a、3b、3c、3d和3e的多个无线端点。显示了一个便携式终端，它是DECT兼容便携式部分PP4，且PP4可以通过与RFP 3a、3b…3e建立无线链路而与固定部分建立通信。虽然本实例系统中显示了5个RFP，实际上可以使用其他数目的RFP。类似地，虽然该通信系统一般可以支持多个PP4的通信，此处将讨论一个PP4的操作。固定部分可以按需要连接到PSTN或PABX。在PP4能够参与与固定系统的业务通信之前，它还必须达到与FP2的RFP3同步的状态。因为每个RFP3维护着传送有关于特定的RFP3和它连接的FP2的标识信息的传输，所以在DECT兼容系统中达到这种同步状态是可能的。每个RFP3总是传输这样的信息，因此PP4能够轮流从每个DECT系统信道接收，并监测这些信道中的活动。

本领域的专业人士能够理解这种传输的信息被称为N-信道和Q-信道信息。为清楚起见，必须指出DECT N-信道和DECT Q-信道是逻辑信道，而非DECT物理信道。

无线固定部分与便携式部分之间的通信是由所谓的载体提供，载体建立于一个或多个DECT物理信道(信道)上。在连续时分多址(TDMA)帧中，每个信道是通过在一个特定无线频率载波上的特定时隙内传输而生成的。

因为PP负责检测是否存在任何邻近的RFP，所以当PP被激活后，它开始侦听每一个DECT信道以获取RFP广播的N-信道和Q-信道信息。如果给定的RFP参与支持一个与PP的业务连接，则这个信息自身会通过一个所谓的哑载体进行传播。如果一个给定的RFP参与支持与一个或多个PP的一个或多个业务连接，则该RFP在每个业务载体上广播该信息。虽然当与支持至少一个业务连接的RFP之间的所有业务连接都终止时，哑载体上的N-信道和Q-信道信息广播都必须予以恢复，但该RFP也还是可能丢失该哑载体。任何情况下RFP都会在至少一条DECT信道上一直传输N和Q-信道信息。

PP的另一个任务是识别在该PP处以最高检测到的无线信号强度接收的RFP传输。产生这些传输的RFP也同时被识别并标示为最强的RFP。最强的RFP通常就是最靠近PP的那一个，并且只要可能，PP和FP之间的通信都将通过最强的RFP。

PP存储与每个DECT信道上接收的无线信号强度有关的信息。这样做的优选方法是：采用图2中显示的设备20来维护多个系统信道上的无线信号强度记录。设备20包括有：一个存储被测量信号强度的二维存储阵列21，行寻址装置22，列寻址装置23，信道扫描装置24和微处理器25。微处理器用于控制扫描装置24和存储装置21、22、23，但该设备可以设计成无须一个专用的微处理器就可工作的形式，本领域的专业人士都应清楚，该微处理器的相应功能可以由PP内的其他处理器能力来完成。图3更为详细地表示了该二维阵列，其中被分配阵列的每一行对应一个DECT频率，被分配阵列的每一列对应一个DECT时隙。

便携式部分4使用信道扫描装置24扫描每个DECT信道，测量便携式部分4检测到的每个信道的无线信号强度。DECT物理信道(DECT信道)的定义是根据DECT频道和DECT时隙。与被检测的信号强度有关的数值被输入到阵列中已分配给每一个物理信道的具体位置上，直到对应每个DECT信道的数值都输入完毕。由于每个信道的数值都存储于各自分配好的位置上，因此就没有必要再存储额外有关DECT信道标识的信息(这一信息可以从阵列中的存储位置获得)。

考虑便携式部分4试图与一个特定FP或一组FP同步的情况。PP4试图通过该FP的RFP来达到同步，该FP也提供了最佳可能的无线信号通信。根据图1的一般安排，假设所要的RFP是RFP 3e。PP依次扫描每个DECT信道，以确定每个信道上所接收的无线信号强度，并将数值输入到阵列21的相应位置。举例来说，如果RFP 3e正在一个占用DECT频道号6的时隙号19的DECT信道上传输，则代表从该DECT信道所接收的无线信号强度的数值会输入到阵列中位置33处。类似地，如果RFP3d正在另一个占用DECT频道号4的时隙号12的DECT信道上传输，则代表从该DECT信道所接收的无线信号强度的数值会输入到阵列21中位置35处。RFP 3a、3b…3e也将在一个DECT信道上传输至少N和Q信道信息，这些传输所引起的接收到的无线信号强度也将由在阵列相应位置上输入的数值来表示。

在运行中，DECT传输可能不是由PP4在本实例中所选的DECT信道上检测到，而是在其他一些DECT信道上检测到。实际上，在许多信道上检测到的无线信号强度相应于背景噪声。一个非DECT系统的传输，甚至仅仅是噪声，也可能导致在信道上检测到无线信号强度。在一些信道上检测到的数值可能还不高于固有噪声电平。

一旦代表接收到的无线信号强度的数值被输入到阵列中对应于每个DECT信道的适当位置上去，PP就可以开始检测能够为通信提供最高无线信号强度，并且连接到一个PP希望与之通信的FP的RFP。PP开始扫描阵列以寻找对应于最高接收的无线信号强度的数值。相关联的信道可以从其在阵列上的位置获得，PP试图在该信道上(允许该PP读取任意Q和N信道信息)建立一个同步(仅接收)载体以确定是否所要求的RFP确实正在该DECT信道上进行传输。如果已经确定不属于上述情况，则释放同步载体，PP扫描阵列以搜索对应于次高接收无线信号强度的数值。PP试图在与该数值对应的信道上建立同步载体，在检测的无线信号强度逐渐下降的信道上重复上述过程，直到找到最近的RFP，它是所需的FP或一组FP的一部分。PP会执行进一步的程序以达到准备好通过建立业务载体来发起到系统中的固定部分或从其接收呼叫的状态。扫描过程中有必要提出这样一个条件，即只有表示大于一个特定无线信号强度的无线信号强度的数值才会被选中。

当PP需要一个或多个DECT信道以建立业务载体时，它扫描阵列以查找代表最低检测无线信号强度的数值。检测到的低无线信号强度表明这些信道空闲可用作业务载体。与这些数值关联的信道可由数值在阵列中的位置确定。可以设立这样一个条件，即只有对应于检测到的低于特定门限的无线信号强度的数值才被选中。或者，可以选择最低的N个值，其中N是预定的数值。

一旦PP与RFP同步，则只要RFP指明一些时隙是盲时隙，PP在选择一个空闲信道时就可以在阵列中忽略掉这些时隙。而且，一旦PP确实与一个特定的FP同步，并选定了一个特定的RFP为最强(最近)，PP就会继续定期扫描每个DECT信道，目的是检测每个信道上接收的无线信号强度并更新阵列中存储的数值。这在PP处于移动中时尤其重要，因为这种情况下，PP可能会靠近或远离各个其他的RFP，这会影响在该PP处检测到的无线信号强度。根据更新后的数值，PP可以与另外一个RFP保持同步，判定另外一个RFP更强(更近)，并且转而与所述另外一个PP保持同步(使用广播的N-信道和Q-信道信息)。

虽然本实例中按各个DECT频道号的顺序分配阵列的行，按各个时隙的顺序分配阵列的列，但这不是本发明所必须的。阵列不必是二维阵列，还可以使用一维或三维存储阵列的其它方案。实际上，没有必要使用阵列来存储信息，可以使用有高和低接收无线信号强度的信道列表。列表中的项可以按接收信号强度排序。

现在假设PP4在图1中处于4a处的位置，并在与RFP 3b一起建立的业务载体上支持一个语音通信信道。(这之前PP4a已经识别出RFP3b是PP希望与之通信的最强的RFP)。如果PP4此时从位置4a移动到位置4b，则PP4b接收到的从RFP3b发射的无线信号将不会和PP4b接收的从RFP3d发射的无线信号强度一样高。在本实例中这会由阵列21中存储的数值表明，这是因为该阵列会定期用代表每个DECT信道上接收的无线信号强度的数值更新。PP尝试在有新的最高接收无线信号强度的信道上建立同步载体来读取N和Q信道信息。这样做的目的是确定负责该信道传输的任何RFP的标识。如果发现传输来自于PP也可与之通信的其他一个RFP时，这就意味着PP没有和最强的RFP通信，此处就是这种情况。如果确实是这样，则PP启动切换操作以便将通信信道转移至与新的最强的RFP建立的载体上。在本实例中，由位置4b上的PP4和RFP3b之间建立的业务载体所支持的通信会转移至由PP4和RFP3d之间建立的业务载体来支持。新的业务载体建立在被认为是空闲的DECT信道上。

即使和RFP3b建立的载体上接收的无线信号强度足够的高以至根据通信信道的质量可以提供满意的操作，也要进行切换操作。如前面已经讨论过的，这种切换操作会先于通信信道降质而发生。

在以上描述的实例中，存储于阵列中的数值定期得到更新。一旦对应于每个信道的数值得到更新，则会再次检查阵列中的数值，目的是确定哪个信道被表示为有最高信号强度。在这些信道上会建立同步载体来读取N-信道和Q-信道信息。然后会恰当地执行以上所述的识别最强的RFP及与其建立同步的程序。如果发现一个新的RFP合适，并且有一个业务载体已经在使用中，则切换将被启动。DECT标准中很好地定义了切换机制。

本发明中的设备可以以硬件、软件或是软硬件组合的形式实现。这样，权利要求中的一些部件(例如监测装置和启动装置)并没有明确地在附图的图表中被标示为分开的部分。本发明中的设备可以至少与其他通信设备的一部分来组合。但在一种实现方案中，设备被使用微处理器25来嵌入，微处理器25还进一步使用信道扫描装置24和阵列21。

正如上面已经提及的，并不是必须使用阵列。而且通常选择周期性地更新数值以提供满意的性能，同时又没有引起太多的功率消耗。原则上，作为连续监测无线信号强度的结果，操作中存储的数值可以被更新，但通常这会增加功率消耗。

本发明的切换操作可以连同其他切换准则一起工作。例如，如果对应一个RFP的DECT信道的质量比较差时(如果该信道上有干扰时就会发生这种情况)，则不会在该信道上建立载体。即使是在与该特定的RFP建立的信道上能够获得的无线信号强度很高的情况下，也可能出现这种现象。判断信道质量的一种方法是共同未决的题为“通信信道质量指示器”的WO专利申请的主题，该专利申请要求英国专利申请号GB9904351.5的优先权，在此引入以供参考。事实上，使用阵列存储有关多个通信系统信道上接收到的无线信号强度信息是共同未决的题为“无线通信信道管理”的WO专利申请的主题，该专利申请要求英国专利申请号GB9904348.1的优先权，在此也引入以供参考。

通过阅读本公开内容，对于本领域的技术人员而言，其它的修改将是显而易见的。这些修改可能会涉及到其它的特征，这些特征在设计、制造和使用系统、设备及其组成部分中是已知的并且可以被用于代替此处已经描述的特征或者作为它们的补充。

Claims (7)

1、用于在蜂窝通信系统中启动切换程序的设备，该蜂窝通信系统包含一个便携式终端和一个含有一个以上无线端点的固定终端，其中无线端点在地理上相互分离且用于通过无线射频链路与便携式终端建立无线射频通信，该设备包含：

用于监测在便携式终端接收的由无线端点发射的无线信号强度的装置(24,25)，以及

用于启动切换程序的启动装置(25)，该切换程序将支持的通信信道从由与第一个无线端点建立的无线链路来支持切换到由与所选择的另一个无线端点建立的无线链路来支持，一旦监测装置(24,25)确认上述另一个无线端点与当前所选无线端点相比，能够提供更高的接收信号强度，启动装置就立即启动程序以选择上述另一个无线端点。

2、根据权利要求1的设备，其中监测装置保存以数值形式存储在阵列(21)中的信号强度信息。

3、根据权利要求2的设备，其中通信系统使用预先规定的系统通信信道，并且数值被存储在阵列(21)的位置中，这样每一位置都被分配以一个特定的信道。

4、具有权利要求1,2或3中设备的通信系统，其中通信系统是DECT兼容通信系统(1)，便携式终端是DECT兼容便携式部分(4)，固定终端是DECT兼容固定部分(2)，并且每个无线端点是DECT兼容无线固定部分(3a,3b,3c,3d,3e)。

5、具有权利要求1,2或3中设备的DECT兼容便携式部分。

6、根据权利要求1至5中任何一项的系统，其中通信信道是DECT载体。

7、用于在蜂窝通信系统中启动一个切换程序的方法，该蜂窝通信系统包括一个便携式终端和一个含有一个以上无线端点的固定终端，这些无线端点在地理上相互分离且用于通过无线链路与便携式终端建立无线射频通信，该方法包含以下步骤：

监测便携式终端接收到的由无线端点发射的无线信号强度，以及

启动转换程序，以便将支持的通信信道从与第一个无线端点建立的无线链路上切换到与所选择的另一个无线端点建立的无线链路上，一旦确认上述另一个无线端点与当前所选无线端点相比，能提供更高的接收信号强度，就立即启动程序以选择上述另一个无线端点。

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