CN1303575A - 使用位置信息改善多小区通信系统中的通信覆盖范围的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在采用相邻小区表的多小区通信系统(100)改善通信覆盖范围的方法。小区基站(114)向其小区(112)内的通信单元(128)提供通信和相邻小区表。相邻小区表(200)向通信单元通知可能是越区切换目标的其它小区。当固定网络设备(FNE)检测到一个特定的通信单元(128)已进入另一个小区和/或需要将其通信越区切换到另一个小区基站但已被拒绝时,小区基站(114)向通信单元发送与新小区有关的相邻小区表。通过新的相邻小区表(300),通信单元(128)可尝试通过越区切换到以前不知道的小区来保持其通信。这样,改善了该系统有效的通信覆盖范围。

Description

使用位置信息改善多小区通信 系统中的通信覆盖范围的方法
本发明涉及同日提交的，并转让给本申请的受让人的题为″改善多小区通信系统中的通信覆盖范围的方法″的待审申请。
本发明涉及无线通信系统，特别是改善多小区无线通信系统中的通信覆盖范围。
多小区无线通信系统是熟知的。该系统具有静止的固定网络设备(FNE)和移动用户。FNE包括分布在整个地区，但全部链接到交换和控制设备的多个小区基站。一个特定的小区基站能够为该小区的服务覆盖区内的用户单元提供通信。通过以相邻的方式互连和分布该小区，生成一个更加广阔的组合覆盖区。然后，在该组合区内任何位置的用户单元能够通过至少这些小区之一的小区基站获得通信。该用户单元可以在整个系统中行进，同时进行通信。由服务小区提供该用户单元的通信，但随着该单元接近该小区覆盖区的边缘，如果要维持该通信的话，必须将该通信越区切换到另一个小区。
小区之间的越区切换通信在多小区通信系统中是已知的。每当建立通信时并且当对通信进行越区切换时，从FNE向用户单元提供相邻小区表。相邻小区表作为用户单元可能的越区切换目标的列表。然而，当一个用户单元被阻止不能越区切换到其相邻小区表中的小区时出现了问题。这可能是由于相邻小区拥挤和没有可使用的资源造成的。服务小区继续向用户单元提供通信，但如果该单元继续远离服务小区移动，如果不完全终止该通信，将出现降低无线接收质量的问题。只有当通信单元能够成功地越区切换到相邻小区时，多小区无线通信系统可真正地提供广泛的通信覆盖范围。
随着多小区系统在支持用户单元的数量迅速增长方面的成熟，小区变得更小。例如，增加附加小区以覆盖诸如办公楼和体育场之类特别稠密的区域。这导致在各小区的覆盖区间有更大的重叠。一个小区的覆盖区正好延伸到第二小区的覆盖区是常见的。
对于当前使用的利用相邻小区表来进行越区切换，会造成两个问题。小区的附加重叠使相邻小区表越来越长。每当发射较长的相邻小区表时，这些相邻小区表消耗更多的带宽，并消耗更多的用户单元的处理和存储资源用来管理。其次，仅向用户单元提供服务小区的相邻小区表，但它可能完全跨越相邻小区行进而没有越区切换由该服务小区提供的通信。用户单元可能正好处在不在其相邻小区表中的小区的覆盖区中，但是其可能越区切换的小区却只能是其相邻小区表中出现的这些小区。
因此，需要向用户单元提供一种克服现有技术缺陷的改善越区切换技术的方法。
图1表示根据本发明优选实施例的多小区通信系统。
图2表示典型小区的第一代表性的相邻小区表。
图3表示典型小区的第二代表性的相邻小区表。
图4表示根据本发明优选实施例由向通信单元提供相邻小区表的FNE执行的步骤的逻辑流程图。
图5表示根据本发明优选实施例由获得相邻小区表的通信单元执行的步骤的逻辑流程图。
图6表示根据本发明另一个实施例由向通信单元提供相邻小区表的固定网络设备(FNE)执行的步骤的逻辑流程图。
图7表示根据本发明另一个实施例由获得相邻小区表的通信单元执行的步骤的逻辑流程图。
通常，本发明包括用于改善采用相邻小区表的多小区通信系统中的通信覆盖范围的方法。特定小区基站的FNE向其小区中的通信单元提供通信和相邻小区表。相邻小区表向通信单元通知可能是越区切换目标的其它小区。当FNE通过许多装置中的一个检测到一个特定通信单元已进入另一个小区的服务覆盖区和/或需要另一个小区中的信道，但被拒绝接入时，它向该通信单元发送与新小区有关的相邻小区表。通过向该通信单元提供新的相邻小区表，该通信单元现在可通过越区切换到以前不知道的其它小区来尝试保持其通信。这样，改善了该系统有效的通信覆盖范围。另外，这种用新的相邻小区表更新该通信单元的方法允许相邻小区表至少包含其覆盖区与目前的小区紧密相邻的那些小区。如果不是象本发明这样提供新的相邻小区表，原来的相邻小区表则必须包括非相邻小区，以便实现同样增加的覆盖范围。
参考图1-7可更全面地理解本发明。图1表示根据本发明优选实施例的多小区通信系统100。多小区通信系统100包括至少一个通信单元128和多个耦合到通信控制器150的小区基站102、106、110、114、122、126、135、138、142、146。多小区通信系统100最好包括一个可从设在伊利诺斯的萨姆堡的摩托罗拉公司买到的″iDEN″通信系统。因此，通信单元128最好包括许多″iDEN″电话中的任何一个。小区基站102、106、110、114、122、126、135、138、142、146以及通信控制器150最好包括以这样一种方式分布的″iDEN″基础设施部件，这种方式是形成包括多个小区101、104、108、112、120、124、134、136、140、144的广泛的通信覆盖区。包括小区基站102、106、110、114、122、126、135、138、142、146以及控制器150的设备被称为多小区通信系统100的固定网络设备(FNE)。
利用图1-5描述本发明涉及的多小区通信系统100的优选实施例的操作。图4和5分别是由FNE和通信单元执行的步骤的逻辑流程图，以便在本发明的优选实施例中有效地分配相邻小区表。由于对这些流程中的步骤来说，由FNE执行的那些步骤与通信单元执行的那些步骤经常是互补的，因此将它们放在一起讨论。当FNE通过包括具有有限项目的第一相邻小区表200(图2)的小区基站114向第一小区112中的通信单元128提供(404)通信116时，逻辑流程图400在步骤402开始。同样，当在第一小区112与通信单元128建立通信116，并且通信单元128接收(504)与第一小区112有关的第一相邻小区表200时，逻辑流程图500在步骤502开始。相邻小区表200包含与小区112相邻的覆盖区的小区101、104、120、134、124、108的出站通信信道射频。相邻小区表200在仅包括相邻小区的频率的意义上具有有限的项目。为向通信128提供通信116,FNE必须进行呼叫建立处理，以便分配其小区112中的通信信道。在优选实施例中，多小区通信系统100包括时分多址(TDMA)通信系统，因此，通信信道包括射频载波的时隙。然而，在另一个实施例中，通信信道可能包括射频载波(例如，在频分多址(FDMA)通信系统中)或正交码(例如，在码分多址(CDMA)通信系统中)。通常，呼叫建立处理包括处理该通信的始发者发出的呼叫请求，确定通信的参与者，和分配建立通信路径所需的系统资源。呼叫建立技术是熟知的，因此不再进一步讨论。
正在为通信单元128提供通信116的小区基站114的小区112是该服务小区，同时它提供该通信116。在优选实施例中，随着通信单元128向服务小区112的服务覆盖区的边缘移动(如图1中的箭头所示)，通信单元128可能向小区基站114发送新的小区请求信号130。在优选实施例中，通信单元128继续做出信号质量估算(SQE)和服务小区通信信道和如表200中包含的相邻小区的信道的接收信号强度指示(RSSI)的测量结果。当服务小区和相邻小区之间的信号质量测量结果中的差值满足越区切换标准时，向服务小区112的小区基站114发送新的小区请求信号130。该新的小区请求信号130包括来自相邻小区表200的通常不超过最好的两个越区切换候选者的信号质量测量结果。然后，FNE通过从包括至少一个由通信单元128做出的信号质量测量结果的通信128接收新的小区请求信号130来检测希望何时分配新的小区。
然而，在另一个实施例中，在没有来自通信单元的新小区请求信号的情况下，FNE可检测应将通信单元的通信越区切换到另一个小区。在该实施例中，通信单元会从FNE接收新小区请求信号。在一个这样的实施例中，作为做出的至少一个信号质量(例如，SQE和/或RSSI)测量结果，FNE可检测到希望为通信单元分配新小区。在通信单元进行该测量并将其发送到FNE的情况下，它可以是出站信号，或在一个或多个小区的FNE进行该测量的情况下，它可以是入站信号。在另一个替换实施例中，作为确定通信单元的地理位置的结果，FNE可以检测到希望分配新小区。也可以由FNE或由依次向FNE发送其地理位置的通信单元对通信单元的地理位置进行确定。稍后更深一步讨论如何进行该确定。
另外，在优选实施例中，通过接收新小区请求信号进行通信单元何时需要新小区中的信道的检测。基于信号质量测量结果的通信单元128确定需要越区切换，并请求(506)从服务小区112越区切换到另一个小区。FNE通过小区基站114从通信单元128接收新小区请求信号130。该新小区请求信号130包括通信单元128的至少一个相邻小区表越区切换候选者的至少一个信号质量测量结果。通信单元128正在请求在第二小区中工作，或换句话说，请求第二小区中的通信信道。FNE现在搜索(408)可使用的通信信道。如果(410)未能成功地搜索到可使用的通信信道，FNE必须拒绝(414)通信单元128接入新小区。而如果(410)成功地搜索到可使用的信道，由具有可使用信道的小区基站对入站信号进行信号质量测量(411)。如果(413)所进行的信号质量测量结果低于越区切换阈值，拒绝通信单元128在第二小区中工作的请求(414)。否则，如果(413)信号质量测量结果不低于越区切换阈值，准许在第二小区中工作的请求并进行向可使用信道的越区切换(412)。在该越区切换进行时(508)，该第二小区的小区基站向该通信单元发送与该第二小区有关的新的相邻小区表。在越区切换时，通信单元通过其新服务小区，即第二小区继续其通信，并接收(510)新的相邻小区表。由于辅助移动越区切换技术是熟知的，不再对它们进行任何更详细的讨论。由于本发明更多地涉及越区切换被拒绝的情况，而与原因无关，下面将更详细地描述尽管被拒绝，该通信将如何继续。
在优选实施例中，由FNE做出的信号质量测量可以导致新的小区分配被拒绝。然而，在替换实施例中，通信单元可以拒绝FNE做出的新小区分配。在接收到新小区分配时，通信单元可以做出一个或多个小区基站出站信道的至少一个信号质量测量结果并确定应拒绝该新小区分配。
在接收到对越区切换到另一个小区的拒绝(508)时，在该优选实施例中，通信单元128继续进行服务小区112和相邻小区表200的出站信道的信号质量测量结果。通信单元128继续比较(512)服务小区112与至少一个其它小区的信号质量测量结果，直到服务小区112与另一个小区的信号质量测量结果之间的差值达到相邻小区表更新阈值(514)。当达到该相邻小区表更新阈值时，通信单元128已确定需要一个新的相邻小区表。为请求一个相邻小区表更新，通信单元128通过小区基站114向FNE发送(516)相邻小区表更新请求132。在该优选实施例中，该相邻小区表更新请求132表示请求相邻小区表的小区。所指示的小区是其出站信道信号质量测量结果超过服务小区的出站信道信号质量测量结果大于该更新相邻小区表阈值的小区。当然，这可以是相邻小区表200中的任何小区，但为说明起见，假设小区134是相邻小区表更新请求132中指示的小区。
在接收(416)到指示请求相邻小区表的小区，即小区134的相邻小区表更新请求132时，FNE通过小区基站114向通信单元128发送(418)与第二小区134有关的相邻小区表300。然后，通信单元128接收(518)该第二相邻小区表300。与小区134有关的相邻小区表300包含覆盖区与小区134相邻的小区112、120、136、144、140、124的出站通信信道射频。即使不能分配新小区，也发送相邻小区表300。在现有技术中，由于通信单元仅接收与越区切换后的另一个小区有关的相邻小区表，越区切换被拒绝不会导致对相邻小区表的更新。新的相邻小区表将向该通信单元提供可准许越区切换的新越区切换候选者。当准许越区切换到只在新的相邻小区表中包含的小区时，改善了该通信系统的有效覆盖范围。假如想在不提供新的相邻小区表的情况下获得该改善的覆盖范围，需要在第一相邻小区表中包括至少一些新的相邻小区信息。因此，通过向通信单元提供与新小区有关的新相邻小区表，避免了在第一相邻小区中包括新的相邻小区信息。这样，通过将其项目限制到至多是与服务小区相邻的小区可使相邻小区表的长度最小。通过执行流程图400和500中所示的步骤，随着通信单元跨越多小区通信系统，向本发明优选实施例中的通信单元提供具有有限项目的更新的相邻小区表，而与小区接入关系无关。
至此，已表明在由通信单元发送相邻小区表更新请求和由FNE随后发送新的相邻小区表之前，由该通信单元检测希望何时分配新小区以及此后新小区分配被拒绝。然而，在一个替换实施例中，可能需要反复执行由通信单元检测希望何时分配新小区。在反复拒绝该新小区分配的情况下，该反复的检测将为该通信单元产生大量被拒绝的越区切换。然后，在该替换实施例中，建立越区切换拒绝阈值，并将越区切换被拒绝的数量与该阈值比较。在向该仍然被拒绝越区切换的通信单元发送新的相邻小区表之前，需要越区切换被拒绝的数量达到该阈值。在通信单元向FNE发送其越区切换请求的替换实施例中，通信单元反复请求越区切换并反复接收对越区切换的拒绝，产生大量被拒绝的越区切换。当越区切换被拒绝的数量达到一个阈值时，该通信单元则确定需要新的相邻小区表。当然，越区切换被拒绝的数量是通过对越区切换被拒绝的次数计数产生。可以由FNE或通信单元中的任一个进行越区切换被拒绝的计数。如果FNE对被拒绝的越区切换计数，在被拒绝的越区切换达到阈值时可发送新的相邻小区表。同样，如果通信单元对被拒绝的越区切换计数，在被拒绝的越区切换达到阈值时可发送相邻小区表更新请求。
图6和7表示由本发明的替换实施例中的多小区通信系统执行的步骤的逻辑流程图。由FNE执行逻辑流程图600的步骤，由通信单元执行逻辑流程图700的步骤。逻辑流程图600以FNE向通信单元提供(604)通信和第一相邻小区表开始(602)。同样，逻辑流程图700以通信单元在建立该通信时接收第一相邻小区表开始(702)。现在，FNE开始定期将该通信单元的地理位置确定(606)到比小区基站服务覆盖区的地理位置更大的专指性(specificity)。可利用不同的精度确定地理位置。例如，通过经该系统内的特定小区基站进行通信，了解该通信单元的地理位置处在该特定小区的服务覆盖区中的某处。可利用市场上可买到的象全球定位系统(GPS)接收机这样的设备以更大的专指性确定地理位置。另外，可从信号传播延迟确定离三个或多个小区基站的已知位置的距离，并因此通过已知的数学方法计算地理位置。此后，可通过确定该通信单元与至少三个小区基站位置之间的距离来定期确定该通信单元的地理位置。另一方面，通信单元可包含例如确定通信单元的地理坐标的GPS接收机。通信单元需要定期向FNE通知其所在位置。也可以在诸如相邻小区表更新请求之类的其它消息中包括其当前的地理位置。因此，此后FNE将通过从通信单元接收地理坐标来定期确定该通信单元的地理位置。
正在第一小区中的信道上进行通信的通信单元可确定需要进行越区切换。上面相对该优选实施例讨论了可如何做出该确定。此后，通信单元以新小区请求消息的形式从第一小区请求(706)越区切换。现在，FNE在接收该新小区请求消息时确定(608)该通信单元需要从第一小区中的信道越区切换到第二小区中的信道。如果满足如相对该优选实施例讨论的许多条件，FNE准许越区切换到第二小区中的信道。通信单元将该通信越区切换(710)到第二小区中的信道并接收与第二小区有关的相邻小区表。而如果不满足所有越区切换条件，FNE将拒绝(610)该通信单元接入到第二小区中的信道。
在图6和7的替换实施例中，通信单元在从FNE接收到拒绝(708)时更新(712)其在该通信期间从该服务小区接收的对被拒绝次数的计数。然后通信单元将其计数值与越区切换拒绝阈值比较。如果(714)仍未达到越区切换拒绝阈值，通信单元再次返回请求(706)越区切换到新小区。而如果(714)已达到越区切换拒绝阈值，通信单元向FNE发送(716)相邻小区表更新请求。因此，在该替换实施例中，在通信单元反复请求越区切换的情况下，FNE反复地确定(608)该通信单元需要从第一小区中的信道越区切换到第二小区中的信道，并反复拒绝(610)该通信单元接入第二小区中的信道。FNE还定期确定该通信单元的地理位置。随着FNE循环通过这些步骤，它确定(612)第一相邻小区表是否仍与该通信单元当前的地理位置有关，并且还确定(614)是否已从该通信单元接收到相邻小区表更新请求。当第一相邻小区表不再与该通信单元当前的地理位置有关，并且已从该通信单元接收到相邻小区表更新请求时，FNE向通信单元提供(616)与该通信单元当前的位置有关的第二相邻小区表。接收到(718)新的相邻小区表后，仍通过服务小区保持其通信的通信单元现在可尝试越区切换到一个新小区。
如上面讨论的，可由FNE或通信单元对被拒绝的越区切换进行计数。在刚刚讨论的替换实施例中，通信单元对越区切换被拒绝的次数计数，当达到该阈值时，向FNE发送相邻小区表更新请求。在FNE进行计数的实施例中，FNE可反复地确定该通信单元需要从第一小区中的信道越区切换到第二小区中的信道，并反复拒绝该通信单元接入第二小区中的信道以产生大量被拒绝的越区切换。然后当第一相邻小区表不再与该通信单元当前的地理位置有关时，并且当越区切换被拒绝的数量达到阈值时向通信单元提供第二相邻小区表。
也可仅根据该通信单元的地理位置对通信单元的相邻小区表进行更新。向通信单元提供第一相邻小区表；定期确定该通信单元的地理位置；当第一相邻小区表不再与该地理位置有关时，提供与该通信单元的地理位置有关的第二相邻小区表。与另外取决于信号质量测量结果和/或越区切换被拒绝的次数以确保只有在真正需要时才更新相邻小区表的其它实施例相比，该实施例有许多缺陷。可改进该实施例，以便同样在从通信单元接收到相邻小区表更新请求时更新相邻小区表。在此，确定第一相邻小区表不再与该通信单元当前的位置有关的步骤进一步包括从该通信单元接收相邻小区表更新请求的步骤。接收该相邻小区表更新请求将表示第一相邻小区表不再与该通信单元当前的位置有关。
本发明包括改善多小区通信系统的通信覆盖范围的方法。通过本发明，向进行通信但随着它们远离服务小区而不能越区切换到另一个小区的通信单元提供新的相邻小区表。在已被拒绝接入的新小区中接收新的相邻小区表避免了当通信单元不知道其当前的相邻小区表时出现的正在进行的通信的丢失。新的相邻小区表使通信单元了解了现在可能作为越区切换目标的所有小区。提高了该通信单元找到其越区切换的小区的可能性，而不是失去继续通信，提高了该系统的有效覆盖区。另外，提供新的相邻小区表而不需要通信单元首先越区切换允许相邻小区表仅包含其覆盖区与当前小区紧密相邻的那些小区而不损失有效的覆盖范围。因此，通常可使相邻小区表的长度最小并因此减小存储该相邻小区表所需的存储器规模。
虽然已参考本发明特定的实施例特别给出并描述了本发明，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可对其中的形式和细节做出各种改变。

Claims (7)

1．一种在具有对多个通信单元提供广泛通信覆盖的多个固定网络设备(FNE)的多小区通信系统中改善通信覆盖范围的方法，包括：
与第一小区中的通信单元建立通信；
检测出希望分配新小区；
拒绝新小区分配；和
即使不能分配新小区，发送与新小区有关的相邻小区表。
2．根据权利要求1所述的方法，其中检测步骤包括做出至少一个信号质量测量结果。
3．根据权利要求1所述的方法，其中检测步骤包括反复检测出希望分配新小区，其中拒绝步骤包括步骤：
反复拒绝新小区分配以产生大量被拒绝的越区切换；和
被拒绝的越区切换的数量达到一个阈值。
4．根据权利要求1所述的方法，其中拒绝步骤包括未能成功地搜索到可使用的信道的步骤。
5．一种在多小区通信系统中改善通信覆盖范围的方法，包括：
向通信单元提供第一相邻小区表；
将通信单元的地理位置定期确定到比小区基站服务覆盖区的地理位置大的专指性；
确定第一相邻小区表不再与该通信单元当前的地理位置有关；和
向通信单元提供与该通信单元当前的位置有关的第二相邻小区表。
6．根据权利要求5所述的方法，其中该通信单元正在第一小区中的信道上进行通信，该方法进一步包括步骤：
反复确定该通信单元需要从第一小区中的信道越区切换到第二小区中的信道；和
反复拒绝该通信单元接入第二小区中的信道；和
其中向该通信单元提供第二相邻小区表的步骤包括当第一相邻小区表不再与该通信单元当前的地理位置有关，并且已从该通信单元接收到相邻小区表更新请求时，向该通信单元提供第二相邻小区表的步骤。
7．根据权利要求5所述的方法，其中该通信单元正在第一小区中的信道上进行通信，该方法进一步包括步骤：
反复确定该通信单元需要从第一小区中的信道越区切换到第二小区中的信道；和
反复拒绝该通信单元接入第二小区中的信道，以产生大量被拒绝的越区切换；和
其中向通信单元提供第二相邻小区表的步骤包括当第一相邻小区表不再与该通信单元当前的地理位置有关，并且被拒绝的越区切换的数量达到阈值时，向该通信单元提供第二相邻小区表的步骤。
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