CN1307788A - 在具有无线通信的蜂窝通信系统中在移动部分和基站之间控制通信连接移交的方法 - Google Patents

在具有无线通信的蜂窝通信系统中在移动部分和基站之间控制通信连接移交的方法 Download PDF

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Abstract

为了在一个具有处于移动部分和基站之间无线通信的蜂窝通信系统中,为移交从通信系统的一个不协调的未批准的工作状态进入通信系统的一个协调的批准的工作状态的通信连接做好准备,并且相反在较低能量消耗的情况下和在没有电路技术构造移动部分的情况下也做好准备,在支持不协调的未批准的系统工作状态的基站中实施“初始监听”。

Description

在具有无线通信的蜂窝通信系统中 在移动部分和基站之间控制 通信连接移交的方法
具有在移动和/或静止发射/接收设备之间无线通信的通信系统是具有一个在信息源和信息汇之间的信息传输链路的特殊信息系统，在该系统中例如基站和移动部分作为发射和接收设备用于信息处理和信息传输，并且其中
1)可以在一个优选的传输方向(单工)上或在二个传输方向(双工)上实现信息处理和信息传输，
2)信息处理主要是数字的，
3)经过远距传输链路在各种不同的用于信息传输链路复用FDMA(频分复用)、TDMA(时分复用)和/或CDMA(码分多址)的信息传输方法的基础上无线地实现信息传输，-这些方法例如按照无线传输标准，比如DECT[数字增强(以前：欧洲)无线通信；参见：德国柏林，(1992)一月/二月的信息技术电子学42，第一卷；U.Pilger的“DECT标准结构”23至29页，结合ETSI出版物ETS 300175-1…9，1992年10月和DECT论坛的DECT出版物，1997年二月，1至16页]，GSM[分组专用移动通信或全球移动通信系统；参见：德国柏林，(1991)六月，信息频谱14，第3卷；A.Mann的“GSM标准-欧洲数字移动无线网的原理”，137至152页，结合出版物通信实践1993年4月，P..Smolka的“GGSM无线接口-元件和功能”，17至24页]，UTMS[通用移动通信系统；参见：(1)：柏林45,1995，信息技术电子学，第一期，10至14页和第二期，24至27页；P.Jung、B.Steiner的“适合于第三代移动无线通信的具有共同探测的CDMA移动无线系统的提纲”；(2)：柏林41,1991,信息技术电子学，第六期，223页至227页和234页；P.W.Baier、P.jung、A.Klein的“CDMA-一个用于频率选择的和时间变化的移动无线信道的合适的多重访问方法”；(3)：电子、通信、计算机科学的基本原理的IEICE处理，1996年12月，E79-A卷，第12期，1930至1937页；P.W.Baier、P.jung的“CDMA神话和再访的实际”；(4):IEEE个人通信，1995年二月，38至47页；A.Urie、M.Streeton、C.Mourot：“用于UMTS的高级的TDMA移动接入系统”；(5)：通信实践，5/1995,9至14页；P.W.Baier:“扩展频谱技术和CDMA-最初军事技术取得的民用部分”；(6):IEEE个人通信，1995年二月，48至53页；P.G.Andermo,L.M.Ewerbring:“用于UMTS的基于CDMA的无线接入”；(7):ITG专业杂志124(1993)，柏林，offenbach:VDE出版社ISDN 3-8007-1965-7,67至75页；Dr.T.Zimmermann，西门子公司：“移动通信中CDMA的使用”；(8)：telcom report 16,(1993)。第1期，38至41页；Dr.T.Ketseoglou,Siemens AG和Dr.T.zimmermann，西门子公司：“第三代移动通信的有效的用户访问-多重访问方法CDMA使空间接口更灵活”；(9)：无线电了望6/98:R.Sietmann“争夺UMTS接口”，76至81页]WACS或PACS,IS-54,IS-95,PHS,PDC等等。[参见：IEEE通信杂志，1995年一月，50至57页；D.D.Falconer及其他：“用于无线个人通信的时分多址方法”]。
“信息”是一个很难理解的概念，其不仅代表内容(消息)，而且也代表物理表象(信号)。尽管消息的相同信号内容-也就是相同的信息-可能出现不同的信号形式。因此例如可以
(1)以图像的形式，
(2)作为所谈论的话，
(3)作为所写的字
(4)作为加密的字或图像传输关于一个对象的消息。
对此一般通过连续(模拟)信号表征根据(1)…(3)的传输方式，然而在根据(4)的传输方式中通常产生非连续的信号(例如脉冲、数字信号)。
在前面说明类型的通信系统中，当前通话的或者一个连接的转送或者移交、所谓的“移交”或“监管移交”是一个非常时间临界的过程，因为必须保证当前连接的连续性。特别是在具有无线通信的通信系统中出现各种情形或者情况，其中“移交”或者“监管移交”是可能的或者甚至于是必须的。根据这些情形例如在一个“单元内部移交”、“单元间移交”、“单元外移交”等等之间区分。
对于一个“移交”的实施来说需要例如一个移动的发射/接收设备、例如一个移动站或者一个移动部分，该设备建立到一个静止的发射/接收设备的连接、例如一个基站或者一个固定部分、在单元中维持相邻单元或者多个相邻单元的单元特殊的信息。通过这个方法接收这些信息的方法称作“监听”，也就是说由移动站监听例如一个控制信道、所谓的广播控制信道(BCCH)，在该信道上“广播”基站的上述单元特殊的信息。
问题在于，如果在一个不协调的未批准的情景中-比如在不同步的常驻基站的大量布置中-或在一个纯协调的批准的蜂窝情景中-比如在一个TDD-UMTS系统中-由于一个高的数据传输率移动站几乎占用全部的具有数据通信的物理信道，并且因此可以不接收相邻基站的“广播控制信道”，则移动站获得需要的单元特殊的信息，并且获得当前的参数，也就是说频率、时隙、相邻基站的代码，随着“移交”过程该连接应当转移到该相邻基站，或者在该基站内应当进行移交。
图1指出了一个可能的UTMS情景(通用移动通信系统)，其具有一个多蜂窝的、不仅以不协调的未批准的而且以协调的批准的系统工作状态运作的通用移动通信系统UMTS，该系统包含二个上述的情景。所描述的UMTS系统具有一个在第一无线蜂窝FZ1中起作用的第一通信系统TKTS1，其具有在一个形成为室内基站的第一基站BS1和带有n(n∈N)的主要形成为室内/室外移动站的第一移动站MS1…MSn之间的无线通信，该系统以不协调的未批准的系统工作状态运作。此外，该UMTS系统具有一个在第二无线蜂窝FZ2中起作用的第二通信系统TKTS2，其具有在一个形成为室外基站的第二基站BS2和带有m(m∈N)的主要形成为室内/室外移动站的第二移动站MSn+1…MSn+m之间的无线通信，该系统以协调的批准的系统工作状态运作。
一个另外的问题在于，对于一个从不协调的未批准的系统工作状态到协调的批准的系统工作状态的“移交”必须“监听”。
在一个已知的GSM情景中，实施一个“移动辅助移交”。对此在空时隙期间由移动站实施这个“监听”，也就是说移动站单独接收相邻基站的广播控制信道，选出具有最好接收质量的这一个基站，并且告知自身的基站。对此由移动站初始化该“移交”，并且由基站控制移交；因此谈论一个“移动辅助移交”。对此，这个事实有重要意义，即移动站在其现有的广播控制信道上已经获得网络运行器的预先信息，在哪一个频率上寻找相邻基站的广播控制信道。
不同于GSM情景，在一个已知的DECT情景中，实施一个“移动起始的并且移动控制的移交”。在此由移动站实施“监听”，同样由移动站控制移交。对此移动站不占有预先信息，即在哪一个信道上-也就是说在哪一个频率/时隙上-在“监听”时必须根据相邻单元的“广播控制信道”找寻。按照DECT术语“广播控制信道”相当于这样的信道，在该信道中发送“伪载体”信息。
在目前十分标准的蜂窝UMTS情景中，象在GSM情景中一样，同样计划一个“移动辅助移交”。由移动部分实施“监听”，由移动站初始化移交并且由基站控制移交。网络运行器方面的预先信息，在哪些信道上(在此基本上是代码，因为1的频率再用是适合的)在此具有较高的可能性也是必须的。
在所有上述情景中借助于移动站实施该“监听”。
在蜂窝范围内借助于由网络运行器预先为各自的移动站确定的预先信息解决初始监听(关于信道的信息，在该信道上可以接收相邻单元的“广播控制信道”)的问题，该预先信息通过现有的基站借助于广播控制信道传输到相关的移动站。仅仅DECT情景成为例外，因为在此对于协调的批准的运行状态来说放弃初始监听。因此，在蜂窝DECT运行状态中对于一个“单元内移交”来说移动站不断地全面扫描关于广播控制信道的相邻频率。可是考虑到“准备”时间、非对称的数据业务(多个时隙的分配)，这没有最佳解决。在不协调的DECT运行状态中仅仅一个单元内移交是可能的，以至不必初始监听。
从不协调的未批准的系统运行状态到协调的批准的系统运行状态(例如家庭TDD-UMTS系统到公共FDD-UMTS系统或公共TDD-UMTS系统)的移交迄今还不适用。
基于本发明的任务在于，在一个蜂窝通信系统中，该系统具有在移动部分和基站之间的无线通信，为从通信系统的一个不协调的未批准的运行状态(家庭操作或者私人操作)进入通信系统的一个协调的批准的运行状态(公共操作)的通信连接的移交做准备，以及相反在移动部分较低能量消耗的情况下和在没有电路技术构造移动部分的情况下做好准备。
通过权利要求1的特征解决这个任务。
基于本发明的想法在于，在支持不协调的未批准的系统运行状态的基站(第一基站)中实施开始提到的“初始监听”的问题。
这个方法呈现这样的优点，通过支持不协调的未批准的系统运行状态的第一基站，该基站事先不了解在相邻单元内的情况，由在临近单元内布置的基站在接入设备的情况下必须仅仅一次地实施“广播控制信道”找寻，并且然后才重新以较长周期的间隔必须实施“广播控制信道”找寻(参见：根据权利要求2的有益改进)。然后(例如经广播控制信道)这些信息被告知移动部分或者移动站。
对于移动站来说优点是基本上较低的电流消耗、提高“准备”时间，由第一移动实施初始监听，以及在纯家庭移动站或者室内终端的情况下的较低的综合性(综合性集成在第一基站中)。
由于第一基站首先通过“初始监听”获得关于相邻的公共单元的单元特殊信息(并且特别对于UMTS来说较高耗时的计算过程是必须的，以便没有预先信息就探测单元特殊的扰码)，因此首先使一个为了室内/室外目的形成的双模式移动站能够实施从室内到室外的一个特殊的时间临界“移交”。
在根据权利要求3和4的本发明的改进中，根本的想法在于，在室外和室内基站中实施监听。对于较高非对称数据传输率(仅仅在TDD模式中可能)的应用情况，这个优选方式不仅对于一个“室内到室外”移交而且也对于“单元内移交”呈现优点。因此在第一基站内的“监听”可以用于，具有较高下行链路数据传输率和较低上行链路数据传输率的一个非对称业务，并且相反也可以，以及在一个另外的载波频率上实施干扰测量，并且也许可能全部的非对称连接转到另外的载波频率上(干扰移交)。在保持高的数据传输率的情况下“室内到室外移交”同样是可能的。
如果“监听”功能性不仅集成在基站中，而且也附加集成在移动站中，因此具有较低下行链路数据传输率和较高上行链路数据传输率的非对称业务也可以从一个载波频率转到一个载波(干扰移交)。在这种情况下不可以由基站接任监听，因为在这里在差不多所有时隙上接收-在这种情况下由移动站实施“监听”。
根据图2至7阐述本发明的实施例。图示：
图2以具有一部分通用移动通信网络和在图1中的不仅以不协调的未批准的而且也以协调的批准的系统工作状态运行的通用移动通信系统为出发点指出了一个具有初始监听的修改的UMTS情景，
图3至7指出了用于基站BS1、BS2和移动站MS1…MSn、MSn+1…MSn+m的“监听”的时隙说明。
图2以具有一部分通用移动通信网络和在图1中的不仅以不协调的未批准的而且也以协调的批准的系统工作状态运行的通用移动通信系统为出发点指出了一个具有初始监听的修改的UMTS情景，
在修改的UMTS情景中，第一基站BS1和第一移动站MS1…MSn-正如在图1的UMTS情景中-处在第一无线单元FZ1中。同这个第一基站BS1相邻的-其中例如通过定义当然存在相邻关系，附属的无线单元、第一无线单元FZ1和第二无线单元FZ2、毗邻或重叠-首先是第二基站BS2，其处在完全覆盖具有第一基站BS1的第一无线单元FZ1的第二单元FZ2中，其次是另外虽然形成为第一基站BS1、可是由于在第一无线单元FZ1内同第一基站BS1的相邻关系称作另外的第二基站BS2的第二基站BS1.1…BS1.6，这些基站此外布置为直接与具有第一基站BS1的无线蜂窝FZ1邻接的，虽然形成为第一无线蜂窝FZ1，可是由于同具有第一基站BS1的第一无线蜂窝FZ1的相邻关系称作另外的第二无线单元FZ2的第二无线单元FZ1.1…FZ1.6。
对于初始监听，支持不协调的未批准的系统工作状态的、分配给第一单元FZ1的第一基站BS1在一个第一监控方式中为了移交通信连接接收相关的消息，这些信息是由同第一基站BS1相邻的、支持协调的批准的系统工作状态或不协调的未批准的系统工作状态的、分别分配第二单元FZ2、FZ1.1…FZ1.6的第二基站BS2、BS1.1…BS1.6中的至少一个分别在一个形成为“广播控制信道BCCH”的第一通信信道上发送。
接着第一基站BS1分析利用接收的关于信息内容和接收质量的消息，并且在一个形成为“广播控制信道BCCH”的第二通信信道上把一个按接收质量排列的、对于通信连接的移交所必需的参数的表传输到停留在第一单元FZ1中的第一移动站MS1…MSn，参数被分别分配给第二基站BS2、BS1.1…BS1.6中的一个。
图3至7分别根据一个具有八个时隙ZS1…ZS8的时隙说明指出了用于基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6和移动站MS1…MSn，MSn+1…MSn+m的“监听”情景。所有图3至7共同的是，基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6使用一个第一时隙ZS1作为“广播控制信道BCCH”，并且在基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6和移动站MS1…MSn、MSn+1…MSn+m之间，在一个第一频率f1上分别存在一个双向非对称的数据连接，该连接具有各多个接收时隙Rx1和发送时隙Tx1，这些时隙分别至少持续时隙ZS2…ZS6。此外，例如分别以表达式M(f2)、M(f3)说明，基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6和/或移动站MS1…MSn、MSn+1…MSn+m在一个第二频率f2上或在一个第三频率f3上实施“监听”M。
下面详细说明上述的图：
图3表明，移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS1…ZS6中与基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一个具有接收时隙Rx1和发送时隙Tx1的双向非对称的数据连接，基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在时隙ZS7、ZS8中维持一个到一个其他移动站的另外的双向数据连接，并且移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS7、ZS8中通过“监听”M例如在第二频率f2上为了移交通信连接相关的信息开始一个第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先确定的最大数据传输率并且在上行方向上一个可以预先确定的最小的数据传输率的情况下经过基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6传输非对称的数据连接。
图4表明，移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS1…ZS6中与基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一个具有接收时隙Rx1和发送时隙Tx1的双向非对称的数据连接，移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS7、ZS8中通过“监听”M例如在第三频率f3上为了移交通信连接相关的信息开始第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先确定的最大数据传输率并且在上行方向上一个可以预先确定的最小的数据传输率的情况下经过基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6传输非对称的数据连接，并且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在时隙ZS7、ZS8中通过“监听”M例如在第二频率f2上为了移交通信连接相关的信息开始第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先确定的最大数据传输率并且在上行方向上一个可以预先确定的最小的数据传输率的情况下经过基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6传输非对称的数据连接。
图5表明，移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS1…ZS7中与基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一个具有接收时隙Rx1和发送时隙Tx1的双向非对称的数据连接，并且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在时隙ZS8中通过“监听”M例如在第二频率f2上为了移交通信连接相关的信息开始第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先确定的最大数据传输率并且在上行方向上一个可以预先确定的最小的数据传输率的情况下经过基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6传输非对称的数据连接。
图6表明，移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS1…ZS7中与基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一个具有接收时隙Rx1和发送时隙Tx1的双向非对称的数据连接，并且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在时隙ZS8中通过“监听”M例如在第二频率f2上为了移交通信连接相关的信息开始第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先确定的最小数据传输率并且在上行方向上一个可以预先确定的最大的数据传输率的情况下经过基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6传输非对称的数据连接。
图7表明，移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS1…ZS7中与基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一个具有接收时隙Rx1和发送时隙Tx1的双向非对称的数据连接，移动站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在时隙ZS8中通过“监听”M例如在第三频率f3上为了移交通信连接相关的信息开始第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先确定的最小数据传输率并且在上行方向上一个可以预先确定的最大的数据传输率的情况下经过基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6传输非对称的数据连接，并且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在时隙ZS8中通过“监听”M例如在第二频率f2上为了移交通信连接相关的信息开始第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先确定的最小数据传输率并且在上行方向上一个可以预先确定的最大的数据传输率的情况下经过基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6传输非对称的数据连接。

Claims (5)

1．在具有无线通信的蜂窝通信系统中在移动部分和基站之间控制通信连接移交的方法，具有以下特征：
(a)在通信系统(UMTS)的一个不协调的未批准的工作状态中和在通信系统(UMTS)的一个协调的批准的工作状态中通过移动部分(MS1…MSn，MSn+1…MSn+m)初始化通信连接并且通过基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)控制通信连接，
(b)一个支持不协调的未批准的系统工作状态的、分配给一个第一单元(FZ1)的第一基站(BS1)在一个第一监控方式中为了移交通信连接接收相关的消息，这些消息是由至少一个同第一基站(BS1)相邻的、支持一个协调的批准的系统工作状态或不协调的未批准的系统工作状态的、分别分配给一个第二单元的第二基站(BS2、BS1.1…BS1.6)分别在一个形成为“广播控制信道(BCCH)”的第一通信信道上发送的，
(c)这个第一基站(BS1)分析利用接收的、关于信息内容和接收质量的消息，并且在一个形成为“广播控制信道(BCCH)”的第二通信信道上把一个按接收质量排列的、对于通信连接的移交所必需的参数的表传输到停留在第一单元(FZ1)中的第一移动部分(MS1…MSn)，参数被分别分配给第二基站(BS2、BS1.1…BS1.6)中的一个。
2．按照权利要求1的方法，其特征在于，以接入第一基站(BS1)开始以一个预先规定的周期性的时间间隔接入第一监控方式。
3．按照权利要求1或2的方法，其特征在于，为了移交通信连接相关的信息在移动部分(MS1…MSn,MSn+1…MSn+m)中和/或在基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)中开始一个第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先规定的最大数据传输率和在上行方向上一个可以预先规定的最小数据传输率的情况下经过基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)传输非对称的数据连接。
4.按照权利要求1至3之一的方法，其特征在于，为了移交通信连接相关的信息在基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)中开始一个第二监控方式，以便当在下行方向上一个可以预先规定的最小的数据传输率和在上行方向上一个可以预先规定的最大数据传输率的情况下经过基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)传输非对称的数据连接。
5．按照权利要求1至4之一方法，其特征在于，按照CDMA、FDMA和/或TDMA访问方法并且按照TDD和/或FDD原理实施无线通信。
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