CN1323496A - 改进蜂窝通信系统中网络资源利用的方法和系统 - Google Patents

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J·舒尔茨
L·约翰松
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Abstract

公开了一种多级结构的蜂窝(10)网(100),当一个现用的移动站请求服务,要求使用在处理进行中的呼叫(或更改为,在呼叫建立期间)的小区(14,16,18,20,22,24)中不可用的网络资源时,网络(100)检查在较高等级上的小区(12,14,16),确定是否所需的资源是可用的。如果在较高等级的小区中该资源是可用的,呼叫被转移给此小区并将该资源分配给此呼叫。该呼叫可被保持在较高级的小区中直到该资源不再需要,或者找到能够提供所需资源的“更好的”小区为止。

Description

改进蜂窝通信系统中网络资源利用的方法和系统
发明背景
发明的技术领域
本发明一般涉及移动通信领域，具体地，涉及在蜂窝通信系统中利用转移改进网络资源利用的一种方法和系统。
相关技术描述
可将分级(分层)的小区结构用作在移动无线电话系统中获得较高网络容量的一项措施。例如，在日本已在将分级小区结构(HCS)用在个人数字蜂窝(PDC)系统中，以便将不同规模的小区用于覆盖相同的地理区域。利用这样一种分级小区结构方法，PDC网络的无线电信道频率可以比通常的小区结构更大程度上得到重复使用，这就导致了较高的容量(通信业务负荷)。在这方面，一种分级结构的网络可以采用转移步骤命令一个移动站(MS)从一个无线电信道频率移动到在相同小区或不同小区中的另一个无线电信道频率。
利用这样的小区结构方法引起的一个问题是由无线电网络提供的某些，专门的通信资源在所有等级，特别是在希望较高容量的那些网络的小区中并不一定被保持和利用。这样一种资源在典型情况下，较低等级小区中不能被利用的例子是全速率通信业务信道，或者电路切换的数据传输服务。在利用HCS的无线电网络中，经营者一般将提供这些资源的网络配置在较高等级，较宽覆盖的小区中(例如：层3或在三层的HCS网络中的“伞形”小区)。照此，在现有的移动系统中，MS接入在无线电网络中“最佳”可用的小区(例如，较高的载波对干扰和载波对邻道之比)。然后网络在最低可能等级上的小区中分配一个通信业务信道(TCH)给MS。因此，当一个现用的MS请求服务，要求使用特定的资源(例如，全速率通信业务信道，或电路切换的数据传输服务)，并且如果该资源在处理进行中的呼叫的小区中并不是可用的，则将不对该呼叫提供所要求的服务。因而，网络将最可能是断开此呼叫。然而，如以下要详述的那样，本发明成功地解决这个问题和其它有关的问题。
发明概述
依据本发明的一种最佳实施方案，在一个HCS网络中，当一个现用的MS请求服务，要求使用一种在处理进行中的呼叫(或，另一种情况，在呼叫建立期间)的小区中不能使用的网络资源时，该网络检查较高等级上的小区，以确定是否所要求的资源可得到。如在较高等级小区中该资源是可得到的，则“呼叫”被转移到该小区并将该资源分配给此呼叫。呼叫可被保持在较高等级的小区中直到该资源不再需要，或者找到能够提供所需资源的“更好的”小区为止。
本发明的一个重要的技术优点是网络经营者可根据不同通信资源的容量建立一个无线电网络的计划。
本发明的另一个重要的技术优点是网络资源的利用程度比起通常的方法大大增加。
还是本发明的另一个重要的技术优点是灵活的资源利用使得更多的呼叫能够在较低层的小区中被建立，这就允许移动站在较低功率电平上发送，从而节省电池功率。
本发明的再一个技术优点是灵活的资源利用允许更多的呼叫在较低层小区中被建立，也降低了网络中总的干扰水平。
附图简述
通过结合附图参考以下的详述，可以更全面地理解本发明的方法和设备，其中：
图1是用作说明一种移动无线电话网的示范性分级小区结构的简图，可用于实现本发明的一种最佳实施方案；
图2是一种示范性蜂窝网的简化方框图，可用于实现本发明的最佳实施方案；和
图3是用作说明一种示范性移动基站子系统的简化方框图，可与图2中所示的蜂窝网中的一个或多个移动服务交换中心和无线电基站联合来实现本发明的最佳实施方案。
附图详述
通过参考附图1-3，将更充分理解本发明的最佳实施方案及其优点，同样的数字用于各个图中同样的和相应的部件。
本质上，依据本发明的一种最佳实施方案，在一种分级结构或分层的蜂窝网中，当一个现用的MS请求服务，要求使用在处理进行中的呼叫的小区中不可用的网络资源时，网络检查在较高等级上的小区，确定是否所需的资源是可用的。如果在更高等级的小区中该资源是可用的，该“呼叫”被转移到此并将该资源分配给此呼叫。呼叫可被保持在较高等级的小区中，直到该资源不再需要，或者找到能够提供所需资源的“更好”的小区为止。
具体是，图1是用作说明移动无线电话网的一种示范性分级小区结构(10)的简图，可用于实现本发明的一种最佳实施方案。所示的示范性HCS10表示一种三层小区结构。在最高层(也就是层3)上至少一个“伞形”小区12，在次低级上(也就是层2)多个“正常的”小区14,16，和分级的最低级(也就是层1)上多个“微”小区18,20,22,24。明显地，虽然没有直截了当地示出，无线电网可包括多于一个这样的“伞形”小区，连同相应组的“正常”和“微”小区。在此所描述的HCS概念也可被扩展到包括一个或多个附加等级的小区(例如，所谓的“皮”小区和/或“宏”小区)。
图2是一种示范性蜂窝网(100)的简化方框图，可用于实施本发明的最佳实施方案。示范性网络100包括一个网关移动服务交换中心(GMSC)102，被连到主位置寄存器104和多个MSC106,110。本质上，GMSC102的功能是将网络100连到其他网络，并且是从其他网络到移动用户和从移动用户到其他网络的呼叫的入/出点。HLR104是一个数据库。含有包括网络中用户MS当前位置的用户信息。MSC106,110与它们的各自的网关位置寄存器(GLR)108,112组合，控制呼叫的路由，位置注册，和转移。GLR108,112是数据库，负责存储和更新位于它们的各自的MSC/GLR覆盖区域中的MS的用户信息。MSC 106,110被连到各自的多个无线电基站(RBS)114-121，每个规定一个小区。如以下要详细描述的那样，由RBS114-121规定的某些小区可表示图1所示的某些小区12-24。用户MS(未示出)被通过无线电空中接口和RBS114-121连到MSC106或110。
图3是用作说明一种示范性移动基站子系统(MBS)200的简化方框图，可与蜂窝网100(图2)中的一个或多个MSC/GLR和RBS联合来实现本发明的最佳实施方案。例如，与MSC/GLR106/108联合的MBS(200)可为某些RBS(例如，114,116)和小区或由此所规定的小区(例如图1中的“伞形”小区12或“正常”小区14,16)。在这点上，描述可由所示的MBS提供的某些示范性通信资源(和有关的概念)是有用的。
在PDC系统(但并不只限于这种系统)中，RBS114,116可包括双重速率设备，提供能够进行全速率和半速率连接的资源。这样的双重速率设备提供三个双重速率信道对。照此，“信道速率”(也就是全速率或半速率)指明当前用于通信业务信道的信道速率。“双重速率信道对”表示一起提供能够进行一个全速率连接或两个半速率连接的双重速率设备上的信道。这样一种双重速率信道对包括对应于无线电空中接口时隙TS0/TS3,TS1/TS4，或TS2/TS5的信道。
“双速率通信业务信道”表示一种包括在双速率信道对中的通信业务信道，能够进行半速率连接。与双速率信道对中的其他信道一起，双速率通信业务信道能够进行全速率连接。全速率通信业务信道表示一种进行全速率连接的通信业务信道。例如，在PDC无线电空中接口中，一个全速率通信业务信道对应于一个全速率时隙，TS0-TS2。一个全速率时隙对应于两个半速率时隙。半速率通信业务信道表示一种进行半速率连接的通信业务信道。例如，在PDC无线电空中接口中，一个半速率通信业务信道对应于一个半速率时隙，TS0-TS5。
回到图3，示范性MBS200包括多个交换终端电路(ETC)202,208，作为组开关206和其他网络及RBS210中的发送接收机(TRX)212之间的干线接口(如位速率适配器)起作用。组开关206能够切换呼叫，以便将代码转换器速率适配器(TRA)204包括在连接中或排除在连接外。TRA-TRX链路214是在TRA204和TRX212之间的一种连接，可以传送多种全速，半速，或双速语音信道。
在本实施方案中，在MBS200中的通信业务功能处理网络100的这部分中的无线电信道连接，例如，包括控制某些物理信道，处理所有的逻辑信道，和控制MSC(106)中的RBS210和TRA204。TRA204执行速率变换，从在组开关206和主干线中使用的64Kbps脉码调制(PCM)链路到语音连接中所用的速率。照此，如果需要速率变换，组开关206可将TRA204接入到连接中。
取决于通信业务量，TRA204可在许多不同的模式中工作。在一种模式中，TRA204将11.2Kbps向量和激发的线性预测(VSELP)编码的语音数据(对于所包含的网络的MS的语音连接)变换成64Kbpsμ-律PCM编码的语音信号。当网络MS被连到任何终端而不是任何网络MS时使用这种模式。在第二种操作模式中，如果有从一个网络MS到另一个网络MS的呼叫时，TRA204并不变换来自MS的信号，而是利用64Kbps非约束性的数字信道将11.2Kbps VSELP编码的语音信号传送到网络。这种模式只对PDC中的全速率信道是有效的，并被用于消除对于语音数据的编码/解码的位能两次，这种位能可能由于MS对MS的呼叫产生的。在第三种操作模式中，TRA204可在非语音数据模式中操作(例如，电路切换的数据传输服务模式)。在PDC中，这种模式只对于全速率信道有效。
对于本例，可假定在网络10中较低层的小区(例如，14,16)可对所用的每个TRX提供多路复用，照此，在PDC中，在这些小区中每个的两个TRA-TRX链路214可被多路复用成一个64Kbps时隙。因此，给定这种资源限制后，在这些小区的每一个之中每个TRX(如212)只有一个电路切换数据传输服务呼叫可被建立。换句话说，在较低层的小区中用于传送电路切换数据传输服务呼叫的容量是相当低的。
另一方面，对于这个PDC的例子，可以假定，在网络中对于较高层小区(如，12)中的TRX(212’)不提供多路复用。因此，不存在这种资源限制给定以后，由每个TRX(212’)使用的所有三个时隙可传送电路切换数据传输服务呼叫。换句话说，在较高层的小区(如12)中，用于传送电路切换的数据传输服务呼叫是相当高的。
关于通过图1-3举例的网络，更具体而言，假定规定较高层小区(如12)的每个RBS210’(或，如114,116)包括10个TRX，每个TRX能够处理3-6语音信道或1-3非语音(数据)信道。规定较低层小区(如，14,16)的每个RBS210(或，如118,120)包括2个TRX，每个这样的TRX能够处理3-6个语音信道或1-3个非语音信道。在这种情景下，如果较低层小区(如14,16)正在各自的TRA-TRX链路(如，214)上利用多路复用，那末这些较低层小区中每一个只可能建立两个非语音呼叫。
在一种通常的网络中，如果在这些较低层小区的每一个中有两个这样的进行中的呼叫，并且第三呼叫想在此小区中请求电路切换的数据传输服务，则网络将拒绝对此呼叫提供电路切换的数据传输服务资源。最后，网络可能断开此呼叫。然而，依据本发明的最佳实施方案，网络10/100确定是否较高层的小区(12)具有这样可用的信道(如未在用)，能够传送所要求的电路切换的数据传输服务，和执行通常的对于MS和呼叫的小区间转移，从较低层小区到较高层小区中适当的信道。MSC/GLR(106/108)存储关于哪些资源在哪些小区中可用的适当信息，并控制小区间的转移步骤。然后由较高层小区中的资源对此呼叫提供所要求的电路切换的数据传输服务。很明显，虽然以上所描述的示范性实施方案涉及小区12和14,16之间的分级关系，本发明并不打算被如此限制住。例如，分级关系和小区间转移可以在较低层小区18,20,22,24中之一和较高层小区14,16中之一进行。概括地说，如果一个(层)小区并不提供服务/资源，但可由另一个(层)小区提供，那末(依据本发明)网络可以将进行呼叫的MS(和请求该服务)转移到能够处理该服务和呼叫的层中的一个小区上。网络可以将此呼叫保持在能够处理此服务的小区中，直到呼叫被断开，“特定的”资源不再为此呼叫所需要，或者找到一个可以提供此服务，带有适当资源的“更好”的小区为止。在后一种情况下，网络MSC可以实行转交，将该呼叫传送到“更好的”小区。
虽然本发明的方法和设备的一种最佳实施方案已在附图中示出并在以上详述中作了描述，但将会理解，本发明并不限于所公开的实施方案，能够有许多重新的安排，修改和替换而不偏离由以下的权利要求所述和规定的本发明的精神。

Claims (21)

1．一种在分层蜂窝网中改进通信资源利用程度的方法，包括以下步骤：
在第一层小区中的呼叫期间，请求与通信资源有关的一种服务；
确定在所述的第一层小区中所述的呼叫期间，是否所述的通信资源是可用的；
如果在所述的第一层小区中所述的呼叫期间，所述的通信资源是不可用的，确定是否在第二层小区中在所述的呼叫期间所述的通信资源是可用的；
如果在所述的第二层小区中所述的呼叫期间，所述的通信资源是可用的，将所述的呼叫从所述的第一层小区转移到所述的第二层小区。
2．如权利要求1的方法，其中所述的呼叫包括呼叫建立步骤。
3．如权利要求1的方法，其中所述的第一层小区是比所述的第二层小区低的等级的小区。
4．如权利要求1的方法，其中所述的分层蜂窝网包括一种分级的小区结构。
5．如权利要求1的方法，其中所述的分层蜂窝网包括一种分层的PDC网。
6．如权利要求1的方法，其中所述的通信资源包括一个全速率的通信业务信道。
7．如权利要求6的方法，其中所述的服务包括数据服务。
8．如权利要求6的方法，其中所述的服务包括一种电路切换的数据传输服务。
9．如权利要求1的方法，其中所述的第一层小区包括一个正常的小区。
10．如权利要求1的方法，其中所述的第一层小区包括一个微小区。
11．如权利要求1或2的方法，还包括以下步骤：
确定是否在一个较好的小区中在所述的呼叫期间，所述的通信资源是可用的。
如果在所述的较好小区中，所述的呼叫期间，所述的通信资源是可用的，则将所述的呼叫从所述的第二层小区转移到所述较好小区。
12．一种多层的蜂窝网，包括：
在所述的蜂窝网中规定第一层小区的第一基站；和
在所述的蜂窝网中规定第二层小区的第二基站，所述的蜂窝网还包括：
在所述的第一层小区中的呼叫期间用于请求与通信资源有关的服务的装置；
在所述的第一层小区中的所述的呼叫期间，确定是否所述的通信资源是可用的；
如果在所述的第一层小区中的所述的呼叫期间，所述的通信资源不可用，确定是否在第二层小区中的所述的呼叫期间，所述的通信资源是可用的；
如果在所述的第二层小区中的所述的呼叫期间，所述的通信资源是可用的，将所述的呼叫从所述的第一层小区转移到所述的第二层小区。
13．如权利要求12的多层蜂窝网，其中所述的呼叫包括呼叫建立步骤。
14．如权利要求12的多层蜂窝网，其中所述的第一层小区是比所述的第二层小区低等级的小区。
15．如权利要求12的多层蜂窝网，其中所述的分层蜂窝网包括一种分级的小区结构。
16．如权利要求12的多层蜂窝网，其中所述的分层蜂窝网包括一种分层的PDC网。
17．如权利要求12的多层蜂窝网，其中所述的通信资源包括一个全速率的通信业务信道。
18．如权利要求17的多层蜂窝网，其中所述的服务包括数据服务。
19．如权利要求17的多层蜂窝网，其中所述的服务包括电路切换的数据传输服务。
20．如权利要求12的多层蜂窝网，其中所述的第一层小区包括一个正常的小区。
21．如权利要求12的多层蜂窝网，其中所述的第一层小区包括一个微小区。
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