CN1650667A - 无线通信系统、无线通信装置及其监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线通信系统,具有形成通信子系统的多个单独的通信系统。第一用户单元(213)监控这些通信子系统的第一子集并且产生有关这些子系统的子集的特性的第一监控信息子集。第二用户单元(215)监控这些通信子系统的不同子集。用户单元(213、215)彼此传送监控信息或将监控信息传送给固定网络(301、303、305、307),该固定网络包括组合处理器(405)把这些监控信息子集组合为组合监控信息。本发明可应用于包括GSM、DECT和UMTS的多个通信系统。

Description

无线通信系统、无线通信装置及其监控方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统、无线通信装置及其监控方法,更具体地涉及蜂窝通信系统和监控不同通信子系统的方法。
背景技术
在蜂窝通信系统中,每个用户单元(典型的是移动站、通信终端、无线装置、用户设备、远程终端等等)与固定基站通信。从用户单元到基站的通信已知为上行链路,且从基站到用户单元的通信已知为下行链路。系统的总体覆盖区域被划分为多个分开的区域或单元,每个区域或单元主要由单一的基站覆盖。这些单元典型地在地理上区分,并且与相邻蜂窝有重叠的覆盖区域。图1说明了蜂窝通信系统100。在该系统中,基站101通过无线信道105与多个用户单元103通信。在该蜂窝系统中,基站101覆盖特定地理区域107内的用户,而其它的地理区域109、111由其他基站113、115覆盖。一些重叠区域117可以由多于一个单元覆盖。
当用户单元从一个单元的覆盖区域向另一个单元的覆盖区域移动时,通信链路将从用户单元和第一单元的基站之间向该用户单元和第二单元的基站之间变化。这已知为越区切换。特殊的,一些单元可以完全位于其他较大单元的覆盖区域内。
所有基站都与固定网络相互连接。该固定网络包括通信线路、交换机、到其他通信网络的接口以及操作该网络需要的各种控制器。来自用户单元的呼叫被通过该固定网络路由到对于这个呼叫的特定目的地。如果该呼叫在同一通信系统的两个用户单元之间,那么该呼叫被通过该固定网络路由到另一个用户单元当前所在的单元的基站。这样通过固定网络在两个服务单元之间建立了连接。作为选择的,如果该呼叫在用户单元和连接到公共交换电话网(PSTN)的电话之间,那么该呼叫被从服务基站路由到在蜂窝移动通信系统和PSTN之间的接口。然后从接口通过PSTN路由到电话。类似的处理可以用于其他公共或私人网络。
向蜂窝移动通信系统分配频谱用于用户单元和基站之间的无线通信。该频谱必须由同时使用该系统的所有用户单元共享。
共享该频谱的一种方法是通过已知为时分多址(TDMA)的技术。在TDMA通信系统中,该频谱典型地被划分为一些分开的频道或载频,并且对于这些载频的每一个,通过分配不同的时间间隔来服务多个用户单元。因此,在TDMA通信系统的例子GSM中,频谱被划分为200kHz的频道,每个频道被划分为八个分开的时隙。在给定频道上为用户单元分配特定的时隙以与服务基站通信。GSM的进一步的细节可以在1992年由Bay Foreign Language Books出版的ISBN为2950719007、作者为Michel Mouly和Marie-bernadette Pautet的“TheGSM System for Mobile Communications”中找到。
共享蜂窝频率的另一种方法是已知为码分多址(CDMA)的技术。在直接序列CDMA(DS-CDMA)通信系统中,信号与高速率代码相乘,从而信号被扩展到较大的频谱上。就这样扩展了窄带信道并且将其作为宽带信号发射。在接收方,通过把接收信号与在发射机用于扩展该信号的同一代码相乘来重现该原始窄带信号。通过使用不同的代码扩展的信号不能被接收机解扩展,而仍然保持为宽带信号。然后在解扩展操作之后通过滤波将其去除。在接收机,来自与所需信号同一频谱中的信号的大部分干扰也可以这样通过滤波滤除。因此,通过为不同的用户单元分配不同的代码,多个用户可以容纳在同一宽带频谱中。通过尽可能选择正交代码来选择代码以最小化单元之间引起的干扰。CDMA的进一步描述可以在ISBN为0-89006-8585、1997年Artechhouse出版社出版的作者为Glisic&Vucetic的“Spread Spectrum CDMASystem for Wireless Communications”中找到。CDMA蜂窝通信系统的例子是IS95和通用移动电信系统(UMTS)。
当前,远程终端或用户单元可接入的无线通信系统的数量逐渐增长。这些通信系统的服务、费用和可接入性各不相同,并且为了用户在给定的环境中使用最适合的通信系统,研发了能够在不同通信系统上工作的用户单元。同样,目前研发了能够潜在地使用诸如GSM900、GSM1800、GSM1900和DECT这些不同通信系统的GSM手机。被配备以使用所有这些通信系统的用户单元将理想地能够监控所有这些子系统并且选择最适于当前条件下用户单元的当前需要的通信系统。
甚至设计了更复杂的用户单元,这些用户单元能够使用甚至更广泛种类和更多数量的通信系统。因此,可以预计,软件可定义的无线电台不久将可用,它们能够使用以下通信系统的全部或大部分:
·GSM 900
·GSM 1800
·GSM 1900
·UMTS 1800
·UMTS FDD
·UMTS TDD
·UMTS TD-SCDMA
·IS95
·CDMA2000
·TDMA
·BRAN
·WLL
·蓝牙(Bluetooth)
·DECT
·固定接入(PSTN,LAN)
·IEEE802.11a
·IEEE802.11b
为了用户单元能够使用多个通信系统,单独的无线通信系统成为用户单元可用的通信系统集合所组成的较大覆盖通信系统中的子系统。
但是,为了用户单元能够确定哪个子系统是最佳子系统,需要它扫描并监控多个子系统。甚至对于当前市场上相关和简单的GSM用户单元,这都是复杂的并且需要耗费时间和资源的任务。由于用户可以使用的系统和业务的不同混合在不同区域之间可能显著不同,因此也增加了任务的复杂度。
当使用具有完全不同的无线接入技术的许多完全不同的通信子系统时,该问题变得更为严重。监控和扫描不同的子系统涉及用户单元的无线子系统的显著的重配置(假定单一的无线子系统,而不是显著增加复杂度和费用的并行无线电),以及与新的网络技术帧和广播时间表的同步。这个复杂度将使得扫描缓慢并且会干扰来自那个终端的当前有效通信。扫描的缓慢还可能延迟网络类型之间的呼叫切换,并且导致呼叫掉线。此外,监控将需要复杂的算法,因此增加了资源需求并且降低用户单元的电池寿命。
因此,当前用于监控不同通信系统的方案很复杂、缓慢并且非常耗费资源,因此需要一种用户单元监控通信系统的改进系统。
发明内容
本发明的发明人已经认识到,用于监控通信系统的现有方法不是最理想的,且能够被改进。本发明寻求提供在监控多个通信系统方面的改进,特别是寻求改善监控多个通信系统所需要的时间、资源和复杂度。
相应地,提供了改进。
附图说明
下面参照附图仅通过例子的方式描述本发明的实施例。
图1是根据现有技术的蜂窝通信系统的图示;
图2是根据本发明的实施例的通信系统的图示;
图3说明了根据本发明的不同实施例的通信系统,在通信系统中使用通信子系统来分发监控信息;
图4说明了根据本发明的实施例的具有监控信息的集中组合的通信系统。
图5说明了根据本发明的实施例的具有监控信息的分布组合的通信系统。
具体实施方式
图2是根据本发明的实施例的通信系统的图示。
在所描述的实施例中,一组用户单元可以接入众所周知的单独的通信系统GSM、UMTS TDD(时分双工)、UMTS CDMA(码分多址)和DECT。该组中的每个单独的用户单元能够接入一个、多个或所有的可用通信系统。因此形成的通信系统包括该组用户单元和作为通信子系统的各个通信系统。在优选实施例中各个通信系统(即,子系统)协作并且能够通过适合的网络接口共享用户单元信息。在优选实施例中,各个通信系统还能够互联,以便呼叫数据可以被从一个系统路由到另一个系统,从而允许呼叫从一个子系统向另一个子系统越区切换。但是,在其他通信系统中,这些子系统完全独立并且不共享信息或基础设施。在这种情况中,可能该组移动装置作为一个整体能够定义哪些单独的通信系统是该通信系统的子系统。因此,单独的通信系统可能由不同的运营商运营,它们可以完全独立的操作它们的网络而不考虑任何其他的通信系统,但是优选地和形成子通信系统的其他单独的通信系统协作并交换信息。
图2示出了在给定区域中的通信系统的多个基站201、203、205、207、209。两个基站201、203属于GSM通信子系统,一个基站205属于UMTS TDD通信子系统,一个基站207属于UMTS CDMA通信子系统,且最后一个基站209属于UMTS TDD通信子系统。图2进一步示出了当前位于该给定区域内的一组三个用户单元211、213、215。因此该组用户单元可以潜在地接入四个子系统(即,四个单独的通信系统之一)。为了确定使用或接入哪个通信子系统,每个用户单元必须确定与能够使用的每个通信子系统相关的信息。
因此,如果第一用户单元213能够在UMTS TDD,UMTS CDMA和GSM通信子系统上通信,它必须确定与这三个通信系统相关的信息。该信息典型地通过监控通信系统的主要无线条件,例如导频信号电平、信号电平等或通过接收由不同通信系统广播的并且与该通信系统的特性相关的信息来确定。但是,监控可以包括任何合适的信息,例如包括可用容量或同步信息。
根据所描述的实施例,第一用户单元213监控该通信系统的一个子集。在图2的例子中,第一用户单元213监控两个通信系统UMTSTDD和UMTS CDMA。这个监控具体包括测量这两个通信系统UMTSTDD和UMTS CDM的基站205、207的接收导频信号电平。用户单元的监控不需要限于该给定区域内的基站,而可以包括在其他区域中的相关通信系统的基站。
进一步根据所描述的实施例,能够在所有这四个通信子系统上通信的第二用户单元215监控通信子系统的第二子集,包括GSM通信系统和DECT通信系统。具体地说,第二用户单元215测量从GSM基站201、203和DECT基站209接收的导频信号电平。这些监控子集可以完全不同或完全重叠。在该组内的一些用户单元可以具有相同的监控子集,但是该组用户单元之外的至少两个用户单元将具有不同的监控子集。
根据本发明的实施例,第一用户单元产生的监控信息被传送给该组中的其他用户单元211、215。同样,第二用户单元产生的监控信息被传送给其他用户单元211、213。此外,其他用户单元211产生的任何监控信息被传送给其他用户单元213、215。之后组合来自不同用户单元211、213、215的监控信息,以产生与比用户单元211、213、215的一些或所有用户单元所监控的通信子系统更多的通信子系统相关的组合信息。
监控信息的组合可以以不同方式来实现。在优选实施例中,在用户单元内执行组合。这样,第二用户单元215将从第一用户单元213接收监控信息并且将组合有关UMTS TDD和CDMA通信子系统的信息与它自己对于GSM和DECT通信子系统产生的信息。因此,通过组合信息,将产生与所有可用通信系统有关的组合监控信息。此外,可以从多个用户单元接收与给定通信系统的给定特性有关的监控信息(或可以在本地产生以及从其他用户接收),并且可以组合这些信息,以便组合信息考虑到从所有源接收的信息。例如,可以通过平均接收值来执行组合。
在监控信息是导频信号电平的例子中,另一个用户单元213测量的信号电平被认为是在第二用户单元215接收的导频信号电平的指示。因为用户单元213、215彼此非常接近,因此电平一致或类似的假定是合理的,但是可以在不脱离本发明的情况下使用从用户单元接收的导频电平中估计不同用户单元的无线特性的任何已知方法。
如果监控信息与该与从基站到用户单元的无线特性独立的通信子系统的特性相关,那么典型地可以直接使用该监控信息。例如,如果第一用户单元213测量的监控信息与UMTS TDD通信子系统上的可用容量或特定服务的话务有关,那么该信息就可以同样地应用于第二用户单元215。监控信息的其它例子包括网络运行商的身份、采用的频率和代码、网络的广播配置以及同步信息,其中监控信息与越区切换或接入通信子系统相关并且可以由不能自己确定该信息的用户单元使用。
因此,根据本发明的实施例,对多个通信子系统的监控可以分布在多个用户单元之间,并且这些信息可以在这些用户单元之间共享。因此,单独的用户单元只需要监控可能的通信子系统的小子集,且仍然可以知道它相邻的所有子系统的性能,这些相邻子系统包括那些它自己不直接监控的子系统。这大大降低了单独的用户单元监控多个系统所需的资源和时间,从而加速了接入和越区切换,同时降低了用户单元的复杂度和电池消耗。
用户单元产生的监控信息可以以不同方式分发给其它用户单元。在用户单元执行监控信息组合的优选实施例中,监控信息优选地直接在用户单元之间传送,而不使用用于通信的通信子系统。在一个实施例中,在用户单元之间形成直接无线链路,以便用户单元在没有任何中介的情况下直接通信。在另一个实施例中,用户单元通过短距离ad-hoc网络通信。具体地说,ad-hoc网络可以是用于短距离的装置对装置通信的标准化网络,例如当前对短距离的ad-hoc无线网络标准化的802.11a或b。在另一些实施例中,链路可以由无线本地局域网(LAN)构成。在又一个实施例中,链路可以由蓝牙链路形成,其可以提供以下优点,即使用低成本标准化通信装置自动和动态形成到极接近的用户单元的链路。
在不使用用于通信的通信子系统情况下在用户单元之间形成链路的特定实施例中,通信子系统没有附加的负载。此外,由于可以使用任何合适的链路,因此不要求通信子系统适于或能够分发监控信息。这对完全分开和独立的通信子系统来说特别有好处,因为不需要通过单个和独立的通信子系统协调或交换监控信息。因此,单独的通信子系统可以独立于运营商知识而包含在该通信系统中,因为所需要的就是一组用户单元能够监控通信系统的不同子集并且共享信息。ad-hoc网络的特定使用提供了以下优点,即用户单元之间的适当链路可以动态并自动地形成,以配合用户单元当前的分布和位置。
图3说明了根据本发明的不同实施例的用于分发监控信息的通信子系统。
图3示出了图2的基站201、203、205、207、209和用户单元211、213、215。此外,图3示出了UMTS TDD基站205连接到UMTS TDD固定子网络301,UMTS CDMA基站207连接到UMTS CDMA固定子网络303,GSM基站201、203连接到GSM固定子网络305并且DECT基站209连接到DECT固定子网络307。因此,通信系统的固定网络通过单独的通信系统,即通信子系统的固定子网络的组合来构成。
第一用户单元203如之前所述地确定监控信息。确定的监控信息随后被传送给服务用户单元213的基站。在图3的例子中,用户单元当前处于TDD模式并且在TDD通信链路308上由TDD基站205服务。用户单元213通过该TDD链路309传送监控信息给UMTS TDD基站205。基站205传送接收的监控信息给UMTS TDD固定子网络301。同样,其他用户单元把他们确定的监控信息通过适当的链路,最好是服务链路传送给固定网络。因此,第二用户单元215使用服务链路311通过服务GSM基站203传送监控信息给GSM固定子网络305,第三用户单元211使用服务链路313通过服务GSM基站201传送监控信息给GSM固定子网络305。
固定子网络301、303、305、307通过通信链路315、317、319相互连接,并且接收的监控信息在所有固定子网络301、303、305、307之间传送,以便每个固定子网络301、303、305、307具有用户单元211、213、215任何一个产生的所有监控信息。然后在所有通信子系统上广播总的信息,以便该组中的所有用户单元接收所确定的所有监控信息。用户单元可以在接收总的监控信息时根据需要处理并且组合信息。例如,如果从多个用户单元接收到与特定通信子系统相关的监控信息,那么该信息可以被不修改地进行广播并且用户单元可以组合它,例如通过平均这些值。因此,在该实施例中,第一和第二监控信息的组合部分在固定网络执行并且部分在用户单元中执行。
图4说明了根据本发明的实施例具有监控信息的集中组合的通信系统。在该实施例中,所有固定子网络301、303、305、307通过通信链路401、403、405、407连接到用于组合监控信息的中心处理器409。因此,中心处理器409从所有用户单元211、213、215接收监控信息并且把这些信息组合为单一的监控信息集。优选地,单一的组合监控信息集包括来自所有用户单元的信息并且涉及所有通信子系统。但是,该单一的监控信息集可以仅包括来自用户单元的子集的监控信息或涉及通信系统的子集,例如取决于包含在监控组中的用户单元当前的性能。将监控信息集传送给所有广播该信息的通信子系统。因此,每个用户单元211、213、215都可以通过接收优选通信子系统的广播信道简单地接收涉及所有通信子系统的组合信息。此外,不需要单独的用户单元211、213、215处理任何信息,因为这已经通过中心处理器409集中完成了。
图5说明了根据本发明的实施例的具有监控信息的分布组合的通信系统。在该实施例中,所有固定子网络301、303、305、307都包括组合处理器501、503、505、507并且这些组合处理器直接通过通信链路509、511、513相互连接。每个组合处理器501、503、505、507都能够从其他组合处理器501、503、505、507接收监控信息并且能够向其他组合处理器501、503、505、507发送监控信息。因此,组合信息处理器501、503、505、507存储从用户单元报告给组合处理器501、503、505、507的通信子系统的监控信息并且把它传送给其他组合处理器501、503、505、507。此外,它可以从他们各自的组合处理器501、503、505、507接收用户单元211、213、215报告的有关其他通信子系统的监控信息。因此,每个组合处理器501、503、505、507将累积所报告的有关任何通信子系统的所有监控信息。它进一步组合监控信息以产生组合监控信息集,并在相关的通信子系统上广播该监控信息集。
根据本发明的一个实施例,监控信息包括有关产生监控信息时用户单元位置的信息。这样,用户单元传送的监控信息子集与关于监控通信系统时初始用户单元位置的信息一起发送。对每段单独的监控信息可以使用单独的位置信息,并且对整个传送的监控信息子集使用单一的位置标记。在该实施例中,接收监控信息子集的用户单元可以确定它靠近产生监控信息的位置的程度,并且从中确定该信息与该用户单元的相关程度。这样,接收用户单元可以只使用在用户单元当前位置的一定距离内产生的监控信息。此外,可以随着用户单元移动,使用位置信息来动态丢弃或接受接收的监控信息。在不脱离本发明的情况下,可以使用确定用户单元位置的任何已知方法。
根据本发明的一个实施例,监控信息包括有关监控信息产生时间的信息。因此,用户单元传送的监控信息子集就和与初始用户单元监控通信系统的时间有关的信息一起发送。对于每段单独的监控信息可以使用单独的时间信息,并且对整个传送的监控信息子集可以使用单一的时间标记。在该实施例中,接收监控信息子集的用户单元可以确定自执行监控以来过去了多少时间,并因此确定它与该用户单元的相关程度。在一个实施例中,时间信息是到期时间的形式,它附加在监控信息子集上并且指示直到该信息可能被认为有效的瞬时的时间。
所述的部件和功能可以任何适当方法来实现以提供适合的设备。具体地说,这些部件可以由单一的分立实体组成,也作为选择的可以通过修改现有部分或部件来形成。同样,所需要的修改可以以存储在存储介质上的处理器中可执行指令来实现,存储介质例如是软盘、硬盘、PROM、RAM或这些或其他存储介质的任意组合。特别是,可操作地监控和/或接入多个通信系统的用户单元可以以任何适当形式实现,无论是通过使用软件可定义无线电台、对于每个单独的通信系统具有独立电路的全并行用户单元还是通过任何其他装置。
应该理解,本发明有助于提供以下单独或任何组合的优点:
·它提供可在多个单独通信系统上工作的低复杂度的用户单元。
·它显著地减低了单独的用户单元监控多个系统所需要的时间,从而加速了接入和越区切换。

Claims (21)

1.一种具有服务多个用户单元的多个通信子系统的无线通信系统,包括:
第一用户单元,被安排以监控多个通信子系统的第一子集,从而产生与通信系统的第一子集相关的第一监控信息子集;
第二用户单元,被安排以监控与通信子系统的第一子集不同的多个通信子系统的第二子集,从而产生与该通信系统的第二子集相关的第二监控信息子集;和
用于把该第一和第二监控信息子集组合为与第一和第二组通信子系统的通信子系统相关的组合监控信息集的装置。
2.如权利要求1所述的无线通信系统,其中,该用于组合的装置在该第二用户单元中并且该通信系统包括用于从该第一用户单元传送该第一监控信息子集给该第二通信单元的装置。
3.如权利要求2所述的无线通信系统,其中,该用于传送第一监控信息子集的装置包括从该第一到该第二用户单元的直接无线链路。
4.如权利要求2所述的无线通信系统,其中,该用于传送第一监控信息子集的装置包括短距离ad hoc网络。
5.如权利要求2所述的无线通信系统,其中,该用于传送第一监控信息子集的装置包括一个无线蓝牙连接。
6.如权利要求1所述的无线通信系统,其中,该用于组合的装置在该通信系统的固定网络中并且该通信系统包括从该第一用户单元传送该第一监控信息子集给固定网络的装置以及用于从该第二用户单元传送该第二监控信息子集给固定网络的装置以及用于传送组合监控信息集给第一用户单元的装置。
7.如权利要求1所述的无线通信系统,进一步包括用于把该组合监控信息子集广播给多个用户单元的装置。
8.如权利要求7所述的无线通信系统,其中,该用于广播的装置被安排在多个通信子系统上以广播该组合监控信息集。
9.如前面任何一个权利要求所述的无线通信系统,其中,该监控信息包括与产生监控信息时用户单元的位置有关的信息。
10.如前面任何一个权利要求所述的无线通信系统,其中,该监控信息包括与监控信息的产生时间有关的信息。
11.如前面任何一个权利要求所述的无线通信系统,其中,每个通信系统包括子网络,并且其中用于组合的装置分布在这些子网络之间。
12.一种用于具有服务多个用户单元的多个通信子系统的无线通信系统的无线通信装置,包括:
用于监控多个通信子系统的第一子集从而产生与通信系统的该第一子集相关的第一监控信息子集的装置;
用于接收第二用户单元产生的与通信系统的第二子集有关的第二监控信息子集的装置,其中该第二用户单元被安排以监控与该通信系统的第一子集不同的多个通信子系统的第二子集;和
用于把该第一和第二监控信息子集组合为与第一和第二组通信子系统的通信子系统相关的组合监控信息集的装置。
13.如权利要求12所述的无线通信装置,其中,该用于接收第二监控信息子集的装置可操作地从该第二到第一用户单元的直接无线链路接收该第二监控信息子集。
14.如权利要求12所述的无线通信装置,其中,该用于接收第二监控信息子集的装置可操作地从短距离ad hoc网络接收该第二监控信息子集。
15.如权利要求12所述的无线通信装置,其中,该用于接收第二监控信息子集的装置可操作地从蓝牙连接接收该第二监控信息子集。
16.一种在具有服务多个用户单元的多个通信子系统的无线通信系统中的监控方法,包括以下步骤:
在第一用户单元中监控该多个通信子系统的第一子集,从而产生与通信系统的该第一子集相关的第一监控信息子集;
在第二用户单元监控与通信子系统的该第一子集不同的多个通信子系统的第二子集,从而产生与通信系统的该第二子集相关的第二监控信息子集;和
把该第一和第二监控信息子集组合为与第一和第二组通信子系统的通信子系统相关的组合监控信息集。
17.如权利要求16所述的监控方法,其中,该用于组合的装置在该第二用户单元中,并且该第一监控信息子集是通过从该第一到该第二用户单元的直接无线链路从该第一用户单元传送到该第二通信单元的。
18.如权利要求16所述的监控方法,其中,该用于组合的装置在该第二用户单元中,并且该第一监控信息子集是通过短距离ad hoc网络从该第一用户单元传送到该第二通信单元的。
19.如权利要求16所述的监控方法,其中,该用于组合的装置在该第二用户单元中,并且该第一监控信息子集是通过无线蓝牙连接从该第一用户单元传送到该第二通信单元的。
20.如权利要求16所述的监控方法,其中,把该第一和第二监控信息子集组合为组合监控信息集的步骤包括以下步骤:
从该第一用户单元传送该第一监控信息子集给固定网络;
从该第二用户单元传送该第二监控信息子集给固定网络;
在该固定网络中把第一和第二监控信息子集组合为组合监控信息集;和
传送该组合监控信息集给该第一用户单元。
21.如权利要求20所述的监控方法,其中,该传送组合监控信息集的步骤包括广播该组合监控信息的子集给多个用户单元的步骤。
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