CN1756126A - 用于高速交通工具的无线通信系统与其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信系统与其方法，该无线通信系统包含有一固定式基站，具有一固定基站编号与一固定广播控制信道配置表，广播一固定广播控制通道，涵盖一第一范围；以及一第一基站，具有一第一编号与一第一广播控制信道配置表，广播一第一广播控制信道，该第一基站可移动地进出该第一范围。当该第一基站移动至该第一范围时，该固定广播控制信道配置表储存有该第一编号，该第一广播控制信道配置表储存有该固定基站编号。

Description

用于高速交通工具的无线通信系统与其方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统与其方法，特别是涉及一种用于高速交通工具上的无线通信系统与其方法。

背景技术

二十一世纪的高速交通工具势将扮演重要的运输角色，以台湾为例，在不久的将来，台湾高铁将正式上路营运，高速铁路列车的平均时速将高达300公里/小时以上，而除了卫星通讯之外，以目前一般的无线通信系统(如GSM及CDMA)而言，已不能使移动通信单元(mobile unit)，例如移动电话等手持式装置或无线通信模块，在如此快速的移动中仍维持稳定的通信连结。

目前一般的无线通信系统在面对移动通信单元于高速移动的状况下，会因为衰弱效应(fading effect)或是多普勒效应(Doppler Effect)等因素，以致于通信联结无法正常维持，以GSM900系统为例，即使在宽阔的郊区，也难以使移动速度超过250公里/小时以上的移动通信单元维持稳定的通信品质，因此，目前一般的无线通信系统的确不能满足高速铁路列车上的移动通信使用需求。若高速铁路列车对每一使用者提供一卫星电话以便使用者可于快速移动中与外界通信，则卫星电话的配置会大幅地增加高速铁路的经营成本，因此，如何改善现有的无线通信系统以符合未来高速交通工具的需求已成为一十分重要的课题。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种可应用于高速交通工具的无线通信系统与其方法，以解决上述问题。

本发明提供一种无线通信系统，其包含有：一固定式基站，具有一固定基站编号与一固定广播控制信道配置表，广播一固定广播控制通道，涵盖一第一范围；以及一第一基站，具有一第一编号与一第一广播控制信道配置表，广播一第一广播控制信道，该第一基站可移动地进出该第一范围；其中，当该第一基站移动至该第一范围时，该固定广播控制信道配置表储存有该第一编号，该第一广播控制信道配置表储存有该固定基站编号。

此外，本发明还提供一种无线通信方法，其适用于一无线通信系统，该无线通信系统包含至少一固定式基站，该固定式基站具有一固定基站编号以及一固定广播控制信道配置表，该固定式基站广播一固定广播控制通道，涵盖一第一范围，该无线通信方法包含有：提供一第一基站，具有一第一编号；移动该第一基站至该第一范围；以及储存该第一编号至该固定广播控制信道配置表。

本发明无线通信系统与方法是通过卫星通讯的方式以使一基站控制系统与该第一基站交换数据，而非通过已知有线网络的Abis接口来交换数据，因此，相较于人手一支卫星电话的成本，将使无线通信系统的应用更具经济效益。

附图说明

图1为本发明无线通信系统的示意图。

图2为图1所示的可移动的基站的功能方块示意图。

图3为图1所示的固定式基站的功能方块示意图。

附图符号说明

10无线通信系统             11高速列车

12基站                     13活动通信小区

14基站控制系统             15卫星

16a、16b、16c、16d、16e固定式基站

17、24储存单元

18、20移动电话

22a、22d、22e车站

23a、23b、23c、23d、23e固定通信小区

25检测器

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明无线通信系统10的示意图。无线通信系统10包含有一可移动的基站(base transceiver station，BTS)12、一基站控制系统(base station controller，BSC)14，以及至少一个固定式基站，请注意，在不影响本发明技术披露的前提下，图1中仅示出五个固定式基站16a、16b、16c、16d、16e，此外，固定式基站16a、16b、16c、16d、16e可以有线方式或无线方式与基站控制系统14进行数据交换。本实施例中，基站12架设于一高速交通工具，例如一高速列车11上，而基站12的信号涵盖范围对应图1所示之活动通信小区(cell)13。高速列车11出发后，其行驶于一运输路线上，也就是图1所示的路线X。

此外，请参阅图2，图2为图1所示的可移动的基站12的功能方块示意图。基站12会广播一广播控制信道BCCH1，且基站12包含有一第一储存单元17与一检测器25。第一储存单元17用以储存一固定基站编号表BSTable1以及一第一广播控制信道配置表BAList1，固定基站编号表BSTable1纪录着位于路线X上的所有固定式基站(如图1所示的固定式基站16a、16d、16e，但不包括固定式基站16b、16c)各自对应的固定基站编号BS2；所述固定基站编号BS2对应至这些固定式基站所使用的固定广播控制通道。而如业界所知，第一广播控制信道配置表BAList1中纪录着有一第一编号BS1，其对应基站12所使用的广播控制通道BCCH1。于高速列车11中，一移动单元(mobileunit)，例如移动电话18，位于活动通信小区13(即为基站12的信号涵盖范围)内，因此移动电话18便可经由已知全球移动通信系统(global systemfor mobile communications，GSM)或码分多址移动通信系统(code divisionmultiple access，CDMA)的通讯协议来与基站12进行通讯以交换数据。本实施例中，基站控制系统14与基站12之间经由卫星通讯来交换数据，亦即基站12可经由卫星15将移动电话18的输出讯号传递至基站控制系统14，而基站控制系统14亦可经由卫星15将控制指令下达至基站12。至于检测器25，其是用以检测固定式基站(例如固定式基站16a、16d、16e)的讯号强度，详细的操作方式会在之后描述，然而检测器25并非一必要组件，亦即在其它实施例中，本发明无线通信系统10可在基站12未设置检测器25的情况下使移动电话18与外界进行通讯。

一般而言，当高速列车11出发后，其行驶于路线X上，且会分别停靠于车站22d、22a、22e。如图1所示，车站22a周围设置有固定式基站16a、16b、16c，其中固定式基站16a、16b、16c的信号涵盖范围分别对应固定通信小区23a、23b、23c，请注意，在不考虑地形、气候等因素对无线讯号的干扰下，车站22a位于固定式基站16a的信号涵盖范围(固定通信小区23a)内，亦即车站22a周围的无线通讯是由固定式基站16a来控制。

固定式基站16a、16b、16c、16d、16e的构造与功能相同，以固定式基站16a为例，请参阅图3，图3为图1所示的固定式基站16a的功能方决示意图。固定式基站16a会广播一固定广播控制通道BCCH2，且固定式基站16a包含有一第二储存单元24，第二储存单元24用来纪录一可移动基站编号表BSTable2与一固定广播控制信道配置表BAList2。可移动基站编号表BSTable2记录着所有会停留于该固定式基站16a的可移动基站12的第一基站编号BS1；所述第一基站编号BS1分别对应至所述基站12所使用的所述广播控制通道；而如业界所知，固定广播控制信道配置表BAList2则至少纪录一固定基站编号BS2，其对应至固定式基站16a所使用的一固定广播控制通道BCCH2，以及所有相邻的固定式基站16b、16c所使用的固定广播控制通道。本实施例中，当高速列车11将进入车站22a所对应的固定通信小区23a中时，基站12便读取固定基站编号表BSTable1中对应涵盖车站22a的固定式基站16a的固定基站编号BS2，并储存至第一广播控制信道配置表BAList1以便于基站12趋近车站22a时(意即基站12移动至固定通信小区23a中时)，对照固定基站编号BS2而得知固定式基站16a所使用的固定广播控制通道BCCH2，此时，位于活动通信小区13内的移动电话18便从固定广播控制信道BCCH2获得讯息，因此当移动电话20的无线通讯欲由基站12控制而转而由固定式基站16a控制时，移动电话20可经由固定广播控制通道BCCH2的辅助来与固定式基站16a建立通信连结。此外，固定式基站16a中的固定广播控制信道配置表BAList2则会纪录基站12的第一编号BS1，所以，当基站12趋近车站22a时，固定式基站16a便可得知基站12所使用的广播控制通道BCCH1，此时位于固定通信小区23a(固定式基站16a的信号涵盖范围)内的移动电话20可从广播控制信道BCCH1获得讯息，因此当移动电话20的无线通讯欲由固定式基站16a控制而转而由基站12控制时，移动电话20可经由广播控制通道BCCH1的辅助来与基站12建立通信连结。

值得注意的是，与固定式基站16a邻近的其它固定式基站16b、16c由于没有纪录基站12的任何信息，因而便无法得知基站12的存在，因此，当设置有基站12的高速列车11靠近车站22a时，列车上的移动电话18将不会收到固定式基站16b、16c的信息，因而不会错误地连结至固定式基站16a以外的其它基站(例如固定式基站16b、16c)。

当移动电话18随着高速列车11于路线X上高速行驶时，移动电话18对外的通讯是利用基站12本身提供的广播控制信道BCCH1，而基站12再经由卫星通讯与基站控制系统14交换数据，如此，移动电话18于高速列车11高速行进间仍能与外界受发话端保有稳定的通讯质量。此外，当移动电话18进出高速列车11(例如一使用者带着移动电话18从车站22a进入高速列车11，或是离开高速列车11进入车站22a)时，无线通信系统10需要对第一广播控制信道配置表BAList1与固定广播控制信道配置表BAList2进行控管，以使移动电话18的通讯能够持续保持平稳顺畅。以下分成两种情况来讨论：

(一)移动电话18目前位于高速移动的高速列车11内，以及当高速列车11抵达车站22a后，移动电话18会离开高速列车11而进入车站22a：

当移动电话18于行驶中的高速列车11内时，移动电话18位于基站12的信号涵盖范围(活动通信小区13)内，移动电话18不受高速列车11行经却未停留的固定式基站的影响。

请参阅图1，当高速列车11趋近车站22a，也就是进入固定式基站16a的信号涵盖范围(固定通信小区23a)之内，架设于高速列车11上的基站12便读取第一储存单元17中的第一广播控制信道配置表BAList1所记录的固定基站编号BS2，其对应车站22a所对应的固定式基站16a所使用的固定广播控制通道BCCH2，此时位于活动通信小区13内的移动电话18从固定广播控制信道BCCH2获得讯息。

当高速列车11抵达并停留于车站22a，移动电话18便从高速列车11进入车站22a，此时移动单元18同时位于活动通信小区13与固定通信小区23a内，所以其同时接收广播控制通道BCCH1与固定式基站16a所广播的固定广播控制信道BCCH2的讯号；而由于移动电话18已经从固定广播控制信道BCCH2获得讯息，所以，移动电话18可由基站12顺利地转换至固定式基站16a来继续进行通讯。请注意，上述转换机制是依据业界所知的通话交递(handover)或是通信小区重新选择(cell reselection)。

由于高速列车11行驶于路线X，且沿线会经过多个车站，因此在本发明中，基站12将该多个车站各自相对应的多个固定式基站的固定基站编号依序纪录在固定基站编号表BSTable1里，并指出前一个使用的固定式基站，以判定下一个使用的固定式基站为何，请参阅图1与图2，固定基站编号表BSTable1里顺序记录的为对应依序为固定式基站为16d、16a、16e…的固定基站编号，因此，若前一个使用的固定式基站为固定式基站16d，则可得知下一个即将使用的固定式基站为固定式基站16a，因此即可确认即将使用的固定广播控制通道。以下将解释第一基站12如何确认其将接近的车站与其对应的固定式基站为何，然而并不限定于下列方法：

方法一：第一储存单元17记录基站12在路线X的移动距离(里程单位)与一默认值为D2的里程单位，因此依据路线X上的每一固定式基站位于路线X上的里程单位，即可进一步判断出基站12目前正要到达的固定式基站为何。举例而言，若固定式基站16a位于路线X的D里程单位之处，而因此，当纪录基站12于路线X的移动距离为D1里程单位，D-D1≤D2(默认值)，即表示基站12将移动至固定通信小区23a。请注意，此一方法不使用基站12上所设置的检测器25。

方法二：基站12具有一检测器25，检测器25用来检测固定式基站16a的讯号强度，以判断基站12是否移动至固定通信小区23a中。当检测器25检测到的讯号来自于固定式基站16a，且其讯号强度达到一默认值时，则可知基站12已移动至固定通信小区23a中。

藉由上述两种方法，当得知基站12已移动至固定通信小区23a，意即基站12将抵达车站22a，由于车站22a对应固定式基站16a，因此即可确认即将使用的广播控制信道为固定广播控制信道BCCH2，所以，基站12便从固定基站编号表BSTable1内读取对应固定通信小区23a(亦即对应固定式基站16a)的固定基站编号BS2，以及将其储存至第一广播控制信道配置表BAList1，且删除前一固定基站编号(其对应固定式基站16d)。

(二)移动电话18目前位于车站22a内，以及当高速列车11抵达车站22a后，移动电话18欲离开车站22a而进入高速列车11：

当移动电话18位于车站22a内时，移动电话18位于固定式基站16a的信号涵盖范围(固定通信小区23a)内。当高速列车11趋近车站22a时，固定式基站16a读取第二储存单元24中的固定广播控制信道配置表BAList2所记录的第一基站编号BS1，因此，位于固定通信小区23a内的移动电话18从基站12所使用的广播控制信道BCCH1获得讯息。此时由于移动单元18位于固定通信小区23a内，所以其同时接收广播控制通道BCCH1与固定式基站16a所广播的固定广播控制信道BCCH2的讯号。

在高速列车11抵达车站22a后，移动电话18从车站22a进入高速列车11，因为之前已经得知基站12所使用的广播控制通道BCCH1，所以，移动电话18可马上由固定式基站16a转换至基站12继续进行通讯服务，如前所述，其转换机制为业界所知(例如通话交递或是通信小区重新选择)。而当基站12离开固定通信范围23a时，固定式基站16a自固定广播控制信道配置表BAList2内删除编号BS1以及基站12自第一广播控制信道配置表BAList1删除固定基站编号BS2。

此外，若考虑到高速列车11意外暂停的状况，即是高速列车11减速暂停于一位置A，而位置A不位于基站12的固定基站编号表BSTable1中记录的任一固定式基站的信号涵盖范围之内，此时移动电话18只要仍位于活动通信小区13内，则移动电话18可继续接受基站12的通信服务。然而，若移动电话18离开活动通信小区13，则其有可能短暂失去通讯服务，而需要重新以业界所知的小区选择(cell selection)方式与附近可提供通信服务的固定式基站进行联系以取得所要的通讯服务。

综上所述，当高速列车高速移动时，本发明无线通信系统利用卫星通讯来使可移动的基站与基站控制系统正常地交换数据，因此高速列车上的移动电话仍可与外界的接收端进行通讯。此外，当高速列车准备抵达车站时，若一移动电话欲由车站进入高速列车或另一移动电话欲自高速列车离开以进入车站时，本发明无线通信系统会适当地控管可移动的基站与固定式基站的广播控制信道配置表以使上述移动电话仍可维持正常的通信运作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (28)

1.一种无线通信系统，其包含有：

一固定式基站，具有一固定基站编号与一固定广播控制信道配置表，广播一固定广播控制通道，涵盖一第一范围；以及

一第一基站，具有一第一编号与一第一广播控制信道配置表，广播一第一广播控制信道，该第一基站可移动地进出该第一范围；

其中，当该第一基站移动至该第一范围时，该固定广播控制信道配置表储存有该第一编号，该第一广播控制信道配置表储存有该固定基站编号。

2.如权利要求1所述的无线通信系统，其还包括一基站控制系统，该基站控制系统以有线的方式连接该多个固定式基站，该基站控制系统以卫星通讯的方式连接该第一基站。

3.如权利要求1所述的无线通信系统，其还包括多个固定式基站，对应多个第一范围，其中，该第一基站于一第一路线上移动，该多个第一范围是涵盖部份的该第一路线。

4.如权利要求3所述的无线通信系统，其还包括至少一移动单元，其中该第一基站设置于一交通工具上，该交通工具移动于该第一路线，当该移动单元在该交通工具上时，该移动单元与该第一基站通讯。

5.如权利要求4所述的无线通信系统，其中当该交通工具停止时是位于任一固定式基站对应的第一范围内，该移动单元同时接收该第一广播控制通道与任一固定式基站所广播的该固定广播控制信道的讯号。

6.如权利要求3所述的无线通信系统，其中该多个固定式基站依序位于该第一路线上，该第一基站储存该多个固定基站编号，并依序读取该多个固定基站编号并储存至该第一广播控制信道配置表。

7.如权利要求3所述的无线通信系统，其中该第一基站储存该多个固定基站编号，当该第一基站移动至任一固定式基站对应的第一范围内，该第一基站读取对应于该任一固定式基站的固定基站编号并储存至该第一广播控制信道配置表。

8.如权利要求7所述的无线通信系统，其中于该第一基站是记录移动的一预定距离后，判断该第一基站将移动至该第一范围，并读取对应该第一范围的该固定基站编号并将其储存至该第一广播控制信道配置表，且删除前一固定基站编号。

9.如权利要求7所述的无线通信系统，其中该第一基站具有一检测器，检测该固定式基站的讯号强度，以判断该第一基站移动至该第一范围；若判断得知该第一基站移动至该第一范围，则读取对应该第一范围的固定基站编号并将其储存至该第一广播控制信道配置表，且删除前一固定基站编号。

10.如权利要求1所述的无线通信系统，其中当该第一基站离开该第一范围时，该固定式基站自该固定广播控制信道配置表删除该第一编号以及该第一基站自该第一广播控制信道配置表删除该固定基站编号。

11.一种无线通信方法，适用于一无线通信系统，该无线通信系统包含至少一固定式基站，该固定式基站具有一固定基站编号以及一固定广播控制信道配置表，该固定式基站广播一固定广播控制通道，涵盖一第一范围，该无线通信方法包含有：

提供一第一基站，具有一第一编号；

移动该第一基站至该第一范围；以及

储存该第一编号至该固定广播控制信道配置表。

12.如权利要求11所述的无线通信方法，该第一基站具有一第一广播控制信道配置表，其广播一第一广播控制通道，该无线通信方法还包含：

记录该固定基站编号至该第一广播控制信道配置表。

13.如权利要求11所述的无线通信方法，该无线通信系统还包含一基站控制系统，该无线通信方法还包含有：

经由卫星通讯连接该第一基站与该基站控制系统；以及

经由有线通讯连接该固定式基站与该基站控制系统。

14.如权利要求11所述的无线通信方法，该无线通信系统还包含至少一移动单元，该移动单元位于一交通工具上，该无线通信方法还包含有：

设置该第一基站于该交通工具上；

移动该交通工具于一第一路线上；以及

连接该移动单元与该第一基站通讯。

15.如权利要求14所述的无线通信方法，其中该无线通讯系统还包含多个固定式基站，该多个固定式基站依序位于该第一路线上，该无线通信方法还包含有：

该第一基站记录该多个固定基站编号；以及

该第一基站依序读取该多个固定基站编号并储存至该第一广播控制信道配置表。

16.如权利要求15所述的无线通信方法，其还包含有：当该交通工具停止时是位于任一固定式基站对应的第一范围内，该移动单元同时接收该第一广播控制通道与任一固定式基站所广播的该固定广播控制信道的讯号。

17.如权利要求15所述的无线通信方法，其还包含有：该第一基站记录移动的一预定距离；以及

依据该预定距离判断该第一基站是否移动至该第一范围，若判断得知该第一基站移动至该第一范围，则读取对应该第一范围的固定基站编号并将其储存至该第一广播控制信道配置表，且删除前一固定基站编号。

18.如权利要求15所述的无线通信方法，其还包含有：

该第一基站检测该固定式基站的讯号强度；以及

依据该讯号强度以判断该第一基站是否移动至该第一范围；若判断得知该第一基站移动至该第一范围，则读取对应该第一范围的固定基站编号并将其储存至该第一广播控制信道配置表，且删除前一固定基站编号。

19.如权利要求12所述的无线通信方法，其中当该第一基站离开该第一范围时，该固定式基站自该固定广播控制信道配置表删除该第一编号以及该第一基站自该第一广播控制信道配置表删除该固定基站编号。

20.一种基站，可使用于一无线通信系统，该无线通讯系统包含有该基站与一固定式基站，该基站包括一第一广播控制信道配置表，广播一第一广播控制信道，该固定式基站具有一第一范围，其中该基站可移动地进出该第一范围，当该基站位于该第一范围时，该第一广播控制信道配置表储存有该固定式基站的一固定基站编号。

21.如权利要求20所述的基站，其还包含有一第一编号，当该基站位于该第一范围时，该固定广播控制信道配置表储存有该基站之该第一编号。

22.如权利要求20所述的基站，其中该无线通信系统还包含有一基站控制系统，该基站以卫星通讯的方式与该基站控制系统连接，该固定式基站以有线的方式与该基站控制系统连接。

23.如权利要求20所述的基站，其于一第一路线上移动，而该无线通信系统还包括有多个固定式基站，对应多个第一范围，而该多个第一范围是涵盖部份的该第一路线。

24.如权利要求23所述的基站，其设置于一交通工具上，该无线通信系统还包括至少一移动单元，该交通工具移动于该第一路线，当该移动单元在该交通工具上时，该移动单元与该基站通讯。

25.如权利要求23所述的基站，其中该多个固定式基站依序位于该第一路线上，该基站储存该多个固定基站编号，并依序读取该多个固定基站编号并储存至该第一广播控制信道配置表。

26.如权利要求23所述的基站，其储存有该多个固定基站编号，当该基站移动至任一固定式基站对应的第一范围内，该基站读取对应于该任一固定式基站的固定基站编号并储存至该第一广播控制信道配置表。

27.如权利要求26所述的基站，其储存该基站移动的一预定距离，以判断该基站是否移动至该第一范围，并读取对应该第一范围的固定基站编号并将其储存至该第一广播控制信道配置表，且删除前一固定基站编号。

28.如权利要求26所述的基站，其具有一检测器，检测该固定式基站的讯号强度，以判断该基站是否移动至该第一范围；若判断得知该基站移动至该第一范围，则读取对应该第一范围的固定基站编号并将其储存至该第一广播控制信道配置表，且删除前一固定基站编号。

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