專利名稱：微小區(qū)和宏小區(qū)之間帶快速移動臺檢測的越區(qū)切換的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蜂窩移動系統(tǒng)中微小區(qū)和宏小區(qū)之間的越區(qū)切換實現方法，一個蜂窩移動系統(tǒng)包括多個移動臺，一個主要由具有相對較低的發(fā)射功率的移動臺所使用的微小區(qū)網，一個在地域上至少部分覆蓋微小區(qū)網的宏小區(qū)(macrocell)網，宏小區(qū)網主要由具有相對較高發(fā)射功率的移動臺所使用。
蜂窩移動系統(tǒng)所覆蓋的地理區(qū)域被分成較小的無線覆蓋區(qū)域-小區(qū)，這樣就可通過頻率的重復使用來更有效地利用頻率。由于諸多因素的影響，例如所需容量(信道數，地形，發(fā)射功率等)，各移動系統(tǒng)之間的小區(qū)大小以及移動系統(tǒng)內的地形都不同。影響小區(qū)大小的一個因素是移動臺的最大發(fā)射功率。傳統(tǒng)移動系統(tǒng)中的移動臺都是車載式高功率無線臺，其高發(fā)射功率使大的小區(qū)成為可能。除此，小型手持式移動臺已開始出現；例如為了減小電流損耗，這種移動臺與車載式移動臺相比有小得多的發(fā)射功率。這種手持式移動臺有相當小的工作范圍，從而其小區(qū)面積也必須較小。
在現代移動通信系統(tǒng)中，同時使用低輸出功率的手持式移動臺和高輸出功率的車載式移動臺。另外，采用了兩類在地理上互相覆蓋的小區(qū)，大的宏小區(qū)和小的微小區(qū)。從而把高功率的移動臺分配給宏小區(qū)網，而把低功率的手持式移動臺分配給微小區(qū)網。進一步，由于高功率車載式移動臺在網絡中的運動速度比手持式移動臺更高，宏小區(qū)的使用減少了越區(qū)切換的次數。相反，手持式移動臺是相對固定的，從而即使在稠密的微小區(qū)網中也不會導致不合理的越區(qū)切換次數。根據無線連接來決定是否要在兩個微小區(qū)間進行移動臺的越區(qū)切換，通常是根據所接收到的信號的電平和質量。
在分成宏小區(qū)和微小區(qū)的分級網絡中，存在的一個問題是手持式移動臺相對小區(qū)大小而言可認為是作快速運動。就網絡而言，假如移動臺在運動的車輛上例如火車，有軌電車，公共汽車或小汽車上使用，應該認為該移動臺是在作快速移動。在現代移動系統(tǒng)中，這類快速移動的手持式移動臺可能導致相當多的越區(qū)切換，從而使呼叫控制很困難。因此假如由宏小區(qū)來為這些快速移動的移動臺提供服務，從而使越區(qū)切換的次數不會顯著增加是有利的。另一方面，應由微小區(qū)來為慢速移動臺提供服務，以節(jié)省宏小區(qū)的容量。因此，檢測出微小區(qū)中的快速移動手持式移動臺，并交給覆蓋它的宏小區(qū)來服務是有利的。然而，在現有系統(tǒng)中沒有辦法檢測出微小區(qū)網中的快速移動臺。
從而，本發(fā)明的一個目的是提供一種檢測出微小區(qū)網中的快速移動臺并把它交給宏小區(qū)網的方法，根據本發(fā)明的方法的特征在于至少給一些微小區(qū)分配一個時限，測量移動臺進入一個微小區(qū)和離開該微小區(qū)之間的時間，確定移動臺進入和離開的方向，如果所測得的時間小于所述時限并且進入方向不同于離開方向，則認為該移動臺是快速移動臺，以及假如足夠多數量的微小區(qū)認為某個移動臺為快速移動臺，則把該使用微小區(qū)網的移動臺臨時移交給宏小區(qū)網。
本發(fā)明還涉及一種蜂窩移動系統(tǒng)，包括多個移動臺，一個主要由具有較低發(fā)射功率的移動臺所使用的微小區(qū)網，和一個在地理上至少部分覆蓋該微小區(qū)網的宏小區(qū)網，并且該宏小區(qū)網主要由具有相對較高發(fā)射功率的移動臺所使用。
根據本發(fā)明的移動系統(tǒng)的特征在于至少一些微小區(qū)被分配了至少兩組相鄰小區(qū)，每組具有至少一個相鄰小區(qū)，至少給一些微小區(qū)為移動臺在該微小區(qū)中的登記時間分配了預設閾值，假如移動臺從一組相鄰小區(qū)移到該微小區(qū)，以及，進一步以如此高的速度移到第二組相鄰小區(qū)從而使在該微小區(qū)中的登記時間，該移動臺所通過的微小區(qū)中有預定份額的微小區(qū)，都短于每個相應微小區(qū)中的所述預設閾值，則該主要使用微小區(qū)網的移動臺被臨時移交給宏小區(qū)網。
在本發(fā)明中，快速移動臺的檢測是基于該移動臺連到某個服務小區(qū)上的時間以及該移動臺的移動方向。通過給每個微小區(qū)，或者在可能的情況下只是其中的一部分，分配一特定的時限，然后用移動臺進入和離開微小區(qū)之間的時間與其比較，來監(jiān)控連接時間是有利的。移動臺的移動方向通過確定移動臺進入微小區(qū)的方向和離開微小區(qū)的方向來監(jiān)控。假如移動臺在微小區(qū)中的連接時間短于分配給所述微小區(qū)的預設時限，并且移動臺的進入方向不同于離開方向，則該移動臺被認為在作快速運動。監(jiān)控進入和離開方向的目的是為了避免錯誤地把一個移動臺認為是作快速移動，例如，在短的連接時間是因為移動臺很快地又返回到其進入方向而引起的情況下。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，給每個微小區(qū)，或者可能的情況下只是其中一些，分配至少兩組相鄰小區(qū)，每組包括至少一個相鄰小區(qū)是有利的。其目的是為了以具體小區(qū)來確定相鄰小區(qū)的組以避免不必要地切換到宏小區(qū)上去。假如一個呼叫已經從一個屬于某相鄰小區(qū)組的微小區(qū)切換到服務小區(qū)，并且進一步從該服務小區(qū)切換到一個屬于第二相鄰小區(qū)組的小區(qū)，而且在該服務小區(qū)內的連接時間短于分配給該服務小區(qū)的時限，則該移動臺被認為在該小區(qū)內快速移動。為了避免檢測錯誤和不必要地切換到宏小區(qū)上去，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，僅當移動臺在足夠數量的微小區(qū)中被認為是快速移動時才將移動臺和呼叫切換到宏小區(qū)上去。這樣，就可濾除單個小區(qū)中的錯誤識別。例如，假如在最后為移動臺服務的N個連續(xù)微小區(qū)中有預定數量P個認為該移動臺是快速移動的，則把該移動臺切換到覆蓋宏小區(qū)上去。也可以使用另外的方法來進行這樣的濾除，例如，各種各樣的平均方法。
下面將參照附圖對本發(fā)明做更為詳細的描述，附圖中

圖1表示一個根據本發(fā)明的蜂窩移動系統(tǒng)，本發(fā)明可應用于任何蜂窩無線網中，例如泛歐移動系統(tǒng)GSM(全球移動通信系統(tǒng))，NMT(北歐移動電話)，DSC1800(數字通信系統(tǒng))，PCN(個人通信網)，UMC(通用移動通信)，FPLMTS(來公用陸地移動電信系統(tǒng))，等等。
對于本發(fā)明而言，把它用于一個至少是局部地具備一個微小區(qū)網和一個地域上至少部分覆蓋該微小區(qū)網的宏小區(qū)網的移動通信系統(tǒng)中是最基本的。
大家都知道，在蜂窩無線網中，把網所覆蓋的地理區(qū)域分成較小的、獨立的無線覆蓋區(qū)域，即小區(qū)，從而當前位于小區(qū)C中的移動臺MS可通過固定位于該小區(qū)中的無線站即基站BS與該小區(qū)通信，如圖1所示，移動臺MS可以自由地從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)。通過連續(xù)測量從服務小區(qū)的基站接收到的信號電平以及經常還有信號質量，附加的還有至少從幾個相鄰小區(qū)的接站接收到的信號電平，移動臺MS決定是否有必要切換到另一個小區(qū)上。可選的，或者附加的，基站也可測量移動臺發(fā)送的信號的電平和質量。取決于移動系統(tǒng)，小區(qū)切換的判決或者由移動臺來做，或者由固定網來做。如果移動臺不處于通話中，小區(qū)的切換僅意味著登記到一個新小區(qū)中去。假如移動臺正在處理呼叫，小區(qū)切換過程還包括把呼叫切換到一個新小區(qū)中去，即越區(qū)切換。選擇新小區(qū)的準則通常是在于最好的信號質量或電平，和/或最低的可能的發(fā)射功率電平。實現越區(qū)切換的準確方法對本發(fā)明而言并非是必要的，因此在這兒不進行詳述。
圖1說明了一個具有分級及地理覆蓋的微小區(qū)和宏小區(qū)網的移動系統(tǒng)，該示例性系統(tǒng)示出了一個根據GSM移動系統(tǒng)的固定網，但本發(fā)明可在任何固定網的結構中實現。該GSM系統(tǒng)固定網包括至少一個歸屬位置寄存器HLR，一個訪問位置寄存器VLR，多個移動交換中心MSC和多個與網絡的多個基站BTS相連的基站控制器BSC。更精確的用戶位置信息，換句話說即位置區(qū)域數據，存在訪問位置寄存器VLR中。典型地，每個移動交換中心MSC有一個VLR。歸屬位置寄存器HLR永久保持用戶的用戶數據和該移動臺MS是位于哪一個VLR區(qū)域中的信息。在GSM建議和法國，帕萊索，M.Mouly & M.Pautet的“GSM移動通信系統(tǒng)”，ISBN2-9507190-0-7中詳細描述了GSM系統(tǒng)的結構。
在圖1的例子中，有兩個移動業(yè)務交換中心區(qū)域，第一個包括移動交換中心MSC1以及訪問位置寄存器VLR1，第二個包括移動交換中心MSC2和訪問位置寄存器VLR2。在兩個MSCs下都有一個或多個基站控制器BSC，每個都控制幾個基站BTS。圖1只示出了一個基站控制器BSC1，它控制著微小區(qū)C1，C2，C3，C4，C5和C6的基站BTS，以及一個宏小區(qū)CM的基站BTS。每個基站BTS通過雙工連接與位于相應小區(qū)內的移動臺MS通信。為清楚起見，圖1只示出了一個移動臺MS。
在圖1中，微小區(qū)C1-C6屬于主要由具有相對低的發(fā)射功率以及相對固定的移動臺MS，例如手持式移動臺，所使用的微小區(qū)網。宏小區(qū)網的宏小區(qū)CM地理上至少部分覆蓋微小區(qū)網的微小區(qū)C1-C6。宏小區(qū)主要由具有高發(fā)射功率以及移動相對快的移動臺，例如車載式無線臺所使用。通常，使用微小區(qū)網的移動臺MS根據具體系統(tǒng)的信道切換(crossover)和越區(qū)切換過程僅從一個小區(qū)2移動到另一個小區(qū)。相應地，使用宏小區(qū)網的移動臺根據相同的具體系統(tǒng)的信道切換和越區(qū)切換過程從一個宏小區(qū)移動到另一個宏小區(qū)。
根據本發(fā)明，圖1中的移動系統(tǒng)有一個附加的特征，即當主要使用微小區(qū)網的移動臺MS被認為相對于微小區(qū)的尺寸在微小區(qū)網內作快速移動，并因此而導致不合理的越區(qū)切換次數時，臨時把該移動臺MS切換到宏小區(qū)網上去。快速移動臺的檢測是基于移動臺在所登記的服務區(qū)內所花的時間以及移動臺MS的移動方向。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，給每個微小區(qū)，或可能情況下只是其中的一些微小區(qū)分配一個預設時限以及至少兩組相鄰小區(qū)。時限是為移動臺在所連微小區(qū)上所花的時間而設。相鄰小區(qū)組由相鄰小區(qū)組成并可包括一個或多個相鄰小區(qū)。一個或多個相鄰單元未包括在任何小區(qū)組中是可能的。相鄰小區(qū)組的分配應該是合理的和具體到小區(qū)的(cell-specific)，從而能避免不必要地切換到宏小區(qū)中去。
假如呼叫從一個屬于某個相鄰小區(qū)組的微小區(qū)切換到該服務小區(qū)，并且假如該呼叫進一步從該服務小區(qū)被切換到一個屬于第二相鄰小區(qū)組的小區(qū)中去，并且假如在服務小區(qū)內的連接時間短于分配給該小區(qū)的時限，則該移動臺MS被認為在該小區(qū)內作快速運動。即使在服務小區(qū)內的連接時間短于分配給該小區(qū)的時限，但假如該小區(qū)從某個組的一個小區(qū)切換到服務小區(qū)，并從該服務小區(qū)切回到所述相鄰小區(qū)組，該移動臺也不被認為是快速移動臺。假如移動臺在小區(qū)內的連接時間短于分配給該小區(qū)的時限，則移動臺也不被認為是快速移動臺。
原理上，一旦認為移動臺是快速移動臺，即使只是在一個小區(qū)中，就可以做出從微小區(qū)網切換到宏小區(qū)網的決定。然而，假如真的這么做，就意味著移動臺可能有相當高的可能性被誤認為是作快速移動，從而就增加了不必要地切換的可能性。因而，只有當幾個小區(qū)都認為該移動臺為快速移動臺時才做出切換的決定是有利的。這樣就可以濾除由于干擾或臨時的速度變化而錯誤地認為移動臺是作快速移動的情形，并且基于移動臺在網絡中的較長距離的移動，可以更好地估計移動臺的移動特性。在本發(fā)明的主要實施例中，這通過定義兩個額外的參數N和P來達到，它們用來描述在移動臺較早訪問的微小區(qū)中連接時間的比較歷史。P和N是正整數，并且P≤N。參數N表示N個連續(xù)的微小區(qū)。參數P表示有多少個連續(xù)微小區(qū)認為該移動臺是快速移動的。這些參數用于越區(qū)切換的判決。假如最后N個連續(xù)小區(qū)中有預定數量P個認為該移動臺是快速移動的，則把呼叫從微小區(qū)切換到覆蓋宏小區(qū)中。
讓我們假設圖1中的微小區(qū)C5的一個相鄰小區(qū)組由C3和C4組成，第二相鄰小區(qū)組由C6組成，并且分配給微小區(qū)C5的時限是兩分鐘。這些參數包括在小區(qū)C5的越區(qū)切換控制參數中并與越區(qū)切換算法一起存于基站控制器BSC中。另外，基站控制器BSC1還以參數N和P的形式保持著移動臺的歷史。正在進行通話的移動臺MS從微小區(qū)C4移動到微小區(qū)C5，并又從微小區(qū)C5移動到微小區(qū)C6。移動臺MS在微小區(qū)C5中的連接時間是一分鐘。此外因為移動臺MS從一個不同于它離開微小區(qū)C5的方向進入微小區(qū)C5，則在微小區(qū)C5中該移動臺MS被認為是快速移動臺。接著，基站控制器BSC1從最后N個微小區(qū)中，包括C5，檢查移動臺的歷史，判斷認為該移動臺是快速移動的小區(qū)的數目是小于、等于、還是大于參數P。假如所述小區(qū)的數目小于參數P，該呼叫不移交給覆蓋微小區(qū)C5的宏小區(qū)CM，假如所述小區(qū)的數目大于或等于參數P，就把移動臺MS從微小區(qū)C5越區(qū)切換到宏小區(qū)CM，接著，移動臺在宏小區(qū)網中移動，并且通話也在宏小區(qū)之間切換。
一旦該通話結束，移動臺MS就被越區(qū)切換回到微小區(qū)網。附加的，或者是一種替換，與上面根據微小區(qū)網描述的方法相似或不同的方法也可被應用到宏小區(qū)網中來進行移動臺的速度檢測。然而，移動臺從宏小區(qū)網切換到微小區(qū)網對本發(fā)明而言并不是必要的，因此不在此對它進行進一步的描述。
附圖及參照附圖的描述僅僅是為了說明本發(fā)明。在細節(jié)上，本發(fā)明可在所附權利要求書的范圍和實質內變化。
權利要求
1.一種在蜂窩移動系統(tǒng)的微小區(qū)和宏小區(qū)之間實現越區(qū)切換的方法，蜂窩移動系統(tǒng)包括多個移動臺，一個主要由具有相對較低的發(fā)射功率和速度的移動臺所使用的微小區(qū)網，一個在地理上至少部分覆蓋微小區(qū)網的宏小區(qū)網，該宏小區(qū)網主要由具有相對較高的發(fā)射功率和速度的移動臺所使用，其特征在于給至少一些微小區(qū)分配一個時限，測量移動臺進入微小區(qū)和離開微小區(qū)之間的時間，確定移動臺進入和離開的方向，假如所測得的時間短于所述的時限以及進入方向不同于離開方向，則認為移動臺在該微小區(qū)中作快速移動，假如足夠數量的微小區(qū)認為該移動臺作快速移動，把使用微小區(qū)網的移動臺越區(qū)切換到宏小區(qū)網。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于給所有分配了時限的微小區(qū)分配至少兩個相鄰小區(qū)組，每個所述相鄰小區(qū)組包括至少一個相鄰小區(qū)，假如所測得的時限短于所述時限，并且假如移動臺已從一個相鄰小區(qū)組進入微小區(qū)并又離開該微小區(qū)進入到第二相鄰小區(qū)組中去，則認為移動臺在該微小區(qū)中作快速移動。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于在N個連續(xù)微小區(qū)中測量移動臺進入和離開小區(qū)的時間，假如有P個微小區(qū)認為該移動臺作快速移動，把該使用微小區(qū)網的移動臺越區(qū)切換去使用宏小區(qū)網，其中N和P為正整數，且N≥P。
4.一種蜂窩移動系統(tǒng)包括移動臺(MS)，一個主要由具有相對較低的發(fā)射功率和速度的移動臺所使用的微小區(qū)網(C1-C6)，一個地理上至少部分覆蓋微小區(qū)網的宏小區(qū)網(CM)，該宏小區(qū)網主要由具有較高發(fā)射功率和速度的移動臺所使用，其特征在于至少一些微小區(qū)(C1-C6)被分配了至少兩個相鄰小區(qū)組，每組有至少一個相鄰單元，至少一些微小區(qū)(C1-C6)被分配了一個用于移動臺登記到微小區(qū)中的時間的預設閾值，假如移動臺從一個相鄰小區(qū)組移動到微小區(qū)，并且又進一步以如此高的速度到第二個相鄰小區(qū)組，以至于移動臺在該微小區(qū)中的登記時間，該移動臺所經過的微小區(qū)中有預定份額的微小區(qū)，都短于在每個相應微小區(qū)中所預設的閾值，則該主要使用微小區(qū)網(C1-C6)的移動臺(MS)可被越區(qū)切換到宏小區(qū)網(CM)。
5.如權利要求4所述的移動系統(tǒng)，其特征在于假如移動臺在N個連續(xù)微小區(qū)的P個小區(qū)中登記時間都短于所述預設的閾值，則移動臺(MS)可被越區(qū)切換到宏小區(qū)網(CM)中，其中N和P為正整數，并且N≥P。
全文摘要
在蜂窩移動系統(tǒng)的微小區(qū)和宏小區(qū)間實現越區(qū)切換的方法。微小區(qū)(C1-C6)和宏小區(qū)(C
文檔編號H04W16/32GK1146271SQ95192584
公開日1997年3月26日 申請日期1995年4月12日 優(yōu)先權日1994年4月15日
發(fā)明者托米·瓦拉, 蒂默·哈龍南 申請人:諾基亞電信公司