專利名稱：蜂窩電話系統(tǒng)中用于待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及蜂窩電話系統(tǒng)中蜂窩小區(qū)的選擇，以及更具體地，涉及在具有分層小區(qū)結(jié)構(gòu)的蜂窩電話系統(tǒng)中用于待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法和設(shè)備。
相關(guān)技術(shù)描述以下的描述使用全球移動通信系統(tǒng)(GSM)協(xié)議作為例子。然而應(yīng)當(dāng)看到，本發(fā)明所提出的課題、概念、和解決辦法也適用于其它的無線通信系統(tǒng)和協(xié)議。
在蜂窩電話系統(tǒng)中，地理服務(wù)區(qū)域被劃分為稱為蜂窩小區(qū)的多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，每個(gè)小區(qū)被提供以在多個(gè)分開的通信信道上的蜂窩電話業(yè)務(wù)，這些信道的頻率在不同的互相分開的小區(qū)之間被復(fù)用，這樣，在小區(qū)之間會有足夠低的干擾電平。當(dāng)運(yùn)行于蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)的移動臺處在待機(jī)狀態(tài)時(shí)(例如緊接在接通電源后)，移動臺搜索一個(gè)小區(qū)及其相關(guān)的廣播控制信道，以便鎖定在其上。為了選擇一個(gè)小區(qū)，掃描蜂窩電話系統(tǒng)中的射頻，并對于每個(gè)頻率測量下行鏈路信號強(qiáng)度電平。移動臺調(diào)諧到最強(qiáng)的載頻，并確定它是否廣播控制信道。如果是的話，移動臺鎖定到與該小區(qū)有關(guān)的廣播控制信道上。如果確定該載波不是廣播控制信道，則移動臺調(diào)諧到第二強(qiáng)的載波，并重復(fù)此過程。移動臺通過這樣的方式最終鎖定到具有最強(qiáng)的廣播控制信道下行鏈路信號強(qiáng)度的小區(qū)。
由于對蜂窩電話業(yè)務(wù)的要求隨時(shí)間而增加，現(xiàn)有的系統(tǒng)的容量已經(jīng)嚴(yán)重地不足以為所有需要蜂窩電話業(yè)務(wù)的用戶提供服務(wù)，特別是在大城市地區(qū)。例如，在會議中心及其周圍的地區(qū)，移動臺的數(shù)目可能是非常大，這樣，服務(wù)于會議中心所位于的小區(qū)的基站的全部信道容量無法滿足業(yè)務(wù)要求。在這種情況下，由位于現(xiàn)有的所謂的“傘狀”小區(qū)或“宏”小區(qū)內(nèi)的附加的低功率的基站(被稱為“微小區(qū)”)提供蜂窩電話業(yè)務(wù)的附加“層”。這樣的微小區(qū)可以具有幾百米量級的覆蓋區(qū)或服務(wù)區(qū)，這與上述的傘狀小區(qū)的幾公里的覆蓋區(qū)大不一樣。多個(gè)這樣的微小區(qū)可以互相相鄰地排列，并構(gòu)成很大寬度的鄰接的覆蓋區(qū)，全部微小區(qū)都在傘狀小區(qū)的總的覆蓋區(qū)內(nèi)。替換地，多個(gè)微小區(qū)在傘狀小區(qū)內(nèi)是可以互相分開的。
當(dāng)使用分層的小區(qū)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以提供增強(qiáng)級別的業(yè)務(wù)容量，它可被設(shè)計(jì)用于單獨(dú)的環(huán)境，以及它確保用戶能接受到服務(wù)，而不管在非常小的地理區(qū)域內(nèi)的極高的要求。而且，蜂窩電話業(yè)務(wù)的附加層可以通過位于各個(gè)微小區(qū)的服務(wù)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)鄰接的或分開的“微微小區(qū)”而被添加上，每個(gè)微小區(qū)又位于總的傘狀小區(qū)內(nèi)。提供微微小區(qū)內(nèi)的蜂窩電話業(yè)務(wù)的基站具有甚至比服務(wù)于微小區(qū)的基站更低的功率，它具有例如幾百米的服務(wù)區(qū)域，以便提供在大的會議中心內(nèi)單個(gè)建筑物或單一樓層內(nèi)的覆蓋。
在分層小區(qū)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)移動臺選擇一個(gè)小區(qū)以便鎖定到其上時(shí)，有很多的任選方案可提供給移動臺。例如，移動臺可以在任何給定的時(shí)刻從微微小區(qū)基站、微小區(qū)基站、或傘狀小區(qū)基站接受蜂窩電話服務(wù)。當(dāng)把用于單個(gè)分層的蜂窩電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的傳統(tǒng)判據(jù)應(yīng)用于分層的結(jié)構(gòu)時(shí)，其結(jié)果比理想狀態(tài)差。當(dāng)在單個(gè)分層的蜂窩電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中執(zhí)行待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇時(shí)，所使用的原則性的判據(jù)是由移動臺從各個(gè)基站廣播控制信道接收到的下行鏈路信號的強(qiáng)度。在分層結(jié)構(gòu)中，最強(qiáng)的廣播控制信道最可能與最高級別的層的小區(qū)或傘狀小區(qū)有關(guān)，因?yàn)閭銧钚^(qū)用最大的功率發(fā)射來服務(wù)于相對較大的地理區(qū)域。然而，在分層結(jié)構(gòu)中，不希望移動臺鎖定到最高級別的層的小區(qū)，因?yàn)橛捎谌萘康睦碛赏ǔ幵赣每赡艿淖畹蛯拥男^(qū)來對移動臺服務(wù)。
為了使得蜂窩電話系統(tǒng)的容量最大化，蜂窩電話系統(tǒng)典型地指令移動臺盡可能在最低的級別小區(qū)上發(fā)起和接收電話呼叫。因此，如果能從較低的級別的小區(qū)(例如，微小區(qū)或微微小區(qū))給出足夠的信號質(zhì)量，則最好從該小區(qū)為移動臺提供服務(wù)而不是從傘狀小區(qū)，在給定的服務(wù)區(qū)域的地理尺寸的情況下，傘狀小區(qū)比起較低的級別的小區(qū)來說，具有較少的總共可供業(yè)務(wù)使用的信道。然而，通過使用常規(guī)的單個(gè)層待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇，移動臺會鎖定到比為了傳送電話呼叫所希望的更高級別的小區(qū)。這樣，當(dāng)移動臺在分層的蜂窩電話結(jié)構(gòu)中通過使用對于單個(gè)層蜂窩電話結(jié)構(gòu)的待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的常規(guī)的判據(jù)來建立或接收電話呼叫時(shí)，蜂窩電話系統(tǒng)執(zhí)行從移動臺已經(jīng)選擇的較高級別的小區(qū)切換到較低級別的小區(qū)。該切換增加了處理器容量的需求，以及放慢了呼叫建立過程。
因?yàn)樯鲜龅呐c現(xiàn)存的待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇方法的使用有關(guān)的問題，希望引入一種用于待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法和設(shè)備，它使得分層蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)的可獲得的信道量的有效利用最大化。本發(fā)明的系統(tǒng)提供這樣的方法和設(shè)備。
發(fā)明概要本發(fā)明包括分層蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)用于待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法和設(shè)備。在進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)后，把最小下行鏈路信號強(qiáng)度電平的值和關(guān)于與蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)小區(qū)有關(guān)的分層結(jié)構(gòu)級別的信息提供給移動臺。移動臺測量由與多個(gè)小區(qū)有關(guān)的基站發(fā)送的多個(gè)射頻的下行鏈路信號強(qiáng)度，并選擇在小區(qū)分層結(jié)構(gòu)中發(fā)射最大的下行鏈路信號強(qiáng)度射頻的、具有最低級別的小區(qū)，該下行鏈路信號還具有高于最小門限電平的信號強(qiáng)度。
附圖簡述為了更全面地了解本發(fā)明，可參考以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)描述，其中

圖1是分層的蜂窩電話系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的圖形表示；圖2是用于按照本發(fā)明的方式執(zhí)行待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的多個(gè)基站和移動臺的功能性方框圖；以及圖3是用于按照本發(fā)明的方式執(zhí)行待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法的流程圖。
本發(fā)明詳細(xì)描述現(xiàn)在參照圖1，圖上顯示了分層的蜂窩電話系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的圖形表示。分層的或分層結(jié)構(gòu)的蜂窩電話系統(tǒng)110的服務(wù)區(qū)域100包括具有多個(gè)分層結(jié)構(gòu)級別L1-LN的多個(gè)小區(qū)C1-CN。最高的分層結(jié)構(gòu)級別的小區(qū)(L1，C1-CN)被稱為傘狀小區(qū)或宏小區(qū)。傘狀小區(qū)(L1，C1-CN)是由典型地以最大功率發(fā)射的、覆蓋最寬廣的服務(wù)區(qū)域的基站(未示出)提供服務(wù)的，它比起較低的分層結(jié)構(gòu)級別的小區(qū)(L2-N，C1-CN)來說，在每個(gè)地理服務(wù)區(qū)域中具有最低數(shù)目的通信信道。
接著的較低的分層結(jié)構(gòu)級別的小區(qū)是微小區(qū)(L2，C1-CN)。微小區(qū)(L2，C1-CN)是由典型地以低于傘狀小區(qū)(L1，C1-CN)而大于更低級別的小區(qū)(L3-N，C1-CN)的功率發(fā)射的、覆蓋小于傘狀小區(qū)(L1，C1-CN)而大于更低級別的小區(qū)(L3-N，C1-CN)的服務(wù)區(qū)域的基站(未示出)提供服務(wù)的，它在每個(gè)地理服務(wù)區(qū)域中具有大于傘狀小區(qū)(L1，C1-CN)而小于更低級別的小區(qū)(L3-N，C1-CN)的數(shù)目的通信信道。
雖然可能有任何數(shù)目的分層結(jié)構(gòu)級別，但最低的分層結(jié)構(gòu)級別的小區(qū)被典型地稱為微微小區(qū)(LN，C1-CN)。微微小區(qū)(LN，C1-CN)是由一般以相比較高級別小區(qū)(L1-(N-1)，C1-CN)為最弱的功率發(fā)射的、覆蓋相比較高級別小區(qū)(L1-(N-1)，C1-CN)為最小的服務(wù)區(qū)域的基站(未示出)來服務(wù)的，它比起較高級別小區(qū)(L1-(N-1)，C1-CN)來說，在每個(gè)地理服務(wù)區(qū)域中具有最大數(shù)目的通信信道。
現(xiàn)在參照圖2，圖上顯示了用于按照本發(fā)明的方式執(zhí)行待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的多個(gè)基站和移動臺的功能性方框圖。蜂窩電話系統(tǒng)110在存儲器200中存儲關(guān)于與多個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)有關(guān)的分層結(jié)構(gòu)級別的信息。每個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)是由具有存儲器220的基站210提供服務(wù)的。每個(gè)基站210與蜂窩電話系統(tǒng)110通信，并從蜂窩電話系統(tǒng)110接收運(yùn)行參量。第一參量包含關(guān)于與多個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)有關(guān)的分層結(jié)構(gòu)級別的信息。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)被提供以關(guān)于該特定小區(qū)的分層結(jié)構(gòu)信息，而在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)被提供以關(guān)于每個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)的分層結(jié)構(gòu)信息。
由基站210接收包含了代表最小門限下行鏈路信號強(qiáng)度電平的數(shù)值的第二參量。門限值代表為了使移動臺鎖定到小區(qū)及其相關(guān)的廣播控制信道上所必須的、由小區(qū)的基站210所發(fā)射的射頻的最小下行鏈路信號強(qiáng)度。
圖2還顯示了預(yù)訂由蜂窩電話系統(tǒng)110提供的蜂窩電話業(yè)務(wù)的移動臺230。移動臺230包括有通常在包括收發(fā)信機(jī)240的移動臺中所提供的功能。移動臺230也包括存儲器250、處理器260、和測量裝置270，用于測量由服務(wù)于多個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)的基站210發(fā)射的信號的下行鏈路強(qiáng)度。
當(dāng)移動臺230進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)，例如在接通電源后，移動臺230搜索小區(qū)及其相關(guān)的廣播控制信道，以便鎖定在其上。移動臺230被提供以第一參量和第二參量。在優(yōu)選實(shí)施例中，由基站通過射頻把這些參量從蜂窩電話系統(tǒng)110發(fā)送到移動臺230。雖然這些參量可以在蜂窩電話系統(tǒng)110的任何的通信信道上被發(fā)送，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，這些參量是在每個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)的控制信道上發(fā)送的。具體地，在基于全球移動通信系統(tǒng)(GSM)的蜂窩電話系統(tǒng)中，這些參量是在每個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)的廣播控制信道上發(fā)送的。
在第一替換實(shí)施例中，所有小區(qū)(L1-N，C1-N)的參量以單個(gè)射頻被廣播給處在待機(jī)狀態(tài)下的所有的移動臺。在第二替換實(shí)施例中，當(dāng)移動臺230處在初始待機(jī)狀態(tài)時(shí)，由移動臺230從蜂窩電話系統(tǒng)接收這些參量，并由移動臺230的處理器260把它們存儲在存儲器250中。這些參量然后在初始的和隨后的待機(jī)狀態(tài)期間被使用。在第三替換實(shí)施例中，移動臺230的存儲器250用這些參量進(jìn)行預(yù)先編程。
在任何情況下，移動臺被提供以這些參量，以及收發(fā)信機(jī)240調(diào)諧到由多個(gè)小區(qū)(L1-N，C1-N)的基站210發(fā)射的多個(gè)射頻上。處理器260使用關(guān)于蜂窩電話系統(tǒng)110內(nèi)的小區(qū)(L1-N，C1-N)的分層結(jié)構(gòu)級別的信息來識別最低級別的小區(qū)，以及指示該裝置270測量由最低級別的小區(qū)的基站210發(fā)射的多個(gè)射頻的下行鏈路信號強(qiáng)度。處理器260在這些測量值之間進(jìn)行比較，將其與最小門限信號強(qiáng)度電平進(jìn)行比較，并且指示移動臺230鎖定到一個(gè)具有最大的所測量到的下行鏈路信號強(qiáng)度、并且也超過或等于最小的門限信號強(qiáng)度電平的小區(qū)及其廣播控制信道上。如果沒有一個(gè)小區(qū)滿足這些判據(jù)，則處理器260對于接著的更高的分級結(jié)構(gòu)級別的小區(qū)重復(fù)該過程，直到選擇到一個(gè)小區(qū)為止。
現(xiàn)在參照圖3，圖上顯示了在按照本發(fā)明的蜂窩電話系統(tǒng)中用于執(zhí)行待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法的流程圖。例如，可通過將移動臺接通電源來使得移動臺處在待機(jī)狀態(tài)(步驟300)。移動臺被提供以包含關(guān)于組成蜂窩電話系統(tǒng)的多個(gè)小區(qū)的分級結(jié)構(gòu)級別的信息和移動臺為選擇所需要的最小門限下行鏈路信號強(qiáng)度的參量(步驟310)，并把它們存儲到移動臺中(步驟320)。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過由與多個(gè)小區(qū)有關(guān)的基站發(fā)射的射頻把這些參量從蜂窩電話系統(tǒng)發(fā)送到移動臺。雖然這些參量可以在蜂窩電話系統(tǒng)的任何的通信信道上被發(fā)送，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，對于單獨(dú)小區(qū)的這些參量是在該小區(qū)的控制信道上發(fā)送的。具體地，在基于全球移動通信系統(tǒng)(GSM)的蜂窩電話系統(tǒng)中，這些參量是在每個(gè)小區(qū)的廣播控制信道上發(fā)送的。
在第一替換實(shí)施例中，所有小區(qū)的參量在單個(gè)射頻上被廣播給處在待機(jī)狀態(tài)下的所有的移動臺。在第二替換實(shí)施例中，當(dāng)移動臺處在初始待機(jī)狀態(tài)時(shí)，由移動臺從蜂窩電話系統(tǒng)接收這些參量，并把它們存儲在移動臺的存儲器。這些參量然后在初始的和隨后的待機(jī)狀態(tài)期間被使用。在第三替換實(shí)施例中，移動臺用這些參量進(jìn)行預(yù)先編程。
在任何情況下，移動臺使用關(guān)于蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)的分層結(jié)構(gòu)級別的信息來識別最低級別的小區(qū)、以及測量由最低級別的小區(qū)的基站發(fā)射的多個(gè)射頻的下行鏈路信號強(qiáng)度(步驟330)。對于具有大于或等于最小門限電平的所測量的下行鏈路信號強(qiáng)度電平的任何射頻，作出鑒別它是否為控制信道的判決(步驟340)。如果沒有一個(gè)射頻滿足這些判據(jù)，則移動臺使用關(guān)于蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)的分級結(jié)構(gòu)級別的信息來鑒別接下來的更高級別的小區(qū)，并測量由這些小區(qū)的基站發(fā)射的多個(gè)射頻的下行鏈路信號強(qiáng)度(步驟350)，以及在步驟340作出新的判決。一旦在步驟340中識別到一個(gè)具有大于或等于最小門限電平的所測量的下行鏈路信號強(qiáng)度電平的、并且也是控制信道的射頻，則移動臺選擇與該射頻有關(guān)的小區(qū)，并且鎖定到該小區(qū)及其相關(guān)的控制信道上(步驟360)。
雖然已經(jīng)在附圖上顯示了和在上述的詳細(xì)說明中描述了本發(fā)明的方法和設(shè)備的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)看到，本發(fā)明并不限于所揭示的實(shí)施例，而是能夠作出許多重新安排、修改、和替換，而不背離由以下權(quán)利要求所闡述和規(guī)定的本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.在分層的蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)用于待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法，包括以下步驟將移動臺設(shè)置在待機(jī)狀態(tài)；把包含最小下行鏈路信號強(qiáng)度電平和關(guān)于與蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)小區(qū)有關(guān)的分層結(jié)構(gòu)級別的信息的參量提供給移動臺；測量由多個(gè)小區(qū)發(fā)送的多個(gè)射頻的下行鏈路信號強(qiáng)度；以及選擇能發(fā)送具有最大下行鏈路信號強(qiáng)度的射頻的、在小區(qū)的分層結(jié)構(gòu)中具有最低級別的小區(qū)，該下行鏈路信號還具有大于最小門限電平的信號強(qiáng)度。
2.權(quán)利要求1中所闡述的方法，其特征在于，其中該射頻是用于小區(qū)的控制信道的載頻。
3.權(quán)利要求2中所闡述的方法，其特征在于，其中射頻是廣播控制信道。
4.權(quán)利要求1中所闡述的方法，其特征在于，其中將移動臺設(shè)置在待機(jī)狀態(tài)的步驟包括使移動臺接通電源的步驟。
5.權(quán)利要求1中所闡述的方法，其特征在于，其中把參量提供給移動臺的步驟包括把參量預(yù)先編程到移動臺的存儲器中的步驟。
6.權(quán)利要求1中所闡述的方法，其特征在于，其中把參量提供給移動臺的步驟包括在由各自的小區(qū)發(fā)射的射頻上發(fā)送與每個(gè)相應(yīng)的小區(qū)有關(guān)的參量的步驟。
7.權(quán)利要求6中所闡述的方法，其特征在于，還包括以下步驟當(dāng)移動臺處在初始待機(jī)狀態(tài)時(shí)接收參量；以及把這些參量存儲在移動臺內(nèi)，以供在隨后的待機(jī)狀態(tài)期間使用。
8.權(quán)利要求1中所闡述的方法，其特征在于，其中把參量提供給移動臺的步驟包括把參量廣播到多個(gè)處在待機(jī)狀態(tài)下的移動臺的步驟。
9.在分層的蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)用于待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的設(shè)備，包括設(shè)在移動臺內(nèi)的測量裝置，用于測量由蜂窩電話系統(tǒng)中的多個(gè)小區(qū)發(fā)送的下行鏈路信號的信號強(qiáng)度；設(shè)在移動臺內(nèi)的處理器，用于接收關(guān)于在蜂窩電話系統(tǒng)內(nèi)與多個(gè)小區(qū)有關(guān)的分級結(jié)構(gòu)級別的信息，處理器還用于從蜂窩電話系統(tǒng)接收最小門限下行鏈路信號強(qiáng)度值，處理器又用于選擇能發(fā)送具有由測量裝置所測量的最大下行鏈路信號強(qiáng)度的射頻的、在小區(qū)的分層結(jié)構(gòu)中具有最低級別的小區(qū)，該下行鏈路信號還具有大于最小門限電平的信號強(qiáng)度。
10.權(quán)利要求9中所闡述的設(shè)備，其特征在于，還包括設(shè)在移動臺內(nèi)的存儲器，用于存儲由處理器接收的關(guān)于多個(gè)小區(qū)的分級結(jié)構(gòu)信息和最小門限下行鏈路信號強(qiáng)度。
全文摘要
在使得移動臺(230)選擇一個(gè)最低級別的小區(qū)(LN,CN)以便鎖定到其上的嘗試中,提出了在分層的蜂窩電話系統(tǒng)(110)中用于待機(jī)狀態(tài)小區(qū)選擇的方法和設(shè)備。在移動臺(230)進(jìn)入到(300)待機(jī)狀態(tài)后,把包含最小下行鏈路信號強(qiáng)度電平的值、和關(guān)于與蜂窩電話系統(tǒng)(110)內(nèi)多個(gè)小區(qū)(LN,CN)有關(guān)的分層結(jié)構(gòu)級別的信息的參量提供(310)給移動臺。移動臺(230)測量(330)由多個(gè)小區(qū)(LN,CN)發(fā)送的多個(gè)射頻的下行鏈路信號強(qiáng)度,并選擇(360)在小區(qū)(NL,CN)的分層結(jié)構(gòu)中發(fā)射最大的下行鏈路信號強(qiáng)度射頻的、具有最低級別的小區(qū)(LN,CN),下行鏈路信號還具有高于最小門限電平的信號強(qiáng)度。
文檔編號H04W16/32GK1267436SQ98808348
公開日2000年9月20日 申請日期1998年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月22日
發(fā)明者T·林德, L·約翰松, A·弗蘭松 申請人:艾利森電話股份有限公司