專利名稱：在電信網(wǎng)絡的雙層小區(qū)中從微小區(qū)層到宏小區(qū)層的轉(zhuǎn)移的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動電信網(wǎng)絡或無線通信網(wǎng)絡領域，特別是以TDMA(時分多址由英文“Time division multiple access”縮寫而來)方式數(shù)字傳輸?shù)木W(wǎng)絡。人們知道，該種網(wǎng)絡是由小區(qū)構(gòu)成，每一個小區(qū)包括一個基站，它用于保證與在該小區(qū)中出現(xiàn)的移動站進行通信。對于移動終端地面通信系統(tǒng)，人們已經(jīng)定義了不同的標準，特別是GSM，DCS1800或PCS標準。根據(jù)GSM標準，每一個地面站(BTS，英文為收發(fā)基站“base transceiver station”)在一個小區(qū)中的信標信道上發(fā)射信令信息(縮寫為BCCH，英文為“廣播控制信道(broadcast control channel)”；該信道另外還用作小區(qū)的標識。RACH信道(英文“隨機存取信道Random Access Channel”)被用于移動站產(chǎn)生的信令信息。該信道允許移動站在通信初始化階段能夠發(fā)射一請求(上行呼叫)，或者一確認信息(下行呼叫)。
本發(fā)明特別是涉及到雙層小區(qū)。該種小區(qū)具有一個宏小區(qū)層和一個微小區(qū)層，在該種小區(qū)中，宏小區(qū)層能夠管理小區(qū)一級的移動站，微小區(qū)層能夠管理微基站或微BTS一級的移動站；每一個微BTS在它所確定的微小區(qū)中發(fā)射微弱的功率，對于一小區(qū)或一宏小區(qū)典型的千米級的尺度而言，它典型地只具有大約幾百米的尺度。
這種小區(qū)的模式和結(jié)構(gòu)能夠增加業(yè)務容量，或解決了在城市環(huán)境中所遇到的傳輸問題。然而，所產(chǎn)生的改進與在微小區(qū)層的移動站管理同樣重要。因而具有分布天線的小區(qū)的一個目的就是保證在微小區(qū)層同樣能與移動站進行傳輸。并且它還要能與在宏小區(qū)層的移動站進行傳輸。為從微小區(qū)層到宏小區(qū)層轉(zhuǎn)移，需要估算移動站的速度，并利用該速度決定從微小區(qū)到宏小區(qū)的轉(zhuǎn)移；在該情況下，固定的移動站或具有很慢速度移動的移動站在微小區(qū)層中被管理，而快速移動的移動站在宏小區(qū)中被管理。該解決方案在例如出自TS GSM 05.22版本4.00的ETSI建議中有所描述。該建議利用在小區(qū)中花費的時間來估算速度。
申請人1997年9月8日申請的，申請?zhí)枮?711123，名稱為“控制用于數(shù)字小區(qū)無線通信網(wǎng)絡一個小區(qū)中通信的基站和相應的控制方法”的法國專利申請描述了一個分布式無線電覆蓋系統(tǒng)，該申請在本專利申請日之前未公開。在該申請中，它提出每一個小區(qū)有多個中繼站；另外，用于小區(qū)一個移動站的通信要影響到一組至少兩個中繼站。同一小區(qū)的中繼站使用同樣的BCCH和RACH信道。
申請人1997年9月8日申請的，申請?zhí)枮?711125，名稱為“在數(shù)字蜂窩式無線通信網(wǎng)絡的一個小區(qū)中定位移動站的方法”的法國專利申請描述了一個分布式無線電發(fā)射覆蓋系統(tǒng)，該申請在本專利申請日之前未公開。在該申請中，它提出每一小區(qū)有多個中繼站；它還提出根據(jù)來自移動站的通信量，在小區(qū)的多個中繼站中選擇至少一個，以確定該移動站在小區(qū)中的位置。同一小區(qū)中的中繼站使用同樣的BCCH和RACH信道。
本發(fā)明提出一種在分布式小區(qū)中從微小區(qū)層到宏小區(qū)層的業(yè)務重新分布問題的解決方案。它可以使得業(yè)務效率和微小區(qū)資源的利用最大；它還能保證具有良好的業(yè)務等級GoS(英文“grade ofservice”)。
更準確地說，發(fā)明提出了一種在蜂窩式電信網(wǎng)絡的一個小區(qū)中與一個移動站通信的方法，該網(wǎng)絡包括具有多個微小區(qū)的微小區(qū)層，每一個微小區(qū)具有至少一個中繼站，并且網(wǎng)絡還包括具有一個宏小區(qū)的宏小區(qū)層，一個宏小區(qū)覆蓋所述多個微小區(qū)，在本方法中，微小區(qū)層中的通信在移動站和至少一個分配給通信的中繼站之間進行，分配給通信的一個或多個中繼站能夠在通信中改變，并且在該方法中當中繼站對于與移動站的通信改變的數(shù)目超過預定數(shù)目Nact時，通信從微小區(qū)層轉(zhuǎn)移到宏小區(qū)層。
在一個實施方式中，微小區(qū)層中的通信在移動站和兩個中繼站之間進行。
最好是，預定數(shù)目被選擇以使得業(yè)務等級小于或等于2％。
在一個實現(xiàn)模式中，宏小區(qū)包括一些裝置，它們用于管理一定相等數(shù)量Nmacro的發(fā)射機接收機，并且所述的數(shù)量根據(jù)發(fā)射機接收機的數(shù)目選擇。
發(fā)明還涉及用于電信網(wǎng)絡一個小區(qū)的基站，它具有帶有多個微小區(qū)的微小區(qū)層，每一個微小區(qū)包括至少一個中繼站，并且還包括帶有覆蓋多個所述微小區(qū)的宏小區(qū)的宏小區(qū)層，以及將至少一個中繼站分配給微小區(qū)層中與移動站的通信的分配裝置，所述分配裝置將不同的中繼站分配給移動中的移動站，該基站還包括當中繼站對于與一個移動站的通信改變的數(shù)目超過預定數(shù)目Nact時，從微小區(qū)層到宏小區(qū)層的通信轉(zhuǎn)移裝置。
最好是分配裝置將兩個中繼站分配給微小區(qū)層中的一個通信。
在一個實現(xiàn)模式中，所述的預定數(shù)量被選擇以便業(yè)務等級小于或等于2％。
本發(fā)明其它的特點和優(yōu)點將在下面根據(jù)本發(fā)明的實施例并參照附圖給出，在附圖中

圖1，本發(fā)明所應用的分布有中繼站的小區(qū)簡圖；圖2，用于評估本發(fā)明結(jié)果的小區(qū)的簡圖；圖3到5，根據(jù)本發(fā)明的中繼站業(yè)務量圖。
在下面的說明中，本發(fā)明將參照GSM的實例進行描述，并且是對于將每一通信分配到兩天線或中繼站構(gòu)成的一組上的情況，如同申請人在前述專利中描述的一樣。發(fā)明還可用于其它類型的網(wǎng)絡，或者用于對于每個通信只分配一個中繼站的情況。發(fā)明特別適用于下述微小區(qū)的情況，該微小區(qū)具有多個中繼站，如同前述專利申請9711123和9711125中一樣。
圖1示出了應用本發(fā)明的、分布有中繼站的小區(qū)的一個微小區(qū)簡圖；圖1的微小區(qū)1具有一個集中器2和在圖1中與集中器2相連的多個中繼站或天線6。中繼站和集中器的整體構(gòu)成了微小區(qū)的微基站。
在圖1中還示出了宏小區(qū)的基站控制器BSC(英文“Base stationcontroller”)3，它與微小區(qū)的集中器2相連。
在圖1中還示出了一移動站5；與移動站5進行的通信被分配到由兩中繼站6和7構(gòu)成的兩個中繼站的一組，它們在圖中以黑色表示。該兩中繼站對于該通信是有效的，并且確定了圖1中灰色表示的覆蓋區(qū)。對于與移動站5進行的通信，圖1中白色所表示的其它中繼站是待用的。
該解決方案能夠在任何時候根據(jù)與移動站進行通信的一個或一組中繼站，在微小區(qū)的內(nèi)部定位移動站5。在圖1的例子中，如上所解釋的，當通信被指定到兩中繼站6和7時，移動站就是處于灰色區(qū)域中。本發(fā)明提出利用這個位置信息來確定從微小區(qū)層轉(zhuǎn)移到宏小區(qū)層的條件。
當通信建立時，上行或下行呼叫在微小區(qū)層中被管理；為此我們可以使用一種本身是公知的資源分配策略，而不會影響的本發(fā)明的實施應用。特別地，我們可以使用P.Charrière和J.Brouet1997年12月在ICPWC’97上發(fā)表的“基于分布式覆蓋網(wǎng)絡的用于高業(yè)務量TDMA移動管理的最佳信道選擇策略”中所描述的信道選擇策略。通信也可以來源于一個相鄰的小區(qū)，并且由此產(chǎn)生一個朝向一個或多個小區(qū)中繼站的轉(zhuǎn)移或協(xié)議。在此情況下如同其它情況一樣，向一個或一組中繼站的通信分配可以確定移動站所位于的區(qū)域，換句話說也就是確定了移動站在小區(qū)中的位置。
在通信過程中，當通信所分配的一個或一組中繼站改變時，移動站5可以改變區(qū)域。用于確定區(qū)域改變的必要性的可能機制，在申請人前述的專利申請中有所記述，它在于在上行鏈接上監(jiān)聽多個中繼站上的通信，并且比較在不同的中繼站上的接收質(zhì)量，以選擇一組中繼站。
本發(fā)明提出當區(qū)域改變的數(shù)目，或者說中繼站或各中繼站改變的數(shù)目超過預定值Nact時，將通信從微小區(qū)層轉(zhuǎn)移到宏小區(qū)層。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提出了不考慮移動速度而考慮它的移動，與移動站移動所用的時間無關。
圖2示出了為評估本發(fā)明結(jié)果所使用的一個小區(qū)的簡圖；小區(qū)層了一個曼哈頓類型的城市環(huán)境，它具有垂直正交的街道，間隔為100米。小區(qū)由9個微小區(qū)構(gòu)成，每一個具有9個中繼站及一個集中器。每一個中繼站能提供相同數(shù)量的發(fā)射機-接收機TRx，或者8個時間窗口TS(英文“時隙(time slot)”的縮寫)。每一集中器用于管理相等的Nseq個的發(fā)射機接收機；宏小區(qū)覆蓋所有的服務區(qū)，并且能管理相等的Nmacro個發(fā)射機接收機。
在圖2的網(wǎng)絡中利用公知的傳播模式進行模擬，這可以考慮到視線通信(英文“Line of sight communication”)和非視線通信(英文“non line of sight communication”)。調(diào)整中繼站間的距離及發(fā)射功率，以便使得中繼站的每一個時間窗口能夠為每一移動站提供一個無干擾的信道。因此，我們可以使用Y.Begassat和V.Kumar 1998年5月在VTC’98上發(fā)表的“原始基于TDMA的高密度小區(qū)無線電網(wǎng)絡干擾分析”中所提出的解決方案。另外我們假設存在一個完全的宏小區(qū)層。
圖3到5依據(jù)移動站的通信業(yè)務量和移動站的數(shù)量的假設示出了在該網(wǎng)絡中的模擬結(jié)果。為更加簡化，我們僅考慮依據(jù)泊松(Poisson)規(guī)則的來話以及依據(jù)負指數(shù)法則的通話時間的話音業(yè)務。每一移動站平均每小時發(fā)生120秒的通話時間，也就是每移動站占有33毫厄蘭。根據(jù)這些業(yè)務量假設，我們考慮一定數(shù)量的移動站，其中70％的移動站是固定的而剩余的移動站以相同的速度運動。在每一個相交區(qū)，處于運動中的移動站可以繼續(xù)在相同方向上運動，或者以同樣的概率左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。
對于圖3到5的圖形，我們考慮一定的業(yè)務等級GoS，它通常定義為阻塞概率Pb和十倍的呼叫失敗概率PfctGoS＝Pb+10Pfct對于一個呼入，呼叫的阻塞出現(xiàn)在物理資源缺乏時，換句話說，當移動站所處區(qū)域的中繼站，也就是宏小區(qū)一級的資源飽和時。如果轉(zhuǎn)移或協(xié)議失敗，或從微小區(qū)一級到宏小區(qū)一級的轉(zhuǎn)移失敗時，就會出現(xiàn)呼叫失敗。對于業(yè)務等級GoS，對于外部系統(tǒng)我們考慮2％的目標值，因此在圖中阻塞概率小于1％，而呼叫失敗概率小于0.1％。
在這些假設中，圖3示出了根據(jù)區(qū)域在從微小區(qū)層轉(zhuǎn)移到宏小區(qū)層之前改變的數(shù)目的預定值Nact，每個中繼站的業(yè)務量圖形?？v坐標以每一中繼站的厄蘭表示每一中繼站的業(yè)務量。橫坐標表示數(shù)量Nact。方形曲線對應于Pfct＝0.1％，而圓形曲線對應于Pb＝1％。對于圖3考慮Nseq＝4，Nmacro＝3，并且呼叫穿過三個區(qū)域的速度h為每120秒300米或9千米/小時。
圖3表示對于值Nact，即對于到區(qū)域第一次改變的通信轉(zhuǎn)移，宏小區(qū)層因可由微小區(qū)層管理的呼叫而飽和。對于大于或等于3的Nact值，呼叫在被轉(zhuǎn)移到宏小區(qū)層之前在微小區(qū)層呼叫失敗。對于Nact的值為2時，每一中繼站的業(yè)務量優(yōu)化在每一中繼站1.55厄蘭。
圖4示出作為移動站速度函數(shù)的模擬圖。橫軸表示根據(jù)呼叫期間穿過區(qū)域的數(shù)目的速度。模擬圖2利用下列值Nseq＝4，Nmacro＝3，且Nact＝2。
圖4示出速度從h＝3或9km/h增加到h＝15或45km/h時每個中繼站的業(yè)務量大約降低40％。圖4證實了速度越高，管理微小區(qū)層中的呼叫越難的直觀看法。因此本發(fā)明最好應用于行人密集區(qū)或移動站速度慢的小區(qū)。
圖5示出對于不同的Nseq值，作為橫軸上的Nmacro的函數(shù)的業(yè)務量圖形。在圖5中，設Nact＝2且h＝3。圖5示出由宏小區(qū)層管理的發(fā)射機接收機數(shù)目可以根據(jù)由集中器管理的發(fā)射機數(shù)目Nseq調(diào)節(jié)。根據(jù)圖2的結(jié)構(gòu)，Nmacro的最佳值如下當Nseq小于或等于4時，等于Nseq，且當Nseq大于或等于4時，等于4。
圖3到5的圖形表明，本發(fā)明對于給定的業(yè)務量假設，給定的移動站數(shù)量，給定的網(wǎng)絡構(gòu)架，能夠優(yōu)化中繼站的業(yè)務量。更準確地說，它能夠在完全保持相同的業(yè)務等級的情況下，優(yōu)化資源利用并且能夠提供最大的業(yè)務量。
因此本發(fā)明能夠選擇確定從微小區(qū)層到宏小區(qū)層轉(zhuǎn)移的區(qū)域或中繼站改變的數(shù)目，以保證業(yè)務等級GoS低于或等于2％。GoS的值通?？梢酝ㄟ^阻塞概率和呼叫失敗概率估算測量。
當然，本發(fā)明并不限于所描述和展示的實施例和實現(xiàn)模式，它可以具有公知技術中的技術人員能夠想到的各種不同的變化。我們知道，本發(fā)明可以應用于所描述的小區(qū)的不同網(wǎng)絡配置中，我們也還可以提供對于不同的移動站數(shù)量和業(yè)務量假設，參照附圖所得到的那些不同結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種在蜂窩式電信網(wǎng)絡的一個小區(qū)(1)中與一個移動站(5)通信的方法，該網(wǎng)絡具有包括多個微小區(qū)的微小區(qū)層，每一個微小區(qū)具有至少一個中繼站(6，7)，并且網(wǎng)絡還包括具有一個宏小區(qū)的宏小區(qū)層，該宏小區(qū)覆蓋所述多個微小區(qū)，在本方法中，微小區(qū)層中的通信在移動站和分配給通信的至少一個中繼站之間進行，分配給一個通信的一個或一組中繼站能夠在通信中改變，并且在該方法中當中繼站對于與移動站的通信改變的數(shù)目超過預定數(shù)目(Nact)時，通信從微小區(qū)層轉(zhuǎn)移到宏小區(qū)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于微小區(qū)中的通信在移動站(5)和兩個中繼站之間進行。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于預定數(shù)量根據(jù)業(yè)務等級低于或等于2％來選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的方法，其特征在于宏小區(qū)包括用來管理相等數(shù)目(Nmacro)的發(fā)射機接收機的裝置，還在于所述預定數(shù)目(Nact)根據(jù)所述數(shù)目(Nmacro)來選擇。
5.一種用于電信網(wǎng)絡一個小區(qū)(1)的基站，該網(wǎng)絡包括含有多個微小區(qū)的微小區(qū)層，每一個微小區(qū)包括至少一個中繼站(6，7)；并且還包括帶有覆蓋多個所述微小區(qū)的宏小區(qū)的宏小區(qū)層，以及將至少一個中繼站分配到涉及所述微小區(qū)層中的一個移動站的通信的分配裝置，所述分配裝置將不同的中繼站分配給移動中的移動站，基站還包括當對于與一個中繼站的通信中繼站改變的數(shù)目超過預定數(shù)目(Nact)時從微小區(qū)層到宏小區(qū)層的通信轉(zhuǎn)移裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站，其特征在于分配裝置將兩個中繼站(6，7)分配給一個微小區(qū)層中的通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基站，其特征在于預定的數(shù)量根據(jù)業(yè)務等級小于或等于2％來選擇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在蜂窩式電信網(wǎng)絡的一個小區(qū)(1)中與一個移動站(5)通信的方法,該網(wǎng)絡包括具有多個微小區(qū)的微小區(qū)層,每一個微小區(qū)具有至少一個中繼站(6,7),并且網(wǎng)絡還包括具有一個宏小區(qū)的宏小區(qū)層,該宏小區(qū)覆蓋所述多個微小區(qū),在本方法中,微小區(qū)層中的通信在移動站和至少一個分配給該通信的中繼站之間進行,分配給一個通信的一個或一組中繼站能夠在通信中改變。當中繼站對于與移動站的一個通信的改變數(shù)目超過預定數(shù)目(N
文檔編號H04B7/212GK1252679SQ99118388
公開日2000年5月10日 申請日期1999年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月3日
發(fā)明者雅克·安托萬內(nèi), 阿爾梅利·沃迪耶, 熱盧梅·布魯埃特, 帕特里克·查里耶利 申請人:阿爾卡塔爾公司