当使用多个机盒时重叠蜂窝区的建立

摘要

本文公开了在蜂窝通信系统中用于提供切换的方法和装置,其中在通信系统内的蜂窝区共用至少一个收发信机,或在不同蜂窝区的收发信机被放置为彼此靠得很近,以便产生更大的重叠区,在此重叠区内移动台可进行切换。共用的收发信机能用分配给共用收发信机的蜂窝区的通信频率发送和接收无线信号。

说明书

发明领域

本发明涉及蜂窝通信系统，更具体地涉及其中相邻蜂窝区共用天线的蜂窝通信系统，以便产生由至少两个蜂窝区覆盖的重叠区域。

发明背景

在蜂窝移动无线电话系统中，控制一群蜂窝区或每个都具有特定覆盖区的无线基站，以提供与分布在地理区域内的大量移动台的双工无线通信。典型的蜂窝通信系统示于图1。图1显示了在典型的蜂窝移动无线通信系统中的10个蜂窝区C1-C10。通常，蜂窝移动无线系统将以10个以上的蜂窝区实现。然而，为了简明起见，可以使用图1所示的简化表示来说明本发明。对于每个蜂窝区C1-C10，有一个基站B1-B10，它们具有和相应的蜂窝区同样的参考数字。图1显示了位于蜂窝区中心附近具有全向天线的基站。基站也可位于蜂窝区的边界处并使用定向天线。每个基站被连接到基站控制器BSC，它控制基站的某些操作。

图1也显示了九个移动站M1-M9，它们可在蜂窝区内移动以及从一个蜂窝区移动到另一个蜂窝区。在典型的蜂窝无线系统中，通常会有九个以上的蜂窝移动台。事实上，移动台数目典型地比基站数目大许多倍。然而，为了说明本发明起见，减少了数目的移动台是足够的。

图1上也显示了移动业务交换中心MSC。移动业务交换中心MSC通过电缆被连接到所有基站控制器。移动业务交换中心MSC也通过电缆被连接到固定交换电话网或类似的固定网。从移动业务交换中心MSC到基站B1-B10的所有电缆和到固定网的电缆均未示出。

除了所显示的移动业务交换中心MSC以外，还可以有除图1所显示的那些以外的由电缆连接到基站的附加移动交换中心。在基站，基站控制器和移动业务交换中心之间也可不用电缆而使用其它装置，例如，固定无线链路。移动业务交换中心MSC，基站和移动台全都是计算机控制的。

如上所述，蜂窝通信系统是通过使用基站或基站收发信站而建成。移动台可通过无线电磁波被连接到基站。对于以想要的方式工作的蜂窝系统，重要的是移动台可在基站之间或蜂窝区之间进行越区切换或切换.结果，在通话期间，当移动台在系统中行进时，移动台与另一方之间的连接从一个基站被切换到另一个基站。

为了使蜂窝系统能决定移动台应当连接到哪个基站，移动台和/或蜂窝系统对接收信号，例如信号强度，路径损耗等进行测量。或者移动台可测量从基站接收的信号的信号强度，或者基站可测量从移动台接收的信号的信号强度。不管信号强度测量值是如何收集的，该数据在移动业务交换中心或基站控制器中被处理，以便决定是否应当进行切换。在某些系统中，在移动台和基站之间以及在基站和蜂窝系统的处理单元之间的信令，例如测量报告和切换命令，会引入延时。结果，切换过程必须考虑在信号传送和信号处理期间的固有的延时。

在试图提供在蜂窝区之间无接缝的切换时，在相邻蜂窝区之间产生重叠的覆盖区。图2显示了在蜂窝区22和蜂窝区24之间产生的重叠区20。重叠区由点26和28限定，它们代表蜂窝区22和24的信号强度分别低于预定电平的地方。然而，蜂窝区之间的重叠区域有时是很小的。这是因为当移动台移出基站时移动台所连接的基站的无线信号强度急剧下降。另外，当移动台向着将要改变为接入到的基站移动时，该基站的信号强度可非常快速地提高。这种现象可能发生在当处在其当前的基站的视线下的移动台移动转过街角并且现在处在一个新的基站的视线范围时。另一个例子是当移动台在隧道中移动时，其中在隧道两侧的区域被连接到不同的基站。第三个例子是当手持移动台从门口移到办公楼，而该办公楼有其自己的蜂窝系统时。在以上所有例子中的共同的问题是在蜂窝区之间的重叠区太小，以致于当移动台通过重叠区时在呼叫被切换前由于上述的相对于信令和信号处理的延时太大，结果呼叫将丢失。

现有技术的系统试图藉减少移动台所测量的邻区数目和藉使用短滤波器来提高切换的速度。然而，采取这样的行动可能对系统总性能有坏影响，因为使用太少的邻区可能会禁止应当允许进行切换的蜂窝区之间进行切换以及使用太短的滤波器会造成在第一位置出现不应当进行的切换。因此，在工业上有需要改进蜂窝系统的切换的能力。

发明概要

本发明的一个目的是藉提供这样的蜂窝通信系统来克服上述的问题，其中在该通信系统内的蜂窝区共用至少一个收发信机单元或把收发信机互相放得很靠近，以便产生更大的移动台可在其中被切换的重叠区。按照本发明的一个实施例，蜂窝通信系统包括多个蜂窝区，其中每个蜂窝区被分配以一个通信频率以及包含多个收发信机和至少一个基站，用于在所分配的频率上发送和接收无线信号。系统中的相邻蜂窝区共用至少一个收发信机以产生重叠区，其中被共用的收发信机能以共用收发信机的蜂窝区的通信频率发送和接收无线信号。

按照本发明的另一个实施例，公开了一种用于在蜂窝系统中切换呼叫的方法，其中在通信系统内的相邻蜂窝区共用至少一个收发信机装置以产生重叠区。每个移动台接收由相邻蜂窝区使用的频率的列表。在每个蜂窝区的每个收发信机装置周期地广播对于蜂窝系统内的每个蜂窝区来说是唯一的基站识别码。然而，共用的收发信机装置广播共用此收发信机装置的蜂窝区的识别码。在蜂窝系统内的移动台周期地测量从相邻蜂窝区接收的信号的信号强度，并接着把它们所接收的任何的识别码进行译码。然后，移动台向基站控制器报告任何的译解的信息代码和对于由译解的识别码所标识的相邻蜂窝区的信号强度测量值。接着基站控制器根据信号强度测量值确定移动台应在何时被切换到第二蜂窝区。

按照本发明的另一个实施例，公开了一种用于在蜂窝通信系统中切换呼叫的方法。蜂窝系统被划分为多个蜂窝区，每个蜂窝区具有多个收发信机装置，其中相邻蜂窝区共用至少一个所述收发信机装置以产生重叠区。共用的收发信机装置能以分配给共用收发信机装置的蜂窝区的频率发送和接收无线信号。按照本发明，在每个蜂窝区内的每个收发信机装置周期地广播控制信号，其中共用的收发信机装置广播共用收发信机装置的蜂窝区的控制信号。然后，测量在移动台处接收到的控制信号的信号强度，并把它报告给基站控制器。接着，根据信号强度测量，对于移动台是否应当被切换到第二个蜂窝区作出决定。

按照本发明的另一个实施例，公开了一种用于在蜂窝系统中切换呼叫的方法。每个蜂窝区内的每个收发信机装置周期地广播控制信号，其中共用的收发信机装置广播共用收发信机装置的蜂窝区的控制信号。在移动台处测量和估算所接收到的控制信号的信号强度，以便通过使用切换算法和在移动台处的信号强度测量值确定移动台是否应当切换到第二个蜂窝区。然后根据估算值可向基站控制器作出切换请求。接着，基站控制器根据系统信息确定切换请求是否应被答应，并当答应该切换请求时把移动台切换到第二个蜂窝区。

附图简述

通过结合附图所作的以下的书面说明，对于本领域的一个普通技术人员，本发明的这些和其它特性与优点将是显而易见的，其中：

图1显示了典型的蜂窝通信系统；

图2显示了由两个蜂窝区构成的重叠区；

图3显示了按照本发明的一个实施例的通信系统；

图4显示了按照本发明的一个实施例的GSM系统；

图5显示了说明按照本发明的一个实施例的切换方法的流程图；

图6显示了按照本发明的一个实施例的通信系统；

图7显示了说明按照本发明的一个实施例的切换方法的流程图。

详细描述

按照本发明的一个实施例，蜂窝通信系统被划分为多个蜂窝区，其中每个蜂窝区包含多个分布的收发信机，即用于发射信号到多个移动台和从多个移动台接收信号的多个天线。分布的天线是指同样的无线信号在几个天线上被发送以覆盖蜂窝区。这就给出了覆盖范围，并由于使用低的发射功率而降低了干扰。因此可使用非常密集的频率计划。

按照本发明的一个实施例，相邻蜂窝区共用至少一个收发信机单元，以便产生如图3所示的重叠区。本领域技术人员将会看到，每个蜂窝区可被分配以一个工作频率或多个工作频率。在本例中，收发信机单元A1-A4属于蜂窝区1，并使用频率f1-f2，其中频率f1用于上行链路及频率f2用于下行链路。收发信机单元A3-A6属于蜂窝区2，并使用频率f3-f4。这样，就产生了由蜂窝区1和蜂窝区2覆盖的重叠区。重叠区的大小可通过使和所想要的一样多的收发信机单元在所有频率f1-f4上发射和接收而被设计成任意地大。这样，可确保安全的切换。为了激发切换，收发信机单元可以使发射信号有不同的发射功率，并且在处理接收信号时以不同方式处理接收的信号，即某些接收的信号的信号强度可被降低，或由偏移值偏置，取决于收发信机单元处在蜂窝区内的什么地方。例如，对于靠近蜂窝区边界的收发信机，发射信号的功率和/或接收信号的放大量可略微减小。如图3所示，在收发信机单元A3处以频率f4广播的信号和在收发信机单元A4处以频率f2广播的信号可以用略微减小的功率发射。下面将更详细地描述按照本发明的一个实施例的切换过程。

图4显示了引用本发明的一个实施例的GSM系统。对本领域的一个普通技术人员显然明白，本发明并不限于在GSM系统中使用，而可应用于所有类型的通信系统。如图4所示，基站收发信站40和基站收发信站42每个都控制多个天线。在本例中，基站收发信站40和基站收发信站42共用两个天线44和46。结果，两个天线将在由第一基站收发信站40和第二基站收发信站42所使用的频率上发射和接收。基站收发信站被连接到基站控制器48，它又被连接到移动业务交换中心49，移动业务交换中心49把基站连接到公共电话网。

现在将参照图4和5描述本发明的一个实施例的工作。在图4中，移动台50正在蜂窝区1中工作，并正在和基站收发信站40通信。在工作期间，移动台50接收对于相邻蜂窝区的广播控制信道频率的列表。蜂窝区中的每个收发信机单元在广播控制信道上周期地广播基站识别码(BSIC)。移动台50周期地测量从相邻蜂窝区广播的信号的信号强度以及从当前服务于移动台的基站广播的信号的信号强度。当移动台可以译解对于相邻蜂窝区之一的基站识别码时，移动台在慢速相关控制信道上向基站控制器48报告译解的BSIC和对于由译解的BSIC识别的蜂窝区的信号强度测量值以及正在服务的基站的信号强度测量值。然后，基站控制器48确定是否应当把移动台切换到另一个蜂窝区。

如图4所示，当移动台50向着基站收发信站42的方向移动时，移动台将进入基站收发信站42的范围，以及移动台将能检测对于基站收发信站42的BSIC。由于基站收发信站40和42共用天线44和46，所以移动台50将更快地检测对于基站收发信站42的BSIC，允许系统有更多时间来完成切换。一旦移动台50已译解了对于基站收发信站42的BSIC，那么移动台50就把译解的识别码报告给基站控制器48。基站收发信站40接收测量报告，并把测量结果传送到基站控制器48。基站控制器48对从基站收发信站40和42接收的信号电平进行滤波，并确定是否应进行切换。本领域的技术人员将会看到，在本发明中可使用各种不同的用来决定何时应当进行切换的已知的方法。当网络确定应当进行切换时，BSC在下行链路快速相关控制信道上通过基站收发信站40向移动台50发送切换命令消息。该消息包含关于移动台应当接入哪个蜂窝区以及对新的业务信道使用哪个频率和时隙的信息。该消息也指定移动台是否应当进行同步切换和应当进行什么类型的同步的切换。另外，基站控制器也向基站收发信站42发送消息，通知基站收发信站42，它应当开始收听移动台50。当移动台50接收切换命令时，移动台50在分配给基站收发信站42的频率上开始发射。

在本发明的替换的实施例中，基站收发信站能对由移动台50广播的信号进行信号强度测量。然后，基站收发信站把信号强度值发送给基站控制器48。基站控制器48对从基站收发信站40和42接收的信号电平进行滤波，并确定是否应当进行切换。

按照本发明，设计重叠区的大小，以便可进行安全的切换。这是指在移动台移动通过重叠区的时间期间，移动台必须能译码和报告BSIC，进行信号强度测量和把信号强度测量报告发送给基站控制器，以及基站控制器必须确定是否应当进行切换，并向基站收发信站1发送切换命令，基站收发信站1又向移动台发送切换命令。通过共用收发信机单元或天线，重叠区可被做成和所需的一样大，以确保可在移动台移动通过重叠区的时间内完成切换。

按照本发明的另一个实施例，相邻蜂窝区之间的重叠区可通过把一个蜂窝区的某些收发信机单元放置得很靠近相邻蜂窝区的收发信机单元而被产生。该实施例如图6所示。在本例中，蜂窝区1包含4个收发信机单元A10-A13，它们在频率f1-f2上发射信号，蜂窝区2包含4个收发信机单元B10-B13，它们在频率f3-f4上发射信号。这两个蜂窝区通过把一个蜂窝区的收发信机单元放置得很靠近另一个蜂窝区的收发信机单元而重叠它们的覆盖区。将会看到，通过把一个蜂窝区的更多的收发信机单元放置得很靠近另一个蜂窝区中的收发信机单元，可把重叠区做得更大。正如在前面的实施例中的那样，当移动台向第二个蜂窝区方向移动时，移动台将从位于重叠区的第二个蜂窝区的收发信机单元(B12和B13)广播的信号中检测第二个蜂窝区的BSIC。结果，在移动台移到蜂窝区1的范围以外和呼叫丢失之前，如果必要的话，系统有更多的时间来完成切换过程。

按照本发明的另一个实施例，每个移动台在切换判决时可起更积极的作用。例如，每个移动台可被分配以一个切换算法，它可被用来确定是否应当请求切换，这将参照图7在下面加以说明。在本实施例中，每个移动台接收由相邻蜂窝区使用的广播控制信道频率的列表。在蜂窝区中的每个收发信机单元在广播控制信道上周期地广播控制信号。本领域技术人员将会看到，本实施例适用于蜂窝区共用收发信机单元或收发信机单元彼此靠得很近的蜂窝系统，但并不限于此。

移动台周期地测量从相邻蜂窝区广播的信号的信号强度以及从当前正在服务于该移动台的基站广播的信号的信号强度。然后，移动台藉使用切换算法估算信号强度测量值，以确定是否应当请求切换。例如，当移动台确定相邻蜂窝区的信号强度比正在服务的蜂窝区的信号强度强时，或其信号强度比正在服务的蜂窝区的信号强度大一个预定值时，移动台可请求切换。如果移动台确定应当请求切换，则移动台向基站控制器发送切换请求。然后，基站控制器根据系统信息确定是否应当答应切换请求。系统信息可包括，但并不限于，有关相邻蜂窝区的类型以及相邻蜂窝区的可提供的容量和/或由请求的移动台所进行的信号强度测量等的信息。如果基站控制器确定应当进行切换，那么移动台以已知的方式被切换到适当的蜂窝区。然而，如果切换未被答应，那么基站控制器或者忽略切换请求，或者向请求的移动台发送一个信号，通知它切换已被拒绝。

本领域技术人员将会看到，本发明可以以其它特定形式体现，而不背离本发明的精神和基本特性。因此，目前公开的实施例被看作为在所有方向都是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附的权利要求指明而不是由上述的说明来指明，且在等价物的意义和范围内所作的所有改变预期被包括在其中。