混合GSM/CDMA网中的单元区广播

摘要

一种GSM无线通信系统中通过CDMA空中接口广播消息的方法，其中包括：基本上按照GSM单元区广播服务协议将一消息发送至一基站，以及通过CDMA空中接口将该消息发送至一移动台。消息基本上按照CDMA发送标准、较好是按照IS－95B标准发送。

说明书

I.发明领域

本发明总体来说涉及无线电信，具体来说，涉及先进的蜂窝区电话网。

II.发明背景

全球移动通信系统(GSM)电信用于全世界许多国家的蜂窝区电话网。现行的GSM网基于时分多址(TDMA)数字通信技术。GSM提供一有益的网络服务及标准。

上述GSM网络服务之一是短消息服务---单元区广播(SMSCB)，用于通过网络中的基站子系统(BSS)将单元区广播中心(CBC)的短消息分发至用户单元或移动台(MS)。SMSCB消息可来自诸如交通报告和天气报告这样的各种渠道。这些消息通过专用单元区广播信道(CBCH)广播给所谓单元广播区的所定义地区内的MS，不需要来自MS的确认。MS只在闲置模式(即电话呼叫未进行当中时)接收消息。在此通过引用加以参考的GSM标准02.02、03.41、03.49和04.12中对SMSCB及相关接口、协议堆栈以及消息格式等有所说明。但注意，CBC和BSS之间没有GSM标准所定义的强制性协议。不过，该接口协议留下由网络及单元区广播服务运营商根据03.41标准所定义的原始内容确定。

码分多址(CDMA)是一用直接顺序扩频调制技术的改进数字通信技术，与TDMA相比提供对无线带宽更高效的利用，以及蜂窝区电话用户和基站之间更可靠、无衰落的链路。主导的CDMA标准是电信业协会(TIA)所发布的TLA/EIA-95，在此通过引用加以参考。本专利申请前后文以及权利要求书中，本标准是指蜂窝区通信业界所公知的IS-95。该标准的最新版本，称为TLA/EIA-95-B(此后称为IS-95B)，所具有的先进网络特征包括通过兼容的MS所监测接收的寻呼信道广播消息的过程。

基于1995年12月20日提出的发明名称为“结合GSM的A接口电信网协议利用CDMA射频信号调制的无线电信系统”的美国专利申请U.S.Ser.No.08/575,413的PCT专利申请PCT/US96/20764(两者均转让给本专利申请受让人并通过在此引用加以参考)，说明了一利用CDMA空中接口(即基本RF通信协议)来实施GSM网络服务及协议的无线电信系统。通过利用该系统，至少现行GSM网的某些TDMA基站(BSS)和用户单元会被相应CDMA设备所替换或补充。使该系统CDMA的BSS适合通过一标准GSM的A接口与GSM移动交换中心(MSC)通信。这样便使GSM网络服务核心部分得到保留，TDMA至CDMA的过渡对用户来说是透明的。

通过在此引用加以参考的PCT专利公告WO 95/24771和WO 96/21999中、以及Tscha等人题为“CDMA移动台和GSM移动交换中心之间的用户信令网关”的文章(通用个人通信的第二次国际会议会刊，渥太华(1993)第181-185页)中均对包含GSM和CDMA组成部分的混合蜂窝区通信网进行了说明。上述出版物未涉及这种混合网中对诸如SMSCB这种短消息或单元区广播服务的支持。

                               发明概述

本发明目的在于，提供用于一GSM/CDMA混合蜂窝区通信网的方法和装置。

本发明某些方面其进一步目的在于，提供通过一CDMA空中接口实现GSM单元区广播服务的方法和装置。

本发明较佳实施例中，一GSM/CDMA混合蜂窝区通信系统包括TDMA和CDMA基站(BSS)，均根据GSM标准与一单元区广播中心(CBC)联系。转让给本专利申请受让人并通过在此引用加以参考、于1998年7月20日提出申请、发明名称为“GSM/CDMA混合网中的基站切换”的美国专利申请U.S.Ser.No.09/119,717总体说明了该类型系统。网络中用户单元，这里称为移动台(MS)，最好能通过在TDMA和CDMA空中接口之间进行适当切换而与两种类型基站通信。GSM网络协议用于两种类型空中接口，以便不论MS处于与TDMA的BSS通信状态还是处于与CDMA的BSS通信状态MS都能接收GSMCBC的短消息广播。这样，本发明便能够使CDMA的BSS和MS均集成到一GSM网络基础设施中，而不危及与该网络相关联、向基本上任何MS广播基于GSM标准的消息的CBC能力，而且对现有基础设施基本上不需要作其他修改。

本发明某些实施例中，GSM短消息服务---单元区广播(SMSCB)消息通过一利用CDMA寻呼信道的CDMA空中接口广播给MS。较好是，消息按照广播过程通过IS-95B标准所定义的寻呼信道广播。

所以，按照本发明较佳实施例，提供一种GSM移动无线通信系统中通过一CDMA空中接口广播消息的方法，包括：

基本上按照GSM单元区广播服务协议传送一消息至基站；

通过CDMA空中接口将该消息发送至一移动台。

较好是，发送消息包括基本上按照CDMA发送标准最好是IS-95B发送一消息。

较好是，发送消息包括通过一寻呼信道发送一消息，其中发送消息包括将消息送至一个或多个特定单元区。

一较佳实施例中，发送消息包括发送一消息以便当移动台工作于间隙方式时具有被该移动台所接收的高可能性，最好发送一广播寻呼后接着发送一消息。较好是，发送广播寻呼包括在一周期性广播寻呼周期中由移动台所监测的预定间隙内发送一寻呼。该方法还可包括发送一时间进度消息，其中包括关于在一个或多个周期性广播寻呼周期所组成的进度时间内要发送的一个或多个广播寻呼的信息。

较好是，发送消息包括基本上按照GSM单元区广播命令多次发送单个消息。其中发送单个消息包括对该消息分配一广播地址，从而当移动台所接收的第二消息具有与第一消息即先前消息相同的广播地址时，便丢弃第二消息。较好是，多次发送单个消息包括按响应单元区广播命令所确定的重复频率重复发送该消息。

更为理想的是，发送消息包括将一GSM单元区广播消息打包至一IS-95消息中。

较好是，传送消息包括从一单元区广播中心接收一消息。

一较佳实施例中，发送消息包括发送一消息首部，其中包括一表示消息特征的消息识别符字段，移动台响应该特征来确定是对该消息解码还是将该消息丢弃。

按照本发明较佳实施例，还提供一种通过一CDMA空中接口广播来自一单元区广播中心的短消息的装置，包括：一基站子系统，基本上按照GSM单元区广播服务协议接收来自该单元区广播中心的消息，并通过CDMA空中接口将该消息发送至一移动台。

较好是，基站子系统基本上按照CDMA发送标准、最好是按照IS-95B发送该消息。

较好是，基站子系统通过一寻呼信道发送该消息，并将该消息送至一个或多个特定单元区。

较好是，基站子系统发送一消息，以便当移动台工作于间隙方式时具有被该移动台所接收的高可能性，其中，发送消息前，基站子系统在一周期性广播寻呼周期中由移动台所监测的预定间隙内发送一寻呼。

更理想的是，基站子系统基本上按照GSM单元区广播命令多次发送单个消息，其中，基站子系统按响应单元区广播命令所确定的重复频率重复发送该消息。更理想的是，基站子系统对该消息分配一广播地址，从而当移动台所接收的第二消息具有与第一消息即先前消息相同的广播地址时，便丢弃第二消息。

                            附图简要说明

本发明从下面结合附图对其较佳实施例的详细说明当中会有更为全面的理解，其中：

图1是本发明较佳实施例GSM/CDMA混合蜂窝区通信系统的示意性框图；

图2是说明本发明较佳实施例图1系统中各组成部分之间通信协议的示意性框图；

图3是说明本发明较佳实施例用于单元区广播服务消息中的消息格式的示意性框图。

                        较佳实施例的详细说明

现参照图1，为本发明较佳实施例GSIVI/CDMA混合蜂窝区通信系统20的示意性框图。系统20是围绕一基于GSM通信标准的公用陆上移动网(PLMN)22建立的，该通信标准是本领域所公知并在前面简要说明过。这种网络其基础设施是现成的，在许多国家得到广泛使用，本发明其优点在于，能结合这种网络在不需要对现有的交换设施作较大改变的情况下逐步引入CDMA服务。

PLMN22包括至少一个移动服务交换中心(MSC)24，或者可能是若干这种中心(但为了说明清楚只示出一个MSC)，其控制一地区的网络运作。MSC24的其他功能还负责用户单元的位置登记和用户单元在基站之间的切换，以及PLMN22与公用交换电话网(PSTN)和/或分组数据网(PDN)48的链接。PLMN还包括一网络管理中心(NMC)26和单元区广播中心(CBC)28。系统20的其它方面和关于系统中移动台(MS)40的详细内容在上面提到的美国和PCT专利申请中有进一步说明。

系统20包括多个MS40，它们经多个基站子系统(BSS)30和32通过一个或多个所接受蜂窝区通信频率的无线RF链路与PLMN22通信。也称为用户单元的MS40较好是既能用标准GSM的TDMA无线通信协议与GSM BSS30通信，又能用下面说明的基于CDMA通信方法与CDMA BSS32通信。但为了清楚起见，图1中仅示出MS40、GSM BSS30和CDMABSS32当中各一个，将会理解，系统20实际上这些系统组成部分的每一项通常包括多个。

CDMA BSS32和MS40之间的通信用CDMA无线“空中接口”，较好是基于CDMA通信的IS-95标准，最好是基于在此通过引用加以参考的TIA/EIA-95-B版标准，并加上这里所说明的必要修改。BSS32是围绕一基站控制器(BSC)34建立的，该控制器对若干基站收发器(BTS)36进行控制并与之通信。当MS处于一由该特定BTS服务的地区或单元区时，每个BTS发送RF信号至MS40和从MS40接收RF信号。而当MS40处于由6SMBSS30服务的单元区时，较好是MS通过对于GSM/TDMA BTS的GSM/TDMA空中接口与BSS30通信(为了简化未图示)。

GSM BSS30和CDMA BSS32都基本上按照GSM标准、即经过上面提及的美国和PCT专利申请中进一步说明的GSM标准A接口，与MSC24通信并由MSC24控制。BSS32还包括一无线运营维护中心(OMCR)38，通过一GSM标准Q3接口与NMC26通信。

BSC34按照上述GSM SMSCB标准与CBC28通信以接收要通过空中广播的短消息。一个CBC28通常与多个BSS的BSC连接，这些BSS可包括诸如BSS32这种CDMA BSS和诸如BSS30这种GSM/TDMA BSS。如GSM规范中所规定的，CBC可从诸如天气报告中心和交通报告中心这样的几个单元区广播实体(未图示)接收用于广播的短消息。

CBC28负责管理单元区广播短消息以及向BSC34(以及其他BSC)发出命令，其中包括：

*如GSM标准03.41所规定，分配序列号用以识别消息。每个消息其首部(下面参照图3将进一步说明)包括该序列号。其通常包括的字段规定该消息的地理范围、用以区分相同来源和相同类型消息的消息码以及一更新号。

*修改或删除BSC所持有的消息

*根据GSM标准03.41，通过发送单元区广播消息至BSC来开始广播，若需要将消息填充到长度为82个八位码。

*确定消息应传送到的一组单元区或BTSs，并表示消息的地理范围。所确定的单元区或BTSs的列表传送到BSC，然后BSC相应地分发广播。

*确定所广播的消息应开始的时间。

*确定所广播的消息应停止的时间，并对BSC进行相应的指令。

*确定消息广播应重复的重复率；

*确定应在其上广播消息的单元区广播信道；

BSC34相对于CBC28起到下列作用：

*对单元区广播命令进行接收和编译。

*存储单元区广播消息。

*如下面进一步说明的那样，对CDMA寻呼信道上的消息进行调度。

*当所需要的消息重复率无法获得，例如当需要的重复率太高时，便对CBC提供一指示。

*确认完成CBC命令的执行。

*当无法理解一命令或不能执行一命令时便向CBC报告。

*将单元区广播消息路由选择至相应的BTSs，较好是如下面进一步说明的那样利用直接寻呼过程。

*将单元区广播服务(CBS)信息传送至每一BTS。

*如下面进一步说明的那样还可生成时间进度消息，表明一希望的发送时间进度。

较好是，BSC34传送至CBC28的消息属于多个单元区时，该消息与其送至的单元区的列表一起只传送一次。

MS40包括移动设备(ME)42，其较好是要么包括两个无线收发器，一个配置为用于TDMA运作，一个配置为用于CDMA运作，要么包括一单个收发器，可动态地在TDMA和CDMA之间切换。MS包括的移动终端(MT)支持终端设备(TE)46用于声音及数据输入及输出。另外，MS40包括一按照GSM标准的用户识别模块(SIM)44，用对CDMA空中接口基本上透明和独立的方式来鉴别MS40用户的身份。尽管这里较佳实施例是以MS40具有双模式CDMA/TDMA空中接口兼容性加以说明的，但应理解，本发明原理可同样适用于所采用的移动台仅具有CDMA兼容性的系统，或根据需要适用于采用GSM建网标准的系统。

MS40从BSC34接收BTS36所发送的单元区广播消息。如本领域所知道的那样，TE46典型地用于按字母数字格式显示消息。另外，MS40对25个单元区广播消息具有下列能力：

*对所具有的消息识别符表明MS用户对该消息主题没有兴趣的消息进行识别和丢弃。

*忽略已收到消息的重复广播(即消息广播地址没有改变)。

*当支持这样一种接口时经过一ME42和TE46之间的R接口传送消息。

现参照图2，为表示本发明较佳实施例通过BSS32在CBC28和MS40之间传送SMSCB电信业务信息中所用的协议堆栈的示意性框图。图中示出的协议使得基本上未加修改的GSM CBC能够用IS-95B标准所规定的BSS和MS之间的寻呼信道广播过程，根据GSM SMSCB标准将短消息传送至MS40。

单元区广播消息通过一总体上按照GSM规范的CBC-BSC接口从CBC28传送至BSC34。如上所述，该接口中所要实施的协议是基于GSM标准03.41所定义的原始内容在CBC及PLMN22运营商之间达成协议的内容。较好是如图2所示，该堆栈遵循GSM标准03.49提供的样本协议堆栈其中之一。

03.41标准所定义的GSM原始内容总体上由符合该标准的BSC34接收编译，但为了寻呼信道上适应IS-95B广播过程必须有一些例外。GSM标准支持两种单元区广播信道(CBCH)：基本信道和扩展信道；但这两种信道都对应于相同CDMA寻呼信道。另外，GSM规范中将单元区广播消息最多20次重复频率定义为每51×8TDMA帧(1.883s)中一次，按照IS-95B，CDMA空中接口的最大重复频率是每个周期性广播寻呼周期中一次，相当于最小约2.8秒。BSS32确定BCAST_INDEX参数在1和7之间，如IS-95B所规定的，来设置周期性寻呼周期的持续时间。如果有冲突，例如在一个给定时间有多于一个消息传送，BSS32按照预定的规范确定消息广播顺序。

BSS32根据CBC-BSC接口中所用的接口原始内容管理端对端的消息传送，并提供同步和时间进度服务。IS-95B包括几种不同的寻呼方法，在相应的本发明的较佳实施例中可以应用，下面进一步说明。较好是，BSC34能发送广播寻呼(如下面所述)和消息到特定单元区，这样单元区广播消息可以分送到特定地区。

MS40通过一CDMA Um接口与CDMA BSS32交换信号，其中如这里所说明的，修改MS和BSS协议堆栈以适应GSM网络服务，如SMSCB。SMSCB消息通过CDMA空中接口的寻呼信道从BTS36发送至MS40。

图3是一方框图，示出了按照本发明的较佳实施例，SMSCB消息80通过寻呼信道发送至MS40。消息80有标准IS-95数据短脉冲消息(DBM)格式。消息80将全部GSM单元区广播消息打包，包括GSM的SMSCB首部86和数据88，较好是按照GSM标准03.41。消息80也包括c，由BSS.32设置以规定消息的总长度，包括一CRC字段92，两者都按照IS-95标准，还有一DBM首部84和5比特的相反字段90。

DBM首部84由BSS32设置，基本上是按照IS-95B对寻呼信道消息的规定，除了DBM首部的广播地址字段是例外，较好是该字段内容的设置是符合GSM单元区广播服务的规定，特别是GSM标准03.41第9.3节，“BTS-MS接口上的消息格式”所定义的。广播地址字段包含CBC28产生的单元区广播消息首部的一部分，它是唯一能识别消息使得MS40可以检测和避免译码已经收到过的消息或用户不感兴趣的消息。(CBC消息首部包括整个消息的88个八位组的第一个六个八位组。)MS40会忽略消息的DBM首部84中BURST-TYPE(短脉冲序列型)和广播地址字段在一给定的周期性广播间隙周期内与先前已经收到的消息一样的消息。

广播地址字段其结构由下面表1说明：

表1

    分字段    长度(比特)    值    消息类型    8    0-通常消息    1-时间进度消息(以下进一步描述)    其它-保留    序列号    16    对任意一给定的消息识别符，每次传输一新的消息，序列号都更新，将不同的消息与常用来源和类型的消息区分。    消息识别    16    识别消息的来源和类型    数据编码进度    8    指示在MS处打算处理消息，包括GSM标准03.38所定义的字母/编码和语言。

序列号分字段的结构也按照上述的GSM标准03.41的9.3节定义，由下面表2示出：

表2

    分字段    长度(比特)    值    地理范围    2    指示一个地区，它的消息代码和显示方式是唯一的    消息代码    10    变化，这样区分相同来源和相同类型的消息(即有相同的消息识别)    更新号码    4    对一个给定的消息识别符、地域和消息代码，指示消息内容的改变。

消息代码PLMN由操作者分配，可以用来识别不同的消息主题。

由于一给定消息不是必须由一给定地区内的全部单元区广播，可用地理范围(Geographical Scope)来确定不同的单元区收到的两个有同一序列号(SerialNumber)及消息识别符(Message Identifier)的消息是否真正相同，正如上述GSM03.41标准的9.3节提到的。

典型地是，MS40工作于间隙方式，正如IS-95B所规定的，并不总是监测-寻呼信道。所以，传输一单元区广播消息时，较好是使用特别过程来保证工作于间隙方式的MSs可以收到消息。

这样，本发明较佳实施例中，BSS32正如IS-95B规定的发送一广播寻呼消息，例如一“总寻呼消息”，或者根据GSM标准发送一“寻呼请求消息”，或者其它合适的消息类型，宣布即将发送广播消息。较好是，寻呼消息中包括的寻呼记录(通常规定消息发送到的MS的身份)包含一广播地址，当传输一单元区广播消息传输时，向MSs指示收到寻呼消息。然后发送一次实际的单元区广播消息。当其中一个MSs解码寻呼记录中的广播地址，它可以确定广播消息是否为已经收到的消息的复制或用户不感兴趣，如果是的话，它将避免将广播消息本身解码。

另一较佳实施例中，BSS32按照IS-95B规定使用周期性的广播寻呼周期，这样减少发送广播消息所需的一般费用。这种操作方式中，MS40在预定间隙期间监测寻呼信道，在该信道发送广播寻呼或消息，这样每个周期性广播寻呼周期中寻呼和消息仅需传输一次。较佳的方法是，按照IS-95B，给定周期的第一间隙内发送广播寻呼，由MS监测，以后再发送广播消息本身。

较佳的方法是，如GSM03.41标准中描述的广播消息进度安排是用来分配单元区广播消息到以间隙方式工作的MSs的。这种情况下，广播寻呼消息包括一个“进度消息”，它的“消息类型字段”(表1中注解)插入“1”。“进度消息”包含许多在“进度时间”将传送的连续单元区广播消息的信息，之后立即包括一个或几个周期性的广播周期。“进度消息”包括对每个消息的“消息描述”，还有指示在“进度时间”中时间位置的周期号码。“消息描述”包含来自广播地址的信息，这样MSs可以确定每个安排好进度的消息的类型和来源，及是否它已经收到消息。

每个“进度消息”包括定义一“开始周期号码”和一“结束周期号码”的字段，指示“时间进度时间”的长度。较佳的方法是，在“进度时间”的最后消息之后发送一个新的“进度消息”，即，在前述的“结束周期号”+1这一周期。参照相同的进度时间，可以广播几个进度消息，“开始周期号码”指示紧跟着最后的“时间进度消息”的第一个周期。

需要时，BSS可能会收到跨过“时间进度消息”中发表的进度的指示，例如，发送一个新的高优先级的SMSCB消息。之后，将恢复单元区广播消息的以前进度。

当MS40与CDMA的BSS32通信时，适用以上描述的方法和协议。当MS40通过GSM的BSS30与CBC28通信时，这些组成部分之间的通信协议符合GSM标准，基本上不用修改。

尽管较佳实施例的描述是参照特定的TDMA和CDMA通信标准，本领域技术人员会理解，上述方法和原则也可以与数据编码和信号调制的其它方法结合起来使用。本发明的范围不仅包括以上描述的全部系统和通信过程，还包括这些系统和过程的各种创新组成部分及其组合和分组合。具体来说，尽管以上描述的较佳实施例是参考TDMA/CDMA系统20和MS40，可以理解也可以同样使用这些方法和装置将单元区广播消息传送到没有TDMA性能的CDMA系统中的MS。

可以理解，较佳实施例仅以举例方式给出，本发明的全部范围仅仅由权利要求书所限定。