CN1050958C

CN1050958C - 建立呼叫连接的方法

Info

Publication number: CN1050958C
Application number: CN93119420A
Authority: CN
Inventors: A·K·赖思
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 2000-03-29
Anticipated expiration: 2013-10-25
Also published as: ES2103674B1; BR9305693A; US5546443A; SE520779C2; CN1101185A; DE4395623T1; NL194061B; ES2103674A1; FR2697390A1; NL9320018A; MX9306549A; IT1272744B; NL194061C; FI943057A0; SG43081A1; ITMI932252A0; FI943057A; FI109955B; CA2126746A1; WO1994010792A1

Abstract

在无线电话系统中，可将一个区域中所有网孔内的控制信道播。一个微网孔基地台可带有一个接收机，除了在自己控制信道上监听控制信息和呼叫访问外，还在伞形网孔控制信道上监听信息，以实现呼叫到网孔的正确分配。而且，微网孔可与伞形网孔同享一个控制信道同时使控制信道间的干扰不过度。此外，多个微网孔可共享一个与重叠宏网孔结构无关的公共控制信道。

Description

建立呼叫连接的方法

本发明涉及无线电话通信系统的控制技术，更确切地说，涉及无线通信系统的控制技术。

无线通信中的持续增长增加了蜂窝式系统容量的压力。能用于蜂窝式通信的有限的频谱要求蜂窝式系统有更高的联网能力和对不同通信业务情况的适应性。虽然数字蜂窝式系统的引入已经增加了潜在的系统容量，单靠这些增加对满足容量和无线电覆盖的需求的增长是不够的。其它增加系统容量的方法，如在城区降低网孔的大小，对满足增加的需求是必要的。

在相互靠近的网孔中通信间的干扰产生额处的种种问题，特别是使用相对较小的网孔时。因此，需要使网孔间的干扰达到最小的技术。一种已知的技术是把诸网孔分成“簇”。在单个簇中，通信频率按试图把位于不同簇使用同样通信频率的网络间的同样的距离变为最大的方式分配给特定网络。该距离可称作“频率再用”距离，随着该距离的增加，使用一个通信频率的网孔与远处使用同样频率的网孔之间的干扰就减小。

无线电基地台通常位于靠近每个网孔中心处，以提供贯穿整个网孔的无线电覆盖。另外一种选择是，无线电基地台可位于靠近三个相邻区网孔的中心以覆盖这些网孔，选择分区或不分区系统是根据不同的经济上的考虑如每个基地台的设备费用。

局部微网孔和微微网孔可在微网络重叠范围内被建立以处理移动用户密度相对较大的区域，有时称作“热点”。典型的，“微网孔”可建立在街道如路口或街道，并且一系列微网孔可提供对主要交通枢纽如高速公路的覆盖。微网孔还可分配给大型建筑物、机场、和商业区林荫路。“微微网孔”与“微网孔”相似，但一般覆盖一个办公室走廊或高层建筑的一层。“微网孔”一词用于本申请中是指“微网孔”和“微微网孔”，“宏网孔”一词用于指示蜂窝结构的最外层。只要有一网孔在伞形网孔下面，则“伞形网孔”可能是一个宏网孔或一个微网孔，微网孔使附加通信信道能位于实际需要的附近，因此在保持低干扰的同时增加网孔容量。

未来蜂窝式系统的设计将可能包括宏网孔，室内微网孔，室外微网孔，公共微网孔，公共微网孔，和有限微网孔。宏格伞形站一般覆盖半径超过、公里并服务于快速移动用户，例如汽车中的人。微网孔站一般是小功率，小无线电基地台，它首要处理慢速移动的用户如行人。每个微网孔站可看作一个通过数字无线电发射或光纤与宏网站相连的扩展基地台。

在设计微网孔簇时，需要为微网孔分配频谱。这可通过八种方式完成，例如，微网孔可再用远处宏网孔的频谱；一部分可用频谱可只分配给微网孔使用；或微网孔可借用伞形宏网孔一频谱。

在给微网孔分配频谱时，一部分可用频谱严格保留微网孔而宏网孔不能使用。借用频谱包括把覆盖宏网孔使用的频率给微网孔使用。

这些信道分配方法各有优点和缺点。重新使用远处宏网孔的信道几乎不引起宏网孔结构容易的减小。但是，由于微网孔和宏网孔间的同信道干扰，再用不总是适宜的。

通过分配频谱给微网孔网孔层(微网孔和宏网孔)间的干扰减小。这是由于任何同信道干扰是在微格间，而不是在微网孔与宏网孔间的干扰，在分配频谱给一个微网孔时，那个频谱是取自在一定区域，如一个城市内的整个宏网孔系统，因此，那个频谱不能被宏网孔使用。结果，在只包含几个微网孔的区域中容易受有害影响，这是因为微网孔只覆盖宏网孔区中的小部分区面积，而可用频谱减少的宏网孔必须覆盖相当大的区域。不过，随着微网孔数目的增加和只被宏网孔覆盖的区域的减小，与专用频谱有关的容量问题可被减少，并且在不阻碍宏网孔的情况下，可达到总系统容量的总净增益。

从伞形宏网孔借用信道，与再用相似，带来微网孔与宏网孔的潜在同信道干扰。而且，由于有效频谱分配往往不可能，故容易可能受不利影响。例如，当借用或专用频谱时，很难同时在网孔内定位所有热点。不同于专用频谱，借用频谱的一个优点是整个宏网孔系统不受影响，这是由于只借用了分配给覆盖宏网孔系统不受影响，这是由于只借用了分配给覆盖宏网孔的频谱而不是整个系统的频频。因此，其它宏网孔可使用被微网孔从它的覆盖宏网孔借用的相同的频谱。

此外，在设计簇时，分配的频谱必须分配给单独的微网孔点。用于频谱分配的已知方法包括固定频谱设计，动态信道分配(DCA)，和自适应信道分配(ACA)。进一步说，必须选择控制信道管理技术。一种可能性是包括使分区系统中的每个网孔或区使用一个特别的控制信道，直到从视域内的一个干扰点可以频率再用为止。

随着微网孔的引入，无线电网孔设计的复杂性可能增加。设计过程主要根据微网孔的结构。例如，街道，商业区林荫道、和建筑物的大小是关键的设计标准。微网孔遇到经受一系列问题，包括对话务变化的灵敏度增加，微网孔间的干扰，和预测话务密度方面的困难，即使成功地设计了一个固定无线电话通信系统，系统参数的一个改变，如为适应扩大的话务需要而增加一个新基地台，可能要求重新设计整个系统。由于这些原因，微网孔的引入得益于那些信道分配既适应话务条件又适应干扰条件两者的系统。

与微网孔有关的主要关注问题之一是把FDMA和TDMA系统中的频率设计或CDMA系统中的功率设计减为最小。依赖于环境条件(例如，地形和地表的不规则性)和干扰的无线电广播特性在微蜂窝式环境下很难预测，因此使频率和功率设计即使不是不可能也极其困难，一个解决方案是使用不需要固定频率设计的ACA方案。根据这一方法的一个具体实现，在将无线电信道分配给一次呼叫时，每个网孔点可使用系统中的任何信道。根据现存话务状况和现存干扰状况，信道被分配给实时中的呼叫。但是，由于必须安置平均起来更多的信道装置，这样的系统可能很昂贵。

借助ACA实现了一些优越性。由于每个网孔可使用任何信道，几乎没有中继效率损失。因此，可能使用带有很少信道而不损失网络效率的网孔。进一步，信道再利用是由平均干扰情况而不是最差情况方案来控制。

一些ACA方案试图改进话务容量和避免进行频率设计的需要。尽管一些系统对于实现这些目标是可行的，但在带有预分配的控制信道的系统，即，带有在其上移动台要求一个控制信道(一个含有控制信号的30千赫RF信道)的特殊频率的系统中完全实现两个目标还是非常困难。带有预分配控制信道的系统包括AMPS(高级移动电话业务系统)，IS-54(修正B)，和TACS(全向通信系统)。在这些系统中，还需要对控制信道频率设计，但是，通过消除在预计话务信道不均匀分布的区域中的每个点上的多个话音信道的设计需要，频率设计可被避免而话务容量得以改进。

在许多系统中，微网孔对于容量可被控制信道限制而不是受话路限制。例如，在通常用于AMPS系统的7/21网孔方案中，频率被分配以保证使用相同频率的网孔被再用距离分割开，再用距离保持干扰低于一定预定标准，例如，载波对干扰之比(C/I)。在一个7/21宏系统中，每簇的频谱被分为21个频率组，每组包含多个各不相同的组的信道。在7/21方案中有七个点，每个带有三个区段。每段被指配一个频率组。在这七个点外的区域，该频率被再用，即，相同的频谱可在相邻的簇中再次被使用。

在一个典型的7/21蜂窝式系统中，每个基地台代表一个点，而每个网孔代表一个区段。位于伞形网孔内的微网孔不能使用与伞形网孔相同的频率，除非微网孔内的一区域有很高的穿透损耗。结果，微网孔的频谱必须是再用远处宏网孔，借用伞形网孔，或分配蜂窝式系统可使用的频谱。

在从远处宏网孔再用频谱时，频率可被再用的多个宏网孔是以无线电广播环境(即，网孔间的地形)和干扰标准为基础。再用距离被设计成使同信道干扰被限制在可接受的范围内。例如，在AMPS系统中，所希望的信号最好，在大于干扰信号的十倍到一百倍之间的范围。

除了在微网中再用远处宏网孔的频谱，假设还没有频谱被分配，一般称为“再用指配”时，存在两个另外的再用过程，一个用于整个宏系统和一个在微系统的区域(簇)内部配的频谱被再用。如果可能作为干扰的结果只从两个远处宏网孔把宏网孔的频谱改配给微网孔，则微网孔区域将只有两个控制信道。话路的数目取决于有多少话路被分配到这些特定宏网孔。在当前美国使用的系统(带两个话务员的“蜂窝带”)中，每个系统大约有400条信道可用。在7/21方案中，一般的宏网孔区(段)有大约十八条话路。因此，当开始微网孔区的设计过程时，有三十准条话路和两条控制信道。

一个全方位网孔系统为每个网孔使用一个基地台。在一个全方位网络系统，例如，一个12/12系统中，干扰分布可与7/21系统的干扰分布不同。在微网孔的一定远行环境中，由于必须达到同样的质量，可能有例如十二点再用方案。设计十二点再用方案时带有固定频率分配的三十六条话路可产生每点三个信道。这三十六条话路可被分配到与第一个十二点相邻的另一组点，但只有两条控制信道。两维簇区域中的一个两点再用方案引起在相邻网中使用相同频率。在这个例子中，只有两个网孔能被建立。因此，需要最少十二网孔再用方案的上例的质量标准不能满足达到足够的无线电链路质量的要求。因此，这样的微网信道系统可能受控制信道限制，即，由于这些控制信道将因一同信道干扰而被阻塞，所希望的网孔簇不能正确运行。

这个问题的一个潜在解决方案是通过，例如，增加功率而增大微网孔的大小，使两个微网孔提供足够的无线电覆盖。根据这个方案，假设无线电覆盖，就不必重复使用频谱，而在设计微网孔区域时，容量也不是最关注的问题。但是，由于微网孔与宏网孔间的干扰可能超过允许值，这也许是不可能的。为解决这个问题，两个微网孔可被与分布或天线系统中的多个天线连接使用。由于与单个天线系统相比，在网孔边缘的移动台将更靠近多个天线中的一个，这将使覆盖面积扩展到整个微网孔簇区域而不需要相对较高一发射功率。

这种类型的装置也有局限性。需要附加的RF电缆线路，会引起信号衰减。如果微网孔系统区域较大，在远处无线中可能留下不足的功率。这本身又可能需要在基地台中的安装昂贵的大功率放大器。另外，在大功率基地台放射机补偿电缆损耗时，移动台还必须发射大功率以克服电缆损耗。因此，考虑到可用于典型基地台的天线分集的增益(4-7bB)，很少鼓励设计基地台中的功率放大器以允许发射大于在上行线路中移动台的功率(AMPS手持机0.6瓦。该系统的一个缺点是移动台被迫发射相对较大的功率，因此缩短了移动台中电池的一使用寿命，并损坏引入微网孔的目的之一。更重要的，除非微网孔使用专用频谱，大功率的移动台更容易干扰使用同样频谱的宏网孔。

另一选择是，可使用与光纤连接的采用分布式功放系统。根据这样的系统，遥控器发射一个将被放大的光信号。该信号被局部接收，它被转换回无线电信号。在采用光纤的系统中与电缆线路有关的损耗可被减为最小，这是由于这些信号不需要经常被放大并且在大部分典型情况下完全不需要放大。进一步，光纤系统提供附加的灵活性并容易安置。但是，建立带有光纤接口的系统费用很高。

在设计天线系统时，为微网孔簇分配频谱，和选择微网孔发射功率的功率级时，必须注意一些问题。在微网孔区范围内必须提供足够的射频覆盖，例如，98％。并且，如果分配给微网孔簇的频谱再用了远处宏网孔的频谱，微网孔的功率级必须足够小以避免与频谱被再用的远处宏网孔的干扰。再者，如果移动台要想锁定到微网孔，微网孔中控制信道的功率必须大于覆盖伞形宏网孔控制信道的功率。总之，这种系统的目的是通过在所指定的微网孔区，在发射足够小的功率以避免干扰远处宏网孔时，保持微网孔控制信道强于伞形宏网孔的控制信道，给微网孔控制信道分配尽可能多的移动台。

功率或干扰限制可能导致话路受限的系统，该系统中微网孔中的一些移动台将从重叠的宏网孔中接收较强的信号。从重叠宏网孔中接收更强信号的移动台的个数随着伞形网孔与微网孔之间的距离的缩短而增加。结果，由于转动台被锁定到宏网孔，容易不可能增加，更进一步，如果移动台发射功率需求增加，当前的便携式机的电池寿命相应降低以保持性能的同等水平。进一步，位于微网孔区域内，靠近微网孔基地台，但功率受宏网孔控制的移动台可能引起阻塞和互调失真。移动台被伞形宏网孔功率控制并且与伞形宏网孔通信比与微网孔通信需要更大功率。

美国专利4,771,448公开了一种蜂窝通信系统。在该专利文献所揭示的系统中，各基地台传送的是不同的信息(提供服务的资料，以下简称“资料”)，这不仅仅是因为各资料鉴别发送的基地台，而且还因为各资料鉴别空闲的信道和所收到的信号强度。此外，对比文件1的各基地台传送其资料并不是同时进行而是在请求暂停时间期间随机进行的。在不同时间发送是必要的，因为各资料不同。若不同的资料在同频率下同时发送，它们会彼此相互干扰。

该专利文献公开的系统实现起来较简单，因为它无需中央控制器(例如流动交换中心)进行大量的协调工作。各基地台在收到发送其资料的请求之后选择随机时间的作法之所以能达到这个目的，是因为两个基地台几乎从来没有在同一时间发送资料所致。随机选择发送时间的总目的是避免同时发送，因为资料不同。在该系统中，若两个基地台都在0秒或任何其它数值的时间之后为提供服务而发送其资料是不能工作的。

传统系统可能是控制信道和话路两者都受限制的系统。如上所述的例子所示。宏网系统下的微网孔系统可能被限制到两个控制信道，因此，必需要有为有效利用和分配控制信道的控制信道管理方案。

本发明的目的是提供一种能有效使用和分派控制指令的控制信道管理方法。

根据本发明，控制信道可被联播，即，同样的信息可在同时以同频率广播，使多于一个的网孔可使用一个共同的控制信道。有几个根据本发明的各方面的联播方案的例子。在一个实施例中，一个控制信道在两个或多个微网孔中被联播，以使系统完全与宏网孔环境无关。微网孔还可带有调谐到伞形网孔控制信道的听音器。

在第二实施例中，一个伞形网的控制信道与微网孔的控制信道联播。因此，该微网孔可带有调谐到宏网孔控制信道监听或接收装置。

在另一个实施例中，每个微网孔可含有一个听音器以监听伞形网孔控制信道，并且每个微网孔还带有其不同于伞形网孔控制信道的自己的控制信道。

本发明提供了一种在具多个基地台的蜂窝式无线电话系统中在基地台和移动台之间建立呼叫连接的方法，所述方法包括以下步骤：

监听至少一个射频是指定的、预定的控制信道上的呼叫访问请求；

从第一基地台通过所述控制信道发送控制信息；和从第二基地台通过所述控制信道同时发射所述控制信息。

本发明还提供了一种在有至少一个微网孔和一个伞形网孔的无线电话系统中建立通信的方法，包括以下步骤：

在分配到一个伞形网孔的第一控制信道上从移动单元接收一个呼叫访问请求，其中第一控制信道的至少一个射频是预定的；

在分配到一个微网孔的第二控制信道上从所述移动单元接收所述呼叫访问请求，其中所述第二控制信道的至少一个射频是预定的；和

通过所述第一控制信道命令所述移动单元调谐到处理所述呼叫访问请求的所述微网的一个可用话路。

本发明还提供了一种在带有多个微网孔和一个伞形网孔和一个移动交换中心的多层无线电话系统中建立通信的方法，包括以下步骤：

在分配到该伞形网孔的第一控制信道上接收一个呼叫访问请求，其中至少一个射频是预定的；

在分配到一个微网孔的第二控制信道上接收所述呼叫访问请求，其中所述第二控制信道的至少一个射频是预定的；

将与所述呼叫访问请求有关的一个呼叫分配到所述微网孔和所述伞形网孔之一。

根据本发明的系统和方法包括建立至少有两个网孔的无线电话系统中基地台与移动台之间的连接。至少两个微网孔或一个微网孔和一个伞形网监听一个控制信道上的呼叫访问请求，一旦接收到呼叫访问请求，相应的网孔同时在控制信道上发射控制信息。相同的控制信息由发射网孔在同一时间以相同频率被发射。在本申请中，这称作“联播”。

在一个实施例中，控制信道可再用分配给重叠该微网孔的伞形网孔的控制信道的广播频率。微网孔的无线电覆盖区和伞形网孔的无线电覆盖区可以重叠或可基本上不重叠。在另一个实施例中，控制信道可再用远处宏格的广播频率并在至少两个微网孔中被共享(联播)。

用于在带有至少一个微网孔的多层无线电话系统中建立通信的系统和方法，包括从一个移动装置在分配给伞形网孔的第一控制信道上接收一个呼叫访问请求和从该移动装置在分配给微网孔的第二控制信道上接收该呼叫访问请求，其中第一和第二控制信道使用相同频率。伞形网孔的天线电覆盖区可部分重叠微网孔的天线电覆盖区。与呼叫请求有关的呼叫可被分配到该微网孔，例如通过第一控制信道装置命令该移动装置调谐到该微网孔的一个可用话路以处理呼叫。该分配可以哪个网孔有更强的被接收信号强度或其它的标准如信号连接质量或设计的网孔构型为基础。进一步，移动装置可被命令通过第一控制信道装置调谐到该呼叫要被分配到一另一个网孔的一个可用话路。

与现有技术相比，本发明的上述方法能够有效使用和分派控制指令的控制信道。

现在参考以举例方式并通过附图说明的较好的实施例更详细描述本发明，附图为：

图1是在一个蜂窝式移动天线电话系统中说明两个网孔簇的一个网孔方案；

图2说明采用伞形网孔、微网孔和微微网孔的典型的多层蜂窝式系统；

图3代表作为根据本发明的无线电话系统的一个微网孔和一个伞形网孔的系统的一个示例性装置；

图4代表作为根据本发明的无线电话系统的一个微网孔和一个伞形格系统的另一个示范性装置；和

图5说明根据本发明的一个方面用于同步通信的一种技术方案。

虽然以下的说明是关于包含便携或移动无线电话和/或个人通信网络的蜂窝式通信系统，但本领域的技术人员可理解本发明也可应用于其它通信应用中。

图1说明以已知方式形成部分蜂窝式移动无线电话系统的第一网孔簇A和第二网孔簇B。一般，该系统中所有可用频率被用于每个网孔簇中。在一个单个网孔簇范围内，这些频率被分配给不同的网孔以建立最大的使用同样频率在不同簇中的网络间的统一距离，作为频率再用距离。在图中，网孔A₁和B₁使用相同频率；网孔A₂和B₂使用相同频率；和网孔A₃和B₃使用相同频率，等等。在网孔A₁和B₁中使用相同频率的无线电信道被称作同信道，这是由于它们使用相同频率。虽然同信道间将产生一些干扰，但在如图1的装置中这种干扰的大小一般是可接受的。图1的网孔方案允许相对简单的频率分配，并在低话务条件下提供降低了的同信道干扰，但是，如上所述，在高话务量区的限制防碍了这种格方案的使用。例如，在热点的话务能产生阻塞。

图2是一个示范性多层蜂窝式系统。由一个六角形表示的伞形宏网孔10形成一个复盖的蜂窝式结构，每个伞形格可包含一个重叠的微网孔结构。该伞形格和一个重叠的微网孔的无线电覆盖区可重叠或可基本上不重叠。伞形网孔10包括微网孔20，这在图2中以虚线内的部分表示。伞形网孔10还包括微网孔30，这在图2中以长虚线所包围的部分表示。这部分相当于沿城市街道的部分。伞形网孔10还包括微网孔40，50和60，这些网孔覆盖了建筑物的个别楼层。两城市街道为微网孔20和30所覆盖的交叉点可以是话务密集的集中部分，因而可视其为话务热点。

简言之，控制信道被用于设立呼叫，把与移动台有关的位置，参数通知基地台，和把与基地台有关的位置和参数通知移动台。基地台监听移动台的呼叫访问请求，同时，移动台又监器寻呼信息。一旦一个呼叫访问信息已被接收，必须确定哪个网孔应响应该呼叫。一般，这是由在附近的网孔接收到的移动台的信号强度决定。下一步，例如通过移动台交换中心(MSC)命令被分配的网孔调谐到从被指定的网孔可用话路组中被分配的可用话路。

频率设计可通过联播控制信道减为最小，联播控制信道中一组微网在同一时间以相同频率发射相同信息。这经常被移作宏分集(macro diversity)。与其它方法相反，只有控制信道被基地台共享。

采用宏分集是为了改进接收性能。通过联播控制信道，就不需要设计控制信道。进一步，微网孔系统可以是容量受限于可被使用的控制信道的数目而不是例如，AMPS的话路数目为改进控制信道问题，根据本发明的一个实施例，一个控制信道从多个网孔被发射。也就是，一个控制信道可向和/或从多个基地台被联播。在考虑到控制信道这些限制时，也可能使用几个或只一个前面已讨论的微网孔。但是，在实施以前，例如确定在何处设立微网孔最满足系统的目标的预设计可能大大增加。

在宏蜂窝式网(marcocellular)环境下，特别是包括室内微网孔的环境下，联播控制信道很有益处。例如，与功率设计有关的，即，信号强度需要避免干扰，问题可以减少。由于在联播时只用很少量控制信道，经常在微网孔/宏网孔再用方案中在室内微网孔的边缘上出现的微网孔控制信道和宏网孔控制信道干扰的可能性可被减小。此外，在有限信道容量情况下，从理论上说，联播可减少必须指配为控制信道的信道数。但是，在一些系统如AMPS中，作为实际问题这是不可能的，因为固定数目的信道已被分配为控制信道。

在一个需要十八个微网孔服务于一个热点采用十二点再用方案的示范性系统中，在一簇中所有十二个基地台使用不同频率信道。但是，那些基地台中的六个必须共享与位于另一不完全簇中余下的六个微网孔(基地台)相同的频谱。每个信号控制信之可从每个基地台被联播。容易方面的考虑如在控制信道上的访问和寻呼可要求两个控制信道被使用并分配到，例如几个微网孔，每个控制信道假设再用两个远处宏网孔。

对于带有三十六个可用话路使用十二个点再用方案的固定频率设计的系统，每个微网孔可被分配三个信道。但是，对于ACA或DCA，没有固定数目的话路分配给每个微网孔，每个基地台通过发射装置，接收装置和通信链路将有能力处理三个以上的信道。如果在IS-54每个带有三个时隙的三十六个频率中，每个基地台可处理所有话路，即三十准个话路，就能获得最佳性能。但是，设计每个基地台装有所有话路的可能非常昂贵，为确定这种装置的可能性，每个基地台带有多于可用信道平均数的附加可用信道的系统的备用容量返回必须与实现这种系统所需的附加确件的费用相比较。如果信道能够保持所有吸叫的足够的连接质量，这个信道是可用的。

根据它的实施，ACA一般可改进话务容量1.5到5倍。在上例中，如果选择2倍；一个单个微网孔可同时使用平均六个信道。通常，每个微网孔平均六个信道足够处理特别热点区域的业务。当然，网孔与网孔的信道数量可不同，例如一个网孔可平均三个信道而另一个有九个，这使阻塞保持低于一定标准如时间的2％。但是，增加每个微网孔的平均信道容量大大多于六个信道的附加费用很可能不经济。该设计中的关键是找到在设定每网孔平均信道容易时消除返回的点。

根据本发明，伞形宏网孔和微网孔的基地台都包括相应于共享的控制信道的发射部分和接收部分，微网孔的接收机之一监器分配给宏网孔的控制信道。微网孔和宏网孔对于所有成功接收的访问发射信息到MSC。当MSC接到一个访问信息时，它确定移动台应被分配到哪个网孔。移动台等待共享控制信道上的回答。因此，该MSC向移动台在共享控制信道上发射一个包含一个调谐到作为被分配网孔信道表的一部分的一个话路的命令信息。

对于这个实施例有一些应用限制。如果多个微网孔簇位于同一伞形宏网孔内，则控制信道的容量(访问和寻呼)限制了系统容量。假设25％的微网孔被伞形宏网孔的无线电频率所覆盖，则微网孔区域中大于25％的接入试呼将产立足够低的信号强度和干扰的成功信息足以阻塞宏网孔中其它的访问。这种情况可能发生在伞形宏网孔的无线电频率可以渗入微网孔覆盖区的微网孔的边缘区。

但是，如果微网孔的控制信道频率与伞形宏网孔的不同，由于微网孔区域中大部分移动台将跟踪最强的接收的控制信道，一般是微网孔控制信道，大部分移动台将在分别的微网孔控制信道上产生访问。当使用相同的控制信道频率时，所有移动台在同样频率上发射，其中的一些移动台只到达微网孔，但仍产生对宏网孔的干扰。结果，在过多降低控制信道容量时宏网中可能发生访问冲突，它的产生可能由于微网孔基地台一般装有功率小于宏网孔基地台的放大器，因此微网孔控制信道的功率被限制。而且，加到微网孔基地台上的功率限制在与电缆线路中的衰减结合时，使微网孔基地台的功率在边缘区域很难超过宏网孔基地台的功率。进一步，与微网孔的功率。进一步，与微网孔簇内的同步相比，可能难以使宏网与微网孔簇同步。

但是，除了发射机和接收机用于微网孔控制信道，每个微网孔可带有一个接收机装置，用于监听分配给宏网栩的控制信道。该宏网孔控制信道通知MSC有关所有成功接收的呼叫访问。因此，该MSC从移动台接收相同的访问信息，该移动台从该宏网孔和从微网孔中的一个跟踪宏网孔控制信道。之后，该MSC知道要将该移动台分配到该微网孔而不是宏网孔。该移动台等待在宏网孔控制信道上来自MSC的信息。因此，MSC通过该宏网孔控制信道发送信息。如果移动台已被分配到一个信道，则该已发送的信息包含调谐到位于被指定网孔，例如一个微网孔的信道表中的一话路的命令。可通过微网孔服务的移动台可被指配到微网孔，以把话路容易在宏网上的消耗减为最小。可以理解如果微网孔没有可用频率则可将该呼叫分配给宏网。

在带有每个微网孔含有一个监器宏网孔控制信道的接收机的系统中，可产生一些问题。例如，在室内微网孔环境下，信号必须从宏网孔到移动台以使功能正常，这就要求信号穿过墙壁结构的渗透，这将大大减弱信号。结果是，监听控制信道最好适用于室外微网孔环境，或靠近宏网的微网孔。

表1表示根据本发明的三种分配信道和网络的方式。在示范性实施例1中，两个微网孔1和2共享同一控制信道(CC)发射(Tx)和接收(Rx)频率A，频率A独立于宏网孔控制信道发射和接收频率B。在示范性实施例2中，该宏网孔共享至少微网孔1的控制信道。(可以理解，虽然信道相同，但发射和接收用的频率可以不同，即，相同双工频率对；成对的频率在AMPS系统中被45兆赫所分割)。在示范性实施例3中，在所有网孔上的第一控制信道是相互独立的，同时微网孔1的第二控制信道接收频率与宏网孔控制信道的发射和接收频率相同。因此，微网孔1可以监听宏网孔的控制信道。一个网孔可以装有多于一个监器控制信道。

表1示范性实施例1 宏网孔微网孔1 微网孔2CC Tx和Rx频率 B A A示范性实施例2CC Tx和Rx频率 A A A或B示范性实施例3CC1 Tx频率 A B CCC1 Rx频率 A B CCC2 Rx频率 B，C或无 A E

上表的配置并不是详尽的。还有认作本发明范围内的其它组合。例如，示范性实施例1和3可被组合，其中该系统在每个微网孔中包括一个联播控制信道和在一个或多个微网孔中包括一个监听控制信道。而且，示范性实施例2和3可被组合，它带有含有一个监听控制信道的一个或多个微网孔。另外，如在示范性实施例1中，一个控制信道可被一个宏网孔和一个或多个微网孔联播，而每个微网孔的另一个控制信道可被两个或多个微网孔联播。

根据本发明的一个方面，该伞形宏网孔和微网孔的基地台可装有多个话路收发信机一个控制信道收发信机，和可选择的一个或多个监听控制装置。图3代表根据本发明的一个实施例的示例性蜂窝式移动无线电话系统的方框图。该系统有两个基地台，包括与一个微网孔相连的基地台110和属于一个微网孔或伞形网的基地台120。每个基地台有一个与移动交换中心(MSC)140通信的控制和处理单元130，MSC140又被连接到公共交换电话网(未示出)。

每个基地台包括多个被控制和处理单元130控制的话路收发信机150。而且，每个基地台包括一个控制信道收发信机160。该控制信道收发信机160被控制和处理单元130控制。当移动台170发出一个呼收访问请求时，每个控制信道收发信机160从发射移动台170接收一个有一定信号强度的信号。接收到的信号强度被传到控制和处理单元130并传送到MSC140。该MSC140计算每个与一个接收到的呼叫访问请求有关的接收到的信号强度，并确定该呼叫应分配到哪个网孔。之后，MSC140分配发出呼叫访问请求的移动台170到合适的网孔。一个命令可在带有最高接收信号强度的控制信道上被传送到移动台170以调谐到指定网孔的一个特定话路。

在图3的实施例中，基地台110和120在上行线路方向共用相同的控制信道频率。结果，伞形网孔和微网孔，或两个微网孔的控制信道可从网络被联播。

图4与本发明另一个实施例相关。图4中用与图3中的相同数字表示的元件均是相同元件。在图4中，显示一个伞形网孔基地台180和一个微网孔基地台190。该微网孔基地台180包括一个用于监器伞形网孔控制信道的控制信道接收机200，监器包含移动台原始信息内容的信息。还包括可独立于伞形网基地台180用于微用格的一个控制信道收发信机，最好只有当移动台170处在微网孔区域内时，它相应的控制信道收发信机160从移动台170接收呼叫访问请求。

在移动台170发出一个呼叫访问请求时，它首先确定在哪个控制信道上广播该请求。一般，移动台170确定微网孔和伞形网孔之间的哪个控制信道，以较高信号被接收。如果移动台确定一个微网孔的控制信道最强，则该访问请求在那个微网孔的控制信道最强，则该访问请求在伞形网孔装有一个调谐到该伞形网孔的控制信道接收频率的监器控制信道，该呼叫访问请求可在伞形网孔和微网孔两者在伞形网孔控制信道上被接收。

根据一个呼叫访问请求的接收，该接收请求的网孔发射该信息到MSC140。根据，例如，在网孔的控制信道上接收到的移动台170的信号强度，MSC140将该呼叫分配到微网孔或另一个网孔。MSC140在发出呼叫访问的网孔的控制信道上命令移动台170调谐到被指定网孔的一个话路。更确切地说，该MSC140发射一个包括频率，时隙(在时分应用中)，和其它建立该呼叫连接所需的信息。

当根据本发明联播控制信道时，很重要的一点是正确同步在相同控制信道上的基地台的发射过程。可用的一个示例性方法揭示号作为参考引入本文的美国专利第5,088,108，题为“蜂窝式数字移动无线电系统和在数字蜂窝式移动无线电系统中发射信息的方法”，作者是Uddenfelolt和本发明人。在图5中，一个MSC通过电缆L，L，…Lm，Ln被连接到多个基地台，其中示出两个基地台Bm和Bn。基地台Bm有一个通过电缆Lma和Lmb被连接到位于远离中央单元一定距离的两个收发信机部件Bma和Bmb的中央单元。该基地台Bm的中央单元包括一中央线和控制部件1，每个收发信机的发射时移部件2A和2B，每个收发信机的接收时移部件3A和3B，和每个收发信机的线路装置4A和4B。

基地台Bm的两个收发信机是相似的，每个都带有一个线和控制部件5A或5B，发射机部件6A或6B，接收机部件7A或7B，发射接收滤波器8A或8B和无线9A或9B。

基地台Bn与基地台Bm有些不同，至要是因为基地台Bn的中央线和控制单元10与它的收发信机Bna之一相连。因此，在这个基地台中，没有相应于Lma，Lmb的电缆与线单元相连即对收发信机Bna来说4A-5B是必需的。进一步，没有发射或接收时移单元包含在Bn的任何中央单元，但相应的单元2A，2B，3A和3B分别包含在收发信机Bna和Bnb中。

在控制信道上从MSC向移动部件广播的信息是从MSC通过电缆Lm被发射到线和控制部件1。接着，该信息从线和控制部件1通过发射时移部件2A，线部件4A，电缆Lma和控制部件5A被传送到发射部件6A。发射部件6A通过发射接收滤波器8A和天线9A在控制信道上将无线电信号发射到移动部件。

那个相同报文信息从线和控制部件1通过发射时移部件2B，线部件4B，电缆Lmb，和线和控制部件5B被传送到收发信机Bmb中的发射部件6B。结果，发射部件6B通过发射接收滤波器8B和天线9B在控制信之上发射无线电信号到移动部件。

从Bma中的天线9A来的信号带有或不带有与相应于从Bmb中的天线9B来的无线或信号有关的时移到达给定移动台。在移动部件控制信之到达的可能的时移依赖于在从天线的发射的可能的时移和22从线到移动部件的传播时间。

该线和控制部件1控制在发射时移部件2A和2B中的可变延迟，使在与电缆Lma和Lmb有关的延迟中的差值与无线电传播延迟引起的差值是相互抵消的。

在带在根据IS-54远行的移动台的系统中，与根据AMPS运行的移动台相反，无线电信号在移动单元的同时到达既不是所希望的也不是可完成的。反射在天线间在无线电信号传播中产生，并且每个移动单元装有一个自适应均衡器以帮助已接收的信号的重建。因此，不需要信号同时到达移动台。与此相反，最好有一小的时移以获得防止瑞利衰落的保护。

有多种方法用于控制与这些传输有关的延迟。例如，可传传播延迟的做算，和，与系统固定部分有关的延迟的原因结合，该估算可用于调节接收时移部件3A和3B，使从移动台来的信息同时到达相应的收发信机Bma和Bmb的线和控制部件1。结果，发射时移部件2A和2B中的延迟根据接收时移部件3A和3B中的最佳延迟被调整。

另一方法包括在移动台中估算到达时间的差值，或从一个收发信机Bma和从另一个收发信机Bmb来的已接收的无线电信号之间的时移。要求对无线电信号进行编码，以指示该信号是从哪个收发信机被接收。在TDMA和CDMA系统中，可发射特定同步字。RAKE接收机可被移动部件用来使已接收的信号和再现被相应基地台发射的无线电信息相关。虽然本例同步在相同基地台从两个收发信机来的发射，从位于不同基地台的收发信机来的发射可相似地被同步，以利于一组网孔间控制信道的联播。但这种方法不能用于根据AMPS运行的模拟移动台。

在一个微网孔簇范围内，如果宏网孔不是联播的一部分，则由于在RF电缆线路和基地台与移动台间相应的无线电传播中的不同的延迟较小，(这是由于相对于调制形式的位周期，其中的距离一般较短，例如，在AMPS中最多数千米)，同步变得更容易，现有的移动单元可限制设计控制信道方案的灵活性。例如，移动单元的可用功率容量当前受单元的大小和电源特性所限制。

在本发明的特定实施例已被描述和说明的同时，应理解由于本领域技术人员还可作出各种修改，本发明并不局限于上述方面。本申请包括落在本文揭示和权利要求书所提出的发明精神和范围内的任何和所有修改。

Claims

1.一种在具多个基地台的蜂窝式无线电话系统中在基地台和移动台之间建立呼叫连接的方法，所述方法包括以下步骤：

从第一基地台通过所述控制信道发送控制信息；和

从第二基地台通过所述控制信道同时发射所述控制信息。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述第一和第二基地台相当于一个微网孔和一个宏网孔。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述第一和第二基地台相当于第一和第二微网孔。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述至少一个预定射频根据下列条件之一分配给所述控制信道：

再用分配给一个伞形网孔的一个控制信道的频率；

借用分配给一个伞形网孔的频率；和

使用从一组可用频率中分配的频率。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于所述第一和第二微网孔的无线电覆盖区与所述伞形网孔的无线电覆盖区至少部分重叠。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于所述第一和第二微网孔是室内微网孔。

7.一种在有至少一个微网孔和一个伞形网孔的无线电话系统中建立通信的方法，包括以下步骤：

8.一种在带有多个微网孔和一个伞形网孔和一个移动交换中心的多层无线电话系统中建立通信的方法，包括以下步骤：

9.根据权利要求8的方法，其特征在于每个微网孔分配有相应的控制信道，且所分配的控制信道各自的至少一个射频是相应的、不同的和预定的。

10.根据权利要求8的方法，其特征在于每个微网孔有一个各自的附加控制信道，至少两个所述附加控制信道的射频至少有一个是公用的，且控制信息是在至少一个射频公用的所述控制信道上同时发送的。

11.根据权利要求8的方法，其特征在于所述分配步骤包括根据所述第一控制信道和所述第二控制信道上收到的呼叫访问的信号强度分配所述与所述伞形网孔和所述微网孔之一有关的呼叫。

12.根据权利要求1的方法，其中所述系统包括：

用于在第一网孔在一个控制信道上监听一个呼叫访问请求的装置；

用于在第二网孔在所述控制信道上监听一个呼叫访问请求的装置；

用于在所述控制信道上从所述第一网孔发送控制信息的第一装置；和

用于在所述控制信道上从所述第二网孔发送所述控制信息的第二装置，其中所述第一发送装置和所述第二发送装置同时发射所述控制信息。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于所述第一网孔是一个微网孔和所述第二网孔是一个宏网孔。

14.根据权利要求12的方法，其特征在于所述第一网孔和所述第二网孔是微网孔。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于分配到所述控制信道的一个频率是基于下列之一：

再用分配给一个伞形网孔的一个控制信道的一个频率；

借用分配给一个伞形网孔的一个频率；和

使用从一组可用频率中分配的一个频率。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于所述第一网孔和所述第二网孔是室内微网孔。

17.根据权利要求8的方法，其中所述系统包括：

用于从一个移动单元在分配给该伞形网孔的第一控制信道上接收呼叫访问请求的装置，其中第一控制信道的至少一个射频是预定的；

用于从所述移动单元在分配给一个微网孔的第二控制信道上接收所述呼叫访问请求的装置，其中所述第二控制信道的至少一个射频是预定的；和

用于通过所述第一控制信道命令所述移动单元调谐到处理所述呼叫访问请求的所述微网孔的一个可用话路。

18.根据权利要求7的方法，其中所述系统包括：

用于在分配给一个伞形网孔的第一控制信道上接收一个呼叫访问请求的装置，其中第一控制信道的至少一个射频是预定的；

用于在分配给一个微网孔的第二控制信道上接收所述呼叫访问请求的装置，其中所述第二控制信道的至少一个射频是预定的；

用于分配一个与所述呼叫访问请求有关的呼叫到所述微网孔和所述伞形网孔之一的装置，装在所述移动交换中心中。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于每个微网孔分配有相应的控制信道，且所分配的控制信道各自的至少一个射频是相应的、不同的和预定的。

20.根据权利要求18的方法，其特征在于每个微网孔有一个各自的附加控制信道，至少两个所述附加控制信道的至少一个射频是公用的，且控制信息在所述至少一个射频公用的附加信道上同时发送。

21.根据权利要求18的方法，其特征在于所述分配装置根据所述第一控制信道和所述第二控制信道上收到的呼叫访问请求的信号强度分配所述呼叫。