CN1078804C - 蜂窝移动系统及在其中的微小区和宏小区之间的越区切换方法 - Google Patents

Abstract

在蜂窝移动系统的微小区和宏小区间实现越区切换的方法。微小区(C1-C6)和宏小区(C_M)分别主要由具有较低和较高发射功率的移动台(MS)使用。按本发明，给微小区分配两组相邻小区和一个在微小区中的登记时间的阈值，若移动台从一组相邻小区移动到微小区又极快地到第二组相邻小区以至在该微小区中的登记时间，该移动台所经过的微小区中有预定数量个微小区，都短于所迷阈值，则该使用微小区网(C1-C6)的移动台可被切换到宏小区网(CM)。

Description

蜂窝移动系统及在其中的微小区和宏小区之间的越区切换方法

本发明涉及蜂窝移动系统中微小区和宏小区之间的越区切换实现方法，一个蜂窝移动系统包括多个移动台，一个主要由具有相对较低的发射功率的移动台所使用的微小区网，一个在地域上至少部分覆盖微小区网的宏小区(macrocell)网，宏小区网主要由具有相对较高发射功率的移动台所使用。

蜂窝移动系统所覆盖的地理区域被分成较小的无线覆盖区域-小区，这样就可通过频率的重复使用来更有效地利用频率。由于诸多因素的影响，例如所需容量(信道数，地形，发射功率等)，各移动系统之间的小区大小以及移动系统内的地形都不同。影响小区大小的一个因素是移动台的最大发射功率。传统移动系统中的移动台都是车载式高功率无线台，其高发射功率使大的小区成为可能。除此，小型手持式移动台已开始出现；例如为了减小电流损耗，这种移动台与车载式移动台相比有小得多的发射功率。这种手持式移动台有相当小的工作范围，从而其小区面积也必须较小。

在现代移动通信系统中，同时使用低输出功率的手持式移动台和高输出功率的车载式移动台。另外，采用了两类在地理上互相覆盖的小区，大的宏小区和小的微小区。从而把高功率的移动台分配给宏小区网，而把低功率的手持式移动台分配给微小区网。进一步，由于高功率车载式移动台在网络中的运动速度比手持式移动台更高，宏小区的使用减少了越区切换的次数。相反，手持式移动台是相对固定的，从而即使在稠密的微小区网中也不会导致不合理的越区切换次数。根据无线连接来决定是否要在两个微小区间进行移动台的越区切换，通常是根据所接收到的信号的电平和质量。

在分成宏小区和微小区的分级网络中，存在的一个问题是手持式移动台相对小区大小而言可认为是作快速运动。就网络而言，假如移动台在运动的车辆上例如火车，有轨电车，公共汽车或小汽车上使用，应该认为该移动台是在作快速移动。在现代移动系统中，这类快速移动的手持式移动台可能导致相当多的越区切换，从而使呼叫控制很困难。因此假如由宏小区来为这些快速移动的移动台提供服务，从而使越区切换的次数不会显著增加是有利的。另一方面，应由微小区来为慢速移动台提供服务，以节省宏小区的容量。因此，检测出微小区中的快速移动手持式移动台，并交给覆盖它的宏小区来服务是有利的。然而，在现有系统中没有办法检测出微小区网中的快速移动台。

从而，本发明的一个目的是提供一种检测出微小区网中的快速移动台并把它交给宏小区网的方法，根据本发明的方法的特征在于：

至少给一些微小区分配一个时限，

测量移动台进入一个微小区和离开该微小区之间的时间，

确定移动台进入和离开的方向，

如果所测得的时间小于所述时限并且进入方向不同于离开方向，则认为该移动台是快速移动台，以及

假如足够多数量的微小区认为某个移动台为快速移动台，则把该使用微小区网的移动台临时移交给宏小区网。

本发明还涉及一种蜂窝移动系统，包括：

多个移动台，

一个主要由具有较低发射功率的移动台所使用的微小区网，和

一个在地理上至少部分覆盖该微小区网的宏小区网，并且该宏小区网主要由具有相对较高发射功率的移动台所使用。

根据本发明的移动系统的特征在于：

至少一些微小区被分配了至少两组相邻小区，每组具有至少一个相邻小区，

至少给一些微小区为移动台在该微小区中的登记时间分配了预设阈值，

假如移动台从一组相邻小区移到该微小区，以及，进一步以如此高的速度移到第二组相邻小区从而使在该微小区中的登记时间，该移动台所通过的微小区中有预定份额的微小区，都短于每个相应微小区中的所述预设阈值，则该主要使用微小区网的移动台被临时移交给宏小区网。

在本发明中，快速移动台的检测是基于该移动台连到某个服务小区上的时间以及该移动台的移动方向。通过给每个微小区，或者在可能的情况下只是其中的一部分，分配一特定的时限，然后用移动台进入和离开微小区之间的时间与其比较，来监控连接时间是有利的。移动台的移动方向通过确定移动台进入微小区的方向和离开微小区的方向来监控。假如移动台在微小区中的连接时间短于分配给所述微小区的预设时限，并且移动台的进入方向不同于离开方向，则该移动台被认为在作快速运动。监控进入和离开方向的目的是为了避免错误地把一个移动台认为是作快速移动，例如，在短的连接时间是因为移动台很快地又返回到其进入方向而引起的情况下。在本发明的优选实施例中，给每个微小区，或者可能的情况下只是其中一些，分配至少两组相邻小区，每组包括至少一个相邻小区是有利的。其目的是为了以具体小区来确定相邻小区的组以避免不必要地切换到宏小区上去。假如一个呼叫已经从一个属于某相邻小区组的微小区切换到服务小区，并且进一步从该服务小区切换到一个属于第二相邻小区组的小区，而且在该服务小区内的连接时间短于分配给该服务小区的时限，则该移动台被认为在该小区内快速移动。为了避免检测错误和不必要地切换到宏小区上去，在本发明的优选实施例中，仅当移动台在足够数量的微小区中被认为是快速移动时才将移动台和呼叫切换到宏小区上去。这样，就可滤除单个小区中的错误识别。例如，假如在最后为移动台服务的N个连续微小区中有预定数量P个认为该移动台是快速移动的，则把该移动台切换到覆盖宏小区上去。也可以使用另外的方法来进行这样的滤除，例如，各种各样的平均方法。

下面将参照附图对本发明做更为详细的描述，附图中：

图1表示一个根据本发明的蜂窝移动系统，

本发明可应用于任何蜂窝无线网中，例如泛欧移动系统GSM(全球移动通信系统)，NMT(北欧移动电话)，DSC1800(数字通信系统)，PCN(个人通信网)，UMC(通用移动通信)，FPLMTS(来公用陆地移动电信系统)，等等。

对于本发明而言，把它用于一个至少是局部地具备一个微小区网和一个地域上至少部分覆盖该微小区网的宏小区网的移动通信系统中是最基本的。

大家都知道，在蜂窝无线网中，把网所覆盖的地理区域分成较小的、独立的无线覆盖区域，即小区，从而当前位于小区C中的移动台MS可通过固定位于该小区中的无线站即基站BS与该小区通信，如图1所示，移动台MS可以自由地从一个小区移动到另一个小区。通过连续测量从服务小区的基站接收到的信号电平以及经常还有信号质量，附加的还有至少从几个相邻小区的接站接收到的信号电平，移动台MS决定是否有必要切换到另一个小区上。可选的，或者附加的，基站也可测量移动台发送的信号的电平和质量。取决于移动系统，小区切换的判决或者由移动台来做，或者由固定网来做。如果移动台不处于通话中，小区的切换仅意味着登记到一个新小区中去。假如移动台正在处理呼叫，小区切换过程还包括把呼叫切换到一个新小区中去，即越区切换。选择新小区的准则通常是在于最好的信号质量或电平，和/或最低的可能的发射功率电平。实现越区切换的准确方法对本发明而言并非是必要的，因此在这儿不进行详述。

图1说明了一个具有分级及地理覆盖的微小区和宏小区网的移动系统，该示例性系统示出了一个根据GSM移动系统的固定网，但本发明可在任何固定网的结构中实现。该GSM系统固定网包括至少一个归属位置寄存器HLR，一个访问位置寄存器VLR，多个移动交换中心MSC和多个与网络的多个基站BTS相连的基站控制器BSC。更精确的用户位置信息，换句话说即位置区域数据，存在访问位置寄存器VLR中。典型地，每个移动交换中心MSC有一个VLR。归属位置寄存器HLR永久保持用户的用户数据和该移动台MS是位于哪一个VLR区域中的信息。在GSM建议和法国，帕莱索，M.Mouly&M.Pautet的“GSM移动通信系统”，ISBN：2-9507190-0-7中详细描述了GSM系统的结构。

在图1的例子中，有两个移动业务交换中心区域，第一个包括移动交换中心MSC1以及访问位置寄存器VLR1，第二个包括移动交换中心MSC2和访问位置寄存器VLR2。在两个MSCs下都有一个或多个基站控制器BSC，每个都控制几个基站BTS。图1只示出了一个基站控制器BSC1，它控制着微小区C1，C2，C3，C4，C5和C6的基站BTS，以及一个宏小区CM的基站BTS。每个基站BTS通过双工连接与位于相应小区内的移动台MS通信。为清楚起见，图1只示出了一个移动台MS。

在图1中，微小区C1-C6属于主要由具有相对低的发射功率以及相对固定的移动台MS，例如手持式移动台，所使用的微小区网。宏小区网的宏小区C_M地理上至少部分覆盖微小区网的微小区C1-C6。宏小区主要由具有高发射功率以及移动相对快的移动台，例如车载式无线台所使用。通常，使用微小区网的移动台MS根据具体系统的信道切换(crossover)和越区切换过程仅从一个小区2移动到另一个小区。相应地，使用宏小区网的移动台根据相同的具体系统的信道切换和越区切换过程从一个宏小区移动到另一个宏小区。

根据本发明，图1中的移动系统有一个附加的特征，即当主要使用微小区网的移动台MS被认为相对于微小区的尺寸在微小区网内作快速移动，并因此而导致不合理的越区切换次数时，临时把该移动台MS切换到宏小区网上去。快速移动台的检测是基于移动台在所登记的服务区内所花的时间以及移动台MS的移动方向。

在本发明的优选实施例中，给每个微小区，或可能情况下只是其中的一些微小区分配一个预设时限以及至少两组相邻小区。时限是为移动台在所连微小区上所花的时间而设。相邻小区组由相邻小区组成并可包括一个或多个相邻小区。一个或多个相邻单元未包括在任何小区组中是可能的。相邻小区组的分配应该是合理的和具体到小区的(cell-specific)，从而能避免不必要地切换到宏小区中去。

假如呼叫从一个属于某个相邻小区组的微小区切换到该服务小区，并且假如该呼叫进一步从该服务小区被切换到一个属于第二相邻小区组的小区中去，并且假如在服务小区内的连接时间短于分配给该小区的时限，则该移动台MS被认为在该小区内作快速运动。即使在服务小区内的连接时间短于分配给该小区的时限，但假如该小区从某个组的一个小区切换到服务小区，并从该服务小区切回到所述相邻小区组，该移动台也不被认为是快速移动台。假如移动台在小区内的连接时间短于分配给该小区的时限，则移动台也不被认为是快速移动台。

原理上，一旦认为移动台是快速移动台，即使只是在一个小区中，就可以做出从微小区网切换到宏小区网的决定。然而，假如真的这么做，就意味着移动台可能有相当高的可能性被误认为是作快速移动，从而就增加了不必要地切换的可能性。因而，只有当几个小区都认为该移动台为快速移动台时才做出切换的决定是有利的。这样就可以滤除由于干扰或临时的速度变化而错误地认为移动台是作快速移动的情形，并且基于移动台在网络中的较长距离的移动，可以更好地估计移动台的移动特性。在本发明的主要实施例中，这通过定义两个额外的参数N和P来达到，它们用来描述在移动台较早访问的微小区中连接时间的比较历史。P和N是正整数，并且P≤N。参数N表示N个连续的微小区。参数P表示有多少个连续微小区认为该移动台是快速移动的。这些参数用于越区切换的判决。假如最后N个连续小区中有预定数量P个认为该移动台是快速移动的，则把呼叫从微小区切换到覆盖宏小区中。

让我们假设图1中的微小区C5的一个相邻小区组由C3和C4组成，第二相邻小区组由C6组成，并且分配给微小区C5的时限是两分钟。这些参数包括在小区C5的越区切换控制参数中并与越区切换算法一起存于基站控制器BSC中。另外，基站控制器BSC1还以参数N和P的形式保持着移动台的历史。正在进行通话的移动台MS从微小区C4移动到微小区C5，并又从微小区C5移动到微小区C6。移动台MS在微小区C5中的连接时间是一分钟。此外因为移动台MS从一个不同于它离开微小区C5的方向进入微小区C5，则在微小区C5中该移动台MS被认为是快速移动台。接着，基站控制器BSC1从最后N个微小区中，包括C5，检查移动台的历史，判断认为该移动台是快速移动的小区的数目是小于、等于、还是大于参数P。假如所述小区的数目小于参数P，该呼叫不移交给覆盖微小区C5的宏小区C_M，假如所述小区的数目大于或等于参数P，就把移动台MS从微小区C5越区切换到宏小区C_M，接着，移动台在宏小区网中移动，并且通话也在宏小区之间切换。

一旦该通话结束，移动台MS就被越区切换回到微小区网。附加的，或者是一种替换，与上面根据微小区网描述的方法相似或不同的方法也可被应用到宏小区网中来进行移动台的速度检测。然而，移动台从宏小区网切换到微小区网对本发明而言并不是必要的，因此不在此对它进行进一步的描述。

附图及参照附图的描述仅仅是为了说明本发明。在细节上，本发明可在所附权利要求书的范围和实质内变化。

Claims (5)

1.一种在蜂窝移动系统的微小区和宏小区之间实现越区切换的方法，蜂窝移动系统包括：多个移动台，一个主要由具有相对较低的发射功率和速度的移动台所使用的微小区网，一个在地理上至少部分覆盖微小区网的宏小区网，该宏小区网主要由具有相对较高的发射功率和速度的移动台所使用，其特征在于：

给至少一些微小区分配一个时限，

测量移动台进入微小区和离开微小区之间的时间，

确定移动台进入和离开的方向，

假如所测得的时间短于所述的时限以及进入方向不同于离开方向，则认为移动台在该微小区中作快速移动，

假如足够数量的微小区认为该移动台作快速移动，把使用微小区网的移动台越区切换到宏小区网。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

给所有分配了时限的微小区分配至少两个相邻微小区组，每个所述相邻微小区组包括至少一个相邻微小区，

假如所测得的时限短于所述时限，并且假如移动台已从一个相邻微小区组进入微小区并又离开该微小区进入到第二相邻微小区组中去，则认为移动台在该微小区中作快速移动。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在N个连续微小区中测量移动台进入和离开微小区的时间，

假如有P个微小区认为该移动台作快速移动，把该使用微小区网的移动台越区切换去使用宏小区网，其中N和P为正整数，且N≥P。

4.一种蜂窝移动系统包括：

移动台(MS)，

一个主要由具有相对较低的发射功率和速度的移动台所使用的微小区网(C1-C6)，

一个地理上至少部分覆盖微小区网的宏小区网(C_M)，该宏小区网主要由具有较高发射功率和速度的移动台所使用，其特征在于：

至少一些微小区(C1-C6)被分配了至少两个相邻微小区组，每组有至少一个相邻微小区，

至少一些微小区(C1-C6)被分配了一个用于移动台登记到微小区中的时间的预设阈值，

假如移动台从一个相邻微小区组移动到微小区，并且又进一步以如此高的速度到第二个相邻微小区组，以至于移动台在该微小区中的登记时间，该移动台所经过的微小区中有预定份额的微小区，都短于在每个相应微小区中所预设的阈值，则该主要使用微小区网(C1-C6)的移动台(MS)可被越区切换到宏小区网(C_M)。

5.如权利要求4所述的移动系统，其特征在于：假如移动台在N个连续微小区的P个小区中登记时间都短于所述预设的阈值，则移动台(MS)可被越区切换到宏小区网(C_M)中，其中N和P为正整数，并且N≥P。