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CN1113569C - 蜂窝电话系统中用于待机状态小区选择的方法和设备 - Google Patents

蜂窝电话系统中用于待机状态小区选择的方法和设备 Download PDF

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CN1113569C CN98808348A CN98808348A CN1113569C CN 1113569 C CN1113569 C CN 1113569C CN 98808348 A CN98808348 A CN 98808348A CN 98808348 A CN98808348 A CN 98808348A CN 1113569 C CN1113569 C CN 1113569C
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Abstract

在使得移动台(230)选择一个最低级别的小区(LN，CN)以便锁定到其上的尝试中，提出了在分层的蜂窝电话系统(110)中用于待机状态小区选择的方法和设备。在移动台(230)进入到(300)待机状态后，把包含最小下行链路信号强度电平的值、和关于与蜂窝电话系统(110)内多个小区(LN，CN)有关的分层结构级别的信息的参量提供(310)给移动台。移动台(230)测量(330)由多个小区(LN，CN)发送的多个射频的下行链路信号强度，并选择(360)在小区(NL，CN)的分层结构中发射最大的下行链路信号强度射频的、具有最低级别的小区(LN，CN)，下行链路信号还具有高于最小门限电平的信号强度。

Description

蜂窝电话系统中用于待机状态小 区选择的方法和设备
                       发明背景
发明技术领域
本发明总的涉及蜂窝电话系统中蜂窝小区的选择，以及更具体地，涉及在具有分层小区结构的蜂窝电话系统中用于待机状态小区选择的方法和设备。
相关技术描述
以下的描述使用全球移动通信系统(GSM)协议作为例子。然而应当看到，本发明所提出的课题、概念、和解决办法也适用于其它的无线通信系统和协议。
在蜂窝电话系统中，地理服务区域被划分为称为蜂窝小区的多个独立的区域，每个小区被提供以在多个分开的通信信道上的蜂窝电话业务，这些信道的频率在不同的互相分开的小区之间被复用，这样，在小区之间会有足够低的干扰电平。当运行于蜂窝电话系统内的移动台处在待机状态时(例如紧接在接通电源后)，移动台搜索一个小区及其相关的广播控制信道，以便锁定在其上。为了选择一个小区，扫描蜂窝电话系统中的射频，并对于每个频率测量下行链路信号强度电平。移动台调谐到最强的载频，并确定它是否广播控制信道。如果是的话，移动台锁定到与该小区有关的广播控制信道上。如果确定该载波不是广播控制信道，则移动台调谐到第二强的载波，并重复此过程。移动台通过这样的方式最终锁定到具有最强的广播控制信道下行链路信号强度的小区。
由于对蜂窝电话业务的要求随时间而增加，现有的系统的容量已经严重地不足以为所有需要蜂窝电话业务的用户提供服务，特别是在大城市地区。例如，在会议中心及其周围的地区，移动台的数目可能是非常大，这样，服务于会议中心所位于的小区的基站的全部信道容量无法满足业务要求。在这种情况下，由位于现有的所谓的“伞状”小区或“宏”小区内的附加的低功率的基站(被称为“微小区”)提供蜂窝电话业务的附加“层”。这样的微小区可以具有几百米量级的覆盖区或服务区，这与上述的伞状小区的几公里的覆盖区大不一样。多个这样的微小区可以互相相邻地排列，并构成很大宽度的邻接的覆盖区，全部微小区都在伞状小区的总的覆盖区内。替换地，多个微小区在伞状小区内是可以互相分开的。
当使用分层的小区结构时，可以提供增强级别的业务容量，它可被设计用于单独的环境，以及它确保用户能接受到服务，而不管在非常小的地理区域内的极高的要求。而且，蜂窝电话业务的附加层可以通过位于各个微小区的服务区域内的多个邻接的或分开的“微微小区”而被添加上，每个微小区又位于总的伞状小区内。提供微微小区内的蜂窝电话业务的基站具有甚至比服务于微小区的基站更低的功率，它具有例如几百米的服务区域，以便提供在大的会议中心内单个建筑物或单一楼层内的覆盖。
在分层小区结构中，当移动台选择一个小区以便锁定到其上时，有很多的任选方案可提供给移动台。例如，移动台可以在任何给定的时刻从微微小区基站、微小区基站、或伞状小区基站接受蜂窝电话服务。当把用于单个分层的蜂窝电话系统结构中待机状态小区选择的传统判据应用于分层的结构时，其结果比理想状态差。当在单个分层的蜂窝电话系统结构中执行待机状态小区选择时，所使用的原则性的判据是由移动台从各个基站广播控制信道接收到的下行链路信号的强度。在分层结构中，最强的广播控制信道最可能与最高级别的层的小区或伞状小区有关，因为伞状小区用最大的功率发射来服务于相对较大的地理区域。然而，在分层结构中，不希望移动台锁定到最高级别的层的小区，因为由于容量的理由通常宁愿用可能的最低层的小区来对移动台服务。
为了使得蜂窝电话系统的容量最大化，蜂窝电话系统典型地指令移动台尽可能在最低的级别小区上发起和接收电话呼叫。因此，如果能从较低的级别的小区(例如，微小区或微微小区)给出足够的信号质量，则最好从该小区为移动台提供服务而不是从伞状小区，在给定的服务区域的地理尺寸的情况下，伞状小区比起较低的级别的小区来说，具有较少的总共可供业务使用的信道。然而，通过使用常规的单个层待机状态小区选择，移动台会锁定到比为了传送电话呼叫所希望的更高级别的小区。这样，当移动台在分层的蜂窝电话结构中通过使用
对于单个层蜂窝电话结构的待机状态小区选择的常规的判据来建立或接收电话呼叫时，蜂窝电话系统执行从移动台已经选择的较高级别的小区切换到较低级别的小区。该切换增加了处理器容量的需求，以及放慢了呼叫建立过程。
因为上述的与现存的待机状态小区选择方法的使用有关的问题，希望引入一种用于待机状态小区选择的方法和设备，它使得分层蜂窝电话系统内的可获得的信道量的有效利用最大化。本发明的系统提供这样的方法和设备。
                       发明概要
本发明包括分层蜂窝电话系统内用于待机状态小区选择的方法和设备。在进入待机状态后，把最小下行链路信号强度电平的值和关于与蜂窝电话系统内多个小区有关的分层结构级别的信息提供给移动台。利用一个处理器根据分层结构级别的信息来识别最低级别的小区。然后移动台测量由与多个小区有关的基站发送的多个射频的下行链路信号强度，并选择在小区分层结构中发射最大的下行链路信号强度射频的、具有最低级别的小区，该下行链路信号还具有高于最小门限电平的信号强度。
                       附图简述
为了更全面地了解本发明，可参考以下结合附图所作的详细描述，其中：
图1是分层的蜂窝电话系统服务区域的图形表示；
图2是用于按照本发明的方式执行待机状态小区选择的多个基站和移动台的功能性方框图；以及
图3是用于按照本发明的方式执行待机状态小区选择的方法的流程图。
                     本发明详细描述
现在参照图1，图上显示了分层的蜂窝电话系统服务区域的图形表示。分层的或分层结构的蜂窝电话系统110的服务区域100包括具有多个分层结构级别L1-LN的多个小区C1-CN。最高的分层结构级别的小区(L1，C1-CN)被称为伞状小区或宏小区。伞状小区(L1，C1-CN)是由典型地以最大功率发射的、覆盖最宽广的服务区域的基站(未示出)提供服务的，它比起较低的分层结构级别的小区(L2-N，C1-CN)来说，在每个地理服务区域中具有最低数目的通信信道。
接着的较低的分层结构级别的小区是微小区(L2，C1-CN)。微小区(L2，C1-CN)是由典型地以低于伞状小区(L1，C1-CN)而大于更低级别的小区(L3-N，C1-CN)的功率发射的、覆盖小于伞状小区(L1，C1-CN)而大于更低级别的小区(L3-N，C1-CN)的服务区域的基站(未示出)提供服务的，它在每个地理服务区域中具有大于伞状小区(L1，C1-CN)而小于更低级别的小区(L3-N，C1-CN)的数目的通信信道。
虽然可能有任何数目的分层结构级别，但最低的分层结构级别的小区被典型地称为微微小区(LN，C1-CN)。微微小区(LN，C1-CN)是由一般以相比较高级别小区(L1-(N-1)，C1-CN)为最弱的功率发射的、覆盖相比较高级别小区(L1-(N-1)，C1-CN)为最小的服务区域的基站(未示出)来服务的，它比起较高级别小区(L1-(N-1)，C1-CN)来说，在每个地理服务区域中具有最大数目的通信信道。
现在参照图2，图上显示了用于按照本发明的方式执行待机状态小区选择的多个基站和移动台的功能性方框图。蜂窝电话系统110在存储器200中存储关于与多个小区(L1-N，C1-N)有关的分层结构级别的信息。每个小区(L1-N，C1-N)是由具有存储器220的基站210提供服务的。每个基站210与蜂窝电话系统110通信，并从蜂窝电话系统110接收运行参量。第一参量包含关于与多个小区(L1-N，C1-N)有关的分层结构级别的信息。在本发明的优选实施例中，每个小区(L1-N，C1-N)被提供以关于该特定小区的分层结构信息，而在另一个实施例中，每个小区(L1-N，C1-N)被提供以关于每个小区(L1-N，C1-N)的分层结构信息。
由基站210接收包含了代表最小门限下行链路信号强度电平的数值的第二参量。门限值代表为了使移动台锁定到小区及其相关的广播控制信道上所必须的、由小区的基站210所发射的射频的最小下行链路信号强度。
图2还显示了预订由蜂窝电话系统110提供的蜂窝电话业务的移动台230。移动台230包括有通常在包括收发信机240的移动台中所提供的功能。移动台230也包括存储器250、处理器260、和测量装置270，用于测量由服务于多个小区(L1-N，C1-N)的基站210发射的信号的下行链路强度。
当移动台230进入待机状态时，例如在接通电源后，移动台230搜索小区及其相关的广播控制信道，以便锁定在其上。移动台230被提供以第一参量和第二参量。在优选实施例中，由基站通过射频把这些参量从蜂窝电话系统110发送到移动台230。虽然这些参量可以在蜂窝电话系统110的任何的通信信道上被发送，但是在优选实施例中，这些参量是在每个小区(L1-N，C1-N)的控制信道上发送的。具体地，在基于全球移动通信系统(GSM)的蜂窝电话系统中，这些参量是在每个小区(L1-N，C1-N)的广播控制信道上发送的。
在第一替换实施例中，所有小区(L1-N，C1-N)的参量以单个射频被广播给处在待机状态下的所有的移动台。在第二替换实施例中，当移动台230处在初始待机状态时，由移动台230从蜂窝电话系统接收这些参量，并由移动台230的处理器260把它们存储在存储器250中。这些参量然后在初始的和随后的待机状态期间被使用。在第三替换实施例中，移动台230的存储器250用这些参量进行预先编程。
在任何情况下，移动台被提供以这些参量，以及收发信机240调谐到由多个小区(L1-N，C1-N)的基站210发射的多个射频上。处理器260使用关于蜂窝电话系统110内的小区(L1-N，C1-N)的分层结构级别的信息来识别最低级别的小区，以及指示该装置270测量由最低级别的小区的基站210发射的多个射频的下行链路信号强度。处理器260在这些测量值之间进行比较，将其与最小门限信号强度电平进行比较，并且指示移动台230锁定到一个具有最大的所测量到的下行链路信号强度、并且也超过或等于最小的门限信号强度电平的小区及其广播控制信道上。如果没有一个小区满足这些判据，则处理器260对于接着的更高的分级结构级别的小区重复该过程，直到选择到一个小区为止。
现在参照图3，图上显示了在按照本发明的蜂窝电话系统中用于执行待机状态小区选择的方法的流程图。例如，可通过将移动台接通电源来使得移动台处在待机状态(步骤300)。移动台被提供以包含关于组成蜂窝电话系统的多个小区的分级结构级别的信息和移动台为选择所需要的最小门限下行链路信号强度的参量(步骤310)，并把它们存储到移动台中(步骤320)。在优选实施例中，通过由与多个小区有关的基站发射的射频把这些参量从蜂窝电话系统发送到移动台。虽然这些参量可以在蜂窝电话系统的任何的通信信道上被发送，但是在优选实施例中，对于单独小区的这些参量是在该小区的控制信道上发送的。具体地，在基于全球移动通信系统(GSM)的蜂窝电话系统中，这些参量是在每个小区的广播控制信道上发送的。
在第一替换实施例中，所有小区的参量在单个射频上被广播给处在待机状态下的所有的移动台。在第二替换实施例中，当移动台处在初始待机状态时，由移动台从蜂窝电话系统接收这些参量，并把它们存储在移动台的存储器。这些参量然后在初始的和随后的待机状态期间被使用。在第三替换实施例中，移动台用这些参量进行预先编程。
在任何情况下，移动台使用关于蜂窝电话系统内的小区的分层结构级别的信息来识别最低级别的小区、以及测量由最低级别的小区的基站发射的多个射频的下行链路信号强度(步骤330)。对于具有大于或等于最小门限电平的所测量的下行链路信号强度电平的任何射频，作出鉴别它是否为控制信道的判决(步骤340)。如果没有一个射频满足这些判据，则移动台使用关于蜂窝电话系统内的小区的分级结构级别的信息来鉴别接下来的更高级别的小区，并测量由这些小区的基站发射的多个射频的下行链路信号强度(步骤350)，以及在步骤340作出新的判决。一旦在步骤340中识别到一个具有大于或等于最小门限电平的所测量的下行链路信号强度电平的、并且也是控制信道的射频，则移动台选择与该射频有关的小区，并且锁定到该小区及其相关的控制信道上(步骤360)。
虽然已经在附图上显示了和在上述的详细说明中描述了本发明的方法和设备的实施例，但应当看到，本发明并不限于所揭示的实施例，而是能够作出许多重新安排、修改、和替换，而不背离由以下权利要求所阐述和规定的本发明的精神。

Claims (12)

1.在分层的蜂窝电话系统内用于待机状态小区选择的方法，包括以下步骤：
将移动台设置在待机状态；
把包含最小门限下行链路信号强度电平和关于与蜂窝电话系统内多个小区有关的分层结构级别的信息的参量提供给移动台；
利用一个处理器根据分层结构级别的信息来识别最低级别的小区；
测量由多个小区发送的多个射频的下行链路信号强度；以及
搜索多个分层结构级别，以便找到其中具有一个这样的小区的最低的分层结构级别，该小区发送的射频的所测量的下行链路信号强度大于最小门限电平并且是在所述最低分层结构级别的所有的小区中间的最大的，以及选择所述的小区来服务于移动台。
2.权利要求1中所阐述的方法，其特征在于，其中其所测量的下行信号强度高于最低门限电平并且是所述最低分层结构级别的所有小区中最大的该射频是用于小区的控制信道。
3.权利要求2中所阐述的方法，其特征在于，其中其所测量的下行信号强度高于最低门限电平并且是所述最低分层结构级别的所有小区中最大的该射频是广播控制信道。
4.权利要求1中所阐述的方法，其特征在于，其中将移动台设置在待机状态的步骤包括使移动台接通电源的步骤。
5.权利要求1中所阐述的方法，其特征在于，其中把参量提供给移动台的步骤包括把参量预先编程到移动台中的步骤。
6.权利要求1中所阐述的方法，其特征在于，其中把参量提供给移动台的步骤包括在由各自的小区发射的射频上发送与每个相应的小区有关的参量的步骤。
7.权利要求6中所阐述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当移动台处在初始待机状态时接收参量；以及
把这些参量存储在移动台内，以供在随后的待机状态期间使用。
8.权利要求1中所阐述的方法，其特征在于，其中把参量提供给移动台的步骤包括把参量广播到多个处在待机状态下的移动台的步骤。
9.权利要求1的方法，其特征在于，其中所述提供步骤是在移动台处在待机状态时和在选择用于移动台的初始小区之前完成的，以及其中所述选择步骤包括选择所述小区作为用于移动台的初始小区。
10.在分层的蜂窝电话系统内用于待机状态小区选择的设备，包括：
设在移动台内的测量装置，用于测量由蜂窝电话系统中的多个小区发送的下行链路信号的信号强度；
设在移动台内的处理器，用于接收关于在蜂窝电话系统内与多个小区有关的分级结构级别的信息，处理器还用于从蜂窝电话系统接收最小门限下行链路信号强度值，处理器又用于搜索多个分层结构级别，以便找到其中具有一个这样的小区的最低的分层结构级别，该小区发送的射频的所测量的下行链路信号强度大于最小门限电平并且是在所述最低分层结构级别的所有的小区中间的最大的，以及用于选择所述的小区来服务于移动台。
11.权利要求10中所阐述的设备，其特征在于，还包括设在移动台内的存储器，用于存储由处理器接收的关于多个小区的分级结构信息和最小门限下行链路信号强度。
12.权利要求10的设备，其特征在于，其中所述处理器在选择用于移动台的初始小区之前接收所述信息，以及其中所述选择的小区是用于移动台的初始小区。
CN98808348A 1997-08-22 1998-08-18 蜂窝电话系统中用于待机状态小区选择的方法和设备 Expired - Lifetime CN1113569C (zh)

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