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CN1259263A - 移动电信系统内系统规定的自适应移动站行为 - Google Patents

移动电信系统内系统规定的自适应移动站行为 Download PDF

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CN1259263A
CN1259263A CN98805721A CN98805721A CN1259263A CN 1259263 A CN1259263 A CN 1259263A CN 98805721 A CN98805721 A CN 98805721A CN 98805721 A CN98805721 A CN 98805721A CN 1259263 A CN1259263 A CN 1259263A
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mobile radio
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S·古普塔
C·B·福勒
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Abstract

移动电信服务区内每个服务小区(120,130)根据它所属的地形条件和不规则性而归类。如所示,每个服务小区被归类为市区、郊区或乡村地区。指示所分配类别的数据在控制信道上向目前在各个服务小区内移动的所有移动站(60)广播(140)。移动站利用所收的数据确定(180)恰当的空中接口设置及参数,并实现位置自适应的服务移动电信网的空中接口。

Description

移动电信系统内系统规定的自适应移动站行为
发明背景
发明的技术领域
本发明涉及移动电信系统，并具体地涉及与这种系统内移动站关联的根据位置自适应的空中接口行为。
有关领域描述
“空中接口”或“无线接口”在特定服务小区内移动的移动站和为那个特定服务区提供无线覆盖的基收发站(BTS)之间提供连接。模拟和数字通信系统内，一些自然及人为的地形条件影响了为特定地理区域内移动的移动站而实现的特定空中接口所关联的性能和质量。这种地形条件包括表面不规则性、视线障碍、建筑物、树木以及山区。
移动业务提供者最初进行服务小区规划或设计，以便规定恰当的服务小区布局或覆盖特定地理区域的计划，并在特定位置安置多个基收发站或天线以便实现最大的通信覆盖及/或质量。结果，每个服务小区站址或服务小区布局都是考虑并评估了有关地形条件和障碍而规划的。
当与服务BTS或基站控制器(BSC)建立空中接口时，移动站最初使用网络提供的参数或设置。这种设置由服务移动电信网在移动站完成空中接口之前提供。当在服务BTS和特定移动站之间维护空中接口时，为了提供可接受的通信质量，移动站及/或服务BTS连续报告并测量与最终空中接口关联的有关数据或参数，以便正确地调整或切换它们之间实现的通信信道。例如，这种调整包括跳频及功率输出调整。
但是，有一些移动站使用的参数或设置不能由服务移动电信网动态控制。例如，移动站通常关联于工厂定义的数据敏感级别。数据敏感级别由移动站用于识别并选择正确的通信信道，实现空中接口。因此，一旦移动站设置了太高的敏感级别，当移动站在低功率服务小区(例如，农村地区、室内区域)中移动时就会忽略或不能定位信道。但是，如果移动站设置了太低的敏感级别，一旦移动站在城市地区移动时就会检测到太多的不适当的信道。
因此，由于移动站所关联的空中接口设置或参数是固定的，从一个服务区移动到另一个服务区的移动站就不可能改变它的空中接口设置及参数以便有利地适应于变化的地形条件。
因此，需要一种机制，使移动站自动而且动态地改变它的空中接口设置或参数，以便适应它所关联的服务区。
发明概述
揭示了在移动站和服务移动电信网之间实现随服务区而定的空中接口的方法和装置。服务移动电信网内的每个服务区与表示代表所述区域的地形环境的数据相关联。例如，这种数据可以表示所述业务区是否是城市、郊区或农村地区。然后，这种数据在控制信道(例如广播控制信道(BCCH))上广播到目前处于那个业务区内的移动站。移动站接收数据并根据广播数据中所示的地形环境调整它的空中接口设置及参数。例如，在城市服务区情况下，移动站使用高功率输出、高数据敏感级别以及恰当的均衡器参数实现与服务移动电信网的空中接口。
附图的简要描述
本发明方法及装置更完整的理解可以通过结合所附的图参考如下详细描述得到，其中：
图1是说明多个服务区的移动交换中心(MSC)覆盖区的框图；
图2是城市服务区的图示，说明高建筑物环绕正实现与服务基站的空中接口的移动站；
图3是多个服务小区的图示，每个根据有关的地形特性而归类；
图4是移动覆盖区的框图，说明移动站从与第一地形环境关联的第一服务区移动到与第二地形环境关联的第二业务区；
图5是服务移动电信网的框图，说明根据本发明的概念，向有关移动站广播表示有关地形条件的数据；以及
图6是移动站的框图，说明根据所收的地形条件数据恰当参数及设置的调整。
附图的详细描述
图1是移动交换中心(MSC)覆盖区的框图，说明了其中关联的多个服务区。移动交换中心(MSC)20及有关的中心数据库，例如访问位置寄存器(VLR)20，为有关MSC覆盖区10内移动的移动站提供了移动业务。如所说明的，每个MSC覆盖区被分成多个位置区40。位置区(LA)40是MSC覆盖区的一部分，移动站可以在其中自由移动，而不必向MSC 20和服务该位置区的VLR 30更新位置信息。因此，位置区(LA)40是广播寻呼消息以便为入呼叫连接找到被叫移动站的区域。
进一步如图1所示，特定MSC覆盖区10内的每个位置区40被进一步分成多个服务小区(CAs)50A-50F。每个服务小区由独立的基收发站(BTS，也称为无线基站-RBS，或基站-BS，在图1中没有表示)服务。每个BTS再关联于一组频道，以便实现与有关移动站的空中接口。当在通话中运动的移动站从第一服务小区转移到第二服务小区时，在其间完成越区切换，使移动站改变服务小区而不中断关联的移动业务。
图2是城市服务区的图示，说明高建筑物80环绕与服务基收发站(BTS，或基站)70实现空中接口的移动站60。在每个服务小区内实现的空中接口不是统一或恒定的。这是因为移动站很少用于没有障碍或地形不规则的环境。处于特定移动站60和服务基站70之间的建筑物80、山以及其它障碍物使它们之间传递的信号强度减弱或波动。这种现象称为阴影效应，而且随着移动站的移动，最终的信号强度根据是否存在处于移动站和基站之间的障碍物而减少并增加。
当存在很多障碍物时，称为多径或瑞利衰落的另一种干扰效应出现了。当信号从发射机(TX)到接收机(RX)天线取一条以上的路径时出现这种现象。例如，因为天线之间没有视线路径，无法从Tx-天线直接接收信号，而是从反弹或反射(例如，建筑物)的很多方向中接收。
在特定服务小区内实现空中接口还必须考虑的是与特定移动站关联的数据敏感度。数据敏感度表示由移动站识别的规定输出所要求的最低信号强度值。如所示，如果关联于特定移动站的数据敏感度被设置为X瓦，信号强度低于X瓦的任何接收信号将会丢失，不被移动站识别。因此，当信号强度由于不同的衰落及有关的地形条件而波动时，有关的移动站甚至可能不能识别所发射的信号。
上述传输问题在某种程度上通过移动站实现的多种已知的解决方案及/或方法而减轻。这些已知的解决方案包括调整功率输出补偿由衰落带来的信号强度损耗；不管严重的多径破坏，使用恰当的均衡器参数恢复所需信号；利用恰当的扫描算法扫描并定位恰当的信道；而且设置不同的数据敏感级别和衰落容限以适应不同的信号强度。
移动站关联的功率输出的调整动态地由服务移动电信网控制。如所示，当服务基站或基站控制器(BSC)测量并接收与从特定移动站传递的信号强度有关的数据时，基站或BSC指示移动站增加或减少有关的功率输出，补偿波动同时使电源(例如电池寿命)使用最小化。因此，例如使用Mobile Attenuation Code(移动衰减码MAC)，服务基站或BSC通过信号强度增加(SSI)参数或信号强度减少(SSD)参数指示移动站增加或降低功率输出。
但是，其余的设置及参数不能由服务移动电信网常规地动态调整或控制。这些值或参数通常是由工厂在移动站内定义的，而且当移动站在不同地理区域或环境内使用移动业务时不能动态调整。如所示，均衡是允许移动站或服务移动电信网在严重的多径破坏情况下恢复所需信号的技术。通过估计传输介质的脉冲响应、然后构造通过接收信号的逆滤波器，完成均衡。这些均衡算法或参数是在每个移动站内预定并预设的。
这些算法或参数不能动态地由服务移动电信网调整，例如，因为目前在移动站和服务移动电信网之间不存在传递这种调整数据的机制。此外，要求服务移动电信网计算接收数据并以类似于功率输出调整的方式指示有关移动站，需要附加的计算和信道使用。信号协议也需要修改以便包括新信号和参数。现有技术也可能不能单独地而且精确地确定或估计每个移动站正确的参数或值，例如敏感级别和扫描算法，也不能单独地指示受影响的移动站进行调整。因此由于这些理由，移动着的移动站通常不能通过调整或利用不同的扫描算法、均衡器参数、数据敏感级别等来适应或遵从变化的地形条件及环境。
现在参考图3，这是各自按照所关联的地形特征归类的多个服务小区的图示。如所示，覆盖农村地区的宏服务小区90由本发明归类为障碍不多而且地形不规则少(少地形不规则)的农村服务小区。覆盖住宅和郊区的微蜂窝100由本发明归类为具有大量人为障碍及/或地形不规则(中等地形不规则)的郊区服务小区。最后，覆盖市区和商业区的微微服务小区110由本发明归类为具有很多高楼和高建筑物的市区(多地形不规则)。
由于本发明系统和方法可应用于任何服务小区规划或配置及/或模拟和数字移动通信系统，其中的多个服务小区覆盖与服务移动电信网关联的地理区域，应该理解在所提供的微微、微和宏服务小区背景中描述本发明是为了解释发明，而不是限制发明的范围。
图4是移动覆盖区的框图，说明移动站从与第一地形环境关联的第一服务区移动到与第二地形环境关联的第二服务区。例如，特定服务区内的每个服务小区被归类为市区、郊区或农村服务区，正如上面全面描述的。此后，为那个特定服务小区服务的每个基收发站(BTS)或基站70向目前在它的服务小区内移动的移动站广播表示指定类型的数据。这种数据可以周期性地在控制信道上广播并由在其中移动的所有移动站接收。
如所示，第一BTS或BS 70A所服务的第一服务小区120被归类为多地形不规则的市区。因此，服务第一BTS 70A广播服务小区数据，将所关联的服务小区类型通知目前在它的服务小区中移动的所有移动站。例如，代表所关联的服务小区类别的这种服务小区数据可以包括在广播控制信道(BCCH)上广播的注册参数消息中。所发射的注册参数消息中的注册号(RNUM)列表参数规定了所关联的服务小区类别。RNUM列表参数中未用的两个比特(例如)可用于表示指定的服务小区类别(例如，01＝市区，11＝郊区，10＝农村)。作为本发明的另一个实施例，也可以在现有的BCCH消息中引入新BCCH消息或新域，以便向有关服务小区中移动的移动站广播服务小区类别数据。Global Systemfor Mobile(GSM)通信标准中可用的BCCH消息是移动电信领域熟知的，不在这里更详细地讨论。
例如，移动站60可以接收广播数据并因此调整它的设置和参数，以便在第一服务小区120中实现最佳的空中接口。这种设置及/或参数包括、但不限于扫描算法设置、均衡器参数、数据敏感级别以及功率输出电平。因此，最终的空中接口适配于或定制于周围的地形条件。
当移动站60走出第一服务小区120并进入第二服务小区130时，处于忙或空闲模式的漫游移动站60接收为第二服务小区130服务的第二BTS 70b发射的新服务小区数据。表示第二服务小区地形条件的新广播服务小区数据140B通知移动着的移动站60重设或调整有关的参数，实现与第二BTS 70B的空中接口。如所示，如果移动站走出市区服务小区并进入农村服务小区，移动站60因此降低功率输出，降低数据敏感级别，并使用不同的扫描算法和均衡器参数。
图5是服务移动电信网的框图，说明根据本发明概念向有关移动站广播表示有关地形条件的服务小区数据。单个位置区(LA)内的多个服务小区可以由特定的基站控制器(BSC)150服务，后者再连接到有关的移动交换中心/访问位置寄存器(MSC/VLR)20/30。与服务小区BSC 150关联的应用模块160为所关联的每个BTS存储表示有关地形条件的数据。如所示，每个BTS或BS为这些位置区内各自的服务小区服务。每个BTS的这种数据可以存储在与应用模块160关联的寄存器165中。然后，应用模块160指示每个BTS周期性地在各个服务小区上广播表示有关地形条件的数据。作为说明，应用模块指示为第一服务小区服务的第一BTS 70A广播RNUM列表参数中的二进制数据“01”，通知移动站60与第一服务小区关联的市区地形特征。
与移动站60关联的应用模块180在(例如)BCCH上接收广播消息，并确定当前服务小区是市区。应用模块180从有关寄存器(R)190中获取相关设置及参数值。寄存器(R)190因此存储了用于每个服务小区类型的恰当的设置和参数值。在获取了适配于当前地形条件的恰当设置和参数之后，移动站利用获取的数据，实现与服务BTS 70A的空中接口。
以类似方式，与服务BSC 150关联的应用模块160类似地指示为第二服务小区服务的第二BTS 70B，在指定的BCCH上广播它自己的服务小区数据。当移动站60进入第二服务小区时，与移动着的移动站关联的应用模块180接收广播数据并确定移动站现在处于(例如)市区。然后应用模块180从有关寄存器(R)190中获取相关设置及参数值，并根据本发明的概念利用这些数据在第二服务小区内实现空中接口。因此，当移动站在不同条件和特征的多个服务小区之间移动时，移动站在有关BCCH上接收服务小区类型数据，从有关寄存器获取与接收服务小区类型关联的恰当设置及参数值，并自动地适配于周围地形环境同时实现与服务电信网的空中接口。
作为本发明的另一个实施例，每个BTS 70单独地关联一个应用模块170。不是由服务BSC 150指示每个BTS在各个服务小区上广播一些服务小区数据，而是每个BTS 70独立地存储并在有关覆盖区上广播自己的服务小区数据。因此，与每个BTS 70关联的应用模块170向目前在各自覆盖区内移动的所有移动站广播表示当前地形条件的服务小区数据。
利用根据接收服务小区类型数据获取的空中接口设置及参数，移动站60实现适配于特定地形条件的空中接口200。所传递的数据然后由服务BTS 70接收并传输到服务MSC/VLR 20/30。例如，MSC/VLR 20/30随后确定被叫方终端并将这种接收数据重新路由选择到所连接的公用交换电话网(PSTN)210上。
图6是移动站60的框图，说明根据接收的地形条件数据调整恰当的参数及设置。移动站60配备了天线290，适于为特定移动业务留出的无线频谱内获许可并分配的无线频率。通常，为了双工操作，每个移动站必须分配两个无线信道。一个用于从服务移动电信网接收信号，另一个向其发射信号。因此，双工模块280关联于天线290。发射机模块260连接到双工模块280，向服务基站发射信号。类似地，接收解调器270关联于双工器280，接收服务基站发射的信号。发射机模块260连接到发射机控制模块230，控制有关属性，同时向服务基站发射信号。发射机控制模块230进一步关联于语音输入设备，例如麦克风，从用户接收语音数据并将数据馈入发射机调制器260。接收机解调器270连接到接收机控制模块240，控制有关属性，同时从服务基站接收信号。接收机控制模块240还关联于语音输出设备250，例如扬声器，向有关用户输出接收的语音数据。
根据本发明的概念，应用模块180还关联于发射机控制模块230以及接收机控制模块240。在通过接收机控制模块240接收了代表与当前服务区关联的地形条件的控制数据之后，应用模块180确定是否需要调整发射机控制模块230和接收机控制模块240使用的当前设置及参数。根据肯定确定，应用模块180从有关寄存器(R)190获取恰当值和参数。正如上面描述的，寄存器(R)190已经为每个归类的服务区存储了恰当的数据。然后，应用模块180指示发射机控制模块230及/或接收机控制模块240使用获取的参数和设置实现空中接口。
尽管本发明方法及装置的优选实施例已经在附图中说明并在前面的详细描述中描述，但是应该理解发明不限于所揭示的实施例，而是能够在不背离如下权利要求所提出并定义的发明精神前提下进行很多重组、修改和替换。

Claims (28)

1.与特定移动电信网关联的特定服务区中移动的移动站实现位置自适应的空中接口的方法，所述方法包括如下步骤：
根据有关的地形特征对所述服务区归类；并且
向所述特定服务区内移动的所述移动站发射表示所述归类的地形特征的数据，所述发射数据指示所述移动站考虑到所述地形特征而实现空中接口。
2.权利要求1的方法，其特征在于，对所述服务区归类的所述步骤进一步包括将所述服务区归类为市区、郊区或农村地区的步骤。
3.权利要求1的方法，其特征在于，发射所述数据的所述步骤进一步包括在控制信道上广播所述数据的步骤。
4.权利要求3的方法，其特征在于，广播所述数据的所述步骤进一步包括在系统开销消息内广播所述数据的步骤。
5.权利要求3的方法，其特征在于，广播所述数据的所述步骤进一步包括在广播控制信道(BCCH)上广播所述数据的步骤。
6.权利要求5的方法，其特征在于，广播所述数据的所述步骤进一步包括在注册号码(RNUM)数据内广播所述数据的步骤。
7.由特定服务区内移动的移动站与特定移动电信网实现位置自适应的空中接口的方法，所述方法包括如下步骤：
在所述移动站接收为所述特定服务区服务的基收发站(BTS)所广播的系统信息消息；
通过评估所述系统信息消息内接收的数据，在所述移动站确定与所述服务区关联的地形特征；并且
考虑到所述确定的地形特征，实现与服务移动电信网的空中接口。
8.权利要求7的方法，其特征在于，接收所述系统信息消息的所述步骤进一步包括在控制信道上接收系统开销消息的步骤。
9.权利要求8的方法，其特征在于，所述控制信道包括广播控制信道(BCCH)。
10.权利要求8的方法，其特征在于，表示所述有关地形特征的所述数据包括在所述广播的系统开销消息内的注册号码(RNUM)参数中。
11.权利要求7的方法，其特征在于，确定所述地形特征的所述数据表示所述服务区是否是市区、郊区或农村地区。
12.权利要求7的方法，其特征在于，所述移动站使用与所述确定的地形特征关联的数据敏感级别。
13.权利要求7的方法，其特征在于，所述移动站调整到与所述确定的地形特征关联的均衡器参数值上。
14.权利要求7的方法，其特征在于，一旦所述确定的地形特征表示出周围的障碍物，所述移动站就配置有关的接收机处理所述周围障碍物的高反射。
15.与特定服务区内移动的移动站实现位置自适应的空中接口的移动电信系统，所述系统包括：
为所述服务区内移动的所述移动站提供无线覆盖的移动电信节点；
关联于所述移动电信节点的寄存器，所述寄存器存储表示代表所述服务区的地形特征的数据；以及
关联于所述寄存器的应用模块，向所述移动站广播所述寄存器内存储的所述数据，所述数据指示所述移动站考虑到所述指示的地形特征来实现所述空中接口。
16.权利要求15的系统，其特征在于，所述移动电信节点包括在所述服务区上提供无线覆盖的基站(BS)。
17.权利要求16的系统，其特征在于，所述服务区包括蜂窝服务小区。
18.权利要求15的系统，其特征在于，存储在所述寄存器中的所述数据表示所述服务区是否是市区、郊区或农村地区。
19.权利要求15的系统，其特征在于，所述应用模块在控制信道上向所述移动站广播所述数据。
20.权利要求19的系统，其特征在于，所述应用模块在广播控制信道(BCCH)上广播所述数据，所述数据包括在系统开销消息中。
21.权利要求20的系统，其特征在于，所述数据包括在所述系统开销消息内的注册号码(RNUM)参数中。
22.与服务移动电信网实现空中接口的移动站，所述移动站目前在特定服务区内移动，包括：
存储多个参数设置的寄存器，每个所述参数设置关联于特定的地形环境；
接收机，接收表示代表所述服务区的地形环境的数据；以及
应用模块，从所述寄存器获取与所述指示的地形环境关联的恰当的参数设置，并根据所述获取的参数设置调整所述移动站以便实现所述空中接口。
23.权利要求22的移动站，其特征在于，所述接收机接收在控制信道上广播的所述数据。
24.权利要求22的移动站，其特征在于，所述参数设置代表所述移动站在所述空中接口上发射数据所使用的均衡器设置。
25.权利要求22的移动站，其特征在于，所述参数设置代表数据敏感级别。
26.在特定服务区内移动的移动站与服务所述移动站的移动电信网之间实现空中接口的方法，所述方法包括如下步骤：
在所述移动电信网关联的电信节点中存储数据，所述数据表示与所述服务区关联的地形环境；
在控制信道上从所述移动电信网向所述移动站广播所述数据；
在目前在所述服务区内移动的所述移动站接收所述广播数据；并
利用与所述指示的地形环境关联的恰当的空中接口参数，与所述移动电信网实现所述空中接口。
27.权利要求26的方法，其特征在于，所述地形环境包括市区、郊区或农村地区。
28.权利要求27的方法，其特征在于，实现所述空中接口的所述步骤进一步包括使用与所述确定的地形环境关联的数据敏感级别的步骤。
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