CN1260942A - 基站中的越区切换 - Google Patents

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CN1260942A CN98806333A CN98806333A CN1260942A CN 1260942 A CN1260942 A CN 1260942A CN 98806333 A CN98806333 A CN 98806333A CN 98806333 A CN98806333 A CN 98806333A CN 1260942 A CN1260942 A CN 1260942A
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贾里·里那南
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Abstract

本发明涉及采用动态信道分配的蜂窝无线网络基站(100)子小区(122B、122A)之间的越区切换实现方法。该基站(100)包括子小区(122A、122B、122C),在每个子小区中有一个具有到基站(100)的固定连接的天线单元(118A、118B、118C)。该基站包括收发信机(TRX1－TRXN),用于测量到用户终端(102)的无线连接(200)的接收功率。当测量得到的接收功率降至某个预定限值以下时,依次通过非服务子小区(122C、122A)的天线单元(118C、118A)测量用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224A)的接收功率。如果发现提供更好接收功率的天线单元(118A),则进行子小区(122B、122A)之间的越区切换。基站(100)的交换域(116)包括交换机(220),用于组合用户终端(102)在无线连接(200)上发送的,由服务子小区(122B)的天线单元(118B)和其它子小区(122A)的天线单元(118A)接收的组合信号(224B、224A),生成一个组合信号(230)。测量组合信号(230)的接收功率,根据测量得到的组合信号(230)的接收功率和服务小区(122B)的信号(224B)的接收功率的比较,控制单元(114)推断出应当越区切换到其它子小区(122A)的那个天线单元(118A)。

Description

基站中的越区切换
本发明涉及采用动态信道分配的蜂窝无线网络基站子小区之间的越区切换实现方法，该基站包括：至少两个子小区；在每个子小区中，一个具有到基站的固定连接的天线单元；通过天线单元连接到位于子小区的用户终端的无线连接；至少一个收发信机，用于测量无线连接的接收功率；在该方法中：通过服务子小区的天线单元测量用户终端在无线连接上发送的信号的接收功率；依次通过非服务子小区的天线单元测量用户终端在无线连接上发送的信号的接收功率；在服务子小区的天线单元和提供更好的接收功率的另一子小区的天线单元之间进行越区切换。
上述装置的一个问题在于，提供无线连接的收发信机一次仅能通过一个天线单元测量接收信号的接收功率。如果另一非服务子小区的天线单元连接到收发信机，用于测量接收的信号，那么如果信号质量太差，以致于无法解释该信号所包含的数据，则该信号所包含的数据可能会丢失。在最坏情况下，无线连接甚至可能被切断。
可能的方案可以是通过另一非服务子小区的天线单元最多每隔一个接收一个接收信号。这样，无线连接的质量不会过于恶化，因为不大可能丢失太多的脉冲串。但是，因为执行越区切换的测量可能会占用太多时间，从而影响越区切换的成功，所以仍会导致问题。
因此，本发明的目的是提供一种方法和实现该方法的设备，以使上述问题得以解决。
这通过前序中描述的方法实现，其特征在于：组合用户终端在无线连接上发送的，由服务子小区的天线单元和其它子小区的天线单元接收的信号，提供一个组合信号；如果在比较组合的信号和服务子小区的信号之后，发现通过其它子小区的天线单元接收的信号的接收功率比通过服务子小区的天线单元接收的信号的接收功率好，则从服务子小区的天线单元越区切换到另一子小区的天线单元。
本发明还涉及一种蜂窝无线网络基站，该基站包括：动态信道分配；至少两个子小区；在每个子小区中，一个具有到基站的固定连接的天线单元；通过天线单元连接到位于子小区的用户终端的无线连接；至少一个收发信机，用于测量无线连接的接收功率；一个交换域，用于连接无线连接信号，以在特定收发信机和天线单元之间传播；控制交换域并与收发信机通信的控制单元。
基站的特征在于，交换域包括至少一个交换机，用于组合用户终端在无线连接上发送的，由服务子小区的天线单元和其它子小区的天线单元接收的信号，生成一个组合信号；如果在比较组合信号和服务子小区的信号之后，发现通过其它子小区的天线单元接收的信号的接收功率比通过服务子小区的天线单元接收的信号的接收功率好，则控制单元进行从服务子小区的天线单元到另一子小区的天线单元的越区切换。
本发明的优选实施例在相关的权利要求中公开。
本发明的基本思想在于，组合通过不同天线单元接收的两个信号，即服务子小区的信号和另一小区的信号，根据组合的信号测量接收功率，而不是测量单个信号。比较组合信号的测量结果和服务子小区信号的测量结果，能够推断出接收功率之间的相互关系，据此选择用于越区切换的最佳天线单元。
本发明的方法和装置提供了若干优点。越区切换的可靠性得到了改进。无线连接的质量在越区切换期间也保持良好，因为脉冲串不会因为接收功率测量而丢失，还因为始终利用了通过服务子小区的天线单元接收的信号。
下面结合附图，详细描述本发明，在附图中
图1说明了按照本发明的基站的例子；
图2A、2B、2C和2D说明了按照本发明的越区切换的例子。
参看图1，现在让我们考察本发明的蜂窝无线网络。该蜂窝无线网络包括至少一个采用动态信道分配的基站100，动态信道分配即在最理想情况下，每个小区中使用所有系统频率的信道分配方法。在呼叫建立阶段根据该时刻的干扰情况进行信道选择。该系统可能还包括采用固定信道分配的基站，固定信道分配即系统可用频率被划分成组，每个小区使用一个特定频率组的信道分配方法。同一频率组可以重新分配给彼此相距足够远的小区。
因此，本发明适用于仅包括本发明基站的办公室系统，或者用于不同的混合系统，这些系统可能还使用采用固定或动态信道分配的宏小区。本发明的蜂窝无线网络最好是GSM/DCS/PCS 1900网络。
基站100与控制一个或多个基站的基站控制器104通信。在特定类型系统中，例如在较小的独立的办公室系统中，基站100和基站控制器104的操作可以集成到同一个物理装置。
图1说明了多层建筑物120的一层122A，二层122B和三层122C，作为基站100的子小区的一个例子。在每一层122A、122B和122C中，基站具有到天线单元118A、118B、118C的固定连接。天线单元可以包括一根或多根天线。固定连接可以例如通过同轴电缆或光纤实现。该连接可以是单工或双工的。在双工连接中，天线单元118A、118B、118C包括一个双工滤波器、天线滤波器和两个传输方向上的放大器。自然还有形成子小区的其它方式，子小区可以例如是预定的地理区域，或者在建筑物中，特定层所占据的区域。子小区的数量也可以根据情况变化很大。
为简明起见，该图仅说明了建筑物中携带用户终端102的一个人。
图1还示出了基站100的详细结构。图1仅包括对描述本发明重要的部件，尽管对本领域技术人员而言，显然常规基站还包括其他功能和结构，此处不需要对其详细描述。基站可以例如是GSM系统中使用的基站类型，但是进行了本发明所要求的改动。基站包括一个或多个收发信机TRX1-TRX2-TRXN。一个收发信机TRX1-TRXN为一个TDMA帧，即通常8个时隙提供无线容量。
基站100还包括交换域116和控制交换域操作的控制单元114，该控制单元具有到每个收发信机TRX1-TRXN的连接。该交换域116连接信号，使其能够在特定收发信机TRX1-TRXN和一个或多个天线单元118A、118B、118C之间传播。该连接可以随时隙而定。收发信机TRX1-TRXN的数量可以大于所用的频率数量，因为信道的动态分配已使得理想情况下，频率能够在邻接子小区中被重用。
图2A示出了工作中的图1所示系统。建立连接所需的数据通过天线单元118A、118B、118C传送给用户终端102。通过二层112B的子小区的天线单元118B已从用户终端建立了双向无线连接200。该图中的粗线说明了无线连接200的信号224B如何从天线单元118B传播到交换域116，通过后者建立到第一收发信机TRX1的连接。根据接收信号224B测量的包含标识符数据接收功率从收发信机TRX1传送到控制交换域116的控制单元114。在无线连接200上从收发信机TRX1接收的数据被传送到复用器110，数据从复用器110例如以时分方式分信道传送给基站控制器104，并进一步传送到网络的其它部分，例如移动业务交换中心，此处不予描述。
图2B说明了带有用户终端102的一个人在一层112A和二层112B的子小区中间，例如在层间的楼梯中。收发信机TRX1根据二层112B的天线单元118B的信号224B测得的接收功率跌到预定限值以下，所以控制单元114根据从收发信机TRX1接收的数据引导交换域116中的连接通过交换机220，该连接组合了在无线连接200上通过二层122B的天线单元118B接收的信号224B和在无线连接200上通过三层122C的天线单元118C接收的信号224C。如图所示，三层122C的天线单元118C的覆盖区域没有到达用户终端102在一层122A和二层122B之间的主要位置，所以交换机220没有什么可与从天线118B接收的信号224B组合，或者需要组合的信号224C非常微弱。生成的组合信号230的接收功率在收发信机TRX1中测量，它非常微弱，即使在得到通知之后，控制单元114也无法激活从天线118B到天线118C的越区切换。
取而代之的是，将进行图2C所示的交换，交换域116的交换机220组合用户终端102在无线连接200上发送的，且由二层的原服务子小区122B的天线单元118B接收的信号224B和一层的子小区122A的天线单元118A接收的信号224A。
同样，粗线说明了系统中的信号传播。应当注意，在图2B和2C的情况下，通过基站100的连接都未被干扰，还因为至少通过二层122B的服务子小区的天线单元118B接收的信号224B被不断地传送给收发信机TRX1。实际上，基站控制器104和用户终端102都不检查是否正在计划进行越区切换。基站控制器104和用户终端102都不检测以后发生的越区切换，因为尽管子小区的改变被称为越区切换，但是无线连接的频率和时隙在越区切换也保持相同。因此，在某种程度上，它是在两个子小区的天线单元之间改变了连接职责的问题。换句话说，术语‘信道’意味着频率、时隙和位置的特定组合。
在图2C中，收发信机TRX1测量组合信号230的接收功率。比较组合信号230和服务子小区122B的信号224B的测量功率值，可以检测出通过一层122A的子小区天线单元118A接收的信号124A的接收功率比通过服务子小区122B的天线单元118B接收的信号124B的接收功率要好。这可以例如通过以下理想情况计算得到：其中组合信号230的接收功率应当约是服务子小区122B的信号224B的两倍那么高，以支持以下结论：新的子小区122A的天线单元118A接收的信号224A的接收功率至少等于服务子小区122B的信号224B的接收功率。
实际上，在组合信号时，交换域116的交换机220中功率有所损失。功率损失可以大到3分贝，换句话说，实际上组合信号230的功率仅需比服务子小区122B的信号224B略好，就可以证明越区切换是正确的。功率损失取决于交换机220的特性，因而在使用本发明时需要确定这些属性，以设置进行判定的正确的限值。
因为如图2C所示，检测出从二层122B的天线单元118B到一层122A的天线单元118A的越区切换是有利的，所以控制单元114以图2D所示方式引导连接通过交换域116，从新的服务子小区112A的天线单元118A到收发信机TRX1。用户终端102在无线连接200上发送的信号不再通过原天线单元118B接收，也不再向用户终端102发送什么。
在图2A-2D所示的例子中，基站容易推断出越区切换的可能子小区。如果涉及到较大数量的子小区，则基站最好在服务子小区的邻接子小区中开始测量。这使得越区切换速度加快。如果没有发现适当的子小区，则可以扩展测量，使其涉及与服务子小区更远的子小区。
也可以不断测量组合的信号，而不是等待通过服务子小区接收的信号的功率值降到预定值以下。这提供了以下优点：在特定时刻提供最佳接收功率的子小区总负责该连接。
本发明最好通过软件实现，这样，本发明仅要求对控制单元114中谨慎限定的区域进行相对简单的软件改动。此外，交换域116中需要至少一个如上所述的交换机220，使得能够组合两个信号124B、124A，以生成信号230。
按照优选实施例，基站100使用非连续传输。非连续传输利用了停顿这一人类语音中经常出现的特性，它不承载任何需要发送的信息。例如，GSM不发送所有TDMA帧。但是，总发送特定控制信道信号。接收功率最好在控制信道信号期间测量，因为其它用户终端也同时广播，主要的干扰使得能够得到正确的图。一种可选方案是随机测量，这意味着一些用户终端102可以在发送中有停顿，这样过了一会之后，当采用非连续传输的用户终端102再次广播时，测得的传输功率可能不再对应实际情况。在GSM系统中，可以进行测量的控制信号包括与每个连接的业务信道相关联的SACCH脉冲串(慢相关控制信道)和SID/L2脉冲串(静描述符/层2)。如果需要，可以在GSM规范GSM05.08(4.5.0)：1993年4月，18到20页找到有关这些脉冲串的详细信息。
该实施例要求同步网络，或者至少要求应用本发明的网络部分同步。这种要求可以容易地在一般仅包含一个基站的办公室系统中解决。在较大的办公室系统中，或者在使用多个基站100的其它类型的子小区装置中，邻接基站及其可能的采用本发明的邻接基站彼此同步。这可以容易地通过现有技术实现，例如通过定时需要从基站控制器发送给基站的数据。
尽管以上结合附图所示例子描述了本发明，但显然本发明不局限于此，而是可以在后附权利要求书所公开的创新思想范围内有所变化。

Claims (14)

1.采用动态信道分配的蜂窝无线网络基站(100)子小区(122B、122A)之间的越区切换实现方法，该基站(100)包括：
至少两个子小区(122A、122B)；
在每个子小区(122A、122B、122C)中，一个具有到基站(100)的固定连接的天线单元(118A、118B、118C)；
通过天线单元(118B)连接到位于子小区(122B)的用户终端(102)的无线连接(200)；
至少一个收发信机(TRX1-TRXN)，用于测量无线连接(200)的接收功率；
在该方法中：
通过服务子小区(112B)的天线单元(118B)测量用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224B)的接收功率；
依次通过非服务子小区(122C、122A)的天线单元(118C、118A)测量用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224C、224A)的接收功率；
进行从服务子小区(122B)的天线单元(118B)到提供更好的接收功率的另一子小区(122A)的天线单元(118A)的越区切换，
其特征在于，
组合用户终端(102)在无线连接(200)上发送的，由服务子小区(122B)的天线单元(118B)和其它子小区(122A)的天线单元(118A)所接收的信号(224B、224A)，提供一个组合信号(230)；
如果在比较组合信号(230)和服务子小区(122B)的信号(124B)之后，发现通过其它子小区(122A)的天线单元(118A)接收的信号(224A)的接收功率比通过服务子小区(122B)的天线单元(118B)接收的信号(224B)的接收功率好，则从服务子小区(122B)的天线单元(118B)越区切换到另一子小区(122A)的天线单元(118A)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在比较中，检查组合信号(230)和服务子小区(122B)的信号(124B)的接收功率之差是否大于服务子小区(122B)的信号(124B)的接收功率。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，在比较中将生成组合信号(230)时可能出现的功率损失考虑在内。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在服务子小区(122B)的天线单元(118B)对用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224B)测量得到的接收功率降至某个预定限值以下时，通过非服务子小区(122C、122A)的天线单元(118C、118A)启动用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224C、224A)的接收功率的测量。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过非服务子小区(122C、122A)的天线单元(118C、118A)持续测量用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224C、224A)的接收功率。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，用户终端(102)使用非连续传输，根据接收的控制信道信号测量接收功率。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，控制信道信号是SACCH和/或SID/L2脉冲串。
8.一种蜂窝无线网络基站(100)，包括：
动态信道分配；
至少两个子小区(122A、122B)；
在每个子小区(122A、122B、122C)中，一个具有到基站(100)的固定连接的天线单元(118A、118B、118C)；
通过天线单元(118B)连接到位于子小区(122B)的用户终端(102)的无线连接(200)；
至少一个收发信机(TRX1-TRXN)，用于测量无线连接(200)的接收功率；
一个交换域(116)，用于连接无线连接(200)信号，以在特定收发信机(TRX1)和天线单元(118B)之间传播；
控制交换域(114)并与收发信机(TRX1-TRXN)通信的控制单元(114)，
其特征在于，
交换域(116)包括至少一个交换机(220)，用于组合用户终端(102)在无线连接(200)上发送的，由服务子小区(122B)的天线单元(118B)和其它子小区(122A)的天线单元(118A)接收的信号(224B、224A)，生成一个组合信号(230)；
如果在比较组合信号(230)和服务子小区(122B)的信号(124B)之后，发现通过其它子小区(122A)的天线单元(118A)接收的信号(224A)的接收功率比通过服务子小区(122B)的天线单元(118B)接收的信号(224B)的接收功率好，则控制单元(114)进行从服务子小区(122B)的天线单元(118B)到另一子小区(122A)的天线单元(118A)的越区切换。
9.根据权利要求8的基站，其特征在于，在比较中，控制单元(114)检查组合信号(230)和服务子小区(122B)的信号(124B)的接收功率之差是否大于服务子小区(122B)的信号(124B)的接收功率。
10.根据权利要求9的基站，其特征在于，控制单元(114)在比较中将生成组合信号(230)时可能出现的功率损失考虑在内。
11.根据权利要求8的基站，其特征在于，在服务子小区(122B)的天线单元(118B)对用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224B)测量得到的接收功率降至某个预定限值以下时，通过非服务子小区(122C、122A)的天线单元(118C、118A)启动用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224C、224A)的接收功率的测量。
12.根据权利要求8的基站，其特征在于，控制单元(114)接收收发信机(TRX1)的测量结果，控制单元(114)以以下方式控制交换域(116)和交换机(220)：通过非服务子小区(122C、122A)的天线单元(118C、118A)持续测量用户终端(102)在无线连接(200)上发送的信号(224C、224A)的接收功率。
13.根据权利要求8的基站，其特征在于，用户终端(102)使用非连续传输，基站(100)的收发信机(TRX1-TRXN)根据接收的控制信道信号测量接收功率。
14.根据权利要求13的基站，其特征在于，控制信道信号是SACCH和/或SID/L2脉冲串。
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