专利名称：一种用于执行切换的方法
技术领域：
本发明涉及通信网络，并且特别地涉及无线蜂窝通信网络。更重要的是，本发明涉及用于在移动台变得靠近已知表现出对移动台的较差信号质量的区域时发起切换的方法和设备。本发明的成果实现了同构和异构的移动网络中的移动性管理。
背景技术：
诸如GSM(全球移动通信系统)、UMTS(通用移动通信系统)或WLAN(无线局域网)之类的无线接入网络中的无线链路质量与多种因素有关，其中一些因素是网络运营商很难影响到的。由于传输路径中的障碍而引起的多径接收以及变化的大气条件就是两个例子，其有可能导致大量吸收发送信号，或者导致对接收信号的较高的干扰影响。因此，移动台所体验到的信号质量随位置的变化而变化。当连接到确定基站的移动台到处移动时，该移动台有可能突然到达具有较差信号质量的这种区域。在此情况下，数据速率降低，数据包有可能丢失，或者连接有可能完全断开。在UMTS系统中，可以通过宏分集来避免这种情况，这意味着移动台具有分别到两个或更多基站或小区的连接。
美国专利申请6,321,090 B1公开了一种采用位置检测以实现硬切换的移动通信系统。该美国专利的蜂窝系统确定了从一个地方移动到另一个地方的移动台的位置。如果移动台进入定义为相邻小区之间的重叠区域的静态切换区域中，则发起到另一基站的切换。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种方法和相应设备，其确保移动台接收到的信号质量不表现出明显的地理变化。
这一目的和其他目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的另外的实施例由从属权利要求的特征来描述。应当强调，不应将权利要求中的任何参考标号解释为对本发明范围的限制。
本发明的第一方面涉及一种用于在通信网络中执行切换的方法，其中该通信网络具有至少一个第一基站和第二基站。该方法包括步骤在移动台与第一基站进行通信时，测量移动台的地理位置；将该地理位置与包括关于地理区域位置的信息的数据相比较，其中对于至少一个预先选定的基站，已知这些区域中的信号质量比预定级别差；以及当移动台靠近第一基站的这种区域时，执行到第二基站的切换。
该方法所基于的思想是，至少部分地导致令人不满意的接收情况的传输路径中的障碍与基站相对于移动台的位置有关。如果执行了到第二基站的切换，就改变了移动台的传输路径，因此新的传输路径中的其他障碍决定了新的信号质量。换言之，给定位置上的信号质量不是绝对质量，而是与和移动台进行通信的基站的位置有关的质量。
然而，为了避免在现有技术中遇到的问题，切换之后的信号质量必须好于切换之前。因此，必须详细地了解基站所覆盖的地理区域的信号质量。地理区域可以是蜂窝通信网络的小区。更重要的是，必须已知由预先选定的基站覆盖的这些地理区域中信号质量比预定级别差的区域。换言之，必须知道对于预先选定的基站具有较差的信号质量的区域。
如果已知通信网络的基站的这些区域，则可以正好在移动台进入具有较差的信号质量的区域之前发起切换。为了实现这一点，应确定移动台的地理位置并从而确定移动台与这种区域的接近度。如果移动台与第一基站进行通信并靠近对于预先选定的基站具有较差信号质量的这种区域，并且因此在这种区域之外，则确定在所述区域提供更好的信号质量的第二基站。于是，切换适于预防无线链路质量变差。
上述方法避免了移动台进入具有较差信号质量的区域的情形引起的信号质量的下降。使得数据速率更为恒定并减少了数据包的丢失。此外，连接断开的可能性更小。另一个优点是，本发明在基于不同通信标准的网络中和这些网络之间实现了无缝的移动性。
根据本发明的移动台可以是移动电话、膝上型计算机、笔记本计算机、PDA或类似的电子设备。
有至少两种执行上述方法的方式。
在第一备选方案中移动台测量其地理位置并将该信息传送给通信网络。为了知道在该备选方案中哪个基站有可能服务于该移动台并有可能以较好的信号质量服务于该移动台，该移动台将以上信息发送给通信网络。此外，移动台可以将带有对服务小区和相邻小区的信号质量的测量结果的以上信息补充到通信网络。通信网络确定移动台与具有较差信号质量的地理区域的接近度。最后一个步骤假定通信系统知道这些地理区域位于何处。当移动台靠近这种区域时，通信网络在移动台靠近该区域时执行切换。通常，这事通过基站控制器控制多个基站的运行来完成的。在备选方案中，这是由基站完成的。
在第二种备选方案中，移动台知道对于预先选定基站具有较差信号质量的地理区域位于何处。相应的数据存储于移动台的存储器中，并且该移动台测量其地理位置。移动台借助于存储于其存储器中的数据来确定其与具有较差信号质量的地理区域的接近度。如果移动台变得靠近这种区域，则移动台发送切换请求给通信网络。为了知道备选基站中的哪个基站有可能服务于该移动台并有可能以较好的信号质量服务于该移动台，该移动台可以对服务链路和相邻小区的适当链路执行测量并且可以为切换请求补充这些测量结果。然后，网络自动地执行切换，或在决定是否应当执行切换时仅仅将该请求用作一个附加参数。
此外，所述方法可以在同构网络以及异构网络中执行。在第一种情况下，第一基站和第二基站满足用于通信网络的同一标准。作为例子，两种基站都提供UMTS(通用移动通信系统)服务。在第二种情况下，这些基站满足用于通信系统的不同标准。作为例子，第一基站提供UMTS服务，并且第二基站属于WIMAX(微波接入全球互操作性)系统或WLAN(无线局域网)系统。
在用于执行根据本发明的方法的上述第二种备选方案中，将数据存储于移动台的存储器中。为了限制实现此目的所需的存储空间，建议存储于移动台中的数据指的是预定的空间范围的地理区域，并且移动台位于该地理区域中。根据可用的存储空间，可以将该地理区域的大小选择为较小或较大。出于实际的原因，如果始终在同一区域中使用移动台，例如在家与工作地点之间使用移动台，则该地理区域可以只涉及较小的区域。为节省存储空间，可以只将具有移动台可以使用的相同的无线接入技术的基站存储于该存储空间中。可以根据需要来选择地理区域的几何形状，并且该几何形状可以是蜂窝状的。
出于实际的原因，在移动台由移动性很强的持有者使用的情况下，有可能希望这些数据覆盖较大的地理区域，诸如整个国家。另一方面，希望移动台只存储仅限于在上一段中所述的确定区域的数据。这两种需求都可以通过将数据存储于通信网络中并相应地更新移动台的数据来实现。
所有的数据可以在通信网络的中央服务器上，或者可以在分布于网络上的多个服务器上。在后一种情况下，每个服务器可以与一个基站控制器相关联，其中每个数据涉及由这种基站控制器覆盖的地理区域。
更新移动台的数据有可能是有必要的，原因是移动台已经移动并到达由其数据所覆盖的地理区域的边界。
更新有可能是有必要的原因还有，由存储于移动台中的数据所覆盖的地理区域中的信号质量已经永久地改变了。永久的改变有可能是位于移动台附近的基站的传输路径中的新障碍所引起的。这些障碍可以是如上所述改变信号质量的新的建筑物。永久的改变还有可能是通信网络的基础设施的改变所引起的。有可能已经重新配置了基站的天线位置，或者有可能已经安装了另外的天线或新的基站/接入点。在永久改变的情况下，当由这些数据所覆盖的地理区域中的信号质量已经改变时，更新这些数据。这可以在信号流量较低时进行，诸如在夜间进行。
如上所述，执行根据本发明的方法的一种可能方案是，移动台存储适当的数据并请求切换到第二基站。相应地，本发明的另一方面是一种通信网络，其具有用于根据来自移动台的请求而执行从第一基站到第二基站的切换的装置。
根据现有技术，在UMTS系统的情况下，无线网络控制器(RNC)负责切换。为了执行本发明，必须扩展移动台与RNC之间的RRC(无线资源控制)信令协议。这种扩展可以实现发送GPS(全球定位系统)位置并实现发送已经针对确定的时间段在移动台中收集到的数据信息(GPS位置、接收功率和发送功率、基站ID)。此外，必须修改RNC中的切换管理功能(请求对较差信号质量的邻近区域进行加强的测量)和切换决定功能(必须考虑移动台与上述地理区域之间的距离)。基站控制器中需要用于数据库的附加存储器。最后，必须将比较单元(将移动台位置与地理区域位置相比较)添加到基站控制器。
本发明的另一方面涉及移动台。该移动台具有用于确定其地理位置的装置和用于存储数据的装置。此外，该移动台具有用于执行以下步骤的计算机程序或固件a)测量移动台的地理位置，所述移动台与第一基站进行通信；b)将该地理位置与来自存储装置的数据相比较，这些数据包括关于地理区域位置的信息，其中对于至少一个预先选定的基站，已知这种区域中的信号质量比预定级别差；c)如果移动台变得靠近第一基站的这种区域，则请求从通信网络进行切换。
本领域中已知多种类型的用于确定地理位置的装置。当这些装置提供诸如纬度(例如48°46′36″)和经度(例如9°10′48″)之类的绝对地理位置时，可以将它们用于本发明的目的。一种优选的和公知的系统是全球定位系统(GPS)。一种提供更高分辨率的更好的系统是未来的欧洲全球定位系统，该系统目前称为Galileo。
不言而喻，上述步骤a)、b)和c)可以由单一计算机程序的单独程序模块执行或者由单独的程序执行。在后一种情况下，就本发明来说，应当这些单独程序的总和理解为代表(单独的)计算机程序。
优选地，如果移动台变得靠近第一基站的这种小区，则在步骤b)之后，移动台对可用的相邻小区执行加强的测量。然后，如果来自相邻小区的接收信号质量足以接管该服务，移动台可以请求从通信网络进行切换。
在现有技术中，移动台执行对从不同的基站接收的信号质量的测量并将该数据发送给通信网络，使得基站控制器能够决定哪一个基站应当与该设备进行通信。根据本发明，优选地针对确定的时间段在移动台中收集数据连同测量点的地理位置，并将其传送给通信网络，以便收集执行本发明所需的数据。根据本发明，可以根据需要发送以下数据，并且可以在业务负载较低的时候发送这些数据a)移动台接收到的服务链路的信号质量；b)已经在基站处发送的功率(可以通过广播信道或信标而将当前所用的发送功率传送给移动台)；c)测量信号质量的地理位置；d)移动台从中接收信号以及产生以上信号质量的基站。
通信网络中的一个网络实体从所有的移动台收集关于地理位置的以上数据，计算接收功率和发送功率之间的比值并进行平均。所收集的数据是a)信号质量的平均比值；b)测量信号质量的地理位置；c)移动台从中接收信号以及产生以上信号质量的基站。
根据本发明的另一方面，将该数据配置为数据库。该数据库存储于计算机可读介质上并包括在上一段中所述的数据。
在该数据库的一个优选实施例中，该数据库还包括对于确定基站信号质量较差的区域的位置。每个地理区域可以用至少一个圆来近似，因此该数据库包含圆心的位置和该圆的直径或半径。
创建数据库的一种可能方案是提供用于该数据的存储装置并添加从移动台接收的数据。在现有技术中，移动台定期地确定在该移动台的位置上的服务链路的信号质量。从而将这些数据、收集这些数据的瞬间移动台的地理位置、以及已经从中接收信号并对信号质量进行评估的基站的标识传送给存储装置。
数据库的可用性还提供了优化通信网络的新的可能性。可以将这些数据用于确定更有效的网络大小所需的仿真计算。
根据下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将比较明显，并且可以参考这些实施例来阐明本发明的这些方面和其他方面。应当注意，不应将使用参考标号解释为限制本发明的范围。
图1示出了根据现有技术的通信网络；图2示出了由网络覆盖的地理区域；图3示意性地示出了移动台；图4示意性地示出了通信系统。
具体实施例方式
图1示出了根据现有技术的通信网络。UMTS网络1包括多个基站(节点B)。为简单起见，在图1中只示出了由2、3和3′标识的三个基站。该UMTS网络覆盖了图2所示的整个国家13，其中将国家13中的覆盖细分为地理区域8。在图2中，区域8代表棋盘状结构，其中为简单起见只示出了一小部分。
移动台14已经建立了到节点B2的连接，该连接由节点B2与移动台14之间的箭头表示。如移动台14下面的箭头所示，该移动台的持有者携带该移动台向东移动。移动台14具有GPS系统，利用该GPS系统可以确定该移动台的地理位置6。此外，移动台14包含具有数据库的存储器7(参考图3)。该数据库包含地理区域5、5′、5″的位置，其中对于至少一个预先选定的基站，已知这种区域中的信号质量比预定级别差。因此，在图1的例子中，数据库知道■地理区域5的位置，以及当存在到节点B3的连接时，该区域中的信号质量较差的事实；■地理区域5′的位置，以及当存在到节点B3′的连接时，该区域中的信号质量较差的事实；■地理区域5″的位置，以及当存在到节点B2的连接时，该区域中的信号质量较差的事实。
从图1中可以推知，区域5、5′、5″中的信号质量较差的原因是建筑物12。该建筑物12代表分别从节点B3、3′、2到区域5、5′、5″的传输路径中的障碍。
图3以示意性的方式示出了移动台14。移动台14包括GPS感应器15，该GPS感应器15将接收信号发送给GPS逻辑16，以确定该移动台的位置。将该信息传送给微处理器17，该微处理器17有权访问存储于存储器7中的数据库。该数据库包含区域5、5′、5″以及与这些区域相关联的节点B的位置的信息。当在图1中移动台14向东移动时，该移动台14变得靠近区域5″，其中当移动台14连接到节点B2时，信号质量较差。因此，存在无线链路质量突然变差或者连接完全断开的风险。
移动台14计算从其自身位置6到区域5″的最短距离。这种计算可以持续地进行或以重复的方式进行。为进行这种计算，可使用区域5″中心的位置，区域5″用一个圆来近似，并且该圆的直径来自存储于移动台14中的数据库。如果移动台14变得足够靠近区域5″，则该移动台14开始测量从诸如节点B3或节点B3″接收的信号强度，并将这些测量值结合切换请求发送给节点B2。基站控制器19(参考图4)根据移动台14的请求来决定执行切换。这通过切换单元10来完成，切换单元10相应地指示基站控制器19的CDMA(码分多址)互连系统19。考虑到以上测量值，移动台14决定进行到节点B3的切换。
移动台14可以移入区域5″。由于预先的(pre-emptive)切换，在该区域中例如在新位置6′上的信号质量远好于不进行切换时的信号质量。原因在于区域5″不是新节点B3的隐蔽区域。
图4示出，基站控制器19还可以具有数据库22，该数据库22具有诸如区域5、5′和5″之类的信号质量较差的区域的位置。在此情况下，移动台14只将其位置通知给其关联节点B。比较单元20计算从当前位置6到诸如区域5″之类的信号质量较差的区域的最短距离。如果移动台变得靠近区域5″，则基站控制器请求该移动台传送对节点B3和节点B2的信号质量的测量结果。然后，基站控制器19可以决定切换到具有最佳信号质量的相邻小区。
权利要求
1.一种用于在通信网络(1)中执行切换的方法，所述通信网络具有至少一个第一基站(2)和第二基站(3)，所述方法包括以下步骤a)在移动台(4)与第一基站(2)进行通信时，测量所述移动台的地理位置(6)；b)将所述地理位置与包括关于地理区域(5)的位置的信息的数据相比较，其中对于至少一个预先选定的基站，已知这种区域中的信号质量比预定级别差；c)当所述移动台靠近所述第一基站的这种区域时，执行到所述第二基站的切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述移动台变得靠近所述第一基站的这种区域，则在步骤b)之后执行对第二基站的信号质量的加强测量，并且如果来自所述第二基站的信号质量足以接管该服务，则执行所述切换。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一基站和所述第二基站满足用于通信系统的相同的或不同的标准，并且特别地涉及UMTS系统、WIMAX系统或WLAN系统。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动台测量其地理位置(6)并将该信息传送给所述通信网络，所述通信网络确定所述移动台与具有较差信号质量的地理区域的接近度，并且当所述移动台靠近这种区域时，所述通信网络执行所述切换。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述数据存储于所述移动台的存储器(7)中，所述移动台测量其地理位置并且所述移动台借助于存储于其存储器中的数据来确定其与具有较差信号质量的地理区域的接近度，并且如果所述移动台变得靠近这种区域，则所述移动台请求从所述通信网络进行切换。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，存储于所述移动台中的所述数据涉及预定空间范围的地理区域(8)，并且所述移动台位于该地理区域中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述移动台到达所述地理区域的边界(9)时，更新所述数据。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当在所述地理区域中所述信号质量已经永久地改变时，更新所述数据。
9.一种移动台，具有用于确定所述移动台的地理位置(6)的装置(11)，具有用于存储数据的装置(7)，并具有用于执行以下步骤的计算机程序a)测量所述移动台(4)的所述地理位置，所述移动台与第一基站(2)进行通信；b)将所述地理位置与来自所述存储装置的数据相比较，所述数据包括关于地理区域(5)的位置的信息，其中对于至少一个预先选定的基站，已知这种区域中的信号质量比预定级别差；c)如果所述移动台变得靠近所述第一基站(2)的这种区域，则请求从通信网络(1)进行到第二基站的切换。
10.根据权利要求9所述的移动台，其特征在于，如果所述移动台变得靠近所述第一基站的这种区域，则在步骤b)之后执行对第二基站的信号质量的加强测量，并且如果来自所述第二基站的信号质量足以接管该服务，则执行所述切换。
11.根据权利要求9所述的移动台，其特征在于，所述移动台适合于将数据传送到所述通信网络，所述数据包括a)地理位置(6)；b)由所述移动台在所述地理位置上测量的信号质量；c)已经在所述基站处发送的功率；以及d)从中接收相应信号的所述基站的标识。
12.一种创建数据库的方法，所述方法包括以下步骤a)为所述数据提供存储装置(7)，所述存储装置是通信网络(1)的一部分；b)添加从移动台(4)接收的数据，所述数据包括地理位置(6)，移动台在所述地理位置上体验到的信号质量，以及对应于所述信号质量的所述基站(2、3)的标识。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将地理区域(5)定义为，在所述地理区域中，对于至少一个预先选定的基站，所述信号质量比预定级别差，并且将所述地理区域的位置添加到所述数据库。
14.一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质上具有当加载所述程序时使计算机执行以下步骤的计算机程序代码a)测量所述移动台(4)的地理位置(6)，所述移动台与通信网络(1)的第一基站(2)进行通信；b)将所述地理位置与包括关于地理区域(5)的位置的信息的数据相比较，其中对于至少一个预先选定的基站，已知这些区域中的信号质量比预定级别差；c)如果所述移动台变得靠近所述第一基站(2)的这种区域，则请求到第二基站(3)的切换。
全文摘要
本发明涉及一种用于在通信网络中执行切换的方法，该通信网络具有至少一个第一基站和第二基站，该方法包括以下步骤a)在移动台与第一基站进行通信时，测量移动台的地理位置；b)将该地理位置与包括关于地理区域位置的信息的数据相比较，其中已知这些区域中的信号质量比预定级别差；c)当移动台靠近第一基站的这种区域时，执行到第二基站的切换。本发明的另外的方面涉及执行该方法的移动台和通信网络，以及该移动终端中的软件。
文档编号H04W36/08GK1838826SQ20061006520
公开日2006年9月27日 申请日期2006年3月16日 优先权日2005年3月16日
发明者迪尔克·霍夫曼 申请人:阿尔卡特公司