专利名称：确定移动台正接入的网孔的类型的制作方法
技术领域：
本发明涉及能使具有一种以上类型的网孔的蜂窝移动无线电系统的移动台确定它正接入的网孔的类型的方法。本发明还涉及实现这种方法的移动台和收发信基站。
蜂窝移动无线电系统或是一个简单的系统，如GSM系统、DECT系统、DCS1800系统等，或是包括多个简单系统的一个更复杂的系统。
目前，在设计阶段的一些简单蜂窝移动无线电系统中，设有使用一种以上类型网孔的设施。每个网孔类型可以以它自己的比特率、它自己的调制、它自己的编码、它自己的数据包(或脉冲串)结构、它自己的基带信号处理等等为特征。这特别适用于所谓的第三代系统(未来的移动无线电系统)。
使用不同类型的网孔能使移动台与系统管理网络之间的空中接口的适配适合每个网孔的位置和环境。例如，如果移动台在大楼内，一些调制方法比其它的调制方法更适合，在大直径的网孔中较低的比特率更适合，等等。
为此，接入一个给定网孔的移动台，亦即，在该网孔的收发信基站的范围内并能够与该网孔的信号进行交换(该信号包括信令数据或用户数据、语音或其它数据)，能够尽快和尽量简单地确定这是哪种类型的网孔是很重要的，以便知道其特征并因此能够有效地交换信号。
现今的移动无线电系统只包含一种类型的网孔，在这些系统中不存在确定网孔类型的问题。
而在具有一种以上类型的网孔的未来移动无线电系统中，显然需要一种设备来确定网孔的类型。
目前，还在考虑研制移动台能够接入构成一个复杂系统的不同的简单蜂窝移动无线电系统，这些各种各样的系统通常是每个系统使用具有不同结构的网孔，使该复杂系统成为一个具有一种以上类型网孔的系统。
接入这种系统的移动台也必须能够确定它们所在的网孔的类型。
本发明的目的是提供一种能使移动台简单而迅速地确定它所在的网孔的类型的方法。
为此目的，本发明提出一种可在具有一种以上类型的网孔的蜂窝移动无线电系统中确定移动台正接入哪种类型网孔的方法。
该方法包括以下操作由所述系统的管理网络向所述移动台以正弦波形式传送信令消息(识别消息)，其频率(识别频率)不同于由所述移动台已知的或可确定的基准频率，所述基准频率与所述识别频率之差是网孔类型特征，该差值选择为零差值;
由所述移动台确定所述识别频率;
由所述移动台确定所述基准频率与所述识别频率之差，由所述移动台根据所述的差值确定网孔类型。
使用这种方法，通过计算两个频率之差值，该移动台可确定网孔类型，这是一种简单而迅速的操作，它不要求移动台内含任何附加的装置。
为了使用正弦波形式的消息，特别是为了确定正弦波的频率，移动台不必知道该网孔的特征(调制类型、编码类型、脉冲串类型等)，这是很大的优点。
按照本发明的另一个特点，识别消息含在由该网络发送到该移动台的频率同步消息中，该同步消息使它能够将其频率与它正接入的网孔的广播控制信道频率同步。
在大多数蜂窝移动无线电系统中使用的频率同步消息是该移动台寻找的第一信令消息之一。因此本发明使移动台能够在要求知道这些特征的任何其它操作之前确定它正接入的网孔的特征。
该识别消息例如可由该网孔的收发信息基站发送。该基准频率最好是该网孔的广播控制信道频率(除了其它信号之外，广播控制信道频率传送信令消息)。
在蜂窝移动无线电系统中，移动台常规地能够根据频率同步消息确定它正接入的网孔的广播控制信道频率(这是如何进行的将在下面说明)。
在本发明的一个实施例中，在识别消息以正弦波形式发送之前由该网络用于该识别消息的调制是GMSK(高斯最小频移键控)型的，调制之前有消息包括一个全部相等的比特序列;在差分编码GMSK调制的情况下，这是全为二进制零的比特序列，或是交替比特序列。
众所周知，这种序列的GMSK调制产生正弦波。
在GSM型的系统中，该频率同步消息可以是在FCCH(频率校正信道)上发送的FCB(频率校正脉冲串)。
这个脉冲串联同其它事项一起组成频率同步消息，而且还被用于随后校正该移动台的内部振荡器的频率，该脉冲串包括全为二进制零的比特序列。
如果诸多网孔类型在其比特率或符号率方面都不相同，则基准频率与识别频率之差与这个速率成正比，这是很有益的。
实现本发明的方法的移动台包括用于确定基准频率与识别频率之差的装置，和用于减少与这个频差相关的网孔类型的装置。
实现本发明的方法的收发信基站包括用于对每种类型的网孔发送不同的识别消息的装置。
本发明的其它特点和优点将在下文的以非限定性的例子给出的本发明实施例的描述中可以看出来。
GMSK调制的GSM类型系统作为使用一种类型以上的网孔的移动无线电系统的一个例子。在这个系统中有三种类型的网孔微微网孔、微网孔和宏网孔。
三种类型的网孔所用的符号率不同(因为使用GSMK调制，在这个例子中符号率等于比特率)。微微网孔和微网孔的符号率为每秒1800千符号(Ksymb/s);宏网孔的符号率为450Ksymb/s。
微网孔与微微网孔例如可在调制、编码、脉冲串结构或它们使用的基带信号处理方面不同。
在蜂窝系统中，每个移动台通常接入(或者被指定给)一个特定的网孔，以便以脉冲串形式并通过该网孔的收发信基站的中间与该系统管理网络交换数据(信令或用户数据)。
在具有一个或几个类型网孔的系统中，为了接入网孔的收发信道基站，该移动台必须识别频率同步消息，以便确定该网孔的广播控制信道频率并同步于这个频率。在GSM型系统的情况下，频率同步消息是在FCCH上发送的FCB。
随后FCB还用于校正移动台调制器的内部振荡器的频率。
在大多数公知的具有一个或多个类型网孔的蜂窝移动无线电系统中，存在着包括脉冲串的信令消息，当该脉冲串被调制时产生一个纯正弦波。这个消息通常是频率同步消息。
据此，在具有一个或多个类型网孔的GSM型系统中，如在本说明书中作为一个例子的系统，FCB包括一系列全为二进制零的比特。这个系统使用GMSK调制，而且全为二进制零的比特的序列的这个调制产生一个纯正弦波，其频率fs由等式fs＝fb+D/4给出，式中fb是广播控制信道频率，而D是所使用的符号率。
为了确定该移动如所在的网孔的广播控制信道频率，该移动台通常寻找FCB，即它寻找具有以下两个特性的频率的正弦波第一，它属于包含该移动台所在地区中的网孔的广播控制信道频率的一个有限集(该移动台总是知道这个频率集)，第二，它是由该移动台以最高电平接收的频率。
如已提到的，发送FCB的FCCH频率不同于广播控制信道频率。因此移动台必须寻找FCB，它不在前面提到的的限集的广播控制信道频率而是在以每个广播控制信道频率为中心的预定范围中。该移动台知道与每个范围相关的中心频率，因此能够从它已找到正弦波的范围中确定它所在的网孔的广播控制信道频率。
本发明开发了FCB(或在其它蜂窝系统中的等效消息)的特性，即通过调制转换为纯正弦波，差值(fs-fb)与所用的符号速率之间的正比关系，它又正比于该比特率。
在所选择的例子中，这些特性可使能够使用FCB作为识别消息告诉具有一个类型以上的网孔的系统中的移动台它正接入哪种类型的网孔。
为此目的，该移动台通过执行上述的常用的程序确定广播控制信道频率(它不必知道该网孔为此所使用的比特率，只要知道与每个寻找范围相关的广播控制信道频率)。
如果有有限数量的网孔类型，例如(在所选的特定的例子中)有限数量的不同的比特率，为了优化这个程序，该移动台能够寻找FCB，该FCB在以每个广播控制信道频率为中心的整个范围中是不连续的，而是围绕着这个范围内的分离的点，给出可能的比特率时，它们相应于FCCH的可能的载波频率，即相对于可能的识别频率。
正如已经讲述的，在所有情况下这个过程必须包括确定FCCH载波频率的阶段。
对于该移动台计算FCCH载频(识别频率)与广播控制信道频率(基准频率)之差以确定它正接入哪类网孔则是足够的。因此使用在现有系统中已经可用的信息。
在所选的例子中，对于微微网孔和微网孔差别(fs-fb)等于450KHZ，而对于宏网孔该差别等于112.5KHZ。
计算基准频率与识别频率之差不要求对该移动台的硬件进行任何修改。
在常规的使用FCB用于频率校正中，该移动台必须计算其内部振荡器找到FCCH的频率即FCB正弦波频率，还应该找到它的频率之间的频差(记住，在这个阶段该移动台知道所用的比特率，因此可从FCB正弦波频率推导出它应该重调谐的频率)。
据此，该移动台包括用于执行这些操作的装置，其结果是实现本发明没有任何问题。
为了利用由该移动台以这种方式确定的频差，控制该移动台的软件必须修改，以便在其它的任何操作之前计算频差(fs-fb)并且在该移动台中提供在频差(fs-fb)与符号速率之间相应的表(或者更一般地讲，用于从这个频差确定网孔类型的一个算法)。
本发明要求的修改显然是简单的，因此是低费用的软件修改。
请注意，在使用GMSK调制的所选例子中，如果两种类型的网孔具有相同的比特率而在一些其它的特征方面不同，则该移动台使用FCB不能区分它们，因为如果比特率是相等的话，正弦波具有相同的频率。
在这种情况下，用于微微网孔的常规FCB例如可用包含全为二进制1的比特序列的脉冲串代替。在这种情况下，在GMSK调制之后仍然产生正弦波，但是其频率f′s是由等式f′s＝fb-D/4给出。
如果该调制是差分编码GMSK调制，则常规的FCB以包含一个交替序列01010101…的脉冲串代替。在调制之后产生频率f′s的正弦波。
在这些情况下，因使用修改的FCB，故该过程在网络级稍作修改。
本发明的方法具有很大的优点，它不受影响该移动台振荡器的频移的影响。最大可允许的频率偏移通常是载频的10-6倍左右。
对于2GHZ的广播控制信道频率来讲，例如最大频率偏移是2KHZ。给定有关频差的值(在100KHZ数量级)，这是可忽略的而且不干扰测量。
至于多普勒效应的影响，在速率为500kph(例如当移动台在高速火车上时)频率偏移是926HZ。
据此，总的频率偏移(振荡器频率偏移+多普勒频率偏移)约为3KHZ，它对测量的影响可忽略。
导致频率偏移的其它类型的不完善也不产生对测量不利的影响。
一般地讲，任何两种类网孔的不同特征之间的差别必须足以避免由于本地振荡器的频率偏移或在移动台的多普勒频率偏移造成的任何模糊。
刚才已经叙述了在GMSK调制的情况下只有两种类型的序列可产生正弦波。
如果网孔类型在它们的比特率(或符号速率)GMSK调制方面不同，不论是否使用差分编码，都是完全适用的。已经表明，如果两个网孔类型具有相同的比特率，则通过使用第二序列产生正弦波用GMSK型调制仍然可区分它们(即通过调制转动方向反向)。如果二个以上的网孔类型(或所有的网孔类型)具有相同的比特率，则它再也不可能使用GMSK型调制确定网孔类型。
但是，它总可能找到产生足够数量的序列的调制类型，产生正弦波以使所有类型的网孔能够被区分开。
在QAM调制的情况下，例如，四个调制符号是00(S1)、01(S2)、11(S3)和10(S4)。
包括一系列相同符号的序列产生具有频率等于基准频率的正弦波(在FCCH的情况下这个频是广播控制信道频率)。
包括系列S1、S2、S3和S4的序列产生正弦波，其频率与广播控制信道频率相差D/4，这里D也是符号速率。
包括交替S1、S3或S2、S4的序列产生正弦波，其频率与广播控制信道频率相差D/2。
最后，包括系列S1、S4、S3、S2的序列产生正弦波，其频率与广播控制信道频相差-D/4。
据此，能够识别具有相同比特率和在一个或多个特征不同的四个类型的网孔。
当然，本发明不受刚才叙述的实施例的限制。
首先，如由第二个调制例子所表示的，本发明的方法与所用的调制类型无关。本发明主要的是使用正弦波形式的消息。当移动台不知道它正接入的网孔的特征时，这类的正弦波可由该移动台处理。
据此，识别消息不需要必须包括频率同步消息。
当识别消息是频率同步消息和基准频率是广播控制信道频率时，基准频率与识别频率之间的频率差必须是这样的识别频率总是在该移动台知道的基准频率周围的预定范围内，以使该移动台可确定该基准频率。
通常选择调制以便对于每类型网孔有导致正弦波传输的不同序列，该正弦波的频率是这样的它和基准频率之间的频差是网孔类型的特征。
再者，基准频率不必是广播控制信道频率。它可以是该移动台预先知道的任何其它频率或者该移动台可确定的频率。
由移动台处理的基准频率不必确定该频差是识别消息的载频。
本发明的方法可用于具有一个类型以上的网孔的任何蜂窝移动无线电系统，该系统相对于能够和复杂系统中工作的多方式终端具有很大优点，该复杂系统包括多个简单的蜂窝移动无线电系统。
最后，如在上面叙述的任何装置可用等效装置代替而不脱离本发明的范围。
权利要求
1.在具有一种以上类型的蜂窝移动无系统中确定移动台正接入哪一种类型网孔的方法，其特征在于它包括以下操作由所述系统的管理网络向所述移动台以正弦波的形式传送信令消息(识别消息)，其频率(识别频率)不同于所述移动台已知的或可确定的基准频率，所述基准频率与所述识别频率之差是网孔类型的特征，该差值选择为零差值，由所述移动台确定所述的识别频率，由所述移动台确定所述基准频率和所述识别频率之间的差值，由所述移动台根据所述差值确定网孔类型。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述识别消息含在频率同步消息中，该频率同步消息由所述网络发送到所述移动台，使它能够将其频率与所述网孔的广播控制信道频率同步。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述基准频率是所述网孔的广播控制信道频率。
4.根据权利要求1至3的任一个权利要求的方法，其特征在于，所述识别消息是由所述网孔的收发信基站发送的。
5.根据权利要求1至4的任一个权利要求的方法，其特征在于，在所述识别消息以正弦波形式传输之前由所述网络加给所述识别消息的调制是GMSK类型的，在调制之前的所述识别消息包括全都相等的比特序列。
6.根据权利要求1至4的任一个权利要求的方法，其特征在于，在所述识别消息以正弦波形式传输之前由所述网络加给所述识别消息的调制是差分编码GMSK类型的，在调制之前的所述识别消息包括全都相等于二进制零的比特序列或交替的比特序列。
7.根据权利要求1至6的任一个权利要求的方法，其特征在于，在GSM类型的系统中，所述识别消息是在FCCH上发送的FCB。
8.根据权利要求1至7的任一个权利要求的方法，其特征在于，如果不同的网孔类型在比特率或相关的符号速率方面不同，则所述的差值正比于所述的比特率。
9.一种蜂窝移动无线电系统的移动台，其特征在于，它适合于实现根据权利要求1至8的任一个权利要求的方法。
10.根据权利要求9的移动台，其特征在于，它包括用于确定所述基准频率和所述识别频率之间的差值的装置，和用以减少与所述差值相关的网孔类型的装置。
11.一种蜂窝移动无线电系统的收发信基站，其特征在于，它适于实现根据权利要求1至8的任一个权利要求的方法。
12.根据权利要求11的收发信基站，其特征在于，它包括用于发送每个网孔类型的不同识别消息的装置。
全文摘要
在具有一种以上类型的网孔的蜂窝移动无线系统中确定移动台正接入哪一类型网孔的方法中，该系统的管理网络以正弦波形式向移动台发送信令消息(识别消息)，其频率(识别频率)与该移动台已知的或可确定的基准频不同。基准频率与识别频之差可任选地为零差值，它是网孔类型的特征。该移动台确定该识别频率，然后确定基准频率与识别频率之差。该移动台根据这一差值确定网孔类型。
文档编号H04W48/20GK1110457SQ9411511
公开日1995年10月18日 申请日期1994年9月10日 优先权日1993年9月10日
发明者法布里斯·德·西塞, 弗雷德里克·古尔吉 申请人:阿尔卡塔尔有限公司