专利名称：蜂窝通信网和利用分级排列数据库定位移动站的方法
技术领域：
本发明是有关一般蜂窝移动通信系统的，在此系统中设置位置寄存器以保持移动记录，尤其是当有需要访问移动站时从移动交换中心定位移动站的有效方法。
在蜂窝移动通信网中，基站区被集合成多个位置区，并在每个位置区内基站更进一步集合成多个控制组。每个控制组的基站被连接到一基站控制器。蜂窝移动通信网当前的移动定位处理过程涉及称作位置寄存器的数据库的使用，通常该寄存器设置在移动交换中心，而多个基站控制器与移动中心连接。移动站不断地接收到来自周围基站的基站特性码和位置区特性码。当移动站跨越相邻位置区的边界时，它将发出一个位置修改请求，该位置修改请求包含它的移动特性码和从一相邻基站接收到的码。
此请求通过该相邻的基站和相应的基站控制器转接到移动交换中心，在那里根据来自该移动站的请求位置寄存器被修改。如果对于移动站有一预定的入局呼叫，移动交换中心将查寻位置寄存器并识别它的位置区和该位置区的所有基站。移动交换中心将向被识别出的基站广播一个寻呼信号。因此，在被呼叫的移动站的搜索过程中寻呼信号的复制信号将从这些基站同时被广播出去。如果该移动站位于一个基站区内，它将发送一个响应信息，该响应信息通过该基站和基站控制器转接到交换中心。
然而，由于寻叫信号是从位置区的所有基站广播的，甚至一个单一寻呼就大大地增加了网络下行线路的业务量。
本发明的目的是提供一种蜂窝移动通信网和有效定位移动站的通信方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种蜂窝移动通信网，其包括分别覆盖基站区的多个基站，这些基站区被集合成多个位置区，而每个位置区的基站区被集合成多个控制组。该网络包括用于保持多个移动记录的第一数据库，每个移动记录在移动站跨越相邻位置区之间的边界并进入一基站区时指示该基站区。设置了用于保持多个移动记录并与基站区中一个控制组相关的第二数据库，一个移动记录在移动站继续地跨越一个位置区的相邻基站之间的边界时指示一个基站区。第一控制器响应一呼叫请求为识别基站区中一个控制器组而访问第一数据库中一个移动记录并产生一个查寻请求。第二控制器与基站区中一个控制组相关，第二控制器响应查寻请求以便访问第二个数据库中一个移动记录和向在被访问的记录中指出的至少一个基站区发送寻呼信号以便等待来自该移动站的响应，以及如果从该移动站无响应返回则向识别过的控制组的其余基站区广播寻呼信号。
更可取的是，移动站被设置为发射一个指示移动站正在跨越相邻位置区之间的边界的信息，并且第一控制器响应该信息在第一数据库中增加该移动记录及向移动站返回接受确认信息。移动站还被设置为发射一个指示移动站正在跨越相邻基站区之间的边界的信息，第二控制器响应该信息在第二数据库中增加该移动记录和不对移动站返回接受确认信息。
根据第二方面，本发明为蜂窝移动通信网提供一种通信方法，该网包括分别覆盖基站区的多个基站，这些基站被集合成多个位置区，而每个位置区的基站区被集合成多个控制组。该方法包括如下步骤(a)在第一数据库内保持多个移动记录，每个移动记录在一个移动站跨越相邻位置区之间的边界而进入一个基站区时指示该基站区，(b)在与基站区的一个控制组相关的第二数据库中保持多个移动记录，一个移动记录在移动站继续地跨位置区之一的相邻基站区之间的边界时指示一个基站区，(c)响应一呼叫请求访问第一数据库中的一个移动记录，和识别基站区的一个控制组，并产生一个查寻请求，(d)响应查寻请求访问第二数据库中的一个移动记录，(e)至少向已访问过的移动记录指出的基站发送一寻呼信号以等待来自移动站的响应，和(f)如果无来自移动站的返回响应，则向已识别的控制组的其余基站区广播寻呼信号。
将参考附图对本发明进行更详细地描述，其中
图1是一蜂窝移动通信网实例的方块图，其中图解说明了本发明的体系分层位置存储器结构；图2是蜂窝通信网方块图，其以图解说明当移动站从一个单元区到另一单元站区漫游移动时分层的存储器的内容；图3是根据本发明当查寻请求被发送至基站时移动交换中心的运转流程图；图4是根据本发明的一个实施例，在响应来自移动交换中心的查寻请求而定位移动站时的基站运转流程图；图5是根据本发明的一个改进的实施例的基站控制器的方块图；和图6是根据本发明的改进实施例在响应查寻请求定位移动站时的基站运行流程图。
现参考图1，显示的是一典型的蜂窝移动通信网，其中图解说明了本发明的体系分层存储器。
移动交换中心110被连接到公共交换电话网100，以提供多个基站控制器121-124以便服务于分别覆盖单元站区BA的单元基站130。多个位置区在网中已被定义。某些基站可能与一个以上的基站控制器连接。每个位置区由一组基站形成，这组基站在从交换网100引入一个呼叫时同时被来自移动交换中心110的广播呼叫信号所呼叫。在此图解说明例子中，由基站控制器121和122提供服务的基站被分组形成位置区LA1，而由基站控制器123和124提供服务的基站则被分组形成位置区LA2。
移动交换中心110有一数据库，称之为位置寄存器111，其用以保持指示移动站特性(MS)和它们的当前基站特性(BS)的数据。当移动站移动跨越相邻位置区的边界并通告它的新位置时，数据库111就被修改。
根据本发明，基站控制器121-124分别设有数据库或位置存储器125-128，以保持指示移动特性和他们的当前基站的特性的数据。当一移动站进入或离开一基站覆盖的区(BA)时，这些数据库的一个数据库被修改。
每个基站不断地发送它的基站(BS)特性码和它的LA特性码以便允许移动站识别它们当前的位置和当它们移动跨越相邻单元站区之间的边界时宣布它们的新位置，当移动站从靠近的基站收到BS和LA特性码时，它就向该靠近的基站返回它的移动(MS)特性码和收到的BS和LA特性码。
在图2中，假定移动站MS1正在移动跨越过位置区LA1的基站BS1-BS4的边界和位置区LA2的基站BS5-BS8的边界。当移动站MS1是在基站BS1的覆盖区内时，它正接收到一组来自附近基站BS1的特性码BS1和LA1并返回以包含它的特性码MS1和接收到的码BS1和LA1给基站BS1。基站BS1收到此信息并发射一接收到的信息的复制信号201给基站控制器122。
作为对信息201的回应，基站控制器BSC1对移动站MS1赋予一个位置存储器LM1的记录项，然后存储此特性码BS1在赋予的记入内。同时此基站控制器BSC1发送一个位置修改信息202给移动交换中心110用于在位置寄存器111内将此移动的特性MS1与基站特性BS1相映射。
为了确保位置寄存器111的内容与实际的移动位置正确地匹配，移动交换中心110返回一个确认信息203给基站控制器BSC1，其被再发射至基站BS1作为信息204，并转换到移动站MS1。发送一个返回信息之后，移动站MS1为了该确认信息等待一个指定时间间隔。如果来自移动站MS1的信号未能到达基站BS1，移动站MS1就收不到任何确认信息并当指定的时间间隔期满再发射该信息的复制信号。
为了减少与位置特性码发射相关的网络业务量，当基站控制器的位置存储器被修改更新时，基站控制器不返回它们自己的确认信息。
因此，当移动站MS1移动出基站BS1覆盖区而进入基站BS3的覆盖区时，它收发送一个包含区特性BS3和LA1以及它的特性MS1的位置修改信息给基站BS3。来自基站BS3的该修改信息的复制信息被发送到基站控制器BSC1以便将此单元站特性BS3存入分配给移动站MS1的位置存储器LM1的记录项的存储区内，该存储区紧靠近BS1的存储区。对修改信息205的响应，无确认信息从基站控制器被返回给移动站。同样，当移动站MS1移动到基站BS2的覆盖区时，一个修改信息206从基站BS2被发送到基站控制器BSC1。因此通过将单元站特性BS2存储进入靠近BS3的存储区的移动记录项的存储区，位置存储器LM1被修改更新。
当移动站正跨越位置区LA1和LA2之间的边界而进入基站BS5的覆盖区，离开基站BS2的覆盖区时，来自移动站MS1的位置修改信息被基站BS2和BS5两者接收到，产生将自基站BS2被发送到基站控制器BSC1的位置修改信息207和将自基站BS5被发送到基站控制器BSC2的位置修改信息208。因此，基站控制器BSC1擦去了赋予移动站MS1的位置存储器LM1的记录项中的内容。另一方面，通过对移动站MS1赋予位置存储器LM2一个记录项和存储小区地点特性BS5进入该赋予的记录项，基站控制器BSC2响应信息208，并用信息209向移动交换中心110报告MS1的位置修改。移动交换中心110知道移动站MS1已经进入位置区LA2并通过用新的小区地点特性BS5覆盖旧的小区地点特性BS1修改它的寄存器111，然后返回一个证实信息210，其作为信息211通过基站控制器BSC2被转接到基站BS5，而被发送到移动站MS1。
如果移动站MS1继续移动而进入基站MS7的覆盖区，然后到基站BS8的覆盖区，位置修改信息212和213将从这些基站继续地被发送到基站控制器BSC2，以致这些基站的小区地点特性被存储在位置存储器LM2的连续存储区内，如图解说明所示。
如果有一来自交换网的入局呼叫，其目标为一移动站，移动交换中心110将企图定位该被呼叫的移动站。代替对位置区的所有基站广播寻呼信号，本发明的移动交换中心将识别一个或更多的存储有移动特性码的基站控制器并向这些基站控制器发送查寻请求。
根据本发明的第一实施例的移动交换中心和基站控制器的操作过程被图解说明在图3和4的流程图中。
在图3中，当移动交换中心110从PSTN 100接收到一个入局呼叫时，它将通过位置寄存器111对于正被呼叫的移动站进行查寻(步骤301)。如果查寻有，流程将从步骤301进行到302以识别在位置寄存器111中与被呼叫的移动站映射的基站控制器。然后查寻请求信息将从移动交换中心110被发送到识别出的基站控制器。如果被呼叫的移动站是在与一个以上的基站控制器连接的一基站的覆盖面积内，移动交换中心将识别这些基站控制器并在同时向这些基站控制器发送出一个查寻请求信息。
在图4中，基站控制器通过寻找位置存储器中最新的存储区，响应来自移动交换中心的查寻请求信息并识别与被呼叫的移动站相映射的基站(步骤401)。在步骤402，基站控制器向被识别的基站发送一个寻呼信号并等待响应(步骤403)。
如果被呼叫的移动站若在被识别的基站覆盖区域内，则此寻呼信号将被移动站接收，其响应将通过那个基站被返回给基站控制器。在此情况下，在步骤403的判定是肯定的则流程进行到步骤411以便返回一个回答信息给移动交换中心并终止此程序。
无论何时移动站跨越相邻小区地点区时由于没有来自基站控制器的确认，在存储器的内容与被移动站实际移动的小区地点区域之间有可能失去匹配。
如果这样的不匹配发生，在步骤403的判定是否定的，而基站控制器识别到寻呼已失败则进行到步骤404，以便查寻位置存储器识别其它的基站。在步骤405，基站控制器向被识别的其它基站广播一寻呼信号并等待响应(步骤406)。如果被呼叫的移动站是在这些基站覆盖的区域之一内，此寻呼信号将被移动站所接收，而一个响应将通过这些基站之一被返回给基站控制器。如果这样，步骤406的判定是肯定，流程进行到步骤411，以便返回回答信息给移动交换中心，然后终止此程序。
如果无响应返回，流程从步骤406进行到步骤407以便检查是否基站控制器的所有基站被寻呼。如果已经被寻呼，流程从步骤407进行到步骤410以便返回一个失败信息给移动交换中心。
如果所有基站未被寻呼，流程从步骤407进行到步骤408以便广播寻呼信号给余下的基站并等待一响应(步骤409)。如果响应返回，流程从步骤409进行步骤411。反之，基站控制器执行步骤410以返回失败信息。
一个定位移动站的改变的方法被图解说明在图5和图6中。在此改进中，每个基站控制器500包括一个地理存储器502以及一个位置存储器501，如图5所示。在此地理存储器502中，指示基站地理关系的数据被存储作为一个工具，其被用来帮助计算存储在位置存储器501中的数据以估计一基站，要找的移动站将可能所处该基站的区域内。
基站控制器500的操作过程的执行如图6所示。在对来自移动交换中心的查寻请求信息的响应中，基站控制器500检查被分配给被呼叫的移动站的位置存储器501的记录项内容，并选择最近存储的数据，对应于被选择的数据的基站将被识别(步骤601)。然后寻呼信号被广播到被识别出的基站(步骤602)，而基站控制器等待一个响应(步骤603)。如果响应被接收到，流程从步骤603进行到步骤611，以便返回一个回答信息给移动交换中心。
如果无响应返回，流程从步骤603进行到步骤604以便检查存储在位置存储器中的数据是否足以有可能估计基站。如果不行，流程从步骤604进行到步骤608，以便向余下的基站广播寻呼信号。
如果在步骤604的判定是肯定，流程就进行到步骤605以便从地理存储器502中阅读数据。基站控制器计算存储在位置存储器501中的数据并确定有可能接收到来自被呼叫的移动站的响应信息的基站。在步骤606中，寻呼信号被广播向有可能的基站以等待一个响应(步骤607)。
如果响应被收到，流程从步骤607进行到步骤611。反之，流程进行到步骤608以向余下基站广播寻呼信号，等待一个响应(步骤609)。如果响应被收到，流程从步骤609进行到步骤611。反之，步骤610被执行以返回一个失败的信息给移动交换中心。
因为当移动站发送位置修改信息时没有确认信息从网络返回给移动站，而且因为移动站没有同时从位置区的所有基站被寻呼，所以与通常的广播寻呼方法比较，此网络的下行线路的业务通信量大大地被减少。
权利要求
1.一种蜂窝移动通信网，其包括分别覆盖基站区的多个基站(BS)，这些基站区被集合成多个位置区(LA)，而每个位置区的基站被集合成多个控制组(BSC)，此网包括保持多个移动记录的第一数据库(111)，每个移动记录在移动站跨越相邻位置区之间的边界并进入所述的一个基站区时指出该基站区；保持多个移动记录并与基站区中一个控制组有关的第二数据库(125-128；501)，一个移动记录在移动站继续地跨越一个位置区的相邻基站之间的边界时指示一个基站区；响应呼叫请求的第一控制器(110)，其为了识别所述的基站区中一个控制组而访问所述的第一数据库中一个移动记录和产生一查寻请求；和与基站区中一个控制组有关的第二控制器(121-125；500)，第二控制器响应查寻请求，用于访问第二数据库中一个移动记录和将寻呼信号发送给在移动存取记录中指出的至少一个基站以便等待来自移动站的响应，如果从移动站无响应返回则广播寻呼信号给识别过的控制组的其余基站区。
2.根据权利要求1所述的蜂窝移动通信网，其特征在于，移动站被设置为发送指示移动站正在跨越相邻位置区之间的边界的信息，并且所述第一控制器被设置为响应该信息以便在所述第一数据库中增加一个移动记录和对移动站返回收到确认的信息。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝移动通信网，其特征在于，移动站被设置为发送指示移动站正在跨越相邻基站区之间的边界的信息，而所述第二控制器被设置为响应该信息以便在所述第二数据库中增加一个移动记录并且不对移动站返回收到确认的信息。
4.根据权利要求1所述的蜂窝移动通信网，其特征在于，第二控制器被设置为识别由访问的移动记录中最新存储的数据所指示的一基站区；向识别出的基站区发送寻呼信号以便确定是否从识别的基站区返回一响应；如果无响应返回，则识别由访问的移动记录中存储的数据所指示的其它基站区；向识别出的其它基站区发送寻呼信号以便确定响应是否从识别出的其它基站区中的一个基站区返回；以及如果无响应返回，则向所述识别出的基站区组的其余基站区广播寻呼信号。
5.根据权利要求1所述的蜂窝移动通信网，其特征在于，还包括地理数据库(502)，用以存储所述识别出的基站区的控制组的地理数据，其中所述第二控制器(500)被设置为至少选择一个基站区，其是最近被存储在所述第二数据库的所述的一个移动记录中；向该选择的至少一个基站区广播寻呼信号并等待响应；如果无响应返回，使用地理数据库计算所述第二数据库的所述的一个移动记录以确定至少一个基站区；以及向确定的至少一个基站区广播寻呼信号并等待来自所述移动站的响应。
6.根据权利要求1所述的蜂窝移动通信网，其特征在于，所述第一控制器被设置在移动交换中心，而第二控制器被设置在基站控制器中。
7.一种蜂窝移动通信网的通信方法，该通信网包括分别覆盖基站区的多个基站(BS)，这些基站区被集合成多个位置区(LA)，每个位置区被集合成多个控制组(BSC)，其特征在于该通信方法包括步骤a)在第一数据库(111)中保持多个移动记录，每个移动记录在移动站跨越相邻位置区的边界而进入所述的一个基站区时，指示该基站区；b)在与所述基站区的一个控制组有关的第二数据库(125-128；501)内保持多个移动记录，一个移动记录在移动站继续地跨越位置区中的相邻基站间的边界时指示一个基站区；c)在响应呼叫请求访问所述第一数据库中的一个移动记录和识别所述基站区的一个控制组并产生一个查寻请求；d)在响应所述查寻请求时访问所述第二数据库中的一个移动记录；e)向在访问过的移动记录中指出的至少一个基站区广播寻呼信号以等待来自所述移动站的响应；以及f)如果无来自移动站的返回响应则向所述识别出的控制组的其余基站区广播寻呼信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述移动站被设置为发送指示移动站正在跨越相邻位置区之间的边界的信息，其中步骤(a)包括步骤响应来自移动站的信息，在所述第一数据库中增加一个移动记录；和向移动站返回一个收到确认信息。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，移动站被设置为发送一个指示移动站正在跨越相邻基站区的边界的信息，而其中步骤(b)包括步骤响应来自移动站的信息，在所述第二数据库中增加所述的一个移动记录和不对移动站返回一个收到确认信息。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(e)包括步骤识别在访问的移动记录中被最新存储的数据指示的基站区；向识别出的基站区发送寻呼信号以便确定响应是否从识别出的基站区返回；如果无响应返回，识别由存储在访问移动记录中的数据指示的其他基站区；向识别出的其他基站区发送寻呼信号以确定响应是否从识别出的其他基站区中的一个基站区返回；以及如果无响应返回，向所述识别出的基站区组的其余基站区广播寻呼信号。
11.根据权利要求7所述的方法，其中还包括为所述识别出的基站区的控制组存储地理数据的地理数据库，其中步骤(e)包括步骤至少选择最近被存储在第二数据库的一个移动记录中的一个基站区；向选择的至少一个基站区广播所述寻呼信号并等待来自所述移动站的响应；如果无响应从所述的移动站返回，使用所述地理数据库计算所述第二数据库的所述的一个移动记录以便确定至少一个基站区；以及向确定的至少一个基站区广播所述寻呼信号然后等待来自所述移动站的响应。
全文摘要
在蜂窝移动通信网中,当移动站跨越相邻位置区之间的边界并进入其基站区时,移动记录被保持在第一数据库中,用以指示出基站区。第二数据库与基站区的每个控制组相联系以便当移动站继续地跨越相邻基站区之间的边界时保持移动记录指示出基站区。在对呼叫请求的响应中,第一数据库中的一个移动记录被访问以便识别基站区中的控制组并且一查寻请求被产生。在对查寻请求的响应中,第二数据库的一个移动记录被访问。
文档编号H04Q7/34GK1241101SQ9910940
公开日2000年1月12日 申请日期1999年6月29日 优先权日1998年6月29日
发明者矢萩雅彦 申请人:日本电气株式会社