专利名称：向无线通信系统中的移动站传送广播信息的制作方法
技术领域：
本发明涉及在无线通信系统中对广播信息的改进了的传送。本发明可以应用于(但不限于)传送相邻的小区的信息。
背景技术：
无线通信系统(例如蜂窝电话或个人移动电话无线通信系统)通常会提供多个收发基站(BTS)和多个用户单元(通常，用术语移动站(MS)表示)之间的无线电信链路。术语移动站通常既包括手持又包括车载“移动”无线单元。
从BTS到MS的通信链路通常称为下行链路通信信道。相反地，从MS到BTS的通信链路通常称为上行链路通信信道。
无线通信系统与固定通信系统(诸如，公共交换电话网(PSTN))的主要区别在于移动站在服务提供者(和/或不同的BTS)之间移动，并且在这种情况下会遇到无线传播环境改变的问题。
在无线通信系统中，每个BTS都与特定的地理覆盖区域(或小区)相关联。覆盖区域定义了一个特定的范围，在这个范围内BTS可以维持与在它所服务的小区中工作的MS进行的可以接受的通信。通常，将这些小区合并在一起就形成了扩展的系统覆盖范围，并带有通过集中式的交换设备为互相连接的各个小区提供支持的基础设施。此外，小区通常还会组成位置区域(location area)以用于在覆盖区域内对MS进行追踪，同时将位置更新信令(signalling)最小化。
移动蜂窝或集群无线系统通常都会分配一个广播信息无线信道，这个信道用于为处于系统的覆盖区域中的所有移动站提供一般的系统信息。在这样的广播信道中，每个收发基站都广播与它所服务的小区相关的信息，以及关于相邻的小区的信息。然后接收这些信息的移动站使用这些服务小区和相邻小区的信息来选择用于访问系统的最佳小区。
射频(RF)资源(诸如带宽)通常是有限的。在信令信道上发射广播信息显然会占用可能由其它控制信道信令和用户流量所使用的带宽。由于只给广播信道分配有限的资源，所以通常都希望优化地使用广播信息可以使用的这些资源(即带宽)。
我们知道每个收发器基站都在主控制信道(MCCH)上周期性地发送相邻小区的信息，并且也在集群无线通信系统上的辅助信令信道(ACCH)上发送这些信息。在MS处于空闲模式的时候对MCCH进行监控，当MS在小区中分配给它的通信信道上进行通信时对ACCH进行监控。一般来说收发器基站在一个或多个下行链路报文中将关于所有与它相邻的小区的信息作为低优先级的背景任务(即，在BTS没有什么其它的信息要发送的时候)来发送。
这种周期性的广播发射策略可能会导致MS在可以接受的时间周期内没有接收到关于它的相邻的小区的信息。这种情况在MS在广播信道的带宽特别小的通信信道上进行通话时特别严重。我们知道这种延迟会导致通话中断或连接失败。此外，这种没有控制的广播发射策略还可能导致在没有MS真正需要这些信息的时候发射广播信息。因此，这种策略会浪费可以更好地由控制信令或用户流量所使用的宝贵的带宽。
总之，本发明的发明者认为在个人移动无线系统领域中的已知的现有技术周期性地传送相邻小区的信息而不考虑是否有特定的MS出现或MS是否希望接收信息。
因此所需要的是解决了上述问题的无线通信系统中向MS传送广播信息(特别是相邻小区的广播信息)。
在已公布的第US-A-5,289,525号美国专利中描述了采用现有技术的蜂窝无线电话网络。其中描述了呼叫的切换。
发明综述如权利要求1中所要求的，本发明的第一个方面提供了一种用于向移动站传送广播信息的方法。如权利要求14中所要求的，本发明的第二个方面提供了一种通信系统。如权利要求17中所要求的，本发明的第三个方面提供了一种通信系统。如权利要求18中所要求的，本发明的第四个方面提供了一种移动站。如权利要求20中所要求的，本发明的第五个方面提供了一种用于存储可用于控制一个或多个处理器的处理器可执行的指令的存储媒质。在相关的权利要求中提供了本发明的更多的方面。
现在将参考附图来描述本发明的典型实施例，在这些附图中图1显示了一种适于为本发明的优选实施例的各种创新概念提供支持的集群无线通信系统的方块图；图2显示了一种适于为本发明的优选实施例的各种创新概念提供支持的无线通信单元的方块图；和图3显示了本发明的优选实施例中用于在无线通信系统中传送相邻小区的信息的传送机制的流程图。
优选实施例描述本发明提出了多种用于优化广播信息(特别是相邻小区信息)的发射的方法，这样，移动站就在需要这个信息的时候接收信息。按照这种方式，这个方法就防止了使用可以用于其它用途的带宽来发射不必要的广播信息的情况发生。
具体地说，相对于周期性地发射信息而不考虑是否需要这些信息而言，本发明提出在基础设施中使用触发器机制来启动对一个或多个MS(一个或多个)进行的相邻小区信息的发射。
基础设施中的触发器机制对移动站进行响应。在每种方法中，涉及MS的事件或MS的操作提供了对触发器机制的激发作用。
首先参看图1，其中显示了本发明的优选实施例中支持无线集群(TETRA)空中接口的无线集群通信系统100的轮廓。TETRA空中接口由欧洲电信标准协会(ESTI)定义。一般来说，空中接口协议由地理上分离的(一个基站为一个小区(或(例如)小区的一个部分)提供支持)收发器基站管理。
多个用户单元(诸如MS112-116与固定终端(没有显示)的混合)通过所选择的空中接口118-120与多个收发器基站(BTS)122-132进行通信。仅仅是为了清楚起见在图中只显示了有限数量的MS112-116和BTS122-132。
TETRA系统中的系统基础设施通常是指交换和管理设施(SwMI)110，它实际上包括除了MS112-116以外的所有系统元件。BTS112-132可能通过基站控制器(BBC)136-140和移动交换中心(MSC)142-144与传统的公共电话交换网(PSTN)134相连。
每个BTS122-132主要是设计成为它的主小区提供服务的，每个BTS112-132包含一个或多个收发器。BTS122-132经帧中继接口168与其余的集群系统基础设施进行通信156-166。
每个BSC136-140可能控制一个或多个BTS122-132，BSC136-140一般通过MSC142-144互相连接。因此如果需要，各个BSC136-140都能够互相通信从而在它们之间传送系统管理信息。BSC136-140负责为加入其中的可接受服务的MS建立和维护控制信道和通信信道。因此BSC136-140的互连就可以让无线集群通信系统为在小区之间进行的MS112-116的切换提供支持。
正如那些本领域普通技术人员所理解的那样，每个MSC142-144都为PSTN134提供网关，MSC142-144通过管理无线集群系统100的一般控制的操作和管理中心(OMC)146互相连接。各种系统元件(诸如BSC136-138和OMC146)将包含控制逻辑148-152，各种系统元件通常具有相关的存储器154(为了清楚起见只显示了与BSC138相关的)。存储器154通常存储历史的编译操作数据以及呼叫数据、系统信息、控制算法和相邻小区的信息。
除了管理无线集群系统100的一般控制之外，在本发明的优选实施例中，OMC146还包含触发器响应功能模块155。
在本发明的优选实施例中，在操作中，OMC146与触发器响应功能模块155相结合并根据接收到的相邻小区的信息触发器向特定小区中的MS(一个或多个)发射相邻小区的信息。
相邻小区的信息触发(trigger)可以在任意一种下列场景中启动第一实施例在本发明的第一实施例中，相邻小区的信息触发器在MS(例如MS112)执行在小区之间的无缝的切换(即，从一个小区的通信信道转移到另一个小区的通信信道)时启动。在这种情况下，新的小区可能会对MS112的到达进行检测。检测信息可以是与MS112交换信令信息的结果，或是简单地在通信信道上检测上行链路发射流量的结果。
与新的小区相关联的OMC146的触发器响应功能模块155可以使用这个检测信息来作为触发器向这个MS112尽可能快地发送相邻小区的信息。具体地说，相邻小区的信息可以发送给被认为是刚刚到达的任何MS，但也可以发送给认为是(或所知道的)没有更新相邻小区的信息的MS。
第二实施例在本发明的第二实施例中，相邻小区的信息触发器可以在MS112(例如在主控制信道(MCCH)上)在小区中注册时启动。与小区相关联的OMC146的触发器响应功能模块155可以将这个事件作为触发器来使用，从而在认为至少有一个新的MS112没有经过更新的相邻小区的信息的时候，在MCCH上广播相邻小区的信息。
如果之后MS112在接收相邻小区的信息之前重建正在进行的呼叫(这种情况可能在MS注册为掉线-重新连接切换的时候发生)，那么新的小区将为所重建的呼叫在通信信道上向MS112广播相邻小区的信息。在这种情况下，由于MS112将转到通信信道，所以新的小区将停止在主控制信道上进行的相邻小区的信息的发射。
第三实施例在本发明的第三实施例中，如果MS到达小区并且在预定义的时间周期内没有接收到相邻小区的信息，就可以启动相邻小区的信息的触发器。此外，或者变通地，MS可能检测到服务小区的状况恶化了，这样就需要相邻小区的信息。根据MS是否正在进行呼叫，由触发器响应功能模块115管理的预定义的时间周期可以进行变化。如果MS112在预定义的时间周期内没有接收到由OMC146的触发器响应功能模块115启动的相邻小区的信息，MS就认为发射失败了。然后MS112就可以通过在上行链路资源上发射信令报文，向新的小区请求发射相邻小区的信息。
按照这种方式，SwMI110中的OMC146就只在对触发器进行响应的时候才发射相邻小区的信息，触发器是按上述三个实施例中的任意一种定义的，或是MS直接进行请求的结果。在广播发射不可靠的时候(即，MS112没有对接收进行确认和BTS122没有重复广播)，MS112请求信息的能力有效地提供了进行多次补偿的重复机制。
此外，本发明也考虑到可以使用(诸如在TETRA标准中所定义的窃取(stealing))技术来快速地传送相邻小区的信息。“窃取”在这里结合了“劫持”发射时隙或帧来发射高优先级的信息的意思。
这种策略还确保MS112启动相邻小区的扫描和，(如果合适的话)如果信号状况变化得很快就迅速执行对小区的重新选择。有益的是，对小区进行快速地重新选择可以优化网络中的通信资源。
此外，通过实现前述任意或全部的实施例，发明者认为不再需要(或至少在某种情况下不需要)周期性地广播信息。在这种情况下，系统只依赖对触发器的响应来发送信息。这意味着如果信息没有改变或MS在小区中的移动程度很低，就不需要广播信息。
本发明也考虑到即使只有一个特定的MS发出了触发，也要在小区的覆盖范围内以广播的方式向小区内的所有MS发送广播信息。在这种情况下，所有监听广播信息的MS都将接收到信息。
优选地，在向MS112发射相邻小区的信息的时候，OMC146按照各个MS112进行切换的可能性对相邻小区进行等级划分。通过使用这种方法，在接收到发送广播信息的触发的时候，OMC146可能首先发送关于与服务小区直接相邻的那些小区的广播信息。
接下来，它将发射关于离服务小区较远的其它小区的信息，它们作为切换的候选小区的可能性较小。
本发明还考虑到如果MS112在注册报文中包含它的精确位置，那么这个方法还会得到进一步的加强。如同在蜂窝系统技术中已知的，精确的位置可以通过全球定位系统(GPS)单元或其它这样的方法获得，例如MS112或系统或它们的结合的到达时间和到达角度或三角法。
这个方法的主要目标是为MS112所靠近的小区尽可能快地发射相邻小区的信息。按照这种方式，MS112就可以启动RF测量并为后续的切换建立候选小区的列表。这个附加的方法进一步加强了本发明的这个方面同时还使得发射带宽最小化。
另一种进一步加强上述机制的方法可以让SwMI110的OMC146包含第二层的相邻小区，例如(如同所需要的)直接与服务小区相邻的小区的附加的相邻小区。优选地，对第二层相邻小区的选择是基于关于移动站位置的知识和地形的知识的。在某些情况下，更远的站可能实际上会为处于(例如)小山或建筑物的阴影中的一小片区域提供更好的覆盖。
通过使用这种方法，如果在相邻列表中包括远距离的站点，就可以将MS112切换到这个区域中距离更远的小区。这种方法使得在考虑地形和障碍的情况下按照MS112进行切换的可能性的顺序对相邻小区进行分级变得更加完善。
就本发明而言，BTS适于对OMC146的触发器响应功能模块155进行响应。然而，本发明也考虑到将触发器响应功能模块，以及与之相关的决策制定过程可以合并到MSC、BSC或BTS之中。变通地，这些功能和过程可以分布于系统结构中的多个这样的基础设施元件之间。
现在参看图2，其中显示了一种适于为本发明的优选实施例的各种创新概念提供支持的用户单元/移动站(MS)112的方块图。
MS112包含天线202，优选地，天线与为MS112中的接收和发射链路提供绝缘的复式滤波器或电路204相连。
接收链路包括扫描接收器前端电路206(它有效地提供接收、滤波和中间或基带频率转换功能)。扫描前端电路206对来自与之相关的BTS和来自对话组中的其它MS的任何直接模式(DM)呼叫建立报文进行扫描。扫描前端电路206与信号处理功能(处理器，通常由DSP实现)208串联。
在本发明的优选实施例中，接收链路210(特别是与扫描信号处理功能208相连的信号处理功能208)适于为进行接收的MS接收和处理由触发器响应功能模块155发射的报文(诸如相邻小区的信息)。在这种方式中，MS可以开始进行相邻小区扫描和(如果合适的话)如果主要的信号条件适合进行小区的重新选择的话，就迅速地执行小区的重新选择。
在本发明的第二实施例中，(例如)在MS112在接收任何相邻小区的广播信息之前重建正在进行的呼叫的情况下，信号处理器和扫描前端电路206适于为所重建的呼叫在通信信道上接收相邻小区的信息。在这种情况下，MS112将不需要在MCCH上扫描相邻小区的信息的广播的发射，从而节约了时间和处理器能量。
控制器214可操作地与扫描器前端电路206连接，这样接收器就可以通过接收信号强度指示(RSSI)212功能模块从接收到的信息中计算接收位误差率(BER)或帧误差率(FER)或类似的链路质量测量数据。RSSI212功能模块与扫描前端电路206工作连接。存储器装置216中存储了一长列MS专用数据，诸如解码/编码功能、与时间相关的相邻和服务小区信息、频道、功率控制和类似的数据，以及可以实现所要选择的最佳通信链路的链路质量测量信息。
计时器218可操作地与控制器214连接以在MS112中对操作计时进行控制(也就是说与时间相关的信号的发射和接收)。如本技术领域已知的，由信号处理功能模块处理的接收信号通常输入到输出设备210，诸如扬声器或视频显示单元(VDU)。
就本发明的优选实施例而言，特别是在接收(或请求)相邻小区的发射的时候，计时器218用于将MS112与由SwMI110控制的计时器同步。此外，计时器218可以让MS112能够迅速地对这些较早的相邻小区的信息的发射进行响应。
至于发射链路，它主要包括输入设备220，诸如通过信号处理器208串联的麦克风、发射器/调制电路222和功率放大器224。如同在这项技术中已知的，处理器208、发射器/调制电路222和功率放大器224能够对控制器进行响应，并有来自与双工滤波器或功率放大器相连的输出。
MS112中的发射链路(特别是考虑到本发明的第三实施例的情况下)适于请求新的服务小区来发射相邻小区的信息。这种请求是通过在上行链路上发射信令报文来实现的。
如果在预定义的时间周期内MS112没有接收到相邻小区的信息，导致MS112认为发射失败，这样就会发动请求。
此外，作为对MS112认为信号状况恶化的响应，MS112可能广播要发射的信息。按照相同的方式，MS认为为了继续进行通信，MS可能需要寻找变通的BTS/通信提供者。因此，需要告之MS合适的相邻小区。
发射链路中的信号处理器功能208可以以不同于接收链路中的处理器不同的方式实现。变通地，如图2中所示，可以用信号处理器208来实现发射和接收信号的处理功能。
当然，MS112中的各种组件都可以以分离的或集成组件的形式实现。此外，本发明认为MS112可以是需要访问通信系统的移动电话、便携式或移动PMR无线设备、个人数字助理、膝上型计算机或无线网络PC中的一种。
更具体地说，可以以各种合适的方式来实现各个通信单元中的触发器响应功能模块155和与其相关的处理过程。例如，可以在传统的通信单元(例如OMC146)中添加新的装置，或者变通地，通过对其中的一个或多个处理器重新编程来改装传统通信单元中的现有部件。所需要的改变可以以存储在存储媒质(诸如软盘、硬盘、PROM、RAM或这些或其它存储媒质的组合)中的处理器可执行的指令的形式来实现。
现在参看图3，其中显示了本发明的优选实施例中用于在无线通信系统中传送相邻小区的信息的传送机制的流程图。
见步骤302，MS到达小区。然后，如同在步骤310中所显示的，OMC146在步骤304中接收触发。这可以是在MCCH上进行的(见步骤308)，或者在通信信道(TCH)上进行的(见步骤306)。
根据任意一个前述的实施例，步骤310中的触发在基础设施(例如，在OMC146中)的触发器响应功能模块中启动。触发的产生可能是一个或多个下列情况的结果在步骤316中的注册过程、在步骤318中的查询、在步骤320中的来自MS的上行链路请求、在步骤322中的呼叫重建。如同在步骤324中所显示的，在启动触发之后，就将网络广播信息(例如相邻和/或服务小区的信息)传送给MS(一个或多个)。
按照这种方式，就可以使用多个方法中的一种或多种方法来优化广播信息(特别是相邻小区的信息)的发射，这样MS就在需要信息的时候接收信息。有益的是，这些方法防止了使用可以用于其它目的的带宽来发射不必要的广播信息。
在上述的实施例中，无线信息的传送适于所描述的无线系统，然而，应当理解，使用基于触发器方案的变通的广播传送机制可以应用于涉及广播数据的其它无线或固定通信系统。
本发明找到了在诸如TETRA的个人移动无线通信系统中的特定应用。然而，这里所包含的创新的概念可以同等地应用于变通的固定或蜂窝通信系统，诸如通用移动通信系统(UMTS)、全球移动电话系统(GSM)和它们的任何衍生系统。
应当理解，如上所述的信息在无线通信系统中向移动站传送相邻小区的信息至少可以带来下列好处(i)在合理的时间周期内为MS提供相邻小区的参数，即使是在流量负载很重的小区中进行呼叫的时候；(ii)不再需要周期性地广播信息(或者至少是在某些条件下不需要这样)；和(iii)通过检测新的移动站何时到达小区来优化对相邻小区信息的发射，这样任何广播信息的发射(例如周期性地发射)都不会浪费信道带宽。
因此，这里描述了为无线通信系统中的移动站来传送广播信息的方法，无线通信系统具有能够用通信链路为所述移动站提供服务的多个通信小区。方法包括接收由移动站产生的广播信息触发的步骤；和在对接收到所述触发的响应中向移动站发射广播信息。同样，这里还描述了具有能够用通信链路为所述移动站提供服务的多个通信小区的无线通信系统。通信系统包括触发器响应功能模块，它至少对一个移动站进行响应以产生广播信息触发；和发射器，它与所述触发器响应功能模块工作连接以在对所述所产生的触发的响应中向至少一个移动站广播信息。
此外，这里还描述了通信系统、移动站和存储媒质，存储媒质存储用于控制一个或多个处理器以实现任何前述方法的处理器可执行的指令。
同时，前面还描述了本发明的特定的(和优选的)应用，很明显，这项技术中的一般技术人员很容易实现对这些创新概念的变更和修改。
权利要求
1.一种在无线通信系统(100)中传送广播信息到移动站(112)的方法(300)，所述无线通信系统具有能够用通信链路为所述移动站(112)提供服务的多个通信小区，所述方法特征在于如下述步骤接收由所述移动站(112)引起的广播信息触发(310)；和响应接收所述触发(310)，向所述移动站(112)发射广播信息(324)。
2.如权利要求1中所述传送广播信息的方法，其中，所述广播信息包括服务小区和/或相邻小区的信息。
3.如权利要求1或权利要求2中所述传送广播信息的方法，所述方法还具有由下列步骤所组成的特征接收来自所述移动站(112)的关于所要发射的所述广播信息的请求(318)，其中，所述请求是所述触发(310)。
4.如权利要求3中所述传送广播信息的方法，其中，作为对信号状况恶化的响应，所述移动站(112)请求发射所述广播信息。
5.如权利要求3或4中所述传送广播信息的方法，其中，所述移动站(112)在进入小区后的预定义的时间周期内没有接收到所述信息后发射对所述广播信息的请求。
6.如权利要求5中所述传送广播信息的方法，其中，所述预定义的时间周期根据所述移动站(112)是否处于呼叫中的不同情况而变化。
7.如权利要求1或2中所述传送广播信息的方法，所述方法还包括如下步骤为了启动所述触发而检测移动站(112)何时进入小区(322)。
8.如权利要求7中所述传送广播信息的方法，其中，所述检测步骤包括如下步骤对所述移动站(112)已经在第一小区和第二小区之间进行切换进行检测(322)以启动所述触发。
9.如权利要求7或8中所述传送广播信息的方法，其中，所述检测步骤包括至少一个如下步骤在小区中检测所述移动站(112)的到来；或检测与所述移动站(112)进行的信令信息交换；或检测来自所述移动站(112)的上行链路发射(320)。
10.如权利要求7或8中所述传送广播信息的方法，其中，所述检测步骤包括如下步骤检测所述移动站(112)的注册报文(316)。
11.如权利要求2-10中任意之一的所述传送广播信息的方法，所述方法还包括如下步骤根据所述移动站(112)选择将要移入的特定小区的可能性对相邻小区的信息进行分级；和响应接收触发的所述步骤而将级别较高的相邻小区的信息优先于级别较低的相邻小区的信息进行发射。
12.如权利要求11中所述传送广播信息的方法，所述方法还包括如下步骤获得所述移动站(112)的位置标志，例如，在注册报文中或使用三角法从所述移动站的发射来判断位置中；和作为对所述位置信息的响应，对所述相邻小区的信息进行分级。
13.如任何前述的权利要求中所述传送广播信息的方法，其中，只在对触发进行响应时才发送广播信息。
14.一种具有能够用通信链路为多个移动站(112)提供服务的多个通信小区的通信系统(100)，所述通信系统(100)包括用于产生广播信息触发的触发器响应功能模块(155)，触发器响应功能模块至少对一个移动站进行响应；和发射器，它可操作地与所述触发器响应功能模块(155)连接以在对所述所产生的触发的响应中向至少一个移动站(112)广播信息。
15.如权利要求14中所述通信系统(100)，其中，所述广播信息包括服务小区和/或相邻小区的信息。
16.如权利要求14或15中的所述通信系统(100)，其中，所述触发器响应功能模块(155)位于下述一个或多个组件之中操作和管理中心(146)、收发器基站(122-132)、基站控制器(136-140)、移动交换中心(142-144)。
17.一种适于执行权利要求1到13中任何之一中的所述方法步骤的通信系统(100)。
18.一种适于执行权利要求1到13中任何之一的所述方法步骤的移动站(112)。
19.如权利要求18中所述移动站，其中，所述移动站是移动电话、便携式或移动PMR无线设备、个人数字助理、膝上型计算机或无线网络PC。
20.一种存储用于控制一个或多个处理器以实现权利要求1到13中任何之一的所述方法的处理器可执行的指令的存储媒质。
全文摘要
一种为无线通信系统100中的移动站112传送广播信息的方法(300)，无线通信系统具有能够用通信链路为所述移动站112提供服务的多个通信小区。所述方法包括接收由所述移动站产生的广播信息触发的所述步骤(310)；和对接收所述触发进行响应(310)，向所述移动站(112)发射广播信息(324)。本发明解决了在流量负载很重的小区中进行呼叫时，在合理的时间周期内移动站没有接收到广播信息(特别是相邻小区的信息)的问题。本发明还通过检测移动站何时到达小区来优化对这种广播信息的发射，这样广播信道的带宽就不会被周期性的信息发射所浪费。
文档编号H04L12/56GK1535545SQ02814910
公开日2004年10月6日 申请日期2002年6月3日 优先权日2001年7月27日
发明者加里·约翰·艾特肯黑德, 格兰特·恩伯森, 莱内蒂·洛博, 恩伯森, 洛博, 加里 约翰 艾特肯黑德 申请人:摩托罗拉公司