专利名称：包括移动终端和携带在运动目标上的多个移动站的移动通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信系统和控制器、移动站及用于其中的方法。
背景技术：
蜂窝或集群通信系统是移动或便携式用户终端可以经由网络基础设施进行通信的系统，该移动或便携式用户终端诸如移动电话或便携式或车载无线电装置或数据通信设备，在此处共同称为移动站，该网络基础设施通常包括多个固定基站(基站收发信机)和其他装备。每个基站具有一个或多个收发信机，该收发信机在已知为小区(或站点)的给定区域或地区中通过中无线电通信服务于移动站。近邻基站的小区通常是重叠的。
通常，希望移动站由可以向和从移动站提供最佳信号的基站来服务。由于移动站可以从一个区域运动到其他区域，因此，已知的是，移动站监视来自不同基站的信号，以操作下述过程，所述过程用于确定哪个基站可以最佳地服务于移动站，从而确定其是否值得从当前服务的基站转接到其他基站及执行该转接是否适当。在现有技术中，为了和用于确定可能转接的监视过程被已知为“小区重选”过程。用于使用这种确定来执行转接的该过程被已知为切换(handover)或交接(handoff)。
通常，在蜂窝或集群移动通信系统中，移动站独立地操作。当需要小区重选或切换时，服务可能会被不希望地延迟或者甚至丢失，并且在必需保持信息通信的情况中这可能是严重的。
EP-A-1401229描述了在运动的交通工具(诸如火车)上的移动站群，其正在与固定基站通信。在交通工具上提供控制器，并且该控制器进行操作，以协助移动站承担作为群的小区切换。在其他情况下，移动站按照正常方式独立地操作。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种根据所附权利要求中的权利要求1的移动通信系统。
根据本发明的第二方面，提供了一种根据所附权利要求中的权利要求16的移动控制器。
根据本发明的第三方面，提供了一种根据所附权利要求中的权利要求27的移动站。
根据本发明的第四方面，提供了一种根据所附权利要求中的权利要求28的方法。
本发明的其他特征在所附的从属权利要求中定义，并且在随后描述中实施例中公开。
通过本发明，控制器和至少两个移动站可以一起工作在运动的目标上，诸如人体或交通工具。控制器可以经由一个或多个移动站与基站通信。控制器可以从移动站接收关于可能的服务基站的信息，并且可以进行操作，用以作出涉及小区重选和移动站切换的判定，并且用以向移动站发出指令，其目的在于，例如，保持经由至少一个移动站同服务的基站的通信链路，同时其他或另一基站正在执行小区重选的搜索或者正在执行小区切换。
因此，本发明有益地允许在携带控制器和移动站的目标运动期间的全部时间中，保持控制器和至少一个服务的基站之间的通信链路。这可以显著地改善运动主体上的终端与固定网络之间通信链路的可靠性。例如，当主体处于运动中的火车上时，这可以改善信号发送和火车的安全性。
在本发明的实施例中，经由至少一个移动站在控制器和基站之间发射的信息可以是已知可以适于通过无线电链路通信的任何形式的信息，例如，诸如语音或音乐的音频信息、数字或文本数据、或者图片或视频信息。
现在将通过示例的方式，参考附图描述本发明的实施例，在附图中附图简述
图1是移动通信系统的示意图。
图2是包括在图1所示系统中的运动主体上的通信设备配置的示意性方框图。
图3是包括在图2所示设备中的控制设备示意性方框图。
图4是包括在图2所示设备中的移动站的示意性方框图。
具体实施例方式
如图1所示，通信系统100包括多个通信设备，它们全部携带在运动主体101上，例如运动的个人或交通工具。随后将参考图2、3和4更加详细地描述这些设备。系统100包括固定网络102，该固定网络102包括基站(基站收发信机)；以及各种其他固定装备，该固定装备使基站互连，并且以已知的方式控制基站。示出了三个基站103、104和105。
图2示出了由运动主体101携带的通信设备的配置。这些设备包括第一移动站106、第二移动站107、主机108、路由器109和控制设备110。移动站106和107能够以将要以下文描述的方式，通过无线电与网络102(图1)通信。网络102可以以已知的方式，将通信传送到其他(移动或固定的)用户终端。类似地，其他用户终端可以经由网络102向移动站发送通信。
主机108包括用户终端，该用户终端可以经由一个或两个移动站106和107，以先前提到的形式之一发送和接收用户信息。经由一个或两个移动站106、107、经由它们的服务的基站(例如，基站103或基站104)发送该信息。经由通过路由器109到主机108的单一连接，发送在主机108和移动站106、107之间发送的该信息。可替换地，可以经由分离的连接发送该信息。
控制设备110具有同移动站106和107的连接，并且执行以下功能。它从移动站106、107接收涉及该移动站106、107同网络102的连接性的信息，它基于所接收的信息作出判定，并且它向移动站106、107发出指令。
主机108(或路由器109)与移动站106、107之间的连接以及控制设备110和移动站106、107之间的连接可以从有线连接(例如，使用电或光信号)或者无线连接(例如，使用无线电或微波信号)中选择。当使用一个或多个无线连接时，诸如Bluetooth链路的短程链路可以是适合的。
这样，移动站106、107具有到控制设备110的通信路径，用于交换有关移动站106、107同服务的网络102的无线电连接的控制信号和信息。移动站106和107之间的连接可以是直接的(分离的)，如图2所示，或者可以经由路由器，该路由器可以是与连接主机108和移动站106、107的路由器相同的路由器109。
控制设备110可以经由其同移动站106和107一个连接或多个连接，在操作中用于按照如下方式接收和/或使用信息(i)它可以从移动站106、107的每一个移动站中，检索当前信号强度或其他信号测量值(例如通过比特差错率测量的信号质量)，以具有那些移动站同每个服务的基站的当前链路质量的知识；(ii)它可以检索有关每个移动站106、107的相应服务的基站的身份和操作参数的信息；(iii)它可以(例如从GPS设备，或从与控制设备110或移动站106、107之一相关联的其他位置指示器，或者从运动主体101上的其他位置)接收当前位置信息；(iv)它可以根据位置信息和/或根据存储的、主体101行进路由的预先定义的描述，知道主体101的行进方向；(v)它可以知道涉及通过网络102的移动站106、107通信服务的信息，诸如已到达或将要到达的每个位置的潜在服务的基站/小区；(vi)它可以确保至少一个移动站106、107提供对服务的网络102的基站/小区之一的良好的连接质量；(vii)它可以知道移动站106、107与其服务的基站/小区之间连接性的其他方面，诸如定时关系。
(viii)它可以向移动站106、107发出消息，给出关于移动站106、107与网络102的基站之间连接性的指令。
图1和2中所示的系统100可以具有移动通信中的各种应用，下文将描述这些示例。
在第一示例中，移动站106、107处于是铁路火车的运动主体上，并且它们是分离的，例如位于火车的不同部分，例如火车的相对端。移动站106、107可以是在火车上移动的或者是固定在火车上的位置。系统100可以按照如下方式操作。假设火车正在从左向右运动，即，从图1中由参考数字101指出的位置向由参考数字101a指出的位置运动。初始时，火车接近基站103但是头部朝向基站104。同样，在朝向由基站104覆盖的小区的行进方向中，移动站107比移动站106更加接近基站104。在该示例中，系统100可以按照如下方式操作。
初始时，移动站107由基站103服务。当火车进一步运动到由基站103覆盖的小区时，来自基站103的接收信号的信号强度(或用于测量信号链路质量的其他参数)增加。控制设备110可以指示移动站106搜索用作服务的基站的其他可用基站。假设移动站107继续接收到来自基站103的良好的服务质量，移动站106可以继续搜索，或者如果也确定基站103为移动站106提供了最佳服务质量，则可以指示移动站106预占(camp on)基站103作为服务的基站。
如果移动站106正在搜索，则路由器109将经由移动站107发送业务(要传送的用户信息)。如果两个移动站106、107均预占了特定基站(该基站对于两个移动站来说可以是相同的或不同的)，路由器107可以经由这两个移动站发送业务，并且可以执行该动作来改善可用带宽。
一旦由移动站107检测到信号强度(或用于测量信号链路质量的其他参数)的峰值，随后信号强度减小，或者在适合的时刻，例如通过位置和网络102拓扑结构的知识、和/或行进的路由，控制设备110指示移动站106预占(为网络服务而变为附连于)基站107，并且保持在那里。然后，路由器109经由移动站106发送全部业务。控制设备110指示移动站107搜索新的服务的基站/小区(或指示它到已知的小区)。对于搜索的该指示可以在移动站106预占了基站103之后尽快进行，或者在适当的点进行，诸如当接收信号强度下降到预定电平以下时。
当移动站107选择了新的服务的基站/小区(即基站104)并且预占了该基站时，路由器109还可以使用移动站107来发送业务。
随着时间的推进，基站103和移动站106之间的链路质量将劣化(即，当移动站102正在离开基站103的小区覆盖区域时)。然后，控制设备110将发出通过移动站107路由全部业务的指令。然后，指示移动站106搜索新的服务的基站，或指示移动站106附连到基站104。然后，可以经由移动站106向基站108路由业务、或者经由移动站107向基站108路由业务。
当火车前进到基站104的覆盖区域的远端时，移动站107和基站104之间的链路质量劣化，并且由控制设备110指示移动站107搜索其他服务的基站。在移动设备107和另外的服务的基站(未示出)之间建立通信，并且然后业务流在移动站107与该另外的服务的基站之间进行，并且依此类推。
因此，控制设备110具有以下属性i)它总是可以确保移动站106、107之一同网络102的适当服务基站保持联系，并且对应地决不会允许移动站106、107同时处于小区搜索或重选模式；ii)它可以使用由一个移动站(107)获得的知识，以指示另一移动站(106)到其下一个服务的基站，以“接管”到该基站的当前业务路径。
iii)它可以使用它的移动站(106或107)之一，作为在相对长的时间段中的搜索设备，以建立“稳定”的下一个小区(而不是通过花费太少的时间搜索来查找不正确的连接)，同时另一移动站保持在良好的业务连接。
iv)它还可以具有系统100的某些环境知识，以协助指示移动站(106或107)查找下一个连接；这可以包括当前交通工具位置和系统拓扑结构的知识、和/或行进的路由，或者可以提供某些其他操作方面，诸如用于指配小区站点频率的序列算法。
控制设备110还可以提供到路由器109的输入，以向路由器指出移动站106、107中的哪个移动站将要发送和接收通信。
在使用图1所示系统100的其他示例中，图2所示的移动设备由人携带，用于在个人通信中使用。在这种情况下，移动站106、107位于人体上的不同的位置，例如在个人的前面和后面，使得人体对相应移动站106、107的天线呈现屏蔽效应(screening effects)，导致不同方向中的RF遮蔽。对于本领域技术人员来说很明显，移动站106、107可以容易地按照此方式配置。在该示例中，控制设备110将确保至少一个移动站106、107在全部时间均具有同服务的基站/小区的连接。该操作类似于先前描述的火车承载的示例，不同之处在于，一个移动站的服务基站的知识不必用于操纵相同基站的另一移动站来“接管”业务连接。将要求控制设备110识别移动站106、107中的一个移动站何时达到差的链路质量状态，并且要求设备110指示该移动站搜索其他小区/服务基站，同时经由另一移动站保持业务连接。
在其他使用示例中，系统100移动设备可以一起携带在飞机上。控制设备110保持定时和位置的知识，并且确定每个小区站点的连接性何时是合适的。控制设备110还确保了在任何时间移动站106和107中的至少一个移动站在定时要求内保持经由合适的基站同网络102的连接。在这种情况中，定时要求将是重要的，这是因为飞机将迅速通过网络102的小区站点。
图3更加详细地示出了控制设备110的某些主要组件。控制设备110包括收发信机111，该收发信机111向移动站106和107发送指令信号，并且任选地向路由器109发送指令信号，并且自移动站106和107(以及如果适合的话，自一个或多个其他设备)接收给出所要求的输入信息的信号，如上文描述的。控制设备110包括处理器112，该处理器112控制该设备110的操作并且基于其已经可用的信息作出操作判定，并且提供用于由收发信机111输出的信号。在实践中，处理器112包括一个或多个编程数字信号微处理器。处理器112与存储器113相结合工作，该存储器113存储处理器112所需的数据和程序，包括使用中自移动站106和107接收的操作数据。处理器112还可以与定时器114相结合工作，该定时器114可以用于提供由处理器112进行的定时操作。
图4示出了图1和图2中系统100的移动站(例如移动站106或107)主要功能组件的配置200。配置200包括天线202，其耦合到循环器204(或交换机或双重滤波器)，该循环器204提供发射机和接收机链之间的隔离。
自服务的基站(诸如基站103)发送的天线202处的传入RF信号经由循环器204被传送到接收机链，该接收机链包括接收机前端206，该接收机前端206包括提供接收、滤波和下变频到基带频率信号以及扫描小区选择的电路。接收机前端206串联地耦合到信号处理器208，该信号处理器208从自接收机前端206恢复的基频带信号中提取信息。信号处理器208在控制器214的控制下操作，该控制器214通常控制移动站配置100中全部功能的操作。控制器214是编程数字信号微处理器。来自信号处理器208的输出信息被提供给输出端210，用于(任选地经由路由器109)向前传输到主机108和/或控制设备110。在实践中，输出端210可以包括收发信机，该收发信机操作在(任选地经由路由器109)将移动站106、107链接到主机108和控制设备110的短程通信系统。
RSSI(接收信号强度指示器)212也连接到接收机前端206。RSSI212按照已知的方式测量接收信号的强度(能量)，并且向控制器214提供输入，给出涉及当前接收信号的RSSI值的信息。
耦合到控制器214的是存储器216，该存储器216存储由控制器214使用所需的数据和程序。定时器218耦合到控制器214，用于控制配置200中操作的定时。
配置200的发射机链开始于输入端220，该输入端220(任选地经由路由器109)接收来自主机108业务信息、以及来自控制设备110的控制和指令信号。在实践中，输入端220可以包括收发信机，该收发信机可以形成同输出端210的共同设备的一部分，该收发信机操作在(任选地经由路由器109)将移动站106、107链接到主机108和控制设备110的短程通信系统。
输入端220将来自控制设备110的输入控制或指令转发到控制器214，该控制器214通过使用其存储在存储器216中的操作程序，识别接收的指令，并且相应的控制移动站的操作，例如在基站方面，移动站按照上文示例中所描述的方式将要搜索基站或者变成附连于基站。输入端220还接收将要从操作主机108(图2)的用户传送的输入信息或数据，并且接下来将其提供给发射机/调制器222和功率放大器(PA)224，该发射机/调制器222和功率放大器(PA)224均在控制器214的控制下。来自功率放大器224的输出被提供作为用于由天线202进行无线电传输的输出信号，并且被经由循环器204提供给天线202。输出无线电信号被发送到服务的基站，诸如图1中的基站103。
配置200中的各种组件可以实现为离散的或集成的形式。因此，由移动站在天线202处从网络102接收的全部RF信号被经由循环器204传送到接收机前端206，被信号处理器208提取并且传送到控制器214。要保存的任何接收信息被存储在存储器216中。通过发射机/调制器222，产生用于以RF形式向网络102发送的全部信号，从该发射机/调制器222，经由功率放大器224和循环器204传送这些信号，从而由天线202通过空中发送这些信号。通过控制器214，以基带数字形式产生用于系统控制中的信号，并且将信号传送到发射机/调制器222，用于从基带数字形式上变频到RF形式。
权利要求
1.一种移动通信系统，包括包含多个基站的基础设施；多个移动站，每个该移动站在操作中用于与所述基站中的选定的一个基站通信；以及，移动终端，该移动终端在操作中耦合到至少所述移动站中的第一移动站和所述移动站中的第二移动站，其中，所述移动终端在操作中用于经由所述第一和第二移动站中的至少一个与所述基站中的一个通信。
2.根据权利要求1的系统，其中，所述移动终端以及所述第一和第二移动站全部被携带在移动目标上。
3.根据权利要求2的系统，其中，所述移动目标包括个人。
4.根据权利要求2的系统，其中，所述移动目标包括交通工具。
5.根据权利要求4的系统，其中所述交通工具是火车、电车、飞机、水上交通工具或路上交通工具。
6.根据权利要求1的系统，其中所述系统还包括移动控制器，该移动控制器在操作中用于向所述移动站发送指令消息。
7.根据权利要求6的系统，其中所述指令消息涉及下述基站该基站是所述第一和第二移动站应当使用作为服务基站的基站。
8.根据权利要求6的系统，其中所述移动控制器在操作中用于自所述第一和第二移动站接收涉及下述信号的强度或质量的信息该信号是由所述第一和第二移动站从实际或潜在服务基站接收到的。
9.根据权利要求8的系统，其中所述移动控制器在操作中用于作出涉及基站选择的判定，以基于所述接收到的信息向所述第一和第二移动站提供通信服务。
10.根据权利要求9的系统，其中所述移动控制器在操作中用于作出涉及基站选择的判定，目的在于保持所述第一和第二移动站中的至少一个与当前服务基站之间的通信链路。
全文摘要
一种移动通信系统(100)，包括包含多个基站(103、104)的基础设施；多个移动站，每个该移动站在操作中用于与基站中的选定的一个基站通信；移动终端(108)，在操作中用于耦合到至少移动站中第一移动站(106)和移动站中第二移动站(107)，用于提供对至少一个基站的通信链路；以及，移动控制器(110)，其在操作中用于向移动站发送关于同基站连接性的指令消息。移动终端、移动控制器以及第一和第二移动站可以携带在运动目标上，诸如个人或交通工具，例如火车或飞机。移动控制器可以作出判定并且向移动站发出指令，该指令涉及服务于每个移动站的基站，目的在于保持移动终端与服务基站之间的、经由至少一个移动站的通信链路。还公开了一种移动控制器、移动站和用于在系统中使用的操作方法。
文档编号H04W84/00GK101091409SQ200580044982
公开日2007年12月19日 申请日期2005年12月2日 优先权日2004年12月31日
发明者戴维·蔡特－莱亚, 理查德·卢卡斯 申请人:摩托罗拉公司