在移动无线电话系统中信号强度控制的引导再试的制作方法

专利名称：在移动无线电话系统中信号强度控制的引导再试的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蜂窝式移动无线电话系统干扰的降低，更具体地讲涉及在这样的系统中由常规的、不受限制的引导再试(directedretry)操作引起的干扰的减少。
在移动无线电话系统中，主要的技术任务之一是提供相当大量的无线信道以满足系统的需要，同时将这些信道之间的相互干扰减至最小。在蜂窝移动无线电话系统中，已经对此问题提出了按照频率复用图将频率分配给各小区的建议，这样，用称为频率复用距离的特定距离将使用相同频率的地区分隔开。参看

图1，例如，在左下方的群区中A1至A7小区各自使用不同的频率组。离开一定的距离，如在右上方有B1至B7小区的群区中可以重复相同的频率。B4小区可使用和A4小区相同的一个或多个频率，等等。通常在A4小区服务的移动台会在基站和B4小区中的移动台产生某些干扰，反之亦然。这类干扰一般是极小的，而且采用将干扰电平与受到干扰的基站或移动台处的有效信号电平进行比较得到C/I(载波-干扰)比来测量。频率复用技术在防止同频信道的过分干扰方面被证明是有效的。
但是，当一个小区的可用于通话的所有话音信道被占用(小区阻塞)而尝试通话接入时，就会出现问题。对这种情况的典型响应是移动交换中心MSC向尝试接入的移动台发送一个引导再试指令及所有阻塞小区的相邻小区的控制信道的频率表。引导再试指令实质上通知尝试接入的移动无线电话系统的移动台经由刚尝试的小区的接入是不可能的，而且该指令指示移动台经由许多不同的相邻小区的一个小区再尝试接入。
由于移动台未通过话务信道与无线电话系统建立连接，因此基本上不可能测定移动台相对于无线电话系统内确定的小区边界的位置。要确定这样的位置，例如可采用在几个不同小区的位置上监视由移动台发射的信号强度来实现。当知道了移动台的位置时，MSC可以引导移动台经由特别指定的小区再尝试接入。移动站在相邻小区的每个频率上监测接收，并且选择一个接收最强的频率，通过该频率再尝试接入。
给定的平面地形，所选择的频率通常是最接近移动台的相邻小区的频率。但是由于不同的地形，传播路径和合成的信号强度可以是不同的，以致最强的接收信道常常不是最接近的相邻小区的信道，而可能是较远的相邻小区的信道。在后一种情况下，干扰电势将增加。
例如，图1中的移动站M正常地接入并由A7小区服务。但是当A7小区阻塞时，可被引导到A4小区。如果移动台M在A4小区建立起呼叫，则该移动台比由A4小区服务的大多数移动台更远离A4小区。到最近的干扰源B4小区的距离比正常的更近些。结果移动台的C/A比降低了，而且对于在B4小区中处理的呼叫此结果也是可能的。
另外的干扰源是相邻信道的干扰，当相邻小区使用两个虽然不同但彼此接近的频率时，该干扰就会产生。因为滤波技术不能提供相邻频率的完全衰减，在相邻频率上的一些能量将通过信道滤波器，并产生以C/A(载波-相邻频率)比表征的干扰。在图1中，如果移动台M在频率f上收到来自A4小区的引导再试结果的业务信号，而且如果A7小区在相同时间使用f＋1或f－1频率，那么该移动台既受到又产生干扰。由于移动台的信号在该小区的大部分地区都较强，离移动台所在小区里面越远，这样的干扰就越普遍。如果移动台是在小区的外圈时，干扰就较小。
为了克服以上问题，希望具有按照移动台产生破坏性干扰电势来处理溢出的新呼叫接入请求的能力。特别希望限制在接近阻塞小区里面的移动台的引导再试操作。
按照本发明，当基站收到来自移动台的业务请求(特别是新的呼叫接入请求)时，确定该业务请求是否能接受，如果该业务请求不能接受，则将测得的业务请求信号强度与至少一个门限值进行比较。若信号强度超过门限值，引导移动台在第一组信道的一个或多个信道上再试业务请求。否则，引导移动台至少在第二组信道的一个或多个信道上再试业务请求。因此，在接近小区里面的引导再试被限制或消除了，而靠近小区外围的引导再试随意地进行或限制不太严格。由于移动台在小区里面附近在相邻小区的频率上发射引起的干扰大于这样的移动台在小区外围发射引起的干扰，所以干扰减少了。
本发明的这些及其它特征和优点对所属领域的普通技术人员来说，很容易从以下与附图一起的书面说明中了解到，其中图1是说明频率复用的小区平面图；图2(a)表示在小区中由于无限制的引导再试而产生的干扰；图2(b)表示应交换中心的请求从无线基站向移动台发送的引导再试信息；图3表示为了再试以便减少干扰如何划分小区；
图4是可用来实施本发明的蜂窝移动无线电话系统的构成方框图；和图5是在小区阻塞的情况下，由图3的交换中心(MSC)执行的、可用来实施本发明的程序流程图。
现在参看图2(a)，当小区的所有话音信道都被占用的时候，该小区如蜂窝移动无线电话系统的小区11收到移动台的业务请求时就受到阻塞。假设小区11的所有可用的话音信道1－N都被移动台MS1－N占用，N代表小区11的最大信道数，当小区11收到移动台MSN＋1的新的呼叫接入或业务请求时就受到阻塞。移动台可位于该小区的外围附近，如移动台15那样，或者移动台可位于小区11的里面附近，如移动台17的情况。在这两种情况下，在常规的蜂窝移动无线电话系统中的移动交换中心(未面出)向移动台15或17发送如图2(b)所示的，指示该移动台在不同小区上尝试接入的引导再试信息。
参见该图，移动台控制信息的引导再试部分，例如可以由两个相同的40比特的字组成，如图所示字被分成许多段。信息前置码包含4比特，两比特T1T2用于识别该字为单字信息，多字信息中的第一字，或多字信息中的第二字或更高字。后面的两比特SCC可用在信息中的别的地方以指定本技术领域众所周知的SAT(监控声频音)色码，但是在图示说明的信息引导再试部分，这些比特被忽略了。信息后置码(Postamble)含有三个保留比特RSVD和12比特的奇偶信息段P。由三个7比特段组成的信息的主要部分使用相对于第一接入信道的信道位置偏移CHPOS来识别三个不同相邻小区的三个信道。虽然没有用图来说明信息的引导再试部分的第二字假设与第一字有相同的格式，但是对于总共六条信道，识别三条附加的可能有用的信道。为响应引导再试信息，移动台监测每一识别信道上接收信号的强度，并选择接收信号最强的信道再试它早先的业务接入请求。
在理想的无线电环境中，为响应引导再试信息，所选择的信道常常是最靠近移动台的相邻小区的信道，即在图2(a)例子中的小区13。如果位于其外围附近，则移动台一般不产生较大的本地干扰。但是，如果位于里面附近，此时移动台产生很大的本地干扰的概率大得多。结果在该小区中其它正在进行的呼叫可受到听得见的干扰。
由于对无线电传输的许多障碍，所选择的信道常常不是最靠近移动台的相邻小区的信道。因此，有时会出现移动台跨小区再试，结果就与位于远离处理该呼叫小区的指定地区的移动台建立了新的呼叫。在这种情况下，破坏性干扰的可能性最大。
参见图3，在阻塞小区中这类的干扰可以通过把小区划分为两个或多个不同的区域的方法被减少，为了引导再试以同心的区域图解说明，但不是必须这样。要减少在靠近小区里面的区域中的可能干扰，要禁止或严格限制引导再试。在靠近小区外围的区域中，可以随意地允许或不严格限制引导再试。在请求的移动站小区中的实际位置采用在它的业务接入请求期间测量移动台的信号强度的方法来确定。
参看图4，在一个小区中阻塞的确定是由服务该小区的移动交换中心MSC21进行的。该移动交换中心MSC21包括一个中央处理器CP和一个主存储器。在业务请求期间，信号强度的测量是由小区的基站BS27的控制信道CCH25中的控制单元CU23来完成的。控制单元23控制一台无线电发射机TX29和一台无线电接收机RX31，三个单元一起实现一条无线电信道。除了控制信道CCH25之外，还提供许多话音信道VC1至VCN。在话音信道上的通信经由多路复用器MUX33直接与交换中心MSC21进行来去的多路复用。控制信道CCH25和交换中心MSC21之间的通信由数字接口Di/F35进行格式编排。交换中心MSC21接到公共电话交换网RTSN37上。
已经对图4的系统作了一般的说明，因为本发明同样也可容易地适用于模拟，双方式和数字蜂窝系统。
参看图5，下面说明当检测出小区阻塞时根据本发明由移动交换中心MSC执行的程序。在第一步S1中，确定是否必须补偿接入尝试期间所测到的信号强度。因为移动台的功率输出既取决于由移动台最大输出功率确定的功率等级，又取决于小区中所允许的功率电平，一般必须补偿在业务接入尝试期间对不同功率电平所测到的信号强度，并获得信号路由损失的大小。“路由损失”说明了在从移动台到基站的传播期间移动台的无线电信号的衰减。由此，得到了移动台离基站的距离的指示。
下面表1表示了按照三个常用的移动无线电话技术指标，即TACS，EIA553和EIA IS-54中的任一个技术指标，工作在不同功率电平的移动台的输出功率，输出功率用dBW ERP(有效辐射功率)测量。如从该表中所看到的，所确定的技术指标包含五个不同的功率等级，最高的功率等级1出现在TACS技术指标中，最低的功率等级1V出现在EIAIS-54技术指标中。中间的三个功率等级(在TACS技术指标中的2，3和4以及EIA技术指标中的I，II和III)是相同的。在业务请求期间移动台以到该基站的功率等级识别自己。移动台和陆地站预先已知道特定系统中使用的技术指标。在填充信息期间每个基站的控制信道上发送小区所允许的功率电平，并且在接入请求开始时移动台将其发送功率设定在所允许的功率电平上。
表1移动台输出功率(dBW ERP)与系统技术指标PC和PL的函数关系功率等级-PCTACS1 2 3 4EIA553 I II IIIEIAI S-54 I II IIIIV功率电平-PL010 6 2 -2 -212 2 2 -2 -22-2 -2 -2 -2 -23-6 -6 -6 -6 -64-10-10-10-10-105-14-14-14-14-146-18-18-18-18-187-22-22-22-22-228-269-3010 -34在接入请求期间，依照下面表2所列的技术指标，功率等级和功率电平将确定的常数加到所测的信号强度上就可实现功率测量校正。表中所列的信号强度补偿值可以通过从每个值上加或减一个任意数被改变，而不会影响校正运算。换句话说，它们没有给表1中的具体数值附加特殊的意义；重要的是不同数值之间的相对差值。虽然只列了三个移动无线电话的技术指标，但是当然可用相同的方法处理其它的技术指标。可以看到，当表1和表2中的对应值相加时，每一个情况都可得到常数(10)。通过校正所测的信号强度，好像每个移动台总是以相同的功率发射，而与功率等级及功率电平无关。
表2补偿值与系统技术指标PC和PL的函数关系功率等级-PCTACS 12 3 4EIA553 I IIIIIEIA IS-54 I IIIII IV功率电平-PL 00 4 8 121218 8 8 121221212121212316161616164202020202052424242424628282828287323232323283694010 44参看图5，如果需要，在移动台业务接入请求期间所测的信号强度可以用数值SSadj进行补偿(步骤S3)，值SSadj由表2那样的表确定。此后，校正的信号强度与信号强度门限值SS。比较(步骤S5)。如果校正的信号强度大于SS。，则断定移动台位于小区的里面(表明要小心，以避免太大的干扰)；此外，如果校正的信号强度小于SS。，则断定移动台是在小区的外围附近。两个区域的每一个区域保持不同的信道表，并取决于比较步骤S5的结果，如果超过门限值SS。就采用第一表LIST1(步骤S9)，此外，如果未超过门限值SS。，就采用第二表LIST2。为了禁止在接近小区里面的引导再试，但可随意地在靠近小区外围引导再试，例如在未超过门限值SS。的场合下使用的LIST1包含所有阻塞小区的相邻小区的信道，而在超过门限值SS。场合下使用的LIST2是空着的。
但是，而不硬性地固定表的内容，根据主要的小区的状况这些表却可被调整。例如，若整个小区的干扰电并一般都大于通常所允许的电平，可不允许引导再试，以致两个表都是空着的。如果可得到移动台位置的定向性指示，此时尽管移动台不在小区的外围上，然而除了跨小区再试之外，还是允许再试。
各表的内容也可以被调整，以便控制相邻小区中的业务量。与正常尝试接入的小区相邻的一个特定小区可以对该小区有很好的复盖。因此，给出引导再试命令的大多数移动台将锁定在这个特别强的相邻小区上。这样的现象不仅增加了干扰，而且在强的相邻小区中将产生阻塞。再参看图1，例如A1小区常常被阻塞，以致使用引导再试，在引导再试信息中通常指定A2，A6，A7，B3和B4小区。所有后面这些小区在A1小区的区域上有一些复盖。但是，B4小区在A1小区的大部分区域上有最强的相邻小区的复盖。所以从A1小区溢出的大部分话务倾向于在B4小区上结束，使它变为无必要的阻塞。由于从一个或多个表中取出B4小区，A1小区溢出话务可分散到除B4小区以外的其它相邻小区上。例如根据在各小区中的阻塞，上述的取出可自动地实现，或者由操作员或无线电网络的工程师手动地实现。
取决于可用的网络资源，表的组成可以应用先进的分析技术来确定。在Erisson CMS88型的蜂窝移动电话系统中，小区话务的记录功能记录在呼叫过程中发生的、包括呼叫的建立，引导再试，过区切换和断开的大多数事件。例如，采用比较共信道小区(应用相同发射频率的非相邻小区)中的事件的方法，可检测出趋向，并且在一个小区中在引导再试之后的呼叫建立与在共信道小区中性能差的或变弱的呼叫之间可建立引起的链路(Causative Link)。参看图1，经验已经证明，与移动台一样，在远离A4小区的正常服务区域的移动台的情况下，A4小区是引导再试的一个不好的选择。所以A4小区应从移动台M的可能的引导再试的候选表中排除出去。虽然A2和A3小区与A4小区一样是远离的小区，但是已经证明由于与这些小区连接而产生的干扰是较小的。
尽管只说明了两个表，但是本发明可以适用于以本领域普通技术人员明嘹的方法包含三个或多个表。换句话说，小区可划分为三个或多个区域，为三个或多个区域中的每个区域的移动台保留单独的引导再试候选小区表。
只要按步骤S11确定所选择的表不是空的，那么在步骤S13向移动台发送引导再试信息，该信息中含有在所选择的表中找到的信道。如果如选择的表是空的，则在步骤S15判断该接入请求是去话呼叫请求(从小区中的移动台来的呼叫)还是来话呼叫请求(到小区中的移动台的呼叫)。换言之，接入请求可以由移动台独立地发出或者响应基站的寻呼由移动台进行。若接入是来话呼叫请求并且所选择的表是空的，则在步骤S19中简单地指示移动台解除该呼叫。在此情况下，由于没有建立起有效的呼叫，终端移动台的所有者仍然不知道已经试呼过给他的任何呼叫，并且进一步的行动是不必要的。若请求是去话请示并且表是空的，则在步骤S17中向移动台发送重新排序(reorder)信息，据此，移动用户得到通知服务暂时不可能。重新排序信息将使移动台产生“快速忙”单音，促使用户再试。
在空组的情况下，不发送任何引导再试信息的可替换的方法是发送一个只把发送信息的小区标记为引导再试候选小区的引导再试信息。接着移动台将对同一小区进行另一次接入尝试，而不需要对用户部分的任何动作。测量表明，在响应第一接入尝试而发送的引导再试信息的时间和响应引导再试信息的第二接入尝试的时间之间一般经过两秒钟左右。通常，该小区仍被阻塞，但是在介入的两秒中间，在大多数场合下信道将变为可用以使得这样的技术具有价值。为增加进行再试时话音信道变为可用的信道的概率，采用了故意地将基站的引导再试指令的传输延时数秒的方法，从而进一步加强了本技术的优点。由于移动台要在5秒内响应，因此，延时必须短于5秒钟。
通过对根据移动台的位置在引导再试信息中发送的引导再试选择地控制容许的信道，位于一个小区中而与远离的相邻小区相关的移动台几乎不能建立呼叫连接。因比，干扰电平可得到改善。
本领域的普通技术人员可体会到，本发明可用其它特殊的形式进行实施而没有离开其精神或基本特征。所以，无论从那一点来看，都应当将目前所公开的实施例看作是说明性的而不是限制性的。本发明的保护范围是由所附的权利要求书而不是上述的说明指出的，所有在它的等效物的意义和范围内的变化都认为包含在其中了。
权利要求
1.一种在无线电话网中控制与移动台通信的方法，包括以下步骤在基站接收所述移动台的业务请求；在所述业务请求期间，在基站测量所述移动台来的信号的信号强度；根据分配给所述基站的话音信道的可用性，判断是否可接收所述的业务请示，如果所述的业务请求不能接受；将所述信号强度与至少一个门限值进行比较；和如果所述的信号强度超过所述门限，引导所述的移动台在第一组信道的一条或多条信道上再试所述业务请求；否则，引导所述的移动台在至少第二组信道的一条或多条信道上再试所述的业务请求。
2.按照权利要求1的所述方法，其特征在于所述第一和第二组中的信道是可变的。
3.按照权利要求1的所述方法，其特征在于所述门限是可变的。
4.按照权利要求1的所述方法，其特征在于所述信号强度与多个门限进行比较，所述移动台被引导在多组信道中的一组的一条或多条信道上再试所述的业务请求，所述的组数比所述的多个门限还多一个。
5.按照权利要求1的所述方法，其特征在于所述第一和第二组中的一组或两组为空组，在此情况下，在过了多于几秒的时间之前，所述移动台被引导向所述基站再试所述的业务请求。
6.按照权利要求1的所述方法，其特征在于进一步包含以下步骤将说明所述移动台的实际发射功率的所述测量的信号强度进行校正，所述校正的测量信号强度表示所述移动台距所述基站的距离。
7.按照权利要对1的所述方法，其特征在于在所述测量之后和在所述比较之前对所述信号强度进行校正。
8.一种在无线电话网中控制与移动台通信的装置，包括接收装置，用于在基站接收所述移动台来的业务请求；测量装置，在所述业务请求期间，在所述基站测量所述移动台来的信号的信号强度；判断装置，根据分配给所述基站的话音信道的可用性判断是否可接受所述的业务请求；响应由所述判断装置作出的所述业务请求不能被接受，决定将所述信号强度与至少一个门限值进行比较的装置；和响应所述比较装置的装置，如果所述信号强度超过所述的门限值，引导所述移动台在第一组信道的一个或多个信道上再试所述业务请求，否则，引导所述移动台至少在第二组信道的另一个信道上再试所述的。
全文摘要
在移动无线电话系统中，当收到移动台业务请求时，基站按其话音信道可用性判断该请求是否可接受。若否，将其测量信号强度与至少一门限值比较，若超过门限值，则引导移动台在分配给相邻基站的第一组信道的一条或多条信道上再试该请求，否则在至少第二组上再试。因此，较靠近小区内的引导再试被限制或消除，而在小区外围附近的将随意地允许或限制不严。因移动台在靠近小区内在相邻小区的频率上发射引导的干扰比在小区外围发射引起的干扰大，故干扰减少。
文档编号H04W36/16GK1121298SQ95102650
公开日1996年4月24日 申请日期1995年3月2日 优先权日1991年10月3日
发明者H·卡林, R·S·博丁 申请人:艾利森电话股份有限公司