专利名称：分级移动通信系统中的业务控制方法
技术领域：
本发明涉及分级移动通信系统中的业务控制方法，这种分级移动通信系统包括多个移动台，一个主要由具有相对较低的发射功率的移动台所使用的微小区网，一个主要由具有相对较高的发射功率的移动台所使用并至少部分覆盖微小区网的宏小区网。
蜂窝移动系统所覆盖的地理区域被分成更小的无线覆盖区域，即小区，从而可通过频率的重复使用来获得更有效的频带利用。由于诸多因素，例如所需容量(信道数，地形，发射功率电平等等)的影响，小区的大小随系统的不同以及在系统内的位置的不同而不同。影响移动台小区大小的一个因素是移动台的最大发射功率。传统移动系统中的移动台是车载式高功率无线台。除此之外，小型手持式移动台已出现，而且，例如为了减小功耗，这些移动台有比车载式移动台小得多的发射功率。这种手持式移动台的工作范围相当小，从而小区的尺寸也必须较小。
在现代移动通信系统中，同时使用低功率的手持式移动台以及高输出功率的车载式移动台。另外，在移动通信系统中采用了分级网，即包括小的微小区和在地理上至少部分覆盖微小区的大的宏小区。把高功率的移动台分配给宏小区网，而把低功率的手持式移动台分配给微小区网是有利的。因为在网络中，高功率的车载式移动台的移动速度通常比手持式移动电话高，宏小区的使用可以减少越区切换的次数。反过来，由于手持式移动台相对固定，从而即使在密集的微小区网中越区切换的次数也不会不合理。两个微小区之间的越区切换通常是基于无线连接准则，例如基于所接收到的信号的电平和质量。此外，系统还包括另外类型的越区切换，例如功率预算越区切换。
当前分为微小区和宏小区的分级网中存在的一个不足点是不能根据移动台发射功率电平来把它们导向到宏小区或微小区，换句话说，就是不能把低功率移动台导向到微小区，把高功率移动台导向到宏小区。从而，就小区大小而言，移动台可能不必要地使用了一个并不适合它的小区，从而导致网络容量得不到充分利用并引起越区切换次数的显著增加。
本发明的目的是提供一种分级无线网中的业务控制方法，把低功率移动台主要导向到微小区，把高功率移动台主要导向到宏小区。
本发明的方法达到了上述目的，该方法的特征在于用越区切换来控制业务，从而在越区切换判决中，除测量无线信道外还考虑移动台的发射功率类别以及相邻小区的小区类型，从而只有当相邻小区是该移动台基于其发射功率所要主要使用的类型时才把该相邻小区选为越区切换的目标小区。
根据本发明，基于移动台在小区中所允许使用的最高发射功率把小区归类为微小区和宏小区。这可通过把所述最高允许发射功率与一个或多个阈值相比较而完成。假如允许的最大发射功率高于为宏小区设的阈值功率，则认为该小区是宏小区。假如允许的最大发射功率低于为微小区设的阈值，则认为该小区是微小区。从而，目标是通过越区切换把移动台导向到最适合移动台的最高发射功率的一类小区中，即导向到微小区或宏小区。从而，把低功率移动台导向到微小区而把高功率移动台导向到宏小区。移动台的功率级别通过移动台的最大功率电平与前述为微小区和宏小区所设的阈值的比较而确定。假如移动台的最大发射功率高于为宏小区设的阈值，该移动台将主要使用宏小区。若移动台的最大发射功率低于为微小区设的阈值，移动台将主要使用微小区。据此，不管何时，只要无线信道允许，不同类别的移动台就可使用正常类型的小区。假如系统同时采用了功率预算越区切换，可能导致把一个移动台从正确类型的小区切换到错误类型的小区。由于这一原因，在本发明的主要实施方式中，给每一小区都分配一组这种类型的相邻小区允许从该小区到这组小区中的任一个的功率预算越区切换。这样就阻止了功率预算切换到错误类型的小区。
下面将参照附图对本发明进行更为详细的描述，附图中
图1是本发明的一个蜂窝移动通信系统；图2A和2B是说明根据本发明的业务控制的流程图。
本发明可用于任何蜂窝无线通信网中，例如泛欧移动系统GSM(全球移动通信系统)，NMT(北美移动电话)，DSC1800(数字通信系统)PCN(个人通信网)，VMC(通用移动通信)，VMTS(通用移动通信系统)，FPLMTS(未来公用陆地移动电信系统)等等。
对本发明而言，把它用到一个移动通信系统中，并且至少局部地有一个地理上至少部分覆盖微小区网的宏小区网仅是最基本的。
大家知道，在蜂窝无线网中，网所覆盖的地埋区域被分成较小的、独立的无线覆盖区域，即小区，从而当前位于某小区中的移动台可通过该小区中的固定移动站与该网进行无线通信。移动台可自由地从一个小区移动到另一个小区。
图1示出了一个具有分级的地理上覆盖的微小区网和宏小区网的移动通信系统。该示例性系统示出了一个根据GSM移动系统的固定网，但本发明可在任何固定网结构中实现。GSM系统的固定网包括至少一个归属位置寄存器HLR，多个访问用户位置寄存器VLR，多个移动交换中心MSC和多个与网的基站BTS相连的基站控制器BSC。更精确的用户位置信息，即位置区域存在访问用户位置寄存器VLR中。通常情况下，每个移动交换中心MSC有一个VLR。归属位置寄存器HLR永久保持着用户的用户数据以及移动台是位于哪一个VLR区域中的信息。在GSM建议和ISBN2-9507190-0-7，法国，帕莱索的M.Mouly和M.Pautet合著的“GSM移动通信系统”中，对GSM系统的结构及其操作有更详细的描述。
在图1的例子中，有两个移动业务交换中心区域，第一个包括移动交换中心MSC1以及访问用户位置寄存器VLR1，第二个包括移动交换中心MSC2以及访问用户位置寄存器VLR2。在两个MSCs中各有一个或多个基站控制器BSC，每个都控制几个基站BTS。图1仅示出了一个基站控制器BSC1，它控制微小区C1，C2，C3，C4，C5和C6的基站BTS以及一个宏小区CM的基站BTS。每一基站BTS都通过双工连接与位于相应小区中的移动台MS通信。为清楚起见，图1仅示出了一个移动台MS。
在图1中，微小区C1-C6属于主要由具有相对较低的发射功率以及相对固定的移动台，如手持式移动台所使用的微小区网。宏小区网的宏小区CM地理上至少部分覆盖微小区网的微小区C1-C6。宏小区网主要由具有较高发射功率以及移动相对较快的移动台，如车载式移动台所使用。
这样，当移动台在移动通信网中运动时，可从一个小区切换到另一个小区。假如移动台MS不正在进行通话，小区切换仅意味着登记到一个新小区中。假如移动台从MS正在处理通话，小区切换处理还包括把通话从一条业务信道切换到同一小区内或新小区中的另一条信道，即越区切换。
通过连续地测量从服务小区的基站接收到的信号的电平，通常还包括质量，以及测量从至少几个相邻小区的基站收到的电平，移动台MS确定出是否需要越区切换。可选地，或附加地，基站也可测量移动台发送的信号的电平和质量。取决于移动系统的不同，切换小区的判决可以由移动台来做，也可以由固定网来做。越区切换通常基于无线信道的准则，但也可以基于另外的理由，例如负载分配或为了降低发射功率电平。在无线网中，目标是避免不必要的高功率电平，以防止对网络的另外地方产生干扰。
例如，根据GSM技术建议，移动台MS监测(测量)服务小区的下行信号的电平和质量，以及服务小区的相邻小区的下行信号的电平和质量。基站BTS监测(测量)从所述基站BTS服务的每个移动台MS收到的信号的电平和质量。所有测量结果都发送到基站控制器BSC。通话过程中的越区切换的判决由基站控制器BsC基于分配给每个小区的各个越区切换参数以及基于移动台MS和基站BTS报告的测量结果而做出。可选地，所有的越区切换判决也可由移动业务交换中心MSC来做，这种情况下，所有的测量结果应发送给移动业务交换中心MSC。MSC还控制着至少是从一个基站控制器区域到另一个基站控制器区域的越区切换；假如移动台MS在无线网中漫游，在下列情况下通常要进行从服务小区的业务信道到相邻小区的业务信道的切换(1)移动台MS和/或基站BTS的测量结果表明从当前服务小区收到的信号的电平和/或质量低而从相邻小区能获得更好的信号电平，和/或(2)相邻小区使能进行更低发射功率电平的通信，换句话说，当移动台处于小区间的边界时，第一种越区切换是基于无线信道准则的切换，这种越区切换在这以后叫作RR切换，后者是功率预算越区切换，在这以后叫作PBGT切换。
在一个PBGT切换中，选择切换用的相邻小区的准则是移动台总是连到具有最低无线信道衰减的小区中，即使测量表明另一个小区的信号的质量和电平更好。实际中，无线信道的衰减可以通过计算相邻小区(n)的功率预算PBGT(n)而得到，例如以下述方式PBGT(n)＝MS_TXPWR_MAX-AV_RXLEV_DL_HO-(BS_TXPWR_MAX-BS_TXPWR)-(MS_TXPWR_MAX(n)-AV_RXLEV_NCELL(n))BS_TXPWR_MAX表示在服务小区中允许使用的最大下行功率，BS_TXPWR表示在服务小区中实际的下行发射功率。MS_TXPWR_MAX和MS_TXPWR_MAX(n)分别表示在服务小区和相邻小区n中允许移动台MS使用的最大上行发射功率。AV_RXLEV_DL_HO和AV_RXLEV_NCELL(n)分别表示在移动站MS处测得的由服务小区和相邻小区发出的平均信号。通常，假如PBGT(n)＞HO_MARGIN_PBGT(n)，则可以进行功率预算越区切换，其中HO_MARGIN_PBGT(n)是为了使越区切换成为可能，相邻小区n的功率预算必须超过的裕量。
在一个RR切换中，所用的准则是信号强度或质量。在这种情况下，例如AV_RXLEV_NCELL(n)＞AV_RXLEV_DL_HO+HO_MARGIN_LEVEL/QVAL(n)时可以进行到相邻小区的越区切换。在这种情况下，取决于切换理由的不同，在判决时采用了多种裕量。假如切换的理由是信号强度，则采用NO_MARGIN_LEVEL，假如切换的理由是信号质量，采用HO_MARGIN_QUAL。
这些传统采用的切换类型也能把移动台MS从一个微小区切换到一个宏小区，或反之。例如，一个低发射功率级别的移动台能基于无线信道的准则从一个微小区切换到一个“覆盖”宏小区。只基于无线信道准则的越区切换算法不能把不同功率级别的移动台导向到适合它们大小的小区中去，并且这也不是它们的目的。
根据本发明，业务通过越区切换来控制，其中，除了测量无线信道外还考虑移动台的发射功率类型以及相邻小区的小区类型，从而只有当相邻小区是该移动台基于发射功率所要主要使用的类型时才把该相邻小区选为越区切换的目标小区。在本申请中，这种同时考虑了小区类型和移动台发射功率级别的新型的越区切换叫作MM切换。可以在整个网络中激活MM切换，也可以仅在网络的一部分激活MM切换。这种激活的控制可以具体到小区，并且对所有位于分级网中的小区(包括微小区和宏小区)进行。
参照图2A和2B，因为采用了MM切换，那么为了检查无线连接的性能，基于从移动台MS以及可能的从基站BTS收到的测量结果(方框21)，基站控制器BSC在预定的间隔内进行下列的阈值比较(方框22)AV-RXLEV_NCELL(n)＞HO_LEVEL_NM(n)其中AV_RXLEV_NCELL(n)表示移动台从相邻小区n收到的平均信号电平，HO_LEVEL_NM(n)表示为了使MM切换得以进行，相邻小区的信号电平必须超出的电平。该阈值电平为每个相邻小区独立地设置。
除了无线连接的性能外，本发明的MM切换还考虑了移动台MS的功率级别，从而只把适合移动台MS的相邻小区选作目标小区，换句话说，基站控制器BSC为车载式移动台和便携式移动台MS选择宏小区，为手持式移动台MS选择微小区。
为了确定相邻小区的小区类别，基站控制器BSC使用了两个阈值宏小区阈值和微小区阈值。这些阈值通过允许移动台MS在小区中使用的最大发射功率电平来表示小区类型。确定小区类型时所有的小区使用相同的阈值。
宏小区阈值按如下来确定宏小区的大小(方框23)-如果相邻小区的业务信道上允许移动台使用的最大发射功率电平MS_TXPWR(n)高于或等于宏小区阈值，该相邻小区被看成是宏小区。
微小区阈值按如下来确定微小区的大小(方框24)-假如在相邻小区的业务信道上允许移动台使用的最大发射功率电平MS_TXPWR(n)小于或等于微小区阈值，该相邻小区被看成是微小区。
宏小区阈值和微小区阈值的选择应保证它们之间留有预定的功率范围。那些允许在其中使用的移动台的最大发射功率MX_TXPWR(n)落在宏小区阈值和微小区阈值之间的小区被叫作中间大小小区(方框25)。
找到了能提供足够质量的无线连接的相邻小区并按上述确定了它们的小区类型后，基站控制器还确定移动台MS的功率级别，并且除了无线连接的性能外，在选择无线连接时还考虑下述因素-假如要进行切换的移动台MS的最大发射功率MS_MAX大于或等于宏小区阈值(方框27)，该移动台被看作是高功率级别的移动台，它应该主要使用宏小区。在这种情况下，基站控制器BSC仅允许移动台MS MM切换到一个被认为是宏小区的小区中(方框33)。
-假如要进行切换的移动台的最大发射功率MS_MAX小于或等于微小区阈值(方框28)，该移动台被看作是低功率级别的移动台，它应该主要使用微小区(方框29)。在这种情况下，基站控制器BSC仅允许移动台MS MM切换到一个被认为是微小区的小区中(方框32)。
-假如要进行切换的移动台的最大发射功率MS_MAX小于宏小区阈值并大于微小区阈值，该移动台被看作是中间功率级别的移动台，它应该主要使用中间大小的小区(方框30)。在这种情况下，基站控制器BSC仅允许移动台MS MM切换到-个被认为是中间大小的小区中(方框31)。
上面描述的越区切换过程可以有效地根据移动台MS的功率级别把它们引导到小区中。例如，假如一个车载式移动台MS从微小区中发起呼叫，则根据本发明的方法，只要宏小区能提供空闲的业务信道并有足够的无线信道性能，该呼叫将被尽快地通过MM切换切换到一个宏小区中。相应地，假如一个手持式移动台从宏小区中发起呼叫，或者由于无线信道准则或另外的一些原因它被切换到一个宏小区中，那么用本发明的方法，只要有微小区能为该呼叫提供足够好的服务，即提供一条空闲业务信道并有足够的无线信道性能，该呼叫将被切换到该微小区中。只要无线信道的性能是好的，车载式移动台将保持在宏小区中而手持式移动台将保持在微小区中。例如，假如手持式移动台MS从一个微小区覆盖区域移动到另一个，将进行通常的无线信道准则越区切换目标小区可以为微小区或宏小区。
在本发明的一种实施方式中，同时进行MM切换和功率预算越区切换的阈值的比较。在同时采用MM切换和功率预算切换的情况下，仅在相同大小的小区之间允许进行功率预算切换。换句话说，允许在宏小区和宏小区，微小区和微小区之间进行功率预算越区切换，但不允许从宏小区到微小区切换或相反。对于功率预算越区切换，每个小区都可以被分配多个相邻小区，允许从该服务小区通过功率预算越区切换到这些相邻小区。服务小区和相邻小区的大小可用与上面描述的MM切换相似的方法确定。假如还允许在不同大小的小区间进行功率预算越区切换，那么就移动台的功率级别而言，可能把移动台导向到错误大小的小区中，从而会降低本发明方法的有效性。
附图及其描述仅是为了说明本发明。本发明可在所附权利要求书的范围和实质内变化。
权利要求
1.一种分级移动通信系统中的业务控制方法，移动通信系统包括多个移动台，一个主要由具有相对较低发射功率级别的移动台所使用的微小区网，一个至少部分覆盖微小区网并且主要由具有相对较高发射功率级别的移动台所使用的宏小区网，这种方法的特征在于通过越区切换来控制业务，从而在越区切换判决中除了无线信道的测量结果外还考虑移动台的发射功率的级别以及相邻小区的小区类型，从而只有该移动台基于其发射功率所应该主要使用的类型的小区才被选为切换的目标小区。
2.如权利要求1的方法，其特征在于测量从相邻小区接收到的信号的电平，基于测量结果，选择一个或多个相邻小区作为切换的候选小区，基于在小区中允许使用的移动台的最高发射功率，确定候选小区的类别为宏小区或微小区，基于移动台的最大发射功率，确定移动台的发射功率级别，仅允许切换到一个移动台基于其发射功率所应该主要使用的类别的候选小区。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于基于测量结果，检测出没有一个移动台所应该主要使用的类别的相邻小区具有足够的信号电平和/或质量，除了移动台所应该主要使用的小区以外，以业务控制的目的切换到不同小区类别的小区是不允许的。
4.如权利要求1，2或3的方法，其特征在于小区类型的识别包括下列步骤为识别宏小区设定第一功率阈值，为识别微小区设定第二功率阈值，将在小区中允许使用的移动台最高发射功率与第一和第二功率阈值比较，假如允许的最大发射功率高于或等于第一功率阈值，则认为一个小区为宏小区，假如允许的最大发射功率低于或等于第二功率阈值，则认为一个小区为微小区。
5.如权利要求4的方法，在一个移动通信系统中包括比微小区大而比宏小区小的中间大小的小区，其特征在于假如一个小区中允许的最大发射功率低于第一阈值而高于第二阈值，则认为该小区为中间大小的小区。
6.如权利要求1的方法，其特征在于移动台的功率预算越区切换只允许切换到该移动台所应该主要使用的小区类型的小区中。
7.如权利要求6的方法，其特征在于给每个小区分配一组相邻小区，从该小区到这组相邻小区的功率预算越区切换是允许的。
全文摘要
本发明涉及一种分级移动通信系统中的业务控制方法，移动通信系统包括多个移动台(MS)，一个主要由具有相对较低的发射功率级别的移动台使用的微小区网(C1-C6)，一个主要由具有相对较高的发射功率级别的移动台使用并至少部分覆盖微小区网的宏小区网(C
文档编号H04B7/26GK1150513SQ95193559
公开日1997年5月21日 申请日期1995年6月12日 优先权日1994年6月13日
发明者里斯托·奥托, 托米·瓦拉 申请人:诺基亚电信公司