专利名称：越区切换方法和蜂窝无线网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及在蜂窝无线网络中保证移动台的越区切换的方法，该蜂窝无线网络包含至少一个基站系统和至少一个移动台，基站系统包含至少两个基站和至少一个基站控制器，并且基站有一个覆盖区，即小区。在越区切换中，当移动台从一个服务小区移动到相邻小区时，服务小区的基站和移动台之间的双向无线连接变为相邻小区的基站和移动台之间的双向无线连接。
背景技术：
在越区切换中，在用户没有察觉的情况下，服务小区的基站和移动台之间存在的无线连接变为在某个其它信道上邻近小区(即相邻小区)的基站和移动台之间的双向无线连接，也就是由越区切换引起的对无线连接至少可能的干扰将保持最小。然而，并不总是能在不被注意的情况下实现越区切换，因为在移动台相对基站移动的运作环境下，由于地道、桥梁或建筑物，无线电波的传播被阻止，无线连接将会丢失。然而，由于移动台回到另外某个基站的覆盖区，在很短时间内继续连接是可能的。
因此，在理论上，越区切换暂时丢失连接后继续连接上是可能的。这种丢失的一个重要原因就是移动台非常快地越过小区间的边界，没有足够的时间正确实现越区切换。
一个已丢失的无线连接试图通过现有技术的重建连接的功能来恢复。在那种情况下，移动台从它已知的信道中选择信号最强的信道，并向该小区的基站发送一个连接重建请求。如果连接是在网络级上被破坏，则问题就严重了，在这种情况下，连接不可避免地丢失了。这是因为当连接丢失时，在移动交换中心，一个定时器将被起动。如果移动交换中心在定时器终止之前接收不到有关重建请求的信息，这将破坏与丢失的连接有关的所有信息。即使在定时器终止之前有时间重建连接，由于连接看起来被中断和中断持续太长，可能出现呼叫的另一方关断连接的情况。在GSM移动通信系统(Michel Mouly and Marie-Bernadette Pautet，1992，ISDN2-9507190-0-0-7)的第412页到第415页讨论了呼叫重建功能和与之有关的各种不确定性。在这一点上，人们希望在未来系统中能以更好的方式来解决。
发明特征本发明的目的是消除与已知方案相关的问题。
这可以用在前序部分所述的方法来获得，其特征在于，相邻小区的基站在越区切换中模仿了服务小区的基站。
本发明同时涉及一个包含至少一个基站系统和至少一个移动台的蜂窝无线网络，基站系统包含至少两个基站和至少一个基站控制器，并且基站有一个覆盖区，即小区。在越区切换中，当移动台从一个服务小区移动到相邻小区时，服务小区的基站和移动台之间的双向无线连接变为相邻小区的基站和移动台之间的双向无线连接。
本系统特征在于，在越区切换中安排相邻小区的基站模仿服务小区的基站。
用本发明中所述的方法可以获得一些优点。最明显的优点是本发明确保一个越区切换，在那种情况下，不必用到不确定连接的重建功能。这样，暂时被中断的连接能够更确切地保存。网络使用者把这看作服务质量的提高，因为在这种原先可能丢失连接的情况下，避免了连接的丢失。
本发明的系统具有与上述方法相同的优点。优选实施例和其它更详细的实施例强调了本发明的优点。显然，优选实施例和其它更详细的实施例能够互相合并成不同的组合来获得期望的技术效果。
附图简述下面，将参考随后的附图的例子更详尽地解释本发明。其中，
图1显示了本发明的蜂窝无线网络中本发明必不可少的部分，图2是显示发明中的时间计算的示意性说明。在时间上，相邻小区的基站向移动台发送一个信号来模仿服务小区的基站。
优选实施例的描述先研究图1。本发明的方法和系统可用于任何蜂窝无线网络中，以确保移动台120的越区切换。下面，将参照GSM系统来描述本发明，但本发明并不仅限于此。蜂窝无线网络典型地由基站系统组成。基站系统包含至少两个基站102、104和至少一个基站控制器100。基站102、104包含一个覆盖区，即小区110、112。移动台120在小区110、112中移动。移动台120也能移动越过小区110和112之间的边界114。在服务小区110的基站102和移动台120之间有一个双向无线连接130。一个越区切换是指，当移动台120从服务小区110移动到相邻小区112时，服务小区110的基站102和移动台120之间的双向无线连接130变为相邻小区112的基站104和移动台120之间的双向无线连接132。
遵照本发明，在越区切换中，相邻小区112的基站104模仿了服务小区110的基站102。在模仿中，相邻小区112的基站104向移动台120送出一个越区切换命令，好象该命令是由服务小区110的基站102发出的。
在本发明的首选实施例中，该方法以下述方式来实现。首先，以正常方式建立一个连接130，即基站控制器100起动服务小区110的基站102和移动台120之间的连接130。然后，基站控制器100通过提供所使用的无线连接130的规范参数，起动服务小区110的相邻小区112的至少一个基站104，进入备用状态。移动台120向某个相邻小区112移动，并且设为备用状态的相邻小区112的基站104监测是否在它的小区112中检测到移动台120。当移动台120移动越过服务小区110和相邻小区112之间的边界114时，相邻小区112的基站104把这一事件通知给基站控制器100。依靠这种情形，基站控制器100知道服务小区110的基站102和移动台120之间的连接130被中断了，或者是通过服务小区110的基站102不可能实现一个正常的越区切换了，或者是一个成功的越区切换将更可能通过相邻小区112的基站104来实现。在这种情况下，基站控制器100从服务小区110的基站102恢复有关连接130的所有信息并把该信息发送给相邻小区112的基站104，并且结束服务小区110的基站102处与连接130有关的所有业务。之后，相邻小区112的基站104计算一个正确的定时提前。基站控制器100通过使用从原先的服务小区110的基站102获得的与连接130有关的信息，命令相邻小区112的基站104继续连接132，好象它是原先的服务小区110的基站102。基站控制器100给相邻小区112的基站104一个越区切换命令，之后，相邻小区112的基站104实现一个正常的越区切换步骤，并且它的小区成为连接132的服务小区112。最后，基站控制器100从原先的服务小区110的基站102中撤消连接到连接130的资源。
移动台120穿过的小区110和112之间的边界114是由相邻小区112的基站104在对移动台120的无线场强测量的基础上检测出。
为了减少基站104的负载，能够对该功能进行优化使得基站控制器100仅设置这样的基站104进入备用状态，在这样的基站104，移动台120可能快速移动穿过小区110和112之间的边界114。
由于本发明方法的有效性，越区切换区域的界限140，也就是实现越区切换的区域，比通常的要小。
通过优化减少基站104的负载的另一种方法是在小区尺寸很小的蜂窝无线网络中，不计算定时提到的值来纠正由基站104与移动台120之间距离引起的传播延迟，因为这种情况下的传播延迟也很小。
如果不能使用提出的优化方法，计算可以按图2所述的下面的方式来实现。服务小区110的基站102在时间T向移动台120送出一个信号。移动台120在时间T1接收到由服务小区110的基站102送出的信号。移动台120在时间T2把该信号送给服务小区110的基站102，其中考虑了定时提前TA。相邻小区112的基站104知道从相邻小区112的基站104到服务小区110的基站102的距离D1，D1表示为信号传播延迟。相邻小区112的基站104在时间T接收了服务小区110的基站102在时间T’发送到移动台120的信号。相邻小区112的基站104计算服务小区110的基站102发送信号的时间，即时间T，从T’中减去D1来得到。相邻小区112的基站104计算移动台120向服务小区110的基站102发送信号的时间T2，从时间T中减去TA的一半，即TA／2来得到。相邻小区112的基站104在时刻T2’接收到移动台120发送给服务小区110的基站102的信号。相邻小区112的基站104计算到移动台120的距离D2，D2表示为信号传播延迟，从时间T2’中减去T2求得。最后，相邻小区112的基站104使用参数T1和D2，从T1中减去D2，计算相邻小区112的基站104向移动台120发送信号的时间T3，好象它是服务小区110的基站102。
该方法用于蜂窝无线网络中，其中对现有技术的方法所需的变化是在越区切换中，相邻小区112的基站104被用于模仿服务小区110的基站102。在那种情况下，系统的新功能为相邻小区112的基站104被安排监测服务小区110的至少一个移动台120。而且，相邻小区112的基站104和／或者基站控制器100准备接收由服务小区110的基站102发出的有关无线连接130的信息，并计算相邻小区的基站104向移动台120发送信号的时间。监测由基站104现有的测量接收机来实现，例如通过一个正常接收机或一个测试者的接收机。与现有技术的参数处理一样，与无线连接130有关的信息的接收在相邻小区112的基站104和／或者基站控制器100中实现。与无线连接130有关的信息包含无线信道的描述、一个训练序列、一个定时提前和一个加密钥。传输时间的计算在相邻小区112的基站104和／或者基站控制器100中以上述方式实现。最简单地，本发明可以作为一个软件来实现。软件能存入基站104和／或者基站控制器100的存储器中，并在设备中包含的处理器中被处理。本应用也能通过一般的处理器或信号处理器或者一个单独的逻辑来实现。
尽管上面已参考附图的例子对本发明作了解释，很明显，本发明不仅局限于此，在随后权利要求中公开的创造性思想的范围内，可以以各种方式作更改。
权利要求
1.一种在蜂窝无线网络中保证移动台的越区切换的方法，该蜂窝无线网络包含至少一个基站系统和至少一个移动台(120)，基站系统包含至少两个基站(102，104)和至少一个基站控制器(100)，并且基站(102，104)有一个覆盖区，即小区(110，112)，在越区切换中，当移动台(120)从一个服务小区(110)移动到相邻小区(112)时，在服务小区(110)的基站(102)和移动台(120)之间的双向无线连接(130)变为相邻小区(112)的基站(104)和移动台(120)之间的双向无线连接(132)，其特征在于在越区切换中，相邻小区(112)的基站(104)模仿了服务小区(110)的基站(102)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在模仿中，相邻小区(112)的基站(104)向移动台(120)发送一个越区切换命令，好象它是由服务小区(110)的基站(102)发出的。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于基站控制器(100)起动服务小区(110)的基站(102)和移动台(120)之间的连接；基站控制器(100)通过提供所使用的无线连接(130)的规范参数来起动相邻小区(112)的至少一个基站(104)，使之进入备用状态；移动台(120)移向某个相邻小区(112)，并且设置为备用状态的相邻小区(112)的基站(104)在它自己的小区(112)中监测是否检测到移动台(120)；当移动台(120)穿过服务小区(110)和相邻小区(112)之间的边界(114)时，相邻小区(112)的基站(104)就把该事件通知给基站控制器(100)；基站控制器(100)知道服务小区(110)的基站(102)和移动台(120)之间的连接(130)被中断了，或者是通过服务小区(110)的基站(102)不可能实现一个正常的越区切换了，或者是一个成功的越区切换将更可能通过相邻小区(112)的基站(104)来实现；基站控制器(100)从服务小区(110)的基站(102)恢复有关连接(130)的所有信息，并把该信息发送给相邻小区(112)的基站(104)，并且结束服务小区(110)的基站(102)处与连接(130)有关的所有业务；相邻小区(112)的基站(104)计算一个正确的定时提前；基站控制器(100)通过使用从原先的服务小区(110)的基站(102)获得的与连接(130)有关的信息，命令相邻小区(112)的基站(104)继续连接(132)，好象它是原先的服务小区(110)的基站(102)；基站控制器(100)给相邻小区(112)的基站(104)一个越区切换命令，之后，相邻小区(112)的基站(104)实现一个正常的越区切换步骤，并且它的小区成为连接(132)的服务小区(112)；最后，基站控制器(100)从原先的服务小区(110)的基站(102)中撤消连接到连接(130)的资源。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于移动台(120)穿过的服务小区(110)和相邻小区(112)之间的边界(114)，由相邻小区(112)的基站(104)在对移动台(120)的无线场强测量的基础上检测出。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于基站控制器(100)仅设置这样的基站(104)进入备用状态，在这样的基站(104)，移动台(120)可能快速移动穿过小区(110，112)之间的边界(114)。
6.根据权利要求3的方法，其特征在于越区切换区域的界限(140)比通常的要小。
7.根据权利要求3的方法，其特征在于在小区尺寸很小的蜂窝无线网络中，不计算定时提前的值来纠正由基站(102，104)与移动台(120)之间距离引起的传播延迟，因为这种情况下的传播延迟很小。
8.根据权利要求3的方法，其特征在于服务小区(110)的基站(102)在时间T向移动台(120)送出一个信号；移动台(120)在时间T1接收到由服务小区(110)的基站(102)送出的信号；移动台(120)在时间T2送一个信号给服务小区(110)的基站(102)，其中考虑了定时提前TA；相邻小区(112)的基站(104)知道从相邻小区(112)的基站(104)到服务小区(110)的基站(102)的距离D1，D1被表示为信号传播延迟；相邻小区(112)的基站(104)在时间T接收了服务小区(110)的基站(102)在时间T’发送到移动台(120)的信号；相邻小区(112)的基站(104)通过使用参数T’和D1，从T’中减去D1，计算服务小区(110)的基站(102)发送信号的时间，即时间T；相邻小区(112)的基站(104)使用参数T和TA从而从时间T中减去TA的一半，即TA／2，计算移动台(120)发送信号给服务小区(110)的基站(102)的时间T2；相邻小区(112)的基站(104)在时间T2’接收到移动台(120)发送给服务小区(110)的基站(102)的信号；相邻小区(112)的基站(104)通过使用参数T2和T2’，即从T2’中减去T2，计算到移动台(120)的距离D2，D2被表示为信号传播延迟；相邻小区(112)的基站(104)使用参数T1和D2，即从T1中减去D2，计算相邻小区(112)的基站(104)向移动台(120)发送信号的时间T3，好象它是服务小区(110)的基站(102)。
9.一个蜂窝无线网络，包含至少一个基站系统和至少一个移动台(120)，基站系统包含至少两个基站(102，104)和至少一个基站控制器(100)，并且基站(102，104)有一个覆盖区，即小区(110，112)，在越区切换中，当移动台(120)从一个服务小区(110)移动到相邻小区(112)时，在服务小区(110)的基站(102)和移动台(120)之间的双向无线连接(130)变为相邻小区(112)的基站(104)和移动台(120)之间的双向无线连接(132)，其特征在于在越区切换中，相邻小区(112)的基站(104)被安排模仿服务小区(110)的基站(102)。
10.根据权利要求9的系统，其特征在于相邻小区(112)的基站(104)被安排监测在服务小区(110)的至少一个移动台(120)。
11.根据权利要求9的系统，其特征在于相邻小区(112)的基站(104)和／或者基站控制器(100)被安排接收由服务小区(110)的基站(102)发出的有关无线连接(130)的信息，并且计算相邻小区(112)的基站(104)向移动台(120)发送信号的时间。
全文摘要
本发明涉及越区切换方法和蜂窝无线网络。在越区切换中,当移动台(120)从一个服务小区(110)移动到相邻小区(112)时,服务小区(110)的基站(102)和移动台(120)之间的双向无线连接(130)就变为相邻小区(112)的基站(104)和移动台(120)之间的双向无线连接(132)。遵照本发明,相邻小区(112)的基站(104)在越区切换中通过向移动台发送一个好象是由服务小区(110)的基站(102)送出的越区切换命令,来模仿服务小区(110)的基站(102)。同时给出了计算正确传输时间的方法。
文档编号H04W36/08GK1206543SQ97191536
公开日1999年1月27日 申请日期1997年10月23日 优先权日1997年10月23日
发明者皮特里·霍坎宁 申请人:诺基亚电信公司