专利名称：在专用网络和公共移动网络之间用于移动辅助切换的无线通信系统和方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，并且特别涉及在公共陆地移动网络的覆盖区域中的专用无线通信网络。
背景技术：
公共蜂窝网络(公共陆地移动网络)通常被用于向多个用户提供语音和数据通信。例如，模拟蜂窝无线电话系统(诸如其名为AMPS,ETACS,NMT-450和NMT-900的系统)已在世界上成功地被使用。更近一些时候，数字蜂窝无线电话系统(如北美的IS-54B和全欧的GSM系统)已被引入。这些系统以及其他系统在名为蜂窝无线系统的著作中被描述，该著作的作者是Balston等人，由Arech House Norwood,Ma于1993年出版。
传统的模拟无线电话系统一般使用的系统是用频分多址(FDMA)来产生通信信道。熟知本技术的人员很清楚地知道，无线电话通信信号是被调制的波形，一般是在载波频率频谱中的一个预定频带上进行通信。这些分散的频带就作为蜂窝无线电话在其上通过为小区服务的基站或卫星与一个小区进行通信的信道。例如在美国，联邦政府将一段可进一步分为若干窄频带对的UHF频谱分配给蜂窝通信，该系统名为EIA-533或IS-19B。信道分对是起因于频率的双工结构，其中发送和接收频率在每对信道中的偏移是45MHZ。目前美国有832个频宽为30KHZ的无线信道被分配给蜂窝移动通信。
当用户数增加时，可用频带在数量上的限制带来了一些挑战。在一个蜂窝无线电话系统中增加用户数通常需要更加有效地利用有限的可用频谱，以便在保持通信质量的同时提供更多的总信道数。这一挑战因为用户可能不会均匀地分布在系统中的小区之间而被增强。对于特定的小区，为了在任何特定时间内处理潜在的更高的本地用户密度，可能需要更多的信道。例如，一个在闹市区的小区可以想象在任何一个时候内同时会有成千上万个用户，很容易耗尽小区中可用的频带数量。
基于这些原因，传统的蜂窝系统采用频率再利用来提高每个小区的潜在信道容量，并提高频谱效率。频率再利用涉及向每个小区分配频带，使采用相同频率的小区在地理上分开，以允许在不同小区中的无线电话同时使用相同的频率而不彼此干扰。通过这样做，数以千计的用户可以仅由数以百计的频带的系统来为其服务。
在过去几十年中，移动电话的使用已经极大地增长。以像AMPS，NMT和TACS这些模拟型标准作为移动电话的缓慢起步，现在用户市场确实遇到了先进的诸如GSM和D-AMPS的数字标准的冲击。除了例如移动电话的大小、电池使用时间等性能提高了之外，网络方面也有许多进步。高密度小区复用计划通过分级的小区结构而得到补充，在这里宏蜂窝覆盖整个街区，微蜂窝覆盖更小的区域，如街道，微微蜂窝则覆盖非常小的区域，其大小为几个房间的范围。对于分级的小区结构来说，重要的是每个所使用的基站(从宏蜂窝到微微蜂窝)是同一公共陆地移动网络(PLMN)的一部分。当移动用户从一个宏蜂窝漫游到微蜂窝区域时，呼叫被从宏蜂窝基站切换到微蜂窝基站，而不被用户所知。对于遵照TDMA的数字电话来说尤其是这样对于在一个协调好的PLMN中的移动电话来说，从一个基站切换到另一个通常只涉及改变一个时隙。
为了使网络便于将呼叫从PLMN的一个基站重选路由到另一个，移动电话执行一些测量，这些测量用一个快或慢的相关控制信道(FACCH或SACCH)向它当前所连接的基站报告。移动测量帮助PLMN的基站控制器找到该呼叫可以继续的最佳可选基站。
近来，用于居住和商业区的专用无线通信网络正在发展，它使用与公共蜂窝网络相同的空中接口，但没有成为所覆盖的公共蜂窝网络的一个统一部分。在这种意义上，这些专用系统不是微或微微网络，因为这些专用系统与公共蜂窝网络之间没有直接的连接。例如，在住宅区中使用时，专用基站可以如美国专利NO.5,428,668中所阐述的那样使用，它只与PSTN相连接。在使用了专用小交换机(“PBX”)的商业或办公网中，属于同一个专用网络的无线基站相互通信，但是它们都不直接与覆盖它们的PLMN通信。由于专用无线系统只有有限的范围，当移动用户走出覆盖范围时，会造成呼叫丢失，除非覆盖它的公共蜂窝网络可以接替该呼叫。因此从专用移动网络到公共蜂窝网络的切换十分重要。然而，由于专用无线系统和PLMN之间没有协调，在实现从专用网络到PLMN的切换时遇到了问题。
发明简述因此，本发明的一个目的是提供改进的无线通信移动终端，除了可以在公共陆地移动网络的覆盖区域中的专用无线通信网络中使用外，还可以在公共陆地移动网络中使用。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于从专用无线通信网络到覆盖它的公共陆地移动网络进行移动台辅助切换，而不需要中断呼叫。
在本发明中，通过提供一种能够同时与专用无线通信网络以及覆盖它的公共陆地移动网络通信的移动终端来实现上述这些和其它的目的。当一个呼叫在移动终端和专用无线通信网络之间进行时，移动终端可以和公共陆地移动网络的基站同步。这样，移动终端把公共陆地移动网络的本来是不协调的基站和专用无线通信网络的专用基站之间的发送时序同步化。移动终端进一步可以判断正在进行的呼叫何时应该根据预定的判据随着通信信号恶化的指示而切换到覆盖它的公共陆地移动网络。当违背切换判据的情况已被移动终端检测出来时，移动终端与公共陆地移动网络进行联系，并向PLMN发送专用陆地无线通信网络的PSTN号码，从而启动将呼叫从专用无线通信网络重选路由到公共陆地移动网络。
在本发明的一个实施方案中，移动终端包括了与无线收发设备实际相连接的检测装置，该装置在移动终端和专用无线通信网络之间的无线通信过程中检测移动终端和专用无线通信网络间的通信的信号质量。移动终端还包括连接在检测设备上的比较装置，用于将检测到的信号质量与预定的切换判据相比较。
一个建立同时通信的装置包括在移动终端中的同步装置，它通过在空闲帧中监视公共陆地移动网络来将移动终端同步到公共陆地移动网络，而这时同步的通信正在移动终端和专用无线通信网络间进行。当检测到的从专用通信网络中来的信号质量违反了预定的切换判据时，移动终端中的报告装置把第一无线通信连接呼叫从专用无线通信网络提供重选路由到公共陆地移动网络。在检测到的信号质量违反了预定的切换判据时，通过建立移动终端和公共陆地无线网络之间的第二同时无线通信连接，非协调的专用无线通信网络和公共陆地移动网络之间的切换就可以进行，而不需要中断呼叫。报告装置向公共陆地移动网络报告专用无线通信网络的线路号码，并请求对在移动终端和专用无线通信网络之间正在进行的呼叫重选路由。
两个同时的无线通信连接被提供，而不需要冗余的发送接收电路，因为移动终端的同步装置使这两个系统都同步，所以允许使用两个半信道，每个半信道用于与每个系统通信。上述同步过程可以由移动终端来实现，对专用无线通信网络和公共陆地移动网络本来应该协同的情况没有任何要求。
根据本发明的另一个方面，提供了在连接到PSTN交换机的专用无线通信网络和公共陆地移动网络之间进行移动辅助切换的方法。在与移动终端的第一无线通信连接过程中专用无线通信网络的信号质量是在移动终端处被检测的。如果检测到的信号质量达不到预定的切换判据，则在移动终端和公共陆地移动网络之间便建立起第二条无线通信连接，它与移动终端和专用无线通信网络之间的第一条无线通信连接同时工作。
移动终端通过第二条无线通信连接向公共陆地移动网络报告专用无线通信网络的PSTN号码。公共陆地通信网络响应上述的报告和请求，启动将原来的经过专用无线通信网络的路由的第一无线通信连接重新选路由为从PSTN交换台到公共陆地移动网络。移动终端于是便接收并经过公共陆地移动网络来继续原先的呼叫，然后结束同时的通信。
因此，本发明的移动终端以及用于从专用无线通信网络到覆盖它的公共陆地移动网络的切换方法可在没有呼叫中断的情况下克服实现一个呼叫从专用通信网络到公共陆地移动网络的切换时的一些特定问题。当两个系统都依照兼容的TDMA标准，该目的就可以在不需在移动终端里有多余的发送接收电路的情况下而得以实现。通过同步公共陆地移动网络和专用无线通信网络，移动终端可以简单地使用两个半速率信道或两个时隙来保持两个系统的同时连接，每个信道或时隙用于一个通信连接。
附图简述
图1简要地描述了一个包含有专用无线通信网络的公共陆地移动网络的一部分，所述的专用网络在公共移动陆地网络所覆盖的区域内；图2是依据本发明的移动终端的原理框图；图3简要地描述了本发明的操作环境；图4是依据本发明的方法实现的从专用无线通信网络切换到一个覆盖它的公共陆地移动网络的操作的流程图；图5A和图5B简要地分别描述了根据本发明的切换前后的呼叫选路。
发明详述下文中将参看附图对本发明作更加详细的描述，在图中，显示了本发明的优选实施方案。不过本发明可以用许多不同的形式来实施，不应受本文中所阐述的实施方案限制；相反，这些实施方案被提供以便使阐述更加详细和完全，而且，将把全部属于本发明的范畴传达给熟知本技术的人员。
现在参照图1，本发明的一个操作环境将被描述。本发明涉及移动终端和方法并把它们用于分级的小区结构中，分级小区结构可以例如在先进的蜂窝电话系统中出现，用来提高人口密集区域的容量。分级小区结构可以被不同的级别来描述，从覆盖小区的半径达几公里的最高级宏蜂窝10,10’,10”，也可以选择性地包括低的级别，低到覆盖小区的半径仅为几十米的微微蜂窝。宏蜂窝10,10’,10”规定了公共陆地移动网络或广域蜂窝网络的小区结构，这是本技术领域一般人员熟知并将理解的。未经协调的无线通信网络，如住宅专用无线通信网络12,12’,12”，也可被建立在广域蜂窝网络所覆盖的地区，它们可以是专用基站，如美国专利NO.5,428,668中所描述的，这里引入叙述以作参考。
图1中也描述了办公室专用无线通信网络14。12,12’,12”和办公网络14是专用无线通信网络，它通过PSTN交换机或交换局66(图1中没有表示)与公共交换电话网(“PSTN”)相连或与ISDN有线网络相连。因此，办公专用无线通信网络14和住宅专用无线通信网络12,12’,12”有一个相关的PSTN号码，通过该号码来与公共交换电话网络(或ISDN)相通信。
如图1中所述，每个公共移动网络的宏蜂窝10,10’,10”包含至少一个基站16,16’,16”。如一般知道本技术的人员所知，基站16,16’,16”通过一个有线的设施相连。如图1所示，有线的设施包括基站控制器18和移动业务交换中心20。公共陆地移动网络的机构细节将不在下文中作进一步的讨论，只是需要指出公共陆地移动网络的有线设施也包括了与PSTN的连接，它提供了公共陆地移动网络对PSTN交换机66(图1中没有表示)的接入。
当移动终端用户在公共陆地移动网络的小区区域中移动，用户的连接根据移动台到基站的距离和干扰状况在基站16,16’,16”之间切换。这就保证了当用户从一个小区移动到另一个小区时移动终端用户使用高质量的信道。因为基站16,16’,16”是互相连接的，用于控制基站16,16’,16”从一个基站16,16’,16”到另一个基站的发送并对呼叫重新选路由，从而保持高质量信道(切换)的方法在当前公共陆地移动网络中是已知的。
如图1所示的专用无线通信网络14是一个通过专用小交换机(“PBX”)22与PSTN相连的专用无线通信网络。专用无线通信网络14进一步包括宏蜂窝基站24。宏蜂窝14和基站24不能被公共陆地移动网络控制，因为它们不是PLMN的协调的部分。此外，当PSTN线路上的呼叫正在进行时，经过PSTN线路到PBX22的信令会产生问题。
现在参看图2，根据本发明的一个无线通信移动终端30的实施方案被描述。移动终端30包括了便携式外壳32或其它的封装设备。用于存储专用通信网络14的PSTN号码和存储切换判据的内存芯片34或其它存储设备也位于外壳32内。应该理解，存储设备可以是、但并不必须是同时存储PSTN号码和切换判据的共同的器件。例如，PSTN号码可以保存在数字内存中，而切换判据可以保存为一个模拟的参考电压。内存34通过总线35连接到同时通信建立装置42。
移动终端30还包括在外壳32内扩展的收发器36或其它无线收发装置，该装置用于在移动终端30和专用无线通信网络14之间以及移动终端30和公共陆地移动网络之间接收和发送无线通信信号。收发器36可以包括一个从外壳32伸出的天线(没有表示)。收发器36被电接头46连接到同时通信建立装置42。同时通信建立装置42包括用于在移动终端30和专用无线通信网络14以及公共陆地移动网络之间建立同步无线通信的同步电路38或其它同步装置。
在外壳32内还有检测器电路48或其它的检测装置，用于在移动终端30和专用无线通信网络14间的第一无线通信连接期间检测从专用无线通信网络14来的信号质量。检测器电路48被实际连接到收发器36。该连接可以如图虚线50所示为直接连接，也可以经由总线52经过同时通信建立装置42再连接。
图2还描述了位于外壳32的比较电路54或其它的比较装置，用于将检测到的从检测器48来的信号质量同存储设备34内保存的预定切换判据相比较。比较器54被连接到检测器48，可以如图虚线56所示直接连接或通过总线58连接到同时通信建立装置42。
同时通信建立装置42也位于外壳32内，当检测到的第一连接的信号质量低于保存在存储设备34中的切换判据时，装置42提供控制装置，以便建立移动终端30和公共陆地移动网络间的第二无线通信连接，此连接与移动终端30与专用无线通信网络14之间的第一无线通信连接同时存在。当被检测的信号质量低于所存储的切换判据，因而需要将第一无线通信连接从专用无线通信网络14重选路由到公共陆地移动网络时，报告电路57或其它报告设备将保存在存储装置34中的有线(PSTN或ISDN)电话号码报告给公共陆地移动网络。所存储的PSTN号码和重选路由请求通过同时通信建立装置42建立的第二无线通信连接被发送给公共陆地移动网络。通过总线59，报告电路57被实际连接到同时通信建立装置42。报告电路还被实际连接到收发器36或如图中虚线60所示那样直接地或通过总线59连接到同时通信建立装置42。
如那些熟知本技术的人员所知，上文中描述的图2中的本发明的内容，可以通过硬件、软件或两者的组合来提供。虽然移动终端30的不同部分在图2中是以分散的形式显示的，但实际上它们可以用包含了输入输出端口以及运行软件代码的微控制器、专用或混合芯片、用分立元件或上述各种组合的形式来实现。例如，同时通信建立装置42、报告电路57、存储电路34、比较装置46和同步装置38可以用单独一个可编程设备来实现。或者，比较器54可以用分立的比较器装置来实现，它将在连接56上的模拟信号与参考切换电平进行比较。
根据本发明，虽然在具有双份的发生和接收电路的模拟蜂窝网络环境中可以在移动终端30中实现两个同时的通信，但本发明的优点尤其体现在以数字的、具体是依据时分复用(“TDMA”)结构标准而工作的公共陆地移动网络中和在公共陆地移动网络中的专用无线通信网络中。上述的先进的数字标准包括了GSM和D-AMPS。为了容易理解，下文中对本发明设备和方法的阐述将主要参照TDMA并特别参照GSM标准来描述。
一个TDMA系统可以通过将传统的FDMA系统中使用的频率带宽划分为顺序的时隙而实现。虽然在多个频带上的通信发生在包含多个时隙的共同的TDMA帧上，但每个频带上的通信可依据独特的TDMA帧来产生，其时隙为该频带所特有的。使用TDMA的系统的例子是美国使用的双模拟/数字IS-54B标准，在该标准中，每个EIA-553的原始频带被分为3个时隙，另外的例子是欧洲GSM标准，它将每个频带分为8个时隙。在这些TDMA系统中，每个用户在给用户分配的时隙中使用数字数据脉冲组与基站通信。一个TDMA系统中的信道一般在一个或多个频带上包括一个或多个时隙。
因为将TDMA时隙永久地分配给一个移动终端一般说来是不经济的，所以PLMN根据需要来分配时隙，以便更加有效地利用系统中可用的有限的载波频谱。因此，在无线电话通信中的一个关键的任务是向移动终端提供对系统的接入，即当一个移动终端需要与其它移动终端或通过PSTN与陆地有线电话通信时，要给它分配相应于语音或数字信道的时隙。在移动终端需要发送一个呼叫时，以及移动终端需要响应从另一个移动终端或传统电话产生的呼叫时，都会面临该任务。
接入PLMN可以有许多方法。例如，可以应用一种轮询技术，交换中心或基站顺序地询问用户，以轮流的形式给每个用户一个请求接入的机会，因而不会有争用。然而，顺序地轮询对于PLMN来讲会显得不实用，因为一般PLMN会有成百甚至上千的用户。那些熟悉本技术的人员可以看到，顺序地轮询这么多的用户会非常的低效，特别是当考虑到许多由它们轮询的用户根本不需要接入、或在某个特定的时间不需要接入时。
因为这个原因，PLMN一般使用随机接入的技术，即需要语音或数据信道的移动终端随机地发送一个接入请求给基站16或中心站，如果有可用的信道，中心或基站16通过建立与请求移动终端的通信信道而予以确认。TDMA PLMN的随机接入技术的一个例子是用在GSM系统中的技术。在GSM系统中，一组通用控制信道(CCCH)由系统中的移动终端共用，且包括了一个或多个随机接入信道(RACH)。
移动终端一般不包括上行链路接收器，用该接收器可以监视RACH的状态，从而判断是否有其它的移动终端正在请求接入。如果一个移动终端请求接入，该移动终端通常发送一个随机接入信道信号，该信号包括一个随机基准和同步序列，通常称作“RACH脉冲组”。一个RACH组通常含有几个域，域中包括了多个保护位、一列同步位和一列信息位。保护位用来防止在相邻的时隙上发生通信的重叠，如下文所述。同步序列被接收基站16用来与RACH组同步，以便将信息序列中包含的信息解码。信息序列还可以含有几个子域，例如，一个随机参考号码域，用来识别从特定移动终端发出的特定的随机接入请求的“标记”。
在GSM系统中，RACH是在载波频段上的一个专用的TDMA时隙，它被移动终端用来请求对通信系统的接入。移动终端通常将它们的RACH组定时到所分配的用于RACH的TDMA时隙中，例如，在基站16发送的同步信号中的状态改变之后等待一个预定时间，然后发送RACH组。不过，由于移动终端通常使用一个共同的TDMA时隙来发送RACH组，有可能在各相邻的移动终端同时或几乎同时发送的接入请求之间发生冲突。为了解决这种冲突，基站16一般使用某种形式的解决争用的协议。例如，基站16可以拒绝响应同时的请求，要求发出请求的移动终端在建立信道失败后继续要求接入时，将重新发出它的请求。解决争用协议还可以使用不同的预定延时和相似的技术来减少移动终端在第一次冲突之后陷入重复冲突的可能性。欧洲GSM系统中使用的争用逻辑在移动通信的GSM系统一书中被描述，由M.Mouly和M.B.Pautet出版，1992,368-72页。
除了与其它的RACH组冲突之外，一个RACH组会与其它的TDMA时隙相重叠，造成在使用这些时隙的信道上的不应有的干扰。在请求信道之前，移动终端可能仅与基站16TDMA帧大体上同步，例如，通过用基站16发送的同步信号作参照，以开环的方式校准内部时钟。在本发明的实际应用中，在同时的第二无线通信连接呼叫建立之前只需要移动终端30执行这种大体上的同步。更细致的同步，通常是发生在基站16识别移动终端30的接入请求、并向移动终端30提供信号之后，它能使基站16和移动终端30之间的传播延时被确定。利用该信息，移动终端30可以调整它的TDMA脉冲组，以避免与其它移动终端发出的在相邻TDMA时隙上到达基站16的信号组互相冲突。
但是，在同步之前的请求接入的一个移动终端通常受相对于系统中其它TDMA组的时钟不定性的影响，因为传播延时在所覆盖的区域内会随位置而变化。当移动终端仅仅是大体上同步时，它的内部时钟相对于基站16的TDMA组会被严重地偏移。如果不补偿，这个时钟偏移将造成移动终端发送的RACH组与另一个移动终端在相邻时隙上发送的语音或数据通信严重地重叠。这种重叠将造成计厌的干扰和通信质量的下降。
TDMA PLMN可以通过在每个TDMA时隙中插入保护时隙或保护位来补偿该问题，保护位通常处在传送同步、语音、数据或其它信息的数据位之前。保护位被插入每个时隙，在该时隙中，接收单元忽略输入信号，因为它们会被重叠的RACH组和其它干扰源破坏。因为对于TDMA组，PLMN中的最大时间不定性趋于相对较小，需要用来保证可接受的信号质量的保护位的数量通常是小的。例如，GSM系统对每个RACH组的时隙插入了大约68.25个保护位，保证从远离基站16达35公里的移动终端来的RACH组不会引起对其它TDMA时隙的过份的干扰。这可以和普通的话务组(时隙)中GSM提供8.25个保护位作一对比。对于普通话务组的有限的保护位所需要的更精密的同步，依赖于RACH接收中所得到的时钟校准信息，因此，RACH组本身需要更大的保护时间。
同步可以由移动终端30，通过将它的传输帧时序与所覆盖的PLMN的时序相匹配来实现。移动终端30将相同的帧时序应用到所有的传输信号上，从而驱使专用基站24的帧时序基准与覆盖它的PLMN的帧时序相同步。不管专用无线通信网络是住宅专用无线通信网络12、12’、12”、还是多用户办公专用无线通信网络14，较小的专用无线通信网络都是包括在一个共同的覆盖它们的PLMN中的。因此，在多用户网络14的情况下，任何一个移动终端30都可以将整个多用户网络14同步到覆盖PLMN的帧时序上，方法是为特定的专用基站24建立帧时序，而该基站24又与专用网络14中的任何别的基站24通过PBX22相连。
移动终端30在空闲帧里与PLMN基站16相同步。然后，它将该同步基准用于对使用无(零)时钟校准的专用无线通信网络12、12’、12”的基站接收或发送信号。因为移动终端30和专用无线通信网络12、12’、12”的基站之间的距离通常比较短，因而不需要时钟校准。专用无线通信网络12,12’,12”的基站与移动终端30的传输相同步。
当到PLMN基站16,16’,16”的新的第二无线连接建立起来时，移动终端30可能要在经过移动终端30到PLMN基站16,16’,16”的覆盖(较)长距离的传输过程中使用时钟校准。移动终端中对PLMN的传输相对于接收时钟要提前。这种提前在向专用无线通信网络12,12’,12”的基站的传输中没有加以使用，以便避免在移动终端30中接收无线信号的失调。因此，对于移动终端30的接收而言，同步是基于对从PLMM来的传输的接收而实现的。向PLMN的传输是基于由PLMN指令的时钟校准而实现的。最后，对于向专用无线通信网络12,12’,12”的传输就不用时钟校准。
对于半速率信道，用于PLMN传输的帧使用时钟校准，而用于与专用无线通信网络12,12’,12”通信的帧则不使用时钟校准。对于双时隙操作，需要避免从移动终端30来的两组信息的重叠。这可以通过避免使用相邻时隙或在对PLMN的无线连接需要提前时使用领先时隙(这样它可以被提前，而不会重叠在没有提前的无线连接时隙上)来实现。
现在参看图3，在图中，移动终端30的用户移动到了专用无线通信网络14的覆盖区域的边缘。移动终端30与线路或PSTN交换机66有一条已建立起来的第一通信连接，交换机66是有线连接的一部分，但同时也包括了一条与专用通信网络14的专用基站24的第一无线通信连接。在移动终端30在第一无线通信连接上的通信的空闲帧里，移动终端30监视公共陆地移动网络的移动基站16，并大体上与移动基站16同步，如上文所述。因此，在来自PSTN64且经过PBX22和专用基站24(第一无线通信连接)的本地呼叫期间，移动终端30同时被同步到专用网络14和公共陆地移动网络。此外，专用基站24被同步到移动终端30，这导致专用基站24和移动基站16的同步。
如下文中联系到对本发明的操作更详细的描述中所说的，一旦移动终端30移动到离专用网络14足够远的距离、从而造成信号质量指标不符合预定的切换电平时，移动终端30便在公共陆地移动网络的移动基站16和移动终端30之间建立同时的第二无线通信连接。这第二无线通信连接可以在不需要两个独立的收发器的情况下被提供，对此，下文中将作具体阐述，因为根据本发明，移动终端30已经把两个本来是独立工作的TDMA网络同步了。
参看图4，现在将描述一个本发明的移动终端的操作和切换方法的实施方案。在框70，移动终端30检测与专用网络14相连的第一无线通信连接上的从专用网络14来的信号质量。当被检测的信号质量被确定为不符合预定切换判据中可接受的电平时，框72，移动终端30启动将第一通信连接从专用网络14切换到公共陆地移动网络。专用网络14的通信质量可以用熟悉本技术的人员所已知的不同的方法来判断，这些方法包括导出接收信号强度指标(“RSSI”)和/或比特误码率(“BER”)的方法。切换判据可以是最小RSSI或最大BER或这两者的函数。切换判据也可以基于信号质量的函数，而不是一个绝对的指标，例如是一个表示信号质量下降趋势的函数导数。
在框74，移动终端30在与专用网络14连接的第一无线通信连接的同时建立与公共陆地移动网络的第二无线通信信道。由移动终端30启动的第二无线通信连接开始对公共陆地移动网络进行一次呼叫建立，如上文所述。呼叫建立和在专用网络14的第一无线通信连接上的正在继续进行的本地呼叫同时发生。通过使用两个移动终端30中的半速率信道，移动终端30可以完成同时呼叫而不需要独立的冗余电路，这时一个半速率信道用于与专用网络14之间的第一无线通信连接，而另一个半速率信道则用于与公共陆地移动网络的通信。或者，移动终端30可以是一个双时隙移动电话，其中一个时隙完成与专用网络14的连接，另一个时隙构成与公共陆地移动网络的连接。这两种选择都可以用于本发明，因为事实上移动终端30是通过正在进行的对专用网络14的第一无线通信连接而同步到专用基站16和专用网络14的。
呼叫建立之后，移动基站16向移动终端30分配一个独立的专用控制信道(“SDCCH”)或通信信道(“TCH”)。在框76，移动终端30通过第二无线通信连接向公共陆地移动网络报告专用网络14的PSTN或ISDN线路号码。该线路号码或者是在与专用网络14建立本地呼叫时传递给移动终端30的、或者是通过一个快的或慢的相关通信控制信道(“FACCH”或“SACCH”)从专用基站24传送给移动终端30的。在框78处，为了启动重选路由，含有专用网络14的本地线路号码的消息被通过公共陆地移动网络的互连线路而送到有线(PSTN)交换局/交换机66。在框80处，有线网络将第一通信连接从专用网络14重选路由到公共陆地移动网络。
在框82处，移动终端30接收到并接受从公共陆地移动无线的基站16来的重选路由后的本地呼叫，这通知移动终端30要切换到为该呼叫所分配的小区信道中，并通过公共陆地移动网络继续该本地呼叫。在框84，移动终端30终止了通过专用网络14的第一无线通信连接，并回到全速率(如果先前为同时连接而使用了半速率)或单时隙操作(如果先前为同时连接而使用了双时隙操作)或保持在一个半速率信道上。这就结束了切换的过程。
现在参看图5A和图5B，这里描述了根据本发明的方法的切换之前和之后的本地呼叫(第一通信连接)的选路。在图5A中，移动终端30被表示为处于经过专用基站24的第一无线通信连接之下。如图5A中所示，PSTN交换局66也实际连接到移动交换中心20，该中心连接到公共陆地移动网络的有线结构中，公共陆地移动网络包括了基站控制器18和移动基站16。
图5B描述了根据本发明的切换后的本地呼叫的选路。移动终端30具有一条与已建立的同移动基站16相连的话务通信信道，在该信道上，第一通信连接上的本地呼叫正在发送。图5B描述了呼叫的重选路由，这是通过将从PSTN交换局66来的本地呼叫选路到移动交换中心20以代替专用网络14的PBX22而实现的。
在附图和说明中，阐述了本发明的典型的优选实施方案，虽然使用了特定的形式，它们只是用在一般和描述性的意义上，而并非为了限定的目的，本发明的范围由以下提出的权利要求来阐述。
权利要求
1.一种用于在连接到有线交换机并具有线路号码的专用无线通信网络与公共陆地移动网络之间进行移动辅助切换的方法，该移动辅助切换是针对移动终端和有线交换机之间的第一通信连接，其中包括在移动终端和专用无线通信网络之间的第一无线通信连接，所述的方法包括以下步骤在移动终端检测来自专用无线通信网络的第一无线通信连接的信号质量；如果检测到的信号质量不符合预定的切换判据，则在移动终端和公共陆地移动网络之间建立第二无线通信连接，该连接与第一无线通信连接同时存在；通过第二无线通信连接向公共陆地移动网络报告专用无线通信网络的线路号码；并且启动对第一通信连接的从有线交换机到公共陆地移动网络的重选路由。
2.权利要求1的方法，其特征在于其中在所述的启动步骤之后是从公共陆地移动网络接受重选路由的第一通信连接的步骤。
3.权利要求2的方法，其特征在于其中在所述的接受步骤之后是断开移动终端与专用无线通信网络之间的第一无线通信连接的步骤。
4.权利要求1的方法，其特征在于其中公共陆地移动网络和专用无线通信网络都是TDMA系统，且每个系统都包括了一个以上的基站，而且所述的建立步骤包括了在公共陆地移动网络的基站和专用无线通信网络的基站之间使通信时钟同步的步骤。
5.权利要求4的方法，其特征在于其中移动终端是一个双时隙移动电话，且其中所述的建立步骤包括将第一个时隙分配给第一无线通信连接，并将第二个时隙分配给第二无线通信连接的步骤。
6.权利要求4的方法，其特征在于其中所述的建立步骤包括了将第一个半速率信道分配给第一无线通信连接，并将第二个半速率信道分配给第二无线通信连接的步骤。
7.权利要求4的方法，其特征在于其中所述的同步步骤包括了以下步骤监视公共陆地移动网络的基站和将移动终端同步到被监视的公共陆地网络的基站上，与此同时将第一通信连接通过专用无线通信网络选路由到移动终端。
8.权利要求7的方法，其特征在于其中监视步骤由移动终端在空闲帧期间执行。
9.权利要求4的方法，其特征在于其中所述的检测步骤包括为移包括为移动终端和专用无线通信网络之间的第一无线通信连接判断所接收的信号强度指示的步骤。
10.权利要求9的方法，其特征在于其中所述的检测步骤进一步包括为移动终端和专用无线通信网络之间的第一无线通信连接判断比特误码率的步骤。
11.权利要求4的方法，其特征在于其中所述的报告步骤包括通过移动终端和专用无线通信网络之间的无线通信控制信道从专用无线通信网络获得线路号码的步骤。
12.一种用于在连接到有线交换机并具有线路号码的专用无线通信网络与公共陆地移动网络之间进行移动台辅助切换的方法，该切换的是针对移动终端和有线交换机之间的第一通信连接，其中包括在移动终端和专用无线通信网络之间的第一无线通信连接，所述的方法包括以下步骤在移动终端检测来自专用无线通信网络的第一无线通信连接的信号质量；如果检测到的信号质量不符合预定的切换判据，则在移动终端和公共陆地移动网络之间建立第二条无线通信连接，该连接与第一条无线通信连接同时存在；和通过第二条无线通信连接向公共陆地移动网络报告专用无线通信网络的线路号码。
13.权利要求12的方法，其特征在于其中在所述的报告步骤后面接着以下步骤从公共陆地移动网络接受重选路由的第一通信连接；以及断开移动终端与专用无线通信网络之间的第一无线通信连接。
14.权利要求13的方法，其特征在于其中公共陆地移动网络和专用无线通信网络都是TDMA系统，且每个系统都包括了一个以上的基站，而且所述的建立步骤包括在公共陆地移动网络的基站和专用无线通信网络的基站之间使通信时钟同步的步骤。
15.权利要求14的方法，其特征在于其中所述的同步步骤包括了以下步骤监视公共陆地移动网络的基站和将移动终端同步到被监视的公共陆地网络的基站上，与此同时第一通信连接通过专用无线通信网络选路到移动终端。
16.用在专用无线通信网络中的无线通信移动终端，所述的专用无线通信网络与有线交换机相连并具有线路号码，它位于公共陆地移动网络之中，该终端包括检测装置，用于在所述的移动终端和专用无线通信网络之间的第一无线通信连接期间检测来自所述专用无线通信网络来的信号质量；同时通信建立装置，位于所述外壳内，它响应所述的检测装置，当所述的检测到的信号质量不符合保存的切换判据时，在所述的移动终端和所述的公共陆地移动网络之间建立第二无线通信连接，与所述的第一无线通信连接同时存在；以及线路报告装置，用于将所保存的线路号码通过所述的第二无线通信连接报告给上述公共陆地移动网络。
17.权利要求16的移动终端，其特征在于其中公共陆地移动网络和专用无线通信网络都是TDMA系统，且每个系统都包括了一个以上的基站，而且所述的同时通信建立装置包括了用于在公共陆地移动网络的基站和专用无线通信网络的基站之间使通信时钟同步的同步装置。
18.权利要求17的移动终端，其特征在于其中所述的同步装置包括用于在空闲帧期间监视所述公共陆地移动网络的一个以上基站的装置。
19.权利要求17的移动终端，其特征在于其中所述的同时通信建立装置包括用于将第一个时隙分配给第一无线通信连接和将第二个时隙分配给第二无线通信连接的装置。
20.权利要求17的移动终端，其特征在于其中所述的同时通信建立装置包括用于将第一个半速率信道分配给第一无线通信连接和将第二个半速率信道分配给第二无线通信连接的装置。
21.用在TDMA专用无线通信网络中的无线通信移动终端，所述的专用无线通信网络与有线交换机相连并具有线路号码，它位于TDMA公共陆地移动网络之中，该终端包括无线收发装置，用于在所述移动终端与所述的专用无线通信网络之间、以及所述的移动终端和所述公共陆地移动网络之间接收和发送无线通信信号；实际连接到所述无线收发设备上的检测装置，用于在所述的移动终端和所述专用无线通信网络之间的第一无线通信连接期间检测从所述专用无线通信网络发来的信号质量；比较装置，位于所述的外壳中，并与所述的检测装置实际连接，用于将所述的检测信号质量与预定的切换判据相比较；同时通信建立装置，位于所述外壳内并在电气上连接到所述收发装置，它响应所述的比较装置，当所述的检测到的信号质量不符合保存的切换判据时，在所述的移动终端和所述的公共陆地移动网络之间建立第二条无线通信连接，该连接与所述的第一条线通信连接同时存在，所述的同时通信建立装置包括了与所述的无线收发装置实际相连的同步装置，用于对所述移动终端和所述专用无线通信网络以及所述公共陆地移动网络之间的无线通信进行同步；线路报告装置，用于将线路号码报告给公共陆地移动网络，并且请求通过第二条线通信连接，将从专用无线通信网络到所述公共陆地移动网络的第一无线通信连接重选路由。
22.权利要求21的移动终端，其特征在于其中所述同步装置包括用于在空闲帧期间监视所述公共陆地移动网络的装置，且其中所述的有线交换机是一台PSTN交换机，而所述的线路号码是PSTN号码。
23.权利要求21的移动终端，其特征在于其中所述的同时通信建立装置包括用于将第一个时隙分配给第一无线通信连接并将第二个时隙分配给第二无线通信连接的装置。
24.权利要求21的移动终端，其特征在于其中所述的同时通信建立装置包括用于将第一个半速率信道分配给第一无线通信连接并将第二个半速率信道分配给第二无线通信连接的装置。
全文摘要
与公共交换电话网(64)连接的专用无线通信网络(14)和同样也与公共交换电话网相连的公共陆地移动网络之间的移动辅助切换,可由支持这两个未协调网络间的同时通信连接的无线通信移动终端(30)来提供。移动终端(30)在与专用无线通信网络的通信连接的空闲帧期间监视公共陆地移动网络的一个基站(16),以此来使移动终端同时和公共陆地移动网络的基站与专用无线通信网络同步。当公共陆地移动网络和专用无线通信网络都遵照兼容的TDMA标准工作的情况下,通过使用两个半速率信道或双时隙通信,可以同时维持与专用通信网络和公共陆地移动网络的通信,从而防止了在切换时的呼叫中断。当移动终端检测到一个信号质量破坏了预定的交换判据时,便启动切换,这时将专用无线通信网络的PSTN电话线号码传送给公共陆地移动网络的基站,而该基站又请求从PSTN交换局将该呼叫重选路由。
文档编号H04W36/14GK1235744SQ9719924
公开日1999年11月17日 申请日期1997年8月22日 优先权日1996年8月30日
发明者J·C·哈尔特森 申请人:艾利森电话股份有限公司