专利名称：归属区业务的移动通信系统及其方法
本申请要求1998年11月26日提交的、序号为98-51062、题为“归属区业务的移动通信系统及其方法(Mobile Communication System for Home-zoneService and Method Thereof)”的专利申请的优先权，该申请引用于此以资参考。
本发明一般涉及一种无线通信网络中的归属区业务的移动通信系统及其方法，尤其涉及归属区业务提供系统及其方法，其中第二通信业务提供商能够容易地确定使用单终端的无线通信用户是否位于归属区中，以便对用户以第一计费率对归属区内的呼叫进行计费，而以高于第一计费率的第二计费率对归属区外的呼叫进行计费。
随着广泛地提供移动无线电通信业务，用户数量增多，目前已达到最高限度。移动通信业务提供商甚至试图争夺其竞争对手有线通信业务提供商的用户。有线网络在很久以前建立，而现今的无线业务提供商以不同的网络提供服务。有线和无线通信在多个方面有所不同。前者在音质和成本方面优于后者，但它仅应用于限定区域，如房间内。由于在实际情况下不能实现无线和有线通信的集成，因此两种通信网络分离地运行。换言之，除了用于房间内的呼叫电话外，用户还要购买在郊区或当从房间移动到其他区域时使用的其他无线通信电话。由于用户需要拥有两部电话并且各电话号码不同，因此效益差并且不方便。
图1表示当运行业务提供商和无线业务提供商以不同的网络运行的传统的网络配置。
在基站60的覆盖区的蜂窝区域40中，用户具有在房间内使用的第一电话10和在房间外使用的第二电话50。有线业务通过所安装的第一电话10从PSTN(公共交换电话网)30以线缆提供，并且被限制在房间内使用。无线业务通过与蜂窝区域40中的基站60进行通信的第二电话提供。标号70表示移动交换机(或移动交换中心(MSC))，而标号80表示基站40和移动交换机70之间的线路。该线路可以是E1或T1链路。标号90表示移动交换机70和PSTN 30之间的线路，即无线用户和有线用户之间的通信路径。
图2表示固定蜂窝网络配置。
固定蜂窝功能指的是分配给限定区域中使用的蜂窝网络的限定功能。这被使用于诸如岛屿的区域，其中不能安装线缆，从而要采用无线电方式来提供通信业务。固定无线电电话55安装在由传统终端机体改造的机体中，以与基站60进行通信。移动无线电电话45与固定无线电电话进行通信，从而进行移动通信，并且它具有在房间附近有限的通信区域。标号为65的虚线部分是固定蜂窝环境中的通信区域65，其中移动无线电电话45可与固定无线电电话55进行通信。通信区域65的范围为几百米到几千米，并且对应于归属区。
如上所述，固定蜂窝通信方案的缺点在于尽管其实质为无线电通信，但移动性受到限制。亦即，移动无线电电话45要在小的通信区域内在固定无线电电话55的干预下与基站60进行通信。但是，由于是在固定归属区内的呼叫，因此，通话费相对较低。从固定蜂窝通信方案的前述特性来看，通过对用户在归属区的无线电呼叫以与有线计费率同样低的费率计费，无线业务提供商可吸引有线用户。
图3是表示在网络上定义的归属区的示意图，用于描述检测用户在无线网络上的位置的方法。
基站61、63、64、67和69围绕用户，并用来检测归属区。标号71、73、74、77和79表示基站61、63、64、67和69的各覆盖区。归属区81用圆圈来标记。在归属区80中，能从基站61、63、64、67和69中的任何一个接收信号。换言之，所有基站61、63、64、67和69均可从电话10、50和55接收信号。归属区81不能是图1中覆盖房间那么小的区域或者是图2中从房间的中心范围约20到30米的通信区域65。
在上述现有技术中，3到8个基站始终监视终端的位置，并将检测到的终端位置通报给移动交换机，从而增加了无线网络的负荷。另外，用户不能通过单终端来接收有线和无线通信业务，更不用说是移动通信业务提供商对集成的有线和无线通信业务的有效收费业务。
因此，本发明的目的是提供一种无线通信网络中用于归属区业务的移动通信系统及其方法，其中对使用单终端的无线用户以第一计费率对归属区内的呼叫进行计费，而以第二计费率对归属区外的呼叫进行计费。
通过提供一种用于提供归属区业务的移动通信系统及其方法来实现上述目的。在移动通信系统中，归属区信号发生器产生归属区信号，移动无线电终端接收该归属区信号，并根据归属区信号的强度来确定移动无线电终端目前是在归属区内还是在归属区之外，基站与该移动无线电终端进行通信。访问者位置寄存器暂时存储采用不同计费率的用户的第一和第二电话号码。移动交换机从基站接收呼叫信息、移动台标识号码和归属区内/外信息，并根据归属区内/外信息来选择对应于访问者位置寄存器的移动台标识号码的用户的第一和第二电话号码之一。收费中心从移动交换机接收呼叫信息及第一和第二电话号码，并对相应电话号码的呼叫进行收费。
参照附图的如下详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中图1表示有线业务提供商和无线业务提供商以各自的网络运行的传统网络配置；图2表示固定蜂窝网络配置；图3表示在网络上定义的归属区；图4表示无线网络的配置；图5表示根据本发明实施例在归属区信号发生器和终端之间的通信方法；图6是在由归属区信号发生器产生的归属区信号位于蜂窝频带中的情况的示意图；图7是在由归属区信号发生器产生的归属区信号位于PCS(个人通信系统)频带中的情况的示意图；图8是表示根据本发明实施例依据呼叫在归属区之内/之外而采用不同计费率的方法流程图；图9是表示在无线通信网络中归属区业务终端的框图；及图10是表示根据本发明实施例设置相邻基站的方法的示意图。
下面将参照附图来描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，将不对热知的功能或结构进行详细描述，因为这对本发明的细节的理解有碍。
图4是表示内设有线网络的无线网络的配置。
参照图4，归属区信号发生器100产生表示归属区81的信号，并以低发送功率与归属区81内的终端进行通信。根据由归属区信号发生器100发送的信号强度，可将归属区81定义为处于房间的围栏内。当呼叫在归属区81时，给终端150分配区内有效号码(NSN)对终端150收费；而当呼叫在归属区81之外时，给终端150分配移动目录号码(MDN)对终端150收费。访问者位置寄存器(VLR)130暂时存储用户信息，该信息包括终端信息和附加业务信息。NSN和MDN存储于VLR 130中。标号30表示PSTN交换机，标号40表示基站60的覆盖区，标号70表示移动交换机，并且标号80表示基站60和移动交换机70之间的线路。该线路可以是E1或T1链路。标号90表示无线用户和有线信号之间通信路径。标号140表示收费中心，用于根据从移动交换机70接收到的呼叫信息和用户的NSN/MDN对用户进行收费。
从收费的方面来看，如图4所示，终端150可用于移动用途以及房间用途。终端150检测从归属区信号发生器100产生的信号，根据检测到的信号的强度来确定终端150是否位于归属区81内，并将确定结果通报给基站60。然后，移动交换机70将VLR 130的终端150的NSN或MDN通知给收费中心，从而收费中心140可根据呼叫是在归属区81之内或之外来对呼叫采用不同的计费率。这里，两个电话号码的分配仅用于收费，切换到任一号码不会引起掉话。
图5表示根据本发明实施例在归属区信号发生器和终端之间的通信方法。
图5中，只要终端150处于归属区内，终端150便可从归属区信号发生器100接收信号。为此，终端150使用可接入基站60的频率，即反向链路频率。其目的在于区别从基站60到终端的信号和从归属区信号发生器100到终端150的信号。归属区信号发生器100可发送多个(约10个)调制信号。通过在归属区信号发生器100和终端150之间相互达成的协议，可选择各调制信号中的一个，以避免终端150接收从相邻房间中的归属区信号发生器产生的信号。多个家庭成员的各终端可共享单个归属区信号发生器。
图6和7是表示由归属区信号发生器产生的归属信号位于蜂窝频带内和PCS频带内的示意图。
为与终端150通信，归属区信号发生器100使用终端150用来通过反向链路接入基站60的频率。其目的在于提供使用一天线从基站60到终端150的检测的信号和从归属区信号发生器100到终端150的检测的信号之间的区别。
位于蜂窝频带尤其是在反向链路频带内或位于PCS频带内的归属区信号不干扰基于不同通信方案的信号(如900MHz的无绳电话信号或寻呼频率的信号)。归属区信号发生器100与呼叫无关，而仅产生低发送功率的特定信号。因此其制造成本低。
图8是表示根据归属区之内/之外的呼叫采用不同计费率的方法的流程图。
在步骤S100，终端150确定是否在初始拨号或在呼叫期间已从归属区信号发生器100接收到归属区信号。当接收到归属区信号时，在步骤S110，终端150向基站60发送信号，通知终端150位于归属区内。然后，在步骤S115，基站60发送呼叫信息给交换机70，通知终端150位于归属区内。该呼叫信息包括呼叫的开始和终止时间以及移动台标识号码(MIN)。在步骤S120，移动交换机70发送呼叫信息给收费中心，通知终端150的NSN在使用中。根据从基站60接收到的MIN，从VLR 130检测NSN。在步骤S125，收费中心140以与有线呼叫计费率一样的第一计费率计算终端150的呼叫费用。所计算出的值被作为NSN的呼叫费用而记录。
另一方面，如果在步骤S100终端150未接收到归属区信号，则在步骤S310，终端150将它在归属区之外的情况通报给基站60。然后，在步骤S315，基站60发送呼叫信息给移动交换机70，通知终端150在归属区之外，并且在步骤320，移动交换机70发送呼叫信息给收费中心140，通知终端150的MDN在使用中。根据从基站60接收到的MIN，从VLR 30检测MDN。在步骤S325，收费中心140以与无线电呼叫的计费率相同的第二计费率来计算终端150的呼叫费用。所计算出的值被作为MDN的呼叫费用而记录。
当在归属区中呼叫启动并持续时，顺序执行步骤S100到S125。当在归属区之外呼叫启动并持续时，顺序执行步骤S310到S325。另外，如果在前一情况下在呼叫期间终端移出归属区、或者在后一情况下在呼叫期间终端进入归属区，则对呼叫采用不同的收费。因此，应规定呼叫信息。亦即，呼叫信息应包括呼叫在归属区之内以及呼叫在归属区之外的开始和终止时间。这里将省略对基站发送呼叫信息给移动交换机以及移动交换机发送呼叫信息到收费中心的情况，因为这不属于本发明的范围。
可将步骤S100应用于呼叫终止和呼叫始发。如果有呼叫进入，则终端150确定是否已从归属区信号发生器100接收到归属区信号，如果是，则在呼叫建立之前通知基站60终端150位于归属区内。然后，接收到基站60发出的终端150位于归属区内的通知的移动交换机70发送终端150的NSN给收费中心140，从而对呼叫采用第一计费率。相反，如果未接收到归属区信号，则终端150将该事实通知给基站60，并且接收到由基站发出的终端150位于归属区之外的通知的移动交换机70发送终端150的MDN给收费中心140，从而对呼叫采用第二计费率。
图9是根据本发明实施例无线通信网络归属区业务的终端的框图。
参照图9，终端150的调制器152调制发送信号以及由归属区信号检测器176检测到的表示是否从归属区信号发生器100接收到归属区信号的信号。可使用现有的终端150的天线来接收归属区信号，从而消除了采用附加天线的需求。因此，根据本发明的实施例，终端150中的附加部件不会过多地提高成本。
频率上变换器154对调制器152的输出信号频率进行上变换，发送功率放大器156对从频率上变换器154接收到的频率上变换信号的输出功率进行放大。发送滤波器158滤除从发送放大器156接收到的放大信号中发送频带之外的信号，以防止放大信号在空中发送时发送频带中的信号与不同频带的信号产生干扰。发送天线160放大发送滤波器158的输出信号，并以预定方向发送最终的放大信号。天线160还接收信号并放大接收信号。接收滤波器164滤除经天线160接收到的信号中接收频带外的信号。双工器168是信号分离器，用于分离从基站60发送的信号和从归属区信号发生器100产生的信号。频率下变换器172对从双工器168接收到的信号频率进行下变换，从而使双工器168的信号可用于通信。另一频率下变换器172对双工器168的输出信号频率进行下变换，从而使该输出信号能够被归属区信号检测器176检测到。解调器174解调从基站60接收到的消息。归属区信号检测器176检测从归属区信号发生器100产生的信号。信号模式变换器178设置各种信号模式，用该信号模式，归属区信号检测器176能够检测根据归属区的信号模式设置的从归属区信号发生器100产生的信号。这可避免当使用相同的信号模式时终端150被调谐到由不同的归属区信号发生器产生的归属区信号。当接收到归属区信号检测器176检测到归属区信号的通知时，蜂鸣器180发出声音或者点亮发光二极管(LED)，以将终端150位于归属区内的情况通报给用户。
在上述部件中，包括双工器168、频率下变换器162、归属区信号检测器176、信号模式变换器178和蜂鸣器180的虚线部分190表示归属区信号接收机。根据本发明，将归属区信号接收机190加到传统终端上，以检测归属区信号，并将终端150是在归属区之内还是之外的情况通报给基站60。下面将详细地描述归属区信号接收机的操作。
如果当呼叫始发或呼叫终止时，在呼叫建立之前，归属区信号检测器176未检测到从归属区信号发生器100产生归属区信号，则终端150将未检测到归属区信号的情况通报给基站60。然后，基站60接下来将未检测到归属区信号的情况通报给预定交换机70，从而对呼叫采用用于无线业务的较高计费率。将表示是否检测到归属区信号(即终端150是在归属区内或外)的信号经用来在初始呼叫建立期间设置协议的接入信道发送，或经在呼叫期间设置协议并发送消息的业务信道发送。
在CDMA中，在接入信道和业务信道两者上均出现指令字段和信息记录字段。因此，在这些字段中能够发送表示在归属区内或外的消息。当在用于空中接口的IS-96标准中保留该指令字段和信息记录字段用于后面应用时，假设可使用这两个字段。有关指令字段和信息记录字段的细节参见IS-95的表格6.7.3-1和6.7.4-1。
在图9所示的终端150中，信号模式变换器178改变要使用的信号模式。归属区信号发生器100也具有这样的信号模式变换器(见图5)，其发送功率低得仅支持归属区。在归属区中，终端150检测来自归属区信号发生器100的信号，并将其位于归属区内的情况通报给基站60。由于归属区外呼叫的计费率高，因此，通知偶尔移出归属区81的用户再次进入归属区81。
图10是表示根据本发明实施例设置相邻基站方法的示意图。
在同样的情况下，用户通过移动归属区信号发生器100而受到损失或获取利益。例如，用户可将归属区信号发生器100从其登记位置移动到另一区域，将进行呼叫的环境构造得就象用户在归属区内一般，以使计费率低。为了避免这种情况，必须检查被认为是在归属区81内的终端150是否确实处于归属区81内。为此，要检测至少一个登录用户的相邻基站(1到3个基站)，并将其列在小区列表中，如图10所示。有关相邻基站的信息存储在移动交换机70的用户信息数据库中，如表1所示。
表1
根据表1，给每个用户分配用于归属区81内呼叫的NSN(第一电话号码)和用于归属区81外呼叫的MDN(第二电话号码)。与用户有关的基站扇区信息采用PN(伪随机噪声)码或其他数据表示。可将每个用户分配到1到3个扇区。标号260、270和280表示与扇区相应的基站。如果基站信息表示基站260、270和280之一处于初始呼叫建立阶段，则认为终端位于归属区81中。要在开始仅检查各基站一次，这是因为在呼叫期间应与终端150通信的归属区信号发生器100的移动断开了归属区信号，并因此在呼叫期间检查归属区信号。从而，不对网络带来大负荷。
如上所述，本发明具有如下优点(1)对网络带来降低的负荷。亦即，仅在终端未从归属区信号发生器接收到归属区信号的情况下，基站才将该情况通报给移动交换机，从而采用不同的收费；(2)可减小归属区的大小。归属区信号发生器的安装能够对每个用户设置预定区域，并减小归属区大小；(3)可计算有线呼叫和无线电呼叫的准确费用；和(4)提高了对用户收费的准确性，这是因为，将归属区信号发生器安装在终端上，并因此可更准确地确定终端是在归属区之内还是之外。
尽管已参照确定的优选实施例说明和描述了本发明，但应理解的是，本领域内地技术人员可在不背离由所附权利要求限定的本发明宗旨和范围的前提下，进行各种形式和细节上的修改。
权利要求
1.一种提供归属区业务的移动通信系统，包括归属区信号发生器，用于产生归属区信号；移动无线电终端，用于接收所述归属区信号，并根据所述归属区信号的强度来确定所述无线电终端当前是在归属区之内还是之外；基站，与所述移动无线电终端通信；访问者位置寄存器，用于临时存储用户的第一和第二电话号码，对这些电话号码采用不同的计费率；移动交换机，用于从所述基站接收呼叫信息、移动台标识号码、和归属区内/外信息，并根据对应于归属区内/外信息选择对应于所述访问者位置寄存器的移动台标识号码的用户的第一和第二电话号码之一；及收费中心，用于从所述移动交换机接收呼叫信息及第一和第二电话号码，并对相应的电话号码的呼叫进行收费。
2.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述归属区信号发生器产生在CDMA(码分多址)频带内的信号。
3.如权利要求2所述的移动通信系统，其中所述归属区信号发生器产生反向链路频率的信号。
4.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述归属区信号发生器产生PCS(个人通信业务)频带的信号。
5.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述移动交换机具有小区列表和用户信息，并通过仅在初始呼叫建立时检查基站的PN信息来确定所述移动无线电终端是在所述归属区之内还是之外，所述小区列表包括所述归属区信号发生器首先定位的区域的至少一个相邻基站。
6.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述归属区信号发生器产生各种调制归属区信号，从而采用所述归属区信号发生器与所述移动无线电终端之间相互达成的协议来选择所述归属区信号之一。
7.如权利要求1所述的移动通信系统，其中如果在初始呼叫建立期间或在呼叫期间所述移动无线电终端未接收到所述归属区信号，则所述移动无线电终端通过反向信道将未接收到所述归属区信号的情况通报给所述基站。
8.一种用于提供归属区业务的移动通信系统，包括归属区信号发生器，用于产生归属区信号；基站；移动无线电终端，用于以无线电方式从所述归属区信号发生器接收所述归属区信号，并发送归属区内/外信息给所述基站，所述移动无线电终端包括信号分离器、归属区信号检测器、调制器、和发射机，其中所述信号分离器用于从以无线电方式接收到信号中分离所述归属区信号和在所述基站中产生的信号，所述归属区信号检测器用于从所述信号分离器接收所述归属区信号，并检测所述归属区信号，所述调制器用于发送调制信号，所述调制信号包括发送消息和表示是否检测到所述归属区信号的信息，并且所述发射机用于处理所述调制信号，并以无线电方式发送处理过的信号。
9.如权利要求8所述的移动通信系统，其中所述归属区信号发生器有选择地发送各调制过的归属区信号，并且所述移动无线电终端还包括信号模式变换器，用于改变可被所述归属区信号检测器用来检测所述归属区信号发生器的归属区信号的信号模式。
10.如权利要求8所述的移动通信系统，其中所述移动无线电终端还包括蜂鸣器，用于当所述归属区信号检测器检测到所述归属区信号时发出声报警，以表示所述移动无线电终端位于归属区内。
11.如权利要求10所述的移动通信系统，其中所述蜂鸣器产生可听声。
12.如权利要求10所述的移动通信系统，其中所述蜂鸣器具有发光二极管，并且仅在检测到或未检测到所述归属区信号时才操作。
13.一种提供归属区业务的移动通信系统，包括归属区信号发生器，用于产生归属区信号；基站；移动无线电终端，用于以无线电方式从所述归属区信号发生器接收所述归属区信号，并发送归属区内/外信息给所述基站，所述移动无线电终端包括调制器，用于调制发送消息，并发送所述归属区信号与调制过的消息给所述基站；频率上变换器，用于对所述调制器的输出信号频率进行上变换，并产生发送信号；发送功率放大器，用于放大所述发送信号；发送滤波器，用于滤除发送频带之外的信号，以防止当将放大信号发送到空中时与不同的频带产生干扰；天线，用于最终放大从所述发送滤波器接收到的所述发送信号，并将所述放大信号发送到空中，或从空中接收信号并放大所述接收信号；接收滤波器，用于从由所述天线接收到的信号中滤除接收频带之外的信号；双工器，用于将从所述接收滤波器接收到的信号分离成由所述基站发送的信号和由所述归属区信号发生器发送的信号；频率下变换器，用于对从所述双工器接收到的所述归属区信号发生器中产生的信号频率进行下变换；归属区信号检测器，用于从所述频率下变换的信号中检测所述归属区信号；信号模式变换器，用于改变信号模式，从而使所述归属区信号检测器将可检测频率与由所述归属区信号发生器产生的所述归属区信号频率相匹配；和蜂鸣器，用于当所述归属区信号检测器检测到所述归属区信号时发出声报警，以表示检测到所述归属区信号。
14.一种移动通信系统的归属区业务方法，包括如下步骤(1)移动无线电终端确定所述移动无线电终端是否已从归属区信号发生器接收到归属区信号，并发送归属区内/外信息给基站；(2)与归属区信号一起，检查呼叫始发或终止的基站的扇区和小区信息，该信息是从接入和反向业务信道可得到的；(3)所述基站发送呼叫信息、移动台标识号码和归属区内/外信息给移动交换机；(4)所述移动交换机根据所述归属区内/外信息来选择对应于访问者位置寄存器的所述移动台标识号码的用户的第一和第二电话号码之一；及(5)收费中心从所述移动交换机接收所述呼叫信息和所选择的电话号码，并对以所选择的电话号码进行的呼叫进行收费。
15.如权利要求14所述的归属区业务方法，其中对所述第一和第二电话号码的呼叫采用不同的计费率。
16.如权利要求14所述的归属区业务方法，其中所述第一电话号码是有线电话号码，而所述第二电话号码是无线电电话号码。
17.如权利要求14所述归属区业务方法，其中当数据始发和终止时在呼叫建立之前执行所述步骤(1)、(2)和(3)。
18.一种移动通信系统终端归属区业务方法，包括如下步骤(a)当呼叫始发或呼叫终止时，在呼叫建立之前，移动无线电终端确定所述移动无线电终端是否已从归属区信号发生器接收到归属区信号，并发送归属区内/外信息给基站，所述基站发送呼叫开始时间、移动台标识号码和所述归属区内/外信息给移动交换机，所述移动交换机根据所述归属区内/外信息选择对应于访问者位置寄存器的所述移动台标识号码的用户的第一和第二电话号码之一；(b)在呼叫建立之后，当所述基站尚未从所述移动无线电终端接收到有关归属区内/外标号的信息时，所述基站发送呼叫结束时间、所述移动台标识号码和所述归属区内/外信息给所述移动交换机；(c)每当所述基站从所述移动无线电终端接收到归属区内/外变化信息时所述基站执行各后续步骤c-1和c-2，并且当呼叫结束时发送呼叫结束时间、所述移动台标识号码和所述归属区内/外信息；及(c-1)所述基站发送呼叫变化时间、移动台标识号码和归属区内/外信息给移动交换机；(c-2)所述移动交换机根据所述归属区内/外信息来选择对应于访问者位置寄存器的所述移动台标识号码的用户的其他电话号码；和(d)从所述移动交换机接收所述呼叫信息及所述用户的第一或第二电话号码，并对相应的电话号码的呼叫进行收费。
19.如权利要求18所述的归属区业务方法，其中所述呼叫信息包括呼叫开始或改变时间和呼叫结束时间，所述呼叫变化时间是归属区内/外变化前的呼叫结束时间和归属区内/外变化后的呼叫开始时间两者。
20.如权利要求19所述的归属区业务方法，其中对以所述第一和第二电话号码进行的呼叫采用不同的计费率。
全文摘要
一种提供归属区业务的移动通信系统及其方法。其中,归属区信号发生器产生归属区信号。移动无线电终端接收该信号,并确定它在归属区之内还是之外。访问者位置寄存器暂时存储采用不同计费率的用户的第一和第二电话号码。移动交换机从基站接收呼叫信息、移动台标识号码和归属区内/外信息,根据归属区内/外信息选择第一或第二电话号码。收费中心从移动交换机接收呼叫信息和第一和第二电话号码,对相应电话号码的呼叫进行收费。
文档编号H04M15/00GK1255813SQ99124900
公开日2000年6月7日 申请日期1999年11月26日 优先权日1998年11月26日
发明者李允熙 申请人:三星电子株式会社