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CN1060306C - 移动通信网的通信方法 - Google Patents

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CN1060306C
CN1060306C CN93117892A CN93117892A CN1060306C CN 1060306 C CN1060306 C CN 1060306C CN 93117892 A CN93117892 A CN 93117892A CN 93117892 A CN93117892 A CN 93117892A CN 1060306 C CN1060306 C CN 1060306C
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Abstract

本发明涉及一种与速度有关的、对依单元网结构等级划分的单元网之间的转换方法，转换的判定为移动电台在时间间隔内是否横过小单元网区的无线电服务范围。移动电台在时间间隔之后仍位于有关小单元网区的无线电服务范围之内，则要求将有关移动电台转入小单元网区。

Description

移动通信网的通信方法
本发明涉及移动通信网，它有多个按照网状系统类别、依单元网结构等级划分，立体排列的基地台，组成一个大单元网和至少一个小单元网。
出于不同的原因，可以将一个单元网的无线电传送转换到与其相邻单元网中去。转换的原因可以是，例如，接收电平没有达到一定的极限值；质量(二进误差率—BER)太差；与控制基地台之间距离变大，因为干扰太大，电池功率不够，或由于通信原因等。这些都关系到被称为静态转换判定的方法，也就是说将从移动电台和(或)基地电台测得的数据，即电平、质量、距离等，或是由测得数据推导出的数值利用滤波器将测量数据平均后与由O＆M规定的时间稳定的阈值进行比较。这个过程在图1的方框图中示出。从移动电台和(或)固定电台得到的测量数据要经过滤波器，该滤波器与一用于转换判定程序的装置连接，由此，凭相应的判据，发出转换要求。
为了既能使用户密度大的区域内能有一定波道，又能在高密度用户区之间提供足够的服务，人们利用混合网的或按单元网分等，它们由一些小单元(微单元)区组成，这些小单元区又组合成一个大的单元网(大单元网，也叫伞形单元网)区。这种结构见图2。在有基地电台BS的大单元网区中，排列着许多带基地电台BS1、BS2、BS3的小单元网区MC1、MC2、MC3。在这种混合单元网区系统中移动的移动电台有四种转换类型：从一个大单元网区转到另一大单元网区，由一大单元网区转到一小单元网区，从一小单元网区转到另一小单元网区及从一小单元网区转到一大单元网区。此处小单元网区的半径很小，通常只有几百米。通过这些小单元网区为缓慢移动的无线电用户提供服务。大单元网区则相反，要保证对快速移动的移动电台提供无线电服务。
通过在大单元网区中的小单元网区的组合排列，就可以使一个向位于大单元网区中小单元网区的无线电服务范围进入的快速移动的移动电台，通过静态转换判断列入小单元网区的固定电台。由于移动电台移动很快，而且小单元网区的直径小，移动电台会很快又离开小单元网区，又要进行新的转换。这时，要么是移动电台转入原来的大单元网区，那么，如果横过的小单元网区与另一小单元网区相邻，则转入相邻的小单元网区。图3为一移动电台行驶示意图。其中单元网区依结构分等排列(可任意延伸)。此时，在一个有基地台BSMakro的大单元网区内是一系列有固定电台BSMa、BSMb、BSMc、BSMd、BSMe和BSMf的小单元网区。移动电台MS沿着行车路线从a点经过a、b、c、d、e、f各点移动到g点。这些点均处于这些小单元网区的边界范围之内。在此，移动电台首先位于有固定电台BSMakro的大单元网区内，并建立通话。它然后驶入有固定电台BSMa的小单元网区的无线电服务范围内。转换判定程序要求将移动电台转入有固定电台BSMa的小单元网区内。移动电台MS然后驶入有固定电台BSMb的小单元网区的无线电服务范围内。转换判定程序就会要求将移动电台转入有固定电台BSMb的小单元网区。然后移动电台离开有固定电台BSMb的小单元网区的无线电服务范围。转换判定程序要求将移动电台转入有固定电台BSMakro的大单元网区。其他的小单元网区位于移动电台行驶路线之外，这样，就只有当移动电台进入有固定电台BSMf的小单元网区的无线电服务范围内时，转移判定程序要求将移动电台转入有固定电台BSMf的小单元网区内。当离开有固定电台BSMf的小单元网区的无线电服务范围时，转换判定程序要求将移动电台转入有固定电台BSMakro的大单元网区中。转动电台停止通话，并停留在固定电台BSMakro的大单元网区。所有这一切都要求很高的信号消耗。此外还知道，当转换判定装置输出不畅时，例如被测数据平均值较大时，从一个小单元网区到另一个的连续转接就会影响通话效果。
在迄今为止的方法中，在判定移动电台转换时都没有考虑移动无线电用户的速度。本转换方法的基础是静态转换判断，也就是说，将从移动电台和(或)基地电台测得的数据或从测量数据推导出的数值，在使用滤波器的情况下，输入转换判定程序。在此过程中，将经过滤波的数值，与调节过或由O＆M规定的时间稳定的阈值进行比较。滤波后的数值，低于或高于相应的阀值，就要求对有关的移动电台进行转换。
英国专利文献GB—A—2242806公开了一个移动通信网，在该通信网中，只有当手机用户在一小单元网区已停留了足够长的时间并且达到了规定的连通质量的情况下，才能启动从大单元网区到小单元网区的转换。
本发明的任务是在这种混合单元网的结构中，减少快速移动的移动电台的转换次数。
根据本发明，对于本说明书开头叙述的那种移动无线电通信网这个任务是用以下的办法来完成的，办法是，在从一个大单元网区的无线电服务范围转换至少一个或多个小单元网区的无线电服务范围时，除了静态转换判断以外，还应该考虑移动用户的行进速度；在转换判断程序给出移动电台是位于包括在大单元网区的小单元网区的无线电服务范围之内，或正在接近它的肯定结果时，启动一个有任意的，但固定时间间隔的时间控制器；在时间间隔中不断地从转换判定程序的数据中了解，移动电台是否仍在小单元网区的无线电服务的范围内，如果在时间间隔中得知移动电台已不再在小单元网的无线电服务的范围内，定时器就复原；当转换判定程序得知移动电台重又位于小单元网区的无线电服务范围内时，定时器重新启动；时间间隔过去后，当移动电台还一直处于小单元网区无线电服务范围之内时，要求将有关移动电台转入小单元网区；时间间隔过去后，当移动电台不再在小单元网区的无线电服务范围时，不要求转换。
从这个与速度有关的、按单元网结构分等的转换方法可以看出，在时间间隔内移动电台是否横过小单元网区的无线电服务范围。如果在时间间隔过去之后，即定时器走过之后，移动电台还在有关小单元网区的无线电服务范围之内，就要将有关移动电台转入小单元网区。
下面用图结合实例对本发明作进一步阐述。
图3至图7，对一个在单元网区内和在组合的小单元网区内，以不同速度移动的移动电台用不同的方案分别说明。转换过程在有关方案说明中进行解释。
作为本发明的重要标志，用此处所述的方法来判定移动电台在一个由大单元网区和至少一个或几个小单元网区组成的按单元网结构分等排列中的转换，此时要注意在静态转换判定时还要考虑有关移动电台的速度。几个移动电台速度的组合及移动无线电用户的组合在所有移动无线电系统中实现，在这种系统中，将任意的、但是固定的时间间隔的测量数据，如移动电台和(或)基地电台接收电平、质量、距离等，和(或)由测量数据推导出的数值提供给转换—判定程序。在GSM系统中，一般在TSACCH间隔或它的许多倍中，将测量数据和(或)由测量数据推导出的数值转给转换判定程序。一个TSACCH间隔约为480毫秒。
输出情况规定为：移动电台位于按分级排列的单元网中，这个排列中有一个大单元网区和至少一个或多个小单元网区，移动电台是编入大单元网区的固定电台的。通过将由移动电台和(或)固定电台得到的测量数据和(或)由测量数据推导出的数值与转换判定程序的阈值进行比较，即可知道：移动电台是否位于包括在大单元网区内的小单元网区的无线电服务范围内?或是靠近包括在大单元网区内的小单元网区的无线电服务范围?如果是这样，那么在转换判定程序中以起始值To启动计时器。计时器及欲监控的时间间隔要这样选择：它要比转换判定程序中测量数据的一个测量周期较大或相等。在GSM系统中欲监控时间间隔是TSACCH的几倍。
在计时器THO工作时，在任意的、但是固定的时间间隔中，在由移动电台和(或)基地电台得到的、在转换判定程序中的测量数据和(或)由测量数据推导出的数值即可知道：移动电台是否还一直位于小单元网区的无线电服务范围内?如果在转换判定程序中判定：在定时器走过和时间间隔过去之后，移动电台还一直位于小单元网区的无线电服务范围之内，就要求将有关移动电台转入小单元网区内。这符合图3和图4的两个方案，其一反映的是缓慢移动的移动电台的转换过程，该电台刚到达小单元网区的无线电服务范围不久，定时器走过，然后转入小单元网区，并成功地作到了这点；另一个是中速移动的移动电台，它在时间间隔内在小单元网区内走过一较长距离，并在离开小单元网区无线电服务范围之前，定时器走过，为此，要求将该移动电台转入小单元网区，并成功地作到了这一点。
根据图3的结构实例，一个从a点出发、缓慢移动的移动电台MS位于有固定电台BSMakro的大单元网区，并建立通话。在b点处，流动电台MS到达一个在大单元网区中的组合的有固定电台BSM的小单元网区。移动电台MS位于小单元网区的无线电服务范围内，转换判定程序启动计时器THO。假定，当移动电台MS到达离b点不远的c点时，计时器已工作。由于移动电台MS还位于有固定电台BSM的小单元网区的无线电服务范围内，就要求转换到小单元网区中去。在达到d点时(d点同样在小单元网区内)，移动电台MS结束在小单元网区中的通话，并进入空闲状态。
图4的结构实例为中速移动的移动电台MS，它从属于有固定电台BSMakro的大单元网区并建立通话。当移动电台MS驶入有固定电台BSM(b点)的小单元网区时，通过转换判定程序启动定时器THO。由于移动电台在定时器THO走完后在c点还处于有固定电台BSM的小单元网区的无线电服务范围内，要求转入小单元网区。此时，移动电台MS在小单元网区内d点停止通话并进入空闲状态。
相反，如果转换判定程序规定：在定时器走过之后，即时间间隔过去之后，移动电台不再位于小单元网区的无线电服务范围之内，则不要求有关移动电台转入小单元网区内。图5描绘了这种情况，快速移动的移动电台位于有固定电台BSMakro的大单元网区内并建立通话。移动电台在b点驶入有固定电台BSM的小单元网区的无线电服务范围，转换判定程序启动定时器THO。快速移动的移动电台MS在定时器THO走完之前在c点离开有固定电台BSM的小单元网区的无线电服务范围。定时器THO停止，复原，并不再启动。因为移动电台MS不再位于小单元网区的无线电服务范围之内。快速移动的移动电台留在固定电台BSMakro的大单元网区内。移动电台MS在此停止通话并进入空闲状态。
如果在计时器走完之前及在时间间隔内，从转换判定程序内的、由移动电台和(或)基地电台得来的测量数据和从这些测量数据推导出的数值得知：移动电台不再位于小单元网区的无线电服务范围内，计时器就复原。当从转换判定程序内得知：移动电台重又处于小单元网区的无线电服务范围内，计时器重又启动。这种情况在图6中的结构实例中给出。这可涉及到大城市中的情况。为到达目的地作相应的绕行时，对该城市中心附加的一小单元网提供无线电服务。正如在结构实例中所述，在此也有一个首先位于小单元网区外的移动电台MS进入有固定电台BSMakro的大单元网区，并在那里建立通话。移动电台在b点进入有固定电台BSM的小单元网区无线电服务范围，转换判定程序启动计时器THO。在计时器THO走完之前，移动电台MS在c点重又离开小单元网区的无线电服务范围。计时器THO停止，复位并且不再启动，因为移动电台MS不再处于有固定电台BSM的小单元网区的无线电服务范围。移动电台仍在有固定电台BSMakro的大单元网区。移动电台MS在d点重又达到小单元网区的无线电服务范围，转换判定程序于是启动计时器THO。由于移动电台在e点时仍位于有固定电台BSM的小单元网区的无线电服务范围之内，定时器THO已走过，转换判定程序要求将移动电台MS转入小单元网区。在仍位于小单元网区内的f点，移动电台MS中止通话并留在有固定电台BSM的小单元网区内。
当移动电台编入依单元网结构等级划分的小单元网区的固定电台并驶向一个相邻的小单元网区时，这个方法也可以使用。如果移动电台缓慢地向相邻的小单元网区驶去，则要求用这个方法将移动电台转至邻近的小单元网区中去；相反，如移动电台快速移动，则要求它转入外围的大单元网区。图7给出了这一方案，在这一方案中，在小单元网区缓慢移动的移动电台建立了通话，并以很快的速度靠近并进入相邻的单元网区，短时间后又离开相邻的小单元网区。详细地看，是这样的：移动电台MS在固定电台BSMa左侧小单元网区内的a点编入小单元网区，并建立通话。在b点的范围内，移动电台MS提高速度。这中间，快速的移动电台MS在c点到达有固定电台BSMb的相邻小单元网区的服务范围，此后，转换判定程序启动计时器THO。快速移动的移动电台MS在d点离开有固定电台BSMa的原来的小单元网区的无线电服务范围。定时器THO在这个时间尚未走过，因此，转换判定程序不要求进入有固定电台BSMb的右侧邻位小单元网区。由于移动电台离开原来无线电服务范围，转换判定程序根据从移动电台和(或)基地电台BSMa得出的测量数据认为，移动电台与左侧小单元网区固定电台间的通信质量变得太坏，或电平变得太小，或距离变得太大，因此，在静态判断基础上要求转入外围大单元网区。在相邻的e点，顺利地转入大单元网区。转换成功，定时器THO停止，并复原。由于移动电台MS还在有固定电台BSMb的右侧小单元网区的无线电服务范围内，定时器THO重又启动。快速移动的移动电台MS在f点，在定时器THO走过之前，离开有固定电台BSMb的小单元网区。此后，定时器停止，复原，并不再重新启动。移动电台MS在大单元网区(g点)结束通话，并进入空闲状态。
对同一个通信，可在定时器THO复位和重新启动之间采用一个监控定时器TR。该监控定时器TR在定时器复位时启动，当移动电台在某一单元网区无线电服务范围内，监控定时器只有在走完以后，定时器才会重新启动。定时器THO和监控定时器TR也可以作为自动编码的计数器。由于一个小单元网区可以与许多小单元网区相邻，定时器管着每个相邻单元网区。因此，所有的相邻单元网区都一起输入转换判定程序。鉴于定时器和附加监控定时器的管理，出现许多不同的可能性：首先这两个定时器管着每次通信。定时器和监控定时器既可监控双工系统的上行线路和下行线路，也可监控仅下行线路或仅上行线路。定时器和监控定时器在上行线路和下行线路中的起始值可以是一样的，也可以是不一样的。此外，它们还可以通过一个中继单位(操作和保养)得到起始值。
为了更清楚地说明转换与汽车速度之间的关系，下面是一些数字实例。此处要注意单元网结构的等级划分。它由一个大单元网区和一个直径为500米的小单元网区组成。移动电台的平均速度为10公里／小时，横过小单元网区约需180秒。如果移动电台平均速度为30公里／小时，则须60秒；如速度为60公里／小时，则在30秒内横过小单元网区。这就是说，所有的移动电台从大单元网区进入小单元网区并直至定时器(起始值60秒)走满，还位于小单元网区无线电服务范围之内，通过上面所述方法，将列入小单元网区的固定电台。这就是说，对于所有速度大于30公里／小时进入小单元网区的移动电台，不要求转换到小单元网区中来。
图8和图9介绍了快、慢移动电台转换判定程序的性能特征。
图8为一个移动电台的接收电平作为一个大单元网区和包括在这个大单元网区内的小单元网区的固定电台的距离函数的草图。在此RXLEV DLMAKRO为移动电台从大单元网区接收的电平；RXLEV DL MIKRO为移动电台从小单元网区接收的电平。此外，图8给出了移动电台为与有关固定电台建立通信必须从固定电台接收的最小电平。
图9为从接收电平RXLEV DL MAKRO、RXLEV DL MIKRO和其它变数计算出的数值曲线。这个数值称为预计功率(PBGT)并指明到邻位单元网区(此处为小单元网区)的相对电平。如果PBGT大于零和阈值，则通过邻位单元网区(小单元网区)的无线电服务比通过对应的固定电台要好。通过数值PBGT确定一个单元网区的极限。
PBGT可用下式计算：
PBGT=MIN(MS MAKRO，P)—RXLEV DL MAKRO
—(MIN(MS MIKRO，P)—RXLEV DL MIKRO)
式中P为移动电台MS最大可能发送功率；MS MAKRO及MS MIKRO为移动电台在大单元网区和小单元网区中的最大允许发送功率；RXLEVDL MAKRO和RXLEV DL MIKRO为从大单元网区及小单元网区接收的电平。
图9描绘的是阈值HO MARGIN。用HO MARGIN和阈值RXLEV MIN给单元网介限下定义。
如果公式条件：
RXLEV DL MIKRO＞RXLEV DL MIN    (1)
PBGT＞HO MARGIN                 (2)得以实现，则移动电台越过小单元网区介限，定时器THO以初始值To启动。如果两条件中至少一个不能实现，定时器THO就停止并且复原。
如果定时器THO走完后，公式中两条件(1)和(2)得以实现，那么转换判定程序就要求将移动电台转入小单元网区。
如果相反，定时器THO走完后，转换判定程序确认，公式中两条件不是同时得以实现，则转换判定程序不要求移动电台转入小单元网区内。
移动电台向小单元网区移动。在移动电台到达小单元网区介限(图9中之T点)之后，定时器THO以启动值To启动。在a点，定时器THO走完，转换判定程序判定：条件(1)和(2)由移动电台实现。这样一来，转换判定程序就要求将移动电台转入小单元网区。
如果相反，定时器走满，是在移动电台到达B点之后，或者在定时器THO走完之前，移动电台到达B点，这时条件(1)不能实现，那么，定时器就停止并复原，而且快速移动的移动电台不转换而横过小单元网区。

Claims (8)

1．移动通信网的通信方法，该移动通信网有一些基地台，它们依单元网结构分等按系统类别进行空间排列，由一些大单元网区和至少一个小单元网区组成，其中，通过对从移动电台和(或)从固定电台测得的有关电平，质量、距离等测量数据和(或)从这些测量数据推导出的数值与一个阈值进行比较，转换判定程序了解该移动电台是否位于包括在大单元网区内的小单元网区的无线电服务范围之内，或是正接近它，
其特征在于，
在从一个大单元网区的无线电服务范围转换至少一个或多个小单元网区的无线电服务范围时，除了静态转换判断以外，还应该考虑移动用户的行进速度，
在转换判断程序给出移动电台是位于包括在大单元网区的小单元网区的无线电服务范围之内，或正在接近它的肯定结果时，启动一个有任意的，但固定时间间隔的时间控制器，
在时间间隔中不断地从转换判定程序的数据中了解，移动电台是否仍在小单元网区的无线电服务的范围内，如果在时间间隔中得知移动电台已不再在小单元网的无线电服务的范围内，定时器就复原，
当转换判定程序得知移动电台重又位于小单元网区的无线电服务范围内时，定时器重新启动，
时间间隔过去后，当移动电台还一直处于小单元网区无线电服务范围之内时，要求将有关移动电台转入小单元网区，
时间间隔过去后，当移动电台不再在小单元网区的无线电服务范围时，不要求转换。
2．根据权利要求1的移动通信网的通信方法，其特征在于：移动电台编入依单元网结构分级排列的小单元网区的固定电台，并靠近相邻小单元网区有一段相应的行程。
3．根据权利要求2的移动通信网的通信方法，其特征在于，定时器在成功地进行了转换之后停止并复原。
4．根据权利要求3的移动通信网的通信方法，其特征在于，监控的时间间隔大于或等于评价转换判定程序中的接收数据的测量周期。
5．根据权利要求4的移动通信网的通信方法，其特征在于：在定时器复位和重新启动之间，对同一个通信启动一监控定时器，它在定时器复位时启动并在移动电台处于一个小单元网区的无线电服务范围内，在自己刚走完后，促成定时器重新启动。
6．根据权利要求1至5之一的移动通信网的通信方法，其特征在于：定时器和监控定时器作为编码计数器。
7．根据权利要求6的移动通信网的通信方法，其特征在于：定时器管着每个邻位单元网区。
8．根据权利要求7的移动通信网的通信方法，其特征在于：每次调动时间间隔是移动电台在小单元网区内相应于行进速度的预期逗留时间的尺度。
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