在具有無線通信的蜂窩通信系統中在移動部分和基站之間控制通信連接移交的方法
2023-10-11 03:42:34
專利名稱：在具有無線通信的蜂窩通信系統中在移動部分和基站之間控制通信連接移交的方法
具有在移動和/或靜止發射/接收設備之間無線通信的通信系統是具有一個在信息源和信息匯之間的信息傳輸鏈路的特殊信息系統，在該系統中例如基站和移動部分作為發射和接收設備用於信息處理和信息傳輸，並且其中1)可以在一個優選的傳輸方向(單工)上或在二個傳輸方向(雙工)上實現信息處理和信息傳輸，2)信息處理主要是數字的，3)經過遠距傳輸鏈路在各種不同的用於信息傳輸鏈路復用FDMA(頻分復用)、TDMA(時分復用)和/或CDMA(碼分多址)的信息傳輸方法的基礎上無線地實現信息傳輸，-這些方法例如按照無線傳輸標準，比如DECT[數字增強(以前歐洲)無線通信；參見德國柏林，(1992)一月/二月的信息技術電子學42，第一卷；U.Pilger的「DECT標準結構」23至29頁，結合ETSI出版物ETS 300175-1…9，1992年10月和DECT論壇的DECT出版物，1997年二月，1至16頁]，GSM[分組專用移動通信或全球移動通信系統；參見德國柏林，(1991)六月，信息頻譜14，第3卷；A.Mann的「GSM標準-歐洲數字移動無線網的原理」，137至152頁，結合出版物通信實踐1993年4月，P..Smolka的「GGSM無線接口-元件和功能」，17至24頁]，UTMS[通用移動通信系統；參見(1)柏林45,1995，信息技術電子學，第一期，10至14頁和第二期，24至27頁；P.Jung、B.Steiner的「適合於第三代移動無線通信的具有共同探測的CDMA移動無線系統的提綱」；(2)柏林41,1991,信息技術電子學，第六期，223頁至227頁和234頁；P.W.Baier、P.jung、A.Klein的「CDMA-一個用於頻率選擇的和時間變化的移動無線信道的合適的多重訪問方法」；(3)電子、通信、計算機科學的基本原理的IEICE處理，1996年12月，E79-A卷，第12期，1930至1937頁；P.W.Baier、P.jung的「CDMA神話和再訪的實際」；(4):IEEE個人通信，1995年二月，38至47頁；A.Urie、M.Streeton、C.Mourot「用於UMTS的高級的TDMA移動接入系統」；(5)通信實踐，5/1995,9至14頁；P.W.Baier:「擴展頻譜技術和CDMA-最初軍事技術取得的民用部分」；(6):IEEE個人通信，1995年二月，48至53頁；P.G.Andermo,L.M.Ewerbring:「用於UMTS的基於CDMA的無線接入」；(7):ITG專業雜誌124(1993)，柏林，offenbach:VDE出版社ISDN 3-8007-1965-7,67至75頁；Dr.T.Zimmermann，西門子公司「移動通信中CDMA的使用」；(8)telcom report 16,(1993)。第1期，38至41頁；Dr.T.Ketseoglou,Siemens AG和Dr.T.zimmermann，西門子公司「第三代移動通信的有效的用戶訪問-多重訪問方法CDMA使空間接口更靈活」；(9)無線電瞭望6/98:R.Sietmann「爭奪UMTS接口」，76至81頁]WACS或PACS,IS-54,IS-95,PHS,PDC等等。[參見IEEE通信雜誌，1995年一月，50至57頁；D.D.Falconer及其他「用於無線個人通信的時分多址方法」]。
「信息」是一個很難理解的概念，其不僅代表內容(消息)，而且也代表物理表象(信號)。儘管消息的相同信號內容-也就是相同的信息-可能出現不同的信號形式。因此例如可以(1)以圖像的形式，(2)作為所談論的話，(3)作為所寫的字(4)作為加密的字或圖像傳輸關於一個對象的消息。
對此一般通過連續(模擬)信號表徵根據(1)…(3)的傳輸方式，然而在根據(4)的傳輸方式中通常產生非連續的信號(例如脈衝、數位訊號)。
在前面說明類型的通信系統中，當前通話的或者一個連接的轉送或者移交、所謂的「移交」或「監管移交」是一個非常時間臨界的過程，因為必須保證當前連接的連續性。特別是在具有無線通信的通信系統中出現各種情形或者情況，其中「移交」或者「監管移交」是可能的或者甚至於是必須的。根據這些情形例如在一個「單元內部移交」、「單元間移交」、「單元外移交」等等之間區分。
對於一個「移交」的實施來說需要例如一個移動的發射/接收設備、例如一個移動站或者一個移動部分，該設備建立到一個靜止的發射/接收設備的連接、例如一個基站或者一個固定部分、在單元中維持相鄰單元或者多個相鄰單元的單元特殊的信息。通過這個方法接收這些信息的方法稱作「監聽」，也就是說由移動站監聽例如一個控制信道、所謂的廣播控制信道(BCCH)，在該信道上「廣播」基站的上述單元特殊的信息。
問題在於，如果在一個不協調的未批准的情景中-比如在不同步的常駐基站的大量布置中-或在一個純協調的批准的蜂窩情景中-比如在一個TDD-UMTS系統中-由於一個高的數據傳輸率移動站幾乎佔用全部的具有數據通信的物理信道，並且因此可以不接收相鄰基站的「廣播控制信道」，則移動站獲得需要的單元特殊的信息，並且獲得當前的參數，也就是說頻率、時隙、相鄰基站的代碼，隨著「移交」過程該連接應當轉移到該相鄰基站，或者在該基站內應當進行移交。
圖1指出了一個可能的UTMS情景(通用移動通信系統)，其具有一個多蜂窩的、不僅以不協調的未批准的而且以協調的批准的系統工作狀態運作的通用移動通信系統UMTS，該系統包含二個上述的情景。所描述的UMTS系統具有一個在第一無線蜂窩FZ1中起作用的第一通信系統TKTS1，其具有在一個形成為室內基站的第一基站BS1和帶有n(n∈N)的主要形成為室內/室外移動站的第一移動站MS1…MSn之間的無線通信，該系統以不協調的未批准的系統工作狀態運作。此外，該UMTS系統具有一個在第二無線蜂窩FZ2中起作用的第二通信系統TKTS2，其具有在一個形成為室外基站的第二基站BS2和帶有m(m∈N)的主要形成為室內/室外移動站的第二移動站MSn+1…MSn+m之間的無線通信，該系統以協調的批准的系統工作狀態運作。
一個另外的問題在於，對於一個從不協調的未批准的系統工作狀態到協調的批准的系統工作狀態的「移交」必須「監聽」。
在一個已知的GSM情景中，實施一個「移動輔助移交」。對此在空時隙期間由移動站實施這個「監聽」，也就是說移動站單獨接收相鄰基站的廣播控制信道，選出具有最好接收質量的這一個基站，並且告知自身的基站。對此由移動站初始化該「移交」，並且由基站控制移交；因此談論一個「移動輔助移交」。對此，這個事實有重要意義，即移動站在其現有的廣播控制信道上已經獲得網絡運行器的預先信息，在哪一個頻率上尋找相鄰基站的廣播控制信道。
不同於GSM情景，在一個已知的DECT情景中，實施一個「移動起始的並且移動控制的移交」。在此由移動站實施「監聽」，同樣由移動站控制移交。對此移動站不佔有預先信息，即在哪一個信道上-也就是說在哪一個頻率/時隙上-在「監聽」時必須根據相鄰單元的「廣播控制信道」找尋。按照DECT術語「廣播控制信道」相當於這樣的信道，在該信道中發送「偽載體」信息。
在目前十分標準的蜂窩UMTS情景中，象在GSM情景中一樣，同樣計劃一個「移動輔助移交」。由移動部分實施「監聽」，由移動站初始化移交並且由基站控制移交。網絡運行器方面的預先信息，在哪些信道上(在此基本上是代碼，因為1的頻率再用是適合的)在此具有較高的可能性也是必須的。
在所有上述情景中藉助於移動站實施該「監聽」。
在蜂窩範圍內藉助於由網絡運行器預先為各自的移動站確定的預先信息解決初始監聽(關於信道的信息，在該信道上可以接收相鄰單元的「廣播控制信道」)的問題，該預先信息通過現有的基站藉助於廣播控制信道傳輸到相關的移動站。僅僅DECT情景成為例外，因為在此對於協調的批准的運行狀態來說放棄初始監聽。因此，在蜂窩DECT運行狀態中對於一個「單元內移交」來說移動站不斷地全面掃描關於廣播控制信道的相鄰頻率。可是考慮到「準備」時間、非對稱的數據業務(多個時隙的分配)，這沒有最佳解決。在不協調的DECT運行狀態中僅僅一個單元內移交是可能的，以至不必初始監聽。
從不協調的未批准的系統運行狀態到協調的批准的系統運行狀態(例如家庭TDD-UMTS系統到公共FDD-UMTS系統或公共TDD-UMTS系統)的移交迄今還不適用。
基於本發明的任務在於，在一個蜂窩通信系統中，該系統具有在移動部分和基站之間的無線通信，為從通信系統的一個不協調的未批准的運行狀態(家庭操作或者私人操作)進入通信系統的一個協調的批准的運行狀態(公共操作)的通信連接的移交做準備，以及相反在移動部分較低能量消耗的情況下和在沒有電路技術構造移動部分的情況下做好準備。
通過權利要求1的特徵解決這個任務。
基於本發明的想法在於，在支持不協調的未批准的系統運行狀態的基站(第一基站)中實施開始提到的「初始監聽」的問題。
這個方法呈現這樣的優點，通過支持不協調的未批准的系統運行狀態的第一基站，該基站事先不了解在相鄰單元內的情況，由在臨近單元內布置的基站在接入設備的情況下必須僅僅一次地實施「廣播控制信道」找尋，並且然後才重新以較長周期的間隔必須實施「廣播控制信道」找尋(參見根據權利要求2的有益改進)。然後(例如經廣播控制信道)這些信息被告知移動部分或者移動站。
對於移動站來說優點是基本上較低的電流消耗、提高「準備」時間，由第一移動實施初始監聽，以及在純家庭移動站或者室內終端的情況下的較低的綜合性(綜合性集成在第一基站中)。
由於第一基站首先通過「初始監聽」獲得關於相鄰的公共單元的單元特殊信息(並且特別對於UMTS來說較高耗時的計算過程是必須的，以便沒有預先信息就探測單元特殊的擾碼)，因此首先使一個為了室內/室外目的形成的雙模式移動站能夠實施從室內到室外的一個特殊的時間臨界「移交」。
在根據權利要求3和4的本發明的改進中，根本的想法在於，在室外和室內基站中實施監聽。對於較高非對稱數據傳輸率(僅僅在TDD模式中可能)的應用情況，這個優選方式不僅對於一個「室內到室外」移交而且也對於「單元內移交」呈現優點。因此在第一基站內的「監聽」可以用於，具有較高下行鏈路數據傳輸率和較低上行鏈路數據傳輸率的一個非對稱業務，並且相反也可以，以及在一個另外的載波頻率上實施幹擾測量，並且也許可能全部的非對稱連接轉到另外的載波頻率上(幹擾移交)。在保持高的數據傳輸率的情況下「室內到室外移交」同樣是可能的。
如果「監聽」功能性不僅集成在基站中，而且也附加集成在移動站中，因此具有較低下行鏈路數據傳輸率和較高上行鏈路數據傳輸率的非對稱業務也可以從一個載波頻率轉到一個載波(幹擾移交)。在這種情況下不可以由基站接任監聽，因為在這裡在差不多所有時隙上接收-在這種情況下由移動站實施「監聽」。
根據圖2至7闡述本發明的實施例。圖示圖2以具有一部分通用移動通信網絡和在圖1中的不僅以不協調的未批准的而且也以協調的批准的系統工作狀態運行的通用移動通信系統為出發點指出了一個具有初始監聽的修改的UMTS情景，圖3至7指出了用於基站BS1、BS2和移動站MS1…MSn、MSn+1…MSn+m的「監聽」的時隙說明。
圖2以具有一部分通用移動通信網絡和在圖1中的不僅以不協調的未批准的而且也以協調的批准的系統工作狀態運行的通用移動通信系統為出發點指出了一個具有初始監聽的修改的UMTS情景，在修改的UMTS情景中，第一基站BS1和第一移動站MS1…MSn-正如在圖1的UMTS情景中-處在第一無線單元FZ1中。同這個第一基站BS1相鄰的-其中例如通過定義當然存在相鄰關係，附屬的無線單元、第一無線單元FZ1和第二無線單元FZ2、毗鄰或重疊-首先是第二基站BS2，其處在完全覆蓋具有第一基站BS1的第一無線單元FZ1的第二單元FZ2中，其次是另外雖然形成為第一基站BS1、可是由於在第一無線單元FZ1內同第一基站BS1的相鄰關係稱作另外的第二基站BS2的第二基站BS1.1…BS1.6，這些基站此外布置為直接與具有第一基站BS1的無線蜂窩FZ1鄰接的，雖然形成為第一無線蜂窩FZ1，可是由於同具有第一基站BS1的第一無線蜂窩FZ1的相鄰關係稱作另外的第二無線單元FZ2的第二無線單元FZ1.1…FZ1.6。
對於初始監聽，支持不協調的未批准的系統工作狀態的、分配給第一單元FZ1的第一基站BS1在一個第一監控方式中為了移交通信連接接收相關的消息，這些信息是由同第一基站BS1相鄰的、支持協調的批准的系統工作狀態或不協調的未批准的系統工作狀態的、分別分配第二單元FZ2、FZ1.1…FZ1.6的第二基站BS2、BS1.1…BS1.6中的至少一個分別在一個形成為「廣播控制信道BCCH」的第一通信信道上發送。
接著第一基站BS1分析利用接收的關於信息內容和接收質量的消息，並且在一個形成為「廣播控制信道BCCH」的第二通信信道上把一個按接收質量排列的、對於通信連接的移交所必需的參數的表傳輸到停留在第一單元FZ1中的第一移動站MS1…MSn，參數被分別分配給第二基站BS2、BS1.1…BS1.6中的一個。
圖3至7分別根據一個具有八個時隙ZS1…ZS8的時隙說明指出了用於基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6和移動站MS1…MSn，MSn+1…MSn+m的「監聽」情景。所有圖3至7共同的是，基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6使用一個第一時隙ZS1作為「廣播控制信道BCCH」，並且在基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6和移動站MS1…MSn、MSn+1…MSn+m之間，在一個第一頻率f1上分別存在一個雙向非對稱的數據連接，該連接具有各多個接收時隙Rx1和發送時隙Tx1，這些時隙分別至少持續時隙ZS2…ZS6。此外，例如分別以表達式M(f2)、M(f3)說明，基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6和/或移動站MS1…MSn、MSn+1…MSn+m在一個第二頻率f2上或在一個第三頻率f3上實施「監聽」M。
下面詳細說明上述的圖圖3表明，移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS1…ZS6中與基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一個具有接收時隙Rx1和發送時隙Tx1的雙向非對稱的數據連接，基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在時隙ZS7、ZS8中維持一個到一個其他移動站的另外的雙向數據連接，並且移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS7、ZS8中通過「監聽」M例如在第二頻率f2上為了移交通信連接相關的信息開始一個第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先確定的最大數據傳輸率並且在上行方向上一個可以預先確定的最小的數據傳輸率的情況下經過基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6傳輸非對稱的數據連接。
圖4表明，移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS1…ZS6中與基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一個具有接收時隙Rx1和發送時隙Tx1的雙向非對稱的數據連接，移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS7、ZS8中通過「監聽」M例如在第三頻率f3上為了移交通信連接相關的信息開始第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先確定的最大數據傳輸率並且在上行方向上一個可以預先確定的最小的數據傳輸率的情況下經過基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6傳輸非對稱的數據連接，並且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在時隙ZS7、ZS8中通過「監聽」M例如在第二頻率f2上為了移交通信連接相關的信息開始第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先確定的最大數據傳輸率並且在上行方向上一個可以預先確定的最小的數據傳輸率的情況下經過基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6傳輸非對稱的數據連接。
圖5表明，移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS1…ZS7中與基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一個具有接收時隙Rx1和發送時隙Tx1的雙向非對稱的數據連接，並且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在時隙ZS8中通過「監聽」M例如在第二頻率f2上為了移交通信連接相關的信息開始第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先確定的最大數據傳輸率並且在上行方向上一個可以預先確定的最小的數據傳輸率的情況下經過基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6傳輸非對稱的數據連接。
圖6表明，移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS1…ZS7中與基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一個具有接收時隙Rx1和發送時隙Tx1的雙向非對稱的數據連接，並且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在時隙ZS8中通過「監聽」M例如在第二頻率f2上為了移交通信連接相關的信息開始第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先確定的最小數據傳輸率並且在上行方向上一個可以預先確定的最大的數據傳輸率的情況下經過基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6傳輸非對稱的數據連接。
圖7表明，移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS1…ZS7中與基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6保持一個具有接收時隙Rx1和發送時隙Tx1的雙向非對稱的數據連接，移動站MS1…MSn,MSn+1…MSn+m在時隙ZS8中通過「監聽」M例如在第三頻率f3上為了移交通信連接相關的信息開始第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先確定的最小數據傳輸率並且在上行方向上一個可以預先確定的最大的數據傳輸率的情況下經過基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6傳輸非對稱的數據連接，並且基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6在時隙ZS8中通過「監聽」M例如在第二頻率f2上為了移交通信連接相關的信息開始第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先確定的最小數據傳輸率並且在上行方向上一個可以預先確定的最大的數據傳輸率的情況下經過基站BS1、BS2、BS1.1…BS1.6傳輸非對稱的數據連接。
權利要求
1．在具有無線通信的蜂窩通信系統中在移動部分和基站之間控制通信連接移交的方法，具有以下特徵(a)在通信系統(UMTS)的一個不協調的未批准的工作狀態中和在通信系統(UMTS)的一個協調的批准的工作狀態中通過移動部分(MS1…MSn，MSn+1…MSn+m)初始化通信連接並且通過基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)控制通信連接，(b)一個支持不協調的未批准的系統工作狀態的、分配給一個第一單元(FZ1)的第一基站(BS1)在一個第一監控方式中為了移交通信連接接收相關的消息，這些消息是由至少一個同第一基站(BS1)相鄰的、支持一個協調的批准的系統工作狀態或不協調的未批准的系統工作狀態的、分別分配給一個第二單元的第二基站(BS2、BS1.1…BS1.6)分別在一個形成為「廣播控制信道(BCCH)」的第一通信信道上發送的，(c)這個第一基站(BS1)分析利用接收的、關於信息內容和接收質量的消息，並且在一個形成為「廣播控制信道(BCCH)」的第二通信信道上把一個按接收質量排列的、對於通信連接的移交所必需的參數的表傳輸到停留在第一單元(FZ1)中的第一移動部分(MS1…MSn)，參數被分別分配給第二基站(BS2、BS1.1…BS1.6)中的一個。
2．按照權利要求1的方法，其特徵在於，以接入第一基站(BS1)開始以一個預先規定的周期性的時間間隔接入第一監控方式。
3．按照權利要求1或2的方法，其特徵在於，為了移交通信連接相關的信息在移動部分(MS1…MSn,MSn+1…MSn+m)中和/或在基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)中開始一個第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先規定的最大數據傳輸率和在上行方向上一個可以預先規定的最小數據傳輸率的情況下經過基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)傳輸非對稱的數據連接。
4.按照權利要求1至3之一的方法，其特徵在於，為了移交通信連接相關的信息在基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)中開始一個第二監控方式，以便當在下行方向上一個可以預先規定的最小的數據傳輸率和在上行方向上一個可以預先規定的最大數據傳輸率的情況下經過基站(BS1、BS2、BS1.1…BS1.6)傳輸非對稱的數據連接。
5．按照權利要求1至4之一方法，其特徵在於，按照CDMA、FDMA和/或TDMA訪問方法並且按照TDD和/或FDD原理實施無線通信。
全文摘要
為了在一個具有處於移動部分和基站之間無線通信的蜂窩通信系統中,為移交從通信系統的一個不協調的未批准的工作狀態進入通信系統的一個協調的批准的工作狀態的通信連接做好準備,並且相反在較低能量消耗的情況下和在沒有電路技術構造移動部分的情況下也做好準備,在支持不協調的未批准的系統工作狀態的基站中實施「初始監聽」。
文檔編號H04W36/04GK1307788SQ99807847
公開日2001年8月8日 申請日期1999年6月23日 優先權日1998年6月23日
發明者E·波林斯, E·坎珀施雷爾, T·烏爾裡希, M·費貝爾, U·施瓦克, A·克萊恩, A·斯特, M·科特坎普, M·本茲 申請人:西門子公司