後第三代移動通信系統、移動接入代理裝置和移動通信方法
2023-10-27 14:25:32
專利名稱：後第三代移動通信系統、移動接入代理裝置和移動通信方法
技術領域：
本發明涉及移動通信技術，尤其涉及提供後第三代移動通信服務的移動通信系統、移動接入代理裝置和移動通信方法。
背景技術：
第四代移動通信系統的系統構成是一個開放課題。第四代移動通信網絡通常被構想成一個融合了各種各樣諸如第二代移動通信技術、第三代移動通信技術、無線區域網、數字視頻廣播、衛星通信等現有無線技術的異構網絡，以及適應未來新的用戶需求的新型無線接口——第四代高速移動無線技術接口。在第四代移動通信網絡中，用戶可以選擇適合的無線接口，根據其所處位置、環境和性能自動地獲取第四代移動通信服務。
從技術發展趨勢來看，第四代高速移動無線技術接口的特徵將主要體現在多載波技術(如OFDM，MC-CDMA)和空時處理技術(如MIMO)上。關於這些技術，可參考IEICE Trans.Commun.Vol.E86-B，No.1，January 2003，291-299，「Variable Spreading Factor-OrthogonalFrequency and Code Division multiplexing(VSF-OFCDM)forBroadband packet wireless access」；Proceedings of the IEEE，Vol.92，No.2，Feb.2004，「Broadband MIMO-OFDM wireless communications」以及Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications，byShinsuke Hara，Ramjee Prasad，June 2003等。
雖然第四代移動通信系統已經預想為異構網絡，但是如何在這個異構網絡中合理、有效地利用現有的遺存網絡還沒有確定。因此，必須認真考慮如何更好地在第四代移動通信網絡中重新利用現有的網絡和技術。
根據國際電信聯盟無線通信部門(ITU-R)的構想，未來第四代移動通信系統將在高速移動環境中提供100Mbps的傳輸速率，以及在低速移動環境中提供1Gbps的傳輸速率。如果採用現有的網絡結構如第二代和第三代移動通信的蜂窩系統，要求如此高的數據傳輸速率將必然要縮小蜂窩覆蓋面。因此，相鄰蜂窩間的頻繁切換就不可避免。頻繁切換大大增加了系統設計的難度。
其中，增加蜂窩覆蓋面的方法可以是提高接入點和移動終端的功率。但是，考慮到對人體的潛在危害性，無線輻射的規定限制了設備的功率。
在異構網絡中，用戶終端可能需要支持多種無線接口。從技術角度看，雖然這種支持多種無線接口的用戶終端是可以實現的，但是這種用戶終端可能會非常複雜和昂貴。
因此，現有技術中急需一種能夠克服上述各種弊端的、能夠提供第四代移動通信服務的移動通信系統和方法。
發明內容
本發明的目的在於提供一種提供後第三代移動通信服務的移動通信系統、移動接入代理裝置和移動通信方法。
為實現上述目的，本發明提供一種提供後第三代移動通信服務的移動通信系統，包括至少一個接入站，用於將上行數據接入對應的網絡，並從對應的網絡獲取相應的下行數據；其特徵在於還包括一個移動接入代理裝置，安裝在一個交通工具中，用於通過小範圍/低速移動接口從位於所述交通工具中的至少一個移動用戶終端接收上行數據，並通過高速移動無線技術接口將所述上行數據發送給所述至少一個接入站，以及用於通過所述高速移動無線技術接口從所述至少一個接入站接收下行數據，並通過所述小範圍/低速移動接口將所述下行數據發送給所述至少一個移動用戶終端。
本發明還提供一種移動接入代理裝置，安裝在一個交通工具中，用於為位於所述交通工具中的至少一個移動用戶終端提供後第三代移動通信服務，其特徵在於包括一個小範圍/低速移動無線技術接口處理部分，用於處理來自所述至少一個移動用戶終端的上行數據，以及處理將要返回給所述至少一個移動用戶終端的下行數據；一個第四代高速移動無線技術接口處理部分，用於處理將要發送到位於所述交通工具之外的接入站的上行數據，以及處理將要從所述接入站返回的下行數據；以及一個業務適配處理單元，用於在所述小範圍/低速移動無線技術接口處理部分和所述第四代高速移動無線技術接口處理部分之間進行業務適配。
本發明還提供一種提供後第三代移動通信服務的移動通信方法，包括以下步驟在一個交通工具中，通過小範圍/低速移動接口，從位於所述交通工具中的一個移動用戶終端接收上行數據，並通過高速移動無線技術接口將所述上行數據發送給位於所述交通工具之外的一個接入站；所述接入站將所述上行數據接入對應的網絡，並從對應的網絡獲取相應的下行數據；在所述交通工具中，通過所述高速移動無線技術接口從所述接入站接收所述下行數據，並通過所述小範圍/低速移動接口將所述下行數據發送給所述移動用戶終端。
在本發明的系統或方法中，移動接入代理裝置安裝在交通工具中而不是安裝在用戶手持設備中。因此，可以在移動接入代理裝置和接入站中使用更高的輻射功率，從而增大了傳統解決方案中潛在的小區覆蓋範圍。
由於移動接入代理裝置是安裝在交通工具中的設備，因此在移動接入代理裝置中實現多重天線要比在用戶手持設備即移動用戶終端中實現容易得多。因此，先進的天線技術可以用來提高移動接入代理裝置和接入站之間的第四代高速移動無線技術接口的性能。由於主要向交通工具中的用戶提供移動業務，接入站可以安裝在公路或者鐵路的沿線，並且因此可以用波束成形或指向性天線技術來提供小區覆蓋。
應用本發明的系統使得移動用戶終端即使是在高速移動的情況下，只需要小範圍/低速移動無線技術接口就可以在任何地點獲得第四代移動通信服務。這樣，極大地降低了用戶設備的複雜性和成本。而且，本發明的系統只要求移動用戶終端的無線接口提供小範圍的通信，因此還降低了用戶設備的功率消耗，延長了同種電池的使用壽命。
本發明的移動通信系統和移動通信方法合理地再利用了遺存網絡以及作為小範圍/低速移動無線技術的諸如WLAN、3G或藍牙等無線技術。而且，本發明的移動接入代理裝置也可以利用現有遺存網絡為用戶提供其它的服務。
結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述後，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。
圖1是根據本發明的移動通信系統的結構示意圖；圖2是根據本發明的移動接入代理裝置的結構示意圖；圖3是根據本發明的移動通信方法的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細描述本發明的移動通信系統、移動通信方法以及移動接入代理裝置的實施方式。
圖1是根據本發明的移動通信系統的結構示意圖。
如圖1所示，根據本發明的移動通信系統，用戶應用場景按照其所處的位置和移動速度分為兩類在室內或戶外的步行環境中提供第四代移動通信服務的第一類用戶應用場景和在用戶高速移動的環境中提供第四代移動通信服務的第二類用戶應用場景。接入站101是為處於第一類用戶應用場景中的移動用戶終端105提供接入服務的設備，並且也是為處於第二類用戶應用場景中的移動用戶終端103和104提供本發明的雙級接入結構的第二級接入服務的網絡設備。接入站101可以安裝在路邊或者鐵路沿線。
在第二類用戶應用場景中，移動通信環境的特徵為高速和戶外大範圍移動。用戶在乘坐如火車、汽車等能夠高速移動的交通工具時具有較大的移動範圍且獲得較高的移動速率。本發明的雙級接入結構引入了可以安裝在交通工具1000中的接入設備—移動接入代理裝置102。移動接入代理裝置102可以使用戶在高速移動中不需要和靜止的接入站101通信，就可以獲得滿足第四代移動通信要求的高速數據服務。移動接入代理裝置102收集所有上行數據，並根據請求服務的種類完成雙級接入結構的第一級接入，或者選擇相應的網絡端接口，接入相應的其它網絡。
移動用戶終端105處於第一類用戶應用場景，其通信環境的特點為低速和小範圍移動。本發明利用諸如無線區域網、藍牙和第三代移動通信技術這些能夠在第一類用戶應用場景中滿足用戶需求的無線接入技術來為用戶提供高速數據服務，並且定義該類技術為小範圍/低速移動無線技術。在上行方向，當移動用戶終端105產生數據服務需求時，則通過小範圍/低速移動無線技術接口直接與接入站101進行通信。接入站101作為接入節點將移動用戶終端105的上行數據接入到IP骨幹網100。並且，在下行方向，接入站101接收相應的返回數據，通過小範圍/低速移動無線技術接口與移動用戶終端105進行通信，完成第一類用戶場景中的下行數據傳輸。
移動用戶終端103和移動用戶終端104存在於交通工具1000中，即處於第二類用戶應用場景，其通信環境的特點為高速和大範圍移動。在上行方向，當移動用戶終端103產生數據服務需求時，通過小範圍/低速移動無線技術接口與位於交通工具1000中的移動接入代理裝置102進行通信；同樣，移動用戶終端104產生數據服務需求時，可以通過有線技術接口與位於交通工具1000中的移動接入代理裝置102進行通信，從而完成本發明中雙級接入結構的第一級接入。而後，移動接入代理裝置102收集所有請求第四代移動通信服務的用戶數據，通過第四代高速移動無線技術接口與接入站101進行通信，完成雙級接入結構的第二級接入。接入站101作為接入節點將移動接入代理裝置102的上行數據接入到IP骨幹網100。並且，在下行方向，接入站101接收相應的返回數據，通過第四代高速移動無線技術接口與移動接入代理裝置102進行通信。繼而，移動接入代理裝置102通過小範圍/低速移動無線技術接口和有線技術接口分別向移動用戶終端103和104提供相應的數據服務，從而完成了第二類用戶應用場景中的下行數據傳輸。
與以上過程類似，移動接入代理裝置102還可以分別收集所有請求其它服務的用戶數據，例如圖1中所示的數字視頻廣播(DVB)、衛星通信和第三代移動通信服務等，分別通過相應的接口接入對應的支持網絡或設備，從而獲取請求的服務。其中，由於圖1所示的接入站101支持小範圍/低速移動無線技術的接入，因此當移動用戶終端103或104請求第三代移動通信服務時，移動接入代理裝置102可以直接通過小範圍/低速移動無線技術接口與接入站101進行通信，從而完成第三代移動通信服務的接入。
在圖1中，由於在交通工具內可以為用戶建立移動的無線或有線區域網和自治網絡，所以移動用戶終端包括相應的網絡。因此，移動用戶終端103可以是支持小範圍/低速移動無線技術接口的無線用戶設備或無線網絡。移動用戶終端104可以為支持有線技術接口的有線用戶設備或有線網絡。
另外，為了支持第四代移動通信業務的無縫覆蓋，移動接入代理裝置102同時支持在上述兩類用戶場景的切換。例如，移動用戶終端103離開交通工具時，移動接入代理裝置102可以自動將移動用戶終端103切換到支持小範圍/低速移動無線技術的接入節點，例如接入站101上，從而保持了移動用戶終端103此次會話的連續性。此時，移動用戶終端103的工作方式相應地改變為圖1所示的處於第一類用戶應用場景的移動用戶終端105的工作方式相同。
藉助於本發明的移動通信系統，即使移動用戶終端只支持小範圍/低速移動無線技術接口，也可以獲取無縫的第四代移動通信服務。即，當該移動用戶終端處於第一類用戶場景時，可以與接入站101進行通信獲取第四代移動通信服務；當該移動用戶終端處於第二類用戶場景時，可以通過移動接入代理裝置102經過雙級接入結構獲取第四代移動通信服務。因此，本發明的提供後第三代移動通信服務的移動通信系統避免了在第二類用戶應用場景中移動用戶終端103、104和接入站101之間的直接通信，簡化了第四代移動通信的異構網絡中的用戶終端設備，從而降低了設備複雜度和產品造價。
圖2是根據本發明的移動接入代理裝置的結構示意圖。
如圖2所示，移動接入代理裝置102包括在用戶端的小範圍/低速移動無線技術接口處理部分1024，在網絡端的第四代高速移動無線技術接口處理部分1021、衛星通信接口處理部分1022和數字視頻廣播處理部分1023，連接用戶端接口和網絡端各個接口的業務適配處理單元10214、10224和10234，以及完成網絡端接口選擇的網絡選擇器1026和網絡選擇管理器1025。當然，移動接入代理裝置102中還可以包括更多的用於其他業務的接口處理部分和業務適配處理單元。
在用戶端的小範圍/低速移動無線技術接口處理部分1024完成移動接入代理裝置102與移動用戶終端103之間的通信，包括處理來自移動用戶終端103的上行數據，和處理將要返回給移動用戶終端103的下行數據。小範圍/低速移動無線技術接口處理部分1024包括小範圍/低速移動無線接口技術的射頻/中頻處理單元10243、基帶處理單元10242和媒體訪問控制單元10241。
在網絡端的第四代高速移動無線技術接口處理部分1021完成移動接入代理裝置102與接入站101之間的通信，包括處理將要發送到位於交通工具之外的接入站101的上行數據，和處理將要從接入站101返回的下行數據。第四代高速移動無線技術接口處理部分1021包括基於第四代高速移動無線接口技術的射頻/中頻處理單元10211、基帶處理單元10212和媒體訪問控制單元10213。
在網絡端的衛星通信接口處理部分1022為用戶提供衛星通信業務的服務，包括基於衛星通信接口技術的射頻/中頻處理單元10221、基帶處理單元10222和媒體訪問控制單元10223。
在網絡端的數字視頻廣播處理部分1023為用戶提供數字視頻廣播業務的服務，包括基於數字視頻廣播處理技術的射頻/中頻處理單元10231、基帶處理單元10232和媒體訪問控制單元10233。
業務適配處理單元10214用於在小範圍/低速移動無線技術接口處理部分1024和第四代高速移動無線技術接口處理部分1021之間進行業務適配。
業務適配處理單元10224用於在小範圍/低速移動無線技術接口處理部分1024和衛星通信接口處理部分1022之間進行業務適配。
業務適配處理單元10234用於在小範圍/低速移動無線技術接口處理部分1024和數字視頻廣播處理部分1023之間進行業務適配。
移動接入代理裝置102利用小範圍/低速移動無線技術接口處理部分1024對收到的移動用戶終端103的數據進行處理後，由網絡選擇管理器1025根據用戶業務特性、周邊無線傳播環境和無線通信設施等因素選擇移動接入代理裝置102與核心網絡之間的接入方式，並控制網絡選擇器1026選擇相應的技術接口。
圖3是根據本發明的移動通信方法的流程示意圖。
如圖3所示，當移動用戶終端103在第二用戶應用場景中產生後第三代移動通信服務需求時，通過小範圍/低速移動無線技術接口向移動接入代理裝置102發送上行數據，從而完成本發明中雙級接入結構的第一級接入。而後，移動接入代理裝置102收集所有請求後第三代移動通信服務的上行數據，通過第四代高速移動無線技術接口與接入站101進行通信，完成雙級接入結構的第二級接入。接入站101作為接入節點將移動接入代理裝置102的上行數據接入到IP骨幹網100。並且，在下行方向，接入站101接收相應的返回數據，通過第四代高速移動無線技術接口向移動接入代理裝置102傳輸所有移動用戶終端請求的下行數據。繼而，移動接入代理裝置102通過小範圍/低速移動無線技術接口向移動用戶終端103和其他有關的請求後第三代移動通信服務的移動用戶終端發送相應的下行數據，從而完成了第二類用戶應用場景中的下行數據傳輸。
以上雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域技術人員可以在所附權利要求書的範圍內做出各種變形或修改。
權利要求
1.一種提供後第三代移動通信服務的移動通信系統，包括至少一個接入站，用於將上行數據接入對應的網絡，並從對應的網絡獲取相應的下行數據；其特徵在於還包括移動接入代理裝置，安裝在交通工具中，用於通過小範圍/低速移動接口從位於所述交通工具中的至少一個移動用戶終端接收上行數據，並通過高速移動無線技術接口將所述上行數據發送給所述至少一個接入站，以及用於通過所述高速移動無線技術接口從所述至少一個接入站接收下行數據，並通過所述小範圍/低速移動接口將所述下行數據發送給所述至少一個移動用戶終端。
2.根據權利要求1所述的移動通信系統，其特徵在於所述移動接入代理裝置包括小範圍/低速移動無線技術接口處理部分，用於處理來自所述至少一個移動用戶終端的上行數據，以及處理將要返回給所述至少一個移動用戶終端的下行數據；第四代高速移動無線技術接口處理部分，用於處理將要發送到所述至少一個接入站的上行數據，以及處理將要從所述至少一個接入站返回的下行數據；以及業務適配處理單元，用於在所述小範圍/低速移動無線技術接口處理部分和所述第四代高速移動無線技術接口處理部分之間進行業務適配。
3.根據權利要求2所述的移動通信系統，其特徵在於還包括第三無線技術接口處理部分；網絡選擇器，用於根據所述上行數據和/或所述下行數據選擇所述第四代高速移動無線技術接口處理部分或所述第三無線技術接口處理部分。
4.根據權利要求3所述的移動通信系統，其特徵在於所述第三無線技術接口處理部分是衛星通信接口處理部分。
5.根據權利要求3所述的移動通信系統，其特徵在於所述第三無線技術接口處理部分是數字視頻廣播處理部分。
6.根據權利要求2所述的移動通信系統，其特徵在於所述移動接入代理裝置還包括有線技術接口處理部分，用於與從位於所述交通工具中的所述至少一個移動用戶終端進行有線通信。
7.一種移動接入代理裝置，安裝在交通工具中，用於為位於所述交通工具中的至少一個移動用戶終端提供後第三代移動通信服務，其特徵在於包括小範圍/低速移動無線技術接口處理部分，用於處理來自所述至少一個移動用戶終端的上行數據，以及處理將要返回給所述至少一個移動用戶終端的下行數據；第四代高速移動無線技術接口處理部分，用於處理將要發送到位於所述交通工具之外的接入站的上行數據，以及處理將要從所述接入站返回的下行數據；以及業務適配處理單元，用於在所述小範圍/低速移動無線技術接口處理部分和所述第四代高速移動無線技術接口處理部分之間進行業務適配。
8.根據權利要求7所述的移動接入代理裝置，其特徵在於還包括第三無線技術接口處理部分；網絡選擇器，用於根據所述上行數據和/或所述下行數據選擇所述第四代高速移動無線技術接口處理部分或所述第三無線技術接口處理部分。
9.根據權利要求8所述的移動接入代理裝置，其特徵在於所述第三無線技術接口處理部分是衛星通信接口處理部分。
10.根據權利要求8所述的移動接入代理裝置，其特徵在於所述第三無線技術接口處理部分是數字視頻廣播處理部分。
11.根據權利要求7所述的移動接入代理裝置，其特徵在於還包括有線技術接口處理部分，用於與從位於所述交通工具中的所述至少一個移動用戶終端進行有線通信。
12.一種提供後第三代移動通信服務的移動通信方法，包括以下步驟在交通工具中，通過小範圍/低速移動接口，從位於所述交通工具中的移動用戶終端接收上行數據，並通過高速移動無線技術接口將所述上行數據發送給位於所述交通工具之外的接入站；所述接入站將所述上行數據接入對應的網絡，並從對應的網絡獲取相應的下行數據；在所述交通工具中，通過所述高速移動無線技術接口從所述接入站接收所述下行數據，並通過所述小範圍/低速移動接口將所述下行數據發送給所述移動用戶終端。
13.根據權利要求12所述的移動通信方法，其特徵在於還包括步驟在所述交通工具中，在所述小範圍/低速移動接口和所述高速移動無線技術接口之間進行業務適配。
14.根據權利要求13所述的移動通信方法，其特徵在於所述高速移動無線技術接口是第四代高速移動無線技術接口。
15.根據權利要求13所述的移動通信方法，其特徵在於所述高速移動無線技術接口是衛星通信接口。
16.根據權利要求13所述的移動通信方法，其特徵在於所述高速移動無線技術接口是數字視頻廣播接口。
全文摘要
本發明提供一種提供後第三代移動通信服務的移動通信系統，包括至少一個接入站，用於將上行數據接入對應的網絡，並從對應的網絡獲取相應的下行數據；一個移動接入代理裝置，安裝在一個交通工具中，用於通過小範圍/低速移動接口從位於所述交通工具中的至少一個移動用戶終端接收上行數據，並通過高速移動無線技術接口將上行數據發送給接入站，以及用於通過高速移動無線技術接口從接入站接收下行數據，並通過小範圍/低速移動接口將下行數據發送給移動用戶終端。高速移動情況下，僅用小範圍/低速移動無線技術接口即可獲得第四代移動通信服務，降低了用戶設備複雜性和成本，合理利用了遺存網絡。
文檔編號H04W76/02GK1717078SQ20041002515
公開日2006年1月4日 申請日期2004年6月14日 優先權日2004年6月14日
發明者蔡立羽, 黎光潔, 汪陽, 桂洛寧 申請人:上海貝爾阿爾卡特股份有限公司