专利名称：在多蜂窝环境中确定转换的方法
技术领域：
本发明一般地讲涉及在多蜂窝环境中确定转换的方法，具体地讲涉及根据从至少一个相邻网孔或服务的网孔来的输入信号参数确定在多蜂窝环境中的转换。
在一个蜂窝环境中，在任何一个时间，通常都有一个服务的网孔和称为邻近网孔的多个周围的网孔，该服务网孔被定义为具有移动单元正从其接收业务的基站以便该移动单元可进行接收和发送通信的网孔。该服务网孔也可称为该移动单元所宿营的网孔。
在多蜂窝环境中，可能有不同大小的网孔，多个相同大小的网孔位于一个较大的网孔中(伞网孔或宏网孔)。在该伞网孔内的较小网孔可称为微网孔。微网孔是在稠密的用户群中建立的，以便在该蜂窝系统中有更大的用户容量。微网孔便于在较小距离上的频率重用。因此，一个移动单元可位于一个微网孔及一个伞网孔内。
典型地，在没有大量用户或者不要求大容量的农村地区只需分为较大的网孔。随着区域的发展或者网孔接近稠密的人口区，较大的网孔没有便于增加的用户数的容量。没有足够的分配频率。所以在较大的网孔内产生了微网孔，而且该较大的网孔变为伞网孔。这允许在微网孔中间的频率重用。这种微蜂窝技术改善了频谱效率并且增加了蜂窝网的容量。
微蜂窝有缺点。一个缺点是在微蜂窝区域中转换的次数增加了，而可用于进行转换判定的时间减少了。例如，由于在有快速运动的移动单元的区域中具有太多的较小的微网孔，所以在一个短时间内快速运动的移动单元穿过多个微网孔而导致多个要处理的转换。在短时间内增加转换的次数降低了呼叫的可靠性和增加通信中断的次数，因此，降低了通信质量，而且在极端情况下丢失了呼叫。
因此，需要建立一种在多蜂窝环境中确定何时转换的快速而可靠的方法。由莫托罗拉公司于1993年11月27日提交的尚未授权的英国专利申请号为9324428.3名称为“在多蜂窝环境中确定转换的方法”中已经提出了一种这样的方法。一个相关的尚未授权的申请是本申请提出优先权的申请，它是由莫托罗拉公司于1994年3月24日提交的、英国专利申请号为9405539.9、名称为“在多蜂窝环境中确定转换的候选网孔的方法”。
数字蜂窝通信系统，如GSM(全球移动通信系统)在一个微蜂窝环境中组合了大量的网孔。在GSM中要求移动站报告其六个最强的相邻网孔的接收信号电平强度。目前的转换技术从最强的相邻网孔之一选择一个转换网孔。在信号强度迅速变化的微蜂窝环境中，一个网孔在一个测量报告中产生一个强的信号电平强度，然后在下一个测量报告中产生一个弱的信号电平强度。因此，仅仅根据第一个信号强度报告做出转换决定可能产生给该移动站选择一个不是可靠的服务网孔的基站。
此外，在第一阶段的GSM中，没有根据宏网孔与微网孔之间的转换支持重叠宏蜂窝网络和在下面的微蜂窝网络的方案。
目前，移动站监视多个相邻网孔的信号强度和在正常的基础上报告这个信息给该服务的基站。该移动站监视的这些网孔由该基站发送给它的基站分配(BA)表来决定。
在第一阶段的GSM和第二阶段的GSM中，确定需要转换的过程和最佳候选网孔的选择是分开的。在这种系统中，使用两种方法确定要求转换1)平均信号电平下降/链路质量/时间延迟...低于可编程的阈值；2)相邻网孔的信号强度超过该服务网孔的信号强度一个可编程的阈值。
该过程的第二部分是确定最佳转换的候选网孔。这必须分开决定，最佳候选网孔是根据从该服务网孔和多个候选基站中读出的信号强度从可用的网孔中确定的。
对于多蜂窝环境，要求根据包含所接收信号参数的多个标准产生可靠的转换决定。
根据本发明，提供在多蜂窝通信系统中确定转换的方法，包括步骤测量从一个服务网孔和多个相邻网孔接收的接收信号参数，接收信号参数与多个相邻网孔的每个网孔的可变阈值进行比较，测量接收信号参数高于多个相邻网孔的每个网孔的阈值的时间，和根据该测量的时间确定转换。
在一个替代的实施例中，该方法包括在一个时间期间内测量接收信号参数高于多个相邻网孔的每个网孔的阈值的次数，和根据该次数确定转换。
在另一个实施例中，该方法包括在一个时间期间内测量接收信号参数高于多个相邻网孔的每个网孔的阈值的次数，和根据所测量的次数确定转换。
图1示出一个多蜂窝环境。
图2示出本发明一个实施例的缓冲器的安排。
图3—5示出当移动站如图1所示的那样运动时信号强度的变化。图6—8示出本发明实施例的流程图。
参见图1，一个多蜂窝(或微蜂窝)环境被示出，它包括至少一个宏网孔(或伞网孔)101和多个微网孔110，111，112。每个网孔包括一个基站，典型地位于该网孔覆盖的地理区域中。该基站在图1中未示出。基站115典型地决定了网孔110的大小和容量。一个通信系统可包括不同大小的网孔及一个移动站120，移动站120可从宏网孔101的基站或微网孔111之一的一个基站接收业务。从能够接收和发送呼叫的一个特定基站接收业务也称为宿营(campedon)在那个特定基站。当移动站进入多蜂窝环境时，应进行判定以确定是仍然由目前的网孔类型服务还是转换到一个新网孔类型。该决定可能取决于该移动站的速度。
当移动站在多蜂窝环境或覆盖区时规定两种情况。该移动站可以高速或较慢速度运动。
当快速运动的移动站是在多蜂窝环境中时，希望该移动站仍然在宏网孔101，以减少在短时间内所要求的转换次数。
另一方面，当慢速运动的移动站是在微网孔环境中时，希望该慢速运动的移动站转换到微网孔111。这保证了该宏网孔不会阻塞和由该微网孔处理最大的业务量。
因此，根据本发明的一个实施例，当移动站120进入微蜂窝环境时，在该移动站120测量从该服务网孔和多个相邻网孔接收的接收信号参数并且发送到该服务网孔基站。所接收的信号参数与每个相邻网孔的相应的可变阈值进行比较。则时间期间是相应于多长时间所接收的信号参数高于每个相邻网孔的相应阈值的测量时间。这样，根据该测量时间可确定可靠的转换或转换候选网孔。
本发明的一个替代实施例包括在一个时间期间内测量所接收信号参数高于每个相邻网孔的阈值的次数或者所接收信号参数高于该阈值的时间百分比和根据测量的次数或百分比决定转换或转换候选的网孔。
类似地，另一个实施例包括计算所接收信号参数超过相应阈值的时间平均值或平均值。
本发明的方法还包括考虑实际的或绝对的接收信号参数以及任何可用的历史。
接收信号参数可以是接收的信号电平、功率电平控制信号或定时进程信号。
本发明的方法可用于确定转换请求或确定转换候选网孔的优选顺序或者用于确定这二者。
本发明的方法提出当该移动站知道了一个相邻网孔的接收信号参数如信号强度高于可编程的电平或可变的阈值时启动计时器。该相邻网孔可能是该服务网孔或一个候选网孔。
可变的或可编程的阈值用于启动计时器，而且每个网孔可能是不同的。同样地，不同的计时器可与每个网孔相关。该阈值和时间可预先确定或自适应地规定。
在本发明的优选实施例中，在测量的接收信号强度电平高于相应网孔的阈值时，该计时器保持运行。
下面是GSM标准的例子，这些标准可用于确定特定的网孔接收的信号电平是否高于阈值。
在该移动站的测量报告中(如SACCH多帧)连续报告一个网孔和在时间Tn内超过某个可编程的阈值。在这种情况下，相邻网孔最可能是一个良好的转换候选网孔，但是它可能没有考虑由于衰落，遮蔽等引起的RXLEV(接收电平)的快速变化。
在该移动站的测量报告中该网孔已在m次中至少报告了n次，和在时间Tn内超过某个可编程的阈值。这个方法考虑了在相邻网孔报告中RXLEV的任何快速变化，因此具有识别一个好的转换候选网孔的高概率。对于每个网孔n和m的值可被优化。
在时间Tn内该网孔的平均RXLEV超过一个阈值。这个方法平均RXLEV的所有峰值和谷值，但是由于数值变化如此之快而不能给出转换候选网孔的非常准确的指示。
信号强度阈值可这样设置在该候选网孔高于服务网孔之前该候选网孔被很好地监视。这使得在要求转换时的时间之前监视这些微网孔，和进行更正式的宏网孔/微网孔转换决定。
计时器的值表示网孔已是一个好的候选网孔的时间长度。这个时间越长，则越可能是一个好的候选网孔。只当在该网孔中花费足够的时间(移动台用户慢慢地通过或者该网孔是一个宏网孔)时的网孔才呈现为良好的网孔。RF计划可用于鼓励移动站进入微网孔。
除了有阈值组之外，在该阈值组，服务的网孔指示由于服务网孔的信号电平非常差而要求转换，本发明还提供相邻网孔的预定(或可变)电平可用于指示请求转换。
因此，本发明可确定转换的候选网孔。一个可能的实施方法是除非在给定时间Tn内一个网孔是一个强的网孔之一(RXLEV超过给定的可编程信号电平阈值)，该网孔不被认为是一个转换的候选网孔。计时器Tn与每个网孔相关。对于不同的网孔它可以是不同的并且由用户在数据库中规定。对于每个网孔其信号电平阈值可以是不同的。
图2表示计时器Tn可用于确定转换候选网孔的一个方法。在图2中该移动站根据接收的信号电平向该基站报告最强的相邻载波。该基站的系统控制器将它们放入第一缓冲器25并且启动计数器Tn。如果在计数器Tn期满时该网孔仍然是六个最强的载波之一，则它被移到第二缓冲器27作为转换候选网孔之一。
使用这个方法，转换候选网孔表应总是包含至少一个备用转换网孔。备用转换网孔被定义为被禁止用于正常呼叫始发的网孔，但是可用于任何紧急转换。它可以是宏网孔之一(或者是给定宏网孔中的一些时隙)。这将确保在要求转换而没有合适的可用的微网孔的情况下，该呼叫可被转换而不失掉。
RXQUAL和在转换算法中目前所用的任何其它标准在该网孔被认为是转换候选网孔时也需要是满意的。
候选网孔优先顺序可由以下参数确定每个网孔的C1值，候选网孔和服务网孔的绝对信号强度，每个候选网孔的计时器的值。可根据每个参数的当前值做出决定或者也可使用多个参数趋势。
可替代地，在一个时间期间该计时器不必禁止该网孔被作为候选网孔。在候选转换网孔的顺序中该计时器可使用一个加权系数。该加权系数可以是任何时间函数(例如平方律、线性的或者指数的)。
要求转换的决定可认为与决定最佳转换候选网孔是分开的过程。可用于确定转换的本发明的一个实施例包括以下的任何组合确定服务网孔的信号强度低于一个可编程的阈值，一个计时器期满和指示何时请求转换的算法。转换决定是由该计时器的值和该服务网孔或该候选网孔的绝对信号电平确定的。
图3—5表示在移动站沿着图1中的箭头所指示的方向运动时信号强度的变化。图3表示对于网孔A 110当移动站120在所指示的方向运动时接收信号电平增加。对于网孔A 110接收的信号电平在水平轴上所示的时间内随着相应的可编程的时间阈值A稳定地增加。
图4表示网孔B接收的信号电平高于相应的阈值(电平)和对其相应的可编程的时间阈值B稳定地增加。网孔B接收信号电平变化率比网孔A接收信号电平变化率增加的更快。因此，虽然网孔A可编程时间较长，但是网孔可能具有更高的接收信号电平的绝对值。
图5表示当移动站按照所指示的方向运动时服务网孔111的接收信号电平减少了。该服务网孔的接收信号电平下降低于其相应的阈值电平和对于其相应的可编程时间稳定地减少。
图6表示本发明的一个实施例的流程图。特别是，如在步骤601那样，在专用方式工作中，移动站在监视和报告服务的及相邻的网孔的信号强度以及链路质量。该移动台向基站报告测量值和在步骤602根据限定计时器算法确定是否需要转换并且在图7中进一步确定。限定计时器算法包括诸如在GSM中公知的和趋势分析以及根据图7中的本发明所述的算法。
如果在步骤602中由限定计时器算法确定需要转换，则在步骤604中它确定哪些候选网孔是适合的，如果有的话。
另一个方法是在步骤603中继续监视从每个相邻网孔来的测量报告。
在步骤604中转换候选网孔排顺序或排优先顺序可以与确定是否要转换同时地或单独地进行。因此，可以经常地产生和更新候选网孔表，使得当它确定要转换时可有已经可用的并排顺序的转换候选网孔，所以可迅速地转换到最好的转换候选网孔。
可替代地，用于重排转换候选网孔优先顺序的计时器可由步骤602的转换请求触发。
特别是，从相邻网孔来的绝对接收信号电平或功率预算电平可用于确定是否任一个网孔是适合的转换候选网孔。此外，候选网孔计时器可单独地用于每个网孔进行相应的接收参数的测量。趋势分析也可用于确定适合的转换候选网孔和优先的转换候选网孔。特别的检查可包括最小RXLEV阈值超过的可能性，功率预算好于当前的服务网孔和超过转换边界滞后。
如果在步骤606确定一个适合的转换候选网孔，则在步骤608该移动站转换到该适合的候选网孔。如果步骤606确定没有适合的候选网孔，则在步骤610不执行转换。在这两种情况下该移动站返回到步骤601进行监视和报告。
根据在步骤603接收的报告的测量值，候选的计时器开始确定可能的转换候选网孔以及这些候选网孔的可能的优先性。开始候选计时器的决定可根据接收的信号电平和功率预算信号。
在步骤605计时器值和相应的阈值传送到确定转换候选网孔的方法和在步骤604中候选网孔的优先性。因此，转换候选网孔的排顺序或排优先顺序可作为在需要转换时开始的一个单独的过程执行。
图7表示按照本发明基于计时器方法提供转换要求决定的流程图。该方法是确定由步骤701产生的许多可能转换的原因，如果有的话，对于可编程转换原因相关延迟是连续有效的，因此应该产生一个转换要求命令。
转换要求命令应指示引起它产生的原因。在当转换要求命令产生时几个转换原因相关的计时器期满的情况下，应列出所有的原因。另外，该转换要求命令可包括所有的原因，这些原因在产生指示相关计时器是否已期满时是有效的。
一些原因可具有零计时器值，例如，如果这种原因可指示通信可能丢失。
该方法的一个可替代的实施例可包括使计时器能动态地变化的机制。例如，如果某个原因或原因的组合可指示特别类型的转换将是有利的，即使与该原因相关的计时器未期满。
如果在步骤701中和如在图8中进一步叙述的那样，要求转换，则在步骤703中检查转换的原因和相应的计时器。如果如在步骤705中所确定的该计时器已经开始了，则在步骤706中它确定该计时器是否已期满。如果该计时器已期满，则要求转换。
如果在步骤701不要求转换，相应的计时器复位而且不要求转换。
如果在步骤705相应的计时器还未开始，则在步骤707该计时器开始，而没有要求转换。
图7的计时器是转换延迟计时器。
图8进一步叙述按照本发明的一个实施例起动转换情况的方法。在步骤801中，它从报告的测量值确定相邻网孔信号电平是否高于一个阈值。该阈值可以是可变的或预先确定的，而且各个网孔可能都不一样。该阈值也可以绝对信号强度电平、C1值、计时器值和趋势分析为基础。
如果在步骤801确定一个相邻网孔信号电平高于其相应的阈值而且其相应的计时器已经启动了，则在步骤805它确定该计时器是否已期满。如果已期满，则起动一个转换，如果未期满，不要求转换。这些相应的计时器可能是相应的相邻网孔信号电平计时器。
如果在步骤801它确定没有相邻网孔接收的信号电平高于它们相应的阈值，则如在步骤803那样该相应的计时器复位。如果一个接收的信号电平高于其相应的阈值而且其相应的计时器还没有启动，则在步骤804启动该计时器。
是否要求转换的其它两个单独的确定可由在步骤806中确定的GSM正常转换要求方法和在步骤807中的趋势分析转换方法进行。趋势分析方法包括信号强度趋势和步进变化方法。
虽然本发明的方法已描述为在服务网孔的基站实现，但是如果所要求的智能装入该移动站，则该方法实际上可在移动站中实现。如果适当的信息传送到相邻网孔的基站，则该方法也可在该相邻网孔的基站实现。随着蜂窝系统扩展，这些方法诸如本发明的方法可以在该系统的基础结构的任何地方实现。
最后，本发明使用可编程的和绝对阈值、时间已过的计时器及历史信息确定转换的候选网孔和目标转换网孔。因此，为多蜂窝通信系统提供一个方法，它使所要求的转换次数最少和进行有效的转换决定。本发明显著地减少了所要求转换的次数而且有效地利用了蜂窝环境。通过有效地利用蜂窝环境，蜂窝通信系统的容量可增加。
权利要求
1.一种在多蜂窝通信系统中确定转换的方法，该多蜂窝通信系统包括一个服务网孔和多个相邻网孔，而该服务网孔和相邻网孔由至少一个宏网孔和多个微网孔组成，每个网孔有相应的基站，该确定转换的方法包括下述步骤测量从该服务网孔和多个相邻网孔收到的接收信号参数；比较所接收的信号参数与每个相邻网孔的可变阈值；测量所接收的信号参数高于每个相邻网孔的阈值的时间；和根据所测量的时间确定转换。
2.一种在多蜂窝通信系统中确定转换的方法，该多蜂窝通信系统包括一个服务网孔和多个相邻网孔，而该服务网孔和相邻网孔由至少一个宏网孔和多个微网孔组成，每个网孔有相应的基站，该确定转换的方法包括步骤测量从该服务网孔和多个相邻网孔收到的接收信号参数；比较所接收的信号参数与每个相邻网孔的可变阈值；在一个时间期间内测量所接收的信号参数高于每个相邻网孔的阈值的次数；和根据所测量的次数确定转换。
3.根据任一个前面的权利要求的方法，其中该参数是所接收信号的电平。
4.根据权利要求1或2的方法，其中该参数是功率电平控制信号。
5.根据权利要求1或2的方法，其中该参数是定时进程信号。
6.根据任一个前面的权利要求的方法，其中确定转换的步骤包括确定所接收的信号参数是否连续地高于相应的阈值。
7.根据任一个前面的权利要求的方法，其中确定转换的步骤进一步包括根据相应的测量的所接收信号参数确定转换。
8.根据任一个前面的权利要求的方法，进一步包括计算所接收信号参数平均值的步骤。
9.根据任一个前面的权利要求的方法，用于确定转换要求、转换候选网孔的优选顺序或者二者。
10.一种在一个蜂窝通信系统中确定移动单元转换的方法基本上如对照附图6—8所叙述的那样。
全文摘要
一种如图6-8所示的在多蜂窝通信系统中确定移动站转换的方法包括步骤测量从一个服务网孔和多个相邻网孔收到的接收信号参数，比较所接收信号参数与每个相邻网孔的可变化阈值，测量所接收信号参数高于每个相邻网孔阈值的时间，和根据所测量的时间确定转换。
文档编号H04B7/26GK1120790SQ9510403
公开日1996年4月17日 申请日期1995年3月21日 优先权日1994年3月21日
发明者保尔·克里奇顿, 鲁宾德尔·辛·奥伯罗伊, 霍华德·托马斯 申请人:莫托罗拉有限公司