專利名稱：移動通信系統(tǒng)中越區(qū)切換的功率控制方法和協(xié)議的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種移動通信系統(tǒng)中越區(qū)切換的功率控制方法和協(xié)議。
現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的特點是移動臺可在移動通信系統(tǒng)中從一個小區(qū)到另一個小區(qū)自由漫游和連接。如果移動臺不是正在呼叫中，則小區(qū)切換僅是登記到一個新小區(qū)中。如果一個移動臺MS在小區(qū)切換期間正收到一次呼叫，則此呼叫也必須通過對該呼叫干擾盡可能小的方式切換到新小區(qū)。
正在呼叫期間的小區(qū)切換過程稱為越區(qū)切換。越區(qū)切換也可以在小區(qū)內從一個業(yè)務信道到另一信道進行。為使移動通信系統(tǒng)能檢測到越區(qū)切換的必要，并為越區(qū)切換選擇一個合適的目標小區(qū)，必須進行各種類型的測量，以便決定鄰近小區(qū)的連接質量和場強電平。從該業(yè)務小區(qū)到一個鄰近小區(qū)的越區(qū)切換可能在以下情況發(fā)生例如，(1)當移動臺/基站的測量結果在當前業(yè)務小區(qū)中顯示一個低信號電平與/或質量，而在鄰近小區(qū)中可得到一個更好的信號電平時；或者(2)當一個鄰近小區(qū)能夠以較低的發(fā)送功率電平通信時。后者可能在移動臺處于小區(qū)之間的邊沿區(qū)域內的情況下發(fā)生。在無線電網絡中，目標是避免不必要的高功率電平和由此產生對網絡中別處的干擾。
移動臺的發(fā)送功率通常是通過功率控制算法從固定網絡來控制。該移動臺測量來自業(yè)務小區(qū)基站下行鏈路的信號的接收電平(電場強度)和質量，同時，該業(yè)務小區(qū)基站也測量從移動臺接收的上行鏈路信號的接收電平(電場強度)和質量。根據這些測量結果和預設的功率控制參量，功率控制算法確定合適的發(fā)送功率電平，然后在一個功率控制命令中將其通知移動臺。在呼叫期間，功率控制是連續(xù)的。
然而，這種移動通信系統(tǒng)有一個涉及越區(qū)切換后的狀態(tài)的問題。越區(qū)切換后，在從移動臺和新小區(qū)的基站能得到適當次數的測量結果之前，以及功率控制算法對基站和移動臺發(fā)送功率電平作出最佳調整之前是需要一段時間的。因此，在越區(qū)切換后，首先要指示移動臺采用它在新小區(qū)內允許的最高發(fā)送功率。最高允許的發(fā)送功率確保對即使在越區(qū)切換時處于小區(qū)邊沿區(qū)域的那些移動臺以良好的連接質量。然而，如果越區(qū)切換時移動臺靠的很近，則最高允許的發(fā)送功率也許就是不必要地太高了。雖然功率控制使移動臺的發(fā)送功率迅速降低到一個合適的電平，但越區(qū)切換后的射頻功率峰值可能在無線網絡中引起上行鏈路的擾動。而且，過高的功率電平不必要地縮短了電池供電移動臺中的電池壽命。
本發(fā)明的目標是一種用來消除上述問題的功率控制方法。
這是依據本發(fā)明的一種功率控制方法得到的，其特征是給每個小區(qū)設定一個允許移動臺在該小區(qū)內發(fā)送的最高發(fā)送功率電平，在越區(qū)切換之前移動臺測量越區(qū)切換目標小區(qū)的下行鏈路信號的接收電平，利用測得的目標小區(qū)下行鏈路信號接收電平來確定該移動臺對每個目標小區(qū)的發(fā)送功率電平，命令該移動臺采用所述確定的發(fā)送功率電平作為在越區(qū)切換后的目標小區(qū)中的初始輸出功率電平。
本發(fā)明還涉及在移動通信系統(tǒng)中用于越區(qū)切換的一個功率控制協(xié)議。根據本發(fā)明，該協(xié)議的特征在于給每個小區(qū)設定一個允許移動臺在該小區(qū)內發(fā)送的最高發(fā)送功率電平，以及一個使移動臺在越區(qū)切換后所要達到的上行鏈路信號最佳電平，而且如果測得的目標小區(qū)接收電平高于該目標小區(qū)上行鏈路信號的最佳電平，則越區(qū)切換后的移動臺發(fā)送功率電平應低于目標小區(qū)的最高發(fā)送功率電平，其低出值等于測得的該目標小區(qū)上行鏈路信號的最佳電平和越區(qū)切換前測得的目標小區(qū)下行鏈路信號接收電平之差。
本發(fā)明的基本思想是使移動臺在越區(qū)切換后的每個目標小區(qū)中所要使用的發(fā)送功率電平最佳，以便假如越區(qū)切換前所作的測量顯示目標小區(qū)中的上行鏈路信號狀態(tài)良好使移動臺的發(fā)送功率電平較低。但是，在越區(qū)切換之前，移動臺只能測量目標小區(qū)、即當時鄰近小區(qū)的下行鏈路信號電平，因而固定網絡得不到任何測得的關于目標小區(qū)上行鏈路信號情況的預先信息。然而，本發(fā)明利用這樣一個事實，即蜂窩網絡按在上行鏈路和下行鏈路方向之間存在一種功率均衡這樣一個方法來設計。于是，可假定小區(qū)下行鏈路信號電平近似等于小區(qū)業(yè)務區(qū)域的上行鏈路信號電平。所以，高的上行鏈路信號電平即意味著高的下行鏈路信號電平。當移動臺測量那些使用最高發(fā)送功率的鄰近小區(qū)的廣播控制信道時，可假定越區(qū)切換前測量的目標小區(qū)下行鏈路信號的高電平意味著越區(qū)切換后的移動臺的合適的發(fā)送功率電平會低于該移動臺被允許在此目標小區(qū)內使用的最高發(fā)送功率電平。按本發(fā)明，移動臺在越區(qū)切換后所采用的發(fā)送功率電平可通過考慮目標小區(qū)下行鏈路信號電平(此電平在越區(qū)切換前測得)進行優(yōu)化。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，對目標小區(qū)另外設置一個使移動臺在越區(qū)切換后所要立即達到的上行鏈路信號最佳電平。因為上行鏈路信號的最佳電平就連接來說是足夠的，測得的下行鏈路信號電平比它高意味著可用一個功率裕量來減少移動臺的發(fā)送功率。根據本發(fā)明，在越區(qū)切換后采用低于最高發(fā)送功率的發(fā)送功率電平，這個較低的發(fā)送功率的確定是從目標小區(qū)最高發(fā)送功率電平中減去測得的目標小區(qū)下行鏈路信號電平與該目標小區(qū)上行鏈路信號最佳電平之差而得。在所測目標小區(qū)下行鏈路電平比上行鏈路信號最佳電平高得多的情況下，換句話說，即在移動臺靠近目標小區(qū)基站的情況下，這種方法使移動臺的發(fā)送功率電平顯著減小。
下面，通過對實施例參照附圖的說明來對本發(fā)明作更詳細的描述，附圖中

圖1說明可采用本發(fā)明的一個移動通信系統(tǒng)的一部分，圖2是說明先前技術的發(fā)送功率控制器示意圖，圖3和圖4是說明根據本發(fā)明的發(fā)送功率控制器的示意圖和流程圖。
本發(fā)明可用于任何蜂窩或集群移動通信系統(tǒng)，例如泛歐移動通信系統(tǒng)GSM，DCS1800(數字通信系統(tǒng))，PCN(個人通信網絡)，UMC(全球移動通信)，UMTS(全球移動電信系統(tǒng))，F(xiàn)PLMTS(未來公用陸地移動通信系統(tǒng))，等等。
作為一個例子，圖1示出了一個GSM型移動通信系統(tǒng)。GSM(全球移動通信系統(tǒng))是正在成為全球標準的泛歐移動通信系統(tǒng)。圖1很簡單地表明GSM系統(tǒng)的基本組成而不涉及系統(tǒng)內部。對于GSM系統(tǒng)更詳細的描述，請參考GSM建議和“The GSM System for MobileCommunications”””，M. Mouly&M.Pautet，Palaiseau，F(xiàn)rance，1992，IS BN2-9507190-0-7。
GSM系統(tǒng)是一種蜂窩無線電系統(tǒng)。一個移動業(yè)務交換中心MSC處理進入和發(fā)出呼叫的連接。它執(zhí)行類似于公共交換電話網絡(PSTN)交換的那些功能。此外，它還執(zhí)行僅移動通信才有的特定功能，例如，與網絡用戶寄存器共同管理用戶位置。作為用戶寄存器，GSM系統(tǒng)至少包括在圖1中未畫出的歸屬用戶寄存器HLR和訪問用戶寄存器VLR。用戶位置更精確的信息(通常指區(qū)域的準確位置)存儲在訪問用戶位置寄存器內，每個移動業(yè)務交換中心MSC一般只有一個VLR，而HLR知道移動臺MS正在訪問哪一個VLR區(qū)。移動臺通過基站系統(tǒng)與該中心MSC相連?；鞠到y(tǒng)由一個基站控制器BSC和若干個基站BTS，即移動臺MS用來在無線電鏈路上與固定網絡通信的固定無線電收發(fā)機組成。用一個基站控制器來控制幾個基站BTS。BSC的任務除其它事情外尤其包括在基站內或由同一BSC控制的兩個基站之間執(zhí)行越區(qū)切換。為清楚起見，圖1僅給出了其中有九個基站BTS1-BTS9與一個基站控制器BSC相連的一個基站系統(tǒng)，該基站的無線電覆蓋區(qū)域形成相應無線電小區(qū)C1-C9。
對呼叫期間越區(qū)切換的決定由基站控制器BSC基于對每個小區(qū)設定的各種越區(qū)切換參量，并根據由移動臺MS和基站BTS報告的測量結果作出。越區(qū)切換通常根據無線路徑準則執(zhí)行，但也可以由于其他原因(例如負載共享)執(zhí)行。
例如，根據GSM技術建議，一個移動臺監(jiān)測(測量)業(yè)務小區(qū)下行鏈路信號電平和質量，以及該業(yè)務小區(qū)鄰近小區(qū)的下行鏈路信號電平。基站BTS檢測(測量)由所述基站BTS管理的每個移動臺MS接收的上行鏈路信號電平和質量。所有測量結果傳送到基站控制器?？蛇x地，所有關于越區(qū)切換的決定都能在移動業(yè)務交換中心MSC中作出，在這樣情況下所有的測量結果均發(fā)送到該中心。MSC至少還控制從一個基站控制器區(qū)域到另一個基站控制區(qū)域發(fā)生的那些越區(qū)切換。
如果移動臺MS在無線電網絡中漫游，從業(yè)務小區(qū)的業(yè)務信道到鄰近業(yè)務小區(qū)的業(yè)務信道的越區(qū)切換通常在如下情況下發(fā)生(1)當移動臺MS與/或基站BTS的平均測量結果顯示當前業(yè)務小區(qū)中為一個低信號電平與/或質量，而鄰近小區(qū)中可以得到更好的信號電平時，與/或者(2)當鄰近小區(qū)能以較低的發(fā)送功率電平通信時，換句話說，當某移動臺處于小區(qū)之間的邊沿區(qū)域內時。在無線電網絡中，其目標是避免不必要的高功率電平以及由此造成的對網絡中別處的平擾。
基站控制器BSC按照系統(tǒng)的越區(qū)切換算法并根據所報告的測量結果，從鄰近小區(qū)中選擇一個小區(qū)作為越區(qū)切換的目標小區(qū)。其最簡單的辦法可選定一個無線電路徑質量最好的、即信號電平最高的鄰近小區(qū)來實現(xiàn)。
應該注意到，越區(qū)切換的精確實現(xiàn)對本發(fā)明來說并不是實質的。本發(fā)明的功率控制可以應用到所有實際網絡控制的越區(qū)切換過程。于是，沒有必要在該申請中對越區(qū)切換作更詳細的描述。
移動臺的發(fā)送功率通常用一種專門的功率控制算法從固定網絡進行控制。移動臺測量從業(yè)務小區(qū)基站接收的下行鏈路信號接收電平(電場強度)和質量，而業(yè)務小區(qū)基站同樣也測量從移動臺接收的上行鏈路信號接收電平(電場強度)和質量。根據這些測量結果和預置的功率控制參數，功率控制算法確定一個合適的發(fā)送功率電平，然后在一個功率控制命令中將其通知移動臺。在呼叫期間，功率控制是連續(xù)的。
應該注意到，正常功率控制的精確實現(xiàn)對本發(fā)明也不是實質的。本發(fā)明的功率控制可以推廣到所有實際的功率控制算法中。于是，沒有必要在此對正常功率控制作更詳細的描述。
圖2曲線表明一種先前技術的情況，其中一個移動臺在位置HO處從基站BTS1到基站BTS2執(zhí)行越區(qū)切換HO，且命令移動臺采用基站BTS2的最高發(fā)送功率MS_TXPWR_MAX(n)作為它的初始發(fā)送功率電平MS_TXPWR(n)。這就在功率控制算法將移動臺MS的發(fā)送功率調整到一個合適電平之前產生一個突變的RF功率峰值。
根據本發(fā)明，越區(qū)切換后的目標小區(qū)內移動臺的初始發(fā)送功率MS_TXPWR(n)(而不是目標小區(qū)的的最高發(fā)送功率MS-_TXPWR_MAX(n))，被調整到利用移動臺MS在越區(qū)切換之前對鄰近小區(qū)下行鏈路信號接收電平(電場強度)所作測量所確定的值，這種測量還為越區(qū)切換提供了目標小區(qū)下行鏈路信號的接收電平。由于蜂窩網絡通常按在下行鏈路和上行鏈路方向之間存在功率均衡這樣一種方法設計，因而可假定小區(qū)的下行鏈路信號電平近似等于在該小區(qū)業(yè)務區(qū)域上的上行鏈路信號電平。所以，如果采用最高發(fā)送功率，則高的下行鏈路信號電平表明該移動臺MS相當靠近該小區(qū)的基站，因而也有一個高的上行鏈路信號電平。因此，根據本發(fā)明，考慮越區(qū)切換前測得的目標小區(qū)下行鏈路信號電平RX_LEV_NCELL(n)，即可使越區(qū)切換后的移動臺MS的發(fā)送功率電平MS_TXPWR(n)優(yōu)化。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，給小區(qū)指定上行鏈路信號的一個最佳電平MsOptLevel(n)，此電平對于連接是足夠的，而且是移動臺在越區(qū)切換后所要達到的電平。上行鏈路信號的最佳電平優(yōu)選分別對每個小區(qū)設置。由于小區(qū)上行鏈路信號最佳電平對于連接是足夠的，任何測得的高于上行鏈路信號最佳電平的下行鏈路信號表明可用一個功率裕量來減小移動臺的發(fā)送功率。根據本發(fā)明主要的實施例，移動臺最佳初始發(fā)送功率MS_TXPWR(n)按下面式計算MS_TXPWR(n)＝MS_TXPWR_MAX(n)-MAX(0，(RXLEV_NCELL(n)-MsOptLevel))其中MS TXPWR MAX(n)表示移動臺在目標小區(qū)(n)內允許使用的最高發(fā)送功率。例如，最高發(fā)送功率可在13dBm-43dBm范圍內。RXLEV_NCELL(n)表示目標小區(qū)(n)下行鏈路信號電平，該電平是移動臺MS在越區(qū)切換前對鄰近小區(qū)的測量中測得的。下行鏈路信號電平一般在-110dBm…-47dBm范圍內。函數MAX確保只需考慮下行鏈路信號的測量電平與上行鏈路信號的最佳電平之間正(≥0)的差值。
圖3曲線說明本發(fā)明的一種情況，即移動臺MS在位置HO處執(zhí)行從基站BTS1到基站BTS2的越區(qū)切換。越區(qū)切換和功率控制通常由基站控制器BSC執(zhí)行，其工作情況由圖4中的流程圖說明。當移動臺MS處在當前基站BTS1的小區(qū)時，它按照系統(tǒng)使用的的越區(qū)切換算法，對業(yè)務小區(qū)下行鏈路信號電平(也可以是質量)以及鄰近小區(qū)下行鏈路信號的接收電平進行測量。另外，基站BTS1也能測量移動臺MS上行鏈路信號電平和質量。基于這些測量，依照越區(qū)切換算法的準則對越區(qū)切換作出決定，并選定越區(qū)切換的目標小區(qū)，在此情況下選定基站BTS2的小區(qū)(框圖40)。接著，基站控制器從其數據庫中找到目標小區(qū)n的最高發(fā)送功率MS_TXPWR_MAX(n)和上行鏈路信號的最佳電平MsOptLevel(n)。此外，根據移動臺MS對鄰近小區(qū)已作的的測量，基站控制器BSC得到越區(qū)切換前目標小區(qū)下行鏈路信號的接收電平RXLEV_NCELL(n)(框圖41)。然后，根據以上方程(框圖42)，基站控制器BSC為目標小區(qū)內的移動臺MS確定一個最佳初始功率電平MS_TXPWR(n)。正如在圖3中所見到的，被測信號電平RXLEV_NCELL(n)高于上行鏈路信號最佳電平MsOptLevel(n)，在此情況下，測量信號電平和上行鏈路信號最佳電平之間的信號電平差Δ可以用來減小移動臺MS的發(fā)送功率。當進行越區(qū)切換HO時，將移動臺MS的最佳初始輸出功率MS_TXPWR(n)調整(框圖43)到比目標小區(qū)最高發(fā)送功率MS_TXPWR_MAX(n)低于所述信號電平差Δ的大小，正如圖3中所見到的。接著進行常規(guī)功率算法(框圖44)。如圖3所示，依照本發(fā)明，在越區(qū)切換中可避免不必要的RF功率峰值。
附圖及其描述僅為說明本發(fā)明。本發(fā)明的方法和協(xié)議可在附后的權利要求范圍內在細節(jié)上有變化。
權利要求
1.一種移動通信系統(tǒng)中越區(qū)切換的功率控制方法，其特征在于給每個小區(qū)設定一個允許移動臺在該小區(qū)內發(fā)送的最高發(fā)送電平，在越區(qū)切換之前移動臺測量越區(qū)切換目標小區(qū)的接收電平，利用測得的目標小區(qū)下行鏈路信號接收電平，為每個目標小區(qū)確定移動臺的發(fā)送功率電平，命令移動臺使用所述已確定的發(fā)送功率電平作為越區(qū)切換后目標小區(qū)內的初始輸出功率電平。
2.如權利要求1中所述的方法，其特征在于給每個小區(qū)設定一個移動臺在越區(qū)切換后所要達到的上行鏈路信號最佳電平，如果測得的目標小區(qū)接收電平高于該目標小區(qū)上行鏈路信號的最佳電平，將移動臺在越區(qū)切換后目標小區(qū)中要使用的發(fā)送功率電平設置為一個低于目標小區(qū)最高發(fā)送功率電平的值，其低出量等于該目標小區(qū)上行鏈路信號的最佳電平與測得的下行鏈路信號接收電平之差。
3.如權利要求2中所述的方法，其特征在于決定測得的目標小區(qū)下行鏈路信號接收電平與目標小區(qū)上行鏈路信號最佳電平之間的電平差，通過從目標小區(qū)最高發(fā)送功率電平減去所述電平差來決定移動臺在該目標小區(qū)中使用的發(fā)送功率，命令移動臺采用所述確定的發(fā)送功率作為越區(qū)切換后目標小區(qū)中的初始功率輸出電平。
4.如權利要求1、2或3中所述的方法，其特征在于移動臺和基站在越區(qū)切換前得到移動臺在目標小區(qū)中將使用的發(fā)送功率電平信息。
5.如權利要求1、2或3中所述的方法，其特征在于移動臺在目標小區(qū)中所使用的發(fā)送功率電平在越區(qū)切換指令中傳送到該移動臺，并在新信道分配后傳送到基站。
6.一種在移動通信系統(tǒng)中越區(qū)切換的功率控制協(xié)議，其特征在于，給每個小區(qū)設定一個允許移動臺在該小區(qū)內發(fā)送的最高發(fā)送功率電平(MS TXPWR MAX(n))，以及移動臺為跟蹤越區(qū)切換所要達到的上行鏈路信號最佳電平(MsOptLevel(n))，而且，如果測得的目標小區(qū)接收電平高于該目標小區(qū)上行鏈路信號的最佳電平，則越區(qū)切換后的移動臺的發(fā)送功率電平(MS TXPWR(n))低于目標小區(qū)最高發(fā)送功率電平，其低出量等于該目標小區(qū)上行鏈路信號的最佳電平與越區(qū)切換前測得的下行鏈路信號接收電平(RXLEV NCELL(n))之差。
7.如權利要求6中所述的協(xié)議，其特征在于有關小區(qū)最高發(fā)送功率電平和上行鏈路信號最佳電平的信息存儲在基站控制器內，而且基站控制器用來控制它所管理的小區(qū)內的越區(qū)切換情況和功率控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)中越區(qū)切換的功率控制方法和協(xié)議。給每個小區(qū)設定一個允許移動臺(MS)在該小區(qū)內發(fā)送的最高發(fā)送功率電平(MS_TXPWR_MAX(n))，和一個該移動臺為跟蹤越區(qū)切換要達到的上行鏈路信號的最佳電平(MsOptLevel(n))。如果測得的目標小區(qū)接收電平高于該目標小區(qū)上行鏈路信號的最佳電平，則跟蹤越區(qū)切換的移動臺的發(fā)送功率電平(MS_TXPWR(n))低于目標小區(qū)(BTS2)的最高發(fā)送功率電平，其低出值等于該目標小區(qū)上行鏈路信號最佳電平的接收電平與越區(qū)切換前測得的該目標小區(qū)下行鏈路信號接收電平(RXLEV_NCELL(n))之差。
文檔編號H04B7/26GK1150512SQ95193557
公開日1997年5月21日 申請日期1995年6月12日 優(yōu)先權日1994年6月13日
發(fā)明者里恩陶·阿爾道 申請人:諾基亞電信公司