蜂窝移动通信系统和用于这种系统的方法

技术领域

本发明涉及蜂窝移动通信系统和在这种系统中用于寻呼移动台 的一种方法。

技术现状

蜂窝移动通信系统覆盖的区域被划分成小区。在每个小区中有一 个无线电基站，为这个小区内的移动台提供服务。通过无线电基站， 移动台和固定网络之间的通信能够进行下去。

此外，这个覆盖区被划分成数量较少的多个位置区。每个位置区 都包括多个小区。

移动通信系统的固定部分并没有任何有关哪个小区有处于空闲 模式的移动台的信息。另一方面，注册了在哪个位置区有移动台的信 息。

当要与一个移动台建立网络始发链路的时候，在注册位置区中的 所有小区内将一则寻呼消息发射给移动台。移动台接收该寻呼消息， 并在其中一个小区中做出响应。接下来的通信是在这个小区中进行 的。在一个位置区中，常常有大量的移动台，在这个位置区内发射的 寻呼消息的数量正比于这个位置区内移动台的数量。问题是发射寻呼 消息的容量并不总是跟需求相适应。由于这一原因，一些寻呼消息会 被堵塞。

US-5590398给出了这个问题的一个解决方案。这个解决方案就 是移动通信系统为每个移动台收集移动台通常是在哪个小区产生通 信信号并对寻呼消息做出响应这样的统计信息。利用这一统计信息， 为每个移动台创建一个虚位置区。于是，以后给这个移动台的寻呼消 息都发射给这个虚位置区。由于这个虚位置区小于前面定义的位置 区，因此寻呼消息被发射给较少数量的小区，从而降低寻呼消息发生 堵塞的总风险。这一解决方案的问题是为移动通信系统中每一个移动 台收集、更新和管理统计信息非常困难。因此这一方案实施起来很困 难。这个解决方案的另外一问题是这一统计信息会侵害个人隐私权。

发明简述

本发明针对的是这样一个问题，在没有收集每个移动台的统计信 息的移动通信系统中，避免寻呼消息因发生堵塞而无法发射。

另一个问题是移动台可能需要很长的时间才能收到这一寻呼消 息。这个问题是跟第一个问题相关联的。多数情况下，第一个问题可 以通过牺牲其它方面来部分地解决，反过来也行。

另一个问题是将发射寻呼消息的新方法应用到现有移动通信系 统的时候不应该很困难。

因此本发明的一个目的是将寻呼消息的发射限制在较少数量的 小区中，但是保持寻呼消息以较高的概率到达被寻呼的移动台。

在本发明中这个问题是用一种蜂窝移动通信系统和这种系统中 的一种方法来解决的，这一系统的小区被划分成两类。寻呼消息主要 是在第一类小区中发射。

根据本发明的一个方面，如果一个小区发射寻呼消息的容量较 大，就将它作为第一类小区。根据本发明的另一方面，如果寻呼消息 很大比例的响应是在一个小区中收到的，就只将这个小区作为第一类 小区。

使用本发明的时候还例如将小区组成位置区。移动通信系统记录 下来每个移动台正在哪个位置区。当一则寻呼消息要发射给某个移动 台的时候，首先将它发射给移动台注册位置区内的第一类小区。如果 移动台没有在预定的时间内做出响应，就在更多的小区，例如这个位 置区内的所有小区，内发射这一寻呼消息。

本发明的一个优点是为了将寻呼消息发射给移动台，只需要发射 较少数量的寻呼消息。通过这一方式，只需要较少的无线电容量来发 射寻呼消息。这一无线电容量可以被用于其它无线电通信。

利用本发明，能够提高寻呼消息到达处于发射寻呼消息的容量较 小的小区内的移动台的概率。在这个小区中，只有少量的寻呼消息被 发射，也就是只发射这样的寻呼消息，这些寻呼消息是给那些以较大 的概率出现在较小寻呼能力的小区的移动台的。由于在这些小区中只 需要发射较少部分的寻呼消息，所以在它们中间消除了寻呼消息发生 堵塞的风险。

本发明能够从中获益，因为分配给寻呼消息的专用信道被减少 了，从而使更多的一群移动台能够收听从更多的公共资源发射的寻呼 消息。这样就减少了堵塞风险。这一解决方案和优点是有可能的，因 为现在的小区结构大多是分层结构。也就是说，这些小区具有不相同 的最大允许信号强度。处于空闲模式的移动台主要收听信号强度较大 的小区的信号。这样移动台就有更多的机会响应在这一分层结构中级 别较高的小区。

另一个优点是如何选择首先发射寻呼消息的小区非常简单。因此 为应用本发明可简单地修改一下现有的移动通信系统就行。

下面将通过优选实施方案并参考附图更加详细地描述本发明。

附图简述

图1a说明现有技术移动通信系统中的节点和小区。

图1b说明图1所示的同一个移动通信系统，该系统已按照本发 明进行了修改。

图2说明一种分层小区结构。

图3说明在不同的/各种小区中移动台的分布。

图4是本发明的方法流程图。

优选实施方案

图1a说明一种现有技术GSM网络PLMN，它被用来阐明本发明的 实施方案。首先描述现有技术中的GSM系统PLMN如何工作。GSM网 络和PLMN为地理覆盖区内的移动台MS1～MS2提供通信服务。这个地 理覆盖区被进一步划分成多个小区C1～C6。每个小区C1～C6都由一 个相应的无线电基站BTS1～BTS6提供服务。多个无线电基站BTS1～ BTS6跟一个基站控制器BSC1～BSC3连接起来。多个基站控制器 BSC1～BSC3跟一个交换机MSC1、MSC2连接。图1a画出了两个交换 机MSC1、MSC2，它们互相连接并同时跟一个信关GMSC连接。通过这 个信关GMSC，这个GSM网络PLMN跟其它的通信网络PSTN连接，但 是图1中没有画出这些通信网络。

通过信关GMSC，GSM网络PLMN接收跟第一个移动台MS1建立连 接的请求。信关GMSC有一个寄存器，图1a中没有画出。在这个寄存 器中储存着信息，说明目前是哪一个交换机MSC1、MSC2在给第一个 移动台MS1提供服务。在这里，是第一个交换机MSC1正在给第一个 移动台MS1提供服务。这个信关GMSC要求第一个交换机MSC1跟第一 个移动台MS1建立所需要的连接。

第一个交换机MSC1拥有信息说明第一个移动台目前所在的位置 区LA。一个位置区有多个小区。在图1中，位置区LA总共有五个小 区C1～C5，它们跟第一个交换机MSC1连接。构成位置区LA的这五 个小区C1～C5画上了阴影。没有任何信息说明第一个移动台MS1目 前在哪个小区。为了跟第一个移动台MS1联系上，第一个交换机MSC1 让连接的基站控制器BSC1～BSC2将给这个移动台MS1的寻呼消息P 发射给构成位置区LA的五个小区C1～C5。这个寻呼消息P由第一个 移动台MS1在它当前所在的第一个小区C1中做出响应。于是跟第一个 移动台MS1的接下来的通信是通过为第一个小区提供服务的一个无 线电基站进行的。

有可能出现这样的情况，第一个移动台MS1已经离开了位置区 LA而没有被GSM网络PLMN记录下来。如果第一个移动台MS1没有答 复这一寻呼消息，就在整个GSM网络PLMN中进一步发射寻呼消息。

图1所示的小区结构是一种简化结构。在实际的系统中，小区边 界并不明显；某些区域会被多个小区同时覆盖，覆盖区中还有可能出 现缝隙。此外，小区C1～C6大小不同。构建GSM网络的PLMN的时候， 地理覆盖非常重要，小区结构跟图1所示的那个相似。一段时间以 后，需要更大的通信容量，这个网络被随后用常常叫做分层的小区结 构来扩展。这一表述指的是在一个现有的小区中将它的基站天线放得 很高，就构成了新的较小的小区。图2说明一个宏小区MacC，它的 天线架得很高，有一个很大的覆盖区。在宏小区MacC中，已经建立 了两个微小区MicC。微小区MicC的覆盖区比宏小区MacC的覆盖区 小，通信量也小。

图3说明一个简化的小区结构，它有多个移动台，不均地分布在 这些小区中。这是为了说明不同的小区为不同个数的移动台提供服 务。

每个小区C1～C6、MacC～MicC都有一组特定的无线电信道。在 这些小区C1～C6、MacC、MicC中，无线电信道的个数不同，应该跟 每个小区C1～C6、MacC、MicC的需求相适应。这些小区C1～C6、MacC、 MicC发射寻呼消息的容量也互不相同。这些小区C1～C6、MacC、MicC 可以有一个或者多个寻呼信道(寻呼信道PCH)，寻呼信道发射寻呼 消息的容量也互不相同。发射寻呼消息的容量的不均匀分布并不反映 需求，而是将无线电信道用作寻呼的需求跟其它通信需求之间的一个 折中。在分层小区结构中的许多个小区C1～C6、MacC、MicC中分配 无线电信道的时候，寻呼信道的比例增加，但是必须保证通信信道的 数量。特别是在信道很少的小区里，例如在皮小区和微小区里，很大 比例的信道被用于发射寻呼消息。

在这些小区C1～C6、MacC、MicC中，有一定的容量被用于发射 寻呼消息P，不同的小区C1～C6、MacC、MicC这一容量互不相同。 按照现有技术中的方法，寻呼消息P是在位置区LA中的所有小区 C1～C6、MacC、MicC中发射的。如果某一段时间内寻呼消息的数量 超过发射寻呼消息的容量，一些寻呼消息就会因为堵塞而无法发射。 这种现象首先在发射寻呼消息的容量较低的小区C1～C6、MacC、MicC 出现。对于每个小区C1～C6、MacC、MicC，有一个缓冲器，寻呼消 息在这那里储存一段时间，等待发射。如果寻呼消息P储存了一段时 间而没有被发射，就将它从缓冲器中删除。这意味着在容量较低的小 区C1～C6、MacC、MicC中，一些寻呼消息不会被发射。如果第一个 移动台MS1正在这样一个小区C1～C6、MacC、MicC中，它就不会收 到给它的寻呼消息P。

图1b说明图1a所说明的同一个移动通信系统。但是在构成位置 区的五个小区C1～C6中，三个小区被画上了阴影。这是因为这三个 小区C1，C3，C5被按照下面描述的方法划分成了第一类小区。

根据发明的一个方法，这些小区C1～C6、MacC、MicC被进一步 划分成第一类和第二类小区，见图4中的步骤M1。图1b中的三个小 区C1，C3，C5被划分成第一类。

按照下面的步骤M2，给第一个移动台MS 1的寻呼消息P被首先 发射给三个小区C1，C3，C5，这三个小区属于位置区LA中的第一类 小区。如果没有从第一个移动台MS1收到这一寻呼消息的响应，也就 是步骤M3中的“否”，就按照步骤M5在整个位置区LA中再发射一个 寻呼消息。

如果没有收到这个寻呼消息的任何响应，也就是步骤M6中的 “否”，就按照步骤M7在整个GSM网络PLMN中向第一个寻呼台MS1 发射另外一个寻呼消息。

如果相反，第一个移动台MS1对一个寻呼消息做出响应，也就是 对步骤M3、M6、M8中问题的答复“对”，就按照现有技术中已知的方 式跟第一个移动台MS1建立连接。这意味着接下来的通信是在第一个 移动台MS1在其中做出响应的小区C1～C6中进行的。

按照一个实施方案，这些小区C1～C6在它们发射寻呼消息P的容 量的基础之上，按照步骤M1被划分成第一类小区和第二类小区。这样， 具有两个寻呼信道的小区被划分成第一类，只有一个寻呼信道的小区 被划分成第二类。

根据另一个实施方案，统计在每个小区C1～C6中收到寻呼消息P 的响应的次数。具有高响应频率的小区C1～C6被划分成第一类小区， 而余下的小区则被划分成第二类小区。

收集到的统计信息说明例如响应在时间上是如何分布的，这一分 类用对应的方式随着时间改变。

在上面的实施方案中，那些小区被进一步划分成两群。完全可以 将小区划分成更多的群。如果在第一群中发射完寻呼消息后没有收到 响应，就在第二群中发射寻呼消息，然后在第三群中发射，等等。但 是在多数情况中，划分成两群是合适的，因为移动台收到寻呼消息不 会花很长的时间。

这种实施方案特别适合于按照通信需求分配无线电资源的移动通 信系统PLMN。按照CDMA原理分配频谱的移动无线电系统的一个优点 是进行无线电通信的容量不是固定地分配给小区的，它随着需求不断 地变化。因此按照本发明的方法来发射寻呼消息特别适合于CDMA系 统。

在进行频率规划的其它系统中，这些系统自己就有方法来自适应 地分配信道。这些方法有时叫做ACAA(自适应信道分配)或者DCAA (动态信道分配)。在已知的这些方法中，移动通信系统PLMN按照小 区的通信需求和具有低干扰的无线电信道多少来选择无线电信道。主要 是在具有较高容量/较高响应频率的小区中发射寻呼消息的本发明能够 很好地用于采用ACAA或者DCA的系统。本发明当然不限于上面描述和图 中给出的实施方案，而是能够在以下权利要求的范围之内进行修改。