專利名稱：在專用網絡和公共移動網絡之間用于移動輔助切換的無線通信系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，并且特別涉及在公共陸地移動網絡的覆蓋區(qū)域中的專用無線通信網絡。
背景技術：
公共蜂窩網絡(公共陸地移動網絡)通常被用于向多個用戶提供語音和數據通信。例如，模擬蜂窩無線電話系統(tǒng)(諸如其名為AMPS,ETACS,NMT-450和NMT-900的系統(tǒng))已在世界上成功地被使用。更近一些時候，數字蜂窩無線電話系統(tǒng)(如北美的IS-54B和全歐的GSM系統(tǒng))已被引入。這些系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)在名為蜂窩無線系統(tǒng)的著作中被描述，該著作的作者是Balston等人，由Arech House Norwood,Ma于1993年出版。
傳統(tǒng)的模擬無線電話系統(tǒng)一般使用的系統(tǒng)是用頻分多址(FDMA)來產生通信信道。熟知本技術的人員很清楚地知道，無線電話通信信號是被調制的波形，一般是在載波頻率頻譜中的一個預定頻帶上進行通信。這些分散的頻帶就作為蜂窩無線電話在其上通過為小區(qū)服務的基站或衛(wèi)星與一個小區(qū)進行通信的信道。例如在美國，聯(lián)邦政府將一段可進一步分為若干窄頻帶對的UHF頻譜分配給蜂窩通信，該系統(tǒng)名為EIA-533或IS-19B。信道分對是起因于頻率的雙工結構，其中發(fā)送和接收頻率在每對信道中的偏移是45MHZ。目前美國有832個頻寬為30KHZ的無線信道被分配給蜂窩移動通信。
當用戶數增加時，可用頻帶在數量上的限制帶來了一些挑戰(zhàn)。在一個蜂窩無線電話系統(tǒng)中增加用戶數通常需要更加有效地利用有限的可用頻譜，以便在保持通信質量的同時提供更多的總信道數。這一挑戰(zhàn)因為用戶可能不會均勻地分布在系統(tǒng)中的小區(qū)之間而被增強。對于特定的小區(qū)，為了在任何特定時間內處理潛在的更高的本地用戶密度，可能需要更多的信道。例如，一個在鬧市區(qū)的小區(qū)可以想象在任何一個時候內同時會有成千上萬個用戶，很容易耗盡小區(qū)中可用的頻帶數量。
基于這些原因，傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)采用頻率再利用來提高每個小區(qū)的潛在信道容量，并提高頻譜效率。頻率再利用涉及向每個小區(qū)分配頻帶，使采用相同頻率的小區(qū)在地理上分開，以允許在不同小區(qū)中的無線電話同時使用相同的頻率而不彼此干擾。通過這樣做，數以千計的用戶可以僅由數以百計的頻帶的系統(tǒng)來為其服務。
在過去幾十年中，移動電話的使用已經極大地增長。以像AMPS，NMT和TACS這些模擬型標準作為移動電話的緩慢起步，現在用戶市場確實遇到了先進的諸如GSM和D-AMPS的數字標準的沖擊。除了例如移動電話的大小、電池使用時間等性能提高了之外，網絡方面也有許多進步。高密度小區(qū)復用計劃通過分級的小區(qū)結構而得到補充，在這里宏蜂窩覆蓋整個街區(qū)，微蜂窩覆蓋更小的區(qū)域，如街道，微微蜂窩則覆蓋非常小的區(qū)域，其大小為幾個房間的范圍。對于分級的小區(qū)結構來說，重要的是每個所使用的基站(從宏蜂窩到微微蜂窩)是同一公共陸地移動網絡(PLMN)的一部分。當移動用戶從一個宏蜂窩漫游到微蜂窩區(qū)域時，呼叫被從宏蜂窩基站切換到微蜂窩基站，而不被用戶所知。對于遵照TDMA的數字電話來說尤其是這樣對于在一個協(xié)調好的PLMN中的移動電話來說，從一個基站切換到另一個通常只涉及改變一個時隙。
為了使網絡便于將呼叫從PLMN的一個基站重選路由到另一個，移動電話執(zhí)行一些測量，這些測量用一個快或慢的相關控制信道(FACCH或SACCH)向它當前所連接的基站報告。移動測量幫助PLMN的基站控制器找到該呼叫可以繼續(xù)的最佳可選基站。
近來，用于居住和商業(yè)區(qū)的專用無線通信網絡正在發(fā)展，它使用與公共蜂窩網絡相同的空中接口，但沒有成為所覆蓋的公共蜂窩網絡的一個統(tǒng)一部分。在這種意義上，這些專用系統(tǒng)不是微或微微網絡，因為這些專用系統(tǒng)與公共蜂窩網絡之間沒有直接的連接。例如，在住宅區(qū)中使用時，專用基站可以如美國專利NO.5,428,668中所闡述的那樣使用，它只與PSTN相連接。在使用了專用小交換機(“PBX”)的商業(yè)或辦公網中，屬于同一個專用網絡的無線基站相互通信，但是它們都不直接與覆蓋它們的PLMN通信。由于專用無線系統(tǒng)只有有限的范圍，當移動用戶走出覆蓋范圍時，會造成呼叫丟失，除非覆蓋它的公共蜂窩網絡可以接替該呼叫。因此從專用移動網絡到公共蜂窩網絡的切換十分重要。然而，由于專用無線系統(tǒng)和PLMN之間沒有協(xié)調，在實現從專用網絡到PLMN的切換時遇到了問題。
發(fā)明簡述因此，本發(fā)明的一個目的是提供改進的無線通信移動終端，除了可以在公共陸地移動網絡的覆蓋區(qū)域中的專用無線通信網絡中使用外，還可以在公共陸地移動網絡中使用。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種方法，用于從專用無線通信網絡到覆蓋它的公共陸地移動網絡進行移動臺輔助切換，而不需要中斷呼叫。
在本發(fā)明中，通過提供一種能夠同時與專用無線通信網絡以及覆蓋它的公共陸地移動網絡通信的移動終端來實現上述這些和其它的目的。當一個呼叫在移動終端和專用無線通信網絡之間進行時，移動終端可以和公共陸地移動網絡的基站同步。這樣，移動終端把公共陸地移動網絡的本來是不協(xié)調的基站和專用無線通信網絡的專用基站之間的發(fā)送時序同步化。移動終端進一步可以判斷正在進行的呼叫何時應該根據預定的判據隨著通信信號惡化的指示而切換到覆蓋它的公共陸地移動網絡。當違背切換判據的情況已被移動終端檢測出來時，移動終端與公共陸地移動網絡進行聯(lián)系，并向PLMN發(fā)送專用陸地無線通信網絡的PSTN號碼，從而啟動將呼叫從專用無線通信網絡重選路由到公共陸地移動網絡。
在本發(fā)明的一個實施方案中，移動終端包括了與無線收發(fā)設備實際相連接的檢測裝置，該裝置在移動終端和專用無線通信網絡之間的無線通信過程中檢測移動終端和專用無線通信網絡間的通信的信號質量。移動終端還包括連接在檢測設備上的比較裝置，用于將檢測到的信號質量與預定的切換判據相比較。
一個建立同時通信的裝置包括在移動終端中的同步裝置，它通過在空閑幀中監(jiān)視公共陸地移動網絡來將移動終端同步到公共陸地移動網絡，而這時同步的通信正在移動終端和專用無線通信網絡間進行。當檢測到的從專用通信網絡中來的信號質量違反了預定的切換判據時，移動終端中的報告裝置把第一無線通信連接呼叫從專用無線通信網絡提供重選路由到公共陸地移動網絡。在檢測到的信號質量違反了預定的切換判據時，通過建立移動終端和公共陸地無線網絡之間的第二同時無線通信連接，非協(xié)調的專用無線通信網絡和公共陸地移動網絡之間的切換就可以進行，而不需要中斷呼叫。報告裝置向公共陸地移動網絡報告專用無線通信網絡的線路號碼，并請求對在移動終端和專用無線通信網絡之間正在進行的呼叫重選路由。
兩個同時的無線通信連接被提供，而不需要冗余的發(fā)送接收電路，因為移動終端的同步裝置使這兩個系統(tǒng)都同步，所以允許使用兩個半信道，每個半信道用于與每個系統(tǒng)通信。上述同步過程可以由移動終端來實現，對專用無線通信網絡和公共陸地移動網絡本來應該協(xié)同的情況沒有任何要求。
根據本發(fā)明的另一個方面，提供了在連接到PSTN交換機的專用無線通信網絡和公共陸地移動網絡之間進行移動輔助切換的方法。在與移動終端的第一無線通信連接過程中專用無線通信網絡的信號質量是在移動終端處被檢測的。如果檢測到的信號質量達不到預定的切換判據，則在移動終端和公共陸地移動網絡之間便建立起第二條無線通信連接，它與移動終端和專用無線通信網絡之間的第一條無線通信連接同時工作。
移動終端通過第二條無線通信連接向公共陸地移動網絡報告專用無線通信網絡的PSTN號碼。公共陸地通信網絡響應上述的報告和請求，啟動將原來的經過專用無線通信網絡的路由的第一無線通信連接重新選路由為從PSTN交換臺到公共陸地移動網絡。移動終端于是便接收并經過公共陸地移動網絡來繼續(xù)原先的呼叫，然后結束同時的通信。
因此，本發(fā)明的移動終端以及用于從專用無線通信網絡到覆蓋它的公共陸地移動網絡的切換方法可在沒有呼叫中斷的情況下克服實現一個呼叫從專用通信網絡到公共陸地移動網絡的切換時的一些特定問題。當兩個系統(tǒng)都依照兼容的TDMA標準，該目的就可以在不需在移動終端里有多余的發(fā)送接收電路的情況下而得以實現。通過同步公共陸地移動網絡和專用無線通信網絡，移動終端可以簡單地使用兩個半速率信道或兩個時隙來保持兩個系統(tǒng)的同時連接，每個信道或時隙用于一個通信連接。
附圖簡述

圖1簡要地描述了一個包含有專用無線通信網絡的公共陸地移動網絡的一部分，所述的專用網絡在公共移動陸地網絡所覆蓋的區(qū)域內；圖2是依據本發(fā)明的移動終端的原理框圖；圖3簡要地描述了本發(fā)明的操作環(huán)境；圖4是依據本發(fā)明的方法實現的從專用無線通信網絡切換到一個覆蓋它的公共陸地移動網絡的操作的流程圖；圖5A和圖5B簡要地分別描述了根據本發(fā)明的切換前后的呼叫選路。
發(fā)明詳述下文中將參看附圖對本發(fā)明作更加詳細的描述，在圖中，顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。不過本發(fā)明可以用許多不同的形式來實施，不應受本文中所闡述的實施方案限制；相反，這些實施方案被提供以便使闡述更加詳細和完全，而且，將把全部屬于本發(fā)明的范疇傳達給熟知本技術的人員。
現在參照圖1，本發(fā)明的一個操作環(huán)境將被描述。本發(fā)明涉及移動終端和方法并把它們用于分級的小區(qū)結構中，分級小區(qū)結構可以例如在先進的蜂窩電話系統(tǒng)中出現，用來提高人口密集區(qū)域的容量。分級小區(qū)結構可以被不同的級別來描述，從覆蓋小區(qū)的半徑達幾公里的最高級宏蜂窩10,10’,10”，也可以選擇性地包括低的級別，低到覆蓋小區(qū)的半徑僅為幾十米的微微蜂窩。宏蜂窩10,10’,10”規(guī)定了公共陸地移動網絡或廣域蜂窩網絡的小區(qū)結構，這是本技術領域一般人員熟知并將理解的。未經協(xié)調的無線通信網絡，如住宅專用無線通信網絡12,12’,12”，也可被建立在廣域蜂窩網絡所覆蓋的地區(qū)，它們可以是專用基站，如美國專利NO.5,428,668中所描述的，這里引入敘述以作參考。
圖1中也描述了辦公室專用無線通信網絡14。12,12’,12”和辦公網絡14是專用無線通信網絡，它通過PSTN交換機或交換局66(圖1中沒有表示)與公共交換電話網(“PSTN”)相連或與ISDN有線網絡相連。因此，辦公專用無線通信網絡14和住宅專用無線通信網絡12,12’,12”有一個相關的PSTN號碼，通過該號碼來與公共交換電話網絡(或ISDN)相通信。
如圖1中所述，每個公共移動網絡的宏蜂窩10,10’,10”包含至少一個基站16,16’,16”。如一般知道本技術的人員所知，基站16,16’,16”通過一個有線的設施相連。如圖1所示，有線的設施包括基站控制器18和移動業(yè)務交換中心20。公共陸地移動網絡的機構細節(jié)將不在下文中作進一步的討論，只是需要指出公共陸地移動網絡的有線設施也包括了與PSTN的連接，它提供了公共陸地移動網絡對PSTN交換機66(圖1中沒有表示)的接入。
當移動終端用戶在公共陸地移動網絡的小區(qū)區(qū)域中移動，用戶的連接根據移動臺到基站的距離和干擾狀況在基站16,16’,16”之間切換。這就保證了當用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時移動終端用戶使用高質量的信道。因為基站16,16’,16”是互相連接的，用于控制基站16,16’,16”從一個基站16,16’,16”到另一個基站的發(fā)送并對呼叫重新選路由，從而保持高質量信道(切換)的方法在當前公共陸地移動網絡中是已知的。
如圖1所示的專用無線通信網絡14是一個通過專用小交換機(“PBX”)22與PSTN相連的專用無線通信網絡。專用無線通信網絡14進一步包括宏蜂窩基站24。宏蜂窩14和基站24不能被公共陸地移動網絡控制，因為它們不是PLMN的協(xié)調的部分。此外，當PSTN線路上的呼叫正在進行時，經過PSTN線路到PBX22的信令會產生問題。
現在參看圖2，根據本發(fā)明的一個無線通信移動終端30的實施方案被描述。移動終端30包括了便攜式外殼32或其它的封裝設備。用于存儲專用通信網絡14的PSTN號碼和存儲切換判據的內存芯片34或其它存儲設備也位于外殼32內。應該理解，存儲設備可以是、但并不必須是同時存儲PSTN號碼和切換判據的共同的器件。例如，PSTN號碼可以保存在數字內存中，而切換判據可以保存為一個模擬的參考電壓。內存34通過總線35連接到同時通信建立裝置42。
移動終端30還包括在外殼32內擴展的收發(fā)器36或其它無線收發(fā)裝置，該裝置用于在移動終端30和專用無線通信網絡14之間以及移動終端30和公共陸地移動網絡之間接收和發(fā)送無線通信信號。收發(fā)器36可以包括一個從外殼32伸出的天線(沒有表示)。收發(fā)器36被電接頭46連接到同時通信建立裝置42。同時通信建立裝置42包括用于在移動終端30和專用無線通信網絡14以及公共陸地移動網絡之間建立同步無線通信的同步電路38或其它同步裝置。
在外殼32內還有檢測器電路48或其它的檢測裝置，用于在移動終端30和專用無線通信網絡14間的第一無線通信連接期間檢測從專用無線通信網絡14來的信號質量。檢測器電路48被實際連接到收發(fā)器36。該連接可以如圖虛線50所示為直接連接，也可以經由總線52經過同時通信建立裝置42再連接。
圖2還描述了位于外殼32的比較電路54或其它的比較裝置，用于將檢測到的從檢測器48來的信號質量同存儲設備34內保存的預定切換判據相比較。比較器54被連接到檢測器48，可以如圖虛線56所示直接連接或通過總線58連接到同時通信建立裝置42。
同時通信建立裝置42也位于外殼32內，當檢測到的第一連接的信號質量低于保存在存儲設備34中的切換判據時，裝置42提供控制裝置，以便建立移動終端30和公共陸地移動網絡間的第二無線通信連接，此連接與移動終端30與專用無線通信網絡14之間的第一無線通信連接同時存在。當被檢測的信號質量低于所存儲的切換判據，因而需要將第一無線通信連接從專用無線通信網絡14重選路由到公共陸地移動網絡時，報告電路57或其它報告設備將保存在存儲裝置34中的有線(PSTN或ISDN)電話號碼報告給公共陸地移動網絡。所存儲的PSTN號碼和重選路由請求通過同時通信建立裝置42建立的第二無線通信連接被發(fā)送給公共陸地移動網絡。通過總線59，報告電路57被實際連接到同時通信建立裝置42。報告電路還被實際連接到收發(fā)器36或如圖中虛線60所示那樣直接地或通過總線59連接到同時通信建立裝置42。
如那些熟知本技術的人員所知，上文中描述的圖2中的本發(fā)明的內容，可以通過硬件、軟件或兩者的組合來提供。雖然移動終端30的不同部分在圖2中是以分散的形式顯示的，但實際上它們可以用包含了輸入輸出端口以及運行軟件代碼的微控制器、專用或混合芯片、用分立元件或上述各種組合的形式來實現。例如，同時通信建立裝置42、報告電路57、存儲電路34、比較裝置46和同步裝置38可以用單獨一個可編程設備來實現?；蛘撸容^器54可以用分立的比較器裝置來實現，它將在連接56上的模擬信號與參考切換電平進行比較。
根據本發(fā)明，雖然在具有雙份的發(fā)生和接收電路的模擬蜂窩網絡環(huán)境中可以在移動終端30中實現兩個同時的通信，但本發(fā)明的優(yōu)點尤其體現在以數字的、具體是依據時分復用(“TDMA”)結構標準而工作的公共陸地移動網絡中和在公共陸地移動網絡中的專用無線通信網絡中。上述的先進的數字標準包括了GSM和D-AMPS。為了容易理解，下文中對本發(fā)明設備和方法的闡述將主要參照TDMA并特別參照GSM標準來描述。
一個TDMA系統(tǒng)可以通過將傳統(tǒng)的FDMA系統(tǒng)中使用的頻率帶寬劃分為順序的時隙而實現。雖然在多個頻帶上的通信發(fā)生在包含多個時隙的共同的TDMA幀上，但每個頻帶上的通信可依據獨特的TDMA幀來產生，其時隙為該頻帶所特有的。使用TDMA的系統(tǒng)的例子是美國使用的雙模擬/數字IS-54B標準，在該標準中，每個EIA-553的原始頻帶被分為3個時隙，另外的例子是歐洲GSM標準，它將每個頻帶分為8個時隙。在這些TDMA系統(tǒng)中，每個用戶在給用戶分配的時隙中使用數字數據脈沖組與基站通信。一個TDMA系統(tǒng)中的信道一般在一個或多個頻帶上包括一個或多個時隙。
因為將TDMA時隙永久地分配給一個移動終端一般說來是不經濟的，所以PLMN根據需要來分配時隙，以便更加有效地利用系統(tǒng)中可用的有限的載波頻譜。因此，在無線電話通信中的一個關鍵的任務是向移動終端提供對系統(tǒng)的接入，即當一個移動終端需要與其它移動終端或通過PSTN與陸地有線電話通信時，要給它分配相應于語音或數字信道的時隙。在移動終端需要發(fā)送一個呼叫時，以及移動終端需要響應從另一個移動終端或傳統(tǒng)電話產生的呼叫時，都會面臨該任務。
接入PLMN可以有許多方法。例如，可以應用一種輪詢技術，交換中心或基站順序地詢問用戶，以輪流的形式給每個用戶一個請求接入的機會，因而不會有爭用。然而，順序地輪詢對于PLMN來講會顯得不實用，因為一般PLMN會有成百甚至上千的用戶。那些熟悉本技術的人員可以看到，順序地輪詢這么多的用戶會非常的低效，特別是當考慮到許多由它們輪詢的用戶根本不需要接入、或在某個特定的時間不需要接入時。
因為這個原因，PLMN一般使用隨機接入的技術，即需要語音或數據信道的移動終端隨機地發(fā)送一個接入請求給基站16或中心站，如果有可用的信道，中心或基站16通過建立與請求移動終端的通信信道而予以確認。TDMA PLMN的隨機接入技術的一個例子是用在GSM系統(tǒng)中的技術。在GSM系統(tǒng)中，一組通用控制信道(CCCH)由系統(tǒng)中的移動終端共用，且包括了一個或多個隨機接入信道(RACH)。
移動終端一般不包括上行鏈路接收器，用該接收器可以監(jiān)視RACH的狀態(tài)，從而判斷是否有其它的移動終端正在請求接入。如果一個移動終端請求接入，該移動終端通常發(fā)送一個隨機接入信道信號，該信號包括一個隨機基準和同步序列，通常稱作“RACH脈沖組”。一個RACH組通常含有幾個域，域中包括了多個保護位、一列同步位和一列信息位。保護位用來防止在相鄰的時隙上發(fā)生通信的重疊，如下文所述。同步序列被接收基站16用來與RACH組同步，以便將信息序列中包含的信息解碼。信息序列還可以含有幾個子域，例如，一個隨機參考號碼域，用來識別從特定移動終端發(fā)出的特定的隨機接入請求的“標記”。
在GSM系統(tǒng)中，RACH是在載波頻段上的一個專用的TDMA時隙，它被移動終端用來請求對通信系統(tǒng)的接入。移動終端通常將它們的RACH組定時到所分配的用于RACH的TDMA時隙中，例如，在基站16發(fā)送的同步信號中的狀態(tài)改變之后等待一個預定時間，然后發(fā)送RACH組。不過，由于移動終端通常使用一個共同的TDMA時隙來發(fā)送RACH組，有可能在各相鄰的移動終端同時或幾乎同時發(fā)送的接入請求之間發(fā)生沖突。為了解決這種沖突，基站16一般使用某種形式的解決爭用的協(xié)議。例如，基站16可以拒絕響應同時的請求，要求發(fā)出請求的移動終端在建立信道失敗后繼續(xù)要求接入時，將重新發(fā)出它的請求。解決爭用協(xié)議還可以使用不同的預定延時和相似的技術來減少移動終端在第一次沖突之后陷入重復沖突的可能性。歐洲GSM系統(tǒng)中使用的爭用邏輯在移動通信的GSM系統(tǒng)一書中被描述，由M.Mouly和M.B.Pautet出版，1992,368-72頁。
除了與其它的RACH組沖突之外，一個RACH組會與其它的TDMA時隙相重疊，造成在使用這些時隙的信道上的不應有的干擾。在請求信道之前，移動終端可能僅與基站16TDMA幀大體上同步，例如，通過用基站16發(fā)送的同步信號作參照，以開環(huán)的方式校準內部時鐘。在本發(fā)明的實際應用中，在同時的第二無線通信連接呼叫建立之前只需要移動終端30執(zhí)行這種大體上的同步。更細致的同步，通常是發(fā)生在基站16識別移動終端30的接入請求、并向移動終端30提供信號之后，它能使基站16和移動終端30之間的傳播延時被確定。利用該信息，移動終端30可以調整它的TDMA脈沖組，以避免與其它移動終端發(fā)出的在相鄰TDMA時隙上到達基站16的信號組互相沖突。
但是，在同步之前的請求接入的一個移動終端通常受相對于系統(tǒng)中其它TDMA組的時鐘不定性的影響，因為傳播延時在所覆蓋的區(qū)域內會隨位置而變化。當移動終端僅僅是大體上同步時，它的內部時鐘相對于基站16的TDMA組會被嚴重地偏移。如果不補償，這個時鐘偏移將造成移動終端發(fā)送的RACH組與另一個移動終端在相鄰時隙上發(fā)送的語音或數據通信嚴重地重疊。這種重疊將造成計厭的干擾和通信質量的下降。
TDMA PLMN可以通過在每個TDMA時隙中插入保護時隙或保護位來補償該問題，保護位通常處在傳送同步、語音、數據或其它信息的數據位之前。保護位被插入每個時隙，在該時隙中，接收單元忽略輸入信號，因為它們會被重疊的RACH組和其它干擾源破壞。因為對于TDMA組，PLMN中的最大時間不定性趨于相對較小，需要用來保證可接受的信號質量的保護位的數量通常是小的。例如，GSM系統(tǒng)對每個RACH組的時隙插入了大約68.25個保護位，保證從遠離基站16達35公里的移動終端來的RACH組不會引起對其它TDMA時隙的過份的干擾。這可以和普通的話務組(時隙)中GSM提供8.25個保護位作一對比。對于普通話務組的有限的保護位所需要的更精密的同步，依賴于RACH接收中所得到的時鐘校準信息，因此，RACH組本身需要更大的保護時間。
同步可以由移動終端30，通過將它的傳輸幀時序與所覆蓋的PLMN的時序相匹配來實現。移動終端30將相同的幀時序應用到所有的傳輸信號上，從而驅使專用基站24的幀時序基準與覆蓋它的PLMN的幀時序相同步。不管專用無線通信網絡是住宅專用無線通信網絡12、12’、12”、還是多用戶辦公專用無線通信網絡14，較小的專用無線通信網絡都是包括在一個共同的覆蓋它們的PLMN中的。因此，在多用戶網絡14的情況下，任何一個移動終端30都可以將整個多用戶網絡14同步到覆蓋PLMN的幀時序上，方法是為特定的專用基站24建立幀時序，而該基站24又與專用網絡14中的任何別的基站24通過PBX22相連。
移動終端30在空閑幀里與PLMN基站16相同步。然后，它將該同步基準用于對使用無(零)時鐘校準的專用無線通信網絡12、12’、12”的基站接收或發(fā)送信號。因為移動終端30和專用無線通信網絡12、12’、12”的基站之間的距離通常比較短，因而不需要時鐘校準。專用無線通信網絡12,12’,12”的基站與移動終端30的傳輸相同步。
當到PLMN基站16,16’,16”的新的第二無線連接建立起來時，移動終端30可能要在經過移動終端30到PLMN基站16,16’,16”的覆蓋(較)長距離的傳輸過程中使用時鐘校準。移動終端中對PLMN的傳輸相對于接收時鐘要提前。這種提前在向專用無線通信網絡12,12’,12”的基站的傳輸中沒有加以使用，以便避免在移動終端30中接收無線信號的失調。因此，對于移動終端30的接收而言，同步是基于對從PLMM來的傳輸的接收而實現的。向PLMN的傳輸是基于由PLMN指令的時鐘校準而實現的。最后，對于向專用無線通信網絡12,12’,12”的傳輸就不用時鐘校準。
對于半速率信道，用于PLMN傳輸的幀使用時鐘校準，而用于與專用無線通信網絡12,12’,12”通信的幀則不使用時鐘校準。對于雙時隙操作，需要避免從移動終端30來的兩組信息的重疊。這可以通過避免使用相鄰時隙或在對PLMN的無線連接需要提前時使用領先時隙(這樣它可以被提前，而不會重疊在沒有提前的無線連接時隙上)來實現。
現在參看圖3，在圖中，移動終端30的用戶移動到了專用無線通信網絡14的覆蓋區(qū)域的邊緣。移動終端30與線路或PSTN交換機66有一條已建立起來的第一通信連接，交換機66是有線連接的一部分，但同時也包括了一條與專用通信網絡14的專用基站24的第一無線通信連接。在移動終端30在第一無線通信連接上的通信的空閑幀里，移動終端30監(jiān)視公共陸地移動網絡的移動基站16，并大體上與移動基站16同步，如上文所述。因此，在來自PSTN64且經過PBX22和專用基站24(第一無線通信連接)的本地呼叫期間，移動終端30同時被同步到專用網絡14和公共陸地移動網絡。此外，專用基站24被同步到移動終端30，這導致專用基站24和移動基站16的同步。
如下文中聯(lián)系到對本發(fā)明的操作更詳細的描述中所說的，一旦移動終端30移動到離專用網絡14足夠遠的距離、從而造成信號質量指標不符合預定的切換電平時，移動終端30便在公共陸地移動網絡的移動基站16和移動終端30之間建立同時的第二無線通信連接。這第二無線通信連接可以在不需要兩個獨立的收發(fā)器的情況下被提供，對此，下文中將作具體闡述，因為根據本發(fā)明，移動終端30已經把兩個本來是獨立工作的TDMA網絡同步了。
參看圖4，現在將描述一個本發(fā)明的移動終端的操作和切換方法的實施方案。在框70，移動終端30檢測與專用網絡14相連的第一無線通信連接上的從專用網絡14來的信號質量。當被檢測的信號質量被確定為不符合預定切換判據中可接受的電平時，框72，移動終端30啟動將第一通信連接從專用網絡14切換到公共陸地移動網絡。專用網絡14的通信質量可以用熟悉本技術的人員所已知的不同的方法來判斷，這些方法包括導出接收信號強度指標(“RSSI”)和/或比特誤碼率(“BER”)的方法。切換判據可以是最小RSSI或最大BER或這兩者的函數。切換判據也可以基于信號質量的函數，而不是一個絕對的指標，例如是一個表示信號質量下降趨勢的函數導數。
在框74，移動終端30在與專用網絡14連接的第一無線通信連接的同時建立與公共陸地移動網絡的第二無線通信信道。由移動終端30啟動的第二無線通信連接開始對公共陸地移動網絡進行一次呼叫建立，如上文所述。呼叫建立和在專用網絡14的第一無線通信連接上的正在繼續(xù)進行的本地呼叫同時發(fā)生。通過使用兩個移動終端30中的半速率信道，移動終端30可以完成同時呼叫而不需要獨立的冗余電路，這時一個半速率信道用于與專用網絡14之間的第一無線通信連接，而另一個半速率信道則用于與公共陸地移動網絡的通信。或者，移動終端30可以是一個雙時隙移動電話，其中一個時隙完成與專用網絡14的連接，另一個時隙構成與公共陸地移動網絡的連接。這兩種選擇都可以用于本發(fā)明，因為事實上移動終端30是通過正在進行的對專用網絡14的第一無線通信連接而同步到專用基站16和專用網絡14的。
呼叫建立之后，移動基站16向移動終端30分配一個獨立的專用控制信道(“SDCCH”)或通信信道(“TCH”)。在框76，移動終端30通過第二無線通信連接向公共陸地移動網絡報告專用網絡14的PSTN或ISDN線路號碼。該線路號碼或者是在與專用網絡14建立本地呼叫時傳遞給移動終端30的、或者是通過一個快的或慢的相關通信控制信道(“FACCH”或“SACCH”)從專用基站24傳送給移動終端30的。在框78處，為了啟動重選路由，含有專用網絡14的本地線路號碼的消息被通過公共陸地移動網絡的互連線路而送到有線(PSTN)交換局/交換機66。在框80處，有線網絡將第一通信連接從專用網絡14重選路由到公共陸地移動網絡。
在框82處，移動終端30接收到并接受從公共陸地移動無線的基站16來的重選路由后的本地呼叫，這通知移動終端30要切換到為該呼叫所分配的小區(qū)信道中，并通過公共陸地移動網絡繼續(xù)該本地呼叫。在框84，移動終端30終止了通過專用網絡14的第一無線通信連接，并回到全速率(如果先前為同時連接而使用了半速率)或單時隙操作(如果先前為同時連接而使用了雙時隙操作)或保持在一個半速率信道上。這就結束了切換的過程。
現在參看圖5A和圖5B，這里描述了根據本發(fā)明的方法的切換之前和之后的本地呼叫(第一通信連接)的選路。在圖5A中，移動終端30被表示為處于經過專用基站24的第一無線通信連接之下。如圖5A中所示，PSTN交換局66也實際連接到移動交換中心20，該中心連接到公共陸地移動網絡的有線結構中，公共陸地移動網絡包括了基站控制器18和移動基站16。
圖5B描述了根據本發(fā)明的切換后的本地呼叫的選路。移動終端30具有一條與已建立的同移動基站16相連的話務通信信道，在該信道上，第一通信連接上的本地呼叫正在發(fā)送。圖5B描述了呼叫的重選路由，這是通過將從PSTN交換局66來的本地呼叫選路到移動交換中心20以代替專用網絡14的PBX22而實現的。
在附圖和說明中，闡述了本發(fā)明的典型的優(yōu)選實施方案，雖然使用了特定的形式，它們只是用在一般和描述性的意義上，而并非為了限定的目的，本發(fā)明的范圍由以下提出的權利要求來闡述。
權利要求
1.一種用于在連接到有線交換機并具有線路號碼的專用無線通信網絡與公共陸地移動網絡之間進行移動輔助切換的方法，該移動輔助切換是針對移動終端和有線交換機之間的第一通信連接，其中包括在移動終端和專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接，所述的方法包括以下步驟在移動終端檢測來自專用無線通信網絡的第一無線通信連接的信號質量；如果檢測到的信號質量不符合預定的切換判據，則在移動終端和公共陸地移動網絡之間建立第二無線通信連接，該連接與第一無線通信連接同時存在；通過第二無線通信連接向公共陸地移動網絡報告專用無線通信網絡的線路號碼；并且啟動對第一通信連接的從有線交換機到公共陸地移動網絡的重選路由。
2.權利要求1的方法，其特征在于其中在所述的啟動步驟之后是從公共陸地移動網絡接受重選路由的第一通信連接的步驟。
3.權利要求2的方法，其特征在于其中在所述的接受步驟之后是斷開移動終端與專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接的步驟。
4.權利要求1的方法，其特征在于其中公共陸地移動網絡和專用無線通信網絡都是TDMA系統(tǒng)，且每個系統(tǒng)都包括了一個以上的基站，而且所述的建立步驟包括了在公共陸地移動網絡的基站和專用無線通信網絡的基站之間使通信時鐘同步的步驟。
5.權利要求4的方法，其特征在于其中移動終端是一個雙時隙移動電話，且其中所述的建立步驟包括將第一個時隙分配給第一無線通信連接，并將第二個時隙分配給第二無線通信連接的步驟。
6.權利要求4的方法，其特征在于其中所述的建立步驟包括了將第一個半速率信道分配給第一無線通信連接，并將第二個半速率信道分配給第二無線通信連接的步驟。
7.權利要求4的方法，其特征在于其中所述的同步步驟包括了以下步驟監(jiān)視公共陸地移動網絡的基站和將移動終端同步到被監(jiān)視的公共陸地網絡的基站上，與此同時將第一通信連接通過專用無線通信網絡選路由到移動終端。
8.權利要求7的方法，其特征在于其中監(jiān)視步驟由移動終端在空閑幀期間執(zhí)行。
9.權利要求4的方法，其特征在于其中所述的檢測步驟包括為移包括為移動終端和專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接判斷所接收的信號強度指示的步驟。
10.權利要求9的方法，其特征在于其中所述的檢測步驟進一步包括為移動終端和專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接判斷比特誤碼率的步驟。
11.權利要求4的方法，其特征在于其中所述的報告步驟包括通過移動終端和專用無線通信網絡之間的無線通信控制信道從專用無線通信網絡獲得線路號碼的步驟。
12.一種用于在連接到有線交換機并具有線路號碼的專用無線通信網絡與公共陸地移動網絡之間進行移動臺輔助切換的方法，該切換的是針對移動終端和有線交換機之間的第一通信連接，其中包括在移動終端和專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接，所述的方法包括以下步驟在移動終端檢測來自專用無線通信網絡的第一無線通信連接的信號質量；如果檢測到的信號質量不符合預定的切換判據，則在移動終端和公共陸地移動網絡之間建立第二條無線通信連接，該連接與第一條無線通信連接同時存在；和通過第二條無線通信連接向公共陸地移動網絡報告專用無線通信網絡的線路號碼。
13.權利要求12的方法，其特征在于其中在所述的報告步驟后面接著以下步驟從公共陸地移動網絡接受重選路由的第一通信連接；以及斷開移動終端與專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接。
14.權利要求13的方法，其特征在于其中公共陸地移動網絡和專用無線通信網絡都是TDMA系統(tǒng)，且每個系統(tǒng)都包括了一個以上的基站，而且所述的建立步驟包括在公共陸地移動網絡的基站和專用無線通信網絡的基站之間使通信時鐘同步的步驟。
15.權利要求14的方法，其特征在于其中所述的同步步驟包括了以下步驟監(jiān)視公共陸地移動網絡的基站和將移動終端同步到被監(jiān)視的公共陸地網絡的基站上，與此同時第一通信連接通過專用無線通信網絡選路到移動終端。
16.用在專用無線通信網絡中的無線通信移動終端，所述的專用無線通信網絡與有線交換機相連并具有線路號碼，它位于公共陸地移動網絡之中，該終端包括檢測裝置，用于在所述的移動終端和專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接期間檢測來自所述專用無線通信網絡來的信號質量；同時通信建立裝置，位于所述外殼內，它響應所述的檢測裝置，當所述的檢測到的信號質量不符合保存的切換判據時，在所述的移動終端和所述的公共陸地移動網絡之間建立第二無線通信連接，與所述的第一無線通信連接同時存在；以及線路報告裝置，用于將所保存的線路號碼通過所述的第二無線通信連接報告給上述公共陸地移動網絡。
17.權利要求16的移動終端，其特征在于其中公共陸地移動網絡和專用無線通信網絡都是TDMA系統(tǒng)，且每個系統(tǒng)都包括了一個以上的基站，而且所述的同時通信建立裝置包括了用于在公共陸地移動網絡的基站和專用無線通信網絡的基站之間使通信時鐘同步的同步裝置。
18.權利要求17的移動終端，其特征在于其中所述的同步裝置包括用于在空閑幀期間監(jiān)視所述公共陸地移動網絡的一個以上基站的裝置。
19.權利要求17的移動終端，其特征在于其中所述的同時通信建立裝置包括用于將第一個時隙分配給第一無線通信連接和將第二個時隙分配給第二無線通信連接的裝置。
20.權利要求17的移動終端，其特征在于其中所述的同時通信建立裝置包括用于將第一個半速率信道分配給第一無線通信連接和將第二個半速率信道分配給第二無線通信連接的裝置。
21.用在TDMA專用無線通信網絡中的無線通信移動終端，所述的專用無線通信網絡與有線交換機相連并具有線路號碼，它位于TDMA公共陸地移動網絡之中，該終端包括無線收發(fā)裝置，用于在所述移動終端與所述的專用無線通信網絡之間、以及所述的移動終端和所述公共陸地移動網絡之間接收和發(fā)送無線通信信號；實際連接到所述無線收發(fā)設備上的檢測裝置，用于在所述的移動終端和所述專用無線通信網絡之間的第一無線通信連接期間檢測從所述專用無線通信網絡發(fā)來的信號質量；比較裝置，位于所述的外殼中，并與所述的檢測裝置實際連接，用于將所述的檢測信號質量與預定的切換判據相比較；同時通信建立裝置，位于所述外殼內并在電氣上連接到所述收發(fā)裝置，它響應所述的比較裝置，當所述的檢測到的信號質量不符合保存的切換判據時，在所述的移動終端和所述的公共陸地移動網絡之間建立第二條無線通信連接，該連接與所述的第一條線通信連接同時存在，所述的同時通信建立裝置包括了與所述的無線收發(fā)裝置實際相連的同步裝置，用于對所述移動終端和所述專用無線通信網絡以及所述公共陸地移動網絡之間的無線通信進行同步；線路報告裝置，用于將線路號碼報告給公共陸地移動網絡，并且請求通過第二條線通信連接，將從專用無線通信網絡到所述公共陸地移動網絡的第一無線通信連接重選路由。
22.權利要求21的移動終端，其特征在于其中所述同步裝置包括用于在空閑幀期間監(jiān)視所述公共陸地移動網絡的裝置，且其中所述的有線交換機是一臺PSTN交換機，而所述的線路號碼是PSTN號碼。
23.權利要求21的移動終端，其特征在于其中所述的同時通信建立裝置包括用于將第一個時隙分配給第一無線通信連接并將第二個時隙分配給第二無線通信連接的裝置。
24.權利要求21的移動終端，其特征在于其中所述的同時通信建立裝置包括用于將第一個半速率信道分配給第一無線通信連接并將第二個半速率信道分配給第二無線通信連接的裝置。
全文摘要
與公共交換電話網(64)連接的專用無線通信網絡(14)和同樣也與公共交換電話網相連的公共陸地移動網絡之間的移動輔助切換,可由支持這兩個未協(xié)調網絡間的同時通信連接的無線通信移動終端(30)來提供。移動終端(30)在與專用無線通信網絡的通信連接的空閑幀期間監(jiān)視公共陸地移動網絡的一個基站(16),以此來使移動終端同時和公共陸地移動網絡的基站與專用無線通信網絡同步。當公共陸地移動網絡和專用無線通信網絡都遵照兼容的TDMA標準工作的情況下,通過使用兩個半速率信道或雙時隙通信,可以同時維持與專用通信網絡和公共陸地移動網絡的通信,從而防止了在切換時的呼叫中斷。當移動終端檢測到一個信號質量破壞了預定的交換判據時,便啟動切換,這時將專用無線通信網絡的PSTN電話線號碼傳送給公共陸地移動網絡的基站,而該基站又請求從PSTN交換局將該呼叫重選路由。
文檔編號H04W36/14GK1235744SQ9719924
公開日1999年11月17日 申請日期1997年8月22日 優(yōu)先權日1996年8月30日
發(fā)明者J·C·哈爾特森 申請人:艾利森電話股份有限公司