專利名稱：微型基站、基站、微型網關及其通訊方法
技術領域：
本發明是關于一種微型基站、基站、微型網關及其通訊方法；更詳細地說，本發明 的微型基站、基站、微型網關及其通訊方法僅在需使用微型基站時，啟動該微型基站的一射 頻收發單元，借此降低該微型基站與其他微型基站間的信號干擾。
背景技術：
長久以來，在室內使用無線移動通訊網絡往往會遇到收訊不良、傳輸速率過慢等 問題。主要原因在于，高頻無線信號在經過墻壁阻隔之后快速地衰退，所以使用者在室內 便無法獲得良好的信號品質。雖然市面上提供多種使用不同網絡接口(例如無線高傳真 (Wireless Fidelity ；Wi-Fi)及高速封包存取(Highspeed Packet Access ；HSPA))的通信 設備以解決前述問題，但卻增加了使用者的成本。公元2007年成立的毫微微蜂窩式基站論壇(Femto Forum)，則提出微型基站 (Femto Access Point ；FAP)以徹底解決室內無線移動通訊網絡的各種問題。微型基站為低 功率的基站，且其前端使用有執照的無線頻段，故使用者的設備不用進行任何的變更。對運 營商而言，通過微型基站能夠在室內環境提供更好的無線網絡覆蓋率。至于微型基站的后 端，則是通過現有的有線網絡技術連接到運營商的網絡，例如通過數字用戶回路(Digital Subscriber Line ；DSL)調制解調器或是通過纜線調制解調器(Cable Modem)，以方便運營 商提供更好的網絡管理服務。圖1是描繪一采用微型基站架構的已知的網絡系統1。網絡系統1的一基站15通 過互聯網絡17連線至一微型網關(Femto Gateway) 190住戶11、13內分別設置一微型基 站(i^mt0Cell)lll、131，而微型基站111、131分別連線至基站15。住戶11內的移動裝置 113,115通過微型基站111上網，同樣的，住戶13內的移動裝置133、135通過微型基站131 上網。然而，當微型基站被大量布建后，若未妥善分配操作的頻段，微型基站間的干擾反而 會讓整體效能下降。舉例而言，若住戶11、13為鄰近住家，則微型基站111、131所傳送的信 號將互相干擾，通訊品質也會因此而下降。綜上所述，如何在微型基站被大量布建時，仍能保持良好的通訊品質，為所屬領域 的技術人員亟需研究的課題。
發明內容
本發明的一目的在于提供一種基站(base station)。一網絡系統包含一微型基站 (femtocell)、該基站及一微型網關(femto gateway) 0該微型基站通過該基站連線至該微 型網關。該基站包含一處理單元及一收發單元。該處理單元判斷一移動裝置進入該基站的 一信號范圍內。該收發單元(transceiver)于該處理單元判斷該移動裝置進入該基站的該 信號范圍內后，傳送一通知信號至該微型網關，使該微型網關傳送一啟動信號。該收發單元 更中繼該啟動信號至該微型基站，使該微型基站于接收該啟動信號后啟動該微型基站的一 射頻(radiofrequency ；RF)收發單元以及傳送一回應信號。該收發單元更中繼該回應信號至該微型網關。本發明的另一目的在于提供一種微型網關。一網絡系統包含一微型基站、一基站 及該微型網關。該微型基站通過該基站連線至該微型網關。該微型網關包含一收發單元及 一處理單元。該收發單元自該基站接收一通知信號。該處理單元于該收發單元接收該通知 信號后，選取該微型基站。該收發單元更于該處理單元選取該微型基站后，傳送一啟動信號 至該微型基站，使該微型基站于接收該啟動信號后啟動該微型基站的一射頻收發單元以及 傳送一回應信號。該收發單元更通過該基站接收由該微型基站所傳送的該回應信號。本發明的另一目的在于提供一種微型基站。一網絡系統包含該微型基站、一基站 及一微型網關。該微型基站通過該基站連線至該微型網關。該微型基站包含一寬頻收發單 元、一射頻收發單元及一處理單元。該寬頻收發單元通過該基站接收由該微型網關所傳送 的一啟動信號。該處理單元于該寬頻收發單元接收該啟動信號后，啟動該射頻收發單元。該 寬頻收發單元更于該處理單元啟動該射頻收發單元后，傳送一回應信號至該微型網關。本發明的又一目的在于提供一種用于一基站的通訊方法。一網絡系統包含一微型 基站、該基站及一微型網關。該微型基站通過該基站連線至該微型網關。該通訊方法包含 下列步驟(a)令該基站判斷一移動裝置進入該基站的一信號范圍內；(b)令該基站于該步 驟(a)后，傳送一通知信號至該微型網關，使該微型網關傳送一啟動信號；(c)令該基站于 該步驟(b)后，中繼該啟動信號至該微型基站，使該微型基站于接收該啟動信號后，啟動該 微型基站的一射頻收發單元以及傳送一回應信號；以及(d)令該基站于該步驟(C)后，中繼 該回應信號至該微型網關。本發明的又一目的在于提供一種用于一微型網關的通訊方法。一網絡系統包含一 微型基站、一基站及該微型網關。該微型基站通過該基站連線至該微型網關。該通訊方法包 含下列步驟(a)令該微型網關自該基站接收一通知信號；(b)令該微型網關于該步驟(a) 后，選取該微型基站；(c)令該微型網關于該步驟(b)后，傳送一啟動信號至該微型基站，使 該微型基站于接收該啟動信號后啟動該微型基站的一射頻收發單元及傳送一回應信號；以 及(d)令該微型網關于該步驟(c)后，通過該基站接收由該微型基站所傳送的該回應信號。本發明的再一目的在于提供一種用于一微型基站的通訊方法。一網絡系統包含該 微型基站、一基站及一微型網關。該微型基站通過該基站連線至該微型網關。該通訊方法 包含下列步驟(a)令該微型基站通過該基站接收由該微型網關所傳送的一啟動信號；(b) 令該微型基站于該步驟(a)后，啟動該微型基站的一射頻收發單元；以及(C)令該微型基站 于該步驟(b)后，傳送一回應信號至該微型網關。本發明的微型基站若在一參考時間長度內處于閑置狀態時，會關閉其射頻收發單 元。待一移動裝置接近微型基站時，微型基站鄰近的基站再通知微型網關，使微型網關通知 微型基站啟動其射頻收發單元。這樣的設置不但能減少所需消耗的電力，更能避免微型基 站在閑置時，仍干擾周圍其他微型基站的信號傳輸。
為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具 體實施方式作詳細說明，其中圖1描繪一采用微型基站架構的已知的網絡系統；
5
圖2A描繪本發明的第一實施例的示意圖；圖2B描繪第一實施例的微型基站、基站及微型網關的示意2C描繪網絡系統符合LTE標準時的信號傳遞示意圖；以及圖3細描繪本發明的第二實施例的流程圖。主要元件符號說明1:網絡系統11、13:住戶15:基站17:互聯網絡19:微型網關111、131微型基站113、115、133、135 移動裝置2:網絡系統21、23:住戶25 基站27 互聯網絡29:微型網關211、231微型基站213、215、233 移動裝置202 通知信號204 啟動信號206:回應信號208:啟動完成信號222:同步信號224:基本信息信號226:設定程序228:安全認證程序230 安全有效負載設定程序231a:處理單元231b 寬頻收發單元231c 射頻收發單元251 處理單元232、234 服務資料傳輸程序236:同步信號238:基本信息信號240 換手程序242、244 服務資料傳輸程序253 收發單元291 處理單元293 收發單元295 儲存單元
具體實施例方式以下的實施例用以舉例說明本發明內容，并非用以限制本發明。需說明的是，以下 實施例及圖式中，與本發明無關的元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間的尺寸關系僅 為求容易了解，非用以限制實際比例。本發明的第一實施例為一網絡系統2，其架構圖請參閱圖2A。網絡系統2的一基站 25通過互聯網絡27連線至一微型網關四。住戶21、23內分別設置一微型基站211、231，且 微型基站211、231分別連線(例如通過家用網絡連線)至基站25。換言之，微型基站211、 231各自通過基站25連線至微型網關四。住戶21內有兩個移動裝置213、215，這兩個移動 裝置213、215各自通過微型基站211上網；住戶23內則暫時沒有任何移動裝置。請同時參閱圖2B，其描繪微型基站231、基站25及微型網關四的示意圖。微型基 站231包含一處理單元231a、一寬頻收發單元231b及一射頻收發單元231c。基站25包含 一處理單元251及一收發單元253。微型網關四包含一處理單元四1、一收發單元293及
6一儲存單元四5。由于住戶23內暫時沒有任何移動裝置，微型基站231的處理單元231a判斷射頻 收發單元231c于一參考時間長度內處于閑置狀態，因此關閉射頻收發單元231b。以下將以 另一移動裝置233進入基站25的信號范圍內的情況，說明第一實施例的微型基站231、基站 25及微型網關四的具體運作。當移動裝置233進入基站25的信號范圍內時，基站25的處理單元251會判斷移 動裝置233進入基站25的信號范圍。之后，基站25的收發單元253傳送一通知信號202 至微型網關四。微型網關四的收發單元293接收此通知信號202后，便得知移動裝置233 已進入基站25的信號范圍內。本實施例中，微型網關四的儲存單元295儲存一對應關系表，此對應關系表指示 移動裝置233對應至微型基站231，亦即移動裝置233將由微型基站231來服務。因此，微 型網關四的處理單元291于收發單元293接收通知信號202后，根據對應關系表選取到微 型基站231。之后，微型網關四的收發單元293傳送一啟動信號204至微型基站231，用以 通知微型基站231啟動其射頻收發單元231c。微型網關四所傳送的啟動信號204會先經 過基站25，基站25的收發單元253再中繼啟動信號204至微型基站231。微型基站231的 寬頻收發單元231b則會接收此啟動信號204。于微型基站231的寬頻收發單元231b接收啟動信號204后，處理單元231a便啟 動射頻收發單元231c。之后，微型基站231的寬頻收發單元231b便傳送一回應信號206至 微型網關四，用以使微型網關四得知微型基站231已根據啟動信號204啟動射頻收發單元 231c。微型基站231所傳送的回應信號206會先經過基站25，基站25的收發單元253再中 繼回應信號206至微型網關四。微型網關四的收發單元293則會接收此回應信號206。通過前述運作，當移動裝置233進入基站25的信號范圍內時，基站25及微型網關 四便可通知微型基站231啟動其射頻收發單元231c。此時，微型基站231的射頻收發單元 231c便可提供服務予移動裝置233。第一實施例另可進行下列運作，使網絡系統2更有效率地運作。于接收回應信號 206后，微型網關四的收發單元293可傳送一啟動完成信號208至基站25。基站25的收 發單元253接收此啟動完成信號208后，得知微型基站231已啟動其射頻收發單元231c，便 可決定是否要進行換手動作。假設基站25決定要進行換手動作，則當微型基站231的射頻 收發單元231c與移動裝置233連線后，便可中斷基站25與移動裝置233的連線。需說明的是，第一實施例中，微型網關四的處理單元于收發單元293接收通 知信號202后，根據儲存單元295所儲存的對應關系表選取到微型基站231。于其他實施態 樣中，微型網關四可儲存對應關系表，于該情形下，微型網關四的處理單元291將選取與 基站25連線的所有微型基站211、231。換言之，于該情形下，微型基站211、231各自的射頻 收發單元皆會被啟動。第一實施例的描述情境為移動裝置233漸漸靠近住戶23，亦即移動裝置233進入 基站25的信號范圍內時。事實上，第一實施例的配置亦可用于其他情境。住戶23內雖然 有移動裝置，但該移動裝置處于關機的狀態。于該情境下，該移動裝置開機后，會先與基站 25連線。由于該移動裝置位于基站25的信號范圍內，因此無線系統2亦會進行前述的運 作，以啟動射頻收發單元231C，使該移動裝置可通過射頻收發單元231連線。
再者，第一實施例的網絡系統2并不局限于任何特定的網絡系統。舉例而言，網絡 系統 2 可符合全球互通微波存取(worldwide interoperability formicrowave access ； 以下簡稱WiMA)()標準、長期演進(long term evolution ；以下簡稱LTE)標準或第三代移 動通訊(third generation ；以下簡稱3G)標準。接著請參閱圖2C，其描繪當網絡系統2符合LTE標準時的信號傳遞示意圖。移動裝置233進入基站25的信號范圍內之后，基站25便與移動裝置233進行初 始化的動作，以使二者連線。詳言之，基站25傳送一同步信號222至移動裝置233，于LTE 標準中，此同步信號222為一主同步信號(primarysynchronization signal ;PSS)/次同 步信號(secondary synchronization signal ;SSS)。接著，基站25再傳送一基本信息信 號2M至移動裝置233，于LTE標準中，此基本信息信號2M包含主要信息區塊(master information block ;MIB)、系統信息區塊(system information block ;SIB)及系統信息 (system information ；Si)。接著基站25與移動裝置233間進行一設定程序226，于LTE標 準中，此設定程序2 為無線資源控制(radio resource control ；RRC)連線設定程序。之 后，移動裝置233與微型網關四間進行一安全認證程序228以及一進階封包系統(evolved packet system ；ESP)乘載服務設定程序230。如此，移動裝置233與基站25之間便可進行 服務資料傳輸程序232，且基站25與微型網關四之間亦可進行服務資料傳輸程序234。此 部份為熟習LTE標準的技術人士所熟知，故不贅言。此時，因為移動裝置233位于基站25的信號范圍內，因此基站25判斷移動裝置 233靠近微型基站231。因此基站25傳送通知信號202至微型網關四。之后，微型網關四 便傳送啟動信號204至微型基站231，此啟動信號204是經由基站25中繼。微型基站204 收到此啟動信號204后，便啟動其射頻收發單元231c以及傳送回應信號206至微型網關 四，此回應信號206是經由基站25中繼。微型網關四之后再傳送啟動完成信號208至基 站25。另一方面，微型基站231接收啟動信號204后，微型基站231傳送一同步信號236 至移動裝置233。同樣的，于LTE標準中，此同步信號236為一主同步信號/次同步信號。 接著，微型基站231再傳送一基本信息信號238至移動裝置233，于LTE標準中，此基本信息 信號238包含主要信息區塊、系統信息區塊及系統信息。通過同步信號236及基本信息信 號238，微型基站231即與移動裝置233取得連線。由于微型基站231已與移動裝置233取得連線，且基站25已接收啟動完成信號 208 (因而得知微型基站231已啟動其射頻發射單元231c)，因此基站25與移動裝置233 之間可進行一換手程序對0，此換手程序240可由移動裝置233或基站25起動。換手程序 240完成后，移動裝置233與微型基站231之間便可進行服務資料傳輸程序M2，且微型基 站231與微型網關四之間亦可進行服務資料傳輸程序M4。本發明的第二實施例為一通訊方法，其流程圖繪于圖3。此通訊方法適用于一網絡 系統，此網絡系統包含一微型基站、一基站及一微型網關，例如第一實施例的微型基站231、 基站25及微型網關四。首先，此通訊方法執行步驟301，令微型基站判斷微型基站的射頻收發單元于一參 考時間長度內處于閑置狀態。接著執行步驟303，令微型基站關閉其射頻收發單元。另一方 面，此通訊方法執行步驟305，令微型網關儲存一對應關系表，其中，此對應關系表指示哪一移動裝置對應至哪一微型基站。需說明的是，于本實施例中，步驟305是于步驟303之后執 行，然而，于其他實施方式中，步驟305可早于步驟303或甚至早于步驟301執行。之后，此通訊方法執行步驟307，令基站判斷一移動裝置進入基站的一信號范圍 內。于步驟309中，此通訊方法令基站傳送一通知信號至微型網關。接著，此通訊方法執 行步驟311令微型網關自基站接收通知信號。為回應此通知信號，此通訊方法先執行步驟 313，令微型網關根據該對應關系表選取對應至移動裝置的該微型基站，再執行步驟315，令 微型網關傳送一啟動信號至微型基站。啟動信號經過基站時，此通訊方法執行步驟317，令基站中繼啟動信號至微型基 站。接著，執行步驟319，此通訊方法令微型基站通過接收啟動信號。于接收啟動信號后， 此通訊方法先執行步驟321，令微型基站啟動微型基站的一射頻收發單元，接著執行步驟 323，令微型基站與移動裝置進行連線。之后，此通訊方法再執行步驟325，令微型基站傳送 一回應信號至微型網關。當回應信號經過基站時，此通訊方法執行步驟327，令基站中繼此回應信號至微型 網關。接著，此通訊方法執行步驟329，令微型網關接收此回應信號。于接收此回應信號后， 此通訊方法執行步驟331，令微型網關傳送一啟動完成信號至基站。接著，于步驟333中，此 通訊方法令基站與移動裝置斷線。同樣的，第二實施例的通訊方法并不局限于任何特定的網絡系統。舉例而言，采用 此通訊方法的網絡系統可符合WiMAX標準、LTE技術或3G標準。除了前述的步驟外，本發明的通訊方法亦能執行第一實施例的所有操作及功能。 所屬技術領域具有通常知識者可直接了解本發明的通訊方法如何基于上述第一實施例以 執行此等操作及功能。故不贅述。本發明的微型基站若在一參考時間長度內處于閑置狀態時，會關閉其射頻收發單 元。待一移動裝置接近微型基站時，微型基站鄰近的基站再通知微型網關，使微型網關通知 微型基站啟動其射頻收發單元。這樣的設置不但能減少所需消耗的電力，更能避免微型基 站在閑置時，仍干擾周圍其他微型基站的信號傳輸。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技 術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護范 圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種基站(base station)，一網絡系統包含一微型基站(femtocell)、該基站及一 微型網關(femto gateway)，該微型基站通過該基站連線至該微型網關，該基站包含一處理單元，判斷一移動裝置進入該基站的一信號范圍內；以及一收發單元(transceiver)，于該處理單元判斷該移動裝置進入該基站的該信號范圍 內后，傳送一通知信號至該微型網關，使該微型網關傳送一啟動信號，該收發單元更中繼 該啟動信號至該微型基站，使該微型基站于接收該啟動信號后啟動該微型基站的一射頻 (radio frequency ；RF)收發單元以及傳送一回應信號，該收發單元更中繼該回應信號至該 微型網關。
2.如權利要求1所述的基站，其特征在于，該收發單元更自該微型網關接收一啟動完 成信號，該啟動完成信號表示該微型基站已被啟動，該處理單元更于接收該啟動完成信號 后，中斷該基站與該移動裝置的連線。
3.一種微型網關，一網絡系統包含一微型基站、一基站及該微型網關，該微型基站通過 該基站連線至該微型網關，該微型網關包含一收發單元，自該基站接收一通知信號；以及一處理單元，于該收發單元接收該通知信號后，選取該微型基站；其中，該收發單元更于該處理單元選取該微型基站后，傳送一啟動信號至該微型基站， 使該微型基站于接收該啟動信號后啟動該微型基站的一射頻收發單元及傳送一回應信號， 該收發單元更通過該基站接收由該微型基站所傳送的該回應信號。
4.如權利要求3所述的微型網關，其特征在于，該收發單元更傳送一啟動完成信號至 該基站，使該基站根據該啟動完成信號，中斷該基站與該移動裝置的連線。
5.如權利要求4所述的微型網關，其特征在于，更包含一儲存單元，儲存一對應關系表，該對應關系表指示該移動裝置對應至該微型基站；其中，該處理單元是根據該對應關系表，選取該微型基站。
6. 一種微型基站，一網絡系統包含該微型基站、一基站及一微型網關，該微型基站通過 該基站連線至該微型網關，該微型基站包含一寬頻收發單元，通過該基站接收由該微型網關所傳送的一啟動信號；一射頻收發單元；以及一處理單元，于該寬頻收發單元接收該啟動信號后，啟動該射頻收發單元；其中，該寬頻收發單元更于該處理單元啟動該射頻收發單元后，傳送一回應信號至該 微型網關。
7.如權利要求6所述的微型基站，其特征在于，該射頻收發單元更于啟動后，與一移動 裝置進行連線。
8.如權利要求6所述的微型基站，其特征在于，該處理單元更判斷該射頻收發單元于 一參考時間長度內處于閑置狀態，該處理單元更于判斷該射頻收發單元處于閑置狀態后， 關閉該射頻收發單元。
9.一種用于一基站的通訊方法，一網絡系統包含一微型基站、該基站及一微型網關，該 微型基站通過該基站連線至該微型網關，該通訊方法包含下列步驟(a)令該基站判斷一移動裝置進入該基站的一信號范圍內；(b)令該基站于該步驟(a)后，傳送一通知信號至該微型網關，使該微型網關傳送一啟動信號；(C)令該基站于該步驟(b)后，中繼該啟動信號至該微型基站，使該微型基站于接收該 啟動信號后，啟動該微型基站的一射頻收發單元以及傳送一回應信號；以及(d)令該基站于該步驟(C)后，中繼該回應信號至該微型網關。
10.如權利要求9所述的通訊方法，其特征在于，更包含下列步驟(e)令該基站于該步驟(d)后，自該微型網關接收一啟動完成信號，該啟動完成信號表 示該微型基站已被啟動；以及(f)令該基站于接收該啟動完成信號后，中斷該基站與該移動裝置的連線。
11.一種用于一微型網關的通訊方法，一網絡系統包含一微型基站、一基站及該微型網 關，該微型基站通過該基站連線至該微型網關，該通訊方法包含下列步驟(a)令該微型網關自該基站接收一通知信號；(b)令該微型網關于該步驟(a)后，選取該微型基站；(c)令該微型網關于該步驟(b)后，傳送一啟動信號至該微型基站，使該微型基站于接 收該啟動信號后啟動該微型基站的一射頻收發單元及傳送一回應信號；以及(d)令該微型網關于該步驟(c)后，通過該基站接收由該微型基站所傳送的該回應信號。
12.如權利要求11所述的通訊方法，其特征在于，更包含下列步驟(e)令該微型網關于該步驟(d)后，傳送一啟動完成信號至該基站，該啟動完成信號表 示該微型基站已被啟動。
13.如權利要求12所述的通訊方法，其特征在于，更包含下列步驟令該微型網關于該步驟(b)前，儲存一對應關系表，該對應關系表指示該移動裝置對 應至該微型基站；其中，該步驟(b)是根據該對應關系表，選取該微型基站。
14.一種用于一微型基站的通訊方法，一網絡系統包含該微型基站、一基站及一微型網 關，該微型基站通過該基站連線至該微型網關，該通訊方法包含下列步驟(a)令該微型基站通過該基站接收由該微型網關所傳送的一啟動信號；(b)令該微型基站于該步驟(a)后，啟動該微型基站的一射頻收發單元；以及(c)令該微型基站于該步驟(b)后，傳送一回應信號至該微型網關。
15.如權利要求14所述的通訊方法，其特征在于，更包含下列步驟 令該微型基站于該步驟(b)后，與一移動裝置進行連線。
16.如權利要求14所述的通訊方法，其特征在于，更包含下列步驟(d)令該微型基站判斷該射頻收發單元于一參考時間長度內處于閑置狀態；以及(e)令該微型基站于該步驟(d)后，關閉該射頻收發單元。
全文摘要
一種微型基站、基站、微型網關及其通訊方法。該微型基站通過該基站連線至該微型網關。該微型網關于一參考時間長度內處于閑置狀態時，會關閉其射頻收發模組。該基站判斷一移動裝置進入該基站的一信號范圍內之后，該基站會傳送一通知信號至該微型網關。該微型網關接收該通知信號后，通過該基站傳送一啟動信號至該微型基站。該微型基站于接收該啟動信號后，啟動其射頻收發單元，且通過該基站傳送一回應信號該微型網關。由于該微型基站僅在需服務移動裝置時才啟動其射頻收發單元，因此可節省電力的消耗，且降低與周遭其他微型網關間的信號干擾。
文檔編號H04W88/08GK102083242SQ20091025310
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者林益宏, 許亨仰, 許獻聰, 邱簡謙 申請人:財團法人資訊工業策進會