无线系统和用于无线 系统的用户终端 本发明涉及一种提供无线本地回路的无线系统，该系统包括一个固定网络和多个用户终端，该固定网络包括至少一个交换机、至少一个用户数据库和基站，用户终端经过无线通路与该固定网络通信，每个用户终端包括一个无线收发信机，一个具有电池后备单元的电源，用于在一个基站和该用户终端之间的无线通路上测量信号电平和信号质量的装置，和用于测量电源的电池后备单元的充电电平的装置。
在建立通常的基于电缆的电信网中最昂贵和最费时的部分是敷设电缆，电缆将每个用户连接到本地交换机。在许多情况中，在没有用户线可用和接入它们特别昂贵特慢或者不实用的地区，最好用能容易和快速建立的无线连接代替固定用户电缆，将各用户连接到公共电话交换网(PSTN)。于是，该用户网以与普通地移动电话网同样的方式包括与交换机连接的基站，与所述基站无线连接的用户终端(移动电话)。这样一种系统被称作无线本地回路(WLL)。因为一个WLL无线系统一般是普通公共电话交换网的扩展，所以它典型地使用了电话网的普通编号。另外也可能使用移动电话网的编号。到一个WLL用户电话号码的呼叫通常使得呼叫路由总是到一个和相同的交换机以及与其连接的基站，基站经无线通路寻呼该用户。把任何普通的电话机连接到该WLL无线系统是可能的，这样该无线通路对于用户是不可见的，并且通过基站在该WLL电话机和交换机之间提供了点对点连接。
该WLL网操作人员通常负责无线通路两端的设备。基站设备直接与该网连接，这样可相对容易地监视。然而，操作人员也应该能够在该无线通路的另一端对用户终端进行监视。如果由用户终端接收的信号的电平或质量太低，则该呼叫的质量低劣或对该用户终端的呼叫将被完全禁止。这相应于固定网中的质量低劣或用户断路。此外，在WLL应用中，操作人员不能象在有线电话网中那样经用户线向用户终端提供电源，电源必须在用户终端位置本地产生。这意味着必须为用户终端提供电池后备单元，以确保在各种情况下例如在电源故障期间的连接。因此，应该可能还对用户终端的电源、电池后备单元的充电电平进行监视，最好还能对与充电电流的供给有关的任何故障进行监视。
在空闲状态下，普通移动电话网的移动电话机对所接收的无线信道的信号电平和质量执行某些种类的测量。一个典型的移动电话机还测量电池的充电电平。然而，仅对移动电话的使用者实施这些测量，在普通移动电话网中该使用者负责其自己移动电话的工作状态。测量信息在移动电话机的显示器上显示给使用者，如果检测到某种故障，则向该使用者告警。美国专利5,142,563公开了一种类似的申请，其中无线电话的便携部分监视其电池电源的电压电平，并且当该电压电平下降时，发送一个信号给该无线电话的固定部分即所谓的基站，该信号使基站指向快速充电状态，以等待该无线电话被设置在基站的充电装置上。该基站打算与一有线电话网的普通用户线连接。然而，通常移动电话网或固定网的操作人员并不负责无线终端即用户的移动电话机的工作状态，而所提供的仅是有关终端没备的状态的本地指示，这种指示被提供给用户或供该终端设备的内部使用。然而，对于一个WLL网的操作人员来说这种本地指示是不合适的，因为它的使用将需要重复地访问该移动电话机或无线电话机，这样将是极困难的，并且在各检查之间意味着长的时间间隔。一个WLL网的操作人员需要那种在一个地方中心化的信息，以便他能控制网络的接通度和维护的需要。
本发明的目的是提供一种具有无线本地回路和收集上述信息的无线系统。
实现这一发明目的是利用一种类似于在本说明书引言段落描述的无线系统来实现的，按照本发明该系统的特征在于用户终端以预定间隔或响应于预定测试结果以一个预定记录消息向固定网发送有关电池后备单元和/或电源状态的测试结果，和该无线网的所述至少一个用户数据库保持有关用户终端的电源状态和/或电池的充电电平的信息，以及有关由该用户终端测量的信号电平和信号质量的信息。
按照本发明，用户终端以一个特定的测试记录消息向网络报告关于电源和/或电池后备单元和所接收信号的电平和质量的测试结果。一旦信令连接建立，该消息就能以合适的间隔和在特定的情况下发送。测试记录消息被用于更新固定网的用户数据库。该数据库包含有关用户终端的电源状态和/或电池后备单元的充电电平的信息，和有关由用户终端测量的信号电平和质量的信息，以便检测有关电池后备单元的故障。如果例如希望从用户终端得到有关中断电池后备单元的充电电流的报告，本发明提供了一种防止由于一般电源故障使网络过载的方法，但是该方法在电池后备单元被用尽之前确保了有关充电电流的个别中断所需信息的传送。
在WLL网中，有关电池后备单元和连接质量的信息的组合处理能够在某些情况下提供主要信息。例如当通过不同方法以不同时刻，例如通过聚集和太阳能电池供电时这样一种情况可能发生。如果给予有关某一连接质量不好的信息的报告总是包括一个标识该特定电源方法的部分，则由个别方法可能导致的设备故障被发现。
该测试结果能在一个定时器的控制下以预定的间隔发送固定网。该定时器最好是一个周期位置更新定时器，测试记录消息总是在该过程期间发送。在一个WLL网中，用户终端被设置在各固定位置，因而没有必要使用任何种类的周期位置更新过程；然而，使用按照本发明的控制过程的这种过程是十分有利的。这样有可能在本用户终端和无线网络中稍微修改地提供位置更新特性。在空闲状态下，网络操作人员能够利用周期位置更新定时器装置控制两个连续测试报告消息之间的间隔。
除了周期报告以外，测试报告消息可被发送以响应预定的测试结果。如果在呼叫期间电池的状态变化，则该测试报告消息被立即发送。如果在空闲状态中状态变化或该无线通路测量指示故障情况，则当另一信令连接被建立时发送该测试报告消息。指示电池中故障的用户终端还能够启动位置更新程序以向网络通知该故障。
下面通过说明性实施例并参考以下附图对本发明进行描述，其中：
图1示出本发明的无线系统总括图；
图2示出本发明的用户终端的方框图。
图3表示在GSM系统中应用的一个测试报告消息。
本发明能适用于任何被用作无线本地回路(WLL)的无线系统中，以取代固定网和用户之间敷设的用户线。图1示出本发明的一个蜂窝无线系统的总括图，该系统以公知的无线网络例如GSM的应用为基础。一个WLL网甚至能作为一个普通移动电话网的一部分实现，在这种情况下，在同一个网络中存在WLL用户和移动电话用户。下面，将通过在泛欧移动电话网GSM中WLL网中的应用例子对本发明进行描述，然而，并不对本发明产生限制。
图1中所示无线系统包括一个交换机MSC、一个基站控制器BSC、多个基站BTS和大量用户终端SE。以与普通移动交换机相同的方式，交换机MSC包括一个用于连接呼叫的接线器，和一个呼叫控制计算机，当呼叫建立时，在该呼叫期间以及当该呼叫结束时，该呼叫控制计算机控制用户终端与该无线网络之间的所有信令，并且为一个基站BTS与用户终端SE之间的无线连接分配用于该呼叫的无线信道。无线网络的交换机MSC还有到公共电话交换网PSTN12的连接15，通过它连接到PSTN用户11或连接到其它网络22和它们的用户。
基站BTS也能够以与普通移动电话系统的基站相同的方式来实现，但是它的基本单元实际上是一组收发信机，其确切的数量由业务容量要求决定。
一个WLL用户终端SE典型地包括一个移动电话单元13和一个普通电话机14。该移动电话单元作为一个连接无线通路的接口单元工作，并为使用者提供一条通常的用户线，用户能够将其普通电话机14连接到该用户线上。然而，正如将要在下面结合图2所描述的，该用户终端也可以是一个便携移动电话机。
在WLL无线系统中，交换机MSC在一个用户终端的电话号码与位于由一个特定基站BTS或由几个基站形成的位置区域中的一个用户终端SE之间作出固定的组合。当存在对该电话号码的呼叫时，交换机MSC开始在由该电话号码指示的基站BTS的区域或在包含几个基站的位置区域中寻呼该用户终端。因为假设该用户的位置是相当永久的，所以移动管理功能和位置更新在该无线系统中并不是必须需要的。然而，在该无线系统中具有至少一个用户数据库，诸如与交换机MSC相组合的访问者位置寄存器VLR(该VLR保持有关交换机的区域内的用户的信息)，或归属位置寄存器HLR，其中有关整个网中用户的信息由中心统一管理。
图2示出了作为按照本发明的用户终端SE的一个移动电话机的组成。该SE包括一个天线3、一个双工滤波器28、一个接收机31、一个发射机29和一个合成器27。在接收方向，一个A/D转换器22，一个检测器23、去交错器24、一个信道译码器25、一个话音编码器26和一个扬声器以串联形式与接收机21连接。在发送方向，一个调制器30、TDMA脉冲格式发生器31，交错器32、一个信道编码器33、一个话音编码器34和一个话筒串联连接在发射机的前面。上述所有方框由一个定时和控制单元35控制，它管理所有出境和入境的消息。电源3从外部电源形成整个用户终端的工作电压Vcc，所述外部电源例如是由市电、太阳能电池或聚集体，或从作为后备电源的电池10的电压提供的电源电压。当连接外部电源时，电池3还作为电池10的充电装置。电源3不断地测量电池10的充电电平、其充电电流和/或一个外部电源2的状态，并将测试结果向控制单元35报告。接收机21对经无线通路从基站接收的信号电平进行测量，并报告该测试结果给控制单元35。译码器25通过例如丢失信息块的数量测量该基站的控制信道的信号质量，并将测试结果报告给控制单元35。控制单元35收集和分析上述测试结果。该控制单元35可能能在用户终端的显示器(图中未示出)上为用户显示这些测试结果，并且如果检测到某种故障，它能向用户告警。
按照本发明，用户终端以上面称作测试报告消息的特定消息向固定网报告测试结果。一旦信令连接在一个用户终端和基站之间建立时，该消息就能发送。如果控制单元35在电池10的状态中检测到一个变化、在呼叫期间该电池的充电电流中断和/或一个外部电源中的故障，则它立即产生和发送一个测试报告消息。如果电池的状态变化、其充电电流中断和/或如果外部电源存在故障或如果当用户终端处于空闲状态时无线通路的测量指示一种故障存在，则当下一个信令连接被建立时，控制单元35产生和发送一个测试报告消息。在通常情况下，用户终端以预定间隔向固定网发送测试结果。为了这一目的，用户终端的控制单元35包括一个特定的定时器；该定时器的期满启动一个新测试报告消息的发送。该定时器最好是一个用户终端的周期位置更新定时器，在这种情况下，当该定时器达到预定的时刻时，测试报告总是在一个位置更新过程期间发送。其中用户终端处于固定位置的一个WLL网并不是必须要求使用任何种类的周期位置更新过程，但是按照本发明，这种过程可用于消息的报告。
基站BTS接收由用户终端SE发送的测试报告消息，并将其传送给交换机MSC，交换机MSC将该测试结果传送给该网络的用户数据库，例如一个访问者位置寄存器VLR。该VLR保持有关用户终端的电池的充电电平，其充电电流的状态和/或外部电源各种故障的信息，以及有关由用户终端测量的信号电平和信号质量的信息。这些信息可以通过与普通移动电话用户的位置数据相同的机理被方便地保存。有利地是，该测试结果还能够传送到无线网络的操作和维护中心OMC。上述VLR还包括一个定时器，它最好是一个周期位置更新定时器，用于控制空闲状态中由用户终端发送的两个连续测试报告消息之间经历的时间。如果在前一个记录消息之后的一个预定时间内没接收到测试报告消息，则该VLR认为在用户终端存在故障或它被断路。
图3表示在GSM系统中应用的一个测试报告消息。该消息的各信息元从第一行开始为：
行A：事务标识符和协议鉴别符；
行C、D、E：无线通路的测试结果；在行C中为信息元的长度(长度)，在行D中为在一个测试周期期间最低的接收功率电平(C1低)，在行E中为在一个测试周期期间描述信号质量(例如下行链路信令无线计数器DSC)的最低值(DSC低)；
行F、G和H包含有关电池单元的测试结果。行E包含该信息元的长度(长度)；行G为电池的状态(告警状态)；行H为电池的电流充电电平(充电电平)。
以上有关附图和描述仅用于对本发明进行说明。按照本发明的无线系统和用户终端的细节能够在所附权利要求的范围内改变。