專利名稱:擴頻通訊系統中執行切換的方法和裝置的制作方法
技術領域:
本發明一般地涉及無線通訊系統,而且特別地涉及擴頻通訊系統中的切換。
人們知道無線通訊系統使用切換的方法,該方法中遠程單元(如蜂窩用戶)在通訊系統內部的各基站間切換。具體地講,當一個遠程單元進入服務基站的覆蓋范圍的邊界時,服務基站和遠程單元間逐漸增加的路徑損耗可能導致出現相鄰的基站能更好地為遠程單元服務的情況。如電子工業聯盟/電信工業聯盟臨時標準95A(TIA/EIA/IS-95A)中描述的那樣,這樣一個采用切換方法的通訊系統為碼分多址(CDMA)擴頻通訊系統。(EIA/TIA的聯系地址為紐約華盛頓DC20006,2001 Pennsylvania區)。通過同時監測幾個基站(此處指活動基站集)并當發現具有較強信號的基站時替換掉活動基站集內部的一個基站,可以能夠實現CDMA通訊系統中的切換。雖然TIA/EIA/IS-95A給出一個用于CDMA基站和采用其它通訊系統協議(如高級移動電話業務(AMPS)協議)的基站之間切換的方法,但是TIA/EIA/IS-95A并沒有給出什么時候會發生這樣的切換?;谶@一原因,將從CDMA向其它系統協議切換方法的開發任務留給了設備制造商。
從CDMA向AMPS協議切換的現有技術方法如
圖1的圖解所示。參考圖1,通訊系統100包括眾多的具有對應覆蓋范圍122-128的CDMA基站101-107,通訊系統100還包括眾多的具有對應覆蓋范圍126-132的AMPS基站109-115,遠程單元117按AMPS和CDMA協議均能工作。t=1時,沿路徑119移動的遠程單元117處于非邊界(Non-border)CDMA基站(非邊界基站指沒有相應AMPS覆蓋區的那些CDMA基站)101和103的軟切換狀態(即與一個以上的基站進行通訊)。t=2時,遠程單元117進入覆蓋區126,并繼續保持與非邊界CDMA基站101和103通訊的軟切換狀態,并且還與邊界CDMA基站105通訊。t=3時,遠程單元117離開覆蓋區124,并被置于與非邊界CDMA基站101和邊界CDMA基站105進行通訊的軟切換狀態。最后,t=4時,遠程單元117離開覆蓋區122,只與邊界CDMA基站105進行通訊。
當遠程單元117不再與非邊界CDMA基站進行通訊時,從CDMA切換到AMPS協議的現有技術方法是將遠程單元117立即切換到AMPS基站109。換句話說,由于與非邊界CDMA基站101失去通訊聯系,遠程單元117被立即切換到AMPS基站109。由于過早地將遠程單元117切換到AMPS基站109而導致了CDMA容量的浪費,從CDMA切換到AMPS協議的現有技術方法效率很低。
因而在擴頻通訊系統中需要克服現有技術缺陷的切換方法和裝置。
圖1說明了采用碼分多址(CDMA)協議和高級移動電話業務(AMPS)協議的無線通訊系統。
圖2為能夠實現本發明基站接收機的最佳實施例的方框圖。
圖3為能夠實現本發明基站發射機的最佳實施例的方框圖。
圖4說明了根據本發明的最佳實施例的以雙向軟切換方式工作的遠程單元的方框圖。
圖5說明了根據本發明的最佳實施例的將遠程單元從CDMA協議切換到AMPS協議的最佳實施例的邏輯流程圖。
圖6說明了根據本發明的另一實施例的CDMA通訊系統的運行方法流程圖。
圖7說明了根據本發明的另一實施例的將遠程單元從CDMA協議切換到AMPS協議的邏輯流程圖。
一般地規定,通過比較遠程單元的相移測量值與臨界值和從CDMA基站的有效集中確定一個參考CDMA基站,使CDMA協議切換到AMPS協議,接下來,計算有效集中的每個CDMA基站的校正相移,將遠程單元切換到位于CDMA覆蓋區具有最小校正相移的AMPS基站。在切換到AMPS基站之前遠程單元一直等待收到一個臨界值,允許遠程單元在被切換到AMPS基站覆蓋區之前更進一步地深入移動到邊界小區的CDMA覆蓋區,從而增加了CDMA系統的容量。
本發明包括擴頻通訊系統中進行切換的方法,該方法包含測量遠程單元非校正相移的步驟,及比較測量的相移和臨界值的步驟。校正測量的相移,并根據校正的相移和比較結果切換遠程單元。
另一實施例包括擴頻通訊系統中進行切換的方法,該方法包含在第一基站和遠程單元之間在第一頻率上進行通訊的步驟和測量遠程單元相移的步驟。將相移與臨界值比較,第一基站和遠程單元之間的通訊根據比較結果發生在第二頻率點上。
而另一實施例包括碼分多址(CDMA)通訊系統中進行切換的方法,該方法包括與眾多基站進行通訊的步驟和測量眾多基站相移的步驟。從多基站中確定存在的基站是否是非邊界基站,并將基站的相移測量值與臨界值進行比較。校正相移測量值,并根據校正的相移測量值切換遠程單元。
一個備選實施例包括通訊系統中實施切換的設施,該備選實施例包含測量遠程單元未校正相移的方法,與測量方法一起將測量的相移與臨界值進行比較的方法,與比較方法一起用于校正測量相移的方法,及與校正方法一起用于根據校正后的相移和比較結果進行切換遠程單元的方法。
圖2為用于接收遠程單元的發射信號230的基站接收機200的最佳實施例的方框圖。本最佳實施例中,基站接收機200被包含在CDMA基站101~107中。正交編碼的擴頻數字信號230在接收天線231被接收到,并在被236解擴和解調成同相240和正交分量238之前被接收機232放大。解擴數字采樣分量238和240然后被分組成采樣信號的預定長度分組(group)(即64樣本長度分組),采樣信號被分別輸入到以快速哈達瑪變換器242,244形式存在的正交解碼器中,快速哈達瑪變換器將正交編碼信號分量解擴,并分別產生眾多的解擴信號分量246、260(即當64個采樣長度分組被輸入后,就產生64個解擴信號)。而且,每個變換器的輸出信號246,260具有相關的沃爾什系數符號,系數符號將每個具體的正交編碼從相互正交編碼集中識別出來。(即當64采樣長度分組被輸入后,然后6位長度的系數數據符號可與變換器輸出信號相關,以指示具體的64位長度正交編碼與變換器的哪個輸出信號相對應)。來自接收機200每個支路的結果信號256的每個分組中,具有相同沃爾什系數的能量值將在加法器264處被相加,以提供累加能量值分組266。系數(index)為i的累加能量值266分組中的能量值對應于采樣信號分組中與第i個沃爾什符號對應的置信度測量值,該采樣信號產生累加能量值分組266。具有相關系數的累加能量值分組然后被送到軟判決度量發生器268,在這里確定每個編碼數據位的單個度量,然后產生組合軟判決數據270的單集。組合軟判決數據270然后在解碼器276的最大似然的最終解碼之前,被去交織器272進行去交織。
圖3為將信號310發射給遠程單元的CDMA發射機300的最佳實施例的方框圖。最佳實施例中,發射機300被包含在CDMA基站101~107中。發射機300最好是符合TIA/EIA/IS-95A規定的發射機。發射機300包括卷積編碼器312,交織器316,正交編碼器320,調制器324,上變頻器(upconverter)328,天線329。
運行過程中卷積編碼器312以特定位速率(即9.6千比特/秒)接收信號310(業務信道數據位流)。輸入的業務信道數據位流310通常包括被聲編碼器變成數據的話音數據、純數據,或兩種類型數據的組合。卷積編碼器312將輸入數據位流310用利于隨后最大似然解碼的編碼算法(即卷積或塊編碼算法)以固定編碼速率編碼成數據符號。例如,卷積編碼器312以一個數據位比兩個數據符號的(即1/2速率)的固定編碼速率將輸入數據信流310(以9.6kb/s的速率接收)編碼,從而使卷積編碼器312的數據符號314的輸出速率為19.2千符號/秒。
數據符號314然后被輸入到交織器316。交織器316按符號電平對輸入數據符號314進行交織。在交織器316中,數據符號314被分別地輸入到定義數據符號314塊大小的預定義矩陣。數據符號314被輸入到矩陣內部的相應位置,從而按一列接一列的方式填充矩陣。數據符號314被從矩陣內部的相應位置輸出,從而按一行接一行的方式清空矩陣。典型情況下,矩陣為行列數相等的方陣;然而,為了增加連續輸入的非交織數據符號間的輸出交織間距,也可以選擇其它類型的矩陣。交織后的數據符號318以與輸入(即19.2千符號/秒)相同的數據符號速率由交織器316輸出。由矩陣定義的數據符號塊的預定義大小從預定義長度的傳輸塊內能以預定義符號速率傳輸的數據符號的最大數中推算出來。例如,如果傳輸塊的預定義長度為20毫秒,數據符號塊的預定義大小就為19.2千符號/秒乘以20毫秒,等于384個數據符號,從而定義了一個16乘24的矩陣。
交織后的數據符號318被輸入到正交編碼器320。正交編碼器320將正交碼(即64維的沃爾什碼)模2相加到每個交織及擾碼后的數據符號318。例如,64維(64-ary)正交編碼中,交織及擾碼后的數據符號318分別被64符號正交碼或其逆(inverse)替換。這些64正交碼最好與來自64乘64哈達瑪矩陣的沃爾什碼對應,哈達瑪矩陣中沃爾什碼為矩陣的單個行或列。正交編碼器320重復地輸出與以固定符號速率(即19.2千符號/秒)的輸入數據符號318對應的沃爾什碼或其逆322。
沃爾什碼序列322是為在被調制器324調制的通訊信道上傳輸作準備的。擴展碼是以固定碼片速率(如1.228M碼片/秒)輸出的用戶特別定義的符號序列或專門的用戶碼。而且,由用戶碼擴展的編碼碼片由一對短偽隨機碼(即與長碼相比時的短碼)擾碼后產生I信道和Q信道的擴展序列碼。I信道和Q信道的碼擴展序列通過驅動一對正弦信號的電平功率控制來雙相調制一對正交的正弦信號。正弦輸出信號被相加,帶通濾波,變換成RF頻率,放大,經由上變換器328濾波,并經天線329輻射,以完成信道數據位流310的發射傳輸。
本發明最佳實施例中,校正相移(定義為基站發射信號和相應的發自遠程單元的接收信號之間的校正時間),被有效集每個CDMA基站用來確定何時將遠程單元從CDMA切換到AMPS協議。雖然通過在CDMA和AMPS協議之間切換遠程單元的描述來說明最佳實施例,普通的熟練技術人員將認識到遠程單元也可切換到其它的系統協議(例如個人數字蜂窩(PDC)系統,聯邦數字蜂窩(USDC),總體接入通訊系統(TACS))。在說明將遠程單元從CDMA切換到AMPS協議的最佳實施例之前,先直觀地討論用于CDMA基站的校正相移理論。
校正相移的測量可參考圖4解釋說明確定遠程單元的未校正相移的最佳實施例。如圖4所示,遠程單元405位于CDMA基站401和403之間,CDMA基站401提供參考導頻(參考導頻被遠程單元405用于上行傳輸的定時)。遠程單元405與CDMA基站401的距離為(x-a),與CDMA基站403的距離為(b-x)。在時刻t0,CDMA基站401和403都分別向遠程單元405發射相同的下行信號407和409。在t1時刻,發自CDMA基站401的下行信號407到達遠程單元405。在t2時刻,遠程單元405通過發射上行信號411來響應CDMA基站401的下行信號407。在t3時刻,上行傳輸信號411到達CDMA基站401,最后在時刻t4上行傳輸信號411到達CDMA基站403。
因為CDMA基站401向遠程單元405提供參考導頻,所以遠程單元405在收到下行傳輸信號407(參考導頻)之后激活(initiate)上行傳輸信號411。因而CDMA基站401測量Φ1相移,其中Φ1=t3-t0=2*(x-a)/C,其中C為下行信號407的傳播速度。由于上行傳輸411先于下行傳輸信號409到達遠程單元405之前被激活,所以CDMA基站403將測量非校正相移Φ2,其中Φ2=t4-t0=(x-a)/C+(b-x)/C=1/2*Φ1+(b-x)/C。
由于上行傳輸411先于下行傳輸409到達移動單元405之前被激活的事實,所以非參考CDMA基站403將通過測量相移Φ2一直處于對它與遠程單元之間的相移進行估值的狀態中。因為這樣的原因,在推導基站403和遠程單元405之間校正相移時必須將參考CDMA基站的相移(Φreference)考慮進來。
利用TIA/EIA/IS-95A協議,當需要導頻強度測量報文(PSMM)時,遠程單元405將向CDMA基站401和403報告遠程單元405正在使用哪個CDMA基站作為參考導頻。而且,遠程單元405還將提供接收信號407和409之間的時間差(ψ)。PSMM提供的接收信號407和409之間時間差本身只能說明遠程單元405距離CDMA基站401比距離CDMA基站403近多少。然而,如果已知確定的參考導頻和任何Φ,可通過等式求出校正相移(Θ1,Θ2)。
Θ1=Φ1,Θ2=2*Φ2-Φ1,ψ=Φ2-Φ1雖然上面的例子解釋說明了當遠程單元處于兩個CDMA基站間的軟切換狀態時如何求得Θ1和Θ2,但是這種分析可推廣到遠程單元與多于兩個CDMA基站的N路切換時的情況。確定何時從CDMA切換到AMPS圖5解釋說明了遠程單元從CDMA協議切換到另一種系統協議的最佳實施例的邏輯流程圖。最佳實施例中,遠程單元從CDMA協議切換到AMPS協議。最佳實施例中,軟切換狀態的所有基站的未校正相移(Θ1,Θ2,Θ3)與相移臨界值(τ1,τ2,τ3)相比較,確定遠程單元從CDMA協議向AMPS協議切換。遠程單元被切換到作為具有最小校正相移的CDMA基站的基礎的AMPS基站。
邏輯流程開始于步驟501,臨界計數值為0。該最佳實施例中,臨界計數值被用來確定已發生了多少次臨界事件。步驟503,基站檢查確定是否接收了臨界事件。該最佳實施例中,只有邊界CDMA基站被指定了相移臨界值(τ)。這樣,任何收到的臨界事件指示至少有一個邊界CDMA基站是有效集的一部分。備選實施例中,如果非邊界CDMA基站位于有效集中,將不允許臨界情況,因而如果有一個非邊界CDMA基站位于有效集中就不會收到任何臨界事件。最佳實施例中,如果與遠程單元處于軟切換狀態的任一個CDMA基站具有超過相移臨界值(τ1)的非校正相移的話,就會收到一個臨界事件。具體地講,如果Φi>τ1就會收到一個臨界事件。
接下來,如果在步驟503,遠程單元未收到臨界事件,那么邏輯流程圖就簡單地返回到步驟503,否則的話邏輯流程將繼續到步驟505。步驟505中,基站通知基礎通訊設備已發生了臨界事件,基礎通訊設備(例如未畫出的中心基站控制器)將確定呼叫狀態。最佳實施例中,呼叫狀態向基礎通訊設備指示服務基站和遠程單元的確定切換狀態(1路,2路,3路,…等等)。接下來,步驟506,基礎通訊設備確定有效集中是否至少有一個CDMA基站為非邊界CDMA基站。備選實施例中,步驟506可確定有效集中的大多數CDMA基站是否是非邊界CDMA基站,但在最佳實施例中,邊界小區和非邊界小區之間的軟切換不會將遠程單元的切換激活到潛在的(underlying)AMPS基站,即使臨界事件發生也不會。因而,如果在步驟506確定了至少一個服務的CDMA基站為非邊界基站的話,那么邏輯流程就返回到步驟503,否則的話邏輯流程將繼續到步驟507。
步驟507,基礎通訊設備確定遠程單元目前是否為1路切換,如果是這樣的話,邏輯流程就繼續到步驟509,此處遠程單元被切換到潛在的AMPS基站。如果在步驟507,確定遠程單元目前不是1路切換,那么就在步驟511向遠程單元要求PSMM。
由于服務CDMA基站與遠程單元間的路徑損耗,PSMM可能不能到達基礎通訊設備。這樣可能導致不能確定Φreference,以及服務CDMA基站的校正相移(Θ1,Θ2,Θ3)不可得的情形。因為這種原因,在步驟513,基礎通訊設備確定是否收到了PSMM。如果在步驟513,基礎通訊設備確定未收到PSMM,邏輯流程將繼續到確定Φi>>τ1是否成立的步驟527。這通過在其中(Φi-τ1)被比較的第二臨界值δi完成,并檢查(在步驟527) (Φi-τi)>δ1成立否。如果在步驟527(Φ1-τ1)不大于δ1,那么流程圖就終止于步驟537,此處遠程單元被切換到作為收到臨界事件的CDMA基站的基礎的AMPS基站。
如果步驟527確定(Φi-τ1)>δ1,那么步驟531就確定目前的臨界計數值是否為零。如果在步驟531確定當前的臨界計數值為零,那么當前的臨界計數值就在步驟532被置為1,邏輯流程將返回到步驟503。如果在步驟531確定當前臨界計數值不為零,那么將獲得保留的CDMA基站的相移測量值(步驟533),遠程單元被優先切換到作為具有最小相移的CDMA基站的基礎的AMPS基站。
返回步驟513,如果確定已收到PSMM,邏輯流程圖將繼續到從PSMM中提供參考導頻的CDMA基站的識別(identity)被使用的步驟515。接下來,在步驟517,由蜂窩基礎通訊設備按上面描述的方法確定Φ1,Φ2和Φ3。一旦知道了Φ1,Φ2,Φ3和提供參考導頻的CDMA基站的識別,就可計算Θ1,Θ2和Θ3(步驟521)。在步驟523,確定具有最小Θ值的CDMA小區,而且遠程單元被切換到與具有最低Θ值的CDMA小區相對應的潛在的AMPS基站。在切換到AMPS基站之前一直等到CDMA基站收到一個臨界事件,這樣允許遠程單元在被切換到增加CDMA系統容量的潛在的AMPS基站之前更遠地深入到邊界小區的CDMA覆蓋區域。
圖6解釋說明了根據本發明備選實施例的CDMA通訊系統600的運行。如圖6所示的遠程單元607正行進在CDMA基站603和CDMA基站605之間,其中CDMA基站603只能在F1和F2組內的頻率上運行,CDMA基站605只能在F2組中的頻率上運行還示出了只能支持F1組中的頻率的CDMA基站601。備選實施例中,在進入CDMA基站603和CDMA基站605之間的軟切換之前,根據校正相位測量的臨界事件將遠程單元607從F1組內的一個頻率切換到F2組內的一個頻率。
通訊系統600的運行過程如下所示時刻t0,遠程單元607在F1組內的頻率上運行,并與CDMA基站603進行通訊。時刻t1,遠程單元607的相移變得大于臨界值,這向CDMA基礎通訊設備指示了遠程單元607正在向CDMA基站605移動,并可能需要進入與CDMA基站603和CDMA基站605軟切換的狀態。由于遠程單元607(運行在F1組的頻率上)不能被設置到與CDMA基站603和CDMA基站605之間軟切換的模式,遠程單元607被切換到F2組內的頻率。在時刻t2,遠程單元607離CDMA基站605足夠近,它可被設置到CDMA基站603和CDMA基站605之間軟切換的模式。最后在時刻t3,遠程單元走出CDMA基站603的覆蓋區,并只在F2組內的頻率上與CDMA基站605進行通訊。除了隨著遠程單元607移向CDMA基站605從頻率F1切換到F2之外,遠程單元607也可能根據向CDMA基站603的接近和超過臨界值的情況切換回F1組內的頻率。這將允許遠程單元607最后進入只支持F1組內的頻率的與CDMA基站601軟切換的狀態。
圖7說明了根據本發明備選實施例的CDMA通訊系統600的運行流程圖。邏輯流程開始于步驟701。在步驟703,基礎通訊設備確定遠程單元607是否工作在與F1組有關的頻率上。如果在步驟703確定遠程單元607工作在與F1組有關的頻率上,邏輯流程就繼續到步驟705。在步驟705,小區基礎通訊設備確定遠程單元607是否越過臨界線。該備選實施例中,通過為遠程單元確定Φ值來確定遠程單元607的Φ值是否大于臨界值(τ)并按上面所述完成本步驟。如果在步驟705確定遠程單元607的Φ值未超過臨界值,邏輯流程就簡單地返回到步驟705。如果在步驟705確定遠程單元607的Φ值已超過臨界值,遠程單元就切換到與F2有關的頻率上,邏輯流程圖返回到步驟703。
返回步驟703后,如果在步驟703確定遠程單元607不是工作在與F1組有關的頻率上,邏輯流程圖就繼續到小區基礎通訊設備確定遠程單元607是否越過臨界線的步驟709。備選實施例中,通過為遠程單元607確定Φ值,并確定遠程單元607的R值是否低于臨界值(τ)來按上面的所述完成本步驟。如果在步驟709確定遠程單元607的Φ值不小于臨界值,邏輯流程圖就簡單地返回到步驟709,如果在步驟709確定遠程單元607的Φ值已低于臨界值,邏輯流程圖就繼續到遠程單元被切換到與F1組有關的頻率上的步驟711,然后邏輯流程圖就繼續到步驟703。
對于本發明,具體細節及上面提到的附圖的說明解釋并不意味著限制了本發明的范圍。例如,除了從CDMA向AMPS協議切換之外,本發明可被用來進行CDMA小區內的硬切換。發明者的意愿是在不違背本發明的精神和范圍情況下可對本發明進行各種形式的調整,并且希望所有這樣的調整在下述的權利要求范圍內進行。
權利要求
1.擴頻通訊系統中進行切換的方法,該方法包含步驟測量遠程單元的未校正相移,產生一個測量相移;比較測量相移與臨界值,產生一個比較結果;校正測量相移,產生一個校正相移;而且根據校正相移和比較結果切換遠程單元。
2.權利要求1的方法,其中校正測量相移的步驟包括確定一個參考基站,產生一個確定的參考基站;而且根據測量的相移和確定的參考基站確定校正相移。
3.權利要求1的方法,其中切換遠程單元的步驟包括確定一個最小校正相移測量值;而且將遠程單元切換到具有第一覆蓋區的第一個基站,所述的第一覆蓋區與第二個基站的第二覆蓋區有關,所述第二基站具有最小的校正相移測量值。
4.權利要求1的方法進一步包括步驟確定非邊界基站是否為有效集的一部分,以產生一個確定;而且根據該確定、校正相移和比較結果,切換遠程單元。
5.權利要求1的方法,其中擴頻通訊系統為碼分多址(CDMA)通訊系統。
6.碼分多址(CDMA)通訊系統中的切換方法,該方法包含步驟與眾多基站通訊;測量眾多基站的相移,以產生眾多的相移測量值;確定眾多基站內存在的基站是否為非邊界基站,以產生一個基站確定;將眾多相移測量值與眾多臨界值比較,以產生一個比較結果;校正眾多的相移測量值,以產生眾多的校正相移測量值;而且根據眾多校正相移測量值、比較結果以及基站確定進行遠程單元切換。
7.權利要求11的方法,其中校正眾多相移測量值的步驟包括確定一個參考基站,以產生一個確定的參考基站;而且根據確定的參考基站和眾多的相移測量值,確定眾多的校正相移。
8.通訊系統中執行切換的裝置,該裝置包含用于測量遠程單元的未校正相移來產生測量相移的裝置;與測量裝置連接在一起的,用于比較測量相移和臨界值以產生比較結果的裝置;與比較裝置連接在一起的,用于校正測量相移以產生校正相移的裝置;與校正裝置連接在一起的,用于根據校正相移和比較結果切換遠程單元的裝置。
9.權利要求14的裝置,其中擴頻通訊系統為碼分多址(CDMA)通訊系統。
10.權利要求14的裝置,其中切換遠程單元的裝置包含將遠程單元從碼分多址(CDMA)協議切換到高級移動電話業務(AMPS)協議的裝置。
全文摘要
通過比較遠程單元(405)的相移測量值和臨界值(503),并且從CDMA基站(515)的有效集中確定一個參考CDMA基站401,來進行從碼分多址(CDMA)協議到高級移動電話業務(AMPS)協議的切換。接下來,為有效集(521)中的每個CDMA基站計算校正相移,將遠程單元(405)切換到作為具有最小校正相移(525)的CDMA覆蓋區域(126)的基礎的AMPS基站(109)。
文檔編號H04W36/14GK1194740SQ97190565
公開日1998年9月30日 申請日期1997年2月7日 優先權日1996年5月10日
發明者巴里J·梅尼奇, 詹姆斯P·奧爾德里奇, 塞繆爾D·費爾南德斯 申請人:摩托羅拉公司