CN100361557C - 移动通信系统中进行越区切换的装置和方法 - Google Patents

移动通信系统中进行越区切换的装置和方法 Download PDF

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Abstract

在移动通信系统中，一种装置考虑移动台的移动速度来进行越区切换。搜索器计算给定搜索窗口中每一个PN相位的能量并将所检测的PN相位报告给控制器。然后控制器根据所检测的PN相位和先前检测的PN相位来确定移动台的移动方向和移动速度，并根据所确定的移动台的移动方向和移动速度而自适应地确定用于进行越区切换的导引信号接收强度阈值。

Description

移动通信系统中进行越区切换的装置和方法
技术领域
本发明一般地说涉及移动通信系统，具体地说，涉及考虑移动台的移动速度而进行越区切换的装置和方法。
背景技术
通常，移动通信系统将无线网络分成称之为“小区”的小区域，以便有效地管理频率资源，并且从移动台所处小区中的基站向所述移动台提供服务。期间，在移动台从服务小区移动到另一个小区时，对所述移动台进行越区切换，以便保持所述服务。
如上所述，在移动通信系统中，为保持通信，当移动台在小区之间移动时进行越区切换。目前已经建议有两种越区切换的方法：一种方法是软越区切换，而另一种方法是硬越区切换。软越区切换通过越区切换目标(或邻近)基站分配的信道和服务基站分配的信道进行服务，并在服务基站的信道质量低于预定阈值时放弃服务基站的信道。相反，在呼叫期间，当服务基站的信道质量低于预定阈值时，硬越区切换放弃服务基站的信道并将邻近基站的信道分配给所述移动台。
图1示出移动通信系统的总体配置。参考图1，移动台111-11n与它们相关的基站121-12n进行通信，所述基站由一个基站控制器(BSC)131来控制。基站控制器131-13n由一个移动交换中心(MSC)141来控制。如果移动台111想要通过无线网络(包括BS、BSC、和MSC)与公共交换电话网(PSTN)151的有线用户161进行通信，则移动交换中心141将移动台111通过PSTN 151连接到有线用户161来建立业务信道。
图2示出当移动台在重叠区(OL)中从位置a向位置b移动时所述移动台从服务基站BS1和邻近基站BS2接收的信号的强度变化，其中在重叠区中，服务基站BS1的服务区CELL1与邻近基站BS2的服务区CELL2重叠。
下面将参考图2来描述传统的软越区切换操作，在下面的描述中假设由服务基站BS1提供服务的移动台朝着邻近基站BS 2的小区区域CELL2移动。
当移动台处在BS1的服务区CELL 1与BS 2的服务区CELL 2相重叠的重叠区OL中时，在基站控制器的控制下发生软越区切换。即，由BS1提供服务的移动台在朝BS 2移动的过程中检测到来自BS 2的对应于预定越区切换加入阈值(add threshold)T_add的接收强度时，向基站控制器发送所述检测的强度。基站控制器在接收到所述检测的强度时确定BS 2是否可用。如果BS 2可用，则基站控制器分配BS 2与所述移动台之间的信道。在所述信道分配给BS 2时，BS 1和BS 2通过它们所分配到的信道向所述移动台提供服务。同时，随着所述移动台朝BS 2移动，所述移动台将检测到来自BS 1的信号强度低于预定越区切换撤销阈值(dropthreshold)T_drop。在这种情况下，所述移动台撤销当前的服务基站BS 1而只由BS 2提供服务。在这里，所述移动台在所接收的BS 1的信号强度低于越区切换撤销阈值T_drop的那个时刻开始推移一段保护时间T_Tdrop之后来撤销BS 1。即，所述移动台仅在所述信号强度持续低于T_drop一段保护时间T_Tdrop之后才撤销BS1，以避免所述信号强度瞬时低于越区切换撤销阈值T_drop时发生越区切换。
可是，这种方法对高速移动的移动台和低速移动的移动台同样地进行越区切换而没有考虑移动台的移动速度。在这种情况下，高速移动的移动台非常快地通过越区切换区，以致可能撤销呼叫。相反，低速移动的移动台可能进行不必要的越区切换。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种越区切换装置和方法，其中移动台通过测量特定导引信号的PN相位变化来预测所述移动台的移动方向和移动速度并根据所预测的信息来进行越区切换。
本发明的另一个目的是提供一种用于在移动台慢慢接近越区切换目标基站时增加越区切换起始阈值、以便在较迟的时间进行越区切换的装置和方法。
本发明的又一个目的是提供一种用于在移动台迅速接近越区切换目标基站时降低越区切换起始阈值、以便在较早的时间进行越区切换的装置和方法。
本发明的再一个目的是提供一种越区切换的装置和方法，用于在移动通信系统中考虑移动台的移动速度而自适应地调整导引信号的接收强度阈值。
为了到达上述及其它目的，本发明提供了一种用于移动通信系统中进行越区切换的装置，所述装置包括：搜索器，用于计算给定搜索窗口中每一个PN相位的能量并将所述检测的PN相位报告给控制器；和所述控制器，用于根据所述检测的PN相位和以前检测的PN相位来确定移动台的移动方向和移动速度，并根据所确定的所述移动台的移动方向和移动速度来自适应地确定用于进行越区切换的导引信号接收强度阈值。
在所述装置中，将所述搜索窗口构成为具有中心索引，后者是通过把具有邻近基站的PN相位偏置的掩码加到与服务基站同步的基准时间而得到的搜索窗口索引。
所述装置根据从所述PN相位改变计算的移动距离和所述PN相位改变所需的改变时间来计算所述移动速度。
在所述装置中，当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时，所述控制器判定移动台以低速离开特定的基站，于是，减小用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
其中，当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，所述控制器判定移动台以高速离开特定的基站，于是，增加用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
其中，当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位、以及所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时并且控制器判定移动台以高速朝特定的基站移动，于是，减小用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
其中，当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，所述控制器判定移动台以低速朝特定的基站移动，于是，增加用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
本发明还提供了一种用于移动通信系统中进行越区切换的方法，所述方法包括如下步骤：计算给定搜索窗口中每一个PN相位的能量并检测PN相位；根据所述检测的PN相位和以前检测的PN相位来确定移动台的移动方向和移动速度；和根据所确定的所述移动台的移动方向和移动速度来自适应地增大或减小用来进行越区切换的导引信号接收强度阈值，所述的移动台的移动方向和移动速度是通过PN相位中的变化和该变化所需的时间而确定的。
其中，将所述搜索窗口构成为具有中心索引，后者是通过把具有邻近基站的PN相位偏置的掩码加到与服务基站同步的基准时间而得到的搜索窗口索引。
其中，根据从所述PN相位改变计算的移动距离和所述PN相位改变所需的改变时间来计算所述移动速度。
其中，当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时，判定移动台以低速离开特定的基站，于是，减小用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
其中，当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，判定移动台以高速离开特定的基站，于是，增加用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
其中，当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时，判定移动台以高速朝特定的基站移动，于是，减小用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
其中，当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，判定移动台以低速朝特定的基站移动，于是，增加用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
通过下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的上述及其它目的、特征和优点将变得更明显。
附图说明
图1是说明移动通信系统的系统图；
图2是用于解释传统移动通信系统中进行的越区切换操作的示意图；
图3是用于解释用来确定以移动台的基准时间为中心的邻近基站的搜索间隔的方法的示意图；
图4是说明按照本发明实施例的移动台接收机的方框图；
图5是说明包括待搜索的PN相位的搜索窗口的示意图；和
图6是说明用于按照本发明实施例来考虑移动台的移动速度而确定越区切换的程序的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，对众所周知的功能和结构不进行详细描述，因为不必要的详细会使本发明模糊不清。
在此使用的术语“越区切换结束阈值”指的是一种导引信号的接收强度阈值，移动台借助该阈值通过测量来自服务基站的信号而请求越区切换。另外，术语“越区切换开始阈值”指的是一种导引信号的接收强度阈值，移动台借助该阈值通过测量来自邻近基站的信号而请求越区切换。
通常，在移动台中，搜索器与基站达到同步并测量邻近基站的导引信号强度。本发明实施例利用搜索器来预测移动台的移动方向和移动速度。另外，所述实施例根据所述移动速度而自适应地调整所述导引信号的接收强度阈值(来自邻近基站)。通常，移动台测量来自邻近基站的导引信号的接收强度，并在所测量的强度超过(或低于)阈值时，所述移动台将结果报告给所述基站，以便所述基站确定越区切换。可是，当所述移动台高速移动时，所述移动台在发出报告之前移出了越区切换区，以致不能正确地进行越区切换。然而，在所述移动台高速移动时，本发明实施例将所述阈值降低，使得可能在较早的时间发出报告，以便能够适当地进行越区切换。另外，当所述移动台低速移动时，所述实施例将阈值增加以避免过于频繁地发生越区切换，从而在适当的时间进行越区切换。
在移动通信系统中，搜索器的主要功能是获取移动台所在的小区中的基站产生的PN码并搜索邻近基站产生的PN码用于越区切换。在本发明的实施例中，通过搜索邻近基站，根据PN相位改变所需的时间来计算移动台的移动速度。
图3示出PN发生器的PN期的相位。所述搜索器通过获取PN码而达到与服务基站同步，然后通过从服务基站接收的同步信道消息获取系统时间信息。根据系统时间信息，移动台使移动台时间与起动寻呼和业务信道消息的80ms同步信号同步。已同步化的时间变成移动台的基准时间。根据该基准时间，移动台在搜索服务基站和邻近基站时，通过把具有分配给各个基站的导引信号偏置的掩码加到PN发生器，可以从基站搜索所需的导引信号。在这里，从服务基站向移动台提供邻近基站的PN偏置。
因此，根据移动台接收的来自邻近基站的导引信号，有可能计算移动台和目前的服务基站之间以及移动台和邻近基站之间的相对距离。通过设置来搜索邻近基站的搜索窗口来观察邻近基站的导引信号。另外，当移动台搜索来自邻近基站的信号时，搜索窗口的中心与通过搜索服务基站而得到的服务基站的信号到达时间一致。如果移动台与邻近基站之间的距离变得几乎等于移动台与目前的服务基站之间的距离时，将在为移动台搜索邻近基站而开的搜索窗口中心检测到邻近基站的PN相位。可是，如果在通过搜索窗口的中心之后检测到PN相位，则意味着移动台与邻近基站之间的距离比移动台与服务基站之间的距离长。否则，如果在通过搜索窗口的中心之前检测到所述PN相位，则意味着移动台与邻近基站之间的距离比移动台与服务基站之间的距离短。
图4示出按照本发明实施例的移动台接收机。参考图4，RF(射频)接收机41 1将通过天线接收的无线电信号下变频为IF(中频)信号，并再将IF信号变换为基带信号。放大器412在自动增益控制器(AGC)414的控制下对RF接收机411的输出信号进行放大，以便适应模数(A/D)转换器413的动态范围。A/D转换器413通过抽样和量化处理而将放大器412的输出信号转换成数字信号。自动增益控制器414对放大器412的增益进行控制，以便将放大器412的输出信号范围保持在一定电平。指针(finger)415、425和435接收其有关的相位信号并将所接收的信号去扩展(despread)。搜索器416在搜索时间间隔内改变相位时搜索接收信号并将所测量的相位值提供给指针415、425和435。特别是，搜索器416在控制器419的控制下搜索邻近基站(或服务基站)并将所检测的PN相位报告给控制器419。组合器417将指针415、425和435输出的信号进行组合。消息处理器(或解调器)418通过解码将组合器417输出的信号恢复到其原始数据。这时向控制器419提供控制消息数据。控制器419从消息处理器418接收所恢复的消息数据并按照所接收的消息数据来控制整个操作。详细地说，在搜索器416报告PN相位改变时，控制器419通过计算改变时间并根据所述改变时间计算移动台的移动速度而对越区切换开始(或越区切换结束)阈值进行调整。根据调整后的阈值，移动台向基站报告来自邻近基站的导引信号的接收强度。这里，由于有可能从PN相位改变知道移动距离以及知道PN相位改变所需的时间，所以控制器419可以计算移动速度。
图5示出包括待搜索的PN相位的搜索窗口的结构。例如，如果所示的搜索窗口用于邻近基站，则把唯一的搜索窗口索引srch_index[i]分配给搜索窗口间隔中的每一个PN相位，而将包括邻近基站的PN相位偏置的搜索窗口索引srch_index[Center]分配给搜索窗口的中心。如果移动台与邻近基站之间的距离变得几乎等于移动台与目前的服务基站之间的距离，则将在为移动台搜索邻近基站而开的搜索窗口的中心检测到邻近基站的PN相位。可是，如果在通过搜索窗口的中心之后检测到PN相位，则意味着移动台与邻近基站之间的距离比移动台与服务基站之间的距离长。如果在通过搜索窗口的中心之前检测到PN相位，则意味着移动台与邻近基站之间的距离比移动台与服务基站之间的距离短。本发明的实施例在搜索邻近基站时根据检测到PN相位改变时的改变时间来计算移动台的移动速度，并根据所述移动速度而自适应地调整越区切换开始阈值，从而在适当的时间进行越区切换。
图6示出按照本发明的实施例考虑移动台的移动速度而进行越区切换的程序。
参考图6，在步骤611，移动台通过对与搜索窗口相对应的PN相位进行控制来检测接收的信号，其中搜索窗口的中心对应于特定基站的PN相位。然后在步骤613，移动台计算检测到的信号的能量值，并且在步骤615确定是否对搜索窗口中的每一个PN相位进行了搜索。即，移动台确定是否完成对搜索窗口的最后一个PN相位的信号检测。如果已经对每一个PN相位进行搜索，则移动台继续进行步骤617。不然，如果还有未被搜索的PN相位，则移动台返回到步骤611来控制下一个PN相位。在步骤617，移动台存储所检测的PN相位。此后，在步骤619，移动台根据以前检测的PN相位确定所述PN相位是否改变。如果PN相位改变，则移动台计算以前的检测时间与目前的检测时间之间的差值并将所述差值作为PN相位改变所需的时间(此后称为“改变时间”)来存储。
此后，在步骤623，移动台确定所检测的PN相位是否大于以前检测的PN相位。即，移动台确定在图5所示的搜索窗口中目前检测的PN相位是否位于以前检测的PN相位的左侧。如果所检测的PN相位大于以前检测的PN相位，则移动台继续进行步骤625，不然，继续进行步骤635。
在步骤625，移动台确定改变时间是否大于或等于预置值。如果改变时间大于或等于预置值，则在步骤631，移动台设置表示所述移动台正以高速离开对应于搜索窗口的基站的值，然后在步骤633增加越区切换结束阈值。当越区切换结束阈值增加时，在较早的时间进行越区切换。
当改变时间小于预置值时，在步骤627，移动台设置表示所述移动台正以低速离开对应于搜索窗口的基站的值，然后在步骤629减小越区切换结束阈值。当越区切换结束阈值被减小时，在较迟的时间进行越区切换。
可是，在步骤623，当所检测的PN相位小于以前检测的PN相位时，则在步骤635，移动台确定改变时间是否大于预置值。如果改变时间大于预置值，则在步骤641，移动台设置表示所述移动台正以低速朝对应于搜索窗口的基站移动的值，然后在步骤643增加越区切换开始阈值。当越区切换开始阈值被增加时，在较迟的时间进行越区切换。
同时，如果改变时间小于预置值，则在步骤637，移动台设置表示所述移动台正以高速朝对应于搜索窗口的基站移动的值，然后在步骤639减小越区切换开始阈值。当越区切换开始阈值被减小时，在较早的时间进行越区切换。
如上所述，越区切换结束阈值和越区切换开始阈值直接影响进行越区切换的时间。例如，当移动台监视来自服务基站的导引信号并且越区切换结束阈值减小时，移动台在较迟的时间向服务基站发送越区切换请求。否则，如果越区切换结束阈值被增加，则移动台在较早的时间向服务基站发送越区切换请求。当移动台监视来自邻近基站的导引信号并且越区切换开始阈值减小时，移动台在较早的时间向服务基站发送越区切换请求。否则，如果越区切换开始阈值增加，则移动台在较迟的时间向服务基站发送越区切换请求。结果，本发明的实施例考虑移动台的移动方向和移动速度而自适应地调整越区切换时间。
同时，当移动台沿着小区边界移动时，两个相邻基站的导引信号PN相位非常慢地增加。即，有关服务基站的导引信号的越区切换结束阈值减小，并且有关邻近基站的导引信号的越区切换开始阈值增加，以致不进行越区切换。
如上所述，按照本发明的移动通信系统考虑移动台的移动方向和移动速度以及导引信号的接收强度来进行越区切换，从而使得有可能在适当的时间进行越区切换。即，对于高速移动的移动台，在较早的时间进行越区切换。可是对于低速移动或在小区的边界移动的移动台，则在较迟的时间进行越区切换或不进行越区切换，从而避免了不必要的越区切换。结果，有可能提高移动台的性能并减小系统负荷。详细地说，有可能通过将本发明应用到CDMA系统中的硬越区切换区域而避免由硬越区切换引起的性能下降。
虽然已经参考本发明的最佳实施例来示出和描述本发明，然而本领域的技术人员将会理解：在不脱离后附的权利要求书定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中作出形式上和细节上的各种改变。

Claims (14)

1.一种用于移动通信系统中进行越区切换的装置，所述装置包括：
搜索器，用于计算给定搜索窗口中每一个PN相位的能量并将所述检测的PN相位报告给控制器；和
所述控制器，用于根据所述检测的PN相位和以前检测的PN相位来确定移动台的移动方向和移动速度，并根据所确定的所述移动台的移动方向和移动速度来自适应地确定用于进行越区切换的导引信号接收强度阈值。
2.权利要求1的装置，其特征在于：将所述搜索窗口构成为具有中心索引，后者是通过把具有邻近基站的PN相位偏置的掩码加到与服务基站同步的基准时间而得到的搜索窗口索引。
3.权利要求1的装置，其特征在于：根据从所述PN相位改变计算的移动距离和所述PN相位改变所需的改变时间来计算所述移动速度。
4.权利要求1的装置，其特征在于：当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时，所述控制器判定移动台以低速离开特定的基站，于是，减小用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
5.权利要求1的装置，其特征在于：当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，所述控制器判定移动台以高速离开特定的基站，于是，增加用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
6.权利要求1的装置，其特征在于：当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位、以及所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时并且控制器判定移动台以高速朝特定的基站移动，于是，减小用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
7.权利要求1的装置，其特征在于：当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，所述控制器判定移动台以低速朝特定的基站移动，于是，增加用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
8.一种用于移动通信系统中进行越区切换的方法，所述方法包括如下步骤：
计算给定搜索窗口中每一个PN相位的能量并检测PN相位；
根据所述检测的PN相位和以前检测的PN相位来确定移动台的移动方向和移动速度；和
根据所确定的所述移动台的移动方向和移动速度来自适应地增大或减小用来进行越区切换的导引信号接收强度阈值，所述的移动台的移动方向和移动速度是通过PN相位中的变化和该变化所需的时间而确定的。
9.权利要求8的方法，其特征在于：将所述搜索窗口构成为具有中心索引，后者是通过把具有邻近基站的PN相位偏置的掩码加到与服务基站同步的基准时间而得到的搜索窗口索引。
10.权利要求8的方法，其特征在于：根据从所述PN相位改变计算的移动距离和所述PN相位改变所需的改变时间来计算所述移动速度。
11.权利要求8的方法，其特征在于：当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时，判定移动台以低速离开特定的基站，于是，减小用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
12.权利要求8的方法，其特征在于：当所述检测的PN相位大于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，判定移动台以高速离开特定的基站，于是，增加用来结束所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
13.权利要求8的方法，其特征在于：当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间小于预置值时，判定移动台以高速朝特定的基站移动，于是，减小用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
14.权利要求8的方法，其特征在于：当所述检测的PN相位小于所述以前检测的PN相位并且所述PN相位改变所需的改变时间大于预置值时，判定移动台以低速朝特定的基站移动，于是，增加用来开始所述越区切换的所述特定基站的导引信号接收强度阈值。
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