CN100417233C - Cdma系统的越区切换适应 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定越区切换定时的方法，包括选择呼叫特性(240)。如果该呼叫特性是相关的，则确定关于越区切换超时(250)的适应值(248)。

Description

CDMA系统的越区切换适应
相互参照的相关申请
本申请书要求于2000年7月25日申请的美国临时专利申请60/220,675的优先权，它的整个内容被结合在此作为参考。
技术领域
本发明涉及无线通信装置，尤其涉及基于CDMA的无线通信的越区切换方法。
背景技术
蜂窝式电话可以工作在各种标准下，包括码分多址(CDMA)蜂窝式电话通信系统，如1993年7月公布的TIA/EIA，IS-95，“用于双模式宽带扩频蜂窝式系统的移动台-基站兼容标准”(Mobilestation-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular System)中所描述。CDMA是通过使用唯一的编码序列来创建信道的扩频多址数字通信技术。在CDMA系统中，可以在出现高电平干扰时接收到信号。信号接收的实际限制取决于信道条件，但上述IS-95标准中描述的系统中的CDMA接收可能发生在静态信道中干扰大于信号18dB的情况下。通常，该系统工作在较低电平干扰和动态信道条件下。
使用CDMA标准的移动台总是搜索相邻基站的导频信道的导频，该导频强于某一导频加上阈值T_ADD。随着移动台从一个基站覆盖的区域移动到另一个基站覆盖的区域时，移动台从相邻集到候选集支持某些导频，以及经过导频强度测量消息来通知基站支持从相邻集到候选集。基站根据导频强度测量消息来确定活动集，以及经过越区切换方向消息来通知新活动集的移动台。只要每个基站的导频强于导频下降阈值T_DROP，移动台将保持与旧基站和新基站的通信。当导频中的一个弱于导频下降阈值时，移动台通知基站这种变化。然后，基站可以确定一个新的活动集，并且通知移动台新的活动集。根据基站的通知，移动台随后将减弱的导频降级到相邻集。
进出移动台的活动集的转换导频引起越区切换的一些问题。首先，移动台可能同时具有几个导频激活。其次，系统容量降低了。第三，移动台和基站之间过多的信令起因于增大数目的越区切换消息。最好能够提供一种方法和系统，减少进出移动台之活动集的导频的切换。
发明概述
本发明提供了一种确定用于无线装置的越区切换定时的方法。该方法包括选择呼叫特性。对该呼叫特性进行评价，以确定它是否相关于当前条件。如果呼叫特性是相关的，则根据呼叫特性来确定越区切换超时的自适应值。该越区切换超时被设置为该自适应值。
根据附图和下面的描述来说明本发明中一个或多个实施例的细节。从以下的描述、附图以及从权利要求书中可以明显地看出本发明的其他特性、目的和优点。
附图简述
图1是一种无线通信系统的示意图。
图2是一种无线通信系统之一部分的示意图。
图3是根据本发明原理的CDMA越区切换技术的示意图。
图4是根据本发明原理的超时自适应方法的示意图。
图5是根据本发明原理的超时自适应方法的一个实施例的示意图。
图6是描述本发明实施例之工作的波形示意图。
不同图中相同的参考标号表示相同的部件。
详细描述
图1描述了一种示例性的无线通信系统的各个组成部分。移动交换中心102与基站104a-104k(仅示出一个连接)通信。基站104a-104k(统称为104)与小区108a-108k(统称为108)内移动台106之间传送和接收数据。对应于某一地理区域的小区108由一个基站服务。实际上，所述各地理区域常常在一定程度上重叠。
移动台106能够从基站104接收数据及向其发送数据。在一个实施例中，移动台106根据码分多址(CDMA)技术来接收和传送数据。CDMA是一种通信技术，它允许无线通信装置的移动用户经过电话系统交换数据，其中无线电信号携带数据给无线装置和携带来自无线装置的数据。定义了一种特别适用于本发明的CDMA的一组标准包括：IS-95、IS-95A、以及IS-95B，用于双模扩频系统的移动台-基站兼容标准；TIA/EIA/IS-2000-2，用于CDMA2000扩频系统的物理层标准；以及用于CDMA2000扩频系统的TIA/EIA/IS-2000-5上层(第3层)信令标准，所有这些标准的全部内容都在此结合作为参考。
根据CDMA标准，相邻于小区108b的其他小区108a、108c、108d、108e允许移动台106跨越小区边界而不会中断通信。这是因为在相邻小区中的基站104a、104c、104d、104e承担了为移动台106传送和接收数据的任务。移动交换中心102在一个多小区区域中协调对移动台106及来自移动台106的所有通信。这样，移动交换中心102可以与许多基站104通信。
移动台106可以在进行话音或数据通信的同时在小区108内自由地移动。而没有与其他电话系统用户主动通信的移动台106继续扫描小区108中来自基站104的发送，以检测用于建立通信链接的足够强的导频。另外，移动台106可以去掉(drop)其中导频的能级不够强的基站104。
这种移动台106的一个例子是车辆驾驶员使用的蜂窝式电话，他在小区108b内驾车时通过蜂窝式电话进行对话。参照图2，示出了一部分无线系统。通过监控基站104b产生的导频，蜂窝式电话与基站104b同步通信。开机时，移动台106继续扫描预定的CDMA系统频率中来自其他基站104的导频，如来自基站104d和104e的导频以及相应于基站104b的导频。一旦检测到来自另一个基站104d的导频，移动台106启动越区切换序列以将该导频加到活动集中。同样，一旦确定一个活动集导频的能级已经足够地减弱，并且已经超过越区切换超时值T_TDROP，则移动台106启动越区切换序列以去掉该导频。
无线通信标准要求移动台使用一般由网络提供的静态T_TDROP值。导频增加阈值T_ADD和去掉阈值T_DROP类似地分别由网络提供，作为另外的导频集维护参数。静态值T_TDROP用于所有的导频。使用静态T_TDROP值可能导致导频多次进出活动集。
图3示出根据本发明的导频集维护和越区切换处理的流程图。根据每个导频，结合在越区切换处理内的是一种为越区切换超时动态选择值T_TDROP的方法。在一个实施例中，这个值可以在一组可允许值内选择，其中，网络一般经过基站104将这样的参数信息传送到移动台106。这些参数可以包括在开销消息、参数消息、业务消息或空闲消息、或越区切换消息中。通过规定一个标称越区切换超时值和标称值的范围或者通过规定最大值和最小值，网络可以规定这样一个范围。根据公式或查表，可以间接地规定该范围。在一个实施例中，网络可以将该范围规定为一个索引进入到IS-95-A标准中包括的静态T_TDROP表中。在另一个实施例中，由关于标称值的越区切换超时偏差可以规定该范围，使得适应的越区切换超时被限制在〔标称越区切换超时×(1-28-越区切换超时偏差)〕和〔标称越区切换超时×(1+28-越区切换超时偏差)〕之间。在这种情况下，网络仅需要发送标称越区切换超时和越区切换超时偏差参数。
利用通过网络工程技术所得到的参数值或根据最小性能标准的结果所公知的参数值，可以校准或配置该网络。
动态地选择T_TDROP值有益地改善了系统的信噪比(SNR)，增加了容量，减少了信令开销，并且减少了呼叫无意中被下线的机会。这里所述的越区切换处理仅仅是示范而不是限制。本发明的范围不限于所述的越区切换处理。另外，虽然该处理被描述为在移动台内执行，但本发明的范围可以包括在其他系统部件(如基站和移动转换中心)中整个或部分地完成该处理。
在方框200，移动台106搜索来自基站104的导频并且测量它们的能量。当测量导频的能量时，该处理进行到方框202，并且导频能量被滤波，如使用无限冲激响应滤波器或运行平均值或中间值。进行到方框204，检查活动集以确定导频是否是活动的，即被包括在其中。如果导频不是活动的，则在方框206，根据增加的导频T_ADD的缺省的最小所需能级来检测导频的能级。如果导频的能级不超过T_ADD，则控制返回到在方框200的处理的开始。如果导频的能级超过T_ADD，则移动台106将导频移动到候选集中，并且将导频强度测量消息(PSMM)发送到当前基站，以请求将该导频加到活动集，如方框208所示。进行到方框210，移动台106随后确定导频去掉越区切换超时的适应值T_TDROP。在越区切换处理的以后步骤中，T_TDROP的值与导频信号能量低于预定级的持续时间相比较，以确定是否应该发送去掉该导频的请求。根据每个导频来确定T_TDROP的适应值。
在越区切换处理的本实施例中，在加上该导频的越区切换请求时，T_TDROP的值适应于每个特定的导频。周期性地、以及在越区切换处理(如请求去除导频)内的其它时间，本发明的范围还包括适应于T_TDROP的值，如方框230所示。在其它的实施例中，当导频能量跨越阈值时这种适应可能发生，参数信息从网络或者在测量导频能量时被更新。另外，T_TDROP的单个值可以被动态地确定，并且应用于所有的导频或者特定的导频集。例如，这些集合可以是活动集、相邻集、候选集以及剩余集。
返回到方框204，如果检测的导频是一个活动的导频，则控制继续在方框212的定时器操作并且确定是否去除该导频。方框214检查相应于导频的定时器是否在运行或停止。如果定时器没有运行，则该处理继续到方框216。如果Ec/Io等于或超过T_DROP，则导频强度被认为足以使导频保留在活动集中，并且控制返回到处理的开始。否则，如果Ec/Io小于用于活动集导频的T_DROP，则不立即从活动集中去除导频，而是定时器开始一个超时序列，如方框218所示。如果在定时器超时到达T_TDROP之前，用于导频的Ec/Io的较后测量超过T_DROP，定时器被复位，如方框220和222所示。
另一方面，如果Ec/Io的较后测量不超过T_DROP，则继续到方框224，定时器递增。在方框226，定时器与对应于导频的T_TDROP(i)的适应值相比较，以确定定时器是否超时。如果定时器不超时，则控制返回到方框200处理的开始。如果定时器已经超时，表示导频强度低于T_DROP达到一个超过T_TDROP的间隔，则处理进行到方框228，并且移动台106将导频强度测量消息(PSMM)发送到请求越区切换方向消息(HDM)的当前基站104，以从活动集中去除该导频。
参照图4，示出了用于动态地确定越区切换超时值T_TDROP的适应处理的方框图。最初，在方框240，选择可以对预测性能进行统计分析的呼叫特性。在一个实施例中，选择越区切换频率。然而，本发明的范围包括了其它的呼叫特性，如移动台的移动、信号质量(如通过以下参量但不限于这些参量所表示：组合的Eb/Nt、误帧率、符号误差率、位误差率、重发数)、能级跨越、以及能量变化(energyvariance)。在方框241中，历史或统计信息被收集用于选择的呼叫特性。历史可以包括加上或删除导频的越区切换的最近定时，最近的信号质量随着时间、无线移动台的位置和移动、或使用的过去适应的越区切换超时值而变化。如方框242所示，评价关于呼叫特性的数据，以确定该特性是否相关于当前条件。呼叫特性数据包括呼叫特性的历史或统计信息。例如，如果越区切换频率是所选择的呼叫特性，则评价导频的增加或去掉的历史，以确定从上次去掉以来的时间是否大于预定的最小时间；如果是这样，则认为越区切换频率不是当前相关的。如果认为呼叫特性不是当前相关的，则处理在方框244上继续，并且T_TDROP的值设置为缺省的超时值。该缺省的超时值最好是最小时间，但缺省超时值也可以是时间的其它测量值，如最大值或中间值。如果呼叫特性是相关的，则处理进行到方框246，并且确定预测的越区切换性能。然后，在处理的方框248中，根据预测的越区切换性能和当前的越区切换超时值，来确定越区切换超时的新的适应值。线性函数应用于当前越区切换超时值，以确定适应的越区切换超时值。本发明的范围还包括使用其它的函数来确定适应的越区切换值，如应用多阶函数、增加/减少固定的数量、以及从根据过去的决定所构建的查找表中选择一个值。然后，在处理的方框250，将T_TDROP设置为该适应值。
参照图5，描述了越区切换适应的实施例的详细流程图。该流程图描述了确定预测的越区切换性能的方法，以便有效地适应于越区切换超时值。越区切换适应采用越区切换频率的过去性能以计算适应值。在方框260，计算导频被最后从活动集去除以来的时间，使得可以估计使用越区切换频率的相关性。进行到处理方框262，如果从最后的去掉以来的时间大于Tmin，则处理继续到方框264，在这里，T_TDROPs(i)的值被设置为等于缺省值T_TDROPmin。如果从最后的去掉以来的时间小于Tmin，则处理进行到方框266，并且收集在导频保留在活动集之外的时间周期的统计。在方框268中，历史数据用于确定可以从活动集去除导频的整个估计时间是否小于最大去掉定时器值。这确定是否T_TDROP值可以被适应，使得导频不需要多次无益地进出活动集。如果导频可能要多次进出，则处理进行到方框270并且将T_TDROP的值增加。否则，处理继续在方框272，T_TDROP的值减少。增加和减少的速率和量值可以基于适应函数、固定的函数、取决于范围的函数、以及其它公知的函数。通过网络可以传送增加和减少的速率和量值。在一个实施例中，通过与一组导频相关的当前最小时间周期集合的函数，通过调节标称步长值，可以计算增加和减少的速率和量值。在另一个实施例中，关于增加量的函数是由标称超时以上的越区切换超时的数量与整个越区切换超时的比率的定标，关于减少量的函数是由标称超时以下的越区切换超时的数量与整个越区切换超时的比率的定标。
在方框268，滞后因子C_hyst_comp可以用于补偿增加和去掉能量阈值之间的差值。在一个实施例中，如果导频增加阈值T_ADD和去掉阈值T_DROP之间的差值较大，滞后因子更大，反之亦然。在图5所示的实施例中，滞后因子乘以动态越区切换超时值之范围的最大值，并且与最后越区切换以来的时间与当前越区切换超时值之和相比较。如果滞后因子项小于该和，这表示即使使用最大越区切换超时值，也不可能导致导频在下降期间被保持在低于T_DROP阈值的能量，因此，根据方框270，T_TDROP被递减。如果滞后因子项大于该和，这表示使用较大的越区切换超时值可以使得移动台避免将能量临时下降到T_DROP阈值以下的导频去掉，因此，根据方框272，T_TDROP被递增。
参照图6，示出了与根据本发明去掉和增加导频的移动台106相关的波形。第一个波形280示出信道1检验导频，其中导频能量与干扰比Ec/Io保持大于阈值T_ADD，在此一导频被移入候选集。第二个波形282示出信道2检验导频，其中Ec/Io从大于T_ADD波动到小于T_DROP。活动集维护轮廓284示出响应信道2检验导频的波动、移动台106的信道2导频集维护。波形284有高或低，分别表示信道2导频进出活动集。
对于活动集波形的开始两个周期，信道2检测导频与Ec/Io的变化一起被增加或下降。然后，在活动集维护轮廓284的点A 286，T_TDROP适应于较大的值，使得移动台106将信道2检验导频保持在活动集中，尽管信道2的Ec/Io小于T_DROP。信道2检验导频被保留在活动集中，直到在点B 288处，超过T_TDROP的适应值，并且信道2检验导频被从活动集中去掉。
用于检验适应技术之操作的检验过程可以包括在TIA/EIA/IS-98-C中包含的活动集丢失检测检验，用于双模扩频移动台的推荐最小性能标准，它的整个内容在此结合作为参考。在另一个实施例中，检验过程可以包括检验与类似图6所示期望性能的一致性。该检验过程包括改变与呼叫特性相关的幅度和持续时间，以验证该适应技术的工作特性。例如，导频能量的幅度或导频能量低于T_DROP的持续时间可以被改变以检验适应算法。增加导频能量在下降期间的幅度，或者减少下降的持续时间，两者均引起T_TDROP的适应增强，导致使导频被保持在活动集的似然性增大。
以上描述了本发明的一些实施例。但应该理解的是，在不背离本发明的精神和范围时可以对其做各种修改，如在基站实现所有或部分的适应方法。因此，其它的实施例也在权利要求书的范围内。

Claims (16)

1. 一种用于在移动台中执行切换操作的方法，包括：
搜索具有预定系统频率的导频信号；
测量所述导频信号的能量电平；
在所述移动台处，在允许值范围内选择切换超时值；
在所述移动台处指定所述切换超时值；
确定所述导频信号的所述能量电平降到低于阈值电平是否持续超过所述切换超时值的一段时间；和
基于所述确定来执行切换操作。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述允许值的范围是在所述移动台处从基站接收的。
3. 如权利要求1所述的方法，还包括：在所述移动台处从基站接收至少一个参数，并且基于该参数确定所述允许值范围。
4. 如权利要求3所述的方法，其中，所述参数被使用来确定所述允许值范围的最小切换定时值和所述允许值范围的最大切换超时值。
5. 如权利要求1所述的方法，还包括：在所述移动台处设置所述允许值范围的最小切换定时值和所述允许值范围的最大切换超时值。
6. 如权利要求1所述的方法，还包括在所述移动台处存储所述切换超时值的允许值范围。
7. 一种用于在移动台中执行切换操作的方法，包括：
搜索具有预定系统频率的导频信号；
测量所述导频信号的能量电平；
由所述移动台在允许值范围中确定切换超时值；
确定所述导频信号的所述能量电平降到低于阈值电平是否持续超过所述切换超时值的一段时间；和
基于所述确定来执行切换操作。
8. 如权利要求7所述的方法，还包括：在所述移动台处从基站接收至少一个参数，并且基于该参数确定所述允许值范围。
9. 如权利要求8所述的方法，其中，所述参数被使用来确定所述允许值范围的最小切换定时值和所述允许值范围的最大切换超时值。
10. 如权利要求7所述的方法，还包括：在所述移动台处设置所述允许值范围的最小切换定时值和所述允许值范围的最大切换超时值。
11. 如权利要求7所述的方法，还包括在所述移动台处存储所述切换超时值的允许值范围。
12. 一种用于在移动台中执行切换操作的方法，包括：
搜索具有预定系统频率的多个导频信号；
测量每个导频信号的能量电平；
在所述移动台处为每个导频信号在允许值范围内选择切换超时值；
在所述移动台处为每个导频信号指定所述切换超时值；
确定所述导频信号的所述能量电平降到低于阈值电平是否持续超过所述切换超时值的一段时间；和
基于所述确定来执行切换操作。
13. 如权利要求12所述的方法，其中在所述移动台处将每个切换超时值指定给所述移动台活动集中相应的导频。
14. 如权利要求12所述的方法，还包括在所述移动台处存储所述切换超时值的允许值范围。
15. 一种用于在移动台中执行切换操作的方法，包括：
搜索具有预定系统频率的导频信号；
测量所述导频信号的能量电平；
确定所述导频信号的所述能量电平降到低于阈值电平是否持续超过一切换超时值的一段时间；和
基于所述确定来执行切换操作；
其中所述切换超时值在所述移动台处动态地且自动地变化。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，所述切换超时值被设置为处于在所述移动台处确定的允许值范围内。
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