CN100459803C - 交递方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
一种交递方法。首先,当一交递(Handoff)发生于一第一系统时,一移动终端(Mobile Station)计算且记录来自于一单元(Cell)的一导引信号的强度为一参考强度。移动终端更依据一基地台(Base Station)与移动终端间的前行(Forward)与反行(Reverse)链路(Link)所导致的影响来调整参考强度,且当导引信号强度到达参考强度时,在第一系统与一第二系统间执行一交递。
Description
技术领域
本发明是有关于通讯管理,且特别有关于一种在第三代(3G)与第二代(2G)通讯系统间进行边界单元(Border Cell)交递(Handoff)的方法,及相关装置。
背景技术
CDMA(分码多任务接取)系统是一种常用的移动电话通讯系统。相较于FDMA(分频多任务接取)或是TDMA(分时多任务接取),CDMA系统中多组无线电信号同时分享相同的频谱。从电信工业协会(Telecommunication IndustryAssociation,TIA)所提出的TIA/EIA-95-A/B可获得一种属于第二代移动通讯(2G)的CDMA标准。近期来,通讯领域中更提出了一种第三代移动通讯(3G)CDMA标准且命名为CDMA 2000。
移动终端(Mobile Station)会跟具有最强可用信号的基地台进行通信。为了要追踪可用的信号,移动终端会维护一个可用基地台的清单。更具体的说,在CDMA系统中的每一基地台会在一组既定频率上传送一未调变(Unmodulated)的导引信号(pilot signal)。移动终端中的搜寻单元(SearcherUnit)会检测导引信号,且测量其强度。搜寻单元的结果会回报给目前的基地台。之后,基地台会指示移动终端更新由移动终端所维护的可用基地台清单。此清单可以细分为有效集合(Active Set)、候选集合(Candidate Set)、与一邻近集合(Neighbor Set)。有效集合包括目前与移动终端通信的基地台清单。候选集合包括可能会移入有效集合的基地台清单。邻近集合则包括被监控,但进入机率频率较低的基地台清单。
当移动终端移动而离开一基地台时,目前由此基地台所传送的有效信号将会减弱。移动终端必须存取另一个新的基地台。通讯链路(communicationlink)必须交递至另一个基地台。在通信系统中有两种类型的交递,软式交递(Soft Handoff)与硬式交递(Hard Handoff)。在软式交递中,在原始链路中断之前会先建立一个新的链路。在硬式交递中,在与新基地台(如2G)间建立新的连结之前,则会先中断与目前有效基地台(如3G)间的连结。
在公知技术的CDMA系统中,移动终端与基地台依据导引强度(Ec)与总接收能量(Io)(Ec/Io)来执行交递。当移动终端移动且目前有效的导引信号减弱时,移动终端必须存取一个新的基地台且完成3G软式交递。如图1所示,当移动终端移动至一个新的3G基地台单元(cell)时,由旧基地台单元接收的信号将会减弱,而由新基地台单元所接收的信号将会增强。曲线OC表示旧基地台单元的Ec/Io值,曲线NC表示新基地台单元的Ec/Io值。在T点,执行3G软式交递。最佳导引将会由旧基地台单元转换为新基地台单元。
如图2所示,目前,2G系统提供最广的涵盖率,但在不久的将来,3G系统将部署在2G系统之上且提供更先进的服务。然而,在边界基地台单元(border cells)处,2G与3G系统在不同的频带进行操作。当移动终端离开3G覆盖范围而存取2G系统的区域时,导引Ec/Io将会降低且移动终端无法存取新的3G基地台。如图8所示,虚线表示要被交递的内部基地台单元的Ec/Io值。因此,无视于距离,导引Ec/Io将会维持在一个明显区间的常数字准。因此,Ec/Io并不是用来在2G与3G系统的边界基地台单元处判断交递时机的良好判断标准,也不太适合做为品质降低的指针。基于2G与3G系统间覆盖范围的差异,的确有需要在不损及3G系统能力的情况下,提供一个3G至2G系统的交递机制。
发明内容
本发明提供一种交递方法,及相关装置。
依据本发明实施力的交递控制方法。首先,当一交递发生于一第一系统时,一移动终端记录来自于一单元的一导引信号的强度(Ec)为一参考强度(Eref)。当导引信号强度(Ec)到达参考强度(Eref)时,移动终端在第一系统与一第二系统间执行一交递。其中,第一系统为3G CDMA系统,且第二系统为2G GSM系统。
依据本发明实施力的交递控制方法。首先,当一交递发生于一第一系统时,一移动终端记录来自于一单元的一导引信号的强度(Ec)为一参考强度(Eref)。移动终端依据一基地台与移动终端间的前行与反行链路所导致的影响来调整参考强度(Eref),且当导引信号强度(Ec)到达参考强度(Eref)时,移动终端在第一系统与一第二系统间执行一交递。
参考强度(Eref)是被依据前行链路的一接收强度与反行链路的一讯杂比(Signal to Noise ratio)所产生的一修正因子来进行调整。
本发明上述方法可以透过程序代码方式收录于实体媒体中。当程序代码被机器加载且执行时,机器变成用以实行本发明的装置。
附图说明
图1显示一3G软式交递示意图。
图2显示3G与2G系统的关系示意图。
图3A显示移动终端与3G基地台间的交递。
图3B显示移动终端与2G及3G基地台间的交递。
图4显示依据本发明实施例的交递方法流程图。
图5显示提供服务单元的导引强度示意图。
图6显示边界单元的延伸覆盖情形示意图。
图7显示依据本发明实施例的交递方法流程图。
图8显示在边界单元处导引强度与距离间的关系示意图。
符号说明:
Ec-导引信号强度;Io-总接收能量;OC、NC-曲线;2G-第二代通讯系统;3G-第三代通讯系统;310、MS-移动终端;301、302、3G_BS1、3G_BS2_3G基地台;303、2G_BS1_2G基地台;S402、S404、...、S410-操作步骤;BS-基地台;510-提供服务单元;511、512、513-边缘点;610-边缘单元;S702、S704、...、S712-操作步骤。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图示,进行详细说明如下。
图3A显示移动终端与3G基地台间的交递。如图3A所示,移动终端MS(310),如一移动电话可以在3G基地台3G_BS1(301)与3G_BS2(302)间执行一3G软式交递。图3B显示移动终端与2G及3G基地台间的交递。在3G与2G系统的边界基地台单元(border cell)处,移动终端MS(310)可以在3G与2G系统间决定边界基地台单元交递的触发时机,使得移动终端MS(310)的服务可以由3G基地台3G_BS2(302)交递至2G基地台2G_BS1(303)。在一些实施例中,移动终端可以包括一处理单元,用以执行交递方法。
图4为一流程图是显示依据本发明实施例的交递方法。此交递方法适用于一移动终端,如移动电话,用以决定在3G与2G系统间的边界基地台单元交递的触发时机。
首先,如步骤S402,移动终端由目前服务该移动终端的3G基地台接收至少一导引信号,且移动终端计算导引信号的导引强度Ec。值得注意的是,移动终端并未直接测量Ec,而是测量导引Ec/Io。Ec可以透过计算Ec=(Ec/Io)×Io(总接收能量)而得到。
在步骤S404中,判断是否发生一3G交递。如果发生(步骤S404的是),如步骤S406,移动终端记录来自于一新3G基地台单元的导引信号的强度Ec作为参考强度Eref,且流程回到步骤S402。图5为一示意图,显示提供服务基地台单元的导引强度。由于提供服务基地台单元510的导引强度Ec与移动终端与基地台BS间的距离有关,在基地台单元510的等距(点511、512与513)处的导引强度Ec是相同或至少相近。此特征(在园周具有相同导引强度)可以用来决定触发时机。如果没有发生交递(步骤S404的否),如步骤S408,判断来自目前提供服务的基地台的导引信号的导引强度Ec是否达到参考强度Eref。如果没有(步骤S408的否),流程回到步骤S402。如果达到(步骤S408的是),如步骤S410,移动终端执行由3G至2G系统的交递。
值得注意的是,当移动终端存取一个新基地台单元时,移动终端计算且记录新的Ec值,且更新Eref。如果移动终端存取边界基地台单元,有三种可能情况。首先,移动终端停留在边界基地台单元上。其次,移动终端存取其它的边界基地台单元或是内部基地台单元。再者,移动终端离开边界基地台单元而存取2G系统。
在第一种情况中,由于接收的Ec将不会达到Eref值,将不会扰乱触发的时机。在第二种情况中,由于在接收的Ec达到Eref值之前会发生3G软式交递,移动终端也不会错误地交递至2G系统。在第三种情况中,由于没有其它的3G基地台单元可以更新Ec值,接收的Ec值将会达到Eref值,且正确地触发由3G交递至2G系统。
由于多个3G基地台单元相互包围且部分重叠,一个3G的内部基地台单元(inner cell)的覆盖区域会接近其它基地台单元,且覆盖区域会大致上匀称且具有相同的大小。然而,对于边界基地台单元而言,由于有些区域并没有被其它邻近基地台单元交错覆盖,因此边界基地台单元并不具有匀称的覆盖区域。因此,边界基地台单元610的覆盖区域可以延伸,如图6所示。在前行链路的观点来看,在边界基地台单元(border cell)中的干扰(Iother)少于内部基地台单元(inner cell),且导引强度将会比较缓慢的下降。换言之,前行链路的覆盖范围可以延伸。在反行链路的观点来看,在边界基地台单元中由基地台的总接收能量将少于内部基地台单元。需要的Ec/Io将会下降,且移动终端可以使用较少的能量来传送信号。换言之,反行链路的覆盖范围也可以延伸。如果移动终端仍然将之前的Eref作为触发时间,将无法充分利用到3G系统。为了有效利用3G系统的资源,Eref可以进一步调整,以延后触发时机。
图7的流程图,用以说明依据本发明的另一实施例的交递方法。此交递方法适用于一移动终端,用以决定在3G与2G系统间的边界基地台单元交递的触发时机。在此实施例中,通过调整参考强度以有效利用3G系统。
首先,如步骤S702,移动终端由目前提供服务给移动终端的一3G基地台接收至少一导引信号,且计算导引信号的导引强度Ec。移动终端并不直接测量Ec,而是测量导引Ec/Io。Ec则透过计算Ec=(Ec/Io)×Io(总接收能量)而得到。如步骤S704,判断是否发生一3G交递。如果发生(步骤S704的是),如步骤S706,移动终端记录来自于一新3G单元的一导引信号的强度Ec为一参考强度Eref。如步骤S708,依据基地台与移动终端间的前行与反行链路所导致的影响来调整参考强度Eref。参考强度Eref是被依据前行链路的一接收强度与反行链路的一讯杂比所产生的一修正因子来进行调整。接下来讨论修正因子Δ的范围。
如果Δ的值太小,只会使得较早触发交递且不会导致断话(服务中断)。然而,如果Δ的值太大,将会太晚触发交递而使得断话(服务中断)。在产生Δ的范围之前先考量几个公式。
在距离移动终端d处的传递漏失(Pass Loss)为(dB为单位):
其中,d为距离,ζ为导因于荫蔽效应(Shadowing Effect)的衰减,且γ为路径漏失指数。当距离变大时传递漏失将会增加。
反行链路能量(Capacity)是依据:
其中,Eb为位能量(Bit Energy),Io为热噪声加干扰(Thermal Noise plusInterference)的能量光谱密度(Power Spectral Density),F为基地台噪声图,Nth为热噪声的能量光谱密度,S为接收信号强度,R为位速率(Bit Rate),W为系统频宽,G与W/R为处理增益,且Iother,ms为基地台的总接收能量。
基地台依据总接收能量(FNthW+Iother,ms)与需要的讯杂比(Eb/Io)来决定由移动终端所传送的能量的强度。
如果移动终端无法传送更多能量来达到在基地台中需要的能量S,反行链路能量将会达到最大。
反行链路的覆盖范围是依据:
其中,lo为一英哩拦截漏失,Gm为移动终端增益,Gb为基地台增益,M为额外链路限度(Margin),且Pmax为移动终端传输能量。公式3可以由公式2得到,且公式4可以由公式1、3与通过设定lo=10^(ζ/10)的移动终端最大传输能量得到。当移动终端最大传输能量具有传递漏失时,基地台依据单元负载(Cell Loading)来计算需要的接收能量S。因此可以决定反行链路的最大覆盖范围。
前行链路的覆盖范围是依据下述四个公式:
其中,Isc,o为相同基地台的干扰,Ioc,o为邻近基地台的干扰,Pb为在基地台传输过滤输入的每一CDMA载波能量,μ是基地台能量的分数(Fraction),Rchip为导引的芯片速率(Chip Rate),L为漏失,且L(d)为路径漏失。
由公式1至8可以得到Δ与前行与反行链路间的关系。首先,在公式4中将d,lo,与γ以Lr(d)取代,可以得下述公式9。
其中,P为移动终端传送能量,G为增益,L为漏失,L(d)为路径漏失,M为额外链路限度,且S为N个移动终端所需的接收信号强度。接下来公式9被移项。反行链路的传递漏失Lr(d)的上边界显示于下述公式10。
传递漏失必须小于Y/S,其中Y是与移动终端最大传送能量成比例,且
Y=(Pmax×Gb×Gm)/(M×Lb×Lm).
之后,在公式6中设定(μPb/Rchip)×(Gb×Gm)/(Lb×Lm)=X,且可以得到下述公式11。
公式11被移项来得到下述公式12。
由公式12可以得知前行链路传递漏失等于一个常数除以Ec。
可以得到前行与反行链路传递漏失、一使用者的基地台接收能量S,与移动终端接收Ec的关系。将Lr(d)取代为Lf(d)=X/Ec来合并公式10与12,可以得到下述关系:
Ec的值必须大于A×S且移动终端的接收Ec必须符合此公式。因此,调整的参考强度(Eref-Δ)亦必须符合Ec≥A×S。因此,可以得到Δ的范围。
Δ的范围必须小于Eref-(A×S)。参考强度调整之后,其可以用来决定触发时机。之后,流程回到步骤S702。
如果没有发生交递(步骤S704的否),如步骤S710,判断来自目前提供服务的基地台的导引信号的导引强度Ec是否达到参考强度Eref-Δ。如果没有(步骤S710的否),如步骤S708,持续依据基地台与移动终端间的前行与反行链路所导致的影响来调整参考强度Eref,之后,流程回到步骤S702。如果达到(步骤S710的是),如步骤S712,移动终端执行由3G至2G系统的交递,使得移动终端被2G基地台来提供服务。
本发明的方法与系统,或特定型态或其部分,可以以程序代码的型态包含于实体媒体,如软盘、光盘片、硬盘、或是任何其它机器可读取(如计算机可读取)储存媒体,其中,当程序代码被机器,如计算机加载且执行时,此机器变成用以参与本发明的装置。本发明的方法与装置也可以以程序代码型态透过一些传送媒体,如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送,其中,当程序代码被机器,如计算机接收、加载且执行时,此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理器实作时,程序代码结合处理器提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。
举例来说,上述的方法用于一通讯装置时,该通讯装置内包括一无线收发器与一处理单元,该无线收发器可接收来自第一通讯系统(如3G)与第二通讯系统(2G)的信号。当该通讯装置在第一通讯系统内进行交递时,处理单元记录导引信号的强度为参考强度,并且执行如图4与图7所示的方法。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟悉此项技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许更动与润饰,因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (21)
1.一种交递方法,用于一移动终端,包括下列步骤:
当一第一类交递发生于一第一通讯系统时,记录来自于该第一通讯系统的一基地台单元的一导引信号的强度Ec为一参考强度Eref;以及
当该导引信号强度Ec到达该参考强度Eref时,在该第一通讯系统与一第二通讯系统间执行一第二类交递。
2.如权利要求1所述的交递方法,还包括依据一基地台与该移动终端间的前行与反行链路所导致的影响来调整该参考强度Eref。
3.如权利要求2所述的交递方法,还包括依据前行链路的一接收强度与反行链路的一讯杂比所产生的一修正因子来调整该参考强度Eref。
4.如权利要求3所述的交递方法,还包括使用该修正因子调整该参考强度Eref,其中该修正因子为:
Δ≤Eref-A×S,
其中,Δ为该修正因子,Eref为该参考强度Eref,S为该移动终端的接收信号强度,且 其中X=(μPb/Rchip)×(Gb×Gm)/(Lb×Lm)且Y=(Pmax×Gb×Gm)/(M×Lb×Lm),
其中,Gb为基地台增益,Gm为移动终端增益,M为额外链路限度,Pmax为移动终端传送能量,Pb为在基地台传输过滤输入的每一载波能量,μ是基地台能量的分数,Rchip为导引的芯片速率,Lb为基地台漏失,且Lm为移动终端漏失。
5.如权利要求1所述的交递方法,还包括透过将导引Ec/Io乘上该移动终端的一总接收能量来得到该导引信号的强度Ec。
6.如权利要求1所述的交递方法,其中该第一通讯系统为一第三代3G分码多任务接取CDMA系统,且该第二通讯系统为一第二代2G分码多任务接取系统。
7.如权利要求1所述的交递方法,所述导引信号强度Ec依据测量导引Ec/Io,并通过计算Ec=(Ec/Io)×Io得到,其中Io为总接收能量。
8.一种通讯装置,选择性地由一第一通讯系统与一第二通讯系统处取得通讯连结服务,包含:
一无线收发电路,供接收该第一通讯系统与该第二通讯系统的信号;以及
一处理单元,耦接于该无线收发电路,该处理单元于一第一类交递发生于该第一通讯系统时,记录来自于该第一通讯系统的一基地台单元的一导引信号的强度Ec为一参考强度Eref,且当该导引信号强度Ec到达该参考强度Eref时,在该第一通讯系统与一第二通讯系统间执行一第二类交递。
9.如权利要求8所述的通讯装置,其中该处理单元更依据一基地台与该通讯装置间的前行与反行链路所导致的影响来调整该参考强度Eref。
10.如权利要求9所述的通讯装置,其中该处理单元更依据前行链路的一接收强度与反行链路的一讯杂比所产生的一修正因子来调整该参考强度Eref。
11.如权利要求10所述的通讯装置,其中该处理单元更使用该修正因子调整该参考强度Eref,其中该修正因子为:
Δ≤Eref-A×S,
其中,Δ为该修正因子,Eref为该参考强度Eref,S为该通讯装置的接收信号强度,且 其中X=(μPb/Rchip)×(Gb×Gm)/(Lb×Lm)且Y=(Pmax×Gb×Gm)/(M×Lb×Lm),
其中,Gb为基地台增益,Gm为交递装置增益,M为额外链路限度,Pmax为通讯装置传送能量,Pb为在基地台传输过滤输入的每一载波能量,μ是基地台能量的分数,Rchip为导引的芯片速率,Lb为基地台漏失,且Lm为交递装置漏失。
12.如权利要求8所述的通讯装置,其中该处理单元更透过将导引Ec/Io乘上该通讯装置的一总接收能量来得到该导引信号的强度Ec。
13.如权利要求8所述的通讯装置,其中该第一通讯系统为一第三代3G分码多任务接取CDMA系统,且该第二通讯系统为一第二代2G分码多任务接取系统。
14.如权利要求8所述的通讯装置,其中该通讯装置包括一移动电话。
15.如权利要求8所述的通讯装置,所述导引信号强度Ec依据测量导引Ec/Io,并通过计算Ec=(Ec/Io)×Io得到,其中Io为总接收能量。
16.一种交递方法,用于一移动终端,包括下列步骤:
当一第一类交递发生于一第一通讯系统内时,记录来自于一基地台单元的一导引信号的强度Ec为一参考强度Eref;
当该导引信号强度Ec到达该参考强度Eref时,在该第一通讯系统与一第二通讯系统间执行一第二类交递;以及
依据一基地台与该移动终端间的前行与反行链路所导致的影响来调整该参考强度Eref。
17.如权利要求16所述的交递方法,还包括依据前行链路的一接收强度与反行链路的一讯杂比所产生的一修正因子来调整该参考强度Eref。
18.如权利要求17所述的交递方法,还包括使用该修正因子调整该参考强度Eref,其中该修正因子为:
Δ≤Eref-A×S,
其中,Δ为该修正因子,Eref为该参考强度Eref,S为该移动终端的接收信号强度,且 其中X=(μPb/Rchip)×(Gb×Gm)/(Lb×Lm)且Y=(Pmax×Gb×Gm)/(M×Lb×Lm),
其中,Gb为基地台增益,Gm为移动终端增益,M为额外链路限度,Pmax为移动终端传送能量,Pb为在基地台传输过滤输入的每一载波能量,μ是基地台能量的分数,Rchip为导引的芯片速率,Lb为基地台漏失,且Lm为移动终端漏失。
19.如权利要求16所述的交递方法,还包括透过将导引Ec/Io乘上该移动终端的一总接收能量来得到该导引信号的强度Ec。
20.如权利要求16所述的交递方法,其中该第一通讯系统为一第三代3G分码多任务接取CDMA系统,且该第二通讯系统为一第二代2G分时多任务GSM系统。
21.如权利要求16所述的交递方法,所述导引信号强度Ec依据测量导引Ec/Io,并通过计算Ec=(Ec/Io)×Io得到,其中Io为总接收能量。
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