CN100592818C - Cdma系统中硬越区切换的方法 - Google Patents

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Abstract

在通信网络中，网络用户通过远端单元(30)经至少一个基地台(100)与另一用户通信进行通信。通信网络包括第一移动通信交换中心(MSC-I)，控制通过包括第一基地台(100)在内的第一组基地台的通信。远端单元(30)存储现用基地台清单，它包括用其建立现用通信的每个基地台的基地台标识。第一基地台(100)在现用基地台清单中有一个标识；在远端单元存储候选基地台清单，它包括与通过其可以建立但未建立现用通信的每个基地台相对应的基地台标识，第二基地台在候选基地台清单中有一个标识；如果第二基地台的导频信号同与参考第一基地台相关的一个指定触发导频信号相匹配，开始现用通信信号从第一基地台到第二基地台的越区切换。

Description

CDMA系统中硬越区切换的方法
本申请是申请日为1997年5月23日、申请号为2004100696584、发明名称为“CDMA系统中硬越区切换的方法”发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明一般涉及设置了多个基地台的蜂窝网通信系统，更具体地说，本发明涉及在不同蜂窝网系统的基地台之间进行越区切换通信的新颖的改进技术。
背景技术
码分多址(CDMA)调制技术的应用只是促进具有众多系统用户通信的几种技术中的一种。尽管已知诸如时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)的其它技术，但是CDMA技术较之其它调制技术有显著的优点，在这里引作参考的标题为“采用卫星或陆上转发器的扩展频谱多址通信系统”的已转让给本发明受让人的第4,901,307号美国专利中，揭示了CDMA技术在多址通信系统中的应用。
在刚刚所述的专利中，揭示了一种让分别拥有收发机(也称为远端单元)的大量移动电话系统用户利用CDMA扩展频谱通信信号通过卫星转发器或陆上基地台(也称为基地台或区台)进行通信的多址技术。利用CDMA通信，能够多次重复使用频谱。CDMA技术的应用导致频谱利用效率大大高于利用其它多址技术所能达到的效率，因此，增大了系统用户的容量。
美国使用的传统FM蜂窝网电话系统通常称为“高级移动电话业务”(AMPS)，在电信工业协会标准EIA/TIA-553“移动台-陆上台兼容技术规范”中对此作了详细描述。在这种传统的FM蜂窝网电话系统中，将可供使用的频带划分为带宽通常为30kHz的频道。把系统服务区从地理上划分为基地台的覆盖区，这些覆盖区的大小是可以改变的。将可供使用的频道划分为频率组。以使同信道干扰的可能性减至最小的方式把频率组分配给覆盖区。例如，考虑一种有七个频率组、覆盖区为大小相等的六边形的系统。一个覆盖区中使用的频率组不同于最近邻覆盖区中使用的频率组。
在传统的蜂窝网系统中，当远端单元穿过两个不同基地台覆盖区之间的边界时采用硬越区切换能够继续通信连接。在AMPS系统中，在现用基地台处理呼叫中当接收机通知从远端单元收到的信号强度已经降至预定阈值之下时，开始从一个基地台到另一个基地台的越区切换。低的信号强度指示意味着远端单元必定靠近基地台的覆盖区边界。当信号电平降至预定阈值以下时，现用基地台请求系统控制器确定相邻基地台是否以高于当前基地台的信号强度接收远端单元信号。
系统控制器根据现用基地台的询问把越区切换请求的消息送至相邻基地台。邻近现用基地台的每个基地台采用一个专用扫描接收机，在该基地台正在工作的频道上寻找来自远端单元的信号。如果有一个相邻基地台向系统控制器报告合适的信号电平，那么，试图越区切换到该相邻基地台，现在将该相邻台称为目标基地台。然后，通过从目标基地台所采用的频道组中选择一个空闲频道开始越区切换。将控制消息送至远端单元，命令它从当前信道切换到由目标基地台支持的新频道。与此同时，系统控制器将呼叫连接从现用基地台切换到目标基地台。这个过程称为硬越区切换。采用术语“硬”来表示越区切换的“先断开后建立”特征。
在传统的系统中，如果越区切换到目标基地台不成功会丢失(即断开)呼叫连接。出现硬越区切换失败的原因有许多。如果在目标基地台中没有可供使用的空闲频道，那么越区切换可能会失败。如果相邻基地台中有一个报告从远端单元接收信号，而这时该基地台实际正在接收另一远端单元利用相同频道与基地台通信，则越区切换也会失败。这个错误报告导致把呼叫连接转移到一个错误的基地台，通常为一个来自实际远端单元的信号强度不足以维持通信的基地台。此外，如果远端单元未能接收切换信道的命令，那么，越区切换失败。实际工作经验表明：常常会出现越区切换失败，这大大降低了系统的可靠性。
当远端单元在两个覆盖区边界附近逗留的时间延长时，在传统的AMPS电话系统中会出现另一个常见问题。在这种情况下，当远端单元改变位置时或者当覆盖区内的其它反射物或衰减物改变位置时，信号电平会每个基地台波动。信号电平的起伏会导致“乒乓”情况，即作出重复请求，在两个基地台之间来回切换呼叫。这种增加的不必要的越区切换增大了呼叫被不慎断开的可能性。此外，重复越区切换即使成功也会对信号质量造成不利影响。
在1992年3月31日授权的标题为“CDMA蜂窝网电话系统中提供通信软越区切换的方法和系统”的已转让给本发明受让人的第5,101,501号美国专利中，揭示了一种在CDMA呼叫越区切换期间通过一个以上基地台提供与远端单元通信的方法和系统。利用这种越区切换，从现用基地台到目标基地台的越区切换，不中断与蜂窝网系统的通信。这种越区切换可以称为“软”越区切换，其中，在终止与第一个现用基地台的通信前建立与将变为第二个现用基地台的目标基地台的同时通信。
在1993年11月30日授权的标题为“CDMA蜂窝网通信系统中移动台辅助软越区切换”的第5,267,261号美国专利中揭示了一种经过改进的软越区切换技术，在下文中将该专利称为’261专利，该专利也已转让给本发明受让人。在’261专利的系统中，根据远端单元处测得的系统中每个基地台发射的“导频”信号的强度控制软越区切换过程。这些导频信号测量便于识别实际越区切换候选基地台，有助于软越区切换过程。
更具体地说，在’261专利的系统中，远端单元对来自相邻基地台的导频信号的信号强度进行监测。相邻基地台的覆盖区实际上不需要与建立现用通信的基地台覆盖区邻接。当测得的来自相邻基地台的导频信号的信号强度超过给定的阈值时，远端单元经现用基地台把信号强度消息送至系统控制器。系统控制器命令目标基地台建立与远端单元的通信，并经现用基地台命令远端单元建立暂时通信同时维持与现用基地台的通信。这过程可继续用于另外的基地台。
当远端单元检测到对应于基地台中远端单元正在与其通信的一个基地台的导频信号强度已经降低到预定电平以下时，远端单元经现用基地台把测得的相应基地台的信号强度报告给系统控制器。系统控制器将命令消息送至所识别的基地台和远端单元，终止所识别的基地台的通信同时维持其它一种或多个现用基地台的通信。
尽管上述技术非常适合于由同一系统控制器控制同一蜂窝网系统中基地台之间的呼叫转移，但是远端单元从另一个蜂窝网系统移动到基地台服务的覆盖区中，会出现一种很困难的情况。在这种“系统间”越区切换中的一个复杂因素是，每一个系统是由一个不同的系统控制器控制的，通常在第一个系统的基地台与第二个系统的控制器之间没有直接链路，反之亦然。因此，这两个系统阻止在越区切换过程期间同时进行远端单元与一个以上基地台的通信。即使为了便于系统间的软越区切换在两个系统间存在系统间链路，两个系统的特性常常会不一样，这进一步使软越区切换过程复杂化。
当没有资源进行系统间软越区切换时，如果要维持不中断服务，执行从一个系统到另一个系统的呼叫连接“硬越区切换”将是关键的。此系统间的越区切换必须在很可能导致系统之间呼叫连接成功转移的时间和地点执行。因此，只有在例如以下情况时应当越区切换：
(i)在目标基地台中可以提供空闲信道；
(ii)远端单元在目标基地台和现用基地台的覆盖区内；
(iii)远端单元处于确保接收越区切换信道命令的位置上。
理想情况下，应当以使不同系统基地台之间“乒乓”越区切换请求的可能减至最小的方式进行这样的系统间硬越区切换。
现有系统间越区切换技术的这些及其它缺点降低了蜂窝网系统的质量，可以预料当竞争性蜂窝网系统继续增加时性能将进一步劣化。于是，需要一种能够可靠地执行不同系统基地台之间呼叫的越区切换的系统间越区切换技术。
发明内容
本发明采用两种不同技术促进从第一系统控制器控制的第一基地台到第二系统控制器控制的第二基地台的硬越区切换。当位于指定基地台的覆盖区内的远端单元报告检测到触发导频信号时检测规则触发越区切换。所采取的行动取决于远端单元所处的覆盖区及其察觉的触发导频信号。当远端单元的现用组仅包括一个基地台，该基地台被指定为参考基地台，而远端单元与该参考基地台之间的往返行程延迟超过一定阈值时，下传规则触发越区切换。
检测规则和下传规则可以结合使用提供系统间和系统内空间滞后的物理覆盖区结构。这两个规则也可以与提供最大得益的其它网络规划结构(如利用CDMA到CDMA不同频率越区切换)相组合。
本发明还提供一种在网络用户通过远端单元经至少一个基地台与另一用户通信的通信网络中指挥所述远端单元与第一基地台之间以及至第二基地台的通信的方法，所述通信网络包括第一移动通信交换中心，控制通过包括第一基地台在内的第一组基地台的通信，所述方法包括下列步骤：在所述远端单元存储现用基地台清单，它包括与建立现用通信的每个基地台相对应的基地台标识，这里，所述第一基地台在所述现用基地台清单中有一个标识，而且所述第一基地台为参考基地台；在所述远端单元存储候选基地台清单，它包括与可以建立现用通信的每个基地台相对应的基地台标识；如果在所述候选基地台清单上所述第二基地台的导频信号对应于触发从所述第一基地台到所述第二基地台的越区切换的导频信号，开始现用通信信号从所述第一基地台到所述第二基地台的所述越区切换。
附图简述
从以下结合附图给出的本发明较佳实施例的详细描述中，本发明的特征、目的和优点将更加清楚，其中：
图1示出蜂窝WLL、PCS或无线PBX系统的示范例。
图2示出由分别受第一(MSC-I)和第二(MSC-II)移动通信交换中心控制的第一和第二蜂窝网系统组成的蜂窝网通信系统。
图3示出用两个定向微波天线之间的点对点微波链路配置的蜂窝网通信系统。
图4A高度理想化表现FM系统硬越区切换区。
图4B高度理想化表现CDMA系统硬越区切换区和软越区切换区。
图4C高度理想化表现对应于CDMA对CDMA不同频率越区切换的切换区。
图5示出一组内部基地台、过渡基地台和第二系统基地台，用于表示远端单元测量式硬越区切换表的功能。
图6示出分成三扇区的基地台的天线方向图。
图7示出在CDMA到CDMA同频率越区切换中使用的检测规则。
图8示出在CDMA到CDMA不同频率越区切换中使用的检测规则。
图9示出在提供CDMA到CDMA不同频率越区切换的结构中的两种并置基地台。
图10示出从CDMA系统越区切换到采用不同技术提供业务的系统。
图11示出利用单个多扇区基地台提供CDMA到CDMA不同频率越区切换的另一种结构。
图12是包括接收分集的现有基地台的方框图。
图13是具有发射分集产生路径分集的边界基地台的方框图。
图14表示采用并置基地台进行硬越区切换。
图15表示采用大部分覆盖区重叠的密排基地台进行硬越区切换。
图16示出在由点对点微波链路相交的CDMA中采用的“静锥区”。
图17示出在由点对点微波链路相交的CDMA中采用的“静锥区”，其中，锥形静覆盖区和微波链路覆盖区大致相同。
具体实施方式
图1示出蜂窝网电话系统、无线专用小交换机(PBX)系统、无线本地回路(WLL)、个人通信系统(PCS)或其它模拟无线通信系统的示范例。在另一个实施例中，图1所示的基地台可以为星载基地台。图1所示的系统可以采用便于大量远端单元与多个基地台之间通信的多址调制技术。已知有诸如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)的多址技术以及诸如单边带幅度压扩的调幅(AM)方式。然而，CDMA的扩展频谱调制技术明显优于多址通信系统的这些调制技术。在1990年2月13日授权的标题为“采用卫星或陆上转发器的扩展频谱多址通信系统”的第4,901,307号美国专利中揭示了CDMA在多址通信系统中的运用，该专利已转让给本发明受让人，按参照资料在此引入。尽管这里所揭示的较佳实施例是参照CDMA系统描述的，但是，这里所述的许多思想可以与各种通信技术一起使用。
在上述的第4,901,307号美国专利中，揭示了一种多址技术，这里各有收发机的大量移动电话系统用户利用CDMA扩展频谱通信信号通过卫星转发器或陆上基地台进行通信。在采用CDMA通信中，可以多次重复使用同一频谱进行多个不同通信信号的通信。采用CDMA导致频谱效率大大高于利用其它多址技术所能获得的频谱效率，因此能够增大系统用户容量。
在典型的CDMA系统中，每个基地台发射一个独特导频信号。在较佳实施例中，导频信号是由每个基地台利用公共伪噪声(PN)扩展码连续发射的非调制、直接序列、扩展频谱信号。每个基地台或基地台扇区发射的公共导频序列与其它基地台的导频序列在时间上偏移。远端单元根据从基地台接收的导频信号的扩展码相位偏移能够识别该基地台。导频信号还提供相干解调的相位参考和越区切换判决中所采用的信号强度测量基准。
再参考图1，系统控制器和交换机10，也称为移动通信交换中心(MSC)，通常包括提供对基地台的系统控制的接口和处理电路。控制器10还控制从公用交换电话网(PSTN)到合适基地台的电话呼叫路由选择，以对合适的远端单元进行传输。控制器10还控制从远端单元经至少一个基地台到PSTN的呼叫路由选择。控制器10可指示远端单元经合适的基地台相互通话。
典型的无线通信系统包括具有多个扇区的一些基地台。多扇区基地台包括多个独立的发射和接收天线和一些独立的处理电路。本发明可以等同地应用于扇区化基地台的每个扇区和单个扇区独立基地台。可以把术语基地台假设为基地台的一个扇区或是单个扇区的基地台。
可以采用诸如专用电话线路、光纤链路的各种方式或者通过微波通信链路将控制器10与基地台相耦合。图1示出示范基地台12、14和16以及示范远端单元18。远端单元18可为车载电话、手持便携单元、PCS单元、或者固定位置无线本地回路单元或任何其它符合规定的话音或数据通信装置。箭头20A-20B表示基地台12与远端单元18之间的通信链路。箭头22A-22B表示基地台14与远端单元18之间的通信链路。同样，箭头24A-24B表示基地台16与远端单元18之间的通信链路。
基地台的位置设定为给位于其覆盖区内的远端单元提供业务。当远端单元空闲时，即没有进行呼叫时，远端单元总是监测每个邻近基地台的导频信号发射情况。如图1所示，基地台12、14和16分别在通信链路20B、22B和24B上将导频信号发射到远端单元18。一般而言，术语正向链路是指从基地台连接到远端单元。一般而言，术语反向链路是指从远端单元连接到基地台。
在图1所示的例子中，远端单元18可以认为是在基地台16的覆盖区内。这个远端单元18从基地台16接收的导频信号电平会高于它监测的其它任何导频信号电平。当远端单元18开始话务信道通信(即电话呼叫)时，将控制消息发射到基地台16。基地台16根据接收的呼叫请求消息给控制器10发信号并传送被叫电话号码。然后，控制器10通过PSTN将呼叫连接到预期接收者。
如果从PSTN开始呼叫，那么，控制器10给位于远端单元最新登记其所在位置的附近的一组基地台发射呼叫信息。基地台播放播叫消息作为答复。当预期远端单元收到其播叫消息时，它给最近的基地台发射控制消息作出答复。该控制消息通知控制器10这个特定基地台是在与远端单元通信。控制器10通过这个基地台开始把呼叫接至该远端单元。
如果远端单元18从初始基地台(如基地台16)覆盖区中移出，通信转移到另一个基地台。将通信转移到另一个基地台的过程称为越区切换。在较佳实施例中，远端单元启动并帮助越区切换过程。
根据“双模宽带扩展频谱蜂窝系统的移动台-基地台兼容标准”，TIA/EIA/IS-95，通常简称为IS-95，可以由远端单元自身启动“远端单元辅助”越区切换。远端单元配备有搜索接收机，除了执行其它功能外，还用于对相邻基地台发射的导频信号进行扫描。如果发现一个相邻基地台(例如基地台12)的导频信号强于给定阈值，远端单元18给当前基地台，即基地台16发射一消息。经基地台16把信息送至控制器10。控制器10根据接收的这一信息可以开始远端单元18与基地台12之间的连接。控制器10请求基地台12给呼叫分配资源。在较佳实施例中，基地台12分配频道单元对呼叫进行处理并将该分配反过来报告控制器10。控制器10通过基地台12通知远端单元18搜索基地台12的信号和通知基地台12远端单元的话务信道参数。远端单元18通过基地台12和16二者进行通信。在这个过程期间，远端单元继续识别和测量它接收的导频信号的信号强度。用这一方法，可实现远端单元辅助越区切换。
上述过程也可以认为是“软”越区切换，其中，远端单元通过一个以上基地台同时进行通信。在软越区切换期间，MSC能够在远端单元与之通信的每个基地台收到的信号之间进行组合或选择。MSC把来自PSTN的信号转接到远端单元与之通信的每个基地台。远端单元对从每个基地台接收的信号进行组合，产生一个集合结果。
根据对软越区切换过程的回顾，显然，MSC提供过程的集中控制。如果远端单元不是处于同一个蜂窝网系统，即不是由同一个MSC控制的两个或多个基地台的覆盖区内，那么，远端单元辅助越区切换会变得更加复杂。
图2示出包括分别由第一和第二移动通信交换中心MSC-I和MSC-II控制的第一和第二蜂窝网系统的蜂窝网通信网络30。MSC-II和MSC-II采用诸如专用电话线路、光纤链路的各种方式或采用微波通信链路分别与第一和第二蜂窝网系统相耦合。在图2中，示出了第一系统的五个示范基地台B1A-B1E，分别提供覆盖区C1A-C1E和第二系统的五个示范基地台B2A-B2E，分别提供覆盖区C2A-C2E。
为了便于说明起见，图2中覆盖区C1A-C1E和C2A-C2E和这里接着引入的如图3所示的覆盖区为圆形或六角形，是高度理想化的。在实际通信环境中，基地台覆盖区的大小和形状是可以改变的。基地台覆盖区可能会覆盖区形状不同于理想圆形或六角形的覆盖区边界相重叠。此外，正如本领域众所周知的，可以将基地台扇区化分成三个扇区。
在接着所述的内容中，覆盖区C1C-C1E和C2C-C2E可以称为边界区或过渡覆盖区，因为这些覆盖区靠近第一和第二蜂窝网系统之间的边界。每个系统内的其余覆盖区称为内部覆盖区。
快速审视图2揭示，MSC-II并没有与基地台B1A-B1E通信的直接接入口而MSC-I并没有与基地台B2A-B2E通信的直接接入口。如图2所示，MSC-I和MSC-II能够相互通信。例如，标题为“蜂窝网无线电电信系统间操作”的EIA/TIA/IS-41规范及其后来的修订本，限定了如图2中系统间数据链路34所示的不同工作区交换机之间的通信标准。为了提供基地台B1C-B1E中一个基地台与基地台B2C-B2E中一个基地台之间的软越区切换，在MSC-I与MSC-II之间不得不传送大量的呼叫信号和功率控制信息。交换机对交换机连接的延伸特性加上大量的呼叫信号和功率控制信息会引起过分的延迟，从而会牺牲过分的资源。提供软越区切换的另一个困难是由MSC-I控制的系统和由MSC-II控制的系统在结构上会存在很大的不同。此外，两种系统所采用的功率控制的方法可能完全不同。因此，本发明涉及提供一种在两个系统之间硬越区切换的机制，以避免系统间软越区切换的复杂问题和代价。
在几种情况中可以采用硬越区切换机制。例如，由MSC-II控制的系统可以不采用CDMA传送信号而是可以采用FM、TDMA或另一种方法。在这种情况下，即使在由MSC-I控制的系统中提供系统间软越区切换也需要硬越区切换，其原因在于软越区切换只有在两个系统都采用CDMA操作时才可能。因此，本发明可以用于在采用不同空中接口的系统之间切换远端单元的越区通信。可能需要对第二系统进行改动，以发射导频信号或其它CDMA信标帮助启动硬越区切换过程。在1995年3月30日申请的申请号为08/413,306的标题为“移动单元辅助CDMA至另一种系统硬越区切换的方法和装置”的美国专利继续申请中详细描述了采用导频信标的系统。在1995年8月31日申请的申请号为08/522,469的标题为“同频率时分双工转发器”的美国专利继续申请中详细描述了另一种系统，这两个专利申请都已转让给本发明受让人。在1995年11月13日申请的申请号为08/322,817的标题为“不同蜂窝网通信系统之间越区切换的方法和装置”并已转让给本发明受让人的美国专利继续申请中详细描述了可以采用导频信标单元的系统。
能用硬越区切换的另一种情况是远端单元必须改变它工作的频率的场合。例如，在PCS频带内，点对点微波链路可以与CDMA通信系统共存工作。在图3中，示出了定向微波天线130与定向微波天线135之间的点对点微波链路140。基地台40、100和110可能需要避免采用点对点微波链路140所用的频带，从而避免两个系统之间的干扰。由于定向天线130与定向天线135是高度定向的，点对点微波链路140的工作范围非常窄。照此，系统中的其它基地台，如基地台115、120和扇区50、70工作可以不受点对点微波链路140干扰。因此，远端单元125可以在与点对点微波链路140相同频带的CDMA频道上工作。如果远端单元125向基地台110移动，该基地台在远端单元125当前正在工作的频率上并不支持通信，那么不可能实现从基地台115到基地台110的软越区切换，而代之以基地台115会命令远端单元125执行至基地台110支持的另一频带的硬越区切换。
能用硬越区切换的另一种情况是远端单元必须改变它工作的频率以便更均匀地分配负载的场合。例如，在PCS频带内，CDMA与诸如频带f1和频带f2的多个频带内的话务信道信号通信。如果现用通信信号在频带f2的负载比频带f1重，那么把一些现用通信信号从频带f2转载到频带f1是有利的。为了实现负载分担，通过执行系统内硬越区切换，命令在频带f2中工作的一个或多个远端单元开始在频带f1中工作。
进行硬越区切换的最可靠的方法可能是基地台115本身进行向另一频率的硬切换。因此，在远端单元125正在从基地台115接收较大且可靠信号的某一点处，基地台115命令远端单元125在基地台115支持的不同频率上工作。基地台115在新的频率下开始发射并试图接收远端单元发射的信号。另一方面，在基地台115的第一频率与基地台110的第二频率之间可能出现硬越区切换。两种硬越区切换都不需要任何系统间通信。
再参考图2，第一移动通信交换中心(MSC-I)控制电话呼叫从PSTN到合适基地台B1A-B1E的路由选择，以把呼叫传送到指定远端单元。MSC-I还控制覆盖区内远端单元的呼叫经至少一个基地台到PSTN的路由选择。MSC-II以相同的方式工作，控制基地台B2A-B2E的工作，选择PSTN与基地台B2A-B2E之间的路由。利用诸如IS-41的工业标准或者后来修订的标准沿系统间数据链路34在MSC-I与MSC-II之间传送控制消息等。
当远端单元位于内部基地台的覆盖区内时，对远端单元编程使之监测相邻基地台发射的导频信号。考虑这样一种情况，远端单元位于覆盖区C1D内，但是正在接近覆盖区C2D。在这种情况下，远端单元可以开始接收基地台B2D的有用信号电平，然后把该电平报告给基地台B1D和当前正在与远端单元通信的其它任何基地台。通过测量接收信号的一个或多个定量参数(如信号强度、信噪比、帧差错率、帧删除率、位差错率和/或相对时间延迟)可以确定远端单元正在接收有用信号电平的时间。在较佳实施例中，测量是基于远端单元接收的导频信号强度。在检测出远端单元处接收的有用信号电平后，利用信号强度或质量消息将其报告给基地台B1D，然后能够按照如下过程进行从基地台B1D到基地台B2D的相同频率远端单元辅助硬越区切换：
(i)基地台B1D将从基地台B2D接收的远端单元报告信号电平转接到MSC-I，MSC-I知道基地台B2D受MSC-II控制；
(ii)MSC-I在系统间数据链路34上向MSC-II请求基地台B2D的频道资源和两个系统之间的中继设施；
(iii)MSC-II经系统间数据链路34，把信息供给MSC-I对请求作出答复，以识别将建立通信的频道以及其它信息。此外，控制器在基地台B2D内保留与远端单元和中继资源通信用的指定频道；
(iv)MSC-I经基地台B1D把新频道信息提供给远端单元，并规定远端单元开始与基地台B2D通信的时间；
(v)在规定时间经硬越区切换建立远端单元与基地台B2D之间的通信；
(vi)MSC-II确认MSC-I将远端单元成功过渡到系统中。
这种方法的一个难点在于：MSC-I不知道基地台B2D此时是否在足以支持通信的电平上接收远端单元的信号。MSC-I命令远端单元建立与基地台B2D的通信。同样，基地台B2D可能还不在接收远端单元的有用信号电平。结果，在向MSC-II的转移控制过程期间可能会丢失呼叫连接。如果丢失呼叫连接，那么，将会把出错消息而不是确认从MSC-II送至MSC-I。
提供硬越区切换的另一个难点在于CDMA系统覆盖区边界的自然特性。在FM系统中，如AMPS，覆盖区的重叠区是相当宽的。覆盖区的重叠区是指能够支持远端单元与两个不同基地台中任一基地台之间单独通信的区域。在FM系统中，由于只有在远端单元位于覆盖区的重叠领域内时才能够成功地进行硬越区切换，所以这种覆盖区的重叠领域必须是宽的。例如，图4A表现的是高度理想化的FM系统。基地台150和基地台165能够提供与远端单元155的正、反向链路FM通信。(正向链路是指从基地台连接到远端单元，反向链路是指从远端单元连接到基地台)。在区域160内，来自基地台150和基地台165二者的信号强度电平足以支持与远端单元155的通信。注意：由于FM系统的自然特性，基地台150和165不能同时与远端单元155通信。当在区域160内进行从基地台150到基地台165的硬越区切换时，采用不同于基地台150与远端单元155之间通信所用频率的新的频率进行基地台165与远端单元155之间的通信。基地台165决不在基地台150采用的任何频率上发射信号，因此，基地台165按规定不干扰基地台150与已建立通信的任何远端单元之间的通信。边界182表示超过它基地台165与远端单元155不可能进行通信的位置。同样，边界188表示超过它基地台150与远端单元155不可能进行通信的位置。显然，图4A以及图4B和4C并非按比率画出，实际上相对于每个基地台的总覆盖区，覆盖区的重叠领域是较窄的。
采用CDMA软越区切换，存在仅由两个基地台中一个基地台就能完全支持通信的覆盖区的重叠领域是不重要的。在出现软越区切换的区域中，如果与两个或多个基地台同时建立通信就足以能够维持可靠通信。在CDMA系统中，现用基地台和相邻基地台在相同频率上工作。因此，当远端单元接近相邻基地台的覆盖区时，来自现用基地台的信号电平会下降，来自相邻基地台的干扰会增大。由于来自相邻基地台的干扰增大，如果不建立软越区切换的话，现用基地台与远端单元之间的连接会受到危害。如果信号相对于现用基地台衰落而不相对于相邻基地台衰落，连接受的危害更大。
图4B表现的是高度理想化的CDMA系统。CDMA基地台200和CDMA基地台205能够提供至远端单元155的正、反向CDMA通信。在最暗的区域170中，即使仅与基地台200或基地台205中一个基地台建立通信，来自基地台200和基地台205二者的信号强度电平足以支持与远端单元155的通信。超过边界184，仅通过基地台205的通信是不可靠的。同样，超过边界186，仅通过基地台200的通信是不可靠的。
区域175A、170和175B代表远端单元会在基地台200与205之间软越区切换的区域。即使区域175A中远端单元至基地台205的通信链路不可靠，不能单独支持通信，通过基地台200和205二者建立通信提高了系统的总可靠性。超过边界180，即使是采用软越区切换，来自基地台205的信号电平不足以支持与远端单元155的通信。超过边界190，即使是采用软越区切换，来自基地台200的信号电平不足以支持与远端单元155的通信。
注意：图4A和4B是互相参照画出的。用于表示边界180、182、184、186、188和190的标号随离开基地台150和基地台200的距离增大而增大。照此，边界180与190之间的软越区切换区最宽。边界182与188之间的FM覆盖区的重叠领域位于CDMA软越区切换区内。CDMA“硬越区切换”区是边界184与186之间的最窄的区域。
注意：如果基地台200属于第一系统而基地台205属于第二系统，那么，基地台200和基地台205也许不能与远端单元155同时通信。因此，如果通信需要从基地台200转移到基地台205，那么，必须执行从基地台200到基地台205的硬越区切换。注意：远端单元必须位于边界184与186之间的CDMA硬越区切换区，即具有成功几率高的硬越区切换区域170。实际上难处在于：硬越区切换区可能很窄，远端单元155进、出硬越区切换区170所用的时间很短。此外，难于鉴别远端单元155是否在硬越区切换区170内。一旦已经确定远端单元155在硬越区切换区170内，必须判决切换至哪个基地台和应当何时发生硬越区切换。本发明解决了这些问题。
本发明的第一个方面是确定既是必须的又是会成功实现硬越区切换的覆盖区领域和试图硬越区切换到哪个基地台的系统和方法。图3所示的六角形平铺排列是高度理想化的。当实际部署系统时，产生的覆盖区的形状多种多样。图5示出一组基地台的更实际的表示。基地台T1-T3和基地台I1-I3是受系统1控制器212控制的第一通信系统的一部分。基地台I1-I3是仅与同一系统的其它基地台邻接的内部基地台。基地台T1-T3是其覆盖区与属于不同运营系统的基地台的覆盖区邻接的过渡或边界基地台。基地台S1-S3是受系统2控制器214控制的第二通信系统的一部分。包围基地台S3、基地台I1-I3和基地台T2-T3的各个粗同心圆表示可能建立与相应基地台通信的基地台的理想化覆盖区。环绕基地台S1-S2和基地台T1的最外层粗波浪线表示相应基地台更实际的覆盖区。例如，波浪线228表示基地台S1的覆盖区。覆盖区的形状在很大程度上受基地台所处的地形，如安装天线高度、数目、反射率和覆盖区内高大建筑物的高度、以及覆盖区内树木、山坡、和其它障碍物等影响。为了简化附图，未示出每个基地台的实际覆盖区。
在实际系统中，可以将有些基地台划分成多个扇区，如划分成三个扇区。图6示出三扇区基地台的天线方向图。为了简化附图，图5中未示出三扇区的基地台。本发明的概念可以直接应用于扇区化的基地台。
在图6中，覆盖区300A由最细的线表示，覆盖区300B由中等粗细的线表示，覆盖区300C由最粗的线表示。图6中所示的三个覆盖区的形状是由标准双极天线产生的形状。覆盖区的边缘可以看作是远端单元接收支持通过该扇区通信所需最小信号电平的位置。当远端单元进入扇区时，作为远端单元所感受的从基地台接收的信号强度增大。点302处的远端单元可以通过扇区300A通信，点303处的远端单元可以通过扇区300A和扇区300B通信，点304处的远端单元可以通过扇区300B通信。当远端单元穿过扇区的边缘时，通过该扇区的通信会劣化。在图6中基地台与未示出的相邻基地台之间以软越区切换模式工作的远端单元很可能位于这些扇区中一个扇区边缘附近。
图3中基地台60代表高度理想化的三扇区基地台。基地台60有三个扇区，每个扇区覆盖基地台覆盖区的120度以上。扇区50的覆盖区由连续线55表示，与扇区70的覆盖区相重叠，扇区70的覆盖区由粗虚线75表示。扇区50还与扇区80相重叠，扇区80的覆盖区由细虚线85表示。例如，由X表示的位置90位于扇区50和扇区70二者的覆盖区内。
通常，对基地台进行扇区划分，以降低对位于基地台覆盖区内远端单元的总干扰功率以及增加能够通过基地台建立通信的远端单元数目。例如，扇区80不发射位置90处远端单元所预期的信号，因此，位于扇区80内的远端单元不会明显地干扰位置90处远端单元与基地台60的通信。
对于位置90处的远端单元，起作用的总干扰来自于扇区50和70以及基地台115和120。位置90处的远端单元可以与扇区50和70进行更软越区切换。位置90处的远端单元可以与基地台115和120中任何一个或二者同时进行软越区切换。
远端单元辅助软越区切换是根据几组由远端单元测量的基地台的导频信号强度工作。现用(基地台)组是指通过其建立有效通信的一组基地台。相邻(基地台)组是指现用基地台周围的一组基地台，包括具有足以建立通信的信号强度电平几率高的基地台。候选(基地台)组是指所具有的导频信号强度电平足以建立通信的一组基地台。
开始建立通信时，远端单元通过第一基地台通信，现用组仅包括第一基地台。远端单元监测现用组、候选组和相邻组的基地台的导频信号强度。当相邻组中一个基地台的导频信号超过预定阈值电平时，在远端单元上，将该基地台增加到候选组中并从相邻组移出。远端单元把识别新基地台的消息传送给第一基地台。系统控制器决定是否建立新基地台与远端单元之间的通信。如果系统控制器决定建立，那么，系统控制器把有关远端单元识别信息的消息和建立二者之间通信的命令传送给新基地台。通过第一基地台还把消息发射到远端单元。该消息识别包括第一基地台和新基地台的新现用组。远端单元搜索新基地台发射的信息，建立与新基地台的通信，而不终止通过第一基地台的通信。对于另外的基地台可以继续这个过程。
当远端单元正在通过多个基地台通信时，它连续监测现用组、候选组和相邻组的基地台的信号强度。如果对应于现用组中一个基地台的信号强度降低到预定阈值之下有一段预定时间，远端单元产生报告该事件的消息并发射出去。系统控制器通过同远端单元正在通信的至少一个基地台接收这一消息。系统控制器可以决定终止通过导频信号强度弱的基地台的通信。
系统控制器根据终止通过基地台通信的决定，产生识别基地台新现用组的消息。新的现用组不包括将终止通信的基地台。介入建立通信的一些基地台把消息传送给远端单元。系统控制器还把终止与远端单元通信的信息传送给基地台。因此，远端单元通信的路由仅通过在新现用组中识别的基地台。
当远端单元采用软越区切换时，系统控制器从现用组成员的每个基地台接收解码分组。从这组信号，系统控制器必须产生一个发射给PSTN的信号。在每个基地台中，从同一远端单元接收的信号在对它们解码前可以将其组合，因此充分利用了接收多个信号的优点。把每个基地台的解码结果提供给系统控制器。一旦信号已经解码，即不能方便和有利地相互组合。在较佳实施例中，系统控制器必须在与其建立通信的基地台一一对应的多个解码信号之间选择。从基地台的一组信号中选择最有利的解码信号，并简单放弃其它信号。
除了软越区切换以外，系统也可以采用“更软越区切换”。更软越区切换通常是指同一基地台不同扇区之间的越区切换。由于同一基地台的扇区连接要更加紧密得多，通过将未解码数据组合而不是通过对解码数据的选择能够进行同一基地台各扇区之间的越区切换。无论在任一系统中是否采用更软越区切换，本发明可以同样应用。在1995年3月13日申请的申请号为08/405,611的标题为“进行公用基地台各扇区之间越区切换的方法和装置”的美国专利申请中描述了更软越区切换的过程，该专利是现已放弃的1993年10月10日申请的08/144,903美国专利申请的继续申请，它们都已转让给本发明受让人。
在较佳实施例中，由选择器组子系统(SBS)内的系统控制器进行选择过程。SBS包括一组选择器。每个选择器处理一个远端单元的现用通信。在终止呼叫连接时，可以把选择器分配给另一个现用远端单元。选择器给远端单元和基地台二者提供所有方式的控制功能。选择器收或发基地台的消息。这种消息的一个例子是基地台每次发出的基地台与远端单元之间往返行程延迟按某一阈值量变动的消息。选择器还能够命令基地台把消息传送到远端单元。上述消息的一个例子是传送给基地台的消息，它命令基地台向远端单元发出提供导频信号强度测量消息(PSMM)的命令。下文将更进一步地说明这两种信号的利用。在最一般的实施例中，不需要选择器控制越区切换过程，任何方式的通信控制单元能够执行选择器在较佳实施例中所代表的功能。
当远端单元已建立与基地台的通信时，基地台能够测量与该远端单元有关的往返行程延迟(RTD)。基地台根据世界时校准其对远端单元发射的时间。在无线空中链路上把信号从基地台发射到远端单元。所发射的信号从基地台传播到远端单元需要一定的时间。远端单元采用它从基地台接收的信号来对准它反向发送到基地台的发射。通过比较基地台从远端单元接收的信号的时间校准与基地台发送到远端单元的信号的时间校准，基地台能够确定往返行程延迟。利用该往返行程延迟能够估算基地台与远端单元之间的距离。根据较佳实施例，当往返行程延迟变化大于预定量值时基地台把往返行程延迟报告给选择器。
本发明的一个方面采用远端单元与属于现用组和候选组成员的基地台之间的往返行程延迟来识别远端单元位置。获得远端单元与属于候选组成员的基地台之间的往返行程延迟要比确定现用组成员的往返行程延迟更复杂一些。由于属于候选组成员的基地台对远端单元的信号不进行解调，候选组不能直接测量往返行程延迟。
从远端单元送至基地台的消息包括候选组和现用组成员的导频信号信息，将其称为导频信号强度测量消息(PSMM)。或是根据基地台的请求、或是由于相邻组基地台的信号强度已经超过阈值或候选组基地台的信号强度已经超过现用组基地台中一个基地台的强度达到预定量值、或是由于越区切换放弃定时器期满，远端单元发送PSMM。
四个参数控制软越区切换过程。首先是导频信号检测阈值T_ADD，它限定属于相邻组成员的基地台变成分类为候选组成员的导频信号强度必须超过的电平。导频信号下降阈值T_DROP，它限定属于现用组或候选组成员的基地台的导频信号强度必须下降以触发定时器的电平。触发定时器的时间周期是由T_TDROP限定的。超过T_TDROP限定的时间后，如果导频信号强度仍然低于T_DROP电平，那么，远端单元指示相应的基地台从它目前所属的组中移出。现用组与候选组的比较阈值T_COMP设定为候选组成员的导频信号强度必须超过现用组成员的导频信号强度以触发PSMM的量值。这四个参数中的每一个都存储在远端单元中。从基地台传送的消息能够通过重新编程将这四个参数中的每一个参数设定为新的值。
PSMM包括与本发明有关的两种信息。PSMM包括对应于现用组或候选组成员基地台的每个导频信号的记录。首先，PSMM包括信号强度的测量结果。其次，PSMM包括导频信号相位的测量结果。远端单元测量候选组中每个导频信号的导频信号相位。通过将候选导频信号最早到达的有用多路径分量与现用组成员最早到达的有用多路径分量进行比较测量导频信号相位。导频信号相位可以按相对PN码片测量。现用组中提供最早到达信号的基地台的导频信号称为参考导频信号。
利用以下方程式，系统控制器能够将导频信号相位转换为往返行程延迟的估算值。
RTD候选1＝RTD参考+2*(导频信号相位候选1-频道偏移候选1*导频信号增量)(方程式1)
式中：
RTD候选1＝进入候选组中基地台的往返行程延迟的估算值；
RTD参考＝参考导频信号所报告的往返行程延迟；
导频信号相位候选1＝相对于远端单元在PSMM报告中感受的世界时的相位，以PN码片为单位；
频道偏移候选1＝候选基地台的信道偏移，它是一个无单位的数；
导频信号增量＝以每个信道PN码片为单位的系统范围内导频信号序列偏移指数增量。
参考导频信号报告的往返行程延迟RTD参考是由相应基地台提供给选择器的。以参考导频信号的往返行程延迟作为基础来估算远端单元与候选组成员的基地台之间的往返行程延迟。记得在较佳实施例中，每个基地台发射的导频信号序列相同但具有时间偏移，从而使远端单元能够根据导频信号的扩展码相位偏移识别基地台。导频信号序列偏移指数增量，即导频信号增量(Pilot Inc)是指基地台导频信号偏移的扩展码相位偏移增量。候选基地台的频道偏移，即频道偏移候选1是指哪一个扩展码相位分配给候选基地台。候选基地台的相对相位，即导频信号相位候选1是指以PN码片为单位的、与参考导频信号相比由远端单元测量的候选基地台扩展码相位偏移。以PSMM将导频信号相位候选1报告给基地台。对于选择器，信道偏移候选1和导频信号增量是已知的。
如果系统中的传输不存在延迟，那么，候选基地台的相位应当是频道偏移(即频道偏移候选1)与系统范围内导频信号序列偏移指数增量(即导频信号增量)的乘积。由于系统中存在传输延迟，所以远端单元感受到参考导频信号和候选基地台导频信号二者具有不同的且变化的延迟。从感受到的PN偏移(＝导频信号相位候选1)减去系统引起的PN偏移(＝频道偏移候选1与导频信号增量的乘积)得到参考导频信号与候选基地台导频信号之间的相对偏移。如果差值为负，那么，参考基地台与远端单元之间的RTD大于候选基地台与远端单元之间的RTD。远端单元所感受的差值仅仅反映正向链路的相对延迟。取正向链路相对延迟的两倍得为整个往返行程延迟。
为了便于举例，假设系统范围内导频信号序列偏移指数增量为64PN码片，并假设采用以下信息作为往返行程延迟测量的基础。
导频信号相位参考＝0    RTD＝137(基地台Id＝12)
导频信号相位14＝948    RTD＝244(基地台Id＝14，相对偏移52PN)
导频信号相位16＝1009(基地台Id＝16，相对偏移-15PN)
由于在较佳实施例中，每个基地台或基地台扇区发射时间上偏移的相同导频信号序列，可将基地台标识(Id)看作是基地台发射导频信号所采用的频道PN偏移。再进一步假设：基地台12和14(可以假设它们是图1所示的基地台)是现用组的成员，按照基地台12和14所测得的RTD测量结果分别报告为137和244PN码片。
注意：基地台14的导频信号相位和往返行程延迟数据的右侧是计算的相对偏移。测得的基地台14的导频信号相位为948PN码片。基地台14的固定偏移等于基地台ID(14)乘以导频信号序列偏移增量(64)，它等于896PN码片。测得的导频信号相位与基地台的导频信号相位偏移之间的差值是基地台与远端单元之间的相对偏移，在本情况中为52PN码元(＝948-896)。不必采用这些数字来计算基地台14与远端单元之间的往返行程延迟，因为基地台14是现用组的成员它可以直接作往返行程延迟测量。
然而，由于基地台16是候选组的成员，基地台16不直接作往返行程延迟测量，必须采用上述方程式来确定往返行程延迟。对于基地台16，参数为：
RTD参考＝137PN码片
导频信号相位候选1＝1009PN码片
频道偏移候选1＝16
导频信号增量＝每个频道64PN码片
将这些数字直接代入方程式1得到远端单元与基地台16之间的往返行程延迟为107PN码片。如上所述，为了找出候选基地台的绝对偏移，从导频信号相位候选1中减去频道偏移候选1与导频信号增量的乘积，在本情况中得到-15PN码片。一个令人感兴趣的注意事项是远端单元与基地台16之间的往返行程延迟小于与基地台14之间的往返行程延迟。
识别远端单元位置的第一种方法依靠使用特定远端单元测量式硬越区切换(MDHO)状态。为了使处理影响减至最小，只有在现用组的任何一个成员标示为过渡基地台时系统才进入MDHO状态。在另一个实施例中，只有在现用组的所有成员为过渡基地台时系统才进入MDHO状态。在第三个实施例中，只有在现用组仅有一个基地台并且该基地台为过渡基地台时系统才进入MDHO状态。在第四个实施例中，存在足够的处理资源，从而使MDHO状态总是有效的。而在MDHO状态中，选择器监测现用组成员的往返行程延迟并计算候选组成员的往返行程延迟。在改变了触发MDHO状态的条件后，可以退出MDHO状态。
MDHO状态基于使用MDHO表。在MDHO表中，每一行代表覆盖区中为重叠领域的一部分。如上所述，覆盖区重叠领域是指能够支持远端单元单单同两个不同基地台中任何一个建立通信的区域。每一行包括一系列成对的基地台识别号码和往返行程延迟范围。往返行程延迟范围是以最小和最大往返行程延迟限定的。
为了使用MDHO表，或是采用网络规划工具或是采用经验数据来识别一组区域和每个区域的相应行动。另一方面，能够采用基于规则或专家系统来产生MDHO表。如上所述，图5示出一组内部的、过渡的和第二系统的基地台，用以说明远端单元测量式硬越区切换表的功能。环绕基地台的屏蔽线表示往返行程延迟测量阈值。例如，环绕基地台S2的屏蔽线222代表从基地台S2到位于屏蔽线222上远端单元的直接路径的往返行程延迟显示为200PN码片的位置。环绕基地台S2的屏蔽线220代表从基地台S2到位于屏蔽线220上远端单元的直接路径的往返行程延迟呈现220PN码片的位置。因此，位于屏蔽线220与屏蔽线222之间的任何远端单元的往返行程延迟在200至220PN码片之间。
同样，环绕基地台T1的屏蔽线226代表从基地台T1到位于屏蔽线226上远端单元的直接路径的往返行程延迟呈现160PN码片的位置。环绕基地台T1的屏蔽线224代表从基地台T1到位于屏蔽线224上远端单元的直接路径的往返行程延迟呈现180PN码片的位置。因此，位于屏蔽线224与屏蔽线226之间的任何远端单元的往返行程延迟在160至180PN码片之间。
此外，环绕基地台S1的屏蔽线232代表从基地台S1到位于屏蔽线232上远端单元的直接路径的往返行程延迟呈现170PN码片的位置。环绕基地台S1的屏蔽线230代表从基地台S1到位于屏蔽线230上远端单元的直接路径的往返行程延迟呈现180PN码片的位置。因此，位于屏蔽线230与屏蔽线232之间的任何远端单元相对于基地台S1的往返行程延迟在170至180PN码片之间。
如上所述，环境中的反射物可以产生远端单元与基地台之间不取直接路径的多路径信号。如果信号不是取直接路径，那么往返行程延迟增大。最早到达的信号取为远端单元与基地台之间路径最短的信号。本发明估算往返行程延迟测量的信号就是最早到达的信号。
注意：通过各个基地台之间的往返行程延迟能够识别特定的区域。例如，根据远端单元与基地台T1之间的往返行程延迟在160至180PN码片之间和远端单元与基地台S2之间的往返行程延迟在200至220PN码片之间的事实，能够识别覆盖区240和242。根据不管往返行程延迟如何都能够觉察的来自基地台S1导频信号的事实可以进一步限定覆盖区242。假设：位于区域240内当前正在与基地台T1通信的远端单元的固有行动是执行至CDMA基地台S2的相同频率硬越区切换。进一步假设：在区域242中总干扰很高以致只能另外执行至基地台S1支持的AMPS的硬越区切换。
表1示出示范MDHO表的一部分。第一列表示哪一个覆盖区重叠领域与MDHO表中的行相对应。例如，覆盖区242对应于表1中覆盖区N，覆盖区240对应于表1中覆盖区N+1。注意：位于覆盖区242中的远端单元与覆盖区240给出的参数相匹配。在示出的实施例中，按数序遍历MDHO表，并选择与给定参数相匹配的第一区域，使给定的一组参数与区域N+1相比较的唯一途径是如果区域N作为可能的位置已被取消。第二列包括第一基地台ID。第三列包括对应于相应行所表示的覆盖区的往返行程延迟。第四和第五列表示第二基地台ID和往返行程延迟，第六和第七列同样照此。根据需要可以增加多列来表示基地台ID和往返行程延迟。
在较佳实施例中，MDHO表存储在选择器组子系统控制器(SBSC)中。SBSC已经存储了提供邻区清单、导频信号偏移和标准操作所需其它数据的导频数据库。在较佳实施例中，选择器请求SBSC每一次在接收新的PSMM和任何一个现用基地台的RTD测量结果大量改变时访问MDHO表。
表1
  覆盖区   BSId[1]   RTD范[1]   BSId[2]   RTD范围[2]   BSId[3]   RTD范围[3]   行动  系统ID   目标BSId
  N   T1   160，180   S2   200，220   S1   0，1000   切换至AMPS  系统2   S1
  N+1   T1   160，180   S2   200，220   切换至CDMA  系统2   S2
  N+2   T2   160，180   S2   200，220   切换至CDMA  系统2   S2
  N+3   T2   160，180   T3   0，1000   切换至不同频率CDMA  系统1   T2
  N＝4   T2   200，240   S3   190，210   S2   200，240   切换至AMPS  系统1   T2
表示为行动的这一列说明当远端单元的位置测定在个覆盖区时应当采取的行动。可以采取的行动有几种，如：
系统间基地台CDMA至AMPS硬越区切换；
系统内基地台CDMA至AMPS硬越区切换；
系统内基地台CDMA至CDMA硬越区切换；
系统间CDMA至不同频率CDMA硬越区切换；
系统间CDMA至相同频率CDMA硬越区切换。
如果需要更多的往返行程延迟信息来识别远端单元的位置，那么，当远端单元处于MDHO状态时能够修改T_ADD和T_DROP阈值。通过同时降低T_DROP和T_ADD阈值，较低的导频信号强度可以使相应的基地台有资格成为候选组和现用组成员，较低的导频信号强度又使相应基地台在被放弃前在候选组和现用组中停留较长的时间。候选组和现用组中所列的基地台数目的增大增加了能够可以用来对远端单元定位的往返行程延迟数据点的数目。降低T_ADD和T_DROP，整个系统会具有负效应，其中，越区切换的每个远端单元使用来自两个基地台的系统资源。为了保存每个基地台的资源和使容量达到最大，需要使越区切换的远端单元数目减至最少。因此，在较佳实施例中，仅仅降低过渡基地台的T_ADD和T_DROP值。此外，能够增大T_TDROP指定的时间长度，延长基地台在降至T_DROP以下后保留在现用组中的时间长短。
在较佳实施例中，如果第二系统已经不在第一系统使用的频率上从边界基地台发射CDMA导频信号，那么，如在申请号为08/413,306和08/522,469的美国专利申请中所详细描述的那样，对第二系统进行改动，发射帮助启动硬越区切换过程的导频信号或其它CDMA信标。在另一个实施例中，即使系统已经不从边界基地台发射CDMA导频信号，第二系统中的边界基地台也不产生导频信号，在MDHO表的基地台ID列中没有对应于基地台S1-S3的条目。在内部基地台上也能够采用导频信标单元来帮助识别由点对点微波链路实现的区域。
在有些情况中，也能够取消使用候选基地台作为识别远端单元位置的手段，因此仅留下现用基地台信息确定远端单元位置。例如采用巧妙的网络规划，仅利用现用组成员的往返行程延迟就能够有效地识别覆盖区的重叠领域。
如上所述，为了简化附图，图5示出没有进行扇区化的基地台。实际上，扇区化的存在通过使远端单元可能出现的区域变窄有助于定位处理。注意如图3所示的基地台60的几何关系。在考虑往返行程延迟前，将基地台60的覆盖区划分成6个不同区域：即仅由扇区50覆盖的区域、由扇区50和70覆盖的区域、仅由扇区70覆盖的区域、由扇区70和扇区80覆盖的区域、仅由扇区80覆盖的区域以及由扇区80和扇区50覆盖的区域。如果采用网络规划使三扇区基地台沿两个系统之间的边界定位，可以省略在系统2边界基地台中使用导频信标和使用候选基地台往返行程延迟的确定。
开始对系统中的每一个基地台进行定标，使以分贝测量的无负载接收机路径噪声与以分贝测量的所需导频信号功率之和等于某一常量。在整个系统各基地台定标常数是一致的。随着系统变为有负载(即远端单元开始与基地台通信时)，反向链路越区切换边界显著移近基地台。因此，为了模仿正向链路上的相同效果，补偿网络通过在增大负载时降低导频功率维持基地台接收的反向链路功率与基地台发射的导频功率之间的不变关系。平衡正向链路越区切换边界与反向链路越区切换边界的过程称为基地台展缩，在1996年8月20日授权的标题为“平衡蜂窝网通信系统中正向链路越区切换边界与反向链路越区切换边界的方法和装置”的已转让给本发明受让人的第5,548,812号美国专利中详细描述。
展缩过程会不利地影响MDHO状态中的操作。再参考图4B，与基地台205发射的功率相比，如果基地台200发射的功率降低，那么，覆盖区重叠边界向基地台200移动靠近，离基地台205较远。信号电平不影响任一位置处的远端单元与基地台之间的往返行程延迟。因此，当实际边界已经发生变化时MDHO表仍将原来的位置当作适合于越区切换。
处理展缩问题的方法有几种。一种方法是使MDHO表所存储那样的限定覆盖区重叠领域变得足够窄，以致该覆盖区重叠领域保持有效而与目前展缩状态无关。
处理基地台展缩问题的第二种方法是禁用或者限制边界基地台上的展缩。展缩机制按正向链路信号操作，迫使正向链路动作模仿反向链路对负载水平作出自然反应。因此，取消展缩并没有消除边界随反向链路上负载变化的风险，从而即使系统不采用展缩加载仍然是一个因素。
处理基地台展缩问题的第三种方法是通过网络规划。如果第二系统的边界基地台并不在第一系统边界基地台所采用的频率上发射话务信道信号(即现用远端单元特定信号)，那么，能够使展缩的影响减至最小。如果边界基地台从导频信标单元发射导频信号，那么，由于在利用导频信标单元时不产生话务信道信号，因此也能够使展缩的影响减至最小。导频信标单元输出的功率不随时间变化。
处理基地台展缩问题的第四种方法是通过使用基于规则的系统。如果边界基地台进行展缩，那么，将展缩参数从每个基地台送至系统控制器。系统控制器根据展缩的当前值更新MDHO表。通常，系统控制器会增大MDHO表中的往返行程延迟值，以反映展缩的效果。
在绝大多数情况中，展缩的影响一点也不会成为问题。因为这些边界区通常一直是技术和商业问题的来源，网络规划通常努力使两个系统之间的边界位于话务量少的地区。话务量少对应于展缩的影响小。
在有些情况中，需要避免存储和访问MDHO表。在这种情况中，可以采用其它方法来实行越区切换。例如，在另一个实施例中，采用两种方法触发越区切换。第一方法称为检测规则。把特定的基地台(或基地台扇区)指定为参考基地台R。如果远端单元位于参考基地台的覆盖区内并且它报告检测到触发导频信号PB，那么，选择器触发数据组(R，PB)确定的目标基地台的越区切换。检测规则通常是与导频信标单元一起使用的，但是并不是总是这样。
第二种方法称为下传规则。把特定的基地台标为边界基地台。如果远端单元的现用组仅包括一个基地台而且该基地台是边界基地台，参考导频信号往返行程延迟又超过阈值，那么选择器触发越区切换。另一方面，如果远端单元现用组仅包括一些属于边界基地台的基地台，而且参考导频信号往返行程延迟超过阈值，那么选择器触发越区切换。通常，阈值在基地台之间是可变的并与现用组的其它基地台无关。由当前的参考导频信号确定下传行动。下传规则可以是一组测量式越区切换规则中的第一个。注意：指定为边界基地台的基地台的覆盖区不必与另一个系统基地台的覆盖区邻接。下传规则可用于系统间越区切换和系统内越区切换两种情况。
检测规则和下传规则都与系统的物理特性有关。采用这两种规则会增加网络设计的负担，如基地台的安置、多扇区基地台中扇区的取向以及天线的物理安置等。
如果远端单元或基地台试图在边界基地台发起呼叫，那么，远端单元与基地台在接入信道上交换始发消息。在较佳实施例中，开销信道管理器驻留在基地台中，控制接入信道。开销信道管理器检查根据始发消息计算的往返行程延迟估算值。如果往返行程延迟超过阈值，开销信道管理器通知移动通信交换中心，移动通信交换中心可以命令基地台给远端单元传送业务改发消息。业务改发消息可以从AMPS兼容远端单元送至AMPS系统或送至另一CDMA频率或系统。改发消息也与远端单元正在请求的业务类型有关。如果请求的是数据连接而不是话音连接，那么，AMPS系统也许不能支持该连接。由于这个原因，采取的行动常常必须取决于远端单元的性能和状态。通常，系统中的每个远端单元有一个表示其性能能的类别指示。基地台可以询问远端单元的当前状态，根据返回的信息可以作出决定。
图7示出在CDMA至CDMA相同频率越区切换中使用的检测规则。假设在C1A/C2区域中远端单元正在从系统S1移动到系统S2。当远端单元接近C2时，它开始感受由C2发射的导频信号。利用检测规则，如果C1A是参考基地台，那么，选择器请求越区切换到与覆盖区C1A并置的AMPS基地台。如上所述，从一个FM AMPS系统到另一个FM AMPS系统的硬越区切换可以在比从一个CDMA系统到另一个相同频率下工作的CDMA系统硬越区切换大得多的物理区域上实现。注意：在边界基地台中在CDMA基地台覆盖区与AMPS基地台覆盖区之间必须存在互相映射或者至少大部分重叠。已经完成到FMAMPS转换操作后，FM系统之间成功进行系统间硬越区切换的几率是高的。
图8示出在CDMA至CDMA不同频率越区切换中使用的检测规则。在图8中，对应于系统S2的区域，表示系统S2正在以频率f2进行话务信道信号通信而不以频率f1进行话务信道通信。在图8中，对应于系统S1的区域，表示系统S1正在以频率f1进行话务信道信号通信而不以频率f2进行话务信道通信。可以采用，也可以不采用在任一系统S1或系统S2或者二者的边界基地台中工作的导频信标单元。如果采用导频信标单元，那么，可以采用检测规则。另一方面，如果C1A和C1B变为是现用组中的唯一基地台，那么，一旦往返行程延迟超过阈值时可以采用下传规则。在任何一种情况中都能够越区切换到C1A和C1B内的并置的AMPS基地台。
图8的结构大大优于图7的结构。图4C示出利用两种不同CDMA频率越区切换的好处。图4C表现的是采用遵循与图4A和4B相同格式的采用两种不同CDMA频率的高度理想化越区切换区。在图4C中，如从基地台205和远端单元155发出的虚线传输箭头所示，基地台205不在与基地台200相同的频率上发射话务信道信号。边界189代表以频率f1在远端单元155与基地台200之间能够建立可靠通信的点。边界180与边界189之间的区域176代表如果基地台205配备导频信标单元，远端单元155在通过基地台200通信的同时能够检测到来自基地台205导频信号的区域。
图4B与4C的比较揭示了不同频率越区切换的优点。如果基地台205不发射导频信号，那么，不存在基地台205对基地台200与远端单元155之间信号的干扰。如果基地台205正在发射导频信号，那么，来自基地台205的导频信号对基地台200与远端单元155之间信号的干扰量大大低于基地台205正在发射话务信道信号所产生的干扰。因此，边界189比边界186更靠近基地台205多得多。
边界181代表以频率f2在远端单元155与基地台205之间建立可靠通信的点。边界181与边界190之间的区域178代表如果基地台200配备导频信标单元，远端单元155在通过基地台205通信的同时能够检测到来自基地台200导频信号的区域。此外，注意边界181比边界184更靠近基地台200多得多。边界181与边界189之间的区域174代表能够实现从以频率f1工作的基地台200到以频率f2工作的基地台205的通信越区切换或反之亦然的区域。注意：区域174比图4B中区域170大得多。尺寸较大的区域174对硬越区切换过程是大为有利的。采用两种不同频率的事实并未在很大程度上影响硬越区切换过程，因为无论是在相同频率还是在不同频率的情况中，通信的转移具有“先断开后建立”硬越区切换特性。不同频率情况的唯一有些不足的缺点可能是远端单元需要用一定时间来执行从第一频率到第二频率的转换操作。
在较佳实施例中，基地台和远端单元二者对于发射和接收采用不同频率。在图4C和描述两种不同CDMA工作频率之间越区切换的其它附图和文中，可以假设：在进行越区切换后发射和接收频率是不同的，即使为了便于说明起见在文中和附图中提到的一种频率(如频率f1)，也是表示采用一组发射和接收频率。
再参考图8，制止系统S2中每个基地台以频率f1工作是不必要的。只需要制止系统S2中的边界基地台和下一层内部基地台以频率f1工作。对于CDMA或FM或TDMA或点对点微波链路或其它任何功能，系统S2中的内部基地台可以采用频率f1。
图9示出两个系统之间过渡区的再一个实施例。图9的结构要求第一和第二系统的服务提供者合作，最好应用于两个系统属于同一个服务提供者的地方。图9示出提供CDMA到CDMA不同频率越区切换的两个并置或基本并置的基地台B1和B2。基地台B1和B2是双扇区基地台，提供覆盖区312至覆盖区310。系统S1的基地台B1正在以频率f1在两个扇区α和扇区β中提供CDMA业务，系统S2的基地台B2正在以频率f2在两个扇区α和扇区β中提供CDMA业务。
注意：覆盖区310被高速公路312贯穿。当远端单元从采用频率f1的系统S1移动到覆盖区310中时，采用标准系统内软越区切换把呼叫控制转移到基地台B1的扇区β。当远端单元继续沿高速公路312下行时，采用软越区切换或者更软越区切换转把通信从基地台B1的扇区β转移到基地台B1的扇区α。当基地台B1的扇区α变为现用组的唯一扇区时，在频率f2上，应用下传规则触发越区切换到系统S2的基地台B2的扇区β。
以同样的方式在基地台B2的扇区α与基地台B1的扇区β之间进行远端单元从系统S2移动到系统S1的越区切换。由于基地台B1的扇区α与基地台B2的扇区β并排，基地台B2的扇区α与基地台B1的扇区β并排，在每一种情况中，能够成功地进行硬越区切换，不用担心远端单元不在目标基地台的覆盖区内。
图9的结构有几个优点。由于执行系统S1到系统S2越区切换的区域与执行系统S2到系统S1越区切换的区域不同，因此，使乒乓反复情况的可能性减至最小。例如，如果执行系统S1到系统S2越区切换的区域基本上与执行系统S2到系统S1越区切换的区域相同，那么，进入越区切换区中然后停止移动或者在区域内移动的远端单元可以继续越区切换到一个系统然后返回到另一系统。图9的结构引入了空间滞后现象。一旦远端单元已经完成在覆盖区310的下半部分从系统S1到系统S2的过渡控制，那么，远端单元将不进行过渡控制返回到系统S1，除非它改变方向并完全重新进入覆盖区310的上半部分，使得基地台B2的扇区α成为远端单元现用组的唯一成员。
同图8的结构一样，在图9的结构中，制止系统S2中每个基地台以频率f1工作是不必要的。只需要制止系统S2中的边界基地台和下一层内部基地台以频率f1工作。对于CDMA或FM或TDMA或点对点微波链路或其它任何功能，系统S2中的内部基地台可以采用频率f1。此外，在图9中，不一定要求基地台严格包括两个扇区，可以采用更多个扇区。
图10示出CDMA系统与利用不同技术提供服务的系统邻接的情况。采用类似于图8的方式能够处理这种情况。图10示出美国密执安州底特律的专用拓扑。底特律的一侧与加拿大邻接。一条河流限定了底特律与加拿大之间的边界。横跨河流的几座桥梁连接着两个国家。
在河流一侧的美国部署CDMA系统S1，在河流另一侧的加拿大部署TDMA系统S2。除了所选的数字技术外。美国和加拿大双方都正在以AMPS系统工作。正在系统底特律一侧移动的远端单元继续处于CDMA覆盖区中，可以进行软越区切换和更软越区切换。然而，当发现远端单元仅仅在覆盖区CA扇区α或者覆盖区CC扇区α的覆盖区中时，一旦往返行程延迟超过预定阈值，利用下传规则，触发至各自并置的AMPS基地台的越区切换。根据所选RTD阈值，水面上远端单元可以也可以不停留在CDMA覆盖区内。网络规划必须保证天线适当地定向以及以这样的方法使基地台定位，即能够根据过渡扇区唯一地确定AMPS基地台，当这些扇区变为现用组中仅有的扇区时呼叫不丢失。
图14示出本发明的一个实施例，这里运营两个系统的电信公司能够并置两个基地台。图14是实施例的图解。覆盖区C1A对应于以频率f1工作的系统S1中的内部基地台。覆盖区C1B对应于以频率f1工作的系统S1中的过渡基地台。导频信标P1是与覆盖区C2A搭配的以频率f1工作的导频信标单元。覆盖区C2A对应于以频率f2工作的系统S2中的内部基地台。覆盖区C2B对应于以频率f2工作的系统S2中的过渡基地台。导频信标P2是与覆盖区C1A搭配的以频率f2工作的导频信标单元。
注意：在图14的结构中，当远端单元在系统S1与系统S2之间移动时，必须在基地台C1B和基地台C2B之间进行硬越区切换。由于内部基地台不是以进行硬越区切换的频率发射话务信道信号，所以，以频率f1工作的基地台C1B同位于覆盖区C1B和C2B内远端单元之间通信的可靠性是高的。同样，以频率f2工作的基地台C2B同位于覆盖区C1B和C2B内远端单元之间通信的可靠性也是高的。
与图14结构有关的一个问题是覆盖区C1B和C2B位于同处。基地台的并置通常需要两个系统运营者之间一定程度的合作。如果两个系统是由不同电信公司运营的，那么，电信公司可能不想共享物理设施。此外，并置也会引起调整问题。图15与14相似，不同之处在于覆盖区C1B和覆盖区C2B是不完全并置的。本实施例的原理可以应用于两个基地台覆盖区基本上重叠的场合。空间滞后区的缩小大致为两个覆盖区相互偏移量。
采用图14或图15，操作都相同且相当简单。从系统S1向系统S2移动的远端单元开始与利用频率f1的覆盖区C1A通信。当远端单元接近两个并置的覆盖区时，采用频率f1的软越区切换把通信转移到覆盖区C1B。如果远端单元继续向系统S2移动，远端单元开始检测来自导频信标P1的导频信号。当现用组仅包括对应于覆盖区C1B的基地台和/或导频信号P1的导频信号强度超过特定阈值时，执行从对应于覆盖区C1B的基地台到对应于覆盖区C2B的基地台的硬越区切换。当远端单元继续向系统S2移动时，采用软越区切换进行覆盖区C2B所对应基地台与覆盖区C2A所对应基地台的过渡通信。采用互易操作来完成从系统S2到系统S1的越区切换。
图14和15的结构与同9的结构是相似的，其中它们引入了某种程度的空间滞后。例如，用虚线356表示从系统S1向系统S2移动的远端单元的连接。注意；在远端单元到达箭头350表示的位置之前，它仍然由以频率f1工作的系统S1用对应于覆盖区C1B的基地台提供服务。同样，用虚线354表示从系统S2向系统S1移动的远端单元的连接。注意；在远端单元到达箭头352表示的位置之前，它仍然由对应于覆盖区C2B的基地台提供服务。因此在箭头350与箭头352之间，给远端单元提供通信的业务依赖于当远端单元进入该区域时哪个系统正在提供通信。远端单元可以围绕箭头352与350之间的区域移动，不进行两个系统之间的越区切换。
再参考图4B，解决硬越区切换困境的另一种办法是增大硬越区切换区170的规模。该区域太窄的一个原因是由于衰落效应造成的。由于位于硬越区切换区170内的远端单元仅能建立或是与基地台200或是与基地台205的通信，如果信号相对于现用基地台衰落而不相对于非现用基地台衰落，那么，来自非现用基地台的干扰变得更明显。增大该区域和提高该区域内通信可靠性的一种方法是减小远端单元在这一区域内经受的衰落量。分集是减轻衰落不利影响的一种途径。目前主要有三种类型的分集：时间分集、频率分集和空间分集。时间和频率分集是扩展频谱CDMA系统所固有的。
空间分集，也称为路径分集，是由公共信号的多个信号路径产生的。借助分别接收和处理以不同传播延迟到达的信号，通过扩展频谱处理可以有利地开发利用路径分集。在1992年3月31日授权的标题为“CDMA蜂窝网电话系统中的软越区切换”的第5,101,501号美国专利和1992年4月28日授权的标题为“CDMA蜂窝网电话系统中的分集接收机”的第5,109,390号美国专利中说明路径分集开拓利用的例子，这两项专利均已转让给本发明受让人。
存在多路径环境能够给宽带CDMA系统提供路径分集。如果用大于一个码片周期的不同路径延迟产生两个或多个信号路径，那么，可以在一个基地台或远端单元接收机采用两个或多个接收机分别接收信号。(所需的一个码片路径延迟差值是接收机中实现时间跟踪的装置的一种功能)。分别接收信号之后，在解码过程之前可以将它们分集组合。因此，在解码过程采用来自多条路径的总组合能量，从而增大了解码过程的能量和准确度。多路径信号在衰落上通常呈现独立性，即不同的多路径信号并不是一起衰落的。因此，如果，能够对两个接收机的输出分集组合，那么，只有在两个多路径信号同时衰落时才出现性能的明显损失。
再参考图4B，假设基地台200是现用基地台。如果远端单元155接收的来自基地台200的信号存在两个不同分量，那么，两个不同信号是独立或近于独立地衰落的。因此，来自基地台200的总信号不会经受在仅接收一个不同信号时所出现的深度衰落。结果，来自基地台205的信号将主宰从基地台200到远端单元155的信号的可能性变小。
可以采用人为方式引入多路径，而不是依赖于自然和统计造成的多路径。典型的基地台具有两个接收天线和一个发射天线。通常，发射天线与接收天线中的一个是相同的。图12示出这样一种基地台的结构。
在图12中，发射机330将发射信号提供给双工器332，双工器又将信号提供给天线334。天线334把第一接收信号提供给接收机338的端口1，天线336把第二接收信号提供给接收机338的端口2。在接收机338的端口1和端口2中，对接收信号进行分别接收，然后在解码前将其组合，这是最有利的。天线334和天线336配置得从一个天线接收的信号与从另一个天线接收的信号独立地衰落。由于将天线334和336的接收信号提供给不同的接收机，并在接收机338中已经对信号进行解调后才将其组合，天线334上接收的信号与天线336上接收的信号偏移至少1PN码片周期是不重要的。
为了将分集引入到图12的系统中，可以采用第二个双工器通过延迟线使发射信号耦合到先前仅用于接收的天线。图13示出了这种结构。
在图13中，发射机330将发射信号提供给双工器332，它又将信号提供给天线334。此外，发射机330将发射信号(在最基本的实施例中它包括与原始发射信号相同的信号)提供给延迟线340、双工器342和天线336。如图12所示，天线334和天线336配置得远端单元从每个天线接收的信号是独立衰落的。由于远端单元通过一个天线接收两个信号，除了衰落独立外，两个信号在时间上必须分开到足以使远端单元能够分别区别信号。延迟线可以增加足够的延迟，使天线336辐射的信号相对于天线334的信号到达远端单元的延迟大于一个码片，从而使远端单元能够区别信号和对它们进行分别接收和解调。在较佳实施例中，仅在边界基地台中采用图13所示的分集基地台结构。
在另一个实施例中，延迟线340包括增益调节元件。可以采用增益调节元件来调节天线336发射的信号相对于天线334发射的信号的电平。这种结构的好处在于，来自天线336的信号并不明显干扰系统中的其它信号。然而，当天线334的信号衰落时天线336的信号相对于天线334的信号变得很重要。因此，在较佳实施例中，如果天线334的信号相对远端单元而言经受深度衰落，那么，天线336的信号足够大，以在衰落期间提供可靠的通信。
只有在至少一个远端单元位于硬越区切换区中时才提供天线336的信号是有利的。这一技术也能够应用于下述的任一其它实施例中。
又一个不同的实施例可以产生载有天线336上发射用的一组不同信号的独立信号路径。在这个实施例中，基地台确定哪个远端单元需要分集(即哪个远端单元位于硬越区切换区内)。天线336上发射的一组信号可以仅包括硬越区切换区内远端单元的话务信道信号和导频信号。另一方面，也能够包括播叫和同步信道发射的信号。上文刚提到，只有在至少有一个远端单元位于硬越区切换区时才提供天线336的导频信号和其它信号是有利的。例如，通过检测需要发射功率大于特定阈值的远端单元或者根据往返行程延迟，能够识别需要分集的远端单元。使用两个发射机可降低净发射功率，因此将降低系统中的干扰，包括对硬越区切换区170内与基地台205通信的远端单元的干扰。在图13中，虚线348表示第二实施例，这里采用两个载有不同信号组的单独信号路径。假设在发射机330中这两个信号之间产生所需的延迟。
还应当注意：第二个辐射器并不需要与基地台并置。可以将它分开较长的距离，并可以使它位于硬越区切换边界附近。另一方面，不是利用先前仅用于接收的天线来发射分集信号，而是可以从不同天线发射信号。不同天线可以是将能量集中在硬越区切换的高度定向点波束天线。
利用独立信号路加上不同的天线可以实现一种特别有利的结构。在这种情况中，通过把与通常分配给发射机330的PN偏移的不同PN偏移分配给由不同天线发射的信号，可以进一步分集。采用这种方法，当远端单元进入不同天线的覆盖区时基地台执行更软越区切换。采用不同PN偏移在识别远端单元何时位于硬越区切换区内是有用的。能用各种不同拓扑实现以上的实施例，提供相同的结果。
还要注意：有几种方法可将分集引入到系统中。例如，通过使来自分集天线的信号相位抖动也能够减小衰落的效应。相位的抖动破坏了能够在一个信道上产生深度衰落的多路径信号幅度与相位的对准。在1996年7月25日授权的标题为“户内微蜂窝网通信系统中多路径分集的天线系统”的已转让给本发明受让人的第5,437,055号美国专利中详细描述了这种系统的一个例子。
通过控制发射功率能够在一定程度上进一步控制CDMA系统中衰落的不利效应。通过增大基地台发射的功率，能够补偿来自基地台的衰落，这种衰落会降低远端单元接收的功率。功率控制功能是按照时间常数操作的。根据功率控制回路的时间常数和衰落的时间长度，通过增大基地台的发射功率，系统可以对衰落进行补偿。当远端单元位于可以进行硬越区切换的区域内时，可以增大从基地台发射到远端单元的额定功率。此外，根据往返行程延迟或者通过导频信号超过阈值的报告，能够识别需要增大功率的远端单元。通过仅仅增大发射到这些有需求的远端单元的功率，可降低净发射功率，因而降低系统中的总干扰。
如上文结合图3所述，需要执行硬越区切换的一种情况是远端单元必须改变它在一个系统中的工作频率的情况。例如，作出这样的越区切换是为了避免干扰与CDMA通信系统同处工作的点对点微波链路，干扰为了或者把所有话务信道信号过渡到一个频率上从而在系统边界上能够出现CDMA至CDMA不同频率越区切换。在图3中，示出了定向微波天线130与定向微波天线135之间的点对点微波链路140。由于定向微波天线130和定向微波天线135是高度定向性的，点对点微波链路140的视场非常窄。因此，系统的其它基地台，如基地台115、120和扇区50、70和80的工作不干扰点对点微波链路140。
在较佳实施例的举例中，CDMA信号是以微波频率发射的，因此，如果穿过系统的点对点链路也是以微波频率工作，它才产生干扰。在最常用的实施例中，点对点链路是以高于或者低于通常指定为微波频率的频率工作的。
尽管前面所述的技术可以应用于这种硬越区切换上，但是，系统内硬越区切换通常比系统间硬越区切换优越，在系统内硬越区切换中进行越区切换的两个基地台是由同一个控制器控制的。图11示出利用一个多扇区基地台提供CDMA至CDMA不同频率越区切换的另一种结构。基地台B1A和基地台B1B都有两个以扇区α和β表示的定向扇区。在基地台B1A中，扇区α和β以频率f1工作。在基地台B1B中，扇区α和β以频率f2工作。基地台B1A和基地台B1B都有一个以不同于基地台中定向扇区频率的频率工作的全向扇区γ。例如，在基地台B1A中扇区γ以频率f2工作，在基地台B1B中扇区γ以频率f1工作。
图11使用下传规则。全向扇区γ标为往返行程延迟阈值为0的边界扇区，意思是指，如果扇区γ中的任何一个是现用组中仅有的基地台，那么不管往返行程延迟是什么立即触发越区切换。注意：扇区γ实际并不是两个系统之间的边界区，而是从远端单元观点看所采取的行动与边界区相同。当远端单元从以频率f1工作的系统S1移动到基地台B1A中时，采用软越区切换来建立与基地台B1A扇区α的通信，并采用软越区切换或更软越区切换把连接转移到基地台B1A的扇区β。然后采用软越区切换把连接转移到标为边界基地台的基地台B1B扇区γ。一旦基地台B1B中扇区γ变为现用组的仅有成员时，进行从基地台B1B中扇区γ至基地台B1B中扇区β的硬越区切换。
注意：这种结构也可以引入空间滞后现象，其中一旦把操作转移到频率f2，操作就不再返回到频率f1除非远端单元进入基地台B1A扇区γ的覆盖区内使得该扇区基地台变为现用组仅有成员。此外，注意：选择三个不同扇区，其依据在于实际上多扇区基地台大多数包含三个扇区，所以可获得的基地台设备一般支持三个扇区。因此，采用三个扇区的设计具有实际意义。当然，可用数量较多或较少的扇区。
存在两种可以采用这种结构的不同情况。在所有话务必须改变频率的位置处可以采用图11的结构。在这种情况中，基地台B1A左侧的各基地台不使用频率f2，基地台B1B右侧的各基地台不使用频率f1。在这种情况中，从一侧进入而从另一侧退出的所有远端单元必须在这两个频率之间过渡。在另一种情况中，基地台B1B右侧的基地台仅使用频率f2，例如由于微波链路禁止在该区域中使用频率f1。然而，基地台B1A左侧的基地台既能够以频率f1工作也能够以频率f2工作。在这种情况下，从基地台B1B移动到基地台B1A的远端单元中可以全部、或是一部分、或是一个也没有从频率f2过渡到频率f1。
图16示出涉及需要清除一段频谱的点对点微波链路或其它区域的第二种完全不同方法。图16中，在点对点微波链路周围构建一个“静锥区”，如射束364和366所示。静锥区是远端单元当作参考信号接收的导频信号。当远端单元报告检测到对应于静锥区的导频信号时，系统控制器知道该导频信号是静锥区指示而不是实际的候选导频信号。系统控制器利用收到对应于静锥区的导频信号作为刺激源，开始硬越区切换。尽管可以进行其它类型的越区切换，但是进行的越区切换通常是系统内CDMA到CDMA的不同频率越区切换。
静锥区的一个令人感兴趣的方面是静锥区导频信号与任何一个特定基地台无关。通常，静锥区导频信号是由与定向微波天线130和135并置的导频信标单元产生的。可以采用两种不同的静锥区拓扑。在图16所示的第一种拓扑中，射束364和366实际上是护卫点对点微波链路140两侧的窄发射带。在图17所示的第二种拓扑中，射束360和362限定导频信号发射覆盖区的边缘。在图17中，导频信号覆盖区和点对点微波链路140实际上在相同区域上相重叠。通常，射束364和366是由两个不同于微波天线的独立天线产生的。射束360和362可以由与微波信号天线相同的天线产生，该天线与微波天线是同类天线但有所不同，即它限定的边界覆盖区略大于所示微波天线。
图16中的第一拓扑的优点在于：即使点对点微波链路在与静锥区导频信号相同的频率上工作，静锥区导频信号也不干扰点对点微波链路。第一拓扑的缺点是，如果远端单元穿过静锥区导频信号束而没有检测到信号以及没有改变频率，那么，可能会断开连接或者会继续连接并产生对点对点微波链路的干扰。此外，如果把功率施加到远端单元上并且远端单元位于射束364和366内，那么远端单元将不能检测到导频信号并会引起对微波链路的干扰。
微波链路可以是双向的，照此，微波链路的操作可能需要两个CDMA频道。在一个实施例中，对两个CDMA反向链路信道进行清除，以容纳点对点微波链路。在对应于已为点对点微波链路清除的每个反向链路信道的静锥区覆盖区发射两个不同正向链路静锥区导频信号。采用这一方法，两个导频信号能够在点对点微波链路覆盖区上相重叠，由于频率分集不会干扰两个定向天线之间的实际通信。
在第三个实施例中，导频信号能够在相同的频率上与点对点微波链路共存，而不会引起对点对点微波链路的严重干扰。CDMA导频信号是宽频带、低功率、扩展频谱信号。对于其它类型的通信系统，这种信号被当作是简单高斯噪声。CDMA信号的固有特性使它能很好与其它通信系统共存而不引起明显干扰。
两个点对点微波链路天线之间的距离可以比典型基地台与其限定的覆盖区边界之间的距离大得多。因此，远端单元感受到静锥区导频信号的延迟可以远远长于蜂窝网系统的典型延迟。照此，静锥区导频信号必然被识别为一组连续导频信号偏移中的一个。例如，静锥区导频信号引起的延迟大于导频信号之间的正常偏移，引起感受的导频信号偏移被映射到下一个连续导频信号偏移中。由于典型的系统仅采用每七分之一或八分之一PN偏移，因此，这种操作通常不成问题。可以把预期静锥区导频信号的一组偏移增加到相邻组，使远端单元以与它搜索其它相邻组清单项目相同的方式搜索这些信号。
根据检测到的静锥区导频信号，采取的行动与建立现用通信的基地台有关。由于同一静锥区导频信号可以横穿多个基地台覆盖区，导频信号自身很少提供远端单元位置的信息或需要采取的行动。应当进行越区切换的基地台和频率以感受到导频信号时的现用组的成员为根据。此外，现用组和候选组的成员能够确定应当采取的行动。另外，将采取的行动可以基于感受的静锥区导频信号的PN偏移。此外，把将要采取的行动延迟到静锥区导频信号的信号强度超过第二较高阈值之后是有利的。由于静锥区导频信号正在提供如此少的信息，整个系统可以采用相同的导频信号偏移来保护多个不同的点对点微波链路。在图16中，射束364和366都可以在相同的或者在四个不同的PN偏移上工作。
如果两个点对点微波链路天线之间的距离太长，必须采用转发器延伸导频信号的覆盖范围。在1995年8月31日申请的标题为“相同频率时分双工转发器”的08/522,469美国专利继续申请中详细描述了CDMA系统中提供转发器的方法和装置，该专利申请已转让给本发明受让人。
另一方面，沿着微波路径长度可以安装一系列提供相同或不同偏移导频信号序列的天线，对静锥区作更窄、更精确、更可靠地限定。
可以将本发明的许多概念组合在一起。例如，可以将检测规则和下传规则与提供系统内和系统间两种空间滞后现象的物理覆盖区配置结合使用。这两个规则也可以与提供最大收益，如采用CDMA至CDMA不同频率越区切换的其它网络规划配置相组合。可以增加控制软越区切换过程的参数，以增加候选组和现用组成员的数目。也可以增加基地台展缩。远端单元测量式硬越区切换概念可以与提供系统间和系统内两种空间滞后现象的物理覆盖区配置结合使用。它也可以与提供最大收益，如采用CDMA至CDMA不同频率越区切换的其它网络规划配置相组合。
以上提供的对较佳实施例的描述使本领域的任何一个专业人员能够制造或使用本发明。对于本领域的这些专业人员而言显然能够对这些实施例作出各种改进，这里所定义的一般原理可以应用到其他实施例中，无需利用发明才能。因此，不希望把本发明限制为这里所给的实施例，但要符合与这里所揭示的原理和新颖特征一致的最大范围。

Claims (22)

1.一种在网络用户通过远端单元经至少一个基地台与另一用户通信的通信网络中控制所述远端单元与第一基地台之间以及至第二基地台的通信的方法，所述通信网络包括第一移动通信交换中心，控制通过包括第一基地台在内的第一组基地台的通信，所述方法包括下列步骤：
在所述远端单元存储现用基地台清单，它包括用其建立现用通信的每个基地台的基地台标识，这里，所述第一基地台在所述现用基地台清单中有一个标识，而且所述第一基地台在第一移动交换中心被指定为参考第一基地台；
在所述远端单元存储候选基地台清单，它包括与通过其可以建立但未建立现用通信的每个基地台相对应的基地台标识，这里，所述第二基地台在所述候选基地台清单中有一个标识；
从所述第二基地台接收一个导频信号；以及
如果所述第二基地台的导频信号同与所述参考第一基地台相关的一个指定触发导频信号相匹配，开始所述远端单元的现用通信信号从所述第一基地台到所述第二基地台的越区切换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述现用基地台清单仅包括对应于参考基地台的单个标识时执行开始越区切换的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述现用基地台清单中每个基地台标识都对应于参考基地台时执行开始越区切换的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括根据所述参考基地台的调制和多址技术的类型以及第二基地台的调制和多址技术的类型确定所述开始越区切换步骤中的越区切换的类型的步骤，所述确定步骤由所述第一移动交换中心执行。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的越区切换的类型是指从利用码分多址即CDMA正在与所述远端单元通信的所述第一基地台的第一扇区到利用另一种调制或多址技术工作的所述第一基地台的第二扇区的越区切换。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述另一种调制技术是指调频即FM技术。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述另一种多址技术是指时分多址即TDMA技术。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的越区切换的类型是指从利用码分多址以第一频率正在与所述远端单元通信的所述第一基地台的第一扇区到利用码分多址以第二频率正在通信的所述第一基地台的第二扇区的越区切换。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于确定在所述开始越区切换步骤中的越区切换类型的所述步骤是基于所述现用基地台清单、现用基地台的指定通信能力和远端单元的指定通信能力，所述确定步骤由所述第一移动交换中心执行。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括基于所述现用基地台清单和所述指定触发导频信号确定在所述开始越区切换步骤中的越区切换类型的步骤。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通信网络进一步包括第二移动通信交换中心，控制第二组基地台，所述方法进一步包括下列步骤：
以限定第一基地台α覆盖区的第一频率从所述第一基地台的α扇区发射通信信号，这里，把所述第一基地台的所述α扇区指定为参考基地台；
以限定第一基地台β覆盖区的所述第一频率从所述第一基地台的β扇区发射通信信号；
以限定第二基地台α覆盖区的第二频率从所述第二基地台的α扇区发射通信信号，这里，所述第二基地台α覆盖区同所述第一基地台β覆盖区基本重叠，而且把所述第二基地台的所述α扇区指定为参考基地台；
以限定第二基地台β覆盖区的所述第二频率从所述第二基地台的β扇区发射通信信号，这里，所述第二基地台β覆盖区同所述第一基地台α覆盖区基本重叠。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括步骤：
以限定第一基地台α覆盖区的第一频率从所述第一基地台的α扇区发射通信信号；
以限定第一基地台β覆盖区的所述第一频率从所述第一基地台的β扇区发射通信信号；
以限定第一基地台γ覆盖区的第二频率从所述第一基地台的γ扇区发射通信信号，这里，所述第一基地台γ覆盖区基本上同所述第一基地台α扇区和所述第一基地台β覆盖区相重叠；
以限定第二基地台α覆盖区的所述第二频率从所述第二基地台的α扇区发射通信信号；
以限定第二基地台β覆盖区的所述第二频率从所述第二基地台的β扇区发射通信信号，所述第二基地台β覆盖区同所述第一基地台覆盖区相邻接；
以限定第二基地台γ覆盖区的所述第一频率从所述第二基地台的γ扇区发射通信信号，这里，所述第二基地台γ覆盖区基本上同所述第二基地台α覆盖区和所述第二基地台β覆盖区相重叠。
13.一种无线通信系统，其特征在于包括：
远端单元，被配置为存储现用基地台清单，包括用其建立现用通信的每个基地台的基地台标识，这里第一基地台在所述现用基地台清单上有一个标识，所述远端单元存储候选基地台清单，包括通过其可以建立但未建立现用通信的每个基地台的基地台标识，这里第二基地台在所述候选基地台清单上有一个标识；以及
第一移动交换中心，被配置为如果由远端单元接收的来自所述第二基地台的导频信号同与所述第一基地台相关的一个指定触发导频信号相匹配，开始所述远端单元的现用通信信号从所述第一基地台到所述第二基地台的越区切换，这里所述第一基地台在所述第一移动交换中心被指定为参考基地台。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于：当所述现用基地台清单包括对应于参考基地台的单个标识时，第一移动交换中心开始一次越区切换。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于：当所述现用基地台清单上的每个基地台标识对应于一个参考基地台时，第一移动交换中心开始一次越区切换。
16.如权利要求13所述的系统，其特征在于：第一移动交换中心根据参考基地台的调制和多址技术的类型以及第二基地台的调制和多址技术的类型确定越区切换的类型。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述的越区切换的类型是指从利用码分多址CDMA正在与所述远端单元通信的所述第一基地台的第一扇区到利用另一种调制或多址技术工作的所述第一基地台的第二扇区的越区切换。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述另一种调制技术是调频技术FM。
19.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述另一种多址技术是时分多址TDMA。
20.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述的越区切换的类型是指从利用码分多址以第一频率正在与所述远端单元通信的所述第一基地台的第一扇区到利用码分多址以第二频率正在通信的所述第一基地台的第二扇区的越区切换。
21.如权利要求13所述的系统，其特征在于：第一移动交换中心根据所述现用基地台清单、现用基地台的指定通信能力和远端单元的指定通信能力确定越区切换的类型。
22.如权利要求13所述的系统，其特征在于：第一移动交换中心根据所述现用基地台清单和所述触发导频信号确定越区切换的类型。
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