背景技术
高速切换又称无缝切换(seamless handover),是提高无线通信话音质量的一项关键技术。参见图1所示,图中的移动终端正通过基站1(CS1)进行通信,当该移动终端移动到基站1覆盖范围的边缘时,无线信号的场强下降,信号质量劣化,移动终端必须切换到其他信号较好的基站(如图中的基站2)。切换包括普通切换和高速切换,普通切换是指要切换的移动终端终止与当前基站(图1的基站1)的通信之后(通话也相应中断)再搜索所有可用的新基站(图1中的基站2、基站4、基站5),并与其中一个信号最好的新基站(图1的基站2)建立新的业务信道后恢复通话。高速切换则是指终端在保持现有通话不中断的同时搜索所有可用的新基站,在与选定的新基站完成新业务信道的建立之后再中断与原基站的通信,并切换到新的基站继续通话。很显然,高速切换中话音通信中断的时间更短,因而用户感觉通话质量更高。高速切换在移动通信中被普遍采用。
采用TDMA方式的移动通信系统,其空中接口一般采用TDMA方式,该空中接口的物理层一般是由时隙(slot)、帧(frame)、复帧(multi-frame)、超帧(super-frame)构成(有的系统还可能有超高帧)。以PHS系统为例,图2是该PHS系统的时隙的数据结构示意图。一个时隙(slot)包括240比特(bit),可以用bit 0-bit 239表示,其具体含义如下表1。每帧包括8个时隙(4对发送/接收),8个时隙可以分别用slot0-slot7来表示。slot0-slot3用于基站的发送(终端的接收),slot4-slot7用于基站的接收(终端的发送)。其中slot0和slot4构成一个发送/接收对,slot1和slot5构成一个发送/接收对,其他依此类推。8个时隙的某对固定时隙作为传送控制信息的控制信道(CCH),其他3对时隙作为随机分配给每个用户的业务信道(TCH)。控制信道CCH的载频是固定的。业务信道TCH的载频是不固定的,并且业务信道(TCH)的载频和控制信道(CCH)的载频不在同一个频点上。通常,多个帧构成一个复帧,用于为多个基站分配控制信道(CCH),因此复帧的概念仅用于控制信道(CCH)。多个复帧又构成一个超帧。不论是否有终端正在通信,基站都不间断地按照固定载频、以复帧为周期发送控制信道的信息,即发送CCH数据信息。因此,对于一个基站CCH数据在一个复帧中出现且只出现一次,那么如果一个复帧中包含N个帧,理想情况下最多可以有4×N个基站的控制信道容纳在一个复帧中。
表1
缩写 |
名称 |
长度 |
用途 |
R |
上升/下降 |
4 |
相邻时隙缓冲间隔,供终端和基站导通发射机 |
SS |
初始码元 |
2 |
帧同步码字 |
PR |
前导码 |
62/6 |
用于相位同步 |
UW |
识别字 |
32/16 |
一组特定的码字,用于终端和基站时隙同步,并指示接收情况 |
CI |
逻辑信道标识 |
4 |
指示逻辑信道的种类 |
I |
信息 |
104/176 |
信令或通信数据 |
CRC |
循环冗余校验 |
16 |
为有用数据检错产生的监督位 |
G |
保护位 |
16 |
防止相邻时隙的重叠 |
图3是PHS系统的帧、复帧结构示意图。图3显示了CS1,CS2和CS3的控制信道(CCH),它们分别在一个复帧的不同位置。图3还显示了CS3的业务信道(TCH)。它使用了与CS3控制信道不同的时隙。
图4是与新基站的通话建立流程的过程示意图。图中所显示的是终端(PS)所采用的动作,其中RX指示PS接收,TX指示PS发送,
具体过程为:
阶段(1)基站搜索;
阶段(2)业务信道的请求和分配;
阶段(3)业务信道的建立;
阶段(4)语音通信。
基站搜索就是移动终端搜索周围的各个基站,也就是接收(载频相同的)所有基站的CCH帧的数据,如果可以正确接收到完整的一个CCH帧数据,则认为搜索到了该CCH帧数据对应的基站。该CS搜索包括两个阶段,过程A是寻找所有符合通信条件的CS,接收其CCH帧数据的同时,记录其包括场强、CS标识符(CSID)、时间等的相关信息;过程B则根据这些信息,选择相应(如场强最大即信号最佳)的CS,并与该CS取得同步。
与CS取得同步通常有两种情况:(1)根据表1中的UW接收作为判断条件,即取得帧同步就认为取得了CS同步,由于没有判断CSID和数据帧是否接收正确,该同步方法主要应用于已知大致的接收位置,而且需要快速同步的情况;(2)根据CSID以及表1中CRC校验结果作为CS同步条件,这是一般常用的CS同步条件。
业务信道的请求和分配是指基站在控制信道(CCH)上接收终端的通信请求并分配业务信道(TCH)给终端。
业务信道的建立是指在申请的业务信道(TCH)上基站和终端间同步建立和协议建链过程。
语音通信在上述过程完成之后,就可以在业务信道(TCH)上进行通话了。
在基站搜索阶段,如果PS终端没有任何的空中基站时间信息,通常需要采用连续工作(continue work,终端在控制信道上连续接收)方式来进行工作;而在其他阶段,由于终端已经取得了对应的基站的时间信息,则会采取突发(burst,5ms发送/接收一次)工作方式。
对于高速切换,与普通切换的主要区别是在进行新基站的搜索和新TCH建立的同时仍然保持原有通话,其流程用图5表示,从图5可以看出,第(1)步是终端的信道正在通话(图中的RX1/TX1),在终端监测到信号发生劣化后,该路继续保持通话,另一信道(图中的RX2/TX2)开始进行基站的搜索和选择,如图5所示的第(2)步;而第(2)步、第(3)步和第(4)步与图4所示的通用通话建立流程的过程相同。第(5)步是在TCH成功建立后,切断原来的通话,并转到新基站的通信中。由此可见高速切换的主要工作是在保持原有通话信道的基础上完成:A,基站搜索;B,业务信道的请求和分配;C,业务信道的建立。
2.高速切换中的冲突
但是,实际使用中基站并不是如图2所示的理想情况,由于多普勒效应、多径效应和空分多址SDMA应用,基站同步误差,以及终端与不同基站间的信号传输距离不同等等原因,实际工作情况大多为如图6所示的非同步情况。
在图6中,CS5和CS6的控制信道(CCH)数据均与原语音通信的CS1的业务信道(TCH)存在一定的重叠(overlap),对于单收发信机的PHS终端系统,由于保护比特(Guard bit)的存在,两个信道微小的重叠是不会影响各自通信的,但是,当重叠超过一定的门限值,两个信道就都无法正常工作,这种情况称为冲突(conflict)。
在高速切换中,通常在以下情况可能存在重叠乃至发生冲突,
(1)基站搜索阶段新CCH信道与原语音通信TCH信道的冲突
图7中(a)表示信道2(channel 2)采用连续方式进行基站搜索,图7(b)表示信道2(channel 2)采用突发(burst)方式进行基站搜索。空中的CS2、CS5和CS6均与信道1(channel 1)正在通信的信道1的TCH存在重叠甚至冲突。图中,CS2头部的“R”和“SS”比特字段与TCH帧尾部发生重叠,CS5与CS2的情况类似但重叠部分更大,包含了部分PR比特,而CS6则是尾部的“G”比特字段与TCH发送帧头部重叠。在基站搜索阶段,射频(RF)控制采用信道1(channel 1)的时间作为基准,因此这些基站的数据并不能被完全接收。但是,由于冲突部分都不用于帧同步,也不包含有效信息,即使不能完全接收,也存在完成正确的CS搜索的可能性。
这样的基站如果被选取,在进入业务信道的请求和分配阶段时,信道2的射频(RF)控制要采用自己的时间(同步基准),就会干扰正在通话的信道1的工作。同时,对于重叠较大发生冲突的基站(如CS5),并不能保证每次接收和发送都是正确的,这在信令传输中显然是不可接受的。
因此,在基站搜索阶段,尽可能多的搜索和记录可以选用的基站(即使有重叠),但应该放弃与当前通话基站发生冲突的基站,同时记录下可用基站与当前通话基站的时间重叠信息。
(2)在业务信道的请求和分配过程中,分配的TCH信道与当前通信TCH信道的冲突:
如图8所示,信道2的CCH与信道1的TCH并不冲突,但经过业务信道的分配,所分配的TCH信道与当前通信TCH信道冲突。这种情况下,后续的业务信道的建立与当前保持的语音通信都有可能受到影响(至少有一个信道受到影响),因此需要迅速发现这种情况并重新申请业务信道。
(3)当前通信信道发生移动所造成的冲突:
如图9所示,在RX1/TX1保持的当前通信信道上,由于种种原因(如多普勒效应、多径效应和SDMA应用等,主要是SDMA),当前通信信道的空中位置会产生一定的偏移,因此,经过一定时间,原本不冲突的两个信道也存在信道冲突的可能性。这种情况可能发生在“业务信道的请求和分配”或“业务信道的建立”阶段。
从上面的方法可以看出,现有技术的方法可以实现高速切换最基本的基站搜索和选择以及业务信道的建立。但是,该方法存在以下缺点:由于在基站的搜索、业务信道的建立以及通信过程中存在时隙冲突,采用上述方法,可能使高速切换的整个完成时间变长,从而导致话音质量的下降。
附图说明
本发明的这些和其他目的以及优点将从下面参照附图对于本发明实施例的具体描述中变得清楚,其中:
图1是现有技术的移动通信系统的示意图;
图2是该PHS系统的时隙的数据结构示意图;
图3是PHS系统的帧、复帧结构示意图;
图4是与新基站的通话建立流程的过程示意图;
图5是现有技术的在进行新基站的搜索和新TCH建立的同时仍然保持原有通话过程的流程图;
图6为现有技术的搜索每个基站的CCH帧数据的示意图;
图7为采用突发(burst)接收方式和连续方式进行基站搜索和选择的时序图;
图8是在业务信道的请求和分配过程中,分配的TCH信道与当前信道的冲突示意图;
图9是现有技术的当前通信信道发生移动所造成的冲突的示意图;
图10是根据本发明的冲突检测的时隙示意图;
图11是根据本发明的冲突检测及控制的时隙示意图;
图12是根据本发明的CS-1的CCH与通话的TCH的相对位置的示意图;
图13是根据本发明的通过计算重叠大于门限时是否产生中断的方法的示意图;
图14是根据本发明的时隙冲突检测与控制的方法二的示意图;
图15A是本发明的移动终端系统的模块结构框图;
图15B是终端的CHC部分的内部结构示意图;
图15C示例了本发明的RFC控制的结构图;
图15D示例了本发明的RFC控制信号的时序图;
图16示例了在基站搜索阶段“锁存计数器”电路的锁存功能时序图;
图17是在LCH建立及TCH建立阶段“冲突检测”电路的冲突判定功能时序图;
图18是在LCH建立及TCH建立阶段“冲突检测”电路的冲突判定功能时序图;
图19是在LCH建立及TCH建立阶段“冲突检测”电路的冲突判定功能时序图;
图20是业务信道的分配过程中重新分配信道的流程图;
图21是业务信道的分配过程中重新分配信道的流程图;
图22是本发明的判断冲突、重新申请TCH分配的流程图;
图23是业务信道的分配过程中重新申请后TCH的位置的示意图;
图24为“有自动检测和控制”下的切换过程流程图;以及
图25为“无自动检测和控制”下的切换过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细的说明。
首先结合附图来描述冲突检测的基本原理。
比特计数器(timing counter)的概念广泛存在于通信电路设计中,由于每个时隙数据帧包含的比特数是固定的,每帧的时隙数也是固定的,而空中TDMA帧实际上就是按照上述固定长度比特和固定长度时隙循环地传送的,因此电路设计中一般可以通过“比特计数器”的值作为时隙中数据的比特计数。而时隙计数器(slot counter)的值作为一帧的时隙计数,根据这些计数(counter)来进行接收/发送等的时序控制。所谓时序(timing)信息,也就是这些计数(counter)值,即根据计数值实际上就可以等价于获知与当前工作时隙的相对位置等信息。
如图10和图11所示,通过时隙计数器(slot counter),当前通信信道TCH在空中的位置是可知的,那么,如果通过在另外信道的某个位置来读取当前信道TCH的比特计数器(timing counter)和时隙计数器(slot counter)就可以知道该信道在同一计时基准下空中的位置,从而进一步判断两个信道在空中的相对位置情况。
以图10所示为例,如果信道1在时隙1(slot 1)上接收,在时隙5(slot5)上发送,而信道2(channel 2)的检测点固定在接收数据的bit 200处。在检测点1,如果信道1的时隙计数器为2,比特计数器的值为200,则信道2的接收信道与信道1的接收恰好相邻,但如果这时信道1的比特计数器值为197,则说明信道2的接收信道与信道1的接收信道有3bit的重叠。在检测点2,如果信道1的时隙计数器为4,比特计数器为200,则信道2的接收信道与信道1的发送信道恰好相邻,但如果这时信道1的比特计数器为205,则说明信道2的接收信道与信道1的发送信道有5bit的重叠。反之,也可以由信道1来检测信道2的空中位置信息,判断两个信道的重叠情况。
在实际应用中,根据这一原理,我们提出了通过冲突检测软件判断和冲突检测硬件自动控制作为冲突控制的具体手段。
冲突检测的软件判断
所谓软件判断,就是如果一个信道在正确接收到空中数据后,能够知道在另外信道中的位置,通过软件比较,就可以判断出两个信道是否重叠甚至冲突,进而判断当接收位置移动后是否会发生重叠或冲突。具体的方法就是,两个通信信道在正确接收后,在各自的特定位置相互锁存另一信道的比特计数器/时隙计数器的值,所以这一方法也被简称为锁存计数器法(latch counter)。由于软件判断本身就需要一定时间,因此锁存计数器法通常是根据前面提到的CSID以及CRC校验结果进行的。
冲突检测的自动控制
冲突检测自动控制是通过硬件来判断两个信道的重叠情况,同时和门限值比较,进而判断是否冲突。由于冲突判断的门限值通常是由终端系统的性能和所使用环境的要求共同决定的,因此,这一门限值通常是可设置的。当通过自动检测发现发生冲突后,检测回路会根据应用情况,给出控制信号,来辅助控制通信电路的相关部分。
在冲突会影响到当前通信的情况下(任意一个channel),通常快速同步即UW检索同步作为冲突检测自动控制的检测点;如果在不影响当前通信的情况下,则采用CSID以及CRC校验结果。
下面结合附图详细描述本发明的方法
方法一:每当搜索到一个新基站的CCH帧后,记录该基站对应的当前通话的TCH的时序信息(latch counter)。也就是说,无论是否有重叠,每当搜索到一个新基站的CCH帧后,终端中的“锁存计数器”电路都把对应的另一信道(例如当前通话的TCH信道)的时序信息锁存到“锁存计数器”的寄存器中。
以图11为例(PHS系统的例子),可以说明锁存计数器的功能和作用。当进行高速切换的基站搜索时,新基站可能出现在图中CS-1、CS-2、CS-3、CS-4的位置。以图例中的CSIDOK和CRCOK作为搜索到一个新基站的标志。其中CSIDOK指接收到的CCH帧中的CSID比特字段符合搜索要求(例如确认CSID中的运营商号码比特为中国电信的标识符),CRCOK则表明该CCH帧数据的内容没有CRC校验错误(即CCH数据的信息比特完全正确)。在每个搜索到的CCH帧的CRC字段结束的位置上(即PHS系统中每帧的第224比特),锁存该比特对应的另一信道通话信道(图中的RX1/TX1)的“比特计数器”和“时隙计数器”的当前值。根据锁存下来的计数器值,也就可以推算出搜索到的新基站的CCH帧与当前通话TCH帧是否有重叠,以及重叠比特是多少。例如图11中RX2上搜索到的CS-1,对应该CCH帧的第224比特,锁存的另一信道(RX1/TX1)的slot counter=0,timing counter=223,那么就可以推算出CS-1的CCH与通话的TCH的相对位置如图12所示,即CCH帧尾与TCH帧头有1比特的间隔,没有重叠。类似地,对于图11中RX2上搜索到的CS-2,对应该CCH帧的第224比特,锁存的另一信道(RX1/TX1)的slot counter=6,timing counter=220,可以同样根据锁存的计数器值推知CS-2与通话TCH(发送时隙)的相对位置有4比特的重叠;而对于图11中RX2上搜索到的CS-3,对应该CCH帧的第224比特,锁存的另一信道(RX1/TX1)的slot counter=7,timingcounter=215,可以同样根据锁存的计数器值推知CS-3尽管与当前通话的TCH没有重叠,但相对时隙位置差达到了9比特,两个基站的同步性能较差;同理,对于图11中RX2上搜索到的CS-4,对应该CCH帧的第224比特,锁存的另一信道(RX1/TX1)的slot counter=2,timingcounter=222,可以同样根据锁存的计数器值推知CS-4与通话TCH(接收时隙)的相对位置有2比特重叠。比较上述四种情况,然后,从中可以选择重叠小的一个基站作为要切换的一个基站,例如图11中,可以选择CS-1。
需要说明的是,无论搜索基站是采用的哪种方法(无论是本申请人先前提出的连续基站搜索方法,还是原有技术采用的突发(burst)方式),都可以通过增加上述“锁存计数器”(latch counter)的功能来记录新基站与通话TCH的时隙位置关系。
方法二:自动冲突检测和控制
冲突检测的原理是,信道1和信道2在各自的UWOK的位置(UWOK是指接收到正确的UW(即接收的UW值和期待的UW值相同))互相锁存对方的计数器后,就可以知道本信道1在另外一个信道2的相对的工作位置,通过和本信道1的发送接收位置比较,就会得到相应的重叠(overlap)信息。通过比较重叠和门限阈值,如果重叠大于门限阈值就可以判断有冲突存在。不同终端系统的重叠门限不完全相同,在电路的实现方案设计中,可以将该门限(threshold)作为一个寄存器可设的值,预置的门限值的大小可以改变。当判断出冲突产生后,采用下面的两种方法进行自动控制。
“自动冲突检测和控制”又包括两种具体的方法:
①自动控制方法一:禁止重叠(冲突)超过门限的CCH数据帧的接收。作为一个具体的实施例,图13是通过计算重叠(冲突)大于门限时是否产生中断的方法,自动禁止重叠大于预置门限值的新基站CCH帧数据的接收。在一般情况下,当接收CCH帧满足CSIDOK和CRCOK(数据)条件时将产生中断(INT),然后软件读取该CCH帧数据,将其作为一个新搜索到的后选基站。在含有自动冲突检测的电路中,在上述中断条件的基础上,再加上重叠(冲突)是否超过门限值的条件。中断的这个重叠(冲突)条件还可以使能和禁止。图13中终端接收到的基站CS-1、CS-2、CS-3和CS-4的CCH数据都满足CSIDOK和CRCOK的条件。其中CS-1和CS-4与TCH的接收/发送时隙都没有重叠(冲突),中断(INT)条件满足,中断(INT)将产生;CS-2与TCH的发送时隙虽然有重叠(冲突),但是冲突程度(即重叠)小于门限值,中断仍然可以产生;然而,CS-3与TCH的接收时隙有重叠(冲突),且冲突程度(即重叠)大于门限值,中断将不产生。这样,以重叠(冲突)作为条件后,实际认为搜索到的基站只有CS-1、CS-2和CS-4。
②自动控制方法二:自动禁止低优先级信道的接收、发送和射频(RF)工作。高速切换的两路有重叠(冲突)时,如果重叠大于门限值,由于采用单收发信机的系统在重叠区域不能同时进行2个频点上接收或2个频点上的发送,两路的接收/发送都可能受到影响。因此,必须保证至少一个信道可以正确工作,被保证的信道为高优先级。低优先级的信道在有冲突(即重叠大于门限值)时,其发送和接收将停止,RF模块的频点设置和供电也被停止进行,这样可以确保高优先级的信道不受干扰,仍能正确地接收和发送数据。如果一直有冲突,则一直禁止低优先级的操作。而当重叠开始小于门限值时,低优先级的信道自动恢复接收、发送和RF工作,数据的接收/发送恢复正常。
以图14为例说明冲突的自动控制方法二。图中假设与新基站通信的信道(RX2/TX2)为高优先级,原来通话的信道(RX1/TX1)为低优先级。在A时刻,通过检测出重叠(overlap)小于门限值(threshold),判定两路没有冲突,低优先级的信道(RX1/TX1)正常进行接收和发送。在B时刻,由于检测出重叠(overlap)大于门限值(threshold),判定产生了冲突,低优先级信道的接收和发送都被停止,RF模块的供电被关闭,该路的PLL频点切换不进行。此时由于没有切换到通话信道的RF设置,RF的频点仍然保持高优先级信道(RX2/TX2)的设置,高优先级信道可以完整地接收和发送数据。在C时刻,当检测出重叠(overlap)又开始小于门限值(threshold)时,低优先级信道(RX1/TX1)的接收和发送以及RF的设置又被自动恢复。
2.电路实现方案
图15A是本发明的移动终端系统的模块结构框图,其以PHS系统为例,其中CHC(信道编解码控制器)部分是实现基带功能及时序控制等的主要功能模块。图15B是示出了终端的CHC部分的详细内部结构的图。
如图15A所示,该移动终端包括:基带电路,该基带电路包括:中央控制器CPU,其控制高速桥接电路,并接收来自中断控制器(INTC)的中断信号,而高速桥接电路通过低速桥接电路与外围设备控制(peripheral control)、声码器(VOICE)、信道编解码控制器(CHC)和调制解调器(MODEM)连接。在基带电路外还包括存储器、外围设备和射频模块(RF module),其分别与基带电路连接,用于存储来自基带电路的数据和处理通过天线接收空中的射频信号。
图15B是终端的CHC部分的内部结构示意图。
参见图15B,从该图可以看出,移动终端的调制解调器模块包括调制器MOD和解调器DEMOD两部分,2个通道的处理又分别对应调制器MOD1和调制器MOD2以及解调器DEMOD1和解调器DEMOD2。该CHC电路包括5个主要部分:完成接收和发送的子模块RX和TX(RX:2个通道分别对应RX1和RX2;TX:2个通道分别对应TX1和TX2)、定时和时序控制模块TMG(2个通道分别对应TMG1和TMG2)、控制外部射频模块(RF module)开关及参数设置的射频控制模块RFC(对应2个通道和接收发送分为RFC_RX1、RFC_RX2、RFC_TX1、RFC_TX2子模块)、以及中断控制模块INT。RFC模块和外部的RF模块相连,控制RF模块的接收/发送开关及载频设置。从RF模块接收到的数据送到解调器DEMOD部分,解调成基带数据送到CHC的RX模块进行处理,其中在解调器中每个工作时隙数据分成2路分别处理,即DEMOD1和DEMOD2分别处理2个工作时隙的数据解调。解调后的2路基带数据又分别送到CHC模块的RX1和RX2部分。从接收部分每一路提取的定时信息再分别送到TMG模块,在TMG模块的TMG1和TMG2分别完成每一路的同步和时序控制。其中在该TMG1和TMG2中分别都包括比特计数器(timing counter)和时隙计数器(slot counter),从TMG模块的比特计数器(timing counter)和时隙计数器(slot counter)产生的同步信息tmc1/slt1和tmc2/slt2输出到CHC的所有模块,实现基带信号的同步控制。从CHC的发送模块TX生成的基带数据信号按照工作时隙的2路由TX1和TX2分别送到调制器部分的MOD1和MOD2进行调制,然后通过RF模块发送。
实现冲突检测和控制的功能由TMG模块的锁存计数器“Latchcounter”和冲突检测“Conflict detection”子模块完成。其中锁存计数器分别与TMG1和TMG2连接,接收来自TMG1和TMG2的信号(tmc1/slt1和tmc2/slt2),并且与CPU相连,用于输出锁存的计数器的值(该锁存计数器的动作是由信号crcj1/crcj2触发,具体的描述参见附图16的描述),而冲突检测模块分别接收来自于TMG1的tmc1和slt1信号和来自于TMG2的tmc2和slt2信号,并分别与RFC、接收和发送的子模块RX和TX相连,用于输出控制信号到这些模块,其中“Latchcounter”子模块在高速切换过程中可以一直进行对timing counter和slotcounter的锁存,锁存的结果存到寄存器中(未示出),该CPU通过读取锁存的计数器的值判断信道1和信道2相对的时序位置,(判定相对的时序位置的门限值通过软件设定,不同系统的门限值可能不同),根据门限值进行基站的选择和判定分配的TCH是否可用。“Conflictdetection”子模块自动完成冲突的检测和判定(该子模块在使能之后一直被启动,来自动的进行冲突的检测和判定)。该模块通过内部寄存器设置2个channel的优先级的高低,并由此产生prior(优先级)信号,该prior信号等于0表示channel#1在有冲突时为高优先级,prior信号等于1表示channel#2在有冲突时为高优先级。当有冲突产生后,将输出图15B中的cflct(冲突检测)信号,其中,在检测到无冲突时该信号为低电平,而当检测到有冲突时,该cflct信号变为高电平,通过该信号自动控制低优先级的信道收/发操作停止。
下面描述该冲突检测模块的控制的基本方法。可以是通过控制RF模块的接收和发送及参数设置来实现,当检测到冲突,即cflct信号变高后,该信号连接到CHC的RFC模块,而RFC模块在该信号的控制下,低优先级的channel的接收、发送及频点参数设置就被停止,停止了低优先级channel的RF模块的工作,基带信号的接收和发送也就被停止,如图15C所示。图15C示例了典型的RFC控制的时序图,其中,图中的rxsw代表RF模块的接收开关控制信号,txsw代表RF模块的发送开关控制信号,rdata代表RF模块的接收/发送频点设置数据和及控制信号,tdata1和tdata2分别代表信道1和信道2的发送频点数据和设置控制信号,rdata1和rdata2分别代表信道1和信道2的接收频点数据和设置控制信号,rxsw1和rxsw2分别代表信道1和信道2的接收开关控制信号,txsw1和txsw2分别代表信道1和信道2的发送频点开关控制信号,其中rxsw1、txsw1、rdata1和tdata1实际可能为一组控制/设置信号,其由TMG1控制来产生;rxsw2、txsw2、rdata2和tdata2实际可能为一组控制/设置信号,其由TMG2控制来产生。有效电平均为高电平。
从图15C可以看出,RFC模块的接收模块RX1的输出信号rxsw1和rdata1分别连接到一个与门(AND),RFC模块的接收模块RX2的输出信号rxsw2和rdata2分别连接到一个与门(AND),而RFC模块的发送模块TX1的输出信号txsw1和tdata1分别连接到一个与门(AND),RFC模块的发送模块TX2的输出信号txsw2和tdata2也分别连接到一个与门(AND)。另外,冲突检测模块的两个输出信号prior和cflct通过一个与非门(NAND)分别连接到RX1和TX1所连接的与门的另一输入端。同时,将冲突检测模块的prior信号经过反向后与cflct信号一起通过一个与非门(NAND)分别连接到RX2和TX2所连接的与门的另一输入端。然后,将上述与门输出的rxsw、txsw和rfdata信号经过一个或门(OR)分别输出到射频模块。上述信号的控制时序图如图15D所示,其中,假设channel#1为高优先级,channel#1对应的工作时隙为R1/T1;channel#2为低优先级,对应的工作时隙为R3/T3。从图中可以看出当有冲突时(cflct信号变为高电平,prior信号为低电平,其对应于channel#1为高优先级),由于低优先级的channel#2的接收和发送都停止,参数设置也被停止,这点可以从图15D的rxsw、txsw和rfdata的时序图可以看出,在该信号的时序图上,上述三个信号rxsw、txsw和rfdata在时隙R3/T3的位置都为低电平,因此,RX2和TX2的接收和发送都被禁止。
在电路设计中,还可以同样通过cflct信号进一步停止RX模块和TX模块内部的动作。
cflct信号也连接到CHC的中断INT模块,当该信号有效时,产生冲突中断,CPU可以读取该中断标志进行相应处理。
图16示例了在基站搜索阶段,“锁存计数器”电路的锁存功能时序图。图中选用的crcj1/crcj2信号是在PHS帧的CRC结束的位置产生的信号,是一个相对于空中信号位置固定的信号(CRC结束的位置参考前面图2,在第224比特产生crcj1/crcj2信号)。在crcj1/crcj2信号的位置锁存另一信道的timing counter和slot counter(即图15的tmc2/slt2和tmc1/slt1)的值,该值以(M,S)的形式表示,M表示timing counter的值,S表示slot counter的值。CH#1为正在通话的信道1,CH#2为正在搜索的信道2。当前工作时隙为R2/T2,在每个R2接收时隙的crcj1的位置都锁存CH#2的timing counter和slot counter值,如图16中的(M1,S1)。同样,CH#2为正在进行基站搜索的信道,每当收到一个有效数据帧时,就在该帧的crcj2的位置锁存CH#1的timing counter和slot counter值。以图16为例,有2个基站CSA和CSB,CH#2收到CSA的CCH数据帧后在crcj2的位置锁存即记录下来对应该位置的CH#1的当前timing counter和slot counter值:(M2,S2);CH#2收到CSB的CCH数据帧后在crcj2的位置锁存即记录下来对应该位置的CH#1的当前timing counter和slot counter值:(M3,S3)。根据这些被锁存记录的值就可以算出2个channel的相对时序位置差,例如图16中,基站CSA相对于当前通话时隙的时序差为(M2-Y,S2-X),即timingcounter相差M2-Y个比特,slot counter相差S2-X个时隙,X为CH#1通信时隙号,Y为crcj1的位置,本例中,S2=3,X=1,Y=224。基站CSB相对于当前通话时隙的时序差为(M3-Y,S3-X),即timing counter相差M3-Y个比特,slot counter相差S3-X个时隙,本例中,S3=4,X=1,Y=224。
CPU在处理判断CH#1和CH#2相对时序位置时,既可以采用(M2,S2)/(M3,S3)的绝对值方式来判断,也可以采用差值(M2-Y,S2-X)/(M3-Y,S3-X)的方式来判断。
②“冲突检测”电路自动判断CH#1和CH#2的相对时序差是否超过预定门限,超过门限则判定为有冲突,并自动控制低优先级信道的操作。
当2个信道的重叠(即相对时序差)超出了设定的门限值(O_th)时,“冲突检测”电路就自动产生冲突信号cflct,然后该信号控制RFC模块,RFC就会自动停止低优先级信道对射频模块(RF module)的控制,从而保证冲突不会影响高优先级信道的正确动作,同样该信号还可以控制低优先级信道的接收RX和发送TX的操作停止。实际的电路实现中,也可以通过停止RF的操作来间接停止RX和TX的操作。
图17和图18和图19的例子是在LCH建立及TCH建立阶段,“冲突检测”电路的冲突判定功能时序图。图中选择的uwok1/uwok2信号是在PHS帧的UW32/UW16结束的位置X产生的信号,是一个相对于空中信号位置固定的信号(UW32/UW16结束的位置参考前面图2,在第100/28比特产生uwok1/uwok2信号,即X=100/28)。O_th为冲突允许的门限值。图17、图18和图19代表3种有重叠的情况。在图17的情况中,CH#1的接收工作时隙在CH#2的接收工作时隙前面,下面以图17为例说明计算重叠、判定冲突和产生冲突控制信号的过程。在每个接收工作时隙的UWOK结束的位置都要首先进行重叠的计算,图中CH#1在其UWOK结束位置上读取CH#2的timing counter和slot counter的值(P11,Q11),发现Q11=1即与CH#1的工作时隙号相同,而P11>X。计算重叠的方法为P11-X,然后判定是否冲突,如果P11-X>O_th(门限值),则表示有冲突,信号cflct变为有效电平;如果P11-X≤O_th(门限值),则表示没有冲突,信号cflct变为无效电平。
在图18的情况中,CH#1的接收工作时隙在CH#2的接收工作时隙后面,且有重叠。图19的情况中,CH#1的接收工作时隙在CH#2的发送工作时隙前面,且有重叠。
在正常工作的时候,cflct信号为“0”,这时无论channel 1还是channel2都正常工作。
在基站搜索阶段,当搜索到的新基站与当前基站的重叠大于设定阈值的情况下,cflct信号将被送往INT模块,这样,就会禁止中断的产生,防止备选的新基站与当前基站的重叠大于设定阈值;如果搜索到的新基站与当前基站的重叠小于阈值或没有重叠,则会记录下新基站的场强信息和latch counter的时间信息,由软件根据需要进行选择。
在信道申请和信道建立阶段,如果两个channel发生了冲突,cflct信号将根据prior信号的指示,送往低优先级channel的RX、TX、RFC模块,通过门控电路禁止对应channel的工作。同时,cflct信号还将被送往INT模块,以产生中断,使CPU知道发生了冲突并做出相应的处理。
在基站信道分配时,将由CPU根据latch counter的值,判断新分配的信道与通信信道是否冲突。
下面结合高速切换来具体描述上述冲突检测控制方法的应用。
上面描述的冲突检测和控制的两种方法(latch counter和自动冲突控制)可以单独或结合地应用到高速切换的每个阶段,解决各种冲突情况,以降低新TCH建立的失败率。具体来说,对应前面的图4,阶段(1)即新基站搜索阶段可以采用方法一和方法二的结合,具体实现方案将在下面的(i)部分详细描述;阶段(2)即LCH的请求和分配阶段将会同时使用方法一和方法二,具体实现方案将在下面的(ii)部分详细描述;阶段(3)即TCH建立阶段采用方法二,具体实现方案将在下面的(iii)部分详细描述。
(i)在新基站搜索阶段,将重叠作为选择基站的参数。
结合上面的冲突控制的两种方法,将重叠作为选择基站的参数之一。方法一的latch counter方法、方法二的采用重叠作为中断INT产生条件自动控制方法可以一起采用。首先采用方法二,即只有搜索到重叠小于门限的有效基站(例如,在PHS系统中,有效基站可以是指CSIDOK并且CRCOK)才会产生中断,唤醒CPU,如果搜索到重叠大于门限的基站时,根本不会产生中断去唤醒CPU。这样将一些不合格的基站自动屏蔽掉,而不对CPU造成干预,即对于重叠大于门限的基站,不论是否收到正确的CCH数据帧CPU都不会动作。另一方面,对于重叠小于门限的基站,再采用方法一,即当CPU被唤醒后,CPU不仅会读取当前搜索到的基站的场强的大小,而且还会读取当前搜索到的基站的latch counter的值,并将这两个信息记录下来。场强大小表示该基站的信号的强弱,latch counter的值表示该基站与正在通信的基站是否有重叠以及重叠多少。当新基站搜索完成之后,CPU根据搜索到的各个基站的场强大小和与正在通信的基站的重叠大小综合考虑来选定一个最好的基站以作为切换后的基站来使用,例如在场强都满足系统要求的情况下,可以选择重叠较小的那个基站进行切换。
通过latch counter和自动冲突控制的方法,不仅可以将冲突大于门限的基站自动屏蔽掉,减少了CPU的不必要的工作,而且给CPU提供了一个冲突多少的信息,使CPU能够根据冲突的信息来选择新基站,提高了新基站的建立的成功率。如果没有重叠信息作为基站选择参数,而是仅根据场强的大小进行选择,则有可能会选择虽然场强最大但重叠也最大的基站。对于重叠较大的基站,更容易和当前基站发生干扰,影响接收质量,从而影响高速切换的成功率。
(ii)判断新分配的业务信道(TCH)是否可用
在搜索到所有基站并从中选择一个最佳基站后,终端在保持当前通话的同时将开始向新基站申请建立新业务信道(TCH)。新基站可能会给终端分配一个与其当前通话TCH时隙重叠的TCH,例如图20和图21所示的PHS系统的一个例子,在选择了最佳基站CS-2之后,终端开始向基站CS-2申请分配TCH信道,在PHS系统中,这一过程称为“LCH建立(LCH establishment)”阶段。TCH信道是终端通过“链路建立请求(Link channel establish request)”消息来申请的,基站则通过“链路信道分配(Link channel assignment)”消息来指示终端分配的TCH时隙和载频。如果基站分配了如图20或图21那样的时隙(R4时隙),通过前面描述的“latch counter”的方法,可以马上知道新基站分配的TCH时隙与当前通话时隙(图20的T3,图21的R3)有较大重叠,该TCH时隙根本不可用。
如果分配的TCH的时隙不可用,则终端可以立刻向该基站申请重新分配信道,而无需在该TCH信道进行注定要失败的后续建立操作。判断冲突、重新申请TCH分配的流程可以用图22来表示。图22中,PS代表终端,CS代表基站。第(1)步是基站的搜索和选择,同时记录每个基站的重叠(overlap),也就是记录锁存的每个基站当然包括最后选择的基站的“timing counter”和“slot counter”;第(2)步,选择了最佳基站后,向该基站发出业务信道分配请求(Link channelestablish request)消息;第(3)步,基站则回复“链路信道分配(Linkchannel assignment)”消息,指示出分配的TCH信道;第(4)步,终端收到分配消息后,根据第(1)步记录的overlap值,判定该TCH是否可用;如果不可用则进行第(5)步,向基站发送“链路信道重新建立(Link channel re-establishment)”消息,申请重新分配信道;然后在第(6)步,基站回复“Link channel assignment”消息,指示出重新分配的TCH信道。然后再由第(4)步进行判断,如果该分配的TCH不可用,则重复步骤(4)~(6);如果该TCH信道可用,则成功完成TCH的建立请求,开始第(7)步,TCH的建立。
很显然,如果没有记录新基站的“latch counter”信息,不进行图22的第(4)~第(6)步而直接进入TCH建立阶段,如果基站分配的TCH信道在图20/图21的R4的位置,该TCH必然是一个不可用的时隙,接收和发送不可能成功,此时才发现TCH的失败,高速切换将以失败而结束。如果高速切换失败,则终端有可能会转入普通切换或切回。这样就大大增加了切换的时间,使终端系统的通话质量下降。而实际上,如果采用图22的方法,重新申请后TCH在图23的R2的位置,该TCH与当前通话时隙没有冲突,可以正确接收和发送,高速切换得以成功。
因此,将latch counter的冲突控制方法使用在新分配的TCH与当前通话的TCH有冲突的情况下,大大提高了新基站的TCH建立的成功率,并且缩短了切换的时间,极大的提高了终端系统的通话质量。
(iii)有冲突时,自动停止低优先级信道的操作,确保高优先级通路的正常工作。
由于SDMA或基站漂移等原因,正在通话的信道可能会间断地或连续地发生时隙位置偏移,由于发生了偏移,原来没有冲突的两路可能开始出现重叠或重叠增大,在单收发信息的系统中,只有1个信道可以正常工作。根据前面描述的“自动冲突控制”的方法“自动禁止低优先级信道的接收、发送和RF工作”的实施,可以保证高优先级信道的正确接收和发送。
如果没有自动冲突控制的功能,当实际冲突发生时,在单收发信机的系统中,两个TCH信道的接收和发送可能都无法正确工作,且直到新TCH累计一个FER(误帧率)的统计时间结束后,终端才能确认高速切换失败。如果采用自动冲突控制的功能,则保证了不会出现上述不必要的失败。
例1,将当前正在通话的信道设为高优先级,有冲突时,新TCH信道可能会受到影响,而当前通话则可以一直保持不断。下面图24为“有自动检测和控制”下的切换过程,图25为“无自动检测和控制”下的切换过程。从图24可以看出,当一个信道(RX1/TX1)正在通话时,另一个信道(RX2/TX2)正在进行TCH信道的建立(S2401),这时,由于通信环境的变化,正在通话的信道可以发生时隙偏移,因此,在建立TCH信道的过程中,终端首先判断信道的建立是否完成(S2402),当判断没有完成时,为防止信道的偏移造成时隙的重叠,终端首先检测正在通话的信道所发生的时隙的偏移(S2403),然后利用冲突检测的方法检测两个信道的重叠(S2404),如利用方法二的UWOK方法,相互锁存对方的计数器值。然后,根据所设置的门限值判断是否发生冲突(S2405),当出现冲突时,利用自动冲突控制方法,将低优先级的信道自动屏蔽,也就是禁止低优先级的信道工作,而保证高优先级的信道工作(S2406);然后,回到步骤S2402,重复是否完成信道的建立的判断。而当在步骤S2402判断出信道的建立已经完成时,停止当前通话的信道,将话音通信切换到新的基站的TCH信道上(S2407),然后,完成高速切换(S2408);而当步骤S2405判断其重叠没有导致冲突时,回到步骤S2401。而从图25可以看出,在无自动检测和控制的信道的建立过程中,步骤S2501-S2503与图24的过程相同,但是在没有自动检测和控制的建立过程中,在步骤S2504,两个信道的信号发生冲突,导致正在建立信令的信道无法正常接收,在步骤S2505判断出误帧率大于门限时,使信道的建立无法完成,而导致高速切换失败S2506。而在步骤S2502判断信道的建立完成后,其后续步骤S2507-S2508与图24的步骤S2407-S2408相同。从上述方法可以看出,进行冲突检测和控制的优点,首先是可以尽量保持当前通话没有间断(尽管话音质量已经下将),减少用户感觉切换的时间;其次是尽管有冲突的情况下,但由于TCH建立的L2/L3协议过程允许有消息重发,对于基站偏移造成的冲突时有时无的情况,L2/L3仍有可能完成建立过程,高速HOV在保持通话的同时仍可能成功完成。
尽管本发明通过上述附图所示的实施例进行了描述,但是本领域普通技术人员应该理解,本发明不限于这些实施例,相反,在不脱离本发明精神的前提下可以进行各种改变或者修改。因此,本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效权利要求所决定。