CN101815332B - 活动集简化管理的装置方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及活动集简化管理的装置方法以及系统。本发明公开了一种无线地耦接到第二通信设备的第一通信设备。第一通信设备包括第一接收器、消息处理器和第一发送器。第一接收器被配置为接收与第一数目的通信设备对应的第一信号，其中第二通信设备是该通信设备之一并且还被配置为测量第一信号的第一强度。该消息处理器被配置为根据测量的第一强度确定第二数目的通信设备可以被第一通信设备处理。第一发送器被配置为向第二通信设备发送指示第二数目的一个或多个第一消息。

Description

活动集简化管理的装置方法以及系统

技术领域

本发明一般涉及微电子学的领域，更具体地，涉及在使用码分多址作为底层通信方法的移动电信系统中提高性能的装置和方法。 

背景技术

蜂窝电话产业不仅在本国而且在全世界也都在经历着指数增长。事实上，公知百分之二十以上的美国成年人甚至没有传统的固定电话。除了这些没有自己的传统电话的人之外，几乎百分之九十的成年人拥有无线电话。 

同时，不断增加的蜂窝电话的使用也使其覆盖范围正在超过传统的固定电话的覆盖范围。事实上，七分之一的成年人现在仅仅使用蜂窝电话。而在过去，只有当固定电话不可用或在紧急情况下才使用蜂窝电话，较低的载波速率、家庭套餐(family package)的承受能力、以及免费的移动到移动电话或亲情号码(friend-to-friend)的促销已经促进了使用上的显著增长。今天，走进任何公共场所或机构时注意到那里的大多数人使用他们的蜂窝电话进行谈论已经并不罕见。 

自从上世纪中叶以来，使用移动电话或移动站通信的能力已经变得可用了。但是，在上世纪90年代期间，提供了所谓的“2G”或第二代移动电话系统，开始了网路部署和使用两个方面的增长，这就是今天我们正享受到的。这些最初的系统普遍采用频分多址(FDMA)作为调制方案。该技术的一个公知示例是全球移动通信系统(GSM)，其中特定的蜂窝电话机通过特定的频率信道与它的给定蜂窝内的基站通信。为了使得蜂窝电话机与相邻蜂窝中的基站通信，必须给它分配新的频率信道，并且及时与旧基站、新基站以及该蜂窝电话机本身进行切换协调。这种从一个蜂窝到下一个蜂窝的移交被称为硬移交。 

当前，所谓的“3G”或第三代蜂窝通信技术正在发展之中。这些技术不仅仅由调制技术来表征，而是更多地由性能度量(例如，每秒2兆比特的上 传数据速率、每秒384千比特的下载数据速率)来表征。因而，对于3G，目前建议了大量不同的方法。 

在过渡期间，提供了大量被称为“2.5G”技术和协议的混合技术，例如CDMA2000lx。此系统利用扩展频谱码分多址(CDMA)技术来在单个频率信道上多路复用许多用户，从而提供比通过当前FDMA系统的使用可以达到的容量的改进。根据CDMA，相同的频率信道用于与一组相邻蜂窝内的所有移动站通信，并且使用正交码来唯一地编码发送到和来自于移动站的信号。 

由于相同的频率信道由相邻的基站使用，因此这允许多个基站提供与单个蜂窝电话的通信，因而该电话能够平滑地从一个小区过渡到下一个小区。也就是说，相邻小区中的两个或多个基站可以与位于它们的覆盖区域重叠之处的单个蜂窝电话进行通信，但是仅仅一个基站被指定为用于该移动站的主控制器。由于到下一小区的移交是在基站和移动站之间协调的，因此该移交通常以该蜂窝电话自身内的指定的协调变化来实现。也就是说，不是从一个频率信道“硬”切换到下一个频率信道，而是当蜂窝电话指定它当前正与之通信的基站作为它的新的主基站时实现“软”切换。 

除了小区移交的优点之外，当从两个或多个基站接收到相同的业务信号的多个延迟的副本时，可以实现移动站的接收器内的处理增益。本领域技术人员将理解，所谓的移动站接收器内的宏分集组合可以理想地引起接收器自身内的总体增加的信噪比，从而提供接收的总体改进。 

尽管有以上优点，本发明人已经注意到，当前方法存在几个问题和局限性，当这些理想构思应用于真实世界的设备时会最显著地看到这些问题和局限性。一个问题由给定区域内的所有基站利用相同的频率来通信的事实引起。尽管在概念上当存在更多接收的携带相同信息的信号时可以产生对信号内容的更好估计，但是实际的蜂窝电话不对寻址到的多于一定量的信号的提供接收器质量和处理能力，因而，任何弱的信号(例如，由于远处基站和给定移动站之间的距离)变得难以处理，并且当它们下降到给定的信噪比以下时，它们实际上却充当了干扰。如已经注意到的，这些延迟的副本和从远处基站的弱的发送并不有助于网络内的移动站的总体接收质量，而是变成了有问题的干扰源，特别是当移动站从一个小区过渡到下一个小区时。 

本发明人也已经注意到，本领域中现存的普遍协议(例如，CDMA2000) 没有为移动站提供任何灵活性以直接影响正在发送不得不由该移动站处理的业务信号的基站的数量或指定，因此，在不同的移动电话呈现不同的能力的实际情况下，该宏分集组合的概念并没有被完全利用。

因此，需要的是一种能够通过改变正有效地向给定移动站发送业务的基站的数目来标识并排除来自于远处基站或多径源的弱信号的装置和方法。 

此外，需要的是一种在移动站和基站二者中通过改变正有效地向给定移动站发送业务的基站的数目并且通过改变正采用宏分集组合来从移动站接收业务的基站的数目来允许资源的更有效利用的机制。 

还需要的是一种移动站可以直接确定正发送业务的基站的数目以使得可以降低该数目以提高移动站处的性能的技术。 

发明内容

本发明连同其它申请一起目的是解决以上提到的问题并且解决现有技术的其它问题、缺点和局限性。本发明提供一种用于提高基于CDMA的电信系统的性能的高级技术。在一个实施例中，提供一种第一通信设备，无线耦接到复数个第二通信设备，该第一通信设备包括第一接收器，消息处理器和第一发送器。第一接收器，被配置为从该复数个第二通信装置接收复数个第一信号。消息处理器，被配置为确定该复数个第二通信装置的一第一集合，其中该消息处理器根据第一通信设备的能力确定该第一集合的大小以及根据对该复数个第一信号的测量确定被选入该第一集合的第二通信装置，该第一集合的大小可以根据该第一通信设备的能力和该复数个第二通信装置的能力改变。以及第一发送器被配置为向第二通信设备发送指示所述第一集合的一个或多个第一消息。 

本发明的一个方面为一种方法，用于第一通信设备无线耦接到复数个第二通信设备，该方法包括：从该复数个第二通信装置接收复数个第一信号；确定该复数个第二通信装置的一第一集合，其中包括根据第一通信设备的能力确定第一集合的大小以及根据对该复数个第一信号的测量确定被选入该第一集合的第二通信装置，该第一集合的大小可以根据该第一通信设备的能力和该复数个第二通信装置的能力改变；以及向第二通信设备发送指示所述第一集合的一个或多个第一消息。 

本发明的另一方面包含一种系统。该系统具有复数个第二通信装置，用 于发送复数个第一信号以及一第一通信设备，无线耦接到该复数个第二通信设备。该第一通信设备包括第一接收器，消息处理器和第一发送器。第一接收器，被配置为从该复数个第二通信装置接收该复数个第一信号。消息处理器，被配置为确定该复数个第二通信装置的一第一集合，其中该消息处理器根据第一通信设备的能力确定该第一集合的大小以及根据对该复数个第一信号的测量确定被选入该第一集合的第二通信装置，该第一集合的大小可以根据该第一通信设备的能力和该复数个第二通信装置的能力改变；以及第一发送器，被配置为向第二通信设备发送指示所述第一集合的一个或多个第一消息。 

关于工业实用性，本发明可以被实现在诸如移动站(即，蜂窝电话)或基站之类的蜂窝通信设备内的一个或多个集成电路内。 

附图说明

参考以下描述和附图，本发明的这些及其它目的、特征和优点将得到更好的理解，其中： 

图1是示出了穿过三个蜂窝覆盖区域的移动站的框图； 

图2是描述当图1的移动站穿过蜂窝覆盖区域时接收到的各个信号的强度的时序图； 

图3是描述利用活动集内的多个基站来提高总体接收和移交情况下的接收的目前无线通信系统的框图； 

图4是示出根据本发明的采用可变的活动集管理的无线通信系统的框图； 

图5是描述根据本发明的采用独立的活动集管理的无线通信系统的框图； 

图6是详细描述根据本发明的采用双活动集管理的无线通信系统的框图；以及 

图7是根据本发明的一个实施例描述移动台改变基站集合的方法流程图。 

具体实施方式

提供以下描述以使得本领域普通技术人员之一能够做出并使用在特定 应用和它的要求的背景内提供的本发明。但是，对优选实施例的各种修改对本领域技术人员来说是显而易见的，并且这里定义的一般原理可以应用于其它实施例。因此，本发明不意欲局限于这里示出和描述的特定实施例，而是将得到与这里公开的原则和新颖特征一致的最宽的范围。 

考虑上面对蜂窝电话系统内采用的基于CDMA的电信和相关技术使用宏分集组合技术来提高接收的背景讨论，现在将参考图1-3来描述目前方法中固有的问题的讨论。在此讨论之后，将参考图4-6呈现本发明的详细的公开内容。本发明通过提供允许干扰降低、信道资源可用性和语音容量的显著改进的技术来克服现有组合方法的局限性。根据本发明的机制此外适合于具有不同处理能力的各种移动站和基站实施例。 

转到图1，示出了穿过三个蜂窝覆盖区域103、105、107的移动站101的框图100。由三个基站102、104、106从移动站101接收蜂窝信号并且向其发送蜂窝信号，其中各个发送和接收的信号的强度是其穿过蜂窝覆盖区域103、105、107的移动站101的位置的函数。基站102、104、106和它们的各个小区103、105、107的具体数目仅仅为了说明的目的而示出。本领域技术人员之一将理解，特定移动站101所处的小区103、105、107的数目是移动站位置和基站102、104、106的配置模式的函数。这三个基站102、104、106每个经由物理线路连接耦合到基站控制器108。 

如上所述，CDMA技术允许比先前采用的技术在用户容量方面的显著增加，该先前技术诸如全球移动通信系统(GSM)，其采用频分多址(FDMA)作为它的主要接入技术。尽管框图100所示的移动站301位于三个小区103、105、107的交叉点处，但是应当注意，移动站101与它的位置有关而仅仅可由单个小区103、105、107服务、或者可由许多小区103、105、107服务，直到达到处理各个信号的移动站的容量为止。 

在GSM下，移动站不能同时与多于一个基站通信，因为各个基站利用不同的频率与移动站通信。因此，当GSM移动站中的信号接收下降到可接受的阈值以下时，该移动站通过它的相应基站发送请求，以请求它被移交到另一个具有较强信号的基站。为了实现移交，移动站目标是将它的发送/接收频率改变到与新的服务基站有关的频率，并且指示该新的基站提供通信连贯性。 

以上GSM示例被称为硬移交。这是因为在FDMA下不存在覆盖的重叠。即使移动站101的位置可以如框图100所示的那样以使得可以从多个基站102、104、106接收信号并向多个基站102、104、106发送信号，但是在实践中，移动站101在GSM下却不能这样做，因为移动站101不具有同时通过多个频率信道通信的能力。它一次只能在一个频率信道上发送和接收。 

但是，在CDMA下，蜂窝网络内的移动站101和任何基站102、104、106之间的所有通信均利用相同的频率信道，因而移动站101能够解码并利 用来自于由基站控制器108分配的任何基站102、104、106的信号。本领域技术人员将理解，在目前的实践中，根据给定移动站101相对于基站102、104、106的位置，分配高达大约六个活动基站102、104、106以同时与任何给定移动站101通信。这些活动基站102、104、106对移动站101来说被称为“活动集”，并且与基站控制器108协调，在移动站101和基站102、104、106之间交换消息，以随着网络内的接收状况的变化来改变它的活动集内的基站102、104、106，以便提高移动站101和基站102、104、106二者的信号的接收，并且还提高随着移动站继续移动将移动站101移交到新的基站(未示出)的能力。 

尽管可以将多达六个基站102、104、106分配给对于移动站101的活动集，但是基站102、104、106中仅有一个被指定为主基站或者服务基站。活动集内的所有基站102、104、106向移动站101提供导频和业务信号，但是，仅仅该服务基站向移动站101提供控制信息，诸如向它的活动集添加基站或从活动集中删除基站。这些分配与基站控制器108协调来进行，并且经由特定的协议与基站102、104、106的每一个以及移动站101协调。此外，应当注意，活动集中的基站102、104、106的最大数目(当前为六个)与CDMA协议有关，并且由蜂窝网络的容量驱动。应当注意，移动站101从它的活动集中的所有基站102、104、106接收业务信道(即，数据和语音信息)。仅仅从服务基站接收控制信息并且向服务基站提供控制信息。为了帮助接收，移动站101监视来自于它的活动集中的所有基站102、104、106以及该网络中的其它基站(未示出)的导频信号，以确定它们仅仅是邻居，即用于提供质量信令的竞争者，但是其信号强度还不够，或者确定为候选者，即具有足够位于活动集内的信号强度的基站。提供对活动集、候选者集、邻居集和剩余集以及如何采用这些来通过CDMA网络提供最佳的通信的深入教导超出了本申请的范围。但是，足以注意到，当前系统采用其尺寸覆盖(cap)六个基站并且其内容不由移动站101确定的活动集。 

当来自于活动集中的其他特定基站的信号质量变得比服务基站的信号质量强时，移动站101请求将该其他特定基站指定为它的服务基站。由于移动站101已经并且正在从它的活动集中的所有基站102、104、106持续接收信号，因此服务基站的指定的变化对正在进行的呼叫来说多少是透明的。这被称为软移交或软切换。与全部频率信道改变的硬移交相反，软移交通过移 动站的活动集内的指定的变化而简单地发生。由移动站101发送指示导频信号的相对强度的消息，并且将指定服务基站以及增加基站和从活动集删除基站的控制消息返回到移动站101。 

基站102、104、106的每一个采用特定的伪随机码或“长码”来调制业务、寻呼和信令信息到移动站101，但是，本领域技术人员将理解，这些长码简单地是主伪随机码的时间移位的版本，其中时间移位被称为偏移(offset)。 

移动站101必须处理多径效应，也就是说，来自于基站102、104、106的每一个的信号的延迟到达，其反映或折射为信号路径和环境的函数。典型的基于CDMA的移动站101将利用瑞克接收器(未示出)，通过利用分配给移动站和基站的相应的码(通常被称为沃尔什码和短PN码，即“伪随机”码)解扩展每个接收的各个信号，也称为“分支”或“支路(finger)”，来解调它的接收器输入中的期望的信道(例如，业务信道或导频信道)。因为移动站101通过具有不同的传播延迟的几个路径接收从基站102、104、106发送的信号，因此接收的信号除了由于噪声而恶化之外，还由信道衰落而失真。在基于CDMA的移动站101内采用瑞克接收器以使用编码信号的直接序列扩展来将接收的信号的与不同的传播延迟路径对应的分量分开。结果类似于FDMA系统中频率分集的使用，在CDMA通信系统中瑞克接收器的使用以便由可能不良的信道推导分集增益被称为宏分集。在瑞克接收器解扩展之后，解调例程检测从每个延迟的路径分量发送的数据并且组合结果，以优选地获得具有高质量的接收信号，否则将不可能获得。 

由于由给定基站102、104、106发送的信号仅仅是由任何其它基站102、104、106发送的相同信号的偏移版本，因此在目前的移动站101中将宏分集的技术扩展到衰落的级别之上以包括来自于多个基站102、104、106的信号的组合，这在最佳情况下产生提高的系统性能。 

提供对基于CDMA的通信以及通过基于CDMA的蜂窝或无线电、诸如CDMA2000或IS-95的网络提供通信的伴随机制的深入描述超出了本申请的范围。但是，足以注意到，与由特定的基于CDMA的通信网络提供的协议或调制方案的类型无关，将几乎确定地使用宏分集技术(例如，采用多个分集分支来组合信号的瑞克接收器)来使能处理增益。 

用于执行宏分集组合的优选接收器是最大配给(ration)组合器(MRC)， 如果该接收器能够适当地跟踪并组合每个单独分支，则其信噪比(SNR)为每个单独分集分支的SNR的总和。理论上，在这些条件下，MRC是最佳的。但是，本领域技术人员将理解，当建立具有有限的处理能力的实际设备时，常常要折衷理想的数学条件。 

考虑当一个分集分支(即，接收到的信号)具有小于特定阈值的低的SNR时，它对于分集组合输出的贡献变得非常有限，并且根据接收器的处理能力，该贡献可以实际上变成了干扰。例如，移动站101内的接收器可受限于专用于准确地跟踪大量分支的时序的处理资源，因而使得难以准确地计算它们的组合权重。本领域技术人员将理解，目前的移动设备101采用小于理想的MRC，其通常组合它们的活动集内的SNR在特定阈值之上的那些信号的分集分支。 

本发明致力于克服基于CDMA的无线广播或电信系统中的局限性，下面将更详细地进行描述。将使用公知的IS-95(即，CDMA 2000)分组化协议来示教本发明的各方面，因为此协议被广泛认可，但是本发明人注意到，由本发明提供的技术将在IS-95之外扩展到采用宏分集原理来组合来自于多个基站102、104、106的信号以便在给定移动站101内获得高质量的接收信号的任何其它协议或系统。 

现在参考图2，其中示出了描述由图1的移动站在穿过蜂窝覆盖区域103、105、107时接收到的各个信号201-203的强度的时序图200。对于此示例，考虑信号201为与基站1102对应的导频信号201，信号202为与基站2104对应的导频信号202，信号203对应于基站3106。关于信号201-203的强度，在图200中显示了两个阈值，T-ADD和T-DROP，它们与CDMA2000系统内采用的那些阈值相当，虽然为了示教本发明而进行了简化。移动站101采用这些阈值来确定应当何时向服务基站102、104、106发送请求以将基站增加到该活动集(即，T-ADD)或者从该活动集撤消基站(即，T-DROP)。 

现在考虑移动站101处于与基站1102对应的小区103的远处边缘。因而，本领域技术人员将理解，三个接收到的信号201-203的每一个的相对信号强度将如时序图200中的时间T0所示。也就是说，因为移动站101位于图100的边缘处，所以它更接近于基站1102，因而将从基站1102接收较强的信号201。以接近度的顺序来说下一个是基站3106，其信号203被示出为弱于基站1102的信号201，但是强于对应于基站2104的信号202，因为基 站2104离移动站101最远。假定在时间T0，移动站101不处于软移交，因为仅仅基站1102正在发送强度足以处于活动集中的信号201，也就是说，信号201的强度大于T-ADD。 

通常期望，当移动站101假设接近于基站1102时，信号201-203的每一个的相对强度在时间T1持续状况良好。但是，由于与蜂窝通信有关的传输环境的不断变化的性质，在时间T1的信号201-203的相对强度显示了，对应于基站3106的信号203弱于信号201。并且信号203大于T-ADD，并且假定基站3106被添加到活动集，因而允许来自于基站1102和基站3106的业务信号的宏分集组合。 

还考虑在时间T1基站2104也处于移动站的活动集中，但是信号202的强度低于T-ADD。如上所述，根据移动站101的具体处理能力，信号202可以很正常地被看作干扰，因为它的SNR很低。当然，在其他实施例中可以使用例如信号功率等表征强度的参数进行判断。 

并且在时间T2，当移动站101接近于基站3时，由于天线配置和传输效应导致的偶发条件，与基站2104有关的信号202最强。同样地，在时间T3，当移动站101最接近于基站2101时，由于这些相同的条件，信号201瞬间最强。 

示出图2的时序图200已引入本发明人已注意到的与可能具有不同的处理能力的那些移动站101中的宏分集组合有关的问题。如上所述，虽然理论上对于特定移动站101将相同信号的更多分支(如信号201-203所示)添加到接收的总质量是有益的，但是本发明人已经注意到，在目前移动站101内存在与接收器的设计和生产有关的实际考虑。例如，在实际的移动站中，如时序图200所示，SNR低于T-ADD的任何分支201-203可能基本上将噪声增加到接收器中。也就是说，当接收到的信号201-203，或任何延迟的副本的强度低于阈值T-ADD时，信号201-203变为干扰源而不是宏分集的源。 

因此，考虑当信号202的强度低于阈值T-ADD时的时间T0、T1和T3。来自于基站2104的信号202在这些时间上不是有助于接收以及进一步在移动站101中确定软移交的最佳条件，而它实际上是干扰性的，因为它的信噪比(SNR)很低。本发明人已经注意到，在实际环境条件下，由于为导频信号201-203的宏分集组合占据并预留的信道的数目增加导致的通信系统的额外负担，因此太多的低SNR分集分支是有害的。 

此外，对于不在移动站101的控制下的固定的活动集尺寸，用于执行正常的接收和软移交条件下的接收的本技术实际上是有限制的，因为可能存在为了填充在跟踪低SNR信号201-203的时序方面实际超过了移动站101的处理能力的活动集中的条目而分配的基站102、104、106。本发明人已经注意到，在给定网络内向基站102、104、106分配太多移动站可能实际上阻塞新的业务的许可并且可能降低给定系统的实际用户容量。此外，最大化给定移动站的活动集内的基站102、104、106的数目提高了基站102、104、106的传输功率，因而引起了对网络中的相邻小区的更多干扰。 

现在转向图3，示出了描述利用活动集内的多个基站来提高总体接收和移交情况下的接收的目前无线通信系统300的框图。系统300包括耦接到主基站301的基站控制器331。主基站301经由无线前向链路和无线反向链路二者耦接到移动站311，其中通过无线前向链路将前向链路消息322从基站301传送到移动站311，通过无线反向链路将反向链路消息321从移动站311传送到基站301。本领域技术人员将理解，为了清楚，图3的系统300被简化以便教导本发明的显著方面。此外，为了清楚，仅仅描述了主基站301，但是，应当注意，信号正由移动站的活动集内的其它基站(未示出)发送到移动站311，如上所述，其中来自于这些其它基站的信号呈现出有益或有害于与移动站311的处理能力相一致的接收和软移交的SNR。 

基站301包括基站控制器接口304，其耦接到活动集控制器305。基站301也包括基站接收器302，其耦接到反向链路用于接收反向链路消息321并且也耦接到活动集控制器305。基站301另外具有基站发送器303，其耦接到活动集控制器305并且通过前向链路发送前向链路消息322。 

移动站311具有移动站接收器312，通过前向链路接收前向链路消息322。移动站接收器312耦接到移动站311的活动集注册机(registry)315和消息处理器314。消息处理器314耦接到活动集注册机315和移动站发送器313，移动站发送器313通过反向链路将反向链路消息321发送到基站301。 

在操作中，当基站控制器331最初向移动站311分配前向业务信道时，分配特定基站301作为主基站311，并且由基站控制器331将此信息传递给主基站301以及处于移动站的活动集中的那些其它基站。因此，基站控制器接口304接收这些指定并且在活动集控制器305内建立移动站的活动集的内容。本领域技术人员将理解，典型的目前基站301具有保持与基站控制器331 所指定的基站的覆盖区域内的多个移动站对应的多个活动集的内容的活动集控制器305。 

因此，基站301通过前向链路由一个或多个前向链路消息322向基站通信对应于移动站331的活动集。在CDMA2000系统中，经由信道分配消息将此信息传递到移动站。使用移交指示消息发送对活动集的内容的后续更新。 

移动站311通过前向链路接收这些消息322，并且移动站接收器312将活动集信息提供给活动集注册机315。随着接收后续的业务，接收器312访问活动集注册机315，以便测量导频信号强度从而请求将基站添加到活动集或从活动集中撤销基站，并且以便在接收器312内组合业务信号从而实现宏分集组合。 

将处理的业务和信号强度提供给消息处理器314，其产生要被发送到主基站301的数据。消息处理器314也访问活动集注册机315以将从接收器312接收到的数据与活动集中的基站相关，并且还格式化确认、业务和向活动集增加/从活动集撤销基站的请求，以便于发送到主基站301。发送器313使用包含在活动集注册机315中的信息格式化反向链路消息321并将其发送到主基站301。如上所述，当由接收器312中进行的信号强度测量确定基站应当从活动集中撤销时，例如在协议定义的一段时间内信号强度降到T-DROP之下，则消息处理器314排队等候用于发送到基站301的、请求向活动列表添加或从活动列表撤销指定基站的反向链路消息321。在CDMA2000系统中，这些消息被称为导频强度测量消息(PSMM，Pilot Strength MeasurementMessage)。 

主基站301接收请求修改移动站311的活动集的消息321，并且经由基站控制器331与其它基站协调，在活动集控制器305内改变活动集并且向移动站311发送前向链路消息322，以指示移动站311修改它的活动集注册机315的内容，从而添加/撤销基站或执行移交。 

重要的是注意到，目前的无线系统300利用固定尺寸的活动集，不能按照移动站311的意思改变。在CDMA2000系统中，该固定尺寸为六个条目。并且根据协议，移动站311仅仅能够请求将基站添加到活动集或从活动集中撤销基站。因此，目前的系统300在性能方面受限制，从移动站311和基站301二者的角度看在移动站接收和软移交两方面都受限制。这些局限性由移 动站311上为了处理与活动集内的一些基站有关的噪声信号而增加的负担引起，也由多到必须保证在复杂信号环境下执行软移交的基站301和基站控制器331内的资源引起，因而阻止了其中的处理附加用户的附加处理资源的使用。目前系统也在存在来自于周围基站的附加噪声发送方面受限制，其引起对相邻小区的干扰。 

在另一方面，本发明人也已经注意到了基站301中的接收器302与移动站中的接收器312之间的接收器能力的不平衡。此外，他们已经注意到，基站301中的处理能力远远超过移动站311内的处理能力。此外，不能直接由移动站311修改的当前固定的活动集尺寸不能以实际上提高系统300的性能和吞吐量的方式来解决这些不平衡。 

本发明通过提供采用可变尺寸的活动集的装置和方法来克服目前无线通信系统的上述局限性和缺点，在一些实施例中，该可变尺寸的活动集可以由移动站本身直接修改其内容和尺寸，因而更有效地利用每个移动站的独特的处理和信号接收能力。现在将参考图4-6来讨论本发明。 

现在转到图4，示出了根据本发明的采用可变的活动集管理的无线通信系统400的框图。系统400包括耦接到主基站401的基站控制器431。主基站401经由无线前向链路和无线反向链路二者耦接到移动站411，其中通过无线前向链路将前向链路消息422从基站401传送到移动站411，通过无线反向链路将反向链路消息421从移动站411传送到基站401。本领域技术人员将理解，为了清楚，图4的系统400被简化以便教导本发明的显著方面。此外，为了清楚，仅仅描述了主基站401，但是，应当注意，信号正由移动站的活动集内的其它基站(未示出)发送到移动站411，如上所述，其中来自于这些其它基站的信号可能呈现出有益或有害于与移动站411的处理能力相一致的接收和软移交的SNR。 

基站401包括基站控制器接口404，其耦接到可变的活动集控制器405。基站401也包括基站接收器402，其耦接到反向链路用于接收反向链路消息421，并且也耦接到可变的活动集控制器405。基站401另外具有基站发送器403，其耦接到可变的活动集控制器405并且通过前向链路发送前向链路消息422。 

移动站411具有移动站接收器412，通过前向链路接收前向链路消息422。移动站接收器412耦接到移动站411内的可变的活动集注册机415和 消息处理器414。消息处理器414耦接到可变的活动集注册机415和移动站发送器413，移动站发送器413通过反向链路将反向链路消息421发送到基站401。 

在操作中，当基站控制器431最初向移动站411分配前向业务信道时，分配特定基站401作为主基站411，并且由基站控制器431将此信息传递给主基站401以及处于移动站的活动集中的那些其它基站。因此，基站控制器接口404接收这些指定并且在可变的活动集控制器405内建立移动站的活动集的内容。与图3的目前系统300相似，根据本发明的基站401具有保持与基站控制器431指定的基站的覆盖区域内的多个移动站对应的多个活动集的内容的可变的活动集控制器405。 

因此，基站401通过前向链路由一个或多个前向链路消息422向基站通信对应于移动站431的活动集。在CDMA2000系统中，经由信道分配消息将此信息传递到移动站411。使用移交指示消息发送对活动集的内容的后续更新。 

移动站411通过前向链路接收这些消息422，并且移动站接收器412将活动集信息提供给活动集注册机415。随着接收后续的业务，接收器412访问可变的活动集注册机415，以便测量导频信号强度从而请求将基站添加到活动集或从活动集中撤销基站，并且以便在接收器412内组合业务信号从而实现宏分集组合。 

将处理的业务和信号强度提供给消息处理器414，其产生要被发送到主基站401的数据。消息处理器414也访问活动集注册机415以将从接收器412接收到的数据与活动集中的基站相关，并且还格式化确认、业务、减小活动集的尺寸的请求、和将基站添加到活动集/从活动集撤销基站的请求，以便于发送到主基站401。发送器413使用包含在活动集注册机415中的信息格式化反向链路消息421并将其发送到主基站401。如上所述，当由接收器412中进行的信号强度测量确定基站应当从活动集中撤销时(例如，在协议定义的一段时间内信号强度降到T-DROP之下)，则消息处理器414排队等候用于发送到基站401的、请求向活动列表中添加或从活动列表中撤销指定基站的反向链路消息421。此外，当移动站411确定应当减小活动集的尺寸以便更有效地利用接收器和处理能力二者时，消息处理器414排队等候用于发送到基站401的、请求改变活动集的尺寸的反向链路消息421。在一个实施例 中，采用与当前用来报告导频信号强度的消息相同的反向链路消息421来改变活动集尺寸。在CDMA2000实施例中，采用PSMM消息外加2比特字段以指示期望的活动集尺寸。在一个实施例中，PSMM消息包括REP_PN，REF_PN_PHASE以及导频能量信号。 

主基站401接收请求修改移动站411的活动集的消息421，并且与其它基站协调(经由基站控制器431)，在可变的活动集控制器405内改变活动集并且向移动站411发送前向链路消息422，以指示移动站411修改它的活动集注册机415的内容，从而改变尺寸和/或添加/撤销基站或执行移交。在一个实施例中，基站401与基站控制器431协调，按照移动站411的要求，确定活动集内的活动集尺寸和内容。在可替换实施例中，经由反向链路消息421，移动站411确定活动集的尺寸，并且响应于该指示，基站401在可变的活动集控制器404内修改活动集的尺寸。然后，该基站与基站控制器431协调，按照移动站411的要求并且根据移动站411指定的尺寸，确定活动集的内容。 

有利地，根据本发明的系统400在移动站411请求(或指示)减小活动集尺寸的条件下提供用户容量的增加。这是因为将向移动站411发送的基站比否则将会向移动站411发送的基站少，这产生了信道响应波动的降低以及小区之间降低的干扰。 

现在参考图5，示出了描述根据本发明的采用独立的活动集管理的无线通信系统500的框图。系统500包括耦接到主基站501的基站控制器531。主基站501经由无线前向链路和无线反向链路二者耦接到移动站511，其中通过无线前向链路将前向链路消息522从基站501传送到移动站511，通过无线反向链路将反向链路消息521从移动站511传送到基站501。本领域技术人员将理解，为了清楚，图5的系统500被简化以便教导本发明的显著方面。此外，为了清楚，仅仅描述了主基站501，但是，应当注意，信号正由移动站的活动集内的其它基站(未示出)发送到移动站511，如上所述，其中来自于这些其它基站的信号可呈现出有益或有害于与移动站511的处理能力相一致的接收和软移交的SNR。 

基站501包括基站控制器接口504，其耦接到独立的活动集控制器505。该独立的活动集控制器505具有前向链路活动集541和反向链路活动集542，这二者都与移动站511有关。基站501也包括基站接收器502，其耦接到反 向链路用于接收反向链路消息521，并且也耦接到独立的活动集控制器505。基站501另外具有基站发送器503，其耦接到独立的活动集控制器505并且通过前向链路发送前向链路消息522。 

移动站511具有移动站接收器512，通过前向链路接收前向链路消息522。移动站接收器512耦接到移动站511内的独立的活动集注册机515和消息处理器512。独立的活动集注册机515包括前向链路活动集551和反向链路活动集552，它们包含与基站501中的各个集541、542内的条目相同的条目。消息处理器514耦接到独立的活动集注册机515和移动站发送器513。移动站发送器513通过反向链路向基站501发送反向链路消息521。 

在操作中，前向链路活动集541、551包含被分配用于向移动站511发送业务和导频信号的基站(包括基站501)的条目并指示前向业务信道进行软切换。当移动站511首次分配前向业务信道时，移动站511需要初始化前向链路活动集以及与前向业务信道有关的导频信号。当移动站511处理一外部切换指示消息，通用切换指示消息时，在切换时移动站使用上述消息中的导频信号替换前向链路活动集中对应的导频信号。当呼叫恢复计数器工作室，移动台自动将一个或者多个被选的能量超过阈值T_ADD的导频信号对应的基站增加到前向链路活动集中，其条件为： 

当NGHBR_RESQ_CONFIGURED中的NGHBR_REC对应的导频为‘1’时前向链路活动集的大小小于最大值6。 

当增加恢复信道导频至前向链路活动集中，移动台自动将前向链路活动集中的导频信号删除，顺序可以从强度最弱的导频信号开始，恢复机制可以使得在活动集已满的时候继续新增导频信号。 

当移动台首次分配前向业务信道，基站也需要初始化与前向业务信道有关的反向链路活动集。 

基站将根据从移动台接收到得导频信号强度更新反向链路活动集，尤其是当基站从移动台收到以下消息： 

导频能量测量消息或外部导频能量测量消息； 

切换完成消息或切换完成消息； 

候选频率搜索消息； 

周期导频能量测量消息； 

导频能量测量短消息 

移动台可以通过以下消息报告需要的活动集大小RECOMMEND_ACTIVE_SET_SIZE： 

设备信息消息； 

闪存信息消息； 

外部闪存信息消息； 

状态消息； 

状态反映消息； 

外部状态反映消息 

反向链路活动集542、552包含有效(actively)解码由移动站511通过反向链路发送的业务的基站的条目。在一个实施例中，反向链路活动集542、552具有最大为六的尺寸，与目前CDMA2000环境下的一样，而在图4的实施例中，前向链路活动集541、551的尺寸根据移动站511的能力而变化。 

当基站控制器531最初向移动站511分配前向业务信道时，分配特定基站501作为主基站511，并且由基站控制器531将此信息传递给主基站501以及处于移动站的前向链路活动集551和反向链路活动集552中的那些其它基站。因此，基站控制器接口504接收这些指定并且在独立的活动集控制器505内建立活动集541、542的内容。与图4的系统400类似，基站501具有保持与基站控制器531所指定的基站的覆盖区域内的多个移动站对应的多个活动集541、542的内容的独立的活动集控制器505。 

因此，基站501通过前向链路由一个或多个前向链路消息522向基站通信对应于移动站531的活动集541、542。在CDMA2000系统中，经由信道分配消息将此信息传递到移动站511。使用移交指示消息发送对活动集551、552的内容的后续更新。 

移动站511通过前向链路接收这些消息522，并且移动站接收器512将活动集信息提供给独立的活动集注册机515内的活动集551、552。随着接收后续的业务，接收器512访问独立的活动集注册机515，以便测量导频信号强度从而请求将基站添加到活动集551、552或从活动集551、552中撤销基站，并且以便在接收器512内组合业务信号从而实现宏分集组合。 

将处理的业务和信号强度提供给消息处理器514，其产生要被发送到主基站501的数据。消息处理器514也访问独立的活动集注册机515以将从接收器512接收到的数据与活动集551、552中的基站相关，并且还格式化确 认、业务、减小前向链路活动集551的尺寸的请求、和将基站添加到前向链路活动集551/从前向链路活动集551撤销基站的请求，以便于发送到主基站501。发送器513使用包含在活动集注册机515中的信息格式化反向链路消息521并将其发送到主基站501。如上所述，当由接收器512中进行的信号强度测量确定基站应当从前向链路活动集551中撤销时(例如，在协议定义的一段时间内信号强度降到T-DROP之下)，则消息处理器514排队等候用于发送到基站501的、请求向前向链路活动集551中添加或从前向链路活动集551中撤销指定基站的反向链路消息521。此外，当移动站511确定应当减小前向链路活动集551的尺寸以便更有效地利用接收器和处理能力二者时，消息处理器514排队等候用于发送到基站501的、指示改变前向链路活动集541、551的尺寸的反向链路消息521。在一个实施例中，采用与当前用来报告导频信号强度的消息相同的反向链路消息521来改变前向链路活动集尺寸。在CDMA2000实施例中，采用PSMM消息外加2比特或3比特字段以指示该尺寸。在一些实施例中，2比特或者3比特的信息可以用于寻呼反馈，导频强度测量消息以及切换消息等。 

主基站501接收指示修改前向链路活动集尺寸和内容的消息521，并且(经由基站控制器531)与其它基站协调，在独立的活动集控制器505内改变前向链路活动集541。在一个实施例中，经由反向链路消息521，除了其中的特定基站之外，移动站511确定前向链路活动集541、551的尺寸，并且响应于该指示，基站501在独立的活动集控制器504内修改前向链路活动集541的尺寸。根据图5的系统500，基站501基于由移动站提供的导频信号强度测量消息521确定反向链路活动集542、552的内容。 

现在转到图6，示出了详细描述根据本发明的采用双(dual)活动集管理的无线通信系统600的框图。系统600包括耦接到主基站601的基站控制器631。主基站601经由无线前向链路和无线反向链路二者耦接到移动站611，其中通过无线前向链路将前向链路消息622从基站601传送到移动站611，通过无线反向链路将反向链路消息621从移动站611传送到基站601。本领域技术人员将理解，为了清楚，图6的系统600被简化以便教导本发明的显著方面。此外，为了清楚，仅仅描述了主基站601，但是，应当注意，信号正由移动站的活动集内的其它基站(未示出)发送到移动站611，如上所述，其中来自于这些其它基站的信号可呈现出有益或有害于与移动站611 的处理能力相一致的接收和软移交的SNR。 

基站601包括基站控制器接口604，其耦接到双活动集控制器605。该双活动集控制器605具有前向链路活动集641和反向链路活动集642，这二者都与移动站611有关。基站601也包括基站接收器602，其耦接到反向链路用于接收反向链路消息621，并且也耦接到双活动集控制器605。基站601另外具有基站发送器603，其耦接到双活动集控制器605并且通过前向链路发送前向链路消息622。 

移动站611具有移动站接收器612，通过前向链路接收前向链路消息622。移动站接收器612耦接到移动站611内的双活动集注册机615和消息处理器612。双活动集注册机615包括前向链路活动集651和反向链路活动集652，它们包含与基站601中的各个集641、642内的条目相同的条目。消息处理器614耦接到双活动集注册机615和移动站发送器613，移动站发送器613通过反向链路向基站601发送反向链路消息621。 

在操作中，前向链路活动集641、651包含被分配用于向移动站611发送业务和导频信号的基站(包括基站601)的条目。反向链路活动集642、652包含有效解码由移动站611通过反向链路发送的业务的基站的条目。在一个实施例中，前向链路活动集641、651和反向链路活动集642、652具有最大为六的尺寸，它们的各个大小根据移动站611和基站601的能力而变化，下面将进一步进行描述。 

当基站控制器631最初向移动站611分配前向业务信道时，分配特定基站601作为主基站611，并且由基站控制器631将此信息传递给主基站601以及处于移动站的前向链路活动集651和反向链路活动集652中的那些其它基站。因此，基站控制器接口604接收这些指定并且在双活动集控制器605内建立活动集641、642的内容。与图4的系统400类似，基站601具有保持与基站控制器631所指定的基站的覆盖区域内的多个移动站对应的多个活动集641、642的内容的双活动集控制器605。 

因此，基站601通过前向链路由一个或多个前向链路消息622向基站通信对应于移动站611的活动集641、642。在CDMA2000系统中，经由信道分配消息将此信息传递到移动站611。使用移交指示消息发送对活动集651、652的内容的后续更新。 

移动站611通过前向链路接收这些消息622，并且移动站接收器612将 活动集信息提供给双活动集注册机615内的活动集651、652。随着接收后续的业务，接收器612访问双活动集注册机615，以便测量导频信号强度从而请求将基站添加到活动集651、652或从活动集651、652中撤销基站，并且以便在接收器612内组合业务信号从而实现宏分集组合。 

将处理的业务和信号强度提供给消息处理器614，其产生要被发送到主基站601的数据。消息处理器614也访问双活动集注册机615以将从接收器612接收到的数据与活动集651、552中的基站相关，并且还格式化确认、业务、减小前向链路活动集651的尺寸的请求、和将基站添加到前向链路活动集651/从前向链路活动集651撤销基站的请求，以便于发送到主基站601。发送器613使用包含在活动集注册机615中的信息格式化反向链路消息621并将其发送到主基站601。如上所述，当由接收器612中进行的信号强度测量确定基站应当从前向链路活动集651中撤销时(例如，在协议定义的一段时间内信号强度降到T-DROP之下)，则消息处理器614排队等候用于发送到基站601的、请求向前向链路活动集651添加或从前向链路活动集651中撤销指定基站的反向链路消息621。此外，当移动站611确定应当减小前向链路活动集651的尺寸以便更有效地利用接收器和处理能力二者时，消息处理器614排队等候用于发送到基站601的、指示改变前向链路活动集641、651的尺寸的反向链路消息621。在一个实施例中，采用与当前用来报告导频信号强度的消息相同的反向链路消息621来改变前向链路活动集尺寸。在CDMA2000实施例中，采用PSMM消息外加2比特或3比特字段以指示该尺寸。在一个实施例中，移动站611确定前向链路活动集641、651的尺寸和内容，并通过反向链路经由消息621将这些信息通信给基站601。 

主基站601接收指示修改前向链路活动集尺寸和内容的消息621，并且经由基站控制器631与其它基站协调，在双活动集控制器605内改变前向链路活动集641。根据图6的系统600，基站601基于由移动站611提供的导频信号强度测量消息621确定反向链路活动集642、652的尺寸和内容。 

在图5和6的实施例中，使用前向链路活动集541、551、641、651通过宏分集组合来实现最佳接收，以提供软移交操作。反向链路活动集542、552、642、652由基站501、602与基站控制器531、631协调保持，以通过反向链路实现宏分集。移动站511、611保持反向链路活动集552、652的副本，以允许适当跟踪和解调来自于基站501、601的功率控制和确认信息， 并且使能帧提前终止。 

现在转到图7，图7示出增加导频信号到活动集的流程。在步骤710中，移动台接到含有指示有效基站的活动集信息的信号。在步骤720中，移动台中的活动集控制器接收活动集并测量活动集中基站对应的信号强度。在其他实施例中，活动集控制器可以由独立活动及控制器，双活动集控制器以及可变活动集控制器替换。普通技术人员可以理解信号强度可以由信噪比表征，亦可由其他功率值表征。在步骤730中，当该强度小于一阈值时，例如T_A，对应基站和该移动台断开连接并删除相应记录。在步骤740中，当一特定基站未出现于活动集中当其强度已经超过另一阈值，例如T_B，则活动集将该特定基站列入更新活动集的记录，其中添加阈值T_B大于删除阈值T_A。在步骤750中，当活动集发生删除或新增基站的情况时，活动集需要改变大小，与现有技术区别的是，在现有技术中，活动集的大小是固定的。在步骤760中，根据一个实施例，该移动站包括另一个活动集用于根据上述更新的活动集通过反向链路连接并发送信号，当仅有一个活动集公用于发送器和接收器时，步骤760可以省略。在步骤770中，发送器根据更新的活动集向活动集中的基站发送信号。在其他实施例中，基站可以连接到一基站控制器，基站控制器可以替代基站通知活动集列表的更新。 

对于上述实施例，本发明可以包括一个软切换中的呼叫恢复方案。当某一个基站中的呼叫恢复功能被使能时，并且基站监测到移动台发出一MOB_P_REV信号(mobile station_protocol_revision)，且活动集中基站的数目大于6，则基站可以开始进行呼叫恢复操作。 

已经配置了呼叫恢复信道的基站分配沃尔什码给该呼叫恢复信道。当该基站为候选呼叫恢复基站之后，基站则监测呼叫恢复信道并准备捕获一移动台呼叫恢复请求。当基站捕获到该移动台后，则使用该沃尔什码向该移动台发送消息。 

本领域技术人员应当理解，他们可以容易地使用公开的构思和详细的实施例作为设计或修改用于执行本发明的相同目的的其它结构的基础，并且可以在不脱离由所附权利要求书所定义的本发明的范围的情况下，对这里公开的内容做出各种变化、替换和变更。 

Claims (13)

1.一种第一通信设备，无线耦接到多个第二通信设备，该第一通信设备包括：

第一接收器，被配置为从该多个第二通信设备接收多个第一信号；

消息处理器，被配置为确定该多个第二通信设备的一第一集合,其中该消息处理器确定该第一集合的大小以及根据对该多个第一信号的测量确定被选入该第一集合的第二通信设备，该第一集合的大小可以根据该第一通信设备的能力和该多个第二通信设备的能力改变;以及

第一发送器，被配置为向第二通信设备发送指示所述第一集合的一个或多个第一消息。

2.如权利要求1所述的第一通信设备，其中当该第一通信设备发送一呼叫恢复请求并由该第二通信设备监测和捕获时,该第一通信设备不通过该测量将该第二通信设备选入该第一集合。

3.如权利要求1所述的第一通信设备，其中该第一消息通过以下消息或其组合发送：

寻呼反馈；

导频能量测量消息；以及

切换完成消息。

4.如权利要求1所述的第一通信设备，其中所述多个第二通信设备连接到一控制器，该控制器更包括该多个第二通信设备的一第二集合，该控制器根据该多个第二通信设备的一个或多个第一消息更新该第二集合中的该第二通信设备的状态，其中该控制器指示不属于该第二集合的该第二通信设备断开和该第一通信设备的连接，指示属于该第二集合的该第二通信设备根据该控制器计算的宏分集增益与该第一通信设备进行通信。

5.如权利要求4所述的第一通信设备，其中该第二通信设备的状态记录于以下信息或其组合：

设备信息消息；

闪存信息消息；

状态消息；以及

状态响应消息。

6.如权利要求1所述的第一通信设备，其中该消息处理器更执行：

当该第一信号的能量小于一第一阈值时，将对应的该第二通信设备从该第一集合中删除并减少该第一集合的大小；以及

当该第一信号的能量大于一第二阈值时，将对应的该第二通信设备增加至该第一集合并增加该第一集合的大小，

其中该第一阈值和该第二阈值根据无线通信容量和条件确定。

7.一种方法，用于第一通信设备无线耦接到多个第二通信设备，该方法包括：

从该多个第二通信设备接收多个第一信号；

确定该多个第二通信设备的一第一集合,其中包括确定第一集合的大小以及根据对该多个第一信号的测量确定被选入该第一集合的第二通信设备，该第一集合的大小可以根据该第一通信设备的能力和该多个第二通信设备的能力改变;以及

向第二通信设备发送指示所述第一集合的一个或多个第一消息。

8.如权利要求7所述的方法，其中当该第一通信设备发送一呼叫恢复请求并由该第二通信设备监测和捕获时,该第一通信设备不通过该测量将该第二通信设备选入该第一集合。

9.如权利要求7所述的方法，其中该第一消息通过以下消息或其组合发送：

寻呼反馈；

导频能量测量消息；以及

切换完成消息。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述多个第二通信设备连接到一控制器，该控制器更包括该多个第二通信设备的一第二集合，该方法更包括根据该多个第二通信设备的一个或多个第一消息更新该第二集合中的该第二通信设备的状态，指示不属于该第二集合的该第二通信设备断开和该第一通信设备的连接，指示属于该第二集合的该第二通信设备根据该控制器计算的宏分集增益与该第一通信设备进行通信。

11.如权利要求10所述的方法，其中该第二通信设备的状态记录于以下信息或其组合：

设备信息消息；

闪存信息消息；

状态消息；以及

状态响应消息。

12.如权利要求7所述的方法，其中该方法更包括：

当该第一信号的能量小于一第一阈值时，将对应的该第二通信设备从该第一集合中删除并减少该第一集合的大小；以及

当该第一信号的能量大于一第二阈值时，将对应的该第二通信设备增加至该第一集合并增加该第一集合的大小，

其中该第一阈值和该第二阈值根据无线通信容量和条件确定。

13.一种无线通信系统，包括：

多个第二通信设备，用于发送多个第一信号；以及

一第一通信设备，无线耦接到该多个第二通信设备，该第一通信设备包括：

第一接收器，被配置为从该多个第二通信设备接收该多个第一信号；

消息处理器，被配置为确定该多个第二通信设备的一第一集合,其中该消息处理器确定该第一集合的大小以及根据对该多个第一信号的测量确定被选入该第一集合的第二通信设备，该第一集合的大小可以根据该第一通信设备的能力和该多个第二通信设备的能力改变;以及

第一发送器，被配置为向第二通信设备发送指示所述第一集合的一个或多个第一消息。