CN1051430C - 用于在无线电通信系统中执行链接通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了用于无线电通信系统的方法和装置，此系统具有分别可操作地耦合至第一和第二代码转换器(106，108)的第一和第二基站通信单元(116，118)。这个系统还包括一个移动通信单元，它请求进入与第一和第二基站单元的链接通信模式。为实现链接通信，在第二基站和第二代码转换器之间建立有一个代码转换器-基站接口链路。此外，第二代码转换器配置成工作于旁路模式，以便它通过一个跨地区实体通信(CARE)链路与第一和第二代码转换器之间的一个CARE控制链路结合，在代码转换器一基站接口链路内中继信息。另外，第一代码转换器配置成工作于链接通信模式，这是通过在由CARE控制链路控制的CARE链路内中继信息实现的。

Description

用于在无线电通信系统中执行链接通信的方法

本发明与Bonta于1993年9月17日提交的、序列号为08/123615、题为“用于在网络装置之间传递网络装置操作的方法和设备”的美国专利申请有关。该专利现已转让给本发明受让人。

本发明涉及具有多个代码转换器的通信系统，具体涉及用于通信系统中的跨地区实体(entities)通信的方法和设备。

以下的描述针对在直接序列码分多址(DS-CDMA)通信系统中的应用。描述一个这样的DS-CDMA系统是遵循以下列标准：IS-95或“用于双模式宽带扩展频谱蜂窝系统的移动站—基站兼容性标准”以及IS-96或“用于宽带扩展频谱数字蜂窝系统的语音业务选择标准”，这些标准由电信工业协会(TIA)(2001 Pennsylva-nia Aue，N.W.，Washington，D.C.20006)发布。不过，本领域的普通技术人员将可以理解，这里所教导的原理可以很容易地扩展到其它类型的通信系统，这些系统包括但不限于频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)通信系统。

参照图2，因为DS-CDMA蜂窝通信系统设备通常在可由每一代码转换器/选择系统实体(XC)支持的通信信道的数量方面存在固有的限制，在由不同地区的代码转换器/选择实体(例如分别为XC系统A106和B108)支持的网孔(例如网孔1和4)之间便形成了缝隙(seam)200。每一个代码转换器/选择实体与语音编码装置(即声码器)和具有更高的系统等级的其它通信网络装置(例如，移动交换中心(MSC)或公共电话交换网(PSTN))交换语音信息。另外，每一个代码转换器/选择实体还(通过废除或组合)消除电话业务信息的帧的拷贝。所述的拷贝可能存在于代码转换器/选择实体中，这是因为一个帧在到达代码转换器之前可能已沿两个或多个信令通路传送出去，所述的信令通路可以经过蜂窝基础结构。每一个代码转换器/选择实体还向声码器报告不良的或遗漏的帧(例如由于信令空白和突发操作引起的)。再则，每一个代码转换器还能复制帧，以便同时传送到多个收发信机基站(BTS)。

有一种方法可用于执行越过缝隙200的越区切换，但它采用了硬越区切换技术，而不采用软越区切换技术(即IS-95中所述的软越区切换技术)。在采用硬越区切换技术的情况下，移动通信单元被命令，来改变一组全新的引导信道，这意味着，在从老的代码转换器/选择实体向新的代码转换器/选择实体的过渡时期，不可能实现分集选择功能。

然而，现在需要执行软越区切换来跨越缝隙。在源至目标代码转换器/选择实体之间跨越缝隙200传递操作时，软越区切换(SHO)的优点是能够维持平滑过渡，但是这个优点包括了通过添加分集路径来提拱潜在的信号接收机增益。本领域的普通技术人员将能理解，源和目标代码转换器可能在一个集中式站址位置布局方案中相互靠近，或者在一个分布式站址位置布局方案中相互远离。每当进行一个过渡时(即源网孔脱离软越区切换连接)，呼叫的“所有权”传给目标网孔的控制器(即链接和呼叫管理装置)和相关联的代码转换/选择实体之中的一个。接收上述的所有权的目标网孔的控制器随后变成源网孔控制器，并作出与软越区切换有关的所有后续决定，直至它脱离开时为止。据此，现在需要一种用于实现这种所希望的跨越一个代码转换器缝隙200的软越区切换的方法。

这些需要和其它的需要通过提供一种(本发明的)用于无线电通信系统中的方法和设备得以满足，所述的系统具有第一和第二基站通信单元，这两单元分别以可操作地耦合至第一和第二代码转换器。这个系统还包括一个移动通信单元，它请求进入链接通信模式，以便与第一和第二基站单元相通信。为了执行链接通信，在第二基站和第二代码转换器间要建立一个代码转换器-基站接口链路。此外，将第二代码转换器配置成按照旁路模式来工作，以便于通过跨地区实体通信链路(CARE链路)并与在第一与第二代码转换器之间的CARE控制链路相结合，而在代码转换器-基站接口链路内转发信息。然后，将第一代码转换器配置成按照链接通信模式工作，在由CARE控制链路所控制的CARE链路内转发信息。

图1示出根据本发明的具有几种不同代码转换装置配置的通信系统的一个优选实施例的方框图。

图2示出按照图1所示的优选实施例的任一种配置操作的一个通信系统的蜂窝覆盖示意图。

图3示出根据图1所示的代码转换器装置配置的一个优选实施例和增加一个越区切换建立通信的流程图。

图4示出根据图1所示的代码转换器装置配置的一个优选实施例和减少一个越区切换建立通信的流程图。

图1示出根据本发明的通信系统的一个优选实施例，所述的系统具有几种不同的代码转换器装置配置。由于代码转换器/选择实体100(即一个网络装置)是DS-CDMA系统的一个关键部件。因此永久性基地的自动售货机在将这种设备(实体)提供到永久性基地的自动售货机自已的系统结构中是令人感兴趣的。这种结构是通过将这个设备置于BTS110和MSC112之间(例如，代码转换器机柜(rack)100、102或104而构成的。一种配置是将代码转换器机柜直接地置于BTS110和MSC112之间。另一种配置是将代码转换器机柜直接地附连至MSC并在代码转换器机柜与BTS之间通过MSC提供附加的通信链路。

每个代码转换器(XC)106与一个移动管理器(MM)114一起(它们共同被称作代码转换器机柜100)在该通信系统的其它部件之间提供互连。例如，MSC112位于XC106的一侧，而BTS的110和116位于另一侧。XC106包括公共通道间隔(Highway Span)接口、交换功能、架式(shelf)控制器和CDMA独特功能。XC帧106中的接口/控制器卡是围绕时分复用(TDM)总线配置的，后者承载电话和系统消息业务量。交换结构的核心是一个具有4092个端口(port)的千端口开关(KSW)。四个KSW可用千端口开关扩展器(KSWX)空间交换。KSWX支持次速率交换，后者容许代码转换器/选择器106将四个每秒16千比特(16kbps)的编码信道置于一个64kbps的数字间隔(span)(DS)。故障管理信息和内帧控制消息沿单独的通信应用协议(CAP)总线传输。

XC106包括一个或多个代码转换器卡(XCDR卡)。每一XCDR卡将64kbps的μ律脉码调制信号转换成编码语音，且反之亦然(例如，这种编码语音最好按IS-96(编码)。XCDR卡与代码转换器机柜100中的其它卡交换编码语音和PCM，即，通过TDM总线(即背面)将编码语音送至KSW，以便用接口卡发送至合适的BTS和PCM。其主要功能包括软越区切换(SH0)支持(即代码转换器选择)、语音编码和消息处理，以便通过CAP接口在MM方向将控制消息信息次复接(sub-multiplex)到物理层流。

超网孔代码转换器/速率适配器单元(STRAU)产生20毫秒(ms)的帧，这些帧采用在CCITT V.110中规定的修改的RA1速率适配格式和在CCITT I.460中规定的RA2速率适配格式以每秒16千比特(kbps)的速率传输(CCITT I.460可从现在称为国际电信联盟-远距传输业务(ITU-TS)的国际电报电话咨询委员会(CCITT)处获得，其地址为CH1211 Geneve(日内瓦)20，Switzerland(瑞士))。修改的RA1速率适配格式包括320比特，其中260比特用于信息业务(13kbps)，21比特(1.05kbps)用于控制，35比特(1.75kbps)用于帧同步，4比特用于时间校整。

在所述的DS-CDMA系统施例中，XCDR输出160比特并附带有11奇偶校验比物。这就在这些时间内在13kbps的总值中留下7.45kbp的超量，而在低端，超量上升至12.2kbps(每20ms有16比特出自XCDR，无校验码)。

XC通过KSW开关和TDM总线将这些STRAU帧发送至每一BTS，TDM总线随后将它们连至合适的MSI(多串行接口板)，这些MSI向BTS提供T1链路。为实现源于用户单元并由BTS接收的通信(也称为反向链路)，BTS处的DS-CDMA解调器确定声编码速率并仅在STRAU格式内发送与确定的声编码速率相应的语音比特数。T1链路承载24DSO，它通常容许多达96个16kbps(压缩语音)的链路或业务信道，它们采用RA2多路复用方式。在DS-CD-MA系统中，在T1链路上传递至同一网孔的多个帧通常是相互时间同步的(除软越区切换过程中之外)，因为对于所有信道来说，网孔空中接口计时是相同的。

但是，现在需要一种用以协调在软越区切换(SH0)过程中、在边缘位置或缝隙200(图2)处、在16kbps的STRAU链路上通过XC106和108的信息流的方法。这种需要由下述的跨地区实体通信(CARE)链路得以满足。如虚线101所示的这些CARE链路使两个XC相耦合在一起，因此信息可在其间很方便地传输。本领域的普通技术人员将能理解，这些CARE链路可在XC之间形成直通链路，比如此直通链路经过一或多个MSC112和122、一个MM120和/或PSTN124。当XCDR连至靠近缝隙200的一个网孔(例如与BTS116相关的网孔1)时，对于连至一相邻网孔(与BTS118相关的网孔4)的另一XC108所需的链路而言，就存在潜在的位置。如果用户单元在跨越缝隙200的网孔(例如网孔4)中报出强的导频，XC106和108则采用分段的XCDR配置调整和判断跨越其CARE链路边缘的软越区切换。XCDR可能最终会越区切换至更靠近用户当前位置的另一信源。CARE链路采用STRAU使XC和CAP接口之间的通信数据成帧，以便传送至更高级的(MM)实体。

当处于SH0时，与XC系统106中的BTS116相关的源XCDR(SXCDR)端接业务信道。与XC108中的BTS118相关的目的XCDR(DXCDR)确定了由其BTS通过CARE链路到达SXCDR的旁路模式的物理链路。同时，如果用户单元完全移入其网孔，DX-CDR在准备假定的响应时确定合适的时间调整。SXCDR发送语音并采用由BTS118通过STRAU的反馈调整其代码转换窗口，以便将合理的延迟降至最小。通过监视STRAU中的来自BTS118的时间校正信息，DXCDR的选择器通知目的代码转换器随时调整其窗口。在CARE链路中，对于以旁路模式连至STRAU的其它无源XCDR路径而言，会产生附加的延迟。如果MSC112或122用于在XC106和108之间为STRAU确定路由，际加的延迟可能加至CARE链路。因此，第二BTS间隔(Span)时间中的任何轻微的偏差均必须调整。这最好在SXCDR中进行，并由一个反馈时间校整协议自动控制。附加的延迟会导致SXCDR的发送先于其BTS。

由于MSC可能按三方会议电话电路配置方式设立，声码器芯片必须编程，以发送无声的PCM语音帧。在SH0时，两个链路上的选择功能是在SXCDR中实现的。子系统可直接与两个XC106和108之间的1.544kbps的链路相连。另外，通过采用MSC112或122提供至另一XC108的路由，连接可按开放接口(open inter-face)标准或其它通信协议标准建立，前一标准例如为Motorola提出的“A+接口”，后述标准例如为IS-41(由电信工业协会(TIA)发布，该协会地址为：2001Pennsylvania Ave.，N.W.，Washing-ton，D.C.20006)。MSC112或122处的这些连接可以是固定的，或者采用分组方式(packet scheme)。

在CARE链路工作过程中，DXCDR监视其选择器中的STRAU信息，同时还监视STRAU成帧。它从BTS中读出数据，并且只要STRAU成帧信号中的带内控制比特设定为对旁路模式有效，就立即将数据写入SXCDR。SXCDR维持业务信道的有效控制，直至MM114命令它将控制传递至DX-CDR，这是在用户单元单独地移入新XC108的地区覆盖范围时发生的。有效控制是指XCDR进行选择、代码转换和用户单元呼叫处理。SXCDR总是将业务信道的有效控制传递至相同已知状态的DXCDR。在DXCDR开始用于同步的目的时，SXCDR继续语音译码。在三方会议电话模式中起作用的MSC112或122还必须知道其设备是否处于SH0过程中，以便确定阻塞。

图3和4示出一个典型的呼叫流程图，其中示出了为增加和取消BTS的跨地区实体所需的信息处理过程。本领域的普通技术人员将能理解，这些过程也可扩展到涉及切换至更分散的设备即不同的MM以及其它XC的情况。

现在更详细地参照图3，其中示出一个用于增加一个越区切换建立的流程图。用户单元或移动站(MS)向BTS发送一个导频强度测量消息(PSMM)，BTS将PSMM传递到SXCDR。如果PSMM指示，另一个BTS导频信号大于预定阈值，那么将有一个H0被识别并指示给MM。MM在SXCDR与DXCDR之间建立一个CARE链路。这个CARE链路由每一代码转换器机柜中的一般处理器(GPROC)确认。此外，MM从MSC或开关(SW)实体请求一个三方会议电话，以改善要越区切换的呼叫的音频质量。SW确认这个请求。然后，MM在CARE链路上向DXCDR发送一个SH0旁路请求。这个SH0旁路请求由CARE链路上的DXCDR确定。同时或此后任何时候，MM还请求一个H0信道(即无线电信道)，此信道是由目的发射机/接收机(DXCVR)设备分配的。DXCVR确认通信资源(即无线电信道)的分配。所有这些过程一旦完成，MM便在SX-CDR中开始越区切换。SXCDR开始在CARE链路上向DXCDR发送用户通信信息，并监视用户通信信息。SXCDR随后向MS发送一个越区切换方向消息。当MS由DXCVR得到时，MS向SXCDR发送一个越区切换完成消息。SXCVR一旦接收到越区切换完成信息，SXCDR就通知MM，指出H0是成功的。从这点上讲，MS是处于SH0状态，并且正在与SXCDR和DXCDR以及SXCVR和DX-CVR通信。

现详细参照图4，图中示出用于取消越区切换建立的通信流程图。MS向SXCDR发送一个PSMM，它指示，源BTS具有低于预定阈值的导频信号强度。如果在一设定时间周期内(在计时器停止时)导频信号强度保持低于预定阈值，SXCDR则向MM发送一个取消SH0请求。MM随后向SXCDR发送一个声码器/控制释放消息。接着，SXCDR在CARE链路上向DXCDR发送一个开始语音编码和通信控制消息。这可由SXCDR采用STRAU中的带内信令实现，以便于XCDR控制的同步交换。DXCDR确认对SXCDR的控制交换。结果，SXCDR通知MM：SH0控制已由DXCDR开始，并请求：从SXCDR中释放MM处的SH0控制。此外，SXCDR最好将向SW发送一个无声音频信号，以平滑由代码转换器越区切换产生的任何可能的声穴(audio hole)。随后，MM向DXCDR发送一个H0方向消息，DXCDR将此消息传递给MS。MS以H0的确认响应DX-CDR，DXCDR则将H0成功消息传递至MM。大约在相同时间，SXCDR释放SXCVR中的无线电信道。此外，MM使SW处的三方会议电话电路复原。SW确认三方会议电路的释放。然后，MM将SXCDR置于等待模式，此模式由SXCDR确认，这就完成了SXCDR从SH0通信状态的脱离。

在另一优选实施例中，通过连接靠近代码转换器缝隙的BTS，SH0可扩展至两个XC子系统(例如XC108和132)。BTS126和BTS134之间的软越区切换可通过采用CARE信令技术实现。一般情况下，BTS126和BTS134之间的越区切换要求是硬越区切换(即没有代码转换器之间的通信)。但是，采用这种配置时，由于BTS126和BTS134分别通过专用的间隔(span)连至XC-C132，故在这些网孔间可产生软越区切换。它可采用稍有不同的实线链路方式的相同CARE信令。这种方式是以具有连至每个BTS的多个代码转换器的冗长专用间隔128和130为代价，使CARE信令处理过程中的旁路模式带宽要求降至最低。

这里所述的原理可概括如下。一个无线电通信系统(图1中所示)最好包括互一和第二代码转换器106和108，它们分别以可操作方式耦合至第一和第二基站通信单元116和118。此外，一个在该系统中工作的移动通信单元(未示出)请求进入与第一和第二基站通信单元116和118的软越区切换模式。所提出的一种用于实现这种软越区切换的方法包括在第二基站118和第二代码转换器108之间建立一个代码转换器—基站接口链路。此外，第二代码转换器108的配置适于工作在旁路模式，以便第二代码转换器108通过一个CARE链路与第一和第二代码转换器106和108之间的CARE控制链路相结合，在代码转换器—基站链路上转发信息。在此优选实施例中，第二代码转换器108使CARE链路与代码转换站—基站接口链路同步，以便在这两个链路之间转发的通信产生较小的延迟。最后，第一代码转换器106配置成适于通过在CARE链路上转发信息工作于软越区切换模式，CARE链路由CARE控制链路控制。在另一实施例中，第二代码转换器108可仅工作于旁路模式，以通过CARE链路在代码转换器—基站接口链路内转发信息，并监视第一和第二代码转换器106和108之间的CARE控制链路上的控制消息。

为实现代码转换器工作越区切换(即SH0)，控制信息传递至第二代码转换器108，根据对应消除的与第一基站116的通信的判定，控制信息指示：第二代码转换器108应接收与移动通信单元的通信。第二代码转换器108监视用于后续控制信息的通信链路。受监视的特定通信链路可以是CARE链路、CARE控制链路或代码转换器—基站接口链路。最后，第二代码转换器108根据其在所监视的通信链路中接收的控制信息，对与移动通信单元之间的通信进行控制。进行控制的这个步骤还可包括：将第一代码转换器106配置成工作于旁路模式，以便第一代码转换器106通过CARE链路在第一基站116和第一代码转换器106之间的代码转换器—基站接口链路上中继信息；并建立第一代码转换器监视CARE控制链路，用于后续的控制信号。这种监视可包括探测控制信息内容的变化或等待超时时刻(time out event)。进行控制的步骤进一步可能包括：第二代码转换器108在CARE控制链路上确认与移动通信单元的通信已进行控制。同时，第一代码转换器可脱离与移动通信单元的通信。

在另一实施例中，第二代码转换器108将代码转换操作转换至能对语音信息进行编码和译码的另一代码转换器。

在另一种可能情况下，根据对与第二基站118的通信应取消的判定，通过向第二代码转换器108传递指示第二代码转换器108应中止与移动通信单元的通信的控制信息，代码转换器操作越区切换可以中止。此外，第二代码转换器108监视用于控制信息的通信链路。受监视的此通信链路可以是CARE链路、CARE控制链路或代码转换器—基站接口链路。最后，根据第二代码转换器108在所监视的通信链路上接收到的控制信息，第二代码转换器108取消与移动通信单元的通信。

本领域的普通技术人员将能理解，传递代码转换器操作的这些步骤是通过CARE链路和CARE控制链路实现的，这两个链路的每一个均包括第一和第二代码转换器106和108之间的一个逻辑连接。这种逻辑连接可由在下列系统实例的至少两个之间的操作耦合形成，这些系统实体包括：第一代码转换器106、第二代码转换器108、第一移动管理器114、第二移动管理器120、第一基站控制器116、第二基站控制器118、第一通信网络交换机112、第二通信网络交换机122、地址寄存器和公共电话交换网124。

本领域的技术人员还将能理解：SH0可包括启动可操作地耦合至分别与第一和第二代码转换器106和108相关的脉码调制信息信号的一个三方会议电话电路以及至少一个通信网络开关112。与这个启动步骤一起，还应在呼叫越区切换过程中向三方会议电话电路提供一个音频静噪，以降低呼叫中的杂散噪音。

本领域的技术人员也将能理解，虽然这里着重描述的地区实体间越区切换的链接通信模式，但是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，这里所包含的原理可方便地用于包括分集组合和通信链路加密的其它链接通信。

虽然已在一定程度上对本发明作了描述和显示，但应理解，实施例的公开仅是以举例方式做出的，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可采取各部分及步骤的配置和组合的许多变化。例如，网络装置操作已就代码转换器越区切换操作进行了描述。但本领域的技术人员将能理解，本发明的技术可以方便地用于其它类型的网络装置操作，诸如分集组合和通信链路加密过程。此外，源和目标网络装置可以是除代码转换器之外的其它装置，例如移动管理器、基站控制器、通信网络交换机或位置寄存器。再者，无线电通信信道可以是电子数据总线、有线线路、光纤链路、卫星线路或其它任何一种通信信道。

Claims (2)

1.一种用于在无线电通信系统中执行链接通信的方法，所述的无线电通信系统具有：第一和第二代码转换器，用于将已调制的数据转换成为已编码和话音，或用于将已编码的语音转换成为已调制的数据；第一和第二基站通信单元，分别可操作地耦合到所述的第一和第二代码转换器；以及一个移动通信单元，用于请求进入链接通信模式以便与所述的第一和第二基站通信单元相通信；其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(a)在所述的第二基站通信单元与所述的第二代码转换器之间建立一个基站通信链路；

(b)将所述的第二代码转换器配置成以旁路模式工作，以使所述的第二代码转换器通过一个跨地区实体(CARE)通信链路与一个CARE控制链路相结合地在所述的基站通信链路上将从所述的第二基站通信单元所接收的信息转发到所述的第一代码转换器；

(c)将所述的第一代码转换器配置成以链接通信模式工作，这是通过在由所述的CARE控制链路控制的CARE链路内转发信息实现的；

(d)根据对于与所述的第一基站通信单元通信已被取消的判定，向所述的第二代码转换器传递控制信息，所述的控制信息指示：所述的第二代码转换器应代管与所述移动通信单元的通信；

(e)监视第二代码转换器上的用于控制信息的一个通信链路，所述的通信链路是从由所述的CARE链路、CARE控制链路和基站通信链路所组成的小组中选出的；

(f)响应所述的第二代码转换器在所述的通信链路中接收的控制信息，借助于将所述的第二代码转换器配置得以越区切换模式工作，以便在所述的第二代码转换器处控制着与所述的移动通信单元的通信，其中所述的越区切换模式包括：启动一个三方会议电话电路和至少一个通信网络交换机，所述的三方会议电话电路可操作地耦合到脉码调制信息信号，所述的脉码调制信息信号分别与所述的第一和第二代码转换器相关。

2.根据权利要求1所述的用于在无线电通信系统中执行链接通信的方法，其特征在于，所述的被配置成旁路模式的代码转换器向所述的三方会议电话电路提供一个音频静噪。

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