CN1096206C - 码分多址蜂窝通信网及其切换方法 - Google Patents

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Abstract

在一个CDMA蜂窝网中，各基站共享一公共频率，一个第一基站具有除该公共频率之外的一个第二频率，一个移动台当其建立了与第一基站的连接时，经第二频率接收一导频信号，当该导频信号的场强低于一个阈值时，发送一个第一切换请求。作为响应，第一基站向该移动台返回一个改变频率命令以使其转换到公共频率，并经该公共频率从一个以上的基站接收导频信号。

Description

码分多址蜂窝通信网及其切换方法
本发明一般地涉及蜂窝通信网，特别是涉及一种用于码分多址(CDMA)蜂窝通信网的切换方法，当所述切换发生时，移动台利用不同于一第二基站的频率与一第一基站进行通信。
日本公开专利说明书Hei-8-149551公开了一种用于CDMA蜂窝通信系统的切换技术，其提出了一个与做出切换尝试要从一第一基站切换到其频率与该第一基站不同的第二基站的移动台相关的问题。然而，该现有技术需要在各基站与一控制站之间进行大量的数据交换。如果切换频繁发生，需要在所述基站和控制站之间提供高速传输媒体以使控制业务不致对正常通信业务产生不利影响。此外，在切换期间，各移动台需要发送前置序列作为一测试信号，该测试信号具有这样一个强度，即周围基站能够接收和确定它们的场强。所述测试信号的发送将消耗移动台的电池，使电池的使用寿命缩短。
因而，本发明的一个目的是提供一种用于CDMA蜂窝通信网的切换方法，该方法防止了切换操作对正常通信业务产生不利影响。
根据本发明的一个方面，其提供一种用于码分多址蜂窝通信网的切换方法，其中多个基站共享一个第一公共频率，所述多个基站的第一基站具有除公共频率外的一个第二频率，所述多个基站连接到一个控制站，该方法包括以下步骤：A)当一移动台建立了与第一基站的连接时，在该移动台经第二频率接收来自第一基站的一个导频信号，和当该导频信号的场强低于一预定阈值时，发送一个第一切换请求消息；B)在所述第一基站接收第一切换请求消息以便返回一个改变频率命令消息给移动台；C)在所述移动台接收来自第一基站的所述改变频率命令消息，以便转换到公共频率和经该公共频率接收来自一个以上基站的导频信号，和发送一个包含各导频信号的场强表的第二切换请求消息；D)在第一基站接收来自移动台的第二切换请求消息，对包含在所接收消息中的场强表进行检索，如果找到一第二基站适合用于切换，则向所述移动台返回一个切换命令消息和向所述控制站返回一个连接建立命令消息；E)在所述控制站接收来自第一基站的连接建立命令消息，以指示第二基站建立一个与所述移动台的连接；F)在所述移动台，接收来自第一基站的切换命令消息以指示该第二基站向所述控制站发送一个连接建立完成消息；和G)在所述控制站，接收来自第二基站的连接建立完成消息以指示第一基站清除与所述移动台的连接。
根据本发明的另一个方面，其提供了一种码分多址蜂窝通信网，包括：一个控制站；与所述控制站连接的多个基站，其中所述多个基站共享一个第一公共频率，所述多个基站的一个第一基站具有除公共频率外的一个第二频率；和一个移动台，当该移动台建立了与第一基站的连接时，经第二频率接收来自第一基站的一个导频信号，和当该导频信号的场强低于一预定阈值时，发送一个第一切换请求消息；第一基站响应来自所述移动台的第一切换请求消息并向其返回一个改变频率命令消息，移动台接收该改变频率命令消息以便转换到公共频率，和经该公共频率接收来自一个以上基站的导频信号，并发送一个包含各导频信号的场强表的第二切换请求消息，第一基站响应来自移动台的第二切换请求消息，对包含在所接收消息中的场强表进行检索，如果找到一第二基站适合用于切换，则向所述移动台返回一个切换命令消息和向所述控制站返回一个连接建立命令消息，控制站响应来自第一基站的连接建立命令消息，以指示第二基站建立一个与所述移动台的连接，所述移动台响应来自第一基站的切换命令消息以便向第二基站发送一个切换完成消息，指示该第二基站向所述控制站发送一个连接建立完成消息，和所述控制站响应来自第二基站的连接建立完成消息以指示第一基站清除与所述移动台的连接。
下面将参考附图对本发明做更详细的描述。
图1是本发明的一个CDMA蜂窝移动通信网的框图；
图2是现有技术切换过程的时间序列图，该切换发生时基站之间使用了不同的频率；
图3是一移动台的切换操作流程图；
图4是一基站的切换操作流程图；
图5是一控制站的切换操作流程图；和
图6是本发明的切换过程的时间序列图。
参考图1，其示意性地示出了本发明的一个CDMA蜂窝移动通信网。提供有基站1至4，其中基站1至3通过陆地线路与一个控制站5连接，而基站4连接到另一个控制站6。两个控制站都连接到一个公共交换电话网7。它们还通过一个专用通信链路相互连接以便切换期间进行通信。
假设，与其他基站相比基站1覆盖了一个人口稠密地区，因此其被分配有两个频率，频率之一为一公共频率，其由仅被分配了该公共频率的其他基站所共享。
当一移动台10四周移动并产生一适合切换的条件时，无线通信可以在移动台与各基站之间进行。移动台10不断测量从周围基站发送的导频信号的场强以产生一个场强表。这些导频信号在彼此独占的时间以每个分配的频率按有规律的间隔发送，以便每个频率的导频信号彼此不相互重叠。每个导频信号包括发送基站的识别号码和系统数据。当移动台10建立一个通信时，其检索所述场强表，确定基站1(例如)正发送最强的信号，并从该基站的导频信号中接收系统数据。利用该系统数据，移动台10使其自身与一特定频率和一特定信道同步，并经该同步信道开始与基站1进行通信。当来自当前正进行通信之基站的导频信号的场强低于一预定阈值时，移动台10利用场强数据连同该移动识别号码形成一个切换请求消息，并把该切换请求消息发送到当前的基站。
如果移动台10当前使用的频率与所述公共频率不同，则与该切换相关的过程将与CDMA系统特有的通常的＂软＂切换不同。在这种情况中，切换过程是处在不同的频率之间。
在对本发明进行详细描述之前，参考图2所示的时间序列图对图1的CDMA网络中现有技术的＂不同频率＂切换过程进行一下描述可能是有用的。
当来自该基站的导频信号的场强低于阈值时，移动台10向该基站1发送一个切换请求消息，基站1把该切换请求消息移交到控制站5。控制站5对移动台的场强数据进行分析，没找到用于切换的合适基站，因为除了基站1的各基站所使用的频率是与移动台10的当前频率不同的公共频率。控制站5随后向基站1返回一个切换响应以使其命令移动台10以公共频率返回一个包含一前置序列的第二切换请求消息。紧跟着该切换响应的发送，控制站5向基站2和3发送一个连接建立命令消息，以使它们建立到达移动台10的无线链路。与此同时，控制站5向控制站6发送一个切换指示信号，以向基站4发送一个连接建立命令消息。
响应来自基站1的切换响应，移动台10使其自身与公共频率同步并发送一个包含其识别号码和一前置序列的第二切换请求消息。所有基站都接收到该第二切换请求消息。每个基站对各自的前置序列进行测量，并把其发送到相关的控制站。控制站5和6交换它们接收到的场强数据。如果控制站5找到基站2(例如)为发送最强信号的基站，则它控制并发送一个切换命令消息给当前基站1，指示基站2是用于切换操作的目标基站。基站1把该命令消息中转到移动台10，以便后者知道基站2是下一基站。此时，移动台10向基站2发送一个切换完成消息。基站2响应该切换完成消息向控制站5发送一个连接完成消息，指示在移动台10和基站2之间建立了一个无线链路。一旦接收到该连接完成消息，控制站5命令基站1和3清除它们与该移动台的连接，并指示控制站6以清除基站4与该移动台的连接。
可以看到，在现有技术中，有大量的控制数据要在基站和控制站之间进行交换。当切换操作频繁执行时，这将对基站和控制站之间的正常业务产生不利影响。此外，在切换期间，各移动台需要发送前置序列作为一测试信号。该测试信号具有这样一个强度，即周围基站能够接收和确定它们的场强。所述测试信号的发送将消耗移动台的电池，使电池的使用寿命缩短。
下面将参考图3，4和5所示的流程图对本发明进行描述。
图3中，在切换程序开始之前，移动台10在其处在与基站1通信时监视从基站1至4以一最初频率顺序发送的导频信号，以确定它们的场强(步骤20)。如果该最初频率不是所述公共频率，移动台10将仅接收一个导频信号，即来自基站1的导频信号并确定其场强。在步骤21，该移动台把来自当前基站的导频信号场强与一预定阈值电平比较。如果该场强的电平不低于所述阈值电平(步骤22)，该流程进到切换程序的末尾。如果其低于所述阈值电平，流程进到步骤23，发送一切换请求消息给基站1，并等待一命令消息(步骤24)。所述切换请求消息包括一个场强表和移动台的识别(MS)码。如果该移动台当前没有使用所述公共频率，则场强表仅包含基站1的导频信号的场强。
简要地参考图4，每个基站正监视着来自移动台和相关控制站的信号(步骤30)。如果该移动台正发送一个切换请求消息，则该当前基站将在步骤30接收该切换请求消息，并进到步骤31为适合切换的另一基站检索包含在被接收消息中的场强表。如果在表中没有找到这样的一个基站(步骤32)，流程进到步骤33，返回一个改变频率命令消息给请求的移动台以等待另一个切换请求(步骤34)。上述情况是在移动台当前没有使用所述公共频率时发生的。
参考图3，所述移动台在步骤24接收改变频率命令消息，并进到步骤25以转换到公共频率。在步骤26，该移动台监视来自基站1至4的导频信号并确定它们的场强。因为所有的基站都使用该公共频率，所以该移动台接收来自所有基站的导频信号并产生一个它们的场强表。流程从步骤26返回到步骤23以发送一个包括MS码和场强表的第二切换请求消息和等待另一命令消息(步骤24)。
当该当前基站在步骤34接收到所述第二切换请求消息时(图4)，它进到步骤35以确定一个发送其在接收的消息中具有最高场强的信号的另一基站。流程进到步骤36，在该步骤中，所述当前基站返回一个切换命令消息给所述移动台，该消息包含该另一基站的BS码和一个新信道码。此外，其向相关的控制站发送一个连接建立命令消息以等待由此返回的一个连接清除命令消息(步骤37)。所述连接建立命令消息包含移动台10的MS码，新信道号码和该另一基站的BS码。
如果当尝试切换时移动台10正使用公共频率，则场强表包含所有基站的有效数据。在这样的情况下，在步骤32将会找到一个合适的基站，流程进到步骤36以返回一个切换命令消息给移动台10。
如果从相关的控制站接收到一个清除命令消息，当前基站进到步骤38以清除移动台10与该相关控制站之间的连接，和结束其切换程序。
图3中，在步骤24，移动台10正等待一个命令消息。该命令消息是从当前基站在步骤36返回的切换命令消息。移动台10从步骤24进到步骤27，等待一预定周期，并在步骤28经由所述切换命令消息规定的新信道发送一个切换完成消息，以便由BS码规定的另一基站能够接收它。然后，移动台10结束它的切换程序。
同时，每个控制站监视着从服务基站发送的信号以便在步骤50接收一个连接建立消息，如图5所示。当该连接建立消息到达时，控制站进到步骤51，向由包含在该被接收消息中的BS码规定的基站返回一个所接收消息的副本，以指示其建立一个到达移动台10的无线链路和等待来自该被规定基站的一个连接建立完成消息(步骤52)。
如图4所示，由BS码规定的新基站接收来自相关控制站的连接建立命令消息(步骤39)，并进到步骤40，在移动台10与该控制站之间建立一个新连接以便从该移动台接收切换完成消息(步骤41)。当新基站从移动台10接收到切换完成消息时，它向控制站发送一个连接建立完成消息(步骤42)和结束它的切换程序。
因而，在步骤52，当控制站从新基站接收到所述连接建立完成消息时，它向旧基站发送一个连接清除命令消息(步骤53)并结束其切换程序。
因而，当旧基站在步骤37接收到连接清除消息时，它清除掉移动台10与控制站之间的连接(步骤38)，并结束其切换程序。
图6以时序图的形式示出了所述网的顺序操作，其中假设基站1和2分别为旧基站和新基站，并假设移动台10使用了一个与基站1至4之间共享的公共频率不同的频率。当来自基站1的导频信号的场强低于阈值电平时，移动台10发送一个第一切换请求消息(步骤22，23)。该请求消息在基站1被接收(步骤30)。基站1没有找到一个用于切换的合适基站，向该移动台返回一个改变频率命令消息(步骤31--33)。一旦接收到该改变频率命令消息(步骤24)，移动台10转换到公共频率(步骤25)以确定经该公共频率从所有基站接收的导频信号的场强(步骤26)，并发送一个第二切换请求消息(步骤23)。
一旦接收到该第二切换请求消息(步骤34)，基站1利用所接收消息的场强数据确定基站2为一个新基站(步骤35)，并返回一个连接建立命令消息给控制站5。作为响应，控制站5指示基站2建立一个到移动台10的连接(步骤50，51)。另一方面，移动台10向基站2发送一个切换完成消息。一旦接收到该消息，新基站2向控制站5发送一个连接建立完成消息，以便后者指示旧基站1清除其与移动台10的连接(步骤39--42)。如果在切换尝试的瞬间使用了公共频率，则初始切换请求消息包括所有基站的场强数据，基站1根据该接收的数据确定新基站和向移动台发布一个切换命令消息，这样就消除了对改变频率命令消息和第二切换请求消息进行交换的需要。
可以看到，在本发明中，基站和一控制站之间的切换控制业务被大大地减少。

Claims (2)

1.一种用于码分多址蜂窝通信网的切换方法，其中多个基站(1-3)共享一个第一公共频率，所述多个基站的第一基站(1)具有除公共频率外的一个第二频率，所述多个基站连接到一个控制站(5)，该方法包括以下步骤：
A)当一移动台(10)建立了与第一基站的连接时，在该移动台(10)经第二频率接收来自第一基站的一个导频信号，和当该导频信号的场强低于一预定阈值时，发送一个第一切换请求消息；
B)在所述第一基站接收第一切换请求消息以便返回一个改变频率命令消息给移动台(10)；
C)在所述移动台接收来自第一基站的所述改变频率命令消息，以便转换到公共频率和经该公共频率接收来自一个以上基站的导频信号，和发送一个包含各导频信号的场强表的第二切换请求消息；
D)在第一基站接收来自移动台(10)的第二切换请求消息，对包含在所接收消息中的场强表进行检索，如果找到一第二基站(2)适合用于切换，则向所述移动台返回一个切换命令消息和向所述控制站返回一个连接建立命令消息；
E)在所述控制站接收来自第一基站的连接建立命令消息，以指示第二基站建立一个与所述移动台的连接；
F)在所述移动台，接收来自第一基站的切换命令消息以指示该第二基站向所述控制站发送一个连接建立完成消息；和
G)在所述控制站，接收来自第二基站的连接建立完成消息以指示第一基站清除与所述移动台的连接。
2.一种码分多址蜂窝通信网，包括：
一个控制站(5)；
与所述控制站(5)连接的多个基站(1-3)，其中所述多个基站共享一个第一公共频率，所述多个基站的一个第一基站(1)具有除公共频率外的一个第二频率；
和一个移动台(10)，当该移动台建立了与第一基站的连接时，经第二频率接收来自第一基站的一个导频信号，和当该导频信号的场强低于一预定阈值时，发送一个第一切换请求消息；
第一基站(1)响应来自所述移动台的第一切换请求消息并向其返回一个改变频率命令消息，
移动台(10)接收该改变频率命令消息以便转换到公共频率，和经该公共频率接收来自一个以上基站的导频信号，并发送一个包含各导频信号的场强表的第二切换请求消息，
第一基站响应来自移动台(10)的第二切换请求消息，对包含在所接收消息中的场强表进行检索，如果找到一第二基站(2)适合用于切换，则向所述移动台返回一个切换命令消息和向所述控制站返回一个连接建立命令消息，
控制站(5)响应来自第一基站的连接建立命令消息，以指示第二基站建立一个与所述移动台的连接，
所述移动台响应来自第一基站的切换命令消息以便向第二基站发送一个切换完成消息，指示该第二基站(2)向所述控制站发送一个连接建立完成消息，和
所述控制站响应来自第二基站的连接建立完成消息以指示第一基站清除与所述移动台的连接。
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