CN1096214C - 一种越区切换方法和一种蜂窝无线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蜂窝无线系统中的越区切换方法，以及一种蜂窝无线系统。前述蜂窝无线系统至少包括一个用户终端(101和102)和一个基站(103-107)，该系统中用户终端(101)维护并不断更新基站的一个活跃集合(103-106)，属于该活跃集合(103-106)的一个或多个基站具有到该用户终端的一个连接或连接建立装置。用户终端(101)通过开关基站传输来控制活跃集合中一个或多个基站(103-106)的下行传输。该方法提供了一种类似于硬越区切换的快速软越区切换。
Description
本发明涉及一种蜂窝无线系统中的越区切换方法，前述蜂窝无线系统至少包括一个用户终端和一个基站，该系统中用户终端维护并不断更新基站的一个活跃集合，属于该活跃集合的一个或多个基站具有到该用户终端的一个连接或连接建立装置。
本发明还涉及一种蜂窝无线系统，该蜂窝无线系统至少包括一个用户终端和一个基站，系统中用户终端维护并不断更新基站的一个活跃集合，属于该活跃集合的一个或多个基站具有到该用户终端的一个连接或连接建立装置。
当用户终端从蜂窝无线系统中的一个小区移动到另一个小区时，需要进行越区切换，这种越区切换可以是简单情况下的硬越区切换或较为灵活的软越区切换。硬越区切换的缺点在于，在新的连接建立以前中断了旧的连接。在信道不断在不同信道间来回切换的乒乓效应中这个问题尤其明显。通过使用越区切换边界可以缓解这个问题。但是在该情况下，因为越区切换边界和越区切换过程的时延，不能使用最佳基站连接，因而必须使用不必要的高发射功率，从而增加了系统的干扰功率。
现有技术软越区切换还采用了更新边界，但是在用户终端的接收中，由来自基站的具有较好可听性的信号予以覆盖。此外，即使是这些不必要的信号也增加了基站的发射功率，并干扰了其它用户终端。例如在芬兰专利申请952,396(Granlund，Hkkinen，Hmlinen)：“Method forimproving the reliability of handover and call establishment，anda cellular radio system”中描述了现有技术越区切换，该文献在此列出以供参考。
众所周知，在CDMA系统中使用导频信号识别基站并形成一个活跃集合。导频信号是一种数据未经调制的扩频编码信号，每个基站向其覆盖区域不断发送导频信号。因为导频信号的扩频编码各不相同，所以终端设备可以基于导频信号识别基站。
用户终端不断测量导频信号。为了减少现有技术系统中终端设备的测量负荷，每个终端设备维护一种测量表，该表中列出了位于该终端附近并可能成为越区切换或连接建立的对象的基站，以及相应的导频信号的扩频编码。在测量表中的基站形成了一组待选对象，它们可以成为活跃集合的成员。从固定网络中可以迅速地建立到活跃集合的连接。终端设备仅用最高的优先级监控测量表上的那些基站的导频信号。
当终端设备移动时，根据需要自然必须更新该测量表。在现有技术系统中，根据终端设备所进行的导频信号强度测量执行更新，即如果接收到的某个基站发射的导频信号具有足够的强度，则将其加入到该测量表。
CDMA系统中特定使用的瑞克接收机包括若干分支，每个分支可以与不同的信号分量同步。因此该接收机可以同时接收若干信号。基于导频信号的测量结果，还可以促使瑞克接收机的分支接收沿不同传播路径到达的信号。瑞克接收机适配不同连接上的衰减变化的速度远远快于活跃集合的更新速度。
但是在提供许多业务的CDMA网络中，存在着终端设备到基站的传输方向，即上行传输方向上基站负荷远大于相反的传输方向的情况。一个例子是终端设备到网络的全方向数据传输。更新测量表的现有技术装置不进行检测，从而改变该传输方向上的基站负荷。
尽管可以选出最佳信号，并且在用户终端使用瑞克接收机时，可以编译沿不同路径传播的信号功率，但是瑞克分支的数量受限于功率耗费和生产费用，因而瑞克接收机不能一次使用多于若干传输。
在单个基站过负荷的情况下，已知的系统也不提供将连接传送给其它基站的可能性。
本发明的目的在于避免已知装置的问题，并以硬越区切换的方式，通过非常小的有效越区切换边界实现一种软越区切换，并在用户终端与若干基站通信时减少基站的干扰功率。
这由前文中描述的该类方法实现，其特征在于，用户终端控制活跃集合中一个或多个基站的下行传输，使每个基站打开或关闭其发射。
根据本发明的蜂窝无线系统的特征在于，用户终端包括控制活跃集合中一个或多个基站，使每个基站打开或关闭其下行传输的装置。
本发明提供了非常优越的特性。基站发射的信号数量可以减少，从而减小了基站引起的干扰值。这又相应地增加了系统的容量，并改善了连接质量。
越区切换也可以变得更快。活跃集合的更新较慢，并需要大量的信令。根据本发明，可以通过无线接口的内部信令，或者通过寻路信令激活基站。移动台仅需保持1到3个提供最佳连接的活跃基站，并通过根据本发明的信令快速更新该组基站。其结果是一种类似于硬越区切换的过程，从基站到终端设备具有非常小的有效越区切换边界。
固定网络可以与传统的宏分集系统相同的方式操作，根据本发明的装置仅面向无线接口。
本发明能够在不增加干扰的前提下，增加活跃集合的大小和选定的边界。这有助于最佳连接的维护，尤其在微小区环境中的困难条件下更是如此。
根据本发明的方法的优选实施例也在后附权利要求2到11中公开，根据本发明的蜂窝无线系统的优选实施例在后附权利要求13到21中公开。
下面参照根据附图的例子，更详细地描述本发明，在附图中
图1示出了一种蜂窝无线系统；
图2示出了用户终端的重要部件；
图3示出了基站的重要部件。
下面将更详细地描述根据本发明的方法。在根据本发明的方法中，用户终端基于基站所发射的导频信号的比较选择宏分集活跃集合。当用户终端接收的基站的导频信号功率接近特定边界内接收到的最强导频信号功率，则将该基站加入到该用户终端所维护的基站的活跃集合中。相反，如果基站的信号恶化，则从活跃集合中删除该基站。活跃集合的基站是同步的，并且如果信噪比允许，它们接收用户终端的信号。从基站通过固定网络建立连接，并可以组装基站通过这些连接接收的信号。待发送给用户终端的活跃集合基站的信号以类似方式传送。活跃集合的基站具有到该用户终端的连接或至少连接建立装置。
通过测量信号质量，用户终端可以改变基站的传输。用户终端通过打开或关闭传输，可以控制基站的下行传输。如果在根据本发明的装置中关闭了基站传输，则基站传输完全终止，或者发射功率降低到所需程度，从而基站引起的干扰消失。发射功率的降低幅度可以在，例如40dB到3dB之间。最好通过控制信号打开和关闭基站传输，该控制信号可以由基站直接从用户终端的传输中接收，控制信号也可以由固定网络前转。尤其是切换基站传输的控制信号可以对活跃集合的所有基站都通用，也可以对每个基站都不同，并且最好在帧间隙中周期发送该信号。周期发送该信号提供了下述优点：可以以精确的时间间隔调整基站的发射功率，并且当进行调整之间的时间间隔较短时，例如一帧，可以足够快地进行调整，以观察连接上更快的衰减变化。接收控制信号的所有基站都进行功率调整。不能接收用户终端信号的基站观察传输差错，并终止到该用户终端的传输。最好通过在预定时间间隔内缓慢降低发射功率，或者通过在预定时延后断开连接来终止传输。在基站失去连接之后，即在连接恶化到预定值之下后，基站终止该连接，其优点在于，可以将与用户终端通信的基站数量限制成尽可能的少。当基站能够接收用户终端打开基站的控制信号时，它重新开始传输。
在本发明的另一种实施例中，用户终端发射控制信号，通过控制信号可以单独调整活跃集合中每个基站的传输。每个基站可以分别接收控制信号，从而每个基站根据控制信号所确定的内容调整其发射功率。不接收控制信号的基站以与第一优选实施例相同的方式终止对该用户终端的传输。单独对每个基站发射控制信号的优点在于，可以更好地控制该方法，并可以分别将每个基站的功率值调整到所需值。控制信号也可以是若干基站所接收的信号的组装。然后在网络某个部件，例如在基站控制器中组装控制信号，并分别向每个基站发送控制信号。
图1是一种蜂窝无线系统的示意图。根据本发明的装置可以应用于所有的受干扰限制的蜂窝无线系统，包括例如不同的扩频系统，OFDMA系统，在本发明的优选实施例中，是CDMA系统。该蜂窝无线系统包括许多用户终端101和102，以及基站103到107。当用户终端101和102位于基站103到107的覆盖区时，这些用户终端在特定业务信道上与这些基站通信。如果使用CDMA系统，业务信道由较宽频带组成，当所有的终端设备101和102向基站103到107发送时，它们都使用这些频带，并且基站103到107在下行传输方向上也使用这些频带。在图1中假定用户终端101与基站103和104通信，但是因为到基站104的连接恶化，而到基站105的连接在改善，所以处于从基站104的连接转移到基站105的过程中。终端设备101发送控制信号110，连接基站以要求后者在下行传输方向上发射。在该例中，因为到基站103、104和105的连接质量较所需信号噪声值要好，所以这些基站组成了用户终端101的活跃集合。因为到基站105的连接正在改善，这可以通过对导频信号的测量看出，所以基站105接收控制并继续与终端设备101的连接。到基站104的连接进一步恶化，基站最终失去控制信号110。根据本发明的装置，基站然后终止到终端设备101的连接。终端设备也可以发射控制信号，通过该控制信号关闭基站的下行传输。最好对每个基站分别发射控制信号，从而并不是活跃集合的所有基站都终止传输。
基站控制器108管理基站103到106的控制，并在不同基站103到106接收到信号的不同部分时，组装到达这些基站的信号。基站控制器108以这种方式工作，尤其如果在本发明的装置中，用户终端101发送调整基站发射功率的控制信号110，使信号的不同部分由不同基站接收，情况更是如此。基站控制器108将它组装的控制信号消息通过固定网络109前转到基站103到106，后者根据控制信号110的控制操作。
图2说明了蜂窝无线系统中用户终端的收发信机，根据本发明的方法应用于这样一种收发信机。用户终端的接收部件包括一个接收信号的接收单元216，该信号被转换成中频，以及转换器装置218，用以将信号转换成数字形式。转换后的信号应用于检测器装置220，检测后的信号从检测器进一步输送到去交织装置222以及装置224，解码所接收的信号，即进行信道和语音解码。
用户终端的发射部分还包括编码待发射信号的装置200。编码信号输送到装置202以进行交织。交织装置的输出信号传送到装置204的输入端，在该装置中形成待发射的信号脉冲串。结果信号输送到调制装置208，后者的输出信号通过发射机单元210和双工滤波器212输送到天线214。前述部件可以以已知的方式实现。
该装置还包括控制和计数装置226，用以控制其它前述部件的操作。控制装置226可以用以调整用户终端本身的发射功率，即可以调整用户终端的信令和业务信道。在根据本发明的装置中，这尤其涉及调整基站发射功率的控制信号。如果调整了控制信号功率，可以限制位于用户终端覆盖区的基站数量。这提供了下述优点：用户终端可以仅保持提供最佳连接的1到3个活跃基站，并通过根据本发明德信令快速更新该基站组。这有利地导致了类似于下行传输方向上具有非常小的有效越区切换边界的硬越区切换的操作。控制装置226接收并比较来自不同基站的信号。基于比较，由控制单元组成的装置226a生成了调整基站发射功率的控制信号，该信号通常借住发射部件发射。调整基站的传输提供了下述优点：因为可以优化若干基站的总发射功率以适应各种情况，所以可以减少基站所引起的干扰值。在根据本发明的装置中，调整基站的传输，使控制信号开关基站传输。如果断开基站传输，则其发射功率完全关闭，或者将发射功率减少特定数量，例如20dB。该过程提供的优点是越区切换较快。控制装置226也可以用以调整终端设备本身的发射功率，其优点在于，可以限制终端设备与之通信的基站数量，同时可以减少干扰信号的数量。用户终端的控制装置226和226a一般由处理器实现，但是它们也可以由执行类似于处理器功能的若干其它类型电连接来实现。用户终端还包括装置220、226，用以测量它从基站接收的导频信号强度。如果系统是CDMA系统，接收机中的检测器部件通常根据本发明的瑞克原则实现，一般包括若干接收机分支，其中至少一个分支是所谓的搜索器分支，用以测量导频信号的强度。
图3说明了基站的收发信机。基站的收发信机与用户终端的收发信机几乎相同。根据本发明的蜂窝无线系统的收发信机包括装置220、226，通过导频信号的接收功率和发射中所使用的功率估计终端设备和基站间连接上衰减。基站的收发信机还包括装置220、226，用以基于总干扰、连接衰减以及终端设备的发射功率估计上行传输方向上的信噪比。基站设备还包括装置220、226，用以测量它从终端设备接收到的信号的总干扰，以及装置220到214、226，用以以已知发射功率发射导频信号。
根据本发明的装置与现有技术的装置之间的最大不同是控制装置226。本发明装置中基站收发信机的控制装置226包括装置226b，用以在基站识别用户终端的控制信号时，开始到该用户终端的传输，在基站不再识别该用户终端所发射的打开传输的控制信号时，或者当基站接收到关闭传输的控制信号时，基站通过同一个装置226b终止到该用户终端的传输。可以通过装置226b缓慢终止传输，通过在预定时延内减少基站的发射功率来避免直接断开。当控制信号不再清晰时终止传输减少了与特定用户终端通信的基站数量，因而减少了干扰。避免直接连接中断提供了下述优点：基站和用户终端间的连接不会因信噪比的暂时恶化而失去。基站的控制装置226和226b一般由处理器实现，但是它们也可以由执行类似于处理器功能的若干其它类型的电连接实现。
尽管以上参照根据附图的立姿描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，根据后附权利要求书所公开的创新思想，可以通过许多方式予以改进。
Claims (21)
1.一种蜂窝无线系统中的越区切换方法，前述蜂窝无线系统至少包括一个用户终端(101和102)和一个基站(103-107)，在该系统中，用户终端(101)维护并不断更新用于越区切换的候选基站的一个活跃集合(103-106)，属于该活跃集合的一个或多个基站(103-106)具有到该用户终端(101)的一个连接或连接建立装置，其特征在于，用户终端(101)控制活跃集合的一个或多个基站(103-106)的下行传输，使每个基站(103-106)能够开关其传输。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，用户终端(101)发射控制信号(110)，基站(103-106)基于该控制信号打开其下行传输。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，用户终端(101)发射控制信号(110)，基站(103-106)基于该控制信号关闭其下行传输。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，用户终端(101)控制其信令及其业务信道，使活跃集合的一个或多个基站(103-106)在基站(103-106)关闭其下行传输时，失去到该用户终端(101)的连接。
5.根据权利要求1、3或4的方法，其特征在于，基站(103-106)在预定时延之后关闭与用户终端(101)的连接。
6.根据权利要求1、3或4的方法，其特征在于，基站(103-106)通过在预定时间内减小发射功率来关闭与用户终端(101)的连接。
7.根据权利要求2或3的方法，其特征在于，用户终端(101)分别对每个基站发射控制信号(110)。
8.根据权利要求2的方法，其特征在于，用户终端(101)对活跃集合的所有基站(103-106)发射同一个控制信号(110)。
9.根据权利要求2的方法，其特征在于，用户终端(101)以固定间隔发射控制信号(110)。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，当以帧的形式以固定间隔进行业务信道传输时，用户终端(101)以帧间隔发射控制信号(110)。
11.根据权利要求2或3的方法，其特征在于，如果发向基站(103-106)的控制信号被划分成多个片段，由不同基站(103-106)接收，则在基站控制器(108)或网络的某个部件中组装来自所述片段的用于每个基站的控制信号(110)，将这种方式生成的控制信号发送回基站(103-106)。
12.一种蜂窝无线系统，至少包括一个用户终端(101和102)和一个基站(103-107)，在该系统中，用户终端(101)维护并不断更新用于越区切换的候选基站的一个活跃集合(103-106)，属于该活跃集合的一个或多个基站具有到该用户终端的一个连接或连接建立装置，其特征在于，用户终端(101)包括装置(226a)，用以控制活跃集合的一个或多个基站(103-106)，使每个基站(103-106)能够开关其下行传输。
13.根据权利要求12的蜂窝无线系统，其特征在于，用户终端(101)包括装置(226a)，用以生成并发射控制信号(110)，基站(103-106)基于该控制信号打开其传输。
14.根据权利要求12的蜂窝无线系统，其特征在于，用户终端(101)包括装置(226a)，用以生成并发射控制信号(110)，基站(103-106)基于该控制信号关闭其传输。
15.根据权利要求12的蜂窝无线系统，其特征在于，用户终端(101)包括装置(226)，用以控制其自身信令及业务信道，使活跃集合的一个或多个基站(103-106)失去到该用户终端的连接，并且基站(103-106)包括在失去到该用户终端的连接时，关闭其下行传输的装置。
16.根据权利要求12、14或15的蜂窝无线系统，其特征在于，基站(103-107)包括在预定时延之后关闭传输的装置(226b)。
17.根据权利要求12、14或15的蜂窝无线系统，其特征在于，基站(103-107)包括通过在预定时间内减小发射功率来关闭传输的装置(226b)。
18.根据权利要求13或14的蜂窝无线系统，其特征在于，用户终端(101)包括分别对每个基站发射控制信号(110)的装置(226a)。
19.根据权利要求13或14的蜂窝无线系统，其特征在于，用户终端(101)包括对活跃集合的所有基站(103-106)发射同一个控制信号(110)的装置(226a)。
20.根据权利要求12的蜂窝无线系统，其特征在于，用户终端(101)包括以固定间隔发射控制信号(110)的装置(226a)。
21.根据权利要求20的蜂窝无线系统，其特征在于，当以帧的形式以固定间隔进行业务信道传输时，用户终端(101)包括以帧间隔发射控制信号(110)的装置(226a)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: NOKIA NETWORKS OY Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: NOKIA TELECOMMUNICATIONS OY Owner name: NOKIA NETWORKS OY Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: NOKIA NETWORKS OY |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Espoo, Finland Patentee after: NOKIA Corp. Address before: Espoo, Finland Patentee before: NOKIA NETWORKS OY Address after: Espoo, Finland Patentee after: NOKIA NETWORKS OY Address before: Espoo, Finland Patentee before: Nokia Telecommunications Oy |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: QUALCOMM INC. Free format text: FORMER OWNER: NOKIA NETWORKS OY Effective date: 20100420 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: ESPOO, FINLAND TO: CALIFORNIA STATE, U.S.A. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20100420 Address after: California, USA Patentee after: QUALCOMM Inc. Address before: Espoo, Finland Patentee before: NOKIA Corp. |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Expiration termination date: 20150831 Granted publication date: 20021211 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |