CN1098613C

CN1098613C - 在cdma系统中进行可靠的系统间切换的方法和设备

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Publication number: CN1098613C
Application number: CN97197109A
Authority: CN
Inventors: 罗伯托·帕多瓦尼
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: EP0917809A2; WO1998006230A2; MXPA99001238A; NZ334024A; KR20000029825A; AU4054097A; KR100491519B1; PL331509A1; CN1227699A; RU2197792C2; AU718981B2; ATE324016T1; DE69735717T2; JP4567103B2; DE69735717D1; IL128320A0; IL128320A; JP2000515705A; HK1020402A1; US5937019A

Abstract

在一种通信网络中，网络用户通过远程单元(155)经由至少一个基站(150)进行通信。该通信网络包括控制通过第一组基站(102)的通信的第一移动交换中心(100)以及控制通过第二组基站(108)的通信的第二移动交换中心(112)。该网络还包括由第一移动交换中心(100)所控制并使用第一伪随机噪声码对第一转移覆盖区提供服务的服务提供基站(102D)。第一转移覆盖区限定由第一移动交换中心(100)所控制的第一系统(102)和由第二移动交换中心(112)所控制的第二系统(108)之间的边界。该网络还包括由第二移动交换中心(112)所控制并使用在时间上与第一伪随机噪声码偏移第一量的第二伪随机噪声码对第一转移区提供服务的通道提供基站(108D)。只有当远程单元(155)正进入第一转移覆盖区而离开第二系统或将要离开第一转移覆盖区而进入第二系统时，通道提供基站才对远程单元(155)提供服务。

Description

在CDMA系统中进行可靠的系统间切换的方法和设备

技术领域

本发明涉及蜂窝式通信系统。尤其是，本发明涉及用于在不同蜂窝式系统的基站之间进行切换通信的改进的新技术。

背景技术

使用码分多址(CDMA)调制技术只是有助于其中存在大量系统用户的通信的几个技术中的一个技术。虽然众所周知诸如时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)等其它技术，但CDMA明显地优于这些其它的调制技术。在名为“SPREADSPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USINGSATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”的4,901,307号美国专利中揭示了在多址通信系统中使用CDMA技术，该专利已转让给本发明的受让人，在这里通过引用而引入其内容。

在以上所述的专利中，揭示了一种多址技术，其中大量移动电话系统用户(每个都具有收发两用机(众所周知的远程单元))使用CDMA扩展频谱通信信号通过卫星转发器或地面基站(众所周知的基站或小区站点)来进行通信。在使用CDMA通信时，该频谱可重复使用多次。与使用其它多址技术可实现的频谱效率相比，使用CDMA技术导致频谱效率高得多，从而使系统用户容量增加。

在美国国内所使用的常规FM蜂窝式电话系统通常叫做先进的移动电话业务(AMPS)，并在电子工业协会标准EIA/TLA-553“移动电台-地面站兼容性规范”对其作了详述。在这种常规的FM蜂窝式电话系统中，把有效频带分割成带宽通常为30千赫(kHz)的信道。系统服务区在地理上被分割成尺寸可变的基站覆盖区。有效信道被分割成组。把频率组这样分配给覆盖区，从而把同信道干扰的几率减到最小。例如，考虑其中有七个频率组且覆盖区为尺寸相等的六边形的系统。在一个覆盖区中所使用的频率组在六个最靠近相邻覆盖区中不使用。

在常规的蜂窝式系统中，使用切换方案使得在远程单元穿越两个不同基站的覆盖区之间的边界时通信连接仍旧延续。在AMPS系统中，当处理呼叫的现行基站中的接收机注意到从远程单元接收到的信号强度已下降到预定的阈值以下时，启动从一个基站到另一个基站的切换。低的信号强度指示意味着远程单元一定接近于基站的覆盖区边界。当信号电平下降到低于预定的阈值时，现行基站请求系统控制器来确定，与当前的基站相比，相邻基站接收到的远程单元信号的信号强度是否更高。

系统控制器响应于现行基站的询问向相邻基站发送报文以及一切换请求。与现行基站相邻的每个基站利用特殊扫描接收机来寻找来自该基站正在操作的信道上的远程单元的信号。如果一个相邻基站向系统控制器报告有足够的信号电平，则将对该相邻基站(现在该基站被指定为目标基站)进行切换。然后，通过从目标基站所使用的信道组中选出一空信道来启动切换。把一控制报文发送到远程单元，以命令该远程单元从当前信道切换到由目标基站支持的新信道。同时，系统控制器把呼叫连接从现行基站转接到目标基站。此处理叫做硬切换。术语硬用来表示切换的“先断后通”特性。

在常规的系统中，如果对目标基站的切换不成功，则呼叫连接停止(即，不延续)。硬切换失败的发生可能有许多原因。如果在目标基站中不能获得空信道则切换可能失败。当一个相邻基站实际上正使用同一信道接收到另一个远程单元信号而与远地基站进行通信时，如果该基站报告接收到来自远程单元的信号，则切换也可能失败。此报告的差错导致把呼叫连接转移到一错误的基站，通常在该基站中来自现行远程单元的信号强度不足以保持通信。此外，如果远程单元没有接收到交换信道的命令，则切换失败。实际的操作经验表明切换失败经常会发生，这将明显地降低系统的可靠性。

当远程单元保持靠近两个覆盖区之间的边界一段延长的时间时，常规AMPS电话系统中会发生另一个普遍问题。在此情况下，信号射频将随远程单元的位置变化或随覆盖区内其它反射或衰减物体的位置变化而相对于每个基站发生波动。信号电平的波动可导致重复地请求在两个基站之间来回切换呼叫的”乒乓”情况。这种不必要的额外切换增加了呼叫无意间不延续的几率。此外，重复的切换即使成功也可能对信号质量产生不利影响。

在已转让给发明的受让人的1992年3月31日提交的名为“METHOD ANDSYSTEM FOR PROVIDNG A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN ACDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的5,101,501号美国专利中，揭示了一种优于在CDMA呼叫的切换期间通过不只一个基站来提供与远程单元的通信的方法和系统。使用这种切换，蜂窝式系统内的通信不会因从现行基站到目标基站的切换而中断。可把这种切换看作是一种“软”切换，其中与目标基站建立同时通信，目标基站在与第一现行基站的通信终止前变为第二现行基站。

在1993年11月30日提交的名为“MOBILE STATION ASSISTED SOFTHANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATIONS SYSTEM”的5,267,261号美国专利中揭示了一种改进的软切换技术，以下把该专利叫做’261号专利，该专利也已经转让给本发明的受让人。在’261号专利的系统中，根据在远程单元处对系统内每个基站所发射的“导频”信号的强度的测量值来控制软切换过程。这些导频强度测量值有助于识别可行的基站切换候选者，从而有助于软切换过程。

根据远程单元测得的几组基站的导频信号强度来进行有助于远程单元的软切换。现行组(Active Set)为通过其建立通信的基站组。相邻组(Neighbor Set)是包围现行基站的一组基站，它包括信号强度的值足以建立通信的几率很高的基站。候选组(Candidate Set)为导频信号强度的信号电平足以建立通信的一组基站。剩余组(Remaining Set)是并非现行组、候选组或相邻组中成员的一组基站。

当最初建立通信时，远程单元通过第一基站进行通信，且现行组只包含第一基站。远程单元监测现行组、候选组和相邻组的基站的导频信号强度。当相邻组中一个基站的导频信号超出预定的阈值电平T_ADD，则把该基站加到候选组并从位于远程单元处的相邻组中除去。远程单元把一报文送到第一基站以识别新基站。系统控制器决定是否在新基站和远程单元之间建立通信。如果系统控制器决定这样做，则系统控制器把一报文以及有关该远程单元的识别信息和与其建立通信的命令发送到新基站。还通过第一基站把一报文发射到远程单元。该报文识别包括第一和新基站的新现行组。远程单元搜索新基站发射的信息信号并与新基站建立通信而不终止通过第一基站的通信。通过附加的基站可继续此过程。

当远程单元正通过多个基站进行通信时，它连续地监测现行组、候选组和相邻组的基站的信号强度。如果相应于现行组的一个基站的信号强度下降到低于预定的阈值T_DROP一段预定的时间T_TDROP，则远程单元产生并发射一报文以报告该事件。系统控制器通过正与远程单元进行通信的至少一个基站接收此报文。系统控制器可决定终止通过导频信号强度微弱的基站所进行的通信。

系统控制器在决定终止通过一基站的通信时产生识别新的基站现行组的报文。新的现行组不包含将终止通过其所进行通信的基站。通过其建立通信的基站把一报文发送到远程单元。系统控制器还把信息传送到基站来结束与远程单元的通信。于是只通过新现行组中所识别的基站来安排远程单元的通信路由。

从远程单元发送到基站的包括候选和现行组成员的导频信号信息的报文叫做导频强度测量报文(PSMM)。远程单元响应于来自基站的请求或因相邻组的一个基站的信号强度已超出阈值，或者候选组中一个基站的信号强度比现行组的一个基站的强度超出预定的数量，或者相应于现行组的一个基站的信号强度下降到低于预定的阈值T_DROP一段预定时间T_TDROP来发送PSMM。

有四个参数来控制软切换过程。首先，导频检测阈值T_ADD规定了这样一个电平，相邻组一个成员的基站的导频信号强度必须超出该电平而变成候选组的一个成员。导频下降阈值T_DROP规定了这样一个电平，现行或候选组的一个成员的基站的导频信号强度必须下降到低于该电平以触发一定时器。由T_TDROP来规定被触发的定时器的周期。在已经过由T_TDROP所规定的时间后，如果导频信号强度仍旧低于T_DROP的电平，则远程单元开始从它当前所属的组中除去相应的基站。现行组对候选组的比较阈值T_COMP设定了候选组一个成员的导频信号强度必须超过现行组一个成员的导频信号强度的量以触发PSMM。把这四个参数中的每一个都存储在远程单元中。可通过从基站发送的报文把这四个参数中的每一个重新编程到新的值。

虽然上述技术非常适用于在同一蜂窝式系统中由同一系统控制器所控制的基站之间进行呼叫转移，但在把远程单元移入由另一控制器所控制的基站所服务的覆盖区时将存在更困难的情况。当必须在由不同控制器所控制的基站之间进行切换时，把此切换叫做系统间的切换。此系统间切换的一个复杂因素是，通常在第一系统的基站和第二系统的系统控制器之间没有直接的链路，反之亦然。从而阻碍了这两个系统在切换过程中通过不只一个基站进行同步的远程单元通信。即使在这两个系统之间存在有助于系统间软切换的系统间链路，这两个系统不相类似的特性也将使软切换过程变得复杂。

在不能获得进行系统间软切换的资源时，如果要保持不中断的服务，则执行从一个系统到另一个系统的呼叫连接的”硬切换”就变得很重要。必须在有可能导致在系统之间成功地传递呼叫连接的时间和地点处执行系统间的切换。只有在以下时间才能尝试切换，例如：

(i)在目标基站中可获得空信道，

(ii)远程单元在目标基站和现行基站的范围内，以及

(iii)远程单元处在能确保接收到交换信道的命令的位置。

在理想上，这样来执行每个系统间的硬切换，从而把不同系统的基站之间“乒乓”切换请求的可能性减到最小。

现有的系统间切换技术的这些和其它缺点损害了蜂窝式特性的质量，并且有可能进一步降低蜂窝式系统的性能，从而对抗其增殖。相应地，需要一种能在不同系统的基站之间可靠地执行呼叫切换的系统间切换技术。

发明内容

本发明使用两个并置(collocated)基站以便于从由第一系统控制器所控制的第一基站到由第二系统控制器所控制的第二基站的硬切换。这两个基站都提供了基本上相同的覆盖区，因此，可预见从一个基站到另一个基站的硬切换在覆盖区内的任何地方都是可靠的。这两个基站使用相互偏移预定量的PN码，从而公共覆盖区中的远程单元可区别两个信号。为了减少基站之间共干扰的数量，把两个基站中的一个基站指定为服务提供基站，而把另一个基站指定为通道(passage)提供基站。服务提供基站给覆盖区内的大多数远程单元提供服务。通道提供基站用于把远程单元从一个系统转移到另一个系统。只有从控制通道提供基站的控制器所控制的系统进入公共覆盖区的那些远程单元以及将要离开公共覆盖区而进入由控制通道提供基站的控制器所控制的系统的那些远程单元才能通过通道提供基站接收服务。所有其它的远程单元都通过服务提供基站来接收服务。

附图概述

从以下所进行的详细描述并结合附图将使本发明的特征、目的和优点变得明显起来，在图中类似的标号一致，其中：

图1提供了蜂窝式WLL、PSC或无线PBX系统的示例示意图；

图2示出包括第一和第二蜂窝式系统的蜂窝式通信网络；

图3A示出FM系统的硬切换区的高度理想化视图；

图3B示出CDMA系统的硬和软切换区的高度理想化视图；

图4表示一蜂窝式通信网络，其中一组边界覆盖区中的每一个都包括分布与第一和第二蜂窝式系统相连的第一和第二共存基站；以及

图5表示来自两个不同系统的基站，用于示出随远程单元在各种基站的覆盖区之间移动而发生的切换。

本发明的较佳实施方式

在图1中示出蜂窝式电话系统、无线专用小交换机(PBX)系统、无线本地环路(WLL)、个人通信系统(PCS)系统、调度系统或其它模拟无线通信系统的示例示意图。在另一个实施例中，图1的基站可以是基于卫星或机载的。图1所示的系统可使用便于在大量远程单元和多个基站之间进行通信的各种多址调制技术。许多多址通信系统在本领域内是公知的，诸如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)。然而，CDMA的扩展频谱调制数据明显地优于优于多址通信系统的那些调制技术。在1990年2月13日提交的名为“SPREAD SPECTRUMMULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE ORTERRESTRIAL REPEATERS”的4,901,307号美国专利中揭示了在多址通信系统中使用CDMA技术，该专利已转让给本发明的受让人并在这里通过引用而引入。虽然参考CDMA系统来揭示这里所描述的较佳实施例，但这里所描述的许多办法可被各种通信技术所使用。

在使用CDMA通信时，多个单元可使用同一频谱来传递多个不同的通信信号。与使用其它多址技术可实现的频谱效率相比，使用CDMA导致频谱效率高得多，从而使系统用户的容量增加。

在典型的CDMA系统中，每个基站发射独有的导频信号。在较佳实施例中，导频信号是由每个基站使用公共伪随机噪声(PN)扩展码所连续发射的未经调制的直接序列扩展频谱信号。每个基站或基站扇区在时间上与其它基站偏移地发射公共导频序列。远程单元可根据它接收到的来自基站的导频信号的代码相移来识别基站。导频信号还为相干解调提供了相位基准以及在切换确定中所使用的信号强度测量的基础。

再参考图1，也叫做移动交换中心(MSC)的系统控制器和交换机10通常包括优于对基站提供系统控制的接口和处理电路。控制器10还控制从公共交换电话网(PSTN)到适当基站的电话呼叫的路由选择以发射到适当的远程单元。控制器10还控制把呼叫从远程单元经由至少一个基站路由选择到PSTN。控制器10可经由适当基站在远程单元之间引导呼叫。

典型的无线通信系统包含一些具有多个扇区的基站。多扇区基站包括多个独立的发射和接收天线以及一些独立的处理电路。本发明可均等地应用于扇区化基站的每个扇区以及单个扇区的独立基站。可假设术语基站指基站的一个扇区或多个扇区的基站。

控制器10可通过诸如专用电话线、光纤链路等各种装置或通过微波通信链路耦合到基站。图1示出示例的基站12、14和16以及示例的远程单元18。远程单元18可以是基于汽车的电话、手提的便携式单元、PCS单元、调度网单元或固定位置无线本地环路单元或任何其它相符的话音或数据通信装置。箭头20A-20B示出基站12和远程单元18之间可能的通信链路。箭头22A-22B示出基站14和远程单元18之间可能的通信链路。同样，箭头24A-24B示出基站16和远程单元18之间可能的通信链路。

把基站位置设计成对位于其覆盖区内的远程单元提供服务。在远程单元为空闲时，即在没有正在进行中的呼叫时，远程单元不断地监测来自每个邻近基站的导频信号发射。如图1所示，基站12、14和16分别在通信链路20B、22B和24B上把导频信号发射到远程单元18。一般来说，术语正向链路指从基站到远程单元的连接。一般来说，术语反向链路指从远程单元到基站的连接。

在图1所示的例子中，可认为远程单元18位于基站16的覆盖区内。这种远程单元18将接收来自基站16的导频信号，此导频信号的电平高于它所监测的任何其它电平信号的电平。当远程单元18启动话务信道通信(例如，电话呼叫)时，从远程单元18把控制报文发射到基站16。基站16在接收到此呼叫请求报文时，向控制器10发信号并传递所呼叫的电话号码。然后，控制器10通过PSTN把呼叫连接到想要的接受者。

如果呼叫来自于PSTN，则控制器10把此呼叫信息发射到靠近远程单元最近登记位置的一组基站。这些基站继而广播寻呼报文。当想要的远程单元接收到其寻呼报文时，它以发射到最近基站的控制报文作响应。此控制报文通知控制器10该特定基站正与远程单元基站通信。控制器10开始通过此基站把呼叫路由选择到远程单元。

如果远程单元18移出原始基站例如基站16的覆盖区，则把通信转移到另一个基站。把通信转移到另一个基站的处理叫做切换。在较佳实施例中，远程单元启动并帮助切换处理。

依据“双模式宽带扩展频谱蜂窝式系统的移动电台-基站兼容性标准”TIA/EIA/IS-95(一般简化为IS-95)，可由远程单元本身来启动“远程单元协助”的切换。远程单元设有搜索接收机，该接收机除了进行其它功能以外，还用于对相邻基站的导频信号发射进行搜索。如果发现一个相邻基站例如基站12的导频信号比给定的阈值强，则远程单元18把一报文发射到当前基站即基站16。控制器10在接收到此信息后，可启动远程单元18与基站12之间的连接。控制器10请求基站12把资源分配给此呼叫。在较佳实施例中，基站12分配一信道元件来处理该呼叫并把此分配向控制器10报告。控制器10通过基站16通知远程单元18对来自基站12的信号进行扫描并把远程单元话务信道参数告诉基站12。远程单元18通过基站12和16进行通信。在此过程中，远程单元继续识别和测量它接收到的导频信号的信号强度。这样，实现了在远程单元协助的软切换。

上述过程也可认为是“软”切换，这是因为远程单元同时通过不只一个基站进行通信。在软切换期间，控制器可在从正与远程单元进行通信的基站接收到的信号之间进行组合和选择。控制器把来自PSTN的信号转发到正与远程单元进行通信的每个基站。远程单元对它接收到的来自每个基站的信号进行组合，以产生一累计结果。如果远程单元碰巧位于不在同一蜂窝式系统内即不由同一控制器来控制的两个或多个基站的覆盖区内，则在远程单元协助的切换将更为复杂。

图2示出一蜂窝式通信网络30，它包括分别在第一和第二控制器100和112控制下的第一和第二蜂窝式系统。控制器100和112通过诸如专用电话线、光纤链路等各种装置或通过微波通信链路分别耦合到第一和第二蜂窝式系统的基站。在图2中，有提供第一系统的覆盖区104A-104E的五个示例基站102A-102E以及分别提供第二蜂窝式系统的覆盖区110A-110E的五个基站108A-108E。

为了便于显示，把图2的覆盖区104A-104E以及覆盖区110A-110E以及接着移入的图4所示的覆盖区示为圆形或六边形，而且它们是高度理想化的。在实际的通信环境中，基站覆盖区的尺寸和形状可以改变。基站覆盖区将重叠不同于理想的环形或六边形的限定覆盖区形状。此外，如本领域内众所周知的，基站还可被分割成三个扇区。

以下可把覆盖区104C-104E和覆盖区110C-110E叫做边界或过渡覆盖区，因为这些覆盖区靠近第一和第二蜂窝式系统之间的边界。把每个系统内其余的覆盖区叫做内在或内部覆盖区。

图2的快速检查表明，控制器112没有与基站102A-102E进行通信的直接通路，而控制器100没有与基站108A-108E进行通信的直接通路。如图2所示，控制器100和112可相互通信。例如，名为″蜂窝式无线电电信系统间操作″的EIA、TIA/IS-41及其随后的修订本定义了在如图2中的系统间数据链路34所示的不同操作区域的交换机之间直接进行通信的标准。为了在基站102A-102E之一和基站108A-108E之一之间提供软切换，呼叫信号和功率控制信息必须在控制器100和112之间通过。控制器到控制器连接的性质不可能支持数据传递。此外，由控制器100所控制的系统和由控制器112所控制的系统的构造可能是不同的。因此，本发明涉及在软切换不可行的两个系统之间提供硬切换的机构。

对远程单元进行编程来监测来自一组相邻基站的导频信号发射。考虑远程单元位于覆盖区104D中但靠近覆盖区110D的情况。在此情况下，如果远程单元开始接收到来自基站108D的可用信号电平，则把此事件报告给基站102D和当前与此远程单元进行通信的任何其它基站。可通过测量诸如接收到的信号的信号强度、信噪比、帧差错速率、帧擦除速率、位差错速率和/或相对时间延迟等一个或多个可量化的参数来确定远程单元接收到可用信号电平。在较佳实施例中，测量是基于远程单元接收到的导频信号强度。当在远程单元处检测到可用接收信号电平并使用信号强度报文把该事件报告给基站102D后，可如下进行从基站102D到基站108D的同一频率的远程单元协助的硬切换：

(i)基站102D把远程单元报告的从基站108D接收到的信号电平转发到控制器100，控制器100知道基站108D是由控制器112所控制的；

(ii)控制器100从通过控制器112的基站108D以及在系统间数据链路34上请求两个系统之间的信道资源和系统间中继线设备；

(iii)控制器112通过经由系统间数据链路34(它识别待建立通信的信道以及其它信息)向控制器100提供信息来响应于此请求。此外，控制器在基站108D内保留用于与远程单元进行通信的指定信道和中继线资源；

(iv)控制器100经由基站102D把新的信道信息提供给远程单元，并指定远程单元将开始与基站108D进行通信的时间；

(v)在指定的时间，通过硬切换在远程单元和基站108D之间建立通信；以及

(vi)控制器112向控制器100确认成功地把远程单元转移到该系统中。

此方案的一个难点在于，基站108D可能还未接收到来自远程单元的可用信号电平。由于与硬切换有关的这个或其它原因，在把控制转移到控制器112的过程中呼叫连接可能脱落。如果呼叫连接脱落，则从控制器112把差错报文而不是确认发送到控制器100。

提供硬切换的另一个难点是CDMA系统覆盖区边界的本质。在诸如AMPS等FM系统中，覆盖区重叠区域是相当宽的。覆盖区重叠区域是可支持远程单元与两个不同基站中任一个进行单独通信的区域。在FM系统中，因为硬切换可能只在远程单元位于覆盖区重叠区域以内时才成功，所以这种覆盖区重叠区域必须很宽。例如，图3A是FM系统的高度理想化的示意图。基站150和基站165能为远程单元155提供正向和反向链路FM通信。(正向链路指从基站到远程单元的连接。反向链路指从远程单元到基站的连接)。在区域160内，来自基站150和基站165的信号强度有足够的值来支持与远程单元155的通信。注意，因FM系统的本质，所以基站150和165不能同时与远程单元155进行通信。当在区域160内发生从基站150到基站165的硬切换时，把新的频率用于基站165和远程单元155之间的通信，而不是在基站150和远程单元155之间所使用的频率。基站165从不在基站150所使用的任何频率上进行发射，因而基站165在名义上不会对基站150和与其通信的任何远程单元之间的通信产生干扰。边界182表示一个位置，超出此位置则从基站165到远程单元155的通信是不可能的。同样，边界188也表示一个位置，超过该位置从基站150到远程单元155的通信也是不可能的。很明显，没有按照比例来绘制图3A以及图3B，实际上与每个基站的总覆盖区相比，覆盖区重叠区域相对较窄。

随着CDMA的软切换，其中可只由两个基站中的一个基站来完全支持的通信的覆盖区重叠区域是否存在不是很重要。在发生软切换的区域中，如果与两个或更多基站同时建立通信，则足以保持可靠的通信。在CDMA系统中，一般现行和相邻基站在同一频率下进行操作。于是，当远程单元靠近相邻基站的覆盖区时，来自现行基站的信号电平将下降，而来自相邻基站的干扰电平将增加。由于来自相邻基站的干扰的增加，如果不建立软切换，则现行基站和远程单元之间的连接可能受到危害。如果信号相对于现行基站而非相对于相邻基站衰落，则此连接更将受到危害。

图3B是CDMA系统的高度理想化的示意图。CDMA基站200和CDMA基站205能为远程单元155提供正向和反向链路CDMA通信。在最暗的区域170内，即使只与基站200或基站205之一建立通信，来自基站200和基站205的信号强度也足以支持与远程单元155的通信。在边界184以外，只通过基站205的通信是不可靠的。同样，在边界186以外，只通过基站200的通信也是不可靠的。

区域175A、170和175B代表远程单元很有可能处于基站200和205之间的软切换之中的区域。即使基站205与区域175A内远程单元的通信链路本身的可靠性不足以支持通信，但通过基站200和205这两者来建立通信提高了整个系统的可靠性。在边界180以外，即使在软切换中，来自基站205的信号电平也不足以支持与远程单元155的通信。在边界190以外，即使在软切换中，来自基站200的信号电平也不足以支持与远程单元155的通信。

注意，相互参考地来绘制图3A和3B。用于指定边界180、182、184、186、188和190的标号的值随离开基站150和基站200的距离的增加而增加。这样，边界180和190之间的软切换区是最宽的区域。边界182和188之间的FM覆盖区重叠区域位于CDMA软切换区内。CDMA‘硬切换’区为边界184和186之间最窄的区域。

注意，如果基站200属于第一系统而基站205属于第二系统，则基站200和基站205不可能同时与远程单元155进行通信。因而，如果需要把通信从基站200转移到基站205，则需要执行从基站200到基站205的硬切换。注意，为了使硬切换具有高的成功几率，远程单元必须位于区域170内边界184和186之间的CDMA硬切换区中。此难点在于，硬切换区170可极其窄而远程单元155移入和移出硬切换区170所需的时间可非常短这一事实。此外，难于辨别远程单元155是否在硬切换区170内。一旦确定远程单元155在硬切换区170内，则必须决定应对哪个基站以及在什么时候发生硬切换。本发明旨在使用并置基站来避免这些困难以实行硬切换。

参考图4，其中示出一蜂窝式通信网络40，在该网络中包括在控制器120和140控制下的第一和第二蜂窝式系统。在图4中，第一系统的基站122C-122E和第二系统的基站132C-132E分别共同位于边界覆盖区126、128和130内。网络40还包括由控制器120所控制并分别提供覆盖区124A和124B的基站122A-122B以及由控制器140所控制并分别提供覆盖区134A和134B的基站132A-132B。由于覆盖区126、128和130中的每一个都包括在控制器120和140这两者控制下的基站，所以网络40提供的信号强度足以在覆盖区126、128和130内的任何地方进行系统间硬切换。在较佳实施例中，基站实际上可共享某个设备。例如，基站可使用同一天线、接收低噪声放大器(LNA)、发射功率放大器、上变频器/下变频器以及IF子系统。此外，并置的基站还可使用在基带数字处理中所使用的某些信道单元(即，调制解调器)。

在较佳实施例中，并置基站共享一组公共的接收和发射天线。共享一组公共天线有两个优点。共享天线保证了相应于每个基站的覆盖区基本上相同。共享天线还保证了远程单元所经历的衰落对两个基站都相同。来自每个基站的信号的相关衰落是很重要的，它保证了由通道提供基站所服务的远程单元所经受的信噪比即使在存在衰落时也保持恒定。如果来自每个基站的信号的衰落不相关，则在信号相对于通道提供基站而非相对于服务提供基站衰落时，可能危害通道提供基站和远程单元之间的通信链路。

如果两个基站不并置，则基站122C-122E和基站132C-132E中的每一个使用偏移预定量的导频信号按原样地在公共频率上发射。此配置的缺点在于，来自基站122C-122E中每一个的发射分别与来自基站132C-132E中每一个的发射发生干扰，因此，位于覆盖区126、128和130之一内的远程单元将遭受干扰增强。本发明旨在提供这样一种方法和设备，用于并置基站之间同一频率的硬切换而没有不想要的干扰增加的负面影响。

本发明的前提是给两个并置基站中的每个基站分配服务提供基站或通道提供基站这两个状态中的任一个。服务提供基站为在相应覆盖区内操作的大多数远程单元提供服务。通道提供基站用于在来自相邻基站(由与通道提供基站相同的系统控制器来控制)的覆盖区内提供软切换能力，

图5示出图4所示基站122B、122D、132D和132A的″侧视图″。图5用于示出随着远程单元在覆盖区134A和128的覆盖区以及覆盖区124B(它们也在图4中示出了)之间移动时发生的切换。基站122B提供了以粗箭头所表示的由控制器120所引导的信号。基站122D提供了以粗箭头所表示的由控制器20所引导的信号。基站132D提供了以细箭头所表示的由控制器140所引导的信号。基站132A提供了以细箭头表示的由控制器140所引导的信号。

在此情况下，已把基站122D指定为服务提供基站，而把基站132D指定为通道提供基站。在图5中，指定了两个软切换区。区域210示出可在基站122B和122D之间进行软切换的区域。在边界222以外，即使在软切换中，来自基站122B的信号电平不足以支持通信。在边界220以外，即使在软切换中，来自基站122D的信号电平也不足以支持通信。区域212示出可在基站132D和132A之间进行软切换的区域。在边界226以外，即使在软切换中，来自基站132D的信号电平也不足以支持通信。在边界224以外，即使在软切换中，来自基站132A的信号电平也不足以支持通信。

转移(transition)线230和232示出从控制器120所控制的系统到控制器140所控制的系统的转移，其中高电平表示处在该位置的远程单元正在与控制器120所控制的系统进行通信，而低电平表示处在该位置的远程单元正在与控制器140所控制的系统进行通信。转移线230属于离开基站122B而向基站132A移动的远程单元，而转移线232属于离开基站132A而向基站122B移动的远程单元。

当远程单元位于基站132A的覆盖区内并进入区域212时，它进入了基站132A和基站132D之间的软切换。注意，远程单元还可检测到来自基站122D的导频信号。在较佳实施例中，当远程单元在与基站132A进行通信时，基站122D不是远程单元的相邻组的成员，这是因为基站122D不能成为现行组中的一员。如果基站122D是相邻或剩余组中的成员，则远程单元、基站或这两者可能简单地忽略相应于基站122D的导频信号强度现行。随着远程单元进一步移入基站132D的覆盖区，来自基站132A的信号电平将落到低于T_DROP，且基站132不再是现行组的成员。当这个情况发生时，通道提供基站132D向远程单元发送命令以进行到基站122D的硬切换。为了进行此切换，只需简单地调整控制器120和控制器140之间的资源。由于这两个基站是并置的，所以已经答复了应对哪个基站以及在什么时候发生硬切换的决定。在较佳实施例中，当现行组只包括通道提供基站时才进行切换。对与现行组的成员共存的基站进行切换。可在控制器已分配资源并传递适当信息后的任何时间进行切换，最好就在这些发生后就进行切换。

如上所述，在较佳实施例中，在现行组只包括通道提供基站时进行硬切换。还可使用其它刺激来启动硬切换。例如，硬切换可能在基站122D和基站132D的任一个或两者的信号电平超过阈值时发生。硬切换也可能在来自基站132A的信号电平落到低于阈值时发生。

当远程单元处在基站122B的覆盖区中并进入区域210时，它进入了基站122D和基站122B之间的软切换区。注意，远程单元还可检测来自基站132D的导频信号。在较佳实施例中，当远程单元在与基站122B进行通信时，基站132D不是远程单元的相邻组的成员，这是因为基站132D不能成为现行组的成员。如果基站132D是相邻或剩余组的成员，则远程单元、基站或这两者可简单地忽略相应于基站122D的导频信号强度信息。随着远程单元进一步移入基站132D的覆盖区，来自基站122B的信号电平落到低于T_DROP，且基站122B不再是现行组的成员。

如果远程单元继续向基站132A的覆盖区移动，则它将最终进入区域212。随着远程单元继续向基站132A的移动，在它到达边界226前，它必须硬切换到基站132D。如参考图3B所述，基站122D和远程单元之间的连接变得没有象远程单元朝基站132A移动时那么可靠，这是因为来自基站122D的信号电平下降，同时来自基站132A的干扰增加。在此连接受到危害时，进行从基站122D到基站132D的硬切换。在进行此硬切换后，远程单元可进入基站132D和基站132A之间的软切换。

对通道提供基站132D的硬切换可根据各种刺激而发生。例如，即使基站132A要在硬切换进行后才能成为现行组的一员，而该基站也可成为候选组的成员。随着远程单元靠近基站132A，来自基站132A的信号电平超出T_ADD，且基站132A变成候选组的成员。当由控制通道提供基站的控制器所控制的内部基站变为候选组的成员时，可触发硬切换。硬切换还可在基站122D和基站132D的任一个或两者的信号电平落到低于阈值时发生。硬切换也可在来自基站132A的信号电平超出不同于T_ADD的某些其它阈值时发生。

在较佳实施例中，当基站132A变为候选组的成员时进行切换。由于这两个基站是并置的，所以已经答复了应对哪个基站以及在什么时候进行硬切换的决定。在由控制通道提供基站的控制器所控制的内部基站变为候选组的成员时进行切换。对与现行组的成员并置的通道提供基站进行切换。可在控制器已分配资源并传递适当信息后的任何时间进行硬切换，最好就在这些发生后进行硬切换。

在检查了图5后有几个优点明显起来。只有正在进入由控制通道提供基站的控制器所控制的系统的公共覆盖区的那些远程单元将要离开此公共覆盖区而进入由控制通道提供基站的控制器所控制的系统的那些远程单元才通过通道提供基站接收服务。所有其它的远程单元通过服务提供基站接收服务。在图5中，与覆盖区的整个尺寸相比，大大地增加了可进行软切换的区域的尺寸。于是，把对公共覆盖区内的大多数远程单元的干扰量保持到最小。

另一个优点是在硬切换过程中存在滞后(hystersis)。例如，远程单元216位于硬切换过程的滞后区内。不知道远程单元的在先位置历史，就不会知道远程单元216在与基站122D进行通信还是与基站132D进行通信。滞后是很重要的，这是因为当所进行的硬切换数目最少时系统的操作最有效。滞后避免了远程单元在两个系统之间“打乒乓”这一情况。例如，如果没有滞后，则远程单元可能从通道提供基站硬切换到服务提供基站，并在转移后立即有资格被切换而回到通道提供基站。在此情况下，远程单元可能经历一系列无用的硬切换，这将不必要地增加系统负担。

本发明的滞后对此乒乓情况提出了一个解决办法。注意，如果远程单元沿着箭头232的路径进入基站122D和基站132D的覆盖区，则直到远程单元到达箭头232上所表示的转移线它才进行切换。如果远程单元反转其路径并在它到达转移线前的任何时间离开此覆盖区，则远程单元不进行硬切换。如果远程单元从另一个方向进入同一个区域，则它依据箭头230进行操作。注意，远程单元直到到达了箭头230上的硬切换转移线才算完成了硬切换。因此，如果沿着箭头230所示路径的远程单元移动到刚通过箭头230上的转移线就结束硬切换，然后颠倒其移动方向，则它现在依据箭头232进行操作，且只有它移动到通过箭头232所示的转移线才算完成另一个硬切换。

此外，如上所述，在较佳实施例中，从候选和现行组中增加和除去基站入口分别设定了转移线在箭头230和232上的位置。阈值T_ADD、T_TDROP和T_DROP设定了分别把入口加到候选组以及从现行组中除去的点。如上所述，T_ADD、T_TDROP和T_DROP是存储在远程单元内并由基站来设定的参数。因此，在并置的基站中，可利用T_ADD、T_TDROP和T_DROP，的值来控制滞后区。例如，可如此降低T_DROP的值，从而可把导频信号电平在落到T_DROP后马上超出T_ADD的几率降到最小。

本发明有各种变化，这些变化都在本发明的范围内。例如，结合扇区化的基站结构，本发明也能很好地工作。如果使用扇区化的结构，则只需要在具有覆盖区的那些扇区中提供通道提供基站的信号功率，这加宽了相应于通道提供基站的系统边界。

先前已对较佳实施例进行了描述，以使本领域内的任何技术人员可利用或使用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员来说都是很明显的，也可把这里所定义的一般原理应用于其它实施例而不需要使用创造力。于是，本发明不限于这里所示的实施例，而应依据与这里所揭示的原理和新特征一致的最宽范围。

Claims

1.一种通信网络，其中网络用户通过远程单元经由至少一个基站与另一个用户进行通信，所述通信网络包括控制通过第一组基站的通信的第一移动交换中心以及控制通过第二组基站的通信的第二移动交换中心，其特征在于所述网络包括：

由所述第一移动交换中心所控制的服务提供基站，用于使用第一伪随机噪声码对第一转移覆盖区提供服务，其中所述第一转移覆盖区限定由所述第一移动交换中心所控制的第一系统和由所述第二移动交换中心所控制的第二系统之间的边界；以及

由所述第二移动交换中心所控制的通道提供基站，所述通道提供基站使用第二伪随机噪声码对所述第一转移区提供服务，所述第二伪随机噪声码在时间上与所述第一伪随机噪声码偏移第一量，其中只有当远程单元正进入所述第一转移覆盖区而离开所述第二系统或将要离开所述第一转移覆盖区而进入所述第二系统时，所述通道提供基站才对所述远程单元提供服务。

2.如权利要求1所述的网络，其特征在于所述服务提供基站和所述通道提供基站共享一公共天线。

3.如权利要求1所述的网络，其特征在于所述远程单元测量由所述服务提供基站所发射的导频信号以及由所述通道提供基站所发射的导频信号。

4.如权利要求3所述的网络，其特征在于所述远程单元包括通过其建立通信的现行基站清单以及信号电平的强度足以建立通信但还未与其建立通信的候选基站清单。

5.如权利要求4所述的网络，其特征在于当所述服务提供基站具有与所述远程单元所建立的通信链路时，所述服务提供基站还用于把将通信切换到所述通道提供基站的命令发送到所述远程单元，当所述第二移动交换中心所控制的不同于所述通道提供基站的基站具有位于所述远程单元处的所述候选基站清单上的入口时，发送所述命令。

6.如权利要求4所述的网络，其特征在于当所述通道提供基站具有与所述远程单元所建立的通信链路时，所述通道提供基站还用于在只有所述通道提供基站具有位于所述远程单元处的所述现行基站清单上的入口时把将通信切换到所述服务提供基站的命令发送到所述远程单元。

7.如权利要求1所述的网络：

其特征在于所述远程单元存储现行基站清单，该清单包括相应于与其建立现行通信的每个基站的入口；

所述远程单元存储候选基站清单，该清单包括相应于通过其可建立但还未建立现行通信的每个基站的入口；

所述远程单元存储相邻基站清单，从中选择所述候选基站清单；

所述远程单元测量相应于所述相邻基站清单上第一入口的导频信号的功率电平，如果所述功率电平超过增加阈值，则把所述相邻基站清单上的所述第一入口加到所述候选基站清单；以及

如果所述远程单元在与所述服务提供基站通信时，则所述远程单元的所述增加阈值的值不同于所述网络中的其它远程单元。

8.如权利要求1所述的网络：

所述远程单元测量所述现行基站清单上每个基站的信号质量，如果所述信号质量比下降阈值差，则除去所述现行基站清单上的相应入口；以及

如果所述远程单元在与所述通道提供基站进行通信，则所述远程单元的所述下降阈值的值不同于所述网络中的其它远程单元。

9.如权利要求1所述的设备：

所述远程单元测量所述现行基站清单上每个基站的信号质量，如果所述功率电平在比预定时间量更长的时间下低于下降阈值，则除去所述现行基站清单上的相应入口；以及

如果所述远程单元在与所述通道提供基站进行通信，则所述远程单元的所述预定时间量的值不同于所述网络中的其它远程单元。

10.一种用于在远程单元和在至少一个基站之间提供通信的方法，其特征在于所述至少一个基站由控制通过第一组基站的通信的第一移动交换中心所控制或由控制通过第二组基站的通信的第二移动交换中心所控制，所述方法包括以下步骤：

由服务提供基站从一天线发射第一导频信号，其中所述服务提供基站由所述第一移动交换中心所控制；

由通道提供基站从所述天线发射第二导频信号，其中所述通道提供基站由所述第二移动交换中心所控制；

所述远程单元同时与所述第二组基站中的一个基站和所述通道提供基站进行通信；以及

当所述第二组的所述基站的信号质量测量值落到低于预定电平时，由所述通道提供基站向所述远程单元发射把通信硬切换到所述服务提供基站的命令。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述预定电平为T_DROP电平，该电平启动所述远程单元和所述第二组的所述基站之间通信的终止。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

在所述硬切换后由所述远程单元与所述服务提供基站进行通信；

由所述第二组的所述基站发射第三导频信号；

由所述远程单元测量所述第三导频信号的信号质量；以及

当所述远程单元测得的所述第三导频信号的所述信号质量超过第二预定电平时，由所述服务提供基站发射对通信进行第二硬切换到所述通道提供基站的命令。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述第二预定电平为T_ADD电平。

14.一种用于在远程单元和至少一个基站之间提供通信的方法，其特征在于所述至少一个基站由控制通过第一组基站的通信的第一移动交换中心或由控制通过第二组基站的通信的第二移动交换中心来控制，所述方法包括以下步骤：

当所述第一导频信号的信号质量测量值超过预定电平时，由所述通道提供基站向所述远程单元发射把通信硬切换到所述服务提供基站的命令。

15.一种用于在远程单元和至少一个基站之间提供通信的方法，其特征在于所述至少一个基站由控制通过第一组基站的通信的第一移动交换中心或由控制通过第二组基站的通信的第二移动交换中心来控制，所述方法包括以下步骤：

当所述第二导频信号的信号质量测量值超过预定电平时，由所述通道提供基站向所述远程单元发射把通信硬切换到所述服务提供基站的命令。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

由所述第二组的所述基站发射第三导频信号；

由所述远程单元来测量所述第三导频信号的信号质量；以及

当所述远程单元测得的所述第三导频信号的所述信号质量超过第二预定电平时由所述服务提供基站发射对通信进行第二切换到所述通道提供基站的命令。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述第二预定电平为T_ADD电平。

18.一种用于在远程单元和至少一个基站之间提供通信的方法，其特征在于所述至少一个基站由控制通过第一组基站的通信的第一移动交换中心或由控制通过第二组基站的通信的第二移动交换中心来控制，所述方法包括以下步骤：

由所述远程单元通过所述服务提供基站进行通信；

由所述第二组的所述基站发射第三导频信号；

由所述远程单元测量所述第三导频信号的信号质量；以及

当由所述远程单元测得的所述第三导频信号的所述信号质量超过第二预定电平时，由所述服务提供基站发射对通信进行第二硬切换到所述通道提供基站的命令。