CN1114325C - 用于软切换的系统、方法及设备 - Google Patents

Abstract

一套无线通讯设备(100)在系统接入状态中(220)连续地测量导频信号的强度，并在每次接入探测中(210)将现行被测的导频信号强度中的至少一个导频信号强度提供给基站。一个基站(102)接收到关于导频信号强度(305；320)的现行消息，而且该系统根据现行的被测导频信号强度(315；340)指定用于软切换的基站。

Description

用于软切换的系统、方法及设备

本发明一般地涉及数字通讯领域，特别是涉及一个使用码分多址(CDMA)的蜂窝或个人通讯系统(PCS)中的用于软切换的系统、方法及设备。虽然本发明有各种各样的应用，但它特别适用于蜂窝无线电话及基站，下文将在这方面对该发明进行详细的描述。

为了在蜂窝系统中使用CDMA，电讯工业联盟已采纳了一个临时性标准IS-95-A(IS-95)。在该CDMA系统中，一个移动电台与分布在某一地理范围内的任一个或多个基站进行通讯。每个基站连续地发送一种具有相同扩展码但具有不同码移相的导频信道信号(pilot channel signal)。移相使导频信号相互区别开，这同样地也使基站相互区别开。在下文中，一个基站的导频信号将被简称为导频。移动电台监测该导频信号，并测量接收到的该导频信号的功率。

IS-95定义了用于移动电台和基站之间通讯的一系列的状态及信道。

例如，在业务状态的移动电台控制(Mobile Station Control on theTraffic State)中，基站通过前向通讯信道(Forward Traffic Channel)与移动电台进行通讯，而移动电台通过后向业务信道与基站进行通讯。在一次呼叫中，移动电台必须连续地监测并保持四组导频信号，它们总起来被称为导频信号集合-即有效集、候选集合、相邻集合及状态保持集合。有效集指与指定给移动电台的前向通讯信道有关的导频信号。侯选集合指目前不处于有效集、但已被一个特定的移动电台接收到的导频信号；该导频信号具有足够的强度，用于指示相关的前向业务信道可被成功地解调。相邻集合指既不处于有效集也不处于侯选集合，但有可能侯选用于切换的导频信号。状态保持集合指除了相邻集合、侯选集合、以及有效集中的导频信号之外的，采用目前的使用CDMA频率分配的现行系统中的所有可能的导频信号。

移动电台连续地搜索相邻基站的一个导频信道，以搜索一个比某一门限值足够强的导频信号。当移动电台从一个基站覆盖的地域移向另一个基站覆盖的地域时，移动电台把某些导频信号从相邻集合放到侯选集合，并通过从相邻集合到侯选集合中的一条导频信号强度测量消息，报告该基站或基站群。基站根据导频信号强度测量消息确定一个有效集，并通过一条切换命令消息通知该新有效集的移动电台。当移动电台与一个新的基站开始在新有效集中通讯时，在与原先的基站中断通讯之前，一次“软切换”发生了。

在移动电台的空闲状态(Mobile Station Idle State)中，移动电台监测一个寻呼信道。该寻呼信道从有效集的一单个基站中被发送以进行信息及寻呼的控制。而且，该移动电台连续地搜索相邻基站的导频信道，以搜索一个比当前被监测基站的导频信号足够强的导频信号。当一个导频信号的强度被发现足够强后，向具有该较强导频信号的邻近基站的“空闲切换”(idle handoff)将会发生，于是移动电台将从该基站中监测寻呼信道。

在一个系统的接入状态中(System Access State)，移动电台连续地从寻呼信道上接收到控制信息，并且也通过接入信道(Access Channel)向被监测的基站发送诸如呼叫开始，寻呼响应以及注册等简短的信令消息。当在系统接入状态中，移动电台连续其导频信号的搜索并更新其相邻集合；但依据IS-95的第6.6.3.1.3节的规定，并且与业务状态的移动电台的控制及移动电台的空闲状态相反，该移动电台并不被允许切换到另一个基站。

无论何时，当移动电台在系统接入状态中发射一条消息，它必须对其正在监测的单个基站进行一次“接入尝试”(access attempt)。一次接入尝试是这样一个过程，重复地发送消息直至从该基站收到该消息的收到通知为止。接入尝试中的每一次发送被称为一次“接入探测”(access probe)，它由一条接入信道序言和一条接入信道消息组成。一条接入信道消息的内容取决于信令消息的类型。根据IS-95的第6.6.3.1.1.1节的规定，相同的消息在每次的接入探测中被发送。

无论何时，当移动电台在系统接入状态中发起一次呼叫或对一次寻呼进行响应时，以及在业务状态的移动电台控制中建立该呼叫时，IS-95规定了一种特定的协议。我们仅在这里论述该协议的一部分。

移动电台首先通过接入信道发送一条初始化消息。当基站成功地收到该初始化信息后，基站通过寻呼信道发送一条信道分配消息。该信道分配消息规定了被监测基站的一个通讯编码信道以便被移动电台解调。移动电台调谐到规定的业务编码信道，并接收到前向通讯信道。基站在后向业务信道上捕获到该移动电台。移动电台通过后向通讯信道，发送指示当前候选集合的导频信号强度的测量消息。基站通过前向通讯信道向规定有效集的移动电台发送扩展切换命令消息。当扩展切换命令消息指定了该单个被监测的基站及其它的基站群时，对不同的基站进行了一次软切换，而且呼叫从有效集的导频信号代表的基站的业务编码信道上被解调出来。

已使用该协议观察了丢弃呼叫以及品质不良呼叫的接收。丢弃呼叫以及品质不良呼叫由移动电台在进行软切换之前，仅与一座基站通过业务信道进行通讯所引起。

作为该问题的一个所谓的纠正方法，对IS-95的推荐修订将更快地使移动电台进行软切换。它是通过报告导频信号的强度并且规定接入信道的侯选集合中的几个成员，而不是一味地等待直至该业务信道被捕捉到。也就是说，移动电台将测量导频信号的强度，并将适合于软切换的基站的标识添加到初始接入信道消息。基站将在信道分配消息中包括有效集。因而，移动电台将在捕获到业务信道之前获知其有效集，并能从多个基站而不是一个基站中立即捕获到该通讯信道。

当需要多个接入探测才能进行一次成功的接入尝试时以及条件发生变化时，该推荐解决方案存在一个问题。两次相继的接入探测之间的时间间隔为几百毫秒量级。在此段时间间隔内导频信号的强度可能发生了变化。但是，由于在每次接入探测中发送相同的消息，所以由移动电台在初始接入探测中报告的同一个导频信号的强度测量，也在相继的接入探测中被报告。由于基站在相继的接入探测中收到过时的导频信号强度测量信息，所以它可能不确定有效集中的用于软切换的最好的基站。因而，不良呼叫品质或丢弃呼叫接着就发生了。

因而需要用于软切换的系统、方法及设备的存在，软切换向基站提供关于导频信号强度的现行消息。

图1为一个无线通讯系统的电方框图，它包括一部无线电话的方框图。

图2为一种方法的示意流程图，它用以报告图1所示的无线电话使用的导频信号强度。

图3为指定适合于切换的基站方法的示意流程图。

此处描述的系统、方法及设备通过向一个基站提供导频信号强度的现行信息进行软切换。根据本发明，一移动电台在系统接入状态时连续地测量导频信号的强度，并在每次的接入探测中向该基站提供现行的被测导频信号的强度。该基站接收到关于导频信号强度的现行消息，同时该系统根据现行的被测导频信号的强度，指定用于软切换的基站。

本发明还包括一种应用于无线通讯系统的基站，该无线通讯系统包括一套无线通讯设备，它用以重复发送包括被测导频信号强度在内的一条接入信道消息，基站包括：一个模拟前端，用于接收第一条接入信道消息，它包括第一组被测导频信号强度；并且接收第二条接入信道消息，它包括第二组被测导频信号强度；一套逻辑控制电路，根据第一组被测导频信号强度产生第一组有效集，以及根据第二组信号被测导频信号强度产生第二组有效集，并且确定第一组有效集与第二组有效集是否不同；当第一组有效集与第二组有效集不同时，模拟前端传送第二组有效集。

与常规的系统、方法及设备相比，本发明的优点在于减少了丢弃呼叫的次数，并且提高了呼叫质量。本发明的其它优点及新特征将在下面的描述中部分地显示出来，在此描述中该发明的具体实施方案被给出并加以描述。而且根据对下面详细描述的验证，该发明的其它优点及新特征对于那些精通技术的人来说部分上是显而易见的，或者可通过对该发明的具体实施进行了解。

现在将给出本发明配置的一个具体实施方案的详细说明书。

图1为一个无线通讯系统的电方框图，它包括一个无线通讯设备即一部无线电话100的方框图。该图尤其说明了一副天线101，它用于从多个基站102(只给出一个)接收信号，并发射由无线电话100发出的信号。一个模拟前端103处理接收到的信号，并将它们提供给一个模/数转换器(ADC)105。该数字化的接收信号被提供给一个搜索接收机，它由多个指状接收机107及至少一个并列连接的搜索接收机109组成。指状接收机及搜索接收机的操作部分地由一套逻辑控制电路113控制。指状接收机及搜索接收机的输出提供给该逻辑控制电路113以便进一步地处理。

逻辑控制电路113能存储数据和软件程序，软件程序用以指定根据本发明的方法编写的可执行指令，以及存储有效集、相邻集合以及侯选集合的一个记录。逻辑控制电路113将数据提供给发射电路通路115，发射电路通路115处理该数据并将处理后的数据提供给数/模电路(DAC)117。DAC117的模拟输出信号被提供给模拟前端103，并通过天线101发射给基站102。Qualcomm公司的移动电台调制解调器是该搜索接收机及发射电路通路115的一个例子。

虽然逻辑控制电路113被显示为与接收机分离开的一个单元，但是任一普通的技术人员将意识到该逻辑控制电路的一部分可嵌入到搜索接收机或无线电话的其它单元中。

对于每一个寻呼/接入信道、通讯信道、同步信道、及导频信道(一个接收通路对同步信道和导频信道来说不是必要的情况除外)而言，基站102的每一个电台具有同无线电话100相似的结构，并且也可能为了多样性接收的原因拥有多个接收通路及天线。

一个普通的精通技术的人员将意识到，该通讯系统需要其它没有画出的用于交换、呼叫路由及其它功能的基础通讯设备。

如上面构造和描述的无线通讯设备的操作及使用方法，现在将参照图2进行描述。图2为报告导频信号强度的方法200的示意流程图。

在系统接入状态中，搜索接收机109一开始就测量相邻导频信号的导频信号强度。(步骤205)。逻辑控制电路113产生一条接入信道消息，它包括一开始就测量的导频信号强度。步骤210)。当模拟前端103进行其第一次的接入探测时，它将接入信道消息与一开始就测量的导频信号强度一起发射。(步骤215)。

导频信号强度测量步骤(步骤220)产生一条接入信道消息，该消息包括最近一次被测的导频信号强度(步骤210)，并在以后相继的接入探测中重复发射该接入信道消息，直至无线电话在第一次的预定时间间隔内，(步骤225)，或最大次数的接入探测被发射后(步骤230)从基站收到一条该接入信道消息收到认可后为止。

在相继的接入探测中报告现行的被测导频信号强度，是本发明的一重大特点。因为该系统将拥有关于导频信号强度测量的现行消息，以用于确定进行软切换的基站。

参照图2，逻辑控制电路113在第一次的预定时间间隔内确定接入信道认可是否被收到。(步骤225)。当它被收到后，该方法终止。(步骤240)。当它还没有被收到时，逻辑控制电路113确定一个预定的最大次数的接入信道消息的发射是否被执行完毕。(步骤230)。如果执行完毕，该方法终止(步骤240)。如果没有执行完毕，逻辑控制电路113在产生下一个包括最近一次被测的导频信号强度的接入信道消息之前(步骤210)，等待再一次的预定时间间隔。(步骤235)。

如上面构造及描述的基础通讯设施的操作及使用方法，现在将参照图3进行描述。图3为确定适合于切换的基站的方法300的示意流程图。

现在参照图3及基础通讯设施和基站的构造，模拟前端最终会成功地接收到诸接入探测中的第一个接入探测，以及这样的将被称为第一条接入信道消息的接入信道消息。(步骤305)。该基础通讯设施，通过按照第一组被测导频信号的强度产生第一个有效集，开始分配有效集信道；并且开始安排处理呼叫的资源(步骤310)。基站102发送接入信道消息的收到认可及一条指定第一个有效集(步骤315)的信道分配消息。

在某些情况下，例如当寻呼信道上有前向连接错误时，无线电话100在它接收到接入信道消息的收到认可之前可能发送另一次的接入探测。相应地，基站102将收到被称为第二条接入信道消息的另外一条接入信道消息。(步骤320)。第二条接入信道消息指定了比第一次接入信道消息中的那些被测导频信号强度更现行的导频信号强度测量。该基础通讯设施根据更现行的测量，决定它是否需要指定一个新的有效集，该新有效集不同于第一个有效集。例如，该基础通讯设施根据第二组被测量的导频信号强度产生第二个有效集，比较第一个与第二个有效集，(步骤325)，并且确定第一个有效集与第二个有效集是否不同，(步骤330)。例如当第一个有效集与第二个有效集在其相应的导频信号组中指定了一个或可能多个不同的导频信号时，第一个有效集与第二个有效集是不同的。

当不需要不同的有效集时，该方法结束了。(步骤345)。当需要不同的有效集时，该基站等待，直至电话用户单元在后向业务信道上被捕捉到为止。(步骤335)。通过根据第二组导频信号的测量强度产生第二个有效集，基础通讯设施分配有效集的信道，并且开始安排处理呼叫的资源。(步骤340)。虽然步骤340示于步骤335之后，可能当不同的有效集一被确定分配就开始进行了。

此外，基站102通过前向业务信道发送一条扩展的切换消息，它指明了第二个有效集。(步骤340)。移动电台于是能够向第二个有效集的导频信号进行软切换。

总之，根据本发明配置的一套具体实施方案，通过在每次接入探测中向基站提供关于导频信号强度的现行消息，以及向该无线通讯设备发射一个从目前的导频信号强度中派生出的有效集，提供使用CDMA的无线通讯系统中的软切换。

Claims (7)

1.一种无线通讯设备中的切换方法，其步骤包括：

a)测量每个相邻导频信号的一个导频信号强度；

b)产生一条接入信道消息，它包括至少一个被测导频信号强度；

c)传送该接入信道消息；

d)重复步骤a)到步骤c)，直至收到对收到接入信道消息的确认为止；而且

e)接收一个根据至少一个被测导频信号强度确定的有效集。

2.权利要求1中的方法的步骤更进一步地包括：

每次执行完步骤c)之后，确定接入信道的收到认可是否在第一个预定时间间隔内被接收到；

当接入信道消息的收到认可在第一个预定时间间隔内没有被收到时，确定是否执行完了预定最大次数的接入信道消息传送；而且

当接入信道消息的预订最大次数传送没有被执行完毕时，在执行步骤b)之前，等待第二次的预定时间间隔。

3.应用于无线通讯系统的一套无线通讯设备，该无线通讯系统包括一个基站，它用以传送一条接入信道消息的收到认可和传送一个有效集，该无线通讯设备包括：

一个搜索接收机，用于测量每个相邻导频信号的一个导频信号强度；

一个逻辑控制电路，用于产生接入信道消息，它包括至少一个被测导频信号强度；以及

一个模拟前端，用于发射接入信道消息；

其中每个相邻导频信号的导频信号强度的测量，产生一个接入信道消息，它包括至少一个被测导频信号强度；重复发射接入信道消息直至逻辑控制电路接收到接入信道的消息收到认可为止；

模拟前端根据至少一个被测导频信号强度，进一步地接收确定的有效集。

4.权利要求3的无线通讯设备其中：

逻辑控制电路，在接入信道消息发送后的第一个预定时间间隔内，进一步地确定是否接收到接入信道消息的收到认可；在第一个预定时间间隔内，当接入信道消息的收到认可没有被收到时，确定接入信道消息的最大预定传送次数是否执行完毕；当接入信道消息的最大预定传送次数没有被执行完毕时，在接入信道消息产生之前，等待第二次的预定时间间隔。

5.一种无线通讯设备中的切换方法，其步骤包括：

接收第一条接入信道消息，它包括第一组被测导频信号强度；

根据第一组被测导频信号强度产生第一组有效集；

接收第二条接入信道消息，它包括第二组被测导频信号强度；

根据第二组被测导频信号强度产生第二组有效集；

确定第一组有效集与第二组有效集是否不同；而且

当第一组有效集与第二组有效集不同时发送第二组有效集。

6.一种应用于无线通讯系统的基站，该无线通讯系统包括一套无线通讯设备，它用以重复发送包括被测导频信号强度在内的一条接入信道消息，基站包括：

一个模拟前端，用于接收第一条接入信道消息，它包括第一组被测导频信号强度；并且接收第二条接入信道消息，它包括第二组被测导频信号强度；

一套逻辑控制电路，根据第一组被测导频信号强度产生第一组有效集，以及根据第二组信号被测导频信号强度产生第二组有效集，并且确定第一组有效集与第二组有效集是否不同；

当第一组有效集与第二组有效集不同时，模拟前端传送第二组有效集。

7.一个无线通讯系统中的切换方法的步骤包括：

测量每个相邻的导频信号的一个导频信号强度；

产生第一条接入信道消息，它包括至少一个被测导频信号强度；

传送第一条接入信道消息；

接收第一条接入信道消息；

传送第一条接入信道消息的收到认可；

根据至少一个被测导频信号强度产生第一组有效集；

传送第一组有效集；

再一次测量相邻的导频信号的导频信号强度；产生第二条接入信道消息，它包括至少一个再次被测的导频信号强度；传送第二条接入信道消息；接收第二条接入信道消息；根据至少一个再次被测的导频信号强度产生第二组有效集；确定第一组有效集与第二组有效集是否不同；而且当第一组有效集与第二组有效集不同时，传送第二组有效集。

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