CN1116033A - 码分多址蜂窝无线系统中过区切换的方法和移动站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在码分多址(CDMA)蜂窝无线通信系统中进行过区切换的移动站和方法，该系统包括在每个网孔中至少一个与该网孔中各移动站(MS)连接的基站(BTS1、BTS2)，所述的连接包括一个业务信道和一个或多个控制信道，其中各基站的发送并不相互同步，在所述方法中，一个移动站在已经与两个或多个基站(BTS1、BTS2)建立一个同时的连接以后在进行过区切换时，使用相同的扩展码向所述的基站发送，并且其中由该基站接收的信号在一个基站控制器(BSC)或类似的装置中被组合。按照该方法，与移动站(MS)同时通信的基站(BTS1、BTS2)每个使用一不同的扩展码向该移动站发送，其中该移动站通过与其他单元无关的一个不同的瑞克接收单元接收、解调和组合每个用不同扩展码发送的信号，每个接收单元利用来自正接收的基站的信号进行同步，并且其中该移动站组合其从各基站接收并由不同瑞克接收单元解调的信号。

Description

码分多址蜂窝无线系统中 过区切换的方法和移动站
本发明涉及一种在码分多址(CDMA)蜂窝无线系统中进行过区切换的方法，该方法包括在每个网孔中至少一个基站与该网孔中移动站相连接，所述的连接包括一个业务信道和一个或多个控制信道，其中基站的发送并不相互同步，在所述方法中，一个移动站在已经与两个或多个基站建立一个同时的连接并同时进行过区切换以后，使用相同的扩展码向所述的基站发送，并且其中由该基站接收的信号在一个基站控制器或类似的装置中进行组合。
CDMA是一种多址方法，它基于扩频技术，除了现有的频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)方法之外，它一直仅应用在蜂窝无线系统中。CDMA具有超过现有方法的几个优点，例如，频率规划的频谱有效性和简单性。
在CDMA中，每个信号都由一个单独的伪随机序列组成，该伪随机序列对基频进行调制，同时扩展该数据信号的频带。几个系统用户的数据信号在同一频带上被同时发送。用户们根据被称作“扩展码”的伪随机序列彼此区分开。设在接收机中的相关器与所需要的信号同步，它们根据扩展码进行识别并使该信号的频带恢复到其原来的带宽。在理想的情况下，到达接收机的并含有错误扩展码的信号不相关，但会保持其宽的频带并在接收机中呈现噪声。由该系统使用的扩展码最好选择得使它们相互正交，也即它们彼此互不相关。
在一个典型的蜂窝无线环境中，一个基站与一个移动站之间的信号沿发射机和接收机之间的几条路径传播。这种多径传播主要是因信号从周围表面反射造成的。因沿不同路径传播的信号具有不同传输延迟，故它们到达接收机的时间不同。
在CDMA系统中通常使用的接收机是一种所谓的“瑞克接收机”(rake receicer)，它由一个或多个瑞克分支(即相关器)组成。各瑞克分支都是独立的接收单元，每个单元的功能是组合和解调一个多径传播的接收信号分量。瑞克分支的实现在“现代通信和扩频”(作者是G.Cooper和C.McCiGllem，McGraw—Hill，纽约，1986，Chapter12)中进行了详细描述。除了用来准备接收信号的各瑞克分支以外，一个CDMA接收机典型地包括至少一个分离搜索器分支，其功能是搜索由所需扩展码发送的信号中的不同信号分量和检测它们的相位。可以使每个瑞克分支与一个已沿一单独通路传播的信号分量相关，并且每个信号分量以不同的延迟到达该接收机。各瑞克分支通过给予该相关器有关所需扩展码及其相位的信息，而被控制。因各信号分量沿单独的通路传播，故它们也经常独立地衰减。在一个常规的CDMA接收机中，几个相关器的信号最好被组合，这样，尽管沿该无线通路的多径传播仍能获得高质量的信号。
本发明涉及在CDMA无线网中进行的过区切换。特别涉及一种所谓的“软过区切换”，它涉及一个移动站从一个基站到另一个基站的转换，以在传输期间该移动站同时与这两个基站通信。因一个CDMA网的功率控制是不稳定的，如果采用与其他系统(例如，GMS和NMT系统)相同的方式进行过区切换，在这些系统中在与新基站的新连接建立之前，与前一基站的连接被切断(硬过区切换)，故在CDMA中使用软过区切换。
在公知的CDMA无线通信系统中，实行软过区切换，以便两个(或多个)基站确切地把相同的信号发送给所考虑的移动台。该信号包括一个业务信道和相同的信令，并且在每个基站中与相同的扩展码相乘。这些已沿不同通路传播的信号在该移动台通过该瑞克接收机的不同分支接收，并在一个分集组合器中被组合。该瑞克接收机仅能够容易地组合那些具有大约20微秒延迟差到达的信号。因此，各基站必须具有一个准确的公用的基准时钟，即它们必须彼此精确地同步，以使它们按照信号以一足够小的时间差到达移动站接收机的方式对它们的传输进行定时。
各基站彼此间同步增加了系统建造中的费用。各基站必须具有某种精确的基准信号，以该基准信号为基础它们才能保持同步。例如一个从陆地或卫星无线导航系统接收的信号能够作为这样一种基准信号。除了该基准信号以外，相当不定的传输延迟(通常持续几个微秒)的补偿使得在该基站中需要缓冲这一事实也使得费用增加。
本发明的目的是使应用软过区切换并无需各基站同步成为可能。这样，可以使用比过去低的费用实现CDMA蜂窝无线网。
实现该目的是利用了上述的一种方法，该方法的特征在于，与移动站同时通信的多个基站使用各自不同的扩展码向该移动站发送，其中该移动站利用与其他单元无关的一个不同的瑞克接收单元接收、解调和组合每个用不同扩展码发送的信号，每个接收单元利用来自正接收的基站的信号进行同步，并且其中该移动站组合已经由各基站接收并由不同瑞克接收单元组合的信号。
本发明进一步涉及一个在CDMA系统中使用的移动站，所述系统每个网孔中至少一个基站，该基站与该网孔中各移动站连接，其中各基站的发送并不相互同步，在所述移动站中的接收机利用瑞克技术来实现。一个瑞克接收单元包括：一个控制单元和多个相关器(其输入是被接收的信号)，以及用于组合由不同分支接收的信号的装置。所述移动站包括用于调整发射功率的装置。本发明的移动站，其特征在于：该移动站包括至少两个独立的瑞克接收单元，和用于对自接收单元的输出提供的信号进行组合的装置。每个瑞克接收单元能够用从不同基站提供的信号进行同步，并能接收、解调和组合所述的信号。
在按照本发明所做的一个过区切换中，与该移动站通信的各基站向该移动站发送由一扩展码相乘的相同的业务信道信息，该扩展码对于每个基站是不同的。按照本发明，该移动站包括几个独立的瑞克接收单元，其中每个接收单元含有可能的几个相关器分支。各瑞克接收单元独立地与来自不同基站的信号保持同步。这样，由不同基站提供的信号间的延迟差减小到大约5毫秒。即使各基站彼此不同步，也能容易地达到这一结果。
下面将参照附图并参照实例对本发明作更详细地描述。
图1示出能够应用本发明的方法的蜂窝网部分的示意图；
图2示出移动站在两网孔间正进行过区切换的状态；
图3示出按照本发明的一个移动站的结构：
图4示出瑞克接收单元的结构。
图1示出CDMA蜂窝无线通信系统的部分的示意图。两个基站BTS1和BTS2由数字传输链路与基站控制器BSC相连接。基站BTS1的覆盖区形成了一个典型的无线网孔。两基站并不彼此同步。该基站控制器与该蜂窝网的其他部分以及固定网进行通信。
在图2所示的状态图中，移动站MS已建立了与服务于不同网孔的基站BTS1和BTS2的连接，以用于过区切换的目的。下面将通过举例对本发明进行描述，然而，本发明并不限于图2所示两个基站的情况。
该移动站通过使用已分配的扩展码发送它自己的信号21a和21b。与该移动站通信的两基站彼此无关地接收和解调该相同的信号。每个基站将它们接收的信号传送到基站控制器BSC，该BSC有选择性地接收更好的信号用于进一步传输。这种更好信号的选择能通过公知的方法实现，例如通过逐帧的方式，即根据由各基站发送的各帧，该基站控制器总是选择一个接收到的具有最好质量的信号。例如，信号功率或比特差错率可被用作质量的标准。
每个基站从该基站控制器接收将发送给该移动站的有效负载信息。两个基站使用它们自己的扩展码并且彼此无关地向该移动站发送它们的信号22a和22b。在本例中，该移动站的接收机包括两个相互独立的瑞克接收单元。该移动台的结构将在下面作更详细地讨论。该移动台通过分开的瑞克接收单元接收由两基站发送的每个信号，该瑞克接收单元彼此独立地起作用。每个瑞克接收单元与其正接收的信号同步，因而这些单元可以彼此不同步。由各瑞克接收单元接收的信号最好在扬声器之前被组合。这种组合可以用已知的各种方法实现。在每一瞬时，例如一个具有更好质量的信号能被选择。信号的质量可以通过例如信号功率或比特差错率的方式来进行监视。组合后的信号被D/A变换并提供给扬声器。
在按照本发明的方法中，该移动站具有两个分开的经不同基站到达该网络的独立的链路。两个连接的控制例如功率控制信令，被彼此独立地执行，也即即使在该业务信道中的例如话音信号的有效负载信息对于两个连接是相同的，但控制信道中的信息在两个连接之间是不同的。由于经两连接传送的信号是不同的，所以对于从两基站到该移动站的不同连接必须使用不同的扩展码。如果两扩展码是一样的，则两个连接会彼此干扰。
实际上，两个连接必须有一个较高等级的控制，如果必要，它建立一个链路，而当不再需要时将其另一链路断开。这种控制与在一同步CDMA蜂窝无线通信系统中使用一公知方法进行的软过区切换时所执行的控制方式相同。
图3示出本发明的移动站的简化结构。在该移动站的发信机30中，来自送话器的信号经话音编码器33提供给信道编码器34，然后在方框35中该信号与扩展码相乘。再后，该信号经RF(射频)部分36和放大器37被提供给天线38。
在该移动站的收信机31中，由天线38接收的信号经RF部分后提供给A/D(模/数)变换器44。从那里该信号被提供到瑞克接收单元41和42，它们用各自的扩展码单独地乘以所接收的信号和对该信号解调。
图4示出一个瑞克接收单元的结构。每个瑞克接收单元可以包括几个瑞克相关器分支51a至51c和一个搜索器分支50。此外，该单元包括用于便于组合和解调不同分支的信号的装置52，和用于控制该接收单元的内部功能的装置53。
该移动站还包括装置40，来自各瑞克接收单元的信号被提供给它，并且这些信号最好在该装置中被组合。这可通过例如在每一瞬时选择一更好的帧，或通过某些其他公知的方法来实现。组合并的信号提供给扬声器39。
各瑞克接收单元还输出功率控制信号，该信号被提供给功率控制装置43。与该移动站通信的每个基站经其自己的连接向该移动站发送其自己的功率控制命令。该功率控制装置从给定的功率控制命令中选择在每一状态中适合的命令，并控制该发信机30的放大器37。从给定的命令中有可能选择一个使该移动站具有最低发射功率的命令，以保持整个蜂窝网稳定的功率控制。
该移动站还包括用于控制前述各单元的装置46。
尽管上面参照附图和实例对本发明进行了描述，但很清楚，本发明并不仅限于此，在所附权利要求书限定的本发明的精神范围内，可以多种方法对本发明进行改进。

Claims (7)

1. 一种在码分多址(CDMA)蜂窝无线通信系统中进行过区切换的方法，该系统包括在每个网孔中至少一个与该网孔中各移动站(MS)连接的基站(BTS1、BTS2)，所述的连接包括一个业务信道和一个或多个控制信道，其中各基站的发送并不相互同步，其中，
一个移动站在已经与两个或多个基站建立一个同时连接以后，在进行过区切换时，使用相同的扩展码向所述的基站发送，和其中
由该基站接收的信号在一个基站控制器(BSC)或类似的装置中被组合，其特征在于：
与移动站(MS)同时通信的基站(BTS1、BTS2)使用各自的不同的扩展码向该移动站发送，和其中
该移动站利用与其他单元无关的一个不同的瑞克接收单元接收、解调和组合每个用不同扩展码发送的信号，每个接收单元利用来自其正接收基站的信号进行同步，及其中
该移动站组合其从各基站接收并由不同瑞克接收单元组合的信号。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，由各基站(BTS1、BTS2)发送给移动台(MS)的信号中的业务信道的容量对于每个连接是相同的。
3. 根据权利要求1的方法，其特征在于，由各基站(BTS1、BTS2)发送给移动台(MS)的信号中的控制信道的容量对于每个连接是不同的。
4. 根据权利要求1的方法，其特征在于，由各基站(BTS1、BTS2)发送给移动台(MS)的信号中的同步差不大于5毫秒。
5. 一种在CDMA系统中使用的移动站，所述系统包括在每个网孔中至少一个与该网孔中各移动站(MS)连接的基站(BTS1、BTS2)，其中各基站的发送并不相互同步，在所述移动站中的接收机通过瑞克技术来实现，一个瑞克接收单元包括一个控制单元(53)和其输入为被接收信号的多个相关器(51a至51c)，以及用于合并由不同分支接收的信号的装置(52)，所述移动站包括用于调整发射功率的装置(37)，其特征在于，该移动站包括：
至少两个独立的瑞克接收单元(41、42)，每个瑞克接收单元能够用从一不同基站提供的信号进行同步，并能接收、解调和组合所述的信号，和
用于对自接收单元的输出提供的信号进行组合的装置(40)。
6. 根据权利要求5的移动站，其特征在于，该移动站包括用于根据由各接收单元接收的控制命令选择所需发送功率的装置(43)。
7. 根据权利要求6的移动站，其特征在于，按照由各接收单元接收的将给出最低发送功率的控制命令选择所需的发送功率。
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