CN1136752C - 提供改进的越区切换能力的蜂窝通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种提供改进的越区切换能力的蜂窝通信系统和方法，减少越区切换期间静音。越区切换期间，该系统同时监视在第一信道上来自服务网孔点和在第二信道上来自目标网孔点二者的接收信号，并输出包含信息信号的接收信号。另外，该系统在第一信道上经服务网孔点和在第二信道上经目标网孔点同时向移动单元发送信息信号。

Description

提供改进的越区切换能力的蜂 窝通信系统和方法

本发明涉及蜂窝通信系统，特别是，本发明涉及在网孔点之间提供改进的越区切换的蜂窝通信系统。

传统的蜂窝电话系统使用所分配的分成无线信道的频带经服务区提供无线通信。每个网孔包含一个为该网孔提供无线通信的相关网孔点。网孔点包括，特别是用于与移动电话建立无线通信的无线发射机和无线接收机。每个网孔点直接或通过一个基站(网孔点)控制器耦合到诸如移动电话交换局(MTSO)之类的系统控制器。

在传统蜂窝电话系统中，越区切换使得在移动电话跨越两个网孔之间的边界时使呼叫继续。图1说明传统的越区切换顺序。为简便起见，假设网孔点直接连到MTSO。然而，可以理解，模拟越区切换顺序将应用在采用基站控制器的系统中。

参考图1，当处理呼叫的网孔点(服务网孔点)确定从移动电话接收的信号强度降低到低于预定阈值时，开始进行从一个网孔点到另一个网孔点的越区切换。(步骤105)。低信号强度指示表明该移动电话靠近网孔的边界。当信号电平降低到低于预定阈值时，服务网孔点向MTSO发送越区切换请求(步骤110)。

与此响应，MTSO向服务网孔点和其邻近网孔点发送一定位测量请求(步骤15)，以确定哪个网孔点以最大信号强度接收该移动电话的信号。与此响应，邻近网孔点采用扫描接收机在规定信道上确定来自移动电话的信道强度。邻近网孔点以及服务网孔点向该MTSO发送“定位测量响应”(步骤120)。如果邻近网孔点向MTSO报告更大的信号电平，则尝试越区切换到该网络点(目标网孔点)。

为尝试越区切换，MTSO向目标网孔点发送新信道建立请示。与此响应，目标网孔点确认表明新信道准备接收该移动电话的新信道建立请求(步骤130)。然后，MTSO通过向服务网孔点发送越区切换命令开始越区切换(步骤135)。与此响应，该服务网孔点向移动电话发送越区切换命令，命令其从当前信道切换到新信道(步骤140)。然后，移动电话向服务网孔点发送越区切换命令确认(步骤145)。服务网孔点接收到该确认时向MTSO发送一个确认(步骤150)，MTSO将该呼叫从该服务网孔点切换到目标网孔点并释放旧信道(步骤152)。

与此同时，在移动电话发送越区切换命令确认之后(步骤145)，该移动电话切换到第二信道。到位时，该移动电话向目标网孔点，发送“在信道上移动”信号(步骤155)，该目标网孔点又向MTSO发送“在信道上移动”信号(步骤160)。如果该MTSO未预先接收到越区切换命令确认(例如由于衰减或失真)，该MTSO则将呼叫从服务网孔点切换到目标网孔点并在接收到“在信道上移动”信号时释放旧信道(步骤152)。

在图1所描述的越区切换顺序部分过程中，当它们的呼叫从服务网孔点越区切换到目标网孔点的过程中系统用户经历静音周期。随着系统经营者通过收缩网孔、建立分区、和展开微网孔重新构成其系统以满足需求的增长，越区切换频率和合成的静音增加，特别是在人口稠密区。通信由于静音的持续时间而明显劣化。例如，在涉及到数据传送的通信中，由静音造成的中断会影响可靠性，迫使某些移动用户采用特殊的调制解调器设备以确保数据完整性。此外，即使在普通通话中，超过250毫秒的间隙通常会被大多数用户注意到。

在传统的越区切换中，从移动电话接收越区切换命令(步骤140)直到移动电话完成发送“在信道上移动”信号(步骤155)这段时间该移动电话的话音被静音。该静音持续时间的范围从时分多址(TDMA)系统中的100毫秒到高级移动电话(AMPS)系统中的250毫秒。由于该周期由移动电话本身的特性确定(例如所采用的无线接口标准和频率会成器速度)，如不采用特定的移动设备几乎不能缩短该周期。

在切换侧，从移动电话接收越区切换命令(步骤140)到移动电话完成发送“在信道上移动”信号(步骤155)或稍迟的响应越区切换确认切换网络路径(步骤150)的时间内话音被静音。如果MTSO末接收越区切换确认(例如，由于衰减或失真)，直到响应“在信道上移动”信号或稍后的来自旧信道的该移动不再出现的指示切换该网络路径为止话音被静音。如果该移动在网络路径切换之前到达新信道，由移动电话本身产生的静音周期可扩大到150毫秒或更长。

授予Gihouse等人并转让给Qualcomm公司的美国专利No.5，101，501描述了一种使用“软越区切换”技术可减少越区切换期间某些静音的码分多址(CDMA)蜂窝系统。根据该技术，服务和目标网孔点在逐帧基础上监视同一信道的相同帧，选择器估算两个帧并选择质量最好的帧。由于相邻网孔点可使用相同的无线信道并同时监视移动电话的相同发送，这在CDMA系统中是可能的。同样，在相反方向，服务和目标网孔点同时向移动电话发送。虽然该软越区切换技术在减小越区切换期间某些静音，它取决于CDMA的基础结构和编码，并且不能在现有的AMPS和TDMA系统中工作。

授予Uddenfelt并转让给Telefonaktiebolaget LM Ericsson的美国专利5,327,577和5,109,528是一种在蜂窝通信系统中降低静音的越区切换技术。然而，这些专利中的系统的大部分依赖于自适应信道分配系统，其中至少某些无线信道对相邻网孔点是公用的。因此，与CDMA系统一样，这些技术通常不与现有AMPS和TDMA系统兼容。

为减少静音问题，一些现有AMPS系统使用越区切换期间经目标和源网孔点组合话音的会议电话桥路。对于损失越区切换确认减小静音，将会议电话桥路切换入呼叫或切换出呼叫的动作本身会中断网络路孔造成越区切换之前和之后的暂时静音。此外，由于会议电话桥路不支持编码话音，例如TDMA系统中使用的矢量和激励线性预测(VSELP)编码，通常仅适用于AMPS系统。会议电话桥路也意味着大量的特殊设备投资并且必设计成支持越区切换活动的峰值而不降低对移动用户的服务等级。

因此，仍然需要一种提供改善的越区切换能力以便在网孔点之间越区切换期间减少静音并与现有蜂窝电话系统和标准兼容，不引起与会议电话桥路相关缺陷的蜂窝通信系统和方法。

因此，本发明的目的在于一种提供改进的越区切换能力以便基本上消除由现有技术的局限和缺陷引起的一种或多种问题的蜂窝通信系统。

本发明的一个目的是提供一种蜂窝通信系统和方法以减少网孔点间越区切换期间用户所遇到的静音。

本发明的另一个目的是提供一种蜂窝通信系统和方法，它提供改进的越区切换能力以便与现有蜂窝电话系统，包括AMPS和TDMA系统兼容。

本发明的再一个目的是提供一种蜂窝通信系统和方法以使网孔点间越区切换期间网络路径中的中断最小。

本发明的再一个目的是提供一种蜂窝通信系统和方法以减少对移动数据传输的特殊调制解调器设备的需求。

本发明的再一个目的是提供一种蜂窝通信系统和方法，它提供改进的越区切换能力而不引起展开CDMA技术的成本和风险。

本发明附加目的和优点将在下文的描述中部分地说明，从该描述中部分是显而易见的，或可通过本发明的实施了解。通过所附权利要求中提出的具体部件、方法步骤，和其组合可实现和达到本发明的目的和方法。

为实现上述目的并根据本发明的目的，如这里实施和概括描述的，本发明包括在蜂窝通信系统中从在第一信道上的服务网孔点到第二信道上的目标网孔点在一个移动单元和另一个单元之间越区切换通信的方法，其中该移动单元正在向另一单元传送第一信息信号并且另一个单元正在向该移动单元传送第二信息信号。该方法包括下列步骤：同时监视在第一信道上来自服务网孔点的第一接收信号和在第二信道上来自目标网孔点的第二接收信号，并将所选信号发送到另一单元。所选择的信号包括第一或第二接收信号。

该方法进一步包括下列步骤：经服务网孔点在第一信道上向移动单元发送越区切换命令，以切换到第二信道，经目标网孔点在第二信道上接收来自移动单元的“在信道上移动”的信号。响应该“在信道上移动”的信号，终止监视步骤、选择步骤、和发送所选信号步骤，并向另一个单元发送第二接收信号。

此外，这里所实施和概括描述的，本发明包括一蜂窝通信系统，用于在一个移动单元和耦合到所述系统的另一个单元之间使用分配的分成无线信道的频带传送信息信号。该系统包括一个系统控制器，多个连到所述系统控制器的网孔点，和在该移动单元和另一个单元之间从第一信道上的服务网孔点向第二信道上的目标网孔点越区切换通信的装置。该越区切换装置包括用于同时监视来自第一信道上服务网孔点的第一接收信号和来自第二信道上目标网孔点的第二接收信号的装置，以及向另一单元发送所选信号的装置。所选信号包括第一或第二接收信号。

上面的一般性描述和下面的详细描述仅作为实例和说明，并不是如所附权利要是对本发明的限定。

与该叙述结合并构成其一部分的附图说明了本发明的实施例并与该描述一起解释本发明的原理。附图中：

图1是常规越区切换顺序的示意图；

图2是本发明通信系统的方框图；

图3是图2中说明的通信系统选择器的方框图；

图4是本发明越区切换方法的流程图。

图5是图2中说明的系统200的正常操作期间建立的通信链路；

图6是图4中说明的越区切换方法的步骤445之后建立的通信链路；

图7是图4中说明的越区切换方法完成后建立的通信链路。

现在详细说明本发明的优选实施例，其实例在附图中说明。在整个附图部分涉及到相同或类似的部件尽可能采用相同的参考标号。

本发明的通信系统在图2中示出并且通常用参考标号200表示。通信系统200采用所分配的分成无线信道的频带在服务区域范围内提供无线通信。通信系统200最好采用标准AMPS或TDMA蜂窝系统的标准的公约。例如，在AMPS标准下，25MHz的带宽分成832个30KHz带宽的频道。通信系统200的许多细节在本领域中是已知的而与本发明的具体内容无关。因此，为简化起见省略某些细节。

如这里所体现的并参考图2，通信系统200包括一个系统控制器205，用于连到公共电话交换网(PSTN)208。通信系统200进一步包括多个地理上分开的网孔点210。每个网孔点210被分配一组频道。该信道是以使同信道干扰的可能性最小的方式分配给网孔点210的。因此，在一个网孔点210中使用的信道通常不以可产生同信道干扰的传输特性在相邻网孔点或其它网孔点中使用。在一般的应用中，系统200包括大量网孔点210。然而，由于对于或少或多的网孔点系统操作基本相同，该描述参考三个网孔点210。

每个网孔点210包括用于与移动单元220建立无线通信的无线发送和接收设备(未示出)。网孔点210经数据发送系统215连到系统控制器205，该数据发送系统215可以是例如，该技术领域中已知的微波链路、光纤、或有线。同样，系统控制器205经数据传输系统218连到PSTN208。

如图2所示，系统控制器205直接连到网孔点210。作为替换，系统控制器205经一个或多个基站控制器(未示出)连到网孔点210。该结构在与本发明同日递交的题为“使用代码转换器提供蜂窝通信服务的系统和方法”的Donald V.Hanley和Jerry J.Parker的US专利申请中被进一步描述，这里引入该申请作为参考。系统控制器205最好是如本领域中已知的MTSO、移动电话交换中心(MTSC)、或移动电话交换机(MTX)。例如，系统控制器205可包括一个DMS-MTX系统控制器，如比方电讯公司销售的。

本发明的通信系统200还包括一个选择器230。选择器230经接线235耦合到系统控制器205。图3进一步说明了选择器230。如图3所示，选择器230包括一个控制开关320操作的检测器315。开关输出325连到解码器330，用于将经开关输出325输入的无线信号转换成经接线335从解码器330输出的脉码调制(PCM)信号。例如，在本发明的通信系统200采用自适应差分脉码调制(ADPCM)的情况下，解码器330将ADPCM信号转换成PCM信号。在通信系统200采用TDMA标准的情况下，解码器330将VSELP编码转换成PCM。另一方面，在通信系统200采用直接产生PCM标准(例如，常规AMP S信令)的情况下，选择器230不包括解码器。

检测器315监视经接线305(S)和305(t)输入到选择器230的两个信号。对于AMPS系统，检测器315适合于使用本领域已知的话音激话检测(VAD)或任何类似技术连续地选择带有最高话音能量电平的信号。对于TDMA系统，检测器315在逐帧的基础上选择最好的话音取样以发送到解码器330。检测器315控制开关320以便经开关输出325和解码器330从接线335输出所选的信道。由于本发明的相邻网孔点210不使用普通信道，并且由于移动单元220不同时在多个信道上进行发送，话音信号通常不同时出现在两条接线305(S)和305(t)。因此，在一般操作中，检测器315在包含话音的信号和零信号或包含噪声或失真的信号之间选择。

选择器230进一步包括到编码器360的接线340，用于将经接线340输入的信号转换成通信系统200采用的标准。编码信号输出到开关输入端363。例如，在本发明的通信系统200采用ADPCM标准的情况下，编码器360将PCM信号转换成ADPCM系统。在通信系统200采用TDMA标准的情况下，编码器360将PCM信号转换成VSELP信号。另一方面，在通信系统200采用直接使用PC M标准(例如，常规AMPS信令)的情况下，选择器230中不包括编码器。选择器230进一步包括一个开关363，用于将开关输入端连接到接线350(S)和350(t)之一或全部。另一方面，开关363将开关输入端持续地连到两条接线350(S)和350(t)。系统控制器205经接线235控制开关363。选择器230的接线305(S)、305(t)、335、340、350(s)和350(t)经接线235耦合到系统控制器205。

在通信系统200的正常操作中(即，当系统200不尝试越区切换)，移动单元220经被指定为网孔点210’的网孔点210之间与另一个单元240传送信息信号(即，携带可识别或可用信息的信号)。网孔点210’是已知的服务网孔点。另一个单元240可以是经PSTN208连到系统200的陆线用户。另一方面，另一单元240可以是经网孔点210之一连到系统200的另一个移动单元。借助使用设定分配给服务网孔点210’的第一无线信道的移动单元210在移动单元220和另一个单元240之间进行通信。

移动单元220和另一个单元240之间的通信是双向的。因此，移动单元220向另一个单元240传送第一信息信号，与此同时，另一个单元240向移动单元220传送第二信息信号。然而，有时第一和第二信息信号中的一个或二者可以包含静音或零信号。第一和第二信息信号可以包括话音，信息、或任何类型的数据。

由移动单元220通过第一无线信道向网孔点210’发送第一信息信号，网孔点210’经数据传输系统215’向系统控制器205发送第一信息信号。系统控制器205将从服务网孔点210’接收的信号(第一接收信号)连到选择器230的接线305(S)。在系统200的正常操作中，第一接收信号是第一信息信号。此外，在正常操作中，设定开关320连续地将触点305(S)连到开关输出端325，而与检测器315无关。因此，解码器330解码第一信息信号并在接线335将其作为PCM信号输出。接线335经系统控制器205和PSTN208耦合到另一个单元240。

第二信息信号经PSTN208和传输系统218从另一个单元240发送到系统控制器。系统控制器205将第二信息信号连到选择器230的接线340。编码器360对第二信息信号编码，并将其作为编码信号输出到开关输入端363。在系统200的正常操作中，将开关345设定成经接线350(s)，而不经接线350(t)连续地输出第二信息信号。接线350(s)经系统控制器205和数据传输系统215’耦合到网孔点210’。网孔点210’在第一信道上向移动单元200发送第二信息信号。

图5说明系统200正常操作期间建立的通信链路。经PSTN 208、接线218、系统控制器205、接线235、选择器230、数据传输系统215’、和服务网孔点210’利用第一信道在移动单元220和另一个单元240之间建立双向通信链路。

正常操作期间，如果服务网孔点210’确定从移动单元220接收的信号强度下降到低于预定阈值，则开始越区切换并且系统200的上述正常操作改变如下。图4示出说明本发明越区切换方法的流程。优选的越区切换方法通常如400所示。

在越区切换方法400中，系统200以正常操作开始，(步骤402)。当从移动单元220接收的信号电平下降到低于预定阈值时，服务网孔点210’向系统控制器205发送越区切换请求(步骤405)。与此响应，系统控制器205向服务网孔点210’和与服务网孔点210’相邻的其它网孔点210发送“定位测量请求”以确定哪个网孔点210以最大信号强度接收移动单元的信号(步骤410)。

与此响应，相邻的网孔点210采用扫描接收机确定在第一信道上移动单元220的信道强度。相邻网孔点210以及服务网孔点210’向系统控制器205发送“定位测量响应”(步骤415)。如果相邻网孔点210向系统控制器205报告更好的信号电平，则选择该网孔点作为目标网孔点，表示为网孔点210″，尝试向该网孔点进行越区切换(步骤420)。从由目标网孔点210″使用的该组空闲信道中选择第二信道(步骤425)。

一旦确定目标网孔点210’和第二信道，系统控制器205将在第二信道上从该网孔点210’接收的信号(第二接收信号)耦合到选择器230的接线305(t)(步骤430)。系统控制器205设定开关320以使检测器315同时监视第一和第二接收信号(步骤435并连续地选择包含信息信号的接收信号，使所选信号连到开关输出端325并经接线235、系统控制器205、接线218、和PSTN 208发送到另一个单元240(步骤440)。

系统控制器205还设定开关345，以使第二信息信号同时经接线350(s)和350(t)。接线350(t)经接线235、系统控制器205、和数据发送系统215″耦合到目标网孔点210″。网孔点210’在第二信道上向移动单元220发送第二信息信号。因此，同时在第一信道上经服务网孔点210’和在第二信道上经网标网孔点210″发送第二信息信号(步骤445)。

图6说明越区切换方法400的步骤445之后建立的通信链路。经PSTN208、接线218、系统控制器205、接线235、选择器230、数据传输系统215’，和使用第一信道的服务网孔点210’在移动单元220和另一个单元240之间建立双向通信链路。另外，经PSTN 208、接线218、系统控制器205，接线235、选择器230、数据传输装置215″、和目标网孔点210”在第二信道和另一个单元240之间建立双向通信链路。然而，由于移动单元220不同时在多个信道上发送信号或同时在多个信道上接收信号，实际上不会同时在两个所建立的链路上进行通信。

回来再参考图4，系统控制器205向服务网孔点210’发送越区切换命令，服务网孔点210’又在所述第一信道上向移动单元220发送越区切换命令，以便切换到所述第二信道(步骤450)。与此响应，移动单元220在第一信道上发送越区切换确认(步骤455)。系统控制器205在所述第二信道上经服务网孔点210’接收该确认。然后移动单元220切换到第二信道(步骤458)，并在第二信道上经目标网孔点210″向系统控制器205发送“在信道上移动”信号(步骤460)。

响应该“在信道上移动”信号，系统控制器205设定开关320以将连接器305(t)连接到开关输出端325，而与检测器315无关，并设定开关345，以使第二信息信号经接线350(t)而不是接线350(s)输出。于是，系统控制器205终止监视第一和第二接收信号(步骤465)，终止在第一和第二接收信号之间进行选择(步骤470)，并终止发送所选信号的步骤(步骤475)。此外，系统控制器205终止同时经第一信道上的服务网孔点210’和第二信道上的目标网孔点210”二者的第二信息信号的传输(步骤480)。

图7说明越区切换方法400完成后建立的通信链路。经PSTN 208、接线218、系统控制器205、接线235、选择器230、数据传输系统215”、和使用第二信道的目标网孔点210”在移动单元220的另一个单元240之间建立双向通信链路。

回来参考图4，此刻，系统200已完成越区切换并再次进入正常操作(步骤420)。仅有的差别在于网孔点210”现在作为服务网孔点和接线305(S)和305(t)以及接线350(S)和350(t)在标识上反向。

很显然，本领域技术人员在不脱离本发明范围或精神的情况下可在计算机系统和本发明的方法中做出各种改进和变化。此外，从具体说明考虑以及这里公开的本发明的实施，本发明的其它实施例对本领域的普通技术人员是显而易见的。该具体说明和实例仅作为示例，本发明的真正范围和精神将由所附权利要求表示。

Claims (12)

1.在包括系统控制器和多个耦合到所述系统控制器的网孔点的蜂窝通信系统中，其中一个移动单元和另一个单元在第一信道上经所述网孔点之一作为服务网孔点传送信息信号，所述移动单元向所述另一个单元传送第一信息信号，所述另一个单元向所述移动单元传送第二信息信号，一种在所述移动单元和所述另一个单元之间从所述第一信道上的所述服务网孔点向第二信道上的所述目标网孔点之一越区切换通信的方法，该方法包括步骤：

接收来自在所述第一信道上与所述移动单元相通信的所述服务网孔点的切换请求；

相应于所述切换请求由所述多个网孔中选择所述目标网孔点；

将所述第二信息信号同时经由在所述第一信道上的所述服务网孔点和经由在所述第二信道上的所述目标网孔点进行传输；

同时监视在所述第一信道上来自所述服务网孔点的第一接收信号和在所述第二信道上来自所述目标网孔点的第二接收信号；

向所述另一个单元发送所选的信号，如果所述第一接收信号的信号强度大于所述第二接收信号的信号强度，则所述的所选信号包括所述第一接收信号，或者如果所述第二接收信号的信号强度大于所述第一接收信号的信号强度，所述的所选信号包括所述第二接收信号；

在所述第一信道上经所述服务网孔点向所述移动单元发送越区切换命令；

在所述第二信道上经所述目标网孔点从所述移动单元接收“在信道上移动”信号；和

响应所述“在信道上移动”信号，终止所述同时传输步骤、所述监视步骤，所述选择步骤，和所述发送所选信号的步骤，并响应于所述“在信道上移动”信号来将所述第二信息信号经由在所述第二信道上的所述目标网孔点进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二信道与所述第一信道不同。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述蜂窝通信系统使用AMPS通信标准。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一和第二信息信号包括PCM编码话音。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一和第二信息信号包括PCM编码数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述蜂窝通信系统使用TDMA通信标准。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一和第二信息信号包括VSELP编码话音。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一和第二信息信号包括VSELP编码数据。

9.一种蜂窝通信系统，使用所分配的分成天线信道的频带在一个移动单元和耦合到所述系统的另一个单元之间传送信息信号，包括：

一个系统控制器；

多个连到所述系统控制器的网孔点；和

在所述移动单元和所述另一个单元之间从第一所述信道之一上的所述网孔点之一的服务网孔点向在第二所述信道之一上的所述网孔点之一的目标网孔点越区切换通信的装置，所述越区切换装置包括：

同时发送在所述第一信号上经所述服务网孔点和在所述第二信道上经所述目标网孔点从所述另一个单元传送的第二信息信号的装置；

同时监视在所述第一信道上来自所述服务网孔点的第一接收信号和在所述第二信道上来自所述目标网孔点的第二接收信号的装置；和

向所述另一个单元发送所选的信号的装置，如果所述第一接收信号的信号强度大于所述第二接收信号的信号强度，则所述的所选信号包括所述第一接收信号；如果所述第二接收信号的信号强度大于所述第一接收信号的信号强度，则所述的所选信号包括所述第二接收信号。

10.根据权利要求9所述的通信系统，其中所述第二信道与所述第一信道不同。

11.根据权利要求9所述的通信系统，其中所述系统使用AMPS通信标准。

12.根据权利要求9所述的通信系统，其中所述系统使用TDMA通信标准。

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