CN1154274C - 码分多址系统中压缩模式的控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种码分多址移动通信系统中移动台压缩模式的控制方法及其装置，其特点是，采用切换类型的优先级顺序安排和方法，控制移动台尽量进行软切换，如果软切换的目标小区没有软切换需要的容量，或者需要切换进入的小区由于网络规划的原因而没有与激活频率相同的频率，则使用异频硬切换。可有效的减少压缩模式的使用频度，从而减小系统控制的复杂度和传输信令的负担，并减小压缩模式的使用对系统容量的影响。

Description

码分多址系统中压缩模式的控制方法及其装置

本发明涉及码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统中硬切换测量所需要的压缩模式的使用和控制方法及各种切换类型的优先级顺序安排和方法。

CDMA是一种扩频通信技术。扩频通信技术在初期主要运用于军事通信，由于其卓越的性能，在民用通信领域也将获得广泛的应用。现在已经有商用的CDMA蜂窝移动通信系统运行在电信网中。

现有的蜂窝移动通信系统中，为了提高频谱资源的利用率和整个系统的容量，使系统中基站的射频功率局限于一定的范围(小区)之内。当移动台离开一个小区进入另外一个小区，此移动台所接收到的原来小区的信号必然越来越弱，而它所接收到的正在进入小区的信号也就将越来越强。为了保持移动台的通信质量，必需将对该移动台的接续由原来的基站切换到新进入的信号较强的基站，这就是蜂窝移动通信系统中切换的概念。

切换的策略有网络控制切换、移动台辅助切换、移动台控制切换等策略，最初的蜂窝移动通信系统一般采用网络控制切换的策略。而更新的系统，如GSM，IS-95系统等都采用移动台辅助切换的策略。在3G-WCDMA中也采用移动台辅助切换的策略。

在移动台辅助切换的策略中，移动台和基站分别对前向和反向信道的质量(如RSSI、SIR或者BER等)进行测量，并分别将测量结果上报给网络，网络根据测量结果进行切换判决。因此，在移动台辅助切换的策略中，移动台需要不断测量前向信道的质量。

在传统的时分多址(TDMA)蜂窝移动通信系统中，移动台一般每N个时隙占用一个时隙进行通信，而在其它时隙处于″空闲″状态。由于一般的移动台只有一个射频接收机，因此移动台可利用这些空闲状态对目标频率进行测量，以便移动台向网络报告目标频率的信道状况。

但是，区别于TDMA系统，在码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统中，相邻小区可能使用相同的频率，以便进行软切换，而且不同移动台也不再分时隙使用频率。这样对于CDMA系统中的移动台来说，它们不再具有象TDMA中那样的″空闲时间″来测量目标频率。因此，必须采用其它方法实现对目标频率的测量。而对于只有一个接收机的移动台，无法同时测量两个不同频率的信号。如果需要获知异频信号的强度，就必须使用下行压缩模式，而压缩模式的频繁使用不但增加控制的复杂度和传输信令的负担，而且还会对系统的容量造成影响。

如图1所示，在下行压缩模式中，通过码打孔等技术来形成一段时间的传输数据″缝隙″，在这段缝隙中，基站不向移动台传输任何数据。移动台可利用该缝隙将其射频接收机转换到需要监视的目标频率，对目标频率进行测量。但是，压缩模式对于系统性能有如下影响：

(1)码打孔等技术降低了数据的冗余度，按照信息论原理，为了弥补这种损失，打孔后的数据必须以功率P^发射(其中P为未压缩帧的发射功率，t为压缩率)，该功率的增加将影响系统的性能。

(2)在压缩模式中，会造成发射功率的跳变，该跳变引起的波动将降低系统的性能。

(3)压缩模式不仅用于对目标频率的测量，还将用于移动台与目标频率建立同步。因此，压缩模式的″缝隙″时间将较长。

鉴于以上几点原因，减少压缩模式的使用频率将至关重要。但是在现有的文献和专利中，仅谈到在合适的时候使用压缩模式，而没有介绍控制及减少压缩模式使用频率的方法。

本发明的目的就是为了克服现有系统中移动台频繁使用压缩模式、而使系统的容量造成影响的缺陷而提出的一种CDMA系统中压缩模式的控制方法及其装置。该方法及其装置能有效的减少压缩模式的使用频度，从而减小系统控制的复杂度和传输信令的负担，并能够减小压缩模式的使用对系统容量的影响。

实现本发明目的的技术方案是：一种码分多址移动通信系统中移动台压缩模式的控制方法，其特征在于，采用切换类型的优先级顺序安排的方法，控制移动台尽量进行软切换，包括以下步骤：

(1)移动台不断的对有效集中小区的导频进行测量，同时不断的测量和监视软切换的目标小区的导频，并将测量结果上报网络；

(2)网络根据移动台测量的结果来作出移动台是否能够进行软切换的判决：

如果能进行软切换，网络控制移动台不进入下行压缩模式；

如果不能进行软切换，并且有效集中小区的导频强度已经足够小，网络控制移动台进入下行压缩模式；

(3)进入压缩模式后，移动台仍然不断的测量和监视软切换的目标导频，一旦出现满足软切换条件的导频，就立即停止压缩模式，并优先进行软切换；或，

(4)进入压缩模式后，让移动台同时利用下行压缩模式的″缝隙″对硬切换的目标频率进行测量和监视；当网络判断出该移动台已经不能进行软切换并且硬切换的目标频率满足硬切换的条件时，就控制该移动台进行硬切换。

上述方法中，所述的软切换具有比硬切换更高的优先级。

上述方法中，正在进行软切换的移动台不进入压缩模式。

上述方法中，所述的步骤(2)中能进行软切换的条件是：当目标小区中规划有该移动台所正在通信使用的频率，而且该频率上具有可供该移动台软切换的资源，当移动台接收到目标小区的信号足够强，控制该移动台进行软切换。

上述方法中，所述的步骤(2)中不能进行软切换的条件是：当目标小区中没有规划该移动台正在通信使用的频率，或者规划有这个频率但是这个频率上没有足够供此移动台进行软切换的资源；当移动台有效集中只有一个导频，而且此导频的强度足够小，控制该移动台进入下行压缩模式。

上述方法中，所述的进入压缩模式的有效集中导频数为1；进入软切换模式的有效集中导频数为大于1。

上述方法中，所述的移动台接收到目标小区的信号足够强是指大于一个预设门限。

上述方法中，所述的移动台接收到有效集中小区导频的强度足够小是指小于另一个预设门限。

用于实现上述控制方法的装置，包括一个切换控制器，该切换控制器设在基站控制器中；所述的切换控制器包括一比较单元、一切换控制单元、以及一压缩模式启动控制单元；其特点是，比较单元的输入端与源小区导频信号及预设门限信号连接，其输出端与切换控制单元相连，切换控制单元的输出与压缩模式启动控制单元相连，通过将源小区导频信号和预设门限信号进行比较来控制压缩模式的启动和停止。

上述装置中，所述的比较单元包括至少三个比较器，其第一比较器的输入端与源小区导频信号和一预设门限信号连接，第二比较器的输入端与源小区导频信号和另一预设门限信号连接，第三比较器的输入端与同频目标小区导频信号和另一预设门限信号连接；所述的切换控制单元包括有效集导频发生器、有效集导频大小判决模块、软切换模块，第一比较器的输出端与有效集导频大小判决模块连接，第二、第三比较器的输出端与软切换模块连接，软切换模块的输出端与有效集导频发生器连接，有效集导频发生器的输出与有效集导频大小判决模块连接；所述的压缩模式启动控制单元包括压缩模式控制器、硬切换测量模块、及硬切换模块，所述的压缩模式控制器的输入端与切换控制单元的有效集导频大小判决模块的输出端连接，压缩模式控制器的输出端与硬切换测量模块的输入端连接，硬切换测量模块的输出端与硬切换模块连接。

由于本发明采用了以上的技术方案，采用切换类型的优先级顺序安排和方法，控制移动台尽量进行软切换，如果软切换的目标小区没有软切换需要的资源，或者需要切换进入的小区由于网络规划的原因而没有与激活频率相同的频率，则使用异频硬切换。进行异频硬切换测量所需要的压缩模式在网络判断出已经不能进行软切换时才采用，因此，可以有效的减少压缩模式的使用频度，从而减小系统控制的复杂度和传输信令的负担，并减小压缩模式的使用对系统容量的影响。

本发明的具体特征、性能由以下的实施例及其附图进一步说明。

图1是已有技术压缩模式帧结构及发射功率示意图。

图2是已有技术两小区布置示意图。

图3是本发明移动台所接收到的两个基站的信号强度及各种门限示意图。

图4是本发明实现以上方法的装置。

图5是本发明基站布置及频率配置的实施例之一示意图。

图6是上述实施例的切换及压缩模式控制流程示意图。

图7是本发明实施例基站布置及频率配置实施例之二的示意图。

图8是上述实施例的切换及压缩模式控制流程示意图。

请参阅附图。

CDMA蜂窝移动通信系统具有区别于传统硬切换技术的软切换技术。相对于硬切换，软切换具有掉话率低、切换时不产生通信中断等优点。但是软切换只能用于激活频率和目标频率相同的情况。

现有技术情况如图2所示，当一个移动台从基站1移动到基站2，其所接收到的基站1的信号为图3中的BS1曲线，而接收到基站2的信号为图3中的BS2曲线。移动台在移动的过程中要经过A、B、C、D、E等点。而在这些点接收到的两个基站的信号强度如图3中。移动台在A点接收到基站2的信号强度为Tsho，而在B点接收到基站1的信号强度为Tcm。因为两个基站完全对称，所以移动台在D接收到基站2的信号强度为Tcm，而在E点接收到基站1的信号强度为Tsho。

为了有效的减少压缩模式的使用，本发明控制正在进行软切换的移动台不进入压缩模式。而只有当移动台的有效集中导频个数为1时，才有可能使移动台进入压缩模式。

未处于软切换状态移动台的有效集中只有一个导频。这样，命令移动台不断对此导频的强度进行监视，当此导频的强度小于Tcm，而移动台还没有进入软切换状态(有效集中导频个数仍为1)，则为此移动台设置下行压缩模式，并命令它利用压缩模式的″缝隙″对临近小区中的异频进行测量和监视，准备硬切换。而当有效集中某个导频的强度小于Tcm，但此时移动台的有效集中导频个数大于1(即移动台正处于软切换状态)，则忽略此消息，不进入压缩模式。换句话说，当且仅当有效集中的唯一导频的信号强度低于Tcm时，才对此移动台进行下行压缩模式的发射。

为了避免信道衰落造成的信号波动对判决的影响。在有效集中的唯一导频和Tcm比较时，引入迟滞。

按照一般的硬切换判决方法，当进入下行压缩模式后，应该在D点切换成功，即移动到D点，移动台就将基站2作为服务基站。此时切换的迟滞等参数可以保证移动台不会马上请求基站2进入压缩模式，除非移动台又向回移动，即离开小区2，进入小区1。这样就可以保证只有移动台处于图3所示的″硬切换区″中才有可能使用下行压缩模式。

由于Tsho对应的″软切换区″大于Tcm对应的″硬切换区″，因此可以保证如果目标小区(小区2)具有可供移动台软切换的资源，则在移动台进入″硬切换区″之前，已经进入软切换状态。也就是说，如果移动台进入″硬切换区″时，移动台还没有进入软切换状态，则说明目标小区(此处的小区2)没有可供此移动台进行软切换的资源，只能进行硬切换，从而进入压缩模式。

已经进入压缩模式的移动台还是在监视和测量目标小区的同频导频，一旦软切换判决条件满足，仍旧进行软切换，从而停止压缩模式，进入软切换流程。

采用本发明的蜂窝移动通信系统可以大大的减少压缩模式的使用。在图2所示的基站布局中，假设基站间距为2km，而″硬切换区″大小为200m，移动台速度为20m/s，则移动台从基站1移动到基站2的100s时间里，只有10％的时间处于压缩模式状态。如果小区2具有可供移动台进行软切换的资源，则此移动台根本就不会需要压缩模式。这样，综合所有的移动台，在小区频率规划合理的系统中，移动台所需要的压缩模式将更为减少，从而大大提高整个系统的性能和减小系统控制的复杂度。

本发明在控制下行压缩模式的使用与否和如何使用、以及如何在各种切换类型之间作出选择的方法，该方法对切换类型的优先级顺序安排，控制移动台尽量进行软切换，包括以下步骤：

(1)移动台不断的对有效集中小区的导频进行测量，同时不断的测量和监视软切换的目标小区的导频，并将测量结果上报网络；

(2)网络根据移动台测量的结果来作出移动台是否能够进行软切换的判决：

如果能进行软切换，网络控制移动台不进入下行压缩模式；

如果不能进行软切换，并且有效集中小区的导频强度已经足够小，网络控制移动台进入下行压缩模式；

(3)进入压缩模式后，移动台仍然不断的测量和监视软切换的目标导频，一旦出现满足软切换条件的导频，就立即停止压缩模式，并优先进行软切换；或，

(4)进入压缩模式后，让移动台同时利用下行压缩模式的″缝隙″对硬切换的目标频率进行测量和监视；当网络判断出该移动台已经不能进行软切换并且硬切换的目标频率满足硬切换的条件时，就控制该移动台进行硬切换。

本发明中能进行软切换的条件是：当目标小区中规划有该移动台所正在通信使用的频率，而且该频率上具有可供该移动台软切换的资源，当移动台接收到目标小区的信号足够强，控制该移动台进行软切换。

本发明中不能进行软切换的条件是：当目标小区中没有规划该移动台正在通信使用的频率，或者规划有这个频率但是这个频率上没有足够供此移动台进行软切换的资源。当移动台有效集中只有一个导频，而且此导频的强度足够小，控制该移动台进入下行压缩模式。

本发明中控制移动台进入或者不进入下行压缩模式的装置，主要包括以下功能：a/移动台对有效集中导频的测量；b/网络根据移动台测量的结果来作出移动台是否能够进行软切换的判决；c/如果能进行软切换，网络控制移动台不进入下行压缩模式；d/如果不能进行软切换，网络控制移动台进入下行压缩模式。

图4是本发明实现以上方法的装置示意图，该装置包括一个切换控制器，该切换控制器设在基站控制器中；所述的切换控制器包括一比较单元、一切换控制单元、以及一压缩模式启动控制单元，其中：比较单元的输入端与源小区导频信号及预设门限信号连接，其输出端与切换控制单元相连，切换控制单元的输出与压缩模式启动控制单元相连，通过将源小区导频信号和预设门限信号进行比较来控制压缩模式的启动和停止。

所述的比较单元包括至少三个比较器，在图4中第一比较器是比较器1，其输入端与源小区导频信号和预设门限信号1连接；第二比较器是比较器2，其输入端与源小区导频信号和另一预设门限信号即预设门限信号2连接；第三比较器是比较器3，其输入端与同频目标小区导频信号和另一预设门限信号即预设门限信号2连接；所述的切换控制单元包括有效集导频发生器、有效集导频大小判决模块、软切换模块，比较器1的输出端与有效集导频大小判决模块连接，比较器2、3的输出端与软切换模块连接，软切换模块的输出端与有效集导频发生器连接，有效集导频发生器的输出与有效集导频大小判决模块连接；所述的压缩模式启动控制单元包括压缩模式控制器、硬切换测量模块、及硬切换模块，所述的压缩模式控制器的输入端与切换控制单元的有效集导频大小判决模块的输出端连接，压缩模式控制器的输出端与硬切换测量模块的输入端连接，硬切换测量模块的输出端与硬切换模块连接。

移动台不断地对源小区和同频目标小区的导频信号强度进行测量比较，并将测量结果报告网络。网络中的切换控制单元分别将源小区和同频目标小区的导频信号强度与预设门限2进行比较。如果源小区的信号强度小于预设门限2，则发起软切换将此小区从有效集中删除。如果同频目标小区的信号强度大于预设门限2，则发起软切换将此小区加入有效集。在将源小区和目标小区的信号强度与预设门限2进行比较的同时。切换控制单元还会将源小区的信号强度与预设门限1进行比较，如果源小区的信号强度小于预设门限1，则继续判断此时有效集的大小，如果有效集的大小为1，则启动压缩模式，进行异频测量。否则不做判断，继续将移动台所上报的信号与各种预设门限进行比较。

图5是本发明基站布置及频率配置的实施例之一示意图。小区1具有f11的频率配置，而小区2具有f12、f22的频率配置，其中小区1的f11和小区2的f12为相同频率，而f22为不同于f11、f12的另一个频率。移动台最初位于小区1中，以频率f11通信，即激活频率为f11。当移动台向小区2移动时，它可能发生向f12的软切换和向f22的硬切换。根据本发明的控制方法，移动台应该首先进行软切换的尝试。只有在软切换不能进行时，才控制对应此移动台的下行信道进入压缩模式，移动台开始利用下行压缩模式的″缝隙″进行异频导频(此时为f22)的测量与跟踪，试图进行硬切换。其切换和压缩模式的控制流程如图6所示。首先移动台在小区1以f11频率通信并向小区2移动，此时移动台监视激活导频f11和同频的属于小区2的导频f12，首先尝试向f12的软切换。当f12满足软切换条件时，网络判断小区2中的频率f12上是否有足够的资源(如容量)来实现该移动台向小区2的软切换。如果有资源，就发起向小区2的软切换，即将导频f12加入有效集。随着移动台的继续移动，等待f11的强度满足软切换的DROP门限时，将f11从有效集中删除。从而完成整个软切换的过程。在这种情况下，当原激活导频f11强度小于Tcm时，网络将忽略此消息，并不控制f11进入下行压缩模式。当f12满足软切换条件时，网络判断出小区2的载频f12上没有可供此移动台进行软切换的资源，则等待其资源的释放，并等待激活导频f11的强度小于Tcm条件的实现。如果在激活导频f11的强度小于Tcm之前，发现小区2的载频f12上已经有可供此移动台软切换的资源，则实行软切换，并忽略原激活导频f11强度小于Tcm的事件。但是，当激活导频f11的强度小于Tcm实现时，小区2的载频f12上还没有足够的资源可供此移动台进行软切换，则控制载频f11的下行信道进入压缩模式，命令移动台利用压缩模式的″缝隙″对小区2中载频f22的导频进行测量和跟踪。当f22满足硬切换的条件时，执行硬切换，然后以载频f22通信，从而完成切换的整个过程。在利用压缩模式对目标导频f22进行测量和监视的过程中，如果发现小区2的载频f12上有了供此移动台进行软切换的资源，则应立即终止压缩模式，进行软切换，其后的流程同软切换流程。这就是实施例1的完整控制过程。

图7是本发明基站布置及频率配置的实施例之二小区和频率布置示意图。小区1中具有载频f11，而小区2中没有和f11相同的载频，只有不同的载频，如f22。移动台首先位于小区1中以载频f11通信，而后向小区2移动，最后进入小区2。在这种情况下，移动台只能进行硬切换，异频测量和监视需要采用下行压缩模式。此实施例类似与实施例1中由于小区2的载频f12没有可供移动台进行软切换的资源，从而进行硬切换的过程。其切换和压缩模式控制流程如图8所示。首先移动台位于小区1中并以载频f11通信，移动台对其有效集中的激活导频f11进行连续的监视。当移动台由于移动而导致f11的强度小于Tcm时，网络控制f11载频下行压缩模式的形成。而移动台则利用压缩模式的″缝隙″进行导频f22的测量。当所测量的目标频率f22满足硬切换的条件时，执行硬切换。移动台以载频f22在小区2内通信。从而完成整个切换的过程。

Claims (9)

1、一种码分多址移动通信系统中移动台压缩模式的控制方法，其特征在于，采用切换类型的优先级顺序安排的方法，控制移动台尽量进行软切换，包括以下步骤：

(1)移动台不断的对有效集中小区的导频进行测量，同时不断的测量和监视软切换的目标小区的导频，并将测量结果上报网络；

(2)网络根据移动台测量的结果来作出移动台是否能够进行软切换的判决：

如果能进行软切换，网络控制移动台不进入下行压缩模式；

如果不能进行软切换，并且有效集中小区的导频强度已经足够小，网络控制移动台进入下行压缩模式；

(3)进入压缩模式后，移动台仍然不断的测量和监视软切换的目标导频，一旦出现满足软切换条件的导频，就立即停止压缩模式，并优先进行软切换；或，

(4)进入压缩模式后，让移动台同时利用下行压缩模式的″缝隙″对硬切换的目标频率进行测量和监视；当网络判断出该移动台已经不能进行软切换并且硬切换的目标频率满足硬切换的条件时，就控制该移动台进行硬切换。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的软切换具有比硬切换更高的优先级。

3、根据权利要求1、2所述的方法，其特征在于：正在进行软切换的移动台不进入压缩模式。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中能进行软切换的条件是：当目标小区中规划有该移动台所正在通信使用的频率，而且该频率上具有可供该移动台软切换的资源，当移动台接收到目标小区的信号足够强，控制该移动台进行软切换。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中不能进行软切换的条件是：当目标小区中没有规划该移动台正在通信使用的频率，或者规划有这个频率但是这个频率上没有足够供此移动台进行软切换的资源；当移动台有效集中只有一个导频，而且此导频的强度足够小，控制该移动台进入下行压缩模式。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的进入压缩模式的有效集中导频数为1；进入软切换模式的有效集中导频数为大于1。

7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的移动台接收到目标小区的信号足够强是指大于一个预设门限。

8、根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述的移动台接收到有效集中小区导频的强度足够小是指小于另一个预设门限。

9、码分多址移动通信系统中移动台压缩模式的控制装置，包括一个切换控制器，该切换控制器设在基站控制器中；所述的切换控制器包括一比较单元、一切换控制单元、以及一压缩模式启动控制单元；其特征在于，比较单元的输入端与源小区导频信号及预设门限信号连接，其输出端与切换控制单元相连，切换控制单元的输出与压缩模式启动控制单元相连，通过将源小区导频信号和预设门限信号进行比较来控制压缩模式的启动和停止；所述的比较单元包括至少三个比较器，其第一比较器的输入端与源小区导频信号和一预设门限信号连接，第二比较器的输入端与源小区导频信号和另一预设门限信号连接，第三比较器的输入端与同频目标小区导频信号和另一预设门限信号连接；所述的切换控制单元包括有效集导频发生器、有效集导频大小判决模块、软切换模块，第一比较器的输出端与有效集导频大小判决模块连接，第二、第三比较器的输出端与软切换模块连接，软切换模块的输出端与有效集导频发生器连接，有效集导频发生器的输出与有效集导频大小判决模块连接；所述的压缩模式启动控制单元包括压缩模式控制器、硬切换测量模块、及硬切换模块，所述的压缩模式控制器的输入端与切换控制单元的有效集导频大小判决模块的输出端连接，压缩模式控制器的输出端与硬切换测量模块的输入端连接，硬切换测量模块的输出端与硬切换模块连接。

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