CN1214683C - 考虑关键系统工作的空闲切换方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个由与移动通信设备通信的基站覆盖的小区的蜂窝无线电通信系统。所述移动通信设备执行一个空闲切换方法。在该空闲切换方法中，移动通信设备从第一基站接收寻呼消息，并且如果确定没有在执行与第一基站的其它关键空闲模式过程，则启动从所述第一基站到一个第二基站的空闲切换。

Description

考虑关键系统工作的空闲切换方法
技术领域
本发明涉及在具有基站的蜂窝无线电通信系统所包括的移动通信设备中的空闲模式切换方法，这种空闲模式切换方法是不涉及基站的自主切换方法。
背景技术
蜂窝无线电通信系统是众所周知的。这种蜂窝无线电通信系统包括一起覆盖一个给定地理区域的小区或无线电区域。这些小区包括基站，这些基站通过控制和通信信道来建立和维护与包括在蜂窝无线电通信系统中的移动通信设备的通信链路，并通过所建立的通信链路与移动通信设备通信。
一种蜂窝无线电通信系统是1999年6月16日的TIA/EIA-98-C标准文件“TR45-Recommended Minimum Performance Standards forDual-Mode Spread Spectrum Mobile Stations(用于双模式扩频移动台的TR45-建议最低性能标准)中描述的CDMA(码分多址)系统。在这种系统中，也在其它系统中，无线电基站可以与使用分时隙模式发送和接收的移动通信设备通信。所述标准文件的第三节的第3-1到3-32页描述了CDMA接收机最低标准，更特别地是空闲模式切换过程，该过程由不涉及无线电基站的一个移动台或移动通信设备对于非分时隙和分时隙模式发送和接收来执行。当在移动台空闲状态时，在分时隙模式中，移动台在所分配的时隙中在当前CDMA频率分配上搜索一个最强的导频信道信号。当移动台检测到一个比当前监视的一个导频信道信号足够强的导频信道信号时，移动台确定出现了一个空闲切换。每当相邻组(即相邻基站)的一个导频的Ec/I0超过活动组(即当前基站)的Ec/I03dB时，移动台就执行一个空闲切换，其中Ec/I0是导频强度，Ec是码片能量，I0是干扰。当在空闲模式中时，移动台从其所同步到的当前基站接收寻呼消息，该寻呼消息被在一个导频信号上在分时隙寻呼信道中发送。在寻呼消息接收之间，为了节约能量，移动台采取睡眠模式。在这种CDMA移动台中，一个所谓的搜索器确定对于活动组和相邻组的分解的基站导频信号的导频信号强度。空闲切换使用确定的导频信号强度来执行从当前基站到另一个基站的切换。
在PCT专利申请WO 99/40745中，公开了在混合话音和数据移动无线电系统中的呼叫模式切换方法。当移动台向系统发送数据时，切换被阻塞。当数据呼叫终止或者过了一个预定时间之后，例如发送了一整页传真之后，阻塞被暂停。呼叫模式切换方法要求移动台和系统之间的交互，即不是自主的。
发明内容
一个目的是提供一种空闲模式切换方法，其避免移动通信设备中需要系统接入的关键工作的中断。
本发明的一个目的是避免切换的无条件阻塞。
本发明的另一个目的是提供一种空闲模式切换方法，其避免由于导频信号搜索过程中的人为现象而导致的假切换，从而避免丢失系统以及避免费时的重新获得过程。
本发明的另一个目的是提供一种空闲模式切换方法，其可以避免当移动台在一个具有衰落传播条件下的多个强导频的位置时，该移动台执行非常快的连续空闲切换，同时执行需要系统接入的关键空闲模式过程。
本发明的另一个目的是提供考虑导频信号的信号质量测量的空闲切换。
根据本发明，在还包括多个基站的蜂窝无线电通信系统中包括的移动通信设备中，提供一种空闲切换方法，该方法包括：
-从第一基站接收寻呼消息；以及
-如果确定没有在执行与所述第一基站的其它空闲模式过程，则启动从所述第一基站到一个第二基站的空闲切换过程。
其它空闲模式过程可以是请求系统接入的注册或授权任务等。本发明保证不中断关键的其它空闲模式任务。
因为避免了一个给定小区中切换的无条件阻塞，所以大大降低了丢失系统或者电话掉线的风险。尤其是在CDMA系统中，系统的重新获得是一个应当避免的费时过程，首先是因为这令移动通信设备的用户烦恼，其次是因为它耗尽移动通信设备的电池。
优选地，与寻呼信号相关的信号质量测量、寻呼消息错误率也被考虑。因此，通知比帮助执行信号质量测量重新获得中的空闲切换过程的较低软件层高的软件层中的较高层软件过程关于是否需要切换。优选地，所获得的信号质量测量被通过过程间通信提供给较高层软件过程。
可以用各种方式来确定信号质量测量，根据寻呼消息错误率，按照在接收一个有效寻呼消息之前连续接收的无效寻呼消息的数量所过去的时间，或者根据信号强度。各种方法提供了对于寻呼信道的链路质量的测量。
附图说明
图1示意地表示根据本发明的蜂窝无线电通信系统。
图2表示根据本发明的一个移动通信设备的框图。
图3表示说明本发明的软件层模型。
图4是说明根据本发明的较低和较高层软件的处理图。
图5说明寻呼信号的分时隙模式接收。
图6表示由根据本发明的搜索器对活动和相邻组的捕获。
图7是说明根据本发明的空闲切换的流程图。
图8表示确定切换的信号质量测量的捕获的第一实施例。
图9表示确定切换的信号质量测量的捕获的第二实施例。
在各图中，相同的参考编号用于相同的特征。
具体实施方式
图1示意地表示根据本发明的蜂窝无线电通信系统1。系统1包括无线电区域2-10，其中的每一个分别包括无线电基站11-19。无线电区域7中包括一个移动通信设备20。移动通信设备20可以是一个蜂窝式电话或手机、包括一个蜂窝式电话的PDA(个人数字助理)或者任何其它合适的移动通信设备。在所给出的例子中，系统1是具有分时隙发送和接收的直接序列扩频CDMA系统。多组无线电基站连接到交换中心(未示出)，并且交换中心互相连接。这种在所述TIA-EIA-98-C标准中定义的CDMA系统的蜂窝通信系统1是本领域众所周知的。移动通信设备20被配置来执行根据本发明的自主空闲切换方法。
图2表示根据本发明的移动通信设备20的框图。移动通信设备20是运行于空闲模式中，并从系统1所包括的一个无线电基站接收寻呼消息的直接序列扩频CDMA设备。在接收时隙中发送的寻呼消息中，设备20采取睡眠模式。在所给出的例子中，设备20最初同步到无线电基站16。设备20监视其上发送寻呼消息的寻呼信道上的一个导频信号。如图1所示，无线电基站12、13、15、17、18和19是相邻基站，设备可能从这些基站中接收导频信号。移动通信设备20包括耦合到天线3 1的一个无线电发送和接收前端30。由Tx指示一个发送分支。为了本发明的目的，只是更详细地示出了接收分支。无线电前端30耦合到下混频装置32，以便从所接收的射频信号中获得一个基带信号。下混频装置提供合成扩频信号。为了简单起见，只示出了一个信号模数转换器33，用于对下混频扩频信号进行抽样。设备20还包括用于处理已抽样扩频信号的已编程处理装置。在如图所示的CDMA移动通信设备20中，这种已编程处理装置通常包括一个搜索器34，用来分解多径接收信号，并为多分支瑞克接收机35、处理器36、含有易失数据的RAM 37以及已编程ROM 38提供定时信号。提供分集组合的瑞克接收机35耦合到码元检测器39。处理装置被编程以便执行根据本发明的自主空闲切换方法。
图3表示说明本发明的软件层模型。这种层模型基于众所周知的OSI(开放系统互连)层模型，定义了较低物理层、较高数据链路层以及更高层。从逻辑点来看，根据诸如终端和网络的物理实体定义的层互相执行端到端通信。从物理点来看，在物理实体中，各层通过传送所谓的原语来互相通信。图中示出了移动通信设备20中的层L1A、L2A和L3A以及当前向移动通信设备20发送寻呼消息的基站16内的层L1B、L2B和L3B。层L1A和L1B是所谓的物理层，层L2A和L2B是所谓的数据链路层，并且层L3A和L3B是呼叫控制层。如从搜索器34获取信噪比的至少部分切换活动被作为L1A软件过程来执行。呼叫控制层软件过程执行诸如向系统1注册和由系统1授权的消息处理。这种空闲模式注册和授权过程是不应当被中断的关键过程。空闲切换是由移动通信设备20执行的层三(L3A)软件过程。根据本发明，空闲切换确定移动通信设备20中是否在执行关键空闲模式过程，并且优选地在实际上执行空闲模式切换之前检查链路质量。
图4是说明根据本发明的较低和较高层软件过程的处理图。所示出的是与各层L1A、L2A和L3A通信并在各层之间交换消息的设置维护CPU(SMC)软件。SMC执行切换检测任务，将搜索器通过软件电子信箱50，即通过过程间通信输出到呼叫控制层L3A。搜索器输出包括活动和相邻组的导频信号强度Ec/I0。除了被提供搜索器输出之外，呼叫控制层三软件过程查询提供信号质量测量的层L2A，所述信号质量测量是寻呼消息通过其发送到移动通信设备20的寻呼信道上的信号特性。这种信号质量测量可以是寻呼信号的消息错误率(MER)或者是链路特性的其它信号质量测量，如导频信号强度。
图5表示寻呼信号的分时隙模式接收。所示出的是其中移动通信设备从系统1接收寻呼消息的时隙60和61。在寻呼消息接收期间，移动通信设备采取睡眠模式。
图6表示根据本发明的搜索器34所设置的活动和相邻组。在时刻t＝t0，移动通信设备20被同步到当前提供最佳导频信号的无线电基站16、活动组70。移动通信设备20从无线电基站16接收寻呼消息。还示出了由搜索器34分解的来自无线电基站17和19的导频信号的相邻组71和72。在时刻t＝t0，搜索器34提供来自基站16、17和19的Ec/I0以及来自基站17的Ec/I0作为最佳信号，从而切换候选81可能提供较好的寻呼消息错误率。
图7是说明根据本发明的空闲切换的流程图。在块90中，搜索器34周期地执行相邻组搜索。在块91中，测试相邻组中的一个导频信号是否强于活动组的导频信号。如果不是这样，则返回到块90。如果是，则在块92中，执行一个活动组搜索。在块93中，测试相邻组中的切换候选是否强于块92中所获得的活动组中的导频信号。如果不是，则返回到块90。如果是，则在块94中，测试是否暂挂一个关键的层三工作。如果是，则在块95中确定寻呼信道消息错误率，并且在块96中，相对于一个阈值来测试所确定的寻呼消息错误率。如果寻呼消息错误率高于阈值，则在块97中，执行对于所获得的切换候选的基站的空闲切换。如果在块94中确定没有关键的层三工作正在被暂挂，则也执行空闲切换。如果所确定的寻呼消息错误率不高于阈值，则返回到周期的相邻组搜索。在CDMA系统中，通常不进行均衡，以便寻呼消息错误率或比特错误率是一个良好的链路质量准则。在其它系统中，信号强度可以是一个良好的质量准则。
图8表示确定切换的信号质量测量的获得的第一实施例。所示出的是一连串接收的寻呼消息100、由“V”指示的有效寻呼消息以及由“I”指示的无效寻呼消息。在窗口101中，在一个给定时间段上，根据层三软件过程确定寻呼消息错误率是否高于一个给定阈值来保留有效和无效寻呼消息的移动平均。在窗口101中定义了无效消息数与添加到无效消息数的有效消息数之和的比值(I/(I+V))。所示出的是比值0/(0+4)＝0/4。随着窗口向右移动一个位置，比值改变为1/(1+3)＝1/4。阈值可以是例如2/4。
图9表示确定切换的信号质量测量的获得的第二实施例。在该实施例中，在一个给定间隔T上，在紧接着一个有效寻呼消息之后接收了第一个无效寻呼消息之后，确定这种接收无效寻呼消息的条件是否保持。间隔T可以由走时的定时器来测量。在仍然接收无效寻呼消息的同时，定时器要走过的时间越有限，则系统丢失从而需要重新获得的可能性就越大。用于确定链路质量的阈值可以被设置为所过去的时间的百分比，例如50％。这是基于中断关键的层三任务的一个“无理由”切换还是不如重新获得系统有破坏性。在CDMA系统中，重新获得系统是需要3-7秒的耗时的任务。
鉴于上述内容，本领域的普通技术人员显而易见，在下面由所附权利要求定义的本发明的精神和范围内，可以做出各种修改，并且本发明并不局限于所提供的例子。词“包括”不排除一个权利要求中所列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。

Claims (16)

1.在还包含多个基站(11-19)的蜂窝无线电通信系统(1)中所包含的一个移动通信设备(20)中的一种空闲模式切换方法，该方法包括：
-从一个第一基站(16)接收寻呼消息；
-确定作为与所述第一基站(16)相关的第一寻呼信道的特性的第一信号质量测量，所述寻呼消息(I，V)被通过所述第一寻呼信道接收，
-确定作为与所述第二基站(17)相关的第二寻呼信道的特性的第二信号质量测量；以及
-如果确定所述第一信号质量测量劣于维持通信的最低质量，则执行所述空闲模式切换过程，其特征在于所述方法包括：
-如果确定没有在执行与所述第一基站(16)的其它空闲模式过程，则启动从所述第一基站(16)到所述第二基站(17)的空闲模式切换过程。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二信号质量测量是寻呼消息错误率(MER)。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述寻呼消息错误率(MER)被确定为在一个给定时间段上的移动平均。
4.如权利要求1所述的方法，其中根据在一个给定时间段上接收有效寻呼信号和无效寻呼信号之间的间隔来确定所述第一和第二信号质量测量。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二信号质量测量是信号强度。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述无线电通信系统(1)是码分多址系统，并且所述第一和第二寻呼信道是在所述第一基站(16)和第二基站(17)的各自导频信号上的分时隙模式发送信道。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述空闲模式切换过程包括一个较低层软件过程(L1A)，并且当被执行时，所述其它空闲模式过程是较高层软件层过程(L3A)，所述较低层软件过程(L1A)获得所述第一和第二信号质量测量，并且所述较高层软件过程(L3A)根据所述获得的第一和第二信号质量测量来启动所述空闲模式切换过程。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述较高层软件过程(L3A)通过过程间通信来取得所述获得的第一和第二信号质量测量。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述较高层软件过程是一个呼叫控制过程。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述移动通信设备(20)在所述分时隙模式发送信道的接收之间采取睡眠模式。
11.一种蜂窝无线电通信系统(1)，包括：
-多个小区(2-10)，它们具有覆盖所述小区的基站(11-19)；
-一个移动通信设备(20)，其包括：
-用于从第一基站(16)接收寻呼消息的装置，
-装置，用于确定作为与所述第一基站(16)相关的第一寻呼信道的特性的第一信号质量测量，所述寻呼消息被通过所述第一寻呼信道接收，
-装置，用于确定作为与所述第二基站(17)相关的第二寻呼信道的特性的第二信号质量测量，以及
-装置，用于如果确定所述第一信号质量测量劣于维持通信的最低质量，则执行一个空闲模式切换过程，
其特征在于所述移动通信设备(20)还包括：
装置，用于如果由所述移动通信设备(20)确定没有在执行与所述第一基站(16)的其它空闲模式过程，则启动从所述第一基站(16)到所述第二基站(17)的空闲模式切换过程。
12.一种用于具有多个小区(2-10)的蜂窝无线电通信系统(1)中的移动通信设备(20)，所述多个小区具有覆盖所述小区的基站(11-19)，所述移动通信设备(20)包括：
-用于从第一基站(16)接收寻呼消息的装置；
-装置，用于确定作为与所述第一基站(16)相关的第一寻呼信道的特性的第一信号质量测量，所述寻呼消息被通过所述第一寻呼信道接收，
-装置，用于确定作为与所述第二基站(17)相关的第二寻呼信道的特性的第二信号质量测量，以及
-装置，用于如果确定所述第一信号质量测量劣于维持通信的最低质量，则执行一个空闲模式切换过程，
其特征在于所述移动通信设备(20)包括：
-装置，用于如果由所述移动通信设备(20)确定没有在执行与所述第一基站(16)的其它空闲模式过程，则启动从所述第一基站(16)到所述第二基站(17)的空闲模式切换过程。
13.如权利要求12所述的移动通信设备(20)，其中所述第一和第二信号质量测量是寻呼消息错误率。
14.如权利要求13所述的移动通信设备(20)，其中所述移动通信设备(20)被配置来确定所述寻呼消息错误率为在一个给定时间段上的移动平均。
15.如权利要求12所述的移动通信设备(20)，所述移动通信设备(20)被配置来根据在一个给定时间段上接收有效寻呼信号和无效寻呼信号之间的间隔来确定所述第一和第二信号质量测量。
16.如权利要求12所述的移动通信设备(20)，其中所述第一和第二信号质量测量是信号强度。
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