CN1233142A - 用于移动通信系统的越区切换装置 - Google Patents
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Abstract
一种实现越区切换的移动通信系统由移动台(21)、具有CDMA系统的第一无线通信区域的第一基站收发信机(11)、具有非CDMA系统的第二无线通信区域的第二基站收发信机(31)、多个接收站(41)以及基站控制器(51)构成。当移动台从第一基站收发信机接收的引导信号的质量超过第一阈值时,基站控制器选择具有最佳上行链路业务信号的接收站,并且当所选择接收站的向信号质量超过第二阈值时,基站控制器请求移动台执行到第二基站收发信机的硬越区切换,并请求第二基站收发信机允许越区切换。
Description
本发明涉及一种用于采用CDMA(码分多路复用)系统的移动通信系统的越区切换装置。
本申请基于在日本申请的专利特开平10-84718，其内容作为本专利的参考。
通常，“越区切换”这个术语是指当发送质量低于特定的连接阈值时，蜂窝式电话呼叫在小区之间切换的过程。
例如，日本专利特开平9-284827中公开了一种用于CDMA移动通信系统的越区切换控制系统，它采用引导信号发送装置把引导信号发送到相邻的小区。
日本专利特开平8-149551中公开了一种在CDMA系统的蜂窝式电话系统中用于从CDMA到CDMA之间的不同频率的越区切换的支持系统，它提供通过利用主频调制对要在不同频率的基站之间进行越区切换的判断。
另外，日本专利特开平8-130766中公开一种移动通信系统，它根据用户的优先级选择象TDMA(时分多路复用)、CDMA和FDMA(频分多路复用)这样的系统。
另外，日本专利特开平10-42369公开了一种用于移动通信网络的入局呼叫终点登记法，它通过管理从一个区域移动到另一个区域的无线移动台的位置而自动建立入局呼叫连接。
通过这种方式，根据采用CDMA系统的移动通信系统的硬越区切换方法(其中，“CDMA”是“码分多路复用”的缩写)，从CDMA系统的一个服务区域到另一个系统的服务区域之间的越区切换是按如下方式进行的：
采用CDMA系统的发射机发送引导信号作为识别信号。一个“移动”终端装置(或MS，即，移动台)测量该识别信号的强度。如果测量值变得大于预先设定的预定数值，则对采用CDMA系统的基站无线收发机(或BTS，即，基站收发信机)发出一个越区切换请求。
但是，上述移动通信系统的越区切换方法在干扰方面存在问题，其问题如下：
在图7中，CDMA系统所采用的基站收发信机的无线通信区域E部分地与CDMA系统的发射机发采用的无线通信区域F相重叠。在此，在区域E和F之间的重叠区域中发生干扰。为了避免这种干扰，需要缩小根据CDMA系统实现通信服务的无线通信区域E。
上述问题发生的一个原因是，在CDMA系统中基站收发信机和发射机使用相同的频率。因此，发射机的发送波变成干扰波。在发射机在接收时把输入信号放大到一个高输出电平的情况下，需要对这样一个高输出电平(或高电位)按进行线性放大。从这种放大的效果考虑，发射机将消耗大量的电能，这大约相当于通常耗电量的20倍。因此，该发射机不可避免地需要大量的电能。这样所造成的问题是该移动通信系统整体需要较高的成本和较大规模的系统结构。
本发明的一个目的是提供一种用于无线通信系统的越区切换装置，该无线通信系统能够执行从CDMA系统一个服务区域到另一个系统的服务区域之间的硬越区切换，而不需要减小于另一个系统的无线通信区域相连的CDMA系统的无线通信区域。
根据本发明，一种实现越区切换的移动通信系统由一个移动台、一个具有基于CDMA系统的第一无线通信区的第一基站收发信机、一个具有基于非CDMA系统的第二无线电通信区域的第二基站收发信机、多个接收站和一基站控制器所构成。在此，该移动台在与第一基站收发信机通信时从第一无线通信区域移动到第二无线通信区域。当该移动台检测到从第一基站收发信机发送来的引导信号的Ec/Io值超过第一阈值时，该基站控制器确定与该第二基站收发信机相邻的接收站。然后，基站控制器请求该接收站接收分别从该移动台发送的上行链路业务信号。该基站控制器在这些接收站内选择接收具有最佳的Eb/No值的上行链路业务信号的一个接收站。这一被选择的接收机的上行链路业务信号的最佳Eb/No值与第二阈值相比较。当它超过第二阈值时，基站控制器请求该移动台执行从第一基站收发信机到第二基站收发信机之间的硬越区切换，同时请求第二发收基站允许越区切换。
另外，该第一阈值是这样的确定的，即，第一无线通信区域小于该移动台能够与第一基站收发信机进行通信的极限无线通信区域。另外，由第一基站收发信机发所接收的上行链路业务信号的Eb/No值被设为该第二阈值。
因此，可以在硬越区切换模式下在向着非CDMA系统的服务区域的方向拓宽该CDMA系统的无线通信区域。
本发明的其他目的、特征和实施例将在下文参照附图进行具体描述，附图说明如下：
图1为示出用于解释根据本发明的实施例的越区切换装置的移动通信系统的方框图；
图2为示出图1中所示的方框的具体结构的方框图；
图3为示出基站收发信机的无线通信区域与接收站的无线接收区域之间的位置关系的平面图；
图4为示出实现从CDMA系统的基站收发信机到非CDMA系统的基站收发信机的硬越区切换的一系列过程的流程图；
图5示出区域之间的位置关系的实例，用以解释干扰和屏蔽；
图6示出相邻区域之间的非干扰状态；
图7示出位置相邻的相邻区域之间的干扰状态。
下面参照附图通过具体实例对本发明作进一步的详细说明。
图1为示出根据本发明的实施例的可采用越区切换装置的无线通信系统的结构的方框图。
在图1中，基站收发信机(BTS)11提供CDMA系统的服务。一移动台(BS)21执行与基站收发信机11之间的通信。另外，基站收发信机(BTS)31提供除了CDMA系统之外的另一种系统的服务(即，非CDMA系统)。也就是说，该移动台21通过执行从CDMA系统的基站收发信机11到非CDMA系统的基站收发信机31之间的越区切换来继续通话。接收站41具有与非CDMA系统的基站收发信机31的无线通信区域相等的无线接收区域。在此，接收站41能够接收由移动台21发送来的CDMA系统。基站控制器(BSC)51控制基站收发信机11和接收站41。移动业务交换中心(MSC)61建CDMA系统与另一个系统之间的连接。
在图1移动通信系统中，引导信号的质量是根据TIA标准IS-95(其中“TIA”表示美国的“电信工业协会”)而确定的，该标准设置了一个“Ec/Io”值，即，“每一伪噪声片断的引导信号的能量”与“在接收波段中的每1Hz的干扰的能量”之间的比值。这一数值与预先由基站收发信机11设置的第一阈值(或阈值“A”)相比较。如果移动台21检测到Ec/Io值超过阈值A，它通过基站收发信机11向基站控制器51报告这一情况。因此，基站控制器51判断是否存在位于该基站收发信机11附近的接收站41。如果基站控制器51判断出这样一接收站41位于基站收发信机11附近，它就指示(或请求)该接收站41开始接收移动台21的上行链路业务信号。
基站控制器51在分别接收移动台21的上行链路业务信号的各接收站(未具体示出)当中选择接收该上行链路业务信号质量最好的接收站41。在此，通信信号的质量是根据“Eb/No”值来确定的，“Eb/No”值是“每比特通信信号的能量”与“每1Hz噪声的能量”之间的比值。然后，基站控制器51把从所选择的接收站41输出的Eb/No值与第二阈值(或阈值“B”)相比较。如果Eb/No值超过阈值B，则基站控制器51通过当前与移动台21进行通信的基站收发信机11向该移动台21发出请求。在此，基站控制器51请求移动台21执行切换到具有与所选择的接收站41的无线接收区域B相等的无线通信区域C的基站收发信机31的硬越区切换。与此同时，基站控制器向移动业务交换中心61发出允许到基站收发信机31的越区切换的请求。根据上述请求，移动台21执行到与由基站收发信机11所用的CDMA系统不同的非CDMA系统的基站收发信机31的硬越区切换。
图2为示出图1中所示的功能方框的具体结构的方框图。在此，提供“n”组基站收发信机11、基站收发信机31和接收站41，其中“n”为整数。也就是说，有“11”所示的虚线框表示采用CDMA系统的每个基站收发信机11-1至11-n；由“31”所示的虚线框表示采用非CDMA系统的每个基站收发信机31-1至31-n；以及由“41”所示的虚线框表示每个接收站41-1至41-n。另外，基站收发信机11-1至11-n分别具有无线通信区域A1至An；接收站41-1至41-n分别具有无线接收区域B1至Bn；以及基站收发信机31-1至31-n分别具有无线通信区域C1至Cn。图3为示出由圆形所示的上述区域的分布的平面视图。在此，每个不带阴影线的圆形表示每个基于CDMA系统的无线通信区域A1至An，而每个带有阴影线的圆形表示每个基于非CDMA系统的无线通信区域B1至Bn。
在图2中，基站控制器51作为用于基站收发信机和接收站的上一级站，因此它连接到基站收发信机11-1至11-n和接收站41-1至41-n。所有基站收发信机11-1至11-n使用频率f0以分别覆盖无线通信区域A1-An。另外，接收站41-1至41-n使用频率f0以分别覆盖无线通信区域B1-Bn。另外，接收站41-1至41-n的无线接收区域B1-Bn对应于移动台21的无线电波的上行链路无线通信范围。移动业务交换中61连接到基站控制器51作为它的上一级站。移动业务交换中心61也连接到采用非CDMA系统的基站收发信机31-1至31-n。基站收发信机31-1至31-n使用与上述频率f0不同的频率f1，以分别覆盖无线通信区域C1-Cn。在图3中，无线接收区域B1至Bn基本上分别与无线通信区域C1-Cn相一致。
基站控制器51包括：一判断单元81、一指示单元82、一选择单元83和一比较单元84。该判断单元81判断是否存在分别与基站收发信机11-1至11-n相邻的接收站41-1至41-n。在此，该判断是根据从移动台21通过每个基站收发信机11-1至11-n从移动台21发送的引导信号的Ec/Io值的触发而作出的。当判断单元81判断出在存在分别与基站收发信机11-1至11-n相邻的接收站41-1至41-n时，指示单元82被激活。在此种情况下，指示单元82指示分别位于无线通信区域A1至An附近的接收站41-1至41-n接收移动台21的上行链路业务信号。
在分别接收该上行链路业务信号的接收站41-1至41-n当中，选择单元83选择一个接收具有最佳的Eb/No值的上行链路业务信号的接收站41-x(其中“x”为从1至n之间的范围内选择的一个整数)。比较单元84把被选择接收站的上行链路业务信号的Eb/No值与阈值B相比较。通过这一比较，如果比较单元84检测出Eb/No值超过阈值B，则指示单元82请求移动台21执行切换到在采用另一种系统(即，非CDMA系统)的基站收发信机31-1至31-n当中的基站收发信机31-x的硬越区切换。在此，基站收发信机31-x具有基本上与接收站41-x的无线接收区域Bx相一致的无线通信区域Cx。与此同时，指示单元82向移动业务交换中心61发出允许切换到非CDMA系统的基站收发信机31-x的越区切换的请求。
每个采用CDMA系统的基站收发信机11-1至11-n由天线91、收发两用机92和控制器93所构成的。另外，每个接收站41-1至41-n由一天线101、接收机102和控制器103所构成。每个采用非CDMA系统的基站收发信机31-1至31-n由一收发两用机112和一控制器113所构成。为了方便起见，图2示出其中一组基站收发信机11、接收站41和基站收发信机31，而它们实际上是有“n”组。
接着，参照图4所示的流程图描述采用根据本发明实施例的越区切换装置的移动通信系统的操作。在此，针对这样一种情况，即，移动端21从对应于CDMA系统的无线通信区域的小区移动到对应于非CDMA系统的无线通信区域的另一小区的情况进行描述，其中该移动台21正在CDMA系统的无线通信区域中进行通信。例如，当基站收发信机11-1把利用上述无线通信区域A1的频率f0的小区分配给移动台21时，移动台21开始通过收发两用机92和基站收发信机11-1的控制器93进行通信。在此时，基站收发信机11-1设置阈值A以请求移动台21执行硬越区切换。假设这样一种情形，即，当正在进行通信的过程中，移动台21从无线通信区域A1在方向“x”(参见图3)向着无线接收区域B2(或无线通信区域C2)方向运动。另外，无线通信区域A1至An对应CDMA系统的服务区域，而例如，无线接收区域B1至Bn(如带阴影线的圆形所示)对应于由美国阿尔卑斯(Alps)公司提供的AMPS系统的服务区域(其中“AMPS”是“高级移动电话系统”的缩写)。
在步骤S1中，移动台21检测基站收发信机11-1的引导信号的Ec/Io值，在步骤S2中，所检测的Ec/Io值与预先由基站收发信机11-1所设置的阈值A相比较。在此，阈值A这样设置，使得对于无线通信区域A1，阈值A的区域小于在其中移动台21能够与基站收发信机11-1进行通信所需的极限无线通信区域。换句话说，需要设置阈值A，使得移动台21能够接收由基站收发信机11-1所发送的硬越区切换。如果在步骤S2中检测到Ec/Io值超过阈值A的情况，则步骤S3中移动台21通过基站收发信机21和基站控制器51通知这一情况。
基站控制器51接收到这种报告后立即激活判断单元80，以在步骤S4中判断是否存在具有位于基站收发信机11-1的无线通信区域A1附近的无线接收区域的接收站41-1至41-n。另一方面，如果接收站41-1至41-n中至少一个具有位于无线通信区域A1附近的无线接收区域，则在步骤S5中指示单元82请求这一接收站接收移动台21的信号。假设这样一种情况，即，接收站41-1是位于基站收发信机11-1的无线通信区域A1之内的。在这种情况下，基站控制器51的指示单元82请求具有相邻的无线接收区域B1至B3的接收站41-1至41-3去接收移动台21的信号。这样，所有接收站41-1至41-3在步骤S6中同时开始接收移动台21的信号。然后，它们提供向选择单元83报告的关于Eb/Io值的接收结果。在步骤S7中，根据这些接收结果，选择单元83在接收站41-1至41-3当中选择具有Eb/No值最佳的无线接收区域Bx的接收站41-x。例如，选择单元83选择接收站41-2。
在步骤S8中，比较单元84把被选择的接收站41-2的Eb/No值与阈值B相比较。作为阈值B，基站控制器51设置由当前与移动台21进行通信的基站收发信机11-1所接收的通信信号的Eb/No值。因此，比较单元84把由接收单元41-2所接收的通信信号的Eb/No值与由“当前通信的”基站收发信机11-1所接收的通信信号的Eb/No值相比较。假设这样一种情况，即，当移动台21与具有无线通信区域A1的基站收发信机11-1进行通信时沿着如图3所示的方向“y”运动，其中选择单元83在接收站41-1至41-n当中选择具有最佳Eb/No值的接收站41-2。在这种情况下，比较单元84把所选择接收站41-2的Eb/No值与阈值B相比较。在此，接收站41-2的无线接收区域B2远离CDMA系统的无线通信区域A1。因此，可以说接收站41-2的Eb/No值一般不会超过阈值B。
假设这样一种情况，即，移动台21沿着图3所示的方向x移动，其中选择单元83在接收站41-1至41-n中选择具有最佳Eb/No值的接收站41-2。然后，比较单元84把被选择接收站41-2的Eb/No值与阈值B比较。如果在上述的步骤S8中判断出Eb/No值超过阈值B，则指示单元82通过当前与移动台21进行通信的基站收发信机11-1向该移动台21发出请求。在此，指示单元82指示移动台21执行切换到非CDMA系统的基站收发信机31-2的硬越区切换，该基站收发信机31-2具有大约与被选择接收站41-2的无线接收区域B2相一致的无线通信区域C2。与此同时，指示单元82在步骤S9中向移动业务交换中心61发出允许到基站收发信机31-2的越区切换的请求。根据这一请求，移动台21在步骤S10中执行到非CDMA系统的基站收发信机31-2的硬越区切换。
与使用发射机的常规越区切换方法相比，本发明的越区切换方法具有CDMA系统的无线通信区域可以向着非CDMA系统的相邻区域方向扩大的优点。本发明的这一优点将在下文参照图6进行具体描述。在图6中，在基站收发信机的无线通信区域E与接收机的无线接收区F之间不会发生干扰现象。也就是说，可以在空中减少不必要的无线电波。根据本发明的另一优点，可以减小在空中的屏蔽范围，这在使用相同频带的CDMA系统中是需要的。在此，需要通过屏蔽消除非CDMA系统的无线电波的特定频带，该频带在新的CDMA系统(或其他系统)应用于移动通信系统中时作为干扰波。本发明不需要这样的屏蔽，这将在下文参照图5进行说明。在图5中，对于频率f0来说，一区域B位于区域A1(阈值A的一个区域)和区域G之间。现有技术采用用于区域B的发射机，以频率f0输出CDMA波，因此相邻区域的半径r2相对较短。相反，本发明这样设计，使得CDMA波不在区域B中输出，因此可以增加半径r2。另外，现有技术需要对频率f0的区域B进行屏蔽。但是，由于在本发明中CDMA波不在区域B中输出，因此，不需要这样的屏蔽。
如上文所述，现有技术通常利用发射机输出引导信号作为识别信号，其中该发生器的无线发送区域与基站收发信机的无线通信区域相干扰。相反，本发明不需要这种发射机，换句话说，本发明中采用不输出CDMA波的接收机来取代该发射机。因此，本发明能够具有如下几种效果：
(1)可以避免相邻区域之间相互干扰的发生。
(2)可以在向着非CDMA系统的相邻区域的方向扩大CDMA系统的区域。
(3)可以实现到非CDMA系统的服务区域的硬越区切换，并需要较少的电能。另外，可以整体上降低移动通信系统的规模，因此，可以低成本地构建移动通信系统。
由于本发明可以按几种形式来实现而不脱离其精神实质，因此，本发明的范围由所附加的权利要求书来确定，而不是由上述的描述来确定，并且落在权利要求书所限定的范围内的所有改变，或其等价变形都是包含在权利要求的范围内。
Claims (14)
1．一种用于移动通信系统的越区切换装置，其中包括：
一移动台(21)，它用于接收来自第一基站收发信机(11)的引导信号，以发出该引导信号的质量超过预先确定的第一阈值的报告；
一基站控制器(51)，它用于接收来自该移动台的报告，以判断是否存在位于该第一基站收发信机附近的接收站(41)，这样该基站控制器在接收站内选择从该移动台接收上行链路业务信号的质量最佳的一个移动台；以及
第二基站收发信机(31)，它的系统不同于第一基站收发信机，所述第二基站收发信机的无线通信区域与具有最佳质量的上行链路业务信号的所选择接收站的区域相一致，
其中当所选择接收站的最佳质量的上行链路业务信号超过预先确定的第二阈值时，基站控制器则请求该移动台执行从第一基站收发信机到第二基站收发信机的硬越区切换，并且基站控制器也请求第二基站收发信机允许越区切换。
2．根据权利要求1所述的用于移动通信系统的越区切换装置，其特征在于，该基站控制器包括：
判断装置(81)，它用于根据从该移动台通过第一基站收发信机发送来的引导信号判断是否在该第一基站收发信机附近存在接收站，
指示装置(82)，它用于在判断装置判断出在第一基站收发信机的无线通信区域附近存在接收站时，分别指示接收站从移动台接收上行链路业务信号，所述指示装置也请求该移动台执行到具有与该接收站的区域相一致的区域的第二基站收发信机的硬越区切换，同时请求第二基站收发信机允许越区切换，
选择装置(83)，它用于在接收站内选择具有最佳的上行链路业务信号的接收站，以及
比较装置(84)，它用于把所选择接收站的上行链路业务信号的质量与第二阈值相比较，使得当该质量超过第二阈值时，该比较装置控制该指示装置去请求移动台执行硬越区切换。
3．根据权利要求1或2所述的用于移动通信系统的越区切换装置，其特征在于，该接收站具有对应于移动台的通信可以到达的上行链路无线通信范围的区域。
4．根据权利要求1或2所述的用于移动通信系统的越区切换装置，其特征在于，该第一阈值是这样设置的，使得第一基站收发信机的无线通信区域小于该移动台能够与该第一基站收发信机进行通信的极限无线通信区域。
5．根据权利要求1或2所述的用于移动通信系统的越区切换装置，其特征在于，该引导信号的质量是由每一伪噪声片断的引导信号的能量与接收波段的每1Hz的干扰波的能量之比来确定。
6．根据权利要求1或2所述的用于移动通信系统的越区切换装置，其特征在于，该上行链路业务信号的质量是由每一比特的上行链路业务信号的能量与每1Hz的噪声的能量之比而确定的。
7．根据权利要求1或2所述的用于移动通信系统的越区切换装置，其特征在于，该第一基站收发信机采用CDMA系统，而第二基站收发信机采用除了CDMA系统之外的非CDMA系统系统。
8．一种移动通信系统，其中包括：
一移动台(21)；
采用第一系统用于与该移动台进行通信的第一基站收发信机(11)；
采用第二系统用于与该移动台进行通信的第二基站收发信机(31)；
多个接收站(41)，它们位于第二基站收发信机的附近，并能够分别从该移动台接收上行链路业务信号；以及
一基站控制器(51)，它用于控制第一基站收发信机和第二基站收发信机，以及多个接收站，
其中当该移动台向基站控制器报告从第一基站收发信机发送来的引导信号的质量超过第一阈值的情况时，该基站控制器从多个接收站当中选择具有最佳质量的上行链路业务信号的接收站，以及
当所选择的接收站的上行链路业务信号的质量超过第二阈值时，该基站控制器请求移动台执行从第一基站收发信机到第二基站收发信机的硬越区切换，并同时请求第二基站收发信机允许越区切换。
9．根据权利要求8所述的移动通信系统，其特征在于，第一系统对应于CDMA系统，而第二系统对应于除了CDMA系统之外的非CDMA系统。
10．根据权利要求8所述的移动通信系统，其特征在于，其中还包括与该基站控制器相链接以控制第二基站收发信机的移动台交换中心(61)。
11．根据权利要求8所述的移动通信系统，其特征在于，该引导信号的质量由Ec/Io值来确定，而上行链路业务信号的质量由Eb/No值来确定。
12．一种用于移动通信系统的越区切换方法，该移动通信系统包括：一移动台(21)，具有基于CDMA系统的第一无线通信区域的第一基站收发信机(11)，具有基于非CDMA系统的第二无线通信区域第二基站收发信机(31)和基站控制器(51)，以及多个位于第二基站收发信机附近的接收站(41)，所述越区切换方法在当该移动台从第一无线通信区域向第二无线通信区域移动时由该基站控制器执行，且其中该基站控制器接收来自移动台的关于由该第一基站收发信机发送并由该移动台所检测的引导信号的Ec/Io值超过第一阈值的情况(S1-S3)，该方法包括如下步骤：
确定位于该第二基站收发信机附近的多个接收站(S4)；
请求多个接收站分别接收发送自该移动台的上行链路业务信号(S5、S6)；
在多个接收站当中选择所接收的上行链路业务信号具有最佳Eb/No值的接收站(S7)；
比较所选择的接收站的上行链路业务信号的最佳Eb/No值与第二阈值(S8)；以及
请求该移动台执行从第一基站收发信机的第二基站收发信机的硬越区切换，同时请求第二基站收发信机允许越区切换(S9)。
13．根据权利要求12所述的用于移动通信系统的越区切换的方法，其特征在于，第一阈值是这样确定的，使得第一基站收发信机的无线通信区域小于该移动台能够与该第一基站收发信机进行通信的极限无线通信区域。
14．根据权利要求12所述的用于移动通信系统的越区切换的方法，其特征在于，发送自移动台并由第一基站收发信机所接收的上行链路业务信号的Eb/No值被设为第二阈值。
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