CN1276667C

CN1276667C - 容纳更多数目的移动台的码分多址移动通信系统

Info

Publication number: CN1276667C
Application number: CN99121582.6A
Authority: CN
Inventors: 大冢泰哲; 大山淳
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: US20030137951A1; US7174167B2; US20050026614A1; US6741859B2; JP3634641B2; US20060286983A1; JP2000125333A; CN1251968A

Abstract

基于码分多址的一种移动通信系统包括基站，这些基站中的每一个都利用覆盖相应的小区的多个无线电频率与移动台进行通信，这些相应的小区包括被一个第一无线电频率所覆盖的第一小区和被一个第二无线电频率所覆盖的第二小区。该系统进一步包括一个基站控制器；该基站控制器与基站通信，并控制移动台以经过软越区切换操作而从一个第一基站的第一小区切换到一个第二基站的第一小区，并经过硬越区切换操作而在任何基站之内的第二小区与第一小区之间进行切换，该基站控制器提供了不在第一基站的第二小区与第二基站的第二小区之间进行直接切换的移动台。

Description

容纳更多数目的移动台的码分多址移动通信系统

技术领域

本发明涉及基于通常用在IS-95-A方案中的CDMA(码分多址)的移动通信系统的小区设计。

背景技术

随着移动通信系统的用户数的增加，对于能够容纳大量用户的系统的需求也越来越大。

图10是显示通常的相关技术的移动通信系统的配置的说明图。

在图10的系统中，一种公共电话网络经过移动交换中心MSC而与一个移动网络相连。该移动交换中心MSC具有与其相连的基站控制器BSC，且基站控制器BSC又具有与其相连的基站BTS。每一个基站BTS都与位于其小区(即控制区)中的移动台MS进行通信，从而提供诸如电话服务的服务。在这种移动通信系统中，为了提供多址联接，通常采用CDMA(码分多址)方案、TDMA(时分多址)方案、或FDMA(频分多址)方案。

(CDMA方案)

CDMA方案被用在IS-95-A方案中。在CDMA方案中，一个基站采用相同的频率与位于其自身的小区中的不同移动台进行通信。用于与相应的移动台进行通信的信道是通过采用预定的编码而建立起来的-这些编码被称为扩展码，并用于鉴别移动台的各个信号。基站与一个移动台之间交换的信号，通过用一种扩展码对数据进行卷积，而得到编码(频率扩展)。在接收侧，接收的数据用相同的扩展码进行进一步的卷积，以标明信道。

在CDMA方案中，基站的发射机侧采用了两种扩展码。一种是短码，它被用来把该基站与其他基站区分开。另一种是长码，它被用来区分作为目的地的移动台。这两种码用发送数据进行卷积。

进一步地，移动台的发射机侧采用了两种扩展码。一种还是短码，它被基站用来获得从移动台接收的数据的数据时序。另一种是长码，它用于把该移动台与其他移动台区分开。这两种码用发送数据进行卷积。

如上所述的扩展码在CDMA方案中被用于信道区分的目的。因此，每一个移动台，即使当各个移动台同时接收到来自多个基站的相同的无线电频率的信号，也能够有选择地挑选来自一个相关基站的它所希望的信道。

以此方式，CDMA方案使基站能够把相同的频率发送到所有移动台，并使所有的移动台能够把相同的频率发送到这些基站。然而，应该注意的是，基站的发送频率不同于移动台的发送频率。

(CDMA方案的越区切换)

“越区切换”指的是当一个移动台，在进行一个呼叫的同时，从给定基站的小区移动到一个相邻基站的小区时所进行的操作。CDMA方案进行的是软越区切换操作，以保证无打断的连续呼叫。

在软越区切换状态的时期中，具有相邻小区的两个基站，把从基站控制器接收到的相同的数据，发送给目前正位于这些小区的边界附近的移动台。移动台把从这两个基站送来的接收信号结合起来，从而改善接收增益。两个基站中的每一个都接收从移动台送来的信号，并把该信号送到基站控制器。基站控制器把从两个基站送来的两种信号进行比较，并选择具有较好信号质量的一个。选定的数据随后被送到移动交换中心。以此方式，只要两个基站之一有把握地接收来自移动台的信号，在软越区切换期间就绝对不会发生呼叫中断。

基于TDMA方案的移动通信系统通常采用一种不同的、被称为硬越区切换的越区切换操作。在硬越区切换操作中，在移动台在从一个第二基站移向一个第一基站时，在该移动台距离该第一基站足够近之后，一种无线电频率得到切换，以实现安全的切换。然而，这意味着移动台在越区切换操作被实现执行之前变得远离第二基站。因而一种硬越区切换要求比软越区切换大的发送功率。进一步地，通信在切换时受到短暂的打断。

即使CDMA方案，当例如两个基站不能采用相同的频率以为一个移动台提供各自的服务时，也可采用一种硬越区切换操作。在此情况下，在切换的信道被重新连接起之前，会观察到短时的断开。

(CDMA中的用户数)

CDMA方案通过采用编码而实现了信道分割，并采用了被大量移动台所共享同一无线电频率。当一个基站试图接收来自一个给定移动台的信号时，从其他移动台利用同一无线电频率发送的其他信号在该基站看来只是干扰源而已。即，使发送信号的数目增加的移动台数目的增加，相当于噪声的增大。能够采用同一无线电频率进行通信的移动台的可接受的数目，显然受到干扰程度的限制。因而重要的，是通过使各个移动台采用尽可能小的发送功率，来减小干扰。这是在决定同一小区中所能够容纳的移动台数目即单个系统的用户数时所要考虑的最重要的因素。

为了使移动台减小其在小区边界处的发送功率，软越区切换是适宜的，因为它只要求最小的发送功率来实现与最近基站的通信。

当一个移动台移动其位置时，建筑物可能会处于移动台与基站之间的连接线上，或者离开该连接线。当该移动台被建筑物遮挡时，如果CDMA系统不采用软越区切换，则该CDMA系统中的基站响应于减弱的信号而增大发送功率。发送功率的这种增大，就其他移动台来说，是噪声的增大。当移动台从建筑之后移出来时，发送功率减小。这种发送功率调整随着移动台的移动而得到重复。

在采用软越区切换的系统中，即使当基站被建筑所遮挡时，一个移动台也能够维持与另一移动台的连接。在此情况下，与无软越区切换操作的情况下相比，所需的发送功率较小。即，对其他移动台的噪声效果较小。

相应地，采用软越区切换的系统能够容纳的移动台数目，大于采用无软越区切换的系统所能够容纳的数目，因而实现了较小的单用户系统成本。

(CDMA方案的系统配置)

图11是显示采用CDMA方案的相关技术的基站的区(小区)配置的说明图。

如上所述，单个的基站能够以一个公共无线电频率使用的信道数，受到了信号干扰效应的限制。当用户(移动台)数大于同一频率所能够容纳的信道数时，一种小区配置得到设计，从而使单个的基站采用不同的无线电频率以服务于多个小区。例如，向多于单个无线电频率所能够接受的移动台数的移动台提供服务的基站，需要采用不同的无线电频率来实施小区。

如图11所示，一个基站1，通过采用多个无线电频率RF1、RF2和RF3，而实施了多个小区。被相应的无线电频率RF1、RF2、和RF3所覆盖的区是完全重叠的，并包含了具有半径R1的基站1。进一步地，基站1的各个无线电频率RF1、RF2、和RF3部分地与基站2的相应无线电频率RF1、RF2、和RF3的相应区相重叠。提供这种部分重叠，是为了允许使用同一无线电频率在不同的区之间进行软越区切换操作。

(软越区切换还是硬越区切换的选择)

在CDMA方案中，对在相邻小区的边界上是采用软越区切换还是硬越区切换进行选择。为此，一个移动台从一个基站获得以下的阈值。

1)可用于通信的导频强度

2)触发越区切换的导频强度

3)低于上述的导频强度

一个移动台，当通过拾取来自一个基站的、超过“可用于通信的导频强度”的信号，而在其他基站之前发现了该基站时，就开始与该基站进行通信，以进行位置更新等。

如果移动台的一个用户请求一个呼叫，移动台把一个呼叫请求送到该基站。一个移动台持续地搜索周围小区的导频信道，并监测导频信道的接收强度。如果接收强度中的任何一个从以上条件1)至3)划分的一个种类变到了另一种类，该移动台经过目前连接的基站向基站控制器报告导频信道的接收强度。

根据周围的导频信道的报告强度，基站控制器选择以下操作中的一个。

1)软越区切换

2)硬越区切换

3)维持目前状态

如果选择了软越区切换或硬越区切换，一种越区切换切换消息被送到该移动台，从而促使该移动台切换到周围小区中的一个。

在此过程中，通过考虑以下因素，就选择两种越区切换操作中的哪一种进行判定。

1)软越区切换

为选择软越区切换而必须满足的条件如下：

-移动台所报告的周围小区的接收导频强度超过了“可以通信的导频强度”；以及

-一个目标小区(目前正在被评价的一个周围小区)具有与当前使用的小区相同的频率和相同的帧偏移可用资源。

这种软越区切换实现了利用与当前使用的小区相同的无线电频率和相同的帧偏移(offset)进行的至目标小区的切换。

在图11的例子中，基站1和2中的每一个都采用了无线电频率RF1、RF2、和RF3，以与移动台进行通信。即使采用了多个无线电频率RF1、RF2、和RF3，在采用相同的频率的小区之间也提供了重叠。因而可以利用相同的频率为一个移动台3进行小区之间的软越区切换。

帧偏移指的是用于在采用时分多址方案的一条通信线路上在一个基站与基站控制器之间交换移动台的通信信号的一系列时隙中的一个位置。除移动台的时隙的一个位置在越区切换之后在一个基站中与在该越区切换之前在一个基站中相同这一情况之外，不能进行软越区切换。因此，需要检查在越区切换之前用于一个基站中的帧偏移(即一个具体的时隙)在越区切换之后是否能够被用于所要采用的基站中。即，需要检查在所要使用的基站中是否能够获得相同的帧偏移，以进行软越区切换操作。

2)硬越区切换

为了选择硬越区切换而必须得到满足的条件包括以下条件：

-移动台所报告的周围小区的接收导频强度超过了“触发越区切换的导频强度”；

-当前使用的小区的导频强度低于“可用于通信的导频强度”；

-一个目标小区具有可获得的资源；以及

-该目标小区没有与当前使用的小区相同的频率空间和相同的帧偏移。

硬越区切换可包括这样一种情况-即其中当移入一个目标小区时切换到一个不同的无线电频率，或者包括另一种情况-即其中在使用相同的无线电频率的同时切换到一个不同的帧偏移。

3)维持目前状态

为了保持当前状态而必须满足的条件如下。

-接收到的被移动台所报告的周围小区的导频强度超过了“触发越区切换的导频强度”。

-当前采用的小区的导频强度高于“通信可用的导频强度”；以及

-目标小区没有可获得的资源，或没有用于与当前使用的小区相同的帧偏移和相同的频率的可获得空间。

当决定保持当前状态下，不进行越区切换，且与当前基站的连接保持不变。

以此方式，越区切换操作通过评价从一个移动台报告给基站控制器的接收导频强度，而得到进行。有关是否进行越区切换操作和进行哪种类型的越区切换操作的决定，由基站控制器进行。因此，基站控制器需要跟踪移动台的位置和所使用的频率。

(CDMA中的硬越区切换的细节)

图12是显示移动台进行的硬越区切换操作的说明图。

在图12中，基站1和2处于基站控制器4的控制之下。在基站1和2之上画出的椭圆表示了无线电频率RF1和RF2所覆盖的小区(区域)。点a至f表示了移动台3的位置。图的中部所显示的，是移动台3在移动时所接收的基站1和2的导频强度。在此表示中，导频强度x表示了“可用于通信的导频强度”，且导频强度y表示了“触发越区切换的导频强度”。

以下描述从移动台3在点a通过采用无线电频率RF1开始与基站1进行通信至移动台3最后到达点f的一系列操作。

当移动台3到达点c时，基站2的接收导频强度超过了导频强度y(即“触发越区切换的导频强度”)。移动台3把这种改变经过基站1报告给基站控制器4。

基站控制器4向基站2发出资源请求，以进行软越区切换操作。然而，在此例中，没有资源，且当前状态得到保持。

当移动台3移到点e时，基站1接收到的导频强度变得小于导频强度x(即“可用于通信的导频强度”)。移动台3把这种情况经过基站1报告给基站控制器4。基站控制器4命令基站1、基站2、和移动台3执行硬越区切换操作。硬越区切换操作是在点e进行的。以此方式，移动台3从点a至点e与基站1进行通信，并从点e至点f与基站2进行通信。

(CDMA中的软越区切换的细节)

图13是显示移动台进行的软越区切换操作的说明图。在图13中，与图12中相同的标号和符号被用来表示相同的部件。

以下描述从移动台3在点a通过采用无线电频率RF1与基站1进行通信至移动台3最后到达点f的一系列操作。

当移动台3到达点c时，基站2的接收导频强度超过了导频强度y(即“触发越区切换的导频强度”)。移动台3经过基站1把这种情况报告给基站控制器4。基站控制器4向基站2发出资源请求，以进行软越区切换操作。当资源得到保证时，基站控制器4命令基站1和2和移动台3执行软越区切换操作，从而使移动台3开始同时与基站1和2进行通信。

当移动台3移到点e时，基站1的接收导频强度变得小于导频强度x(即“可用于通信的导频强度”)。移动台3经过基站1和2把这种情况报告给基站控制器4。基站控制器4命令基站1、基站2和移动台3结束软越区切换操作。结果，移动台3只与基站2进行通信。以此方式，移动台3从点a至点e与基站1进行通信，并从点c至点f与基站2进行通信。在点c与点e之间，软越区切换操作正在进行，从而能够同时与两个基站进行通信。

(基站和基站控制器的配置)

图14是显示基站与基站控制器的相关技术的配置的框图。

该基站包括与所用的无线电频率一样多的多个相同的配置(即在此例中为三个，因为采用了三个无线电频率RF1、RF2、和RF3)。

基站带有对应于与移动台进行信号交换的各个无线电频率的两个天线。一个天线被用于发送信号，且另一天线被用于接收信号。

在接收侧，RF转换单元30₁至30₃把另一接收的无线电频率信号转换成中频信号，该中频信号随后在被送到CDMA调制/解调单元32₀至32_n之前受到QPSK调制/解调单元31的解调。CDMA调制/解调单元32₀至32_n与能够同时与基站通信的移动台一样多。因而在此例中，基站能够建立与n+1个移动台的同时通信。CDMA调制/解调单元32₀至32_n把接收的信号与扩展码进行卷积，从而进行CDMA信号的逆扩展处理。扩展码是由一个BTS-控制单元33预先确定的。一个BSC连接单元34接收受到了逆扩展处理的接收信号，并把它们送到基站控制器。

在发送侧，BSC连接单元34接收来自基站控制器的发送数据，并将其送到BTS-控制单元33预先选定的CDMA调制/解调单元32₀至32_n之一。CDMA调制/解调单元32₀至32_n中选定的一个把发送数据与扩展码卷积，以进行CDMA扩展处理。进一步地，QPSK调制/解调单元31进行一种QPSK调制，以产生一种中频信号。RF转换单元30₁至30₃之一把该中频信号转换成无线电频率发送信号，并经过天线发送它。

图15是基站的RF转换单元30₁至30₃的框图。RF转换单元30₁至30₃是RF转换单元30₁至30₃中的任何一个。

在RF转换单元30的接收机侧，带通滤波器301对接收的无线电频率信号进行滤波，且随后一个低噪声放大器302对滤波之后的信号进行放大。一个多路复用器303，借助一个接收机本机信号发生器306-1的一个输出，对放大的信号进行多路复用，以获得中频信号。

在RF转换单元30的发射机侧，一个中频信号被一个带通滤波器304进行滤波。一个放大器305把滤波的信号乘以一个发射机本机信号发生器306-2的输出，以产生一个无线电频率发送信号。该无线电频率发送信号被一个高功率放大器308放大，并随后被从天线发送。

再看图14，在基站控制器的接收机侧，从多个基站送来的数据被一个BTS-连接单元11所接收，并被提供给一个通信设定单元12。通信设定单元12把接收的数据提供给相应的选择单元13₀至13_m，因为给定的大部分的接收数据具有分配的选择单元。这种分配是由一个BSC控制单元16所确定。选择单元13₀至13_m的每一个都在软越区切换操作期间选择两个接收数据部分中错误较少的一个，并随后在把选定的数据送到一个MSC连接单元15之前执行一种声频解码处理。MSC连接单元15把从选择单元13₀至13_m提供的数据结合起来，以产生帧，并把这些帧送到一个移动切换中心5。

在基站控制器的发射机侧，从移动切换中心5接收的帧得到处理，以提取发送数据，该发送数据随后被送到选择单元13₀至13_m中被BSC控制单元16所预先选定的一个。选择单元13₀至13_m中的这一个，在把发送数据送到通信设定单元12之前，进行一种声频编码处理。发送数据随后经过BTS连接单元11被发送到由BSC控制单元16指定的目的地。

(选择单元的配置)

图16是基站控制器的选择单元的框图。图16的选择单元13是选择单元13₀至13_m中的任何一个。

选择单元13包括第一缓存器131、第二缓存器132、第三缓存器133、声频解码单元134、声频编码单元135、缓存控制单元136、多路分解器137、第一检查单元138、第二检查单元139、以及选择器140。

在选择单元13的接收机侧，多路分解器137接收数据，并在正在执行软越区切换操作的情况下把相继接收的两个数据部分中的第一个提供给第一检查单元138和把两个数据部分中的第二个提供给第二检查单元139。缓存控制单元136在数据传送完成时得到通知。第一检查单元138和第二检查单元139检查接收数据中的错误，并把接收数据分别送到第一缓存器131和第二缓存器132。错误检查的结果被提供给缓存控制单元136。缓存控制单元136控制选择器140，以选择两个数据部分中具有最小错误的一个，并控制第一缓存器131和第二缓存器132中的相应一个，以把接收数据提供给声频解码单元134。上述这些操作对于每一个帧都得到重复。如果不是正在进行软越区切换操作，多路分解器137在它接收数据时把该数据提供给第一检查单元138。

在选择单元13的发射机侧，声频编码单元135对发送数据进行声频编码处理，并把处理过的发送数据送到第三缓存器133。在缓存器控制单元136的控制下，第三缓存器133把发送数据提供给通信设定单元12。

(移动台的配置)

图17是相关技术的移动台的接收机部分。

图17的移动台包括RF转换单元21、QPSK解调单元22、搜索器23、分支控制单元24、第一分支25、第二分支26、控制单元27、最大比值积分单元28、信号处理单元29、以及声频解码单元210。

在天线接收的信号被提供给RF转换单元21，在那里接收的信号被改变成中频信号。该中频信号被QPSK解调单元22解调，且随后解调的信号被提供给搜索器23、第一分支25、以及第二分支26。

搜索器23包括搜索器-控制单元231、相关性单元233、峰探测单元234、以及时序发生单元235。搜索器-控制单元231表示所要搜索的扩展码和进行搜索的时间段。相关性单元233探测当前采用的基站的导频信号与某个周围基站的导频信号在这些导频信号被包含在解调的接收信号中时的相关性。峰探测单元234探测相关性单元233的输出中的峰，且时序发生单元235产生表示峰的时序的时序信号。该时序信号被提供给分支控制单元24。分支控制单元24通过利用从搜索器23报告的时序获得当前使用的基站的接收信号的延迟分布。按照延迟分布的相关性下降的顺序，分支控制单元24通知第一分支25和第二分支26。进一步地，分支控制单元24把周围基站的接收导频强度报告给控制单元27。

第一分支25和第二分支26具有相同的配置。各个分支都包括一个时序同步单元251、一个相关性单元252、以及一个相关性值探测单元253。相关性单元252计算接收信号与控制单元27预先指定的扩展码之间的相关性。相关性值探测单元253以时序同步单元251指定的时序，探测一个相关性值，且探测到的相关性值被提供给最大比值积分单元28。最大比值积分单元28对从第一和第二分支25和26提供来的相关性值进行最大比值积分处理，并把积分的信号送到信号处理单元29。信号处理单元29进行错误校正，且声频解码单元210从错误校正的信号再现声频。在此，如果来自信号处理单元29的数据输出是控制消息，该控制消息被提供给控制单元27。

在如上所述的相关技术配置中，一个单个的站可具有采用多个无线电频率RF1、RF2、和RF3的多个小区，如图11所示。在此情况下，软越区切换可在无线电频率RF1、RF2、和RF3中的任何一个里发生，因而需要有用于各个无线电频率的用于提供软越区切换功能的硬件和软件。即，选择单元13₀至13_m中的每一个都必须具有选择两个接收数据之一的功能，以实现软越区切换操作。这导致了不希望的成本增加。

在相邻的基站之间，相同的无线电频率所覆盖的区域在周边部分是重叠的。当由于软越区切换因为缺乏资源而不可获得，从而进行硬越区切换操作时，移动台3可能深入到新的小区而到达点e，并同时保持与老小区的基站的通信。在此情况下，从基站2发送的信号对于移动台3来说不过是噪声。进一步地，基站2的发送信号比来自当前采用的基站1发送信号强。即，来自基站2的信号与位于基站1的小区内的移动台3的通信发生干扰。这些因素进一步限制了系统中能够采用的移动台的数目。

如图12所示，当具有与基站1的连接的移动台3处于点e时，移动台3需要以足够强的功率发送信号，以使通过覆盖距离r1而使这些信号到达基站1。就距离移动台3仅距离r5的基站2来说，在点e的来自移动台3的这样强的发送，对于来自其他移动台的信号来说是干扰源。这种因素进一步限制了系统中能够使用的移动台的数目。

在相关的技术中，不论无线电频率是否被移动台所使用，软越区切换操作都应该是能够进行的。在此配置中，移动位置的移动台可能几乎相邻的基站，从而产生接收导频强度的改变。因此，除了多通路分量的延迟分布之外，还应该对所有无线电频率就相邻的基站持续地监测延迟分布。结果，需要使搜索器23保持在不停的运行中，以进行监测。然而，这样做导致了功率消耗的增大。

发明内容

因此，需要一种CDMA移动通信系统，它能够在向移动台提供软越区切换服务的同时，以低成本容纳大量的移动台。

因此，本发明的一个一般的目的，是提供一种能够满足上述需要的CDMA移动通信系统。

本发明的另一个且更为具体的目的，是提供一种CDMA移动通信系统，它能够在向移动台提供软越区切换服务的同时以低成本容纳大量的移动台。

为了实现根据本发明的上述目的，提供了一种基于码分多址的移动通信系统，包括：多个基站，其每一个都通过使用覆盖相应的小区的多个无线电频率而与多个移动台进行通信，这些相应的小区包括被一个第一无线电频率所覆盖的第一小区和被一个第二无线电频率所覆盖的第二小区，其中第一小区大于并完全包含了第二小区；以及一个基站控制器，它与所述基站进行通信，并控制移动台以通过一种软越区切换操作从一个第一基站的第一小区切换至第二基站的第一小区并通过一种硬越区切换操作在任何基站的第一小区与第二小区之间进行切换，所述基站控制器为所述移动台不提供在所述第一基站的第二小区与所述第二基站的第二小区之间的直接切换。

在上述系统中多个无线电频率被用于通信的目的，但允许相邻基站之间的软越区切换操作的无线电频率的数目是有限的。在此配置中，基站侧上的装置部件，由于不需要装置元件执行对于这些无线电频率中的某些无线电频率的软越区切换功能，而能够得到简化。这使得装置的成本得到降低。

进一步地，当前采用不允许软越区切换操作的无线电频率的移动台，能够停止其寻找周围基站的导频信号的搜索操作。这降低了移动台中的功率消耗。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于码分多址的移动通信系统，包括：多个基站，其每一个都通过使用覆盖相应的小区的多个无线电频率而与多个移动台进行通信，这些相应的小区包括被一个第一无线电频率所覆盖的第一小区和被一个第二无线电频率所覆盖的第二小区，其中所述基站中的每一个在属于其第一小区的移动台的数目小于一个给定阈值时都发送第一无线电频率，并在该数目超过了该给定阈值时除了第一无线电频率之外还发送该第二无线电频率，以控制某些移动台在开始第二无线电频率的发送时从第一小区切换到第二小区。

根据本发明的另一个方面，被多个无线电频率所覆盖的相应小区具有不同的面积(例如不同的半径)。在此配置中，经过较小的一个小区进行的移动台通信，与通信经较大的一个小区进行相比，能够减小其发送功率。发送功率的这种减小，导致了对其他移动台的干扰的减小。进一步地，经较小的一个小区进行的移动台通信使得距相邻基站的距离得到保持。这种移动台因而只受到来自周围基站发送的信号的有限程度的干扰。因此，本发明的配置增大了单个基站所能够容纳的移动台的数目。

以如上所述的方式，本发明能够提供一种CDMA移动通信系统，它能够在给移动台提供软越区切换服务的同时，以低成本容纳大量的移动台。

附图说明

从以下结合附图所进行的详细描述，本发明的其他目的和进一步的特征，将变得显而易见。

图1是显示根据本发明的一个原理的CDMA移动通信系统的说明图；

图2是显示根据本发明的第一实施例的CDMA移动通信系统的说明图；

图3是根据本发明的第一实施例的基站控制器的框图；

图4一个缓存器的框图；

图5是用在根据本发明的第二实施例的CDMA移动通信系统中的移动台的接收机部分的框图；

图6是显示根据本发明的第三实施例的CDMA移动通信系统的小区配置的说明图；

图7是根据本发明的第三实施例的基站的框图；

图8是用在图7的基站中的RF转换单元的框图；

图9是显示根据本发明的第四实施例的CDMA移动通信系统的小区配置的说明图；

图10是显示典型的相关技术移动通信系统的配置的说明图；

图11是显示采用CDMA方案的相关技术的基站的小区配置的说明图；

图12是显示移动台进行的硬越区切换操作的说明图；

图13是显示一个移动台进行的软越区切换操作的说明图；

图14是显示一个基站和一个基站控制器的相关技术的配置的框图；

图15是图14的基站的RF转换单元的框图；

图16是图14的基站控制器的选择单元的框图；

图17是相关接收移动台的接收机部分的框图。

具体实施方式

以下结合附图描述本发明的原理和实施例。

图1是显示根据本发明的一个原理的CDMA移动通信系统的说明图。

图1的系统包括CDMA基站1、另一CDMA基站2、以及一个CDMA移动台3。基站1采用了多个无线电频率RF1和RF2以覆盖相应的区域，这些区域在图1中用椭圆表示。

根据本发明，无线电频率RF1和RF2的相应的区域覆盖了不同的范围，如图1所示。即，无线电频率RF1的区域具有半径r1，且无线电频率RF2的区域具有半径r2。进一步地，基站1的无线电频率RF1的区域与基站2用相同的无线电频率RF1所覆盖的区域相重叠，从而使得能够在这些区域之间进行软越区切换操作。

以下，将对其中移动台3从点a移到点e的情况进行描述。

当移动台3位于点a至点b之间时，利用无线电频率RF1与基站1进行通信。当移动台3到达点b时，进行了硬越区切换操作，以从无线电频率RF1切换到无线电频率RF2。

在点b和点c之间，移动台3利用无线电频率RF2与基站1进行通信。当移动台3到达点c时，进行了一种硬越区切换操作，以从无线电频率RF2切换到无线电频率RF1。

移动台3在点c与点d之间采用了无线电频率RF1。当移动台3从基站1离开并到达点c与点d之间的某一点时，移动台3进行软越区切换操作，从而同时与基站1和基站2进行通信。当移动台3到达了距基站1足够远的某一点时，移动台3脱离软越区切换操作，并只用无线电频率RF1与基站2进行通信。

当它到达点d时，移动台3进行硬越区切换操作，以从无线电频率RF1切换到无线电频率RF2。随后，移动台3采用无线电频率RF2与基站2进行通信。

以此方式，本发明的移动通信系统具有采用相应无线电频率并具有相应的区域大小(例如相应的半径)的多个小区。这些相应的区域大小可以是彼此不同的，且覆盖最大区域的无线电频率可具有重叠相邻基站的对应小区的小区。基站之间的软越区切换操作可只对覆盖最大区域的这种无线电频率进行。在相同的基站之内，一种硬越区切换操作得到进行，以在不同的无线电频率之间进行切换。在不同的基站之间，进行软越区切换操作，以从一个站移动到另一站。

根据这种配置，软越区切换操作可只对最大的小区的无线电频率进行，因而其他无线电频率的通信线路不需要软越区切换功能。用在基站侧的装置因而可在它们的电路配置上得到简化。

为了在上述的点b、c和d中的任何一个处启动硬越区切换操作，可能需要一个触发器。为此，基站可定期要求移动台3报告接收的导频强度(例如可向移动台3发送导频测量请求)。当接收到来自移动台3的导频强度测量消息时，基站可根据接收的消息估计移动台3的位置。如果该位置被发现接近小区边界，则进行硬越区切换操作的一个指令被送到移动台3，以触发一个切换。

或者，移动台可被指令对周围基站的接收导频强度进行持续的监测。这种移动台可在它跨过预定的阈值时报告接收的导频强度的改变。

如上所述，相关技术的CDMA移动通信系统使采用任何无线电频率的移动台都能够进行软越区切换操作，从而使采用任何无线电频率的所有移动台都能够在不中断它们的连续通信的情况下从一个基站移到另一基站。这种系统配置倾向于成本较高。进一步地，由于硬越区切换操作是在对软越区切换操作的要求不能得到满足时进行的，这种硬越区切换操作与其他移动台的通信发生干扰，从而限制了单个基站中所能够容纳的移动台的数目。

根据本发明的原理，相邻基站之间的软越区切换操作只通过利用选定的无线电频率(RF1)而进行，且硬越区切换操作得到进行，以在相同的基站内在不同的无线电频率(RF1和RF2)之间进行切换。在此配置中，分配给当前正在使用无线电频率RF2的移动台的基站控制器的资源(例如诸如选择单元的电路的电路)，不一定象软越区切换操作那样需要这样的硬件和软件。这简化了装置配置。

当无线电频率RF2所覆盖的区域具有比无线电频率RF1所覆盖的区域的半径小的半径时，从基站利用无线电频率RF2发送来形成信号可具有较小的信号强度。这使得可以减小基站的高功率放大器的功率消耗，并还减小了相邻小区之间的干扰。这有助于增大基站中所能够容纳的移动台的数目。

借助相关技术的配置，一个移动台需要持续地监测周围基站的导频强度，从而不论当前使用什么无线电频率都为软越区切换操作做好准备。另一方面，在本发明中，采用无线电频率RF2的、对其不进行软越区切换操作的一个移动台，能够停止搜索周围基站的导频信号的监测操作。即，搜索器所需要做的所有工作，只是搜索多路径分量的延迟分布。这降低了移动台中的功率消耗。

以下结合附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图2是显示根据本发明的第一实施例的CDMA移动通信系统的说明图。

在图2中采用了与图12中相同的标号。图2显示了在顶部的小区配置、在中间的移动台3接收的导频强度、以及在底部的被移动台3正在使用的无线电频率和一个基站。

基站1和2的每一个都采用了无线电频率RF1和RF2，以覆盖相应的区域(小区)。无线电频率RF1的区域具有半径r1，且在其中心有一个基站，且无线电频率RF2的区域具有半径r2并且在其中心有一个基站。无线电频率RF1所覆盖的区域在基站1与2之间的周边部分有所重叠，从而允许在重叠区域中的软越区切换操作。

以下描述其中移动台3从图2中的点a移动到点h的情况。

在点a，移动台3开始与基站1通信。初始时使用的是无线电频率RF1。随着移动台3移向点b，无线电频率RF接收的导频强度逐渐增大。在点b，无线电频率RF1接收的基站1的导频强度超过了z，这表示了当移动台3进入无线电频率RF2的小区时观测到的无线电频率RF1的接收导频强度。当发生这种情况时，移动台3经过基站1把这种情况报告基站控制器4。

在接收到这种报告时，基站控制器4命令移动台3进行硬越区切换操作，以切换到无线电频率RF2。作为响应，移动台3在点b进行硬越区切换操作，因而使用无线电频率RF2来与基站1进行通信。

当移动台3进一步移动并接近点c时，接收的基站1的无线电频率RF2的导频强度减小。最终，接收的无线电频率RF2的导频强度变得小于x-它包括可用于通信的导频强度。移动台3经过基站1通知基站控制器4。

基站控制器4命令移动台3进行硬越区切换操作，以切换到无线电频率RF1。作为响应，移动台3在点c进行硬越区切换操作，且随后用无线电频率RF1与基站1进行通信。

当移动台3进一步移向点d时，基站2的无线电频率RF1以增大的导频强度出现。基站2的无线电频率RF1的接收导频强度最终超过了y-它表示了触发越区切换操作的导频强度。当发生这种情况时，移动台3经基站1通知基站控制器4。

基站控制器4向基站2发出一个资源请求，以进行软越区切换操作，并在资源得到保证时命令基站2和移动台3进行软越区切换操作。结果，移动台3与基站1和基站2进行通信。由于一组数据是从基站1接收的且另一组数据是从基站2接收的，基站控制器4选择两组接收数据中具有最佳质量的一组。选定的数据组被送到移动切换中心5。

当移动台3进一步移动并接近点f时，接收的来自基站1的导频强度变弱。最终，接收的基站1的无线电频率RF1的导频强度降到x以下，这是不可用于通信的导频强度。移动台3将此经过基站1和2报告给基站控制器4。

基站控制器4命令基站1和2以及移动台3完成软越区切换操作。结果，移动台3通过采用无线电频率RF1只与基站2通信。

当移动台3移向点g时，接收的基站2的无线电频率RF1的导频强度逐渐增大。最后接收的导频强度超过z-它被定义为当移动台3进入无线电频率RF2的小区时观测到的无线电频率RF1的接收导频强度。当发生这种情况时，移动台3经过基站2把这种情况报告给基站控制器4。

作为响应，基站控制器4命令移动台3进行硬越区切换操作，从而切换到无线电频率RF2。移动台3在点g执行硬越区切换操作。

在移动台3的位置从一个小区移到另一个小区时，如上所述的越区切换操作得到重复。

图3是根据本发明的第一实施例的基站控制器的框图。

图3所示的基站控制器与相关技术的基站控制器的不同在于选择单元13的配置。在相关技术中，选择单元13₀至13_m中的每一个都具有图16所示的配置。在本发明中，选择单元13₀至13_m具有与图16相同的配置，并被用于当前正在使用无线电频率RF1的移动台3。另外，缓存器14₀至14_m被分配给当前正在使用无线电频率RF2的移动台3。

图4是缓存器14的框图。缓存器14是缓存器14₀至14_m中的任何一个。

如图4所示，缓存器14只包括第一缓存器131、第三缓存器133、声频解码单元134、声频编码单元135、以及缓存控制单元136。图16的配置中出现的其他元件，诸如多路分解器137、第一检查单元138、第二检查单元139、第二缓存器132、以及选择器140被除去了。即，缓存器14包括了其接收机侧的第一缓存器131和声频解码单元134，并包括了在其发射机侧的第三缓存器133和声频编码单元135。缓存器14具有如此简化的配置，是因为当前使用无线电频率RF2的移动台3不进行软越区切换操作，且缓存器14不需要具有进行软越区切换操作的功能。

当在无线电频率RF1和无线电频率RF2之间进行硬越区切换操作时，基站控制器4需要在使用选择单元13和使用缓存器14之间进行切换，且这种切换需要以与硬越区切换操作的时序相同的时序进行。这种切换功能可通过利用在相关技术的系统中出现的通信设定单元12和MSC连接单元15的通信线路切换功能，而得到提供。

如上所述，只需要为与无线电频率RF1相关的部分提供选择单元13的选择功能。这是由于只有采用无线电频率RF1的移动台3能够进行软越区切换操作。由于采用其他无线电频率的其他移动台3不需要软越区切换操作，这种选择功能对于与其他频率(例如RF2)对应的部分是不需要的。因而在与其他频率对应的这些部分中，装置部件的数目能够通过除多路分解器、检查单元、缓存器中的一个、以及选择器，而得到减少。

本发明不限于上述的、其中系统只采用两个无线电频率的配置。显然的是，本发明也同样适用于其中系统采用两个以上无线电频率的配置。

(第二实施例)

图5是根据本发明的第二实施例的CDMA移动通信系统中采用的移动台的接收机部分的框图。在图5中，与图17中的元件相同的部件用相同的标号表示，且省略了对它们的描述。

图5的配置与图17的配置的不同，只在于在搜索器23中新提供了一个搜索器-停止-控制单元232。

当搜索器23的功能是搜索周围基站的导频信号时，搜索器-停止-控制单元232，响应于来自控制单元27的指令，阻塞搜索器23的功能(即停止搜索器23的运行)。该功能的阻塞，是当移动台3使用无线电频率RF2因而不进行软越区切换操作时，得到实现的。

搜索器23通常执行两种功能。一种是搜索周围基站的导频信号，且另一种是搜索通信信号的多路径分量。在本发明的第二实施例中，采用允许软越区切换操作的无线电频率的移动台不搜索周围基站的导频信号，且只搜索多路径分量。这减小了移动台3的硬件和软件的使用负荷，从而实现了功率消耗的降低。

不允许软越区切换操作的无线电频率可作为配置信息而预先向移动台3进行报告，或者可借助从基站1和2之一和基站控制器4送来的消息向移动台3报告。在后一种情况下，移动台3不需要具有不允许软越区切换操作的无线电频率的标识符，但能够通过从基站送来的消息获得标识符。

(第三实施例)

图6是显示根据本发明的第三实施例的CDMA移动通信系统的小区配置的说明图。图7是根据本发明的第三实施例的基站的框图。图8是图7的基站中采用的RF转换单元的框图。

如图6所示，基站1和2，除了无线电频率RF1和RF2之外，还使用无线电频率RF3进行无线通信。被无线电频率RF3所覆盖的区域具有与被无线电频率RF2所覆盖的区域相同的半径r2。

如图7所示，第三实施例的基站包括分别用于无线电频率RF1至RF3的RF转换单元30₁至30₃。在第三实施例中，RF转换单元30₂和30₃具有如图8所示的配置，且它们与RF转换单元30₁的配置的不同，在于新提供了一个开关307。开关307用于响应于来自BTS-控制单元33的指令，把一个输入通-断切换至高功率放大器308。这使得可以对通过无线电频率RF2和RF3的通信进行通-断切换。

在基站中BTS-控制单元33知道每一个无线电频率下当前正在进行呼叫的移动台3的数目。这种信息作为通信线路设定信息而得到提供。在图7的配置中，BTS-控制单元33带有探测使用无线电频率RF1且目前正在进行呼叫的移动台3的数目的功能。根据探测的结果，从RF转换单元30₂的无线电频率RF2的发送被切换为导通或关断。

开始时，与移动台3的通信是只使用无线电频率RF1进行的。当使用无线电频率RF1且目前正在进行呼叫的移动台3的数目增大时，开始使用无线电频率RF2进行发送。同时，基站让部分或所有移动台3报告无线电频率RF1的接收导频强度，只要移动台3当前正在进行呼叫并正在使用无线电频率RF1。如果给定的移动台3接收的导频强度大于一个给定的阈值，就判定该移动台3位于离该基站足够近的位置，即位于无线电频率RF2的小区之内。在此情况下，一个指令被送到移动台3，以进行切换至无线电频率RF2的硬越区切换操作。以此方式，经过无线电频率RF1接收服务的移动台3的数目减少了，从而为额外的移动台3留出了空间。

同样地，基站的BTS-控制单元33带有探测经过无线电频率RF2接收服务的移动台3的数目的功能。根据探测到的数目，无线电频率RF3的发送被接通或关断。这保证了无线电频率RF2具有空间来接受经硬越区切换操作而从无线电频率RF1切换来的新的移动台3。

为了阻止无线电频率RF2和RF3的发送通-断切换得过于频繁，可采取一些措施。例如，用于触发或停止无线电频率RF2和RF3的发送的移动台3的数目可被给予一种滞后特性，或者可在一个预定的时期中被不予考虑。

在如上所述的控制下，无线电频率RF2和RF3的发送被停止，以在只有少量的移动台3经过基站进行呼叫时，通过只使用无线电频率RF1，来提供通信服务。这减少了基站中的功率消耗。进一步地，这种配置能够减小对使用其他基站的其他移动台的干扰影响。

在上述第三实施例中，两个无线电频率RF2和RF3经过硬越区切换而得到使用。本发明不限于这种配置，而是可被应用于其中只有一个无线电频率(例如RF2)经过硬越区切换操作而得到使用的情况。当移动台3的数目小时，只有无线电频率RF1得到发送。当移动台3的数目增大时，无线电频率RF2得到发送，以使移动台3从无线电频率RF1经硬越区切换操作切换到无线电频率RF2。进一步地，本发明同样可被应用于其中经过硬越区切换操作而使用两个以上无线电频率的情况。

(第四实施例)

图9是显示根据本发明的第四实施例的CDMA移动通信系统的小区配置的说明图。

在第四实施例中，象在第三实施例中那样，两个无线电频率RF2和RF3得到采用，但它们具有彼此不同的大小，而不是象在第三实施例中那样具有相同的区域大小。被无线电频率RF2所覆盖的区域具有半径r2，且被无线电频率RF3所覆盖的区域具有小于半径r2的半径r3。进一步地，在第四实施例中，无线电频率RF2和RF3的发送，就其通-断切换来说，是不受控制的。

在无线电频率RF3的半径r3比无线电频率RF2的半径小的情况下，如果当前使用无线电频率RF2的移动台3位于离基站足够近的位置，移动台3从无线电频率RF2被切换到无线电频率RF3。由于无线电频率RF3的半径r3较小，基站的无线电频率RF3的发送功率可较小，从而实现了功率消耗的降低。

对本发明的实施例可作各种修正。这些实施例已经结合其中使用两或三个无线电频率的例子，而进行了描述。本发明不限于这些例子，而是可被应用于采用任何大量的无线电频率的情况。

允许软越区切换操作的无线电频率(例如RF1)的数目不限于一个，而是可以多于一个。重要的是除了允许软越区切换操作的无线电频率(例如RF1)之外还提供无软越区切换功能的无线电频率(诸如RF2和RF3)。借助这种配置，软越区切换操作只对允许软越区切换操作的无线电频率(例如RF1)进行。

进一步地，这些实施例，是结合其中硬越区切换无线电频率RF2和RF3所覆盖的区域小于软越区切换无线电频率1所覆盖的区域的情况，而得到描述的。本发明不限于这种配置，而是可被应用于其中所有区域都具有相同的区域大小的情况。在此情况下，触发从无线电频率RF1至无线电频率RF2的硬越区切换的条件，可以按照适合于它们的方式得到确定。这种配置是基于这样的前提，即允许软越区切换操作的无线电频率的数目应该是有限的。借助这种配置，移动台的搜索器和基站控制器的选择单元的结构能够得到简化，虽然不会预期导致基站中所能够容纳的移动台的数目的增大。

本发明可应用于进行与上述类似的任何越区切换操作的任何系统，且越区切换操作的类型不限于IS-95’A。

进一步地，本发明不限于这些实施例，且在不脱离本发明的范围的前提下，可以进行各种变形和修正。

本发明是基于1998年10月20日递交至日本专利局的日本优先权申请第10-297709号，其整个内容在此被作为参考文献。

Claims

1.一种基于码分多址的移动通信系统，包括：

多个基站，其每一个都通过使用覆盖相应的小区的多个无线电频率而与多个移动台进行通信，这些相应的小区包括被一个第一无线电频率所覆盖的第一小区和被一个第二无线电频率所覆盖的第二小区，其中第一小区大于并完全包含了第二小区；以及

一个基站控制器，它与所述基站进行通信，并控制移动台以通过一种软越区切换操作从一个第一基站的第一小区切换至第二基站的第一小区并通过一种硬越区切换操作在任何基站的第一小区与第二小区之间进行切换，所述基站控制器为所述移动台不提供在所述第一基站的第二小区与所述第二基站的第二小区之间的直接切换。

2.根据权利要求1的系统，其中所述基站控制器控制移动台以在移动台进入第二小区时从第一小区切换至第二小区，并在移动台退出第二小区时控制移动台从第二小区切换到第一小区。

3.根据权利要求1的系统，其中相应的小区进一步包括被一个第三频率所覆盖并被第二小区所完全包含的第三小区，且其中当移动台进入第三小区时，移动台从第二小区切换至第三小区。

4.根据权利要求1的系统，其中所述基站中的每一个在属于其第一小区的移动台的数目小于一个给定阈值时都发送第一无线电频率，并在该数目超过了该给定阈值时除了第一无线电频率之外还发送该第二无线电频率，且其中所述基站控制器控制某些移动台以在开始第二无线电频率的发送时从第一小区切换到第二小区。

5.根据权利要求4的系统，其中相应的小区进一步包括被一个第三频率所覆盖的一个第三小区，且每一个所述基站在属于其第二小区的移动台的数目小于另一给定阈值时都不发送第三无线电频率，并在该数目超过了所述另一给定阈值时除了第二无线电频率之外还发送第三无线电频率，且其中所述基站控制器控制某些移动台以在第三无线电频率的发送开始时从第二小区切换到第三小区。

6.根据权利要求4的系统，其中第二频率的一个发送时期和一个不发送时期得到控制，以持续至少一段预定的时间。

7.用在根据权利要求1的系统中的移动台，包括：

一个搜索器，用于只相对于第一无线电频率搜索基站的导频信号；以及

一个搜索器-停止-控制单元，它当所述移动台当前正在使用不允许软越区切换操作第二无线电频率时停止所述搜索器对导频信号的搜索。

8.一种用在码分多址移动通信系统中的基站控制器，包括：

第一单元，其每一个都对从一个移动台送来的信号进行解码，并具有从由移动台作为单个的信号并经过两个单独的基站路由而送来的两个信号中选择所述信号的功能；以及

第二单元，其每一个都对从一个移动台送来的信号进行解码，且不带有选择功能，其中采用允许软越区切换操作的无线电频率的移动台被分配给所述第一单元中的一个，且使用不允许软越区切换操作的无线电频率的一个移动台被分配给所述第二单元中的一个。

9.一种基于码分多址的移动通信系统，包括多个基站，其每一个都通过使用覆盖相应的小区的多个无线电频率而与移动台进行通信，这些相应的小区包括被一个第一无线电频率覆盖的第一小区和被一个第二无线电频率所覆盖的一个第二小区，其中所述基站中的一个的第一小区与所述基站中的另一个的第一小区重叠，而所述基站中的该一个的第二小区不与所述基站中的所述另一个的第二小区重叠。