CN1298619A - 无线通信系统中用于控制软切换用法的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了具有改进的软切换能力的无线通信系统。在软切换期间,移动台可以使几个能把基本相同的信息提供给它的发射源(活动组成员)。不在进行移动的移动台不一定需要许多源来提供适当的接收信号质量。所以,不在进行移动的移动台可通过使用定位技术而被识别,活动组的成员与较高的门限值进行比较,这比起在使用被加到正在运动的移动台的一个门限值时可更快速地去除较弱的支路。

Description

无线通信系统中用于控制软切换用法 的方法和设备

背景

本发明总的涉及具有软切换能力的通信系统领域，更具体地，涉及通过限制在一定环境下软切换的应用而减小干扰。

图1上显示了蜂窝通信系统的简化的配置图。移动台M1-M10通过发送无线信号给蜂窝基站B1-B10和从蜂窝基站B1-B10接收无线电信号，从而与公共交换电话网(PSTN)的固定部分通信。蜂窝基站B1-B10又通过移动交换中心(MSC)被连接到PSTN。每个基站B1-B10在相应的区域或“蜂窝小区”C1-C10内发送信号。在每个小区内，基站在下行链路RF信道上发送到移动单元，而移动单元在上行链路RF信道上发送信息到基站。

虽然蜂窝系统原先被设计来在移动台与覆盖地理小区的相关的基站之间以一对一的对应关系运行的，但已经确定，通过在一个以上的链路上传送同一个信号到移动台，可以减小阴影遮挡和衰落的影响。例如，两个不同的基站可以在两个不同的空间偏离的链路上传送同一个信息到移动台。移动台通过选择或以某种方式组合(例如最大比值组合)来自两个链路的信号，从而处理这两个信号。这种技术被称为分集。传统的空间分集技术采用在单个基站中或两个或两个以上的基站中的两个或多个分开的天线来与移动台通信。然而，分集不限于空间偏离的基站或天线(即多个传输路径)。分集传输也可以通过使用在时间、极化、或频率上一个或多个偏离而达到。

其中通常实施宏分集的一个场合是在切换期间。在这种情况下，在当前的正在服务的基站终结它的消息信息发送以前，候选的基站(即，移动台要被切换到的基站)开始同时发送相同的消息给移动台。这种宏分集的使用法通常被称为软切换。

图2显示了软切换安排，其中第一个原先的基站202和第二个候选的基站204分别发送同一个消息206给移动台208。消息206在具有第一下行链路210和第二下行链路212的形式的不同的信号路径上被发送到移动台208。第一和第二下行链路信号210和212在移动台208中被重新组合(或选择接收信号中的一个信号)，以便提取消息206。移动台208分别在第一和第二上行链路214和216上向基站202和204进行发送。在某个时间点上，从第一个原先的基站202到移动台的消息信息的发送被终结，以及软切换过程终止。

软切换也可通过使用从单个基站进行的多个发送来完成。图3显示了单个基站宏分集安排，其中由天线阵列304产生的第一和第二定向波束318和320分别覆盖不同的区域。移动台308可以以上述的方式从一个波束切换到另一个波束。也就是，第一定向波束318保持包括载送消息306的第一下行链路310的第一分集链路。第二定向波束320建立包括也载送消息306的第二下行链路312的第二分集链路。第一和第二上行链路314和316分别在每个波束318和320内从移动台308传送到天线阵列304。再次地，在某个时间点，从原先的波束的发送将停止，以便完成切换。同样的方法可被使用于具有定向的或扇区的天线的基站，其中软切换可在扇区天线之间进行，该技术有时被称为“更软的切换”。

在软切换安排中，与特定的移动台通信的基站和/或天线被称为“活动组”成员。例如，回过来参照图2，基站202和204可被认为是活动组的成员。本领域技术人员将会看到，两个以上的基站和/或天线可以是活动组的一部分。当移动台进入或离开由系统中的基站和/或天线操纵的覆盖区域时，活动组的成员可以改变。

软切换可被使用于许多不同类型的无线通信系统，包括使用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)的通信系统。软切换增加坚固性，达到改进的下行链路质量和克服衰落。然而，软切换由于使用附加的发射源来发送基本上相同的信息给接收机，有时可能对系统容量和网络资源起到负面影响。

传统的软切换系统通常对于活动组中的每个天线采用相同总量的下行链路发送功率。例如，在IS-95系统中，相同的发送功率电平被使用于活动组中所有的下行链路。由于对于其它用户造成不想要的干扰，在活动组中增加和删除成员需要加以仔细考虑，以使得在不相关的链路中的干扰最小化。因此，用于控制干扰的一个方法是限制活动组中的基站和/或天线的数目。例如，在公开的Gilhousen等人的国际专利申请(PCT)WO/95/12297中描述了这种技术，在其中软切换时所涉及的扇区的反向链路信号强度被监视。如果来自一个扇区的传输的信号强度在预定的时间间隔内跌落到低于预定的门限值，则基站不继续从该扇区发送。

在传统的系统中使用来减小来自软切换/宏分集操作造成的不必要的干扰的影响的另一个方法是功率分裂控制。在功率分裂控制中，下行链路功率可在活动组中的每个工作的基站和/或天线之间被相等地分裂。也就是，在有三个下行链路以及可以提供总的发射功率P的情况下，每个下行链路具有P/3的发射功率电平。然而，即使在这样的分配下，当活动组中“最弱”的下行链路以P/3的功率电平运行时，仍旧可能引入不必要的干扰量。更具体地，链路事实上可能只提供通信坚固性很小的改进，但由于过分地引入干扰而可能引起对周围的通信的较大的破坏。因此，相邻的小区的C/I比值会受到负面影响，而通信效率上只有最小的得益。

最近，申请人认识到，某些业务模型提出在无线通信系统中的大多数呼叫(例如70％左右)是由处在相对静止位置的移动单元发起的。这个现象可能归因于近年来移动单元尺寸的快速减小，现在允许用户便利地携带移动单元，这与早先的移动单元非常大因而适于把它们留在汽车内的情形相对照。如果大量的这样的静止的呼叫是从小区内的一些将会触发系统的软切换功能的位置处进行的，则这可能是这样的情况，大量静止移动单元会在一个或多个接连的呼叫持续时间内保持软切换模式。也就是说，由于这些移动单元是静止的，它们将持续接收来自多个发射源的传输而不切换。如上所述，这对于总的系统容量将有负面影响。而且，移动单元在静止时将不总是能够从处在软切换模式中获得很大的附加的分集增益。

因此，希望提供在移动单元处在静止情形时用于限制应用软切换以便增加系统容量的方法和系统。

发明概要

本发明通过识别那些处在静止或基本静止状态的移动台、并且通过调整用来从活动组中去除接收能力弱的成员的门限值或者无条件地去除接收能力最弱的成员，从而解决上述的问题。这样，可以得到附加的系统容量，而对于静止移动台的连接质量没有不利的影响。

本发明的示例的实施例使用与移动台有关的位置信息来决定它是否静止。任何基于移动台本身或基于系统的已知的定位技术都可被使用。如果系统识别某个特定的连接是与静止的移动台有关的，则系统采用较高的门限值，以便保持活动组中用于该连接的发射源，从而有可能减少活动组中成员的数目。

附图简述

通过结合附图阅读以下的详细说明，可以更容易理解本发明的这些与其它的目的、特性和优点，其中：

图1显示了其中可利用本发明的传统的蜂窝通信系统；

图2显示了软切换的情景，其中两个单独的基站与一个移动台通信；

图3显示了宏分集情景，其中单个基站通过使用发出分开的波束(每个波束控制不同的覆盖区域)的一个阵列天线或多个扇区天线来与一个移动台通信；

图4显示了按照本发明的示例的情景，其中静止的移动台和移动的移动台正在接收来自两个发射源的信号；

图5是说明按照本发明的示例的实施例的用于控制软切换/宏分集的方法的流程图。

详细说明

以下的示例的实施例是对于CDMA无线通信系统提供的。然而，本领域技术人员将会看到，这种接入方法仅仅是用于说明的目的，以及本发明可以容易地应用于其它类型的接入方法，包括频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和它们的混合方案。

考虑图4所示的示例的情形。这里，基站400支持在第一小区内的无线通信业务，以及基站410支持在第二小区内的无线通信业务。虽然未示出，基站400和410通过移动交换中心(MSC)在与无线网控制器(RNC)进行通信，MSC又被连接到公共交换电话网(PSTN)。对于本示例的实施例，考虑图4所示的系统通过使用CDMA技术与双工下行链路(即，基站到移动台方向)和上行链路(即，移动台到基站方向)信道运行。对于本示例的CDMA系统，物理信道是通过其代码(即，短的、长的、或它们的组合)、频率和带宽而被识别的。

本实例也显示了被设置在靠近基站400和410之间的小区边界的两个移动台420和430。当然，本领域技术人员将会看到，基站400和410典型地同时支持与许多移动台的连接，然而，在这两个示例的移动台与网络之间的互联足以说明按照本发明的软切换/宏分集技术。在本例中，移动台420相对于两个基站是静止的或基本静止的，而移动台430正在以所显示的箭头方向远离基站400和总体上朝向基站410移动。然而，两个移动台当前正在接收来自两个基站的传输，即，它们处在软切换模式。

正如技术上熟知的，移动台在它被连接到系统的同时将监视相邻的源(例如，基站或天线单元)的发射。有关接收信号质量和或强度的信息被返回到系统，以及被用来把这些相邻的源设置在移动台的候选的组中。在某个时间，候选组中的一个或多个源可被附加到活动组中。例如，在许多系统中、并且特别是在CDMA系统中，当移动台接近小区边界时，移动台可进入一个区域，其中另一个发射源(例如，另一个基站和/或来自同一个基站的另一个天线单元)开始发送基本上相同的信息到该移动台，移动台然后可组合多个接收信号，产生一个其质量优于只接收来自一个源的信息所得到的结果的复合信号。

网络通过监视移动台接收来自其相邻的源的信息的信号强度以及比较所监视的数值与预定的门限值而可以认识到：基站应当从活动组中被附加上或被去除掉。例如，正如在Hyoung-Goo Jeon等的、题目为“AChannel Assignment Scheme for Reducing Call Blocking rate in aDS-CDMA Cellular System(DS-CDMA系统中用于减小呼叫阻塞率的信道分配方案)”的论文中所描述的，系统可以具有一个预定的参量T_DROP，以使得如果测量的信号强度低于T_DROP，则将发射源从活动组中去除掉，以及还具有预定的参量T_ADD，以使得如果测量的信号强度超过T_ADD，则把相应的发射源附加到活动组中。

Jeon的论文提出，当系统负荷很高时，可以提高T_DROP的数值，以便释放在软切换中使用的业务信道，以使得这些业务信道可被复用来建立新的呼叫和防止呼叫阻塞。然而，申请人发现，与采取进行等待直到系统容量达到可以解决这些问题为止的方案不同，可以采取当这些呼叫指向静止的移动台时通过提高T_DROP来减少与特定的呼叫有关的活动组的方法。这样，系统容量可被最佳化，而对于与正在进行的连接有关的质量没有有害的影响。

回到图4的例子，所以本发明以不同的方式控制与移动台420和430有关的活动组。更具体地，如图5的流程图所示，系统首先在步骤500确定移动台是否为静止的或基本静止的。这个判决可以以多种不同的方式作出。例如，某些无线通信系统提供用于确定移动台的位置的机构，以便快速地应答由移动台的用户发起的紧急呼叫。这样，由步骤500描述的用于实施测试的第一种方法是使用接连的位置值来确定移动台是否正在移动。用于识别静止移动台的第二种方法是确定移动台的速度。这可以通过在移动台处测量接收信号的多卜勒效应来确定移动台相对于基站的径向速度而完成。用于进行这种检验的第三种方法是周期地给出涉及与由移动台接收的信号有关的质量参量的测量报告。例如，检验来自一个连接的所接收的信号强度、误码率和/或误帧率是否稳定，可以提供关于移动台是否静止的指示。

如果使用上述的第一种技术，则可以以许多方式确定位置信息。移动台可以估计它本身的位置，以及发送一个带有其坐标的消息给系统。这可以通过给移动台配备全球定位系统(GPS)接收机并从GPS卫星网络接收位置信息而完成。

替换地，一个发送信号到移动台和从移动台接收信号的基站可被使用来确定移动台的位置。各种关于包括移动台的信号的衰减、到达角、和在不同的基站处的移动台的信号的到达时间(TDOA)之间的差值的技术，都已经被建议用来提供移动单元位置信息。例如，参阅Louis A Stilp的、题目为“Time Difference of Arrival Technology for LocatingNarrowband Cellular Signals(用于定位窄带蜂窝信号的到达时间差技术)”的论文，SPIE Vol.2602，pp.134-144。

无线通信系统中用于定位移动台的第三类技术涉及提供附加的系统，即，这可以是与无线通信系统完全无关的系统，或可以是与无线通信系统共享各个部件(例如，天线)但分开地处理来自该通信系统的信号的系统。这作为提供移动单元定位而不修改系统中大量的现有的基站的权宜之计是有利的。有关附加系统的示例的用法的更多的细节可在授权给Stilp等的、题目为“Cellular Telephone Location System(蜂窝电话定位系统)”的美国专利No.5，327，144中找到，该专利的内容在此引用，以供参考。

现在参照图5的流程图，系统可在步骤500使用以上指出的任一种方法或其它的技术，来确定移动台是否为静止或基本上静止。作出这个判决后，系统选择适当的门限值，用于从活动组中去除(和/或附加上)发射源。例如，在步骤确定移动台420是相对静止后，系统可使用第一个T_DROP值(步骤510)来确定是否从活动组中去除发射源。这可以涉及在步骤516把与每个发射源有关的接收信号强度(RSS)与选择的T_DROP值进行比较，以及在步骤518有选择地去除降低到低于该数值的那些发射源。否则，如果系统确定移动台正在移动，例如，如移动台430的情形那样。则系统可以使用T_DROP参量的第二个值，如步骤520所示。

典型地，T_DROP的第二个值将低于T_DROP参量的第一个值，从而软切换对于那些需要附加的接收信号来保持可接受的质量的移动的终端将持续得更长和更经常。本领域技术人员将会看到，T_DROP参量的第一和第二数值将基于操作者的网络优选项而可能随着不同的实施方案而变化。而且，作为提供第一个较高的门限值的替换例，一旦移动台被识别为静止的，系统就可估测活动组中的所有的成员，以及从其中去除最弱的发射源。

在使呼叫退出软切换模式后，T_DROP被增加，以及信号质量(或移动台的静止质量)可被连续地或周期地监视。如果质量开始恶化和/或移动台开始移动，则呼叫可再次被拉回到软切换模式，以及T_DROP将被降低。

在某些情况下，可能希望移动台被告知可应用的门限值，以用于确定它是否符合软切换模式的条件。例如，在某些情况下，T_ADD和T_DROP是小区级别参量，它们在广播控制信道上被提供给小区中的所有的移动台。当一个移动单元被识别为静止时，就在业务信道上发送一个消息给该移动台，通知它新的T_DROP和/或T_ADD数值，而不改变小区内所有的移动台的T_ADD和T_DROP。

虽然本发明只参照优选实施例被详细地描述，但本领域技术人员将会看到，可以作出各种修改而不背离本发明。例如，虽然以上只描述两个门限值，但本领域技术人员将会看到，可以存在两个以上的门限值，以及可以根据移动台是否为静止的而对其进行修改。而且，不一定需要改变门限值来实现对于基本静止的移动台调整活动组的概念。例如，当静止移动台被识别时，具有最低接收信号强度的基站可以减小它的发射功率，直至它基本上降低到低于未修改的T_DROP门限值为止。因此，本发明只由以下的权利要求来规定，并打算由它包括本发明的所有的等同物。

Claims (19)

1．无线通信系统中用于执行切换的方法，包括以下步骤：

从多个源发送基本上相同的信息给远端站；

确定所述远端站是否为基本上静止的；

通过使用所述确定步骤的结果估计来自每个所述多个源的传输；以及

根据所述估计步骤的结果有选择地终结从所述多个源中的至少一个源的发送。

2．权利要求1的方法，其特征在于，其中所述估计步骤还包括以下步骤：如果所述远端站是基本上静止的，则针对于第一门限值估计所述发送，否则，针对于第二门限值估计所述发送。

3．权利要求1的方法，其特征在于，其中所述多个源包括多个基站。

4．权利要求1的方法，其特征在于，其中所述多个源包括与基站有关的多个天线单元。

5．权利要求2的方法，其特征在于，其中所述第一门限值高于所述第二门限值，其中所述有选择地终结的步骤可以终结与到基本上静止的远端站的连接有关的发射源。

6．权利要求1的方法，其特征在于，其中所述确定步骤还包括以下步骤：

在所述无线通信系统内，执行定位功能以便得到所述远端站的位置，以及估计接连的位置以便确定所述远端站是否为基本静止的。

7．权利要求1的方法，其特征在于，其中所述确定步骤还包括以下步骤：

检测所述远端站的速度。

8．权利要求1的方法，其特征在于，其中所述确定步骤还包括以下步骤：

估计与所述远端站有关的至少一个接收信号质量参量。

9．一个无线通信系统，包括：

发送装置，用于把基本上相同的信息从多个源发送到远端站；

确定装置，用于确定所述远端站是否为基本静止的；

估计装置，用于通过使用所述确定装置的输出估计来自每个所述多个源的发送；以及

终结装置，用于根据所述估计装置的输出有选择地终结从所述多个源中的至少一个源的发送。

10．权利要求9的系统，其特征在于，其中如果所述远端站是基本静止的，则所述估计装置把与每个发送有关的参量与第一门限值进行比较，否则把该参量与第二门限值进行比较。

11．权利要求9的系统，其特征在于，其中所述多个源包括多个基站。

12．权利要求9的系统，其特征在于，其中所述多个源包括与基站有关的多个天线单元。

13．权利要求10的系统，其特征在于，其中所述第一门限值高于所述第二门限值，其中所述有选择地终结的装置可以终结与到基本上静止的远端站的连接有关的发射源。

14．权利要求9的系统，其特征在于，其中所述确定装置还包括：

执行和估计装置，用于在所述无线通信系统内执行定位功能，以便得到所述远端站的位置，和估计接连的位置，以便确定所述远端站是否为基本静止的。

15．用于调整将信号发送到特定的接收机源的活动组的系统，包括：

位置确定机构，用于确定所述接收机是否为基本静止的；以及

估计功能，用于把所述活动组内每个源的信号强度与门限值进行比较，所述门限值依赖于所述接收机是否为基本静止而变化。

16．权利要求15的系统，其特征在于，其中所述位置确定机构设在所述接收机内。

17．权利要求15的系统，其特征在于，其中所述位置确定机构设在除所述接收机以外的所述系统的一部分内。

18．权利要求1的方法，其特征在于，其中如果所述远端站正在移动，则所述估计步骤还包括针对于一个门限值估计来自每个所述多个源的发送，否则识别所述多个源的最弱的源。

19．权利要求9的无线通信系统，其特征在于，其中如果所述远端站正在移动，则所述用于估计来自每个所述多个源的发送的装置把所述发送与第一门限值进行比较，否则识别所述多个源中的最弱的源。

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