CN1353889A - 不协调跳频蜂窝系统 - Google Patents

Abstract

一种不协调跳频蜂窝系统包括移动装置和多个基站。移动装置确定与一组基站有关的信息,这组基站在移动装置的位置所定义的地理区域中,并且移动装置向这组基站中的至少一个基站提供与这组基站中的至少另一个基站有关的信息。该信息可以包括对应于这组基站的地址信息,并可以包括时钟偏移信息,其中所述时钟偏移信息表示与上述一组基站中的所述至少一个基站有关的时钟值和与这组基站中的至少一个另外基站有关的时钟值之间的差值。当不同的移动装置向基站提供信息时,该基站积累有关系统中其它基站的信息。该基站将所积累的信息提供给移动装置,以便移动装置可以容易地得到信息(例如,地址和/或同步信息)来更加容易地与还未接触的基站建立通信。

Description

不协调跳频蜂窝系统

发明背景

本发明涉及跳频(FH)无线电系统。具体地说，它涉及运用于多小区或蜂窝应用中的FH无线电系统，所述小区或蜂窝应用包含固定基站和移动便携式装置，所述便携式装置在移动时从一个基站连接到另一个基站。即使是在FH基站一点也不协调的情况下，本发明也允许在FH基站间进行越区切换。

由于移动电话的广泛使用，蜂窝系统广为人知并且相当成熟。蜂窝系统通常包含具有多个基站的移动网，这些基站处于关键性位置，每个基站覆盖一个称作小区的限定区域。因为相邻小区部分重叠，所以便携式装置可以从一个小区移动到另一个小区，而不会与移动网失去联系。当便携式装置在呼叫期间移动时，根据便携式装置相对于基站的位置，从一个基站到另一个基站切换连接。

为了支持对网络的接入及越区切换功能，基站通常发送预定义的(已知)无线电信号，即所谓的控制信道或信标。控制信道对便携式装置表明存在基站。根据便携式装置接收的控制信道的信号强度，可以决定该便携式装置在呼叫之前或呼叫期间应该连接的基站。

控制信道是固定信道，很容易被便携式装置找到。它们要么在基于频分多址(FDMA)/时分多址(TDMA)的系统中使用专用频率和/或时隙，要么在基于直接序列的码分多址(CDMA)的系统中使用固定扩频码。在各种情况中，控制控制信道所采用的载频都是固定的，虽然每个基站的载频可能不同。所有便携式装置需要做的就是调谐到适当的载频并扫描信号，直至找到可解码的信号。

在基于跳频CDMA的系统中，情况就完全不同了。在这类系统中，载频按照伪随机跳频序列同期性地改变。因此就很难建立具有FH系统的蜂窝系统，因为FH控制信道不易被便携式装置找到，尤其是在便携式装置不知道跳频定时以及跳频序列的情况下。过去，为了通过干扰分集(interference diversity)增加容量，FH已经用在诸如GSM的蜂窝系统中；但是，在这些系统中，只是业务信道而不是控制信道跳频。

如果基站之间的跳频是协调的，则FH蜂窝系统中便携式装置的搜索工作量可以极大地减少。在这种情况中，一旦便携式装置与一个基站同步，则锁定到附近其它基站所需的工作量就会很少，只要这些基站的FH传输与当前基站协调。这样，协调系统中的搜索工作量只是耗费在便携式装置首次进入移动网时，诸如在接通便携式装置的加电时。

但是，当无线电接口使用某些频带时，由例如美国的联邦通信委员会(FCC)或欧洲的欧洲电信标准协会(ETSI)等管理机构规定的规定和法规禁止基站的协调。一个例子就是未批准的2.4GHz工业/科学/医疗(ISM)频带。要使用这个频带，无线电系统必须通过直接序列(DS)扩频或者跳频扩展来扩展其信号。如上所述，基于DS扩频的蜂窝系统吸引人们使用，因为可以使用固定载频来支持控制信道。但是，在具有未知干扰台的环境中，FH扩频更为健壮，并导致廉价的收发信机实现。遗憾的是，管理ISM频带的一套规定不允许FH基站的协调。这妨碍了支持例如越区切换的多小区和蜂窝FH系统在此频带中的使用。

即使使用规定允许基站协调的无线电频带，对于低成本的解决方案，协调也是不理想的。用于无线接入诸如PSTN、Ethernet或其它任何传统LAN的现有有线网而作为接入点的基站无法依靠有线线路上的协调和同步信号。在这种情况下，需要专用网来处理接入点所需的移动性功能。这不是具有吸引力的解决方案。在最佳情况下，接入点可以插入传统的有线主干，而不需要协调及同步信号。

因此就需要提供一种在通信系统中运用跳频的、执行不协调基站间的越区切换的系统及方法。

发明概述

因此，本发明的一个目的就是提供一种不协调跳频蜂窝系统、用于不协调跳频蜂窝系统的移动装置、用于不协调跳频蜂窝系统的基站及用于操作所述移动装置、基站和系统的方法。

按照本发明的一个方面，移动装置确定有关一组基站的信息，其中，这些基站位于该移动装置所处位置定义的地理区域内。移动装置随后向这组基站中的至少一个基站提供有关这组基站中至少另外一个基站的信息。可以在每个基站中接收并累积所述信息。

在本发明的另一个方面，所述信息可以包括对应于这组基站的地址信息。

在本发明的另一个方面，所述信息可以包括时钟偏移信息，该时钟偏移信息表示与这组基站中所述至少一个基站有关的时钟值和与这组基站的其它基站中的至少一个基站有关的时钟值之间的差值。

在本发明的另一个方面，移动装置从这些基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中，附加信息包括与不在这组基站中的至少一个基站有关的信息。例如，附加信息可能包括与不在这组基站中的所述至少一个基站有关的同步信息。该附加信息可以在以后用来建立与不在这组基站中的所述至少一个基站的通信。

基站有时可以从与移动装置更为新近的联系中接收更新信息。这样，在本发明的另一个方面，基站可以估计位于该基站中本身的时钟和位于本系统另一个基站中的另一个时钟之间的时钟漂移率。

在本发明的另一个方面，基站可以使用所估计的时钟漂移率来校正所储存的时钟偏移值，其中，该时钟偏移值表示与位于所述基站中本身的时钟有关的时钟值和与位于本系统的所述另一个基站中的所述另一个时钟有关的时钟值之间的差值。

在本发明的另一个方面，用于不协调跳频蜂窝系统中的移动装置与该不协调跳频蜂窝系统中的第一基站进行通信；并从第一基站接收信息，其中，所述信息包括不协调跳频蜂窝系统中邻近基站的地址和时钟偏移值。

在本发明的另一个方面，各个时钟偏移值均表示与第一基站有关的时钟值和与邻近基站中相应一个基站有关的时钟值之间的差值。

在本发明的另一个方面，移动装置使用来自第一基站的信息来建立与邻近基站中至少一个基站的通信。

在本发明的另一个方面，移动装置向第一基站提供附加信息，其中，该附加信息包括与不协调跳频蜂窝系统中另一个基站有关的地址和时钟偏移信息。

在本发明的另一个方面，移动装置执行产生附加信息的查询过程。

附图概述

通过结合附图阅读以下详细说明，将会理解本发明的目的和优点，附图中：

图1说明跳频通信系统中两个装置之间的寻呼过程；

图2说明按照本发明一个方面的查询过程；

图3说明传统的单小区系统，其中，固定小区由基站控制信道的范围来确定；

图4说明传统的多小区系统，其中，固定小区由每个基站的控制信道的范围来确定；

图5说明按照本发明实施例的单小区系统，其中，浮动小区(floating cell)由便携式装置的查询信号的范围来确定；

图6说明按照本发明实施例的多小区系统，其中，浮动小区由便携式装置的查询信号的范围来确定；

图7示出按照本发明一个方面的多小区环境中便携式装置的示例性查询结果列表；

图8说明按照本发明一个方面的在越区切换期间通过空中接口的信号的定时和方向的示例；

图9说明不协调跳频系统中的五个基站及该系统中第一移动终端的路径；

图10a至10e说明按照本发明的系统中第一移动终端活动所产生的结果基站列表；

图11说明示例性不协调跳频系统中的五个基站及该系统中第二移动终端的路径；

图12a至12e说明按照本发明的系统中第二移动终端活动所产生的结果基站列表；

图13a至13e说明按照本发明的示例性的一组完全填充的基站列表；以及

图14说明示例性不协调跳频系统中的五个基站以该系统中第三移动终端的路径。

发明详细说明

下面将结合附图来对本发明的各种特征进行说明，其中相同的部件用同样的标号来标识。

这里描述的系统的最佳实施例采用了1996年7月23日申请的美国专利申请No.08/685069(P.W.Dent和J.C.Haartsen的“短程无线电通信系统和使用方法”)中描述的FH无线电空中接口及1996年12月23日申请的美国专利申请No.08/771692(J.C.Haartsen和P.W.Dent的“信道跳频通信系统的接入技术”)中描述的信道接入的方法。通过引用将美国专利申请08/685069及08/771692结合在此。所考虑的空中接口说明了一种所谓的时分双工物理接口，其中收发信机交替地进行发送和接收，以便支持双工链路。此外，按照伪随机跳频图(hop pattern)以不同的跳频发送每个时隙。跳频图由参与链接的装置之一的身份(ID)来确定。跳频图中的相位由同一装置的本机系统时钟(native system clock)来确定。在连接建立期间，身份和时钟信息从一个装置传送到另一个装置，使得两者可以使用相同的跳频图和相位，由此保持同步。

待机装置定期醒来搜索寻呼消息。对于每个新的唤醒间隔，装置唤醒的跳频是不同的，但对于唤醒间隔的持续时间则是不变的。要与所述待机装置进行连接的装置通过大量的不同跳频连续发送寻呼消息。它首先尝试的频率接近预期所述待机装置唤醒的频率。如果没有出现任何响应，则它将探测较远离预期频率的频率。从以前的连接或以前的查询过程中获取预期频率。当这两个装置连接时，它们便准确的知道彼此的系统时钟。在连接断开前储存时钟偏移，以便用于以后的寻呼尝试。具体地说，另一个装置的时钟值可以通过将该偏移加到本机系统时钟来获得。连同确定跳频序列的身份，这两个装置就可以迅速地连接。在断开连接之后，时钟估计的准确度取决于时钟漂移。时钟漂移越大，不定度就越大，并且某个装置连接到另一个装置所花费的时间也越长。

现在参考图1给出示例性信令，一旦寻呼到达收信者(步骤101)，收信者即返回确认(步骤103)。一收到该确认，寻呼装置就发送包含寻呼装置身份和系统时钟的消息(步骤105)。一收到该信息，收信者就使用该身份及时钟值来与寻呼装置同步并继续连接。前面引用的美国专利申请08/771692给出了所述接入过程的更详细描述。

根据前面引用的美国专利申请08/771692中描述的接入过程，现将参考图2来说明查询过程。在某些方面，查询过程类似于寻呼过程，虽然还是存在一些重要区别。查询装置X1通过所有跳频连续地发送查询请求(步骤201)。如果消息到达某个收信者(例如，消息203或者205到达相应的装置Y1或Y2)，则收信者(Y1，Y2)将开始以含有收信者身份及时钟的消息进行响应的过程。这与寻呼过程情况相反，在寻呼过程中，它是对包含寻呼方身份和时钟的消息进行接收的收信者。在查询过程中，查询方X1接收大体上来自范围内的所有装置的许多响应。在最佳实施例中包含这样一种过程：防止两个收信者同时进行发送而在查询方X1的接收机中引起冲突。在接收到第一查询请求消息时(例如步骤203、205)，收信者在再次监听到查询请求消息之前等待某一随机的时间间隔。当收信者(如Y1和/或Y2)在随机等待时间之后再次进行监听并第二次(这一次是通过相应跳频序列中的下一个频率)接收到查询请求消息时(步骤206，208)，它以含有其身份及时钟值的消息直接对查询方X1进行响应(步骤207和/或209)。因为等待时间是随机的，所以返回消息也是随机的，这就减少了不同收信者的返回消息互相冲突的可能性。

前面所述及前面引用文件中的寻呼和查询概念现在被用来构造单小区和多小区无线系统。传统的单小区无线系统如图3所示。它包括固定位置上的基站BS1。该基站连接到诸如PSTN或ISDN网络的有线网(未示出)。为了向移动终端表明其存在，基站发送信标或控制信道。在基站BS1覆盖区域内漫游的终端(如移动台MS1或者MS2)定期扫描信标。一旦处于该基站的范围内，它便锁定到所述信标并“预占”该小区。

图4说明多小区环境下的情况。基本上采用同样的过程。多个基站(BS1，BS2，BS3，BS4，BS5)覆盖某个区域，每个基站定义其自己的小区，如图4中的虚线所示。在覆盖区域中漫游的终端扫描由这些基站发送的信标或控制信道，并且通常预占接收到的基站信号为最强的那个小区。例如，移动终端MS2可能预占BS1。另一个移动终端MS1处于两个基站的服务区，即BS1和BS2的服务器，因此能够选择预占BS1或BS2。假定接收的BS1的信号比BS2的信号要强，移动终端MS1将选择预占BS1。当终端与一个基站连接时移动到相邻基站的小区时(例如，终端MS1可能从BS1的覆盖区域向BS2的覆盖区域移动)，当前基站BS1可以将连接切换给新的基站(BS2)。通常，需要终端的相互作用来启动与新基站的接触。在此之前，它已经锁定到新基站的控制信道。因此，在越区切换期间，终端在短时间内被锁定到两个基站。

如背景部分所述，如果控制信道或信标在频域内跳频，则会出现问题。在这种情况下，需要耗费终端相当多的工作量来寻找信标。这个问题可以通过使用上述寻呼和查询技术而得到解决。在本发明的其它实施例中，基站要么不发送任何消息，要么以很低的工作周期发送信标(该信标可用来锁定低功率装置，参见1998年1月13日由J.C.Haartsen和J.Elg申请的题为“FH无线电网络的中央多路接入控制”的美国临时申请No.60/071262，通过引用将其结合在此)。在任何一种情况下，终端通过发送查询请求来寻找基站。一接收到来自基站的查询响应消息，终端就完全知道基站的身份和定时(如时钟值)，并且可以通过终端对基站的寻呼来迅速接入该基站。当进行接触时，如果存在由基站支持的低工作周期FH信标，基站便可以通知终端。当不需要任何连接时，终端可以被释放并被允许返回到空闲模式。如果基站支持信标信道，则虽然是在空闲模式下，该终端目前具有锁定到该信标所需的全部信息，。

图5示出按照本发明的示例性单小区系统。来自终端MS1和MS2的查询消息的范围确定了这些终端周围的“浮动”小区。因此在这种情况下，不是基站而是终端来定义小区。因为在本示例中有两个这样的浮动小区，所以最好是称为单基站系统而不是单小区系统。如果基站是在终端的小区中(例如BS1，它处于由终端MS1和MS2分别定义的每个浮动小区中)，则它将响应查询消息。终端(MS1，MS2)则获取基站(BS1)的身份和时钟。有了此信息，终端(MS1，MS2)可以迅速地接入基站(BS1)。如果基站BS1发送低工作周期信标，则终端(MS1，MS2)还可以跟踪该信标，由此“锁定”到该基站，正如在传统系统中那样。按照此概念的漫游终端定期发出查询消息。

在本发明的另一个方面，一旦从适当的基站返回响应，终端就可以储存该基站身份和时钟偏移以备以后使用，而且，如果基站发送低工作周期信标，则锁定到该信标。如果没有提供任何信标，则该终端必须定期重发查询消息，以便查看该基站是否还在范围内。

在诸如图6所示示例性系统的多基站环境中，终端范围内有一个以上的基站。例如，终端MS1有三个基站(BS1，BS2，BS3)在其浮动小区的覆盖区域内。因此，在发送查询消息之后，几个基站(实际上是终端浮动小区中的所有基站)将会作出响应。终端储存响应基站的所有身份和所有时钟偏移。注意，各基站不是必需互相协调或同步：只要基站和终端标称具有相同的时钟频率，则这些偏移与本机时钟(例如终端的时钟)一起就可以在终端中提供足够信息，以便该终端能够接入其范围内的所有基站。

图7说明图6的示例性终端MS1中储存的基站信息列表的示例。基站BS1、BS2及BS3均在范围内，并且其身份、时钟偏移及RSSI被给出。基站BS4和BS5不在范围内，但在本示例中，它们在前面的查询过程中作出了响应，以致终端MS1知道它们的存在，因而储存了它们的身份和时间偏移值。基站BS4和BS5当前的RSSI值太低以致不重要：基站BS4和BS5是在终端的范围之外。

终端必须定期重复查询过程，以便知道基站是否由于终端位移而进入或离开了该终端的小区。在基站不发送信标的实施例中，在呼叫建立之前，终端必须发出查询，以便根据所接收信号强度指示(RSSI)来确定最近的基站。但是，如果基站发送低工作周期FH信标，最好是不协调的，例如2.4GHz ISM频带所需的，则终端可以监视每个基站，其方式是通过在信标被发送时短时间调谐到基站来监视基站。在呼叫建立时，终端则可以选择具有最大RSSI的基站。

当需要从一个基站到另一个基站的越区切换时，在现有连接期间可以进行同样的过程。在当前连接恶化时，终端发出查询，以便在其小区内找到更好的新基站。如果信标可用，则在呼叫期间可以继续对信标的监视，并且可以给出当前是否最好是连接到另一个基站的指示。但是，为了发现新基站，查询消息的发送仍然重要。

通过基于FH和时隙的空中接口，终端可以在查询和连接到另一个基站的同时保持与当前基站的连接。这在图8中被说明。在这种情况中，通过每6个时隙交换前向和返回分组来提供双工业务连接。业务分组由标有阴影线的矩形来表示。在没有用于业务的时隙，本示例中目前连接到BS1(例如，参见步骤801、803、805及807中通信的业务)的终端MS1可以查询或监视其它基站。在这种情况下，MS1已经监视BS2；就在从BS2接收信标后(步骤809)，MS1向BS2发送接入请求(步骤811)(控制分组由黑矩形来表示)。当MS1准备就绪时，业务连接从BS1被切换到BS2。在这种情况下，BS2等待，直到MS1准备好进行切换(例如步骤813)。在越区切换后，业务分组随后在MS1和BS2之间进行交换(例如步骤815、817、819、821)。

按照本发明的另一个方面，如果终端连接的基站不仅表明有关其本身状态的信息，而且还表明周围基站的信息，那么就可以加速在终端的浮动小区中基站的查找及越区切换过程。例如，考虑图6所述的情况。在建立了与MS1的连接之后，如果BS2为MS1不仅提供了描述其本身特征的信息，而且还提供了描述BS1、BS3、BS4及BS5的地址和时钟偏移的信息，那么当MS1需要连接到除BS2之外的基站时，它可以使用BS2提供的地址和时钟信息来尝试直接寻呼BS1、BS3、BS4或BS5。所以，每个基站包含一个含有关于周围基站信息的列表是有利的，其中，所述信息包括周围基站的地址并可能包括周围基站的时钟偏移(相对于保存所述列表的基站的时钟)。

这样的列表可以借助于通过连接基站的有线主干网所交换的消息来构造。但是，如果这是一个传统的有线网，则将不支持这些功能，因为例如基站可能不知道它们是相邻的。当然，基站可以通过无线电接口来交换信息。也就是说，基站本身可以进行查询过程，从而找到其它基站。但是，这种策略要求从各个基站进行的无线电通信的范围足以远至其它基站。蜂窝系统通常不是这种情况，它设法用最少数量的基站来优化覆盖范围。

用于向基站提供描述其它基站的信息列表的另一个实施例是让移动终端来提供构造所述列表所需的信息。一个或多个终端可以监视基站，以便得到这些基站的地址和彼此的时钟偏移。该信息随后便可以从终端发送到基站，所述基站随后便可以建立及更新其列表。当新的终端到达某基站时，更新的列表将被提供给该终端。该新到达的终端随后可以锁定到该列表中的基站，并在必要时向基站返回更新的时钟信息。这样便产生了自学习系统。

当基站被建立时，它们之中没有一个基站含有任何信息列表。进入该区域的第一终端必须通过查询过程分别找出各个基站。在查询并接收响应之后，该终端可以将这些响应通知给基站，基站又可以建立基站列表。随着越来越多访问不同位置的终端进入该区域，该区域的基站列表被更新，直到这几乎完成，也就是说，直至知道了(几乎)所有周围基站的地址。与基站相关的时钟偏移值只是在基站没有时间上同步时暂时使用。由于漂移，偏移值变得不准确。但是，偏移信息也可以由终端进行更新。也就是说，移动终端留下了基站的记录，这些基站的列表被终端提供的最新偏移信息所更新。

下面将提供一个示例来说明基站列表的概念以及所发生的学习的概念。图9示出五个基站，由BS1至BS5来表示。当这些基站被建立时，它们只是插入有线主干(未示出)中，并且没有基站列表(BSL)可用。我们假定基站能够支持低工作周期FH信标信道。另外，所有基站均具有不同步时钟，这些时钟彼此不同步但均具有相同的标称频率。第一终端MS1进入该区域，并沿图9中虚线所示的路线移动。第一终端MS1定期发送查询请求来了解其周围环境。假定它在位置A1接收到来自BS3的响应。随后它可以连接到BS3并锁定到BS3的低工作周期信标。由于这是终端MS1首次进入该系统，它还没有任何信息提供给BS3。接下来，终端到达B1。这里假定对查询信号作出响应，终端MS1接收到来自BS1和BS3的响应。然后它可以锁定到BS1和BS3两者的信标信号。另外，它可以与BS1进行短暂连接，以便通知该基站终端MS1也听到BS3，并且可以向BS1提供BS3的地址以及BS3相对于BS1时钟的时钟偏移。终端MS1可以向BS3提供类似的状态信息，但这时这种信息是有关BS1的存在、地址以及时钟偏移的。由于终端知道BS1和BS3两者的时钟，所以它可以得到偏移并将其返回给基站。BS1在BSL1中储存BS3的地址和BS3的时钟偏移(相对于其本身的时钟)。基站BS3储存有关BS1的类似列表。继续讨论本示例，假定到达位置C1时，BS2也进入终端MS1的范围。该终端便可以向BS2提供有关BS1和BS3两个基站的信息(这时可以确定相对于BS2时钟的时钟偏移)。这时，该终端从BS2接收的新状态信息(例如其地址和时钟)可以被发送给BS1和BS3。通过这个附加信息，BS1和BS3均扩展其各自的BSL。再来继续讨论本示例，当终端MS1到达D1时，假定它失去了与BS1和BS3的接触。因此，这时它仅锁定到BS2。当终端MS1发送查询请求时，只有BS2作出响应。但是，在到达位置E1时，这时BS5在范围内。终端MS1因此锁定到BS2和BS5两个基站。随后，终端MS1可以将其储存的状态信息的某些或全部提供给BS5。在本发明的一个实施例中，MS1按照某种策略为BS5提供仅与BS2有关的状态信息，其中按照所述策略，只有被传送的状态信息才是与终端MS1通过信标信道仍可以“看到”或被锁定到的基站有关的状态信息。按照这种策略，终端MS1不向BS5提供有关BS1和BS3的状态信息，因为这些基站BS1和BS3不与BS5相邻。可是，该终端可以向BS2提供BS5的状态。再来继续讨论本示例，假定在位置F1，终端差不多离开了这个区域，以致它只能听到BS5。没有任何新信息可以被提供。图10a至10e示出本示例的不同基站中的结果BSL。BSLx储存在BSx中，其中x取值为1至5。时钟偏移值是示例性的，为了简便起见，从图7所示的偏移值来得到上述时钟偏移值。在图7中，所有偏移值均相对于位于终端MS1中的时钟来指定。为了得到用于BSL中的偏移信息，图7所列偏移值之间的差值必须被确定。例如，在BS1中，需要指定相对于BS1中本机时钟的偏移值。因此，BS1和BS2时钟之间的差值为+10-(-2030)＝2040时钟单位，BS1相对于BS2的偏移为-2040，BS2相对于BS1的偏移为+2040。注意，BS4中的列表为空，因为还没有任何终端通过此基站。同样，BS4还不在BS3的列表中，尽管事实上它与BS3相邻。

上面关于图9、图10a至10e说明的示例说明了各个基站是如何可以获得信息的初始列表，其中所述信息告诉基站有关系统中其它基站的情况。为了解这些初始列表如何可以被修改和/或扩展，现假定在产生基站列表之后第二终端MS2进入所述区域。在本示例中，第二终端MS2沿图11中虚线所示的路径移动。在位置A2，第二终端MS2进入BS5的范围，并且在接收到查询响应之后锁定到BS5的信标。因为第二终端MS2刚进入所述系统服务的区域，它还没有任何状态信息提供给BS5。假定终端MS2到达位置B2时，它听到BS4和BS5两个基站，并且可以锁定到这两个基站。通过使终端MS2向这两个基站提供信息，BS5中的BSL5可以用有关BS4的状态信息进行扩展。同样地，BS4可以获得有关BS5的状态信息，并由此扩展其列表。继续讨论本示例，假定在位置C2，终端MS2被锁定到BS5、BS4及BS2。随后，该终端向这三个基站中的每一个提供有关另外两个基站的状态信息。在位置D2，该终端被锁定到BS2和BS1，从而向这些基站中的每一个提供更新的信息。注意，在这种情况下，按照本发明的一个实施例，终端MS2向BS1提供仅与BS2有关的状态信息，并向BS2提供仅与BS1有关的状态信息。但是，应该知道，这不是本发明的基本特征，在其它实施例中，MS2可以例如向每个基站提供与它所知道的所有基站有关的状态信息。

再来继续讨论本示例，假定在到达位置E2时，终端MS2仅被锁定到BS1。在移动终端传送仅与当前被锁定到的那些基站有关的信息的实施例中，此时的终端MS2没有可以交换的新状态信息。当终端MS2首次进入所述区域时，象图10a至10e所示那样开始的BSL在MS2离开该区域时已经变成如图12a至12e所示的列表。注意BSL1和BSL3没有改变。BSL1保持不变，因为MS2在BS1的范围之内时没有被锁定到其它任何基站。BS3保持不变，因为BS3从未在MS2的范围内。因此，BS3仍没有有关BS4的信息，因为这要求终端通过BS4和BS3这两个基站均在范围之内的位置。已经出现在图10a至10e中的现有偏移在图12a至12e中没有改变，因为在上述示例中假定这些偏移仍足够准确。如果由于漂移而使偏移值改变，则MS2将更新这些偏移值，以便BSL具有最新的偏移值。

随着更多的终端穿过所述区域，BSL被填充并不断被更新。所述系统是自学习的，因为它自身借助于终端来填充BSL。假定其它终端采取不同的路线通过该区域，并且同样地执行上述状态更新信息，BSL就能完全被填充。图13a至13e中示出示例性一组完全填充的BSL。这时，没有任何新地址信息可由终端来提供；只有时钟偏移值的更新可被执行。

在本发明的另一个方面，可以提供一种过程来限制列表中每个成份的使用期。也就是说，基站(及其相关的信息)可以从列表中删除。当基站在物理上从该系统删除时，它们也从列表中消失。这可以通过以下方法来完成：每次更新列表中一个或多个成份时，未更新成份的使用期被递减。如果使用期到期，也就是说，如果进行多次更新而没有影响到所考虑的成份，则从列表中删除该成份。通过为每个成份提供使用期计数器可以使该实现简单。当某一成份被更新时，其计数器被复位为大的值N(表示其使用期)。如果该列表被更新而没有更新该特定成份，那么相应的计数器减1。如果计数器达到零，则该成份(即有关该基站的信息)则从列表中删除。

下面将提供一个示例来说明通过基站列表可以得到的好处。对于本示例，假定如图13a至13e所示那样填充了前面示例的BSL。还假定新的终端MS3进入所述区域并沿着图14中虚线所示的路线行进。首先，终端MS3到达位置A3，并建立它与BS3之间的实时连接。MS3可以执行上述查询过程，并与BS3和其它任何作出响应的基站共享其信息。但是，从上述示例将知道，MS3的查询过程将产生仅与查询信号范围之内的那些基站有关的信息。

但是，按照本发明的这个方面，在建立连接时，BS3即向MS3提供其列表BSL3。该列表包含与不在MS3范围之内的基站有关的信息，它对终端MS3还没有任何用处。即使当终端MS3通过位置B3时，它仍然可以保持与基站BS3的连接。但是，当MS3后来到达位置C3时，BS3的信号由于距离的原因而开始恶化。结果，终端MS3必须连接到新基站，以便继续连接。当该连接传送实时信息时，要求从一个基站向另一个基站的平滑过渡。该终端当然可以执行查询过程以了解其环境。但是，这种了解并不是非常必要，因为该终端已经接收了BSL3。因此，它知道周围的基站。它可以尝试直接寻呼列表中的每一个基站。由于地址和时钟偏移是已知的，所以当该基站处于范围之内时，可以获得快速设置。在图14所述的示例中，从位置C3最好连接的基站是基站BS2。终端最好是在到达要求强制越区切换的位置之前连接到基站BS2。如果终端与BS3的链路仍可接受的同时可以锁定到BS2的信标，则在真正需要执行从BS3到BS2的越区切换时所需的工作量将被减少。在位置C3时，连接从BS3切换到BS2，但终端MS3应该保持锁定到BS3的信标。其原因是在该终端沿BS3的方向移回的情况下，使得将连接切换到BS3更容易。在示例性实施例中，终端被锁定到尽可能多的基站的信标信道。而且按照本发明，在连接到BS2时，终端MS3接收列表BSL2。在此列表中包括有关BS5和BS4(以及BS3)的信息，当必须执行从BS2到BS5的越区切换时，可以方便地在位置D3使用所述信息。

在本发明的另一方面，该系统还通过在各个基站进行时钟漂移预测而得到改进，其中预测可以增加时钟偏移值的准确度。在上述实施例中，每个基站获得由终端提供的偏移值，并改写以前储存在其BSL中旧偏移值。这些储存的偏移值直到终端的新更新到来时才改变。但是，当新更新被接收到时，更新之间的偏移值和消逝时间的变化指明偏移所涉及的时钟之间的漂移。例如，如果在时间T1的偏移值为X1，在时间T2的偏移值为X2，则漂移可以由(X2-X1)/(T2-T1)来计算。如果假定为一阶近似恒定漂移，则在时间T3没有真正接收到更新时，基站可以对预期在时间T3产生的偏移值X3作出预测：

X3＝X2+[(X2-X1)/(T2-T1)]×(T3-T2)

当然，其它实施例可以用时钟漂移的更高阶近似来代替上述一阶近似。

因此，时钟偏移值可以不断由基站按照上面的公式来更新。终端接收的任何实际偏移值更新可以用来调整预测及漂移率估计。注意，对于每个偏移值，分别来计算漂移，因为对于每个偏移值均涉及到两个基站。另外，每个基站的漂移率估计应该与基站的BSL中相应的时钟偏移值一起被储存。

总之，所述系统要么使用完全不发送信标或控制信道的基站，要么使用以很低工作周期发送FH信标的基站。移动到基站覆盖区域中的便携式装置(或者看作这些基站出现在便携式装置本身的浮动小区的范围内)反复查询其环境的状态，以便发现在范围内的基站及其状态。在查询过程期间，便携式装置获取与范围内各基站的跳频图和该跳频图中相位有关的信息。在最佳实施例中，跳频图是基于基站身份的，跳频序列中的相位是基于基站中不同步时钟的。如果便携式装置获得基站的时钟并将该时钟作为相对于其本身时钟的偏移来储存，则只要该便携式装置和该基站的时钟同步运行，它便与该基站保持同步。为了调整时钟漂移，必须定期调整时钟偏移。通过查询过程，便携式装置可以获得范围内基站的全部地址和时钟偏移。基站本身并不一定是协调的；唯一的要求是所有装置(便携式装置和基站)使用相同的标称时钟频率。

如果基站发送FH信标，则便携式装置可以使用在查询过程期间获取的同步信息来监视基站。随后，它就可以不断地调整时钟偏移来校正时钟漂移，并且可以跟踪该基站被接收的信号电平。如果基站根本没有发送信标，那么查询过程应该更频繁地进行。

在某些方面，所述概念可以看作是传统蜂窝系统中所执行的反向作用。在蜂窝系统中，网络建立小区；基站的发送定义小区。在按照本发明的系统中，这些小区由便携式装置来确定，其中，便携式装置找出在范围内的以及在该移动装置自己“浮动”小区内的基站。因此，便携式装置定期发送信号，以便找到其小区中的新基站。通过查询过程，便携式装置获得关于其浮动小区中存在的基站的数量以及这些基站分布的距离等情况。如果基站发送(FH)信标，则便携式装置还可以监视夹在查询过程之间的基站。

在连接期间，应该更频繁地进行查询和监视，以便在当前基站离开便携式装置的小区之前及时地执行越区切换。

本概念的优点在于：1)基站不必是协调的，以及2)浪费很少的容量并避免不必要的干扰，因为不支持便携式装置的基站要么不进行发送，要么以很低的工作周期进行发送。

在本发明的另一个方面，基站收集与附近其它基站有关的查询信息。该信息随后可以被传送给连接模式中的移动终端。移动终端然后可以使用该信息来有效地搜寻其它基站并缩短搜索时间。以这种方式进行分配的信息可以首先被任意的移动终端收集，并在该移动终端与基站进行接触时将所述信息传送这些基站。储存所述信息的这些基站可以随后将所储存的信息提供给它所进行接触的其它移动终端。这些移动终端随后又可以使用由已经接触过的基站所提供的信息来更加容易地建立与这些移动终端新近接触的其它基站的通信。

在本发明的另一个方面，基站使用几个与另外给定的一个基站有关的时钟偏移样本，同时还使用与这些样本之间消逝的时间有关的信息，以便确定其各自时钟频率间的漂移。这些漂移值随后可以用来确定今后偏移值的更准确预测。

以上结合特定的实施例对本发明进行了说明。但是，本领域技术人员容易明白，可以按照不同于上述最佳实施例的特定形式来实施本发明。可以在不脱离本发明精神的情况下这样来做。最佳实施例只是说明性的，无论如何都不应该看作是限制性的。本发明的范围由后附权利要求书而不是上述说明来规定，并且在权利要求书范围内的所有变化和等效方案均被包括。

Claims (65)

1.一种用于某种不协调跳频蜂窝系统的移动装置，所述移动装置包括：

无线装置，用于执行查询过程，所述查询过程产生与一组基站有关的信息；以及

无线装置，用于向所述一组基站中的至少一个基站提供与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的信息。

2.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于所述信息包括对应于所述一组基站的地址信息。

3.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于所述信息包括时钟偏移信息，所述时钟偏移信息表示与所述一组基站中的所述至少一个基站有关的时钟值和与所述一组基站中的所述至少另一个基站有关的时钟值之间的差值。

4.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于还包括：

无线装置，用于从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与不在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息。

5.如权利要求4所述的移动装置，其特征在于还包括：

使用所述附加信息来与不在所述一组基站中的所述至少一个基站建立通信的装置。

6.如权利要求5所述的移动装置，其特征在于所述附加信息包括与不在所述一组基站中的所述至少一个基站有关的同步信息。

7.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于还包括：

无线装置，用于从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息。

8.一种不协调跳频蜂窝系统，它包括移动装置和一组基站，其中：

所述移动装置包括：

无线装置，用于执行查询过程，所述查询过程产生与所述一组基站有关的信息；以及

无线装置，用于向所述一组基站中的至少一个基站提供与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的信息；以及

所述一组基站中的每个基站都包括：

用于将自己的信息提供给所述移动装置的装置；以及

用于接收与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的所述信息。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于所述信息包括对应于所述一组基站的地址信息。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于所述信息包括时钟偏移信息，所述时钟偏移信息表示与所述一组基站中的所述至少一个基站有关的时钟值和与所述一组基站中的所述至少另一个基站有关的时钟值之间的差值。

11.如权利要求8所述的系统，其特征在于：

所述移动装置还包括：

无线装置，用于从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与不在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息；以及

所述一组基站中的所述至少一个基站还包括：

用于向所述移动装置提供所述附加信息的装置。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于还包括：

不在所述一组基站中的所述至少一个基站；以及其中：

所述移动装置还包括：

使用所述附加信息来与不在所述一组基站中的所述至少一个基站建立通信的装置。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于所述附加信息包括与不在所述一组基站中的所述至少一个基站有关的同步信息。

14.如权利要求8所述的系统，其特征在于：

所述移动装置还包括：

无线装置，用于从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息；以及

所述一组基站中的所述至少一个基站还包括：

用于向所述移动装置提供所述附加信息的装置。

15.一种用于某种不协调跳频蜂窝系统的基站，所述基站包括：

无线装置，用于将自己的信息提供给移动装置；以及

用于从所述移动装置接收与所述系统中至少一个其它基站有关的其它信息。

16.如权利要求15所述的基站，其特征在于所述自己的信息包括用于与所述基站建立通信的地址信息，所述其它信息包括用于与所述系统中的所述至少一个其它基站建立通信的其它地址信息。

17.如权利要求15所述的基站，其特征在于所述其它信息包括用于与所述系统中的所述至少一个其它基站建立通信的其它时钟偏移信息。

18.如权利要求15所述的基站，其特征在于还包括：

无线装置，用于向所述移动装置提供附加信息，所述附加信息包括与还没有对所述移动台执行的查询过程作出响应的至少一个基站有关的信息。

19.如权利要求18所述的基站，其特征在于所述附加信息包括与不在所述移动台位置所定义的地理区域中的所述至少一个基站有关的同步信息。

20.如权利要求15所述的基站，其特征在于还包括：

无线装置，用于向所述移动装置提供附加信息，其中所述附加信息包括与已经对所述移动台执行的查询过程作出响应的至少一个基站有关的信息。

21.如权利要求15所述的基站，其特征在于还包括：

用于对位于所述基站中自己的时钟和位于所述系统中另一个基站中的另一个时钟之间的时钟漂移率进行估计的装置。

22.如权利要求21所述的基站，其特征在于还包括：

用于利用所述估计的时钟漂移率来校正储存的时钟偏移值的装置，其中所述储存的时钟偏移值表示与所述自己的时钟有关的时钟值和与位于所述系统的所述另一个基站中的所述另一个时钟有关的时钟值之间的差值。

23.一种对用于某种不协调跳频蜂窝系统中的移动装置进行操作的方法，所述方法包括以下步骤：

执行查询过程，其中所述查询过程产生与一组基站有关的信息；以及

向所述一组基站中的至少一个基站提供与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的信息。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于所述信息包括对应于所述一组基站的地址信息。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于所述信息包括时钟偏移信息，其中所述时钟偏移信息表示与所述一组基站中的所述至少一个基站有关的时钟值和与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的时钟值之间的差值。

26.如权利要求23所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与不在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

利用所述附加信息来与不在所述一组基站中的所述至少一个基站建立通信。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于所述附加信息包括与不在所述一组基站中的所述至少一个基站有关的同步信息。

29.如权利要求27所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息。

30.一种操作某种不协调跳频蜂窝系统的方法，它包括以下步骤：

在移动装置中，执行以下步骤：

执行查询过程，其中所述查询过程产生与一组基站有关的信息；以及

向所述一组基站中的至少一个基站提供与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的信息；以及

在所述一组基站的每个基站中，执行以下步骤：

将自己的信息提供给所述移动装置；以及

接收与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的所述信息。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于所述信息包括对应于所述一组基站的地址信息。

32.如权利要求30所述的方法，其特征在于所述信息包括时钟偏移信息，其中所述时钟偏移信息表示与所述一组基站中的所述至少一个基站有关的时钟值和与所述一组基站中的至少一个其它基站有关的时钟值之间的差值。

33.如权利要求30所述的方法，其特征在于：

所述移动装置还执行以下步骤：

从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与不在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息；以及

所述一组基站中的所述至少一个基站还执行以下步骤：

向所述移动装置提供所述附加信息。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于：

所述移动装置还执行以下步骤：

利用所述附加信息来与不在所述一组基站中的所述至少一个基站建立通信。

35.如权利要求34所述的方法，其特征在于所述附加信息包括与不在所述一组基站中的所述至少一个基站有关的同步信息。

36.如权利要求30所述的方法，其特征在于：

所述移动装置还执行以下步骤：

从所述一组基站中的所述至少一个基站接收附加信息，其中所述附加信息包括与在所述一组基站中的至少一个基站有关的信息；以及

所述一组基站中的所述至少一个基站还执行以下步骤：

向所述移动装置提供所述附加信息。

37.一种对用于某种不协调跳频蜂窝系统中的基站进行操作的方法，所述方法包括以下步骤：

将自己的信息提供给移动装置；以及

从所述移动装置接收与所述系统中的至少一个其它基站有关的其它信息。

38.如权利要求37所述的方法，其特征在于所述自己的信息包括用于与所述基站建立通信的地址信息，所述其它信息包括用于与所述系统中的所述至少一个其它基站建立通信的其它地址信息。

39.如权利要求37所述的方法，其特征在于所述其它信息包括用于与所述系统中的所述至少一个其它基站建立通信的其它时钟偏移信息。

40.如权利要求37所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

向所述移动装置提供附加信息，其中所述附加信息包括与还没有对所述移动台执行的查询过程作出响应的至少一个基站有关的信息。

41.如权利要求40所述的方法，其特征在于所述附加信息包括与还没有对所述移动台执行的所述查询过程作出响应的所述至少一个基站有关的同步信息。

42.如权利要求37所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

向所述移动装置提供附加信息，其中所述附加信息包括与已经对所述移动台执行的查询过程作出响应的至少一个基站有关的信息。

43.如权利要求37所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

对位于所述基站中自己的时钟和位于所述系统中另一个基站中的另一个时钟之间的时钟漂移率进行估计。

44.如权利要求43所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

利用所述估计的时钟漂移率来校正储存的时钟偏移值，其中所述储存的时钟偏移值表示与所述自己的时钟有关的时钟值和与所述系统中位于所述另一个基站中的所述另一个时钟有关的时钟值之间的差值。

45.一种用于某种不协调跳频蜂窝系统中的移动装置，所述移动装置包括：

无线装置，用于与所述不协调跳频蜂窝系统中的第一基站进行通信；以及

用于从所述第一基站接收信息的装置，其中所述信息包括所述不协调跳频蜂窝系统中相邻基站的地址和时钟偏移值。

46.如权利要求45所述的移动装置，其特征在于每个所述时钟偏移值均表示与所述第一基站有关的时钟值和与所述相邻基站的相应一个基站有关的时钟值之间的差值。

47.如权利要求45所述的移动装置，其特征在于还包括：

利用来自所述第一基站的所述信息来与所述相邻基站的至少一个基站建立通信的装置。

48.如权利要求45所述的移动装置，其特征在于还包括用于向所述第一基站提供附加信息的装置，其中所述附加信息包括与所述不协调跳频蜂窝系统中的另一个基站有关的地址和时钟偏移信息。

49.如权利要求48所述的移动装置，其特征在于还包括：

无线装置，用于执行产生所述附加信息的查询过程。

50.一种用于某种不协调跳频蜂窝系统中的基站，所述基站包括：

无线装置，用于与所述不协调跳频蜂窝系统中的移动装置进行通信；以及

用于向所述移动装置提供信息的装置，其中所述信息包括所述不协调跳频蜂窝系统中相邻基站的地址和时钟偏移值。

51.如权利要求50所述的基站，其特征在于每个所述时钟偏移值均表示与所述基站有关的时钟值和与所述相邻基站的相应一个基站有关的时钟值之间的差值。

52.如权利要求50所述的基站，其特征在于还包括用于从所述移动装置接收附加信息的装置，其中所述附加信息包括与所述不协调跳频蜂窝系统中的另一个基站有关的地址和时钟偏移信息。

53.一种不协调跳频蜂窝系统，它包括移动装置和第一基站：

所述移动装置包括：

无线装置，用于与所述不协调跳频蜂窝系统中的所述第一基站进行通信；以及

用于从所述第一基站接收信息的装置，其中所述信息包括所述不协调跳频蜂窝系统中相邻基站的地址和时钟偏移值；以及

所述第一基站包括：

无线装置，用于与所述移动装置进行通信；以及

用于向所述移动装置提供所述信息的装置。

54.如权利要求53所述的系统，其特征在于每个所述时钟偏移值均表示与所述第一基站有关的时钟值和与所述相邻基站的相应一个基站有关的时钟值之间的差值。

55.如权利要求53所述的系统，其特征在于所述移动装置还包括：

利用来自所述第一基站的所述信息来与所述相邻基站的至少一个基站建立通信的装置。

56.如权利要求53所述的系统，其特征在于所述移动装置还包括用于向所述第一基站提供附加信息的装置，其中所述附加信息包括与所述不协调跳频蜂窝系统中另一个基站有关的地址和时钟偏移信息。

57.如权利要求56所述的系统，其特征在于所述移动装置还包括：

无线装置，用于执行产生所述附加信息的查询过程。

58.一种对用于某种不协调跳频蜂窝系统中的移动装置进行操作的方法，所述方法包括以下步骤：

与所述不协调跳频蜂窝系统中的第一基站进行通信；以及

从所述第一基站接收信息，其中所述信息包括所述不协调跳频蜂窝系统中相邻基站的地址和时钟偏移值。

59.如权利要求58所述的方法，其特征在于每个所述时钟偏移值均表示与所述第一基站有关的时钟值和与所述相邻基站的相应一个基站有关的时钟值之间的差值。

60.如权利要求58所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

利用来自所述第一基站的所述信息来与所述相邻基站的至少一个基站建立通信。

61.如权利要求58所述的方法，其特征在于包括向所述第一基站提供附加信息的步骤，其中所述附加信息包括与所述不协调跳频蜂窝系统中的另一个基站有关的地址和时钟偏移值。

62.如权利要求61所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

执行产生所述附加信息的查询过程。

63.一种对用于某种不协调跳频蜂窝系统中的基站进行操作的方法，所述方法包括以下步骤：

与所述不协调跳频蜂窝系统中的移动装置进行通信；以及

向所述移动装置提供信息，其中所述信息包括所述不协调跳频蜂窝系统中相邻基站的地址和时钟偏移值。

64.如权利要求63所述的方法，其特征在于每个所述时钟偏移值均表示与所述基站有关的时钟值和与所述相邻基站的相应一个基站有关的时钟值之间的差值。

65.如权利要求63所述的方法，其特征在于还包括从所述移动装置接收附加信息的步骤，其中所述附加信息包括与所述不协调跳频蜂窝系统中的另一个基站有关的地址和时钟偏移信息。

Images