CN1372727A - 具有两个收发信机的移动台以及对其执行的频率间方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线蜂窝或PCS系统的移动台具有两个可调收发信机,其中的每一个有其自己的天线,可以被互相独立地调谐到该系统的基站的工作频率上。这两个收发信机的设备使得能够执行频率间软切换方法,而无需使用一个压缩方法,并使得能够进行频率间信号质量测量,而无需使用时隙模式。因为这两个天线在距离、方位或极化上是分隔开的,所以当这两个收发信机被调谐到相同的工作频率上时,它们的基带信号被合并,以利用天线分集效应。两个频率间方法都是在该方法开始之前,两个收发信机都被调谐到相同的工作频率,并与该系统的当前基站通信,在该方法的中间阶段,这两个收发信机之一被调谐到另一个工作频率,而另一个收发信机保持在当前的工作频率上与当前基站通信。

Description

具有两个收发信机的移动台 以及对其执行的频率间方法
发明背景
1.技术领域
本发明涉及在无线蜂窝系统和/或个人通信系统(PCS)中或者之间执行的频率间(inter-frequency)方法，其中与基站在RF链路上在当前工作频率上通信的移动台需要调谐到另一个工作频率。一个这样的方法的目的是完成与移动台的通信到移动台要调谐到的在新工作频率上的RF链路的越区切换，这里称作“频率间越区切换”。另一个这样的方法的目的是允许移动台测量在一组不同于当前工作频率的候选频率上的信号质量，这里称作“频率间信号质量测量”。第二个方法提供用于越区切换判定的信息。本发明还涉及移动台的结构，因为它涉及频率间方法的性能。
2.相关技术描述
执行频率间越区切换的一种方法可以参见A.Baier等人的“MULTI-RATE DS-CDMA RADIO INTERFACE FOR THIRD-GENERATION CELLULARSYSTEMS(用于第三代蜂窝系统的多速率DS-CDMA无线接口)”，第七次IEE欧洲移动和个人通信会议，1993年12月13-15日，第255-260页。
在无线蜂窝系统和PCS中使用越区切换以允许移动台从一个基站的覆盖区域行进到另一个基站的覆盖区域，同时维持一个呼叫。尽管越区切换通常用于将与移动台正在进行的通信从当前基站传送到一个新基站，但也可能将与移动台的通信从一个基站的一条RF链路切换到同一基站的另一条RF链路上。
在码分多址(CDMA)系统中，移动台在基站之间的越区切换可以是软越区切换，其中在瞬间，移动台同时维持与当前基站和新基站在相同频率上的通信，并通过这两个基站接收相同数据。越区切换也可以是硬越区切换，其中移动台从当前链路切换到一般在一个新频率上的新链路和/或一个新网络，而没有其中同时维持当前RF链路和新RF链路的瞬间。
不幸地是，频率间切换易于遭受下线呼叫，从而会为下线呼叫的用户增加烦恼和不便。
提高频率间切换的可靠性的一个方法是使用一种瞬时压缩模式，其中通过将瞬时码元速率RINFO加倍把要在当前频率F1上发送到当前基站的数据压缩成为第一半帧，同时允许在第二半帧中，移动台调谐到新频率F2，并在该新频率F2上建立通信。尽管该压缩模式允许类似于软越区切换的更渐进的频率间切换，但在使用该模式的过程中，由于对瞬时码元速率的加倍将导致比特错误(BER)的恶化。由于伪噪声(PN)扩展码的码片速率RCHIP被保持恒定，所以码片速率RCHIP的加倍将导致在每半个帧中，扩展因子RCHIP/RCHIP减半，这典型地通过相应地提高压缩模式中的传输功率等级来补偿，尽管该压缩模式中的传输功率等级的临时提高会增加适用于所有用户的背景干扰。
时隙模式方法是公知的，其中在移动台和基站之间的通信中，在当前工作频率上提供空闲时隙(通常但不是在帧周期中必须的)，以为移动台提供时间用于调谐到另一个候选工作频率，并进行信号质量测量。这种时隙的前面和后面是有效的一半帧，其中瞬时码元速率通常被加倍以补偿时隙中的通信内容的缺乏。在有效的一半帧中还典型地提高功率等级以补偿扩展因子的减半。
众所周知，可以利用天线分集来提高从移动台传输的可靠性以及由移动台接收的可靠性，其中移动台的收发信机被连接到两个或多个分隔开的天线。
发明目的和概述
本发明的一个目的是为移动台提供参与无线蜂窝系统和/或PCS中或之间的频率间软切换，而不使用压缩模式的结构或功能。
本发明的另一个目的是为移动台提供在无线蜂窝系统和/或PCS中执行频率间信号质量测量，而不使用时隙模式的结构或功能。
本发明的另一个目的是为移动台提供的参与或执行前述频率间方法的结构或功能还被用来当频率间方法不被移动台参与或执行时，提高其通信的可靠性和/或质量。
本发明基于的见解是，为移动台提供两个独立的可调收发信机，而不是通常的一个收发信机，以使得移动台能够参与频率间软切换，而不用压缩模式，和/或执行频率间信号质量测量，而不用时隙模式，并且当连接到各自的在距离、方位或极化上分隔开的两个收发信机被调谐到相同的各自频率上时，通过天线分集效应可以提高去往和来自移动台的通信。
根据本发明，如此装备的移动台被配置成控制移动台一端的频率间方法，其中在该方法开始之前，两个收发信机都被调谐到相同的当前工作频率上，并与系统的当前基站通信，在该方法的中间阶段，其中的一个收发信机被调谐到另一个工作频率，而另一个收发信机保持与当前基站在当前工作频率上通信。
本发明还适合于一个移动台用来控制前述方法的存储程序，还适合于一个移动台的操作方法。
当频率间方法是软切换时，在中间阶段，收发信机中的一个被调谐到另一个工作频率(这里称作新的工作频率)，在该新的工作频率上建立用于通信的RF链路，在该中间阶段之后，另一个收发信机被调谐到新的工作频率。另一方面，当频率间方法是软切换时，在中间阶段中，使用收发信机中被调谐到另一个工作频率上的一个来进行信号质量测量，在该中间阶段之后，该收发信机中的一个被调谐回当前工作频率。在这些频率间方法的中间阶段之外，两个收发信机都被调谐到相同频率，并使用天线分集效应。使用天线分集效应的一个方法是通过合并来自每个收发信机的基带信号，并通过链接要由每个收发信机发送的基带信号。
下面连同附图进行的详细描述将使本发明的其它目的、特征和优点变得明显。
附图说明
图1概要表示一个移动台，根据本发明，它被安装两个收发信机，连同一对无线蜂窝网络，其中的每一个有移动台的基站可以与之通信的相应的本地基站；
图2A、2B和2C表示图1的移动台和本地基站，大概分别表示根据本发明执行的频率间软切换之前、过程中以及之后，与移动台的通信链路；
图3A、3B和3C表示图1的移动台和本地基站，大概分别表示根据本发明执行的频率间信号质量之前、过程中以及之后，与移动台的通信链路；
图4表示在从频率间软切换之前到频率间软切换之后的时间间隔上，去往和来自移动台的通信，其中时间间隔A、B和C大概分别对应于图2A、2B和2C中所示的链路描述；
图5是表示根据本发明的、包括第一和第二个相同的但可独立控制的RF部件的移动台结构的概略图；以及
图6是图5的相同的RF部件之一的概略图。
具体实施方式
这里关于使用多个工作频率，从而需要移动台从一个工作频率改变到另一个工作频率的直接序列码分多址(DS-CDMA)无线蜂窝或PCS网络(例如CDMA 2000)描述了本发明。其它使用多于一个无线信道的无线蜂窝或PCS系统可能也需要频率间切换，本发明的原则也同样适用于它们。这些其它的系统包括AMPS(模拟移动电话系统)、TDMA(时分多址)、GSM(全球移动通信系统)、日本PDC(个人通信设备)系统以及正在讨论中的UMTS(通用移动电话系统)第三代(3G)系统。
首先讨论图1，其中给出了能够进行频率间软切换的无线蜂窝或PCS移动台10，它有连接到第一收发信机14的第一天线12和连接到第二收发信机15的第二天线13。收发信机14和15是可调的，并在发送和接收上互相独立地工作。此外，天线12和13被在距离和/或方位或极化上足够地分隔开，这样，当需要的时候，收发信机14和15之一能够接收RF，而另一个可以在不同的工作频率上发送RF。天线12和13的间隔和相关方位或极性也是足够的，这样，当收发信机14和15被调谐到相同频率并发送和接收相同信号时，会出现天线分集效应。由分集利用装置16利用该天线分集效应。该装置的一种工作模式是合并来自收发信机14和15的基带信号，并链接提供给收发信机14和15用于传输的基带信号。例如，所接收的基带信号可以被叠加在一起，并且相同的基带信号可以被提供给每个收发信机用于传输。分集利用装置16的另一种工作模式是只使用来自收发信机14和15的最强的所接收的信号，并只将基带信号提供给从中接收到最强信号的收发信机。
移动台10还包括频率间方法控制装置17，其部件17a用于软切换，其部件17b用于控制频率间信号质量测量。下面的讨论将使频率间方法控制装置17的操作更加清楚。
移动台10能够漫游，包括在呼叫中从直接序列码分多址(DS-CDMA)网络20的第一基站22的无线覆盖区域漫游到可能是同一个网络或如图所示的不同DS-CDMA网络30的第二无线基站32的无线覆盖区域，这样就需要“频率间”切换。这意味着，该呼叫必须从工作频率F1上的本地基站为网络20的基站22的移动台10的双向链路L1切换或传送到工作频率F2上的本地基站为网络30的基站32的移动台10的双向链路L2。如图所示，收发信机14和15可以在频率F1或F2上独立地工作，这样，其中的每一个都可以在链路L1或链路L2上独立工作。不过，根据从2A到2C可以更清楚地看到频率间切换的过程。如图2A所示，在频率间切换之前，收发信机14和15都在到本地基站22的频率F1上的链路L1上工作，例如通过叠加从收发信机14和15的信号或者只使用具有更高信号质量的一个信号来利用天线分集效应。接着，如图2B所示，从本地基站22接收切换命令之后，收发信机15被调谐到频率F2，并开始在到新的本地基站32的链路L2上工作。一旦收发信机15和新的本地基站32之间的通信稳定了，收发信机14也切换到频率F2，从而产生如图3C所示的位置，其中收发信机14和15都在到新的本地基站32的频率F2上的链路L2上工作，利用了天线分集效应。
众所周知，在从本地基站22接收到指定基站32作为越区切换的接收者的切换命令之前，需要移动台10进行频率间信号质量测量，例如在包括F2的其它候选工作频率上的导频强度，并将该信息发送到当前基站22。两个独立可调的收发信机14和15的可用性消除了对于时隙模式的需要，在该模式中，空闲时隙出现在有效帧部分的前导和结尾之间或部分帧之间，并且移动台在时隙中进行信号质量测量。不需要空闲时隙以及伴随的前导和结尾帧部分中的码元速率的提高。可以使用收发信机中的一个，例如收发信机15来进行频率间信号质量测量，以调谐到候选频率并测量导频强度，而另一个收发信机，例如收发信机14保持与当前基站在当前工作频率上通信。这样，如图3A所示，在频率间切换之前，收发信机14和15都在到当前本地基站22的频率F1上的链路L1上工作，例如通过叠加来自收发信机14和15的信号，或者只使用具有更高的信号质量的一个信号而利用了分集天线效应。接着，如图2B所示，收发信机15被调谐到频率F2，并测量在该频率上从基站32接收到的作为信号质量的指示的导频强度。一旦已经进行了信号质量测量，收发信机15就切换回频率F1，从而产生如图3C所示的位置，其中收发信机14和15都再次在到当前本地基站22的频率F1上的链路L1上工作，利用了天线分集效应。返回到图1，在所示出的细节等级上，网络20和30都是传统的网络。为了说明的目的，所示网络20包括两个基站22、24，还包括控制多个基站22、24的基站控制器26，以及控制网络20的网络控制器28。同样，所示网络30包括两个基站32、34，还包括控制多个基站32、34的基站控制器36，以及控制网络30的网络控制器38。由通信链路40连接网络控制器，并且每个网络控制器连接到公共交换电话网(PSTN)42。图4更详细地描述了移动台10和本地基站22和32之间的通信，其中BS1对应于基站22，BS2对应于基站32。如图所示，最初有在当前本地基站22和收发信机14与15之间的第一下行链路数据帧DL_Data_1、第一上行链路数据帧UP_Data_1、第二下行链路数据帧DL_Data_2和第二上行链路数据帧UP_Data_2的序列(它代表了例如时分双工话音业务量)，还有一个从基站22到收发信机14和15用以指定频率F2并标识新基站32的下行链路越区切换命令Handover_Cmd。与传统方式一样，使用先前由移动台10提供的频率间信号质量测量在基础结构系统20中已经进行了越区切换判定，并且还使得基站32知道通过系统20和30之间的链路40的迫切的越区切换。在该点，收发信机15将其工作频率切换到F2，并将对于确认RACH的请求发送到新基站32，该新基站32最终用一个信号Info回答，之后，收发信机15发送一个表明该越区切换已经结束的上行链路信号Handover_Com到新基站32。一直到已经将该越区切换的结束发信号，收发信机14都保持与当前基站22的通信，并继续接收和发送数据，该数据是例如如图所示的第三上行链路数据帧UP_Data_3、第三下行链路数据帧DL_Data_3、第四上行链路数据帧UP_Data_4、第四下行链路数据帧DL_Data_4、第五上行链路数据帧UP_Data_5、第五下行链路数据帧DL_Data_5和第六上行链路数据帧UP_ata_6的序列。然后，当收发信机14调谐到频率F2时，收发信机15接收第七下行链路数据帧DL_Data_7。之后，有一个在新的本地基站32和收发信机14与15之间的、再次代表例如时分双工话音业务量的第七上行链路数据帧UP_Data_7、第八下行链路数据帧DL_Data_8、第八上行链路数据帧UP_Data_8和第九下行链路数据帧DL_Data_9的最终序列。
图5概略描述的移动手机10，其中第一个收发信机14大概包括第一RF部件42和基带部件50的组合，第二个收发信机15大概包括类似于第一RF部件42的第二RF部件46和基带部件50。基带部件50包括数字信号处理器(DSP)50a、微处理器50b、非易失性存储器或ROM 50c，该非易失性存储器或ROM 50c的至少一部分是可编程的，其中存储了组成用于操作DSP 50a和微处理器50b的程序和数据的固件，这些操作包括控制移动台一端的频率间软越区切换，在该切换之前的频率间信号质量测量，基带部件50还包括用于临时存储(主要是数据)的易失性随机存取存储器。分别从RF部件42和46通过模数转换器50e和50f将所接收的和解调的信号R提供到基带部件50，并且通过在相关阶段应用相关的伪噪声(PN)码序列，以众所周知的方式，DSP 50a在解调的信号上分别执行解扩和解码操作。同样，分别通过数模转换器50g和50h将由DSP 50a产生的扩频编码信号T提供给第一RF部件42和第二RF部件46，以在一个载波上被调制并被发送。此外，分别通过数模转换器50i和50j将诸如调谐命令的命令信号C从基带部件50提供到第一RF部件42和第二RF部件46。
移动台10还包括与以下部件的通信：基带部件50、数字键盘51、用于诸如LCD屏幕的显示器53的驱动器52、麦克风54和扬声器55。麦克风54通过模数转换器50k与基带部件50通信，基带部件50通过数模转换器501与扬声器55通信。
图6中示出了对应于相同的、但可独立控制的第一和第二RF部件42、46的一个RF部件。该RF部件包括连接到合适的天线12或13的天线共用器60，该天线从功率放大器62的输出端接收要由该天线发送的一个RF扩频通信信号，并将已经由该天线接收的一个RF扩频通信信号提供给一个低噪声放大器64的输入端。一个最好是具有零IF结构(未示出)的调制器66接收来自基带部件50的基带扩频通信信号，以及来自电压控制的振荡器或频率合成器68的RF载波信号，并将一个RF扩频通信信号提供给功率放大器64的输入端。同样，最好是具有零IF结构(未示出)的解调器67接收来自低噪声放大器64的一个RF扩频通信信号，以及来自振荡器或合成器68的一个RF载波信号，并将基带扩频通信信号R提供给基带部件50。
应当理解，以上描述已经满足了本发明的目的。尽管用特定的细节描述了本发明，但是应当理解，在本发明的精神和范围内，可能做出大量修改。在解释下述附加权利要求时，应当理解：
a)单词“包括”并不排除那些在权利要求中所列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在；
b)在一个元件之前的单词“一个”并不排除多个这种元件的存在。
c)权利要求中的任何参考符号不限制其范围；以及
d)几个“装置”可以由硬件或软件实现的结构或功能的相同元件来代表。

Claims (13)

1.一种用于无线蜂窝或PCS系统(20)的移动台，该移动台(10)包括两个可调收发信机(14，15)，它们可以被互相独立地调谐到该系统的基站(22，32)的工作频率上。
2.根据权利要求1所述的移动台，还包括分别连接到所述两个收发信机(14，15)的两个天线(12，13)，这两个天线在距离、方位或极化上被分隔开，还包括分集效应装置(16)，用于选择地合并由收发信机(14，15)接收的基带信号，并用于选择地链接被提供给收发信机(14，15)发送的基带信号，以便当收发信机(14，15)被调请到相同的工作频率上时，利用天线分集效应。
3.根据权利要求1或2所述的移动台，还包括用于控制移动台一端的频率间方法的装置(17)，其中在该方法开始之前，两个收发信机(14，15)都被调谐到相同的当前工作频率，并与系统的当前基站(22)通信，在该方法的一个阶段，收发信机之一(15)被调谐到另一个工作频率，而另一个收发信机(15)保持在当前的工作频率上与当前基站(22)通信。
4.根据权利要求3所述的移动台，其中频率间方法是在所述阶段，被调谐到这里称作一个新的工作频率的另一个工作频率的收发信机之一(15)在该新的工作频率上建立一条用于通信的RF链路(L2)，在所述阶段之后，另一个收发信机(14)被调谐到该新的工作频率。
5.根据权利要求3所述的移动台，其中频率间方法是在所述阶段，使用被调谐到另一个工作频率上的收发信机之一(15)进行信号质量测量(17b)，在所述阶段之后，所述的收发信机之一(15)被调谐回当前的工作频率。
6.一种用于无线蜂窝或PCS系统(20)的存储程序，其中移动台具有两个可调收发信机(14，15)，它们可以互相独立地调谐到该系统的基站(22，32)的工作频率上，所述程序被配置来控制移动台一端的频率间方法，其中在该方法开始之前，两个收发信机(14，15)都被调谐到相同的当前工作频率上，并与该系统(20)的当前基站(22)通信，在该方法的一个阶段，收发信机之一(15)被调谐到另一个工作频率，而另一个收发信机(14)保持在当前的工作频率上与当前基站(22)通信。
7.根据权利要求6所述的存储程序，其中频率间方法是在所述阶段中，被调谐到这里称作一个新的工作频率的另一个工作频率上的收发信机之一(15)在该新的工作频率上建立一条用于通信的RF链路(L2)，在所述阶段之后，另一个收发信机(14)被调谐到该新的工作频率。
8.根据权利要求6所述的存储程序，其中频率间方法是在所述阶段中，使用被调谐到另一个工作频率上的收发信机之一(15)进行信号质量测量(17b)，在所述阶段之后，所述收发信机之一(15)被调谐回当前工作频率。
9.根据权利要求6到8的任何一个所述的存储程序，其中移动台(10)包括分别连接到所述两个收发信机(14，15)的两个天线(12，13)，这两个天线(12，13)在距离、方位或极化上被分隔开，并且该存储程序还被配置来选择地合并由收发信机(14，15)接收的基带信号，并选择地链接提供给收发信机发送的基带信号，以便当这些天线被调谐到相同的工作频率上时，利用天线分集效应(16)。
10.一种操作无线蜂窝或PCS系统(20)的移动台(10)的方法，移动台(10)具有两个能够被互相独立地调谐到该系统的基站(22，32)的工作频率上的可调收发信机(14，15)，所述操作方法是移动台一端的频率间方法，其中在该方法开始之前，两个收发信机(14，15)都被调谐到相同的当前工作频率上，并与该系统的当前基站(22)通信，在该方法的一个阶段中，收发信机之一(15)被调谐到另一个工作频率，而另一个收发信机(14)保持在当前的工作频率上与当前基站(22)通信。
11.根据权利要求10所述的操作方法，其中频率间方法是在所述阶段中，被调谐到这里称作一个新的工作频率的另一个工作频率上的收发信机之一(15)在该新的工作频率上建立用于通信的一条RF链路(L2)，在所述阶段之后，另一个收发信机被调谐到该新的工作频率。
12.根据权利要求10所述的操作方法，其中频率间方法是在所述阶段中，使用被调谐到另一个工作频率上的收发信机之一(15)进行信号质量测量(17b)，在所述阶段之后，收发信机之一(15)被调谐回当前工作频率。
13.根据权利要求10到12的任何一个所述的操作方法，其中移动台(10)包括分别连接到所述两个收发信机(14，15)的两个天线(12，13)，这两个天线(12，13)在距离、方位或极化上被分隔开，并且该操作方法还被配置来选择地合并由收发信机(14，15)接收的基带信号，并选择地链接提供给收发信机发送的基带信号，以便当这些收发信机(14，15)被调谐到相同的工作频率上时，利用天线分集效应(16)。
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