CN1836456A - Gsm硬切换系统和方法 - Google Patents

Abstract

GSM1x(206)到GSM(208)的切换功能使得GSM1x用户能够使用双模(GSM1x和GSM模式)手机(204)从GSM1x覆盖区域无缝地漫游到GSM覆盖区域。将CDMA RAN和标准GSM核心网集成到一起的GSM1x系统设计有助于实现该功能。GSM1x系统是把标准CDMA用作其空中接口而构建的，未修改的CDMA RAN具有到MSN(304)的标准IOS接口。唯一的修改是在MSN(304)和MS中完成的。

Description

GSM硬切换系统和方法

根据35 U.S.C§119的优先权要求

本申请要求2003年6月18日提交的、题为“GSMlx Hard HandoffTechniques”的临时申请No.60/479,777和2003年12月18日提交的、题为“GSMlx Supplementary Services”的临时申请No.60/531,583的优先权，这两篇临时申请已转让给本申请受让人，因此明确地以引用的方式并入此处。

发明领域

本发明一般涉及通信系统，尤其涉及在GSMlx和GSM系统之间进行硬切换的系统和技术。

技术背景

首字母简略词：

lxRTT-lx无线传输技术

3GPP-第三代合作伙伴计划

Ack-确认

ACM-地址全消息

ADDS-应用数据传递服务

AGC-自动增益控制

AMPS-先进移动电话服务

APDU-应用协议数据单元

BCCH-广播控制信道

BSAP-基站应用部分

BSC-基站控制器

BSIC-基站标识码

BSMAP-基站管理应用部分

BSS-基站子系统

BSSAP-BSS应用部分

BSSMAP-BSS管理应用部分

BTS-基站收发机子系统

CDMA-码分多址

CDMA2000-第三代CDMA

DLCI-数据链路连接标识符

DTAP-直接传输应用部分

EIA-电子工业协会

ETSI-欧洲电信标准协会

FACCH-快速关联控制信道

FCCH-频率校正信道

GPS-全球定位系统

GSM-全球移动通信系统

GSMlx-GSM-MAP和CDMA的会聚

HLR-归属位置寄存器

IAM-初始地址消息

Id-标识

IOS-互操作规范

IS-临时标准

LSC-定位服务

MAP-移动应用部分

ME-移动设备

MO-移动站发起的

MS-移动站

MSC-移动交换中心

MSM-移动站调制解调器

MSN-移动交换节点

MT-由移动站终止的

OTD-观测时间差

P-提供商

PLL-锁相环路

PLMN-公共陆地移动网络

PN-伪随机噪声

PSMN-导频强度测量消息

RAN-无线接入网

Req-请求

RF-射频

RR-无线资源

Rsp-响应

RTD-实时差异

RX-接收

术语：

活动集合(Active Set)：与包含分配给特定移动站的前向业务信道的信道相关联的导频的集合。

候选集合(Candidate Set)：已被移动站接收的、强度足以被成功解调但尚未被基站放入活动集合中的导频的集合。还请参见活动集合、邻居集合和剩余集合。

邻居集合(Neighbor Set)：与可能是切换候选者的CDMA信道相关联的导频的集合。通常，邻居集合包括与覆盖移动站附近的地理区域的CDMA信道相关联的导频。还请参见活动集合、候选集合、剩余集合和私有邻居集合。

剩余集合(Remaining Set)：由PILOT_INC确定的、除活动集合、候选集合和邻居集合中的导频的导频偏移之外的允许的导频偏移的集合。

专用模式(Dedicated Set)：当移动站与RAN具有专用链路时，认为该移动站处于专用模式。该链路可以是业务信道(TCH)或专用控制信道(DCCH)。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种从CDMA网络切换到GSM网络的方法，包括：确定移动站由CDMA边缘小区提供服务；在确定所述移动站由CDMA边缘小区提供服务之后，向所述移动站发送候选GSM小区列表；在收到所述候选GSM小区列表之后，向移动交换节点(MSN)发送候选频率搜索响应消息；向所述移动站发送候选频率搜索控制消息，以指示所述移动站测量周边GSM网络；测量所述周边GSM网络；向所述MSN发送测量报告；基于所述报告，选择GSM小区，以进行切换。

根据另一方面，一种移动交换节点(MSN)，包括：确定模块，用于确定移动站由CDMA边缘小区提供服务；列表发送模块，用于在确定所述移动站由CDMA边缘小区提供服务之后向所述移动站发送候选GSM小区列表；消息发送模块，用于向所述移动站发送候选频率搜索控制消息，以指示所述移动站测量周边GSM网络；选择模块，用于基于来自移动站的对移动站的周边GSM网络的测量报告来选择GSM小区，以进行切换。

根据另一方面，一种双模移动站，包括：天线，用于接收和发射信号；双工器，连接到发射机和接收机，用于在发射机和接收机之间进行切换；接收机，连接到所述双工器，用于接收信号；发射机，连接到所述双工器，用于发射信号；GSMlx协议栈，用于执行向CDMA网络的切换过程；GSM协议栈，用于执行向GSM网络的切换过程；处理器，连接到所述GSMlx协议栈和所述GSM协议栈，用于在CDMA和GSM网络之间执行切换，所述处理器还连接到分别用于接收和发射信号的所述接收机和发射机。

应当理解的是，通过阅读下面的详细描述，对于本领域技术人员来讲，本发明的其他实施例将是显而易见的，其中，以示例的方式给出和描述了本发明的各实施例。应当认识到的是，本发明也可以采用其他的和不同的实施例，它的多处细节可以根据其他各方面进行修改，这些都不脱离本发明的精神和保护范围。因此，这些附图和详细描述在本质上应当被视为示例性的，而非限制性的。

附图简述

图1示出了根据一个实施例的高级网络拓扑图；

图2示出了根据一个实施例与在GSMlx和GSM协议栈之间进行切换相关联的时机；

图3示出了根据一个实施例的GSM信号获取的消息流；

图4示出了根据一个实施例的导频信标单元(过渡小区)；

图5示出了检测点502；

图6示出了根据一个实施例的消息流；

图7示出了根据一个实施例的GSM能量测量；

图8示出了使用候选频率搜索的GSM测量；

图9示出了根据一个实施例的从GSMlx到GSM切换流程图；

图10示出了根据一个实施例的MAP协议差错的呼叫流程图；

图11示出了在GSM MSC中未能分配无线资源的呼叫流程图；

图12示出了根据一个实施例的不成功切换执行的呼叫流程图；

图13示出了根据一个实施例由CDMA(GSMlx)和GSM覆盖的区域的示例；

图14示出了根据一个实施例连接到GSMlx和GSM的接收机/发射机链的框图。

具体实施方式

在一个实施例中，GSMlx-GSM切换功能使得GSMlx用户能够使用双模(GSMlx和GSM模式)手机从GSMlx覆盖区域无缝地漫游到GSM覆盖区域。将CDMARAN和标准GSM核心网集成到一起的GSMlx系统设计有助于实现该功能。GSMlx系统是把标准CDMA用作其空中接口而构建的，未修改的CDMA RAN具有到MSN的标准IOS接口。唯一的修改是在MSN和MS中完成的。切换情形有两种：

·空闲切换

·专用模式(呼叫中)切换

在空闲模式下，该设计支持以下情形：

·从GSMlx到GSM

·从GSM到GSMlx

在专用模式下，该设计支持从GSMlx到GSM的硬切换，不支持从GSM到GSMlx的硬切换。

网络拓扑图

具有GSMlx和GSM能力的MSN可被视为在同一物理箱中容纳了一个GSMlx MSN和一个GSM MSC。在一个实施例中，GSMlx MSN连接到GSM MSC，使用的是图1所示的MAP-E接口。

图1示出了根据一个实施例的高级网络拓扑图。GSMlx MSN A102经由GSM E-接口106，与7号信令系统104通信。GSM MSC B 108经由GSM E-接口110，与7号信令系统104通信。GSM MSC C 112经由GSM E-接口114，与7号信令系统104通信。

例如，GSMlx 102分别经由IOS A-接口120和IOS A-接口122，与GSMlx BSS A.1116和GSMlx BSS A.2118通信。GSM MSC B 108经由A-接口126，与GSM BSS B 124通信。GSM MSC C 112分别经由A-接口132和A-接口134，与GSM BSS C.1128和GSM BSS C.2130通信。

GSMlx MS能够通过IS-2000空中接口或GSM空中接口工作。该MS至少支持两种协议栈：

GSMlx

原始GSM

该系统设计假设：需要的变化仅限于GSMlx MSN或GSMlx MS。不需要对任何其他GSMlx系统部件做出改变，尤其是RAN。

移动站特征

在一个实施例中，一个GSMlx移动站具有以下特征：

该MS具有双协议栈GSMlx和GSM；

该MS支持GSMlx(lxRTT)和GSM空中接口；

该MS支持相关的GSMlx和GSM RF频带；

该MS能够在工作于GSMlx模式和工作于GSM模式之间进行切换；

该MS支持GSMlx认证程序的新版本。该程序将Mobile GSMClass Mark传输到MSN定义成认证响应消息的一部分。此外，该MS在SIM上存储密钥序列；

该MS支持第二层消息完整性，同时执行GSMlx和GSM之间的HHO程序；

该MS忽略技术间切换命令，如果它未处于专用模式的话；

该MS能够读取规定的GSM移动站类别标记，同时工作在GSMlx模式下。

移动交换节点特征

在一个实施例中，一个MSN具有以下特征：

该MSN具有与给定GSM MSC进行通信的MAP-E接口；

该MSN具有与一个或多个lxRTT BSC单元进行通信的IOS接口；

该MSN支持MAP-E接口定义；

该MSN支持IOS接口定义；

该MSN支持GSMlx认证程序。这些程序将Mobile GSM ClassMark到MSN的传输定义成认证响应消息的一部分；

该MSN将所传输的Mobile GSM Class Mark信息保存为MS认证程序的一部分，当收到新的认证响应消息时，更新该信息；

该MSN至少支持GSM R99定义。

无线接入网特征

在一个实施例中，一个RAN具有以下特征：

能够支持外部小区定义。这些小区被定义为属于不同的网络，且用于触发HHO过程；

支持可选的“切换已完成(HANDOFF PERFORMED)”消息。

设计

在一个实施例中，空闲模式切换的系统设计包括从GSMlx到GSM和从GSM到GSMlx空闲模式切换情形。在一个实施例中，专用模式切换的系统设计包括从GSMlx到GSM专用模式切换。该设计定义了需要在移动站中发生的消息流和过程。

在一个实施例中，不同切换情形的系统设计假设：移动站只有一条RF链，移动站和RAN都不支持门控传输(gated transmission)。

在一个实施例中，芯片包括既支持CDMA lx还支持GSM协议的双栈。该芯片只有一条RF链，因此，它可以调谐到CDMA lx网络，也可以调谐到GSM网络。根据一个实施例，图2示出了GSMlx栈和GSM栈之间的协议转换。图2示出了根据一个实施例与在GSMlx和GSM协议栈之间进行切换、GSMlx到GSM内部流(仅在RR层)相关联的协议转换。

在步骤220中，MSN 202向移动站204发送一条切换命令。在一个实施例中，移动站204是双模手机。移动站204包括GSMlx栈206和GSM栈208。在步骤222中，在收到切换命令之后，GSMlx栈206暂停GSMlx模式。在步骤224中，GSMlx栈206进入待命(Standby)模式。在步骤226中，GSMlx栈206向GSM栈208发送一条无线资源切换请求RR_INTERRAT_HANDOVER_REQ。在步骤228中，GSM栈208执行GSM切换。在步骤230中，GSM栈208向GSMlx栈发送一条RR_INTERRAT_HANDOVER_CNF。在步骤232中，GSMlx栈停止GSMlx模式，转换到非活动状态。

作为技术间(Inter Technology)硬切换的一部分，移动站获取一个GSM网络。GSM网络获取是在多个步骤中执行的。移动站基于它从MSN接收的关于GSM公共信道、FCCH和SCH的信息，开始获取GSM信号。

GSM信号获取

图3示出了根据一个实施例的GSM信号获取的消息流。在步骤302中，从GSM MSN 304到移动站306的一条切换命令包括关于新GSM信道、它的特征、要使用的功率电平、新SACCH等信息。在步骤308中，移动站306将无线电设备调谐到合适的频率，并通过FACCH开始向GSM BTS 312发送“切换访问(Handover Access)”消息310。

在一个实施例中，从GSMlx到GSM的切换是异步的，所以移动站306必须确定要应用的时间提前量。因此，在步骤312中，移动站306等待“RIL3-RR物理信息”消息。“RIL3-RR物理信息”消息有助于移动站与新BTS达到同步。在步骤314中，移动站306向GSMBTS 312发送一条“Set Asynchronous Balanced Mode(SABM)”消息。在步骤316中，GSM BTS 312向移动站306发送UA帧。在步骤318中，一旦恢复出时间信息之后，移动站306就完成了切换过程。

技术间切换

为了在GSMlx和GSM之间执行技术间切换，MS应当具有双技术硬件(lxRTT和GSM)以及双技术协议栈(GSMlx和GSM)。

在一个实施例中，该MS支持不止一个频带(双频带或三频带)。但是，在该MS只有单个RX链的实施例中，该MS无法同时激活一个以上的接收技术。有两种基本的切换情形：空闲模式切换和专用模式切换。在专用模式中，基于MS所采用的服务的类型，还有另一分类。话音和电路交换数据业务不同于分组交换数据业务。下面的部分介绍空闲模式和专用模式(仅对于电路交换业务而言)MSC间切换。

空闲模式系统选择

在一个实施例中，移动站在下面情形下执行空闲硬切换：

开机之后(工作模式选择)

在当前工作模式技术(GSMlx或GSM)的信号接收低于特定门限时(认为系统丢失)

在网络指示进行空闲硬切换时

用户选择

开机

当移动站开机时，它试图使用上一次的已知模式，GSMlx或GSM。如果移动站在1分钟内未能获得上一次的已知模式，它将转向第二种工作模式，并试图获取它。如果移动站又一次未能在1分钟内获取选中的模式，它将回到原始模式。这次，在启动获取过程之前，移动站将在TBD时间内进入睡眠模式。进入睡眠模式将减少电池消耗。整个过程会继续，直到移动站能够获取一种工作模式为止。当在工作模式之间进行切换时，移动站执行为该工作模式定义的常规系统确定算法。

系统丟失

当移动站丢失它所驻留的模式的信号时，它将以类似方式启动模式获取。移动站将试图驻留到上一次的已知模式中，GSMlx或GSM。如果移动站在TBD次连续尝试内未能获取上一次的已知模式，它将转向第二种工作模式，并试图获取它。如果移动站未能在1分钟内获取该模式，它将回到原始模式。这次，它将尝试获取仅1分钟。该过程将继续，直到移动站能够获得一种工作模式为止。当移动站在深度睡眠模式之后醒来时，它将执行为开机定义的相同过程。

网络命令

在特定情形中，人们希望指示驻留在GSM模式下的移动站重新选择它的驻留模式，并切换到GSMlx模式中。双模移动站(GSMlx/GSM)最初驻留在只提供GSM覆盖的GSM模式下，在进入GSMlx模式覆盖区域之后，可以立即指示它移动到GSMlx模式。有多种技术支持该操作：

基于位置的

SMS小区广播

剩余部分将详细描述将小区广播用作该目的。

GSM 03.41中描述了SMS小区广播(SMS Cell Broadcast)。通过该服务，可以向预定地理区域内的所有移动站周期性地发送消息。使用该服务，运营商可以向GSMlx重叠覆盖区域边缘上的所有GSM小区发送唯一消息。该消息指示双模移动站调谐到GSMlx技术。

在GSM中，SMSCB技术用于发送不同类型的消息(即，天气预报、新闻等)。每个用户都可以订阅特定的服务集合。为了容纳空闲HHO所需的特定业务，有两种选择：

1、分配特定的全球服务号码。这需要改变GSM标准。这是不太好的方法，并且，改变GSM标准很难实现，应该避免如此。

2、分配运营商特定服务号码。该分配对于运营商是特定的，是SIM级(EF_CBMI、EF_CBMID和EF_CBMIR)的移动站规定的一部分。这是比较好的方法，而且不需要任何GSM标准改变。

为了避免在GSM和GSMlx之间进行不必要的技术间空闲硬切换，建议是：只有在移动站收到至少两个连续SMSCB消息之后，才触发该硬切换。

通过从小区广播中心(Cell Broadcast Center，CBS)向BSC发送一条“WRITE-REPLACE”请求(参见GSM 03.41§9.1.2)，发起SMS小区广播(SMS Cell Broadcast，SMSCB)。该请求包含下列字段：

消息标识符

参见GSM 03.14§9.2.1。使用GSM 03.14的9.3.2.2定义，建议在范围1100-9FFF(十六进制)中选择一个值，并将该值包括在ME搜索列表中。建议的范围当前是保留的，但不是禁止的。

新序列号

参见GSM 03.14§9.2.3。使用GSM 03.14的9.3.2.1的定义，建议将该16位字段设置如下：

将GS(2比特)设置为01(对于整个PLMN)。

将消息码(10比特)设置为1。

将更新号码(4比特)初始化为0。

小区列表

参见GSM 03.14§9.2.5.1。该列表包含GSMlx覆盖区域的边界中的所有GSM小区。

重复周期

参见GSM 03.14§9.2.8。基本的重复周期是1.883秒。可以将该字段设置在范围1至1024之间，其中，每个单元定义一个基本的重复周期。

请求广播的数量

参见GSM 03.14§9.2.9。将该字段设置为0，从而无限地发送消息。

页数

参见GSM 03.14§9.2.4。将该字段设置为1。

数据编码机制

参见GSM 03.14§9.2.18.

CBS消息信息页#1

参见GSM 03.14§9.2.19。该字段包含实际的消息，并且不应当超过82字节。如果该消息小于此，则对消息进行填充。建议将该字段设为空(只填充)。

CBS消息信息长度#1

参见GSM 03.14§9.2.20。该字段包含信息的实际大小。基于对该消息信息的内容的建议(如上所述)，将该字段设为0。

用户偏好

用户可以选择将模式选择模式设为自动或手动。当选择手动模式时，用户能够取消自动选择，手工地选择所偏爱的模式。在用户偏爱的手动模式下，移动站将试图调谐到用户选中的模式。如果移动站未能获取该模式，则向用户显示一条合适的消息，用户就可以选择另一种模式，保持当前选择，或返回自动选择模式。

如果用户手工选择了GSM系统，则移动站将忽略SMSCB消息，指示它改变到GSMlx系统。

专用模式切换

为了在GSMlx和GSM之间发生切换时继续提供服务，在切换区中，应当有这两种技术的覆盖区域之间的重叠地带。图4提供的示例示出了使用导频信标或边缘小区(border cell)进行HHO检测。图4示出了根据一个实施例的导频信标单元(过渡小区)。示出了GSMlx小区402、GSMlx边缘小区404和GSM小区406。

时间约束

表1提供了关于CDMA lx网络特征的示例性信息。

频率	环境	小区半径
			5800MHz	市内	1.4km
郊区	3.2km
		乡下		19km
1900MHz	市内				0.8km
		郊区	2.2km
	乡下			15km

示出了根据一个实施例的硬切换过程的时间线。该过程第一阶段的持续时间，从检测点到硬切换命令抵达移动站，是未知的，但可以假设，整个过程不应当超过数十秒。即使在稠密的市区，这也不会对移动站移动速度产生太高约束。图5示出了检测点502。未知的几秒504之后，HHO到达移动站506。HHO过程结束510是示例性的830毫秒之后508。

HHO检测

技术间硬切换的一部分在于，能够正确地检测执行切换的需求。检测方法包括：

使用导频信标单元

使用边缘小区单元

使用定位信息

使用双RF链以及lx和GSM信令的并发接收

使用修改的候选频率搜索

候选频率搜索

在该方法中，移动站在预定时间间隔内停止其发送，并将其RF链调谐到测量另一频率的小区的信号强度，并将这些强度测量结果报告给与它进行通信的BSC。基于这些报告，由移动站使用的当前BSC可以指示该移动站使用另一频率中的小区。

适应GSMlx

根据一个实施例，当工作在GSMlx中并且接近GSMlx覆盖区域的边缘时，用于测量当前GSM网络的小区的算法由MSN、而非RAN控制。对于GSMlx网络的每个边缘小区，MSN保存覆盖相同地理区域的GSM小区的列表。对于每个小区，MSN保存其频率和BSIC。假设所有的GSM小区都属于相同的PLMN。

在下面描述的过程期间，在MSN和移动站之间交换的消息使用GSMlx信令协议，PROTOCOL_TYPE＝0100。

正常操作

图6示出了根据一个实施例的消息流。

步骤#1

用于启动从GSMlx到GSM的切换的触发可以是向边缘小区的BSC内切换或向边缘小区或导频信标的BSC间切换。

移动站不能切换到导频信标，因为导频信标单元是拆开的(stripped-down)CDMA小区，只能发射导频信道。因此，所有导频信标单元连接到一组专用BSC单元，与常规小区使用的BSC单元不同。在这种情况下，MSN将识别“Handoff Required”消息中的导频信标(参见步骤2)，实际上不继续向导频信标的切换，但在相同的方法中使用它作为触发，就如同该部分描述向边缘小区的BSC切换一样。

如果向边缘小区的切换是BSC内切换，则BSS(GSMlx RAN)使用“Handoff Performed(切换执行)”消息将切换操作通知MSN(参见图6的消息#1)。

下面的文本引自IS-2001.4-B § 2.4.9：

BS内切换是在一个BS的域内执行的切换。因此，在执行切换时不涉及MSC。一旦BS内切换成功完成，则BS可以通过“HandoffPerformed(切换执行)”消息告知MSC(An intra-BS handoff is a handoffperformed under the domain of one BS.As such，the MSC is not involvedin the execution of the handoff.Once an intra-BS handoff is successfullycompleted，the BS may inform the MSC via a Handoff Performedmessage)。

当从呼叫中删除被标识为“指定小区”的扇区时，当前作为该呼叫的源BS的BS从为该呼叫提供服务的一组扇区中选择一个新的“指定小区”，并将适当的小区标识符提供给MSC。

在上面引用的文本中，对于GSMlx体系结构，应当用“MSN”替换“MSC”。

如果向边缘小区的切换是BSC间切换，则BSS(GSMlx RAN)使用“Handoff Required(需要切换)”消息来通知MSN需要切换操作。

步骤#2

当MSN确定移动站仅由单个GSMlx边缘小区提供服务或者由一组GSMlx边缘小区提供服务时，MSN向该移动站提供候选GSM小区列表，这些候选GSM小区与该移动站使用的边缘GSM小区覆盖相同的地理区域。MSN使用的GSMlx候选频率搜索请求(CandidateFrequency Search Request)消息基于候选频率搜索请求(CandidateFrequency Search Request)消息。该消息结构由下面的表2进行定义。

                        表2

特定模式字段

8xMODE_SPECIFIC_LEN

CFSRM_SEQ-候选频率搜索请求消息序号

MSN将该字段设为GSMlx候选频率搜索请求消息序号。

SEARCH_TYPE-搜索命令

MSN将该字段设为合适的SEARCH_TYPE，以表示消息的用途。

对于GSMlx的有效值为：

00：移动站应该逐渐停止任何周期性搜索

01：移动站应该执行周期性搜索

SEARCH_PERIOD-在周期性搜索的候选频率上连续搜索之间的时间

MSN将该字段设为与移动站所用的搜索周期相对应SEARCH_PERIOD值，即，候选频率上连续搜索之间的时间。

SEARCH_MODE-搜索模式

MSN将该字段设置为“1111”(具体用于GSMlx)

GSM_BAND

MSN根据特定GSM目标网络使用的GSM频带，设置该字段。表3给出可能值。

                   表3

MODE_SPECIFIC_LEN-特定模式字段的长度

MSN将该字段设为该消息的特定模式字段中字节的数量。

特定模式字段-特定搜索模式字段

根据一个实施例，对于每个候选GSM小区，MSN包括表4中的下列字段：

                        表4

GSM_CELL_ID

MSN将该字段设为具体GSM小区的小区标识。

BSIC

MSN将该字段设为具体GSM小区使用的BSIC。

GSM_CELL_FREQ_OFFSET

MSN将该字段设成具体GSM小区使用的步长为200KHz的频率偏移。

收到GSMlx候选频率搜索请求消息之后，移动站保存收到的信息，然后进入步骤#3。

步骤#3

收到来自MSN的GSMlx候选频率搜索请求消息之后，移动站向MSN回复一条GSMlx候选频率搜索响应消息。该消息与原始的CDMA候选频率搜索响应消息相同。

步骤#4

当MSN确定移动站应当开始测量周边GSM网络时，它将指示移动站如此做。MSN所用的GSMlx候选频率搜索控制消息基于候选频率搜索控制消息。表5定义了该消息结构。

                    表5

CFSCM_SEQ-候选频率搜索控制消息序号

MSN将该字段设为候选频率搜索控制消息序号。

SEARCH_TYPE-搜索命令

MSN将该字段设为合适的SEARCH_TYPE代码，以表示该消息的用意。

对于GSMlx的有效值是：

′00′：移动站应该逐渐停止任何周期性搜索

′01′：移动站应该执行周期性搜索

步骤#5

收到来自MSN的GSMlx候选频率搜索控制消息之后，移动站将在下一可用帧边界(20ms)，测量周边GSM网络。

图7示出了GSM能量测量。在一个实施例中，为了测量一个GSM小区，调谐到RF需要250us 702，进行实际测量需要577us 704，假设总量是827us。移动站远离GSMlx网络的最小时间为20ms(一帧)706，这使其能够测量24个不同的GSM小区。在一个实施例中，重复该测量三次，以对结果求平均。

基于以上数字，移动站需要跳跃3次，来测量周边GSM网络。每一跳是20ms，跳之间的间隙是480ms。因此，总的测量将超过1.5秒(参见图8)。

图8示出了利用候选频率搜索的GSM测量。在步骤802中，执行向边缘小区的切换。在步骤804中，发布GSMlx候选频率搜索请求。在步骤806中，发送GSMlx候选频率搜索响应。在步骤808中，发布GSMlx候选频率搜索控制。在步骤810中，发布GSMlx候选频率搜索报告。图中所示的跳跃812、814和816是20毫秒。跳跃之间的间隙818、820被示为480毫秒。

移动站完成测量之后，使用GSMlx候选频率搜索报告消息，将结果报告给MSN。该消息基于候选频率搜索报告消息。表6定义了该消息结构。

                        表6

LAST_SRCH_MSG-启动了正在报告的搜索的消息类型指示符

如果发送该消息，报告由GSMlx候选频率搜索控制消息或GSMlx候选频率搜索请求消息启动的单次搜索或周期性搜索的结果，那么，移动站将该字段设为“0”，否则，移动站将字段设为“1”。

LAST_SRCH_MSG_SEQ-启动了正在报告的搜索的消息中接收的序号

如果该消息的发送响应GSMlx候选频率搜索控制消息，则移动站根据GSMlx候选频率搜索控制消息，将该字段设为CFSCM_SEQ字段的值。

SEARCH_MODE-搜索模式

移动站将该字段设为与由指定了搜索参数的GSMlx候选频率搜索请求消息表示的搜索类型相对应的SEARCH_MODE值。将该字段设为′1111′(GSMlx特定)。

MODE_SPECIFIC_LEN-特定模式字段的长度

移动站将该字段设为该消息的特定模式字段中的字节数量。

特定模式字段-特定搜索模式字段

对于每一个候选GSM小区，移动站将包括表7中的下列字段。

                        表7

GSM_CELL_ID

移动站将该字段设为特定GSM小区的小区标识信息。

GSM_CELL_FREQ_OFFSET

移动站将该字段设为特定GSM小区使用的步长为200KHz的频率偏移。

TOTAL_RX_PWR

移动站将该字段设为对于特定GSM小区所测量的TOTAL_RX_PWR。

收到GSMlx候选频率搜索报告消息之后，MSN解析该消息中包含的信息。基于该信息，MSN选择最佳的目标GSM小区，并向该合适的GSM MSC发送一条“Handover Required”消息，启动HHO过程。

异常操作

在候选频率搜索期间，MSN可能会收到来自BSS(GSMlx RAN)的另一条“Handoff Perfomed”消息。如果收到的“Handoff Perfomed”消息暗示移动站不再处于GSMlx覆盖区域的边缘，则MSN使用GSMlx候选频率搜索请求消息或GSMlx候选频率搜索控制消息，中止候选频率搜索操作，其中SEARCH_TYPE字段为“00”。

信号功率测量

硬切换基于信号功率估计。目标是分析存在衰落和遮蔽(Shadowing)效应时的信号功率估计。假设由于平均化处理，接收机噪声较小。

衰落

衰落是非视线环境中的传播效应，其中，移动站的接收功率具有参数为f_d(多普勒扩展)的Raleigh分布。

f_d＝F_c*v/C

其中，F_c是载波频率，

v是移动站速度(m/sec)，

C是光速(3*108m/sec)，

相关时间约束为：t_au≈0.3/f_d

由于衰落而造成的接收功率STD是5.5dB。

遮蔽

遮蔽是一种传播效应，其对由于接收机位置(阻挡和反射)导致的接收功率变化进行建模。通过定义，遮蔽改变比衰落慢，并且是由环境造成的，而与载波频率无关。

通过方差为7.5dB的对数正态分布对遮蔽进行建模。空间变化用自相关参数建模，8÷20米。下面的计算中假设为10米。

表8给出了时间约束(@F_carrier＝850MHz)。

                        表8

表9示出了功率估计误差(标准偏差)。

                        表9

所有数字的单位都是dB。

在一个实施例中，接收功率是在三个周期480ms内求平均的。

该方法将得到小于3.5dB的接收功率测量结果(标准偏差)。提高求平均时间可以改善估计。

如果邻居列表足够小，那么，如果在每20ms时间内对每个频率进行两次测量，各10ms，将会更好。在这种情况下，在相同的时间段内将有六个测量结果。应当注意的是，功率求平均处于功率域内，而非log域(dB)内。

增强

在专用模式下中断传输会影响话音质量。因此，为了维持足够的服务质量移动站不发送/接收的时间长度应当最小。

功率测量结果可能不足以选择一个GSM系统中的目标小区。测量结果可能会返回错误结果，由于：

强频率，它只用于业务流(不用于BCCH)，且不同于邻居列表中显示的小区

使用相同频率(重用4/12不太健壮)的两个或多个BCCH频率，

强烈的系统干扰

强烈的相邻信道干扰

为了增强前述部分中提供的算法，并消除导致通话中断的误检测，移动站执行与前述相同的基本功率测量，但是，不将结果报告给MSN。相反，它以降序排列结果。对于预定数量的最强潜在目标GSM小区，移动站降试图对它们的FCCH和SCH进行解码，以确保这是一个真的GSM小区。回到MSN的报告只是用于那些足够强且它们的FCCH/SCH已被成功解码的GSM小区。

在51多帧配置上，SCH在帧1、11、21、31、41上传输，平均周期大约是47ms。SCH总是位于FCCH之前，FCCH是简单的训练序列。如果找到FCCH，则SCH位置就是已知的，它是4.615ms以后。移动站使用FCCH，将其与GSM帧同步，然后，对SCH进行解码，以得到PLMN和BSIC编号。

测量目标GSM小区的能量

用于测量目标GSM小区能量的方法如下所示。这些方法需要进一步增强mDSP，以实现与GSM FCCH的正确同步和对SCH的解码。

使用CDMA芯片和mDSP

当在CDMA模式中时，继续使用CDMA芯片，但将其调谐到待测量小区的GSM频率。MDSP过滤信号，以隔离出GSM信道(200KHz)，并测量功率。将结果报告给ARM，以做进一步的处理。

使用GSM芯片和mDSP

当在GSM模式中时，切换到GSM芯片，并将其调谐到待测小区的GSM频率。MDSP过滤信号，以分离出GSM信道(200KHz)，并测量功率。在这种情况下，滤波器要求较低，因为GSM包括用于GSM信道的模拟滤波器。将结果报告给ARM，以做进一步的处理。

需要验证是否能够将RFR和RTR同时激活，从而缩短调谐所需的时间。

使用CDMA芯片和外置功率表(只用于测试)

继续在CDMA模式下使用CDMA芯片，但将其调谐到待测小区的GSM频率。增添的外置功率表应包括GSM信道滤波器(200KHz)。该功率表可通过SBI与ARM相连。ARM通过SBI命令，同步功率表测量结果。

该选项不太好，因为需要向移动站增加额外的硬件。

边缘小区中的呼叫建立

移动站意识不到它处于边缘小区中。当移动站试图在边缘小区中建立呼叫时，MSN使用MSN配置表验证发起小区ID。如果移动站的服务小区是一个边缘小区，并且移动站的类别标记(ClassMark)表明该移动站是一个双模移动站，则MSN指示移动站移动到GSM网络中。如果移动站不是双模的，则MSN继续该呼叫建立。

MSN配詈表

当前的设计假设：在GSMlx覆盖区域的边界处，源GSMlx小区和目标GSM小区有一一相关性。对于MSN服务的每个小区，MSN保存表10所示的下列信息元素。表10描述了MSN配置表信息元素。

                    表10

共存GSM小区的MSC编号

这是标识控制GSM网络中的上述小区的MSC的编号

表11提供了MSN配置表中两个典型条目的示例。

                    表11

当MSN注意到服务小区被标记为边缘小区时，则触发技术间硬切换过程。

HHO执行

处理GSM协议层

GSM协议栈执行RR层上的切换过程，同时保持协议层(RR、MM和CM)的完整性。在GSM中，这些层处于移动站和主MSC上。

CM层可以进一步分成CC、SS和SMS子层。当执行向GSM的技术间硬切换时，需要例示移动站和MSN中的RR、MM和CM实体，在这种情况下，它们是主MSC。这些实体应当在它们的活动状态下使用需要维持GSM激活模式的相关信息创建。

下面介绍如何创建这些实体，作为技术间硬切换过程的一部分。

RR层

在网络端，RR层是原始的GSM RR层，并且遵循GSM规范。

在移动站一端，RR层进入专用模式，而不执行任何IDLE过程。相应地对与IDLE处理相关的所有参数进行初始化。然后，RR将根据GSM规范(主要是GSM 04.18§3.4.4)，用新的GSM目的小区执行切换过程。

RR层下面的GSM层是原始的GSM层，并且遵循GSM规范。物理信道的建立遵循非同步小区的情形。

网络将密码模式设为技术间HHO过程的一部分。为了实现这一点，HANDOVER COMMAND(切换命令)消息中的可选密码模式设置IE变成技术间HHO的必须IE。网络将确定这是非同步切换。

MM层

在HHO期间，移动站和MSN中的MM层都被初始化成GSMMM协议的MM CONNECTIONACTIVE状态。根据GSM 04.08，当MM层与网络端的对等实体有RR连接时，MM层处于MMCONNECTION ACTIVE状态。一个或多个MM连接处于激活状态。在GSM中，在执行从NULL状态开始的一系列状态转换之后，MM层进入MM CONNECTION ACTIVE状态。在这些状态转换期间，用从驱动转换的原语接收的值，初始化MM参数列表。在技术间HHO过程中，MM层进入MM CONNECTION ACTIVE状态，因此，上述原语中包含的信息由MM层使用其他手段进行初始化。该节剩余部分列出了要初始化的参数，并指定了初始化值。

应当删除所有的系统信息。

根据现有CM事务的数量，初始化Number of MM connection(MM连接的数量)。对于单个话音呼叫HHO，将连接数量初始化成1。

用来自SIM的值初始化Ciphering key(密钥)。

用来自SIM的值初始化Ciphering key sequence number(密钥序号)。

用来自HO COMMAND消息、来自Mode of the first channel(channel set 1)IE的值，初始化Channel mode(信道模式)。该IE在从GSMlx的HHO中是必须的，尽管在GSM中是可选的。

在时间IE之后，用来自Description of the first channel、来自HOCOMMAND消息的值，初始化Channel type(信道类型)。

在时间IE之后，用来自Description of the first channel、来自HOCOMMAND消息的值，初始化Subchannel(子信道)。

如下初始化CM service type(服务类型)：

对于MO呼叫，设为0 0 0 1，对于话音呼叫；设置为0 0 1 0，对于紧急呼叫。

对于MT呼叫，不使用。

移动站类别标记(classmark)。GSM类别标记也是在GSMlx模式下提供的。类别标记不是HHO过程的一部分(在认证过程中通过)。

移动站标识从GSMlx呼叫的移动站标识中获得，具体如下：

如果GSMlx是用IMSI初始化的，则移动站标识类型是IMSI。该值可从来自SIM的Efimsi中获得。

对于紧急呼叫，初始化移动站标识。(或者，使用IMEI。需要找到一种在网络端获得IMEI的方法。不确定在呼叫过程中和呼叫后是否还需要移动站标识)。

在所有情形中，都不使用TMSI。

移动站的更新状态被标为未更新。或者，移动站向SIM中写入一个LAI值，以标识GSMlx原始小区的位置区域。

删除“漫游禁止位置区域(forbidden location areas for roaming)”以及“提供区域服务的禁止位置区域(forbidden location areas forregional provision of service)”列表，作为HHO的一部分。(因为在GSM中，它们在关机后删除，不处于GSM模式中(即在GSMlx模式下)类似于GSM关机)。

CM层

GSM CM层包括三个组件：CC、SS和SMS。所有3个组件的上下文都必须在HHO期间进行初始化。在该文档的当前版本中，只涉及CC。

CC子层

CM子层的CC组件负责呼叫控制和呼叫相关的补充业务。在本文档的当前版本中，只支持CC的单个实例，此外，不支持呼叫相关的SS，除了几个未来的钩子之外。

在HHO期间，移动站和MSN端的CC子层都被初始化成GSMCC协议的ACTIVE(U10/N10)状态。根据GSM 04.08，当a)对于移动站终止的呼叫，移动站已经应答了该呼叫；b)对于移动站发起的呼叫，当MS收到远程用户已经应答了该呼叫的指示时，CC子层处于ACTIVE状态。在HHO期间，ACTIVE状态的所有辅助状态机将被初始化成IDLE状态(例如，辅助状态机中的IDLE状态，用于保持和得到SS)。在GSM中，在执行从NULL状态开始的一系列状态转换之后，CC子层进入ACTIVE状态。在这些状态转换期间，多个CC参数用从驱动转换的原语接收的值进行初始化。在HHO过程中，CC子层进入ACTIVE状态，从而，上述原语中包含的信息由CC子层使用其他手段进行初始化。该节的剩余部分列出了要进行初始化的参数，并给出了初始化值。

根据呼叫在GSMlx模式中具有的TI值，对事务ID进行初始化。在GSMlx模式下呼叫的TI分配是在GSMlx补充业务80-31493-1中定义的。

承载能力1如下设置：

IEI：04H

长度：01H

值：AOH

承载能力2与该阶段无关(不用于话音呼叫)。

根据呼叫在GSMlx模式下具有的主叫方BCD号，对主叫方BCD号进行初始化。

根据呼叫在GSMlx模式下具有的主叫方子地址，对主叫方子地址进行初始化。

根据呼叫在GSMlx模式下具有的被叫方BCD号，对被叫方BCD号进行初始化。

根据呼叫在GSMlx模式下具有的被叫方子地址，对被叫方子地址进行初始化。

该阶段中不支持重定向方BCD号。

该阶段中不支持重定向方子地址。

该阶段中不支持底层兼容能力I(不用于语音呼叫)。

该阶段中不支持底层兼容能力II(不用于语音呼叫)。

该阶段中不支持高层兼容能力I(不用于语音呼叫)。

该阶段中不支持高层兼容能力II(不用于语音呼叫)。

初始化CC能力。

与在MM层中一样，初始化CM服务类型。

从IM中读取密钥序号。这设置了一个需求，每次在GSMlx模式中执行认证过程之后，让GSMlx MS存储该值。

移动站类别标记基于规定信息。

与MM层中一样，初始化移动站标识。

与MM层中一样，初始化信道模式。

与MM层中一样，初始化信道类型。

与MM层中一样，初始化子信道。

处理SMS(SMS子层)

本文档的当前版本不支持HHO期间处理SMS。

注意：GSM中的SMS消息使用SAPI＝3。根据GSM 04.18§3.1.4.2，对于除0之外的SAPIs，数据链路过程在防止消息丢失或重复方面不提供任何保证。

处理补充业务(SS子层)

CM子层的SS部件负载管理补充业务。本文档的当前版本不支持HHO期间处理SS管理。

处理第二层消息

在GSM中，来自不同协议层(CM(CC、SS和SMS)、MM和RR)的所有信令消息由第二层的一个队列进行处理。与网络的通信是通过停等方式来实现的。将消息发送到网络，只有在网络确认第一条信息接收之后，才发送下一消息。在该方法中，一个翻转比特用于避免重复。如果在网络处收到具有相同翻转比特值的消息，则将其丢弃(消息是重复的)。但是，仍将确认消息转发给移动站。

在GSMlx中，在技术间HHO过程中，应维持SSM(补充业务管理)、SSO(补充业务操作)和SMS通信完整性。收到技术间HHO命令之后，移动站暂停这些消息的传输，维持消息队列和最新的传输状态。当技术间HHO过程结束且移动站恢复GSM网络上的业务时，应当恢复排排消息的传输。如果有未完成的消息(未确认的消息)，则应当重发。

处理话音业务

GSMlx和GSM使用不同的声音合成器。因此，MSN应当指定所要求的话音业务作为部分切换请求消息，转发给GSM MSC。建议将EVRC用作请求的业务。

基本技术间硬切换

这种类型的切换在GSMlx MSN和GSM MSC之间执行。GSMlxMSN用作主MSN。如果采用门控传输或双接收链方法，则由GSMlxMSN向移动站提供的信息也是可用的。

成功的操作

图9根据一个实施例示出了从GSMlx到GSM的切换消息流的示意图。图9示出了成功的基本技术间硬切换的信令，需要GSMlxMSN和GSM MSC之间的电路连接。

在步骤901中，GSMlx MSN启动切换过程。当GSMlx MSN判定执行向GSM网络的技术间硬切换的所有标准都满足时，则GSMlxMSN构建一个候选目标小区列表。在GSMlx MSN建立候选目标小区列表之后，它将一条“MAP Prepare Handover Request(准备切换请求)”消息转发到目标GSM MSC，该消息包含一条完整的“HandoverRequest(切换请求)”消息。

在步骤902中，GSMlx MSN将其配置表中存储的GSM网络参数转发给GSMlx BSC。该消息是用GSMlx信令隧道机制转发的。

在步骤903中，GSMlx BSC将GSMlx MSN收到的GSM网络参数转发给MS。该消息是用GSMlx信令隧道机制转发的。

在步骤904中，GSM MSC从其关联的VLR中请求一个切换号码(Handover Number)。切换号码用于将呼叫连接从GSMlx MSN寻径到GSM MSC。

在步骤905中，收到“Handover Required(需要切换)”消息之后，目标GSM MSC应向目标GSM BSC转发一条“Handover Request(切换请求)”消息。在转发“Handover Request(切换请求)”消息的同时，GSM MSC启动计时器T3103。

在步骤906中，如果无线资源在目标GSM BSC中可用的话，则在“Handover Request Acknowledgement(切换请求确认)”消息中向GSM MSC反映这一点。由新GSM BSC发送的“Handover RequestAcknowledgement(切换请求确认)”消息将无线接口消息“HandoverCommand(切换命令)”包含在它的“Layer 3 Information(第三层信息)”信息元素中。

在步骤907中，本地VLR将分配的Handover Number(切换号码)返回到GSM MSC。

在步骤908中，收到切换号码之后，GSM MSC将一条“MAP-Prepare-Handover RSP(准备切换响应)”返回GSMlx MSN，其包含从GSM BSC接收的完整“切换请求ACK”消息。

在步骤909中，GSMlx MSN发送一条SS7IAM，以启动GSMlxMSN和GSM MSC之间的电路。

在步骤910中，收到使用切换号码从GSMlx MSN的呼叫之后，GSM MSC通过发送一条“MAP-Send-Handover-Report RSP(发送切换报告响应)”，释放VLR中的切换号码。

在步骤911中，GSM MSC告知GSMlx MSN，已经为该呼叫预留了电路。

在步骤912中，GSMlx MSN用“切换请求ACK”消息的内容形成一个“GSM RR层3切换命令”。应将该消息转发到旧的GSMlxBSC。但是，切换命令的IOS格式无法容纳GSM切换命令。因此，使用GSMlx隧道机制(通过ADDS)，将该消息转发到旧的GSMlxBSC。

在步骤913中，旧GSMlx BSC将该GSM切换命令的封装转发到MS。

在步骤914中，MS提取GSM切换命令，并准备开始执行切换。首先，MS获取目标GSM小区的FCCH和SCH(参见下面的注意事项)。然后，MS调谐到目标TCH，这在GSM切换命令中进行了定义。

注意事项：在一个实施例中，当获取GSM网络时，MS平均需要27.5毫秒(最多110毫秒)才能获取FCCH。获取SCH需要4.6毫秒。

在步骤915中，新GSM BSC向GSM MSC发送一条“HandoverDetect(切换检测)”消息。

在步骤916中，当MS与网络成功进行通信时(换言之，已经从MS收到RR消息“切换结束”)，新的GSM BSC立即向GSM MSC发送一条“切换结束”消息。

在步骤917中，GSM MSC向GSMlx MSN发送一条“MAP SendEnd Signal Request(发送结束信号请求)”消息，其包含完整的“切换结束”消息。

在步骤918中，收到来自GSM MSC的“切换结束”消息之后，GSMlx MSN向GSMlx BSC发送一条“清除命令”消息，并启动计时器T315。

在步骤919中，当GSMlx BSC收到来自GSMlx MSN的“清除命令”消息时，向GSMlx MSN返回一条“清除结束”消息。

在步骤920中，收到来自GSMlx BSC的“清除结束”消息之后，GSMlx MSN复位计时器T315。

在步骤921中，收到来自GSM BSC的“切换结束”消息之后，GSM MSC生成SS7应答信号，发向GSMlx MSN。

在步骤922中，呼叫结束后(由MS结束或其他方用户结束)，GSMlx MSN清除它和GSM MSC之间的电路。

在步骤923中，GSMlx MSN向GSM MSC发送一条“MAP SendEnd Signal Response”消息，以释放GSM MSC中的MAP资源。

当MS处于专用模式下时，GSM协议栈的一般实现不支持从GSM/UMTS技术(如GSMlx)到GSM的切换。因此，MS端的GSM协议栈中需要修改，以支持上述过程。

上面定义的过程有一个开放的话题。在向MS发送硬切换命令之后，GSMlx BSC预期要发出一条“切换开始(Handoff Commenced)”消息。但是，BSC不知道该硬切换命令会作为一条封装消息被转发到MS。这里建议的解决方案基于从CDMA到AMPS发送一个空切换命令。GSMlx BSC将该消息转发到MS，后者应当忽略它。但是，在GSMlx BSC一端，该消息用于正确处理计时器T7和T8。该消息也可用作触发，以向GSMlx MSN发送“切换开始”消息。

在一个实施例中，在呼叫建立期间允许技术间HHO的最早点紧接在服务协商过程结束之后。在另一实施例中，该要求不严格，只要建立了业务信道，就支持技术间HHO过程。

计时器

切换过程中涉及多个计时器：

GSMlx端的计时器

在切换过程中，GSMlx端涉及下列计时器：

计时器T7

计时器T315

计时器T9

计时器T11

计时器T7特征如表12所述。

                    表12

所有者	源BSC(GSMlx)
		开始	当向MSN发送“HandoffRequired”消息时，源BSC(GSMlx)启动计时器T7。因此，该计时器表示相同MS连接连续切换尝试之间的时间。
停止	当收到“切换命令”消息或“Handoff Required Reject”消息时，停止计时器T7。
		届满	源BSC向MSN重发“HandoffRequired”消息，然后复位计时器。
值	建议：计时器值要长得足以覆盖与潜在目标的所有消息交换和发送切换命令的所有传输的最长时间(参见计时器T8)。缺省值是10秒，最多可以是255秒。

计时器T315特征如表13所述。

                    表13

计时器T9在这里并不重要，其功能与目标BSC有关，在这种情况下由GSM端覆盖。

计时器T11在这里并不重要，其功能与目标BSC有关，在这种情况下由GSM端覆盖。

GSM端计时器

切换过程的GSM端中涉及下列计时器：

计时器T3124

计时器T3105

计时器T3103

计时器T3124特征如表14所述。

                表14

是SDCCH(+SACCH)，则该计时器被设为675ms。否则，设为320ms。

计时器T3105特征如表15所述。

                表15

计时器T3103特征如表16所示。

                表16

	MS能够返回到它们，如果MS丢失，则释放这些信道。
		届满	如果在新GSM信道上收到“切换结束”消息或者在旧GSMlx信道上收到“切换失败”消息或者MS已经建立了呼叫之前计时器T3103届满，那么，释放旧的GSMlx信道。如果在新的GSM信道上从移动站既没有收到正确的第二层帧，也没有收到正确的TCH帧，则释放新分配的信道。
值	取决于网络。应当大于切换命令的最大传输时间加上T3124的值和在多帧模式下试图建立数据链路的最大持续时间。

异常情形

MAP协议错误

在GSM MSC中收到MAP准备切换请求之后，GSM MSC中可能会出现MAP协议错误，由于以下原因：

检测用户错误

提供商错误(分量拒绝、MAP对话终止)

不成功的切换号码分配

图10示出了根据一个实施例的MAP协议出错的呼叫流程图。图10示出了MS 1002、GSMlx BSC 1004、GSMlx MSN 1006、GSMMSC 1008、GSM BSS 1010和GSM VLR 1012。示出了MS 1002和GSMlx MSN 1006之间的对话1016。从GSMlx MSN 1006向GSMMSC 1008发送1021一条“MAP准备切换请求(切换请求)”。从GSMMSC 1008向GSMlx MSN 1006发送1022一条“MAP准备切换响应(提供商出错或用户出错)”或“MAP提供商中止”或“MAP用户中止”或“MAP关断”。

收到MAP出错消息之后，GSMlx MSN可以尝试另一次请求，或者切断呼叫。

无线电资源分配失败

如果目标BSC(GSM BSC)无法分配资源，那么，它将发出一条“切换失败”消息，并将其转发给GSM MSC。

GSM MSC将该“切换失败”消息转发到GSMlx MSN。

GSMlx MSN可以用不同的目标BSC(GSM BSC)发出另一“Handoff Required”消息。如果MSN决定不发出另一“HandoffRequired”消息，它将如下执行：

如果MSN发出了“Handoff Required”消息，则不会做其他任何事情。

如果BSC发出了“Handoff Required”消息，MSN将发出一条“Handoff Required Reject”消息，表明无法执行所请求的切换。收到“Handoff Required Reject”消息之后，CDMA BSC(GSMlx BSC)应将计时器T7复位，这取决于启动该过程的设备。

图11示出了在GSM MSC中不能分配无线资源的呼叫流程图。图11示出了MS 1102、GSMlx BSC 1104、GSMlx MSN 1106、GSMMSC 1108、GSM BSS 1110和GSM VLR 1112。图11示出了MS 1102和GSMlx MSN 1106之间的对话1116。

在步骤1121中，从GSMlx MSN 1106向GSM MSC 1108发送1121一条MAP准备切换请求(切换请求)。在步骤1122中，从GSMlx MSN1106向GSMlx BSC 1104发送一条GSM网络参数(封装的)消息。在步骤1123中，从GSMlx BSC 1104向MS 1102发送一条GSM网络参数(封装的)消息。在步骤1124中，从GSM MSC 1108向GSM VLR1112发送一条“MAP-Allocate-Handover-Number-Req(分配切换号码请求)”。在步骤1125中，从GSM MSC 1108向GSM BSS 1110发送一条切换请求。在步骤1126中，从GSM BSS 1110向GSM MSC 1108发送一条切换失败。在步骤1127中，从GSM VLR 1112向GSMMSCl 108发送一条“MAP-Send-Handover-Report Req(发送切换报告请求)”。在步骤1128中，从GSM MSC 1108向GSMlx MSN 1106发送一条“MAP-Prepare-Handover Rsp(切换失败)”。

不成功的切换执行

如果MS未能切换到GSM网络，则呼叫停止。在这种情况下，释放目标BSC(GSM BSC)上分配的资源。这由目标BSC(GSM BSC)处的计时器T3105进行控制。

图12示出了失败的切换执行的呼叫流程图。

图12示出了MS 1202、GSMlx BSC 1204、GSMlx MSN 1206、GSM MSC 1208、GSM BSS 1210和GSM VLR 1212。图中示出了MS1202和GSMlx MSN 1206之间的会话1216。

在步骤1221中，从GSMlx MSN 1206向GSM MSC 1208发送一条“MAP-Prepare-Handover Req(切换请求)”。在步骤1222中，从GSMlx MSN 1206向GSMlx BSC 1204发送一条GSM网络参数(封装的)消息。在步骤1223中，GSMlx BSC 1204向MS 1202发送一条GSM网络参数(封装的)消息。在步骤1224中，从GSM MSC 1208向GSM VLR 1212发送一条“MAP-Allocate-Handover-Number-Req”。

在步骤1225中，从GSM MSC 1208向GSM BSS 1210发送一条切换请求。在步骤1226中，从GSM BSS 1210向GSM MSC 1208发送一条切换请求ACK。在步骤1227中，从GSM VLR 1212向GSMMSC 1208发送一条“MAP-Send-Handover-Report Req”。在步骤1228中，从GSM MSC 1208向GSMlx MSN 1206发送一条“MAP-Prepare-Handover Rsp(切换失败)”。

在步骤1229中，从GSMlx 1206向GSM MSC 1208发送一条IAM。在步骤1230中，从GSM MSC 1208向GSM VLR 1212发送一条“MAP-Send-Handover-Report Rsp”。在步骤1231中，从GSMlx MSN1206向GSMlx BSC 1204发送一条切换命令(封装的)。在步骤1233中，从GSMlx BSC 1204向MS 1202发送一条切换命令(封装的)。

在步骤1234中，从GSMlx MSN 1206向GSMlx BSC 1204发送一条切换命令(向AMPS)。在步骤1235中，从GSMlx BSC 1204向MS 1202发送一条切换命令(向AMPS)。在步骤1236中，从GSMlxBSC 1204向GSMlx MSN 1206发送一条“切换开始(HandoffCommenced)”消息。在步骤1237中，在MS 1202和GSM BSS 1210之间建立GSM网络获取关系。在步骤1238中，从MS 1202向GSMlxBSC 1204发送一条切换失败。在步骤1239中，从GSMlx BSC 1204向GSMlx MSN 1206发送一条切换失败。在步骤1240中，从GSMlxMSN 1206发出“MAP-U-ABOIRT(用户中止)”。在步骤1241中，从GSM MSC 1208向GSM BSS 1210发送一条清除命令。在步骤1242中，从GSM MSC 1208向GSM BSS 1210发送一条清除结束。

切换同步

根据一个实施例，在正常的GSM切换中，MS可以采取四种方法将其通信与其要切换到的新BSC进行同步。表17示出了切换同步方法。

                    表17

在一个实施例中，新的GSM BSC判断在切换期间采用哪种同步方法。但是，在从CDMA(GSMlx)到GSM的切换中，非同步方法是唯一可选择的方法，并且是唯一可用的方法。因此，为了执行从CDMA(GSMlx)到GSM的切换，MS需要支持非同步切换方法。

只能使用非同步方法的原因如下：

GSMlx(CDMA)小区不具备有效的“本地GSM时间”，因此无法测量出它和新的GSM小区之间的有效RTD或OTD。因此，为了与新的BSC(GSM BSC)进行同步，MS无法计算出所需的TA，因此只能使用非同步方法。

不能将GSMlx(CDMA)小区列为GSM小区的有效相邻邻居小区，主要是因为，它不能作为正常GSM MS可收听的有效GSM小区。因此，涉及GSMlx(CDMA)小区的任何切换可被新的BSC(GSM BSC)视为从未知相邻小区的切换。在这种情况下，新的BSC(GSM BSC)必须选择非同步方法。

即使将GSMlx(CDMA)小区列入新的BSC(GSM BSC)中，该列表也可以进行配置，从而，当收到来自GSMlx(CDMA)BTS的切换时，新的BSC知道一直使用非同步方法。

切换检测方法

该部分提供从GSMlx到GSM的硬切换过程的详细描述。主要涉及最终系统设计未最终采用的思想。

图13示出了边缘小区和导频信标。示出了纯GSM覆盖区1302、1304，GSM覆盖区加可选的CDMA过渡小区1306、1308，边缘小区触发线1310、1312，以及CDMA覆盖区加可选的GSM覆盖区1314、1316。

为了能够执行技术间切换(从CDMA到GSM)，有多种检测方法。图13根据一个实施例示出了CDMA(GSMlx)和GSM覆盖的区域示例。该示例用于解释切换触发方法。小区1至4是CDMA(GSMlx)小区，而小区5至9是GSM小区。下面使用该示例介绍可能的切换触发方法。

对于所有的检测方法，与GSMlx网络拓扑相关的额外信息保存在GSMlx MSN中。对于网络中的每个小区，列出了所有的邻居小区。如果这些小区是GSM小区，则还提供与它们的FCCH和SCH频率相关的进一步信息。

导频信标单元

导频信标单元是拆开(stripped-down)的CDMA小区，只传输导频信道。它们在物理上与在GSMlx覆盖区域边缘的GSM小区共存(collocated)。在图13中，小区5、7和8包含导频信标单元。在MS看来，导频信标单元是属于另一CDMA系统的常规CDMA邻居小区。MS测量它们的强度，当满足合适的门限条件时，将其报告给GSMlx BSC。

如果MS报告的导频信标强得足以加入其活动集合中，并且，如果MS的参考导频是所报告导频信标的地理邻居的GSMlx小区，则GSMlx BSC假设MS正在接近GSMlx覆盖区域的边缘。于是，GSMlxBSC向GSMlx MSN发送一个请求，触发CDMA硬切换过程。该请求到达GSMlx MSN。GSMlx MSN在知道GSMlx网络拓扑的前提下，启动向与导频信标共存的GSM小区的技术间切换过程，该GSM小区在初始时被报告为切换指定小区。

导频信标方法可靠，易于测试和实现。但是，它具有如下缺点：

当开始部署GSMlx网络时，以及在每次网络拓扑变化期间，需要更新邻居列表。

它需要附加的硬件(导频信标单元)和附加的装置。

在被指示执行切换之前，MS意识不到GSM RAN。在切换过程中，在它能够通过GSM RAN进入专用模式之前，MS必须获取GSMFCCH和SCH。

边缘小区

GSMlx MSN沿着GSMlx覆盖区域的边缘配置了多个扇区，每个扇区都具有边缘的GSM小区。在上述示例中，扇区2γ、2β，3β和4β在GSMlx MSN中被配置为边缘小区。当MS进入这样的扇区时，MSN行为类似于导频信标的情况(参见0)。

边缘小区方法的主要优点是，它不需要任何附加的硬件。但是，它有几个缺点：

当最初部署GSMlx网络时，以及在每次网络拓扑变化期间，需要更新邻居列表。

在被指示执行切换之前，MS意识不到GSM RAN。在切换期间，在它能够通过GSM RAN专用模式之前，MS必须获取GSM FCCH和SCH。

过渡小区

过渡小区(transition cell)是低容量的GSMlx小区，与导频信标单元相似，叠加在GSM覆盖区域上。在该示例中，GSM小区5、7和8可以有与其共存的GSMlx过渡小区。当MS软切换(按CDMA方式)到过渡小区时，GSMlx MSN立即启动向GSM网络的技术间硬切换。

过渡小区方法的优点非常类似于导频信标方法。此外，对于从切换触发到切换执行之间的可能延时，该方法的容忍度更高。但是，它有几个缺点：

当最初部署GSMlx网络时，以及在每次网络拓扑发生变化时，需要更新邻居列表。

该方法基于采用冗余的基础设施。过渡小区实际上是缓冲区，以实现GSMlx网络和GSM网络之间的顺利传输。

MS意识不到GSM RAN，直到它被指示执行切换为止。在切换过程中，在它能够通过GSM RAN进入专用模式之前，MS必须获取GSM FCCH和SCH。

改进的候选频率搜索

在该方法中，MS在预定的时间间隔内停止传输，并将其RF链调谐到接收和解码GSM网络小区，并将其强度报告给GSMlx MSN。该方法具有几个缺点：

在专用信道上中断传输将影响话音质量。因此，为了维持足够的服务质量，MS不传输/接收的时间长度应当最小。

需要RF链路在两个频率之间快速地来回调谐，能够从其他技术接收和解码足够的信息。

双RX链

在该方法中，MS有第二条RX链，可以将其调谐成接收和解码GSM网络小区，并将它们的强度报告给GSMlx RAN。采用该方法，在GSMlx网络上没有中断的情况下，呼叫可以继续，同时MS还监视GSM网络。该方法有几个缺点：

需要附加的硬件来监视GSM网络。

由于第二条RX链，功耗较高。

需要并行地运行两个协议栈(GSMlx和GSM)。

选择一种切换检测方法

前面给出了几种检测技术：

导频信标

边缘小区(基于位置)

过渡小区

门控传输

双RX链

由于目标MSM(MSM-6300)的限制，第一次产品发布不宜选择两种由MS辅助的方法、门控传输和双RX链。此外，RAN端(CDMA)上需要的支持度没有保证，并且，MS软件复杂度(CDMA和GSM)比较稿。另三种方法是由网络发起的。

基于导频信标单元或过渡小区的两种技术涉及较高的部署复杂度和成本，尽管它们也使用基本的CDMARAN特征。网络拓扑每次发生变化时，与重新部署这些单元相关的操作复杂度也发生改变。

剩下的唯一恰当的技术基于使用边缘小区(基于位置的)方法。这假设：用于启动系统间硬切换的GSMlx MSN决策标准考虑了MS和服务小区之间的距离。该方法需要在MS中使用gpsOne技术，在GSMlx MSN一级控制切换过程。

因此，本申请文件中进一步定义的设计基于将边缘小区用作切换检测技术。在进行非常微小的修改之后，同样的系统设计即可用于导频信标单元或过渡小区。

尽管这里示出和详细描述的具体的“GSM硬切换系统和方法”能够充分实现本发明的上述目的，但是应当理解的是，这只是本发明目前的优选实施例，因此，只是本发明广泛考虑的主题的一个代表，本发明的保护范围完全包括其它对本领域技术人员而言显而易见的其它实施例，因此，本发明的保护范围只由所附的权利要求进行限定，其中，除非明确进行声明，否则，所涉及到的单数元件并不意味着“一个且仅一个”，而是表示“一个或多个”。与对于本领域普通技术人员来说都是已知的或者以后将成为已知的上述优选实施例的元件相等同的所有结构和功能等价物，在此特别引入以作参考，并将包括在本发明权利要求覆盖范围之内。此外，对于落入本权利要求覆盖范围之内的一种设备或一种方法，不必提出本发明所解决的各个问题和全部问题。此外，不管在权利要求中是否明确说明了该元件、部件或方法步骤，在本发明公开内容中，没有元件、部件或方法步骤是欲专用于公众的。此外，没有权利要求的组成部分是按照美国专利法第112条第6款进行构造的，除非该组成部分明确采用了“means for(功能性限定的模块)”表达方式进行记载，或者在方法权利中，该组成部分被描述为“步骤”而不是“动作”。

在不脱离本发明保护范围的前提下，方法的步骤可以互换。

Claims (6)

1、一种从CDMA网络切换到GSM网络的方法，包括：

确定移动站由CDMA边缘小区提供服务；

在确定所述移动站由CDMA边缘小区提供服务之后，向所述移动站发送候选GSM小区列表；

在收到所述候选GSM小区列表之后，向移动交换节点(MSN)发送候选频率搜索响应消息；

向所述移动站发送候选频率搜索控制消息，以指示所述移动站测量周边GSM网络；

测量所述周边GSM网络；

向所述MSN发送所述测量报告；以及

基于所述报告，选择GSM小区，以进行切换。

2、如权利要求1所述的方法，还包括：

向所述移动交换节点(MSN)发送切换消息。

3、如权利要求1所述的方法，还包括：

向与所选的GSM小区相对应的GSM MSC发送切换消息。

4、一种移动交换节点(MSN)，包括：

确定模块，用于确定移动站由CDMA边缘小区提供服务；

列表发送模块，用于在确定所述移动站由CDMA边缘小区提供服务之后向所述移动站发送候选GSM小区列表；

消息发送模块，用于向所述移动站发送候选频率搜索控制消息，以指示所述移动站测量周边GSM网络；以及

选择模块，用于基于来自移动站的对移动站周边GSM网络的测量报告来选择GSM小区，以进行切换。

5、一种双模移动站，包括：

天线，用于接收和发射信号；

双工器，连接到发射机和接收机，用于在发射机和接收机之间切换；

接收机，连接到所述双工器，用于接收信号；

发射机，连接到所述双工器，用于发射信号；

GSMlx协议栈，用于执行到CDMA网络的切换过程；

GSM协议栈，用于执行到GSM网络的切换过程；以及

处理器，连接到所述GSMlx协议栈和所述GSM协议栈，用于在CDMA和GSM网络之间执行切换，所述处理器还连接到分别用于接收和发射信号的所述接收机和发射机。

6、包含指令程序的计算机可读介质，所述指令可由计算机程序执行，从而执行从CDMA网络切换到GSM网络的方法，所述方法包括：

确定移动站由CDMA边缘小区提供服务；

在确定所述移动站由CDMA边缘小区提供服务之后，向所述移动站发送候选GSM小区列表；

在收到所述候选GSM小区列表之后，向移动交换节点(MSN)发送候选频率搜索响应消息；

向所述移动站发送候选频率搜索控制消息，以指示所述移动站测量周边GSM网络；

测量所述周边GSM网络；

向所述MSN发送所述测量报告；以及

基于所述报告，选择GSM小区，以进行切换。

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