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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf drahtlose
Kommunikationssysteme und im Besonderen auf Handoff in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
ist bekannt, dass drahtlose Kommunikationssysteme Handoff-Verfahren
einsetzen, in denen eine ferne Einheit (wie zum Beispiel ein zellularer Teilnehmer)
zwischen Basisstationen in dem Kommunikationssystem weitergereicht
wird. Im Besonderen, wenn sich eine ferne Einheit in die Peripherie des
Versorgungsbereichs der versorgenden Basisstation bewegt, kann der
Anstieg in Pfadverlusten zwischen den versorgenden Basisstationen
und der fernen Einheit eine Situation erzeugen, in der eine angrenzende
Basisstation die ferne Einheit besser versorgen kann. Wie in dem
Inte rimstandard 95A der Verbände
der Elektronik/Telekommunikationsindustrie (TIA/EIA/IS-95A) beschrieben,
ist ein solches Kommunikationssystem, das Handoff einsetzt, ein CDMA-Spreizspektrum-Kommunikationssystem. (EIA/TIA
können
bei 2001 Pennsylvania Ave. NW Washington DC 20006 kontaktiert werden).
Handoff in einem CDMA-Kommunikationssystem kann durch ein gleichzeitiges Überwachen
mehrerer Basisstationen (als ein aktiver Satz bezeichnet) und Ersetzen
einer Basisstation in dem aktiven Satz, wenn eine Basisstation mit
einem starken Signal angetroffen wird, durchgeführt werden. Obwohl TIA/EIA/IS-95A
ein Verfahren für
ein Handoff zwischen einer CDMA-Basisstation und einer Basisstation,
die andere Kommunikationssystemprotokolle verwendet (wie zum Beispiel
das AMPS-Protokoll), zur Verfügung
stellt, stellt TIA/EIA/IS-95A nicht zur Verfügung, wann ein solches Handoff
stattfinden soll. Daher liegt es bei den Ausrüstungsherstellern, Verfahren
zum Durchführen eines
Handoffs von CDMA-Protokollen an andere Systemprotokolle zu entwickeln.
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Ein
Verfahren nach dem Stand der Technik für ein Handoff von einem CDMA-
zu einem AMPS-Protokoll wird mit Bezug auf 1 dargestellt.
Es wird auf 1 Bezug genommen, darin umfasst
das Kommunikationssystem 100 eine Mehrzahl von CDMA-Basisstationen 101–107,
die über
die entsprechenden Versorgungsbereiche 122–128 verfügen. Das
Kommunikationssystem 100 umfasst zusätzlich eine Mehrzahl von AMPS-Basisstationen 109–115, die über die
entsprechenden Versorgungsbereiche 126–132 verfügen. Die
ferne Einheit 117 ist imstande, sowohl auf einem AMPS-
als auch einem CDMA-Protokoll zu arbeiten. Bei der Zeit t = 1 befindet
sich die ferne Einheit 117, die entlang des Pfades 119 reist,
in einem weichen Handoff (das heißt, sie kommuniziert mit mehr als
einer Basisstation) mit den Nicht-Grenz-CDMA-Basisstationen 101 und 103. (Nicht-Grenzbasisstationen
sind solche CDMA-Basisstationen, die über keine entsprechenden AMPS-Versorgungsbereiche
verfügen).
Bei der Zeit t = 2 bewegt sich die ferne Einheit 117 in
den Versorgungsbereich 126 und fährt in einem weichen Handoff-Zustand
fort, wobei sie mit den Nicht-Grenz-CDMA-Basisstationen 101 und 103 und
zusätzlich
mit der Grenz-CDMA-Basisstation 105 kommuniziert. Bei der
Zeit t = 3 bewegt sich die ferne Einheit 117 aus dem Versorgungsbereich 124 heraus
und wird in ein weiches Handoff mit der Nicht-Grenz-CDMA-Basisstation 101 und
der Grenz-CDMA-Basisstation 105 gesetzt. Schließlich, bei
der Zeit t = 4, reist die ferne Einheit aus dem Versorgungsbereich 122,
wobei sie nur mit der Grenz-CDMA-Basisstation 105 kommuniziert.
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Das
Verfahren nach dem Stand der Technik für ein Handoff von einem CDMA-
zu einem AMPS-Protokoll reicht die ferne Einheit 117 sofort
an die AMPS-Basisstation 109 weiter, wenn die ferne Einheit 117 nicht
länger
mit einer Nicht-Grenz-CDMA-Basisstation kommuniziert. Mit anderen
Worten, die ferne Einheit 117 wird sofort nach einem Verlieren einer
Kommunikation mit der Nicht-Grenz-CDMA-Basisstation 101 an
die AMPS-Basisstation 109 weitergereicht. Dieses Verfahren
nach dem Stand der Technik für
ein Handoff von einem CDMA- zu einem AMPS-Protokoll ist insofern
ineffizient, als CDMA-Kapazität
durch ein vorzeitiges Durchführen
eines Handoffs der fernen Einheit 117 an die AMPS-Basisstation 109 verschwendet
werden kann.
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Holcman,
A. R. et al.: "CDMA
Intersystem Operations" Vehicular
technology Conference, 1994 IEEE 44th Stockholm, Schweden 8.–10. Juni
1994, New York, NY, USA, IEEE, 8. Juni 1994, Seiten 590–594 XP010123362
ISBN: 0-7803-1927-3, beschreibt die IS-95-Luftschnittstelle und
entsprechende IS-41-Protokolle
für ein
Handoff zwischen Systemen, eine Mobilstationsstandortbestimmung
und eine Rufzuführung.
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Die
WO 96/12380 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung eines
Handoffs zwischen Systemen einer Kommunikation mit einer Mobilstation
zwischen Basisstationen eines ersten und zweiten Zellularsystems.
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Die
US 5,313,489 offenbart ein
AMPS-System, das ein Empfangen und Verarbeiten eines DS-CDMA-Signals,
das durch eine Mobilstation übertragen
wird, unterstützt.
Das AMPS-System stellt
einen alternativen Pfad für
das durch ein DS-CDMA-Empfängersystem
zu empfangende Signal zur Verfügung.
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Es
gibt somit einen Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung
für ein
Handoff in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem,
die die Unzulänglichkeiten
nach dem Stand der Technik überwinden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt
ein drahtloses Kommunikationssystem dar, das sowohl ein CDMA-Protokoll
als auch ein AMPS-Protokoll einsetzt.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Basisstationsempfängers, der
die vorliegende Erfindung verwenden kann.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Basisstationssenders, der
die vorliegende Erfindung verwenden kann.
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4 stellt
eine ferne Einheit, die sich in einem weichen Zweiweg-Handoff befindet,
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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5 stellt
ein Logik-Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform zum Durchführen eines
Handoffs einer fernen Einheit von einem CDMA-Protokoll an ein AMPS-Protokoll
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung dar.
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6 stellt
einen Betrieb eines CDMA-Kommunikationssystems gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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7 stellt
ein Logik-Flussdiagramm zum Durchführen eines Handoffs einer fernen
Einheit von einem CDMA-Protokoll an ein AMPS-Protokoll gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung dar.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Allgemein
gesprochen, findet ein Handoff von einem CDMA-Protokoll zu einem
AMPS-Protokoll durch Vergleichen einer Phasenverschiebungsmessung
einer fernen Einheit mit einem Schwellenwert und Bestimmen einer
CDMA-Referenzbasisstation aus einem aktiven Satz von CDMA-Basisstationen
statt. Als nächstes
werden korrigierte Phasenverschiebungen für jede CDMA-Basisstation in
dem aktiven Satz berechnet und die ferne Einheit wird an eine AMPS-Basisstation
weitergereicht, die dem CDMA-Versorgungsbereich zugrunde liegt,
der über
die kleinste korrigierte Phasenverschiebung verfügt. Ein Warten bis ein Schwellenwertereignis
durch die ferne Einheit empfangen wird, vor einem Durchführen eines
Handoffs an eine AMPS-Basisstation, erlaubt es der fernen Einheit,
weiter in den CDMA-Versorgungsbereich der Grenzzelle zu reisen,
bevor sie an die zugrunde liegende AMPS-Basisstation weitergereicht wird, wodurch
die CMA-Systemkapazität
erhöht
wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Durchführung eines
Handoffs in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem, das die Schritte
des Messens einer unkorrigierten Phasenverschiebung einer fernen
Einheit und des Vergleichens der gemessenen Phasenverschiebung mit
einem Schwellenwert umfasst. Die gemessene Phasenverschiebung wird
korrigiert und die ferne Einheit wird basierend auf der korrigierten
Phasenverschiebung und dem Vergleich weitergereicht.
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Eine
alternative Ausführungsform
umfasste ein Verfahren für
ein Handoff in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem, das die
Schritte eines Kommunizierens zwischen einer ersten Basisstation und
einer fernen Einheit auf einer ersten Frequenz und eines Messens
einer Phasenverschiebung der fernen Einheit umfasst. Die Phasenverschiebung wird
mit einem Schwellenwert verglichen und eine Kommunikation zwischen
der ersten Basisstation und der fernen Einheit findet auf einer
zweiten Frequenz, basierend auf dem Vergleich, statt.
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Noch
eine andere Ausführungsform
umfasst ein Verfahren für
ein Handoff in einem CDMA-Kommunikationssystem, das die Schritte
eines Kommunizierens mit einer Mehrzahl von Basisstationen und eines
Messens einer Phasenverschiebung der Mehrzahl von Basisstationen
umfasst. Es wird eine Bestimmung durchgeführt, ob eine in der Mehrzahl
von Basisstationen existierende Basisstation eine Nicht-Grenzbasisstation
ist, und die Basisstationsphasenverschiebungsmessungen wer den mit Schwellenwerten
verglichen. Die Phasenverschiebungsmessungen werden korrigiert und
die ferne Einheit wird basierend auf den korrigierten Phasenverschiebungsmessungen
weitergereicht.
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Eine
alternative Ausführungsform
umfasst eine Vorrichtung, die ein Handoff in einem Kommunikationssystem
durchführt,
das Mittel zum Messen einer unkorrigierten Phasenverschiebung in
einer fernen Einheit, Mittel, die an Mittel zum Messen gekoppelt
sind, zum Vergleichen der gemessenen Phasenverschiebung mit einem
Schellenwert, Mittel, die an Mittel zum Vergleichen gekoppelt sind,
zum Korrigieren der gemessenen Phasenverschiebung und Mittel, die
an Mittel zum Korrigieren gekoppelt sind, zum Durchführen eines
Handoffs der fernen Einheit, basierend auf der korrigierten Phasenverschiebung
und dem Vergleich, umfasst.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Basisstationsempfängers 200 zum
Empfangen eines übertragenen
Signals 230 einer fernen Einheit. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der Basisstationsempfänger 200 in
die CDMA-Basisstationen 101–107 eingebaut. Das
orthogonal codierte digitale Spreizspektrumsignal 230 wird
bei der Empfangsantenne 231 empfangen und durch den Empfänger 232 verstärkt, bevor
es in die In-Phase 240- und Quadratur 238-Komponenten entspreizt
und demoduliert wird 236. Die Komponenten 238, 240 von
entspreizten digitalen Abtastwerten werden dann in vorbestimmte
Längengruppen
(zum Beispiel 64 Abtastwertlängengruppen)
von abgetasteten Signalen gruppiert, die unabhängig in orthogonale Decodierer
in der Form der schnellen Hadamard-Transformatoren 242, 244 eingegeben
werden, die die orthogonal codierten Signalkomponenten entspreizen,
wodurch eine Mehrzahl der entspreiz ten Signalkomponenten 246 beziehungsweise 260 erzeugt
wird (zum Beispiel werden, wenn 64 Abtastwertlängengruppen eingegeben werden,
64 entspreizte Signale erzeugt). Zusätzlich verfügt jedes Transformatorausgangssignal 246, 260 über ein
verknüpftes
Walsh-Index-Symbol, das jeden besonderen orthogonalen Code aus einem
Satz von gegenseitig orthogonalen Codes identifiziert (zum Beispiel kann,
wenn 64 Abtastwertlängengruppen
eingegeben werden, ein 6 Bit-Längenindexdatensymbol
mit dem Transformatorausgangssignal verknüpft werden, um den besonderen
64 Bit-Längenorthogonalcode
anzuzeigen, auf den sich das Transformatorausgangssignal bezieht).
Die Energiewerte mit dem selben Walsh-Index in jeder Gruppe des
resultierenden Signals 256 aus jeder Abzweigung des Empfängers 200 werden
dann bei dem Summierer 264 summiert, um eine Gruppe von
summierten Energiewerten 266 zur Verfügung zu stellen. Der Energiewert
mit dem Index i in der Gruppe der summierten Energiewerte 266 bezieht
sich auf ein Maß an
Vertrauen, dass sich die Gruppe von abgetasteten Signalen, die diese
Gruppe von summierten Energiewerten 266 bilden, auf das
i-te Walsh-Symbol bezieht. Die Gruppe von summierten Energiewerten
mit verknüpften Indizes
wird dann an einen Metrikgenerator mit weicher Entscheidung 268 gesendet,
wo eine einzelne Metrik für
jedes codierte Datenbit bestimmt wird, wodurch ein einzelner Satz
von Aggregatdaten mit weicher Entscheidung 270 erzeugt
wird. Die Aggregatdaten mit weicher Entscheidung 270 werden
dann vor einem abschließenden
Maximum-Likelihood-Decodieren durch den Decodierer 276 durch
den Deinterleaver 272 entschachtelt.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines CDMA-Senders 300 zum Übertragen
des Signals 310 an eine ferne Einheit. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der Sender 300 in die CDMA-Basisstationen 101–107 eingebaut. Der
Sender 300 ist vorzugsweise ein, wie zum Beispiel durch
TIA/EIA/IS-95A definierter, Sender. Der Sender 300 umfasst
den konvolutionellen Codierer 312, den Interleaver 316,
den orthogonalen Codierer 320, den Modulator 324,
den Aufwärtswandler 328 und
die Antenne 329.
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Unter
Betriebsbedingungen wird das Signal 310 (Verkehrskanaldatenbits)
durch den Konvolutionscodierer 312 bei einer besonderen
Bitrate (zum Beispiel 9,6 Kbit/Sekunde) empfangen. Die Eingangsverkehrskanaldatenbits 310 umfassen
typischerweise durch einen Vocoder in Daten umgewandelte Sprache,
reine Daten oder eine Kombination der zwei Arten von Daten. Der
Konvolutionscodierer 312 codiert die Eingangsdatenbits 310 bei
einer festen Codierrate mit einem Codieralgorithmus, der das nachfolgende
Maximum-Likelihood-Decodieren
der Datensymbole in Datenbits unterstützt (zum Beispiel Konvolutions-
oder Blockcodieralgorithmen), in Datensymbole. Zum Beispiel codiert
der Konvolutionscodierer 312 die Eingangsdatenbits 310 (bei
einer Rate von 9,6 Kbit/Sekunde empfangen) bei einer festen Codierrate
von einem Datenbit bis zwei Datensymbolen (das heißt, bei
der Rate 1/2), sodass der Konvolutionscodierer 312 die
Datensymbole 314 bei einer Rate von 19,2 Ksymbol/Sekunde
ausgibt.
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Die
Datensymbole 314 werden dann in den Interleaver 316 eingegeben.
Der Interleaver 316 entschachtelt die Eingangsdatensymbole 314 bei
dem Symbolpegel. In dem Interleaver 316 werden die Datensymbole 314 individuell
in eine Matrix eingegeben, die einen vorbestimmten Größenblock
von Datensymbolen 314 definiert. Die Datensymbole 314 werden
in Speicherstellen in einer Matrix eingegeben, sodass die Mat rix-Spalte
für Spalte
gefüllt
wird. Die Datensymbole 314 werden aus den Speicherstellen
in der Matrix individuell ausgegeben, sodass die Matrix Zeile für Zeile
entleert wird. Die Matrix ist typischerweise eine quadratische Matrix,
die eine Zahl von Zeilen hat, die gleich der Zahl von Spalten ist;
es können
jedoch andere Matrixformen ausgewählt werden, um den ausgegebenen
Verschachtelungsabstand zwischen den hintereinander eingegebenen nicht
verschachtelten Datensymbolen zu vergrößern. Die verschachtelten Datensymbole 318 werden durch
den Interleaver 316 bei der selben Datensymbolrate ausgegeben
bei der sie eingegeben wurden (zum Beispiel 19,2 Ksymbol/Sekunde).
Die vorbestimmte Größe des Blocks
der Datensymbole, definiert durch die Matrix, wird aus der maximalen
Zahl von Datensymbolen abgeleitet, die bei einer vorbestimmten Symbolrate
in einem vorbestimmten Längenübertragungsblock übertragen
werden können. Wenn
zum Beispiel die vorbestimmte Länge
des Übertragungsblocks 20 Millisekunden
ist, dann ist die vorbestimmte Größe des Blocks von Datensymbolen 19,2 Ksymbol/Sekunde
mal 20 Millisekunden, was 384 Datensymbole ergibt, was eine 16 zu
24 Matrix definiert.
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Die
verschachtelten Datensymbole 318 werden in den orthogonalen
Codierer 320 eingegeben. Der orthogonale Codierer 320 Modulo
2-addiert einen orthogonalen Code (zum Beispiel einen 64-stufigen
Walsh-Code) zu jedem verschachtelten und zerhackten Datensymbol 318.
Zum Beispiel werden bei dem 64-stufigen orthogonalen Codierer jedes
der verschachtelten und zerhackten Datensymbole 318 durch
einen orthogonalen 64-Symbolcode oder seine Inverse ersetzt. Diese 64 orthogonalen
Codes entsprechen vorzugsweise den Codes aus einer 64 mal 64 Hadamard-Matrix,
bei der ein Walsh-Code ei ne einzelne Zeile oder Spalte der Matrix
ist. Der orthogonale Codierer 320 gibt wiederholend einen Walsh-Code
oder seine Inverse 322 aus, die dem Eingangsdatensymbol 318 bei
einer festen Symbolrate (zum Beispiel 19,2 Ksymbol/Sekunde) entspricht.
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Die
Sequenz der Walsh-Codes 322 wird für eine Übertragung über einen Kommunikationskanal durch
den Modulator 324 vorbereitet. Der Spreizcode ist eine
anwenderspezifische Sequenz von Symbolen oder ein eindeutiger Anwendercode,
der bei einer festen Chiprate (zum Beispiel 1,228 Mchip/Sekunde) ausgegeben
wird. Zusätzlich
werden die anwendercodespreizcodierten Chips durch ein Paar kurze Pseudozufallscodes
(das heißt,
kurz im Vergleich zu dem langen Code) verscrambelt, um eine I-Kanal- und
eine Q-Kanalcodespreizsequenz zu erzeugen. Die I-Kanal- und Q-Kanalcodespreizsequenzen
werden verwendet, um durch Treiben der Leistungspegelsteuerungen
des Paares von Sinuskurven ein Quadraturpaar von Sinuskurven biphasisch
zu modulieren. Die Ausgangssignale der Sinuskurven werden summiert,
bandpassgefiltert, in eine RF-Frequenz übersetzt, verstärkt, über den
Aufwärtswandler 328 gefiltert
und durch eine Antenne 329 ausgestrahlt, um die Übertragung
der Kanaldatenbits abzuschließen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine korrigierte Phasenverschiebung
(definiert als eine korrigierte Zeit zwischen einem übertragenen
Signal einer Basisstation und einem entsprechenden von einer fernen
Einheit übertragenen
empfangenen Signal) für
jede CDMA-Basisstation in einem aktiven Satz verwendet, um zu bestimmen,
wann eine ferne Einheit von einem CDMA- an ein AMPS-Protokoll weiterzureichen
ist. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform
durch Beschreiben eines Handoffs einer fernen Einheit zwischen CDMA-
und AMPS-Protokollen dargestellt wird, ist dem Fachmann auf dem
Gebiet klar, dass die ferne Einheit auch an andere Systemprotokolle
weitergereicht werden kann (wie zum Beispiel das digitale Personalzellular
(PDC)-System, das US-Amerikanische digitale Zellular (USDC)-System,
oder das Gesamtzugriffskommunikationssystem (TACS)). Vor einer Darstellung
einer bevorzugten Ausführungsform
zum Durchführen
eines Handoffs einer fernen Einheit von einem CDMA- an ein AMPS-Protokoll
ist es veranschaulichend, die Ableitung einer korrigierten Phasenverschiebung
für eine
CDMA-Basisstation zu diskutieren.
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Messung einer korrigierten
Phasenverschiebung
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
zur Bestimmung einer unkorrigierten Phasenverschiebung einer fernen
Einheit wird mit Bezug auf 4 dargestellt.
Wie in 4 gezeigt, liegt die ferne Einheit 405 zwischen
den CDMA-Basisstationen 401 und 403, wobei die
CDMA-Basisstation 401 einen Referenzpilot zur Verfügung stellt.
(Der Referenzpilot wird durch die ferne Einheit 405 für ein Uplink-Übertragungstiming
verwendet). Die ferne Einheit 405 befindet sich in einer
Entfernung (x – a)
von der CDMA-Basisstation 401 und einer Entfernung (b – x) von
der CDMA-Basisstation 403. Bei der Zeit t0 übertragen
sowohl die CDMA-Basisstation 401 als auch 403 die ähnlichen
Downlink-Signale 407 beziehungsweise 409 an die
ferne Einheit 405. Bei der Zeit t1 erreicht das
von der CDMA-Basisstation 401 übertragene Downlink-Signal 407 die
ferne Einheit 405. Bei der Zeit t2 reagiert
die ferne Einheit 405 auf das Downlink-Signal 407 der
CDMA- Basisstation 401 durch Übertragen
des Uplink-Signals 411. Bei der Zeit t3 erreicht
die Uplink-Übertragung 411 die
CDMA-Basisstation 401 und schließlich, bei der Zeit t4, erreicht die Uplink-Übertragung 411 die
CDMA-Basisstation 403.
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Da
die CDMA-Basisstation 401 der fernen Einheit 405 den
Referenzpilot bereitstellt, initiiert die ferne Einheit 405 die
Uplink-Übertragung 411 nach dem
Empfang des Downlink-Übertragungssignals 407 (Referenzpilot).
Somit misst die CDMA-Basisstation 401 eine Phasenverschiebung
von Φ1, wo Φ1 =
t3 – t0 = 2·(x – a)/cwo
c die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Downlink-Signals 407 ist.
Da die Uplink-Übertragung 411 initiiert
wurde, bevor das Downlink-Übertragungssignal 409 die
ferne Einheit 405 erreicht, misst die CDMA-Basisstation 403 eine
unkorrigierte Phasenverschiebung Φ2,
wo Φ2 = t4 – t0 = (x – a)/c
+ (b – x)/c
= 1/2·Φ1 + (b – x)/c.
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Somit
unterschätzt
die Nicht-Referenz-CDMA-Basisstation 403, aufgrund der
Tatsache, dass die Uplink-Übertragung 411 initiiert
wird, bevor die Downlink-Übertragung 409 die
Mobileinheit 405 erreicht, durch Messen einer Phasenverschiebung
von Φ2 immer die Phasenverschiebung zwischen sich und
einer fernen Einheit. Daher muss die Phasenverschiebung einer Referenz-CDMA-Basisstation
(Φreference) berücksichtigt werden, wenn eine
korrigierte Phasenverschiebung zwischen der Basisstation 403 und
der fernen Einheit 405 abgeleitet wird.
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Bei
einer Verwendung des TIA/EIA/IS95A-Protokolls, wenn für eine Pilotstärkenmessungsnachricht
(PSMM) angefordert, berichtet die ferne Einheit 405 den
CDMA-Basisstationen 401 und 403, welche CDMA-Basisstation
diese ferne Einheit 405 als einen Referenzpilot verwendet.
Zusätzlich
stellt die ferne Einheit 405 außerdem die Zeitdifferenz in
den empfangenen Signalen 407 und 409 (Ψ) bereit.
An sich zeigt die Zeitdifferenz in den empfangenen Signalen 407 und 409,
bereitgestellt durch die PSMM, nur, wie viel näher die ferne Einheit 405 zu
der CDMA-Basisstation 401 als zu der CDMA-Basisstation 403 angeordnet
ist. Wenn jedoch die Identifizierung des Referenzpilot bekannt ist,
zusammen mit einer beliebigen Φ,
dann können
korrigierte Phasenverschiebungen (Θ1, Θ2) durch Verwenden der folgenden Gleichungen
gelöst
werden: Θ1 = Φ1, Θ2 = 2·Φ2 – Φ1,und Ψ = Φ2 – Φ1
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Obwohl
das obige Beispiel darstellt, wie Θ1 und Θ2 zu erhalten ist, wenn sich eine ferne Einheit
in einem weichen Handoff zwischen zwei CDMA-Basisstationen befindet,
kann diese Analyse auf die Situation erweitert werden, wo sich eine
ferne Einheit in einem n-stelligen Handoff mit mehr als zwei CDMA-Basisstationen
befindet.
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Bestimmung, wann Handoff
von CDMA an AMPS durchzuführen
ist
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5 stellt
ein Logikflussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform zum Durchführen eines Handoffs
einer fernen Einheit von einem CDMA-Protokoll an ein anderes Systemprotokoll
dar. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird die ferne Einheit von einem CDMA-Protokoll an ein AMPS-Protokoll weitergereicht.
In der bevorzugten Ausführungsform werden
die unkorrigierten Phasenverschiebungen (Φ1, Φ2, Φ3) aller Basisstationen, die sich in einem weichen
Handoff befinden, mit Phasenverschiebungsschwellenwerten (τ1, τ2, τ3)
verglichen, um zu einer Handoff-Entscheidung zum Durchführen eines Handoffs
einer fernen Einheit von einem CDMA-Protokoll an ein AMPS-Protokoll
zu führen.
Die ferne Einheit wird dann an eine AMPS-Basisstation weitergereicht,
die der CDMA-Basisstation zugrunde liegt, die über die kleinste korrigierte
Phasenverschiebung verfügt.
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Der
logische Fluss beginnt bei dem Schritt 501 mit einer auf
Null eingestellten Schwellenwertzählung. In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Schwellenwertzählung
verwendet, um zu bestimmen, wie viele Schwellenwertereignisse eingetreten sind.
Bei dem Schritt 503 prüft
die Basisstation, um zu bestimmen, ob ein Schwellenwertereignis
empfangen worden ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird nur CDMA-Grenzbasisstationen
ein Phasenverschiebungsschwellenwert (τ) zugewiesen. Somit zeigt jedes
empfangene Schwellenwertereignis an, dass mindestens eine CDMA-Grenbasisstation Teil
des aktiven Satzes ist. In einer alternativen Ausführungsform
wird die Anwendung eines Schwellenwertes nicht freigegeben, wenn
sich in dem aktiven Satz eine CDMA-Nicht-Grenzbasisstation befindet, somit
wird kein Schwellenwertereignis empfangen, wenn sich in dem aktiven
Satz eine CDMA-Nicht-Grenzbasisstation befindet. In der bevorzugten
Ausführungsform
wird ein Schwellenwertereignis empfangen, wenn eine beliebige der
CDMA-Basisstationen, die sich in einem weichen Handoff mit der fernen
Einheit befinden, über
eine unkorrigierte Phasenverschiebung (Φi)
verfügt,
die größer als
ein Phasenverschiebungsschwellenwert (τi) ist. Im
Besonderen wird ein Schwellenwertereignis empfangen, wenn für eine beliebige Φi gilt: Φi > τi.
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Wenn,
fortfahrend, bei dem Schritt 503 die ferne Einheit kein
Schwellenwertereignis empfängt, dann
kehrt der logische Fluss einfach zu dem Schritt 503 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 505 weiter. Bei
dem Schritt 505 meldet die Basisstation der Infrastrukturausrüstung, dass
ein Schwellenwertereignis eingetreten ist, und die Infrastrukturausrüstung (wie
zum Beispiel eine zentrale Basisstationssteuerung, nicht gezeigt)
bestimmt einen Rufzustand. In der bevorzugten Ausführungsform
zeigt der Rufzustand der Infrastrukturausrüstung die Identifizierung der
versorgenden Basisstationen zusammen mit dem Handoff-Zustand der
fernen Einheit an (Einweg, Zweiweg, Dreiweg, ... und so weiter).
Als nächstes,
bei dem Schritt 506, bestimmt die Infrastrukturausrüstung, ob
mindestens eine CDMA-Basisstation in dem aktiven Satz eine CDMA-Nicht-Grenzbasisstation
ist. In einer alternativen Ausführungsform
kann der Schritt 506 bestimmen, ob eine Mehrheit von CDMA-Basisstationen
in dem aktiven Satz CDMA-Nicht-Grenzbasisstationen sind, in der
bevorzugten Ausführungsform
jedoch triggert ein weiches Handoff zwischen einer Grenzzelle und einer
Nicht-Grenzzelle kein Handoff der fernen Einheit zu einer zugrundeliegenden
AMPS-Basisstation, sogar wenn ein Schwellenwertereignis auftrat.
Somit kehrt, wenn bei dem Schritt 506 bestimmt wird, dass mindestens
eine versorgende CDMA-Basistation eine Nicht-Grenzbasisstation ist,
der logische Fluss zu dem Schritt 503 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 507 weiter.
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Bei
dem Schritt 507 bestimmt die Infrastrukturausrüstung, ob
sich die ferne Einheit aktuell in einem Einweg-Handoff befindet, und wenn ja, geht
der logische Fluss zu dem Schritt 509 weiter, wo die ferne Einheit
an eine zugrundeliegende AMPS-Basisstation weitergereicht wird.
Wenn bei dem Schritt 507 bestimmt wird, dass sich die ferne
Einheit aktuell nicht in einem Einweg-Handoff befindet, dann ist
bei dem Schritt 511 eine PSMM von der fernen Einheit erforderlich.
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Aufgrund
von Pfadverlusten zwischen den versorgenden CDMA-Basisstationen
und der fernen Einheit ist es möglich,
dass es der PSMM nicht gelingt, die Infrastrukturausrüstung zu
erreichen. Somit kann es Situationen geben, wo Φreference nicht
bestimmt werden kann und korrigierte Phasenverschiebungen (Θ1, Θ2, Θ3) für
die versorgenden CDMA-Basistationen nicht zur Verfügung stehen.
Aus diesem Grunde bestimmt die Infrastrukturausrüstung bei dem Schritt 513,
ob eine PSMM empfangen worden ist. Wenn die Infrastrukturausrüstung bei
dem Schritt 513 bestimmt, dass keine PSMM empfangen worden ist,
geht der logische Fluss zu dem Schritt 527 weiter, wo bestimmt
wird, ob Φi >> τi. Dies
wird dadurch erreicht, dass über
einen zusätzlichen
Schwellenwert δi verfügt
wird, in dem (Φi – τi)
verglichen wird, und geprüft
wird, ob (Φi – τi) > δi (bei
dem Schritt 527). Wenn bei dem Schritt 527 (Φ1 – τi)
nicht größer als δi ist, dann
endet der logische Fluss bei dem Schritt 537, wo die ferne
Einheit an die AMPS-Basisstation weitergereicht wird, die der CDMA-Basis station
zugrunde liegt, die das Schwellenwertereignis empfangen hat.
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Wenn
bei dem Schritt 527 bestimmt wird, dass (Φi – τi) > δi, dann
wird bei dem Schritt 531 bestimmt, ob die aktuelle Schwellenwertzählung gleich Null
ist. Wenn bei dem Schritt 531 bestimmt wird, dass die aktuelle
Schwellenwertzählung
gleich Null ist, dann wird bei dem Schritt 532 die aktuelle Schwellenwertzählung gleich
Eins gesetzt und der logische Fluss kehrt zu dem Schritt 503 zurück. Wenn bei
dem Schritt 531 bestimmt wird, dass die aktuelle Schwellenwertzählung nicht
gleich Null ist, dann werden die restlichen CDMA-Basisstationsphasenverschiebungsmessungen
erhalten (Schritt 533) und die ferne Einheit wird an eine
AMPS-Basisstation
weitergereicht, die der CDMA-Basisstation zugrunde liegt, die über die
kleinste Phasenverschiebung verfügt.
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Zurück zu dem
Schritt 513, wenn bestimmt wird, dass eine PSMM empfangen
worden ist, geht der logische Fluss zu dem Schritt 515 weiter,
wo die Identifizierung der CDMA-Basisstation,
die den Referenzpilot bereit stellt, aus der PSMM verwendet wird. Als
nächstes,
bei dem Schritt 517, werden Φ1, Φ2 und Φ3 durch die zellulare Infrastrukturausrüstung in
der oben beschriebenen Art und Weise bestimmt. Nachdem Φ1, Φ2 und Φ3 und die Identifizierung der CDMA-Basisstation, die
den Referenzpilot bereitstellt, bekannt sind, werden Θ1, Θ2 und Θ3 berechnet (Schritt 521). Bei dem
Schritt 523 wird die CDMA-Zelle mit dem kleinsten Θ-Wert bestimmt
und die ferne Einheit wird an die zugrundeliegende AMPS-Basisstation
weitergereicht, die der CDMA-Zelle mit dem niedrigsten Θ-Wert entspricht
(bei dem Schritt 525). Ein Abwarten, bis ein Schwellenwertereignis
durch die CDMA- Basisstation
empfangen wird, vor einem Durchführen
eines Handoffs an eine AMPS-Basisstation erlaubt es der fernen Einheit,
weiter in den CDMA-Versorgungsbereich der Grenzzelle zu reisen, bevor
sie an die zugrundeliegende AMPS-Basisstation
weitergereicht wird, wodurch die CDMA-Systemkapazität erhöht wird.
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6 stellt
den Betrieb eines CDMA-Kommunikationssystems 600 gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 6 gezeigt,
reist die ferne Einheit 607 zwischen der CDMA-Basisstation 603 und
der CDMA-Basisstation 605, wobei die CDMA-Basisstation 603 imstande
ist, auf Frequenzen in den Gruppen F1 und F2 zu arbeiten, und die
CDMA-Basisstation 605 imstande ist, nur auf Frequenzen
in der Gruppe F2 zu arbeiten. Zusätzlich wird die CDMA-Basisstation 601 gezeigt,
die imstande ist, nur Frequenzen in der Gruppe F1 zu unterstützen. In
einer alternativen Ausführungsform
wird ein Ereignis, das die Anwendung eines Schwellenwertes umfasst,
basierend auf korrigierte Phasenmessungen verwendet, um die ferne Einheit 607 von
einer Frequenz in der Gruppe F1 an eine Frequenz in F2 weiterzureichen,
bevor in ein weiches Handoff zwischen der CDMA-Basisstation 603 und
der CDMA-Basisstation 605 eingetreten wird.
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Ein
Betrieb des Kommunikationssystems 600 erfolgt wie folgt:
Bei der Zeit t0 arbeitet die ferne Einheit 607 auf
einer Frequenz in der Gruppe F1 und dadurch, dass sie mit der CDMA-Basisstation 603 kommuniziert.
Bei der Zeit t1 wird die Phasenverschiebung
der fernen Einheit 607 größer als ein Schwellenwert,
wodurch der CDMA-Infrastrukturausrüstung angezeigt wird, dass
sich die ferne Einheit 607 auf die CDMA-Basisstation 605 zu
bewegt und es sein kann, dass sie sich in einen weichen Handoff-Zustand
mit der CDMA-Basisstation 603 und der CDMA-Basisstation 605 begibt.
Da die ferne Einheit 607 (die auf einer Frequenz in der
Gruppe F1 arbeitet) nicht imstande ist, in eine weiche Handoff-Betriebsart
zwischen der CDMA-Basisstation 603 und der CDMA-Basisstation 605 angeordnet
zu werden, wird die ferne Einheit 607 an eine Frequenz
in der Gruppe F2 weitergereicht. Bei der Zeit t2 befindet
sich die ferne Einheit 607 nahe genug bei der CDMA-Basisstation 605,
um in ein weiches Handoff mit der CDMA-Basisstation 603 und
der CDMA-Basisstation 605 angeordnet zu werden. Schließlich, bei
der Zeit t3, bewegt sich die ferne Einheit
aus dem Versorgungsbereich der CDMA-Basisstation 603 heraus und
kommuniziert lediglich mit der CDMA-Basisstation 605 auf
einer Frequenz in der Gruppe F2. Zusätzlich zu einem Schalten von
den Frequenzen F1 zu F2, wenn sich die ferne Einheit 607 auf
die CDMA-Basisstation 605 zu bewegt, kann die ferne Einheit 607 zurückgeschaltet
werden, um nach einem Annähern
der CDMA-Basisstation 603 und
einem Überqueren
eines Schwellenwertes auf einer Frequenz in der Gruppe F1 zu arbeiten.
Dies erlaubt es der fernen Einheit 607, schließlich in
ein weiches Handoff mit der CDMA-Basisstation 601 einzutreten, die
nur Frequenzen in der Gruppe F1 unterstützt.
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7 stellt
ein Flussdiagramm zum Betreiben des Kommunikationssystems 600 gemäß einer alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Der logische Fluss beginnt bei dem
Schritt 701. Bei dem Schritt 703 bestimmt die
Infrastrukturausrüstung,
ob die ferne Einheit 607 auf einer Frequenz arbeitet, die
mit der Gruppe F1 verknüpft
ist. Wenn bei dem Schritt 703 bestimmt wird, dass die ferne
Einheit 607 auf einer Frequenz arbeitet, die mit der Gruppe
F1 verknüpft
ist, geht der logische Fluss zu dem Schritt 705 weiter.
Bei dem Schritt 705 bestimmt die zellulare Infrastrukturausrüstung, ob
die ferne Einheit 607 einen Schwellenwert überquert
hat. In einer alternativen Ausführungsform
wird dieser Schritt, wie oben beschrieben, durch Bestimmen eines Φ-Wertes
für die
ferne Einheit und Bestimmen, ob der Φ-Wert der fernen Einheit 607 größer als
ein Schwellenwert (τ)
ist, durchgeführt.
Wenn bei dem Schritt 705 bestimmt wird, dass der Φ-Wert der
fernen Einheit 607 keinen Schwellenwert übersteigt, kehrt
der logische Fluss einfach zu dem Schritt 705 zurück. Wenn
bei dem Schritt 705 bestimmt wird, dass der Φ-Wert der
fernen Einheit 607 größer als
ein Schwellenwert ist, dann wird die ferne Einheit an eine Frequenz
weitergereicht, die mit F2 verknüpft
ist, und der logische Fluss kehrt zu dem Schritt 703 zurück.
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Zurück zu dem
Schritt 703, wenn bei dem Schritt 703 bestimmt
wird, dass die ferne Einheit 607 nicht auf einer Frequenz
arbeitet, die mit der Gruppe F1 verknüpft ist, dann geht der logische
Fluss zu dem Schritt 709 weiter, wo die zellulare Infrastrukturausrüstung bestimmt,
ob die ferne Einheit 607 einen Schwellenwert überquert
hat. In einer alternativen Ausführungsform
wird dieser Schritt, wie oben beschrieben, durch Bestimmen eines Φ-Wertes
für die ferne
Einheit 607 und Bestimmen, ob der Φ-Wert der fernen Einheit 607 kleiner
als ein Schwellenwert (τ) ist,
durchgeführt.
Wenn bei dem Schritt 709 bestimmt wird, dass der Φ-Wert der
fernen Einheit 607 nicht kleiner als ein Schwellenwert
ist, dann kehrt der logische Fluss einfach zu dem Schritt 709 zurück. Wenn bei
dem Schritt 709 bestimmt wird, dass der Φ-Wert der fernen Einheit 607 kleiner
als der Schwellenwert ist, dann geht der logische Fluss zu dem Schritt 711 weiter,
wo die ferne Einheit an eine Frequenz weitergereicht wird, die mit
der Gruppe F1 verknüpft
ist, und der logische Fluss geht zu dem Schritt 703 weiter.
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Die
Beschreibungen der Erfindung, die spezifischen Einzelheiten und
die Zeichnungen, die oben erwähnt
werden, sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen.
Zum Beispiel kann die Erfindung, zusätzlich zu einem Durchführen eines Handoffs
von einem CDMA- an ein AMPS-Protokoll, eingesetzt
werden, um harte Handoffs zwischen CDMA-Zellen durchzuführen. Die
Absicht der Erfinder ist, dass die vorliegende Erfindung verschiedenen Modifikationen
unterzogen werden kann, ohne von dem Geist und dem Umfang der Erfindung
abzuweichen, und es ist beabsichtigt, dass alle solche Modifikationen
in dem Umfang der folgenden Ansprüche liegen.