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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme
zum Bereitstellen von Handoffs in Telekommunikationssystemen, wie
zum Beispiel zellularen Kommunikationssystemen und im Besonderen
auf Verfahren und Systeme zum Ermöglichen eines Handoffs einer
mobilen Teilnehmereinheit in einem Kommunikationssystem, das eine Spreizspektrumkodierung
einsetzt.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
Telekommunikationssystemen, wie zum Beispiel zellularen Kommunikationssystemen
oder anderen radiofrequenzbasierten Kommunikationssystemen, muss
eine mobile Teilnehmereinheit von einem Quellenversorgungsbereich
zu einem benachbarten Versorgungsbereich umgeschaltet werden, um
eine kontinuierliche Kommunikation für die mobile Teilnehmerein heit
zu gewährleisten,
wenn sie Grenzen von Versorgungsbereichen in einem Versorgungssystem überquert.
Es gibt verschiedene Arten von bekannten Handoff-Anordnungen. Ein
hartes Handoff umfasst typischerweise eine Kommunikation zwischen
der mobilen Teilnehmereinheit und zwei Basisstationen, so dass die
Teilnehmereinheit nur mit einer Basisstation gleichzeitig kommuniziert.
Ein weiches Handoff umfasst typischerweise eine Kommunikation durch
die mobile Teilnehmereinheit mit mehreren Basisstationen gleichzeitig.
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Im
Allgemeinen kommuniziert während
eines weichen Handoffs eine Quellenbasisstation mit der mobilen
Teilnehmereinheit, während
die mobile Teilnehmereinheit außerdem
mit einer Zielbasisstation kommuniziert. In CDMA-Telekommunikationssystemen
kommuniziert die mobile Teilnehmereinheit während eines weichen Handoffs
mit der Quellenbasisstation und der Zielbasisstation über ein
selbes Frequenzband. Jede Basisstation überträgt die selbe Information, die
aber mit unabhängigen
Spreizsequenzen gespreizt ist, und empfängt die Übertragung der mobilen Teilnehmereinheit
für eine
spätere
Auswahlkombination bei einem gemeinsamen Punkt, zum Beispiel der
Basisstationssteuerung. Es gibt jedoch Zeiten, in denen es schwierig
ist, ein weiches Handoff zu arrangieren, zum Beispiel, wenn die
Basisstation durch zwei verschiedene und möglicherweise geographisch getrennte
Basisstationssteuerungen gesteuert werden, die sogar mit verschiedenen
mobilen Vermittlungsstellen verbunden sein können. Der Handoff-Bereich zwischen
Basisstationen, der durch verschiedene Basisstationssteuerungen
gesteuert wird, wird als Versorgungssaum ("coverage seam") bezeichnet. Ein Verfahren für ein hartes
Handoff über Versorgungssäume wird zum
Beispiel in dem US-Patent Nr. 5,682,416 beschrieben, das dem augenblicklichen
Abtretungsempfänger
("Assignee") erteilt worden
ist.
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Ein
vorgeschlagenes Handoff-Verfahren und -System, wie zum Beispiel
das in der am 25. Januar 1996 mit dem Erfinder Petri Jolma veröffentlichten
internationalen Patentanmeldung WO 96/02117 beschriebene, offenbart
benachbarte Zellen entlang eines Versorgungssaums, wobei die Zielzelle
durch zwei unabhängige
gemeinsam installierte Basisstationen versorgt wird, die durch die
Basisstationssteuerungen gesteuert werden, die mit benachbarten
Versorgungsbereichen verknüpft
sind. Der Betrieb der zwei Basisstationen ist unabhängig voneinander, aber
ihre Versorgungsbereiche und Ausbreitungsbedingungen sind so konstruiert,
dass sie im Wesentlichen in einem Versuch übereinstimmen, ihre gemeinsame
Interferenz zu verringern. Zusätzlich
arbeiten beide gemeinsam installierten Basisstationen in dem selben
Frequenzbereich, aber setzen verschiedene Spreizcodes für ihre jeweiligen
Kanäle
ein. Die Ausrüstung
der zwei Basisstationen kann durch Teilen einer physikalischen Basisstation
in zwei getrennte logische Abschnitte implementiert werden, die
jedoch die selbe Antenne einsetzen. Somit setzen die Basisstationen
die selben physikalischen Ressourcen (zum Beispiel Ausrüstungsgehäuse, Antennentürme und
Antennen) ein, aber die Ausrüstung
verfügt über getrennte
Verbindungen für
zwei Basisstationssteuerungen. Wenn eine mobile Teilnehmereinheit
den Saum überquert,
führt eine
Quellenbasisstation ein weiches Handoff zu einem Verkehrkanal einer
Basisstation aus, die von der selben Basisstationssteuerung gesteuert
wird. Wenn die mobile Teilnehmereinheit fortfährt, sich auf die Zielbasisstation
zu zu bewegen, wird ein weiches Handoff durchgeführt, um die Steuerung von einer
Basisstationssteuerung zu einer Basisstationssteuerung zu schalten,
die die Zielbasisstation steuert. In einem solchen harten Handoff ändert sich
der durch die mobile Teilnehmereinheit eingesetzte Spreizcode.
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In
einem solchen System, das gemeinsam installierte Basisstationen
verwendet, um ein weiches Handoff über Versorgungssäume zu bewirken, können mehrere
Probleme auftreten. Zum Beispiel sendet, wenn sich in der selben
Ausrüstungsbox
zwei unabhängige
Basisstationen befinden, typischerweise jede Basisstation ihre eigenen
Pilotkanäle,
die verwendet werden, um eine Timing- und Phasensynchronisation
bereitzustellen, um die nachfolgende Demodulation eines auf einem
Verkehrskanal übertragenen
Signals zu unterstützen,
wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist. Mehrere unabhängige Basisstationen
mit einer Doppelpiloterzeugung können
eine unnötige
Interferenz während
Handoffs verursachen. Zusätzlich.
kann, wo solche Systeme verschiedene Spreizcodes verwenden, von
zwei Basisstationen, die unabhängig
voneinander sind, zusätzliches
Rauschen während
des Handoff-Betriebs hinzugefügt
werden.
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Zusätzlich kann
es sein, dass ein solches System keine adäquate Integration seiner existierenden
Hardware zur Verfügung
stellt und daher teurer ist. Außerdem
kann es sein, dass ein solches System keine geeignete Synchronisation
zwischen einer Zielbasisstation und der gemeinsam installierten
Basisstation zur Verfügung
stellt. Zum Beispiel kann, wo zwei unabhängige aber gemeinsam installierte
Basisstationen von der selben Antenne übertragen, das Timing von Verkehrskanälen für ein Handoff
verschieden sein, was in einer ungenauen Zeitsynchronisation und
Frequenzsynchro nisation der weichen Handoff-Kanäle resultiert. Außerdem fungiert
die ganze übertragene
Leistung der Zielbasisstation als eine Rauschquelle für den Teil
des mobilen Teilnehmereinheitsempfängers, der versucht, das Signal von
der gemeinsam installierten Basisstation zu demodulieren.
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Außerdem ist
es wünschenswert, über ein weiches
Handoff-System zu verfügen,
das unabhängig
von Fabrikationsunterschieden bei der Basisstationskonstruktion
implementiert werden kann. Das Vermischen der Basisstationsausrüstung von
mehreren Anbietern kann, während
es ein weiches Handoff unterstützt,
die Kommunikationsqualität
und -zuverlässigkeit
verbessern.
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Die
WO 95 20865 A offenbart ein zellulares CDMA-Kommunikationssystem,
das mobile Vermittlungsstellen, Basisstationen und Mobilstationen
umfasst, in dem ein neues CDMA-Handoff-Verfahren, ein
semihartes Handoff, eingesetzt wird. Ein semihartes Handoff kommt
in ein und der selben Grenzbasisstation vor, die in der Grenze von
zwei Versorgungsbereichen, die durch benachbarte mobile Vermittlungsstellen
gesteuert werden, angeordnet ist. Diese Grenzbasisstation ist mit
diesen beiden benachbarten mobilen Vermittlungsstellen verbunden
und diese beiden benachbarten Vermittlungsstellen können auf diese
Grenzbasisstation zugreifen. Das semiharte Handoff ist ein netzwerkbasiertes
Handoff der Kommunikationssteuerfunktionen von der ersten zu der zweiten
benachbarten mobilen Vermittlungsstelle, ohne dass die aktiven CDMA-Funkkommunikationen zwischen
der Grenzbasisstation (BS12) und der Mobilstation (MS) unterbrochen
wird.
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Infolgedessen
gibt es einen Bedarf an ein Verfahren und einem System zum Unterstützen eines
Handoffs einer mobilen Teilnehmereinheit in einem Kommunikationssystem,
das über
eine Mehrzahl von Basisstationen verfügt, die CDMA-Kommunikationen zur
Verfügung
stellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In
einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Ermöglichen
eines Handoffs mindestens einer mobilen Einheit in einem Telekommunikationssystem
gemäß Anspruch
1 zur Verfügung.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein System
zum Ermöglichen
eines Handoffs mindestens einer mobilen Einheit in einem Telekommunikationssystem
gemäß Anspruch
8 zur Verfügung.
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Weitere
Aspekte werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, das im Allgemeinen eine Mehrzahl von Basisstationen
entlang eines Versorgungssaumes darstellt, die über dedizierte weiche Handoff-Kanalteilsysteme
gemäß der Erfindung
verfügen.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
eines weichen Handoff-Teilsystems in einer Basisstation entlang
eines Versorgungssaumes gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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3 ist
ein Flussdiagramm das im Allgemeinen den Betrieb einer mobilen Einheit
in einem Handoff-System darstellt, das das weiche Handoff-Teilsystem
mit einer dedizierten weichen Handoff-Kanal-Implementierung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung einsetzt.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das eine Implementierung des weichen Handoff-Teilsystems
in einer Basisstation gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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5 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das im Allgemeinen eine Basisstation
darstellt, die eine weiche Handoff-Verkehrskanalerzeugung gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung einsetzt.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Quellen- und Zielbasisstation
mit weichen Handoff-Steuerungen gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
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7 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
einer harten Handoff-Schaltung, die durch einen zweiten Gruppenkanaltransceiver
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Ein
Verfahren und System zum Ermöglichen eines
Handoffs einer fernen mobilen Teilnehmereinheit von einer Quellenbasisstation
an eine Zielbasisstation in einem Kommunikationssystem, das über eine
Mehrzahl von Basisstationen verfügt,
wie zum Beispiel ein CDMA-Kommunikationssystem, setzt Zielbasisstationen
entlang eines Versorgungsbereichssaumes ein, die über ein
weiches Handoff-Teilsystem verfügen,
das gemeinsam mit einer konventionellen Basisstationsschaltung installiert
ist, um ein weiches Handoff zu ermöglichen. Das weiche Handoff-Teilsystem
umfasst einen Transceiver zum Erzeugen und Empfangen einer ersten
Gruppe von dedizierten weichen Handoff-Kanälen, die eine orthogonal bezogene
Teilmenge einer getrennten Gruppe von spreizspektrumcodierten Verkehrskanälen darstellen,
wobei das weiche Handoff-Teilsystem durch die Quellenbasisstationssteuerung
gesteuert wird. Die dedizierten weichen Handoff-Kanäle
werden einer spezifizierten Quellenbasisstationssteuerung zugewiesen.
Vorzugsweise erzeugt das weiche Handoff-Teilsystem nur die erste
Gruppe von dedizierten weichen Handoff-Kanälen, ohne Pilotkanäle oder Synchronisationskanäle.
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Das
weiche Handoff-Teilsystem umfasst eine Synchronisierungsschaltung,
um mindestens eine Zeitsynchronisation der dedizierten weichen Handoff-Kanäle mit der
zweiten Gruppe von spreizspektrumcodierten Verkehrskanälen zu ermöglichen.
Das weiche Handoff-Teilsystem umfasst eine Steuerung, die Informationen
durch eine Steuerung bei der Quellenbasisstation sendet und empfängt, um
Synchronisationsdaten zu kommunizieren, wie zum Beispiel Pilotkanalankunftszeitdaten
von einem Pilotkanalempfänger,
der Pilotkanalinformationen von dem konventionellen Basisstationssystem
empfängt.
Das konventionelle Basisstationssystem erzeugt die zweite Gruppe
von Spreizspektrumverkehrskanälen über ein
gemeinsam installiertes Antennensystem und die zweite Gruppe von
Spreizspektrumkanälen
sind orthogonal auf die erste Gruppe von dedizierten weichen Handoff-Kanälen bezogen,
so dass sich die dedizierten weichen Handoff-Kanäle nicht vollständig von
den konventionellen Verkehrskanälen
der zweiten Gruppe unterscheiden. Zum Beispiel können die dedizierten weichen
Handoff-Kanäle
eine Teilmenge der Verkehrskanäle
sein, die normalerweise einer Basisstation zugewiesen werden.
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Eine
Quellenbasisstation, die entlang des Saumes angeordnet ist, umfasst
eine Steuerung zum Erzeugen von dedi zierten weichen Handoff-Verkehrssteuerdaten
zur Verwendung durch die Zielbasisstation, um eine Auswahl des gewünschten
dedizierten weichen Handoff-Kanals zu ermöglichen, der von dem weichen
Handoff-Teilsystemtransceiver erzeugt wird. Somit steuert die Quellenbasisstation
die Auswahl des weichen Handoff-Kanals, der von der Zielbasisstationsseite
erzeugt wird. Sobald ein weiches Handoff nicht mehr benötigt wird,
wird ein hartes Handoff unter der Steuerung der Basisstationssteuerungen
durchgeführt,
wobei ein harter Handoff-Verkehrskanal durch Aufrechterhalten eines konstanten
Scamble-Codes und
durch Synchronisieren einer Änderung
in einem Spreizcode für
den Verkehrskanal erzeugt wird.
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1 zeigt
einen Versorgungssaum 10 in einem Telekommunikationssystem,
die zum Beispiel einem CDMA-Kommunikationssystem 12. Es
ist jedoch klar, dass das offenbarte System auf andere Telekommunikationssysteme
anwendbar ist, einschließlich
zum Beispiel Personalkommunikationssystemen (PCS) und nicht-zellularen
Kommunikationssystemen. Das CDMA-Telekommunikationssystem 12 umfasst
eine Basisstationssteuerung (BSCA) 14,
die eine Basisstation 16 steuert, die entlang einer Seite
eines Versorgungssaumes 10 angeordnet ist und außerdem eine
andere Basisstation 18 steuert, die entlang der selben
Seite des Versorgungssaumes 10 angeordnet ist. Zusätzlich steuert
eine zweite Basisstationssteuerung 20 eine Zielbasisstation 22, die
entlang der anderen Seite des Versorgungssaumes 10 angeordnet
ist und ein weiches Handoff-Teilsystem 24 enthält, das über dedizierte
weiche Handoff-Kanäle
verfügt.
Die Basisstationssteuerung 20 kann außerdem andere Basisstationen 26 steuern, die
nicht entlang des Versorgungssaumes 10 angeordnet sind.
Sowohl die Basisstationssteuerung 14 als auch 20 sind
mit ei ner dem Fachmann auf dem Gebiet bekannten mobilen Vermittlungsstelle
(MSC) verbunden.
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Die
Zielbasisstation 22 umfasst konventionelle Basisstationsschaltungen,
wie zum Beispiel Transceiver zum Ermöglichen von Spreizspektrumkanalcodieren,
und andere konventionelle Systeme zum Empfangen und Übertragen
von Pilotkanälen, Synchronisationskanälen und
anderen Verkehrskanälen,
wie zum Beispiel solchen, die in dem Standard IS-95A dargelegt werden.
Die Basisstationssteuerung 14 ist sowohl mit der Quellenbasisstation 16 als auch
mit der Zielbasisstation 22 durch eine Landleitungsverbindung 30,
wie zum Beispiel einer T1-Verbindung, verbunden. Im Besonderen umfasst
die Basisstationssteuerung 14 eine weiche Handoff-Steuerung 28,
die mit dem weichen Handoff-Teilsystem 24 kommuniziert.
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Die
Quellenbasisstationssteuerung 14 und die Zielbasisstationssteuerung 20 (1)
kommunizieren durch die mobile Vermittlungsstelle (MSC) miteinander.
Die MSC überträgt Informationen,
die durch das weiche Handoff-Teilsystem 24 zu verwenden
sind, wie zum Beispiel Pseudorauschen (PN)-Offset-Änderungen,
die Anzahl von Verkehrskanälen,
die für
eine Verwendung durch das weiche Handoff-Teilsystem zugelassen sind,
die zugelassene maximale Übertragungsleistung
des linearen Leistungsverstärkers
und andere konventionelle Informationen. Solche Konfigurationsparameter
werden normalerweise durch ein dem Fachmann auf dem Gebiet bekanntes
Funk-Betriebs- und -Wartungszentrum eingestellt.
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2 zeigt
das weiche Handoff-Teilsystem 24, das über einen Pilotkanalempfänger 32,
eine Zeit- und Frequenzsynchronisierungsschaltung 34, einen
dedizierten weichen Handoff-Teilmengenkanaltransceiver 36 und
eine erste weiche Handoff-Steuerung 38 verfügt. Das
weiche Handoff-Teilsystem 24 ist mit einem Antennensystem 40 verbunden,
zusammen mit der gemeinsam installierten konventionellen Basisstationsschaltung 42,
die einen zweiten Kanalgruppentransceiver 44 umfasst, der eine
zweite Gruppe von Spreizspektrumsverkehrskanälen erzeugt und empfängt, die
auf die dedizierten weichen Handoff-Kanäle orthogonal bezogen sind, die
durch den Transceiver 36 erzeugt und empfangen werden.
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Der
dedizierte weiche Handoff-Teilmengenkanaltransceiver 36 erzeugt
und empfängt
eine erste Gruppe von dedizierten weichen Handoff-Kanälen, die
eine orthogonal bezogene Teilmenge der zweiten Gruppe von spreizspektrumcodierten
Verkehrskanälen
sind, die durch den zweiten Kanalgruppentransceiver 44 erzeugt
und empfangen werden. Der dedizierte weiche Handoff-Teilmengenkanaltransceiver 36 kommuniziert
mit der Quellenbasisstationssteuerung 14 über die
Kommunikationsverbindung 30 zu der zweiten Handoff-Steuerung 28.
Vorzugsweise überträgt der dedizierte
weiche Handoff-Teilmengenkanaltransceiver 36 dedizierte
weiche Handoff-Kanäle,
die Verkehrskanäle
sind, die für
eine exklusive Verwendung reserviert sind, um ein weiches Handoff mit
der Quellenbasisstation zu unterstützen. Der dedizierte weiche
Handoff-Transceiver erzeugt keinen Pilotkanal, Seitenkanal oder
Synchronisationssteuerkanal. Zusätzlich
verfügt
der dedizierte weiche Handoff-Teilmengenkanaltransceiver 36 über das
selbe Timing (zum Beispiel in einem kleinen Bruchteil eines RF-Symbols – in der
Größenordnung
von 40 Nanosekunden) und Pseudorauschen (PN)-Scramble-Offset,
wie die zweite Kanalgruppe der Zielbasisstation, und überträgt von dem
selben Antennensystem 40, wie die Standardverkehrskanäle von dem
zweiten Kanalgruppentransceiver 44.
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Die
Zeit- und Frequenzsynchronisierungsschaltung 34 synchronisiert
eine weiche Handoff-Teilmengenverkehrskanalzeit und -frequenz für die Zielbasisstation
basierend auf Pilotkanal- und Synchronisationskanaldaten von der
zweiten Gruppe von Spreizspektrumverkehrskanälen durch den Pilotkanalempfänger 32.
Dies ermöglicht,
dass ein weicher Handoff-Kanal
für die
dedizierten weichen Handoff-Teilmengenkanäle eingestellt wird, der mit
der Zielbasisstation zeit- und frequenzkohärent ist. Somit scheinen die
dedizierten weichen Handoff-Teilmengenkanäle für alle praktischen Zwecke durch
die Zielbasisstation erzeugt zu werden. Unter Betriebsbedingungen
erzeugt der zweite Kanalgruppentransceiver 44 einen Pilotkanal
und einen Synchronisationskanal zusammen mit anderen dem Fachmann
auf dem Gebiet bekannten Verkehrskanälen durch das Antennensystem 40.
Diese Signale werden an den Pilotkanalempfänger 32 gekoppelt
und an die zeit- und frequenzsynchronisierende Schaltung 34 weitergegeben,
um Zeitsynchronisations- und Frequenzsynchronisationssignale zur
Verwendung durch den dedizierten weichen Handoff-Teilmengentransceiver 36 zu
erhalten, so dass die dedizierten weichen Handoff-Kanäle zu einer
selben Zeit und bei einer selben Frequenz übertragen werden, wie die Verkehrskanäle, die
durch den zweiten Kanalgruppentransceiver 44 erzeugt werden.
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Eine
erste weiche Handoff-Steuerung 38 in der Zielbasisstation 22 empfängt außerdem Zeitsynchronisierungssignale
von der Zeit- und Frequenzsynchronisierungsschaltung 34,
wie zum Beispiel Pilotkanalankunftszeitdaten, und kommuniziert diese Synchronisationsinformation
an die zweite weiche Handoff-Steuerung 28. Zusätzlich kommuniziert
die erste weiche Handoff-Steuerung 38 Kanalleistungsinformationen,
die durch die Quellenbasisseitensteuerung 14 zu verwenden
sind. Die Pilotkanalankunftszeitdaten werden durch die Quellenbasisseitensteuerung
verwendet, um den selben weichen Handoff-Kanal durch die Quellenbasisstation 16 zeitlich
zu synchronisieren.
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Die
Quellenbasisstationssteuerung 14 erzeugt durch die zweite
weiche Handoff-Steuerung 28 dedizierte weiche Handoff-Verkehrskanalsteuerdaten
zur Verwendung durch die Zielbasisstation 22, um die Auswahl
eines gewünschten
dedizierten weichen Handoff-Kanals zu ermöglichen. Daher wählt, wenn
ein weiches Handoff stattfinden soll, die Quellenbasisseitensteuerung 14 einen
der dedizierten weichen Handoff-Teilmengenkanäle zur Verwendung während der
weichen Handoff-Durchführung
aus und kommuniziert diese Information an die erste weiche Handoff-Steuerung 38 und
an den dedizierten weichen Handoff-Teilmengenkanaltransceiver 36.
Der dedizierte weiche Handoff-Teilmengenkanaltransceiver 36 erzeugt
dann den ausgewählten
dedizierten weichen Handoff-Kanal durch Verwenden des Antennensystems 40.
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Es
wird auf 3 Bezug genommen, darin wird
ein Beispiel eines Systembetriebs erklärt. Wie in dem Block 50 gezeigt,
wird, nach einer Systeminitialisierung oder zu einer anderen angemessenen
Zeit, die Teilmenge von dedizierten weichen Handoff-Kanälen einer
Zielbasisstation und einer entsprechenden Quellenbasisstationssteuerung
zugewiesen. Die restlichen Kanäle
sind der zweite Satz von Kanälen, die
konventionelle orthogonal bezogene Verkehrskanäle sind. Die dedizierten Verkehrskanäle sind
für die ausschließliche Verwendung
des gemeinsam installierten weichen Handoff- Teilsystems bestimmt und werden über eine
Verbindung (nicht gezeigt) zwischen der BSCA 14 und
der BSCB 20 vorzugsweise über die
MSCs, die die BSCA 14 und die BSCB 20 unterstützen, zugewiesen. Alternativ
kann eine direkte Verbindung zwischen der BSCA 14 und
der BSCB 20 eingerichtet werden.
Nach der Initialisierung misst die mobile Teilnehmereinheit einen
aktuellen Verkehrskanal als durch die Quellenbasisstation übertragen
und misst außerdem
einen aktuellen Zielpilotkanal von der Zielbasisstation sowie den
Quellenpilotkanal von der Quellenbasisstation, um zu bestimmen,
ob ein Handoff notwendig ist. Dies wird in dem Block 52 gezeigt.
Wenn der gemessene Pilotkanal von der Zielbasisstation über einem
vorbestimmten Schwellenwert liegt, sendet die mobile Teilnehmereinheit
eine Handoff-Anfrage an die Quellenbasisstation, wie in den Blöcken 54 und 56 gezeigt.
Wenn der Pilotkanal von der Quellenstation nicht über dem
vorbestimmten Schwellenwert liegt, fährt die mobile Teilnehmereinheit
fort, die Quellenbasisstation als die versorgende Basisstation zu
behandeln und fährt fort,
die Zielpilotkanalleistung von der Zielbasisstation zu messen, und
vergleicht die Pilotkanalleistung der Quellenstation.
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Nach
dem Empfangen der Handoff-Anfrage von der mobilen Teilnehmereinheit
kommuniziert die Quellenbasisstation 16 die Anfrageinformation
an die Quellenbasisstationssteuerung 14, die dann die weiche
Handoff-Durchführung
einrichtet, wie in dem Block 58 gezeigt. Während des
weichen Handoff-Einrichtungsprozesses
erzeugt die Quellenbasisstationssteuerung 14 dedizierte
weiche Handoff-Verkehrskanalsteuerdaten für eine Verwendung durch die
Zielbasisstation 22, um die Auswahl des gewünschten
dedizierten weichen Handoff-Kanals zu ermöglichen, der der Quellenbasisstationssteuerung 14 zugewiesen
worden ist. Die weichen Handoff-Verkehrskanalsteuerdaten umfassen
Daten, die darstellen, welche der dedizierten weichen Handoff-Teilmengenkanäle für die aktuelle
weiche Handoff-Durchführung
verwendet werden sollen. Diese Verkehrskanalsteuerdaten werden an
das weiche Handoff-Teilsystem der Zielbasisstation über die Kommunikationsverbindung 30 gesendet,
wie in dem Block 60 gezeigt. Das weiche Handoff-Teilsystem 24 überträgt dann
Daten an die mobile Teilnehmereinheit über den ausgewählten dedizierten
weichen Handoff-Kanal durch Verwenden des dedizierten weichen Handoff-Teilmengenkanaltransceivers 36.
Die Quellen-BSCA 14 empfängt decodierte Verkehrskanaldatenrahmen
von der mobilen Teilnehmereinheit über die Zielbasisstation 22 über die
Kommunikationsverbindung 30. Zusätzlich empfängt die BSCA 14 decodierte
Verkehrskanaldatenrahmen von der mobilen Teilnehmereinheit durch
die Quellenbasisstation 16.
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Wie
in dem Block 62 gezeigt, fährt die mobile Teilnehmereinheit
fort, den durch den zweiten Kanalgruppentransceiver 44 der
Zielbasisstation übertragenen
Pilotkanal mit dem von der Quellenbasisstation empfangenen Pilotkanal
auszuwerten, um zu bestimmen, ob der Pilot der Quellenbasisstation
kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Wenn das Pilotsignal
von der Quellenbasisstation unter einen vorbestimmten Schwellenwert
abgefallen ist, wodurch angezeigt wird, dass das Signal von der
Quellenbasisstation nicht länger
für eine
fortgesetzte Kommunikation geeignet ist, kommuniziert die mobile
Teilnehmereinheit eine Anfrage für
ein hartes Handoff, wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist. Die
Quellenbasisstation 16 kommuniziert diese Information an
die Quellenbasissteuerung 14, die dann ein hartes Handoff
durchführt,
wie in dem Block 64 gezeigt, da durch, dass sie die versorgende
Basisstationssteuerung durch die MSC benachrichtigt, dass ein hartes
Handoff stattfinden soll.
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Die
Zielbasisstation erzeugt dann einen Verkehrskanal für ein hartes
Handoff durch Verwenden des zweiten Kanalgruppentransceivers 44 durch
Aufrechterhalten eines konstanten Scramble-Codes, zum Beispiel durch
Verwenden eines konstanten PN-Offsets, und durch Synchronisieren
einer Änderung
in der Spreizspektrumcodierung, wie zum Beispiel eine Änderung
in der Walsh-Codierung, für
eine Verwendung als den harten Handoff-Verkehrskanal. Wie in dem
Block 66 gezeigt, wartet das System dann, wenn ein hartes
Handoff stattfindet, auf zusätzliche
Befehle von einer anderen mobilen Teilnehmereinheit oder der selben
mobilen Teilnehmereinheit, die ein weiches Handoff anfordern.
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Eine
alternative Ausführungsform
zum Ausführen
eines harten Handoffs besteht darin, die Steuerung des dedizierten
weichen Handoff-Verkehrskanals an die Basisstationssteuerung 20 weiter
zu geben, ein Übertragen
des weichen Handoff-Verkehrskanals von dem zweiten Kanalgruppentransceiver 44 zu
beginnen und ein Übertragen
von der Quellenbasisstation 16 und dem dedizierten weichen
Handoff-Transceiver 36 abzubrechen. Das Timing dieser Umschaltung
und Reorganisation der dedizierten weichen Handoff-Teilmenge wird
durch Koordinieren der Basisstationssteuerungen 14 und 20 erreicht.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm einer dedizierten Basisstation eines weichen Handoff-Teilsystems 24,
die mit Teilen einer Standardbasisstation verbunden ist. Eine solche
Konfiguration kann für eine
Verwendung geeignet sein, bei der Verbindungen mit Basisstationen
verschiedener Her steller hergestellt werden. In dieser Konfiguration
verfügt
das weiche Handoff-Teilsystem 24 über seinen eigenen linearen
Leistungsverstärker 70,
der mit dem gemeinsamen Übertragungsantennensystem 40 durch
einen zur Verfügung
stehenden Kombinierer 72 verbunden ist. Das weiche Handoff-Teilsystem 24 leitet seine
Zeit- und Frequenzsynchronisation von einem globalen Positionsbestimmungssystemempfänger 74 ab,
bei dem es sich um einen beliebigen geeigneten, dem Fachmann auf
dem Gebiet bekannten, globalen Positionsbestimmungsempfänger handeln kann.
Die dedizierte Basisstationsausrüstung
des weichen Handoff-Teilsystems 24 erhält ihre Zeit- und Frequenzsynchronisation über einen
Richtkoppler 76, einen Synchronisierungsempfänger 32 und
einen Phase-Locked-Loop 78. Das RF-Signal oder der Verkehrskanal
von dem zweiten Gruppentransceiver werden durch den Richtkoppler 76 abgetastet
und durch den Synchronisierungsempfänger 32 demoduliert,
der einem hochstabilen Oszillator 80 des weichen Handoff-Teilsystems
eine Frequenz- und Phasenreferenz zur Verfügung stellt.
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Der
Oszillator 80 steht mit einer Zwischenfrequenz des Synchronisierungsempfängers 32 in
einer festen Phasenbeziehung. Eine zweite Funktion des Synchronisierungsempfängers 32 besteht
darin, eine Zeitreferenz von dem Phase-Locked-Loop (PLL) 78 zur Verfügung zu
stellen, so dass der GPS-Empfänger 74 eingestellt
werden kann, um mit dem Timing der Zielbasisstation überein zu
stimmen. Der PLL 78 stellt eine feste Phasenbeziehung zwischen
der Frequenz des Oszillators 80 an der Trägerfrequenz
von dem Signal 79 her, um ein Modulationstiming für den weichen
Handoff-Kanaltransceiver 36 zu erhalten. Es sollte eine
Timingvorschiebung/-verzögerung
vorgenommen werden, um Verzögerungen
in den weichen Han doff-Teilsystem 24-Schaltungen gerecht zu werden.
Der Richtkoppler 76 kann entweder vor oder nach dem Kombinierer 72 angeordnet
sein. In beiden Fällen
sollte der Synchronisierungsempfänger 32 die demodulierten
Wellenformen 79 der Verkehrskanäle und/oder des Pilotkanals
von dem zweiten Gruppentransceiver und der dedizierten weichen Handoff-Kanäle in eine
feste Phasenbeziehung bringen, um die erforderliche Timingvorschiebung
abzuschätzen.
Zusätzlich
ist der Synchronisierungsempfänger 32 außerdem konfiguriert,
um die PN-Offset-Information zur Verfügung zu stellen, so dass jede
beliebige Änderung
schnell gefunden werden kann. Der Oszillator 80 stellt
einem weichen Handoff-Sender 81 eine Modulationszeit zur
Verfügung,
so dass die weichen Handoff-Kanäle mit der
zweiten Gruppe von Kanälen frequenzkohärent sind.
Der Sender 81 stellt der ersten Gruppe von dedizierten
weichen Handoff-Kanälen
ein dem Fachmann auf dem Gebiet bekanntes Spreizspektrumcodieren
und ein Scramble-Codieren zur Verfügung.
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5 zeigt
eine alternative gemeinsam installierte Basisstationsanordnung 90,
die angewendet werden kann, wenn eine Standardbasisstation und ein
weiches Handoff-Teilsystem enger koordiniert werden, zum Beispiel
von dem selben Hersteller. Der auf dem Oszillator 92 basierende
Frequenzstandard, der auf dem GPS 94 basierende Zeitstandard
(der globale Positionsbestimmungssystemstandard) und der lineare
Leistungsverstärker
(LPA) 96 können
von der konventionellen Basisstationsschaltung 42, die
die zweite Gruppe von Verkehrskanälen erzeugt, und den zusätzlichen
weichen Handoff-Teilsystem
24-Schaltungen gemeinsam verwendet werden. Eine getrennte Zeiteinstellung
ist für
das gemeinsam installierte weiche Handoff-Teilsystem 24 erforderlich,
um den eindeutigen Verzögerungen
in ihrer Schaltung gerecht zu werden. Wie gezeigt, verwendet das
weiche Handoff-Teilsystem 24 seinen eigenen linearen Leistungsverstärker 70,
kann jedoch, wie zuvor erwähnt,
den selben linearen Leistungsverstärker 96 wie die konventionelle
BTS-Schaltung 42 verwenden. Wie gezeigt, dient eine globale
Positionsbestimmungssystemschaltung 94 in der konventionellen
Basisstationsschaltung als ein Eingang, der durch eine variable
Verzögerung 100 verzögert/vorgeschoben
wird, um die Verzögerungen
in der Synchronisierungsschaltung 34 zu kompensieren. Der Oszillator 92 wird
verwendet, um einen kohärenten Frequenzstandard
für den
LPA 70 abzuleiten.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der weichen Handoff-Steuerungen 28 und 38 (2)
während
einer weichen Handoff-Bedingung darstellt. Der Betrieb beginnt in
dem Block 102, wo eine dedizierte weiche Handoff-Kanallistenanfrage
von der Quellensteuerung 28 an die Zielsteuerung 38 gesendet
wird (2). Die Quellensteuerung 28 prüft, um zu
sehen, ob die weiche Handoff-Listenaktualisierungsnachricht,
wie in dem Block 104 gezeigt, von der Zielsteuerung 38 empfangen worden
ist. Wenn die Aktualisierungsnachricht empfangen worden ist, aktualisiert
die Quellensteuerung 28 ihre weiche Handoff-Liste für die gegebene
Zielbasisstation, die die Nachricht sendete, wie in dem Block 106 gezeigt.
Die Liste umfasst eine Liste freier dedizierter weicher Handoff-Kanäle und eine
Liste aktiver (verwendeter) dedizierter weicher Handoff-Kanäle. Wie
durch den Block 108 gezeigt, wartet die Quellensteuerung 28,
wenn keine zusätzliche
Aktualisierungsnachricht empfangen wird oder wenn die Liste aktualisiert
worden ist, um die maximale Leistungspegelnachricht von der Zielsteue rung 38 zu empfangen,
die die Leistungseinstellung für
den weichen Handoff-Kanal anzeigt. Wenn eine solche Nachricht empfangen
wird, modifiziert die Quellensteuerung 28 die für die weichen
Handoff-Zielkanäle (oder
auf einer Pro-Kanal-Basis)
zugelassene maximale Übertragungsleistung,
so dass sie mit der maximalen Leistungspegelnachricht übereinstimmt,
wie in dem Block 110 gezeigt. In dem Block 112 bestimmt die
Quellenbasisstation, ob der Ruf mit der mobilen Teilnehmereinheit
in eine weiche Handoff-Bedingung mit der Zielbasisstation eintritt.
Wenn ein weiches Handoff stattfinden wird, besetzt die Quellensteuerung 28 einen
freien weichen Handoff-Verkehrskanal aus der Liste der freien Kanäle und benachrichtigt den
mobilen Teilnehmer über
den neuen weichen Handoff-Kanal. Zusätzlich benachrichtigt die Quellensteuerung 28 die
Zielbasisstationssteuerung des neuen weichen Handoff-Kanals. Dies
wird in dem Block 114 gezeigt. Dann wartet die Quellenbasisstation,
um zu sehen, ob der Anruf auf den weichen Handoff-Kanal mit der
in dem Schritt 116 gezeigten Zielbasisstation unterbrochen
worden ist. Wenn der Anruf unterbrochen wird, gibt die Quellensteuerung 28 den
weichen Handoff-Kanal frei und benachrichtigt die mobile Teilnehmereinheit.
Zusätzlich
benachrichtigt die Quellensteuerung 28 die Zielbasisstationssteuerung,
dass der weiche Handoff-Kanal freigegeben worden ist, wie in dem
Block 118 gezeigt. Wenn der Anruf bei der Zielbasisstation
nicht unterbrochen wird oder er unterbrochen worden ist und der
Kanal freigegeben worden ist, bestimmt die Quellensteuerung 28,
ob der Anruf auf der versorgenden Basisstation oder der Quellenbasisstation
unterbrochen wird, wie in dem Block 120 gezeigt. Wenn der Anruf
mit der versorgenden Basisstation unterbrochen wird, be nachrichtigt
die weiche Handoff-Quellensteuerung 28 die Zielbasisstationssteuerung.
Die Zielbasisstationssteuerung sendet einen neuen Verkehrskanal
an die weiche Handoff-Steuerung 28 und die
weiche Handoff-Steuerung 28 benachrichtigt den mobilen
Teilnehmer über
die Verbindungsunterbrechung mit der Serverbasisstation und benachrichtigt den
Teilnehmer über
den neuen Kanal für
die Zielbasisstation. Dies wird in dem Block 122 gezeigt.
Der neue Verkehrskanal kann der weiche Handoff-Kanal sein, so dass
der weiche Handoff-Kanal ein Mitglied der zweiten Gruppe von Kanälen wird.
Ein anderer Kanal sollte dann als ein dedizierter weicher Handoff-Kanal
zugewiesen werden.
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Wenn
die dedizierte weiche Handoff-Teilmenge über keine Kanäle mehr
verfügt,
kann die zweite weiche Handoff-Steuerung 28 den
Verkehr auf einem ausgewählten
dedizierten weichen Handoff-Verkehrskanal frühzeitig beenden und ihn einer mobilen
Teilnehmereinheit zuweisen, die auf einen weichen Handoff-Kanal
wartet. Außerdem
steuert die zweite weiche Handoff-Steuerung 28 die Größe der dedizierten
weichen Handoff-Teilmenge durch Verhandlungen mit der BSCB 20.
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7 zeigt
ein Blockdiagramm einer harten Handoff-Schaltung, die durch den zweiten Gruppenkanaltransceiver 44 verwendet
wird, um einen harten Handoff-Verkehrskanal zu erzeugen. Die auf den
Verkehrskanälen
zu übertragenen
Eingangsdaten 124 werden an einen orthogonalen Codierer 126 weiter
gegeben, der die dem Fachmann auf dem Gebiet bekannten variablen
Walsh-Codes 128 auf die Eingangsdaten 124 anwendet.
Das orthogonale Codieren erzeugt einen geeigneten Spreizcode der Spreizdaten 130,
der dann, wenn gewünscht,
durch einen Verstärkungsblock 132 modifiziert
wird, um ein Gewichten des Codierens zur Verfügung zu stellen, wie zum Beispiel
Leistungsverstärkung
basierend auf einer Geschwindigkeit der mobilen Teilnehmereinheit.
Die Ausgabe wird dann an den Multiplizierer 134 gesendet,
der die Walsh-Code-gespreizten
Daten 130 mit einem Verstärkungswert multipliziert, was
in einer Sequenz der gewichteten Walsh-Codes 136 resultiert.
Die Sequenz der gewichteten Walsh-Codes 136 wird für eine Übertragung über einen
Kommunikationskanal durch den Modulator 138 vorbereitet. Der
Spreizcode ist eine anwenderspezifische Sequenz von Symbolen oder
ein eindeutiger Anwendercode, der bei einer festen Chiprate (zum
Beispiel 3,6864 Megachips pro Sekunde) ausgegeben wird. Zusätzlich werden
die anwendercodespreizcodierten Chips durch ein paar kurzer Pseudozufalls(PN)-Codes
gescrambled, um eine I-kanal- und Q-kanalcodegespreizte Sequenz 142 zu
erzeugen. Die Pseudozufallscodes sind konstant und werden durch
einen konstanten Pseudozufallscodegenerator 140 erzeugt,
während
die Walsh-Codes variabel sind. Die modulierten Signale werden dann
aufwärtsgewandelt und
schließlich
durch den Aufwärtswandler 144,
wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt, übertragen.
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Wie
der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, wird das selbe Antennensystem
verwendet, um sowohl die dedizierten weichen Handoff-Verkehrskanäle als auch
orthogonal bezogene Standardverkehrskanäle einschließlich Pilot-
und Synchronisationskanäle
zu übertragen,
um zu helfen sicherzustellen, dass die dedizierten weichen Handoff-Kanäle die selbe
Qualität
haben, wie ein nachfolgend nach einem harten Handoff verwendeter
Verkehrskanal. Das System verwendet einen Pilot der Zielbasisstation
als eine Zeitreferenz für
die dedizierten weichen Handoff-Kanäle. Zusätzlich sind die weichen Handoffs ein
Gegenstand von Zielverkehrskanälen,
die für ein weiches
Handoff dediziert sind, und werden einem spezifischen Quellenbasisstationssteuerungssystem
zugewiesen.
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Es
ist klar, dass ein weiches Handoff-Teilsystem geeigneter weise in
benachbarten Basisstationen entlang eines Saumes eingesetzt werden
sollten, so dass, wenn eine mobile Teilnehmereinheit in sowohl die
eine als auch die andere Richtung reist, eine ähnliche weiche Handoff-Steuerung
erreicht wird. Außerdem
kann eine Basisstation entlang einer selben Seite eines Saumes wünschen,
ein weiches Handoff mit einer anderen Basisstation auf der selben
Seite des Saumes zu ermöglichen.
Es ist daher klar, dass dem Fachmann auf dem Gebiet die Implementierung
anderer Variationen und Modifikationen der Erfindung in ihren verschiedenen
Aspekten in den Sinn kommt und dass die Erfindung nicht durch die
beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist.