JP3930055B2

JP3930055B2 - Method and apparatus for performing handoff between communication systems having different multiple access schemes

Info

Publication number: JP3930055B2
Application number: JP54805498A
Authority: JP
Inventors: ロッシュ，ジェイソン・ヘインズ
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1997-05-05
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: GB2339999B; BR9808711A; FR2763195B1; CA2288713A1; FI19992388A; IL132358A0; DE19819423B4; GB9925859D0; CN1129342C; KR100343090B1; CN1255225A; SE517614C2; FR2763195A1; JP2001524289A; SE9904021L; GB2339999A; DE19819423A1; KR20010012229A; SE9904021D0; CA2288713C

Description

発明の分野
本発明は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、異なる多元接続方式を有するセルラ通信システム間でハンドオフを実施するための改善された方法およびシステムに関する。
発明の背景
無線周波数スペクトラムの利用および再利用を最大にするため、ワイヤレス通信システムは、複数のユーザが通信資源（communication resources）に同時に、あるいはほぼ同時にアクセスすることを可能にするさまざまな方式を採用する。例えば、セルラ電話システムでは、多くのセルラ加入者は、多元加入者接続を可能にするさまざまなエア・インタフェース（air interface）を介して有線（wireline）通信資源（すなわち、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ））へのアクセスが許される。
多元接続方式（multiple access scheme）とは、送信または受信時間，チャネル周波数，チャネル帯域幅，チャネル符号，送信または受信位置などの組み合わせを割り当てることにより、無線周波数スペクトラムなどの通信資源を供給するための一連の規則として定めることができる。周知の多元接続方式の例には、ＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone System），ＮＡＭＰＳ（Narrowband AMPS），ＴＡＣＳ（Total Access Communication System），ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications），ＴＤＭＡ（時分割多元接続：Time Division Multiple Access），ＣＤＭＡ（符号分割多元接続：Code Division Multiple Access）がある。これらの多元接続方式の多くは、ＣＴＩＡ（Cellular Telecommunications Industry Association），ＴＩＡ（Telecommunication Industry Association）および他の規格団体によって配布される業界規格において十分文書化されている。一例としては、符号分割多元接続セルラ通信システム用の規格ＩＳ−９５がある。
より新しい多元接続方式が採用されると、新たな多元接続システムのカバー・エリア（coverage area）は、異なる多元接続方式を利用する旧来の確立された通信システムほど一般に普及していない。従って、新たな多元接続方式を利用する加入者により広い通信サービス・エリアを提供するため、加入者が新たな多元接続システムからサービスを受けることができ、しかも新たな多元接続システムのカバレッジ外に移動すると、加入者ユニットが旧来のあるいは別の多元接続システムと通信できるように、デュアル・モード加入者ユニットが開発されている。
第１図を参照して、第１多元接続方式を採用する通信システムのカバレッジと、第２多元接続方式を採用する通信システムのカバレッジとの間の典型的な関係を示す。具体的には、第１図のセルラ・カバー・エリア２０は、六角形のセル２２で示された符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式と、わかりやすいように、円形のセル２４で示された別の多元接続（ＭＡ）方式とを利用するセルラ・システムを示す。ＣＤＭＡセル２２によってカバーされるエリアと、別ＭＡによってカバーされるエリアとの間の境界は、太い線で表される境界線２６によって示される。
加入者２８がＣＤＭＡセル２２間で移動すると、ＣＤＭＡ基地局コントローラ３０はＣＤＭＡセル２２間のハンドオフを監視あるいは管理する。同様に、加入者２８が別ＭＡセル２４間を移動すると、別ＭＡ基地局コントローラ３２は別ＭＡセル２４間のハンドオフを監視あるいは管理する。ハンドオフとは、あるセルの通信から別のセルの通信にトラヒック・チャネルを切り換えるための、セルラ通信システムにおけるプロセスのことである。
本発明によって解決される問題は、第１ＭＡを利用する通信システムが、第２ＭＡを利用する通信システムに加入者をハンドオフすることを希望するときに生じる。この問題は、第１図において、加入者２８がＣＤＭＡセル２２から、境界線２６を超えて、別ＭＡセル２４に移動するときに生じる。また、例えば、第１ＭＡ通信システムが、第１ＭＡ通信システムによってカバーされるエリア内のカバレッジを有する別ＭＡセル２４に加入者２８をハンドオフすること希望するときに、加入者２８が境界線２６を超えなくても問題が生じる。
従来技術では、例えば、第１ＭＡがＣＤＭＡである場合、加入者２８がＣＤＭＡカバレッジの端部（すなわち、境界線２６）に近づいていることをＣＤＭＡ基地局コントローラ３０に警報するために、パイロット・ビーコン（pilot beacon）３４が用いられる。本明細書では、パイロット・ビーコン３４とは、第１ＭＡ、すなわち、ハンドオフの元（source of handoff）であるＭＡにおいて定められ、あるいはこの第１ＭＡにおける構成要素によって一般に受信される送信信号のことである。例えば、ＣＤＭＡが元ＭＡである場合、パイロット・ビーコン３４はパイロット・チャネル・ビーコンであり、それにより境界線２６の外および隣接する別ＭＡセル２４は別のＣＤＭＡセル２２のようにみえる。これは、加入者２８がＣＤＭＡＩＳ−９５の規則に従って、パイロット・ビーコン３４の存在および強度をＣＤＭＡ基地局コントローラ３０に報告し、そのためＭＡ基地局コントローラ間通信リンク（inter-MA base station controller communication link）３６を介して、別ＭＡ基地局コントローラ３２とのハンドオフを取り決めることができる。より詳細な説明については、１９９７年１月１４日に発行された米国特許第５，５９４，７１８号を参照されたい。
境界線２６の隣接および外のセルにパイロット・ビーコン３４を入れることには、多くの問題がある。まず第１に、高価である。各パイロット・ビーコン３４は、適切な構造上に装着されたアンテナに結合された送信機を必要とする。
第２に、通信システムの複雑さを増加させる。ＣＤＭＡパイロット・ビーコンは、システムの残りの部分と同期させ、固有のタイミング・オフセットで識別しなければならない。また、パワー・レベルを適切に設定しなければならない。
第３に、余分なアンテナ・サイトを賃借あるいは購入しなければならない。これらのサイト取り決めは、競争相手の塔のスペースを巡ってセルラ・システム競争相手との交渉を必要とすることがある。
第４に、パイロット・ビーコンは、別のライセンシーによって同一無線周波数帯域で運用されるシステムのノイズ・フロア（noise floor）に追加することがある。
第５に、第１ＭＡ通信システムまたは元ＭＡ通信システムによって測定されるパイロット・ビーコンは、第２ＭＡ通信システムを利用する無線周波数リンクの通信品質の良好な指標とはならないことがある。すなわち、同一位置にあるＡＭＰＳから送信され、加入者位置において測定されたＣＤＭＡパイロット・ビーコンの信号品質は、同一加入者位置におけるＡＭＰＳ信号品質に正確に対応しないことがある。つまり、ＡＭＰＳ信号はフェージングを受ける可能性があるが、ＣＤＭＡパイロット・ビーコンはフェージングを受けない。これは、ある周波数上のＣＤＭＡパイロット信号と、別の周波数上のＡＭＰＳ信号との間の伝搬の相違によって生じることがある。
異なるＭＡシステム間のハンドオフのためにパイロット・ビーコンに代わる方法として、ブラインド・ハンドオフ（blind handoff）、すなわち、第２ＭＡ通信システムにおけるトラヒック・チャネル状態があらかじめわかっていないハンドオフ、がある。この代替方法では、呼の欠落（dropped call）が生じやすい。また、２つ以上のセルにおいて、第２ＭＡ通信システムがトラヒック・チャネルを扱う場合、どちらが良好なハンドオフ候補かについて理知的な選択はない。
上記の理由のため、異なる多元接続方式を有する通信システム間でハンドオフを実施するための改善された方法および装置が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
本発明の特性である考えられる新規な特徴は、請求の範囲において規定する。ただし、本発明自体、ならびにその好適な利用形態，更なる目的および利点については、添付の図面を併読して、一例としての実施例の以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されよう。
第１図は、従来技術より、２つのシステム間のハンドオフがパイロット・ビーコンを利用するところの、２つの異なる多元接続方式を利用する２つの通信システムによって与えられるサンプル・カバー・エリアを示す。
第２図は、本発明の方法およびシステムにより、異なる多元接続通信システム間でハンドオフを実施するための装置のハイレベルな構成図である。
第３図は、本発明の方法およびシステムにより、異なる多元接続通信システム間でハンドオフを実施するための装置の別の実施例を示す。
第４図は、本発明の方法およびシステムにより、別ＭＡ通信システムとのハンドオフを実施するための符号分割多元接続システムのハイレベルな構成図を示す。
第５図は、本発明の方法およびシステムを実施する上で利用できる信号特性測定回路の第１実施例のより詳細なブロック図である。
第６図は、本発明の方法およびシステムを実施する上で利用できる信号特性測定回路の第２実施例を示す。
第７図は、本発明により、別ＭＡ通信システムとのハンドオフを実施する方法を示すハイレベルな論理フローチャートである。
第８図は、本発明による加入者ユニット初期化のプロセスを示すより詳細なフローチャートである。
第９図は、本発明により、別ＭＡ通信システムにおいて信号特性を測定するプロセスを示すより詳細なフローチャートである。
第１０図は、本発明により、別ＭＡ通信システムにおいて信号特性を測定するように受信機を構築するプロセスを示すより詳細なフローチャートである。
発明の詳細な説明
ここで図面を参照して、特に、第２図を参照して、本発明の方法およびシステムにより異なる多元接続通信システム間でハンドオフを実施するための装置のハイレベルな構成図を示す。図示のように、一般に加入者ユニット５０は、第１多元接続トランシーバ５２および第２多元接続トランシーバ５４によって構成され、両方のトランシーバはアンテナ５６に結合される。第１ＭＡトランシーバ５２は、第１多元接続方式を利用して第１通信システム内のセルと通信するように適応される。同様に、第２ＭＡトランシーバ５４は、第２多元接続方式を利用して第２通信システム内のセルと通信するように適応される。送信信号を受信信号と区別するために、適切なデュプレクサ（duplexer）（図示せず）を利用してもよい。第１ＭＡトランシーバ５２の周波数は局所発振器５８によって制御され、第２ＭＡトランシーバ５４に周波数は局所発振器６０によって制御される。両方の局所発振器５８，６０は、制御回路６２からのコマンドまたは信号によって、選択された周波数に設定できる。
また、第２図の実施例には、第２ＭＡ測定回路６４が図示されており、この第２ＭＡ測定回路６４は、アンテナ５６に結合された入力と、制御回路６２に結合された測定出力とを有する。また、第２ＭＡ測定回路６４は、制御ラインを介して制御回路６２から制御信号を受信する。
第１ＭＡトランシーバ５２を再度参照して、ダウンリンク・トラヒック６６は第１ＭＡトランシーバ５２から出力され、制御回路６２およびクロック６８に結合してもよい。ダウンリンク・トラヒック６６は、制御情報，クロックまたは同期情報および音声データもしくは図示しない加入者ユニット内の回路によって処理するための他のデータを含んでもよい。
アップリンク・トラヒック７０は、第１ＭＡトランシーバ５２の入力信号である。アップリンク・トラヒック７０は、音声または他の加入者データならびに制御回路６２からの制御情報を含んでもよい。
第２ＭＡトランシーバ５４は、同様に、ダウンリンク・トラヒック７２用の出力と、アップリンク・トラヒック７４用の入力とを含んでもよい。ダウンリンク・トラヒック６６，７２およびアップリンク・トラヒック７０，７４はともに、セルラ加入者ユニットの技術分野で周知な方法で、図示しない加入者ユニット５０の部分において処理され、音声またはコンピュータ・データ通信サービスのいずれかを提供する。
動作時に、加入者ユニット５０は、トランシーバ５２を介して第１多元接続通信システム内のセルと通信する。加入者ユニット５０は、局所発振器５８から設定あるいは導出される特定の周波数に第１ＭＡトランシーバ５２を同調するように指示される。周期的に、制御回路６２は、第２多元接続通信システム内のトラヒック・チャネルに切り換え、あるいはハンドオフするためのプロセスを開始する命令を受信できる。このような命令が受信されると、制御回路６２は、第２ＭＡ通信システムからの信号の信号特性を第２ＭＡ測定回路６４に測定させる。このような信号特性は、一般に信号強度（signal strength）である。第２ＭＡ信号特性は、第１ＭＡ通信システムと第２ＭＡ通信システムとの間でハンドオフが成功できるかどうかを判定するために測定される。第２ＭＡ信号の測定は、一般に、クロック６４による所定の時間で行われ、好ましくは、ダウンリンク・トラヒック６６またはアップリンク・トラヒック７０の中断を避ける時間にて行われる。第２ＭＡ測定回路は、特性測定の信号を制御回路６２に報告する。次に、制御回路６２は、アップリンク・トラヒック７０および第１ＭＡトランシーバ５２を介して第２ＭＡ信号特性測定を第１ＭＡ基地局コントローラに報告すべきか、およびどのようにして報告するかを判定する。
第２ＭＡ測定回路６４の測定回数は局所発振器６０の周波数によって制御され、この周波数は制御回路６２によって設定できる。
第１ＭＡ通信システムにおける基地局コントローラによって第２ＭＡ信号測定の報告が受信されると、基地局コントローラは第２ＭＡ通信システムへのハンドオフが適切であり成功することを判定できる。あるいは、このハンドオフ判定は、加入者ユニットによって行うことができ、この場合、加入者は第１ＭＡ基地局コントローラにハンドオフを予定するように要求する。
第２ＭＡ通信システムへの加入者ハンドオフは、アンテナ５６および第１ＭＡトランシーバ５２を介して受信されるコマンドによって開始される。合意した時間にて、制御路６２は加入者ユニット５０におけるダウンリンク・トラヒックおよびアップリンク・トラヒックを第１ＭＡトランシーバ５２から第２ＭＡトランシーバ５４に切り換え、それにより第１ＭＡ通信システムから第２ＭＡ通信システムへのハンドオフを完了する。
ここで第３図を参照して、本発明の方法およびシステムにより、異なる多元接続通信システム間でハンドオフを実施するための装置の別の実施例を示す。本実施例では、第２多元接続通信システムからの信号の測定は、第２ＭＡトランシーバ８０によって行われる。このような測定は、多くのＡＭＰＳトランシーバに内蔵されるようなＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicator）で実施される。第２ＭＡ信号特性測定を正しく行うため、制御回路６２は制御情報を第２ＭＡトランシーバ８０に渡すことができる。このような制御情報には、利得設定，周波数，周波数範囲，測定される多元接続信号の種類，タイムスロット情報および第２ＭＡ信号測定のタイミングが含まれる。
また、第３図の実施例は、単一の局所発振器８２を含む。従って、第１および第２ＭＡ通信システムの両方のトランシーバ５２，８０は、同じ局所発振器８２を共用し、この局所発振器８２は、制御回路６２の制御下にある。局所発振器８２は、ダウンリンク・トラヒック６６またはアップリンク・トラヒック７０を著しく中断せずに、第２ＭＡ信号特性が測定できるように、２つの周波数間で高速に切り換え、かつ短時間で整定できなければならない。
ここで第４図を参照して、本発明の方法およびシステムにより、別通信システムとのハンドオフを実施するための符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムのハイレベルな構成図を示す。図示のように、加入者ユニット９０は、ＣＤＭＡおよび別ＭＡ通信システムの両方におけるセルから信号を送受信するためのアンテナを含む。この例では、別ＭＡ通信システムは、ＣＤＭＡとは異なる多元接続方式を利用する通信システムである。ＣＤＭＡ受信機９２は、ダウンコンバータ９４，利得制御９６，フィルタ９８，アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１００，逆拡散器（despreader）１０２およびＣＤＭＡ復調器１０４を含む、ＣＤＭＡダウンリンク・トラヒック経路を含む。
ダウンコンバータ９４は、アンテナ５６における無線周波数信号から、利得制御９６に送られるさらに低い中間周波数への周波数変換を行う。局所発振器１０８は、ダウンコンバータ４４用の入力基準周波数を与える。
利得制御９６は、制御回路１１０からの信号の制御下で動作する可変利得増幅器で構築できる。
Ａ／Ｄコンバータ１００は、アナログ信号を、離散的な時間でサンプリングされたデジタル・ワードに変換する。
このようなデジタル・ワードは逆拡散器１０２に入力され、ここで通常のＣＤＭＡ動作時には、デジタル・ワードは逆拡散符号源（despreading code source）１１２からの逆拡散符号で乗算される。
本発明の重要な態様に従って、逆拡散器信号１１４は、制御回路１１０の制御下で逆拡散器信号セレクタ１１６によって選択される。逆拡散符合源１１２が逆拡散器信号を与えるべく選択されると、逆拡散器１０２の出力はＣＤＭＡ復調器１０４に送られ、このＣＤＭＡ復調器１０４は通常のＣＤＭＡ復調モードで動作するためにＣＤＭＡダウンリンク・トラヒック信号１０６を与える。測定モードでは、逆拡散器信号セレクタ１１６は、別信号源１１８から逆拡散器信号１１４を選択する。従って、別信号源１１８からの信号が逆拡散器１０２に入力されると、逆拡散器１０２の出力は信号特性測定回路１２０に送られる。信号特性測定回路１２０によって生成された信号特性値１２２は、制御回路１１０に入力される。信号特性測定回路１２０の２つの実施例について、第５図および第６図を参照して以下で説明する。
また、制御回路１１０に入力を与えるものには、基準レベル１２４，制御信号１２６，クロック１２８および、任意として、別ＭＡトランシーバ１３２からの測定信号１３０がある。
ＣＤＭＡ送信機１３４は、ＣＤＭＡアップリンク・トラヒック１３６を送信するためアンテナ５６に結合される。また、ＣＤＭＡ送信機１３４は、制御回路１１０の信号の制御下で動作する。
別ＭＡトランシーバ１３２は、別ＭＡ方式の規則に従って、ダウンリンク・トラヒック１３８を受信し、かつアップリンク・トラヒック１４０を送信するためアンテナ５６に結合される。別ＭＡトランシーバ１３２は、制御回路１１０からの信号の制御下で動作する。このような制御信号は、別ＭＡトランシーバ１３２の周波数，別ＭＡトランシーバ１３２によって利用されるＭＡの種類，別ＭＡトランシーバ１３２を介して送受信されるダウンリンク・トラヒック１３８およびアップリンク・トラヒック１４０への切り換えの厳密なタイミングならびに他の同様な制御を制御できる。
動作時に、制御回路１１０は別ＭＡ通信システムへのハンドオフ手順を開始するため、ＣＤＭＡダウンリンク・トラヒック１０６を介してコマンドを受信する。ただし、ハンドオフを行う前に、ＭＡ通信システムからの信号の測定が行われ、ＣＤＭＡ基地局コントローラに報告される。第４図に示す実施例では、ＣＤＭＡ受信機９２は２つのモード、すなわち、通常ＣＤＭＡ復調モードと、別ＭＡ信号測定モードで動作する。
通常ＣＤＭＡ復調モードでは、逆拡散器信号セレクタ１１６は、逆拡散器１０２に入力される逆拡散器信号１１４用の逆拡散符合源１１２からの信号を選択する。このモードでは、通常のＣＤＭＡダウンリンク・トラヒック１０６がＣＤＭＡ復調器１０４によって出力される。このようなＣＤＭＡダウンリンク・トラヒック１０６は、制御信号１２６およびタイミング信号またはキュー（queues）を含むことができ、これらはそれぞれ制御回路１１０およびクロック１２８に入力される。
別ＭＡ信号測定モードでは、逆拡散器信号セレクタ１１６は、逆拡散器１０２に入力される逆拡散器信号１１４用の別信号源１１８からの信号を選択する。逆拡散器１０２の出力は、別ＭＡシステムからの信号の信号特性を測定するために、信号特性測定回路１２０によって用いられる。信号特性値１２２、すなわち測定の結果は、制御回路１１０に入力され、基準レベル１２４から呼出される、あるいは基準レベル１２４によって計算される基準レベルと比較できる。合意された報告条件に基づいて、制御回路１１０はこのような比較をＣＤＭＡ送信機１３４を介してＣＤＭＡ基地局コントローラ３０（第１図参照）に報告する。ハンドオフ判定に関連するデータが収集されると、加入者ユニット,基地局コントローラまたは他の場所のいずれかで、ハンドオフのための判定が行われ、この判定を行う特定の場所または機能ユニットは、システム設計者に任される。
通信システム間でハンドオフを実施するように指示されると、加入者ユニット９０は、ＣＤＭＡダウンリンク・トラヒック１０６およびＣＤＭＡアップリンク・トラヒック１３６を利用することから、別ＭＡダウンリンク・トラヒック１３８および別ＭＡアップリンク・トラヒック１４０を利用することに切り換える。
ここで第５図を参照して、本発明の方法およびシステムを実施する上で利用できる信号特性測定回路の第１実施例のより詳細なブロック図を示す。図示のように、信号特性測定回路１２０は、狭帯域フィルタ１５０，パワー測定機能１５２および積分器１５４を含む。従って、信号特性測定回路１２０の出力は、ある時間期間で積分した被推定パワー・レベルとなる。このようなパワー・レベル値は、制御回路１１０において基準レベルと比較できる。信号特性測定回路１２０が単一のＡＭＰＳ通信システム・チャネルからの信号を測定する場合、狭帯域フィルタ１５０は、３０ｋＨｚであるＡＭＰＳチャネルの帯域幅に同調できる。
ここで第６図を参照して、本発明の方法およびシステムを実施する上で利用できる信号特性測定回路の第２実施例を示す。図示のように、信号特性測定回路１２０のこの第２実施例は、広帯域フィルタ１５６および周波数解析回路１５８を含む。動作時に、広帯域フィルタ１５６は、例えば、いくつかのＡＭＰＳチャネルをカバーする周波数範囲を受信するように設定できる。周波数解析回路１５８は、濾波された信号に対してフーリエ変換を実行するために利用できる。このようなフーリエ変換は、複数のＡＭＰＳ基地局からの複数のＡＭＰＳ周波数を示すことができ、そのうち任意の一つをＣＤＭＡシステムからＡＭＰＳシステムへのハンドオフの宛先基地局（destination base station）として選択できる。
第５図または第６図に示す信号特性測定回路１２０による測定の前に、利得制御９６（第４図を参照）において適切な利得を設定することが必要なことがある。どの測定回路が用いられるか、およびどの多元接続システムを測定するかに応じて、制御回路１１０は、有効な測定を行うことができるように、適切な方法で利得制御９６を設定できる。
ここで第７図を参照して、本発明により、別通信システムとのハンドオフを実施する方法を示すハイレベルな論理フローチャートを示す。図示のように、プロセスはブロック２００から開始し、次いでブロック２０２に進み、ここでプロセスは加入者ユニットを初期化する。この初期化プロセスは、基地局コントローラと加入者ユニットとの間でパラメータを転送し、プロトコルのニゴシエーションを行う。このような初期化プロセスについては、第８図を参照して以下でさらに詳しく説明する。
次に、加入者ユニットは、ブロック２０４に示すように、別多元接続通信システムからの信号の信号特性を測定する。このような測定は、第３図に示すように、加入者ユニット内の別ＭＡトランシーバによって、あるいは第２図に示すように、加入者ユニット内の別ＭＡ測定回路によって行うことができる。別ＭＡ信号を測定するさらに別の方法では、第４図に示すように現ＭＡ受信機を利用し、ここでＣＤＭＡ受信機は、ＡＭＰＳなどの別ＭＡにおいて信号を測定するように再構築できる。
別ＭＡ信号を測定した後、加入者ユニットは、任意で、ブロック２０６に示すように、現ＭＡ通信システムからの信号の信号特性を測定する。ある通信システムでは、現ＭＡシステムからの信号の信号特性はハンドオフ判定に無関係なので、このステップはなくてもよい。ただし、あるシステムは、別ＭＡからの信号の信号特性を、現ＭＡからの信号の信号特性と比較するように設計されることがある。
適切な信号測定を行った後、加入者ユニットは、ブロック２０８に示すように、これらの信号特性測定を基地局コントローラに報告する。信号特性測定を報告するための条件は、ブロック２０２における初期化手順中にニゴシエーションしてもよい。特定の閾値を超える場合、一部の測定のみが報告されることがあり、ここで信号特性報告の不在は、閾値以下の値の測定と解釈される。
なお、ブロック２０８のステップは、システムが加入者にいつどこでハンドオフするのかを判断させるように設計される場合は、必要ないこともあり、この場合、加入者は信号測定値を報告する代わりに、ハンドオフするように要求する。
すべての信号特性測定が現ＭＡ基地局コントローラに報告された後、プロセスは、ブロック２１０に示すように、別ＭＡ通信システムへのハンドオフを試みるべきかどうかを判断する。何らかの理由により、ハンドオフの試みを行うべきでない場合、プロセスはブロック２０４に反復的に戻って、信号測定を更新する．現ＭＡ通信システムから別ＭＡ通信システムへハンドオフを行うべきとシステムが判断した場合、プロセスは、ブロック２１２に示すように、別ＭＡシステムが加入者トラヒックを受け入れることができるかどうかを判断する。
別システムが加入者トラヒックを受け入れることができない場合、プロセスはブロック２０４に反復的に戻って、ここで測定は更新される。別ＭＡ通信システムが加入者トラヒックを受け入れることができる場合、プロセスは、ブロック２１４に示すように、別ＭＡ通信システムとのハンドオフを調整する。このステップは、ＭＡ基地局コントローラ間通信リンク３６（第１図参照）を介して、現ＭＡ基地局コントローラと別ＭＡ基地局コントローラとの間の通信によって行うことができる。ハンドオフの調整は、別ＭＡ通信システムにおけるチャネルの宛先周波数（destination frequency）およびハンドオフを行う特定の時間などのパラメータを含んでもよい。
ハンドオフを調整した後、プロセスは、ブロック２１６に示すように、現ＭＡ通信システムから別ＭＡ通信システムへの加入者ハンドオフを実施する。任意のセルラ通信システムのセル間のハンドオフと同様に、異なるＭＡを有する通信システム間のハンドオフは、加入者トラヒック・チャネルが著しく中断されることがないように迅速に行うべきである。
第１ＭＡを有する通信システムから第２ＭＡを有する通信システムへのハンドオフを実施するプロセスは、ブロック２１８において終了する。
ここで第８図を参照して、本発明により、加入者ユニットを初期化するプロセスを示すより詳細なフローチャートを示す。図示のように、初期化手順はブロック３００から開始し、次いでブロック３０２に進み、ここでプロセスは別ＭＡ通信システム・タイプを加入者に送信する。このステップは、加入者ユニットがもう一つの別通信システム・タイプにのみハンドオフするように設計されている場合には暗示的である。別通信システム・タイプは、例えば、ＡＭＰＳシステム，ＴＤＭＡシステム，ＧＳＭシステムまたは任意の他の標準化された多元接続システムを指定してもよい。
別ＭＡ通信システム・タイプを受信した後、プロセスは、ブロック３０４に示すように、別ＭＡ通信システムによって用いられる周波数リストまたは周波数範囲を送信する。周波数リストは、例えば、ＡＭＰＳシステム内の各基地局において利用される制御チャネルの周波数のリストを含んでもよい。あるいは、周波数範囲を指定してもよく、ここでこの範囲内のいくつかの周波数の信号強度または他の信号特性が基地局コントローラに報告できる。
次に、加入者ユニットは、ブロック３０６に示すように、別ＭＡ通信システムからの信号の測定を報告するための報告条件を受信する。このような報告条件は、閾値以下になる別ＭＡからの信号特性を報告しない命令を含んでもよい。従って、報告要求に対する応答の不在は、合意した閾値以下の値の測定として、基地局コントローラによって解釈できる。このような報告条件の理由は、加入者ユニットと基地局コントローラとの間の報告トラヒックを低減するためである。
その後、プロセスは、ブロック３０８に示すように、現ＭＡ通信システムと別ＭＡ信号測定のタイミングをニゴシエーションする。このようなニゴシエーションの結果、測定は所定の時間間隔で行うことができ、あるいは要求時にのみ測定を行うことができる。
そして、初期化プロセスはブロック３１０に示すように終了する。
ここで第９図を参照して、本発明の方法により、別ＭＡ通信システムにおいて信号特性または信号を測定するプロセスを示すより詳細なフローチャートを示す。図示のように、プロセスはブロック４００から開始、次いでブロック４０２に進み、ここでプロセスは、別ＭＡ通信システムからの信号の信号特性を測定する時間であるかどうかを判定する。測定を行う時間でない場合、プロセスは、測定を行う時間になるまで反復的に繰り返す。測定を行う時間は、所定の間隔で設定しても、あるいは現ＭＡ通信システムにおける基地局の要求に応じてのみ設定してもよい。別ＭＡ通信システム測定を行う時間は、第８図を参照して説明したように、初期化手順中にニゴシエーションしてもよい。
別通信システムからの信号の信号特性測定を行う時間の場合、プロセスは、ブロック４０４に示すように、別ＭＡ信号測定のために加入者ユニットを構築する。本発明のある実施例では、この構築プロセスは、測定を行うように信号特性回路１２０を準備し、また測定回路が有効な測定を行うように各フィルタおよび利得調整を設定してもよい。この加入者構築プロセスについては、以下の第１０図を参照してさらに詳しく説明する。
次に、プロセスは、ブロック４０６に示すように、別ＭＡ通信システムからの信号の信号特性を測定する。好適な実施例では、この信号特性は信号強度である。加入者ユニットのアーキテクチャに応じて、信号測定は、現ＭＡ復調器の特殊構築で行っても、あるいは別ＭＡ信号を受信する専用受信機で行っても、あるいは別ＭＡトランシーバの受信部で行ってもよい。これらさまざまな加入者アーキテクチャについては、第２図ないし第４図を参照して説明した。
信号特性測定を行った後、プロセスは、ブロック４０８に示すように、現ＭＡ通信システムにおける通常動作のために加入者ユニットを再構築する。信号特性を測定するために用いられる回路が現ＭＡトランシーバから完全に独立していない場合、ブロック４０４とブロック４０８との間の時間期間は、加入者トラヒックが著しく中断しないように最小限に抑えるべきである。
現ＭＡ通信システムにおける通常復調のために加入者ユニットを再構築した後、プロセスは、ブロック４１０に示すように、別ＭＡ信号測定が有効であったかどうかを判定する。測定が有効であった場合、プロセスは、「戻る」ブロック４１２に示すように終了する。あるいは、測定が良好でなかった場合、プロセスは、ブロック４１４に示すように、フィルタおよび利得設定などの測定構築パラメータを調整する。その後、プロセスは、別の測定時間を待つためにブロック４０２に反復的に戻る。明白な理由のため、加入者ユニットは、測定を行う次の機会を待つ間、通常動作に戻される。
ここで第１０図を参照して、本発明の方法により、別ＭＡ通信システムにおいて信号特性を測定するように受信機を構築するプロセスを示すより詳細なフローチャートを示す。図示のように、プロセスはブロック５００から開始し、次いでブロック５０２に進み、ここでプロセスは、符号分割多元接続の通話および聴取、すなわち変調および復調、を中断する。なお、第１０図について説明されるプロセスは、第４図に示すＣＤＭＡ受信機のような、別ＭＡ通信システムからの信号の信号特性測定を行うために用いられるＣＤＭＡ受信機に特に関することに留意されたい。
次に、プロセスは、ブロック５０４に示すように、別ＭＡ通信システム周波数を受信するため局所発振器周波数を設定する。このステップは、第４図に示す加入者ユニット９０における制御回路１１０からの制御信号によって、局所発振器１０８を設定するために利用できる。
局所発振器を設定した後、プロセスは、ブロック５０６に示すように、別ＭＡ通信システムから信号を受信するために信号利得およびフィルタを設定する。同様に、制御回路１１０は、別ＭＡ通信システムからの信号を測定する準備として、利得制御９６およびフィルタ９８に信号を送ってもよい。
なお、ステップ５０４および５０６は、別ＭＡシステムからの信号を受信するために同調器を構築することであってもよい。このような同調器は、第４図における参照番号１４２で示される。次に、プロセスは、ブロック５０８に示すように、ＣＤＭＡ逆拡散器で用いるために別逆拡散信号を選択する。第４図を参照して、このステップは、逆拡散器信号１１４が別信号源１１８から来るように逆拡散器信号セレクタ１１６を別信号源位置に切り換えることによって達成できる。別信号源１１８は、一連の「０」または「１」でもよく、これは逆拡散器１０２における逆拡散動作を中断する一定値の信号となる。
別逆拡散信号を選択した後、プロセスは、ブロック５１０に示すように、別ＭＡ信号特性測定回路をイネーブルする。このステップは、レジスタをクリアするか、あるいは信号特性測定回路１２０をリセットすることによって達成される。その後、構築プロセスはブロック５１２に示すように終了する。
第３図に示すようなアーキテクチャを有する加入者ユニットを構築する場合、構築プロセスは、ブロック５０２，５０４，５０６を実行してから、ブロック５１０に進み、第２ＭＡトランシーバ８０内の測定回路をイネーブルできる。第２図に示すアーキテクチャを有する加入者ユニットでは、測定構築プロセスは、ステップ５０６を実行してから、ステップ５１０に飛んで、第２ＭＡ測定回路６４で測定を行うことができる。局所発振器を設定することは、測定回路が独立した局所発振器６０を利用するので必要ない。
要するに、上記の発明は、第１多元接続通信システムから第２多元接続通信システムへのハンドオフを可能にし、ここでデュアル・モード加入者ユニットは、加入者ユニットにおいて第２多元接続システムからの信号を測定することによってハンドオフを支援する。第１多元接続通信システムのＭＡ方式において信号を送信する複数のパイロット・ビーコンは必要なく、そのためシステム間ハンドオフを可能にするために必要なインフラストラクチャのコストは低減される。
上記の具体的な例のいくつかは、ＣＤＭＡシステムからＡＭＰＳシステムに加入者ユニットをハンドオフすることに関するが、本発明の原理および基本的なアーキテクチャは、任意のＭＡ通信システムから任意の別のＭＡ通信システムにハンドオフを実施するために利用できる。
別ＭＡ信号特性を測定するさまざまな手段について、独立した測定回路を利用する加入者システム，異なるＭＡ用のトランシーバ間で局所発振器回路を共用する加入者ユニット，および別ＭＡ通信システムからの信号の信号特性を測定するために再構築したＣＤＭＡ受信機を利用する加入者ユニットを含め、説明してきた。このようなＣＤＭＡ受信機は、逆拡散動作が中断され、かつ逆拡散器を通過する別信号が、狭帯域にてパワーを積分することにより、あるいは広帯域周波数スペクトラムを解析することにより解析できるように設定できる。
本発明のある実施例では、別信号源１１８は、別ＭＡ信号の測定を向上させる特殊な信号でも、あるいは既知の特性を有する信号でもよい。例えば、このような信号は、複数の別ＭＡ信号のパワーを検出するために利用できる複数の離散的な周波数を含んでもよい。
本発明の好適な実施例についての上記の説明は、図説のために提示したものである。これは包括的でも、発明を厳密な形式に限定することを意図しない。上記の教示に鑑み、修正または変形も可能である。実施例は、発明の原理およびその実際的な応用を最良に説明するため、また当業者がさまざまな実施例において、また想定される特定の用途に適したさまざまな修正で、本発明を利用できるように選ばれ、説明した。このような一切の修正および変形は、公正で、合法的かつ正当な権限のある範囲に従って解釈したとき、請求の範囲によって決められる発明の範囲内にある。Field of Invention
The present invention relates generally to wireless communication systems, and more particularly to improved methods and systems for performing handoffs between cellular communication systems having different multiple access schemes.
Background of the Invention
In order to maximize utilization and reuse of the radio frequency spectrum, wireless communication systems employ various schemes that allow multiple users to access communication resources simultaneously or nearly simultaneously. For example, in a cellular telephone system, many cellular subscribers use a wireline communication resource (ie, a public switched telephone network (PSTN)) via various air interfaces that allow multiple subscriber connections. ) Is permitted.
Multiple access schemes are used to provide communication resources such as radio frequency spectrum by assigning combinations of transmission or reception time, channel frequency, channel bandwidth, channel code, transmission or reception position, etc. It can be defined as a series of rules. Examples of well-known multiple access schemes include AMPS (Advanced Mobile Phone System), NAMPS (Narrowband AMPS), TACS (Total Access Communication System), GSM (Global System for Mobile Communications), TDMA (Time Division Multiple Access: Time Division). Multiple Access) and CDMA (Code Division Multiple Access). Many of these multiple access schemes are well documented in industry standards distributed by Cellular Telecommunications Industry Association (CTIA), TIA (Telecommunication Industry Association) and other standards bodies. One example is the standard IS-95 for code division multiple access cellular communication systems.
As newer multiple access schemes are employed, the coverage areas of new multiple access systems are not as prevalent as traditional established communication systems that utilize different multiple access schemes. Therefore, to provide a wider communication service area for subscribers using the new multiple access method, subscribers can receive services from the new multiple access system and move out of the coverage of the new multiple access system. Then, dual mode subscriber units have been developed so that the subscriber units can communicate with legacy or other multiple access systems.
With reference to FIG. 1, a typical relationship between the coverage of a communication system employing a first multiple access scheme and the coverage of a communication system employing a second multiple access scheme is shown. Specifically, the cellular cover area 20 of FIG. 1 includes a code division multiple access (CDMA) scheme indicated by a hexagonal cell 22 and a separate cell indicated by a circular cell 24 for clarity. 1 shows a cellular system utilizing multiple access (MA) scheme. The boundary between the area covered by the CDMA cell 22 and the area covered by another MA is indicated by a border line 26 represented by a thick line.
As subscriber 28 moves between CDMA cells 22, CDMA base station controller 30 monitors or manages handoffs between CDMA cells 22. Similarly, when the subscriber 28 moves between different MA cells 24, the different MA base station controller 32 monitors or manages handoffs between the different MA cells 24. Handoff is a process in a cellular communication system for switching traffic channels from communication in one cell to communication in another cell.
The problem solved by the present invention arises when a communication system utilizing a first MA desires to handoff a subscriber to a communication system utilizing a second MA. This problem occurs when the subscriber 28 moves from the CDMA cell 22 over the boundary line 26 to another MA cell 24 in FIG. Also, for example, when the first MA communication system wishes to hand off the subscriber 28 to another MA cell 24 that has coverage in the area covered by the first MA communication system, the subscriber 28 crosses the boundary 26. Problems arise even if not.
In the prior art, for example, if the first MA is CDMA, a pilot beacon is used to alert the CDMA base station controller 30 that the subscriber 28 is approaching the end of CDMA coverage (ie, the boundary 26). (Pilot beacon) 34 is used. As used herein, the pilot beacon 34 refers to a transmission signal that is defined in the first MA, ie, the MA that is the source of handoff, or that is generally received by components in this first MA. . For example, if the CDMA is the original MA, the pilot beacon 34 is a pilot channel beacon so that another MA cell 24 outside and adjacent to the boundary 26 appears to be another CDMA cell 22. This is because the subscriber 28 reports the presence and strength of the pilot beacon 34 to the CDMA base station controller 30 in accordance with the rules of CDMA IS-95, so that the inter-MA base station controller communication link. ) 36 can negotiate a handoff with another MA base station controller 32. For a more detailed description, see U.S. Pat. No. 5,594,718 issued Jan. 14, 1997.
There are a number of problems with placing pilot beacons 34 in cells adjacent to and outside border 26. First, it is expensive. Each pilot beacon 34 requires a transmitter coupled to an antenna mounted on a suitable structure.
Second, it increases the complexity of the communication system. The CDMA pilot beacon must be synchronized with the rest of the system and identified with a unique timing offset. Also, the power level must be set appropriately.
Third, extra antenna sites must be rented or purchased. These site arrangements may require negotiations with cellular system competitors over the space of the competitor's tower.
Fourth, pilot beacons may be added to the noise floor of a system operated on the same radio frequency band by another licensee.
Fifth, the pilot beacon measured by the first MA communication system or the original MA communication system may not be a good indicator of the communication quality of the radio frequency link utilizing the second MA communication system. That is, the signal quality of a CDMA pilot beacon transmitted from an AMPS at the same location and measured at the subscriber location may not accurately correspond to the AMPS signal quality at the same subscriber location. That is, the AMPS signal may be fading, but the CDMA pilot beacon is not fading. This may be caused by propagation differences between a CDMA pilot signal on one frequency and an AMPS signal on another frequency.
An alternative to pilot beacons for handoff between different MA systems is blind handoff, ie handoff in which the traffic channel conditions in the second MA communication system are not known in advance. This alternative method is prone to dropped calls. Also, in more than one cell, when the second MA communication system handles a traffic channel, there is no intelligent choice as to which is a good handoff candidate.
For the above reasons, there is a need for an improved method and apparatus for performing handoffs between communication systems having different multiple access schemes.
[Brief description of the drawings]
The novel features believed characteristic of the invention are set forth in the appended claims. However, the invention itself, its preferred form of use, further objects and advantages will best be understood by referring to the following detailed description of an example embodiment, taken in conjunction with the accompanying drawings. .
FIG. 1 shows a sample coverage area provided by two communication systems utilizing two different multiple access schemes where the handoff between two systems utilizes a pilot beacon according to the prior art.
FIG. 2 is a high level block diagram of an apparatus for performing handoffs between different multiple access communication systems in accordance with the method and system of the present invention.
FIG. 3 illustrates another embodiment of an apparatus for performing handoffs between different multiple access communication systems in accordance with the method and system of the present invention.
FIG. 4 shows a high level block diagram of a code division multiple access system for performing handoff with another MA communication system by the method and system of the present invention.
FIG. 5 is a more detailed block diagram of a first embodiment of a signal characteristic measurement circuit that can be used to implement the method and system of the present invention.
FIG. 6 shows a second embodiment of a signal characteristic measurement circuit that can be used to implement the method and system of the present invention.
FIG. 7 is a high level logic flow diagram illustrating a method for performing a handoff with another MA communication system in accordance with the present invention.
FIG. 8 is a more detailed flowchart illustrating the process of subscriber unit initialization according to the present invention.
FIG. 9 is a more detailed flowchart illustrating a process for measuring signal characteristics in another MA communication system according to the present invention.
FIG. 10 is a more detailed flowchart illustrating a process for constructing a receiver to measure signal characteristics in another MA communication system according to the present invention.
Detailed Description of the Invention
Referring now to the drawings, and in particular to FIG. 2, a high level block diagram of an apparatus for performing handoffs between different multiple access communication systems according to the method and system of the present invention is shown. As shown, the subscriber unit 50 is generally configured by a first multiple access transceiver 52 and a second multiple access transceiver 54, both of which are coupled to an antenna 56. The first MA transceiver 52 is adapted to communicate with cells in the first communication system utilizing a first multiple access scheme. Similarly, the second MA transceiver 54 is adapted to communicate with cells in the second communication system utilizing a second multiple access scheme. An appropriate duplexer (not shown) may be utilized to distinguish the transmitted signal from the received signal. The frequency of the first MA transceiver 52 is controlled by the local oscillator 58, and the frequency of the second MA transceiver 54 is controlled by the local oscillator 60. Both local oscillators 58 and 60 can be set to a selected frequency by a command or signal from the control circuit 62.
In the embodiment of FIG. 2, a second MA measurement circuit 64 is shown. The second MA measurement circuit 64 has an input coupled to the antenna 56 and a measurement output coupled to the control circuit 62. Have. The second MA measurement circuit 64 receives a control signal from the control circuit 62 via the control line.
Referring back to first MA transceiver 52, downlink traffic 66 may be output from first MA transceiver 52 and coupled to control circuit 62 and clock 68. Downlink traffic 66 may include control information, clock or synchronization information and voice data or other data for processing by circuitry within the subscriber unit (not shown).
Uplink traffic 70 is an input signal of the first MA transceiver 52. Uplink traffic 70 may include voice or other subscriber data as well as control information from control circuit 62.
Second MA transceiver 54 may similarly include an output for downlink traffic 72 and an input for uplink traffic 74. Both downlink traffic 66, 72 and uplink traffic 70, 74 are processed in the portion of subscriber unit 50 (not shown) in a manner well known in the cellular subscriber unit arts to provide voice or computer data communication services. To provide either.
In operation, subscriber unit 50 communicates with cells in the first multiple access communication system via transceiver 52. Subscriber unit 50 is instructed to tune first MA transceiver 52 to a specific frequency set or derived from local oscillator 58. Periodically, the control circuit 62 can receive an instruction to initiate a process for switching to or handing off a traffic channel in the second multiple access communication system. When such a command is received, the control circuit 62 causes the second MA measurement circuit 64 to measure the signal characteristics of the signal from the second MA communication system. Such signal characteristics are generally signal strength. The second MA signal characteristic is measured to determine whether a handoff can be successful between the first MA communication system and the second MA communication system. The measurement of the second MA signal is generally performed at a predetermined time by the clock 64, and preferably at a time to avoid interruption of the downlink traffic 66 or the uplink traffic 70. The second MA measurement circuit reports a characteristic measurement signal to the control circuit 62. The control circuit 62 then determines whether and how to report the second MA signal characteristic measurement to the first MA base station controller via the uplink traffic 70 and the first MA transceiver 52.
The number of measurements of the second MA measurement circuit 64 is controlled by the frequency of the local oscillator 60, and this frequency can be set by the control circuit 62.
When the second MA signal measurement report is received by the base station controller in the first MA communication system, the base station controller can determine that the handoff to the second MA communication system is appropriate and successful. Alternatively, this handoff determination can be made by the subscriber unit, in which case the subscriber requests the first MA base station controller to schedule a handoff.
A subscriber handoff to the second MA communication system is initiated by a command received via the antenna 56 and the first MA transceiver 52. At the agreed time, the control path 62 switches downlink traffic and uplink traffic at the subscriber unit 50 from the first MA transceiver 52 to the second MA transceiver 54, thereby from the first MA communication system to the second MA communication system. Complete the handoff.
Referring now to FIG. 3, another embodiment of an apparatus for performing handoffs between different multiple access communication systems according to the method and system of the present invention is shown. In the present embodiment, measurement of signals from the second multiple access communication system is performed by the second MA transceiver 80. Such a measurement is performed by RSSI (Receive Signal Strength Indicator) as incorporated in many AMPS transceivers. In order to correctly perform the second MA signal characteristic measurement, the control circuit 62 can pass control information to the second MA transceiver 80. Such control information includes gain setting, frequency, frequency range, type of multiple access signal to be measured, time slot information, and timing of second MA signal measurement.
The embodiment of FIG. 3 also includes a single local oscillator 82. Accordingly, the transceivers 52, 80 of both the first and second MA communication systems share the same local oscillator 82, which is under the control of the control circuit 62. The local oscillator 82 must be able to switch quickly between two frequencies and settle in a short time so that the second MA signal characteristics can be measured without significant disruption of downlink traffic 66 or uplink traffic 70. Don't be.
Referring now to FIG. 4, a high level block diagram of a code division multiple access (CDMA) system for performing handoff with another communication system according to the method and system of the present invention is shown. As shown, subscriber unit 90 includes an antenna for transmitting and receiving signals from cells in both CDMA and other MA communication systems. In this example, the separate MA communication system is a communication system using a multiple access method different from CDMA. The CDMA receiver 92 includes a downconverter 94, a gain control 96, a filter 98, an analog / digital (A / D) converter 100, a despreader 102 and a CDMA demodulator 104 through a CDMA downlink traffic path. Including.
The down converter 94 performs frequency conversion from the radio frequency signal at the antenna 56 to a lower intermediate frequency that is sent to the gain control 96. Local oscillator 108 provides an input reference frequency for downconverter 44.
The gain control 96 can be constructed with a variable gain amplifier that operates under the control of a signal from the control circuit 110.
The A / D converter 100 converts the analog signal into a digital word sampled at discrete times.
Such a digital word is input to a despreader 102 where the digital word is multiplied by a despread code from a despreading code source 112 during normal CDMA operation.
In accordance with an important aspect of the present invention, despreader signal 114 is selected by despreader signal selector 116 under the control of control circuit 110. When despread code source 112 is selected to provide a despreader signal, the output of despreader 102 is sent to CDMA demodulator 104, which operates in the normal CDMA demodulation mode for CDMA. A downlink traffic signal 106 is provided. In the measurement mode, the despreader signal selector 116 selects the despreader signal 114 from another signal source 118. Therefore, when a signal from another signal source 118 is input to the despreader 102, the output of the despreader 102 is sent to the signal characteristic measurement circuit 120. The signal characteristic value 122 generated by the signal characteristic measurement circuit 120 is input to the control circuit 110. Two embodiments of the signal characteristic measurement circuit 120 will be described below with reference to FIGS.
Also provided to the control circuit 110 are a reference level 124, a control signal 126, a clock 128, and optionally a measurement signal 130 from another MA transceiver 132.
CDMA transmitter 134 is coupled to antenna 56 for transmitting CDMA uplink traffic 136. The CDMA transmitter 134 operates under the control of the signal from the control circuit 110.
The separate MA transceiver 132 is coupled to the antenna 56 for receiving downlink traffic 138 and transmitting uplink traffic 140 according to the rules of another MA scheme. The separate MA transceiver 132 operates under the control of a signal from the control circuit 110. Such control signals may include the frequency of the separate MA transceiver 132, the type of MA utilized by the separate MA transceiver 132, and switching to downlink traffic 138 and uplink traffic 140 transmitted and received via the separate MA transceiver 132. Exact timing as well as other similar controls.
In operation, control circuit 110 receives a command via CDMA downlink traffic 106 to initiate a handoff procedure to another MA communication system. However, before the handoff is performed, the signal from the MA communication system is measured and reported to the CDMA base station controller. In the embodiment shown in FIG. 4, the CDMA receiver 92 operates in two modes: a normal CDMA demodulation mode and another MA signal measurement mode.
In the normal CDMA demodulation mode, the despreader signal selector 116 selects a signal from the despread code source 112 for the despreader signal 114 that is input to the despreader 102. In this mode, normal CDMA downlink traffic 106 is output by CDMA demodulator 104. Such CDMA downlink traffic 106 may include control signals 126 and timing signals or queues that are input to control circuit 110 and clock 128, respectively.
In the separate MA signal measurement mode, the despreader signal selector 116 selects a signal from the separate signal source 118 for the despreader signal 114 input to the despreader 102. The output of the despreader 102 is used by the signal characteristic measurement circuit 120 to measure the signal characteristic of a signal from another MA system. The signal characteristic value 122, that is, the result of the measurement, is input to the control circuit 110 and can be compared with a reference level that is called from the reference level 124 or calculated by the reference level 124. Based on the agreed reporting conditions, the control circuit 110 reports such a comparison to the CDMA base station controller 30 (see FIG. 1) via the CDMA transmitter 134. Once the data associated with the handoff decision is collected, a decision for handoff is made at either the subscriber unit, base station controller or other location, and the particular location or functional unit making this decision is the system It is up to the designer.
When instructed to perform a handoff between communication systems, the subscriber unit 90 utilizes the CDMA downlink traffic 106 and the CDMA uplink traffic 136, and thus another MA downlink traffic 138 and another MA. Switch to using uplink traffic 140.
Referring now to FIG. 5, a more detailed block diagram of a first embodiment of a signal characteristic measurement circuit that can be utilized in implementing the method and system of the present invention is shown. As shown, the signal characteristic measurement circuit 120 includes a narrowband filter 150, a power measurement function 152, and an integrator 154. Therefore, the output of the signal characteristic measuring circuit 120 becomes an estimated power level integrated over a certain time period. Such a power level value can be compared with a reference level in the control circuit 110. If signal characteristic measurement circuit 120 measures a signal from a single AMPS communication system channel, narrowband filter 150 can be tuned to the AMPS channel bandwidth, which is 30 kHz.
Referring now to FIG. 6, there is shown a second embodiment of a signal characteristic measurement circuit that can be used to implement the method and system of the present invention. As shown, this second embodiment of the signal characteristic measurement circuit 120 includes a wideband filter 156 and a frequency analysis circuit 158. In operation, the wideband filter 156 can be configured to receive a frequency range covering, for example, several AMPS channels. A frequency analysis circuit 158 can be used to perform a Fourier transform on the filtered signal. Such a Fourier transform can indicate multiple AMPS frequencies from multiple AMPS base stations, any one of which can be selected as the destination base station for handoff from the CDMA system to the AMPS system. .
Prior to measurement by the signal characteristic measurement circuit 120 shown in FIG. 5 or FIG. 6, it may be necessary to set an appropriate gain in the gain control 96 (see FIG. 4). Depending on which measurement circuit is used and which multiple access system is being measured, the control circuit 110 can set the gain control 96 in an appropriate manner so that a valid measurement can be made.
Referring now to FIG. 7, there is shown a high level logic flowchart illustrating a method for performing a handoff with another communication system according to the present invention. As shown, the process begins at block 200 and then proceeds to block 202 where the process initializes the subscriber unit. This initialization process transfers parameters and negotiates protocols between the base station controller and the subscriber unit. Such an initialization process is described in more detail below with reference to FIG.
The subscriber unit then measures the signal characteristics of the signal from another multiple access communication system, as shown in block 204. Such a measurement can be performed by a separate MA transceiver in the subscriber unit, as shown in FIG. 3, or by a separate MA measurement circuit in the subscriber unit, as shown in FIG. Yet another method of measuring another MA signal utilizes a current MA receiver, as shown in FIG. 4, where the CDMA receiver can be reconfigured to measure the signal at another MA, such as AMPS.
After measuring another MA signal, the subscriber unit optionally measures the signal characteristics of the signal from the current MA communication system, as shown in block 206. In some communication systems, this step may be omitted because the signal characteristics of the signal from the current MA system are irrelevant to the handoff decision. However, some systems may be designed to compare the signal characteristics of a signal from another MA with the signal characteristics of a signal from the current MA.
After making the appropriate signal measurements, the subscriber unit reports these signal characteristic measurements to the base station controller as shown in block 208. Conditions for reporting signal characteristic measurements may be negotiated during the initialization procedure at block 202. If a certain threshold is exceeded, only some measurements may be reported, where the absence of a signal characteristic report is interpreted as a measurement of a value below the threshold.
Note that the step of block 208 may not be necessary if the system is designed to let the subscriber determine when and where to handoff, in which case the subscriber instead of reporting signal measurements, Request to hand off.
After all signal characteristic measurements have been reported to the current MA base station controller, the process determines whether a handoff to another MA communication system should be attempted, as shown in block 210. If for any reason a handoff attempt should not be made, the process iteratively returns to block 204 to update the signal measurement. If the system determines that a handoff from the current MA communication system to another MA communication system is to be performed, the process determines whether another MA system can accept the subscriber traffic, as shown at block 212.
If another system cannot accept the subscriber traffic, the process recursively returns to block 204 where the measurement is updated. If another MA communication system can accept the subscriber traffic, the process coordinates the handoff with another MA communication system, as shown at block 214. This step can be performed by communication between the current MA base station controller and another MA base station controller via the MA base station controller-to-controller communication link 36 (see FIG. 1). The handoff adjustment may include parameters such as a channel destination frequency and a specific time for handoff in another MA communication system.
After adjusting the handoff, the process performs a subscriber handoff from the current MA communication system to another MA communication system, as shown at block 216. Similar to handoffs between cells in any cellular communication system, handoffs between communication systems with different MAs should be done quickly so that the subscriber traffic channel is not severely interrupted.
The process of performing a handoff from the communication system having the first MA to the communication system having the second MA ends at block 218.
Referring now to FIG. 8, a more detailed flow chart illustrating the process of initializing a subscriber unit according to the present invention is shown. As shown, the initialization procedure begins at block 300 and then proceeds to block 302 where the process sends another MA communication system type to the subscriber. This step is implicit if the subscriber unit is designed to handoff only to another communication system type. Another communication system type may specify, for example, an AMPS system, a TDMA system, a GSM system, or any other standardized multiple access system.
After receiving another MA communication system type, the process transmits a frequency list or frequency range used by another MA communication system, as shown in block 304. The frequency list may include, for example, a list of control channel frequencies used in each base station in the AMPS system. Alternatively, a frequency range may be specified, where the signal strength or other signal characteristics of some frequencies within this range can be reported to the base station controller.
The subscriber unit then receives reporting conditions for reporting signal measurements from another MA communication system, as shown in block 306. Such a report condition may include an instruction not to report a signal characteristic from another MA that falls below a threshold. Thus, the absence of a response to a report request can be interpreted by the base station controller as a measurement of a value below the agreed threshold. The reason for such reporting conditions is to reduce reporting traffic between the subscriber unit and the base station controller.
Thereafter, the process negotiates the timing of another MA signal measurement with the current MA communication system, as shown in block 308. As a result of such negotiation, the measurement can be performed at predetermined time intervals, or can be performed only when requested.
The initialization process then ends as indicated at block 310.
Referring now to FIG. 9, there is shown a more detailed flowchart illustrating the process of measuring signal characteristics or signals in another MA communication system according to the method of the present invention. As shown, the process begins at block 400 and then proceeds to block 402 where the process determines whether it is time to measure the signal characteristics of a signal from another MA communication system. If it is not time to make a measurement, the process repeats iteratively until it is time to make a measurement. The measurement time may be set at a predetermined interval or may be set only in response to a request from a base station in the current MA communication system. The time for performing another MA communication system measurement may be negotiated during the initialization procedure as described with reference to FIG.
If it is time to make signal characteristic measurements of signals from another communication system, the process builds a subscriber unit for another MA signal measurement, as shown in block 404. In some embodiments of the present invention, this construction process may prepare the signal characteristic circuit 120 to perform measurements and set each filter and gain adjustment so that the measurement circuit performs valid measurements. This subscriber building process will be described in more detail with reference to FIG. 10 below.
Next, the process measures the signal characteristics of the signal from another MA communication system, as shown in block 406. In the preferred embodiment, this signal characteristic is signal strength. Depending on the architecture of the subscriber unit, signal measurements can be made with a special construction of the current MA demodulator, with a dedicated receiver that receives another MA signal, or with the receiver of another MA transceiver. Also good. These various subscriber architectures have been described with reference to FIGS.
After making the signal characteristic measurements, the process reconstructs the subscriber unit for normal operation in the current MA communication system, as shown at block 408. If the circuitry used to measure the signal characteristics is not completely independent of the current MA transceiver, the time period between block 404 and block 408 should be minimized so that subscriber traffic is not significantly interrupted. It is.
After rebuilding the subscriber unit for normal demodulation in the current MA communication system, the process determines whether another MA signal measurement was valid, as shown at block 410. If the measurement is valid, the process ends as shown in “Return” block 412. Alternatively, if the measurement was not good, the process adjusts the measurement construction parameters, such as the filter and gain settings, as shown in block 414. The process then returns iteratively to block 402 to wait for another measurement time. For obvious reasons, the subscriber unit is returned to normal operation while waiting for the next opportunity to make a measurement.
Referring now to FIG. 10, a more detailed flow chart illustrating a process for constructing a receiver to measure signal characteristics in another MA communication system according to the method of the present invention is shown. As shown, the process begins at block 500 and then proceeds to block 502 where the process interrupts code division multiple access speech and listening, ie, modulation and demodulation. Note that the process described with respect to FIG. 10 is particularly relevant for CDMA receivers used to perform signal characteristic measurements of signals from another MA communication system, such as the CDMA receiver shown in FIG. I want to be.
Next, the process sets a local oscillator frequency to receive another MA communication system frequency, as shown in block 504. This step can be used to set the local oscillator 108 by a control signal from the control circuit 110 in the subscriber unit 90 shown in FIG.
After setting the local oscillator, the process sets the signal gain and filter to receive signals from another MA communication system, as shown in block 506. Similarly, control circuit 110 may send a signal to gain control 96 and filter 98 in preparation for measuring a signal from another MA communication system.
Note that steps 504 and 506 may be to build a tuner to receive signals from another MA system. Such a tuner is indicated by reference numeral 142 in FIG. The process then selects another despread signal for use with the CDMA despreader, as shown in block 508. Referring to FIG. 4, this step can be accomplished by switching the despreader signal selector 116 to a different signal source position so that the despreader signal 114 comes from another signal source 118. The separate signal source 118 may be a series of “0” or “1”, which is a constant value signal that interrupts the despreading operation in the despreader 102.
After selecting another despread signal, the process enables another MA signal characteristic measurement circuit, as shown in block 510. This step is accomplished by clearing the register or resetting the signal characteristic measurement circuit 120. Thereafter, the construction process ends as indicated at block 512.
When building a subscriber unit having an architecture such as that shown in FIG. 3, the build process can execute blocks 502, 504, 506 and then proceed to block 510 to enable the measurement circuitry in the second MA transceiver 80. . In the subscriber unit having the architecture shown in FIG. 2, the measurement construction process can execute step 506 and then jump to step 510 to perform measurement with the second MA measurement circuit 64. Setting the local oscillator is not necessary because the measurement circuit uses an independent local oscillator 60.
In summary, the above invention allows a handoff from a first multiple access communication system to a second multiple access communication system, where a dual mode subscriber unit receives signals from the second multiple access system at the subscriber unit. Assist handoff by measuring. There is no need for multiple pilot beacons to transmit signals in the MA scheme of the first multiple access communication system, thus reducing the infrastructure cost required to enable intersystem handoff.
Although some of the specific examples above relate to handing off a subscriber unit from a CDMA system to an AMPS system, the principles and basic architecture of the present invention is from any MA communication system to any other MA communication. Can be used to perform a handoff to the system.
For various means of measuring different MA signal characteristics, a subscriber system utilizing independent measurement circuits, a subscriber unit sharing a local oscillator circuit between transceivers for different MAs, and signals of signals from different MA communication systems A description has been given, including a subscriber unit that utilizes a reconstructed CDMA receiver to measure characteristics. In such a CDMA receiver, the despreading operation is interrupted, and another signal passing through the despreader can be analyzed by integrating power in a narrow band or analyzing a wideband frequency spectrum. Can be set.
In some embodiments of the present invention, the separate signal source 118 may be a special signal that improves the measurement of the separate MA signal, or a signal having a known characteristic. For example, such a signal may include a plurality of discrete frequencies that can be used to detect the power of a plurality of separate MA signals.
The foregoing description of the preferred embodiment of the present invention has been presented for purposes of illustration. This is inclusive and is not intended to limit the invention to the precise form. Modifications or variations are possible in light of the above teaching. The embodiments can best utilize the principles of the invention and its practical application, and can be used by those skilled in the art in various embodiments and with various modifications suitable for the particular application envisaged. Was chosen and explained. Any such modifications and variations are within the scope of the invention as determined by the claims when interpreted in accordance with the fair, legal and legitimate scope.

Claims

A method in a cellular communication system for performing a subscriber handoff from a first multiple access communication system to a second multiple access communication system comprising:
Measuring a signal characteristic of a signal from the second multiple access communication system and generating a signal characteristic value from a subscriber unit communicating with the first multiple access communication system, the first multiple access communication system; And the subscriber unit communicates according to a first multiple access scheme, and the signal from the second multiple access communication system for generating the signal characteristic value is a second multiple access different from the first multiple access scheme. Communicating to the subscriber unit according to a scheme;
Configuring the subscriber unit to communicate with the second multiple access communication system in response to the signal characteristic value; and
Performing a subscriber handoff from the first multiple access communication system to the second multiple access communication system when the subscriber unit is configured to communicate with the second multiple access communication system;
A method comprising the steps of:

The method for performing a subscriber handoff according to claim 1, wherein the signal characteristic is signal strength.

The first multiple access communication system is a code division multiple access system, wherein the subscriber unit includes a despreader that utilizes a despread signal, and the steps of measuring signal characteristics include:
Selecting another despread signal different from the despread signal for use in the despreader;
Passing a signal from the second multiple-access communication system through the despreader; and measuring the signal characteristic of the signal from the second multiple-access communication system to generate the signal characteristic value ;
The method for performing a subscriber handoff according to claim 1, further comprising:

4. A method for performing a subscriber handoff according to claim 3, wherein the other despread signal comprises a constant value despread signal.

The another despread signal includes a signal having a plurality of preselected discrete frequencies for measuring the power of the plurality of signals in the second multiple access communication system having different frequencies. A method for performing a subscriber handoff according to claim 3.

The step of measuring a signal characteristic of a signal from the second multiple access communication system and generating a signal characteristic value performs a frequency analysis of the signal from the second multiple access communication system, and a signal power in a frequency range The method for performing a subscriber handoff according to claim 3, further comprising generating a value.

In response to the signal characteristic value, the step of configuring the subscriber unit to communicate with the second multiple access communication system is responsive to the signal characteristic value exceeding a predetermined threshold, The method for performing a subscriber handoff according to claim 1, further comprising configuring the subscriber unit to communicate with a two-multiple access communication system.

Measuring a signal characteristic of a signal from the first multiple access communication system from the subscriber unit to generate a first system signal characteristic value;
Comparing the signal characteristic value with the first system signal characteristic value; and in communication with the second multiple access communication system in response to the signal characteristic value exceeding the first system signal characteristic value. Building the subscriber unit;
The method for performing a subscriber handoff according to claim 1, further comprising:

In response to the signal characteristic value, the step of constructing the subscriber unit to communicate with the second multiple access communication system communicates with the second multiple access communication system in response to the signal characteristic value. The subscriber handoff of claim 1, further comprising: switching subscriber uplink and downlink traffic from the first multiple access transceiver to the second multiple access transceiver. Way for.