專利名稱：無線通信系統(tǒng)中數(shù)字控制信道的定位方法及裝置的制作方法
相關(guān)申請在1993年11月1日遞交的名為“A Method forCommunicating in a Wireless Communicating System”的美國專利申請第08/147,254號的說明書在本申請中被作為參考資料。
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要涉及具有控制信道的無線通信系統(tǒng)，特別是涉及這種系統(tǒng)中的數(shù)字控制信道的定位。
傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)一直是模擬式的。然而，無線通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展迫使系統(tǒng)的設(shè)計者去尋找某種途徑，即在通信質(zhì)量不至降低到用戶容限以下的條件下增加系統(tǒng)的容量。其中一種可以增加容量的方式就是從模擬通信改變成數(shù)字通信技術(shù)。在北美，從模擬AMPS系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)(D-AMPS)的過渡已經(jīng)實現(xiàn)了這種改變，其新標準為IS-54B。
在引入數(shù)字技術(shù)之前，現(xiàn)存的大量用戶基礎(chǔ)設(shè)備僅能在模擬域中工作，因此在IS-54B中采用了雙模式(模擬和數(shù)字)標準，從而在實現(xiàn)數(shù)字通信能力的同時提供了模擬兼容性。例如，在IS-54B標準下并存有模擬和數(shù)字業(yè)務(wù)信道，其中系統(tǒng)的操作者可以用數(shù)字業(yè)務(wù)信道替代模擬業(yè)務(wù)信道(反之亦然)，采用動態(tài)方式在模擬和數(shù)字用戶之間調(diào)節(jié)變動的業(yè)務(wù)模式。
除了業(yè)務(wù)信道之外，無線通信系統(tǒng)中還設(shè)有控制信道，用于在基站與移動臺之間傳送呼叫建立數(shù)據(jù)消息。按照IS-54B，舉例來說，有21個專用的模擬控制信道，為這些信道的A和B載頻各自分配了固定的頻率。之所以稱其為“專用的”模擬控制信道是因為它們一直使用同一個頻率。因此，當移動臺需要監(jiān)測該信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時就很容易對其進行定位。
例如，在空閑狀態(tài)下(即開機但未使用)，IS-54B系統(tǒng)中的一個移動臺調(diào)諧到其已知頻率上最強的控制信道(通常是移動臺當時所處的網(wǎng)孔中的一個控制信道)并對其進行連續(xù)的監(jiān)測，并可以通過相應(yīng)的基站接收或啟動一個電話呼叫。當處于空閑狀態(tài)的移動臺在網(wǎng)孔之間移動時，它最終會“丟失”在“舊”網(wǎng)孔的控制信道上的無線電連接，并且調(diào)諧到“新”網(wǎng)孔的控制信道上?？刂菩诺赖淖畛跽{(diào)諧和變換都是自動完成的，這是通過在蜂窩系統(tǒng)中已知的工作頻率上掃描所有的控制信道，從中找出“最好的”控制信道。當找到一個具有良好接收質(zhì)量的控制信道時，移動臺就保持調(diào)諧在這一信道上，直至再次發(fā)生質(zhì)量劣化。用這種方式，所有移動臺幾乎一直與系統(tǒng)“保持接觸”。
對于這種混合系統(tǒng)方案來說，可以預(yù)料到，模擬用戶的數(shù)量會逐漸減少而數(shù)字用戶的數(shù)量則會增加。最終可能以數(shù)字業(yè)務(wù)信道替代所有的模擬業(yè)務(wù)信道。到此時就可以用較便宜的單一數(shù)字移動裝置代替現(xiàn)行的雙模式裝置。然而，這種單一數(shù)字移動裝置不能掃描IS-54B系統(tǒng)中目前具備的模擬控制信道。
因此就需要在用于支持諸如上述IS-54B的數(shù)字技術(shù)的無線通信系統(tǒng)中提供數(shù)字控制信道。除了應(yīng)具有兼容性之外，在上述應(yīng)用場合中從其他因素來考慮也需要數(shù)字控制信道，例如為了增強移動裝置的休眠模式，以便延長電池的壽命。鑒于IS-54B所使用的是專用的控制信道，還希望在分配控制信道數(shù)量以及控制信道的頻率上有更大的靈活性，以便提高系統(tǒng)容量并且支持微網(wǎng)孔、微微網(wǎng)孔等等分層網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。然而，問題在于，如果數(shù)字控制信道不是被定位在已知的頻率上，遠端設(shè)備又怎能對需要監(jiān)測的這些控制信道實現(xiàn)定位呢？目前已在歐洲使用的一種稱為GSM的常規(guī)無線通信系統(tǒng)已經(jīng)是一種全數(shù)字系統(tǒng)了。在該系統(tǒng)中，移動裝置直接掃描所有的有效信道，直至識別出一個數(shù)字控制信道。然而，對于具有大量信道的系統(tǒng)來說，這種定位技術(shù)就太慢了。不僅如此，由于移動裝置從一個網(wǎng)孔移動到另一網(wǎng)孔時發(fā)生的“切換”(handoffs)，在通話結(jié)束之后的數(shù)字控制信道定位問題會變得越發(fā)嚴重，這是因為，移動裝置在此時已不能再使用其在通話之前一直監(jiān)視著的那種控制信道定位信息。
發(fā)明概要本發(fā)明克服了現(xiàn)有系統(tǒng)和方法中的上述及其他缺陷和限制，根據(jù)本發(fā)明，其中的數(shù)字控制信道定位可以得到簡化，其做法可以是，根據(jù)在一個或一組特定信道上找到一個數(shù)字控制信道的相對可能性來規(guī)定一個搜索圖，并且在其他信道上提供數(shù)字控制信道探測信息。
按照本發(fā)明的實施例，信道被編制成按照在各組中找到數(shù)字控制信道的相對可能性而排列的概率組。移動裝置可以在位于最高級的概率組中尋找數(shù)字控制信道，然后”在位于次最高級的概率組中尋找，依次類推，直至找出一個數(shù)字控制信道。
按照本發(fā)明的其他實施例，可以在諸如業(yè)務(wù)信道或模擬控制信道的其他信道上提供信息，該信息使移動臺指向能找到數(shù)字控制信道的一個特定信道，或是使其指向在其中可找到一個數(shù)字控制信道的一組信道。這樣，與按順序搜索信道的方式相比，定位過程可以得到簡化。
按照本發(fā)明的另外的實施例，移動裝置在呼叫終止期間可以接收有關(guān)數(shù)字控制信道定位的信息。這樣，移動裝置就不必在通話結(jié)束之后立刻再重復(fù)嘗試確定數(shù)字控制信道的位置的過程，當移動臺在通話期間移入一個新網(wǎng)孔時，這種方式特別有效。
附圖簡述參照以下結(jié)合附圖的詳細說明可以進一步理解本發(fā)明的上述及其它目的、特征及其優(yōu)點，其中

圖1(a)-1(d)是表示按照本發(fā)明舉例的概率組方案的表格；圖2(a)示出了按照本發(fā)明的一個舉例的下行鏈路數(shù)字業(yè)務(wù)信道；圖2(b)表示慣用的上行鏈路數(shù)字業(yè)務(wù)信道；圖2(c)表示按照本發(fā)明的一個舉例的上行鏈路數(shù)字控制信道的時隙格式；圖2(d)表示按照本發(fā)明的一個舉例的下行鏈路數(shù)字控制信道的時隙格式；圖3是一個流程圖，它表示了按照本發(fā)明的一種舉例的數(shù)字控制信道探測方法；圖4(a)是一個表，用于說明按照本發(fā)明的舉例的一種消息格式；圖4(b)是一個表，用于更詳細地說明圖4(a)的表的項目；以及圖5是按照本發(fā)明的一個無線通信系統(tǒng)的方框圖。
發(fā)明的詳細公開按照本發(fā)明的解釋性實施例，可以同時或單獨使用多種技術(shù)由移動臺加速完成數(shù)字控制信道的定位。
一種可以幫助移動臺搜索數(shù)字控制信道的方法是把有效頻率編成組，這些組被分配以不同的概率以反映在各組中找到一個數(shù)字控制信道的相對可能性。這樣就可以使移動臺用于探測的時間明顯縮短。圖1(a)和1(b)中的兩個表分別代表A-頻帶和B-頻帶中的信道為了支持數(shù)字控制信道的探測是如何按不同的相對概率來分配的。與此類似，圖1(c)和1(d)示出了另一個此類實例。例如，移動臺在其接收到任何數(shù)字控制信道定位器(digitalcontrol channel locator)信息之前，移動臺可以使用這種方案作為數(shù)字控制信道定位的起點(參見下文)。一當移動臺接收到數(shù)字控制信道定位器信息時，它可以用收到的信息代替此處所述的信道組概率圖表。
另一種幫助移動臺搜索數(shù)字控制信道(DCC)的方案是將數(shù)字控制信道定位信息置于除數(shù)字控制信道之外的其他信道上，因此，當移動臺在搜索DCC時讀取了這一信道時，就可以使其搜索加快。例如，數(shù)字控制信道定位器(DL)是一個可以放在數(shù)字業(yè)務(wù)信道上的參數(shù)，并且它提供了幫助移動臺尋找數(shù)字控制信道的信息。DL向移動臺指示出載送數(shù)字控制信道的RF信道。根據(jù)用以表示DL的有效比特數(shù)和系統(tǒng)中的信道數(shù)，該DL可以唯一地識別屬于數(shù)字控制信道的信道，或是可以把搜索限制在可能的信道的某個子集之內(nèi)。例如，若有一個7比特的DL，則可以把DL值1、2、3……127分別變換成信道號1-8、9-16、17-24，……1009-1016。這樣，例如如果一個數(shù)字控制信道的信道號為10，那么就在同一網(wǎng)孔的各數(shù)字業(yè)務(wù)信道上傳送DL值2。DL值0不作為任何數(shù)字控制信道定位信息，而是用于表示系統(tǒng)沒有提供出DL信息。
一旦確定了DL值，就將其編碼形成CDL，以例如TDMA時隙中的比特位置314至324在數(shù)字業(yè)務(wù)信道上傳送。這種情況如圖2(a)中所示，該圖說明了舉例的數(shù)字業(yè)務(wù)信道基站至移動臺時隙格式。數(shù)據(jù)字段下部的數(shù)字代表該字段中的比特數(shù)。除CDL之外的字段與傳統(tǒng)的IS-54B基站至移動臺業(yè)務(wù)信道時隙相同，可供感興趣的讀者參考。舉例的上行鏈路數(shù)字業(yè)務(wù)信道、上行鏈路數(shù)字控制信道、以及下行鏈路數(shù)字控制信道的時隙格式分別如圖2(b)、2(c)和2(d)所示，在以下的討論中可供參考。熟悉本領(lǐng)域的人員可以看出，其他的比特位置也可以用作時隙中的CDL字段，然而，這種特定位置的優(yōu)越性在于它對應(yīng)著IS-54B的下行鏈路數(shù)字業(yè)務(wù)信道時隙中以前未被使用的RSVD字段。這樣就能使IS-54B空中接口的改變盡量減小。在IS-54B規(guī)范中，這些RSVD比特被保留為0，習(xí)慣上用它們表示沒有提供出定位信息。另一種可能性是把DL設(shè)在DTC的第2層幀中。
按照本發(fā)明的舉例的實施例，所有信道號都是數(shù)字控制信道分配的有效候選者?？紤]到DL并不必需唯一地識別某一特定的信道號，因此希望能建立一種優(yōu)先權(quán)方案，它可以用于在由DL進行識別的各個信道組中搜索數(shù)字控制信道。一個接收到與特定信道組有關(guān)的DL值的移動臺不會自動地搜索所有信道，而是按照這一優(yōu)先權(quán)方案在該組中搜索數(shù)字控制信道。這樣，如果DL值為1，移動臺就可以從信道8開始，隨后是信道7等等，依次去檢查8至1號信道，以期尋找到數(shù)字控制信道。
以上說明了可用于加快數(shù)字控制信道定位的實例，以下再說明本發(fā)明的其他實施例，其中的技術(shù)方案適用于各種場合。例如，參見圖3的流程圖，假設(shè)一個移動臺正在IS-54B系統(tǒng)的A-頻帶載頻上尋找一個數(shù)字控制信道。如圖中框10所示，假定在移動臺中沒有其他可用的信息，移動臺就首先在最高級概率組中檢查，例如檢查圖1(a)中信道號為1-26的組1。在這一信道組中，移動臺根據(jù)某些預(yù)定的標準來選擇首先要讀取的信道。例如圖20中所述，這種標準可以是在概率組內(nèi)測得的信道信號強度。另一種方式是在組內(nèi)按照編號順序讀出信道。這樣，移動臺就測量信道1-26的信號強度(RSSI)并按從強到弱的順序來排列這些信道。此處用信道“X”表示信號強度最高的信道，在框30中選擇讀出這一信道。若在框40中識別出這一選定的信道“X”是一個模擬信道，即一個模擬控制信道或模擬業(yè)務(wù)信道，流程就返回框30去選擇讀取次高級的信道。另一方面，如果信道“X”是一個數(shù)字信道，流程就進到判斷框50，識別該數(shù)字信道是控制信道還是業(yè)務(wù)信道。這種識別可以采用多種方式來完成。
為了在數(shù)字業(yè)務(wù)信道和數(shù)字控制信道之間加以區(qū)別，還需要參照IS-54B標準來解釋。如圖2(a)和2(c)所示，盡管IS-54B數(shù)字業(yè)務(wù)信道和數(shù)字控制信道的下行鏈路時隙格式具有結(jié)構(gòu)上的共同點，但還是有某些區(qū)別可被用以區(qū)分數(shù)字控制信道和數(shù)字業(yè)務(wù)信道。首先，由于數(shù)字校驗彩色碼(DVCC)與超級幀(SFP)字段在信道編碼上的區(qū)別，在每對CDVCC和CSFP代碼字的12比特中總有4比特是不同的，無論CDVCC或CSFP代碼字中的哪一個是由基站發(fā)送的(然而，由于無線信道損傷而產(chǎn)生的誤碼，會使移動臺接收的代碼字與發(fā)送的代碼字有所不同)。具體地說，CSFP的4個核查比特相對于CDVCC的核查比特是相反的。其次，數(shù)字業(yè)務(wù)信道上的CDVCC內(nèi)容從一個時隙到下一時隙是固定的，而數(shù)字控制信道上的CSFP內(nèi)容是按照可預(yù)測的方式逐個時隙變化的。
另一種可供使用的識別方式是，數(shù)字業(yè)務(wù)信道上采用的信道編碼和交錯(interleave)與數(shù)字控制信道上采用的編碼和交錯是不同的，與DTC業(yè)務(wù)(語音或FACCH)無關(guān)。例如，數(shù)字業(yè)務(wù)信道可能使用1/2速率編碼，而數(shù)字控制信道則使用1/4速率編碼。此外，數(shù)字控制信道上的IS-54B SACCH和RESERVED字段具有不同的功能。圖2(a)至2(d)所示的各字段的實際功能與本申請的內(nèi)容無關(guān)，然而，在上述有關(guān)的申請中對這些字段的功能作出了更詳細的解釋。
如果信道“X”是一個數(shù)字控制信道，定位程序就達到了其目標，流程就進到END框。另一方面，如果信道“X”是一個數(shù)字業(yè)務(wù)信道，程序就轉(zhuǎn)移到框60，在其中判斷該數(shù)字業(yè)務(wù)信道中是否包括數(shù)字控制信道定位信息，例如上述的DL字段。如果沒有，移動臺就讀出另一個信道，而流程則回到框30。如果有，就在框70中用這一信息去尋找數(shù)字控制信道。
作為上述概率組方案的一種替代方案，在諸如IS-54B這樣的仍保存有模擬控制信道的混合系統(tǒng)中，可以把數(shù)字定位信息放在這些信道上。例如，數(shù)字控制信道信息可以被放在IS-54B的兩個載頻上的21個專有的模擬控制信道中的每個信道上。而移動臺可以首先調(diào)諧到最強的有效模擬控制信道，確定該數(shù)字控制信道對于網(wǎng)孔的位置，然后就直接調(diào)諧到這一數(shù)字控制信道上。
按照本發(fā)明的另一實施例，當移動臺經(jīng)歷一次通話終結(jié)時也可以把關(guān)于數(shù)字控制信道的信息提供給移動臺。一般是從基站傳送給移動臺的、與通話終結(jié)相聯(lián)系的消息之一是一個RELEASE消息，它通知移動臺在一個指定頻率上去搜索DCC。如果在通話結(jié)束時把與移動臺所處網(wǎng)孔有關(guān)的數(shù)字控制信道定位信息放在RELEASE消息上，移動臺就不必再通過任何步驟去定位一個新的數(shù)字控制信道。這樣，無論移動臺在原先的連接期間是否被“切換”，它都可以獲得數(shù)字控制信道的位置信息。
圖4(a)和4(b)示出了舉例的消息格式，用這些格式可以在RELEASE消息中把信息提供給移動臺以用于尋找一個數(shù)字控制信道。圖4(a)示出了舉例的RELEASE消息格式的概況，它包括一個O型(任選的)DCC信息字段，該字段具有29比特。圖4(b)示出了這種29比特的格式的例子。其中的“參數(shù)型”(Parameter Type)字段表示該字段是一個DCC信息字段?！皵?shù)值的數(shù)目”(Number of Values)字段指出該消息中有多少個信息單元?！靶诺馈?Channel)字段指出了在其上可以找到一個控制信道的那個頻率，而“DVCC”字段提供了數(shù)字校驗彩色碼信息。熟悉本領(lǐng)域的人應(yīng)該知道，這種信號格式只是一個例子，它可以說明一種提供數(shù)字控制信道定位信息的方法，而其他的格式也可以被采用。
圖5是按照本發(fā)明的一個實施例的蜂窩移動無線電話系統(tǒng)的框圖，可以用于實現(xiàn)上述方法。該例中示出的系統(tǒng)有一個基站110和一個移動臺120。基站包括一個連接到MSC140的控制和處理裝置130，MSC140則連接到公共電話交換網(wǎng)(未示出)。
用于一個網(wǎng)孔的基站110包括多個由話音信道收發(fā)報機150管理的話音信道，收發(fā)報機150受到控制和處理裝置130的控制。每個基站還包括一個能管理一個以上控制信道的控制信道收發(fā)報機160。控制信道收發(fā)報機160由控制和處理裝置130控制。控制信道收發(fā)報機160通過該基站或網(wǎng)孔的控制信道向鎖定在該控制信道上的移動臺廣播控制信息。話音信道收發(fā)報機管理著業(yè)務(wù)或話音信道，如上所述，在業(yè)務(wù)或話音信道上可以包括數(shù)字控制信道定位信息。
當移動臺首先進入空閑模式時，它周期性地掃描如基站110那樣的基站控制信道，以確定應(yīng)鎖定或駐留在哪個網(wǎng)孔中。移動臺120在其話音和控制信道收發(fā)報機170中接收在控制信道上所廣播的絕對和相對信息。然后由處理裝置180對接收到的包括候選網(wǎng)孔特性的控制信道信息進行計算，并確定該移動臺應(yīng)鎖定在哪個網(wǎng)孔。接收到的控制信道信息不僅包括涉及有關(guān)網(wǎng)孔的絕對信息，還包括與該控制信道有關(guān)的網(wǎng)孔鄰近的其他網(wǎng)孔的相對信息。在監(jiān)視主控制信道的同時還要周期性地掃描這些相鄰的網(wǎng)孔，以確定是否有一個更合適的候選者。有關(guān)移動臺和基站實施方式的附加信息可以參見P.Dent和B.Ekelund在1992年10月27日提交的名為“Multi-Mode Signal Processing”的未決美國專利申請第07/967,027號，該文件在本申請中作為參考。
上述的實施例只是為了全面地說明本發(fā)明，而不是要限制本發(fā)明。盡管上述實施例是針對基站和移動臺而言的，本發(fā)明還可應(yīng)用于任何無線通信系統(tǒng)。例如，衛(wèi)星可以在與諸如便攜設(shè)備、PCS設(shè)備、個人數(shù)字助理等等遠程設(shè)備進行通信的情況下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
因此，熟悉本領(lǐng)域的人員根據(jù)本發(fā)明的說明書可以實現(xiàn)許多種實施細節(jié)上的變更，所有這些變更和修改均被認為是屬于本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)，權(quán)利要求書限定了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在多個信道中定位一條控制信道的方法，包括以下步驟把上述多個信道編成多個組；按照在組中找到上述控制信道的相對可能性來排列各個上述組；以及在最高級的組中對信道進行探查，從而定位出一個控制信道。
2.一種無線通信系統(tǒng)，其特征在于包括一個基站，使用多個信道與移動臺進行通信，上述信道被編成多個組，這些組按照在各組中找到一條控制信道的相對可能性來進行排列；以及設(shè)在上述移動臺中用于按照上述排列在上述組中探查信道的裝置。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括步驟判斷上述信道是否為一個數(shù)字信道；鑒別上述數(shù)字信道，以確定其是一條數(shù)字業(yè)務(wù)信道還是一條數(shù)字控制信道。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括以下步驟通過讀出數(shù)字業(yè)務(wù)信道來獲取指向一條數(shù)字控制信道的定位信息；以及使用上述信息定位上述數(shù)字控制信道。
全文摘要
用于定位控制信道、特別是數(shù)字控制信道的方法及裝置。把可能載送監(jiān)控消息的信道編成組以代表這些信道被用作控制信道的相對可能性,移動臺從最可能構(gòu)成控制信道的那些信道開始搜索。把定位信息放在其他信道上,允許移動臺在讀取其他信道之一時重新對準一個控制信道。類似地,把控制信道定位信息放在與切換有關(guān)的消息中,從而使移動臺不必針對其已被切換到的新基站重新定位有關(guān)的新控制信道。
文檔編號H04L12/56GK1423489SQ0112171
公開日2003年6月11日 申請日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月1日
發(fā)明者R·亨利, F·索耶, A·K·賴特 申請人:艾利森電話股份有限公司, 雷.亨利