專利名稱：碼分多路通信蜂窩電話系統(tǒng)中的軟切換的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蜂窩(單元式)電話系統(tǒng)，尤其涉及一種在基地臺(ccll-sitc stution)與碼分多路通信(CDMA)蜂窩電話系統(tǒng)中的移動臺通信中控制切換(handoff)的新的改進的系統(tǒng)。
碼分多路通信調制技術的使用，只是簡化多系統(tǒng)用戶通信的幾種技術之一。雖然已知有其它技術如時分多路通信(TDMA)、頻分多路通信(FDMA)和如幅度縮擴單邊帶(ACSSB)的AM調制技術，但CDMA具有超過這些調制技術的顯著優(yōu)點。在1986年10月17日申請的美國專利申請?zhí)枮?6/921，261，題名為“應用衛(wèi)星式地面中繼站的擴展頻譜多路連接通信系統(tǒng)”現(xiàn)在美國專利號為4，901，307中已經(jīng)揭示了在多路連接通信系統(tǒng)中使用CDMA技術，該專利已經(jīng)轉讓給本發(fā)明的受讓人，揭示在此作為參考。
就在上述專利中，揭示了一種多路通信技術，其中，多個各自具有無線電收發(fā)機的移動電話系統(tǒng)用戶通過使用碼分多路通信(CDMA)擴展頻譜通信信號的衛(wèi)星中繼站或地面站(也稱作基地臺)通信。在使用CDMA的通信中，頻譜能被多次重復使用，因此，能使系統(tǒng)用戶容量增加。使用CDMA技術使頻譜效率大大高于其它多路通信技術。
在傳統(tǒng)的蜂窩電話系統(tǒng)中，現(xiàn)有的頻帶一般分成30KHz帶寬的信道，使用模擬FM調制技術。系統(tǒng)服務區(qū)域被分成大小不同的區(qū)域性單元。現(xiàn)有頻率信道被分成幾組，每組通常包含相等數(shù)量的信道。用某種方法把頻率組分配到各單元，使共同信道干擾的可能最小。例如，考慮有七個頻率組和單元為等邊六角形的系統(tǒng)。在某個單元中用過的頻率組就不在最近的六個單元或周圍鄰近的單元中使用。而且，其個單元的頻率組也不在次最近的十二個鄰近單元中使用。
在傳統(tǒng)的蜂窩電話系統(tǒng)中，所執(zhí)行的切換方式的用意是，在移動電話跨越兩個單元之間邊界時使通話延續(xù)。當控制通話的基地臺接收機發(fā)現(xiàn)從移動電話來的接收信號強度下降到低于預定閥值時，進行從一個單元到另一個單元的切換。信號強度低意味著移動電話一定是在單元邊緣附近。當信號電平下降到低于預定閥值時，基地臺要求系統(tǒng)控制器確定鄰近的基地臺是否比當前的基地臺接收到更強的移動電話信號。
應當前基地臺的詢問，系統(tǒng)控制器向鄰近基地臺發(fā)出切換請求的信息。與當前基地臺鄰近的基地臺使用專門的掃描接收機，在指定的信道上搜尋從移動臺來的信號。一個鄰近的基地臺如果向系統(tǒng)控制器報告收到足夠的信號，那么嘗試切換。
然后，在新的基地臺信道組內選擇一個空閑信道，進行切換。把控制信息傳送到移動電話，命令它從當前信道轉換到新的信道。同時，系統(tǒng)控制器把通話從第一基地臺轉換到第二基地臺。
在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，如果切換到新的基地臺不成功，通話將不能繼續(xù)。有許多原因會導致切換失敗。如果在鄰近單元沒有空閑的通話信道，切換將失敗。如果另一個基地臺報告收到上述移動電話，實際上該單元收到的是在完全不同的單元中使用相同信道的不同移動臺，切換也將失敗。這種報告錯誤將導致通話被轉換到錯誤的單元，一般情況是信號強度不足以維持通信的單元。而且，如果移動電話未收到轉換信道的命令，切換將失敗。實際工作情況表明，切換失敗經(jīng)常發(fā)生，系統(tǒng)可靠性值得懷疑。
在傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)中當移動電話在兩個單元間邊界附近時將發(fā)生另一個共同的問題。在這種情況，信號電平往往在兩個基地臺上擺動。這種信號電平的擺動將導致往復轉換工作，重復發(fā)出請求，通話在兩個基地臺之間來回轉換。這種額外的不需要的轉換請求增加了移動臺接收到錯誤的信道轉換命令或者根據(jù)收不到命令的可能性。而且，往復轉換將提高這種可能性，即，如果通話被不必要地轉換到所有信道當前均在使用因而不能允許轉換的單元，通話將不能繼續(xù)。
因此，本發(fā)明的目的在于在蜂窩電話系統(tǒng)中在基地臺之間進行通話切換的改進，并提供高的服務可靠性。
在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中，在所有的單元中使用相同的頻帶。提供調整增益的CDMA波形特性也被用來判別占用同樣頻帶的兩信號。因此，當通話從一個基地臺切換到另一個基地臺時，移動電話或臺不不需要轉換頻率。而且，由于收到錯誤的轉換命令而使通話不能繼續(xù)的概率將顯著地減小。
在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中，每個基地臺具有多個調制-解調器單元或擴展頻譜調制-解調器。每個調制-解調器由一個數(shù)字擴展頻譜發(fā)射調制器，至少一個數(shù)字擴展頻譜數(shù)據(jù)接收器和一個搜索接收器組成。每個調制-解調器被指定到一個移動臺，按照需要可以簡便地與該規(guī)定的移動臺通信。因此，在許多情況下，很多調制-解調器在使用時，而另一些調制-解調器可以保持著與各自的移動臺的有效聯(lián)系。
在本發(fā)明中，使用切換方案的CDMA蜂窩電話系統(tǒng)是處于這樣一種狀態(tài)，即一個新的基地臺調制-解調器被分配給一個移動臺時，而原來的基地臺調制-解調器被分配給一個移動臺時，而原來的基地臺在繼續(xù)提供通話服務。當移動臺位于兩個基地臺之間的交界區(qū)域時，受信號強度支配，通話能在基地臺之間來回轉換。由于移動臺總是至少通過一個基地臺進行通信，因此不會發(fā)生移動臺的中斷效果或服務中斷。
當移動臺通信使用新基地臺穩(wěn)定地建立起來，即移動臺正好在新單元內時，原來的基地臺便中止通話服務。剛才描述的切換技術，能被看作在基地臺之間與移動臺通信的一種“軟”切換。軟切換實質上是在斷開前進行轉換的功能。比較起來，認為傳統(tǒng)的蜂窩電話系統(tǒng)提供的是斷開后進行轉換的功能。
在本發(fā)明的CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中，執(zhí)行軟切換技術，也允許由移動臺發(fā)動。允許移動臺決定把通信從原來的基地臺轉換到最好的新的基地臺。
雖然，移動臺發(fā)出切換請求并確定新的基地臺是較佳的，但正如傳統(tǒng)蜂窩電話系統(tǒng)一樣，也可以采用切換過程判定方式。如前面討論過的有關傳統(tǒng)的系統(tǒng)，當切換可能合適時，基地臺通過系統(tǒng)控制器決定請求鄰近單元搜索移動臺信號。然后由系統(tǒng)控制器確定的接收最強的信號的基地臺接受切換。
在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中，每個基地臺發(fā)射一個“導頻載波”信號。該導頻信號被移動臺用來使初始的系統(tǒng)同步并提供對基地臺發(fā)射信號進行可靠的時間、頻率和相位的跟蹤。
每個基地臺還發(fā)射一包括擴展頻譜調制信息如基地臺標志、系統(tǒng)定時、移動分頁信息和其它各種控制信號的“準備”(setup)信道。每個基地臺發(fā)射的導頻信號具有個同的擴展碼，但碼相移不同。相移能使導頻信號彼此相區(qū)別，結果也區(qū)別出了發(fā)出導頻信號的兩基地臺。使用相同的導頻信號碼可使移動臺通過一次性搜索所有的導頻信號碼相位找到系統(tǒng)定時同步。正如根據(jù)對各碼相位所做的一種相應處理決定的那樣最強的導頻信號可以很容易地識別出來。被辯定的導頻信號表示最近的基地臺發(fā)射的導頻信號。
最強導頻信號找到后，即移動臺與最強導頻信號取得初始同步，移動臺便搜索那基地臺的合適的準備信道。該準備信道是由該基地臺使用多個不同預定擴展頻譜碼之一發(fā)射的。在本發(fā)明典型的實施例中，使用二十一個不同的碼。然而，應當理解，如由系統(tǒng)參數(shù)確定的那樣，準備信道中也可使用更多或更少的碼。然后，移動臺開始搜索用在準備信道內的所有不同的碼。
當移動臺確定了為該基地臺適用的準備碼時，便接收系統(tǒng)信息，并進行處理。移動臺進一步監(jiān)測準備信道中的控制信息。一種這樣的控制信息會表示，有一個呼叫正等待著傳送到該移動臺。
移動臺繼續(xù)對應于鄰近基地臺發(fā)射的導頻信號檢查接收到的導頻載波信號碼的碼相移。這種檢查是為了確定從鄰近單元發(fā)射出的導頻信號是否比第一次確定為最強的導頻信號更強。如果，當通話靜止時，鄰近的基地臺導頻信號變得比初始基地臺發(fā)射的導頻信號更強，那么，移動臺將獲得該更強的導頻信號和相應的新基地臺的準備信道。
當通話開始時，確定在該通話期間使用的偽噪聲(PN)碼地址，碼地址可以或由基地臺確定或根據(jù)移動臺的標志預先確定。通話開始以后，移動臺繼續(xù)檢查位于鄰近單元的基地臺發(fā)射的導頻信號。繼續(xù)進行導頻信號檢查是為了確定鄰近基地臺發(fā)射的導頻信號中是否有比移動臺正與之通信的基地臺發(fā)射的導頻信號強。當在鄰近單元內的基地臺發(fā)射的導頻信號變得比當前單元內的基地臺發(fā)射的導頻信號強時，這表示移動單元已經(jīng)進入新的單元，應當開始切換。對應于該導頻信號的強度的確定，移動臺產(chǎn)生并發(fā)射一個控制信息到當前為通話服務的基地臺。表示新的基地臺發(fā)射的導頻信號現(xiàn)在比當前基地臺發(fā)射的導頻信號強的該控制信號被提供給系統(tǒng)控制器?？刂菩畔⑦€包含確定新基地臺和PN碼的信息。隨著該控制信號被傳送到系統(tǒng)控制器，即解釋為移動單元的通信向確定的新的基地臺的切換將開始。
現(xiàn)在系統(tǒng)控制器開始切換步驟。應當理解，在切換期間，經(jīng)受切換步驟的該特定移動臺的PN碼地址不需要改變。系統(tǒng)控制器開始切換，把位于新基地臺的調制-解調器分配給通話。供給該調制-解調器與移動臺和當前基地臺調制-解調器之間的通信中的通話相關的PN地址。確定為通話服務的新基地臺調制-解調器，搜索并找到移動臺發(fā)射的信號?；嘏_調制-解調器還向移動臺開始發(fā)射輸出信號。移動臺根據(jù)新的基地臺提供的信號和準備信道信息搜索輸出信號。
當獲得新基地臺調制-解調器發(fā)射的信號時，移動臺轉換成收聽該信號。然后，移動臺發(fā)射表示切換完成的控制信號。由原來的和新的基地臺調制-解調器之一或兩者把控制信息提供給系統(tǒng)控制器。根據(jù)控制信號，系統(tǒng)控制器單獨把通話轉換到新的基地臺，而中斷通過原來的基地臺調制-解調器的通話。然后，原來的基地臺調制-解調器成為能再分配的空閑調制-解調器。
另外的改進有，切換步驟能引入第二工作狀態(tài)。在此地，該第二狀態(tài)被喚作基地臺分集狀態(tài)。關于基地臺分集狀態(tài)的論述在1989年11月7日申請的共同待批的美國專利申請，題名為“在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中的分集接收機”，流水號為07/432，552中，該發(fā)明人作了進一步揭示，該申請已轉讓給本發(fā)明的受讓人。
在基地臺分集狀態(tài)中，如上參照兩個基地臺所處理的通話所述的，允許通話在中間狀態(tài)拖延。在按照本發(fā)明的移動電話描述在此的典型的實施例中，使用了總數(shù)為三個的解調處理器或接收機。一個接收機用于掃描功能，其它兩個接收機用作兩個信道分集接收機。在單個單元中工作期間，掃描接收機尋找該基地臺發(fā)射的沿多路徑傳播到移動臺的信號。這些多路徑傳播信號一般是由地面建筑物和其它信號障礙物反射信號引起的。當發(fā)現(xiàn)兩個或更多的這種反射時，兩個接收機被分配到兩個最強的信道。掃描接收機繼續(xù)測算多路徑;當路徑情況改變時，使兩個接收機與兩個最強路徑上的信號保持同步。
在基地臺分集狀態(tài)中，從每個基地臺來的最強的兩個路徑，由搜索接收機確定。選定兩個接收機解調從原來的基地臺和新的基地臺來的四個可能的路徑中的最強兩個路徑上的信號。在一種分集組合操作中，數(shù)據(jù)解調過程使用從這兩個接收機來的信息。這種分集組合操作的結果是，大大阻止了在多路單元式電話場合可能發(fā)生的有害的衰減。
雖然在該技術領域中不同的分集組合技術類型是眾所周知的，但本發(fā)明使用分集組合大大地提高了在移動蜂窩電話系統(tǒng)中通信的質量和可靠性。在本發(fā)明中，應用了最大的比率組合形式。根據(jù)兩個路徑，結合從相應加權的這兩個路徑來的貢獻，確定信噪比。由于解調導頻信號可確定每個路徑的相位，所以組合是相關的。
在從移動臺到兩個基地臺的路徑中，通過兩個基地臺解調移動臺發(fā)射的信號，也可獲得路徑分集接收。兩個基地臺把它們解調的數(shù)據(jù)信號和表示基地臺接收機信號質量的數(shù)據(jù)一起送到系統(tǒng)控制器。然后，系統(tǒng)控制器組合移動臺信號的兩種改形，并選擇最好質量的信號。應當理解，把未解碼或甚至未解調的信號傳送到系統(tǒng)控制器來使更好的分集組合方法被利用是可能的。
如前面所討論的，在單元分集狀態(tài)中開始切換步驟。移動臺確定鄰近基地臺發(fā)射的信號對獲得好的信號解調質量是足夠強。移動臺發(fā)出一個控制信息到當前基地臺，指示新的基地臺的標志，并發(fā)出一個單元分集狀態(tài)的請求。然后單元臺把基地臺標志和請求轉送到系統(tǒng)控制器。
系統(tǒng)控制器通過把通話連接到新的基地臺的調制-解調器作為響應。然后，當移動臺把從兩個基地臺接收到的信號進行分集組合的同時，系統(tǒng)控制器也把從這兩個基地臺接收到的信號進行組合。只要從兩個基地臺接收到的信號電平足以使解調質量良好，單元分集狀態(tài)將繼續(xù)。
移動臺繼續(xù)搜索從其它基地臺發(fā)射出的信號。如果第三個基地臺發(fā)射的信號變得比原來兩個基地臺信號中的一個強，那么移動臺至少通過一個當前基地臺，把控制信息傳輸?shù)较到y(tǒng)控制器?？刂菩畔⒅甘驹摶嘏_的標志和請求切換。然后，系統(tǒng)控制器在通過兩個最強基地臺提供通話的同時，中止通過三個基地臺中最弱信號的通話。如果移動臺裝備有額外接收機，如三個接收機，可以進行三重基地臺分集狀態(tài)。
當移動臺確定只有一個基地臺正在提供對于解調質量來說足夠強的信號時，中止基地臺分集狀態(tài)。然后移動臺發(fā)出一個控制信息表示基地臺在中止了基地臺分集狀態(tài)后仍在通信。如果因調制-解調器的數(shù)量不足以支持移動臺對基地臺分集狀態(tài)工作的所有請求，而使系統(tǒng)變得過載時，系統(tǒng)控制器也中止基地臺分集狀態(tài)。如所討論的，基地臺分集狀態(tài)是由移動臺做出需要在基地臺分集狀態(tài)中工作的判定來實現(xiàn)的。然而，應當理解，基地臺分集狀態(tài)也能由系統(tǒng)控制器作出要在這種狀態(tài)工作的判定來實現(xiàn)。
本發(fā)明在移動臺切換方面，對目前的蜂窩電話系統(tǒng)作了實質性的改進。本發(fā)明的斷開前切換原理對系統(tǒng)總可靠性做出顯著改進，降低了服務故障。通過在通信中提供額外的系統(tǒng)可靠性和質量，基地臺分集狀態(tài)的執(zhí)行進一步改進了傳統(tǒng)蜂窩電話系統(tǒng)。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點將結合下面附圖的詳細描述將會更明顯。其中

圖1是本發(fā)明的典型的CDMA蜂窩電話系統(tǒng)的示意圖;
圖2是CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中CDMA通信的移動單元電話的結構框圖;
圖3是CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中基地臺設備的框圖;
圖4是移動電話轉換局設備的框圖。
圖1示出了本發(fā)明的一個實施例的典型的電話系統(tǒng)。圖1所示的系統(tǒng)在系統(tǒng)移動臺或移動電話和基地臺之間的通信中使用了CDMA調制技術。在大城市中的蜂窩系統(tǒng)具有上百個基地臺為幾十萬移動電話服務。與傳統(tǒng)的FM調制蜂窩系統(tǒng)相比使用CDMA技術大大地增加了同樣大小的系統(tǒng)的用戶容量。
圖1中，系統(tǒng)控制和轉換器10，也稱之為移動電話轉換局(MTSO)，一般包括對基地臺進行系統(tǒng)控制的接口和處理電路?？刂破?0也為傳輸?shù)胶线m的移動臺，控制從公共交換電話網(wǎng)(PSTN)到合適的基地臺的通話通路。控制器10也控制從移動臺至少通過一個基地臺到PSTN的通話的通路。由于一般這種移動臺不能直接與另一個進行通信，所以控制器10也可以控制移動用戶之間通過適當?shù)幕嘏_進行通話。
控制器10可以通過各種裝置如專用的電話線，光纖線路或通過微波通信線路聯(lián)接到基地臺。圖1中，圖示了三個這種典型的基地臺12，14和16以及典型的包括蜂窩電話的移動臺18。箭頭線20a-20b規(guī)定了基地臺12和移動臺18之間可能的通信線路。箭頭線22a-22b規(guī)定了基地臺14和移動臺18之間可能的通信線路。類似地，箭頭線24a-24b規(guī)定了基地臺16和移動臺18之間可能的通信線路。
基地臺服務區(qū)域或單元按照地理形狀設計，使移動臺通常與一個基地臺最近。當移動臺空閑時即不在進行通話，移動臺一直監(jiān)視每個附近基地臺發(fā)射的導頻信號。如圖1所示，分別通過通信線路20b、22b和24b，基地臺12、14和16分別把導頻信號傳輸?shù)揭苿优_18。然后，移動臺通過比較這些特定基地臺發(fā)射導頻信號的強度確定它處于那個單元中。
在圖1所示的例子中，移動臺18可以認為與基地臺16最近。當移動臺18開始通話時，把控制信息傳送到最近的基地臺即基地臺16?；嘏_16接收到通話請求信息后，向系統(tǒng)控制器10發(fā)出信號并傳送電話號。然后，系統(tǒng)控制器10把通話通過PSTN連接到所希望的接收器。
通話如果在PSTN內進行，控制器10把通話信息發(fā)射到該區(qū)域內的所有基地臺。作為答復，基地臺把分頁信息發(fā)射到所希望的移動臺接收器。當移動臺收到分頁信息，它發(fā)射一個控制信息到最近的基地臺作為回答。該控制信息通知系統(tǒng)控制器該特定的基地臺與移動臺要通信。然后控制器10確定通過該基地臺到移動臺的通話路線。
如果移動臺18移出了原來的基地臺即基地臺16的有效區(qū)域，通過確定經(jīng)過另一基地臺的通話路線使通話繼續(xù)。在切換過程中，有兩種進行通話切換即確定通過另一基地臺路線的方法。
第一種方法叫做基地臺起動切換，與用于目前使用的原始第一代模擬量蜂窩電話系統(tǒng)中的切換方法類似。在基地臺起動切換的方法中，原始基地臺即基地臺16注意到移動臺18發(fā)射的信號下降到低于某一閥值。然后，基地臺16向系統(tǒng)控制器10發(fā)出切換請求?？刂破?0把這個請求轉發(fā)到基地臺16附近的所有基地臺14、12。控制器發(fā)射的請求包括與信道有關的含移動臺18使用的PN碼順序的信息。基地臺12和14調整接收機的頻率到移動臺使用的信道，并測量信號強度，通常采用數(shù)字技術。如果基地臺12和14的接收機有一個報告的信號強度大于原來的基地臺報告的信號強度，那么就切換到該基地臺。
起動切換的第二種方法叫做移動切換。移動臺裝配有搜索接收機，用于掃描鄰近基地臺12和14發(fā)射的導頻信號和完成其它功能。如果發(fā)現(xiàn)基地臺12和14導頻信號的強度大于基地臺16的導頻信號的強度，移動臺18就發(fā)射一個控制信息到當前基地臺即基地臺16。該控制信號包含有確定信號較強的基地臺的信息和請求切換到該基地臺的信息?；嘏_16把該控制信息轉送到控制器10。
移動起動切換方法比起基地臺起動切換方法具有各種優(yōu)點。移動臺比基地臺能更早并更容易發(fā)現(xiàn)它自己和各種鄰近基地臺之間路徑的變化。然而，要進行移動起動切換，每個移動臺就必須要裝配有執(zhí)行掃描功能的搜索接收機?？墒?，在這里描述的具有移動臺CDMA通信能力的典型的實施例中，搜索接收機具有另外的需要它完成的功能。
圖2示出了典型的移動臺蜂窩電話的框圖。移動臺包括通過雙工器32聯(lián)接到模擬接收機34和發(fā)射功率放大器36的一架天線30。天線30和雙工器32屬于標準類型，能通過單個天線同時發(fā)射和接收。天線30接收發(fā)射信號，并通過雙工器32把它們提供給模擬接收機34。接收機34接收雙工器32來的RF信號，雙工器32一般在850MHz頻帶內以便放大并變頻到IF頻率。使用一個能使接收機調整到所有蜂窩電話頻帶的接收頻帶內的任何頻率的標準規(guī)格頻率合成器實現(xiàn)頻率轉換。
然后把IF信號通過聲表面波(SAM)帶通濾波器，在最佳實施例中該濾波器帶寬約為1.25MHz。選擇SAM濾波器的特性，與使具有以預定頻率計時的PN順序調制的定向順序擴展頻譜的基地臺發(fā)射的信號波形相符，在最佳實施例中，預定頻率為1.25MHz。時鐘頻率選擇為若干共同數(shù)據(jù)速率如16Kbps、9.Kbps和4.8Kbps的整數(shù)倍。
接收機34也完成功率控制功能，調節(jié)移動臺的發(fā)射功率。接收機34產(chǎn)生一個模擬功率控制信號提供給發(fā)射功率控制電路38。對移動單元功率控制特性的控制及執(zhí)行已揭示在1989年11月7日申請并同時待批的流水號為07/433，031題名為“CDMA蜂窩移動電話系統(tǒng)中控制發(fā)射功駐的方法和裝置”的美國專利中，該申請已轉讓給本發(fā)明的受讓人。
接收機34還具有一個模數(shù)(A/D)轉換器(未畫出)，以9.216MHz的時鐘頻率把IF信號轉換成數(shù)字信號，在最佳實施例中，該頻率正好是PN片(chip)頻率的8倍。經(jīng)數(shù)字化的信號被送到兩個或更多個信號處理器或數(shù)據(jù)接收機中的每一個，其中一個是搜索接收機，其余為數(shù)據(jù)接收機。
在圖2中，從接收機34輸出的數(shù)字信號被送到數(shù)字數(shù)據(jù)接收機40和42以及搜索接收機44。應當理解，廉價的低性能的移動臺可以只有單個數(shù)據(jù)接收機，而高性能的移動臺可以有兩個或更多，能分集接收。
經(jīng)數(shù)字化的IF信號在包含有當前和所有鄰近基地臺發(fā)射的導頻載波的同時還含有許多正在通話的信號。接收機40和42的功能是使IF樣本與合適的PN順序關聯(lián)起來。該關聯(lián)過程提供一個該技術領域眾所周知的特性，稱為“處理增益”，它將提高匹配合適PN順序的信號的信號/干擾比而不提高其它信號。然后使用從最近的基地臺來的導頻載波作為載波相位參考值同步檢測相關輸出。該檢測的結果是編碼的數(shù)據(jù)符號。
如在本發(fā)明的PN順序的特性是，對多路信號加以排斥。當經(jīng)過多于一個路徑后的信號到達移動接收機時，存在信號接收時間差。該接收時間差相當于光速除以距離差。如果該時間差超過一微秒，那么相關過程將排斥掉一個通路。接收機會選擇跟蹤并接收較早的或較遲的通路。如果有兩個接收機，如接收機40和42，那么兩個獨立的信道被跟蹤并并存。
搜索接收機44由控制處理器46控制，目的是在基地臺接收的導頻信號極短的時間附近連續(xù)掃描時間范疇，接收從同一基地臺來的其它多路經(jīng)導頻信號和其它基地臺發(fā)射的導頻信號。在除該極短時間的其它時間，接收機44測量所希望的波形的任何接收強度。接收機44比較各接收到的信號的強度。接收機44向表示最強信號的控制處理器提供一個信號強度的信號。
處理處46把信號提供給數(shù)字數(shù)據(jù)接收機40和42，每個對最強信號中的各別信號進行處理。有時，另一個基地臺發(fā)射的導頻信號強度大于當前基地臺的信號強度。那么，控制處理器46將產(chǎn)生一個控制信息通過當前基地臺送到系統(tǒng)控制器，把該基地臺換成對應于最強導頻信號的基地臺。因此接收機40和42可以通過兩個不同的基地臺管理通話。
接收機40和42的輸出提供給分集組合器和解碼電路48。包含在電路48內的分集組合電路簡單地兩股接收到的信號的時限調準并把它們加在一起。通過將兩流信號乘以對應于兩個流的相對信號強度的數(shù)，進行該相加過程。這種操作可以認為是最大比率的分集組合。然后用也包含在電路48內的正向流錯誤檢測解碼器對產(chǎn)生的組合信號流進行解碼。
在典型的實施例中，使用了卷積編碼。卷積編碼的約束長度為9，碼速為1/3，即，傳輸每位信息位要產(chǎn)生和傳輸三個編碼符號。這種類型碼的最佳譯碼器屬于軟判斷Viterbi算法譯碼器設計。產(chǎn)生的譯碼信息位送到用戶數(shù)字基帶電路50。
基帶電路50一般包括數(shù)字聲碼器(未畫出)。基帶電路50還起到與聽筒或其它類型的外圍設備接口的作用?；鶐щ娐?0適合各種不同的聲碼器。按照電路48來的信息，基帶電路50將輸出信息信號送到用戶。
通常提供給聽筒的用戶模擬語音信號提供給基帶電路50作為其輸入?；鶐щ娐?0包括一個把模擬信號轉換成數(shù)字形式的模數(shù)(A/D)轉換器(未畫出)。數(shù)字信號送到數(shù)字聲碼器，在那里進行編碼。聲碼器輸出被送到正向誤差校正編碼電路(未畫出)進行錯誤校正。該語音數(shù)字化編碼信號從基帶電路50輸出到發(fā)射調制器52。
發(fā)射調制器52將該編碼信號調制在PN載波信號上，PN載波信號的PN順序根據(jù)對通話確定的地址函數(shù)進行選擇。控制處理器46根據(jù)由基地臺和譯碼接收機40和42發(fā)射的通話準備信息確定PN順序。另外，控制處理器46也可以通過預先布置根據(jù)基動臺決定PN順序?？刂铺幚砥?6把PN順序信號傳送到發(fā)射調制器52和接收機40和42進行通話譯碼。
發(fā)射調制器52的輸出供給發(fā)射功率控制電路38。信號發(fā)射功率由接收機34提供的模擬功率控制信號來控制。而且，控制位由基地臺以功率調整命令的形式發(fā)射，并經(jīng)過數(shù)據(jù)接收機40和42處理。功率調整命令用于控制處理器，建立移動臺發(fā)射功率級。根據(jù)功率調整命令，控制處理46產(chǎn)生一個數(shù)字功率控制信號并送到電路38。另外，接收機40和42、控制處理器46和發(fā)射功率控制電路38的相互關系信息，也在上述共同待批專利申請中進一步作了描述。
發(fā)射功率控制電路38，輸出功率控制調制信號到發(fā)射功率放大器電路36。電路36放大IF信號并通過與把信號調到合適的輸出頻率的頻率合成器輸出信號相混合，把IF信號轉換成RF頻率。電路36包括一個把功率放大到未級輸出電平的放大器。預計的發(fā)射信號從電路36輸出到雙工器32。雙工器32把信號聯(lián)接到天線30以發(fā)射到基地臺。
控制處理器46也能產(chǎn)生控制信息如單元分集狀態(tài)請求和基地臺通信中止命令。把這些命令送到發(fā)射調制器52以便發(fā)射?？刂铺幚砥?6根據(jù)從數(shù)據(jù)接收機40、42和搜索接收機44收到的數(shù)據(jù)作出切換和分集組合的決定。
圖3以框圖形式示出了基地臺設備的典型實施例。在基地臺上，使用了兩個接收系統(tǒng)，每個具有獨立的天線和模擬接收機用以空間分集接收。在每個接收系統(tǒng)中，在信號經(jīng)受分集組合處理前，信號均經(jīng)過同樣的處理。虛線內的單元表示對應于基地臺和一個移動臺之間通信的單元。模擬接收機的輸出還提供給與其它移動臺通信中使用的其它單元。
在圖3中，第一接收系統(tǒng)包含天線60、模擬接收機62、搜索接收機64和數(shù)字數(shù)據(jù)接收機66。該接收系統(tǒng)還可包括可選擇的數(shù)字數(shù)據(jù)接收機68。第二接收系統(tǒng)包括天線70、模擬接收機72、搜索接收機64和數(shù)字數(shù)據(jù)接收機66。在切換和分集的信號處理和控制中，還使用基地臺控制處理器78。兩個接收系統(tǒng)均與分集組合和譯碼電路80聯(lián)接。在控制處理器78的控制下，在與基地臺發(fā)射調制器84和電路80的通信中，進出MTSO(圖4)的信號使用數(shù)字連接器82。
天線60上接收到的信號傳送到模擬接收機62。在接收機62內的放大器放大的接收到的信號，通過與頻率合成器輸出信號混合，轉換成IF頻率。該IF信號以關于移動臺模擬接收機所描述的相同的過程，進行帶通濾波及數(shù)字化。經(jīng)數(shù)字化后的IF信號，送到數(shù)字數(shù)據(jù)接收機66、選擇性數(shù)字接收機68和搜索接收機64，并以類似于參照圖2中的移動臺的數(shù)字數(shù)據(jù)接收機和搜索接收機所描述的方法分別進行處理。然而，由數(shù)字數(shù)據(jù)接收機和搜索接收機所做的處理，在從移動臺到基地臺的線路中，在幾個方面與從基地臺到移動臺的線路不同。
在返回線路即移動臺到基地臺的線路中，移動臺不發(fā)射一個能用作基地臺信號處理的相關參考作用的導頻信號。因此，移動臺到基地臺的線路采取使用64-陣列(ary)正交信號傳輸?shù)姆窍嚓P調制和解調方案。
搜索接收機64也被用來對接收機信號掃描時間范疇，確保相連的數(shù)字數(shù)據(jù)接收機64和數(shù)據(jù)接收機68(如果使用的話)跟蹤并處理得到的最強的時間范疇信號。這種跟蹤處理與就移動臺所描述的處理相同。搜索接收機64向基地臺控制處理器78提供一個信號，處理器78向數(shù)字數(shù)據(jù)接收機66和68提供控制信號，以選擇合適的接收信號進行處理。
在64-陣列正交信號傳輸過程，移動臺發(fā)射的符號有64種不同的可能。一個6位的符號能被編碼成26即64種不同的二進制序列中的一種。挑選的該組序列稱為Walsh函數(shù)。Walsh函數(shù)中最佳的接受函數(shù)是快速阿達瑪變換(FTH)。在搜索接收機64和數(shù)字數(shù)據(jù)接收機66和68中，如關于移動臺接收機所討論的一樣，使輸入信號與饋送至FTH處理器的相關器輸出關聯(lián)起來。FTH處理器對每6個符號產(chǎn)生一組64個系數(shù)。然后，64個符號乘以接收機中產(chǎn)生的加權函數(shù)。將加權函數(shù)與測量到的信號強度聯(lián)系起來。然后，把經(jīng)加權的數(shù)據(jù)作為輸出送到分集組合和譯碼電路50。
第二個接收系統(tǒng)以與關于圖3中的第一個接收系統(tǒng)所討論的相類似的方法，處理接收到的信號。來自接收機66和76的經(jīng)加權的64個符號輸出被送到分集組合和譯碼電路80。電路80包含一個加法器，加法器把從接收機66來的經(jīng)加權的64的符號與從接收機76來的經(jīng)加權的64個符號相加。產(chǎn)生的64個系數(shù)相互比較確定最大的系數(shù)。比較結果的量級與結果本身，即64個系數(shù)中最大者一起用來確定一組譯碼加權值和符號，用于電路80的Viterbi正交譯碼器。
Viterbi譯碼器的約束長度最好為9，碼速率為1/2。Viterbi譯碼器用來確定最可能的信息位順序。對于每個聲碼器數(shù)據(jù)塊，標稱是15毫秒長的數(shù)據(jù)，獲得一個信號質量估計值，并把它作為移動臺功率調整命令，與數(shù)據(jù)一起傳送到移動臺。關于該質量估計值的產(chǎn)生的其他情況已在上述的共同待批申請中作進一步詳細的討論。該質量估計值是15毫秒(mste)間隔的信噪比平均值。
圖3中，為改進系統(tǒng)的性能，可以包括選擇性數(shù)字數(shù)據(jù)接收機68。該附加的數(shù)據(jù)接收機本身或者與另外的接收機組合，可以跟蹤并接收移動臺發(fā)射的信號的其它可能延遲路程。該接收機的結構與工作，與關于數(shù)字數(shù)據(jù)接收機66和76所描述的相似。接收機68用來獲得額外的分集狀態(tài)。提供額外的分集狀態(tài)的可選擇性額外數(shù)字數(shù)據(jù)接收機在那些處于很可能產(chǎn)生多路信號的擁擠的城市的基地臺，是非常有用的。
從MTSO來的信號在控制處理器78控制下，通過數(shù)字連接器82連接到合適的發(fā)射調制器。發(fā)射調制器84擴展頻譜，如控制處理器78指定的那樣，根據(jù)預定的擴展函數(shù)，對數(shù)據(jù)進行調制，以發(fā)射到所希望的接收移動臺。發(fā)射調制器84的輸出送到發(fā)射功率控制電路86。在那里，在控制處理器78的控制下，控制其發(fā)射功率。電路86的輸出送到發(fā)射功率放大器電路88。
電路88包括一個可把發(fā)射調制器84的輸出和基地臺內的其它發(fā)射調制器的輸出相加的加法器。電路88還包括一個能把導頻信號發(fā)生器90輸出的導頻信號與已經(jīng)相加的發(fā)射調制器輸出信號相加的加法器。電路88也包括一數(shù)模轉換器、一上變頻電路和一放大器，分別把數(shù)字信號轉換成模擬信號、把發(fā)射調制器輸出的IF頻率信號轉換成RF頻率和放大RF信號。電路88的輸出送到天線92，并被發(fā)射到該單元站服務區(qū)域內的移動臺。
基地臺控制處理器78承擔著把數(shù)據(jù)接收機和調制器分配給個別通話的任務?？刂铺幚砥?8也監(jiān)測通話進程、信號質量并發(fā)起抵制信號損失。單元站通過連接器82與MTSO通信，連接器82用標準電話線、光纖或微波線路連接MTSO。
圖4以框圖的形式示出了用在MTSO中使用的設備。MTSO一般包括系統(tǒng)控制器即系統(tǒng)控制處理器100、數(shù)字開關102、分集組合器104、數(shù)字聲碼器106和數(shù)字開關108。另外的分集組合器和數(shù)字聲碼器連接在數(shù)字開關102和108之間，但沒有畫出。
當單元分集狀態(tài)有效即MTSO處于兩個基地臺所處置的有關該通話的切換過程時，信號將從多于一個的基地臺標稱以相同信息到達MTSO。然而，因為在從移動臺到基地臺的返回路上受到衰減和干擾，從一個單元站來的信號可能比從另一個單元站來的信號質量更好。
數(shù)字開關102如從系統(tǒng)控制處理器100來的信號決定的那樣用于接通從一個或更多個基地臺到分集組合器104或者有關的分集組合器的對應于一給定移動的信息源。當系統(tǒng)不處于單元分集狀態(tài)時，分集組合器104不是被旁路，就是在每個輸入端饋送相同的信息。
有多組串聯(lián)的分集組合器和聲碼器，提供并聯(lián)，要處理的每路通話使用一組。分集組合器104比較伴隨從兩個或更多基地臺信號來的信息位的信號質量指示器。分集組合器104按逐個幀的信息挑選相應于質量最好的基地臺信號的位，輸出到聲碼器106。
聲碼器106把經(jīng)數(shù)字化的聲音信號的格式轉換成標準64KbpsPCN電話格式、模擬量或任何其它的標準格式。產(chǎn)生的信號從聲碼器106傳輸?shù)綌?shù)字開關108。在系統(tǒng)控制處理器100控制下，把通話路線接到PSTN。
準備用于移動臺的來自PSTN的聲音信號在系統(tǒng)控制處理器100控制下經(jīng)數(shù)字開關108送到合適的數(shù)字聲碼器如聲碼器106。聲碼器106對輸入的經(jīng)數(shù)字化的聲音信號進行編碼并把產(chǎn)生的信息位流直接送到數(shù)字開關102。數(shù)字開關102在系統(tǒng)控制處理器控制下把經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)送到正與移動臺通信的基地臺。如果移動臺正處于與多個基地臺通信的切換狀態(tài)或處于基地臺集狀態(tài)，數(shù)字開關102把通話發(fā)送到合適的基地臺，以通過合適的基地臺的發(fā)射器發(fā)射到希望的接收移動臺。然而，如果移動臺正在僅與一個基地臺通信或不處于單元分集狀態(tài)，信號便送到一個基地臺。
系統(tǒng)控制處理器控制數(shù)字開關102和108，把數(shù)據(jù)發(fā)送至MTSO和取自MTSO。系統(tǒng)控制處理器100也確定把通話分配到基地臺和MTSO上的聲碼器。而且，系統(tǒng)控制處理器100與每個基地臺控制處理器進行通信，分配MTSO和基地臺之間的個別的通話用的PN碼。還應當理解，如圖4所示，數(shù)字開關102和108畫成兩個分開的開關，然而，該功能也可由單結構的開關單元完成。
上述的對最佳實施例的描述使該技術領域的普通技術人員能制作和使用本發(fā)明。熟悉本技術的人員顯然可以很快地對這些實施例作出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其它實施例中而不必經(jīng)過發(fā)明創(chuàng)造。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，而根據(jù)揭示在此的作為新型的特征的原理，將給本發(fā)明以最寬的范圍。
權利要求
1.一種蜂窩電話系統(tǒng)，其中一個移動系統(tǒng)用戶與另一個移動系統(tǒng)用戶通信，其特征在于所述移動用戶具有一個移動電話設備，能夠以碼分擴展頻譜信號形式把信息信號至少與多個地理上獨立的每個規(guī)定為某地面服務區(qū)域的基地臺中的一個相通，通過系統(tǒng)控制器與所述的其它系統(tǒng)用戶連接，在所述的移動用戶改變服務區(qū)域時控制所述移動用戶和所述基地臺之間通信的一系統(tǒng)包含當所述的移動用戶處于一個基地臺服務區(qū)域，并通過所述的基地臺與所述的另一個系統(tǒng)用戶通信時，把所述的移動用戶從所述基地臺服務區(qū)域轉換到另一個基地臺服務區(qū)域并提供一個表示所述另一個基地臺的標志的裝置；當所述的移動用戶通過所述基地臺與所述的另一個系統(tǒng)用戶還在通信時，根據(jù)所述的標志通過所述的另一個基地臺聯(lián)接所述移動用戶和所述另一個系統(tǒng)用戶之間通信的裝置；和根據(jù)通過所述另一個基地臺在所述移動用戶和所述另一個系統(tǒng)用戶之間進行的通信的所述聯(lián)接，中止通過所述基地臺在所述移動用戶和所述另一個系統(tǒng)用戶之間的所述通信，而通過所述的另一個基地臺在所述移動用戶和所述另一個系統(tǒng)用戶之間的通信繼續(xù)進行的裝置。
2.如權利要求1所述的通信控制系統(tǒng)，其特征在于每個基地臺發(fā)射一個相位與鄰近基地臺之間不同的相同的導頻信號，所述的確定裝置包含配置在所述移動臺的掃描接收裝置，用于接收基地臺發(fā)射的導頻信號，測量每個所述的接收到的導頻信號的信號強度，比較相關信號強度，并提供一個表示接收到的導頻信號有最大信號強度的信號強度信號;和配置在所述移動臺的處理裝置，用于接收所述信號強度信號，并當所述信號指示出所述另一個基地臺發(fā)射的導頻信號的信號強度大于所述基地臺發(fā)射的導頻信號時，產(chǎn)生一個切換請求命令，其中所述切換請求命令表示出所述另一個基地臺，并傳送到所述基地臺。
3.如權利要求2所述的通信控制系統(tǒng)，其特征在于所述的基地臺把所述的切換請求命令傳送到所述系統(tǒng)控制器，并且所述的傳送裝置包含位于所述系統(tǒng)控制器上的系統(tǒng)處理裝置，用于接收所述基地臺來的切換請求命令，根據(jù)這產(chǎn)生第一開關命令;和位于所述系統(tǒng)控制器上的開關裝置，用于通過所述基地臺聯(lián)接所述移動用戶和所述系統(tǒng)用戶之間的通信，并根據(jù)所述第一開關命令，控制通過所述另一個基地臺的在所述移動用戶和所述其它系統(tǒng)用戶之間的通信。
4.如權利要求1所述的通信控制系統(tǒng)，其特征在于所述的中止裝置包含位于所述移動臺并根據(jù)所述移動用戶和所述另一個基地臺之間的通信產(chǎn)生切換結束命令的額外處理裝置，所述的移動臺至少通過所述基地臺和所述另一個基地臺中的一個把所述切換結束命令傳送到所述系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)處理根據(jù)所述切換結束命令產(chǎn)生第二開關命令，所述開關裝置根據(jù)所述第二開關命令中止通過所述基地臺在所述移動臺和所述其它系統(tǒng)用戶之間的通信。
全文摘要
在蜂窩(單元式)電話系統(tǒng)中，當移動用戶18轉變基地臺服務區(qū)域時，有一系統(tǒng)控制移動用戶18和基地臺12，14，16之間的通信。移動用戶18包括裝置40，46，當通過一個基地臺與另一系統(tǒng)用戶通信時，決定將移動用戶18從該基地臺服務區(qū)域向另一個基地臺服務區(qū)域的轉移。該系統(tǒng)包括，當移動用戶仍通過第一基地臺與系統(tǒng)用戶進行通信時，可根據(jù)標志接通經(jīng)由新基地臺在移動用戶和其它系統(tǒng)用戶之間的通信的電路78。
文檔編號H04B1/707GK1051832SQ90109068
公開日1991年5月29日 申請日期1990年11月7日 優(yōu)先權日1989年11月7日
發(fā)明者吉洛豪森·克萊因S, 帕多瓦尼·羅伯托, 惠利特·Iii·查爾斯E 申請人:夸爾柯姆股份有限公司