專利名稱：在移動電話系統(tǒng)中合并導頻相鄰表的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)。更確切地說，本發(fā)明涉及將導頻相鄰表(pilotneighbor list)合并從而向移動通信單元提供一個相鄰基站表的方法和裝置，用來在如碼分多址(CDMA)蜂窩通信系統(tǒng)中識別可能的越區(qū)切換候選者。
II.相關(guān)領(lǐng)域的描述碼分多址(CDMA)調(diào)制技術(shù)是便于在有大數(shù)量系統(tǒng)用戶之間進行通信的幾種技術(shù)中的一種技術(shù)。在多址通信系統(tǒng)中采用CDMA技術(shù)見標題為“SPREADSPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USINGSATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATER”的美國專利4,901,307(簡稱’307專利)，以及標題為“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNALWAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美國專利5,103,459(簡稱為’459)，二專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。
在’307和‘459專利中，所揭示的多址技術(shù)涉及大量的移動電話系統(tǒng)用戶，每一用戶具有一個收發(fā)機，他們用碼分多址(CDMA)擴展譜通信信號通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器或地面基站(也稱為基站或區(qū)站)進行通信。采用CDMA技術(shù)使得與采用其他的多址技術(shù)相比具有高得多的頻譜效率。
在典型的CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，每一基站發(fā)射一個“導頻載波”信號，或者簡稱為導頻信號。導頻信號是一個未經(jīng)調(diào)制的、直接序列擴展譜信號，該信號是由每一基站用公共偽隨機噪聲(PN)擴展碼在所有時刻發(fā)射的。導頻信號使得移動站能夠除了提供相干解調(diào)的相位基準和基站之間進行越區(qū)切換判斷的信號強度比較基準以外還得到初始系統(tǒng)同步，即，定時。
導頻信號是由每一基站用相同的PN擴展碼但具有不同的PN偏移來發(fā)射的。例如，本發(fā)明中，導頻信號擴展碼是一個長度為215的PN碼。本例中，有511個與零偏移不同的偏移，這里的偏移是以64個PN碼片為增量的。正是這一PN偏移使得移動站可以鑒別一個個的導頻信號，從而將發(fā)射這些信號的基站區(qū)別開來。采用相同的導頻信號碼使得移動站可以通過搜尋所有的導頻信號碼相位來找到系統(tǒng)定時同步。當對每一PN偏移作相關(guān)處理，就能容易鑒別所決定的最強的導頻信號。所鑒別的導頻信號通常對應于最近的基站所發(fā)射的導頻信號。然而，由于地形的原因，不會總是這樣的。這一現(xiàn)象就使得產(chǎn)生了下述生成“相鄰表更新消息(Neighbor List Update Message)”的本發(fā)明的方法。導頻信號搜尋技術(shù)的細節(jié)見美國專利5,577,022(簡稱為’022專利)，其標題是“PILOT SIGNALSEARCHING TECHNIQUE FOR A CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM”，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。
每一基站還發(fā)射一個同步信道信號，該信號是一個由基站用來獲取輔助同步、系統(tǒng)時間和其他開銷控制信息的調(diào)制、編碼、交錯、直接序列、擴展譜信號。諸如系統(tǒng)標識、網(wǎng)絡(luò)標識、導頻PN序列偏移指數(shù)、長碼狀態(tài)、當前系統(tǒng)時間與其他的時間參數(shù)和尋呼信道數(shù)據(jù)速率之類的參數(shù)是在同步信道上發(fā)射的。應當注意，導頻PN序列偏移指數(shù)識別相對零偏移導頻PN序列的一個偏移值。用與導頻信道相同的導頻PN序列偏移對同步信道去擴展。
每一基站還在一個或多個尋呼信道上發(fā)射一個尋呼信號。尋呼信號是經(jīng)調(diào)制的、交錯的、擾頻的(scrambled)的、直接序列的擴展譜信號，該信號含有控制和開銷信息。尋呼信道用作傳送全球的和移動站專用命令，包括尋呼(page)。尋呼信道上傳送的開銷消息包括系統(tǒng)參數(shù)消息，它包含通用系統(tǒng)和基站開銷信息；訪問參數(shù)消息，它包含訪問系統(tǒng)時將由移動站在訪問信道上使用的信息；以及向移動站標識相鄰基站的導頻信號PN序列偏移的“相鄰表更新消息”。同步信道發(fā)射的長碼狀態(tài)消息由移動站用來對尋呼信道擾頻的信號進行反擾頻。與同步信道信號一樣，尋呼信道信號用與導頻信道相同的導頻PN序列偏移被擴展和去擴展。
每一基站在眾多業(yè)務(wù)信道中選出的一個信道上將用戶信息發(fā)送到要求的移動站。因此，每一移動站有一個特定的業(yè)務(wù)信道用于接收特定移動站的信息。業(yè)務(wù)信道信號是在各個業(yè)務(wù)信道上傳送到移動站的經(jīng)調(diào)制的、交錯的、擾頻的、直接序列的擴展譜信號。同步信道消息接收的信息由移動站用來對業(yè)務(wù)信道擾頻的信號進行去擾頻。
用于基站各個信道的調(diào)制方案的進一步的細節(jié)見’459專利中的描述。
本CDMA系統(tǒng)中，移動站采用多個接收器或分集接收方式來克服多徑衰落的問題。采用分集接收器，移動站同時對給定基站傳送但已經(jīng)沿不同傳播路徑傳播的多個信號進行解調(diào)。將多個解調(diào)的估計組合起來，提供一個改進的數(shù)據(jù)估計。分集接收器的一個例子見轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并在此引述供參考的、標題為“DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美國專利5,109,390(簡稱為’390專利)。移動站中的分集接收還使得它能夠同時(例如移動站在小區(qū)之間過渡時)與一個以上的基站進行通信。這是一個重要的軟越區(qū)切換的概念，將在下面討論。
越區(qū)切換是一個總稱，用來描述一個過程，該過程使得當移動站通過一個以上的覆蓋區(qū)或小區(qū)時，移動站和基站控制器即人們所知的移動電話交換局(MTSO)之間的通信得以繼續(xù)。傳統(tǒng)的蜂窩電話系統(tǒng)中，越區(qū)切換方案使得呼叫在移動電話跨越兩個小區(qū)之間的邊界時得以繼續(xù)。當處理呼叫的小區(qū)基站注意到來自移動電話的接收信號強度低于預定的閾值時，啟動從一個小區(qū)到另一小區(qū)的越區(qū)切換。低信號強度指示意味著移動電話靠近小區(qū)邊界。當信號電平落到預定閾值以下時，基站請求系統(tǒng)控制器判斷相鄰基站接收的移動電話信號的信號強度大于當前基站接收的信號強度。
系統(tǒng)控制器根據(jù)當前基站詢問將提出越區(qū)切換請求的消息發(fā)送到相鄰基站。與當前基站相鄰的基站采用特別的掃描接收器，在特定的信道上尋找來自移動電話的信號。如果有一個相鄰的基站向系統(tǒng)控制器報告了一個合適的信號電平，則就進行越區(qū)切換。
當在新的基站中選擇使用的信道并集中的一個空閑信道時，啟動越區(qū)切換。將控制消息發(fā)送到移動電話，命令它從當前信道轉(zhuǎn)換到新的信道。同時，系統(tǒng)控制器將呼叫從第一個基站轉(zhuǎn)換到第二個基站。上述越區(qū)切換即人們知道的“硬”越區(qū)切換，因為當呼叫從第一個基站傳送到第二個基站時，呼叫進行中是沒有重疊(overlap)的。硬越區(qū)切換的交換功能可以被認為是一種“先斷后連”接續(xù)。
相反的是在現(xiàn)代CDMA系統(tǒng)中使用的軟越區(qū)切換方法。這樣的方法見標題為“MOBILE STATION ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULARCOMMUNICATIONS STSTEM”的美國專利5,267,261(簡稱為’261)專利，以及標題為“METHOD AND SYSTEM OF PROVIDING A SOFT HANDOFF INCOMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美國專利5,101,501(簡稱為’501專利)，二專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。
在采用移動方式的軟越區(qū)切換中，移動站一直在搜尋強導頻信號。為了使搜尋導頻信號的過程連成一個整體，定義四組不同的導頻偏移工作組(Active Set)、候選組(Candidate Set)、相鄰組(Neighbor Set)和剩余組(Remaining Set)。工作組表示移動站正與之進行通信的那個(或那些)基站或那個(或那些)扇區(qū)。候選組表示基站處已經(jīng)接收到導頻信號的那個(或那些)或那個(或那些)扇區(qū)，且具有足夠的信號強度而使它們成為工作組的成員，但還未由基站放置在工作組內(nèi)。相鄰組表示可能與移動站建立起通信的候選者的那個(或那些)基站或那個(或那些)扇區(qū)。剩余組表示除了工作組、候選組和相鄰組中目前的那些導頻偏移以外，系統(tǒng)中具有所有其他可能的導頻偏移的那個(或那些)基站或那個(或那些)基站。
在移動站和MTSO之間的系統(tǒng)通信中，移動站具有一個相鄰表更新消息，它由與相鄰小區(qū)的基站相應的PN偏移組成。另外，移動站被提供有這樣一條消息，該消息表示與移動站要通過其進行通信的基站相應的至少一個導頻。這些表存儲在移動站處，分別作為導頻的相鄰組和工作組，并且在條件變化時更新。
搜尋是如下所述為了判斷工作組、候選組、相鄰組和剩余組中標識的每一導頻信號的強度而進行的。在一種可能的搜尋技術(shù)中，首先測量工作組和候選組中所有導頻信號的信號強度，隨后估計相鄰組中第一導頻信號的強度。隨后重新估計工作組和候選組，再是相鄰組中的第二導頻信號。這一直進行到估計了最后那個相鄰組，接著估計剩余組的第一導頻信號。這一循環(huán)通過工作組和候選組導頻等等的再估計而繼續(xù)。搜尋過程的進一步的細節(jié)見上述’022專利中的描述。
當通過基站與移動站建立起通信時，移動站繼續(xù)監(jiān)視從各個相鄰基站發(fā)射的可鑒別的導頻信號的信號強度。當導頻信號超過信號強度中用T_ADD表示的預定閾值時，該導頻信號被加到移動站處的候選組內(nèi)，并向MTSO發(fā)送識別所有工作導頻和候選導頻各個信號強度和相位延遲的消息。該消息稱為是“導頻強度測量消息”。相位延遲信息是由MTSO用來確定相對于移動站的每一導頻信號的往返行程延遲時間的測量值。MTSO在接收到“導頻確定測量消息”以后，將超過T_ADD的導頻放入移動站工作組，并向移動站發(fā)送一條消息，該消息中含有移動站將要通過其進行通信的工作組中所包括的所有導頻。MTSO還向與工作組中的新導頻相應的基站發(fā)送信息，并指令該基站與移動站建立起通信。因此，移動站通信是通過移動站工作組中的導頻所識別的所有基站的路由而傳送的。
當移動站通過多個基站進行通信時，這些基站以及其他基站的導頻信號強度是如上所述由移動站進行監(jiān)視的。如果與工作組的導頻相應的導頻信號在用T_TDROP表示的時間內(nèi)落在用T_DROP表示的預定閾值以下，那么移動站就產(chǎn)生并發(fā)送一條“導頻強度測量消息”，報告該事件的發(fā)生。MTSO通過移動站與之進行通信的至少一個基站接收該消息。MTSO可以隨后終斷通過移動站處測得的導頻信號強度落在閾值以下的基站所進行的通信。
MTSO在決定終斷通過某一基站的通信以后，產(chǎn)生一條新的識別移動站將通過其進行通信的工作組的導頻的消息。在這條識別工作組的導頻的消息中，與移動站的通信將被終斷的基站的導頻是不被識別的。MTSO還將信息傳送到工作組中未標識的基站，以終斷與移動站的通信。在接收到識別工作組的導頻的消息以后，移動站就不再處理來自其導頻不再在工作組中的導頻的基站的信號。因此，移動站的通信僅通過移動站的工作組中的導頻所識別的基站的路由進行。在工作組中識別的導頻原來有一個以上而現(xiàn)在只有一個的情況下，移動站僅與移動站工作組中所識別的導頻相應的一個基站進行通信。
由于移動站在整個越區(qū)切換的所有時刻是通過至少一個基站與MTSO進行通信的，所以在它們進行通信的時候是不中斷的。與其他蜂窩通信系統(tǒng)中采用的傳統(tǒng)“先斷后連”技術(shù)相比，通信中的軟越區(qū)切換因其固有的“先連后斷”通信而具有顯著的優(yōu)點。
由于稱為“乒乓方式”的現(xiàn)象大大減少，所以與硬越區(qū)切換相比，軟越區(qū)切換使呼叫失落(drop call)的可能性要小得多。“乒乓方式”是當移動電話靠近兩個小區(qū)的邊界時發(fā)生的。這時，信號電平趨向于在兩個基站處波動。該信號電平波動導致這樣一種情況，即，重復請求將使得呼叫在兩個基站之間轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去(hand thecall back and forth)。這種附加的不必要的越區(qū)切換請求增加了移動站不正確地聽到信道切換命令或全然沒有聽到命令的可能性。另外，這種情況還使得在不當心地將呼叫轉(zhuǎn)發(fā)到該時刻所有信道都正被使用的某一小區(qū)而因此無法接受越區(qū)切換的情況下，使呼叫的終斷可能性提高。
上述軟越區(qū)切換技術(shù)還可以用來當移動站跨越一個基站的不同扇區(qū)時提供連續(xù)的通信。這樣一種方法見申請日為1995年3月13日、標題為“METHOD ANDAPPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF ACOMMON BASE STATION”的美國專利申請08/405,611，該申請已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。
目前的產(chǎn)生“相鄰表更新消息”的方法盡管對于小系統(tǒng)是合情合理的，但當應用于大城市時，由于它們產(chǎn)生很大的相鄰組，所以經(jīng)常是有問題的。例如，某些系統(tǒng)中的相鄰表更新消息是從用于移動站的工作組中的每一導頻信號的相鄰表的并集(union)中產(chǎn)生的。不管移動站是否處在軟越區(qū)切換，相鄰表更新消息是以相同的方式產(chǎn)生的。工作導頻產(chǎn)生的相鄰并集可以產(chǎn)生很大的相鄰表，從而增加了對移動站的搜尋負擔。即，移動站僅能在給定時間幀中搜尋有限數(shù)量的導頻信號。相鄰表更新消息中導頻的數(shù)量局限于預定的個數(shù)，例如20。
本發(fā)明產(chǎn)生相鄰表更新消息的另一個問題是因地形而產(chǎn)生的導頻強度的假提示。例如，僅僅由于某一基站是在山頂上，移動站可以從許多英里以外檢測到基站的強導頻信號。或者是，僅僅因為某一移動站在測量鄰近基站導頻能量的時刻處在山谷中，移動站可以從鄰近基站檢測到微弱的導頻信號。某些系統(tǒng)中，相鄰表更新消息是通過簡單地選擇導頻信號測量消息中標識的第一導頻信號并將所有其相應的相鄰者首先放置在相鄰表更新消息中來產(chǎn)生的。隨后將下一個導頻相鄰者放置在該表中，等等。采用這樣的方法，盡管在不適合于越區(qū)切換，也可能將遠離的基站包括在相鄰表更新消息中，而相鄰的基站也可能被排除在外，盡管它們是更適合于越區(qū)切換的。
我們所需要的是一種產(chǎn)生相鄰表更新消息的更好的方法，以便找到更適合于越區(qū)切換的候選者。該方法應當優(yōu)先考慮相鄰基站，并解決因地形而產(chǎn)生的假導頻信號強度的問題。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個方面是提供一種合并導頻相鄰表的方法，形成碼分多址(CDMA)擴展譜蜂窩通信系統(tǒng)中的相鄰表更新消息，其中，移動站用戶通過至少一個基站和移動電話交換局與另一系統(tǒng)用戶進行通信，每一基站發(fā)射一個公共導頻信號，該導頻信號相對于所述系統(tǒng)中的其他基站具有不同的PN偏移。該方法包含在所述移動站處測量基站發(fā)射的導頻信號的信號強度和相應的相位延遲；通過所述至少一個基站將所述導頻信號強度和相應于來自所述移動站的所述PN偏移的所述相位延遲發(fā)送到所述移動電話交換局；對所述移動站產(chǎn)生所述相鄰表更新消息；并將所述相鄰表更新消息發(fā)送到所述移動站。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種合并導頻相鄰表的裝置，形成碼分多址(CDMA)擴展譜蜂窩通信系統(tǒng)中的相鄰表更新消息，其中，移動站用戶通過至少一個基站和移動電話交換局與另一系統(tǒng)用戶進行通信，每一基站發(fā)射一個公共導頻信號，該導頻信號相對于所述系統(tǒng)中的其他基站具有不同的PN偏移。該裝置包含位于所述移動站內(nèi)用以確定接收的導頻信號的信號強度的導頻強度測量裝置；位于所述移動站內(nèi)用來確定每一所述接收的導頻信號的相位延遲的導頻相位測量裝置，該導頻信號由所述移動電話交換局用來確定相應的往返行程延遲時間；位于所述移動站內(nèi)用來向所述移動電話交換局發(fā)射每一所述接收的導頻信號的所述導頻PN偏移信息、所述相應導頻信號強度信息和所述相應的導頻相位信息并接收所述相鄰表更新消息的第一通信裝置；位于所述移動電話交換局處用來存儲所述通信系統(tǒng)中每一基站固定的、預定相鄰表的存儲裝置；位于所述移動電話交換局中用來從所述移動站接收每一所述接收的導頻信號的所述導頻偏移信息、所述相應的導頻信號強度信息和所述導頻相位信息并將所述相鄰表更新消息發(fā)送到所述移動站的第二通信裝置；以及產(chǎn)生所述相鄰表更新消息的處理裝置。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種裝置，通過監(jiān)視移動站從包括第一基站和第二基站的多個基站接收的導頻信號的強度，控制移動站從第一基站到第二基站的越區(qū)切換，所述裝置包含從移動站接收代表移動站接收的導頻信號的強度和相位并識別包括第一和第二基站的工作基站和候選基站的數(shù)據(jù)的裝置；以及對移動站確定相鄰基站的等級表的裝置，所述等級表依賴于移動站接收的每一導頻信號的強度和基站被找到作為每一接收的導頻信號的相鄰者的次數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種控制將移動站從第一基站越區(qū)切換到第二基站的方法，該方法包含監(jiān)視移動站從包括第一和第二基站的多個基站接收的導頻信號的強度；從移動站接收代表移動站所接收的導頻信號的強度和相位的數(shù)據(jù)；并對移動站產(chǎn)生相鄰基站的等級表，該等級表取決于移動站所接收的每一導頻信號的強度和基站被找到作為接收的每一導頻信號的相鄰者的次數(shù)。
本發(fā)明的一個典型實施例中，蜂窩通信系統(tǒng)采用碼分多址(CDMA)調(diào)制技術(shù)。該系統(tǒng)中，每一基站發(fā)送一個具有公共PN擴展碼的導頻信號，該導頻信號的相位偏移其他基站的導頻信號的相位。
該實施例中，相鄰表更新消息是MTSO產(chǎn)生的，它是工作導頻的信號強度和把相鄰表的潛在候選者作為工作導頻相鄰者而被包括的頻率的函數(shù)。另外，估計每一工作導頻的往返行程延遲時間，從而不將遠離的基站的相鄰者考慮包括在相鄰表更新消息中。
不管移動站是處在工作通信方式還是處在等待來自MTSO的指令的空閑方式，移動站都一直監(jiān)視強導頻信號。移動站發(fā)送一個導頻強度測量消息，該消息中含有任何測得的導頻變得特別強或弱時工作組和候選組中所有導頻的信號強度和相關(guān)的相位延遲。其他時候，移動站會偶爾因移動電話交換局(MTSO)請求而提供導頻強度測量消息。
相鄰表更新消息是在MTSO處用工作組導頻產(chǎn)生的。在另一種實施例中，還可以采用候選組導頻。因此，術(shù)語“工作/候選”將用來描述其中的兩個實施例。
在MTSO處，從存儲器中檢索出從移動站接收的每一工作/候選導頻的固定的、預定的相鄰表。估算每一接收的導頻相位延遲，以確定其往返行程延遲時間，以及該往返行程延遲時間是否超過了表示一個遠離基站的預定閾值。如果超過了該閾值，則導頻的相鄰者不被考慮包括在相鄰表更新消息中。
在往返行程延遲估算中，通過形成與標識的工作/候選導頻信號相關(guān)的所有預定相鄰表的并集來產(chǎn)生一相鄰表并集。相鄰表并集中的每一相鄰基站或成員是通過對它賦予一加權(quán)值的計算從而識別最可能的用于越區(qū)切換的候選者而工作的。加權(quán)值正比于工作/候選導頻數(shù)(這些導頻包括了相應的預定相鄰表中特定的成員)以及那些工作/候選導頻的信號強度。該計算可以用來配置以取得每一通信系統(tǒng)中所要求的性能。一旦估算了相鄰表中的所有成員，則按照它們各自的權(quán)依次分成等級，并將預定數(shù)量的導頻提供給相鄰表更新消息中的移動站。移動站接著用相鄰表更新消息來搜尋強度足以進行通信的導頻信號。
附圖簡述在結(jié)合附圖對本發(fā)明的典型實施例作了信息描述以后，讀者將會更清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。圖中，相同的標號所表示的意義相同。


圖1是按照本發(fā)明的典型CDMA蜂窩電話系統(tǒng)的示意圖；圖2是典型的CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中區(qū)站的覆蓋范圍圖；圖3是移動電話交換局的方框圖；圖4是描述向初始相鄰表賦權(quán)的流程圖。
較佳實施例的詳細描述圖1中描述的是可以容易地被表示為是實施本發(fā)明的個人通信系統(tǒng)(PCS)的蜂窩電話系統(tǒng)的典型圖示。該典型實施例中，圖1中描述的系統(tǒng)在系統(tǒng)移動站或移動電話與基站之間的通信中采用CDMA調(diào)制技術(shù)。大城市中的蜂窩系統(tǒng)具有成百個為成千上萬個移動電話服務(wù)的基站。與傳統(tǒng)的FM調(diào)制蜂窩系統(tǒng)相比，通用(universal)頻率再利用(reuse)使得CDMA技術(shù)適合于增加大系統(tǒng)中的用戶容量。
圖1中，系統(tǒng)控制器和交換局10(也稱為移動電話交換局(MTSO)或系統(tǒng)控制器)通常包括對基站提供系統(tǒng)控制的接口和處理電路。系統(tǒng)控制器10還包括控制電話呼叫從公共交換電話網(wǎng)(PSTN)到合適的基站用于傳送到合適的移動站的路由選擇。系統(tǒng)控制器10還控制通過至少一個基站從移動站到PSTN的路由選擇。由于合適的移動站通常是不相互間直接進行通信的，所以系統(tǒng)控制器10可以通過這些移動站在移動用戶間進行呼叫。
系統(tǒng)控制器10可以用各種裝置如專用電話線、光纖線路或用微波通信線路與基站耦合。圖1中，描述的是三種這樣的典型基站12、14和16以及一個典型的移動站18(包括蜂窩電話)。箭頭20a-20b定義了基站12和移動站18之間的前向和后向通信線路。箭頭22a-22b定義了基站14和移動站18之間的前向和后向通信線路。類似地，箭頭24a-24b定義了基站16和移動站18之間的前向和后向通信線路。
基站服務(wù)區(qū)或小區(qū)是按地理范圍設(shè)計的，從而移動站通常最靠近一個基站。當移動站空閑即沒有呼叫進行的時候，移動站一直監(jiān)視從每一最近基站的導頻信號傳輸。如圖1所示，導頻信號分別是在通信線路20b、22b和24b上由基站12、14和16分別傳送到移動站18的。隨后，通過比較從這些特定的基站發(fā)送的導頻信號強度，移動站判斷它是處在哪一個小區(qū)中。
在圖1所示的例子中，移動站18可以被認為最靠近基站16。當移動站18發(fā)出一個呼叫時，控制消息被傳送到基站16?；?6在接收到呼叫請求消息后，向系統(tǒng)控制器10發(fā)信，并轉(zhuǎn)發(fā)呼叫號碼。隨后，系統(tǒng)控制器10通過PSTN將呼叫與所要求的收話方相連。
如果呼叫是在PSTN內(nèi)發(fā)出的，則系統(tǒng)控制器10向區(qū)域中的所有基站發(fā)送呼叫信息。接著，基站向移動站的收話方發(fā)送一條尋呼消息。當移動站接收到該尋呼消息時，它向該移動站正在進行通信的基站發(fā)送控制消息以作出應答。該控制消息向系統(tǒng)控制器發(fā)出信號，表示特定的基站正與移動站進行通信。系統(tǒng)控制器10接著將該呼叫通過該基站的路由傳送到移動站。
如果移動站18移動到基站16覆蓋區(qū)以外的地方，則通過將呼叫經(jīng)另一基站的路由傳送來使呼叫繼續(xù)。進行呼叫的越區(qū)切換有兩種不同的方法基站發(fā)出的越區(qū)切換和移動站發(fā)出的越區(qū)切換。這兩種技術(shù)詳見上述’501和‘261專利。
圖2描述的是典型的蜂窩系統(tǒng)中的區(qū)站覆蓋區(qū)的情況。每一小區(qū)或覆蓋區(qū)用標號BSx表示。這里，x表示特定的小區(qū)。移動站用小區(qū)BS0中的‘M’表示。在一開始接通電源以后，移動站搜尋強度足以進行通信的第一導頻信號。本例中，移動單元(the mobile)因其靠近區(qū)站BS0而從位于小區(qū)BS0中的基站0接收最強的導頻信號。另外，由于區(qū)站20的位置在山頂上，所以，它還從該區(qū)站接收到一個強信號。隨后，移動站還通過具有最強信號強度的區(qū)站(本例中為區(qū)站0)向MTSO傳送識別的強導頻以及它們相應的信號強度和相位延遲時間。MTSO決定移動站應當通過基站BS0和BS20進行通信，并且因此通知移動站將這兩個導頻包括在工作組中。
MTSO在接收到初始的導頻信息以后，首先通過估算工作/候選導頻信號的往返行程延遲時間大于預定的閾值(本例中稱為RTD_MAX)，產(chǎn)生相鄰表更新消息。往返行程延遲正比于移動站和特定的小區(qū)之間的距離。由于BS20的往返行程延遲時間超過了預定的閾值，即，它的位置實在離移動站太遠，所以本例中，不再將基站BS20的相鄰區(qū)站考慮包括在相鄰表更新消息中。而在現(xiàn)有技術(shù)中，應當將BS20的相鄰基站包括在相鄰表更新消息中。將這些基站包括在內(nèi)是不合適的，這是因為它們不一定能向遠端單元提供適合進行越區(qū)切換所必須的強導頻信號。事實上，當基站BS1到BS6最適合于作為候選者時，BS20周圍的基站是最不適合選擇作為越區(qū)切換的。應當理解，盡管BS20周圍的基站在本發(fā)明中是不考慮作為越區(qū)切換的，但因BS20的強導頻信號而仍留在工作組中。
MTSO現(xiàn)在通過產(chǎn)生移動站識別的所有工作/候選導頻的預定相鄰表的并集而產(chǎn)生相鄰表更新消息，本例中僅為工作導頻BS0。再參見圖2，預定相鄰表的并集簡單地是基站BS1到BS6。該表按照預定函數(shù)(將在后文中討論)而取優(yōu)先順序，隨后發(fā)送到移動站，作為移動站搜尋強導頻信號的相鄰表更新消息。
更有意思的一例相鄰表的產(chǎn)生是移動站從小區(qū)0移動到小區(qū)6。與前面的例子中一樣，移動站通過基站BS0進行通信，其導頻信號包含在工作組中。同樣，由于基站BS20的位置在山頂上，移動站也從基站BS20接收強信號，其相應的導頻信號也屬于工作組。移動站按照先前產(chǎn)生的相鄰表更新消息搜尋與基站BS1到BS6相應的導頻偏移，判斷是否有信號變得更強。
移動站接近基站BS6時，來自該基站的導頻信號逐漸增強，直到它跨過預定的閾值，在本實施例中稱為T_ADD。移動站將該導頻信號放到候選組內(nèi)，并在該事件出現(xiàn)時向MTSO報告所有工作組和候選組導頻的信號強度和相位延遲時間。MTSO立即將來自基站BS6的導頻放入工作組中。接著，MTSO通過首先估算每一工作/候選導頻報告的相位延遲，以確定相應的往返行程延遲時間，開始產(chǎn)生新的相鄰表更新消息。本例中，基站BS20的往返行程延遲因其遠離的位置而超過預定的閾值而被丟棄，并在產(chǎn)生相鄰表更新消息時不予進一步考慮，但因其導頻強度而仍留在工作組中。
接著，估算來自基站BS0和BS6的導頻信號。從這些基站中的每一個基站的存儲器中檢索出一個固定的、預定的相鄰表。如圖2中所示，BS的預定相鄰表由相鄰者BS1到BS6組成，而BS6的預定相鄰者由相鄰者BS0、BS1、BS5、BS7、BS17和BS18組成。這兩個表的并集產(chǎn)生一個由基站BS0、BS1、BS2、BS3、BS4、BS5、BS6、BS7、BS17和BS18組成的相鄰表并集。根據(jù)有多少個工作/候選導頻被報告為可以考慮并集中某特定的成員可成為其預定相鄰表中的相鄰者和導頻信號的強度，通過加權(quán)計算，來估算該并集的每一成員。例如，成員BS5是在先前BS6和BS0的預定相鄰表中找到的。因為BS5是在一個以上的預定相鄰表中找到的，所以與僅在一個預定相鄰表中找到的情況相比，它將接收到更高的權(quán)。在估算了相鄰表并集中的每一成員以后，按照加權(quán)分類，將最高等級的成員發(fā)送到相鄰表更新消息中的移動站。加權(quán)過程的進一步的細節(jié)將在下面詳述。
移動站按照相鄰表更新消息繼續(xù)掃描導頻偏移，判斷是否有導頻的強度足以被考慮用作越區(qū)切換。當移動站加入小區(qū)6時，來自基站BS6的導頻強度最終將落在預定的閾值以下，該閾值在本實施例中稱為T_DROP，這時，移動站向MTSO警示該事件的發(fā)生。移動站還發(fā)送工作組和候選組中所有導頻的導頻信號強度和相位延遲時間。按照上面說明的過程計算一個新的相鄰表更新消息。MTSO將指揮移動站將從工作組中移去與基站BS0相應的導頻并把它加入到相鄰組。該點處的MTSO將指揮移動站停止與基站BS0的通信，完成越區(qū)切換。
圖3描述的是在MTSO中使用的設(shè)備的方框圖。MTSO通常包括系統(tǒng)控制器或系統(tǒng)控制處理器100、數(shù)字交換機102、分集組合器104、數(shù)字聲碼器106和數(shù)字交換機108。盡管未示出，在數(shù)字交換機102和108之間還耦合有附加的分集組合器和數(shù)字聲碼器。這些塊中的每一個的詳細討論可參見上述美國專利5,267,261。
本發(fā)明的一個特別的重要之點是系統(tǒng)控制處理器100。通常，有關(guān)越區(qū)切換的判決是由系統(tǒng)控制處理器100進行的，基站將它們中繼到移動站上。
系統(tǒng)控制處理器100產(chǎn)生各種由基站中繼到移動站的消息。本典型實施例中，這樣的消息是系統(tǒng)參數(shù)消息，由基站在尋呼信道上傳送，它含有用于各種越區(qū)切換參數(shù)的缺省值。這些參數(shù)中，有越區(qū)切換檢測閾值(T_ADD)和越區(qū)切換下降閾值(T_DROP)，它們的完全描述見上述’260專利。對含有這些參數(shù)的消息進行解調(diào)和譯碼，并隨后存儲在移動站控制處理器中。
系統(tǒng)控制處理器產(chǎn)生并通過至少一個基站傳送到移動站的其他消息是導頻測量請求命令(Pilot Measurement Request Order)、越區(qū)切換方向消息(HandoffDirection Message)和相鄰表更新消息(Neighbor List Update Message)。這些消息經(jīng)解調(diào)和譯碼，并且隨后提供到移動站控制處理器。移動站根據(jù)每一條消息而動作，以支持上述’261專利中討論的越區(qū)切換。
對本發(fā)明來說一個特別重要的地方是導頻測量請求命令和相鄰表更新消息。根據(jù)導頻測量請求命令，移動站報告其工作組和候選組中所有導頻的導頻強度以及每一導頻的相位延遲時間的當前估算。該消息稱為導頻強度測量消息。導頻強度測量消息被傳送到與工作組中識別的導頻相應的區(qū)站，并且隨后傳送到系統(tǒng)控制器和交換機10。
參見圖3，導頻標識信息和相應的尋呼強度是在系統(tǒng)控制器和交換機10處接收、并用系統(tǒng)控制處理器100處理的。首先檢查工作/候選組中的每一個導頻，看看其相關(guān)的往返行程延遲(RTD)是否大于預定的閾值，本典型實施例中是RTD_MAX。如果是的，則表示與該導頻相關(guān)的基站的相鄰者該移動站離得太遠了，不予考慮包括在相鄰表更新消息中。在判斷構(gòu)成相鄰表更新消息時，這樣的導頻是不作進一步的考慮的。
存儲器單元110含有通信網(wǎng)中所有區(qū)站的表和系統(tǒng)中每一區(qū)站的固定的、預定的相鄰表。例如，參見圖2，區(qū)站BS0的相鄰表可以包括區(qū)站BS1到BS6。對于MTSO 10接收的每一工作/候選組導頻，將相應的預定相鄰表提供給系統(tǒng)控制處理器100，在此進行處理，以便最佳地判斷考慮用哪一個區(qū)站來進行可能的越區(qū)切換。
處理是按照圖4所示的流程圖進行的。首先，產(chǎn)生相鄰表并集，作為如方框60所示提供到系統(tǒng)控制處理器100的工作/候選導頻預定相鄰表中基站的并集。例如，如果第一工作導頻信號與含有基站BS1、BS2、BS3、BS5、BS7和BS8的預定相鄰表對應，并且第二工作導頻信號與含有基站BS2、BS4、BS5、BS6和BS8的預定相鄰表對應，則這兩個相鄰表將是一個含有基站BS1、BS2、BS3、BS4、BS5、BS6、BS7和BS8的相鄰表并集。
方框65接著將當前在工作組或候選組中的相鄰表并集的任何成員移去。方框67將變量N設(shè)置為等于1，這表示要估算相鄰表并集中的第N個成員。在方框70中，將相鄰表并集中的第一個成員與相應于MTSO接收的第一工作/候選組導頻的預定相鄰表比較，以判斷所考慮的成員是否包含在該表中。繼續(xù)看所給的例子，成員BS1將用來尋找在其中它是一個成員的預定的相鄰表。這時，在與第一工作導頻相應的預定相鄰表中找到成員BS1。
接著，在方框75中進行計算，向正比于第一工作導頻的信號強度的成員BS1賦予一個權(quán)重。例如，權(quán)重的計算可以如下所述進行權(quán)重＝f(x)＝max((導頻的強度)-T_BASE，0)(1)這里，在本典型實施例中，T_BASE是根據(jù)其它的越區(qū)切換參數(shù)以dB構(gòu)成的可配置的預定閾值電平，并且可配置可以滿足系統(tǒng)的要求。也可以用其他的計算來代替上述計算。例如，可以采用下面的另一種加權(quán)函數(shù)權(quán)重＝f(x)＝10(導頻強度/10)(2)該計算使得權(quán)重等于以線性單位表示的組合信號的強度，而前面的計算使得加權(quán)以dB表示。上面的等式(2)中的計算使得強工作/候選導頻相鄰者處于比其他較弱的工作/候選導頻更優(yōu)勢的地位，而等式(1)中的計算使得當遇到單個的強導頻時產(chǎn)生更平衡的相鄰者分布。應當理解，根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也可以采用其他的計算方法；上面的兩個加權(quán)函數(shù)僅僅是例子。
上述計算的結(jié)果存儲在存儲單元110中，并且如果當前考慮的成員被包括在另一個工作/候選導頻預定相鄰表中時，則進行新的計算，如方框85所示的那樣。如果是，則用第二導頻的信號強度進行新的計算。如方框80所示的那樣，將該計算和以后的計算結(jié)果加到第一次計算中。如果不再有含有初始成員的預定相鄰表，則將最終的求和結(jié)果存儲到存儲單元110中。方框90檢查看看相鄰表并集中是否有其他的成員要進行估算，如果是，則在方框72中使變量N遞增，以表示相鄰表并集中下一個要估算的成員。方框70到85重復上述加權(quán)功能(function)、將每一成員的各個最終求和存儲到存儲單元110中。
在估算了相鄰表并集中的每一個成員以后，如方框95所示，以遞減順序按加權(quán)將結(jié)果存儲起來。接著，在方框100中，從表中去掉其權(quán)重不大于預定最小閾值的那樣成員。這就避免了將勉強可以接受的導頻包括在相鄰表更新消息中。最后，在方框105中，在本典型實施例中，選擇最上面的20個成員，將它們包括在傳送到移動站的相鄰表更新消息中。
上面較佳實施例的描述使得本領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員能夠制造或使用本發(fā)明。對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說，對于上述實施例進行各種修改是很明顯的，并且無需發(fā)明人的幫助，還可以將上述基本原理應用于其他的實施例。所以，本發(fā)明不僅僅限于這些實施例，應當從最寬的范圍來理解本發(fā)明的原理和所揭示的特征。
權(quán)利要求
1.一種合并導頻相鄰表而形成碼分多址(CDMA)擴展譜蜂窩通信系統(tǒng)中的相鄰表更新消息的方法，其中，移動站用戶通過至少一個基站和移動電話交換局與另一系統(tǒng)用戶進行通信，每一基站發(fā)射一個公共導頻信號，該導頻信號相對于所述系統(tǒng)中的其他基站具有不同的PN偏移，其特征在于，所述方法包含在所述移動站處，測量發(fā)送導頻信號的基站的信號強度和相應的相位延遲；通過所述至少一個基站，將相應于所述PN偏移的所述導頻信號強度和所述相位延遲從所述移動站傳送到所述移動電話交換局；對所述移動站產(chǎn)生所述相鄰表更新消息；以及將所述相鄰表更新消息傳送到所述移動站。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生步驟還包含下述步驟從一個存儲單元中檢索出一個用于所述移動站當前正用之進行通信的每一所述導頻信號的固定的預定相鄰表，并且所述導頻信號的相應往返行程延遲時間不超過預定的閾值；從所述固定的預定相鄰表中產(chǎn)生出相鄰基站的并集；從所述并集中去掉任何所述并集的成員，該所述成員是工作組或候選組的成員；對于所述并集的每一成員，識別所述接收的導頻信號，所述導頻信號包括各個固定的預定相鄰表中的所述成員；根據(jù)所述接收的導頻信號的數(shù)目和信號強度，對每一所述成員，檢索相對信號強度，所述接收的導頻信號包括各個固定的預定相鄰表；根據(jù)所述相對信號強度存儲所述成員；以及選擇具有最高相對信號強度的所述成員，將其包括在提供到所述移動站的所述相鄰表更新消息中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，計算用于所述成員的相對信號強度的步驟是按照下面的等式進行的
這里，Pj是所述接收的導頻j的信號強度，f(Pj)是所述接收的導頻j的信號強度的函數(shù)，RTDj是所述導頻j的往返行程延遲，Wk是所述并集中成員的相對信號強度，RTD_MAX是預定的最大往返行程延遲閾值，(j)是各個唯一的預定相鄰基站表中包括成員k的一組接收導頻。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述函數(shù)f(Pj)是按照下述等式計算的f(Pj)＝max(Pj-T_BASE，0)；f(Pj)＞0這里，Pj是接收的導頻j的信號強度，而T_BASE是預定的最小功率閾值。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述函數(shù)f(Pj)是按照下述等式計算的f(Pj)＝10(Pj/10)這里，Pj是導頻j的信號強度。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述選擇步驟還包含下述步驟從所述并集中去掉所有目前是工作組成員的所述成員；從所述并集中去掉所有目前是候選組成員的所述成員；從所述并集中去掉各相對信號不大于預定最小閾值的所有成員；以及從所述并集中去掉具有最低相對信號強度的成員，留下預定數(shù)量的成員。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述預定個數(shù)的成員最大等于20。
8.一種合并導頻相鄰表而形成碼分多址(CDMA)擴展譜蜂窩通信系統(tǒng)中的相鄰表更新消息的裝置，其中，移動站用戶通過至少一個基站和移動電話交換局與另一系統(tǒng)用戶進行通信，每一基站發(fā)射一個公共導頻信號，該導頻信號相對于所述系統(tǒng)中的其他基站具有不同的PN偏移，其特征在于，所述裝置包含導頻強度測量裝置，它位于所述移動站內(nèi)，用來確定接收的導頻信號的導頻信號強度；導頻相位測量裝置，它位于所述移動站內(nèi)，用來確定要由所述移動電話交換局用來確定相應的往返行程延遲時間的每一所述接收的導頻信號的相位延遲；第一通信裝置，它位于所述移動站內(nèi)，用來向所述移動電話交換局傳送每一所述接收的導頻信號的所述導頻PN偏移信息、所述相應的導頻信號強度信息和所述相應的導頻相位信息，和用來接收所述相鄰表更新消息；存儲裝置，它位于所述移動電話交換局處，用來存儲所述通信系統(tǒng)內(nèi)每一基站的固定的預定相鄰表；第二通信裝置，它位于所述移動電話交換局內(nèi)，用來從所述移動站接收每一所述接收的導頻信號的所述導頻偏移信息、所述相應的導頻信號強度信息和所述導頻相位信息，和用來將所述相鄰表更新消息傳送到所述移動站；以及用來產(chǎn)生所述相鄰表更新消息的處理裝置。
9.一種通過監(jiān)視移動站從包括第一和第二基站的多個基站接收的導頻信號的強度來控制移動站從第一基站到第二基站的越區(qū)切換的裝置，其特征在于，所述裝置包含從移動站接收代表由移動站接收的導頻信號的強度和相位的數(shù)據(jù)、并識別包括第一和第二基站的工作基站和候選基站的裝置；以及對所述移動站確定相鄰基站的等級表的裝置，所述等級表取決于所述移動站接收的每一導頻信號的強度和基站被找到作為每一接收的導頻信號的相鄰者的次數(shù)。
10.一種控制移動站從第一基站到第二基站的越區(qū)切換的方法，其特征在于，所述方法包含下述步驟監(jiān)視所述移動站從包括所述第一和第二基站的多個基站接收的導頻信號的強度；從所述移動站接收代表由所述移動站接收的導頻信號的強度和相位的數(shù)據(jù)；以及向所述移動站產(chǎn)生一個相鄰基站的等級表，所述等級表取決于所述移動站接收的每一導頻信號的強度和基站被找到作為每一接收的導頻信號的相鄰者的次數(shù)。
全文摘要
一種碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)中因地形產(chǎn)生虛假信號強度指示而需要合并導頻相鄰表的方法和裝置。合并表首先通過測量移動站接收的導頻信號強度和相位延遲并將該信息報告給移動電話交換局(60)來實現(xiàn)。產(chǎn)生的相鄰表并集(60)作為與所述接收的導頻信號相應的所有預定相鄰表的并集。相鄰表并集中的每一成員或基站是通過考慮每一成員被包括在每一接收的導頻預定相鄰表中的經(jīng)常程度和該信號的信號強度的加權(quán)函數(shù)來工作的。相對權(quán)重隨后被排序(95);并且最高等級成員形成一個相鄰表更新消息(105),直至預定的成員數(shù)。
文檔編號H04W36/30GK1247683SQ98802507
公開日2000年3月15日 申請日期1998年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月13日
發(fā)明者瓦利德·M·漢迪 申請人:夸爾柯姆股份有限公司