專利名稱：具有掃描接收機(jī)的蜂窩通信裝置和采用它的連續(xù)移動(dòng)通信系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總的涉及無線電接收機(jī)，具體地說，涉及用于蜂窩電話的無線電接收機(jī)和蜂窩電話系統(tǒng)。
在蜂窩電話通信系統(tǒng)中，移動(dòng)電話從載頻信號(hào)強(qiáng)度占優(yōu)勢(shì)的基站收發(fā)信機(jī)的地理范圍(或者小區(qū))漫游到另外一個(gè)小區(qū)(通常是相鄰小區(qū))，其中這另外一個(gè)小區(qū)的載頻信號(hào)強(qiáng)度占據(jù)優(yōu)勢(shì)。一個(gè)與陸基公共電話系統(tǒng)之間具有陸基連接的移動(dòng)業(yè)務(wù)中心，為陸基連接提供了在移動(dòng)業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)整個(gè)地理業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)分布的多個(gè)基站接收機(jī)。多個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)中心具有一些相互接壤的服務(wù)區(qū)。因?yàn)殡S著與發(fā)射機(jī)之間的距離增大，無線電載波信號(hào)的強(qiáng)度迅速下降，因此需要在通信協(xié)議中提供一種“越區(qū)切換”程序。按照這一越區(qū)切換協(xié)議，當(dāng)某個(gè)移動(dòng)電話從一個(gè)基站服務(wù)區(qū)內(nèi)某個(gè)點(diǎn)移動(dòng)到載波信號(hào)強(qiáng)度比一個(gè)相鄰基站的載波信號(hào)強(qiáng)度弱的位置的時(shí)候，給這個(gè)移動(dòng)電話提供的服務(wù)從這個(gè)基站轉(zhuǎn)交給這個(gè)相鄰基站。這一轉(zhuǎn)交，或者越區(qū)切換，是在移動(dòng)業(yè)務(wù)中心的控制之下，響應(yīng)當(dāng)前正在為這個(gè)移動(dòng)電話提供服務(wù)的基站的越區(qū)切換信號(hào)進(jìn)行的。
在美國使用的、叫做AMPS(美國移動(dòng)電話系統(tǒng))的模擬蜂窩電話系統(tǒng)中，移動(dòng)電話在一次呼叫中連續(xù)地發(fā)射和接收信號(hào)，在呼叫過程中根本不掃描其它基站的信號(hào)。這是一種連續(xù)通信系統(tǒng)。每個(gè)基站都有一個(gè)掃描接收機(jī)，搜索從相鄰基站那邊接近自己的服務(wù)區(qū)地理邊界的移動(dòng)電話。這樣，AMPS中的基站承擔(dān)的成本超出了它們可提供的通信能力所需要的硬件成本。
在采用時(shí)分多址(TDMA)的數(shù)字非連續(xù)蜂窩電話通信系統(tǒng)中，比如美國使用的D-AMPS通信系統(tǒng)和歐洲使用的GSM系統(tǒng)，采用了劃分時(shí)隙的方式，在既不發(fā)射信號(hào)又不接收信號(hào)的時(shí)候，進(jìn)行移動(dòng)輔助越區(qū)切換掃描。在這些TDMA蜂窩非連續(xù)通信系統(tǒng)中，在每個(gè)連續(xù)的周期性通信周期或者幀里，移動(dòng)蜂窩電話在第一個(gè)時(shí)隙中接收代表編碼語音的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在第二個(gè)時(shí)隙中發(fā)射數(shù)字編碼語音信號(hào)給基站，并在第三個(gè)時(shí)隙中暫時(shí)將接收機(jī)重新調(diào)諧到另外一個(gè)頻率上，以便評(píng)估來自另外一個(gè)基站的信號(hào)的質(zhì)量。這一周期，或者TDMA幀，以每秒鐘50到300次的速率重復(fù)，具體取決于系統(tǒng)。在每個(gè)TDMA幀中，只掃描多個(gè)不同基站載波頻率中的一個(gè)，因此得到了每秒50到300個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。同一個(gè)載波頻率的重復(fù)測(cè)量結(jié)果被平均起來，被掃描的每個(gè)載波頻率的平均信號(hào)強(qiáng)度大概每一秒鐘報(bào)告一次。移動(dòng)臺(tái)在第二個(gè)周期或者發(fā)射周期里，通過將信號(hào)報(bào)告跟發(fā)射給基站的數(shù)字編碼語音信號(hào)多路復(fù)用起來，將掃描報(bào)告發(fā)送給提供服務(wù)的當(dāng)前基站。
在采用頻分多址(FDMA)和碼分多址(CDMA)協(xié)議(比如美國使用的IS-95系統(tǒng)協(xié)議)的連續(xù)數(shù)字通信系統(tǒng)中，已經(jīng)返回到了以前采用的模擬系統(tǒng)中的連續(xù)發(fā)射和接收方式，在這種方式中，沒有任何時(shí)候不發(fā)射或者接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)。因此，跟現(xiàn)有技術(shù)中模擬連續(xù)通信系統(tǒng)中的情形一樣，在數(shù)字連續(xù)通信系統(tǒng)中，現(xiàn)有技術(shù)中的移動(dòng)接收機(jī)不能監(jiān)視相鄰基站的載波信號(hào)強(qiáng)度，以便告訴當(dāng)前基站是否有一個(gè)信號(hào)更強(qiáng)的基站或者有可能更接近的基站可以切換過去。本發(fā)明通過讓移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行越區(qū)切換測(cè)量而不中斷通信，解決了這一問題。
在一個(gè)實(shí)施方案中，這個(gè)通信裝置通過將監(jiān)視報(bào)告嵌入到攜帶信息內(nèi)容的信號(hào)中，從而將該監(jiān)視報(bào)告與攜帶信息內(nèi)容的信號(hào)一起發(fā)射給當(dāng)前基站。當(dāng)前基站利用這一監(jiān)視報(bào)告去啟動(dòng)將對(duì)這個(gè)移動(dòng)通信裝置的服務(wù)轉(zhuǎn)交給具有最強(qiáng)載波信號(hào)強(qiáng)度的基站，為此當(dāng)前基站要發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘?hào)給移動(dòng)交換中心，而移動(dòng)交換中心接下來則指令該基站去接管這一通信裝置。最好是一個(gè)寬帶數(shù)字電路在信道濾波和解調(diào)之前從接收機(jī)中得到放大了的寬帶模擬信號(hào)，并將它們轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)字樣本。這些數(shù)字樣本是以一個(gè)比整個(gè)掃描帶寬的奈奎斯特速率要高的速率獲得的，但只在跟信道間隔的倒數(shù)相稱的一個(gè)非常短的時(shí)間段內(nèi)提取，從而降低功耗。然后用一個(gè)微處理器或者信號(hào)處理器處理這些數(shù)字樣本，以便確定多個(gè)信道的能量，最好是通過使用快速傅里葉變換來進(jìn)行。這一分析能夠給出哪些信道的信號(hào)最強(qiáng)的指示，這一信息被放在要發(fā)送給當(dāng)前基站的監(jiān)視報(bào)告中。本發(fā)明能夠與連續(xù)發(fā)射和接收協(xié)議結(jié)合起來應(yīng)用，它也能用于劃分時(shí)隙的系統(tǒng)，以便增加每個(gè)時(shí)間單元內(nèi)能夠掃描的信道數(shù)量。
發(fā)明詳述現(xiàn)在參考

圖1，從圖中可以看到，本發(fā)明中蜂窩通信系統(tǒng)10的優(yōu)選實(shí)施方案包括一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)中心12，用于將功能上基本相同、標(biāo)為1～N的多個(gè)基站無線電收發(fā)信機(jī)或者基站14跟公共電話網(wǎng)(沒有畫出)連接起來。這個(gè)公共電話網(wǎng)則跟其它移動(dòng)業(yè)務(wù)中心和其它電話交換機(jī)以及其它通信裝置(沒有畫出)對(duì)接。小區(qū)半徑取決于發(fā)射的信號(hào)能夠從基站14向移動(dòng)臺(tái)16傳播多遠(yuǎn)，使移動(dòng)天線20仍然能夠檢測(cè)到適當(dāng)?shù)男盘?hào)強(qiáng)度。這些天線不僅從提供服務(wù)的基站14接收無線電波，還從相鄰基站14和其它源接收信號(hào)。不同基站14的無線電波或者無線電信號(hào)可能具有不同的頻率。但現(xiàn)有技術(shù)中的移動(dòng)電話16每次只能調(diào)諧到一個(gè)頻率上。無線電波的信號(hào)強(qiáng)度在最接近基站14的位置最強(qiáng)，在接近這個(gè)小區(qū)邊界的地方逐漸地下降到最小的可接收電平。
在每個(gè)小區(qū)中有多個(gè)相似的移動(dòng)蜂窩電話16，它們最好按照本發(fā)明來構(gòu)造和工作，分別編成號(hào)1～M。移動(dòng)電話16能夠自由地從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另外一個(gè)小區(qū)，但是在任何時(shí)候主要只能跟其中的一個(gè)基站14通信。在兩個(gè)或者多個(gè)小區(qū)的邊界，移動(dòng)臺(tái)有可能通過使用宏分集跟兩個(gè)或者多個(gè)最接近的基站通信。當(dāng)移動(dòng)電話16離開給這個(gè)移動(dòng)電話16提供移動(dòng)通信服務(wù)的基站14的小區(qū)的地理區(qū)域的時(shí)候，當(dāng)前基站16的載波信號(hào)強(qiáng)度變得如此之小，從而使通過當(dāng)前基站14進(jìn)行良好的通信變得非常困難并最終不可能。
這多個(gè)小區(qū)互相接壤，在它們的邊界上互相重疊，從而使漫游的移動(dòng)電話16離開當(dāng)前的服務(wù)小區(qū)的時(shí)候，就進(jìn)入相鄰的另外一個(gè)小區(qū)。當(dāng)這個(gè)漫游的移動(dòng)電話進(jìn)入相鄰小區(qū)的時(shí)候，需要一個(gè)越區(qū)切換程序?qū)⑦@個(gè)漫游的移動(dòng)電話16“切換”到相鄰基站14，在那以后這個(gè)相鄰基站成為新的當(dāng)前服務(wù)基站。從一個(gè)基站過渡到另外一個(gè)基站的時(shí)候可以采用宏分集，從而實(shí)現(xiàn)“軟”切換。
蜂窩通信系統(tǒng)10可以按照一種通信協(xié)議工作，比如按照IS-95碼分多址系統(tǒng)工作，其中的整個(gè)通信周期都被用于發(fā)射攜帶內(nèi)容的通信信號(hào)，比方說編碼數(shù)字語音或者其它聲音，使用現(xiàn)有技術(shù)中的移動(dòng)接收機(jī)的時(shí)候，不會(huì)剩下任何時(shí)間來測(cè)量不同頻率上其它基站的信號(hào)強(qiáng)度。但是，跟已知的連續(xù)通信系統(tǒng)不一樣，使用本發(fā)明的移動(dòng)單元16的時(shí)候，它們要進(jìn)行這種信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量，從而使通信系統(tǒng)10不會(huì)將確定何時(shí)進(jìn)行切換的責(zé)任全部交給基站14。相反，這種蜂窩通信系統(tǒng)10采用一種移動(dòng)輔助掃描程序，在此以前，只有TDMA系統(tǒng)能夠采用這樣的程序，按照這個(gè)程序，移動(dòng)電話提供一個(gè)信號(hào)給當(dāng)前基站14，用以指明相鄰基站的載波信號(hào)強(qiáng)度。關(guān)于相鄰基站14載波信號(hào)強(qiáng)度的這一指示信號(hào)被當(dāng)前基站14傳遞給移動(dòng)業(yè)務(wù)中心12，移動(dòng)業(yè)務(wù)中心12利用這一指示信號(hào)來判斷正在漫游的這個(gè)移動(dòng)電話16應(yīng)該什么時(shí)候從當(dāng)前基站14切換并且應(yīng)切換到哪一個(gè)相鄰基站。
如同下面要參考圖2～4詳細(xì)描述的一樣，每個(gè)移動(dòng)電話16都有一個(gè)接收機(jī)，用于有選擇地調(diào)諧到一個(gè)基站14的頻率上，從多個(gè)基站之一接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)；還有監(jiān)視裝置，用來監(jiān)視多個(gè)其它相鄰基站14的不同的無線電頻道，在該移動(dòng)電話16與當(dāng)前小區(qū)14連續(xù)通信的同時(shí)測(cè)量它們的無線電信號(hào)強(qiáng)度。跟上面提到的已知非連續(xù)(例如TDMA)通信系統(tǒng)中采用的速度既慢效率又低的順序掃描方式不同，這種掃描最好是通過接收寬帶信號(hào)、并在移動(dòng)電話16中對(duì)這些寬帶信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析來進(jìn)行。一次計(jì)算出不同無線電頻帶內(nèi)的能量，而不打斷兩個(gè)方向上的連續(xù)通信。這一寬帶掃描方法還被用于非連續(xù)系統(tǒng)中，以用于提高掃描速度，而這些非連續(xù)系統(tǒng)至少具有一個(gè)傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)方法。但是，現(xiàn)有技術(shù)中沒有任何方法能夠用于連續(xù)通信系統(tǒng)，對(duì)于這種情況本發(fā)明非常重要。
在連續(xù)通信系統(tǒng)10中，監(jiān)視報(bào)告最好是跟從移動(dòng)蜂窩電話發(fā)出的攜帶編碼信息內(nèi)容的信號(hào)一起從移動(dòng)電話16發(fā)送給提供服務(wù)的當(dāng)前基站14，最好是在與語音信號(hào)多路復(fù)用的慢速隨路控制信道(SACCH)上發(fā)射監(jiān)視報(bào)告。監(jiān)視報(bào)告被當(dāng)前基站14中繼給移動(dòng)業(yè)務(wù)中心12，移動(dòng)業(yè)務(wù)中心12對(duì)這一報(bào)告做出響應(yīng)，將移動(dòng)電話通信業(yè)務(wù)從當(dāng)前基站14切換到另外一個(gè)基站，在此通常是切換到監(jiān)視報(bào)告中指明具有發(fā)送該監(jiān)視報(bào)告的移動(dòng)電話16收到的最強(qiáng)信號(hào)或者最強(qiáng)信號(hào)之一的那個(gè)基站。
參考圖2，移動(dòng)蜂窩電話16的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案具有一個(gè)天線20，它與一個(gè)收發(fā)雙工帶通濾波器或者T/R雙工器24的輸入端22連接，它能夠?qū)⑾鄬?duì)較寬頻帶信號(hào)(它包括這個(gè)通信系統(tǒng)10中所有基站14的整個(gè)信道頻率范圍)傳遞給通信接收機(jī)和調(diào)諧電路或者接收機(jī)28的一個(gè)輸入端26。天線在與多個(gè)不同的基站收發(fā)信機(jī)14有關(guān)的多個(gè)不同頻道上接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)以及控制信號(hào)。接收機(jī)28有選擇地調(diào)諧在提供服務(wù)的當(dāng)前基站14的無線電頻道上，對(duì)攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，提供一個(gè)輸出30給處理器34的輸入端32。
處理器34處理輸入端32上來自當(dāng)前基站的通信信號(hào)，將它們轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)，在處理器的輸出端36輸出，隨后被放大器38放大。放大器38放大輸入端36上的音頻信號(hào)，并將放大了的信號(hào)提供給揚(yáng)聲器42的輸入端40。揚(yáng)聲器42用一個(gè)話音信號(hào)和其它聲音的形式再現(xiàn)通信信號(hào)攜帶的信息內(nèi)容。或者，處理器34處理語音以外的輸出信號(hào)，例如傳真或者數(shù)據(jù)。接收機(jī)28可以對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，處理器34以數(shù)字方式處理數(shù)字化信號(hào)，從中提取信息?；蛘呓邮諜C(jī)28包括一個(gè)模擬解調(diào)器，比方說鑒頻器。
在發(fā)射機(jī)一側(cè)，輸入麥克風(fēng)44的話音和聲音被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的音頻電信號(hào)，提供給放大音頻信號(hào)的麥克風(fēng)電路48的輸入端46，并將它們施加在處理器34的音頻輸入端上。處理器34對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，以便將它們轉(zhuǎn)換成其輸出端52上的調(diào)制信號(hào)，以便將它們傳遞給調(diào)制發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生電路或者發(fā)射機(jī)56的輸入端54。處理系統(tǒng)34還在跟發(fā)射機(jī)56的另外一個(gè)輸入端60連接的另外一個(gè)輸出端58產(chǎn)生發(fā)射控制信號(hào)。發(fā)射機(jī)將調(diào)制信號(hào)放大到發(fā)射功率電平，并將它們通過輸出端62施加在T/R雙工器24的輸入端64上。T/R雙工器24對(duì)這個(gè)放大了的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波，并將它們施加在天線20上，以便發(fā)射給提供服務(wù)的當(dāng)前基站14。處理器34還有一個(gè)輸入端66，用于從小鍵盤68接收手工產(chǎn)生的輸入信號(hào)，還有一個(gè)輸出端，在它上面產(chǎn)生輸出的顯示信號(hào)，以便施加在適當(dāng)?shù)娘@示器屏幕或者顯示器72上。接收機(jī)28和發(fā)射機(jī)56都要使用的本地振蕩器和其它公用電路以便給接收機(jī)28的輸入端76和發(fā)射機(jī)的輸入端78提供本地振蕩信號(hào)。處理器34還處理除了傳真或者數(shù)據(jù)以外的其它語音信號(hào)。
按照本發(fā)明，用一個(gè)寬帶數(shù)字化電路80來產(chǎn)生接收范圍內(nèi)所有被選基站14載波信號(hào)的數(shù)字樣本。這個(gè)寬帶數(shù)字化電路80在輸入端82從接收機(jī)電路28的輸出端84接收放大了的寬帶信號(hào)。如同下面將詳細(xì)描述的一樣，這個(gè)寬帶數(shù)字化電路80在它的輸入端82產(chǎn)生放大后的寬帶載波信號(hào)的數(shù)字化樣本，并在它的輸出端86將這些樣本提供給處理器34的輸入端88。這個(gè)寬帶數(shù)字化電路采樣和提供樣本是按照施加在寬帶數(shù)字化電路80的輸入端92上的處理器34的輸出端90上的控制信號(hào)來進(jìn)行的。最重要的控制信號(hào)是功率允許/禁止信號(hào)，它控制著寬帶數(shù)字化電路80只有在需要進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候才消耗功率。處理器34對(duì)周期性地收集的寬帶信號(hào)數(shù)字化樣本進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，以確定分別跟多個(gè)基站14發(fā)射的信號(hào)有關(guān)的不同頻道的信號(hào)強(qiáng)度。這一監(jiān)視最好是在移動(dòng)電話16和當(dāng)前基站14之間傳遞通信業(yè)務(wù)信號(hào)的時(shí)候進(jìn)行。跟相鄰基站14的載波信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的這一信息隨后通過發(fā)射機(jī)56和T/R雙工器24以及天線20以與用戶業(yè)務(wù)信號(hào)多路復(fù)用的監(jiān)視報(bào)告的形式傳遞給當(dāng)前的基站14。
如前所述，寬帶數(shù)字化電路80響應(yīng)從通信接收機(jī)輸出端84和調(diào)諧器電路28收到的放大了的寬帶載波調(diào)制信號(hào)。參考圖3，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，天線20、收發(fā)雙工器24和接收機(jī)28的三個(gè)子電路(94，96和98)為通信接收機(jī)28和寬帶數(shù)字化電路80完成兩項(xiàng)功能。完成兩項(xiàng)功能的接收機(jī)28的三個(gè)子電路或者單元是一個(gè)低噪聲放大器94、一個(gè)抗泄漏帶通濾波器96和一個(gè)調(diào)諧器前置放大器98。低噪聲放大器94直接從天線20接收接收機(jī)28輸入端26上沒有改變的寬帶天線輸入信號(hào)(圖2)它包括來自當(dāng)前基站14的信號(hào)、來自相鄰基站14的信號(hào)、來自移動(dòng)電話16本身的發(fā)射機(jī)56的信號(hào)、以及來自所有其它源以后被作為噪聲處理的電磁信號(hào)。
收發(fā)雙工器24是一個(gè)帶通濾波器，它只將感興趣的基站14所有發(fā)射機(jī)頻率范圍內(nèi)的信號(hào)輸入給接收機(jī)的輸入端26，也就是跟移動(dòng)業(yè)務(wù)中心12有關(guān)的被選中的多個(gè)基站14的信號(hào)。被選中通帶頻率范圍以外的其它信號(hào)都被濾除掉。從輸入端26濾除掉的信號(hào)頻率是來自移動(dòng)電話16本身的發(fā)射機(jī)56的信號(hào)和通帶以外的所有噪聲。
接收機(jī)輸入端的已調(diào)制過的接收信號(hào)首先被低噪聲放大器94放大，低噪聲放大器放大過的接收信號(hào)被隨后送給另外一個(gè)抗泄漏帶通濾波器96，除了感興趣的頻帶范圍以外，它將發(fā)射機(jī)56發(fā)射的所有信號(hào)都過濾掉。兩次濾波的接收信號(hào)再一次被調(diào)諧器前置放大器98放大。調(diào)諧器前置放大器98在兩個(gè)輸出端產(chǎn)生放大和過濾了的信號(hào)。用一個(gè)輸出端100跟一個(gè)超外差式下變頻混頻器104連接，另一個(gè)輸出端102跟連接在寬帶數(shù)字化電路80的輸入端82上的接收機(jī)輸出端84連接，兩個(gè)輸出端100和102上經(jīng)過了過濾、放大的寬帶接收信號(hào)基本相同。輸出端100上的接收信號(hào)被超外差式下變頻變頻器以傳統(tǒng)的方式加以處理，它將來自本地振蕩器電路74的一個(gè)本地振蕩器信號(hào)施加在接收機(jī)輸入端76上，產(chǎn)生一個(gè)下變頻信號(hào)，施加在第一個(gè)中頻濾波器106上，后者只讓所選頻帶范圍內(nèi)的信道帶寬通過，以便到達(dá)中頻放大器或者中頻前置放大器108。中頻前置放大器108將經(jīng)過了放大和信道濾波的中頻信號(hào)傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器110。模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生接收信號(hào)的連續(xù)信號(hào)樣本的復(fù)數(shù)字化代表形式，并將它們傳遞給跟處理器輸入端32連接的接收機(jī)輸出端30。處理器34對(duì)施加在它的輸入端32的經(jīng)過了數(shù)字化的、接收到的樣本流加以處理，將樣本流轉(zhuǎn)換成語音、傳真和用戶數(shù)據(jù)信號(hào)中間的一個(gè)。在發(fā)射機(jī)輸出端62和天線20之間，收發(fā)雙工器24包括一個(gè)濾波器部分，它能通過發(fā)射頻帶信號(hào)，同時(shí)抑制發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的接收頻帶范圍內(nèi)的噪聲。低噪聲放大器94能夠放大接收機(jī)頻帶內(nèi)的所有信號(hào)。
參考圖4，調(diào)諧器前置放大器輸出端102上的攜帶了經(jīng)過濾波和放大的接收信號(hào)的接收機(jī)輸出84被提供給寬帶數(shù)字化電路80的輸入端82。寬帶數(shù)字化器輸入端82上的寬帶接收信號(hào)被提供給自動(dòng)增益控制放大器(也就是AGC放大器)112的一個(gè)輸入端。這個(gè)AGC放大器112的增益由AGC控制信號(hào)源127加以調(diào)整，使得輸出端114上放大了的寬帶接收信號(hào)的電平維持最適合于數(shù)字化。放大器輸出端114上放大了的寬帶接收信號(hào)被提供給一個(gè)實(shí)的、也就是同相的下變頻器116的一個(gè)輸入端，和一個(gè)虛的、也就是正交的下變頻器118的一個(gè)輸入端，它們兩個(gè)分別將相應(yīng)輸入端收到的寬帶接收信號(hào)跟來自寬帶數(shù)字化本地振蕩器124輸出端120和122的振蕩器信號(hào)混頻。在輸出端120和122產(chǎn)生的振蕩器信號(hào)的相位互相之間相差90度，從而將收到的寬帶信號(hào)變成實(shí)部分量和虛部分量，分別在同相下變頻器116的輸出端126和正交下變頻器的輸出端128輸出。輸出端120和122上的數(shù)字化本地振蕩器信號(hào)的頻率最好是處于接收頻帶的中間，以便使所分解的實(shí)部和虛部分量的頻率范圍減小到0和總帶寬的一半之間。
輸出端126和128上的實(shí)信號(hào)(也就是同相信號(hào))和虛信號(hào)(也就是正交信號(hào))被分別提供給較高速度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(也就是A/D轉(zhuǎn)換器)132的輸入端130和132。輸入端130和132上的信號(hào)分量最好以大于奈奎斯特頻率的采樣頻率被數(shù)字化，也就是該采樣頻率要大于實(shí)信號(hào)分量或者虛信號(hào)分量的帶寬的兩倍。在數(shù)字化電路輸出端86產(chǎn)生數(shù)字化樣本流，并傳遞給處理器輸入端88。處理器34將這些數(shù)字化寬帶樣本臨時(shí)儲(chǔ)存在一個(gè)樣本存儲(chǔ)器中，然后才進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，以便按照?qǐng)D5的軟件邏輯流程圖確定各個(gè)無線電頻道的信號(hào)強(qiáng)度。
微型計(jì)算機(jī)34進(jìn)行的數(shù)學(xué)分析最好是傅里葉分析，它確定每個(gè)基站發(fā)射機(jī)的頻率占寬帶信號(hào)總能量的多少。微計(jì)算機(jī)隨后在監(jiān)視報(bào)告中向當(dāng)前基站14至少報(bào)告那些信號(hào)最強(qiáng)的基站的信號(hào)強(qiáng)度。這一監(jiān)視報(bào)告最好是利用所謂的慢速隨路控制信道(也就是SACCH)將其與語音信息或者用戶數(shù)據(jù)通過多路復(fù)用一起發(fā)送，這一信道在GSM和被稱為IS136或者IS54的美國D-AMPS標(biāo)準(zhǔn)這樣的數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)領(lǐng)域中所公知的。
傅里葉分析最好采用快速傅里葉變換也就是FFT，在現(xiàn)有技術(shù)中快速傅里葉變換是公知的。為了弄清不同頻道里的能量大小，F(xiàn)FT的譜線間隔被設(shè)置成等于無線電頻道的間隔，或者等于無線電頻道間隔的幾分之一。FFT的譜線間隔還等于所采集的樣本組占據(jù)的時(shí)間周期的倒數(shù)。為了使能量在間隔為dF赫的信道中進(jìn)行分析，需要在1/dF秒鐘(或者它的倍數(shù))期間采集樣本組。例如，在美國的AMPS系統(tǒng)中，頻道間隔dF是30kHz。因此，采樣時(shí)間是1/30000秒，也就是33.3微秒，或者它的倍數(shù)，例如66.6微秒。
在超出最小時(shí)間段1/dF的時(shí)間段內(nèi)采集樣本，就能夠利用加窗(windowing)函數(shù)來提高辨別相鄰頻道的能力，這是優(yōu)選采用的方法。這個(gè)加窗函數(shù)是一個(gè)加權(quán)曲線，它在整個(gè)時(shí)間范圍的中心1/dF近似地平坦，但是在樣本組的邊緣平滑地下降到0。采用的加窗函數(shù)最好是提升余弦函數(shù)1＋COS(Pi*(i－N/2)/N)，其中的“N”是總樣本數(shù)，“i”是樣本的下標(biāo)，通過將該函數(shù)的值跟樣本相乘，從而獲得加權(quán)的樣本值。
已經(jīng)確定，當(dāng)N是2的冪的時(shí)候，F(xiàn)FT程序效率很高，因此，最好是在2/dF這樣的時(shí)間段中采集個(gè)數(shù)為2的冪的樣本。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣和數(shù)字化速率應(yīng)該是2的冪乘以頻道間隔。這樣，采樣速率最好被選擇成最接近的該頻道間隔乘以2的冪，它大于被數(shù)字化的總帶寬的奈奎斯特速率。例如，如果總帶寬是25MHz，要求的頻道分辨率是30kHz，那么這一比率是833。大于833、最接近的2的冪是1024，也就是2的10次方。于是采樣速率是1024×30kHz，也就是30.72MHz(復(fù)樣本)，采樣持續(xù)時(shí)間是2/30000秒，總共得到2048個(gè)樣本。
在加窗和快速傅里葉變換處理以后，寬帶信號(hào)的總能量被分解到頻率間隔為dF/2＝15kHz的倉(bin)中。但是，只有編號(hào)為偶數(shù)的倉(或者編號(hào)為奇數(shù)的倉)才跟30kHz頻道的中心對(duì)應(yīng)。在1024個(gè)偶數(shù)(或者奇數(shù))倉中，833個(gè)對(duì)應(yīng)于25MHz的接收頻帶范圍內(nèi)的這些頻道，其它191個(gè)值對(duì)應(yīng)于不能被收發(fā)雙工濾波器24和抗泄漏帶通濾波器96通過的頻道，因而將它們舍棄。寬帶數(shù)字化電路80最好是只用66.7微秒的時(shí)間段來采集寬帶信號(hào)樣本組，微計(jì)算機(jī)確定所有833個(gè)蜂窩頻道中的能量。
即使是做成更大硅集成電路芯片的一部分，寬帶數(shù)字化電路80在工作的時(shí)候也會(huì)消耗大量的電流。但是，沒有必要連續(xù)地測(cè)量各個(gè)相鄰蜂窩基站14的信號(hào)強(qiáng)度。事實(shí)上，每秒鐘采樣一次就足夠了。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，寬帶數(shù)字化電路是按照微計(jì)算機(jī)34產(chǎn)生的周期性采樣控制信號(hào)(該信號(hào)是從連接在輸入端92和寬帶數(shù)字化電路80的每一個(gè)單元的控制輸出端輸出的)，每秒鐘采集一次樣本。寬帶數(shù)字化電路80最好是在每一秒鐘的很小一部分中采集樣本，比方說66.7微秒，它使得數(shù)字化電路80的平均功耗可以忽略。例如，即使數(shù)字化電路80的工作電流高達(dá)1安，每秒鐘工作66.6微秒的平均電流是66.7微安培。處理器34完成2048點(diǎn)FFT需要的能力近似為12×11×2048次實(shí)的定點(diǎn)運(yùn)算，或者近似為0.25兆條指令每秒，也就是0.25MIPS。
這是微計(jì)算機(jī)處理器容量和功耗微不足道的一部分，在典型的數(shù)字蜂窩呼叫中它工作在10MIPS和40MIPS之間。這樣，本發(fā)明的移動(dòng)電話16提供了快速測(cè)量相鄰基站14所有不同頻道的信號(hào)強(qiáng)度的一種非常省電的方法。相反，非連續(xù)系統(tǒng)中采用的現(xiàn)有技術(shù)的按順序的方法的功耗跟正常接收時(shí)一樣大，在這樣的非連續(xù)系統(tǒng)中，蜂窩電話接收機(jī)在每一幀中不工作的時(shí)候，(也就是不接收也不發(fā)射信息的時(shí)候)都要周期性地重新調(diào)諧到多個(gè)不同頻道的一個(gè)中。另一方面，本發(fā)明中利用寬帶數(shù)字化電路的平均功耗比正常接收要低三個(gè)數(shù)量級(jí)，提供的掃描容量是現(xiàn)有技術(shù)中按順序方法的50倍。
因?yàn)楸唤邮盏男盘?hào)最強(qiáng)的基站是要搜索的主要信息，所以，可以降低寬帶數(shù)字化電路80的寬帶數(shù)字化動(dòng)態(tài)范圍(也就是在最強(qiáng)信號(hào)中檢測(cè)弱信號(hào)的能力)以便降低復(fù)雜性。在某些應(yīng)用中，利用硬限幅器將來自正交下變頻器(116，118)的同相和正交(I和Q)信號(hào)量化到1個(gè)比特精度(它們的符號(hào))就足夠了。在這種情況下，模數(shù)轉(zhuǎn)換器134的復(fù)雜程度下降，只需要兩個(gè)硬限幅器和采樣鎖存器。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，由于有些時(shí)候所有基站的蜂窩頻帶都被劃分給多個(gè)互相競爭的服務(wù)提供商，所以只監(jiān)視提供了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能的移動(dòng)電話的預(yù)約的那些服務(wù)提供商的信號(hào)。移動(dòng)電話16通常僅在多個(gè)服務(wù)提供商中的一個(gè)那里獲得預(yù)約，雖然它們也能夠從其它服務(wù)提供商那里獲得服務(wù)。在這種情況下，如果在呼叫過程中要從當(dāng)前基站16切換到另外一個(gè)相鄰基站，這一切換最好是切換到最佳的服務(wù)提供商的基站上去。由于本發(fā)明中的這一個(gè)方面，對(duì)其它基站載波信號(hào)的掃描范圍可以有選擇地限制在所選服務(wù)提供商使用的一個(gè)子帶或者部分頻帶。
用于選擇子帶的寬帶數(shù)字化接收機(jī)的組成如圖8所示。
射頻放大級(jí)(94，96，98，112)的輸出被提供給下變頻器(116，118)，在那里，這一信號(hào)跟來自頻率綜合器124的正交本地振蕩器信號(hào)混頻。這個(gè)頻率綜合器被編程，使得其中心頻率可以在任何一個(gè)頻道上，最好是在頻道之間。在這任一種情況下，頻率綜合器被編程到一個(gè)處于要被掃描的頻帶或者子帶中心頻率附近的頻道上，故意避開通信接收機(jī)28使用的頻率，從而防止頻率綜合器124對(duì)通信信道的干擾。下變頻器(116，118)的輸出隨后通過低通濾波器115a、115c或者濾波器115b、115d(它們的帶寬比濾波器115a、115c的帶寬要窄)，從而選擇出一個(gè)其中心頻率在頻率綜合器124的頻率附近的子帶。濾波以后的信號(hào)隨后被模數(shù)轉(zhuǎn)換器134進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。如果需要，在選擇處理子帶的時(shí)候，可以例如通過控制開關(guān)117來使模數(shù)轉(zhuǎn)換器134的采樣率可以降低。
采用子帶濾波比較有利的一種特定情形是實(shí)施圖7所示的基站識(shí)別?？梢蕴峁┖瓦x擇濾波器115b、115d或者具有單頻道帶寬的第三對(duì)濾波器(沒有畫出)，和一個(gè)低速單頻道采樣率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器134的組合。這一較好的組合能夠避免當(dāng)把擴(kuò)展的掃描作為識(shí)別步驟的一部分的時(shí)候在存儲(chǔ)器中收集過多的樣本，下面將詳細(xì)加以描述。
這一識(shí)別步驟最好是由一個(gè)控制寬帶數(shù)字化本地振蕩器124使其工作在所需子帶或者其它部分頻帶的中心頻率上的微計(jì)算機(jī)來執(zhí)行，如同圖5中的流程圖所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換器134只在0和子帶部分的帶寬的一半之間對(duì)來自下變頻機(jī)116和118的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。
這個(gè)寬帶數(shù)字化電路80最好是一個(gè)零差類型的接收機(jī)，其中從射頻頻帶到復(fù)基帶的轉(zhuǎn)換只在混頻器116、118中一的個(gè)混頻步驟中完成。下變頻器116和118有一個(gè)非零的直流電平輸出，對(duì)應(yīng)于接收到一個(gè)與寬帶數(shù)字化本地振蕩器124的頻率相同的信號(hào)，從而為這個(gè)頻道給出一個(gè)虛假的大信號(hào)。1993年8月31日授予本申請(qǐng)人的標(biāo)題為“無線電接收機(jī)的直流偏置補(bǔ)償”的第5241702號(hào)美國專利涉及的就是這一直流偏置補(bǔ)償問題，它能夠用于本發(fā)明，因此將它引入作為參考。
或者，將寬帶數(shù)字化本地振蕩器124設(shè)置成工作在蜂窩頻帶的兩個(gè)頻道之間的一個(gè)頻率上。于是這一直流偏置對(duì)應(yīng)于偶數(shù)(或者奇數(shù))組FFT倉(它最后要被舍棄)的一個(gè)中的信號(hào)。
或者，用一個(gè)高通濾波器防止直流偏置進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器134，也可以按照上述專利用微分電路來這樣做。
在1991年9月10日授予本申請(qǐng)人的第5048059號(hào)美國專利“對(duì)數(shù)極坐標(biāo)信號(hào)處理”描述了對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的同時(shí)，保留它們的復(fù)矢量形式的其它方法，在這里將該專利的內(nèi)容引入作為參考。
參考圖5，根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，在一個(gè)比采樣率低的頻率的基礎(chǔ)上判斷給定頻率的某個(gè)需要測(cè)量其信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)是確實(shí)跟被分配以該頻率的基站14有關(guān)、還是與該所需要的基站14采用相同頻率的另外一個(gè)基站有關(guān)。識(shí)別與被測(cè)信號(hào)相關(guān)的基站14的這一過程需要有比僅僅確定信號(hào)強(qiáng)度所需要的更長的信號(hào)采樣時(shí)間來進(jìn)行傅里葉分析。這最好是大約每10秒鐘進(jìn)行一次，這是通過利用通信接收機(jī)26在從基站14到移動(dòng)電話16的方向上不接收語音和其它音頻通信信號(hào)的時(shí)候來進(jìn)行的。已經(jīng)確定，在對(duì)話過程中有近似百分之五十的時(shí)間會(huì)發(fā)生這種間歇情況。由于要在發(fā)射機(jī)56和接收機(jī)28之間共享本地振蕩器電路74，并不是總是能夠重新調(diào)諧接收機(jī)28而不會(huì)打斷發(fā)射機(jī)的發(fā)射。因此，最好是在兩個(gè)方向上都沒有通信業(yè)務(wù)的間歇時(shí)期，將接收機(jī)28用于識(shí)別另外一個(gè)基站14，例如在從一個(gè)人說話變成另外一個(gè)人說話的時(shí)候。已經(jīng)確定，大約占據(jù)10～20毫秒的話音業(yè)務(wù)時(shí)間來進(jìn)行識(shí)別是可以容忍的，并且如果進(jìn)行得不太頻繁，用戶很難發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然，也可以用寬帶數(shù)字化接收機(jī)進(jìn)行識(shí)別，下面將詳細(xì)描述。
圖5是圖2的處理器34用來監(jiān)視和控制從圖4所示寬帶數(shù)字化電路獲得的寬帶樣本的產(chǎn)生、并且發(fā)射監(jiān)視報(bào)告給當(dāng)前服務(wù)基站所使用的優(yōu)選計(jì)算機(jī)程序。
在圖5中，這一方法從步驟140開始。在步驟145中，用60微秒的時(shí)間進(jìn)行寬帶測(cè)量，并通過直接存儲(chǔ)器訪問而將測(cè)量值存入存儲(chǔ)器。在步驟150中，處理程序被設(shè)置成“活動(dòng)的”狀態(tài)，然后在步驟155中，處理寬帶測(cè)量結(jié)果，以確定功率譜。在步驟160中，在多個(gè)信道間隔倉中計(jì)算功率譜的平均值。在步驟165中，確定具有最高能量的六個(gè)倉，在步驟170中，向當(dāng)前基站報(bào)告?zhèn)}數(shù)和能量。在步驟180中，停下來等待下一次測(cè)量。這一方法在步驟185結(jié)束?；蛘?，在步驟160以后，在步驟190中計(jì)算對(duì)應(yīng)于相鄰基站清單的倉之間的平均能量。然后在步驟195中，向當(dāng)前基站報(bào)告相鄰基站的信號(hào)強(qiáng)度。然后這一方法進(jìn)入步驟180，停止并等待下一次測(cè)量。隨后在步驟185結(jié)束。
圖6是圖1所示移動(dòng)業(yè)務(wù)中心按照從掃描移動(dòng)電話獲得的監(jiān)視報(bào)告進(jìn)行優(yōu)選操作、以便從當(dāng)前服務(wù)基站向所選相鄰基站進(jìn)行越區(qū)切換的流程圖。
在圖6中，這一方法從步驟200開始。在步驟205中，這一方法從移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)強(qiáng)度報(bào)告并進(jìn)行譯碼。在步驟210中，判斷當(dāng)前鏈路的質(zhì)量是否處于臨界狀態(tài)。如果不是，就回到步驟205。如果是，就進(jìn)入步驟215，利用移動(dòng)信號(hào)報(bào)告確定是否切換基站。在步驟220中，確定切換基站的空閑頻道。如果沒有空閑頻道，就選擇質(zhì)量第二好的基站，進(jìn)入步驟215。如果有空閑信道，就進(jìn)入步驟225，發(fā)送一則消息，讓切換基站準(zhǔn)備好接收這一呼叫。然后進(jìn)入步驟230，接收確認(rèn)信號(hào)，說明切換基站能夠在舊頻道上收到移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)。如果沒有得到確認(rèn)，就進(jìn)入步驟215。如果得到了確認(rèn)，就進(jìn)入步驟235，發(fā)送消息給移動(dòng)臺(tái)，以便切換到切換基站新的頻道上。然后進(jìn)入步驟240，從切換基站接收確認(rèn)信號(hào)，說明切換成功。如果沒有成功，就嘗試另外一個(gè)基站，返回步驟215。如果成功，就進(jìn)入步驟245，舊基站的消息就終止。這一方法在步驟250結(jié)束。
或者不那么頻繁地，按照?qǐng)D7所示的流程圖控制寬帶數(shù)字化電路80。這一方法從步驟290開始。這在步驟295中，判斷是不是識(shí)別基站的時(shí)候。如果不是，就進(jìn)入步驟300，繼續(xù)正常的掃描。如果是，就進(jìn)入步驟301。在步驟301中，在一個(gè)稍微擴(kuò)展了的時(shí)間段中收集樣本，從而能夠在步驟302中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)處理器34進(jìn)行了處理以后，在步驟302中，一些信息碼元調(diào)制在被掃描信號(hào)上。即使是在AMPS這樣的模擬系統(tǒng)中，被掃描的信道通常都被選擇成可以利用曼徹斯特編碼頻率調(diào)制來發(fā)射數(shù)字調(diào)制廣播控制信號(hào)的那些信道。通過在步驟303中報(bào)告檢測(cè)到的控制信道信息碼元以及它們被檢測(cè)的時(shí)刻，當(dāng)前基站14在步驟305中判斷是哪個(gè)其他基站在這個(gè)時(shí)候在發(fā)送這些碼元，從而核實(shí)這個(gè)其它基站14的身份，如同圖7的流程圖所示。即使由于缺乏相位基準(zhǔn)，也不可能在短信號(hào)樣本的基礎(chǔ)之上無模糊地確定發(fā)射的信息碼元，控制處理器也能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行差分譯碼，以便在步驟302中確定信號(hào)的極性從一個(gè)信號(hào)碼元向另外一個(gè)轉(zhuǎn)變。當(dāng)前基站14在步驟304中收到這一差分譯碼的時(shí)候，它被用于識(shí)別另外一個(gè)基站，將它跟使用同樣頻道但發(fā)射不同信息的其它源區(qū)分開來。在步驟305中，在與時(shí)間標(biāo)記所指明的同一時(shí)刻，將調(diào)制的樣本與被掃描基站發(fā)射的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行比較。在步驟306中，當(dāng)樣本與具有足夠的一致性的相關(guān)的基站的調(diào)制不相符合的時(shí)候，就舍棄這一信號(hào)強(qiáng)度報(bào)告。這一方法在步驟307結(jié)束。
本發(fā)明中降低監(jiān)視信號(hào)強(qiáng)度所需要的功率和提高測(cè)量速度的優(yōu)點(diǎn)即使是在時(shí)分多址系統(tǒng)和其它非連續(xù)通信系統(tǒng)中也非常有用，但是它對(duì)于采用連續(xù)發(fā)射和接收的模擬的頻分多址或者碼分多址系統(tǒng)是十分重要的。
了解了本發(fā)明的本領(lǐng)域里的技術(shù)人員會(huì)明白，本發(fā)明可以采用許多形式和實(shí)施方案。已經(jīng)給出了一些實(shí)施方案，以便理解本發(fā)明。這些實(shí)施方案只是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明覆蓋了所有的修正方案、等同方案和落入后面的給定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的方案。
權(quán)利要求
1.具有改進(jìn)的信道掃描性能的一種蜂窩通信裝置，包括用于通過分別跟多個(gè)不同基站發(fā)射機(jī)有關(guān)的多個(gè)不同頻率的載波接收信道來接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)的裝置；將這些不同頻率的載波接收信道中被選中的一個(gè)的收到的通信信號(hào)轉(zhuǎn)換成這些不同頻率接收信道中被選中的那一個(gè)的通信信號(hào)攜帶的信息內(nèi)容的一個(gè)指示的裝置；和用于響應(yīng)所述接收裝置、在所述接收裝置接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)的同時(shí)監(jiān)視多個(gè)不同頻率載波接收信道上載波頻率信號(hào)強(qiáng)度的裝置。
2.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，包括一個(gè)發(fā)射機(jī)，用于通過跟多個(gè)不同基站發(fā)射機(jī)有關(guān)的相應(yīng)的多個(gè)不同頻率載波發(fā)射信道中被選中的那一個(gè)，將攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)發(fā)射給多個(gè)基站中被選中的一個(gè)，其中在發(fā)射裝置發(fā)射攜帶信息內(nèi)容的信號(hào)給多個(gè)基站中被選中的那一個(gè)的同時(shí)，所述監(jiān)視裝置監(jiān)視這多個(gè)不同頻率載波接收信道。
3.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，其中的轉(zhuǎn)換裝置包括一個(gè)揚(yáng)聲器，用于產(chǎn)生代表攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)的可聽的聲音。
4.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，包括用于控制監(jiān)視裝置使其在接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)的過程中只間歇地進(jìn)行監(jiān)視的裝置。
5.權(quán)利要求4的蜂窩通信系裝置，其中的控制裝置控制監(jiān)視裝置使其在時(shí)間長度為1秒的量級(jí)的連續(xù)時(shí)間周期內(nèi)周期性地進(jìn)行監(jiān)視。
6.權(quán)利要求4的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置在每個(gè)連續(xù)掃描周期的千分之十這個(gè)量級(jí)以內(nèi)進(jìn)行監(jiān)視。
7.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，包括這樣的裝置，該裝置用于控制監(jiān)視裝置使其只監(jiān)視分配給一個(gè)有關(guān)服務(wù)提供商的多個(gè)不同載波接收信道中被選中的那些。
8.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，包括用于與按照連續(xù)發(fā)射和接收通信協(xié)議工作的蜂窩無線電通信系統(tǒng)中的基站進(jìn)行接口的裝置。
9.權(quán)利要求8的蜂窩通信裝置，其中的蜂窩通信系統(tǒng)是以下系統(tǒng)之一連續(xù)模擬通信系統(tǒng)，連續(xù)頻分多址通信系統(tǒng)，和連續(xù)碼分多址通信系統(tǒng)。
10.權(quán)利要求8的蜂窩通信裝置，其中的蜂窩通信系統(tǒng)是以下系統(tǒng)之一采用AMPS協(xié)議的連續(xù)通信系統(tǒng)，和采用IS95協(xié)議的連續(xù)通信系統(tǒng)。
11.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，其中的接收裝置包括用于放大載波和由多個(gè)不同頻率載波接收信道的載波所攜帶的通信信號(hào)的裝置，和與放大裝置連接、用于將放大以后的載波解調(diào)以便提取通信信號(hào)的裝置，和所述監(jiān)視裝置還跟該放大裝置連接，用于在解調(diào)之前和被放大裝置放大以后去監(jiān)視載波和該載波所攜帶的通信信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。
12.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，包括這樣的裝置，該裝置響應(yīng)監(jiān)視裝置，用于將監(jiān)視報(bào)告信號(hào)發(fā)射給基站，以表明多個(gè)信道中哪一個(gè)信道具有最強(qiáng)的載波信號(hào)強(qiáng)度。
13.權(quán)利要求12的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視報(bào)告信號(hào)包括最強(qiáng)載波信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的指示。
14.權(quán)利要求12的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視報(bào)告信號(hào)包括說明多個(gè)不同頻率接收信道中至少兩個(gè)的信道標(biāo)識(shí)和信號(hào)強(qiáng)度的指示。
15.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置包括用于接收包括所有多個(gè)不同頻率載波接收信道的寬帶頻率信號(hào)的裝置，包括本地振蕩器、用于將寬帶信號(hào)分解成實(shí)部即同相信號(hào)和虛部即正交信號(hào)的裝置。
16.權(quán)利要求15的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置包括用于對(duì)同相信號(hào)和正交信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的裝置。
17.權(quán)利要求16的蜂窩通信裝置，其中的同相信號(hào)和正交信號(hào)具有最大帶寬，其中數(shù)字化裝置的數(shù)字化采樣率大于同相信號(hào)和正交信號(hào)的最大帶寬的兩倍。
18.權(quán)利要求16的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置包括用于在數(shù)字化以后對(duì)同相信號(hào)和正交信號(hào)進(jìn)行傅里葉分析，以確定多個(gè)不同頻率載波接收信道的信號(hào)強(qiáng)度的裝置。
19.權(quán)利要求18的蜂窩通信裝置，其中進(jìn)行傅里葉分析的裝置采用快速傅里葉變換。
20.權(quán)利要求16的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置包括用于在數(shù)字化以后按照一個(gè)加窗函數(shù)對(duì)同相信號(hào)和正交信號(hào)進(jìn)行處理、以增強(qiáng)多個(gè)不同頻率載波接收信道中相鄰的那些信道之間的鑒別能力的裝置。
21.權(quán)利要求20的蜂窩通信裝置，其中的加窗函數(shù)是1＋COS[Pi*(i－N/2)/N]，其中的N等于采集的數(shù)字化樣本總數(shù)，I是樣本的下標(biāo)，這個(gè)函數(shù)跟這些樣本值相乘從而得到加權(quán)的樣本值。
22.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置包括用于確定多個(gè)不同頻率載波接收信道中每一個(gè)的信號(hào)強(qiáng)度的裝置。
23.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置包括用于執(zhí)行傅里葉分析以確定多個(gè)不同頻率信道的信號(hào)強(qiáng)度的裝置。
24.權(quán)利要求1的蜂窩通信裝置，其中的監(jiān)視裝置包括用于檢測(cè)被監(jiān)視信道之一的信號(hào)確實(shí)是來自所述多個(gè)基站之一的信號(hào)而不是一個(gè)假信號(hào)的裝置。
25.權(quán)利要求24的蜂窩通信裝置，其中的檢測(cè)裝置包括這樣一種裝置，該裝置用于在接收裝置不接收攜帶信息內(nèi)容的所述信道中被選中的一個(gè)的通信信號(hào)的時(shí)候，獲得被監(jiān)視的那一個(gè)信道的信號(hào)的一個(gè)樣本，該樣本被轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成說明信息內(nèi)容的信息。
26.權(quán)利要求25的蜂窩通信裝置，包括一個(gè)發(fā)射機(jī)，用于將信號(hào)發(fā)射給被選中的一個(gè)接收信道的基站，并且其中的檢測(cè)裝置只能在發(fā)射機(jī)不發(fā)射的時(shí)候獲得樣本。
27.權(quán)利要求24的蜂窩通信裝置，其中的檢測(cè)裝置包括用于在足夠長的采樣周期里采集被監(jiān)視的一個(gè)信道的信號(hào)樣本、以檢測(cè)調(diào)制在攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)上的接口信號(hào)的裝置。
28.權(quán)利要求24的蜂窩通信裝置，其中的檢測(cè)裝置包括用于檢測(cè)從一個(gè)接口信號(hào)到一個(gè)相繼的接口信號(hào)的信號(hào)極性變化的裝置，和響應(yīng)這一極性變化檢測(cè)裝置、用于識(shí)別提供這一接口信號(hào)的基站的裝置。
29.在包括具有用來跟多個(gè)移動(dòng)蜂窩通信裝置進(jìn)行通信的發(fā)射機(jī)的多個(gè)基站的蜂窩通信系統(tǒng)中，當(dāng)移動(dòng)通信裝置從一個(gè)基站的服務(wù)區(qū)漫游到另外一個(gè)相鄰基站的服務(wù)區(qū)的時(shí)候，用于改善移動(dòng)通信裝置的通信業(yè)務(wù)的移動(dòng)輔助越區(qū)切換的一種方法，包括以下步驟通過分別跟多個(gè)不同基站發(fā)射機(jī)有關(guān)的多個(gè)不同頻率載波接收信道，來接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)；將收到的不同頻率載波接收信道中被選中的一個(gè)信道的通信信號(hào)，轉(zhuǎn)換成不同頻率接收信道中被選中的一個(gè)的通信信號(hào)所攜帶的信息內(nèi)容的指示；和在接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)的同時(shí)，監(jiān)視收到的多個(gè)不同頻率載波接收信道的載波頻率信號(hào)強(qiáng)度；和向?yàn)檫@個(gè)移動(dòng)通信裝置提供服務(wù)的基站發(fā)射一個(gè)信號(hào)，指示相對(duì)于其它基站發(fā)射機(jī)具有最大信號(hào)強(qiáng)度的至少一個(gè)相鄰基站的身份。
30.權(quán)利要求29的方法，包括以下步驟通過跟所述多個(gè)不同基站發(fā)射機(jī)有關(guān)的相應(yīng)的多個(gè)不同頻率載波發(fā)射信道中被選中的一個(gè)，從所述移動(dòng)通信裝置向多個(gè)基站中被選中的一個(gè)發(fā)射攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)，和在所述發(fā)射裝置發(fā)射所述攜帶信息內(nèi)容的信號(hào)給多個(gè)基站中被選中的一個(gè)的同時(shí)，監(jiān)視所述多個(gè)不同的頻率載波接收信道。
31.權(quán)利要求29的方法，其中的監(jiān)視步驟只是在接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)的期間間歇地進(jìn)行。
32.權(quán)利要求29的方法，包括只監(jiān)視被分配給有關(guān)服務(wù)提供商的多個(gè)不同載波接收信道中被選中的那些信道的步驟。
33.權(quán)利要求29的方法，包括將移動(dòng)通信裝置跟按照連續(xù)發(fā)射和接收通信協(xié)議工作的蜂窩無線通信系統(tǒng)的基站對(duì)接的步驟。
34.權(quán)利要求29的方法，其中的監(jiān)視步驟包括以下步驟接收寬帶頻率信號(hào)，其中包括所有多個(gè)不同頻率載波接收信道，用一個(gè)本地振蕩器將寬帶頻率信號(hào)分解實(shí)部即同相信號(hào)和虛部即正交信號(hào)。
35.權(quán)利要求34的方法，其中的監(jiān)視步驟包括對(duì)同相信號(hào)和正交信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的步驟。
36.權(quán)利要求35的方法，其中的同相信號(hào)和正交信號(hào)有一個(gè)最大帶寬，其中的數(shù)字化步驟是以這樣一個(gè)數(shù)字化采樣率進(jìn)行的，它大于同相信號(hào)和正交信號(hào)的最大帶寬的兩倍。
37.權(quán)利要求35的方法，其中的監(jiān)視步驟包括在數(shù)字化以后對(duì)同相信號(hào)和正交信號(hào)進(jìn)行傅里葉分析、以確定多個(gè)不同頻率載波接收信道的信號(hào)強(qiáng)度的步驟。
38.權(quán)利要求37的方法，其中進(jìn)行傅里葉分析的步驟是通過采用快速傅里葉變換進(jìn)行的。
39.權(quán)利要求35的方法，其中監(jiān)視裝置的步驟包括在數(shù)字化以后按照加窗函數(shù)對(duì)同相信號(hào)和正交信號(hào)進(jìn)行處理，以提高多個(gè)不同頻率載波接收信道中相鄰信道之間的鑒別能力的步驟。
40.權(quán)利要求39的方法，其中的加窗函數(shù)是1＋COS[Pi*(i－N/2)/N]，其中的N等于數(shù)字化樣本總個(gè)數(shù)，I是樣本下標(biāo)，該樣本跟函數(shù)的值相乘以獲得加權(quán)樣本值。
41.權(quán)利要求29的方法，其中的監(jiān)視步驟包括確定多個(gè)不同頻率載波接收信道中每一個(gè)的信號(hào)強(qiáng)度的步驟。
42.權(quán)利要求29的方法，其中的監(jiān)視步驟包括進(jìn)行傅里葉分析，以確定多個(gè)不同頻率信道的信號(hào)強(qiáng)度的步驟。
43.權(quán)利要求29的方法，其中的監(jiān)視步驟包括檢測(cè)被監(jiān)視信道之一的信號(hào)事實(shí)上是來自多個(gè)基站之一的信號(hào)而不是一個(gè)假信號(hào)的步驟。
44.權(quán)利要求43的方法，其中的檢測(cè)步驟包括以下步驟在接收裝置沒有接收攜帶信息內(nèi)容的被選中的那一個(gè)信道的通信信號(hào)的時(shí)候，獲得被監(jiān)視的那一個(gè)信道的信號(hào)樣本，該樣本被轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成說明信息內(nèi)容的信號(hào)。
45.權(quán)利要求44的方法，包括發(fā)射信號(hào)給接收信道中被選中的一個(gè)的基站的步驟，其中該步驟允許所述檢測(cè)步驟只在發(fā)射機(jī)不發(fā)射的時(shí)間周期內(nèi)獲得樣本。
46.權(quán)利要求43的方法，其中的檢測(cè)步驟包括對(duì)在足夠長的采樣周期內(nèi)被監(jiān)視的一個(gè)信道的信號(hào)進(jìn)行采樣、以檢測(cè)調(diào)制在攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)上的接口信號(hào)的步驟。
47.權(quán)利要求43的方法，其中的檢測(cè)步驟包括用于檢測(cè)信號(hào)的極性從一個(gè)接口信號(hào)變到一個(gè)相繼的接口信號(hào)的步驟，還包括響應(yīng)這一極性變化檢測(cè)裝置以便識(shí)別提供接口信號(hào)的基站的裝置。
48.一種蜂窩通信系統(tǒng)，包括多個(gè)無線電信號(hào)收發(fā)基站，用于按照連續(xù)通信系統(tǒng)協(xié)議在多個(gè)不同頻率載波發(fā)射信道上發(fā)射攜帶內(nèi)容的通信信號(hào)；和一個(gè)移動(dòng)通信電話，具有一個(gè)接收機(jī)，用于有選擇地調(diào)諧在一個(gè)基站上，以便從多個(gè)基站之一接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)，和在從多個(gè)基站中被選中的一個(gè)接收攜帶信息內(nèi)容的通信信號(hào)的同時(shí)，監(jiān)視除了多個(gè)基站中的所述那一個(gè)以外的多個(gè)基站的信道，以獲得載波信號(hào)強(qiáng)度信息。
49.權(quán)利要求48的蜂窩通信系統(tǒng)，其中的移動(dòng)蜂窩電話包括這樣一種裝置，該裝置響應(yīng)所述監(jiān)視裝置，用于當(dāng)從移動(dòng)蜂窩電話發(fā)射攜帶編碼信息內(nèi)容的信號(hào)的同時(shí)將監(jiān)視報(bào)告發(fā)射給一個(gè)基站。
50.權(quán)利要求49的蜂窩通信系統(tǒng)，其中的監(jiān)視報(bào)告發(fā)射裝置包括用于將所述監(jiān)視報(bào)告與語音信息多路復(fù)用到慢速隨路控制信道上去的裝置。
51.權(quán)利要求49的蜂窩通信系統(tǒng)，包括一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)中心，它根據(jù)監(jiān)視報(bào)告，將服務(wù)從一個(gè)基站切換到另一個(gè)基站。
52.用于在分配的頻道上接收通信信號(hào)并監(jiān)視在其它頻道上收到的信號(hào)的一種改進(jìn)接收機(jī)，包括用于接收信號(hào)的天線；用于對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行濾波以及將給定接收頻帶以外的信號(hào)抑制掉、以便產(chǎn)生濾波以后的信號(hào)的濾波器；通信接收機(jī)，用于處理濾波以后的信號(hào)，以便在分配的頻率上選擇一個(gè)信號(hào)以供通信之用，并對(duì)被選的信號(hào)進(jìn)行譯碼；一個(gè)寬帶數(shù)字化器，響應(yīng)一個(gè)功率允許信號(hào)，用于處理濾波以后的信號(hào)和產(chǎn)生代表濾波信號(hào)的數(shù)字樣本流；和一個(gè)控制處理器，用于以確定的間隔來產(chǎn)生所述功率允許信號(hào)，以便儲(chǔ)存所述數(shù)字樣本，并對(duì)儲(chǔ)存的樣本進(jìn)行處理，以確定其它頻道的信號(hào)的特性。
53.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中的接收機(jī)是適用于蜂窩電話的。
54.權(quán)利要求53的系統(tǒng)，其中分配的頻道是由支持蜂窩電話呼叫的蜂窩基站發(fā)射給所述通信接收機(jī)的信道。
55.權(quán)利要求53的系統(tǒng)，其中的所述其它頻道是被除了發(fā)射蜂窩呼叫給所述接收機(jī)的基站以外的其它蜂窩基站所使用的頻道。
56.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中的濾波裝置包括一個(gè)雙工器，用于將所述接收機(jī)跟天線連接，并同時(shí)將一個(gè)發(fā)射機(jī)跟天線連接。
57.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中的濾波器具有級(jí)聯(lián)的濾波器和放大器，用于放大和過濾接收到的信號(hào)。
58.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中的通信接收機(jī)對(duì)碼分多址信號(hào)進(jìn)行譯碼。
59.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中的寬帶數(shù)字化器包括，一個(gè)中頻振蕩器，用于產(chǎn)生90度相位混頻信號(hào)；一個(gè)正交下變頻器，用于將濾波以后的信號(hào)跟混頻信號(hào)混頻，產(chǎn)生實(shí)信號(hào)和虛信號(hào)中的至少一個(gè)；同相和正交信號(hào)；和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將同相和正交信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。
60.權(quán)利要求59的系統(tǒng)，還包括一個(gè)自動(dòng)增益控制(AGC)電路，用于在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前調(diào)整放大倍數(shù)，從而將信號(hào)放大到適合于轉(zhuǎn)換的最佳信號(hào)電平。
61.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中的寬帶數(shù)字化器包括一個(gè)硬限幅電路和一個(gè)對(duì)數(shù)檢波器，用于產(chǎn)生跟信號(hào)幅度和相位有關(guān)的信息。
62.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中的控制處理器產(chǎn)生功率允許信號(hào)，其周期的量級(jí)是頻道間隔的倒數(shù)，重復(fù)間隔大于頻道間隔的倒數(shù)的一百倍，從而當(dāng)允許時(shí)將功耗降低到工作功耗的百分之一以下。
63.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中控制處理器進(jìn)行的隨后處理包括進(jìn)行傅里葉變換。
64.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中控制處理器進(jìn)行的隨后處理包括確定在所述被監(jiān)視信號(hào)之一上發(fā)射的至少一個(gè)信息碼元的特性。
65.權(quán)利要求64的系統(tǒng)，其中的該特性是兩個(gè)信息碼元之間的信號(hào)變換。
66.權(quán)利要求64的系統(tǒng)，其中的特性被用于識(shí)別被監(jiān)視信號(hào)中被選中的一個(gè)。
67.權(quán)利要求52的系統(tǒng)，包括第一個(gè)處理裝置，只用于以第一個(gè)周期來確定不同頻道的信號(hào)強(qiáng)度，和第二個(gè)處理裝置，用于以第二個(gè)周期來確定至少一個(gè)頻道上的信號(hào)調(diào)制參數(shù)。
68.權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中被確定的調(diào)制參數(shù)是時(shí)間標(biāo)記，并且還包括用于將調(diào)制參數(shù)發(fā)射給網(wǎng)絡(luò)站的裝置。
69.在具有用于與多個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的基站網(wǎng)絡(luò)的蜂窩通信系統(tǒng)中，包括一個(gè)接收機(jī)，用于對(duì)一個(gè)基站發(fā)射的至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)的通信信號(hào)進(jìn)行譯碼，并在一個(gè)時(shí)間段中確定其它基站中的至少一個(gè)所發(fā)射的信號(hào)特性；一個(gè)發(fā)射機(jī)，用于將通信信息以及從至少一個(gè)其它移動(dòng)臺(tái)確定的信號(hào)特性發(fā)射給所述一個(gè)基站；一個(gè)基站接收機(jī)，用于接收從所述發(fā)射機(jī)裝置發(fā)射的信號(hào)特性；一個(gè)比較器，用于同時(shí)地將接收到的信號(hào)特性跟至少一個(gè)其它基站發(fā)射的信號(hào)的特性進(jìn)行比較，以確認(rèn)至少一個(gè)其它基站的身份。
70.權(quán)利要求69的系統(tǒng)，其中的信號(hào)特性是至少一個(gè)調(diào)制碼元。
71.權(quán)利要求69的系統(tǒng)，其中的信號(hào)特性包括在至少一個(gè)調(diào)制碼元周期上的信號(hào)的差分相位變化。
全文摘要
提供了一種裝置和方法,用于通過將監(jiān)視報(bào)告嵌入攜帶信息內(nèi)容的信號(hào),從而在發(fā)射攜帶信息內(nèi)容的信號(hào)的同時(shí),發(fā)射監(jiān)視報(bào)告給當(dāng)前基站。當(dāng)前基站利用這個(gè)監(jiān)視報(bào)告,通過發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘?hào)給移動(dòng)交換中心(移動(dòng)交換中心則通知所述基站接管這個(gè)移動(dòng)通信裝置的服務(wù)),從而將給這個(gè)移動(dòng)通信裝置的服務(wù)轉(zhuǎn)交給具有最強(qiáng)載波信號(hào)強(qiáng)度的基站。在信道濾波和解調(diào)之前,一個(gè)寬帶數(shù)字化電路從這個(gè)接收機(jī)獲得放大了的寬帶模擬信號(hào),并將它們轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)字樣本。獲得數(shù)字樣本的速率大于總掃描帶寬的奈奎斯特速率,但僅僅在相當(dāng)于信道間隔的倒數(shù)的很短的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行,從而最大程度地降低功耗。隨后用一個(gè)微處理器或者信號(hào)處理器對(duì)這些數(shù)字樣本進(jìn)行處理,最好是用快速傅里葉變換,以確定多個(gè)信道的能量。分析的結(jié)果產(chǎn)生出對(duì)具有最強(qiáng)信號(hào)的信道的指示,這一信息在一個(gè)監(jiān)視報(bào)告中發(fā)送給當(dāng)前基站。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1333990SQ99815749
公開日2002年1月30日 申請(qǐng)日期1999年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月19日
發(fā)明者P·W·登特 申請(qǐng)人:艾利森公司