專利名稱：考慮關鍵系統(tǒng)工作的空閑切換方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在具有基站的蜂窩無線電通信系統(tǒng)所包括的移動通信設備中的空閑模式切換方法，這種空閑模式切換方法是不涉及基站的自主切換方法。
蜂窩無線電通信系統(tǒng)是眾所周知的。這種蜂窩無線電通信系統(tǒng)包括一起覆蓋一個給定地理區(qū)域的小區(qū)或無線電區(qū)域。這些小區(qū)包括基站，這些基站通過控制和通信信道來建立和維護與包括在蜂窩無線電通信系統(tǒng)中的移動通信設備的通信鏈路，并通過所建立的通信鏈路與移動通信設備通信。
一種蜂窩無線電通信系統(tǒng)是1999年6月16日的TIA/EIA-98-C標準文件“TR45-Recommended Minimum Performanee Standards forDual-Mode Spread Spectrum Mobile Stations(用于雙模式擴頻移動臺的TR45-建議最低性能標準)中描述的CDMA(碼分多址)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，也在其它系統(tǒng)中，無線電基站可以與使用分時隙模式發(fā)送和接收的移動通信設備通信。所述標準文件的第三節(jié)的第3-1到3-32頁描述了CDMA接收機最低標準，更特別地是空閑模式切換過程，該過程由不涉及無線電基站的一個移動臺或移動通信設備對于非分時隙和分時隙模式發(fā)送和接收來執(zhí)行。當在移動臺空閑狀態(tài)時，在分時隙模式中，移動臺在所分配的時隙中在當前CDMA頻率分配上搜索一個最強的導頻信道信號。當移動臺檢測到一個比當前監(jiān)視的一個導頻信道信號足夠強的導頻信道信號時，移動臺確定出現(xiàn)了一個空閑切換。每當相鄰組(即相鄰基站)的一個導頻的Ec/I0超過活動組(即當前基站)的Ec/I03dB時，移動臺就執(zhí)行一個空閑切換，其中Ec/I0是導頻強度，Ec是碼片能量，I0是干擾。當在空閑模式中時，移動臺從其所同步到的當前基站接收尋呼消息，該尋呼消息被在一個導頻信號上在分時隙尋呼信道中發(fā)送。在尋呼消息接收之間，為了節(jié)約能量，移動臺采取睡眠模式。在這種CDMA移動臺中，一個所謂的搜索器確定對于活動組和相鄰組的分解的基站導頻信號的導頻信號強度?？臻e切換使用確定的導頻信號強度來執(zhí)行從當前基站到另一個基站的切換。
在PCT專利申請WO 99/40745中，公開了在混合話音和數(shù)據(jù)移動無線電系統(tǒng)中的呼叫模式切換方法。當移動臺向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，切換被阻塞。當數(shù)據(jù)呼叫終止或者過了一個預定時間之后，例如發(fā)送了一整頁傳真之后，阻塞被暫停。呼叫模式切換方法要求移動臺和系統(tǒng)之間的交互，即不是自主的。
一個目的是提供一種空閑模式切換方法，其避免移動通信設備中需要系統(tǒng)接入的關鍵工作的中斷。
本發(fā)明的一個目的是避免切換的無條件阻塞。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種空閑模式切換方法，其避免由于導頻信號搜索過程中的人為現(xiàn)象而導致的假切換，從而避免丟失系統(tǒng)以及避免費時的重新獲得過程。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種空閑模式切換方法，其可以避免當移動臺在一個具有衰落傳播條件下的多個強導頻的位置時，該移動臺執(zhí)行非?？斓倪B續(xù)空閑切換，同時執(zhí)行需要系統(tǒng)接入的關鍵空閑模式過程。
本發(fā)明的另一個目的是提供考慮導頻信號的信號質量測量的空閑切換。
根據(jù)本發(fā)明，在還包括多個基站的蜂窩無線電通信系統(tǒng)中包括的移動通信設備中，提供一種空閑切換方法，該方法包括-從第一基站接收尋呼消息；以及-如果確定沒有在執(zhí)行與所述第一基站的其它空閑模式過程，則啟動從所述第一基站到一個第二基站的空閑切換過程。
其它空閑模式過程可以是請求系統(tǒng)接入的注冊或授權任務等。本發(fā)明保證不中斷關鍵的其它空閑模式任務。
因為避免了一個給定小區(qū)中切換的無條件阻塞，所以大大降低了丟失系統(tǒng)或者電話掉線的風險。尤其是在CDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)的重新獲得是一個應當避免的費時過程，首先是因為這令移動通信設備的用戶煩惱，其次是因為它耗盡移動通信設備的電池。
優(yōu)選地，與尋呼信號相關的信號質量測量、尋呼消息錯誤率也被考慮。因此，通知比幫助執(zhí)行信號質量測量重新獲得中的空閑切換過程的較低軟件層高的軟件層中的較高層軟件過程關于是否需要切換。優(yōu)選地，所獲得的信號質量測量被通過過程間通信提供給較高層軟件過程。
可以用各種方式來確定信號質量測量，根據(jù)尋呼消息錯誤率，按照在接收一個有效尋呼消息之前連續(xù)接收的無效尋呼消息的數(shù)量所過去的時間，或者根據(jù)信號強度。各種方法提供了對于尋呼信道的鏈路質量的測量。


圖1示意地表示根據(jù)本發(fā)明的蜂窩無線電通信系統(tǒng)。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個移動通信設備的框圖。
圖3表示說明本發(fā)明的軟件層模型。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的較低和較高層軟件的處理圖。
圖5說明尋呼信號的分時隙模式接收。
圖6表示由根據(jù)本發(fā)明的搜索器對活動和相鄰組的捕獲。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的空閑切換的流程圖。
圖8表示確定切換的信號質量測量的捕獲的第一實施例。
圖9表示確定切換的信號質量測量的捕獲的第二實施例。
在各圖中，相同的參考編號用于相同的特征。
圖1示意地表示根據(jù)本發(fā)明的蜂窩無線電通信系統(tǒng)1。系統(tǒng)1包括無線電區(qū)域2-10，其中的每一個分別包括無線電基站11-19。無線電區(qū)域7中包括一個移動通信設備20。移動通信設備20可以是一個蜂窩式電話或手機、包括一個蜂窩式電話的PDA(個人數(shù)字助理)或者任何其它合適的移動通信設備。在所給出的例子中，系統(tǒng)1是具有分時隙發(fā)送和接收的直接序列擴頻CDMA系統(tǒng)。多組無線電基站連接到交換中心(未示出)，并且交換中心互相連接。這種在所述TIA-EIA-98-C標準中定義的CDMA系統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)1是本領域眾所周知的。移動通信設備20被配置來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的自主空閑切換方法。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的移動通信設備20的框圖。移動通信設備20是運行于空閑模式中，并從系統(tǒng)1所包括的一個無線電基站接收尋呼消息的直接序列擴頻CDMA設備。在接收時隙中發(fā)送的尋呼消息中，設備20采取睡眠模式。在所給出的例子中，設備20最初同步到無線電基站16。設備20監(jiān)視其上發(fā)送尋呼消息的尋呼信道上的一個導頻信號。如圖1所示，無線電基站12、13、15、17、18和19是相鄰基站，設備可能從這些基站中接收導頻信號。移動通信設備20包括耦合到天線31的一個無線電發(fā)送和接收前端30。由Tx指示一個發(fā)送分支。為了本發(fā)明的目的，只是更詳細地示出了接收分支。無線電前端30耦合到下混頻裝置32，以便從所接收的射頻信號中獲得一個基帶信號。下混頻裝置提供合成擴頻信號。為了簡單起見，只示出了一個信號模數(shù)轉換器33，用于對下混頻擴頻信號進行抽樣。設備20還包括用于處理已抽樣擴頻信號的已編程處理裝置。在如圖所示的CDMA移動通信設備20中，這種已編程處理裝置通常包括一個搜索器34，用來分解多徑接收信號，并為多分支瑞克接收機35、處理器36、含有易失數(shù)據(jù)的RAM 37以及已編程ROM 38提供定時信號。提供分集組合的瑞克接收機35耦合到碼元檢測器39。處理裝置被編程以便執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的自主空閑切換方法。
圖3表示說明本發(fā)明的軟件層模型。這種層模型基于眾所周知的OSI(開放系統(tǒng)互連)層模型，定義了較低物理層、較高數(shù)據(jù)鏈路層以及更高層。從邏輯點來看，根據(jù)諸如終端和網(wǎng)絡的物理實體定義的層互相執(zhí)行端到端通信。從物理點來看，在物理實體中，各層通過傳送所謂的原語來互相通信。圖中示出了移動通信設備20中的層L1A、L2A和L3A以及當前向移動通信設備20發(fā)送尋呼消息的基站16內的層L1B、L2B和L3B。層L1A和L1B是所謂的物理層，層L2A和L2B是所謂的數(shù)據(jù)鏈路層，并且層L3A和L3B是呼叫控制層。如從搜索器34獲取信噪比的至少部分切換活動被作為L1A軟件過程來執(zhí)行。呼叫控制層軟件過程執(zhí)行諸如向系統(tǒng)1注冊和由系統(tǒng)1授權的消息處理。這種空閑模式注冊和授權過程是不應當被中斷的關鍵過程?？臻e切換是由移動通信設備20執(zhí)行的層三(L3A)軟件過程。根據(jù)本發(fā)明，空閑切換確定移動通信設備20中是否在執(zhí)行關鍵空閑模式過程，并且優(yōu)選地在實際上執(zhí)行空閑模式切換之前檢查鏈路質量。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的較低和較高層軟件過程的處理圖。所示出的是與各層L1A、L2A和L3A通信并在各層之間交換消息的設置維護CPU(SMC)軟件。SMC執(zhí)行切換檢測任務，將搜索器通過軟件電子信箱50，即通過過程間通信輸出到呼叫控制層L3A。搜索器輸出包括活動和相鄰組的導頻信號強度Ec/I0。除了被提供搜索器輸出之外，呼叫控制層三軟件過程查詢提供信號質量測量的層L2A，所述信號質量測量是尋呼消息通過其發(fā)送到移動通信設備20的尋呼信道上的信號特性。這種信號質量測量可以是尋呼信號的消息錯誤率(MER)或者是鏈路特性的其它信號質量測量，如導頻信號強度。
圖5表示尋呼信號的分時隙模式接收。所示出的是其中移動通信設備從系統(tǒng)1接收尋呼消息的時隙60和61。在尋呼消息接收期間，移動通信設備采取睡眠模式。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的搜索器34所設置的活動和相鄰組。在時刻t＝t0，移動通信設備20被同步到當前提供最佳導頻信號的無線電基站16、活動組70。移動通信設備20從無線電基站16接收尋呼消息。還示出了由搜索器34分解的來自無線電基站17和19的導頻信號的相鄰組71和72。在時刻t＝t0，搜索器34提供來自基站16、17和19的Ec/I0以及來自基站17的Ec/I0作為最佳信號，從而切換候選81可能提供較好的尋呼消息錯誤率。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的空閑切換的流程圖。在塊90中，搜索器34周期地執(zhí)行相鄰組搜索。在塊91中，測試相鄰組中的一個導頻信號是否強于活動組的導頻信號。如果不是這樣，則返回到塊90。如果是，則在塊92中，執(zhí)行一個活動組搜索。在塊93中，測試相鄰組中的切換候選是否強于塊92中所獲得的活動組中的導頻信號。如果不是，則返回到塊90。如果是，則在塊94中，測試是否暫掛一個關鍵的層三工作。如果是，則在塊95中確定尋呼信道消息錯誤率，并且在塊96中，相對于一個閾值來測試所確定的尋呼消息錯誤率。如果尋呼消息錯誤率高于閾值，則在塊97中，執(zhí)行對于所獲得的切換候選的基站的空閑切換。如果在塊94中確定沒有關鍵的層三工作正在被暫掛，則也執(zhí)行空閑切換。如果所確定的尋呼消息錯誤率不高于閾值，則返回到周期的相鄰組搜索。在CDMA系統(tǒng)中，通常不進行均衡，以便尋呼消息錯誤率或比特錯誤率是一個良好的鏈路質量準則。在其它系統(tǒng)中，信號強度可以是一個良好的質量準則。
圖8表示確定切換的信號質量測量的獲得的第一實施例。所示出的是一連串接收的尋呼消息100、由“V”指示的有效尋呼消息以及由“I”指示的無效尋呼消息。在窗口101中，在一個給定時間段上，根據(jù)層三軟件過程確定尋呼消息錯誤率是否高于一個給定閾值來保留有效和無效尋呼消息的移動平均。在窗口101中定義了無效消息數(shù)與添加到無效消息數(shù)的有效消息數(shù)之和的比值(I/(I+V))。所示出的是比值0/(0+4)＝0/4。隨著窗口向右移動一個位置，比值改變?yōu)?/(1+3)＝1/4。閾值可以是例如2/4。
圖9表示確定切換的信號質量測量的獲得的第二實施例。在該實施例中，在一個給定間隔T上，在緊接著一個有效尋呼消息之后接收了第一個無效尋呼消息之后，確定這種接收無效尋呼消息的條件是否保持。間隔T可以由走時的定時器來測量。在仍然接收無效尋呼消息的同時，定時器要走過的時間越有限，則系統(tǒng)丟失從而需要重新獲得的可能性就越大。用于確定鏈路質量的閾值可以被設置為所過去的時間的百分比，例如50％。這是基于中斷關鍵的層三任務的一個“無理由”切換還是不如重新獲得系統(tǒng)有破壞性。在CDMA系統(tǒng)中，重新獲得系統(tǒng)是需要3-7秒的耗時的任務。
鑒于上述內容，本領域的普通技術人員顯而易見，在下面由所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內，可以做出各種修改，并且本發(fā)明并不局限于所提供的例子。詞“包括”不排除一個權利要求中所列出的那些元件或步驟之外的元件或步驟的存在。
權利要求
1.在還包含多個基站(11-19)的蜂窩無線電通信系統(tǒng)(1)中所包含的一個移動通信設備(20)中的一種空閑模式切換方法，該方法包括-從一個第一基站(16)接收尋呼消息；以及-如果確定沒有在執(zhí)行與所述第一基站(16)的其它空閑模式過程，則啟動從所述第一基站(16)到一個第二基站(17)的空閑模式切換。
2.如權利要求1所述的方法，還包括-確定與所述第一基站(16)相關的第一尋呼信道的特性的第一信號質量測量，所述尋呼消息(I，V)被通過所述第一尋呼信道接收，-確定與所述第二基站(17)相關的第二尋呼信道的特性的第二信號質量測量，以及-如果確定所述第一信號質量測量劣于維持通信的最低質量，則實際上執(zhí)行所述空閑切換過程。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述第一和第二信號質量測量是尋呼消息錯誤率(MER)。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述尋呼消息錯誤率(MER)被確定為在一個給定時間段上的移動平均。
5.如權利要求2所述的方法，其中根據(jù)在一個給定時間段上接收有效尋呼信號和無效尋呼信號之間的間隔來確定所述第一和第二信號質量測量。
6.如權利要求2所述的方法，其中所述第一和第二信號質量測量是信號強度。
7.如權利要求2所述的方法，其中所述無線電通信系統(tǒng)(1)是碼分多址系統(tǒng)，并且所述尋呼信道是在所述第一和第二基站(16，17)的各自導頻信號上的分時隙模式發(fā)送信道。
8.如權利要求2所述的方法，其中所述空閑模式切換過程包括一個較低層軟件過程(L1A)，并且當被執(zhí)行時，所述其它空閑模式過程是較高層軟件層過程(L3A)，所述較低層軟件過程(L1A)獲得所述第一和第二信號質量測量，并且所述較高層軟件過程(13a)根據(jù)所述獲得的第一和第二信號質量測量來啟動所述空閑模式切換過程。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述較高層軟件過程(L3A)通過過程間通信來取得所述獲得的第一和第二信號質量測量。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述較高層軟件過程是一個呼叫控制過程。
11.如權利要求7所述的方法，其中所述移動通信設備(20)在所述分時隙模式發(fā)送信道的接收中采取睡眠模式。
12.一種蜂窩無線電通信系統(tǒng)(1)包括-多個小區(qū)(2-10)，它們具有覆蓋所述小區(qū)的基站(11-19)；-一個移動通信設備(20)，其包括用于從第一基站(16)接收尋呼消息的裝置，還包括裝置，用于如果由所述移動通信設備(20)確定沒有在執(zhí)行與所述第一基站(16)相關的其它空閑模式過程，則啟動從所述第一基站(16)到一個第二基站(17)的空閑模式切換過程。
13.一種用于具有多個小區(qū)(2-10)的蜂窩無線電通信系統(tǒng)(1)中的移動通信設備(20)，所述多個小區(qū)具有覆蓋所述小區(qū)的基站(11-19)，所述移動通信設備(20)包括-用于從第一基站(16)接收尋呼消息的裝置；以及-裝置，用于如果由所述移動通信設備(20)確定沒有在執(zhí)行與所述第一基站(16)相關的其它空閑模式過程，則啟動從所述第一基站(16)到一個第二基站(17)的空閑模式切換過程。
14.如權利要求13所述的移動通信設備(20)，還包括-裝置，用于確定與所述第一基站(16)相關的第一尋呼信道的特性的第一信號質量測量，所述尋呼消息被通過所述第一尋呼信道接收，-裝置，用于確定與所述第二基站(17)相關的第二尋呼信道的特性的第二信號質量測量，以及-裝置，用于如果確定所述第一信號質量測量劣于維持通信的最低質量，則實際上執(zhí)行所述空閑模式過程。
15.如權利要求14所述的移動通信設備(20)，其中所述第一和第二信號質量測量是尋呼消息錯誤率。
16.如權利要求15所述的移動通信設備(20)，其中所述移動通信設備(20)被配置來確定所述尋呼消息錯誤率為在一個給定時間段上的移動平均。
17.如權利要求14所述的移動通信設備(20)，所述移動通信設備(20)被配置來根據(jù)在一個給定時間段上接收有效尋呼信號和無效尋呼信號之間的間隔來確定所述第一和第二信號質量測量。
18.如權利要求14所述的移動通信設備(20)，其中所述第一和第二信號質量測量是信號強度。
全文摘要
一種具有多個由與移動通信設備通信的基站覆蓋的小區(qū)的蜂窩無線電通信系統(tǒng)。所述移動通信設備執(zhí)行一個空閑切換方法。在該空閑切換方法中，移動通信設備從第一基站接收尋呼消息，并且如果確定沒有在執(zhí)行與第一基站的其它關鍵空閑模式過程，則啟動從所述第一基站到一個第二基站的空閑切換。
文檔編號H04J13/04GK1425261SQ01802103
公開日2003年6月18日 申請日期2001年7月5日 優(yōu)先權日2000年7月20日
發(fā)明者D·班爾杰 申請人:皇家菲利浦電子有限公司