專(zhuān)利名稱(chēng)：信道切換裝置和信道切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于當(dāng)無(wú)線通信中通信質(zhì)量下降時(shí)切換通信信道的信道切換裝置以及信道切換方法。
背景技術(shù)：
普通的信道切換裝置是如此構(gòu)造的，使得當(dāng)通信期間通信質(zhì)量下降時(shí)通過(guò)切換通信信道來(lái)改善通信質(zhì)量。這種切換僅僅根據(jù)幀誤碼率(Frame Error Rate)和疊加有所需波形和干擾波形的接收信號(hào)的接收電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)電平完成。
但是在這種普通的信道切換裝置中，每個(gè)所需波形和干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度是不確定的。因此存在通信信道的通信質(zhì)量無(wú)法正確把握從而使得無(wú)法恰當(dāng)?shù)赝瓿尚诺狼袚Q的情況。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種信道切換裝置，它能夠準(zhǔn)確掌握通信信道的通信質(zhì)量從而完成恰當(dāng)?shù)男诺狼袚Q并改進(jìn)通信質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的信道切換裝置包含所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)移動(dòng)站的所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度；以及干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)同一頻率的干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。隨后獲取這些檢測(cè)裝置檢測(cè)的接收電場(chǎng)強(qiáng)度的比率，并且根據(jù)獲取的比率切換通信信道。通過(guò)在通信信道的通信質(zhì)量下降時(shí)切換通信信道，即使絕對(duì)接收電場(chǎng)強(qiáng)度電平較高，也可以進(jìn)行穩(wěn)定的通信。
而且本發(fā)明的信道切換裝置包含存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)所需波形與干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度之間的比較結(jié)果和幀誤碼率檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果；以及預(yù)測(cè)裝置，用于從儲(chǔ)存的比較結(jié)果和預(yù)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。這可以容納由于衰減(fading)或計(jì)算誤差引起的所需波形電場(chǎng)強(qiáng)度與干擾波形電場(chǎng)強(qiáng)度的差異。而且p可以防止信道切換錯(cuò)誤，從而獲得恰當(dāng)?shù)男诺狼袚Q。而且通信信道可以根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，在通信質(zhì)量完全變差從而難以執(zhí)行通信之前提前切換通信信道。這可以確保穩(wěn)定的通信。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的信道切換裝置的示意框圖；圖2為按照第一實(shí)施例，接收所需波形和干擾波形的電場(chǎng)強(qiáng)度的示意圖；圖3為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的信道切換裝置的示意框圖；圖4為按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的D/U比率與FER(幀誤碼率)之間關(guān)系的示意圖；圖5為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的信道切換裝置的框圖；圖6為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的信道切換裝置相關(guān)設(shè)備的操作的示意圖；圖7為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的信道切換裝置相關(guān)設(shè)備的操作的示意圖；圖8為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的信道切換裝置的判斷條件的示意圖；以及圖9為利用按照本發(fā)明第二實(shí)施例的信道切換裝置的基站裝置的框圖。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式以下借助圖1-9描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的信道切換裝置。天線101接收無(wú)線電信號(hào)。所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置102從天線101接收的無(wú)線電波中檢測(cè)所需波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置103從天線101接收的無(wú)線電波中檢測(cè)干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。比較裝置104將所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置102與干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置103檢測(cè)得兩個(gè)接收電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行比較。切換裝置105根據(jù)比較裝置104獲得的比較結(jié)果切換信道，從而輸出信道切換指令信號(hào)S。
以下借助圖2描述上述結(jié)構(gòu)的信道切換裝置的操作。圖2示出了某一時(shí)刻所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度和干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度的電平，以及所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度和干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度之和的平均值。
如圖2所示，所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度和干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化。所需波形的通信質(zhì)量狀態(tài)很大程度上依賴(lài)于所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度和干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度。因此僅僅從所需波形與干擾波形強(qiáng)度之和的檢測(cè)無(wú)法確定接收電場(chǎng)強(qiáng)度的增加和減少是由所需波形、干擾波形還是二者共同作為的結(jié)果。因此無(wú)法正確把握通信質(zhì)量的狀態(tài)。但是按照本發(fā)明，可以確定如下首先，所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置102根據(jù)天線101的接收信號(hào)檢測(cè)所需波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。隨后，干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置103根據(jù)天線101的接收信號(hào)檢測(cè)干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。
接著，比較裝置104分別從這兩個(gè)檢測(cè)裝置輸入表示接收電場(chǎng)強(qiáng)度的信號(hào)。隨后，獲得所需波形電場(chǎng)強(qiáng)度與干擾波形電場(chǎng)強(qiáng)度的比率(D/U比率)。切換裝置105根據(jù)D/U比率確定是否能由當(dāng)前通信信道完成通信從而控制通信信道的切換。
利用上述結(jié)構(gòu)，通信信道的通信質(zhì)量可以精確確定。為此，即使絕對(duì)接收電場(chǎng)強(qiáng)度較高，也可以在通信質(zhì)量相對(duì)變差時(shí)執(zhí)行合適的信道切換，從而可以獲取穩(wěn)定的通信。
第一實(shí)施例解釋了通信信道切換的情況。但是當(dāng)信道在通信開(kāi)始處分配時(shí)可以利用上述D/U比率完成信道分配。
(第二實(shí)施例)以下借助圖3和4描述按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的信道切換裝置。如同3所示，第二實(shí)施例的信道切換裝置除了第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)以外還包含幀誤碼率檢測(cè)裝置106。幀誤碼率檢測(cè)裝置106檢測(cè)包含時(shí)隙誤碼(slot error)的時(shí)隙數(shù)(slotnumber)的FER(幀誤碼率)。誤碼率的檢測(cè)以幀為單位，但能夠以比特為單位。在這種情況下，執(zhí)行D/U比率與比特誤碼率(BER)之間的比較。
幀誤碼率檢測(cè)裝置106檢測(cè)從天線101來(lái)的信號(hào)的FER，并連同第一實(shí)施例說(shuō)明的D/U比率一起輸入切換裝置105。切換裝置105根據(jù)輸入的FER和D/U輸出信號(hào)S，用于切換通信信道。
按照上述結(jié)構(gòu)，即使通信質(zhì)量變差和FER隨通信質(zhì)量變差而變差時(shí)，當(dāng)D/U比率較高時(shí)預(yù)計(jì)通信信道的質(zhì)量比較高。于是繼續(xù)利用當(dāng)前通信信道進(jìn)行通信。因此無(wú)需不必要地切換通信信道，并且可以防止切換引起的通信暫時(shí)阻塞，并且可以增加信道容量。
另一方面，如果FER變差，則檢驗(yàn)D/U比率，并且根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果釋放當(dāng)前通信的通信信道，并且信道快速切換至其它信道。這消除了與其它基站和移動(dòng)站的干擾，從而可以增加信道容量。
如同4所示，考慮到D/U比率與FER之間的關(guān)系，存在FER較低而D/U比率較高的情況。相反，還有一種情況是FER較低而D/U比率較高。在本實(shí)施例中，切換裝置105完成D/U比率與FER之間的比較和確定。隨后，如果FER高于恒定值，則切換通信信道。相反，如果D/U比率高于恒定值，則不進(jìn)行通信信道的切換。
因此發(fā)生幀誤碼時(shí)獲得的移動(dòng)站與基站之間通信狀態(tài)，可以考慮到D/U比率予以正確確定。為此，可以合適地完成通信信道的切換。
以下借助圖5和6描述第二實(shí)施例的信道切換裝置。圖5為信道切換裝置的框圖。
天線501接收無(wú)線電信號(hào)。接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置502檢測(cè)天線501接收的接收信號(hào)的強(qiáng)度并檢測(cè)所需波形與干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度之和。信號(hào)處理裝置503為電路，它利用自適應(yīng)信號(hào)處理方法從接收信號(hào)中僅僅提取所需波形信號(hào)，在接收信號(hào)中干擾波形與天線501接收的所需波形相加。
相關(guān)裝置504計(jì)算信號(hào)處理裝置503提取的所需波形與接收信號(hào)之間的相關(guān)值。由于無(wú)法從提取的所需波形信號(hào)中知道所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度，所以完成該計(jì)算以確定天線接收的信號(hào)中有多少個(gè)所需波形信號(hào)。已知所需波形和干擾波形混合的接收信號(hào)的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。因此可以通過(guò)計(jì)算相關(guān)值(表示接收信號(hào)中有多少個(gè)所需波形)檢測(cè)正確的所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度。
校正電路505根據(jù)輸入信號(hào)電平校正計(jì)算的相關(guān)值。天線501接收的信號(hào)根據(jù)該電平放大，并且在提供信號(hào)處理前控制為具有恒定值的輸入信號(hào)。但是如果值偏離恒定值，則根據(jù)偏離的大小改變相關(guān)值。因此，發(fā)生相關(guān)值得不到正確計(jì)算的情況。為此，校正電路505檢測(cè)接收信號(hào)的電平，并根據(jù)檢測(cè)值校正相關(guān)值從而計(jì)算正確的相關(guān)值。
以下借助圖6和7描述校正電路505的操作。圖6(a)示出了輸入信號(hào)，圖6(b)示出了所需波形信號(hào)的設(shè)定值，并且圖6(c)示出了相關(guān)值。圖6表示的情況是接收的所需波形小于設(shè)定電平，而圖7表示的情況是接收的所需波形與設(shè)定電平差不多。假定圖6和7中的輸入信號(hào)包含了完全相同的所需波形信號(hào)。
如果在圖6和7中都計(jì)算了輸入信號(hào)(a)與設(shè)定值(b)之間的相關(guān)度，則根據(jù)每個(gè)圖6和7的(c)中所示輸入信號(hào)電平改變計(jì)算的相關(guān)度。為此，無(wú)法計(jì)算正確的輸入信號(hào)中所需波形信號(hào)分量。校正電路505檢測(cè)輸入信號(hào)電平(a)與設(shè)定值(b)之間的偏移從而校正相關(guān)裝置504計(jì)算的相關(guān)值。
接著，計(jì)算裝置506從校正的相關(guān)值和接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置502輸入的接收信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算所需波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。而且計(jì)算裝置507從計(jì)算的所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度和接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置502輸入的接收信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。
按照上述結(jié)構(gòu)，可以在通信期間檢測(cè)干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度。隨后計(jì)算裝置506和507的輸出被輸入到到比較器508。
比較器508計(jì)算所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度與干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度的比率和D/U比率。隨后存儲(chǔ)電路509存儲(chǔ)計(jì)算的D/U比率的固定量。預(yù)測(cè)裝置510從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路509內(nèi)的過(guò)去的數(shù)組計(jì)算例如平均值、回歸線等。由此計(jì)算可靠性高的當(dāng)前D/U比率并提前數(shù)次預(yù)測(cè)D/U比率。
另一方面，信號(hào)處理裝置503的輸出由解調(diào)裝置511解調(diào)從而輸入FER檢測(cè)裝置512。FER檢測(cè)裝置512計(jì)算接收信號(hào)的誤碼率從而輸出至存儲(chǔ)電路513。存儲(chǔ)電路513存儲(chǔ)從FER檢測(cè)裝置輸出的FER輸出的固定量。預(yù)測(cè)裝置514從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路513內(nèi)的過(guò)去數(shù)組計(jì)算例如回歸線。由此提前數(shù)次預(yù)測(cè)FER。
預(yù)測(cè)裝置510和514的輸出被輸入判斷裝置515。隨后，判斷裝置515向切換裝置516輸出確定結(jié)果。切換裝置516利用切換信號(hào)S通知通信信道切換的控制站。
如圖8所示，如果預(yù)測(cè)FER變差而D/U比率得到改進(jìn)，則預(yù)測(cè)裝置510、514和判斷裝置515維持當(dāng)前的通信信道。如圖8所示，如果預(yù)測(cè)FER改善而D/U比率變差，則預(yù)測(cè)裝置510、514和判斷裝置515維持當(dāng)前的通信信道。在任一情況下，通信信道切換的閾值被設(shè)定在FER和D/U極限值附近。這減少了反復(fù)改變通信信道的可能性，從而可以改善頻率的有效作用。
因此可以利用D/U比率(根據(jù)無(wú)線電波傳播環(huán)境瞬時(shí)變化)在某一時(shí)間間隔上正確檢測(cè)。未來(lái)的通信狀態(tài)可從D/U比率或FER的過(guò)去數(shù)組提前數(shù)次預(yù)測(cè)，從而可以快速適應(yīng)無(wú)線電波傳播環(huán)境的變化并保持穩(wěn)定的高質(zhì)量通信。
換句話說(shuō)，在通信質(zhì)量變差以前信道從包含干擾波形的信道切換至無(wú)干擾波形的信道。因此基站與移動(dòng)站之間的可通信距離和時(shí)間增加，從而改進(jìn)了信道容量。具體而言，預(yù)測(cè)裝置預(yù)測(cè)了D/U比率或FER的改變。隨后，如果根據(jù)未來(lái)的改變，當(dāng)前信道的通信質(zhì)量有可能得到改進(jìn)，則繼續(xù)使用當(dāng)前信道。相反，如果當(dāng)前信道的通信質(zhì)量不可能得到改進(jìn)并且判斷通信質(zhì)量進(jìn)一步變差，則快速切換信道。
第一和第二實(shí)施例中說(shuō)明的信道切換裝置被用于諸如PHS(個(gè)人手持系統(tǒng))系統(tǒng)之類(lèi)完成無(wú)線電通信的系統(tǒng)(主要在無(wú)線電通信系統(tǒng)中的基站裝置中)。圖9為采用本發(fā)明信道切換裝置的基站裝置的框圖。通過(guò)接收和發(fā)射部分902產(chǎn)生發(fā)射數(shù)據(jù)。隨后混合器903利用頻率切換部分904輸入的頻率多路復(fù)用發(fā)射數(shù)據(jù)，最終的數(shù)據(jù)從天線901發(fā)射出去。當(dāng)切換信號(hào)S從信道切換裝置906輸出時(shí)，發(fā)射頻率由頻率切換部分904切換，從而完成通信信道的切換。
類(lèi)似地，本發(fā)明的信道切換裝置可以用于無(wú)線通信移動(dòng)站裝置。如果移動(dòng)站裝置預(yù)測(cè)到通信信道網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量將有下降，則移動(dòng)站裝置需要將通信網(wǎng)絡(luò)切換到基站和控制站。隨后移動(dòng)站裝置利用基站裝置的指令切換通信信道。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的信道切換裝置被用于諸如PHS系統(tǒng)之類(lèi)完成無(wú)線電通信的系統(tǒng)(主要在無(wú)線電通信系統(tǒng)中的基站裝置)中。本發(fā)明的信道切換裝置也可以用于無(wú)線電通信移動(dòng)站。按照本發(fā)明，完成了通信信道的切換，并且檢測(cè)接收的狀態(tài)而不中斷通信，從而改進(jìn)了通信質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種信道切換裝置，其特征在于，它包含所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)移動(dòng)站的所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度；檢測(cè)同一頻率下干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度的檢測(cè)裝置；將檢測(cè)裝置檢測(cè)的這些接收電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行比較的比較裝置；檢測(cè)接收信號(hào)中誤碼率的幀誤碼率檢測(cè)裝置；以及當(dāng)所述比較裝置的比較結(jié)果低于預(yù)定值時(shí)以及當(dāng)所述幀誤碼率檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果高于預(yù)定值時(shí)切換通信信道的切換裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的信道切換裝置，其特征在于，它還包含存儲(chǔ)所述比較裝置的比較結(jié)果和所述幀誤碼率檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果的存儲(chǔ)裝置，以及根據(jù)所述存儲(chǔ)的比較結(jié)果和檢測(cè)結(jié)果而預(yù)測(cè)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的預(yù)測(cè)裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的信道切換裝置，其特征在于，所述所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置包含信號(hào)處理裝置，用于從其中干擾波形被疊加到通過(guò)天線接收的所需波形上的信號(hào)中僅僅提取所需波形；相關(guān)值計(jì)算裝置，用于計(jì)算所述信號(hào)處理裝置輸出的所需波形的信號(hào)與干擾波形同所需波形相加而得到的所述信號(hào)之間的相關(guān)值；以及計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述相關(guān)值以及接收信號(hào)的電場(chǎng)強(qiáng)度，計(jì)算所需波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的信道切換裝置，其特征在于，所述相關(guān)值計(jì)算裝置還包含校正裝置，用于判斷輸入信號(hào)的高低，從而校正計(jì)算的相關(guān)值。
5.如權(quán)利要求2所述的信道切換裝置，其特征在于，所述干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置根據(jù)所需波形的計(jì)算接收電場(chǎng)強(qiáng)度和接收信號(hào)的電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)計(jì)算所述干擾波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)。
6.一種信道切換方法，其特征在于，它包含以下步驟檢測(cè)移動(dòng)站的所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度；檢測(cè)同一頻率下干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度；將這些檢測(cè)的檢測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度相互比較；檢測(cè)接收信號(hào)的誤碼率；以及當(dāng)比較裝置的比較結(jié)果低于預(yù)定值和幀誤碼率檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果高于預(yù)定值時(shí)，切換通信信道。
7.如權(quán)利要求6所述的信道切換方法，其特征在于，它還包含檢測(cè)所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度的步驟，其中，從其中的干擾波形疊加到通過(guò)天線接收的所需波形上的信號(hào)中僅僅提取所需波形，并且計(jì)算提取的所需波形信號(hào)與其中的干擾波形被疊加到通過(guò)天線接收的所需波形上的所述信號(hào)之間的相關(guān)值。
8.如權(quán)利要求6所述的信道切換方法，其特征在于，它還包含檢測(cè)所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度以及移動(dòng)站的所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度與其中的干擾波形和通過(guò)天線接收的所需波形相加的信號(hào)的接收電場(chǎng)強(qiáng)度之間的差值。
9.如權(quán)利要求6所述的信道切換方法，其特征在于，它還包含根據(jù)所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度與干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度之間的比較結(jié)果和誤碼率的檢測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)的步驟。
全文摘要
所需波形的接收電場(chǎng)強(qiáng)度由所需波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置(102)檢測(cè)，而干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度由干擾波形接收電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)裝置(103)檢測(cè)。比較裝置(104)將它們進(jìn)行比較從而計(jì)算出D/U比率。而且FER由幀誤碼率檢測(cè)裝置(106)檢測(cè)。根據(jù)各自的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)D/U比率和FER并且完成通信信道的切換，從而無(wú)需中斷通信就檢測(cè)到接收狀態(tài)，并且改進(jìn)了通信質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04W36/06GK1479540SQ0314583
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期1998年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月10日
發(fā)明者平松勝?gòu)? 松元淳志, 高橋秀行, 三好憲一, 一, 志, 行 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社