專利名稱：蜂窩通信系統(tǒng)中的半硬切換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩通信系統(tǒng)。特別是一種為移動站和基站之間切換而改進的新型系統(tǒng)，這些基站是連接在一個蜂窩通信系統(tǒng)中的不同移動交換中心上的。
碼分多址(CDMA)調(diào)制方式是若干種數(shù)字通信技術(shù)中的一種，這些技術(shù)用來使多個移動用戶能夠共同使用同一個無線頻段，蜂窩通信系統(tǒng)就是這樣。其它人們熟知的無線接入技術(shù)有時分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)。與本發(fā)明緊密相關(guān)的軟切換概念對上述三種多址接入技術(shù)確實非常適用，與常規(guī)硬切換方式相比，將會增加系統(tǒng)容量，減少漏失的呼叫。然而，在CDMA中必須使用軟切換，因為常規(guī)硬切換會造成低劣的系統(tǒng)性能。本發(fā)明的背景是將其運用于一個CDMA蜂窩通信系統(tǒng)，但不應(yīng)被理解為，本發(fā)明只限于CDMA。有一個將CDMA用于蜂窩通信系統(tǒng)的應(yīng)用實例，在“將碼分多址(CDMA)應(yīng)用于數(shù)字蜂窩及個人通信網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計”一文中對這個實例有詳細描述，論文作者是Allen Salmasi和Klein S.Gilhousen.，發(fā)表于第41屆IEEE移動技術(shù)會議，會議于1991年5月19-22日在密蘇里州圣路易斯召開。
在上述論文中，描述了一種直接序列CDMA(DS-CDMA)，下文簡寫為CDMA技術(shù)，利用這種技術(shù)一些用戶移動站(MS)與基站(BS，或稱為小區(qū)節(jié)點)用CDMA無線擴頻信號，在上行鏈路(從移動站到基站)和下行鏈路(從基站到移動站)上進行通信。

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的一種典型的CDMA通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置?；綛S10，12，14，16將來自或傳給用戶移動站20的這些CDMA無線信號轉(zhuǎn)換成能和地面通信傳輸設(shè)備，如廣泛使用的脈沖編碼調(diào)制(PCM)電路設(shè)備，相配合的適用形式的信號?；窘又焉?、下行鏈路方向上的這些用戶信號傳遞給移動交換中心1或2(MSC，又稱為移動交換機或移動電話交換局(MTSO))，作進一步的處理。
上述用戶通信信號包括數(shù)字化語音信號和控制信息(也稱為信令)。MSC對上述支路進行復(fù)用和轉(zhuǎn)換操作，并將語音信號傳送給另一個用戶，例如在公共交換電話網(wǎng)(PSTN)中的用戶。MSC還生成信令信息，解釋信令信息，并對信令信息作出反應(yīng)，由此控制用戶之間的全部通信鏈路。這些通信鏈路控制功能包括管理與一般呼叫有關(guān)的事件，如呼叫的建立和拆除，也包括管理與CDMA無線鏈路有關(guān)的事件，如CDMA無線鏈路品質(zhì)的下降及接著發(fā)生的切換的開始。
如果CDMA應(yīng)用于地面移動通信系統(tǒng)中典型的中、大型規(guī)模小區(qū)時，多路徑無線傳播環(huán)境里的傳播平均延遲時間常常大于DS-CDMA信號的碼片長度。這樣使得CDMA只能在異步模式下工作，其結(jié)果是擴頻多址接入用戶信號的正交性無法僅通過正交擴頻碼獲得。因此，影響通信的系統(tǒng)自身誘發(fā)的干擾不僅存在于來自不同小區(qū)的信號之中，還有相當(dāng)一部分在同一小區(qū)的信號之內(nèi)(稱為CDMA小區(qū)內(nèi)干擾)。對這樣的CDMA蜂窩系統(tǒng)，在整體系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要目標(biāo)就是盡可能減少對在通信用戶中產(chǎn)生額外的CDMA的干擾，并且，要盡可能接收和利用來自所要的CDMA用戶信號中的能量。這種系統(tǒng)設(shè)計的要求，盡管對蜂窩通信系統(tǒng)的其它多址接入方式也是一個一般的要求，但對FDMA和TDMA系統(tǒng)，這一要求不如對CDMA那么嚴(yán)格，因為在這兩種系統(tǒng)中，小區(qū)內(nèi)干擾可以分別利用TDMA和FDMA的內(nèi)在特性而得以避免，而且可利用預(yù)先計劃的蜂窩式頻率重復(fù)利用方法來加以限制。因此，與FDMA，TDMA不同，CDMA在嚴(yán)格限制干擾的方式下工作。
雖然軟切換也能夠增加TDMA的系統(tǒng)容量，其效果卻不如CDMA系統(tǒng)，下面以一個CDMA蜂窩電信系統(tǒng)為例來說明本發(fā)明。
有幾種實現(xiàn)上述CDMA系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)的方式，可以被認(rèn)為是上述CDMA蜂窩電信系統(tǒng)的示例性實施例。例如，所謂的MS發(fā)射功率閉環(huán)控制方式，其目的在于使一個BS內(nèi)收到的所有上行鏈路的信號質(zhì)量始終保持一致，這是相對于具有快衰落和慢衰落過程的迅速變化的無線傳播信道背景而言的。為此，基站周期地測量每一條MS的CDMA上行鏈路來的Eb/No值，這個值表明了信號的品質(zhì)，然后通過下行鏈路發(fā)出相應(yīng)的功率控制命令給MS，用來相應(yīng)地調(diào)節(jié)其CDMA發(fā)射器的功率。在理想情況下，BS收到的所有MS的CDMA上行鏈路信號具有相同的品質(zhì)，根據(jù)預(yù)先確定的品質(zhì)門限值，只需最少的調(diào)節(jié)就可以維持通信鏈路。
另一實現(xiàn)前述系統(tǒng)設(shè)計目的的實施例是在一個正在工作的CDMA通信過程中，結(jié)合信號分集合并的輔助移動軟切換方式，這一與本發(fā)明密切相關(guān)的方法將在下面闡述。
結(jié)合信號分集合并的輔助移動軟切換包括以下方法在上行和下行鏈路上，經(jīng)由第一和第二BS，MS和MSC之間的傳輸段上同時傳遞用戶通信信號，在MS和MSC進行信號分集接收以提高用戶信號品質(zhì)。當(dāng)最初與第一BS通信的MS進入第一和第二BS覆蓋區(qū)域的交疊部分，并且第二BS向MSC報告已收到足夠強度的信號時MSC就需要用到上述的軟切換方法。在結(jié)合信號分集合并的軟切換過程中，MS與MSC的通信不會中斷。MSC典型地采用后檢測/解碼、數(shù)字的編碼語言幀選擇性合并。
為了在軟切換起動過程中實現(xiàn)MS的輔助報告功能，所有的BS都要發(fā)送一個下行鏈路CDMA參考信號，稱為導(dǎo)頻信號。當(dāng)MS在CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)域里漫游時，在與第一BS通信的同時，要周期性地解調(diào)來自不同的相鄰BS的導(dǎo)頻信號，從中導(dǎo)出相應(yīng)導(dǎo)頻信號品質(zhì)指示。再者，測量到的導(dǎo)頻信號Eb/Nb值，可以作為信號強度/品質(zhì)的指示，用這個指示來確定一個可供軟切換選擇的基站列表，并以信令信息的方式發(fā)送給MSC。需要注意的是，第一BS也在連續(xù)地進行CDMA下行鏈路信號品質(zhì)檢測，并且這些檢測的結(jié)果，發(fā)送給MSC一個軟切換要求的指示。
通常，如果MS報告說，不但第一BS的導(dǎo)頻信號，而且第二個BS導(dǎo)頻信號品質(zhì)也足夠好地滿足MS預(yù)先確定的門限，并且MSC和第二BS也能獲得進行軟切換所需的資源，于是，MSC就開始進行結(jié)合信號分集合并的軟切換。接著，通過第一BS，在MSC以信令方式的指揮下，MS開始軟切換，并在下行鏈路上開始信號分集合并。
此外，MSC經(jīng)由第二BS開始用戶信號的附加傳遞，并在上行鏈路方向上開始用戶信號的分集合并。參與此事的這兩個BS都自動實行前述的閉環(huán)功率控制方法。MS將它的CDMS發(fā)射功率設(shè)置為兩BS所需功率水平的較小值，以減小對其它CDMA通信鏈路產(chǎn)生的額外干擾。
最后，當(dāng)MS確切地處于第二BS的服務(wù)區(qū)域內(nèi)，而且接收到的從第一BS來的導(dǎo)頻信號已降至預(yù)先確定的MS所需門限值以下時，MS將此情況報告給MSC，MSC接著決定中止軟切換及信號的分集合并，然后僅利用第二BS來保持CDMA通信。
當(dāng)MS在CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)域內(nèi)移動時，根據(jù)所測量到的CDM信號品質(zhì)的指示，這種結(jié)合信號分集合并的軟切換將不斷重復(fù)地進行。
一些現(xiàn)代的TDMA蜂窩通信系統(tǒng)也利用MS的幫助，以相應(yīng)的MS下行鏈路信號品質(zhì)測量作為指標(biāo)來要求一次從第一BS到第二BS的切換，與上述方式有很多相似之處。然而，這些系統(tǒng)常常使用一種所謂硬切換方式，MS根據(jù)MSC的指令，切斷與第一BS的聯(lián)系，調(diào)諧到所指示的第二BS的TDMA無線信道上來，然后恢復(fù)上行鏈路和下行鏈路的通信。MS不會同時與一個以上的BS通信，這樣，在MS和MSC中都不會發(fā)生上述軟切換方式中出現(xiàn)的信號分集合并，這種常規(guī)硬切換方法也可以類似的方式應(yīng)用于CDMA，但由于下述CDMA系統(tǒng)容量方面的原因，盡可能不這樣做。
與軟切換和硬切換有關(guān)的概念中，以前提及的預(yù)先確定的門限值也被稱作切換容限，它用于以下行鏈路信號品質(zhì)的測量以確定進行切換的候選BS。為避免當(dāng)MS進入兩個相鄰BS無線信號覆蓋區(qū)域的模糊邊界時，引起頻繁的切換(稱為切換乒乓效應(yīng))必須同時運用這些切換容限和時間平均處理方法。這種頻繁的切換會引起MSC處理容量的過載。為控制結(jié)合信號分集合并的CDMA軟切換，切換容限可以選擇小到1-3dBd左右，與此相對比，為避免有害的切換乒乓效應(yīng)，常規(guī)硬切換容限常常需要6-10dB。
考慮到前述的干擾限制了CDMA的運行，選取小的切換容限是CDMA有效運行的必要條件。采用常規(guī)CDMA硬切換所必需的較大的硬切換容限會明顯地降低CDMA系統(tǒng)容量。只有在特殊情況下，CDMA蜂窩通信系統(tǒng)才會采用硬切換，而不能將其作為系統(tǒng)操作的一般模式。本發(fā)明的半硬切換可以彌補常規(guī)硬切換方式的不足。
另一種有問題的切換是MSC之間的切換，也就是連接在相鄰MSC上的BS之間的切換。以圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)為例，來說明這種情形。MS20可以在MSC1控制的軟切換區(qū)域SA1內(nèi)進行軟切換，也可以在MSC2的區(qū)域SA2內(nèi)進行軟切換。但當(dāng)它進入這兩個區(qū)域的交界處時，就不能進行軟切換了。例如，MS20處于BS12和BS14的交界區(qū)時，就不能進行軟切換了。假定MS20與BS12相連接，而且它向BS14移動，在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，若要將MS20從軟切換區(qū)SA1切換到另一軟切換區(qū)SA2，那末從BS12到BS14以及從MSC1到MSC2必須進行常規(guī)的MSC之間的CDMA硬切換。由于硬切換所必需的切換容限，這種常規(guī)硬切換是不可靠的，而且對CDMA容量有非常不利的影響。
本發(fā)明的目的是避免常規(guī)CDMA的MSC間硬切換帶來的不利影響(如降低系統(tǒng)容量)。
本發(fā)明的一個部分是一個蜂窩通信系統(tǒng)，它包括多個移動站；一個第一移動交換機；一個第二移動交換機；多個基站，其中第一組基站只與所述第一移動交換機相連接第二組基站只與所述第二移動交換機相連接，在所述多個基站中，至少有一個基站是一個邊界基站，同時與所述第一移動交換機和第二移動交換機相連接。
本發(fā)明的另一部分是一種半硬切換方式，用于將通信控制功能從所述第一移動交換機切換到所述第二移動交換機，而不影響所述移動站和所述至少一個邊界基站之間的無線通信。
按照本發(fā)明，使用了一種新CDMA切換處理方式，下文中稱之為半硬切換。半硬切換發(fā)生在上述的同一個基站上(下文稱之為邊界基站)，該基站位于兩個不同的移動交換機(下文稱之為相鄰移動交換機)所控制的無線覆蓋區(qū)域的交界處。該邊界基站被連接到這兩個相鄰移動交換機，從這兩個相鄰移動交換機也都可以接入到該邊界基站。
所發(fā)明的半硬切換是一種基于網(wǎng)絡(luò)的、從第一到第二相鄰移動交換機的通信控制功能的切換，而不中斷邊界基站和移動站之間正在進行的CDMA無線通信。半硬切換要求基站上有轉(zhuǎn)換設(shè)施，用來將用戶無線通信信號耦合到任何與之相連的相鄰移動交換機上，在實施半硬切換中這是需要的。
借助于相鄰移動交換機的多路連接和邊界基站上的轉(zhuǎn)換設(shè)備，在相鄰移動交換機之間提供了一個交疊軟切換服務(wù)區(qū)，這在現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩通信系統(tǒng)中是沒有的。半硬切換發(fā)生在交疊軟切換服務(wù)區(qū)內(nèi)(是由邊界基站引發(fā)的)，這樣避免了不利的常規(guī)COMA交換機間的硬切換。
從下面結(jié)合附圖所作的詳細描述中，本發(fā)明的特征和優(yōu)點會更加明顯。
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的簡圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個CDMA蜂窩通信系統(tǒng)實例的簡圖；圖3是用于CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中的移動交換中心的優(yōu)選實施例的框圖；圖4是用于COMA蜂窩通信系統(tǒng)中的基站的優(yōu)選實施例的框圖。
圖2示出本發(fā)明的涉及的一個CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的實例。圖中描述的系統(tǒng)提高了現(xiàn)有技術(shù)的CDMA軟切換及宏分集信號合并技術(shù)，這在“將碼分多址(CDMA)應(yīng)用于數(shù)字蜂窩及個人通信網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計”一文中有詳細說明。論文作者是Allen Salmasi和Kleins Gilhousen，發(fā)表于第41屆IEEE移動技術(shù)會議，會議于1991年5月19-22日在密蘇里州圣路易斯召開。
BS12是一個邊界BS，通過鏈路32，34連接到相鄰MSC1和MSC2，BS12同時與MSC1，MSC2的連接有效地擴大了MSC1，MSC2各自的軟切換區(qū)域SA1和SA2，從而產(chǎn)生了一個交疊軟切換區(qū)域OA。其它不處于覆蓋交界區(qū)的BS10，14，只需與單個MSC(MSC1或MSC2)相連接。半硬切換發(fā)生在交疊覆蓋區(qū)OA內(nèi)。
下面描述半硬切換和現(xiàn)有技術(shù)的軟切換的使用。假定MS20從軟切換區(qū)SA1向SA2移動，依次穿過BS10，12，14的無線電覆蓋區(qū)域。
假定MS20最初與BS10相連接，并通過MSC1與其它系統(tǒng)的用戶(假定是PSTN中的用戶)連接，當(dāng)MS20繼續(xù)移動，進入邊界BS12的無線電覆蓋區(qū)域。由于BS12通過鏈路32連接在MSC1上，按照現(xiàn)有技術(shù)的軟切換開始進行。MSC1用作信號分集合并點，并且繼續(xù)控制著這種連接。
當(dāng)MS20遠離BS10并靠近BS12，按照現(xiàn)有技術(shù)的軟切換被終止，MS20僅與BS12通信(經(jīng)由MSC1)。
MS20持續(xù)地測量來自BS10，12，14的導(dǎo)頻信號強度，并以相鄰小區(qū)測量報告的形式送回至MSC1，若這些導(dǎo)頻信號的強度顯示MS20已確切地處于BS12的覆蓋區(qū)內(nèi)并繼續(xù)從BS10向BS14方向移動，本發(fā)明的半硬切換將由MSC1啟動，其過程如下-從MS20所作的導(dǎo)頻信號品質(zhì)測量報告中，MSC1了解到MS20已確實處于BS12的覆蓋區(qū)域內(nèi)，并繼續(xù)遠離BS10而趨近BS14。此外，從蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置數(shù)據(jù)中，MSC1了解到BS12也可被MSC2接入(通過鏈路34)。因此，按照預(yù)先確定的門限參數(shù)，可由MSC1決定MSC1向MSC2的半硬切換。為了這個目的，將在數(shù)字鏈路40上保留一個通向MSC2的線路。MSC1也已經(jīng)在下行鏈路方向建立了一個分路連接，將鏈路40上的新線路與來自PSTN的支路42連接起來。
-MSC1向MSC2發(fā)送適當(dāng)?shù)男帕钚畔?，要求進行向MSC2的半硬切換，同時指明傳輸鏈路40上新分配的線路。MSC2接著分配、啟動為處理和控制正在進行的通信的所需資源。這些資源包括(但不限于)執(zhí)行上行鏈路用戶信息幀(用于將來可能的SA2內(nèi)的軟切換)分集合并的設(shè)施；用于語音通信的代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備；移動站和基站信令鏈路終端和適當(dāng)?shù)目刂铺幚聿糠帧?br> -MSC2在與BS12相連接的數(shù)字鏈路32上分配一個線路，并向BS12發(fā)送適當(dāng)?shù)男帕钚畔?，要求進行BS12中的半硬切換，同時指明傳輸鏈路34上新分配的線路。
-BS12利用它的交換器250(見圖4)，將它與MS20之間正在傳送的無線通信信號轉(zhuǎn)換到鏈路34中新分配的線路上。然后BS12將發(fā)回適當(dāng)信號給MSC2，通告該轉(zhuǎn)換成功完成。
-MSC2向MSC1發(fā)回適當(dāng)信號，通告半硬切換成功完成。
-在MSC2內(nèi)部，將它與MS20之間的信令鏈路和新分配的控制處理部分連接起來。此時MSC2立即向MS20發(fā)送一個信令鏈路復(fù)位指示至MS-MSC鏈路的第二層，以恢復(fù)信令連接的一致性。MS20對它的信號鏈路上下文，連同MSC2，實行初始化，以作為對這個復(fù)位操作指示的響應(yīng)。但這個復(fù)位操作不影響物理無線鏈路層(第一層)。這樣，通常的CDMA閉環(huán)功率控制仍可在MS20和作為支持的BS12之間進行，而不會因半硬切換而有任何中斷。此外，涉及呼叫處理(第三層)的信令也不受影響。
-MSC1收到MSC2傳送的半硬切換成功完成的通告后，將鏈路32的上行鏈路方向轉(zhuǎn)換成新鏈路40的上行鏈路方向，并將后者與鏈路42上的線路相連接。這一操作完成后，MS20的用戶信息與PSTN的雙向通信全部恢復(fù)。MSC1將釋放涉及該用戶通信的資源，包括(但不限于)完成上行鏈路用戶信息幀分集合并的設(shè)施；用于語音通信的語音代碼轉(zhuǎn)換設(shè)備；MS和BS信令鏈路終端和相應(yīng)的控制處理部分。MSC1還釋放數(shù)字鏈路32上連向BS12的線路。這樣MSC1不再涉及呼叫控制，但仍作為數(shù)字鏈路40和42的轉(zhuǎn)接點，這樣完成了本發(fā)明的半硬切換過程。其結(jié)果是，無線鏈路控制功能從MSC1切換到了MSC2，而沒有中斷BS12和MS20間的無線鏈路，特別是沒有中斷對MS20的閉環(huán)功率控制?，F(xiàn)有技術(shù)中由MSC2控制的軟切換操作，可以在軟切換區(qū)域SA2里進行，例如，當(dāng)MS20繼續(xù)向BS14移動時，就可以開始一個從BS12到BS14的軟切換。
這樣，避免了從MSC1到MSC2的常規(guī)CDMA硬切換，而相應(yīng)提高了系統(tǒng)的可靠性和容量。
圖3示出本發(fā)明涉及的用于一個CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的一個MSC的實施范例。
數(shù)字鏈路120，122，124，126將移動交換機MSC分別地與公共交換電話網(wǎng)PSTN、其它移動交換機MSC、基站BS相連接。
這些數(shù)字鏈路傳送用戶信息如語音，此外還有信令信息。本發(fā)明的優(yōu)選實施例假定信令信息和用戶信息一起被復(fù)用于同一個物理傳輸設(shè)備中。T1傳輸設(shè)備和第7號信令系統(tǒng)一起可以作為這種數(shù)字鏈路設(shè)備的實施范例。
利用數(shù)字交換器112，用戶信息流可以在前述實體內(nèi)進行交換。相應(yīng)的信令信息由一個分組交換器114來進行傳輸，接收或中繼。分組交換器114也連接在一個MSC控制處理器110上，該控制處理器110可分別作為信令信息的信源和信宿。MSC控制處理器110對發(fā)給它的信令信息進行解釋和作出反應(yīng)，也適時地向其它實體發(fā)送請求信令信息。MSC控制處理器110同時根據(jù)呼叫狀態(tài)，去控制數(shù)字交換器112中的連接安排。此外，MSC控制處理器110在呼叫建立或拆除過程中，從相應(yīng)的資源存貯區(qū)里分配設(shè)備100中的代碼轉(zhuǎn)換器和合并器，或者釋放它們。(圖中僅示出一個這種包含代碼轉(zhuǎn)換器和合并器的設(shè)備100)。
包含代碼轉(zhuǎn)換器和合并器的設(shè)備100用于以下兩者的轉(zhuǎn)換即用于PSTN中的典型的μ律語音編碼；用于無線鏈路的諸如CELP的低速率數(shù)字化語音編碼。除代碼轉(zhuǎn)換功能外，包含代碼轉(zhuǎn)換器和合并器的設(shè)備100還完成上行鏈路方向的信號分集合并和下行鏈路方面的信號復(fù)制。此外，在結(jié)合信號分集合并的軟切換過程中，包含代碼轉(zhuǎn)換器和合并器的設(shè)備100將以下兩種信息流同步起來一種信息流是來自或發(fā)向參與通信的基站，它通過數(shù)字鏈路124，126傳輸，通過數(shù)字交換器112交換，通過線路130，132傳給包含代碼轉(zhuǎn)換器和合并器的設(shè)備100；另一種信息流是來自或發(fā)向PSTN，它通過數(shù)字鏈路120，數(shù)字交換器112和線路134傳輸過來。(圖2中只畫出兩分支BS分集)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，用戶通信信號，包括數(shù)字化語音信號或數(shù)據(jù)，和與這一連接有關(guān)的信令信息復(fù)用在一起，納入數(shù)字化的幀格式，這一格式適于在BS和MSC間的地面?zhèn)鬏旀溌?24，126上傳輸。相應(yīng)地，這些幀被稱為代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀，在用戶信息之外，代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀還包括BS提供的與信號品質(zhì)相關(guān)的信息，這些信息用于MSC內(nèi)進行的上行鏈路方向上的信號分集合并。此外，代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀還包括BS和MSC提供的數(shù)字信號。這些信號，在結(jié)合信號分集合并的軟切換期間，與BS和MSC之間的同步鏈路124，126的同步化有關(guān)。
在上行和下行鏈路方向上，分別通過線路130，132，134傳入或傳出的代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀都在數(shù)字存貯器104里緩存，數(shù)字處理器102周期地讀/寫數(shù)字存貯器中的代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀。在上行鏈路方向，附屬于代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀的信號品質(zhì)指示信息經(jīng)線路130、132進入存貯器104，通過檢查這些指示信息，根據(jù)這些指示，處理器102執(zhí)行分集選擇。在下行鏈路方向，經(jīng)線路134進入存貯器104的語音抽樣，由處理器102進行代碼轉(zhuǎn)換和組裝，形成代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀。
通過數(shù)字處理器102，包含代碼轉(zhuǎn)換器和合并器的設(shè)備100，從代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀里提取或插入用戶信令信息，通過線路140，向MSC控制處理器110提供或接收這些用戶信令信息。通過這種方法，MSC控制處理器110接收到MS信令信息，如導(dǎo)頻信號品質(zhì)測量報告。這樣MSC控制處理器110就獲得了開始或結(jié)束軟切換和半硬切換所需要的信息。此外，以這種方式，MSC控制處理器110通過線路140，130，132和鏈路124，126向MS發(fā)送適當(dāng)?shù)那袚Q命令，如有必要，可以通過數(shù)字分組交換器114和鏈路122向其它MSC發(fā)送這些命令。
圖4示出涉及本發(fā)明的CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的基站的一個實施范例。
模塊200表示一個基站中支持單個CDMA通信所需的裝置，稱為CDMA信道設(shè)備。在圖4中示出三個類似的信道單元200A，200B，200C。
根據(jù)本發(fā)明，基站分別通過數(shù)字鏈路232A和232B連接到移動交換機，例如MSC1和MSC2。在數(shù)字鏈路232A和232B與信道單元200之間有一個數(shù)字交換器250，它將來自或發(fā)向信道單元200A，200B，200C的用戶信息流在數(shù)字鏈路232A和232B之間進行交換。通過數(shù)字交換器250的這種連接可以是動態(tài)連接，即它是一經(jīng)要求，即時交換的線路，或者這種交換可以是一種快速分組交換的形式。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，交換器250屬于即時交換的線路類型。圖4示出的基站配置適用于圖2中的基站12，基站10和14可以是類似配置，但由于只需一個MSC鏈路，數(shù)字交換器250可以省去。
在上行鏈路方向，接收的CDMA用戶通信信號來自數(shù)字CDMA無線鏈路230，它由CDMA解調(diào)器202解調(diào)，由解交織/解碼器206進行解交織和解碼，為用于地面?zhèn)鬏?，轉(zhuǎn)換成代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀并緩存于數(shù)字存貯器210，最終通過數(shù)字交換器250轉(zhuǎn)換到所選數(shù)字鏈路232A和232B中的一個，向MSC1或MSC2傳輸。
在下行鏈路方向，通過數(shù)字鏈路232A或232B，接收到來自MSC1或MSC2的代碼轉(zhuǎn)換器/合并器幀，由數(shù)字交換器250將它連接到信道單元200A，200B，200C中適當(dāng)?shù)囊粋€，在數(shù)字存貯器210中緩存并轉(zhuǎn)換成適合于基站的表示形式，并由編碼/交織器208進行信道編碼，由CDMA調(diào)制器204進行CDMA調(diào)制，最終從數(shù)字無線鏈路230上發(fā)送出去。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，BS有一個獨立于網(wǎng)絡(luò)的時鐘源220，能提供有效的CDMA運行所需的高精度參考信號，并用于CDMA信道設(shè)備200中。這種時鐘源可以從比如GPS衛(wèi)星信號中提取，可以提供給全球范圍內(nèi)的每個BS，從而建立相互同步的BS網(wǎng)絡(luò)。
BS還包括一個BS控制處理器222，BS控制處于器222通過連接到MSC1和MSC2的數(shù)字鏈路232A和232B，分別地接收和發(fā)送信令信息。BS控制處理器222還執(zhí)行基站資源管理，諸如用于用戶連接(呼叫)的CDMA信道設(shè)備的分配和釋放。BS控制處理器222將對與呼叫建立有關(guān)的CDMA信道分配請求作出響應(yīng)，同樣也對來自MSC的與軟切換、半硬切換有關(guān)的CDMA信道分配請求作出響應(yīng)。
在上行鏈路和下行鏈路方向上，數(shù)字處理器212和緩存器210一起，分別從代碼轉(zhuǎn)換器/合成器幀中拆卸或裝入以BS內(nèi)部形式表示的CDMA用戶通信信號。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，前述代碼轉(zhuǎn)換器/合成器幀中還包括由解交織/信道解碼器206提供的信息，該信息提供給數(shù)字處理器212，作為從上行CDMA無線鏈路230接收過來的CDMA無線幀信號品質(zhì)的指示，并且在上行鏈路方向上，用于MSC內(nèi)的信號分集合并。
如上所述，本發(fā)明涉及一種交換機之間的切換，稱為交換機間半硬切換。在這里假定這些與此切換有關(guān)的MCS，是通過數(shù)字鏈路永久地或臨時地連接在一起，并在其間傳輸用戶通信信號和MSC之間的切換信令信息。
同時必須理解的是，本發(fā)明的方法可以很容易地應(yīng)用于TDMA蜂窩通信系統(tǒng)。在一個TDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，無線鏈路應(yīng)該是TDMA無線鏈路，其中時隙用來向系統(tǒng)用戶提供通信信道。在結(jié)合分集合并的軟切換中，兩個(或更多)時隙用來提供并行的無線信道，以供涉及切換的BS和MS使用。所有其它提及的本發(fā)明的特征，在TDMA蜂窩系統(tǒng)中保持不變。
前面對優(yōu)選實施例的描述是用來幫助任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員制作或使用本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對這些實施范例所作的各種修改將是非常明顯的，并且無需用到創(chuàng)造才能，就可以將此處定義的一般原理應(yīng)用到其它實施范例中。因此，本發(fā)明并不試圖限制于舉出的實施范例，而應(yīng)給予與此處作為新的特征公布的原理相一致的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩通信系統(tǒng)，它包括多個移動站(MS20)；一個第一移動交換機(MSC1)；一個第二移動交換機(MSC2)；多個基站，一個第一組(BS10)所述多個基站，它只與所述第一移動交換機(MSC1)相連接，一個第二組(BS14)所述多個基站，它只與所述第二移動交換機(MSC2)相連接，至少有一個基站是一個邊界基站(BS12)，它同時與所述第一移動交換機和第二移動交換機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)進一步包括在所述第一移動交換機中，向所述第二移動交換請求一次半硬切換的設(shè)備；在所述第二移動交換機中，用于分配控制和分集合并資源的設(shè)備，這些資源被所述第二移動交換機用于處理和控制用戶信息；在所述至少一個邊界基站中，用于從所述第一移動交換機向所述第二移動交換機轉(zhuǎn)換用戶通信信號的設(shè)備；在所述第二移動交換機中，利用所分配的資源以控制用戶通信的設(shè)備；在所述第二移動交換機中，向所述多個移動站中相關(guān)的一個移動站通知半硬切換的設(shè)備；在所述第二移動交換機中，向所述第一移動交換機通告成功完成半硬切換的設(shè)備；在所述第一移動交換機中，釋放涉及用戶通信的資源的設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其特征在于，這個系統(tǒng)是一個CDMA系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其特征在于，這個系統(tǒng)是一個TDMA系統(tǒng)。
5.一種蜂窩通信系統(tǒng)，它包括多個移動站；一個第一移動交換機；一個第二移動交換機；多個基站，一個第一組所述多個基站，它只與所述第一移動交換機相連接，一個第二組所述多個基站，它只與所述第二移動交換機相連接，在所述多個基站中，至少有一個基站是一個邊界基站，同時與所述第一移動交換機和第二移動交換機相連接；半硬切換方法，其特征在于，涉及進行中的用戶通信的控制和信號分集合并功能，從所述第一移動交換機，切換到所述第二移動交換機，而不中斷所述多個移動站中相關(guān)的一個移動站與所述至少一個邊界基站之間的無線通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，這個半硬切換包括以下步驟由所述第一移動交換機向所述第二移動交換機發(fā)出半硬切換的請求；分配所述第二移動交換機所要求的控制和分集合并資源，以用于處理和控制所述進行中的用戶通信；在所述至少一個邊界基站上，從所述第一移動交換機向所述第二移動交換機轉(zhuǎn)換所述進行中的用戶通信信號；利用所述分配的資源，由所述第二移動交換機控制所述進行中的用戶通信；向所述多個移動站中相關(guān)的一個移動站通知半硬切換；向所述第一移動交換機通告成功完成半硬切換；在所述第一移動交換機中，釋放涉及所述進行中的用戶通信的資源。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于，半硬切換應(yīng)用于一個CDMA系統(tǒng)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于，半硬切換應(yīng)用于一個TDMA系統(tǒng)中。
全文摘要
在一個包括移動交換機(MSC)、基站(BS)和移動站(MS)的CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，使用了一種新的CDMA切換方式半硬切換。半硬切換發(fā)生在一個邊界基站(BS12)中，該基站位于兩個服務(wù)區(qū)(SA1，SA2)邊界上，這兩個服務(wù)區(qū)由兩個相鄰的移動交換機(MSC1，MSC2)控制。這個邊界基站連接到這兩個移動交換機，而從這兩個移動交換機也都可以接入到該邊界基站。
文檔編號H04W36/12GK1142881SQ94194906
公開日1997年2月12日 申請日期1994年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月27日
發(fā)明者帕特·馬斯英斯金 申請人:諾基亞電信公司