專利名稱：無線信號突然衰減情況下無線移動通信系統(tǒng)中快速切換的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線移動通信系統(tǒng)，尤其涉及一種在無線信號突然衰減的情況下在無線移動通信系統(tǒng)中提前切換的方法和電路。
如所周知，在無線移動電話手機和無線基站之間的聯(lián)系中，由于許多不同的原因無線信號遭到衰減。對涉及這樣的衰減的問題的詳盡探討見于1993年1月公布的推薦技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ETSI Recommendation GSM 03.30，4.1.0版。在該推薦技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的附錄B中給出了經(jīng)驗公式，用于計算不同無線移動通信區(qū)域例如農(nóng)村、市郊或市內(nèi)區(qū)域中以及在中等大的、小的或極小的不同蜂窩區(qū)內(nèi)的路徑衰減。上述公式用對數(shù)項的代數(shù)和來表示，其每一項考慮衰減可以歸屬的一個個別原因。主要的原因有例如天線之間的距離，它們離地的高度，地面上可能屏蔽信號的遮擋物的存在，大地特性，移動單元的速度，以及多路徑傳播等。最后一個原因產(chǎn)生稱為瑞利衰落(Ray-leigh′s fading)的衰減，它在本質(zhì)上是隨機的，出現(xiàn)和消失極其迅速。
因此，在電話交談的過程中由于上述這些原因可以出現(xiàn)信號衰減的變化，這一點是很清楚的。有時這些變化非常突然而且是持續(xù)的，例如在城市微小區(qū)內(nèi)移動單元轉(zhuǎn)過建筑物拐角時或者在用戶進(jìn)入建筑物時。在這些情況下，正在進(jìn)行的交談的清晰度下降了，直到使盡了恢復(fù)無線移動通信系統(tǒng)的一切可能手段，才能恢復(fù)，所以聯(lián)系中斷是不可避免的。
大家知道，先進(jìn)的無線移動通信系統(tǒng)有不同手段來保證用戶之間在走動時的優(yōu)質(zhì)無線聯(lián)系。這些手段有在話音信號編碼中采用冗余技術(shù)，控制發(fā)射機功率的漸變，以及切換，即將移動單元指定給另一基站。作為前提條件，還必須提出，只要看來合理，在某些無線移動通信區(qū)域內(nèi)，就在無線基站之中使用空間分集的接收系統(tǒng)，其首要目的是彌補瑞利衰落。然而，即使沒有分集接收機，通過對信號觀察一段比同類衰減最可能的持續(xù)時間更長的時期，瑞利衰落也趨于從無線信號中被消除。就GSM系統(tǒng)而言，觀察時間約為半秒，在此期間對104個電平樣本做“短期”平均。例如在1993年8月在IEEE運載器技術(shù)學(xué)報上發(fā)表的論文“移交算法的解析模型”(“A modelof analyzing Handoff algorithms”by Holtzmann and Vj ayn，IEEE Transactionson Vehicular Technology，vol.42，No.3，August1993)中，論證了瑞利衰落肯定在平均后的信號中趨于消失。
在現(xiàn)代無線移動通信系統(tǒng)中，為了第一，在實際需要時進(jìn)行切換，第二，避免因過多的信令而使系統(tǒng)超載而做出的切換決定是經(jīng)過充分權(quán)衡的。在任何情況下，功率控制命令或切換命令的發(fā)出都是對某些物理量的測量值進(jìn)行適當(dāng)處理的結(jié)果，這些物理量表示了上、下行兩個發(fā)送方向的無線信號的特性，常用的物理量有發(fā)送電平、質(zhì)量和延遲。
就GSM(歐洲的全球移動通信系統(tǒng))而言，這種處理主要包括計算測量值的短期平均值；存貯32個最近的平均值，以獲得關(guān)于各物理量平均趨勢的信息；與適當(dāng)?shù)拈T限值比較，持續(xù)地在N次比較中有P次越過門限值才發(fā)出功率控制或切換請求；以及以優(yōu)先等級的次序準(zhǔn)備一份移動單元能切換到的最佳小區(qū)的清單。為所有這些處理提供了許多可在工程中使用的系統(tǒng)參數(shù)，其中有P和N的值，這些參數(shù)在無線基站的初始化階段裝入。P和N是為延緩切換請求又不因此惡化無線聯(lián)系質(zhì)量的前提下通過實驗準(zhǔn)則得到的。
總之，從以上說明得出的結(jié)論是先進(jìn)概念的無線移動通信系統(tǒng)在決定切換方面基本上是謹(jǐn)慎的，因此是緩慢的，所以它們不能迅速恢復(fù)無線信號突然而持續(xù)的衰減。
通過分析持續(xù)幾秒鐘的快速衰減的慣常系統(tǒng)的動作，所提到的缺點會容易理解。這類衰減如由障礙物突然遮擋住信號而造成的衰減。當(dāng)這種衰減發(fā)生時，因為信號降到最小合理的干預(yù)門限以下，所以系統(tǒng)注意到它。由于衰減如上述是迅速的，信號還極有可能甚至在衰減的最初階段就越過這個門限，并且在系統(tǒng)能夠作出必要測量之前繼續(xù)或多或少地以相同速度減弱下去。一旦測得，這些測量多半是無效的，因為此時信號已經(jīng)減弱到移動單元無法解出切換的命令。在此情況下，首先用戶受到嚴(yán)重的聽話麻煩，接著聯(lián)系不可避免地被中斷。
在某些無線移動通信區(qū)，例如市內(nèi)微小區(qū)，由于障礙物的遮擋，無線信號突然衰減的概率更大些?？紤]到在城市微小區(qū)內(nèi)切換的發(fā)生頻率比別處更高這一事實，可以理解這些區(qū)域由于系統(tǒng)在決定切換方面過慢而如何成為損失最嚴(yán)重的區(qū)域。
使無線移動通信系統(tǒng)能在城市微小區(qū)內(nèi)管理切換的同時又在宏區(qū)內(nèi)保持其性能不變的第一種方法在國際專利申請PCT NO.WO91/19403中描述。在該專利申請中描述的方法靠測量對獲得切換準(zhǔn)則和獲得兩個不同的切換指示值有用處的量來操作，這兩個不同的切換指示值放在共同的或門中以產(chǎn)生單一的切換命令。第一個切換指示值由移動單元在正在為其服務(wù)的小區(qū)內(nèi)測得的值的長期平均值加上稱為“第一滯后限界(fiest hysteresis margin)”的常數(shù)值而成。如此得到的和數(shù)依次與由移動單元在N個相鄰小區(qū)內(nèi)測得的同樣數(shù)目的值的長期平均值所得到的和數(shù)進(jìn)行比較，在比較結(jié)果每次由正值變?yōu)樨?fù)值時就認(rèn)為在或門輸入端的第一切換指示值的邏輯值為真。至于第二切換指示值，求取的方法照第一切換指示值類推。然而在這第二種情況下由移動單元在正在服務(wù)的小區(qū)內(nèi)測得的值的平均值是以短期計算的，并且如果和“第一滯后限界”相比，“第二滯后限界”是相當(dāng)大的。與相同N個相鄰小區(qū)的短期平均值的比較與前述的比較同步地進(jìn)行。
可以立即推知，由于移動單元接收的電平過低，上述方法并不產(chǎn)生切換準(zhǔn)則，而是選擇能更好地為移動單元服務(wù)的鄰近小區(qū)。這一功能與GSM無線移動通信系統(tǒng)中稱為“功率預(yù)算”的功能不相上下。
可以歸咎于該第一種方法的最大缺點是在特殊情況下這種方法完全無效。如果移動單元在正在服務(wù)的小區(qū)中收到的信號的電平出現(xiàn)突然下降，同時該移動單元收到的來自鄰近小區(qū)的信號的電平小于已衰減信號的電平，則不命令切換。接著，當(dāng)移動單元移近一鄰近小區(qū)因而從該鄰近小區(qū)來的信號的電平上升并達(dá)到了切換準(zhǔn)則時，可能碰巧正在服務(wù)的小區(qū)信號卻同時衰減到移動單元不再能覺察切換命令的程度。
在移動單元與其服務(wù)小區(qū)之間的無線移動通信系統(tǒng)中的聯(lián)系質(zhì)量變得太差之前使提前切換決定能夠作出的第二種方法在歐洲專利申請NO.91850066.1中描述。在該專利申請中描述的方法對一些物理量的未來測量值產(chǎn)生預(yù)測，其中這些物理量對作出切換決定是有用的。該方法的特征在于在由整數(shù)n表示的離散時刻在由自適應(yīng)濾波器F1組成的預(yù)測器中輸入某些測量值s(n)，該自適應(yīng)濾波器的系數(shù)C(n)用來根據(jù)測出的有效值產(chǎn)生在n+L個時刻的未來測量值s(n+L|n)的估值s(n+L|n)。在第二種方法中第一個嚴(yán)重缺點是由預(yù)測器所需計算的復(fù)雜性造成的?？紤]到管理無線資源目前需要的處理已經(jīng)十分復(fù)雜，為每一個話音通道若再加一個預(yù)測器會極大地降低處理器的實時性。第二個缺點是如果遇到信號突然衰減又同樣突然地增強，預(yù)測考慮波器可能欺騙該系統(tǒng)，誘使它請求一次不必要的切換。
因此本發(fā)明的目的是克服上述缺點和提供一種當(dāng)存在無線信號突然和持續(xù)的衰減時在無線移動通信系統(tǒng)中的提前切換方法，這種方法在城市微小區(qū)及其他區(qū)域特別有用。
為了達(dá)到這個目的，本發(fā)明的主題是在移動單元和正在為它服務(wù)的無線基站之間的聯(lián)系中出現(xiàn)無線信號突然衰減時在無線移動通信系統(tǒng)中提前切換的方法。這個方法是進(jìn)行合適的數(shù)字濾波，其中濾波設(shè)計成能夠識別在無線信號電平樣本的中期和短期平均值中的強烈而持續(xù)的衰減梯度。
數(shù)字濾波后的值與預(yù)定的門限比較，若由于接收信號的電平過低而越過此門限，就提前發(fā)出切換(在本文中以后也稱電平引起的切換)請求，以便進(jìn)行移動單元到鄰近最佳小區(qū)的切換。若未越過此門限，為進(jìn)行切換而正常提供的準(zhǔn)則依舊有效。見權(quán)利要求1至9。
本發(fā)明的另一個主題是出現(xiàn)無線信號突然衰減時在無線移動通信系統(tǒng)中提前切換的電路，見權(quán)利要求10至19。
上述的數(shù)字濾波最好是在服務(wù)小區(qū)的無線基站中對由移動單元測量的、關(guān)于由服務(wù)站下行送到移動單元的信號的電平值進(jìn)行濾波。應(yīng)當(dāng)這樣進(jìn)行，因為切換命令沿此鏈路到達(dá)移動單元。對由移動單元上行發(fā)出的采樣信號電平平均值進(jìn)行的任何濾波可能對減少切換進(jìn)行時間是有利的，如果衰減主要出現(xiàn)在該鏈路上的話。
在無線移動通信系統(tǒng)中引入本發(fā)明主題的方法或電路帶來若干優(yōu)點。第一個優(yōu)點是在出現(xiàn)無線信號強烈而持續(xù)衰減時使系統(tǒng)能大大地減少作出由電平引起的切換決定所必需的時間。這是因為與在先有技術(shù)中的做法不同，與門限的比較不是在電平已經(jīng)降低到最小值時進(jìn)行，而是在衰減的最初階段進(jìn)行，這就使系統(tǒng)能在信號減得太弱之前迅速起作用。在例如GSM系統(tǒng)中，發(fā)射功率控制的階段就完全免去了，此后為發(fā)出切換請求而作的與低門限的多次比較P/N也完全免去了。這第一個優(yōu)點是在不引起切換請求下得到的，實際上如果沒有本發(fā)明主題的方法就不需要這些切換請求。
第二個優(yōu)點是在出現(xiàn)上述衰減時預(yù)先避免了由切換失敗而引起的通話中斷。這在城市微小區(qū)中格外值得重視，在那里，如前所述，由遮擋了信號而引起的衰減出現(xiàn)概率更高，切換頻率也更高。
第三個優(yōu)點(對用戶)是不論穿越哪個特定的無線移動通信區(qū)，始終保證良好的交談清晰度。
作為整體來介紹的這些優(yōu)點絲毫不影響系統(tǒng)在更一般衰減狀況下管理切換的正常能力。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點在以非約束實例和參考附圖給出的實施例的詳述中闡明。
唯一的圖(

圖1)表示是本發(fā)明主題的提前切換電路的方框圖，該圖對理解同樣是本發(fā)明主題的方法也是有用的。
參照圖1，F(xiàn)LT表示一具有有限沖激響應(yīng)(FIR)的第五次數(shù)字濾波器，其中a0至a5是常系數(shù)，T是等同的480ms延遲元件，P0至P5是乘法器，∑是六輸入求和方框。這類濾波器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法早已眾所周知，在專門的參考文獻(xiàn)中有充分的描述。數(shù)字信號C(nT)到達(dá)濾波器FLT的輸入，橫向通過該濾波器，然后以濾波后信號CF(nT)出現(xiàn)在輸出。濾波后信號CF(nT)到達(dá)比較器CMP的輸入，與門限值Δ比較。是否為所述的移動設(shè)備提前請求切換取決于該項比較的結(jié)果。
現(xiàn)在參照GSM系統(tǒng)中非約束的應(yīng)用事例來討論應(yīng)用本發(fā)明主題的方法或電路后的效果。至于數(shù)字信號C(nT)的產(chǎn)生，為簡單起見，這里就不說明本文所參照的GSM的架構(gòu)和工作情況了。但是要記得移動單元和無線基站裝備有以下設(shè)施接收和發(fā)射，無線載波的調(diào)制和解調(diào)，同步，話音信號的取樣和整理，解碼后話音樣本電平與為切換控制及一般為操作所需的其他物理量的混合，以及處理所述測量及產(chǎn)生和/或判讀信令消息的微處理器；其中信令消息有諸如MEASUREMENT-RESULT，CHANGE-MS/BS-POWER，CONDITION-FOR-INTER/INTRA-CELL-HANDOVER，HANDOVER-COMMAND，HANDOVER-COMPLETE，等等。
要記得MEASUREMENT-RESULT消息包括含有發(fā)送消息值的字段，這些發(fā)送消息是在發(fā)端和收端各自說話的過程中，與每個已聯(lián)通的移動單元有關(guān)，由移動單元和服務(wù)小區(qū)的無線基站發(fā)出的。這些消息的節(jié)律為480ms。尤其是字段D，TEI和CHANNEL-NBR的全部組成了一移動單元的識別符，在所述識別符與緊接的下一識別符之間的字段序列歸于所述識別符。在每一序列內(nèi)，字段RXLEV-FULL-DL含有以dBm表示的平均值，該平均值是對由移動單元測出的104個信號電平樣本計算而得的。字段RXLEV-FUFF-UL含有與字段RXLEV-FULL-DL相當(dāng)?shù)挠蔁o線基站測出的信號樣本的平均值。消息CONDITION-FOR-INTER-CELL-HANDOVER是由微處理器在無線基站為已知移動單元產(chǎn)生的切換請求消息，它根據(jù)消息MEASUREMENT-RESULT的各種字段來執(zhí)行在介紹部分中提到的具體處理。該消息CONDITION-FOR-INTER-CELL-HANDOVER送到也包含在無線基站中的一個微處理器，該微處理器根據(jù)用戶的移動情況管理發(fā)送資源。消息CONDITION-FOR-INTER-CELL-HANDOVER包括上述處理器必須送給各有關(guān)實體的一個命令，使所述的移動單元能夠執(zhí)行小區(qū)間切換，切換到在每隔480ms更新一次的清單中指出的并且也包括在該消息中的最佳小區(qū)。消息HANDOVER-COMMAND是通過無線基站送到移動單元以啟動切換的消息。
在作以上說明之后，由于移動單元接收信號電平過低而引起提前切換請求所必須出現(xiàn)的條件由下列表達(dá)式給出CF(nT)=Σj=0maj·C((n-j)T)<Δ---(1)]]>其中j＝0時的C(nT)是當(dāng)前消息MEASURE MENT-RESULT中字段RXLEV-FULL-DL的內(nèi)容，而對于符號j的其他值，c((n-j)T)是在當(dāng)前周期之前j個周期T中相應(yīng)的第j個MEASUREMENT-RESUST的內(nèi)容。
至于濾波器FLT的形式，在初步分析中似乎可能將它的模型看作是理想求導(dǎo)器，因為必須鑒別出在濾波器輸入端數(shù)字信號的變化斜率。如所周知，輸入信號斜率恒定時，理想求導(dǎo)器的輸出是常數(shù)值并且是所述斜率的量度。因為需要鑒別的是衰減，所以門限Δ的值必定是負(fù)數(shù)。對于濾波器FLT，如下面要說明的，采用與偽求導(dǎo)器形式相同的形式或許是較好的選擇，因為在輸入信號的斜率突然變化之后它對不過分陡峭的邊緣產(chǎn)生反應(yīng)。
要確定表達(dá)式(1)中m，aj和Δ的數(shù)值，頗為有利的方法是采用實驗準(zhǔn)則來確定它們，同時始終記住系數(shù)aj之間的相互關(guān)系是由偽求導(dǎo)器的特性建立的。此外，最好取不同系列的m，aj和Δ作為系統(tǒng)工程應(yīng)用的參數(shù)，每個系列適用于特定的無線移動通信區(qū)域。尤其是在希望作鑒別的斜率逐漸變陡時，對濾波器FLT響應(yīng)時間起決定作用的數(shù)值m逐漸變小。在不同的無線移動通信區(qū)可以發(fā)現(xiàn)，在中期和短期平均值中，衰減斜率大致的范圍是從最小的4秒內(nèi)15dB到最大的1.5秒內(nèi)30dB。在城市微小區(qū)內(nèi)強烈的衰減斜率更可能至少達(dá)到3秒內(nèi)30dB，例如找出的適合城市微小區(qū)的系列m＝5；a0＝3；a1＝2；a3＝-1；a4＝-2；a5＝-3；Δ＝-120dBm。
從表達(dá)式(1)得出頗為原始的事實結(jié)果，即對于對數(shù)樣本的電平序列進(jìn)行了FIR類型的數(shù)字濾波。FIR濾波以線性操作為代表，所以這種操作認(rèn)為輸入樣本是線性的。但是在濾波器FLT中引入對數(shù)樣本使輸入電平的動態(tài)范圍急劇壓縮，帶來的好處是濾波器更簡單并且鑒別強烈衰減梯度的能力得到增強。這就構(gòu)成了確鑿無疑的優(yōu)點，因為它允許在初始階段，即在電平降得太低之前，檢測到突然出現(xiàn)的衰減。
另一個優(yōu)點由濾波器FLT是偽求導(dǎo)器這一事實得出，該優(yōu)點使本發(fā)明主題的電路尤其在特殊情況下免除了產(chǎn)生錯誤的提前切換請求，所以如果沒有濾波器FLT，電路可能會產(chǎn)生錯誤的請求。上述情況發(fā)生在無線電信號中出現(xiàn)強烈但是短暫衰減的時候，即持續(xù)時間短到不使電平降低到門限以下的時候，此時如果沒有濾波器FLT，系統(tǒng)本來會發(fā)出切換命令。
上述電路的合理擴展是將線性信號輸入到濾波器FLT。在此情況下必須為表達(dá)式(1)中的m，aj和Δ尋找新的數(shù)值，但是傳遞函數(shù)仍可使用偽求導(dǎo)器的傳遞函數(shù)。
系統(tǒng)通常根據(jù)電平引起的切換請求保證及時地發(fā)出執(zhí)行切換的命令，使移動單元在無線信號變得太弱之前就收到這個命令。
在上述非約束性實例的情況下，為所有與基站聯(lián)通的移動單元計算表達(dá)式(1)及提出發(fā)出切換請求的消息是由無線基站內(nèi)的微處理器執(zhí)行的任務(wù)，該微處理器專門用來實時地進(jìn)行各種算術(shù)操作，它已經(jīng)用來處理MEASUREMENT-RESULT消息。在1993年6月15日同一申請人的意大利專利申請MI93A001267中描述了使用該微處理器的過程(不包括本發(fā)明附加引入的過程)。在這里要記得所述的使用規(guī)定在收到新的MEASUREMENT-RESULT消息時，即每480ms，為所有已聯(lián)通的用戶存貯與發(fā)送測量有關(guān)的所有字段以及對所述字段的每一個字段完成處理的步驟。
本發(fā)明主題的具體實現(xiàn)所需的附加程序主要包括一例行程序，該例行程序在每次收到與服務(wù)小區(qū)的所有正在通話的移動單元有關(guān)的新MEASUREMENT-RESULT消息時周期性地計算表達(dá)式(1)。對于一已知的移動單元，一旦條件CF(nT)＜Δ發(fā)生，就在上述例行程序中調(diào)用一預(yù)先存在的程序以便為該移動單元發(fā)出CONDITION-FOR-INTER-CELL-HANDOVER消息。
表達(dá)式(1)的計算并不特別復(fù)雜，所以一旦載有所有已聯(lián)通的移動單元的發(fā)送測量的信號到來時，就可以在任何無線移動通信系統(tǒng)的基站中容易地完成該計算，而不會因此使所指定的處理器失去實時性。
概括地說，在所說明的實例中使用了基站的微處理器來具體實現(xiàn)一組數(shù)字濾波器FLT和相應(yīng)的比較器CMP來檢測衰減的情況，由于這樣的衰減情況應(yīng)當(dāng)提前為已聯(lián)通的移動單元產(chǎn)生切換請求消息。根據(jù)移動單元本身測得的信號樣本，移動單元向無線基站送出安插在MEASUREMENT-RESULT的相應(yīng)RXLEV-FULL-DL字段中的計算出的平均值C(nT)。
下面來說明本發(fā)明主題的電路中的兩個變種，從對其說明中可以用類推法得到也適用于本發(fā)明主題的方法的同樣數(shù)目的變種。
第一個變種在于屬于基站的上述微處理器用來進(jìn)行如下操作—具體實現(xiàn)第一數(shù)字濾波器FLT和第一比較器CMP，這些第一數(shù)字濾波器和第一比較器設(shè)計成可以提供第一準(zhǔn)則，用于為已聯(lián)通的移動單元提前產(chǎn)生同等數(shù)量的切換請求消息，其中所說的移動單元根據(jù)它們本身測得的信號樣本向無線基站送出安插在MEASUREMENT-RESULT的相應(yīng)RXLEV-FULL-DL字段中的計算出的平均值C(nT)。
-具體實現(xiàn)第二數(shù)字濾波器FLT和第二比較器CMP，這些第二數(shù)字濾波器和第二比較器設(shè)計成可以提供第二準(zhǔn)則，用于為已聯(lián)通的移動單元提前產(chǎn)生同等數(shù)量的切換請求消息，其中到達(dá)這些第二濾波器輸入端的平均值C(nT)根據(jù)所述無線基站本身測得的信號樣本由該無線基站計算并安插在MEASUREMENT-RESULT消息的RXLEV-FULL-UL手段中。
-完成上述第一和第二提前準(zhǔn)則之間的邏輯或運算，以獲得適合于以上述方式提前產(chǎn)生相應(yīng)切換消息的附加準(zhǔn)則。
第二個變種在于使用屬于通用移動單元的微處理器來具體實現(xiàn)數(shù)字濾波器FLT和比較器CMP。到達(dá)濾波器輸入端的平均值C(nT)根據(jù)由該移動單元本身測得的信號樣本由該移動單元計算并安插在MEASUREMENT-RESULT消息的相應(yīng)RXLEV-FULL-DL字段中。在比較器輸出端可讀出用于提前產(chǎn)生切換請求消息的準(zhǔn)則。用MEASUREMENT-RESULT的一個專門字段將切換請求消息送到基站。
從對實施例及其變種的說明可以看出，對于每一個已聯(lián)通的移動單元，濾波器FLT和比較器CMP的作用與系統(tǒng)對MEASUREMENT-RESULT消息中各種字段進(jìn)行的正常處理并行，因為為了濾波器和比較器的具體實現(xiàn)，雖然安排了附加程序，但沒有對原有程序作重大修改。這意味著，系統(tǒng)繼續(xù)完成正常切換的處理，似乎濾波器和比較器并不存在，直到提前切換請求。
根據(jù)以上說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能具體實現(xiàn)為實現(xiàn)本發(fā)明及其變種所需的例行程序。
權(quán)利要求
1.在移動單元與服務(wù)小區(qū)無線基站的聯(lián)系中，無線信號突然衰減的情況下，在無線移動通信系統(tǒng)中提前切換的方法，其中所述移動單元和所述基站各自裝備有測量無線信號物理量特征的設(shè)施；用于在短促時間周期T內(nèi)計算話音相本電平測量的平均值以便中和突然但只是略為持續(xù)的衰減的設(shè)施，在GSM系統(tǒng)中所述周期T指出為480ms但不局限于此數(shù)值；用于產(chǎn)生或判讀通過信令信道送出或接收的消息的設(shè)施；以及執(zhí)行切換的設(shè)施；所述基站還包括處理設(shè)施，用于根據(jù)所述測量為與所述基站聯(lián)通的移動單元檢測切換條件以及為所述移動單元發(fā)出相應(yīng)的切換請求消息；所述方法的特征在于對于每個聯(lián)通的移動單元，所述的電平測量平均值受到上述檢測所述切換條件的處理，與此同時通過檢測所述的突然無線信號衰減中強烈而持續(xù)的衰減斜率進(jìn)行數(shù)字濾波從而獲得經(jīng)過濾波的平均值，所述經(jīng)過濾波的平均值與一門限比較，越過所述門限就導(dǎo)致為所述聯(lián)通的移動單元突然發(fā)出一相應(yīng)的切換請求消息。2、如權(quán)利要求1所述的提前切換方法，其特征在于，根據(jù)下列表達(dá)式執(zhí)行所述數(shù)字濾波和所述與一門限的比較CF(nT)=Σj=0maj·C((n-j)T)<Δ]]>其中C((n-j)T)是當(dāng)前的電平測量的平均值C(n-T)之前j個周期T時的電平測量平均值，aj是常系數(shù)，CF(nT)是當(dāng)前經(jīng)過濾波的平均值，Δ是構(gòu)成所述門限的負(fù)值，m是確定濾波操作響應(yīng)時間的參數(shù)，用于濾波的所述表達(dá)式與具有有限沖激響應(yīng)(FIR)的數(shù)字偽求導(dǎo)器的表達(dá)式相同。
3.如權(quán)利要求2所述的提前切換方法，其特征在于，所述平均值C((n-j)T)、CF(nT)和所述門限Δ都是對數(shù)值并且最好以dBm為單位來表示。
4.如權(quán)利要求2所述的提前切換方法，其特征在于，通過選擇所述參數(shù)m、所述系數(shù)aj和所述門限Δ的適當(dāng)數(shù)值，所述表達(dá)式鑒別強烈而持續(xù)的衰減斜率，其數(shù)值范圍為最小4秒內(nèi)15dB，最大1.5秒內(nèi)30dB。
5.如權(quán)利要求2所述的提前切換方法，其特征在于，通過選擇以下數(shù)值m＝5；a0＝3；a1＝2；a2＝1；a3＝-1；a4＝-2；a5＝-3；Δ＝-120dBm及通過所述平均值C((n-j)T)，CF(nT)(以dBm為單位來表示)，所述表達(dá)式能夠鑒別3秒內(nèi)30dB恒定數(shù)值的強烈衰減斜率。
6.如權(quán)利要求2所述的提前切換方法，其特征在于，所述系數(shù)aj、所述參數(shù)m及所述門限Δ的數(shù)值是在初始化階段存貯的系統(tǒng)參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的提前切換方法，其特征在于，對于每一個所述聯(lián)通的移動單元，所述數(shù)字濾波是在所述基站內(nèi)，根據(jù)移動單元本身測得的樣本，由移動單元算出所述電平測量的平均值，對該平均值進(jìn)行濾波，其中由移動單元算出的平均值通過一所述的信令信道送到所述基站。
8.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的提前切換方法，其特征在于，在所述基站中對每個所述聯(lián)通的移動單元進(jìn)行以下操作-第一種數(shù)字濾波，它是根據(jù)移動單元本身測得的樣本而由移動單元算出的所述電平測量的平均值，對該平均值進(jìn)行濾波，其中由移動單元算出的所述平均值通過一所述的信令信道送到所述無線基站，-第二種濾波，它根據(jù)所述基站本身測得的樣本而由所述基站算出的所述電平測量的平均值進(jìn)行所述濾波，-將通過所述第一種濾波得到的數(shù)值與所述門限的第一種門限比較，-將通過所述第二種濾波得到的數(shù)值與所述門限的第二種門限比較，-在越過所述第一種和第二種門限的條件之間進(jìn)行邏輯或操作從而獲得用于突然發(fā)出所述切換請求消息的準(zhǔn)則。
9.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的提前切換方法，其特征在于，所述數(shù)字濾波是由移動單元對根據(jù)移動單元本身測得的樣本而由移動單元算出的所述電平測量的平均值執(zhí)行的；其特征還在于越過所述門限構(gòu)成突然發(fā)出切換請求消息的合適準(zhǔn)則，其中所述準(zhǔn)則通過一所述信令信道送到所述基站。
10.在移動單元與服務(wù)小區(qū)無線基站的聯(lián)系中無線信號突然衰減的情況下，在無線移動通信系統(tǒng)中提前切換的電路，其中所述移動單元和所述基站各自裝備有測量無線信號物理量特征的設(shè)施用于在短促時間周期T內(nèi)計算話音樣本電平測量的平均值以便中和突然但只是略為持續(xù)的衰減的設(shè)施，在GSM系統(tǒng)中所述周期T為480ms但不局限于此數(shù)值；用于產(chǎn)生或判讀通過信令信道送出或接收的消息的設(shè)施；以及執(zhí)行切換的設(shè)施；所述基站還包括處理設(shè)施，用于根據(jù)所述測量為與所述基站聯(lián)通的移動單元檢測切換條件以及為所述移動單元發(fā)出相應(yīng)的切換請求消息；所述電路的特征在于所述電平測量的平均值到達(dá)包括在無線基站內(nèi)的所述處理設(shè)施并同時到達(dá)鑒別所述突然衰減中強烈而持續(xù)的衰減斜率的設(shè)施(FLT，CMP)，從而得到對于聯(lián)通的移動單元，與突然發(fā)出所述的切換請求消息同等數(shù)目的鑒別準(zhǔn)則。
11.如權(quán)利要求10所述的提前切換電路，其特征在于為鑒別所述突然衰減中強烈而持續(xù)的衰減而設(shè)計的所述設(shè)施包括-按照以下第一表達(dá)式而起作用的數(shù)字濾波器(FLT)CF(nT)=Σj=0maj·C((n-j)T)]]>其中C((n-j)T)是當(dāng)前的電平測量平均值C(nT)之前j個周期T的所述電平測量平均值，aj是常系數(shù)，CF(nT)是當(dāng)前經(jīng)過濾波的平均值，m是確定濾波器響應(yīng)時間的參數(shù)，所述第一表達(dá)式與具有有限沖激響應(yīng)(FIR)的數(shù)字偽求導(dǎo)器的表達(dá)式相同，以及根據(jù)以下第二表達(dá)式CF(nT)＜Δ將所述數(shù)字濾波器(FLT)的輸出值與相應(yīng)的預(yù)定負(fù)數(shù)Δ門限比較的比較器(CMP)；其中所述第二表達(dá)式的真邏輯值可鑒別出所述強烈衰減的斜率。
12.如權(quán)利要求11所述的提前切換電路，其特征在于，所述平均值C((n-j)T)、CF(nT)和所述門限Δ的值是對數(shù)值并且最好以dBm為單位來表示。
13.如權(quán)利要求11所述的提前切換方法，其特征在于，通過選擇所述系數(shù)aj、所述參數(shù)m和所述門限Δ的適當(dāng)數(shù)值，所述數(shù)字濾波器(FLT)和所述比較器(CMP)鑒別強烈而持續(xù)的衰減斜率其數(shù)值范圍最小4秒內(nèi)15dB，最大1.5秒內(nèi)30dB。
14.如權(quán)利要求11所述的提前切換電路，其特征在于，通過在所述第一表達(dá)式中選擇以下數(shù)值m＝5；a0＝3；a1＝2；a2＝1；a3＝-1；a4＝-2；a5＝-3；所述平均值C((n-j)T)，CF(nT)以dBm為單位來表示，及通過在所述第二表達(dá)式中選擇門限Δ＝-120dBm，所述數(shù)字濾波器(FLT)和所述比較器(CMP)可以鑒別3秒內(nèi)30dB恒定數(shù)值的強烈衰減斜率。
15.如權(quán)利要求11所述的提前切換電路，其特征在于，所述系數(shù)aj、所述參數(shù)m及所述門限Δ的數(shù)值是在初始化階段存貯的系統(tǒng)參數(shù)。
16.如權(quán)利要求10至15中任一權(quán)利要求所述的提前切換電路，其特征在于，為鑒別在所述突然衰減中強烈而持續(xù)的斜率而設(shè)計的設(shè)施(FLT，CMP)安放在所述無線基站之中，并且到達(dá)這些設(shè)施的是根據(jù)移動單元本身測得的樣本并由移動單元算出的所述電平測量平均值(C(nT))，其中由移動單元計算的所述平均值通過所述信令信道送到所述基站。
17.如權(quán)利要求10至15中任一權(quán)利要求所述的提前切換電路，其特征在于-為鑒別在所述突然衰減中強烈而持續(xù)的斜率而設(shè)計的設(shè)施(FLT，CMP)安放在所述無線基站之中，-到達(dá)第一種所述鑒別設(shè)施的是根據(jù)移動單元本身測得的樣本并由移動單元算出的所述電平測量平均值，其中由移動單元計算的所述平均值通過所述信令信道送到所述無線基站，-到達(dá)第二種所述鑒別設(shè)施的是根據(jù)所述無線基站本身測得的樣本而由所述無線基站算出的所述電平測量平均值，-所述基站還包括在分別從所述第一種和第二種設(shè)施得到的所述鑒別準(zhǔn)則之間進(jìn)行邏輯或操作運算從而獲得適合于所述突然發(fā)出所述相應(yīng)切換請求消息的準(zhǔn)則。
18.如權(quán)利要求10至15中任一權(quán)利要求所述的提前切換電路，其特征在于，為鑒別在突然衰減中強烈而持續(xù)的斜率而設(shè)計的所述設(shè)施(FLT，CMP)安放在所述移動單元之中；根據(jù)所述移動單元本身分別測得的樣本并由所述移動單元算出的所述電平測量平均值，設(shè)施FLT、CMP對該平均值進(jìn)行處理，其中上述鑒別準(zhǔn)則通過所述信令信道送到所述基站并且導(dǎo)致所述的突然發(fā)出所述相應(yīng)切換請求消息。
19.如權(quán)利要求10至15中任一權(quán)利要求的提前切換電路，其特征在于，為鑒別所述突然衰減中強烈而持續(xù)的斜率而設(shè)計的所述設(shè)施(FLT，CMP)由微處理器單元來具體實現(xiàn)。
全文摘要
在出現(xiàn)無線信號突然衰減時在無線移動通信系統(tǒng)中提前切換的方法和電路以及在城市微小區(qū)環(huán)境中尤其有用的有關(guān)電路。該方法在于對由移動設(shè)備下行測量的或上行送到服務(wù)基站的電平樣本短期平均值(約為0.5秒)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波。所述數(shù)字濾波通過將有限沖激響應(yīng)(FIR)的方法學(xué)應(yīng)用到以dBm為單位的平均輸入值而具體實現(xiàn)。濾波后的數(shù)值與一預(yù)定的門限比較，越過此門限就導(dǎo)致請求將移動設(shè)備切換到一最佳鄰近小區(qū)(目標(biāo))的由電平引起的切換請求產(chǎn)生。當(dāng)門限未越過時，為正常設(shè)置的切換準(zhǔn)則繼續(xù)適用。
文檔編號H04B1/10GK1152991SQ95194168
公開日1997年6月25日 申請日期1995年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月19日
發(fā)明者瓦倫蒂納·菲丹則, 賈科莫·普雷莫利 申請人:依塔爾泰爾公司