專利名稱：通信系統(tǒng)及其一種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及在多種不同的無線接口技術(shù)下運(yùn)行的通信系統(tǒng)以及對此的一種方法。
對于未來使用的移動電信服務(wù)，預(yù)計(jì)在重疊的覆蓋區(qū)內(nèi)將部署多種不同的無線接口技術(shù)，而且多種系統(tǒng)技術(shù)的這種混合部署對于力圖解決特殊的服務(wù)和特殊的環(huán)境是必要的。
在美國，時(shí)分多址聯(lián)接(TDMA)方式(例如美國數(shù)字蜂窩USDC系統(tǒng))和碼分多址聯(lián)接(CDMA)方式(例如Qualcomm系統(tǒng)的一種變型)都可能部署成用于個人通信系統(tǒng)(PCS)的寬域蜂窩服務(wù)。WACS(無線接入通信系統(tǒng)，由Bellcore公司定義)是另一個TDMA系統(tǒng)并且可以部署在微蜂窩和微皮可(pico)蜂窩環(huán)境中。在歐洲，第三代CDMA系統(tǒng)(基于RACE CODIT研究項(xiàng)目)可以和第二代TDMA系統(tǒng)以及第三代TDMA系統(tǒng)共存，第二代TDMA系統(tǒng)例如為用于移動系統(tǒng)的全球系統(tǒng)(GSM)和歐洲數(shù)字無繩電話系統(tǒng)(DECT)。
在各種系統(tǒng)的混合部署下，需要一種既能多模式運(yùn)行又能在各種接入技術(shù)如TDMA和CDMA之間無縫移交的手機(jī)。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)中RACE CODIT系統(tǒng)采用的在不同頻率運(yùn)行下的相似CDMA系統(tǒng)蜂窩單元之間的越區(qū)切換。在該系統(tǒng)中，通過一個移動臺(MS)和兩個基站(BS)進(jìn)入時(shí)間壓縮運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)越區(qū)切換。在該時(shí)間壓縮方式下，在每個系統(tǒng)中移動通信能在一半時(shí)間內(nèi)按二倍的比特率發(fā)生。
在CDMA系統(tǒng)中當(dāng)處在壓縮方式時(shí)通過減小擴(kuò)展因子這是可能做到的，從而數(shù)據(jù)速率增大而芯片率(chip rate)保持不變。為了補(bǔ)償用于保護(hù)同波道干擾的擴(kuò)展因子的減小，提高壓縮方式期間的功率。以這種方式一個MS能夠繼續(xù)它和CDMA系統(tǒng)的通信，并且當(dāng)該呼叫正向新的系統(tǒng)轉(zhuǎn)接時(shí)，同時(shí)進(jìn)行監(jiān)視并接著接入另一個頻率。
為了啟動一次越區(qū)切換程序，MS監(jiān)視新頻率下的候選BS。圖1由四條詳細(xì)說明二個CDMA系統(tǒng)之間的越區(qū)切換的曲線構(gòu)成，曲線10表示一個MS和第一CDMA BS(BS1)之間的上行鏈路傳輸，曲線20表示該MS和第二CDMA BS(BS2)之間的上行鏈路傳輸，曲線30表示第一CDMA BS(BS1)和該MS之間的下行鏈路傳輸，而曲線40表示第二CDMA BS(BS2)和該MS之間的下行鏈路傳輸。術(shù)語“上行鏈路”用于定義從MS到BS的通信，而術(shù)語“下行鏈路”用于定義從BS到MS的通信。
為了方便對兩個頻率的監(jiān)視和方便越區(qū)切換執(zhí)行處理，如曲線10中的12處所示MS向第一BS請求時(shí)間壓縮方式操作。曲線30表示由第一BS進(jìn)行時(shí)間壓縮方式操作的切換32。該MS監(jiān)視第二BS的活動34。接著MS請求第一BS向第二BS進(jìn)行越區(qū)切換14處。在隨后的時(shí)隙中MS利用時(shí)間壓縮運(yùn)行方式向第一BS發(fā)送一半的時(shí)間(在16處)和向第二BS發(fā)送一半的時(shí)間(在22處)。術(shù)語“時(shí)隙”包括切換時(shí)間、防護(hù)時(shí)間、斜坡時(shí)間和復(fù)歸時(shí)間(slottime)。
曲線20和40表示MS和第二BS之間的通信。首先在時(shí)間壓縮方式22下建立MS和第二BS之間的鏈接。在短時(shí)間之后該MS和第二BS之間的鏈接再返回到常規(guī)(非時(shí)間壓縮)運(yùn)行模式24下。曲線10、20、30和40還表示信令信道18，其用于建立和停止壓縮方式操作。在該業(yè)務(wù)信道上信令信道18是碼分多路復(fù)用的。
當(dāng)要在兩個不同的接入技術(shù)之間進(jìn)行越區(qū)切換時(shí)需要一種新的方法。具體地，候選系統(tǒng)可能是一個TDMA系統(tǒng)。從定義上，TDMA在時(shí)間上是斷續(xù)的，因此現(xiàn)有技術(shù)對于允許接入普通的TDMA系統(tǒng)是不充分的，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中的壓縮傳輸?shù)奶匦栽?0％的工作循環(huán)和二倍的發(fā)送功率上是固定的。
從而需要一種多模式的手機(jī)，它能在一個可變的時(shí)域系統(tǒng)和第二時(shí)域系統(tǒng)之間進(jìn)行越區(qū)切換。而且，還需要一種有關(guān)的運(yùn)行方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有一個移動臺和至少兩種時(shí)域系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，時(shí)域系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)是第一可變的時(shí)域系統(tǒng)。該通信系統(tǒng)包括一個用于由該移動臺在第一可變時(shí)域系統(tǒng)上啟動時(shí)間調(diào)整操作的裝置，還包括用于由移動臺通知該可變通時(shí)域系統(tǒng)其至少一個具體活動要求的裝置。
還提供一種在兩個時(shí)域系統(tǒng)之間進(jìn)行越區(qū)切換的方法，在這兩個時(shí)域系統(tǒng)中至少一個時(shí)域系統(tǒng)是可變的時(shí)域系統(tǒng)，該方法包括MS在可變時(shí)域系統(tǒng)上啟動時(shí)間調(diào)整運(yùn)行方式的步驟以及通知該可變時(shí)越系統(tǒng)MS的至少一個具體活動要求的步驟。
在一種最佳實(shí)施方式中，第一可變時(shí)域系統(tǒng)采用CDMA技術(shù)而第二時(shí)域系統(tǒng)采用TDMA技術(shù)。
圖1表示和現(xiàn)有技術(shù)中兩個CDMA系統(tǒng)之間越區(qū)切換相關(guān)的上行鏈路和下行鏈路傳輸?shù)臅r(shí)域曲線。
圖2表示本通信系統(tǒng)的最佳實(shí)施方式的方框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的圖2的兩個通信系統(tǒng)之間的越區(qū)切換方法的流程圖。
圖4是時(shí)域曲線，詳細(xì)說明圖2的越區(qū)切換操作的最佳實(shí)施方式下的二個時(shí)域系統(tǒng)和移動臺之間的傳輸。
圖5是時(shí)域曲線，詳細(xì)說明當(dāng)在圖2的越區(qū)切換的最佳實(shí)施方式下需要CDMA系統(tǒng)的高壓縮率時(shí)的時(shí)域傳輸。
首先參見圖2，圖中表示根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的一種通信系統(tǒng)的方框圖。該通信系統(tǒng)包括一個移動臺(MS)50，一個在第一可變時(shí)域系統(tǒng)上運(yùn)行的基站(BS)52和一個在第二時(shí)域系統(tǒng)上運(yùn)行的BS54。MS能和第一可變時(shí)域系統(tǒng)56以及第二時(shí)域系統(tǒng)58通信。
圖3表示第一可變時(shí)域系統(tǒng)和第二時(shí)域系統(tǒng)之間的越區(qū)切換的流程圖。在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中，第一可變時(shí)域系統(tǒng)是碼分多址聯(lián)接(CDMA)系統(tǒng)，第二時(shí)域系統(tǒng)是時(shí)分多址聯(lián)接(TDMA)系統(tǒng)。在步驟100，MS和CDMA系統(tǒng)通信。MS在時(shí)間調(diào)整方式下連續(xù)掃描備擇的候選系統(tǒng)，如步驟102所示。當(dāng)如在步驟104MS決定越區(qū)切換至TDMA時(shí)，MS確定每幀中的子幀“N”的數(shù)量，在越區(qū)切換處理步驟106期間將按幀發(fā)生對CDMA系統(tǒng)的傳輸?！癗”的值選擇成避免在MS處出現(xiàn)接收到的TDMA和CDMA傳輸間的爭用。如在步驟108，MS還監(jiān)視TDMA系統(tǒng)的下行鏈路定時(shí)參數(shù)，并且如在步驟110MS通知CDMA BS進(jìn)入規(guī)定“N”的時(shí)間調(diào)整方式而且通知TDMA BS的下行鏈路定時(shí)參數(shù)。傳輸是在CDMA系統(tǒng)上安排的，從而MS同時(shí)在TDMA系統(tǒng)上運(yùn)行。通過在步驟112檢測及處理能量最高的子幀，CDMA BS和MS在CDMA系統(tǒng)上調(diào)整它們的發(fā)送功率電平以和“N”成反比。如在步驟114所確定的那樣，然后可把呼叫轉(zhuǎn)換到TDMA系統(tǒng)。接著在步驟118停止CDMA鏈路并且步驟120呼叫進(jìn)入TDMA系統(tǒng)。如果在步驟116MS不能接入TDMA系統(tǒng)，MS返回到步驟102的掃描方式。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中，MS和BS通過時(shí)間上連續(xù)的CDMA信道進(jìn)行通信。如熟練的技術(shù)人員所周知的那樣，如果需要在同一系統(tǒng)之內(nèi)在相同的頻率呼叫之間出現(xiàn)軟進(jìn)行越區(qū)切換。但是，偶而需要在新的載波下進(jìn)行對一個單元的越區(qū)切換。通常由于移動系統(tǒng)需要切換到新類型的蜂窩單元(用大小和功率分類)，如因覆蓋(考慮例如離開采用微蜂窩單元的市區(qū))或因移動性(考慮例如提高用戶速度從而較大的蜂窩單元更為適用)，這是需要的。
圖4顯示詳細(xì)說明MS的多模式運(yùn)行的時(shí)域曲線，其中該MS同時(shí)和CDMA系統(tǒng)及TDMA系統(tǒng)通信，并且詳細(xì)說明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的CDMA系統(tǒng)和TDMA系統(tǒng)之間的越區(qū)切換操作。圖4包括曲線60表示MS和CDMA BS(BS1)之間的上行鏈路傳輸，曲線70表示MS和TDMA BS(BS2)之間的上行鏈路傳輸，曲線80表示MS和CDMA BS(BS1)之間的下行鏈路傳輸，而曲線90表示TDMA BS(BS2)和MS之間的下行鏈路傳輸。
為了能對MS的候補(bǔ)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，曲線60示出MS請求CDMA系統(tǒng)62的時(shí)間調(diào)整方式操作62，并規(guī)定所需的壓縮率和停止傳輸?shù)臅r(shí)間偏差。接著如曲線80中82處所示CDMA下行鏈路幀分為N個時(shí)隙。然后CDMA BS在下行鏈路上以加大的功率在時(shí)間調(diào)整方式下發(fā)送(84處)并且允許移動系統(tǒng)監(jiān)視TDMA系統(tǒng)(86處)。向低壓縮率(和現(xiàn)有技術(shù)相比)移動的能力具有幾個好處，其中包括這樣的事實(shí)，即由于傳輸中斷更短以及較低峰值功率的要求從而對許多CDMA系統(tǒng)采用的閉環(huán)功率控制的破壞更少。
在86處監(jiān)視TDMA系統(tǒng)之后，MS可能希望啟動對該系統(tǒng)的越區(qū)切換，從而MS在64處向CDMA系統(tǒng)發(fā)出請求以便再次進(jìn)入時(shí)間調(diào)整方式。這一次因?yàn)镸S將必須對TDMA系統(tǒng)登記而且因?yàn)楸仨氁谕Ｖ箒碜訡DMA系統(tǒng)的鏈路之前轉(zhuǎn)接呼叫，時(shí)間調(diào)整方式可能持續(xù)大數(shù)量的CDMA幀。CDMA BS得到有關(guān)TDMA系統(tǒng)的一些參數(shù)的通知，尤其如幀時(shí)間、時(shí)隙周期(包括防護(hù)、斜坡和切換時(shí)間)以及相對于CDMA幀的第一個下行鏈路TDMA時(shí)隙的位置。另外，MS66和CDMA BS88同意在每個CDMA幀期間的一定數(shù)量的CDMA時(shí)隙上進(jìn)行傳送。
由于越區(qū)切換的請求，傳送該信息。另外，借助移動系統(tǒng)提供的CDMA幀和TDMA幀之間的相對時(shí)間偏差，可為特定的TDMA技術(shù)重調(diào)預(yù)先規(guī)定的參數(shù)組。
曲線60表示MS在66處發(fā)送約定數(shù)量的CDMA時(shí)隙。MS發(fā)送的具體時(shí)隙由MS決定，以便避免和TDMA系統(tǒng)的爭用。CDMA BS從CDMA幀中選出一些能量最高的時(shí)隙。備擇地，MS可以事先在曲線60的上行鏈路上指示將使用那些CDMA時(shí)隙。但是這將要求更高的信令開銷。
在曲線80所示的下行鏈路上，在88處CDMA BS計(jì)算MS能接收那些傳輸中的時(shí)隙，接著CDMA將發(fā)送這些所需數(shù)量的時(shí)隙。MS將選出能量最高的CDMA時(shí)隙供接收。備擇地，可能存在預(yù)先規(guī)定的CDMA BS將發(fā)送的CDMA時(shí)隙分布。
曲線70和曲線90表示MS和TDMA BS(BS2)之間的通信。如在72處所示建立TDMA通信鏈路。對于一些TDMA系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)隨機(jī)接入MS可指定用于信令的新的時(shí)隙組。在這種情況下，MS必須在CDMA上行鏈路上發(fā)送用于下行鏈路傳輸?shù)男露〞r(shí)信息。一旦建立了TDMA鏈路之后，如果需要，可停止CDMA通信。
圖5包括不同TDMA幀時(shí)間的例子，其中曲線100表示對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的CDMA系統(tǒng)和TDMA系統(tǒng)的典型多模式傳輸，曲線110表示需要高壓縮率CDMA傳輸?shù)那闆r并造成峰值功率的明顯增大，曲線120表示對高壓縮率另有要求的本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中假定只在CDMA幀的固定時(shí)隙上出現(xiàn)CDMA傳輸。當(dāng)在TDMA幀時(shí)間非常短(例如2ms)的某些情況下，采用時(shí)間調(diào)整運(yùn)行方式會導(dǎo)致需要非常高的壓縮率(112處)，這進(jìn)而要求由MS發(fā)送高峰值功率，而這一點(diǎn)如曲線110所示是不希望的。在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中通過提供如曲線120中所示的重疊子幀位置，該問題得到緩解。
子幀的重疊在CDMA子幀位置的選擇上有利地提供了更多的自由，從而在保持時(shí)隙周期的同時(shí)，傳輸可在幀中占據(jù)更多數(shù)量的(重疊)位置(122處)。
在原理上本發(fā)明可概念性地推廣到允許任何位置上的任何時(shí)隙長度。
這就是可在其中對多模式移動臺提供不同接入系統(tǒng)之間的進(jìn)行越區(qū)切換的一種通信系統(tǒng)和一種方法。
權(quán)利要求
1.一種通信系統(tǒng)，其包括至少一個能同時(shí)和第一時(shí)域系統(tǒng)和第二時(shí)域系統(tǒng)通信的移動臺，其中時(shí)域系統(tǒng)中的至少一個系統(tǒng)是可變的時(shí)域系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括用于由移動臺在可變時(shí)域系統(tǒng)上啟動時(shí)間調(diào)整操作的裝置；以及用于由移動臺對可變時(shí)域系統(tǒng)通知移動臺的至少一個具體活動要求的裝置。
2.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中第一時(shí)域系統(tǒng)是一個TDMA系統(tǒng)，而第二時(shí)域系統(tǒng)是可變時(shí)域系統(tǒng)。
3.權(quán)利要求2的通信系統(tǒng)，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是移動臺和TDMA系統(tǒng)通信的至少一個預(yù)先確定的定時(shí)參數(shù)。
4.權(quán)利要求3的通信系統(tǒng)，其中定時(shí)參數(shù)包含時(shí)隙及幀參數(shù)。
5.權(quán)利要求3的通信系統(tǒng)，其中定時(shí)參數(shù)包含第一個下行鏈路TDMA時(shí)隙相對于可變時(shí)域系統(tǒng)的幀的位置。
6.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是TDMA系統(tǒng)的具體類型。
7.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是在發(fā)生通信期間每幀中有多少個子幀“N”。
8.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，進(jìn)而包括安排可變時(shí)域系統(tǒng)的每幀中“N”個子幀的傳輸以避免移動臺爭用的裝置。
9.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，進(jìn)而包括處理“N”個接收到的能量最高的子幀的裝置。
10.權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，進(jìn)而包括用于由移動臺對移動臺和CDMA基站的傳輸功率進(jìn)而調(diào)整以達(dá)到反比于“N”的功率電平的裝置。
11.一種在第一時(shí)域系統(tǒng)和第二時(shí)域系統(tǒng)之間對移動臺進(jìn)行越區(qū)切換的方法，其中至少一個時(shí)域系統(tǒng)是可變時(shí)域系統(tǒng)，該方法包括步驟由移動臺在可變時(shí)域系統(tǒng)上啟動時(shí)間調(diào)整操作；以及由移動臺對可變時(shí)域系統(tǒng)通知至少一個移動臺的具體活動要求。
12.權(quán)利要求11的方法，其中至少一個移動臺的具體活動要求中的一個要求是每幀通信中將出現(xiàn)多少個子幀“N”。
13.權(quán)利要求11的方法，其中第一時(shí)域系統(tǒng)是TDMA系統(tǒng)，而第二時(shí)域系統(tǒng)是可變時(shí)域系統(tǒng)。
14.權(quán)利要求13的方法，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是移動臺和TDMA系統(tǒng)通信的至少一個預(yù)先確定的定時(shí)參數(shù)。
15.權(quán)利要求14的方法，其中定時(shí)參數(shù)包括時(shí)隙及幀信息。
16.權(quán)利要求14的方法，其中定時(shí)參數(shù)包括第一個下行鏈路TDMA時(shí)隙相對于可變時(shí)域系統(tǒng)的幀的位置。
17.權(quán)利要求11的方法，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是TDMA系統(tǒng)的具體類型。
18.權(quán)利要求11的方法，還包括安排每幀的“N”個子幀的傳輸從而避免移動臺的爭用。
19.權(quán)利要求11的方法，還包括對“N”個接收到的最高能量的子幀的處理。
20.權(quán)利要求11的方法，還包括由移動臺對移動臺和CDMA基站的傳輸功率進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到和“N”成反比的功率電平。
21.上述任一權(quán)利要求的方法，其中可變時(shí)域系統(tǒng)是CDMA系統(tǒng)。
22.上述任一權(quán)利要求的方法，其中可變時(shí)域系統(tǒng)的“N”個子幀被重疊。
全文摘要
一種在圖中示出的越區(qū)切換方法,為移動臺在兩種時(shí)變系統(tǒng)之間提供轉(zhuǎn)接,該方法包括由移動臺在可變時(shí)域系統(tǒng)上啟動時(shí)間調(diào)整的步驟以及向可變時(shí)域系統(tǒng)通知至少一個移動臺的具體活動要求的步驟。
文檔編號H04B7/005GK1176717SQ96192158
公開日1998年3月18日 申請日期1996年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月28日
發(fā)明者尼克拉斯·威廉姆·瓦尼特, 威廉姆·奈爾·羅賓遜, 約納塞·阿拉思特·吉伯斯 申請人:摩托羅拉有限公司