专利名称：通信系统内的切换方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及蜂窝通信系统，更具体地讲，是涉及蜂窝通信系统内的切换。
现有的直接序列扩展频谱蜂窝通信系统协议需要通信系统内的基站时间同步。例如，在一个使用码分多址(CDMA)系统协议的无线通信系统中，期望通信系统内所有的基站同步到+/-3微秒(μs)，并且强制通信系统内的所有基站至少同步到+/-10μs。CDMA系统中发生的同步如“针对1.8至2.0GHz码分多址(CDMA)个人通信系统的个人站-基站兼容性需求”(ANSI J-STD-008)所述。具体地，所有基站参照一个使用全球定位系统(GPS)时间的公共CDMA全系统时标。所有基站使用相同的伪噪声(PN)扩展码，但具有不同的时间偏移。远程单元使用相关器来检测PN码的出现，并且在搜寻单PN的整个长度时检测地理范围内的所有基站。在上述系统中，基站彼此相差64的整数倍个PN码片，从而允许512个长度为215或32,768个码片的唯一偏移。与一个远程单元进行通信的基站发送该远程单元应当搜寻的各个相邻基站的PN(时间)偏移。使一个通信系统内的所有基站使用一个公共系统时间的主要优点是，当在基站之间进行切换时，远程单元只需要搜寻标称PN偏移周围一个非常小的时间窗口以便得到一个新基站。
为了减少系统费用，目前某些CDMA开发商建议下一代CDMA系统中的基站彼此不同步。在“相关DS-CDMA无线多媒体移动通信中一种有前途的多址方法”，F.Adachi,M.Sawahashi,T.Dohi和K.Ohno,ISSSTA1996,Mainz,Germany中建议了非同步下一代CDMA系统的一个例子。在这个建议中，各个基站具有一个唯一的长编码和一个公共的短编码。基站最初发送两个编码的乘积，但在指定的时间会屏蔽长编码并且只发送短编码。这样，远程单元可以搜寻公共短编码，从一个强基站得到一个周期性的强匹配并且从一个弱基站得到一个周期性的弱匹配。该建议描述了移动站的处理过程移动站首先产生检测短编码，然后确定该长编码定时，检测一个长编码组标识，并且然后确定长编码标识。由于基站不同步并且不能向远程单元提供定时信息以减少其搜寻，所以与一个基站进行通信的移动站必须使用相同的过程搜寻相邻基站的出现。因此，在非同步系统内进行切换的远程单元需要在一个较大的时间窗口内进行搜寻以便得到一个新基站。由于目前没有确定通信系统是否同步的方法，所以在下一代CDMA系统中进行切换的远程单元在切换时需要搜寻较大的时间窗口，即使在基站彼此时间同步的情况下也是如此，因而不必要地增加了切换时间。
期望同步基站能够进行快速切换，并且允许系统在没有精确时间同步的地理区域中工作，或者在失去时间同步时仍能继续工作。因而，需要一种确定系统是否同步并且在切换期间相应调整搜寻窗口的方法和装置。
图1图解了基于本发明最优实施例的无线通信系统。
图2是图解图1的通信系统基于本发明最优实施例的操作的流程图。
图3是图解图1的通信系统基于本发明一个可选实施例的操作的流程图。
图4图解了一个基于本发明一个可选实施例的无线通信系统。
图5是图解图4的通信系统基于本发明另一个可选实施例的操作的流程图。
通常，在一个通信系统中，其中一个远程单元被提供了一个基站的时间偏移并且如果该远程单元能够在该时间偏移周围的一个时间窗口内的基站的情况下切换到该基站的通信系统中，一个远程单元使用各个基站的时间偏移(由一个服务基站通过下行链路通信信号提供)并且在其PN偏移周围的时间窗口内搜寻相邻基站。围绕各基站的PN偏移的时间窗口可以根据通信系统是否时间同步而发生改变。具体地，一个基站向远程单元提供关于通信系统是否处于同步模式的指示，并且远程单元相应调整时间窗口(搜寻窗口)。由于要获取基站的远程单元根据通信系统同步状态改变其搜寻窗口，在进行切换时远程单元会搜寻较小的时间窗口，从而加快获取速度并且更快速地进行切换。
本发明包括一个在通信系统中进行切换的方法，其中远程单元被提供了一个基站的时间偏移并且在远程单元能够在时间偏移周围的一个时间窗口内获取该基站的情况下切换到该基站。该方法包括确定通信系统是否处于同步模式并且根据确定结果调整时间窗口尺寸的步骤。在本发明的最优实施例中，远程单元通过在围绕时间偏移的一段时间内搜寻基站来切换到该基站，其中该段时间等于被调整的时间窗口。
本发明还包括一个在码分多址(CDMA)通信系统中进行切换的方法，其中基站彼此之间的时间偏移为伪噪声(PN)码片的整数倍，远程单元被提供了一个基站的PN偏移并且在远程单元能够在PN偏移周围的一个时间窗口内获取该基站的情况下切换到该基站。该方法包括确定通信系统是否处于同步模式，根据确定结果调整时间窗口尺寸，并且通过在PN偏移周围的一个时间段内搜寻基站来切换到该基站的步骤，其中该时间周期等于调整后的时间窗口。在本发明的最优实施例中，确定通信系统是否处于非同步模式的步骤包括接收指示通信系统处于时间非同步模式的消息和根据接收消息确定通信系统是否处于时间非同步模式的步骤。
本发明的另一个实施例包括一个在通信系统内进行切换的装置，其中远程单元被提供了一个基站的时间偏移并且在远程单元能够在时间偏移周围的一个时间窗口内得到该基站的情况下切换到该基站，该装置包括一个确定通信系统是否处于同步模式并且根据确定结果调整时间窗口尺寸的逻辑单元。
图1图解了一个基于本发明最优实施例的无线通信系统。在本发明的最优实施例中，通信系统100使用码分多址(CDMA)系统协议，但在一个可选实施例通信系统100中可以使用另外一种诸如但不仅限于下一代CDMA协议的其它数字蜂窝通信系统协议，其中包含直接序列扩展频谱或慢跳频扩展频谱系统。通信系统100包含基站101，基站102，远程单元113，中央基站控制器(CBSC)103和移动交换中心(MSC)104。在本发明的最优实施例中，基站101和102最好是MotorolaSC9600基站，MSC104最好是Motorola SG1128BF CBSC部件。如图所示，远程单元113通过上行链路通信信号119与基站101和102通信，基站101和102通过下行链路通信信号116与远程单元113通信。在本发明的最优实施例中，基站101和102适合连接到CBSC103，CBSC适合连接到MSC104。
通信系统100的操作如下所述一旦远程单元113开机，远程单元113访问可用的导频信道以确定一个具有最强导频信号的基站。如J-STD-008章节3所述，使用64个不同的Walsh码把多个信道码分多路复用到相同的PN扩展码上。导频信道使用Walsh码0，它是一个全零码，只留下了PN扩展码。同步信道使用Walsh码32，寻呼信道可以使用Walsh码1-7，64个Walsh编码集的其它编码可以被用于前向传输信道。通信系统100内的基站(通过下行链路通信信号116)连续广播一个导频信道，远程单元113在接入通信系统100时使用该导频信道。一旦远程单元113确定了具有最强导频信道的基站(在该例子中为基站101)，则远程单元使用导频信道的定时接入同步信道以便与基站101时间对齐。具体地，如J-STD-008章节3.7所述，基站101(通过下行链路信号116)连续广播一个同步信道，该信道被用来向远程单元113提供时间和帧同步数据。一旦远程单元113基于J-STD-008章节2.6.1.3对同步信道上的信息进行解码，远程单元系统定时将会与基站101同步。在本发明的最优实施例中(使用CDMA系统协议)，远程单元有两种切换。不参与传输信道上的对话的远程单元会通过监视相邻基站导频信道并且重新选择一个新基站导频信道，解码同步信道和寻呼信道来执行如J-STD-008中所述的空闲切换过程。对于空闲切换，基站101会使用寻呼信道上的一个扩展相邻列表消息(2.6.2.2.7)向远程单元113提供一个相邻基站列表及其时间偏移(PN偏移)。远程单元113使用该信息，得到同时与服务基站101通信的其它基站并且监视得到的所有基站。
在移动站发出或接收到一个呼叫并且被分配一个传输信道时使用第二种切换，其中在移动站发出或接收到一个呼叫并且被分配一个传输信道后移动站会开始执行J-STD-008章节2.6.6所述的切换过程。远程单元对其它基站进行监视，其中通过测量其它基站的导频强度并且向服务基站报告测量结果以进行切换决策。如J-STD-008所述，远程单元113可以与多个基站同时通信，在基站位置相同或不同时这种情况分别被称作“较软切换”或“软切换”。对于远程单元处于传输信道时发生的切换，基站101会提供一个相邻基站列表及其时间偏移(PN偏移)。远程单元113会使用这种信息，得到同时与服务基站101通信的其它基站并且监视得到的所有基站。
基站属于下列几种(或几组)情况活跃组基站活跃组内的基站是那些包含分配给特定远程单元的前向传输信道的基站。
相邻组基站相邻组内的基站是那些供特定远程单元侯选切换的基站。
候选组基站候选组内的基站是那些被远程单元以足够信号强度接收并成功解调，但未被基站列入活跃组的基站。
剩余组基站剩余组内的基站是那些具有允许的导频偏移，但不处于活跃组，相邻组或候选组的基站。
如上所述，远程单元113使用(由服务基站101通过下行链路通信信号116提供的)各个基站的时间偏移并且搜寻在PN偏移周围的时间窗口内的相邻基站。只有当在其PN偏移周围的时间窗口内检测到导频时才会得到一个单独的基站。与现有技术中的改变PN偏移周围的时间窗口的方法不同，在本发明的最优实施例中，允许一个PN偏移周围的时间窗口根据通信系统100是否时间同步而发生改变。具体地，通信系统100向远程单元113提供关于通信系统100处于同步或非同步模式的指示，远程单元113相应改变时间窗口(搜寻窗口)。由于要得到基站的远程单元根据通信系统同步状态改变搜寻窗口，远程单元在进行切换时会搜寻更小的时间窗口，从而加快了获取时间并且加快了切换速度。
图2是图解图1的通信系统100基于本发明最优实施例的操作的流程图。逻辑流程从步骤201开始，其中远程单元113接入通信系统100。具体地，如J-STD-008章节2.6.6.2.2所述，通过把单位码片上接收导频能量与至多k个可用多路径分量(k是远程单元113支持的解调单元数量)的总接收频谱密度(噪声和信号)Io的比率累加，远程单元113使用一个搜寻器单元(搜寻器131和逻辑单元133)计算各导频信道的强度。接着在步骤203，远程单元113接入一个由最强基站发送的同步信道以便与具有最强导频信道的基站(例如基站101)时间对齐。具体地，远程单元113对同步信道上的1200bps数据进行解调，去交织和解码，其数据编码和结构如J-STD-008章节3.1.3.3所述。
在逻辑流程的这个点上，远程单元113与具有最强导频信道的基站101时间对齐，并且可以对基站101发送到远程单元113的信息进行解码。在步骤205，远程单元接入一个寻呼信道以确定通信系统100是处于同步模式还是非同步模式。具体地，在本发明的最优实施例中，基站101在寻呼信道上连续广播一个如J-STD-008章节3.7.2.3.2.1所述的修改系统参数消息以便指示通信系统100是处于同步模式还是非同步模式。在本发明的最优实施例中，修改系统参数消息中的保留位域被重新定义成SYNC_STAT位以指示系统是同步的还是非同步的。在步骤207，逻辑单元133分析修改系统参数消息并且确定通信系统100是否处于同步模式。如果在步骤207逻辑单元133确定通信系统100不处于同步模式，则逻辑流程继续到步骤209，在该步骤逻辑单元133把搜寻窗口尺寸设置成第一值(例如32,768个PN码片)，并且逻辑流程继续到步骤213。如果在步骤207逻辑单元133确定通信系统100处于同步模式，则逻辑流程继续到步骤211，在该步骤逻辑单元133把搜寻窗口尺寸设置成第二值(如J-STD-008章节2.6.6.2.1所述)，并且逻辑流程继续到步骤213。具体地，如果通信系统100处于同步模式，则搜寻窗口被设置成等于一个在如J-STD-008章节2.6.6.2.1所述的系统参数消息中提供的值。在步骤213向逻辑单元133提供一个相邻基站列表及其PN偏移。接着在步骤215搜寻器131通过确定是否可以在提前或延迟整个搜寻窗口的PN偏移之后可以得到一个具体的相邻基站来尝试接入相邻基站。具体地，如J-STD-008章节2.6.6.2.1所述，搜寻器131把搜寻窗口集中到最早到达可用多路径导频分量周围的一个具体基站的各个导频(通过导频信道广播)上，并且通过与整个以PN偏移(由基站101提供)为中心的特定搜寻窗口的时间偏移上的PN码相关来得到导频。
表1示出了基于本发明最优实施例的修改系统参数消息。在本发明的最优实施例中，修改系统参数消息是一个通过标准寻呼信道被广播到远程单元113的可变位消息，并且除了下面的位域变化之外，其它部分类似于J-STD-008章节3.7.2.3.2.1中描述的系统参数消息SRCH_WIN_A活跃组和候选组的搜寻窗口尺寸基站应当把这个域设置成如J-STD-008的表2.6.6.2.1-1所示的值，对应于仅在SYNC_STAT被设成“1”的情况下活跃组的搜寻窗口尺寸。
SRCH_WIN_N相邻组的搜寻窗口尺寸基站应当把这个域设置成如J-STD-008的表2.6.6.2.1-1所示的值，对应于仅在SYNC_STAT被设成“1”的情况下相邻组的搜寻窗口尺寸。
SRCH_WIN_R剩余组的搜寻窗口尺寸基站应当把这个域设置成如J-STD-008的表2.6.6.2.1-1中所示的值，对应于仅在SYNC_STAT被设成“1”的情况下剩余组的搜寻窗口尺寸的部分。
SYNC_STAT通信系统同步状态在通信系统处于同步模式时基站应当把这个域设成“1”，否则应当设成“0”。
表1修改系统参数消息
图3是图解图1的通信系统100基于本发明另一个实施例的操作的流程图。在本发明的另一个实施例中，修改的系统参数消息不包含SYNC_STAT位。通过由基站101根据通信系统是处于同步模式还是非同步模式调整SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R域来实现基于本发明可选实施例的、对搜寻窗口的调整。逻辑流程从步骤301开始，其中远程单元113接入通信系统100。如图2所述，通过把单位码片上接收导频能量与至多k个可用多路径分量(k是远程单元113支持的解调单元数量)的总接收频谱密度(噪声和信号)Io的比率累加，远程单元113使用一个搜寻器单元计算单个导频信道的强度。接着在步骤303，远程单元113接入一个由最强基站发送的同步信道以便与具有最强导频信道的基站(例如基站101)时间对齐。在逻辑流程的这个点上，远程单元113与具有最强导频信道的基站101时间对齐，并且可以对基站101发送到远程单元113的信息进行解码。在步骤305，基站101确定通信系统100是处于同步模式还是非同步模式。如果在步骤305基站101确定通信系统100处于同步模式，则逻辑流程继续到步骤307，在该步骤基站101确定SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R的第一值。具体地，基站101以J-STD-008所述的方式确定SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R的值。如果在步骤305基站101确定通信系统100不处于同步模式，则逻辑流程继续到步骤309，在该步骤基站101确定SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R的第二值。具体地，在步骤309,SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R被设置成一个非常大的搜寻窗口尺寸，例如32,768,并且逻辑流程继续到步骤311。
在步骤311，远程单元113接入一个寻呼信道以确定SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R的值。具体地，基站101在寻呼信道上连续广播一个修改的系统参数消息以便指示搜寻窗口的尺寸(SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R)，其中远程单元113在接入相邻基站时使用上述尺寸，并且访问修改系统参数消息以得到搜寻窗口尺寸的值。在步骤313向远程单元113提供一个相邻基站列表及其PN偏移。接着在步骤315远程单元113通过确定是否可以在提前或延迟整个搜寻窗口的PN偏移之后可以得到一个具体的相邻基站来尝试接入该相邻基站。具体地，如J-STD-008章节2.6.6.2.1所述，远程单元113把每个相邻基站导频信道的搜寻窗口的中心定在最早到达的可用多路径导频分量附近。
图4图解了一个基于本发明另一个可选实施例的无线通信系统。在本发明的该可选实施例中，通信系统400使用一个非同步码分多址(CDMA)系统协议。通信系统400包含基站401，基站402，远程单元421和423，中央基站控制器(CBSC)402，和移动交换中心(MSC)404。
图5是图解图4的通信系统基于本发明另一个可选实施例的操作的流程图。在本发明的这个实施例中，以J-STD-008所述的方式确定搜寻窗口，并且MSC404中一个中央处理器跟踪系统400内单个基站的PN偏移并且向远程单元421和423报告实际的PN偏移。另外，为了正确跟踪通信系统400内各个基站的PN偏移，远程单元421和423向中央处理器425回报实际的PN偏移，该处理器连续更新特定基站的实际PN偏移。
逻辑流程从步骤501开始，其中第一远程单元423接入通信系统400。如图2所述，通过把单位码片上接收导频能量与至多k个可用多路径分量(k是远程单元113支持的解调单元数量)的总接收频谱密度(噪声和信号)Io的比率累加，远程单元423使用一个搜寻器单元计算各导频信道的强度。接着在步骤503，远程单元423接入一个由最强接收基站发送的同步信道以便与具有最强导频信道的基站(例如基站401)时间对齐。在逻辑流程的这个点上，远程单元423与具有最强导频信道的基站401时间对齐，并且可以对基站401发送到远程单元423的信息进行解码。在步骤505，基站401向远程单元423发送一个相邻基站列表及其PN偏移(由MSC404提供)，并且发送SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R的值。参照图4，基站401向远程单元423发送基站402的识别信息和基站402的第一时间偏移(PN偏移)。
在步骤507，远程单元423通过提前或延迟整个搜寻窗口的PN偏移接入基站402。具体地，如J-STD-008章节2.6.6.2.1所述，一个搜寻器把每个特定基站的(通过导频信道广播)的导频的搜寻窗口的中心定在最早到达可用多路径导频分量附近，并且通过与整个以(由基站101提供的)PN偏移为中心的特定搜寻窗口的时间偏移上的PN码相关来得到导频。一旦得到基站402，远程单元423确定(步骤509)基站402的第二时间偏移(实际PN偏移)并且向基站401报告这个信息，该基站接着通过CBSC403向MSC404传递该信息。
在步骤511，第二远程单元(远程单元421)利用一个搜寻器单元计算各导频的强度以接入通信系统400。接着在步骤513，远程单元421接入一个由最强接收基站发送的同步信道以便与具有最强导频信道的基站401时间对齐，并且可以对基站401发送到远程单元421的信息进行解码。在步骤515，基站401向远程单元421发送一个相邻基站列表及其PN偏移(由MSC404提供)，并且发送SRCH_WIN_A,SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R的值。参照图4，基站401向远程单元421发送基站402的识别信息，其中包含基站402的第二时间偏移(PN偏移)。
在步骤517，如J-STD-008章节2.6.6.2.1所述远程单元421通过提前或延迟整个搜寻窗口的第二时间偏移(第二PN偏移)接入基站402。一旦得到基站402，远程单元421确定(步骤509)基站402的第三时间偏移(实际PN偏移)并且向基站401报告这个信息，该基站接着通过CBSC403向MSC404传递该信息。
在图4和图5所述的可选实施例中，允许基站PN偏移因通信系统400非同步而随时间产生漂移。通过连续更新PN偏移信息，远程单元在切换时会搜寻更小的时间窗口，从而减少获取时间并且加快切换速度。
上述对本发明的描述，具体细节和图例不意味着对本发明范围的限制。例如，对最优实施例的上述描述提供了指示通信系统是处于同步模式还是非同步模式的装置和根据通信系统是处于同步模式还是非同步模式来调整搜寻窗口的装置。尽管在修改系统参数消息中含有针对指示通信系统是处于同步模式还是非同步模式的装置的手段，但在不偏离本发明范围的情况下，指示的手段可以被放在从基站发送的，具有其它类型的消息中。本发明人希望在不偏离本发明的宗旨和范围的情况下可以对本发明进行各种修改，并且希望所有这种修改处于下面权利要求书的范围内。
权利要求
1．一个在通信系统中进行切换的方法，其中远程单元被提供了一个基站的时间偏移并且在远程单元能够在该时间偏移周围的一个时间窗口内得到该基站的情况下切换到该基站，该方法包括的步骤有确定通信系统是处于同步模式还是非同步模式；根据确定结果调整时间窗口尺寸。
2．如权利要求1所述的方法，其中还包括通过搜寻时间偏移周围的一个时间段内的基站来切换到该基站的步骤，该时间段等于调整后的时间窗口。
3．如权利要求2所述的方法，其中确定通信系统是处于同步模式还是非同步模式的步骤包括的步骤有接收指示通信系统是处于同步模式还是非同步模式的消息；根据接收消息确定通信系统是处于同步模式还是非同步模式的步骤。
4．一个在码分多址通信系统中进行切换的方法，其中基站彼此之间的时间偏移为伪噪声(PN)码片的整数倍，远程单元被提供了一个基站的PN偏移并且在远程单元能够在PN偏移周围的一个时间窗口内得到该基站的情况下切换到该基站，该方法包括的步骤有确定码分多址通信系统是处于同步模式还是非同步模式；根据确定结果调整时间窗口尺寸；通过搜寻PN偏移周围的一个时间段内的基站以切换到该基站，其中时间周期等于调整后的时间窗口。
5．如权利要求4所述的方法，其中确定通信系统是处于非同步模式的步骤包括的步骤有接收指示通信系统处于时间非同步模式的消息；根据接收消息确定通信系统是否处于时间非同步模式的步骤。
6．一个在通信系统中进行切换的方法，其中第一和第二远程单元被提供了一个基站的第一和第二时间偏移并且在远程单元能够在时间偏移周围的一个时间窗口内得到该基站的情况下切换到该基站，该方法包括的步骤有向第一远程单元发送该基站的第一时间偏移信息；从第一远程单元接收该基站的第二时间偏移，其中该基站的第二时间偏移基本等于基站的时间偏移从第一时间偏移漂移的时间；向第二远程单元发送该基站的第二时间偏移信息。
7．一个在通信系统内进行切换的装置，其中远程单元被提供了一个基站的时间偏移并且在远程单元能够在时间偏移周围的一个时间窗口内得到该基站的情况下切换到该基站，该装置包括一个确定通信系统是处于同步模式还是非同步模式并且根据确定结果调整时间窗口尺寸的逻辑单元。
8．如权利要求7所述的装置，其中远程单元通过搜寻时间偏移周围的一个时间段内的基站以切换到该基站，该时间段等于调整后的时间窗口。
9．如权利要求7所述的装置，其中通信系统是一个码分多址(CDMA)通信系统。
10．如权利要求6所述的装置，其中逻辑单元通过接收指示通信系统处于同步模式还是非同步模式的消息来确定通信系统是处于同步模式还是非同步模式，并且根据接收消息确定通信系统是处于同步模式还是非同步模式。
全文摘要
在一个远程单元被指定了与基站(102)的时间偏移并且在远程单元(113)能够得到时间偏移周围的一个时间窗口内的基站(102)的情况下切换到该基站的通信系统(100)中,远程单元(113)使用各个基站的时间偏移(由一个服务基站(101)通过下行链路通信信号(116)提供)并且在其PN偏移周围的时间窗口内搜寻相邻基站。允许一个单独基站的PN偏移周围的时间窗口根据通信系统(100)是否时间同步而发生改变。具体地,一个基站(101)向远程单元(113)提供关于通信系统(100)是处于同步模式还是非同步模式的指示,并且远程单元(113)相应调整时间窗口(搜寻窗口)。
文档编号H04W56/00GK1306728SQ98810766
公开日2001年8月1日 申请日期1998年10月27日 优先权日1997年10月31日
发明者艾利克R·斯超曼, 米歇尔D·考特兹恩 申请人:摩托罗拉公司