CN1204705C - Cdma通信系统中的软切换方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在一个WCDMA通信系统(100)中，提供了一种新颖的和改进的方法及其相关设备，实现通过确定下行链路数据帧定时偏移并通过由一个小区(102或103)发射至移动台(101)的激活设置更新消息发射这个下行链路数据帧定时偏移来告知一个移动台(101)一个下行链路数据帧定时偏移。一旦收到一个激活设置更新消息，数据帧的定时偏移信息就被提供给定时块(201)，定时块(201)可确定每个下行链路信号的数据帧边界。定时块(201)会调节对应于与该数据帧定时偏移相关的下行链路信号的PN序列定时，这样的话，每个数据帧中的相应数据码元都会在组合器(210)中被正确地软组合。

Description

CDMA通信系统中的软切换方法和设备
                              发明背景
1.技术领域
本发明涉及通信系统。本发明尤其涉及一项新颖的和改进的根据宽带码分多址(WCDMA)原理工作的通信系统中的软切换操作的方法和设备。
2.相关技术描述
第三代合作伙伴项目(3GPP)最近发布了一个它的技术规范的版本即通常所说的WCDMA标准。此版本的发布在业内十分著名，它描述了WCDMA系统的操作标准。在申请这项专利的时候，这个标准仍在发展中。如果需要这项标准的副本，可以联系：3GPP，650 Route des Lucoles-Sophia Antipolis，Valbonne-France，或查询这个网址： www.3gpp.org。这里引用了申请这这项专利时这套标准的最新版本以及之前的所有的修订版本作为参考。
软切换操作是非常著名的。Blackney，II等人申请的专利，美国专利号5640414，和Gilhousen等人申请的专利，美国专利号5101501，为CDMA通信系统中的通信的软切换提供方法和系统。这两项专利都转让给本专利申请的受让人，这里引用这两项专利作为参考。一般来说，软切换操作中的移动台要接收并组合来自不同小区的多个信号以改善信息的总体解码及解调。在软切换操作中所有的小区发射的信号所携带的信息是相同的，移动台在完成信号的解码和解调以后将数据量度作软加法操作以增加数据能量。这样做可以减少接收信息数据时所出的错误。
在CDMA系统，包括WCDMA系统中，每个小区会有一个唯一的伪随机噪声(PN)序列。每个小区在发射下行链路信号时，PN序列将作为信号扩展函数的一部分与此信号相乘。移动台在收到下行链路信号以后，将按照发射机所用的PN序列对此信号作去扩展的操作。数据码元等级上的去扩展操作的结果将与软切换操作中其他小区发射的其他信号的去扩展操作的结果组合。由同一个小区发出的信号会由于多路径而以不同的时延到达移动台，这些信号将以同样的方式组合。通常所知的瑞克接收机可以用来作组合操作。
在实现软组合操作时，重要的是移动平台组合的是软切换操作中接收自各小区的匹配的信号。例如，第一个小区发出的某个帧的第一个码元要与第二个小区等等发出的相匹配的帧的第一个码元组合。移动台需要知道每个小区的数据信号的帧定时。考虑到诸如每个小区的定时可能与其他小区的定时不同步，PN扩展码的帧定时和数据帧的定时也可能存在定时偏移，以及传播时延的不确定性等因素，移动台不能仅仅依靠来自每个小区的信号的到达定时来判断应该组合哪个信号。
所以，需要一种方法和设备来保证移动台知道移动台处的软切换操作中的每个小区传输的每个下行链路信号的数据帧定时偏移。
                          发明概述
本发明的目的是一种新颖的和改进的方法和设备，在通信系统中，通过判断某个下行链路数据帧的定时偏移并将这个定时偏移从小区发射到这个移动台来告知移动台这个下行链路数据帧的定时偏移。这个方法及其相关设备进一步有益的包括了接收移动台测量的定时偏移信息。在移动台测量的定时偏移的基础上确定下行链路数据帧的定时偏移。移动台可以根据消息中的偏移信息来确定帧边界的定时。定时偏移的测量报告由移动台发送并由网络接收，一个新的小区会使用这个测量报告来提供帧的偏移。当它提供这个偏移时，它将把这个被选中的偏移告诉移动台。这个方法及其相关设备进一步有益的包括了通过测量报告消息来接收定时偏移。定时偏移由移动台来测量。测量报告消息将被移动台发射到至少一个控制该小区的基站控制器。当移动台收到一个激活设置更新消息时，数据帧的定时偏移信息被提供给一个定时块，知道了每个下行链路信号的数据帧定时偏移，这个定时块就能确定每一个下行链路信号的数据帧边界。然后，这个定时块可以调整对应于与该数据帧时间偏移相关的下行链路信号的PN序列的定时，这样，每个数据帧中的相应数据码元就在组合器中被正确地软组合了。软组合操作的结果能有益地提供给解调/解码器用来恢复信息。
                             附图简述
在接下来的结合附图的详细描述后将更明显地了解这项发明的特点、目的和优势，相同的参考字符在全文始终标识对应的物体；
图1是通信系统中的相互的下行链路信号定时以及进行软切换的情况下在一个移动台和两个小区之间进行通信的一个上行链路信号的框图。
图2是移动台接收机部分的框图，移动台是按照本发明各种实施例根据通过激活设置更新消息传送给移动台的数据帧定时偏移来确定数据码元的定时边界。
                        较佳具体实施例详述
方法和设备的介绍在一个名为“快速WCDMA捕获的方法与设备”的专利申请中，序列号为09/345283，已一般转让本专利申请的受让人，在这里引用作为参考。09/345283号专利申请提供了对使移动台和小区同步的方法及设备的描述。在同步数据的基础上，移动台就能够参照该移动台的上行链路数据帧的定时来决定一个数据帧的定时偏移。按照标准，在从一个小区接收到一个下行链路信号以后，上行链路信号将在固定的定时偏移内被发射。上行链路信号的定时偏移可以被固定为1024片。移动台在确定了观测到的定时上的差别以后，通过一个我们通常称之为SFN-SFN的消息将这个信息发射给小区。在3G的TS25.331v3.2.0(2000-03)文件的10.3.7.90章节中，提供了对观测定时差别消息的描述和要求。观测定时差别信息是包含在小区测量结果消息10.3.7.3中的。移动台将定期向小区报告。移动台以片时间为单位测量并报告定时差别。
与基站控制器相连接的小区将为发往移动台的在测量报告消息中报告SFN号的下行链路物理信道设置数据帧的定时偏移。在3G的TS25.221v3.2.0(2000-03)文件的第7章及其子章节中提供了不同的物理链路间的定时差异的描述。例如，主公用控制物理链路被用作所有的物理信道的定时差异，对下行链路是直接的，对上行链路是间接的。用作数据和话音信息通信的专用物理链路设置在与公用控制及导频物理信道的数据帧定时偏移中。数据帧定时偏移设置为与公用控制及导频物理信道偏移256片的倍数。
移动台发射的报告消息以诸如同步和公用导频信号之类的每个小区的信号的度量为基础，每个小区都有一个范围。每个报告消息包括每个小区的上行链路定时和下行链路PN序列帧定时(公用导频信道帧定时)之间的定时延迟差值和一个SFN号。每个基站到移动台之间的传播距离可能是不同的。移动台测量的每个小区的观测到的定时差值可能是不同的。每个小区按照它的相应测量报告来设置下行链路数据帧的定时偏移。每个小区可以按照它自己的定时进行同步或异步操作。
参照图1，在这个范例的情况下，移动台101在进行与小区102和103的软切换时接收到了两个下行链路信号111和112。一个移动台可以和两个以上的小区之间进行软切换，但为了简化解释的过程，这里仅描述两路的切换情况。移动台101发送的上行链路信号113将被小区102和103接收。每个小区都将使用测量报告消息中的定时偏移值来设置数据帧定时偏移，这样，移动台收到的下行链路信号与它发送的上行链路信号之间大概相距1024片。为了说明的目的，例如，上行链路信号113在时间120发送。小区102通过下行链路信号111与移动台101联系。如果小区102的公用控制信道的时间为121，小区102将从时间121起设置一个数据帧定时偏移122，加上传播延迟定时123，下行链路信号111的到达定时与上行链路发送时间120大约相差1024片。
移动台101向包括基站控制器190在内的网络发送测量报告消息。基站控制器190将告知小区103确定下行链路信号112的定时帧偏移124所需的定时信息。小区103设置数据帧定时偏移124，加上下行链路信号112的传播时延125，下行链路信号112到达移动台101的定时与上行链路发送时间120相差大约1024片。下行链路信号111与112，将在移动台101发出上行链路信号113后大约1024片内到达。当移动台101在基站102与103之间分别通过下行链路信号111和112进行软切换时，会进行软组合操作。
本发明的具体实施例之一，数据帧定时偏移122和124将会有256片时间的增量。PN序列的起始定时将被设为与小区的公用控制及导频信道定时帧的起始定时同步。每个下行链路物理信道将由一个PN序列扩展。严格意义上说，每个下行链路信号之间有至少256个时间片的定时偏移。给不同的移动台的下行链路信号可以有相同的定时偏移。
本发明的具体实施例之一，当移动台101在数据码元等级上进行软组合的时候，从每个下行链路信号中提取的数据码元可以以在数据帧中的位置的形式来识别，这样可以使它和在另一数据帧的相同位置上的数据码元有效的进行软组合。每个数据码元的持续定时在4至512片。数据帧的定时偏移有256片的增量。移动台将识别通过下行链路信号传输的数据码元并作软组合。数据帧定时偏移122和124将分别由小区102和小区103依据移动台的测量报告来设置。通过下行链路信号111接收的数据码元S1X需要与通过下行链路信号111接收的数据码元S2X进行组合。如果移动台101不能分辨数据码元的边界，那么来自不同下行链路信号的数据码元就不能被对应地组合。因为小区试图调节数据信道的传输定时以使来自不同的小区的信号可以在大致同一定时到达移动台，所以移动台要做的就是将定时上最接近的码元组合。但是，测量报告的定时和软组合操作的开始定时之间的传播定时关系可能会变化，这会造成移动台的软组合操作的模糊性。
根据这项发明的多项具体实施例，在通信系统100中，提供了一种方法及其相关设备来实现通过确定下行链路数据帧定时偏移来告知移动台101一个下行链路数据帧定时偏移，并通过激活设置更新消息将这个下行链路数据帧定时偏移由小区发射至移动台101。这个方法及其相关设备还包括接收由移动台101测量的定时偏移信息。在移动台101测量的定时偏移的基础上可以确定这个下行链路数据帧的定时偏移。这个方法及其相关设备还包括通过测量报告消息来接收定时偏移。定时偏移由移动台101测量。测量报告消息将由移动台101发送至至少一个基站控制器，此处为基站控制器190。
本发明的具体实施例之一，移动台101可以在识别了组合操作所需的数据码元边界后调节它的内部定时。依照本发明的具体实施方法，可以进行有效的组合操作，移动台101知道小区使用的数据帧定时偏移。移动台101能够确定数据码元的边界因为下行链路数据被PN序列扩展，PN序列的起始定时是与公用控制信道和导频信道同步的。当移动台101和小区通信时，它知道公用控制信道和导频信道的定时边界，这可以通过在一个正在进行中的同步过程的PN序列的起始定时的相关定时得到推论。移动台101测量PN序列的定时。知道了PN序列的定时和控制/导频信道帧定时之间的关系后移动台101就能推出帧的定时。移动台101通过从信号中除去PN序列来对下行链路信号进行去扩展操作。第一个数据码元的边界将加上从PN序列起始定时的数据帧定时偏移作为定时偏移。这样的话，当移动台知道了数据帧定时偏移，它就能参照PN序列的定时来确定数据帧边界的位置。因为数据码元在持续时间上是固定的，第一个数据码元之后的数据码元的边界可以被很容易地确定。数据码元的组合操作在去扩展操作之后进行。移动台可以调节瑞克接收机指针的数据码元边界来和其他下行链路信号的指针输出的数据码元的边界取得同步。
在3G的TS 25.331v3.2.0(2000-03)文件的8.3.4章节中，提供了一个在软移交操作中生成激活设置更新消息的过程，即软切换操作。激活设置更新的目的是更新软切换操作中移动台和多个小区之间的联系的激活设置。基站控制器(BSC)190启动这个过程来修改下行链路的连接。信令活动包括-激活设置更新，测量报告，等等，移动台和基站控制器(BSC)190(或者WCDMA术语中的无线网络控制器(RNC))保持联系。每一个小区包括一个收发信机来做一些物理层的处理(比如编码/解码，交织/去交织以及扩展/去扩展等)。在3G的TS 25.331v3.2.0(2000-03)文件的8.5.7章节中，描述了接收信息的一般操作。可能会加入一个描述本发明的多个具体实施例的新的章节8.5.7.6.13，它说明了移动台101在收到数据帧定时偏移后应该做什么。按照章节10.3.6.15无线链路的下行链路DPCH信息将被修改，它将包括与此下行链路相关的数据帧定时偏移。数据帧的定时偏移可以增加一个片时间或256个片时间地传送。
参照图2，图2是一个移动台接收机的简单的框图，它是按照本发明的各种具体实施来进行软组合的。下行链路信号204和205，在进行适当的下变频和信号处理(这里没有给出)后，被输入到去扩展器202和203。每个下行链路信号将同一个小区联系起来。当收到一个激活设置更新消息时，数据帧的定时偏移信息就被提供给定时块201。在知道每个下行链路信号相关的数据帧定时偏移后，定时块201可以确定每个下行链路信号的数据帧边界。然后，定时块201会按照下行链路信号及相关的数据帧定时偏移来调节PN序列的定时，这样的话，每个数据帧中的相应数据码元都会在组合器210中被正确地软组合。软组合的结果将被提供给解调器/解码器220以恢复出信息。
因此，在数据码元级上的软组合操作高效而有精确的结果的得到完成。
前面的关于较佳具体实施例的描述是提供给任何一个熟悉这个领域的人来制造或使用本发明。对这个具体实施例的种种修改对于熟悉本领域的人来说是显而易见的，这里所定义的一般原理可以不使用创造性能力地被其他具体实施例应用。所以，这项发明并不被这些具体实施例所限，而应给与符合这里所提到的原理和新颖性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种用于CDMA通信系统的方法，包括：
在移动站测量来自基站的下行链路传输之间经过的下行链路时间偏移；
从所述移动站发送所述经测量的时间偏移至至少一个所述基站；
基于所述经测量的时间偏移确定下行链路数据帧时间偏移，其中所述下行链路数据帧时间偏移是预定数量的码片的倍数；
发送所述下行链路数据帧时间偏移信息至所述移动站。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送下行链路数据帧时间偏移是通过发送激活设置更新消息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送经测量的时间偏移是通过从所述移动站发送测量报告消息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
调整所述移动站中时间偏移调整器的定时，用于按照所述下行链路数据帧时间偏移信息调整数据码元定时以及识别用于软结合操作的相应数据码元。
5.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括软结合所述相应的数据码元。
6.一种用于CDMA系统的装置，包括：
与移动站的控制器相耦合的收发机，用于：
在所述移动站测量来自基站的下行链路传输之间的经过的下行链路时间偏移，以及
从所述移动站发送所述经测量的时间偏移至至少一个所述基站；与所述至少一个基站的控制器相耦合的收发机，用于：
基于所述经测量的时间偏移确定下行链路数据帧时间偏移，其中所述下行链路数据帧时间偏移是预定数量的码片的倍数，以及
发送所述下行链路数据帧时间偏移信息至所述移动站。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述与至少一个基站的控制器相耦合的收发机还用于通过发送激活设置更新消息来发送下行链路数据帧时间偏移信息。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述与移动站的控制器相耦合的收发机还用于通过从基站发送测量报告消息来发送经测量的时间偏移。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述与移动站的控制器相耦合的收发机还用于调整所述移动站中时间偏移调整器的定时，以按照所述下行链路数据帧时间偏移信息调整数据码元定时以及识别用于软结合操作的相应数据码元。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述与移动站的控制器相耦合的收发机还用于软结合相应的数据码元。
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