CN1323469A - 用于执行频间搜索的方法和装置 - Google Patents

Abstract

通过本发明提供一种在CDMA系统中用于执行具有减少的链路帧损耗的频间搜索的系统和方法。该CDMA系统包括基站和移动站。该移动站具有搜索器(164),其搜索导频信道。然后把这些导频信道的信号强度报告给基站。此搜索造成删除部分数据帧。在把信号强度报告给基站之后,移动站把与搜索相关的参数通知基站。这些参数可以包括搜索的帧,搜索的开始位置,以及搜索的长度。移动站和基站然后用诸如软零之类的纠正的数据替换删除的部分帧。

Description

用于执行频间搜索的方法和装置

相关专利申请

本申请要求美国临时专利申请第60/092,957号的优先权，其申请日为1998年7月13日，律师案号为98P7596US，在此处通过以完整的形式参考来将其结合。

发明背景

本发明通常涉及利用频间搜索的扩频通信系统。特别是描述了一种用于执行具有降低的或消除的链路帧损耗的频间搜索的技术。

近年来，无线通信系统极其广泛地发展起来。在典型的无线通信系统中，移动站(例如，蜂窝电话)通过基站与其他移动站通信。到如今，已经实现了各种蜂窝网络，而其中一种逐渐受到欢迎的网络被称为码分多址(CDMA)系统。

图1提供了一种CDMA系统的概述。在此系统中，移动交换中心10在多个基站20之间提供同步通信，同时还把来自从一个或多个基站20的呼叫同时路由到公共交换电话网络(PSTN)30。PSTN30，例如，与电话40通信。移动交换中心的同步路由使得在基站20和其他基站之间的越区切换更可靠。CDMA基站使用一个或多个CDMA无线电信道来提供控制以及话音功能。基站20把无线电信道转换给一个转移到移动交换中心10和从移动交换中心10转移的信号。基站20还可以在一网孔中的不同部分之间同时通信，增强越区切换。基站20，例如，与移动站50、52和54通信。移动站50、52和54可以是，例如，移动电话和提供无线通信的其他类型的设备，例如PC机、膝上型计算机或者PDA之类的。

在CDMA系统中，存在着两种类型的越区切换，软切换和硬切换。在一个软越区切换中，允许移动站与两个或多个网孔地区通信以增强信号质量。这些网孔地区必须共享相同的频率。CDMA移动站测量来自相邻网孔的导频信道信号强度并把测量结果发射给正在服务的基站。导频信道提供用于相干信道解调的一个参考并被用作越区切换判决的参考信号电平。

移动站在接入任何其他控制信道之前必须与导频信道伪噪声(PN)相位同步。当一相邻基站的导频信道信号足够强时，则移动站把该基站的导频移入一候选组中并发送一个表示该导频信号能量的导频强度测量消息。现在，两个基站(即，当前的和新的)都发送扩大的越区切换方向消息，其请求把该新的基站导频增加到移动站的导频有效组中。该新基站也开始向该移动站发射信号，同时该移动站对来自该新基站的到达信号进行调谐。当移动站分配一个解调元件(例如，rake接收机上的触头)给该到达信号时，此调谐发生。因此，在软越区切换期间，移动站同时与两个基站通信。在软越区切换期间，移动站利用时间分集来使用来自两基站的信号。在解码之前，移动站在最大比值混合器中加入该新信号。

相反，在硬越区切换期间，移动站在建立与新基站的链路之前就终止了与当前正在服务的基站通信链路。此技术类似于使用在时分多址(TDMA)和全球移动通信(GSM)系统中的技术。当移动站的接收机在一个频率的基站和另一个频率的基站之间切换时，硬越区切换发生。通常，在移动站中只有一个接收机，并且在任意给定的时间，那个接收机只可接收来自一个频率的数据。因此，当在具有不同频率的基站之间切换时软越区切换是不可能的。图2阐明了具有不同频率的基站。例如，网孔100、104、108、114、116和118使用第一频率而网孔102、106、110、112和120使用第二频率。例如，在购物中心、办公室建筑物以及其他室内设施中使用微网孔106和110。

当前可用的硬越区切换技术可能导致丢失或者遗失电话呼叫。如果蜂窝电话移动站中的搜索器使用，例如，顺序滑行相关器(SSC)算法，并且搜索窗口尺寸为192片，那么对于一个具有1x扩展符号的典型系统而言，总的搜索时间如下：

SF=192×C_L×0.8^-6[S]

  =192×768×0.8^-6=0.18秒

在此：C_L是平均的相关长度以便实现0.99描写概率或者大约20帧。因为在这个例子中，频率搜索消息包含一个以上的基站偏移，所以如果在一个周期中移动站执行全部搜索则服务质量的损耗可能很显著。如果丢失20帧，那么电话呼叫将可能被丢失。

IS-95标准结合了新的数字CDMA和高级移动电话业务(AMPS)的功能。因为CDMA波形具有连续特性，所以IS-95A CDMA系统没有考虑频间搜索。在IS-95B CDMA标准中引入了频间搜索，也称为移动辅助硬越区切换。该移动辅助硬越区切换可以没有任何时间限制地执行(即，用于此越区切换的时间长度没有限制)。结果，允许移动站删除与执行频间搜索所需要的数据帧一样多的正向或反向链路的数据帧(或者部分数据帧)。正向链路是从基站到移动站的数据链路，而反向链路是从移动站到基站的数据链路。

现在，CDMA移动站执行频间搜索将删除一个或多个正向链路帧和反向链路帧。IS-95B标准包括在反向链路上的关闭门控(gated-off)的传输技术。当话音动作很低时，使用关闭门控传输，这样，依靠该话音动作，允许以不同的速率发送话音数据。例如，当话音动作下降到一个低速率(例如，全速率的1/8)时，传输可以被关闭门控这样以便传输1/8正常数量的数据。反向链路上的这个关闭门控传输，允许移动站在发射机为关闭门控的周期时执行频间搜索。此技术把反向链路上的影响最小化。

在第三代CDMA系统中的移动站，例如cdma2000，在较低速率的传输期间不关闭它的发射机。因此，在此情形中，正向和反向链路帧的删除(erasure)(即，损耗)是非常真实的。大部分的第三代CDMA系统考虑了不同类别的业务的混合，例如在数据上混合话音之类的。在cdma2000系统中，通过在许多物理信道上允许同时传输来实现这一点。例如，基本信道和补充信道每个携带一个不同的有效载荷。另外，由于话音被携带在基本信道上并且使用可变的(即，话音动作是受激的)数据速率，而补充信道通常使用更高的固定的(即，分配的)数据速率，在频间搜索期间这两个信道或者其中一个将经历删除是熟知的。因此，删除链路的似然性，例如，随cdma2000标准而增加，因为cdma2000标准允许不同类别的业务在基本信道和补充信道上混合(例如，数据和语音业务)。在一个CDMA系统中具有一个拥有最小损耗链路帧的频间搜索是理想的。

发明综述

本发明提供一种在CDMA系统中用于执行具有降低的或者消除的链路帧损耗的频间搜索的技术。在优选实施例中，CDMA系统包括基站和移动站。该移动站具有搜索器，其测量基站导频信道的信号强度。然后把这些导频信道的信号强度报告给基站。通常，在该移动站中只有一个RF接收机。因此，移动站在搜索一个频率上的导频信道的同时不能接收另外一个频率上的数据。结果，在硬越区切换期间的这个搜索产生删除至少一个数据帧的部分。

在对候选频率执行搜索之前，移动站把与该搜索相关的参数通知基站。在优选实施例中，这些参数包括搜索的帧，搜索的开始位置，以及搜索的长度。这样允许移动站和/或基站用诸如软零之类的纠正的数据替换删除的帧部分。

附图简述

图1提供了一种CDMA系统的概述；

图2阐明了具有不同频率的基站的网孔；

图3阐明了用于实现本发明的一种设备结构；

图4提供一种用于本发明的频间搜索的方法流程图；

图5提供一个阐明由本发明使用的一个程序的图；

图6提供一种用于本发明的一个实施例的方法流程图；

图7提供一种用于自发的频间搜索的方法流程图；和

图8提供一种用于具有全速率确定的频间搜索的方法流程图。

详细说明

本发明提供用于提供频间搜索过程的几个实施例，该频间搜索过程在实现类似的或者更好的性能的同时显著地减少附加的功率需求。图3阐明了用于实现本发明的一种设备结构。限带信号通过低通带滤波器130滤波然后通过模拟数字转换器132(A/D转换器)接收。随着信号从A/D转换器132引出，来自基站1的伪随机序列由乘法器140接收。把来自乘法器140的信号发送给信道估计器142和乘法器144。乘法器144还要接收来自基站1的Walsh码。来自信道估计器142和乘法器144的信号然后被发送到相位校正器146。在这个例子中，相位校正器146也是一个乘法器。对于基站2与乘法器150、信道估计器152、乘法器154以及相位校正器156执行一个类似的操作。在这个例子中，相位校正器156不是乘法器。在优选实施例中，来自相位校正器146和156中的信号的总数然后作为软数据发送到维特比译码器158。在图3中，细的信号线表示真实的数据，而粗的信号线表示复合数据。

来自A/D转换器132的信号也发送到乘法器160。乘法器160还要接收来自另一基站的伪随机序列。来自乘法器160的信号发送到搜索器164然后发送到控制器166。搜索器164和控制器166执行频间搜索。

图4提供一种用于本发明的频间搜索的方法流程图。在步骤200，移动站接收候选频率搜索控制消息(CFSCM)。在步骤201，移动站把频率f2上的搜索的位置和长度通知基站。在步骤202，移动站把它的接收机从频率f1调谐到频率f2。在步骤204，移动站执行f2导频的搜索。在这个实施例中，移动站的接收机在一个给定的时间上只可在一个频率上接收数据。因此，在搜索时间期间，从频率f1没有接收数据。在步骤206，移动站返回频率f1并继续正常的操作。在步骤208，移动站把频率f2导频的强度报告给基站。在移动站搜索频率f2(即，搜索时间)期间，频率f1正向和反向链路被中断。这对在频率f1上转移的数据的服务质量造成负面影响。本发明允许移动站在把正向和反向链路上的帧删除最小化的同时执行频间搜索。这样降低或者消除了对服务质量的负面影响。

在图4中的步骤212，移动站用，例如，软零(soft zeros)来替换删除的帧部分。因此这些软零用于替换从频率f2错误地收到的任何数据并用于把对服务质量的负面影响最小化。在本发明中还可以利用软零的选择性。

如果相对于帧的长度来说频间搜索周期短的话，那么因为发射的符号是交织在整个帧周期上，所以前向信道帧的概率低。当频间搜索周期短时，前向信道的频间搜索中断可以被看作是接收信号的一个衰落(即，短时间周期的信号损耗或者功率的减弱)。如果基站已知频间搜索位置和长度，则它还可以执行相同的操作(即，用软零替换帧的删除部分)，因此把对反向链路的影响最小化。这表示在图4的步骤214中。

在优选实施例中，一个专用消息用于提供基站和移动站之间的频间搜索通信和同步。此消息被称为候选频率搜索位置消息(CFSPM)并且，例如，其可以位于反向专用控制信道(R-DCCH)或者反向公共控制信道(R-CCCH)上以便指示频间搜索的位置和长度。R-DCCH专用于一个移动站，而R-CCCH共用于所有的移动站。

在本发明的另外一个实施例中，同步由基站提供。在这个实施例中，基站把搜索参数送给移动站，以便在来自基站的消息中指定的动作时间处执行频间搜索。

在任一实施例中，搜索位置，例如，可以以功率控制组(PCG)的单元定义或者以毫秒定义。在IS-95B和cdma2000标准中，PCG的长度是1.25ms(800Hz)。

图5提供了一张阐明由本发明使用的一个程序的图。在此图中，220识别前向信道而222识别反向信道。帧N+n包含由rake接收机接收的数据，其位于移动站中。在接收机调谐到频率f1的同时数据部分230和232被接收。在起始时间位置236处接收机从频率f1调谐到频率f2。在接收机调谐到频率f2的同时日期部分238被接收。因此，时间236提供频间搜索的开始时间或者位置，而部分238提供频间搜索的持续时间或者长度。

在优选实施例中，下列三个参数用于表征频间搜索(IFS):(1)在其中执行搜索的帧，(2)在该帧内部，搜索的开始，以及(3)搜索的长度。在优选实施例中，消息包含下列字段：

IFS-帧-补偿(IFS-FRAME-OFFSET)6比特(描述来自CFSPM消息的帧位置)

IFS-开始-PCG(IFS-START-PCG)4比特(定义PCG，在其中IFS启动)

IFS-长度-PCG(IFS-LENGTH-PCG)4比特(定义用于IFS搜索的PCG的#)

图6提供了一种用于本发明的一个实施例的方法流程图。在步骤240，移动站(MS)解调频率f1(请参阅图5中的部分230)。在步骤242，由基站(BS)引导移动站来执行频率f2的搜索。移动站利用如上所述的参数(例如，搜索的帧，搜索开始位置以及搜索长度)发送有关频率f1的候选频率搜索位置消息(CFSPM)。在步骤246，在由参数IFS-帧-补偿规定的帧中，基站等待直到在参数IFS-开始-PCG中指定PCG为止。然后，在步骤248，为了克服反向链路符号的损耗，基站用软零替换该帧的被指出的部分。例如，通过如下来插入零：

因为

IFS-长度-PCG

Rx-符号<=＇软零＇

在步骤250，对于正向业务信道帧，移动站执行相同的操作。

在另外一个实施例中，移动站自发地执行频间搜索而不用网络知识。图7提供了一种用于自发的频间搜索的方法流程图。在步骤260，当话音动作出现在反向信道上时，移动站就监视话音动作。在步骤262，移动站检查话音动作中的自然的降低。当话音速率下降到一个低速率(例如，正常速率的1/8)时，该方法移到步骤264，并且移动站对帧周期的分数(例如，对一些功率控制组)执行频间搜索。

在频间搜索期间，移动站接收机调谐到频率f2。因此，移动站不在服务频率f1上接收任何信号。这将正常地引起部分正向链路帧的删除。然而，由于移动站知道频间搜索的时间，所以它可以用软零替换缺少的信道符号。如果与帧的长度比较来说频间搜索周期相对短的话，那么因为发射的符号是交织在整个帧周期上，所以丢失前向信道帧的概率低。在这个实施例中，频间搜索中断，例如，可以看作是一个接收的信号的平面(即，阴影)衰落。

然而在本发明的另外一个实施例中，在多个信道上的数据速率是确定了的。图8提供了一种用于具有全速率确定的频间搜索的方法流程图。.在步骤270，移动站再次监视话音动作。在步骤272，当话音速率下降到低于预定门限值时，该方法移到步骤274。在步骤274，移动站降低反向补充信道的数据速率如此以使它的数据速率与反向基本信道的数据速率匹配。如上所述，补充信道通常携带具有更高的固定的速率的数据，而基本信道通常使用话音动作被激励的可变数据速率。如果在两信道上的数据速率相同，那么频间搜索的位置和长度在两信道上将是相同的。这样，当两信道都在使用中(例如，在IP应用上混合话音中)时简化了校正程序。

在正常的操作中，对于数据速率变化，基站只检查反向基本信道，因为在补充信道上的数据速率一般说来是固定的。因此，必须进行变更以使基站知道补充信道上速率改变。在一个实施例中，把补充信道上的数据速率中的改变通知基站。在这个实施例中，在步骤276，候选频率搜索响应消息可用于把数据速率中的改变通知基站。例如，此通知可以加入候选频率搜索响应消息中的一个新字段中或者放置在这则消息的保留的比特中。在步骤278，在反向基本信道上，基站执行速率确定。在步骤280，基站把来自此速率确定的速率用于反向基本信道和反向补充信道。

在另外一个实施例中，不必移动站的任何通知，基站就在反向补充信道上执行速率确定。在步骤290，该方法只要基站引导移动站执行频间搜索，该方法就向前移动。在步骤292，只要基站在反向基本信道上收到低数据速率帧(例如，全数据速率的1/8)，则该方法向前移动。在步骤294，基站在基本信道和补充信道上执行速率确定。因此，基站检测补充信道上的速率改变。

本发明可以用于包括连续信道的任何CDMA系统或者诸如UMTS之类的任何其他宽带CDMA系统。

Claims (20)

1．一种CDMA系统中的改良的频间搜索技术，该CDMA系统包括：

基站；

具有搜索器的移动站，该搜索器能够进行导频信道的搜索并根据导频信道把信号强度报告给基站，该搜索导致删除部分帧；

其中，移动站把与该搜索相关的参数通知基站；以及

其中，至少一个移动站和基站替换该删除的部分帧。

2．如权利要求1所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，该删除的部分帧替换为纠正的数据。

3．如权利要求2所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，该纠正的数据是软零。

4．如权利要求1所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，参数包括搜索的至少一个帧，搜索的开始位置以及搜索的长度。

5．如权利要求4所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，该搜索的开始位置以功率控制组单元来定义。

6．如权利要求5所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，该单元是1.25ms。

7．如权利要求1所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，候选频率搜索位置消息用于把搜索的参数通知基站。

8．如权利要求7所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，候选频率搜索位置消息位于反向专用控制信道和反向公共控制信道中的至少一个中。

9．如权利要求1所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，当话音速率动作下降到一个低速率时，移动站执行搜索。

10．如权利要求1所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，移动站降低在第一信道上的第一数据速率。

11．如权利要求10所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，移动站把速率消息发送到基站，速率消息把第一信道上的第一数据速率通知基站；

其中，基站确定在第二通道上的第二数据速率，并且基站使用该第二数据速率来确定第一数据速率。

12．如权利要求11所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，第一数据速率和第二数据速率相等。

13．如权利要求10所述的CDMA系统中的改良的频间搜索技术，其中，当基站已经引导移动站执行搜索时，基站确定第一数据速率。

14．一种在无线通信系统中的频间搜索的改良方法，包括步骤：

执行导频信道的搜索；

在搜索期间删除部分帧；

报告导频信道信号强度；

把与搜索相关的参数通知第一站；以及

替换删除的部分帧。

15．如权利要求14所述的在无线通信系统中的频间搜索的改良方法，其中，参数包括搜索的帧、搜索的开始位置以及搜索的长度中的至少一个。

16．如权利要求14所述的在无线通信系统中的频间搜索的改良方法，其中，删除的部分帧替换为软零。

17．如权利要求14所述的在无线通信系统中的频间搜索的改良方法，其中，当话音动作下降到一个低速率时搜索发生。

18．如权利要求14所述的在无线通信系统中的频间搜索的改良方法，其中，第二站执行搜索，删除，报告与通知。

19．如权利要求18所述的在无线通信系统中的频间搜索的改良方法，其中，第一站是基站，第二站是移动站。

20．如权利要求14所述的在无线通信系统中的频间搜索的改良方法，其中，第一站是基站和移动站中的至少一个。

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