CN1373621A - 在通信系统中用于通信切换的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在与第二通信实体相关的收发信机(23)通信的通信单元(80)链接到第一通信实体的通信系统(10)中从第一通信实体(33)到第二通信实体(43)的通信切换的方法。本发明用于在通信单元和第二通信实体之间建立通信链路而同时维持通信单元和第一通信实体之间的通信链路。然后,基本上同时地切换通信到第二通信实体而同时从第一通信实体结束通信。

Description

在通信系统中用于通信切换的方法和装置
本申请是中国发明专利申请号96190380.5的申请案的分案申请。
本发明涉及通信系统，特别涉及在通信系统中用于切换通信的方法和装置。
通信系统是众所周知的，它包括许多种类型，例如陆地移动无线系统、蜂窝无线电话机、个人通信系统(PCS)和其他通信系统类型。例如，在蜂窝无线电话通信系统中，由收发信机基站(BTS)提供服务的众多通信网孔一般链接到基站控制器(BSC)，而BSC依次链接到移动交换中心(MSC)，MSC提供蜂窝无线电话通信系统和公用交换电话网(PSTN)之间的连接以及各个蜂窝无线电话通信系统之间的互连。在通信网孔中运作的移动通信单元利用无线通信往和从一个或多个服务的BTS发送和接收信号，信号由BTS、BSC和MSC处理以便与连接到PSTN或另一移动单元的陆上有线电话用户完成通信事务处理。
蜂窝无线电话通信系统的一种特殊类型称为“码分多址(CDMA)蜂窝无线电话通信系统”。在CDMA系统中，代码转换功能是由称为“代码转换器”的装置提供。代码转换器一般以编码的信息帧的形式与声音编码装置例如移动单元或BTS中的声码器和与例如MSC或PSTN的系统中的其他通信网络装置交换语音信息。代码转换器清除复制的语音信息的拷贝即可能从多个BTS接收的信息的复制帧，或产生用于通过多个BTS与一个通信单元同时通信语音信息的拷贝。当代码转换器接收到坏的或不纯的语音信息时还通知各个网络单元。
代码转换器的局限性在于它们能服务的通信信道的数量方面的限制。为此，单个代码转换器只能服务有限数量的通信网孔。为了给足够数量的通信网孔的每个网孔提供足够数量的通信信道，就需要多个代码转换器实体(entity)。在这样的系统结构中，在由分立的各自代码转换器所支持的网孔之间就形成缝。这种缝200在图2中示于由分立的各个代码转换器实体所支持的网孔例如网孔1与网孔4之间。当通信单元从由一个代码转换器所支持的网孔移动到由另一代码转换器所支持的网孔例如从网孔1移动到网孔4时，这种系统结构导致从第一代码转换器到第二代码转换器还不中断通信单元的服务很难切换通信控制和呼叫处理。
一种用以从第一代码转换器到第二代码转换器切换通信的普通解决方案是众所周知的“硬切换“。在硬切换中，与第一代码转换器的通信事务处理被终止，通信单元被指令变换到一组完全崭新的通信信道上，并且在第二代码转换器的作用下重新组织通信事务处理。此方案导致在通信单元与代码转换器之间的传输过程中的不可接受的中断，由此招致来和去通信单元的音频信号的中断。
其它的几种用以在代码转换器之间提供通信软切换的方法和装置是可供应用的。
然而，希望避免形成代码转换器间链路，以便简化软切换功能和减少在通信路径中引入额外延迟的可能性。据此，现在需要一种用以在软切换期间不链接代码转换器而在通信系统中的代码转换器之间切换通信的方法。
图1是使用本发明的方法的示例蜂窝无线电话通信系统的方框图；
图2是蜂窝无线电话通信系统的蜂窝覆盖图；和
图3A-3H是表示根据本发明最佳实施例的通信控制切换的方框图。
本发明提供了一种用以在如代码转换器、基站控制器、移动交换中心及类似的通信实体之间通信切换而不必事先链接通信实体的方法和装置。在通信单元和第一实体之间维持通信链路而在通信单元和第二实体之间建立第二静噪通信链路。在建立第二通信链路时和在相互确定的时间基准时，第一通信链路静噪而第二通信链路激活。按照这种方式，通信从第一实体切换到第二实体而无明显中断对通信单元的服务和不链接实体。
参看图1，蜂窝无线电话系统10包括组成基站系统(BSS)并由BSC30和40提供服务的多个BTS 21-24。BSC 30和40与MSC50和60相联接，MSC 50和60又与PSTN 70联接。
在最佳实施例中，如所示的BTS 23一样，每个BTS 21-24分别包括信号路由选择器17、第一和第二信号处理器13和14以及分别包括第一和第二控制处理器15和16，分别典型地组成第一和第二信道单元11和12。来自和去向信道单元11和12的通信信号传送到如滤波器、信号分离器/组合器、RF收发信机、功率放大器等的适当RF电路18，用于通过无线系统19在BTS和移动通信单元(移动台)80之间实现空中接口。BTS 21-24一般由T1拉线(span line)20联接到相关的BSC 30或40。上行和下行链路的通信信号以及包含的控制信号通过T1拉线20在BSC 30及40和BTS 21-24之间进行通信。
BSC 30和40提供BSS控制和代码转换功能。继续参看图1，每个BSC 30和40分别包括代码转换器33和43及处理器34和44。代码转换器33和43每个分别链接到控制器32和42以及转换器31和41。控制器32和42分别为朝向BSC的BTS提供实时控制、切换和无线信道分配功能。它们也提供故障管理功能和作为操作与维修中心(OMC)(未示意出)的接口。更进一步，控制器32和42给转换器31和41提供控制功能。
转换器31和41分别为联接到MSC 50和60提供从代码转换器33和43到地面电路39和49的接口。它们也为建立通信/业务信道提供从代码转换器33和43到BTS 21-24的接口。而且，转换器31和41也提供经通信链路25链接到BSC 30和40的装置。
在BSC 30和40内，代码转换器33和43在诸如代码激励线性预测(CELP)编码之类的数字声音编码方案与在PSTN 70中使用的标准脉码调制(PCM)编码方案之间进行变换。BSC 30和40为了构成通信系统而提供完全固定联接，也为了在BTS 21-24与代码转换器33和43之间以及同样地从代码转换器33和43到移动台80与MSC 50和60建立无线信道提供动态联接。
每个MSC 50和60分别包括处理器51和61和转换矩阵52和62。MSC 50和60在蜂窝无线电话通信系统中执行MSC的功能特征，并在处理器51和61的控制下，分别经过转换器52和62通过通信中继线66和67给PSTN 70和通过例如通信中继线65在MSC之间提供声音和数据电路的转换。
现参看图3A-3G，使用类似标号指在参考图1讨论的类似单元，表示移动台80通过与BTS 21、BSC 30的通信信道和在BSC 30与MSC 50以及由BSC 30提供服务的BTS 21之间的通信链路和MSC50联接(图3A)。代码转换功能由位于BSC 30的代码转换器33完成，并且编码的通信经过电路39从通信单元(移动台，图3A-3G中的MU)80发送到MSC50。(为了讨论的目的，移动台80移动方向为从BTS)21的覆盖区域到BTS 22的覆盖区域。由于移动台80移动靠近BTS 22的覆盖区域时，移动台80检测此时它能从BTS 22以可接受的信号强度接收导频信道并把此信息报告给BSC 30。注意BTS 22也是由BSC 30提供服务的。
当移动台80能从BTS 22接收可接受的信号时，BSC 30确定应开始软切换方式。在软切换方式时，在移动台80和BTS 22之间建立无线信道(图3B)。本发明是以示例方式根据无线信道包含移动单元与BTS之间的无线接口的CDMA蜂窝无线电话通信系统来描述的。在无线接口上通过利用扩展码(通常称为“Walsh(沃尔什)码”)把信息按照已知的方式进行调制。
移动台80和BTS 21之间的无线信道保持不变，并在BTS 22和BSC 30之间建立通信链路。从BTS 21和22两者来的通信信号传送到代码转换器33，并在适当的选择/组合控制下，代码转换器33工作来选择两信号之一或组合这两个信号，以便通过保持不变的电路39进行代码变换和与MSC 50通信。
现参看图3C，移动台80继续离开BTS 21的覆盖区域和朝BTS 23的覆盖区域移动，并完全处在BTS 22的覆盖区域内。与上述类似，当移动台80移近BTS 23的覆盖区域时，就检测它此时能从BTS 23以可接受的信号强度接收引导信道并把此信息报告给BSC 30。注意BTS23是由BSC 40提供服务。
当移动台80能从BTS 23接收可接受的信号并把此信息报告给BSC30时，BSC 30确定与BTS 23的软切换方式应启始。在这点时，移动台80正与BTS 21和22在软切换方式中。尚且，BSC 30可能不知道特定的BTS，即BTS23移动台80正报告从那里来的可接受的信号强度，但BSC 30识别到此BTS是由BSC 40提供服务的。
参看图3C，BSC 30经通信链路25分配BSC间的电路，联接转换器31和41，并还联接此链路到代码转换器33。本领域的普通技术人员理解，BSC间的链路可以是合适容量的实体电路或逻辑电路(例如分组交换电路)。BSC 30通过控制器32和42利用在通信链路25的BSC间的信号链路部分上的适当信令查询BSC 40以确定BSC 40是否能支持软切换方式。查询包括其他情况外由BSC 30分配的BSC间的电路身份(identity)、移动台80在其上面报告可接受信号的引导信道的身份、或是否BTS 22已知道或能确定、BTS 23或BTS 23的一部分的身份和建立软切换方式的要求。
在收到查询时，如果BSC 30没有在查询中把身份报告给BSC 40，BSC 40就变换(map)引导信道身份给适当的BTS即BTS 23，并确定它是否能支持所要求的软切换方式。如果BSC 40能支持软切换方式，BSC 40就建立通信链路，例如从BTS 23到移动台80分配一条无线信道，并把此无线信道联接到BSC间的电路上。一旦BSC 40把此无线信道联到BSC间的电路上，在BSC 30的代码转换器33和BTS 23联接并能相互同步与时间校准。
然后，BSC 40给BSC 30发送一个肯定确认，并包含BTS 23和无线信道的身份。如果有必要，包含在肯定确认中的是BSC 40知道但BSC 30不知道的网孔拓扑信息，这使得BSC 30能正确解释来自移动台80的关于所扫描的引导信道强度的报告，例如，如果这些引导信道是由BSC 40提供服务的BTS或不是由BSC 40提供服务但BSC 40知道其拓扑数据库的BTS发送的。
当BSC 30从BSC 40接收到肯定确认时，就指令BTS 23通过BSC间的信令链路在由BSC 40分配的无线信道上开始发送下行链路给移动台80，并开始接收移动台80的上行链路传输。当BTS 23已经开始发送下行链路给移动台80时，就给BSC 30发送一个肯定确认。在BSC30和BTS 23之间传送的信令可能通过BSC 40的控制器42或一些其它的中间控制器(图1中未示出)。
此时BSC 30指令移动台80给它的活动组即移动台80当前正在上面通信的无线信道组增加此新的无线信道。移动通信单元80获取BTS23已经启动并正在发射的无线信道(即，正由BTS 23发射的RF信道。此时在移动台80和BSC 30的代码转换器33之间通过BTS 23也通过BTS21及22就存在一个全双工声音电路。
本领域的普通技术人员理解，在某些点(位置)上，当移动台80移近BTS 23的覆盖区域而远离BTS 21的覆盖区域时，在移动台80和BTS 21之间的信号可能恶化到质量不可接受的点上。BSC 30指令移动台80放弃这条通信链路，从而结束联接(图30)。进而理解，软切换是一个动态过程，并且在移动台80与各种BTS之间的通信链路例如一条附加的通到BTS 24的软切换链路，在通信事务处理期间是不断地被加上和被取下来。如果在BTS 23和移动台80之间的通信链路上的信号质量下降到可接受的级别之下，则BSC 30将简单地指令移动台80放弃此通信链路。
参看图3H，当移动台80确认已被放弃此通信链路时，BSC 30确定为此通信链路分配的无线信道是在由BSC 40提供服务的BTS 23处。BSC 30指令代码转换器33抑消通到此无线信道的链路，断开代码转换器33和BSC间电路之间的联接，并经BSC间的信令链路通知BSC 40它(BSC 30)能释放此无线信道和BSC间的电路。BSC 40指令此无线信道停止发射，并把此信道返回到自由表中，释放BSC间的电路并把此电路返回到自由表中，和发送一个确认给BSC 30。BSC 30把BSC间的电路返回到BSC 30的自由表中。请注意，BSC 30或BSC40都能指令此无线信道停止发射，但不管在哪种情况下，BSC 30都必须通知BSC 40此无线信道可能是空闲的并可为另一联接所应用。
参看图3D可以看到移动台80链接到BTS 22与BTS 23二者。当移动台80移进BTS 23的覆盖区域而移离BTS 22的覆盖区域时，在BTS 22和移动台80之间的信号质量可以到达BSC 30指示移动台80取下到BTS 22的通信链路的位置上。在此位置上，移动台80不再与由BSC 30提供服务的BTS通信(图3E)。而且，移动台80不与由BSC 30服务的任何BTS或任何除了由BSC 40服务的BTS以外的其他BSC进行软切换联接，即移动台80可以与由BSC 40提供服务的其他BTS进行软切换。然而，通过BSC 40从BTS 23到代码转换器33的通信路由是不够的，因而要求从代码转换器33到代码转换器43的代码转换功能的切换。
本发明是根据从MSC 50提供服务的BSC 30到MSC 60服务的BSC 40的通信切换来描述的。可以理解，本发明的教导可适用于在对于同一个MSC而言第一和第二BSC是对着的情况。在这种情况下，下文所描述的MSC间的信号用适当的MSC内的控制程序代替而不违背本发明的范畴。
在本发明实施例中，MSC 50和MSC 60必须支持代码转换器切换过程，并且利用适当的BSC-MSC信令协议分别在这些MSC和它们的所属的BSC 30与BSC 40之间必须执行信令。例如，可以使用Motorala(摩托罗拉公司)提出的A+信令协议，下文描述利用在此协议的MSC 50与BSC 30和MSC 60与BSC 40之间的消息。
假定MSC 50和MSC 60利用适当的MSC间的信令协议(如Motorola的分布式移动交换(DMX)协议或电子工业协会/电话工业协会(EIA 1 T 1A)临时标准-41(IS-41)协议)通过通信中继线65的一部分进行通信。
参看图3E和3F，为了启始代码转换器切换，BSC 30判定保证从它的代码转换器33切换到代码转换器即BSC 40的代码转换器43的条件，并给MSC 50发送切换请求消息。此消息包括BTS 23的身份、通信链路和由BTS 23用来与移动台80通信的分配的无线信道的身份及移动台80的身份。
MSC 50在收到BSC 30的切换请求消息时，以适当的MSC间的信令消息把消息中的信息传递给MSC 60。MSC 50和MSC 60将分配通信中继线65中的MSC间的电路，但此时不必要。另外，当MSC50和MSC 60分配MSC间电路时，此电路将接入MSC 50的转换器52与PSTN中继线66和到BSC 30的地面电路39的三方联接中。
当MSC 60从MSC 50接收包含切换请求信息的MSC间信令消息时，它分配联接到BSC 40的地面电路49并给BSC 40，并向BSC40发一个切换请求，其内含地面电路识别、BTS 23的身份、通信链路和由BTS 23用于与移动台80通信的所分配的无线信道的身份以及移动台80的身份。
在从MSC 60接收到该切换请求消息时，BSC 40就通过分配在BTS23中的并行无线信道并经过通信链路把此并行无线信道联接到代码转换器43来建立从BTS 23到移动台80的并行通信链路。代码转换器43也联接到MSC 60所指定的地面电路49。此并行无线信道和代码转换器43以公知方式获得帧同步和时间校准。该并行无线信道被指配与在BTS 23所分配的为移动台80服务的原始无线信道相同的Walsh码，此Walsh码可从切换请求消息中获得，或由BSC 40通过把切换请求消息与在BSC 40中的与此代码转换器切换有关的存储信息相关联而获得它。于是，该并行无线信道获得移动台80上行链路传输，并把此传输传递给代码转换器43。然而，在这时，该并行无线信道还未发送下行链路。
一旦建立并行通信链路，BSC 40就给MSC 60发送切换请求确认，指示代码转换器功能的切换所需的资源都准备好了。MSC 60把此确认通过适当的MSC间的信令消息传递给MSC 50，然后MSC 50给BSC30发送切换命令，并且BSC 30通过向MSC 50发送切换开始进行应答。
虽然在这个程序中的发生这一切的这个特定点可能变化，但在这点时已分配了MSC间的电路。在MSC 50中，MSC间电路由MSC 50中通到PSTN中继线66的转换器52和通到BSC 30的地面电路39联接到三方电路上。在MSC 60中，此电路经MSC 60中的转换器62联接到地面电路49。
继续参看图3F，在BSC 40中，地面电路49联接到代码转换器43，而代码转换器43联接到BTS 23。代码转换器43从移动台80接收CELP数据并将它代码转换成PCM，但是，代码转换器43被设置，通过地面电路49向MSC 60发射PCM静噪音。在下行链路方向上，代码转换器43通过MSC 50中的三方电路从PSTN中继线66接收PCM语音并进行代码转换和它作为CELP发射给BTS 23。然而，在这点上BTS 23不发射下行链路。因而，到移动台80的联接仍由BSC30中的代码转换器33和原始通信链路维持着。
在一致同意的数据帧例如一致同意的RF接口超帧上，原始通信链路和相关联的无线信道停止向移动台80发射，并在上行链路方向上给BSC30中的代码转换器33发送一个指示，表示它要停止代码转换。此消息最好在带内发送，但也可以替代性地在带外发送。代码转换器33停止代码转换并开始通过联接到MSC 50中的三方电路的地面电路39向MSC 50发射PCM静噪音。
在相同的一致同意数据帧上，并行通信链路和相关联的无线信道开始利用相应的原始通信链路和相关联的无线信道先前所使用的相同Walsh码向移动台80发射。
并行无线信道最好也在带内但也可能在带外在上行链路方向上发向代码转换器43一个指示，指示它开始代码转换。代码转换器43开始代码转换并通过由MSC 60中的转换器62上的联接和MSC间的链路联接到MSC 50中的三方电路上的地面电路49开始给MSC 60发送PCM语音。此时，移动台80与PSTN之间的通信事务处理由来自BTS23、代码转换器43和BSC 40的第二、并行通信事务处理来支持。
当代码转换器43接收无线信道已开始给移动台80发射的带内指示时，代码转换器43给BSC 40提供一个适当的指示。然后，BSC 40给MSC 60发送切换完成消息，和从BSC间的电路中断开联接到BSC30中的代码转换器33的通信链路来释放原始通信链路和相关联无线信道。在从BSC 40收到切换完成消息后，MSC 60也由MSC间链路给MSC 50发送相应的消息。MSC 50利用适当的MSC-BSC信令通知BSC 30它能释放形式上支持第一通信事务处理的通信链路，MSC 50也中断此三方联接并在PSTN中继线66和MSC间的中继线65之间进行双向联接。
参看图3G，与BSC 30中的代码转换器33相关联的原始通信事务处理和所要求的通信资源已经被释放，也释放把通信链路联到BSC 30中的代码转换器33的BSC间的电路。由于把BSC 30的代码转换器33联接到MSC 50的地面电路39也被释放，因而导致通信资源的释放。于是，通信控制切换以对通信系统用户的最小的破坏程度在服务于通信网孔的代码转换器之间实现了。
上述的本发明最佳实施例只是本发明的宽范围的教导的示例。可以理解本发明提供通信资源的有效使用而不过多破坏已提供给通信系统使用的服务。本发明的许多附加的特点和优点将会从所附的权利要求书所确定的合理范围中看到。

Claims (4)

1.一种通信系统，其特征在于，包括：
一个基站，其内含有与移动通信单元相通信的射频电路系统；
一个第一代码转换器，与第一基站控制器相关；
一个第二代码转换器，与第二基站控制器相关；
一个第一移动转换器，耦联到所述的第一和第二代码转换器；和
一个转换器，将所述的基站经由包括所述的第二基站控制器和所述的第一代码转换器的第一通信路径耦联到所述的移动转换器，和经由包括所述的第二代码转换器的第二通信路径耦联到所述的移动转换器。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，还包括一个第二移动转换器，所述的第二移动转换器耦连到所述的第一移动转换器，所述的第二通信路径包括所述的第二移动转换器。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，在所述的第一通信路径上的信号是一种激活信号，而在所述的第二通信路径上的信号是一种静噪信号。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述的第一信号路径还包括一条从所述的基站到所述的移动通信单元的通信信道。
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