專利名稱：為蜂窩系統(tǒng)中的移動站建立搜索窗口尺寸的方法
本申請參考于1998年6月25日在韓國工業(yè)產(chǎn)權(quán)局(Korean IndustrialProperty Office)在先提交的、其相應轉(zhuǎn)讓系列號為1998-24069、題目為“為蜂窩系統(tǒng)中的移動站建立搜索窗口尺寸的方法”的申請，在此將之并入，并要求在35U.S.C§119下產(chǎn)生的所有利益。
本發(fā)明涉及在蜂窩系統(tǒng)中建立移動站的搜索窗口尺寸的方法，更具體地，涉及估算其中移動站搜索從蜂窩系統(tǒng)的基站收發(fā)信機(base transceiverstation，BTS)發(fā)送的導頻信號的搜索窗口尺寸的方法。
蜂窩移動通信系統(tǒng)將整個業(yè)務覆蓋劃分為多個無線BTS區(qū)域。一個BTS區(qū)域也稱為一個網(wǎng)孔，具有小業(yè)務覆蓋區(qū)。幾個BTS可以由移動交換中心(mobile switching center，MSC)集中控制，這就使得當用戶在網(wǎng)孔之間移動時彼此繼續(xù)通信成為可能。


圖1說明利用碼分多址(code division multiple access，CDMA)技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)。如圖1所述，蜂窩系統(tǒng)包括移動站(mobile station，MS)40，為它提供移動通信業(yè)務；基站收發(fā)信機(BTS)30、31，它給移動站40提供業(yè)務；基站控制器(base station controller，BSC)20，控制基站收發(fā)信機30、31；和移動交換中心(MSC)10，將基站控制器20連接到通用公共交換電話網(wǎng)(public switched telephone network，PSTN)11。移動交換中心10通過從歸屬位置寄存器(home location register，HLR)12和訪問位置寄存器(visitor location register，VLR)13獲得有關(guān)移動站40的信息來提供業(yè)務。
在按上述配置的CDMA系統(tǒng)中，從基站收發(fā)信機到移動站的鏈路被稱為前向鏈路，而從移動站到基站收發(fā)信機的鏈路被稱為反向鏈路。在基站收發(fā)信機的所有前向鏈路具有相同的偽隨機噪聲(pseudo-random noise，PN)序列時間偏移。PN偏移經(jīng)過作為一個前向信道的導頻信道，也被稱為導頻信號，來發(fā)送。導頻信號是個識別信號，它識別CDMA系統(tǒng)中的多個基站收發(fā)信機。
CDMA移動站總是監(jiān)視導頻信號，以便在前向信道獲得質(zhì)量好的信號。位于基站收發(fā)信機的業(yè)務覆蓋內(nèi)的移動站利用導頻信號同步。移動站從導頻信號可捕獲前向CDMA信道的定時和獲得相干解調(diào)的相位基準。
CDMA移動站可以同時與多個基站收發(fā)信機通信而區(qū)分代碼。以上功能描述了軟切換，其中搜索器用于在多個基站收發(fā)信機路徑中選擇最佳質(zhì)量信道。即，每個基站收發(fā)信機發(fā)送具有其自己PN偏移的導頻信號，使得移動站搜索從中接收最強導頻信號的定時單元。此步驟被稱為導頻信號捕獲。
移動站從基站收發(fā)信機接收導頻信號之后，基站收發(fā)信機繼續(xù)命令移動站從其它基站收發(fā)信機和利用每個基站收發(fā)信機的特定定時位置搜索發(fā)送的導頻信號。CDMA系統(tǒng)利用多個數(shù)字接收機來執(zhí)行傳輸分集方案以便通過多路徑反射從基站收發(fā)信機發(fā)送的信號。這種多個數(shù)字接收機被稱為手指(fingers)。
此時移動站具有定時間隔以便搜索導頻信號，而基站收發(fā)信機為移動站提供每個導頻信號的特定定時間隔，即經(jīng)過尋呼信道的窗口尺寸。當移動站初始連接到基站收發(fā)信機時，基站收發(fā)信機發(fā)送對應于每現(xiàn)用組/鄰居組/候選組/剩余組的每一組的搜索窗口給移動站。從基站收發(fā)信機發(fā)送的搜索窗口對于相應的基站收發(fā)信機來說是固定的。
移動站的搜索器在當前連接的多個導頻信號中連續(xù)地在搜索窗口之內(nèi)檢測最強的導頻信號，即PN偏移。如果搜索窗口太大，那么要花費太長的時間搜索最強導頻信號，而如果太小，則難以得到確切的搜索結(jié)果。因此，建立合適的搜索窗口尺寸是很重要的，以便在前向信道獲得好的質(zhì)量信號。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)建立搜索窗口尺寸的兩種方法是模型方法和測量方法。模型方法通過多路徑模型估算搜索窗口尺寸。但搜索窗口根據(jù)基于地域環(huán)境產(chǎn)生實際限制的多路徑模型而變化。
測量方法以這樣一種方法測量搜索窗口接收機通過對輸出的連續(xù)波的功率分布來測量延時擴散。這個方法比模型方法更可靠。但是，缺點是該方法沒有考慮移動站本身的特性。
美國專利號5726982題目為“CDMA接收機的人工的窗口尺寸中斷減少系統(tǒng)”，公開了用于通過事先建立窗口尺寸經(jīng)過CDMA系統(tǒng)的移動站捕獲PN序列的相位信息的方法。該方法建立每個現(xiàn)有/候選/鄰居/剩余組的搜索窗口中心，并通過增加從基站到搜索窗口中心提供的上/下限來建立搜索窗口。然而，那個方法的缺陷仍然是沒有考慮移動站的特性或?qū)嶋H無線形態(tài)(radiomorphology)的特性。
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供為在具有當前無線形態(tài)的蜂窩系統(tǒng)中的移動站建立搜索窗口尺寸的方法。根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施例，其中給移動站提供來自多個基站收發(fā)信機(BTS)的通信業(yè)務，該多個BTS的每個BTS具有固有導頻信號，移動站在時間軸的搜索窗口內(nèi)具有恒定時間間隔的每個搜索器位置上搜索導頻信號，該方法包括在每個搜索器位置求出相關(guān)能量值，利用該能量值，移動站的搜索器在預定第一搜索窗口內(nèi)的每個搜索器位置搜索從多個BTS接收的導頻信號，并輸出搜索結(jié)果；利用連接到移動站的診斷監(jiān)視器(diagnostic monitor，DM)收集從移動站搜索器輸出的搜索結(jié)果；和根據(jù)收集的搜索結(jié)果估算要用到當前無線形態(tài)的第二搜索窗口的尺寸，并對移動站使用第二搜索窗口尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，其中給移動站提供來自多個基站收發(fā)信機(BTS)的通信業(yè)務，和該多個BTS的每個BTS具有固有導頻信號，以及移動站在時間軸的搜索窗口內(nèi)具有恒定時間間隔的每個搜索器位置上搜索導頻信號，該方法包括在每個搜索器位置求出相關(guān)能量值，利用該能量值，移動站的搜索器在預定第一搜索窗口內(nèi)的每個搜索器位置搜索從多個BTS接收的導頻信號；利用連接到移動站的診斷監(jiān)視器(DM)從移動站的搜索器收集最大索引樣值，其中最大索引樣值包括表示來自第一搜索窗口中心的搜索位置地點(location)的信息，其中搜索器位置具有在第一搜索窗口內(nèi)的最高相關(guān)能量值；為收集的最大索引樣值建立置信度值p；為收集的最大索引樣值建立計算平均值m，和標準偏移σ；利用建立的置信度值p、計算的平均值m、和標準偏移σ計算收集的最大索引樣值的置信間隔，并利用計算的置信間隔估算要用到當前無線形態(tài)的第二搜索窗口的尺寸和對移動站使用估算的第二搜索窗口尺寸。
圖1是說明利用常規(guī)碼分多址(CDMA)技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)配置的方框圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的CDMA移動站的接收單元的方框圖；和圖3是說明用于根據(jù)本發(fā)明建立移動站搜索窗口尺寸的方法的流程圖。
在本發(fā)明中，移動站使用搜索器的搜索結(jié)果數(shù)據(jù)并從該數(shù)據(jù)中估算搜索窗口。
圖2說明用于本發(fā)明的CDMA移動站的接收單元的結(jié)構(gòu)。
在天線120接收的蜂窩無線信號輸入到接收單元130。該接收的信號輸入到多個數(shù)字接收機(手指)140、142、144和搜素器134中。三個數(shù)字接收機140、142、144和控制邏輯146構(gòu)成了解調(diào)多路徑信息的解調(diào)手指。該多路徑信息然后送入分集組合器150。組合的信號通過去交錯器152和解碼器154輸入到中央處理單元(CPU)160。CPU 160發(fā)送從解碼器154輸入的信號到聲碼器170以便將它輸出到數(shù)/摸(D/A)轉(zhuǎn)換器和揚聲器172。
由搜索器使用控制邏輯146的信息來搜索導頻信號。如果搜索器134完成搜索，則搜索結(jié)果信息輸出到CPU 160。CPU 160在存儲器190中存儲搜索結(jié)果。
如果移動站從一個或多個基站收發(fā)信機中接收導頻信號，則該移動站在具有在時間軸上的恒定時間間隔的每個搜索器的緩沖器中存儲接收的導頻信號。存儲在緩沖器中的導頻信號在每個搜索器位置由移動站的搜索器進行搜索。
也就是，搜索器通過比較存儲在緩沖器中的導頻信號的能量與預定的標準能量值，來找到在每個搜索器位置的相關(guān)能量值。搜索器將在每個搜索器位置找到的相關(guān)能量值彼此進行比較，并找到具有最強或最高相關(guān)能量值的搜索器位置。搜索結(jié)果存儲在存儲器190中。如果找到具有最強相關(guān)值的搜索器位置，則移動站在找到的搜索器位置上固定解調(diào)手指。
對于存儲在存儲器中的搜索結(jié)果信息，有最大索引(Search_Max_Index)和最大能量(Search_Max_Energy)。最大索引代表找到作為搜索結(jié)果的最強能量的搜索器位置，而最大能量代表檢測的能量值。最大索引被用于本發(fā)明中。
根據(jù)本發(fā)明的移動站通過參考從搜索器輸出的最大索引建立索引窗口。最大索引以1/2片(chip)為單位輸出，并代表對相應PN偏移，即定時單元τ具有最大能量的PN相位信息。因此，最大索引與本發(fā)明發(fā)現(xiàn)的搜索窗口密切相關(guān)。
最大索引是表示來自具有檢測的PN相位的第一搜索窗口中心的搜索器位置(即索引)單元的信息。如果最大索引小，則搜索窗口可能變的更小。相反，如果最大窗口大，則搜索位置可能需要變的更大，以便得到更確切的搜索結(jié)果。
例如，當從基站收發(fā)信機接收的現(xiàn)有組的搜索窗口是±14片并且在移動站建立的存儲器容量是±12片時，搜索窗口中心是0(零)。此時，因為移動站最大允許搜索窗口是1/2片，所以搜索器以1/2片為單位輸出在±12片范圍內(nèi)檢測的PN相位。
本發(fā)明使用置信度定義，以從最大索引信息中估算搜索窗口，因為根據(jù)自相關(guān)特性的正交，PN序列代表對數(shù)正態(tài)分布。
圖3表示說明根據(jù)本發(fā)明建立移動站搜索窗口尺寸的方法的流程圖。如圖3所示，該方法包括在步驟210記錄(即收集)搜索數(shù)據(jù)，在步驟220從記錄(收集)的數(shù)據(jù)中建立最大索引置信度，在步驟230計算最大索引的平均值，在步驟240計算最大索引的置信間隔，和在步驟250從計算的置信間隔中建立搜索窗口。
下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
用戶將診斷監(jiān)視器(DM)連接到移動站并在步驟210通過診斷監(jiān)視器重復地從移動站獲得記錄的搜索結(jié)果數(shù)據(jù)，特別是最大索引樣值。診斷監(jiān)視器在步驟220從記錄的最大索引樣值中建立希望的置信度p。
這里，置信度代表在特定間隔中的樣值平均概率，特定間隔被稱為置信間隔，這在統(tǒng)計領(lǐng)域是眾所周知的。本發(fā)明的一個目的是找到一個間隔，使得數(shù)據(jù)樣值為密的概率較高。因此，本發(fā)明建立必要的置信度并確定相應的置信間隔為搜索窗口。
現(xiàn)在將按如下描述從建立的置信度中建立置信間隔即搜索窗口的方法。
當樣值形成對數(shù)正態(tài)分布時，利用以下等式能夠表示預定置信度p。1-2Q(k)=p=P[-k≤x-mσ≤k]]]>＝P[m-kσ≤x≤m+kσ]這里，Q(k)是Q函數(shù)，大致表示為Q(k)=12π∫k∞e-x2/2dx]]>其中k是根據(jù)最大索引樣值N的改變而改變的變量。
一旦確定了k，就在步驟230求出最大索引樣值的平均值m和求出標準偏移σ。然后可以利用m和σ求出最大索引樣值的統(tǒng)計分布。
接著，在步驟240，利用考慮N、最大索引樣值x的以下等式2來計算最大索引樣值平均的數(shù)據(jù)的置信度。m-kσ≤x≤m+kσ最大索引m的樣值平均具有正或負值，所以應該考慮為一個絕對值?？紤]到最大索引樣值首先從建立的窗口中心分開的概率，最大索引樣值的最大偏移S′是根據(jù)置信度建立的。因此，通過增加最大偏移S′到兩倍求出最后的搜索窗口S，其中最大偏移具有最大索引樣值從搜索窗口中心分開的量。
也就是，在步驟250經(jīng)過如上計算的置信間隔利用以下等式3估算搜索窗口。S′＝|m|+MAX(|m-kσ|，|m+kσ|)S＝S′如上所述，本發(fā)明能夠從移動站輸出的搜索結(jié)果中建立置信間隔并估算搜索窗口。因此，能夠充分考慮移動站的特性和/或當前無線形態(tài)，并應付可變的無線形態(tài)。
本發(fā)明直接從移動站的搜索器中收集有關(guān)的數(shù)據(jù)并進行分析以便估算搜索窗口。因此，有可能建立每個無線形態(tài)的搜索窗口。也有可能通過適當?shù)乃阉鞔翱诮柚诮档鸵苿诱具^載和借助于增加獲得導頻信號所需的平均獲取時間和借助于增加檢測可能性來改善呼叫質(zhì)量。
雖然參照確定的優(yōu)選實施例表示和說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到可以進行形式和細節(jié)上的各種變化而不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范疇。
權(quán)利要求
1.一種在具有當前無線形態(tài)的蜂窩系統(tǒng)中的移動站建立搜索窗口尺寸的方法，給所述移動站提供來自多個基站收發(fā)信機(BTS)的通信業(yè)務，所述多個基站收發(fā)信機(BTS)的每個基站收發(fā)信機具有固有導頻信號，所述移動站在時間軸的搜索窗口內(nèi)具有恒定時間間隔的每個搜索器位置上搜索所述導頻信號，所述方法包括步驟在每個搜索器位置求出相關(guān)能量值，利用該能量值，所述移動站內(nèi)的搜索器在預定第一搜索窗口內(nèi)的每個搜索器位置搜索從所述多個BTS接收的導頻信號，并輸出搜索結(jié)果；利用連接到所述移動站的診斷監(jiān)視器(DM)收集從所述移動站的所述搜索器輸出的搜索結(jié)果；和根據(jù)收集的搜索結(jié)果估算要用到當前無線形態(tài)的第二搜索窗口的尺寸，并對所述移動站使用第二搜索窗口尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中收集所述搜索結(jié)果的所述步驟重復地收集最大索引樣值，所述最大索引樣值包括表示來自第一搜索窗口的中心的特定搜索器位置的單元的信息，其中特定搜索器位置在第一搜索窗口內(nèi)具有最高相關(guān)能量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中估算所述第二搜索窗口的尺寸并對所述移動站使用第二搜索窗口尺寸的步驟包含以下步驟考慮收集的最大索引樣值的分布，以便從來自所述第一搜索窗口中心的最大索引樣值中找到最大可允許的偏移值；和通過增加最大可允許偏移到兩倍和對所述移動站使用第二搜索窗口來找到第二搜索窗口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中考慮收集的最大索引樣值的分布以便找到最大可允許的偏移的所述步驟包含以下步驟將收集的最大索引樣值的分布轉(zhuǎn)換為對數(shù)正態(tài)分布；對轉(zhuǎn)換為對數(shù)正態(tài)分布的最大索引樣值建立一個可允許的置信度值；從建立的可允許的置信度值中找到最大索引樣值的置信間隔；和從找到的置信間隔中求出最大可允許的偏移。
5.一種在具有當前無線形態(tài)的蜂窩系統(tǒng)中建立移動站搜索窗口的方法，給所述移動站提供來自多個基站收發(fā)信機(BTS)的通信業(yè)務，所述多個BTS的每個BTS具有固有導頻信號，所述移動站在時間軸的搜索窗口內(nèi)具有恒定時間間隔的每個搜索器位置上搜索所述導頻信號，所述方法包括步驟在每個搜索器位置求出相關(guān)能量值，利用該能量值，所述移動站的搜索器在預定第一搜索窗口內(nèi)的每個搜索器位置搜索從所述多個BTS接收的導頻信號；利用連接到移動站的診斷監(jiān)視器(DM)從所述移動站的所述搜索器收集最大索引樣值，所述最大索引樣值包括表示來自第一搜索窗口中心的搜索器位置單元的信息，搜索器位置具有在第一搜索窗口內(nèi)的最高相關(guān)能量值；為收集的最大索引樣值建立置信度值p；計算收集的最大索引樣值的平均值m和標準偏移σ；利用建立的置信度值p、計算的平均值m和標準偏移σ，計算收集的最大索引樣值的置信間隔，和利用計算的置信間隔估算要用到當前無線形態(tài)的第二搜索窗口的尺寸，并應用估算的第二搜索窗口尺寸到所述移動站。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中計算所述置信間隔的所述步驟包括步驟將收集的最大索引樣值的分布轉(zhuǎn)換為正態(tài)的對數(shù)正態(tài)分布；求出滿足1-2Q(k)＝p的k值，其中Q(k)是任意變量k的Q函數(shù)；和根據(jù)m，k和σ值確定一個間隔作為所述置信間隔，所述間隔大于或等于m-kσ值并小于或等于m+kσ值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中估算第二搜索窗口的尺寸并應用估算的第二搜索窗口尺寸到所述移動站的所述步驟包含以下步驟根據(jù)確定的置信間隔從來自所述第一搜索窗口中心的最大索引樣值中求出最大偏移值；和通過增加最大偏移值到兩倍求出所述第二搜索窗口尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中求出最大偏移值的所述步驟確定S′值作為最大偏移值，所述S′值由S′＝|m|+MAX(|m-kσ|，|m+kσ|)來確定。
全文摘要
一種為蜂窩系統(tǒng)中的移動站建立搜索窗口尺寸的方法,為移動站搜索基站收發(fā)信機的導頻信號,收集移動站輸出的最大索引信息,最大索引是在預定窗口尺寸內(nèi)檢測最強信號的索引號。對最大索引建立置信度并計算平均值,由此計算最大索引的置信間隔。從置信間隔計算加在搜索窗口的最大偏移,通過增加最大偏移到兩倍估算加在當前無線形態(tài)的搜索窗口。通過用從移動站收集的搜索結(jié)果數(shù)據(jù)估算搜索窗口,本發(fā)明可適合移動站的特性和蜂窩系統(tǒng)的無線形態(tài)。
文檔編號H03D3/24GK1248137SQ9911096
公開日2000年3月22日 申請日期1999年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月25日
發(fā)明者邊城一 申請人:三星電子株式會社