專利名稱：碼分多址蜂窩無線系統(tǒng)中過區(qū)切換的方法和移動站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在碼分多址(CDMA)蜂窩無線系統(tǒng)中進行過區(qū)切換的方法，該方法包括在每個網(wǎng)孔中至少一個基站與該網(wǎng)孔中移動站相連接，所述的連接包括一個業(yè)務信道和一個或多個控制信道，其中基站的發(fā)送并不相互同步，在所述方法中，一個移動站在已經(jīng)與兩個或多個基站建立一個同時的連接并同時進行過區(qū)切換以后，使用相同的擴展碼向所述的基站發(fā)送，并且其中由該基站接收的信號在一個基站控制器或類似的裝置中進行組合。
CDMA是一種多址方法，它基于擴頻技術(shù)，除了現(xiàn)有的頻分多址(FDMA)和時分多址(TDMA)方法之外，它一直僅應用在蜂窩無線系統(tǒng)中。CDMA具有超過現(xiàn)有方法的幾個優(yōu)點，例如，頻率規(guī)劃的頻譜有效性和簡單性。
在CDMA中，每個信號都由一個單獨的偽隨機序列組成，該偽隨機序列對基頻進行調(diào)制，同時擴展該數(shù)據(jù)信號的頻帶。幾個系統(tǒng)用戶的數(shù)據(jù)信號在同一頻帶上被同時發(fā)送。用戶們根據(jù)被稱作“擴展碼”的偽隨機序列彼此區(qū)分開。設在接收機中的相關(guān)器與所需要的信號同步，它們根據(jù)擴展碼進行識別并使該信號的頻帶恢復到其原來的帶寬。在理想的情況下，到達接收機的并含有錯誤擴展碼的信號不相關(guān)，但會保持其寬的頻帶并在接收機中呈現(xiàn)噪聲。由該系統(tǒng)使用的擴展碼最好選擇得使它們相互正交，也即它們彼此互不相關(guān)。
在一個典型的蜂窩無線環(huán)境中，一個基站與一個移動站之間的信號沿發(fā)射機和接收機之間的幾條路徑傳播。這種多徑傳播主要是因信號從周圍表面反射造成的。因沿不同路徑傳播的信號具有不同傳輸延遲，故它們到達接收機的時間不同。
在CDMA系統(tǒng)中通常使用的接收機是一種所謂的“瑞克接收機”(rake receicer)，它由一個或多個瑞克分支(即相關(guān)器)組成。各瑞克分支都是獨立的接收單元，每個單元的功能是組合和解調(diào)一個多徑傳播的接收信號分量。瑞克分支的實現(xiàn)在“現(xiàn)代通信和擴頻”(作者是G.Cooper和C.McCiGllem，McGraw—Hill，紐約，1986，Chapter12)中進行了詳細描述。除了用來準備接收信號的各瑞克分支以外，一個CDMA接收機典型地包括至少一個分離搜索器分支，其功能是搜索由所需擴展碼發(fā)送的信號中的不同信號分量和檢測它們的相位?？梢允姑總€瑞克分支與一個已沿一單獨通路傳播的信號分量相關(guān)，并且每個信號分量以不同的延遲到達該接收機。各瑞克分支通過給予該相關(guān)器有關(guān)所需擴展碼及其相位的信息，而被控制。因各信號分量沿單獨的通路傳播，故它們也經(jīng)常獨立地衰減。在一個常規(guī)的CDMA接收機中，幾個相關(guān)器的信號最好被組合，這樣，盡管沿該無線通路的多徑傳播仍能獲得高質(zhì)量的信號。
本發(fā)明涉及在CDMA無線網(wǎng)中進行的過區(qū)切換。特別涉及一種所謂的“軟過區(qū)切換”，它涉及一個移動站從一個基站到另一個基站的轉(zhuǎn)換，以在傳輸期間該移動站同時與這兩個基站通信。因一個CDMA網(wǎng)的功率控制是不穩(wěn)定的，如果采用與其他系統(tǒng)(例如，GMS和NMT系統(tǒng))相同的方式進行過區(qū)切換，在這些系統(tǒng)中在與新基站的新連接建立之前，與前一基站的連接被切斷(硬過區(qū)切換)，故在CDMA中使用軟過區(qū)切換。
在公知的CDMA無線通信系統(tǒng)中，實行軟過區(qū)切換，以便兩個(或多個)基站確切地把相同的信號發(fā)送給所考慮的移動臺。該信號包括一個業(yè)務信道和相同的信令，并且在每個基站中與相同的擴展碼相乘。這些已沿不同通路傳播的信號在該移動臺通過該瑞克接收機的不同分支接收，并在一個分集組合器中被組合。該瑞克接收機僅能夠容易地組合那些具有大約20微秒延遲差到達的信號。因此，各基站必須具有一個準確的公用的基準時鐘，即它們必須彼此精確地同步，以使它們按照信號以一足夠小的時間差到達移動站接收機的方式對它們的傳輸進行定時。
各基站彼此間同步增加了系統(tǒng)建造中的費用。各基站必須具有某種精確的基準信號，以該基準信號為基礎(chǔ)它們才能保持同步。例如一個從陸地或衛(wèi)星無線導航系統(tǒng)接收的信號能夠作為這樣一種基準信號。除了該基準信號以外，相當不定的傳輸延遲(通常持續(xù)幾個微秒)的補償使得在該基站中需要緩沖這一事實也使得費用增加。
本發(fā)明的目的是使應用軟過區(qū)切換并無需各基站同步成為可能。這樣，可以使用比過去低的費用實現(xiàn)CDMA蜂窩無線網(wǎng)。
實現(xiàn)該目的是利用了上述的一種方法，該方法的特征在于，與移動站同時通信的多個基站使用各自不同的擴展碼向該移動站發(fā)送，其中該移動站利用與其他單元無關(guān)的一個不同的瑞克接收單元接收、解調(diào)和組合每個用不同擴展碼發(fā)送的信號，每個接收單元利用來自正接收的基站的信號進行同步，并且其中該移動站組合已經(jīng)由各基站接收并由不同瑞克接收單元組合的信號。
本發(fā)明進一步涉及一個在CDMA系統(tǒng)中使用的移動站，所述系統(tǒng)每個網(wǎng)孔中至少一個基站，該基站與該網(wǎng)孔中各移動站連接，其中各基站的發(fā)送并不相互同步，在所述移動站中的接收機利用瑞克技術(shù)來實現(xiàn)。一個瑞克接收單元包括一個控制單元和多個相關(guān)器(其輸入是被接收的信號)，以及用于組合由不同分支接收的信號的裝置。所述移動站包括用于調(diào)整發(fā)射功率的裝置。本發(fā)明的移動站，其特征在于該移動站包括至少兩個獨立的瑞克接收單元，和用于對自接收單元的輸出提供的信號進行組合的裝置。每個瑞克接收單元能夠用從不同基站提供的信號進行同步，并能接收、解調(diào)和組合所述的信號。
在按照本發(fā)明所做的一個過區(qū)切換中，與該移動站通信的各基站向該移動站發(fā)送由一擴展碼相乘的相同的業(yè)務信道信息，該擴展碼對于每個基站是不同的。按照本發(fā)明，該移動站包括幾個獨立的瑞克接收單元，其中每個接收單元含有可能的幾個相關(guān)器分支。各瑞克接收單元獨立地與來自不同基站的信號保持同步。這樣，由不同基站提供的信號間的延遲差減小到大約5毫秒。即使各基站彼此不同步，也能容易地達到這一結(jié)果。
下面將參照附圖并參照實例對本發(fā)明作更詳細地描述。


圖1示出能夠應用本發(fā)明的方法的蜂窩網(wǎng)部分的示意圖；圖2示出移動站在兩網(wǎng)孔間正進行過區(qū)切換的狀態(tài)；圖3示出按照本發(fā)明的一個移動站的結(jié)構(gòu)圖4示出瑞克接收單元的結(jié)構(gòu)。
圖1示出CDMA蜂窩無線通信系統(tǒng)的部分的示意圖。兩個基站BTS1和BTS2由數(shù)字傳輸鏈路與基站控制器BSC相連接?；綛TS1的覆蓋區(qū)形成了一個典型的無線網(wǎng)孔。兩基站并不彼此同步。該基站控制器與該蜂窩網(wǎng)的其他部分以及固定網(wǎng)進行通信。
在圖2所示的狀態(tài)圖中，移動站MS已建立了與服務于不同網(wǎng)孔的基站BTS1和BTS2的連接，以用于過區(qū)切換的目的。下面將通過舉例對本發(fā)明進行描述，然而，本發(fā)明并不限于圖2所示兩個基站的情況。
該移動站通過使用已分配的擴展碼發(fā)送它自己的信號21a和21b。與該移動站通信的兩基站彼此無關(guān)地接收和解調(diào)該相同的信號。每個基站將它們接收的信號傳送到基站控制器BSC，該BSC有選擇性地接收更好的信號用于進一步傳輸。這種更好信號的選擇能通過公知的方法實現(xiàn)，例如通過逐幀的方式，即根據(jù)由各基站發(fā)送的各幀，該基站控制器總是選擇一個接收到的具有最好質(zhì)量的信號。例如，信號功率或比特差錯率可被用作質(zhì)量的標準。
每個基站從該基站控制器接收將發(fā)送給該移動站的有效負載信息。兩個基站使用它們自己的擴展碼并且彼此無關(guān)地向該移動站發(fā)送它們的信號22a和22b。在本例中，該移動站的接收機包括兩個相互獨立的瑞克接收單元。該移動臺的結(jié)構(gòu)將在下面作更詳細地討論。該移動臺通過分開的瑞克接收單元接收由兩基站發(fā)送的每個信號，該瑞克接收單元彼此獨立地起作用。每個瑞克接收單元與其正接收的信號同步，因而這些單元可以彼此不同步。由各瑞克接收單元接收的信號最好在揚聲器之前被組合。這種組合可以用已知的各種方法實現(xiàn)。在每一瞬時，例如一個具有更好質(zhì)量的信號能被選擇。信號的質(zhì)量可以通過例如信號功率或比特差錯率的方式來進行監(jiān)視。組合后的信號被D/A變換并提供給揚聲器。
在按照本發(fā)明的方法中，該移動站具有兩個分開的經(jīng)不同基站到達該網(wǎng)絡的獨立的鏈路。兩個連接的控制例如功率控制信令，被彼此獨立地執(zhí)行，也即即使在該業(yè)務信道中的例如話音信號的有效負載信息對于兩個連接是相同的，但控制信道中的信息在兩個連接之間是不同的。由于經(jīng)兩連接傳送的信號是不同的，所以對于從兩基站到該移動站的不同連接必須使用不同的擴展碼。如果兩擴展碼是一樣的，則兩個連接會彼此干擾。
實際上，兩個連接必須有一個較高等級的控制，如果必要，它建立一個鏈路，而當不再需要時將其另一鏈路斷開。這種控制與在一同步CDMA蜂窩無線通信系統(tǒng)中使用一公知方法進行的軟過區(qū)切換時所執(zhí)行的控制方式相同。
圖3示出本發(fā)明的移動站的簡化結(jié)構(gòu)。在該移動站的發(fā)信機30中，來自送話器的信號經(jīng)話音編碼器33提供給信道編碼器34，然后在方框35中該信號與擴展碼相乘。再后，該信號經(jīng)RF(射頻)部分36和放大器37被提供給天線38。
在該移動站的收信機31中，由天線38接收的信號經(jīng)RF部分后提供給A/D(模/數(shù))變換器44。從那里該信號被提供到瑞克接收單元41和42，它們用各自的擴展碼單獨地乘以所接收的信號和對該信號解調(diào)。
圖4示出一個瑞克接收單元的結(jié)構(gòu)。每個瑞克接收單元可以包括幾個瑞克相關(guān)器分支51a至51c和一個搜索器分支50。此外，該單元包括用于便于組合和解調(diào)不同分支的信號的裝置52，和用于控制該接收單元的內(nèi)部功能的裝置53。
該移動站還包括裝置40，來自各瑞克接收單元的信號被提供給它，并且這些信號最好在該裝置中被組合。這可通過例如在每一瞬時選擇一更好的幀，或通過某些其他公知的方法來實現(xiàn)。組合并的信號提供給揚聲器39。
各瑞克接收單元還輸出功率控制信號，該信號被提供給功率控制裝置43。與該移動站通信的每個基站經(jīng)其自己的連接向該移動站發(fā)送其自己的功率控制命令。該功率控制裝置從給定的功率控制命令中選擇在每一狀態(tài)中適合的命令，并控制該發(fā)信機30的放大器37。從給定的命令中有可能選擇一個使該移動站具有最低發(fā)射功率的命令，以保持整個蜂窩網(wǎng)穩(wěn)定的功率控制。
該移動站還包括用于控制前述各單元的裝置46。
盡管上面參照附圖和實例對本發(fā)明進行了描述，但很清楚，本發(fā)明并不僅限于此，在所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，可以多種方法對本發(fā)明進行改進。
權(quán)利要求
1. 一種在碼分多址(CDMA)蜂窩無線通信系統(tǒng)中進行過區(qū)切換的方法，該系統(tǒng)包括在每個網(wǎng)孔中至少一個與該網(wǎng)孔中各移動站(MS)連接的基站(BTS1、BTS2)，所述的連接包括一個業(yè)務信道和一個或多個控制信道，其中各基站的發(fā)送并不相互同步，其中，一個移動站在已經(jīng)與兩個或多個基站建立一個同時連接以后，在進行過區(qū)切換時，使用相同的擴展碼向所述的基站發(fā)送，和其中由該基站接收的信號在一個基站控制器(BSC)或類似的裝置中被組合，其特征在于與移動站(MS)同時通信的基站(BTS1、BTS2)使用各自的不同的擴展碼向該移動站發(fā)送，和其中該移動站利用與其他單元無關(guān)的一個不同的瑞克接收單元接收、解調(diào)和組合每個用不同擴展碼發(fā)送的信號，每個接收單元利用來自其正接收基站的信號進行同步，及其中該移動站組合其從各基站接收并由不同瑞克接收單元組合的信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，由各基站(BTS1、BTS2)發(fā)送給移動臺(MS)的信號中的業(yè)務信道的容量對于每個連接是相同的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，由各基站(BTS1、BTS2)發(fā)送給移動臺(MS)的信號中的控制信道的容量對于每個連接是不同的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，由各基站(BTS1、BTS2)發(fā)送給移動臺(MS)的信號中的同步差不大于5毫秒。
5. 一種在CDMA系統(tǒng)中使用的移動站，所述系統(tǒng)包括在每個網(wǎng)孔中至少一個與該網(wǎng)孔中各移動站(MS)連接的基站(BTS1、BTS2)，其中各基站的發(fā)送并不相互同步，在所述移動站中的接收機通過瑞克技術(shù)來實現(xiàn)，一個瑞克接收單元包括一個控制單元(53)和其輸入為被接收信號的多個相關(guān)器(51a至51c)，以及用于合并由不同分支接收的信號的裝置(52)，所述移動站包括用于調(diào)整發(fā)射功率的裝置(37)，其特征在于，該移動站包括至少兩個獨立的瑞克接收單元(41、42)，每個瑞克接收單元能夠用從一不同基站提供的信號進行同步，并能接收、解調(diào)和組合所述的信號，和用于對自接收單元的輸出提供的信號進行組合的裝置(40)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的移動站，其特征在于，該移動站包括用于根據(jù)由各接收單元接收的控制命令選擇所需發(fā)送功率的裝置(43)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的移動站，其特征在于，按照由各接收單元接收的將給出最低發(fā)送功率的控制命令選擇所需的發(fā)送功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在碼分多址(CDMA)蜂窩無線通信系統(tǒng)中進行過區(qū)切換的移動站和方法，該系統(tǒng)包括在每個網(wǎng)孔中至少一個與該網(wǎng)孔中各移動站(MS)連接的基站(BTS1、BTS2)，所述的連接包括一個業(yè)務信道和一個或多個控制信道，其中各基站的發(fā)送并不相互同步，在所述方法中，一個移動站在已經(jīng)與兩個或多個基站(BTS1、BTS2)建立一個同時的連接以后在進行過區(qū)切換時，使用相同的擴展碼向所述的基站發(fā)送，并且其中由該基站接收的信號在一個基站控制器(BSC)或類似的裝置中被組合。按照該方法，與移動站(MS)同時通信的基站(BTS1、BTS2)每個使用一不同的擴展碼向該移動站發(fā)送，其中該移動站通過與其他單元無關(guān)的一個不同的瑞克接收單元接收、解調(diào)和組合每個用不同擴展碼發(fā)送的信號，每個接收單元利用來自正接收的基站的信號進行同步，并且其中該移動站組合其從各基站接收并由不同瑞克接收單元解調(diào)的信號。
文檔編號H04B1/707GK1116033SQ94190801
公開日1996年1月31日 申請日期1994年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月20日
發(fā)明者皮特里·喬爾瑪, 里斯托·尤拉 申請人:諾基亞電信公司