在基站之間利用不同頻率的碼分多址蜂窩網切換方法
2023-06-23 07:37:56 3
專利名稱：在基站之間利用不同頻率的碼分多址蜂窩網切換方法
技術領域：
本發明一般地涉及蜂窩通信網，特別是涉及一種用於碼分多址(CDMA)蜂窩通信網的切換方法，當所述切換發生時，移動臺利用不同於一第二基站的頻率與一第一基站進行通信。
日本公開專利說明書Hei-8-149551公開了一種用於CDMA蜂窩通信系統的切換技術，其提出了一個與做出切換嘗試要從一第一基站切換到其頻率與該第一基站不同的第二基站的移動臺相關的問題。然而，該現有技術需要在各基站與一控制站之間進行大量的數據交換。如果切換頻繁發生，需要在所述基站和控制站之間提供高速傳輸媒體以使控制業務不致對正常通信業務產生不利影響。此外，在切換期間，各移動臺需要發送前置序列作為一測試信號，該測試信號具有這樣一個強度，即周圍基站能夠接收和確定它們的場強。所述測試信號的發送將消耗移動臺的電池，使電池的使用壽命縮短。
因而，本發明的一個目的是提供一種用於CDMA蜂窩通信網的切換方法，該方法防止了切換操作對正常通信業務產生不利影響。
根據本發明，其提供一種用於CDMA蜂窩通信網的切換方法，其中多個基站與一控制站連接並共享一第一公共頻率，和其中一第一基站除了具有所述公共頻率外還具有一第二頻率。根據本發明的切換方法，一移動臺當其與第一基站建立了連接時經所述第二頻率從該第一基站接收一個導頻信號，當該導頻信號的場強低於一預定閾值時其發送一第一切換請求消息。第一基站接收第一切換請求消息，並返回一個改變頻率命令消息給該移動臺。該移動臺響應來自第一基站的改變頻率命令消息轉換到所述公共頻率和經該公共頻率從一個以上的基站接收導頻信號，並發送一個包含導頻信號場強表的第二切換請求消息。一旦從移動臺接收到第二切換請求消息，第一基站對包含在接收消息中的場強表進行檢索，並向該移動臺返回一個切換命令消息，如果找到一個適於切換的第二基站則向控制站返回一個連接建立命令消息。所述控制站響應來自第一基站的連接建立命令消息，命令第二基站建立一到達所述移動臺的連接。該移動臺響應來自第一基站的切換命令消息，命令第二基站向控制站發送一連接建立完成消息，所述控制站響應該消息，命令第一基站清除與所述移動臺的連接。
下面將參考附圖對本發明做更詳細的描述。
圖1是本發明的一個CDMA蜂窩移動通信網的框圖；圖2是現有技術切換過程的時間序列圖，該切換發生時基站之間使用了不同的頻率；圖3是一移動臺的切換操作流程圖；圖4是一基站的切換操作流程圖；圖5是一控制站的切換操作流程圖；和圖6是本發明的切換過程的時間序列圖。
參考圖1，其示意性地示出了本發明的一個CDMA蜂窩移動通信網。提供有基站1至4，其中基站1至3通過陸地線路與一個控制站5連接，而基站4連接到另一個控制站6。兩個控制站都連接到一個公共交換電話網7。它們還通過一個專用通信鏈路相互連接以便切換期間進行通信。
假設，與其他基站相比基站1覆蓋了一個人口稠密地區，因此其被分配有兩個頻率，頻率之一為一公共頻率，其由僅被分配了該公共頻率的其他基站所共享。
當一移動臺10四周移動並產生一適合切換的條件時，無線通信可以在移動臺與各基站之間進行。移動臺10不斷測量從周圍基站發送的導頻信號的場強以產生一個場強表。這些導頻信號在彼此獨佔的時間以每個分配的頻率按有規律的間隔發送，以便每個頻率的導頻信號彼此不相互重疊。每個導頻信號包括發送基站的識別號碼和系統數據。當移動臺10建立一個通信時，其檢索所述場強表，確定基站1(例如)正發送最強的信號，並從該基站的導頻信號中接收系統數據。利用該系統數據，移動臺10使其自身與一特定頻率和一特定信道同步，並經該同步信道開始與基站1進行通信。當來自當前正進行通信之基站的導頻信號的場強低於一預定閾值時，移動臺10利用場強數據連同該移動識別號碼形成一個切換請求消息，並把該切換請求消息發送到當前的基站。
如果移動臺10當前使用的頻率與所述公共頻率不同，則與該切換相關的過程將與CDMA系統特有的通常的＂軟＂切換不同。在這種情況中，切換過程是處在不同的頻率之間。
在對本發明進行詳細描述之前，參考圖2所示的時間序列圖對圖1的CDMA網絡中現有技術的＂不同頻率＂切換過程進行一下描述可能是有用的。
當來自該基站的導頻信號的場強低於閾值時，移動臺10向該基站1發送一個切換請求消息，基站1把該切換請求消息移交到控制站5。控制站5對移動臺的場強數據進行分析，沒找到用於切換的合適基站，因為除了基站1的各基站所使用的頻率是與移動臺10的當前頻率不同的公共頻率。控制站5隨後向基站1返回一個切換響應以使其命令移動臺10以公共頻率返回一個包含一前置序列的第二切換請求消息。緊跟著該切換響應的發送，控制站5向基站2和3發送一個連接建立命令消息，以使它們建立到達移動臺10的無線鏈路。與此同時，控制站5向控制站6發送一個切換指示信號，以向基站4發送一個連接建立命令消息。
響應來自基站1的切換響應，移動臺10使其自身與公共頻率同步並發送一個包含其識別號碼和一前置序列的第二切換請求消息。所有基站都接收到該第二切換請求消息。每個基站對各自的前置序列進行測量，並把其發送到相關的控制站。控制站5和6交換它們接收到的場強數據。如果控制站5找到基站2(例如)為發送最強信號的基站，則它控制並發送一個切換命令消息給當前基站1，指示基站2是用於切換操作的目標基站。基站1把該命令消息中轉到移動臺10，以便後者知道基站2是下一基站。此時，移動臺10向基站2發送一個切換完成消息。基站2響應該切換完成消息向控制站5發送一個連接完成消息，指示在移動臺10和基站2之間建立了一個無線鏈路。一旦接收到該連接完成消息，控制站5命令基站1和3清除它們與該移動臺的連接，並指示控制站6以清除基站4與該移動臺的連接。
可以看到，在現有技術中，有大量的控制數據要在基站和控制站之間進行交換。當切換操作頻繁執行時，這將對基站和控制站之間的正常業務產生不利影響。此外，在切換期間，各移動臺需要發送前置序列作為一測試信號。該測試信號具有這樣一個強度，即周圍基站能夠接收和確定它們的場強。所述測試信號的發送將消耗移動臺的電池，使電池的使用壽命縮短。
下面將參考圖3，4和5所示的流程圖對本發明進行描述。
圖3中，在切換程序開始之前，移動臺10在其處在與基站1通信時監視從基站1至4以一最初頻率順序發送的導頻信號，以確定它們的場強(步驟20)。如果該最初頻率不是所述公共頻率，移動臺10將僅接收一個導頻信號，即來自基站1的導頻信號並確定其場強。在步驟21，該移動臺把來自當前基站的導頻信號場強與一預定閾值電平比較。如果該場強的電平不低於所述閾值電平(步驟22)，該流程進到切換程序的末尾。如果其低於所述閾值電平，流程進到步驟23，發送一切換請求消息給基站1，並等待一命令消息(步驟24)。所述切換請求消息包括一個場強表和移動臺的識別(MS)碼。如果該移動臺當前沒有使用所述公共頻率，則場強表僅包含基站1的導頻信號的場強。
簡要地參考圖4，每個基站正監視著來自移動臺和相關控制站的信號(步驟30)。如果該移動臺正發送一個切換請求消息，則該當前基站將在步驟30接收該切換請求消息，並進到步驟31為適合切換的另一基站檢索包含在被接收消息中的場強表。如果在表中沒有找到這樣的一個基站(步驟32)，流程進到步驟33，返回一個改變頻率命令消息給請求的移動臺以等待另一個切換請求(步驟34)。上述情況是在移動臺當前沒有使用所述公共頻率時發生的。
參考圖3，所述移動臺在步驟24接收改變頻率命令消息，並進到步驟25以轉換到公共頻率。在步驟26，該移動臺監視來自基站1至4的導頻信號並確定它們的場強。因為所有的基站都使用該公共頻率，所以該移動臺接收來自所有基站的導頻信號並產生一個它們的場強表。流程從步驟26返回到步驟23以發送一個包括MS碼和場強表的第二切換請求消息和等待另一命令消息(步驟24)。
當該當前基站在步驟34接收到所述第二切換請求消息時(圖4)，它進到步驟35以確定一個發送其在接收的消息中具有最高場強的信號的另一基站。流程進到步驟36，在該步驟中，所述當前基站返回一個切換命令消息給所述移動臺，該消息包含該另一基站的BS碼和一個新信道碼。此外，其向相關的控制站發送一個連接建立命令消息以等待由此返回的一個連接清除命令消息(步驟37)。所述連接建立命令消息包含移動臺10的MS碼，新信道號碼和該另一基站的BS碼。
如果當嘗試切換時移動臺10正使用公共頻率，則場強表包含所有基站的有效數據。在這樣的情況下，在步驟32將會找到一個合適的基站，流程進到步驟36以返回一個切換命令消息給移動臺10。
如果從相關的控制站接收到一個清除命令消息，當前基站進到步驟38以清除移動臺10與該相關控制站之間的連接，和結束其切換程序。
圖3中，在步驟24，移動臺10正等待一個命令消息。該命令消息是從當前基站在步驟36返回的切換命令消息。移動臺10從步驟24進到步驟27，等待一預定周期，並在步驟28經由所述切換命令消息規定的新信道發送一個切換完成消息，以便由BS碼規定的另一基站能夠接收它。然後，移動臺10結束它的切換程序。
同時，每個控制站監視著從服務基站發送的信號以便在步驟50接收一個連接建立消息，如圖5所示。當該連接建立消息到達時，控制站進到步驟51，向由包含在該被接收消息中的BS碼規定的基站返回一個所接收消息的副本，以指示其建立一個到達移動臺10的無線鏈路和等待來自該被規定基站的一個連接建立完成消息(步驟52)。
如圖4所示，由BS碼規定的新基站接收來自相關控制站的連接建立命令消息(步驟39)，並進到步驟40，在移動臺10與該控制站之間建立一個新連接以便從該移動臺接收切換完成消息(步驟41)。當新基站從移動臺10接收到切換完成消息時，它向控制站發送一個連接建立完成消息(步驟42)和結束它的切換程序。
因而，在步驟52，當控制站從新基站接收到所述連接建立完成消息時，它向舊基站發送一個連接清除命令消息(步驟53)並結束其切換程序。
因而，當舊基站在步驟37接收到連接清除消息時，它清除掉移動臺10與控制站之間的連接(步驟38)，並結束其切換程序。
圖6以時序圖的形式示出了所述網的順序操作，其中假設基站1和2分別為舊基站和新基站，並假設移動臺10使用了一個與基站1至4之間共享的公共頻率不同的頻率。當來自基站1的導頻信號的場強低於閾值電平時，移動臺10發送一個第一切換請求消息(步驟22，23)。該請求消息在基站1被接收(步驟30)。基站1沒有找到一個用於切換的合適基站，向該移動臺返回一個改變頻率命令消息(步驟31--33)。一旦接收到該改變頻率命令消息(步驟24)，移動臺10轉換到公共頻率(步驟25)以確定經該公共頻率從所有基站接收的導頻信號的場強(步驟26)，並發送一個第二切換請求消息(步驟23)。
一旦接收到該第二切換請求消息(步驟34)，基站1利用所接收消息的場強數據確定基站2為一個新基站(步驟35)，並返回一個連接建立命令消息給控制站5。作為響應，控制站5指示基站2建立一個到移動臺10的連接(步驟50，51)。另一方面，移動臺10向基站2發送一個切換完成消息。一旦接收到該消息，新基站2向控制站5發送一個連接建立完成消息，以便後者指示舊基站1清除其與移動臺10的連接(步驟39--42)。如果在切換嘗試的瞬間使用了公共頻率，則初始切換請求消息包括所有基站的場強數據，基站1根據該接收的數據確定新基站和向移動臺發布一個切換命令消息，這樣就消除了對改變頻率命令消息和第二切換請求消息進行交換的需要。
可以看到，在本發明中，基站和一控制站之間的切換控制業務被大大地減少。
權利要求
1.一種用於碼分多址蜂窩通信網的切換方法，其中多個基站(1-3)共享一個第一公共頻率，所述多個基站的第一基站(1)具有除公共頻率外的一個第二頻率，所述多個基站連接到一個控制站(5)，該方法包括以下步驟A)當一移動臺(10)建立了與第一基站的連接時，在該移動臺(10)經第二頻率接收來自第一基站的一個導頻信號，和當該導頻信號的場強低於一預定閾值時，發送一個第一切換請求消息；B)在所述第一基站接收第一切換請求消息以便返回一個改變頻率命令消息給移動臺(10)；C)在所述移動臺接收來自第一基站的所述改變頻率命令消息，以便轉換到公共頻率和經該公共頻率接收來自一個以上基站的導頻信號，和發送一個包含各導頻信號的場強表的第二切換請求消息；D)在第一基站接收來自移動臺(10)的第二切換請求消息，對包含在所接收消息中的場強表進行檢索，如果找到一第二基站(2)適合用於切換，則向所述移動臺返回一個切換命令消息和向所述控制站返回一個連接建立命令消息；E)在所述控制站接收來自第一基站的連接建立命令消息，以指示第二基站建立一個與所述移動臺的連接；F)在所述移動臺，接收來自第一基站的切換命令消息以指示該第二基站向所述控制站發送一個連接建立完成消息；和G)在所述控制站，接收來自第二基站的連接建立完成消息以指示第一基站清除與所述移動臺的連接。
2.一種碼分多址蜂窩通信網，包括一個控制站(5)；與所述控制站(5)連接的多個基站(1-3)，其中所述多個基站共享一個第一公共頻率，所述多個基站的一個第一基站(1)具有除公共頻率外的一個第二頻率；和一個移動臺(10)，當該移動臺建立了與第一基站的連接時，經第二頻率接收來自第一基站的一個導頻信號，和當該導頻信號的場強低於一預定閾值時，發送一個第一切換請求消息；第一基站(1)響應來自所述移動臺的第一切換請求消息並向其返回一個改變頻率命令消息，移動臺(10)接收該改變頻率命令消息以便轉換到公共頻率，和經該公共頻率接收來自一個以上基站的導頻信號，並發送一個包含各導頻信號的場強表的第二切換請求消息，第一基站響應來自移動臺(10)的第二切換請求消息，對包含在所接收消息中的場強表進行檢索，如果找到一第二基站(2)適合用於切換，則向所述移動臺返回一個切換命令消息和向所述控制站返回一個連接建立命令消息，控制站(5)響應來自第一基站的連接建立命令消息，以指示第二基站建立一個與所述移動臺的連接，所述移動臺響應來自第一基站的切換命令消息以便向第二基站發送一個切換完成消息，指示該第二基站(2)向所述控制站發送一個連接建立完成消息，和所述控制站響應來自第二基站的連接建立完成消息以指示第一基站清除與所述移動臺的連接。
3.一種用於碼分多址蜂窩通信網的多個基站的每個基站的切換方法，其中所述多個基站(1-3)連接到一個控制站(5)並共享一個第一公共頻率，所述多個基站的一個第一基站(1)具有除公共頻率外的一個第二頻率，和其中一移動臺當其建立了與第一基站的連接時，經第二頻率接收各導頻信號，並確定這些導頻信號的場強和把來自第一基站的導頻信號場強與一預定閾值電平比較，當所述場強低於該閾值電平時，向第一基站發送一個包含所述場強表的第一切換請求消息，和其中所述移動臺響應一改變頻率命令消息，以便經該公共頻率接收各導頻信號以確定這些導頻信號的場強和發送一個包含一個場強表的第二切換請求消息，所述移動臺響應來自第一基站的一個切換命令消息進一步發送一個切換完成消息，該方法包括a)當每個基站起著所述第一基站的功能時經第二頻率接收第一切換請求消息，利用所接收消息的表中內容確定是否存在一個用於切換的合適基站；b)如果不存在一個合適的基站，向所述移動臺返回所述改變頻率命令消息；c)接收第二切換請求消息，利用所接收消息的表中內容確定是否存在一個用於切換的合適基站；d)如果存在一個合適的基站，向所述移動臺返回所述切換命令消息和向控制基站發送一個連接建立命令消息，並把該合適基站識別作為一個第二基站；e)響應來自第二基站的一個連接建立完成消息，接收從控制站發送的一個連接清除命令消息和清除第一基站與所述移動臺之間的連接；和f)當每個基站起著所述第二基站的功能時從控制站接收一個連接建立命令消息，在該第二基站與該移動臺之間建立一個連接，和從該移動臺接收切換完成消息以指示所述控制站向第一基站發送所述連接建立命令消息。
全文摘要
在一個CDMA蜂窩網中,各基站共享一公共頻率,一個第一基站具有除該公共頻率之外的一個第二頻率,一個移動臺當其建立了與第一基站的連接時,經第二頻率接收一導頻信號,當該導頻信號的場強低於一個閾值時,發送一個第一切換請求。作為響應,第一基站向該移動臺返回一個改變頻率命令以使其轉換到公共頻率,並經該公共頻率從一個以上的基站接收導頻信號。
文檔編號H04J13/00GK1200637SQ9810198
公開日1998年12月2日 申請日期1998年5月26日 優先權日1997年5月28日
發明者脅坂佳樹 申請人:日本電氣株式會社