通信系統及其一種方法
2023-05-11 11:50:31
專利名稱：通信系統及其一種方法
技術領域：
本發明涉及通信系統，尤其涉及在多種不同的無線接口技術下運行的通信系統以及對此的一種方法。
對於未來使用的移動電信服務，預計在重疊的覆蓋區內將部署多種不同的無線接口技術，而且多種系統技術的這種混合部署對於力圖解決特殊的服務和特殊的環境是必要的。
在美國，時分多址聯接(TDMA)方式(例如美國數字蜂窩USDC系統)和碼分多址聯接(CDMA)方式(例如Qualcomm系統的一種變型)都可能部署成用於個人通信系統(PCS)的寬域蜂窩服務。WACS(無線接入通信系統，由Bellcore公司定義)是另一個TDMA系統並且可以部署在微蜂窩和微皮可(pico)蜂窩環境中。在歐洲，第三代CDMA系統(基於RACE CODIT研究項目)可以和第二代TDMA系統以及第三代TDMA系統共存，第二代TDMA系統例如為用於移動系統的全球系統(GSM)和歐洲數字無繩電話系統(DECT)。
在各種系統的混合部署下，需要一種既能多模式運行又能在各種接入技術如TDMA和CDMA之間無縫移交的手機。
圖1表示現有技術中RACE CODIT系統採用的在不同頻率運行下的相似CDMA系統蜂窩單元之間的越區切換。在該系統中，通過一個移動臺(MS)和兩個基站(BS)進入時間壓縮運行方式實現越區切換。在該時間壓縮方式下，在每個系統中移動通信能在一半時間內按二倍的比特率發生。
在CDMA系統中當處在壓縮方式時通過減小擴展因子這是可能做到的，從而數據速率增大而晶片率(chip rate)保持不變。為了補償用於保護同波道幹擾的擴展因子的減小，提高壓縮方式期間的功率。以這種方式一個MS能夠繼續它和CDMA系統的通信，並且當該呼叫正向新的系統轉接時，同時進行監視並接著接入另一個頻率。
為了啟動一次越區切換程序，MS監視新頻率下的候選BS。圖1由四條詳細說明二個CDMA系統之間的越區切換的曲線構成，曲線10表示一個MS和第一CDMA BS(BS1)之間的上行鏈路傳輸，曲線20表示該MS和第二CDMA BS(BS2)之間的上行鏈路傳輸，曲線30表示第一CDMA BS(BS1)和該MS之間的下行鏈路傳輸，而曲線40表示第二CDMA BS(BS2)和該MS之間的下行鏈路傳輸。術語「上行鏈路」用於定義從MS到BS的通信，而術語「下行鏈路」用於定義從BS到MS的通信。
為了方便對兩個頻率的監視和方便越區切換執行處理，如曲線10中的12處所示MS向第一BS請求時間壓縮方式操作。曲線30表示由第一BS進行時間壓縮方式操作的切換32。該MS監視第二BS的活動34。接著MS請求第一BS向第二BS進行越區切換14處。在隨後的時隙中MS利用時間壓縮運行方式向第一BS發送一半的時間(在16處)和向第二BS發送一半的時間(在22處)。術語「時隙」包括切換時間、防護時間、斜坡時間和復歸時間(slottime)。
曲線20和40表示MS和第二BS之間的通信。首先在時間壓縮方式22下建立MS和第二BS之間的連結。在短時間之後該MS和第二BS之間的連結再返回到常規(非時間壓縮)運行模式24下。曲線10、20、30和40還表示信令信道18，其用於建立和停止壓縮方式操作。在該業務信道上信令信道18是碼分多路復用的。
當要在兩個不同的接入技術之間進行越區切換時需要一種新的方法。具體地，候選系統可能是一個TDMA系統。從定義上，TDMA在時間上是斷續的，因此現有技術對於允許接入普通的TDMA系統是不充分的，因為現有技術中的壓縮傳輸的特性在50％的工作循環和二倍的發送功率上是固定的。
從而需要一種多模式的手機，它能在一個可變的時域系統和第二時域系統之間進行越區切換。而且，還需要一種有關的運行方法。
根據本發明，提供一種具有一個移動臺和至少兩種時域系統的通信系統，時域系統中的一個系統是第一可變的時域系統。該通信系統包括一個用於由該移動臺在第一可變時域系統上啟動時間調整操作的裝置，還包括用於由移動臺通知該可變通時域系統其至少一個具體活動要求的裝置。
還提供一種在兩個時域系統之間進行越區切換的方法，在這兩個時域系統中至少一個時域系統是可變的時域系統，該方法包括MS在可變時域系統上啟動時間調整運行方式的步驟以及通知該可變時越系統MS的至少一個具體活動要求的步驟。
在一種最佳實施方式中，第一可變時域系統採用CDMA技術而第二時域系統採用TDMA技術。
圖1表示和現有技術中兩個CDMA系統之間越區切換相關的上行鏈路和下行鏈路傳輸的時域曲線。
圖2表示本通信系統的最佳實施方式的方框圖。
圖3是根據本發明的圖2的兩個通信系統之間的越區切換方法的流程圖。
圖4是時域曲線，詳細說明圖2的越區切換操作的最佳實施方式下的二個時域系統和移動臺之間的傳輸。
圖5是時域曲線，詳細說明當在圖2的越區切換的最佳實施方式下需要CDMA系統的高壓縮率時的時域傳輸。
首先參見圖2，圖中表示根據本發明的最佳實施方式的一種通信系統的方框圖。該通信系統包括一個移動臺(MS)50，一個在第一可變時域系統上運行的基站(BS)52和一個在第二時域系統上運行的BS54。MS能和第一可變時域系統56以及第二時域系統58通信。
圖3表示第一可變時域系統和第二時域系統之間的越區切換的流程圖。在本發明的最佳實施方式中，第一可變時域系統是碼分多址聯接(CDMA)系統，第二時域系統是時分多址聯接(TDMA)系統。在步驟100，MS和CDMA系統通信。MS在時間調整方式下連續掃描備擇的候選系統，如步驟102所示。當如在步驟104MS決定越區切換至TDMA時，MS確定每幀中的子幀「N」的數量，在越區切換處理步驟106期間將按幀發生對CDMA系統的傳輸。「N」的值選擇成避免在MS處出現接收到的TDMA和CDMA傳輸間的爭用。如在步驟108，MS還監視TDMA系統的下行鏈路定時參數，並且如在步驟110MS通知CDMA BS進入規定「N」的時間調整方式而且通知TDMA BS的下行鏈路定時參數。傳輸是在CDMA系統上安排的，從而MS同時在TDMA系統上運行。通過在步驟112檢測及處理能量最高的子幀，CDMA BS和MS在CDMA系統上調整它們的發送功率電平以和「N」成反比。如在步驟114所確定的那樣，然後可把呼叫轉換到TDMA系統。接著在步驟118停止CDMA鏈路並且步驟120呼叫進入TDMA系統。如果在步驟116MS不能接入TDMA系統，MS返回到步驟102的掃描方式。
在本發明的最佳實施方式中，MS和BS通過時間上連續的CDMA信道進行通信。如熟練的技術人員所周知的那樣，如果需要在同一系統之內在相同的頻率呼叫之間出現軟進行越區切換。但是，偶而需要在新的載波下進行對一個單元的越區切換。通常由於移動系統需要切換到新類型的蜂窩單元(用大小和功率分類)，如因覆蓋(考慮例如離開採用微蜂窩單元的市區)或因移動性(考慮例如提高用戶速度從而較大的蜂窩單元更為適用)，這是需要的。
圖4顯示詳細說明MS的多模式運行的時域曲線，其中該MS同時和CDMA系統及TDMA系統通信，並且詳細說明本發明的最佳實施方式的CDMA系統和TDMA系統之間的越區切換操作。圖4包括曲線60表示MS和CDMA BS(BS1)之間的上行鏈路傳輸，曲線70表示MS和TDMA BS(BS2)之間的上行鏈路傳輸，曲線80表示MS和CDMA BS(BS1)之間的下行鏈路傳輸，而曲線90表示TDMA BS(BS2)和MS之間的下行鏈路傳輸。
為了能對MS的候補系統進行監視，曲線60示出MS請求CDMA系統62的時間調整方式操作62，並規定所需的壓縮率和停止傳輸的時間偏差。接著如曲線80中82處所示CDMA下行鏈路幀分為N個時隙。然後CDMA BS在下行鏈路上以加大的功率在時間調整方式下發送(84處)並且允許移動系統監視TDMA系統(86處)。向低壓縮率(和現有技術相比)移動的能力具有幾個好處，其中包括這樣的事實，即由於傳輸中斷更短以及較低峰值功率的要求從而對許多CDMA系統採用的閉環功率控制的破壞更少。
在86處監視TDMA系統之後，MS可能希望啟動對該系統的越區切換，從而MS在64處向CDMA系統發出請求以便再次進入時間調整方式。這一次因為MS將必須對TDMA系統登記而且因為必須要在停止來自CDMA系統的鏈路之前轉接呼叫，時間調整方式可能持續大數量的CDMA幀。CDMA BS得到有關TDMA系統的一些參數的通知，尤其如幀時間、時隙周期(包括防護、斜坡和切換時間)以及相對於CDMA幀的第一個下行鏈路TDMA時隙的位置。另外，MS66和CDMA BS88同意在每個CDMA幀期間的一定數量的CDMA時隙上進行傳送。
由于越區切換的請求，傳送該信息。另外，藉助移動系統提供的CDMA幀和TDMA幀之間的相對時間偏差，可為特定的TDMA技術重調預先規定的參數組。
曲線60表示MS在66處發送約定數量的CDMA時隙。MS發送的具體時隙由MS決定，以便避免和TDMA系統的爭用。CDMA BS從CDMA幀中選出一些能量最高的時隙。備擇地，MS可以事先在曲線60的上行鏈路上指示將使用那些CDMA時隙。但是這將要求更高的信令開銷。
在曲線80所示的下行鏈路上，在88處CDMA BS計算MS能接收那些傳輸中的時隙，接著CDMA將發送這些所需數量的時隙。MS將選出能量最高的CDMA時隙供接收。備擇地，可能存在預先規定的CDMA BS將發送的CDMA時隙分布。
曲線70和曲線90表示MS和TDMA BS(BS2)之間的通信。如在72處所示建立TDMA通信鏈路。對於一些TDMA系統，一旦出現隨機接入MS可指定用於信令的新的時隙組。在這種情況下，MS必須在CDMA上行鏈路上發送用於下行鏈路傳輸的新定時信息。一旦建立了TDMA鏈路之後，如果需要，可停止CDMA通信。
圖5包括不同TDMA幀時間的例子，其中曲線100表示對本發明的最佳實施方式的CDMA系統和TDMA系統的典型多模式傳輸，曲線110表示需要高壓縮率CDMA傳輸的情況並造成峰值功率的明顯增大，曲線120表示對高壓縮率另有要求的本發明的最佳實施方式。
在本發明的最佳實施方式中假定只在CDMA幀的固定時隙上出現CDMA傳輸。當在TDMA幀時間非常短(例如2ms)的某些情況下，採用時間調整運行方式會導致需要非常高的壓縮率(112處)，這進而要求由MS發送高峰值功率，而這一點如曲線110所示是不希望的。在本發明的最佳實施方式中通過提供如曲線120中所示的重疊子幀位置，該問題得到緩解。
子幀的重疊在CDMA子幀位置的選擇上有利地提供了更多的自由，從而在保持時隙周期的同時，傳輸可在幀中佔據更多數量的(重疊)位置(122處)。
在原理上本發明可概念性地推廣到允許任何位置上的任何時隙長度。
這就是可在其中對多模式移動臺提供不同接入系統之間的進行越區切換的一種通信系統和一種方法。
權利要求
1.一種通信系統，其包括至少一個能同時和第一時域系統和第二時域系統通信的移動臺，其中時域系統中的至少一個系統是可變的時域系統，該通信系統包括用於由移動臺在可變時域系統上啟動時間調整操作的裝置；以及用於由移動臺對可變時域系統通知移動臺的至少一個具體活動要求的裝置。
2.權利要求1的通信系統，其中第一時域系統是一個TDMA系統，而第二時域系統是可變時域系統。
3.權利要求2的通信系統，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是移動臺和TDMA系統通信的至少一個預先確定的定時參數。
4.權利要求3的通信系統，其中定時參數包含時隙及幀參數。
5.權利要求3的通信系統，其中定時參數包含第一個下行鏈路TDMA時隙相對於可變時域系統的幀的位置。
6.權利要求1的通信系統，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是TDMA系統的具體類型。
7.權利要求1的通信系統，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是在發生通信期間每幀中有多少個子幀「N」。
8.權利要求1的通信系統，進而包括安排可變時域系統的每幀中「N」個子幀的傳輸以避免移動臺爭用的裝置。
9.權利要求1的通信系統，進而包括處理「N」個接收到的能量最高的子幀的裝置。
10.權利要求1的通信系統，進而包括用於由移動臺對移動臺和CDMA基站的傳輸功率進而調整以達到反比於「N」的功率電平的裝置。
11.一種在第一時域系統和第二時域系統之間對移動臺進行越區切換的方法，其中至少一個時域系統是可變時域系統，該方法包括步驟由移動臺在可變時域系統上啟動時間調整操作；以及由移動臺對可變時域系統通知至少一個移動臺的具體活動要求。
12.權利要求11的方法，其中至少一個移動臺的具體活動要求中的一個要求是每幀通信中將出現多少個子幀「N」。
13.權利要求11的方法，其中第一時域系統是TDMA系統，而第二時域系統是可變時域系統。
14.權利要求13的方法，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是移動臺和TDMA系統通信的至少一個預先確定的定時參數。
15.權利要求14的方法，其中定時參數包括時隙及幀信息。
16.權利要求14的方法，其中定時參數包括第一個下行鏈路TDMA時隙相對於可變時域系統的幀的位置。
17.權利要求11的方法，其中移動臺的至少一個具體活動要求中的一個要求是TDMA系統的具體類型。
18.權利要求11的方法，還包括安排每幀的「N」個子幀的傳輸從而避免移動臺的爭用。
19.權利要求11的方法，還包括對「N」個接收到的最高能量的子幀的處理。
20.權利要求11的方法，還包括由移動臺對移動臺和CDMA基站的傳輸功率進行調整，以達到和「N」成反比的功率電平。
21.上述任一權利要求的方法，其中可變時域系統是CDMA系統。
22.上述任一權利要求的方法，其中可變時域系統的「N」個子幀被重疊。
全文摘要
一種在圖中示出的越區切換方法,為移動臺在兩種時變系統之間提供轉接,該方法包括由移動臺在可變時域系統上啟動時間調整的步驟以及向可變時域系統通知至少一個移動臺的具體活動要求的步驟。
文檔編號H04B7/005GK1176717SQ96192158
公開日1998年3月18日 申請日期1996年1月25日 優先權日1995年1月28日
發明者尼克拉斯·威廉姆·瓦尼特, 威廉姆·奈爾·羅賓遜, 約納塞·阿拉思特·吉伯斯 申請人:摩託羅拉有限公司