用於無線網絡連通性的方法和設備的製作方法
2023-04-23 08:30:31 1
專利名稱：用於無線網絡連通性的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明針對的是通信系統，尤其是那些用於支持諸如移動節點這類無線終端與多個基站之間的通信的方法和設備。
背景技術：
在一個無線通信系統中，諸如移動節點這樣的無線終端往往通過基站而與網際網路這類有線網絡相耦合。基站在以小區命名的覆蓋範圍以內提供了網絡連通性。從基站到無線終端的通信路徑稱為「下行鏈路」，從無線終端到基站的通信路徑則稱為「上行鏈路」。
為了實現網絡連通性，無線終端至少要與一個基站進行通信。然而，對那些支持了例如從小區移動到小區這種終端移動性的不同性能因素而言，通常要對無線終端進行裝備，以便與多個基站同時保持無線鏈路連接。舉例來說，在一個碼分多址(CDMA)系統中，無線終端有可能處在一種「軟切換」狀態之中。
圖1描述的是一個已知的CDMA通信網絡100，該網絡包括無線終端102、基站1 104、基站2 106、移動交換中心108以及有線網絡110。網絡部件之間的各種通信是由箭頭表示的。其中，上行鏈路通信是在圖1中描述的，下行鏈路通信則是在圖2中描述的。
在直接擴頻CDMA技術中，現有的軟切換方法是把拆分到分別來自不同基站的多個鏈路連接之中的單個數據信息流遞送到無線終端，並且把來自終端的另一個數據流回送到多個基站。由此產生的特性包括基站與終端之間的這些連接的嚴格的時間同步，並且這些特徵約束了可以在無線接入網絡架構中選用的技術。
參考圖1，在軟切換狀態中，無線終端102使用上行鏈路來傳送一個表示所發送信息的信號112、114。在這個實例中，無線終端102處於一個以上的基站104、106的覆蓋範圍以內。因此，一個以上的基站104、106將會同時偵聽相同的上行鏈路信號112、114。
然後，基站104、106對從無線終端102接收到信號112、114做出響應，從而對接收信號進行處理。如箭頭116和118所示，處理結果傳送到一個通常稱為移動交換中心108的中央單元，該單元對來自單獨基站104、106的結果進行組合，從而得到所發送的信息。然後，移動交換中心108把信息發送到網際網路這種有線網絡110。這個操作是由箭頭120表示的。
同樣，對圖2所述的下行鏈路來說，如箭頭220所示，移動交換中心108從有線網絡110接收那些關於無線終端102的信息。然後，移動交換中心108複製所述信息並且將其傳送到一個以上的基站104、106。這個操作是由箭頭216、218來表示的。基站104、106同時把表示所述信息的接收信號傳送到無線終端102。這個操作是使用箭頭212和214來顯示的。無線終端102組合那些從基站104、106接收的信號，從而得到來自有線網絡110的信息。
具有軟切換狀態的一個優點是實現了宏分集。此外，軟切換狀態還減小了切換中的數據損失和等待時間，也就是說，當無線終端從一個基站切換到另一個基站的時候，數據是由多個基站來傳送的。
即使是在因為例如進入了第二基站覆蓋範圍而與第一基站失去聯繫的時候，也可以將無線終端從第一基站接收的數據與接收自一個發送相同信號的第二無線終端的數據相組合，從而形成一個完整的消息或數據集。
軟切換具有一個缺點，這個缺點與使用移動交換中心108作為上行鏈路中的組合單元以及下行鏈路中的複製單元所產生的複雜性和定時需要相關聯。由於這個特徵需要所述同步網絡傳送技術能夠相對於多個基站104、106而以很低的延遲抖動來遞送那些往返於移動交換中心108以及基站104、106的數據，因此所述特徵限制了網絡操作。也就是說，在這類系統中，往返於多個基站104、106以及移動交換中心108的信息在時間上必須緊密同步。這個同步網絡傳送特徵與通常使用異步網絡傳送技術的分組交換數據網絡操作形成了鮮明的對比。
在移動通信系統中，同時保持多個鏈路連接對確保無縫切換而言是非常重要的。然而，對在無線電接入網絡內部使用更多異步形式的數據建網技術來說，其中存在引人注目的經濟優勢。因此需要那些能夠啟用無線連通性的改進方法和設備，其中至少某些方法和設備允許無線終端與多個基站同時相連，同時使這些基站能以一種符合異步分組交換數據連網的方式而與有線網絡進行通信。
發明內容
本發明針對的是那些允許無線終端與多個基站同時保持連接的方法和設備。
這裡描述的發明允許無線終端與諸如異步網絡中的多個基站同時相連，可是仍然能夠在從每個基站到所述終端以及從所述終端返回基站的各個鏈路連接中發送不同的數據和/或控制信息流。由此可見，在無線終端與多個基站之間有可能存在同時但卻不同的信息流。對那些與終端進行通信的基站而言，在其鏈路連接之間是不需要時間同步的。因此存在更多的技術選擇，以便在無線接入網絡架構中使用。
根據本發明，多個同時連接是受到獨立操作的。每一個連接都可以包括一條上行鏈路、一條下行鏈路或者既包含上行鏈路又包含下行鏈路。在物理層中，對單獨的同步環路進行單獨調諧並且將其用於多個連接中的每一個連接。為了簡化用於對與多個基站所進行的同時通信提供支持的獨立定時同步環路的同時操作，可以將多個上行鏈路與多個下行鏈路的接收機以及定時同步電路包含在各個無線終端之中。
在更高的通信層中，諸如定時與功率控制信號這樣的控制和經由不同連接而被傳送的數據信息，也許並且通常是不同的。
對那些由一個無線終端建立的連接來說，無線終端和基站可以選擇讓一組下行鏈路和/或上行鏈路有效並使剩餘鏈路保持待用。在不同的實施例中，對有效的下行鏈路或上行鏈路而言，無線終端可以選擇在這條鏈路上傳送數據和/或控制信息流。
無線終端具有多對發射機和接收機電路，其中每一對發射機/接收機都是專用於某個連接的。優選地，多個發射機/接收機對共享相同的模擬設備組件，例如接收機/發射機電路。在示範性的實施例中，不同的連接是單獨同步的，並且這些連接在數字域中是分離的。
依照本發明而實施的先通後斷的切換方法包括在與當前基站的連接下降之前，無線終端與當前基站以及切換候選基站保持多個同時並且獨立的連接。與當前基站以及切換候選基站的連接是受到獨立操作的。在先通後斷的切換過程中，多個連接的下行鏈路和上行鏈路可以保持有效，並且所有鏈路都可以傳送控制和數據流。然而，由於系統和/或終端的約束，上述切換行為有可能會受到限制，從而使得所述多個連接的大部分或所有下行鏈路有效並且使之同時傳送控制和數據流。雖然多個上行鏈路有效並且同時為一個指定設備傳送控制流，但是在示範性實施例中僅僅使用一條單獨的上行鏈路而在任何指定時間傳遞所述設備的數據流。
接下來的詳細說明中描述了本發明的方法和設備的眾多附加特徵、優點和細節。
圖1描述的是在例如軟切換過程中帶有上行鏈路信令的已知通信系統。
圖2描述的是在例如軟切換過程中帶有下行鏈路信令的已知通信系統。
圖3描述的是根據本發明一個示範性實施例而被實現的通信系統。
圖4～6描述的是三個依照本發明並且保持了多個網絡連接的實施例。
圖7描述的是多個單獨的同步環路的存在，其中每一個同步環路都用於每一個可以在任何給定時間點而與無線終端相互作用的基站。
圖8是更詳細地顯示了依照本發明執行的示範性無線終端的框圖。
圖9描述的是可以用作圖8中的無線終端的發射機電路的發射機電路。
圖10描述的是可以用作圖8中的無線終端的接收機電路的接收機電路。
圖11～14描述的是作為依照本發明執行的先通後斷操作的一部分而被建立的信令和連接。
具體實施例方式
圖3描述的是依照本發明實施的通信系統300。通信系統300包括無線終端302、基站1 304、基站2 306以及有線網絡308。系統300的部件之間的通信是由箭頭來表示的，並且下文將對這些通信進行描述。
在這裡對無線終端302進行裝備，以便並行保持其與多個基站304、306的多個無線連接，其中舉例來說，所述並行保持多個連接即為同時保持多個連接。無線連接將無線終端302與諸如基站1 304這樣的特定基站相連，並且在無線終端302與基站1 304之間使用所述無線連接來交換網絡級與更高級數據和/或控制、鏈路以及MAC層信息，也就是無線終端302與基站1 304之間的數據流和/或控制流。根據本發明，無線終端302可以與一個以上的基站建立無線連接，例如與基站1 304和基站2 306建立無線連接。那些由不同的同時連接所使用的技術和/或頻譜可以是相同的，也可以是不同的。
根據本發明，在無線終端302與基站304、306之間，多條信息在任何指定時間都是由不同的同時連接傳送的，這些信息可以並且通常是不同的。因此，那些同時傳送不同信息的連接是獨立的連接，換句話說，信息是在不同信道上傳送的。
圖3描述了在無線終端302與基站304，306之間產生的兩個同時且獨立的連接。這些連接使用了相同帶寬但卻使用了不同的通信信道，因此這些連接不會相互幹擾。箭頭310和312表示的是通信信道。
至少是出於下列原因，多個同時獨立連接的方法不同於軟切換的方法。特別地，根據本發明，在無線終端302與多個基站304、306之間交換的信號傳送的是不同的多條信息，而在軟切換中，多個鏈路上的信號傳送的是相同的多條信息。由於這兩個信道傳送的是不同的信息，因而移動交換中心不必充當組合和/或複製單元。因此根據本發明，基站304、306可以直接、單獨以及獨立地耦合到有線網絡308。在圖3中，所述耦合由箭頭314和316表示。
一個連接或是信道包含了一對分離的通信路徑、一條下行鏈路以及一條上行鏈路，其中每一條路徑都會傳送分離的信息流。在任何給定時間，對一個連接來說，下行鏈路、上行鏈路或者這二者是有效的。此外，當下行鏈路或上行鏈路有效時，數據和/或控制信號以及數據和/或控制流是經由所述連接來傳送的。
根據本發明，不同連接的有效性可以是不同的，並且在有效的時候，經由不同連接所傳送的信息流類型可以是不同的。在具有與指定無線終端203相連的多個連接的任何給定時段，無線終端302或基站304、306可以選擇將一組下行鏈路和/或上行鏈路動態設定為有效，並且作為選擇，也可以使剩餘鏈路保持待用。對一條有效的下行鏈路或上行鏈路來說，無線終端或基站可以選擇在所述鏈路上傳送數據和/或控制流。現在將對用於連接設定的不同實施例進行描述。
圖4～6描述了本發明的三個實施例，這些實施例是用通信系統300的基站1和2 304、306來執行的。控制流由虛線表示，數據流由實線表示。有效的下行鏈路或上行鏈路是由朝向適當方向的箭頭表示的，也就是說，對下行鏈路而言，該箭頭指向無線終端，對上行鏈路而言，該箭頭指向基站。
在圖4描述的第一實施例中，無線終端302分別與第一和第二基站304、306具有連接410、414。每個連接410、414分別包含了一條控制上行鏈路408、412以及一條控制下行鏈路409、413。每個連接410、414還分別包含了一條數據上行鏈路416、418以及一條數據下行鏈路417、419。因此，在圖4實例中，對與基站304、306的通信來說，雙向控制和數據通信都是得到支持的。
在圖5描述的本發明的第二實施例中，無線終端302分別與第一和第二基站304、306具有連接510、514。第一和第二連接510、514中的每一個連接分別包含了一條控制上行鏈路508、512以及一條控制下行鏈路509、513。第一連接510還包含了一條數據上行鏈路516和一條數據下行鏈路517。第二連接514包含一條數據下行鏈路519，但是不包含數據上行鏈路。因此，在圖4的實例中，對於與基站304、306的連接來說，雙向控制信令是得到支持的，與基站304所進行的雙向數據通信也是得到支持的，同時對於與第二基站306的連接514來說，下行鏈路數據通信是得到支持的。
如圖5所示，基站1 304與無線終端502具有傳送控制和數據流的上行鏈路(508，516)以及下行鏈路(509，517)這樣的連接。另一方面，對基站2 306來說，它具有用於控制流的上行鏈路512和下行鏈路513這樣的連接，但是只具有用於數據流的下行鏈路連接519。在圖5的實例中，儘管存在多個有效的上行鏈路，其中任何一個或是所有上行鏈路都可用於傳遞控制信息，但是在任何指定時間，設備都是通過使用一個單獨的上行鏈路來傳送數據的。
在圖6所示的本發明的第三個實例中，在任何給定時間，每一個無線終端連接610、614都包含了有效控制(609、613)下行鏈路以及有效數據(613，619)下行鏈路，而無線終端連接610、614中的一個單獨連接則是既包含了有效控制上行鏈路608，又包含了有效數據上行鏈路616。這樣一來，在指定時間，無線終端可以充分地與基站304進行交互，可是只能從多個基站304、306接收控制和數據信號。
例如，無線終端602與基站1 304具有一條有效控制和數據下行鏈路(609，617)以及上行鏈路(608，616)，由此使得這兩個連接的雙向通信能夠傳送控制和數據流。另一方面，對基站2 306來說，無線終端302具有分別用於控制流及數據流的有效下行鏈路613、619，但不具有有效的上行鏈路連接。
對將要建立的連接來說，無線終端302與其所要連接的相應基站304、306相互同步，其中同步操作通常包括載波頻率和符號/幀的定時同步。在基站304、306自身並未同步的情況下，根據本發明，用於各個連接310、312的同步操作是獨立執行的。
具體地說，對各個連接310、312來說，無線終端302的發射機與接收機上的載波頻率以及符號/幀定時參數都是獨立設定和/或調諧的。圖7描述的是在無線發射機302內部使用分離的同步控制環路704、706來確保與無線終端302相連的各個基站304、306的適當和獨立的定時同步。
在圖7的實例中，無線終端302具有第一和第二獨立連接310、312，舉例來說，所述獨立連接可以是異步連接。第一連接310與基站1 304相連，第二連接312與基站2 306相連。由於未曾對基站304、306進行同步，因此無線終端302將會保持用於各個連接的分離的同步環路704、706。同步環路1 704是用於第一連接1 310的，而第二同步環路706則用於第二連接312。雖然同步環路704、706是獨立運行的，但是這些同步環路也可以共享某些用於接收對應於連接310、312的信號的公共硬體，例如模擬接收機電路，同時可以使用獨立的數字處理來執行各個同步環路704中實施的所有或部分定時控制。
與先前附圖相比，圖8更詳細地描述了本發明的示範性無線終端302。無線終端包括一個耦合到發射機電路754的發射機天線752。它還包括一個耦合到接收機電路758的接收機天線756。發射機電路754從總線767中接收那些將要發送的數字控制和數據信號。接收機電路758從經由總線767輸出的已接收信號中產生數字控制和數據信號。發射機和接收機電路則對經由總線767而從其他終端組件接收的定時、功率控制以及其他信號做出反應。
如圖8所示，總線767將無線終端的不同組件耦合在一起。耦合在一起的這些組件包括輸入設備770、輸出設備772、發射機電路754、接收機電路758、諸如CPU這樣的處理器774以及存儲器760。舉例來說，輸入設備可以是數字鍵盤和/或麥克風。輸出設備772可以包含揚聲器和/或顯示設備。存儲器760包含了已經接收或是將要發送並以文件形式保存的數據760，例如語音、文本、電子郵件或其他類型的數據。在傳送之前，可以將數據視為分組來加以保存，也可以對其進行分組化。並且存儲器中包含了傳送例程764、接收例程766以及用於所保持的各個與基站相連的連接的不同參數集777、779。傳送例程764和接收例程766由處理器774執行並且控制不同的傳送/接收操作。傳送例程764可以包括一個同步環路例程和一個主數字處理例程，從而在執行所述例程的時候提供一個同步環路和一個主數字處理模塊(參見例如圖9)，其中在任何指定時間都可以執行這兩個例程，以便將其用於將會得到無線終端302支持的各個基站連接。同樣，接收例程766也可以包括一個同步環路例程和一個主數字處理例程，從而在執行所述例程的時候提供一個同步環路和一個主數字處理模塊(參見例如圖10)，其中在任何指定時間都可以執行這兩個例程，以便將其用於將會得到無線終端302支持的各個基站連接。
傳送例程764和接收例程766由處理器774執行並對不同的傳送/接收操作加以控制。在例程766和774的控制下，可以配置處理器電路774，使之作為接收機和發射機的同步環路電路以及接收機/發射機的主數字處理模塊來進行操作。作為選擇，也可以使用專用硬體電路來實現這種電路和/或模塊。
現在對使用了多個同步環路的發射機和接收機系統進行描述。
無線終端302具有多對發射機和接收機，其中每一對都是專用於某個特定連接。在本發明的一個實施例中，各個發射機/接收機對是用分離的設備組件來構造的。在這裡是相對於圖8來描述示範性的發射機系統800的，並且相對於圖9來描述示範性的接收機系統900。
圖9描述的是依照本發明而被用於向基站發送信號的無線終端組件800。無線終端組件800包括如圖8所示耦合在一起的模擬處理模塊814、數模轉換器(DAC)812、加法單元810、同步環路806、808以及主數字處理模塊802、804。模擬處理模塊814、數模變換器812以及加法單元810可以是圖8所示的發射機電路754的一部分。同步環路806、808以及數字處理模塊802、804可以通過在處理器774上執行例程764或是使用專用硬體電路來加以實現。模擬處理模塊814可以包括如下部件，例如射頻(RF)和模擬濾波器、模擬混頻器等等。傳送到基站304和306的信號是由這些電路中的每一個電路來處理的。然而，為了傳送到各個基站304、306，可以對這種電路進行複製，從而免除對於加法單元810的需要，可是這樣則需要具有多個模塊814以及數模變換器812。
在一個示範性的傳送操作中，首先生成的是與不同基站連接相對應的數位訊號，其中各個信號代表的都是將要在相應連接上發送的控制和/或數據信息。這些信號可以由處理器774產生。根據本發明，將要傳送到各個基站的數位訊號是由分離的主數字處理模塊802、804以及同步環路806、808獨立處理的，其中使用所述同步環路806，808來處理那些定向到所述信號所定向的基站的信號。在圖8的實例中，主數字處理模塊802、804對那些將要經由不同連接而被傳送的數位訊號進行更進一步的數字處理，例如信道編碼。
在這裡可以不對基站進行同步。因此，根據本發明，用於同步的頻率和定時校正是基於同步參數並且通過使用用於各個連接的數位訊號的數位訊號處理而被獨立執行的。這些頻率和定時校正是以每一個基站連接為基礎而由同步環路806、808獨立執行的。
然後，將要傳送到基站304，306的分離的數位訊號分別由加法單元810以及數模轉換器812增加和轉換成一個單獨的模擬信號。不同連接上的信息是在分離的通信信道上傳送的，舉例來說，所述通信信道可以是通過使用例如不同頻率音調來實現的OFDM通信信道。因此，在組合信息的時候，加法單元把最小接口介紹給所要發送的信息。模擬處理模塊814對經過轉換的模擬信號進行放大，然後經由無線信道來傳送所述模擬信號。
圖10描述的是依照本發明而被用於從基站接收信號的無線終端組件900。無線終端組件900包括模擬處理模塊902、模數轉換器(ADC)904、複製單元906、信號分離器電路905、907、同步環路908、910以及主數字處理模塊912、914，如圖10所示，這些部件是耦合在一起的。模擬處理模塊902可以包括如下部件，例如射頻(RF)和模擬濾波器、模擬混頻器等等。模擬處理模塊902、模數轉換器904、複製單元906以及信號分離器電路905、907可以作為接收機電路758的一部分來實現。並且可以通過在處理器774上執行例程766或是使用專用硬體電路來實現同步環路908、910以及數字處理模塊912、914。
在示範性的接收機操作中，例如模擬信號這樣的接收信號首先是由諸如模擬濾波器、放大器這樣的模擬設備組件即模擬處理模塊902來進行處理。然後，經過處理的信號由模數轉換器904轉換成單獨的數位訊號。之後，複製單元906複製所述數位訊號，以便形成同一數位訊號的多個副本。而數位訊號的多個副本中的每一個副本則在各個基站連接上得到了更進一步的處理。
根據本發明，接收機系統900包含了分別用於其與基站310、312的連接的分離的信號分離器電路905、907，同步環路908、910以及主數字處理模塊912、914。用於同步的頻率和定時校正是基於同步參數而為各個連接的數位訊號獨立執行的，並且是在電路905、907中的一個電路完成了信號分離之後通過執行數位訊號處理操作來執行的。在這個實例中，分離相應連接是在數字域中執行的。
信號分離、定時同步以及解碼操作是由對應於各個基站連接的信號分離電路905、907，同步環路908、910以及主數字處理模塊912、914來執行的。因此，對應於不同基站的信號是在數字域中獨立處理的。
舉例來說，模塊912、914執行的主數字處理例如可以包括信道解碼操作。由於模塊912、914執行了解碼，因而獨立恢復了對應於各個單獨基站的發送數據和/或控制信號。所恢復的控制和/或數據信息保存在存儲器810之中並且/或者由處理器824對其進行更進一步的處理。
根據本發明的不同實施方式，多個發射機/接收機對可以共享同一模擬設備組件，例如射頻(RF)和模擬濾波器。
在切換操作中存在一種情況，其中無線終端302可以與多個基站保持連接。根據本發明，當無線終端302執行切換操作的時候，它會與相鄰區域中的基站304、306保持多個同時的獨立連接。現在將相對於圖3的通信系統來論述示範性的切換操作。
無線終端是可以移動的，因此它會在其傳送範圍以內遇到新的基站。當無線終端302檢測到存在諸如基站2 306這樣的新基站並且確定這個新基站306是一個切換候選基站的時候，它會與新基站306建立一個新的連接。這個操作是通過直接與新基站306進行通信來完成的，例如向新基站306提供特定於設備的連接建立信息，並且/或者所述操作也可以通過間接與新基站進行通信來實現，例如讓當前服務基站304通知新基站306在新基站的覆蓋範圍中存在無線終端302。
優選地，在切換操作中，新連接是在與當前基站304相連的連接下降之前建立的，由此導致產生了切換操作的先通後斷特徵。先通後斷特徵有效減少乃至消除了否則有可能會在切換中出現的數據丟失和等待時間。
圖11～14描述的是作為本發明的先通後斷切換操作的一部分而被建立的連接。在圖11～14的實例中，雙向控制和數據通信鏈路都是得到支持的。無線終端為與之通信的各個基站保持一個有效的上行鏈路。所述上行鏈路被用於向單獨基站傳送諸如功率控制和鏈路層應答這類控制信息。根據本發明，對不同的基站來說，這些控制信息可以是不同的。
圖11描述了切換中的步驟1。在這個步驟中，無線終端302具有一個連至諸如第一基站304這樣的基站的連接。在上行鏈路和下行鏈路方向上，所述連接在鏈路1010上傳送控制信息並且在鏈路1008上傳送數據信息。
在步驟2中，當無線終端302靠近基站2 306的時候，無線終端302決定將基站2 306添加為一個切換候選基站。因此如圖12所示，無線終端302建立並且保持兩個連接，其中一個連接與第一基站304相連，另一個連接則與第二基站306相連。
根據本發明，這兩個連接是獨立操作的。對這個示範性實施例來說，在下行鏈路中，不同的數據分組和控制信息是從第一和第二基站304、306中的每一個基站接收的。不同基站304、306接收的數據分組可以是正在發送的同一文件或消息的不同部分，例如語音電子郵件或文本消息。在上行鏈路中，如箭頭1010和1112中的朝上箭頭所示，控制信息傳送到基站304、306。舉例來說，由於可以不對基站進行同步，因此，傳送到不同基站304、306的控制信息可以是不同的。也就是說，在某些實施例中，不同符號的傳送起始時間由各個基站304、306所使用，其中所述基站需要執行涉及不同基站302、304所交換信號的不同的符號定時同步。
在圖12顯示的實例中，在任何指定時間，數據分組都是從無線終端發送到諸如第一基站304這樣的單獨基站的。無線終端302將其上行鏈路數據流發送到單個基站，優選地，所述基站是一個具有最佳信道狀態的基站。舉例來說，假設基站1 304具有最佳無線信道狀態。這樣一來，無線終端302是通過鏈路連接1008而將數據分組發送到基站304的。
現在假設第二基站306的無線信道狀態變得比第一基站304更好。出於傳送目的，無線終端302將會切換到第二基站306，並且將會經由其與第二基站306的連接而不是與第一基站304的連接來發送數據分組。
在切換的時候有可能存在一個重疊時段。在這段時間裡，具有兩個連接的好處是非常明顯的。例如，無線終端302可以繼續向第一基站304發送其數據流，以便停止服務那些正處於傳輸中的數據分組，同時將會開始向第二基站306傳送新的並且不同的數據分組的數據流。舉例來說，傳送到第一和第二基站304、306的不同數據分組可以包括表示同一消息或文件的不同部分的IP分組。由於這兩個連接處在兩個不同的通信信道上，因此，針對這兩個基站304、306的同時數據傳送是可行的。作為選擇，無線終端302可以首先停止服務於那些正在傳送到第一基站304的數據分組，然後發起傳送到第二基站2 306的新的數據分組的數據流。
當第二基站306的連接的信道狀態好轉並超過了第一基站304的連接的信道狀態的時候，例如當無線終端從一個小區移動到了另一個小區的時候，在第三步驟中，無線終端302開始將數據流從第一基站304切換到第二基站306。這將導致產生圖13所示的連接信號流。在圖13中，無線終端與第一基站304之間的上行鏈路數據流連接已經終止，並且無線終端302已經與第二基站306形成了一個上行鏈路數據流連接1210。因此，在開始向第二基站306傳送數據的情況下，傳送到第一基站304的數據流將會停止。在這個實施例中，在指定時間使用了單個上行鏈路來傳送數據流，同時所有的有效上行鏈路連接都會傳送控制流。在圖13中，有效上行鏈路控制流是由連接1209和1211上的朝上箭頭表示的。
當無線終端302移出第一基站304的範圍的時候，在本發明的切換的步驟4中，相應連接1208、1209將會斷開。因此如圖14所示，無線終端302將會具有一個連至第二基站306的連接1210、1211。這樣一來，在切換操作結束時，移動節點302將會與一個基站具有一個單獨的連接。
先通後斷的切換與軟切換是完全不同的，這是因為無線終端與不同基站之間的多個同時連接是獨立的，它們傳送的是不同的控制和/或數據信息。根據本發明，與當前基站和新基站相連的連接都是受到獨立操作的。
具體的說，在物理層和無線終端存儲器760中，無線終端保持那些用於不同連接的分離的發射機/接收機同步參數集777、779。此外，在更高層中，在這些連接上傳送的用於不同基站的多條信息可以是不同的。在下行鏈路方向上，從基站到無線終端的數據和控制流可以包含不同的多條信息。舉例來說，基站可以並且在不同實施例中是同時向無線終端發送不同並且獨立的數據分組的。同樣，在上行鏈路方向上，從無線終端傳送到基站的數據和控制流也可以包含不同的多條信息。
本發明的各種方法的步驟可以藉助各種方式實施，例如使用軟體、硬體或是將軟硬體相結合，以便執行各個單獨步驟或是這些步驟的組合。本發明的不同實施例包含了用於執行各種方法的步驟的裝置。每一個裝置都可以使用軟體、諸如電路的硬體或是軟硬體的結合來實現。在使用軟體的時候，用於執行一個步驟的裝置還可以包括諸如處理器這樣的電路，以便執行所述軟體。因此，本發明尤其針對於計算機可執行指令，例如那些通過控制機器或電路來執行所論述的一個或多個步驟或是信號處理操作的軟體。
本發明的定時同步環路可以使用各種技術和/或電路來實現。在2002年3月4日提交的名為「Method of Symbol TimingSynchronization in Communication Systems」的美國專利申請10/090,871以及2000年2月11日提交的美國專利申請09/503,040中描述了可以用於實現本發明的無線終端中所使用的定時環路的各種定時和同步電路及方法，這兩份專利申請在此特別引入作為參考。然而，替換的技術和/或電路也是可以使用的。
應該理解的是，在不脫離本發明範圍的情況下，上述方法和設備的許多改變都是可行的。例如，本發明是依照無線終端與兩個基站建立連接來進行描述的。根據本發明，也可以建立並且保持無線終端與多個基站之間的同時連接。此外還可以考慮使無線終端(303)同時支持其與不同基站(304，306)的多個數據上行鏈路，但在任何指定時間都只支持一個單獨的數據下行鏈路的實施例。例如，除了作為控制鏈路之外，這種數據鏈路還可以是與這兩個基站相連的雙向控制鏈路。這種實施方式與圖5所示的實施相似，但是翻轉了箭頭519，由此該箭頭表示的是一個上行鏈路而不是下行鏈路。
此外還應該理解，雖然本發明的方法和設備適合正交頻分復用(OFDM)的應用，但是它們也可以與其他通信技術結合使用，並且不應局限於OFDM系統。
權利要求
1.一種用於與多個基站(304，306)進行並行通信的移動通信設備(302)，其中每個基站以不同信號定時工作，所述通信設備(302)包括多個能與所述多個基站(304，306)並行建立定時同步的定時同步環路(806，808，908，910)。
2.權利要求1的移動通信設備(302)，其中所述多個定時同步環路(806，808，908，910)是符號定時環路。
3.權利要求1的移動通信設備，其中所述多個定時同步環路(806，808，908，910)包括接收機定時同步環路(908，910)以及發射機定時同步環路(806，808)，其中多個所述發射機定時環路以及多個接收機符號定時同步環路是並行使用的，至少一個接收機定時環路和一個發射機定時環路用於由所述移動通信設備與之建立通信連接的各個基站。
4.權利要求3的移動通信設備，還包括多個編碼器電路(802，804)，其中所述多個編碼器電路中的不同編碼器電路與所述多個發射機定時同步環路(806，808)中的每一個相耦合。
5.權利要求4的移動通信設備，其中所述多個編碼器(802，804)中的每一個都對與不同基站(304，306)的連接相對應的數據進行編碼。
6.權利要求5的移動通信設備，還包括一個耦合到所述多個同步環路(806，808)的數字組合設備(810)，用於組合由所述同步環路(806，808)處理的數據，由此產生一個組合的數位訊號。
7.權利要求6的移動通信設備，還包括一個數模轉換器(812)，用於將所述組合數位訊號轉換成一個模擬傳送信號；以及一個模擬傳送電路(814)，用於傳送所述模擬傳送信號。
8.權利要求3的移動通信設備，還包括多個解碼器電路(912，914)，其中所述多個解碼器電路(912，914)中的不同解碼器電路與所述多個解碼器定時同步環路(908，910)中的每一個相耦合。
9.權利要求8的移動通信設備，其中所述多個解碼器(912，914)中的每一個都對與不同基站(304，306)的連接相對應的數據進行解碼。
10.權利要求3的移動通信設備，還包括多個信號分離電路(905，907)，其中不同的信號分離電路與所述多個接收機同步環路(908，910)中的每一個相耦合，以便分離那些與不同基站(304，306)相對應的信號，從而將會由不同的接收機同步環路(908，910)來處理對應於不同基站的信號。
11.權利要求10的移動通信設備，還包括一個模擬接收機電路(902)，用於接收一個與多個基站(304，306)發送的信號相對應的輸入模擬信號；以及一個與所述模擬接收機電路(902)以及所述信號分離電路相耦合的模數轉換器(904)。
12.權利要求11的移動通信設備，其中各個基站(104，106)傳送的信號是正交頻分復用信號；並且其中所述信號分離電路(905，907)是濾出那些對應於並未受到與某個信號分離電路(905，907)相耦合的接收機同步環路(908或910)處理的基站(304或306)的音調的濾波器。
13.權利要求1的移動通信設備，還包括控制裝置(774)，用於對同時針對不同基站的數據文件的不同部分的傳輸進行控制。
14.一種操作無線終端而與包括第一基站(304)和第二基站(306)在內的多個基站進行交互的方法，包括執行第一定時同步操作，以使數據信號定時與第一基站(304)同步；以及執行第二定時同步操作，以使數據信號定時與第二基站(306)同步，其中第一和第二定時同步操作是獨立及並行執行的。
15.權利要求14的方法，其中所述執行第一定時同步操作的步驟包括經由第一控制鏈路(409)而從第一基站(304)接收定時控制信號；以及其中所述執行第二定時同步操作的步驟包括經由第二控制鏈路(419)而從第二基站(306)接收定時控制信號。
16.權利要求15的方法，其中所述第一和第二定時同步操作是符號定時同步操作。
17.權利要求15的方法，還包括將第一數據發送到第一基站(304)；以及在向第一基站(304)發送第二數據的同時，將不同的數據發送到第二基站(306)。
18.權利要求17的方法，其中所述第一和第二數據是單個數據文件的不同部分。
19.權利要求18的方法，其中所述數據文件是電子郵件文件、圖像文件以及文本文件中的一個。
20.權利要求19的方法，其中所述第一數據保存在第一數據分組中，所述第二數據保存在第二數據分組中；以及其中將所述第二數據分組傳送到所述第二基站(306)是在將所述第一數據分組傳送到所述第一基站(304)的過程中開始的。
21.權利要求20的方法，還包括在結束傳送所述第一數據分組之後，停止向所述第一基站(304)傳送數據，同時繼續向所述第二基站(306)傳送數據。
22.一種在通信系統的基站之間執行切換的方法，所述方法包括與第一基站(304)進行通信；建立一條與第二基站(306)相連的連接；以及將不同的通信信號並行傳送到所述第一和第二基站(304，306)。
23.權利要求22的方法，其中所述不同通信信號是表示數字數據分組的數據信號；以及其中向所述第一和第二基站(304，306)傳送不同數據的所述步驟包括向所述第一基站(304)傳送第一數據分組以及向所述第二基站(306)傳送第二數據分組，第一和第二數據分組中的每一個都包含了來源於所要發送的數據集的不同數據。
24.權利要求23的方法，其中所述將要傳送的數據集是電子郵件消息、語音消息以及文本消息中的一個。
25.權利要求23的方法，還包括在向所述第一(304)和第二(306)基站傳送代表至少部分所述第一和第二數據分組的符號時候，使用不同的符號傳送起始時間。
26.權利要求25的方法，還包括監視與第一和第二基站(304，306)相連的連接的質量；以及停止向較低質量的連接傳送數據。
27.權利要求25的方法，還包括監視與第一和第二基站(304，306)相連的連接的質量；以及當正在使用的連接的質量比並未傳送數據的基站的數據連接質量更差的時候，改變數據傳至的基站(304，306)。
28.一種實施通信系統的方法，所述方法包括提供多個基站(304，306)，以便與一個移動通信設備(302)進行交互；操作所述多個基站中的第一和第二基站(304，306)中的至少一個基站，以便並行從所述移動通信設備(302)接收那些將要經由有線異步通信網絡(308)傳送的不同數據；以及對第一和第二基站(304，306)進行操作，以便將所述接收數據提供給所述有線異步網絡(308)。
29.權利要求28的方法，其中所述不同數據包括由所述第一基站(304)發送的第一數據分組以及所述第二基站(302)發送的第二數據分組中的至少一部分數據分組。
30.權利要求29的方法，其中所述第一和第二數據分組對應於所述無線終端發送的電子郵件消息、語音消息以及文本消息中的至少一個消息的不同部分。
31.權利要求30的方法，還包括對第一和第二基站進行操作，以便結合所述移動通信設備來執行獨立的異步符號定時同步操作。
全文摘要
本發明描述了那些允許無線終端(302)同時與多個基站(304，306)保持連接的方法和設備。每一個無線終端(302)都能支持多個分離的定時和/或其他的控制環路，每一個環路都用於一個基站連接，由此允許所述連接獨立和並行地運作。不同的控制信號和/或數據是在與基站(302，306)一起建立的各個連接上傳送的。這樣一來，基站(302，306)是在考慮到了異步數據傳輸的情況下接收不同數據的。基站(302，306)接收的數據可以提供給一個有線異步網絡(308)，而不需要在將其提供給有線網絡(308)之前組合所述接收數據。本發明的通信技術可用於執行軟切換，而不需要重複針對於多個基站的數據傳輸。
文檔編號H04W52/02GK1541489SQ02815846
公開日2004年10月27日 申請日期2002年8月13日 優先權日2001年8月14日
發明者瑞傑弗·拉羅以亞, 瑞傑弗 拉羅以亞, 厲雋懌, 繼亍た律, M·史考特·柯森 申請人:弗拉裡奧恩技術公司