从cdma2000系统中搜索gsm频率校正信道的定时方法

文档序号:7936177阅读:243来源:国知局
专利名称:从cdma2000系统中搜索gsm频率校正信道的定时方法
技术领域
本发明涉及移动通信,特别涉及从CDMA2000系统中搜索GSM频率校正信道的定时方法。
背景技术
全球移动通信系统(简称GSM)是在全世界得到大规模应用的第二代数字移动通信系统。CDMA2000主要由美国高通公司研究开发的第三代移动通信技术和系统。两者都得到了广泛应用,但由于历史原因,两者不能相互兼容。因此,到目前为止,只支持GSM操作的手机无法漫游到CDMA2000的网络中,反之亦然。
为了使支持GSM/CDMA2000两种制式的双模手机能从CDMA2000网络漫游到GSM网络,必须使双模手机完成系统间搜索、测量和切换等一系列动作。
在现有的CDMA2000物理层标准(3GPP2 C.S0002)中,对系统间测量给出了定义,该定义并不仅仅针对GSM系统的测量。下面就其要点给出说明。
当手机(简称MS)接受了从基站(简称BS)发过来的候选频率搜索指示消息(缩写CFSRM)时,MS就会对邻近小区的基站进行一次或周期性的搜索和测量工作。邻近小区的基站可以是CDMA2000制式下的异频点基站,或者是模拟制的小区基站,以及GSM制式的小区基站。
下面只讨论搜索、测量GSM邻小区基站的问题。
在接受并处理了上述CFSR消息后,MS会获得一些邻近GSM小区基站的必要信息,其中包括其前向公共控制信道所在的广播控制信道载频(简称BCCH载频)的绝对无线频率信道号(简称ARFCN)。
MS停止在前向业务信道上接受来自基站的业务数据,同时也停止在反向业务信道上发送数据,然后双模手机停止在CDMA2000模式下的工作,并将射频模块调谐到目标频率(即GSM BCCH载频所在的频率),对GSM小区进行测量。在完成测量后,将RF模块调回到原来所工作的CDMA2000频率,继续被中断了的CDMA2000操作。而得到的邻近GSM小区的测量结果会汇报给上层,作为以后进行切换的评价标准。
由于有一段时间中断了CDMA2000的操作,所以CDMA2000下的操作会有一个时间隙的中断,该时间隙称为搜索窗。考虑到CDMA2000下数据是连续收发的,这种中断显然会对接受和发送性能造成影响。
对于反向数据的传输,现有标准定义了补偿方法即在反向业务信道下,以20毫秒业务帧为单位,如果在传输该帧时不得不中断d毫秒搜索邻近小区的话,则将该帧中的余下那部分的传输能量进行提升,以补偿该帧传输能量的损失,降低由此造成的接受方(即基站)的接受错误率。提升能量的数值和d有关,d越大,提升越多。
而对于前向数据的传输,则不做任何补偿措施,只是简单地认为数据丢失,由上层进行处理。
这种中断业务数据的收发来进行系统间搜索测量的方法可以用图2来简单表示。
需要注意的是a)标准规定,在上述搜索和测量过程中,手机自主动作,基站并不知道手机在进行对邻小区的搜索和测量工作,因此无法提供手机搜索和测量时需要的GSM相对定时关系;b)能量提升虽然能够补偿该手机通话过程中的性能损失,但额外附加的能量必然对工作在附近的CDMA手机造成影响,即附加了额外的冲击干扰。
c)分析表明,一个CDMA2000业务帧(20毫秒)的时间里最多只允许存在一个搜索窗,两个以上的搜索窗将导致反向业务信道上的信息不可避免地丢失。另外,仿真结果表明,过于频繁的搜索窗不会带来任何性能上的好处,而且实现上也十分复杂。
现存的标准中只是对系统间测量(包括对CDMA2000异频系统,模拟制系统和GSM系统的测量)过程和做法给出了比较笼统的定义,而没有给出具体实现的方案(如搜索时所要采取的定时方法的),更没有具体到GSM系统进行描述。
实际上,GSM系统有其自身的结构,所以对其的搜索和测量必然采用不同于其它系统的策略。为了方便以后的叙述,此处有必要介绍一下GSM的前向公共控制信道的情况。
一个特定GSM小区的前向公共控制信道是在一个特定的频率点上连续发送的,该频率点称为BCCH载频。
GSM是时分系统,在前向公共控制信道中,频率校正信道(简称FCCH)和同步信道(简称SCH)等组合成复帧的形式进行发送。
图3所示为GSM在BCCH载频上连续发送的前向公共控制信道的复帧结构图。复帧时间长度约为231毫秒,包含51个TDMA帧,每个TDMA帧长约为4.63毫秒。可以看到FCCH和SCH在每个复帧中发送5次,其时间间隔是10或11个TDMA帧,约为46.3毫秒或50.93毫秒。
对一个试图切换到该GSM小区的手机来说,该基站的一些重要信息,如接收信号强度指示(简称RSSI),频率校正信息,基站识别码(简称BSIC)等都必须从此公共信道上得到。其中所需的频率校正信息包含在FCCH中的第一个时隙中,该时隙长度为约0.58毫秒,在图3中用红色方块标出;而BSIC则包含在SCH中,这两者都必须通过搜索得到。
事实上,任何试图切换到该GSM小区的手机,都必须将其射频模块调谐到该BCCH载频,通过某种特定的搜索策略,搜索到FCCH和SCH,获得上述信息并加以处理,为下一步的系统间切换做准备。
很显然,现存标准中并没有针对GSM的搜索给出任何定义,更没有具体考虑对FCCH的搜索过程。

发明内容
本发明的目的是对工作在CDMA2000模式下的GSM/CDMA2000双模手机,提出一种试探性搜索定时方法。
为实现上述目的,定义了一种从CDMA2000系统中搜索GSM频率校正信道的定时方法,包括步骤在每个CDMA 2000业务帧中设置搜索窗;
通过搜索窗搜索邻近GSM小区FCCH;如果搜索成功则结束搜索,如果搜索不成功则重新开始搜索。
本发明提供的定时方法,在搜索窗宽度d相同时,平均情况下所需要的搜索窗的个数最少,对系统性能影响也最小。在相同搜索窗宽度d时,平均情况下,从开始搜索时刻到搜索成功为止,所需时间最少,亦即搜索速度最快。并且需要设置的参数少,手机厂商在设计手机时比较容易。
具体实施例方式
为了解决现存的CDMA2000物理层标准中不支持对邻近GSM小区FCCH搜索的问题,特提出本发明。本发明系一个完整的搜索过程,但为叙述方便起见,可以分解为两个方面加以说明1.试探性的搜索方式首先需要指出的是,CDMA2000标准中规定基站不知道手机所进行的搜索和测量动作,因此也无法提供相应的信息给手机,其中最重要的是GSM复帧与CDMA2000的业务帧间的相对定时关系。由此带来的后果是,手机在搜索GSM FCCH时是“盲目的”,即不知道相对于其业务信道上的CDMA帧来说,GSM FCCH处于什么位置。
换句话说,当手机打开搜索窗(停止CDMA2000业务信道上收发操作,调谐到GSM BCCH频率开始搜索的一系列过程的形象说法,下同)进行搜索时,到关闭搜索窗(停止搜索GSM,调谐到原CDMA2000频率,并继续CDMA2000模式下的操作的一系列过程的形象说法,下同)的这段时间里,无法预知GSM FCCH是否会出现,即FCCH恰好在此刻出现的概率是随机的。
所以整个过程采用的是一种试探性的搜索方法,即,在没有GSM FCCH相对定时关系的先验知识的情况下打开一个搜索窗(称为一次搜索尝试),如果FCCH恰在此时出现,则手机可以通过解调FCCH中的特定信息知道搜索成功,该次搜索尝试即告成功,同时整个搜索过程亦告结束;否则,则该次搜索尝试就告失败,则手机必须关闭搜索窗,回到CDMA2000工作模式下工作。
手机在等待一段特定时间(长度依据定时方法确定)后,再次打开搜索窗,进行再一次搜索尝试。上述过程重复,直到FCCH被成功解调为止。
事实上,考虑到5次FCCH出现在整个GSM复帧中所占时间概率很小,所以大部分情况下,一次搜索尝试无法成功获取FCCH,需要多次搜索尝试。因此,整个过程必然是试探性的。
多次搜索尝试之间的时间关系需要特定的定时方法来定义,该定时方法的构成如图5中所示,包含几个要素1.一个或多个的搜索窗因为相对于搜索窗,FCCH出现的时刻是随机的,所以无法保证在第一个搜索窗就能够搜索到FCCH,因此多个搜索窗在大多数情况下是必需的;2.搜索窗的起始时刻S指搜索窗相对于其所处的CDMA2000业务帧的时间偏差,单位为毫秒;3.搜索窗的宽度d即一次搜索的时间长度,单位为毫秒;4.相邻两次搜索窗之间的间隔时间T1单位为毫秒2.基于搜索窗合并的定时方法在试探性搜索GSM FCCH的基础上,本发明给出了一种定时方法,对上述搜索过程中的参数进行规定,从而使得手机能够快速完成搜索,并对系统性能影响最小。其构成如

图1所示1.每帧中都有搜索窗即,当手机开始某个GSM小区FCCH信道的搜索时,从其后紧随的一个CDMA2000业务帧开始,直到GSM FCCH被搜索到为止,每帧中都将有一定时间被中断,该时隙用于搜索GSM FCCH;
2.搜索窗的宽度d依据现有标准要求,搜索窗宽度必须小于20毫秒CDMA2000业务帧的一半,即d<10毫秒。同时,仿真结果显示,在d<1毫秒时,搜索时间将非常长,实际上没有实用价值,所以本发明给定d的取值范围为1毫秒<d<10毫秒。在此范围内,本发明对搜索窗的宽度d的取值不作进一步要求,因为根据仿真结果,本发明给出的定时方法在不同的搜索窗宽度的情况下都有最优或接近最优的表现。考虑到不同的设备厂商在实现时对d的要求会有所不同,所以不作要求。
3.区分奇偶帧的搜索窗起始时刻设置S在设置搜索窗的起始时刻时,对奇数帧和偶数帧进行了区分,奇偶帧中S的值不同。
第一次搜索窗所处的CDMA2000业务帧为第1帧(奇数帧),下一帧为第2帧(偶数帧),再下一帧为第3帧(奇数帧),依此类推。
所有奇数帧中,搜索窗相对于该帧的起始时刻的偏差为(20-d)毫秒,即在帧的尾部。
所有偶数帧中,搜索窗相对于该帧的起始时刻的偏差为0毫秒,即在帧的头部。
4.区分奇偶帧的搜索窗间隔设置与3中类似,两个相邻帧中搜索窗间的间隔T1设置,亦取决于该帧是奇数帧,还是偶数帧。
第1帧和第2帧搜索窗间隔为d毫秒,而第2帧和第3帧间为(40-d)毫秒,第3帧和第4帧间为d毫秒,依此类推。
5.合并使用的搜索窗通过3和4中的设置,相邻的两帧(第1帧和第2帧,第3帧和第4帧,依此类推)中的搜索窗在时间上是衔接的,可以合并使用,使得搜索过程在一个新的、宽度为2倍d毫秒的更大搜索窗中进行,从而加快搜索速度,减少搜索次数。
图5描述了双模手机工作在CDMA2000模式下,使用基于搜索窗合并定时方案的实施例中,对邻近的GSM小区的FCCH进行试探性搜索的动作流程501搜索准备手机选定、并调谐到需要搜索FCCH的GSM小区基站后,搜索过程开始,并以开始时刻后的下一个20毫秒CDMA业务帧为第一个搜索帧;502奇数帧中的搜索在每个奇数帧,从该帧开始到(20-d)毫秒这一段时间内,反向业务信道的发射能量将会被提高。该帧剩下的d毫秒的时间为一次搜索尝试的第一部分。在此期间搜索窗打开,即,手机停止在反向业务信道上发送数据,同时也停止在前向信道上接受信息,将射频模块调谐到GSM小区BCCH载频上,开始一次搜索尝试,该搜索尝试将持续到紧随其后的偶数帧;503偶数帧中的搜索在每个偶数帧,从该帧开始到d毫秒为止为搜索尝试的第二部分。在此期间,无论FCCH是否成功地搜索到,搜索窗都将关闭,即,手机停止在GSM小区频率上的搜索工作,将射频模块调谐到原来所工作的CDMA频率,继续被中断了的CDMA模式下的操作。至此,一次完整的搜索尝试结束。
504判定过程在奇数帧和偶数帧中搜索窗合并产生的2倍d毫秒搜索窗的时间段里,手机都试图解调出特定的特殊字,即频率调整信息。如果解调成功,则表明该次搜索尝试成功,直接进入步骤505;否则,则称该次搜索尝试失败,需要重复执行步骤502和503,开始新的一次搜索尝试。该过程将反复执行,直到频率调整信息被成功解调为止。
505搜索成功在经过一次或多次的搜索尝试后,GSM FCCH被成功搜索,则整个过程即告结束。
权利要求
1.一种从CDMA2000系统中搜索GSM频率校正信道的定时方法,包括步骤在每个CDMA 2000业务帧中设置搜索窗;通过搜索窗搜索邻近GSM小区FCCH;如果搜索成功则结束搜索,如果搜索不成功则重新开始搜索。
2.根据权利要求1所述的方法,特征在于,每个20毫秒CDMA2000业务帧的持续时间段内包含一个搜索窗;
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于所述搜索窗的宽度d为1毫秒<d<10毫秒。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的业务帧分为将紧随搜索开始时刻之后的第1个CDMA2000业务帧作为第1帧,为奇数帧,第2帧为偶数帧,依此类推,每经过一帧,帧号加1。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于帧号为奇数帧的搜索窗在该帧尾部,而所有偶数帧的搜索窗在帧的首部。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于所有偶数帧中的搜索窗和其上一帧中的搜索窗间的间隔为d毫秒,而和其下一帧中搜索窗间的间隔为40-d毫秒;
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于还包括相邻奇偶帧中搜索窗合并,在两倍的搜索窗长度的时间里,只进行一次搜索尝试。
全文摘要
一种从CDMA2000系统中搜索GSM频率校正信道的定时方法,包括步骤在每个CDMA 2000业务帧中设置搜索窗;通过搜索窗搜索邻近GSM小区FCCH;如果搜索成功则结束搜索,如果搜索不成功则重新开始搜索。本发明提供的定时方法,在搜索窗宽度d相同时,平均情况下所需要的搜索窗的个数最少,对系统性能影响也最小。在相同搜索窗宽度d时,平均情况下,从开始搜索时刻到搜索成功为止,所需时间最少,亦即搜索速度最快。并且需要设置的参数少,手机厂商在设计手机时比较容易。
文档编号H04W88/06GK1492611SQ0214806
公开日2004年4月28日 申请日期2002年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者田光照, 李小强, 李炫又 申请人:北京三星通信技术研究有限公司, 三星电子株式会社
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