在混合gsm/cdma网络中用于切换的基站同步方法和设备的制作方法

专利名称：在混合gsm/cdma网络中用于切换的基站同步方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般与无线通信有关，尤其与高级蜂窝电话网有关。
背景技术：
在全世界的许多国家蜂窝电话网都使用全球移动通信系统(GSM)。GSM提供有用 范围的网络服务和标准。现存的GSM网络是基于时分多址(TDMA)数字通信技术的。在基 于TDMA的蜂窝网中，每个移动用户单元在任何特定时间只与单独一个基站进行通信。当用 户从一个小区移动到另一个时，“硬切换”就发生了，其中已与用户通信的基站中断与用户 的链路，并且由新的基站接管。码分多址是改进的数字通信技术，它比TDMA提供更有效的无线电带宽利用，以及 在蜂窝电话用户和基站之间提供更可靠，无衰落的链路。领先的CDMA标准是IS-95，它是由 通信工业协会(TIA)发布的。这个标准提供了“软切换”(或“越区切换”)能力，其中在从 一个小区移动到另一个时，用户单元暂时同时与两个或更多基站接触。这个可能由码分方 法进行的软切换减少了在硬切换中频繁发生的连接丢失的可能性。通过引用合并在这里的PCT专利申请PCT/US96/20764描述了使用CDMA空中接口 (也就是基本射频通信协议)来实现GSM网络服务和协议的无线通信系统。使用这个系统， 至少一些现有GSM网络的TDMA基站(BSQ和用户单元将会被相应的CDMA设备代替或补充。 在这个系统中的CDMA BSS适合通过标准GSM A接口与GSM移动交换中心进行通信。这样 就保持了 GSM网络服务的核心，并且从TDMA到CDMA的转变对于用户是透明的。在PCT专利公开1095/^24771和1096/^21999以及在渥太华举行的关于全球个人通 信的第二届国际大会的会议记录第181-185页由Tscha和其他人所述的题为《在CDMA移动 台和GSM移动交换中心之间的用户信令网关》中也描述了结合GSM和CDMA单元的混合通信 网络，以上通过引用在这里合并。这些公开文件中没有专门涉及如何在这样的混合网络中 在不同基站间进行用户单元的有效切换。通过引用也合并在这里的PCT专利申请PCT/US97/00^6描述了在混合GSM/CDMA 通信系统中CDMA和TDMA BSS间系统间切换的方法。根据CDMA技术GSM/TDMA BSS产生导 频信标信号。在电话呼叫期间，用户单元检测导频信号并通知基站控制器信号已被检测了。 然后把用户单元从CDMA切换到TDMA BSS而不中断呼叫。发明概述本发明的一个目的是提供在混合TDMA/CDMA蜂窝通信网络中使用的方法和设备。本发明一些方面进一步的目的是提供在TDMA和CDMA基站之间能够进行用户单元 切换而不中断通信的改进方法和设备。在本发明的较佳实施例中，混合GSM/CDMA蜂窝通信系统包括TDMA和CDMA的基站，它们共同由移动交换中心(MSC)控制。在以上提到的PCT专利申请中一般地描述了这 类系统，它们通过引用在这里合并。在系统中的用户单元(在这里也被称作为移动台(MS)) 能通过TDMA和CDMA空中接口间的适当交换与这两种基站进行通信，而最好在这两种接口 上使用GSM网络协议。本发明较佳实施例的一个特点是通信系统可以基于现有的GSM/CDMA 基础结构，再加上CDMABSS，而没有对现有基础结构有实质的其他修改。为了确定什么时候切换应该发生，与当前一类基站(⑶MA或TDMA)进行通信的MS 监控由另一个基站产生的射频信号，而另一个基站可能是其他类的基站(分别为TDMA或 CDMA)。在当前基站和MS之间的消息序列使MS采集关于新基站的适合同步信息并把这个 信息回复给当前基站。系统用这个信息使MS与新基站建立空中接口，于是无论在何处切换 发生时实质上没有中断MS和网络间的通信。在本发明申请的范围中，这样在基站间的切换被称作为“移动协助切换”。在本技 术已知的GSM和CDMA网络中使用移动协助切换，其中移动台在被切换到相邻小区前测量并 告知从相邻小区中的基站收发器接收的信号强度。然而，在被提到议事日程上的混合GSM/ CDMA系统中假设移动台能在任何给定时间接收来自或CDMA或TDMA基站的信号(或就如以 上提到的PCT专利申请PCT/US97/00^6中与TDMA基站相关的CDMA信标，)，但是并不是两 者都行，因此就不能提供这类协助。依照本发明原理的移动协助的规定使得切换可被比另 外可能的情况更平稳更可靠地进行。在一些本发明的较佳实施例中，根据从正与单元通信的基站接收的指令在电话呼 叫的过程中MS在TDMA和CDMA操作之间进行交换。在切换要发生之前，MS从TDMA和CDMA 基站接收信号并回复基站关于它正在接收的信号。这样就回复了所报告的信息并由BSC用 于初始化切换。更好地，MS包含单个无线电收发器，因此在任意特定时刻MS能与或TDMA或 CDMA基站进行通信，但不是与两者。(然而，依照IS-95的原理，就上文所描述的，单元能一 次与多于一个CDMA基站进行通信。)值得进一步注意的是，每个GSM/CDMA基站由它自己 的同步时钟，与之通信的MS都与它同步，而CDMA基站互相与真实时间同步。因此，在TDMA 和CDMA间的交换中，在所有情况下MS要采集并把它的操作与合适的时钟信号同步而实质 上不中断电话呼叫。在一些这样的实施例中，当确定单元可被切换到GSM/TDMA基站时，MS是在与CDMA 基站进行通信的。一般根据GSM标准，在单元进行GSM邻域扫描这段时间期间暂时中断通 过MS收发器进行的CDMA传输，以取得并与TDMA基站同步。较佳地，CDMA传输中断持续一 个单独帧，通常是20毫秒长度，根据IS95标准产生空闲时隙。在识别TDMA基站并交换适 合消息之后，就打开基站间的话务信道并把MS交换到TDMA基站，而实质上最小化由MS处 理的电话呼叫中断。在其他这样的实施例中，当确定单元可被切换到CDMA基站时，MS是在与TDMA基站 进行通信的。为了与CDMA基站同步，MS取得时刻，最好通过从TDMA基站接收的精确时刻， 其中GSM网络提供了产生并广播时刻所必需的设备装备。更好地，依照GSM标准该网络包 括小区广播系统(CBS)，它被用来接收例如由全球定位系统(GPS)提供的或从一个或多个 CDMA基站接收的时刻，并将该时刻通过网络广播给MS。可选择地，为了取得并与CDMA站的 时刻同步MS暂时中断TDMA接收。这样，虽然信号的某个恶化可能是以这种方式由TDMA时 隙所损失引起的，但是从TDMA到CDMA的移动协助切换通常比另外可能的情况更可靠且对于MS的用户有更少干扰。虽然在这里描述了关于有TDMA和CDMA使用的单独收发器的MS的较佳实施例，但 是可以理解的是，本发明的原理可以类似应用于使用其它类的用户单元和系统硬件，尤其 是使用有分开的或仅仅部分集成的TDMA和CDMA收发器的用户单元。因此根据本发明的较佳实施例，在移动无线通信系统中，该系统包括根据第一空 中接口操作的第一类的基站和根据第二空中接口操作的第二类基站，提供一种在系统中从 第一类的第一基站到第二类的第二基站切换移动台的方法，包括在移动台和第一基站间通过第一空中接口建立通信链路；在来自第二基站的第二空中接口上响应于由移动台接收的信号接收来自移动台 的数据，实质上不中断与第一基站的通信链路；以及响应于从那里接收的数据把移动台从第一基站切换到第二基站。更好地，接收数据包括接收信号强度的测量值，并且切换移动台包括比较来自第 一和第二基站的信号强度测量值并响应于这个比较切换移动台。更好地，接收数据包括把 加权因子应用到信号强度的测量中，其中应用加权因子包括根据系统中的网络条件改变因 子。进一步更好地，应用加权因子包括把通信链路上的加权因子发送到移动台，它把加权因 子应用到测量值。更好地，接收数据包括根据由在第二空中接口上接收信号的基站进行的解码接收 第二基站的标识。在较佳实施例中，在系统中从第一基站把第二类基站的频率列表发送到移动台以 使移动台设法以列表中的频率接收信号。更好地，切换移动台包括从第一基站发送切换指令。在较佳实施例中，切换移动台 包括响应于切换指令在第二空中接口上发送初始化传输，并且该方法包括如果在第二空中 接口上的初始化传输不能被成功接收，那么在第一空中接口上重新取得通信链路。更好地，发送切换指令包括在第一空中接口上发送封装有关第二空中接口参数的 指令。最好地，发送指令包括根据GSM标准发送封装根据IS-95标准定义的参数的指令，其 中封装的参数包括IS-95长码。更好地，建立通信链路及响应于信号接收数据包括建立链路及使用移动台中的单 个射频收发器在移动台处接收信号。在较佳实施例中，第一和第二控制接口之一包括TDMA接口，并且其他接口包括 CDMA接口，其中TDMA接口最好包括GSM接口，并且其中CDMA接口被配置为传输GSM网络消 息。更好地，CDMA接口是基于IS-95标准的。更好地，建立通信链路包括使用单个无线电资源管理协议层来管理第一空中接 口，并且其中切换移动台包括使用单个无线电管理协议层来管理第二空中接口。进一步更好地，从移动台接收数据包括在由第一空中接口服务的第一区域和由第 二空中接口服务的第二区域之间定义一个重叠区域，以及当移动台在重叠区域时触发移动 台以接收数据。在较佳实施例中，第一空中接口包括CDMA接口，并且其中第二空中接口包括GSM/ TDMA接口，并且从移动台接收数据包括选通移动台中断CDMA通信链路以接收和解码GSM/ TDMA信号。更好地，选通移动台包括中断CDMA链路持续一个IS-95帧的时间，其中接收数据包括根据通过移动台对信号的GSM频率错正和同步信道的解码而接收第二基站的标识。在另一个较佳实施例中，第一空中接口包括GSM/TDMA接口，并且第二空中接口包 括CDMA接口，而且从移动台接收数据包括控制移动台中断通信链路以接收和解码CDMA信号。更好地，接收数据包括通过GSM/TDMA接口传输时刻信息。进一步更好地，传输时 刻信息包括通过使用GSM小区广播服务的系统广播时刻信息，其中广播时刻信息包括从在 系统中与第一类基站通信的收发器接收时刻信息和相关的GSM帧数。更好地，移动台解码 CDMA信号的同步信道以导出时刻。可选择地或附加地，接收数据包括把GSM小区广播服务消息传输到移动台以初始 化通过移动台搜索来自第二类基站的信号。更好地，把GSM小区广播服务消息传输到移动 台包括传输消息以当移动台操作在专用模式中时由移动台接收。更好地，从移动台接收数据包括接收由移动台解码的CDMA导频波束的标识。进一 步更好地该方法包括把第二基站映射为GSM基站以控制切换。更好地，控制移动台包括控制移动台在TDMA接口上与基站进行通信时，在第一 TDMA时隙中接收CDMA信号并在接下来的TDMA时隙中解码信号以产生将要被基站接收的数 据。根据本发明的较佳实施例，进一步提供一种在GSM无线通信系统中把时刻信息传 输到移动台的方法，包括把时刻信息输入到系统；以及通过系统把信息广播到移动台。更好地，GSM无线通信系统包括小区广播系统，并且广播时刻信息包括在小区广播 系统上广播信息。更好地，广播时刻信息包括广播消息以当移动台操作在专用模式中时被 移动台接收。进一步更好地，广播时刻信息包括从与系统通信的收发器接收时刻和相关GSM帧 号，并且方法包括使用时刻信息把移动台和⑶MA发送信号同步。在较佳实施例中，该方法包括响应于把时刻信息传输到系统中的多个基站确定移 动台的位置。更好地，输入时刻包括开启从具有时刻信息的收发器到小区广播中心的数据呼 叫，其中开启数据呼叫最好包括从GPS设备接收时刻信息。可选择地，开启数据呼叫包括从 与GSM系统有关的CDMA小区接收时刻信息。根据本发明的较佳实施例，在GSM无线通信系统中，该系统包括第一基站子系统 和第二基站子系统，至少其中一个子系统依照CDMA空中接口操作，进一步提供一种在系统 中从第一到第二基站子系统切换移动台的方法，包括把依照CDMA空中接口操作的第一和第二子系统中至少一个映射为GSM/TDMA子系 统；在移动台和第一基站子系统间建立通信链路，以使移动台从第一基站子系统接收
第一信号；响应于由移动台从第二基站系统接收的第二信号，从移动台接收数据，实质上不 中断与第一基站子系统的通信链路；
比较第一和第二信号的强度，实际即使第一和第二基站子系统都是GSM/TDMA子 系统；以及响应于信号强度的比较，从第一到第二基站子系统切换移动台。 更好地，映射至少一个依照CDMA空中接口操作的子系统包括把GSM频率和位置分 配给子系统。进一步更好地，建立通信链路和切换移动台包括在系统中第一和第二子系统和移 动交换中心之间通过GSM A接口传输消息。更好地，第一和第二基站子系统都依照CDMA空 中接口操作，其中切换移动台包括通过A接口传输新的IS-95长码，实质上不违反A接口协 议。更好地，从移动台接收数据包括把加权因子应用到第二信号，并且其中比较信号 的强度包括比较加权信号，其中应用加权因子包括把加权因子传输到移动台，它把加权因 子应用到第二信号。更好地，应用加权因子包括根据系统中网络条件改变因子。根据本发明的较佳实施例，也提供一种在移动通信系统中使用的无线通信设备， 包括根据第一空中接口发送和接收第一信号的第一类基站；根据第二空中接口发送和接收第二信号的第二类基站；以及移动台，它在第一空中接口上保持与第一类基站的通信链路的同时，在第二接口 上从第二类基站接收第二信号，并且它响应于第二信号把数据发送到第一类基站以使响应 于发送的数据把移动台从第一基站切换到第二基站。更好地，通过移动台发送的数据包括信号强度的测量值，以响应于第一与第二信 号的信号强度的比较而切换移动台。更好地，把加权因子应用到信号强度的测量上，其中根 据系统中网络条件改变加权因子。更好地，在通信链路上把加权因子发送到移动台，它把加 权因子应用一测量。进一步更好地，移动台对第二信号进行解码以确定第二类基站的标识。更好地，在系统中第一类基站把第二类移动台的频率列表发送到移动台，以使移 动台设法以列表中的频率接收第二信号。更好地，第一类基站把切换指令发送到移动台，由此把移动台从第一基站切换到 第二基站。在较佳实施例中，响应于切换指令在第二空中接口上发送初始化传输，并且如果 在第二空中接口上的初始化传输不能被成功接收，那么移动台在第一空中接口上重新获取 通信链路。更好地，切换指令封装了有关第二空中接口参数的指令。最好地，实质上根据GSM 标准的指令封装根据IS-95标准定义的参数，其中封装的参数包括IS-95长码。进一步更好地，移动台包括与第一和第二类基站进行通信的单个射频收发器。在较佳实施例中，第一和第二控制接口之一包括TDMA接口，并且其他接口包括 CDMA接口，其中TDMA接口最好包括GSM接口，并且其中CDMA接口被配置为传输GSM网络消 息。更好地，CDMA接口是基于IS-95标准的。进一步更好地，移动台使用单个无线电资源 管理协议层来管理第一和第二空中接口。更好地，当移动台处在由第一空中接口服务的第一区域和由第二空中接口服务的 第二区域之间重叠的区域中时，基站触发移动台以在第二空中接口上接收第二信号。
在较佳实施例中，第一空中接口包括CDMA接口，并且其中第二空中接口包括GSM/ TDMA接口，而且第一类基站选通移动台中断通信链路以接收和解码GSM信号。更好地，移动台中断CDMA链路持续一个IS_95帧的时间。进一步更好地，移动台处理第二信号以对信号的GSM频率纠正和同步信道进行解 码。在另一个较佳实施例中，第一空中接口包括GSM/TDMA接口，并且第二空中接口包 括CDMA接口，并且第一类基站控制移动台中断通信链路以接收和解码CDMA信号。更好地，第一类基站通过GSM/TDMA接口把时刻信息传输到移动台。更好地，设备 包括GSM小区广播中心，它使用GSM小区广播服务通过系统把时刻信息传输到移动台，其中 小区广播中心从与在系统中的第一类基站通信的收发器接收时刻信息和GSM帧号。可选择地或附加地，移动台对CDMA信号的同步信道进行解码以导出时刻。更好地，GSM小区广播中心把GSM小区广播服务消息传输到移动台以初始化由移 动台搜索第二信号。其中当移动台操作在专用模式中时移动台接收小区广播服务消息。可选择地或附加地，移动台处理CDMA信号以识别CDMA导频波束。更好地，移动台在TDMA接口上与基站进行通信时，在第一 TDMA时隙中接收CDMA 信号并在接下来的时隙中解码信号以产生要发送到基站的数据。根据本发明的较佳实施例，进一步提供一种在GSM无线通信系统中把时刻信息传 输到移动台的设备，包括小区广播中心，它使用GSM小区广播系统把信息广播到移动台。更好地，设备包括与系统通信的收发器，它把时刻和相关GSM帧号发送到小区广 播中心，其中收发器通过系统开启到小区广播中心的数据呼叫以把时刻和相关帧号传输到 那里。更好地，移动台使用时刻信息和CDMA发送信号同步。进一步更好地，移动台当操作在专用模式中时从小区广播中心接收信息。此外根据本发明的较佳实施例，在无线通信系统中，还提供了一种把时刻信息输 入到通信控制器的设备，包括时钟信号接收器，它从时钟源接收时刻信息；无线电收发器，它从时钟信号接收器接收时刻信息，并通过系统开启到通信控制 器的数据呼叫以把信息传输到那里。更好地，通信控制器包括GSM小区广播中心，其中在系统中无线电收发器从基站 接收GSM帧号，并把帧号与时刻信息一起发送到小区广播中心。更好地，时钟信号接收器包括无线电接收器，它从CDMA通信小区接收时刻信息， 其中无线电收发器包括无线电接收器。可选择地，时钟信号接收器包括GPS设备。根据本发明的较佳实施例，在GSM通信系统中，还附加提供一种用于移动无线通 信的设备，包括移动台；以及第一和第二基站子系统，把第一和第二信号传输到移动台，其中至少一个是CDMA 信号，并且在GSM系统中两个子系统都被映射为GSM基站子系统，其中响应于对由移动台接收的第一和第二信号强度的比较把移动台从第一子系统切换到第二子系统，实际上即使第一和第二基站子系统都是基于GSM/TDMA空中接口操 作的亦如此。更好地，发送CDMA信号的子系统在系统中被分配GSM频率和位置。进一步更好地， 在系统中通过GSM A接口在第一和第二子系统和移动交换中心之间传输消息，其中第一和 第二信号都包括CDMA信号。更好地，为了切换移动台通过A接口从第二到第一子系统传输 新的IS-95长码，实质上不违反A接口协议。更好地，在比较信号强度之前移动台把加权因子应用到第二信号。根据本发明的实施例，进一步提供了一种在包括CDMA和TDMA基站的无线通信系 统中使用的移动台，包括单独移动无线电收发器，它与CDMA和TDMA基站进行通信；以及调制解调器单元，它对由移动收发器发送的信号进行编码并对在那里接收的信号 进行解码，以使信号按CDMA编码以与CDMA基站进行通信并且按TDMA编码以与TDMA基站 进行通信。更好地，调制解调器单元根据GSM无线电接口层协议对信号进行编码。进一步更好地，移动台接收和处理来自CDMA和TDMA基站之一的信号，实质上不中 断现有的在移动台和另一个CDMA和TDMA基站间的通信链路。根据本发明的较佳实施例，在包括小区广播服务的GSM无线通信系统中，还提供 一种把消息传输到多个操作在专用模式中的移动台的方法，包括通过小区广播服务把消息广播到移动台；以及在移动台接收消息，实质上不终止移动台的专用模式操作。更好地，广播消息包括发送时刻信息，或可选择地或附加地，广播搜索触发消息。根据本发明的较佳实施例，在GSM通信系统中，附加提供一种移动无线通信的设 备，包括小区广播中心，它在小区广播系统上广播消息；以及移动台，当它在专用模式中通信时接收消息，实质上不终止专用模式通信。更好地，小区广播中心广播时刻信息，或可选择地或附加地，搜索触发消息。根据本发明的较佳实施例，附加提供了一种在包括CDMA和TDMA基站的无线通信 系统中使用的移动台，包括至少一个移动无线电收发器，它与⑶MA和TDMA基站进行通信；以及调制解调器单元，它处理通过这至少一个收发器发送的以及根据通信协议堆栈在 那里接收的信号，以使信号按CDMA编码以与CDMA基站进行通信和按TDMA编码以与TDMA 基站进行通信，堆栈包括单个无线电资源管理协议层，它控制与CDMA和TDMA基站的通信。更好地，无线电资源管理协议层充分实现GSM无线电接口第三层RR子层的所有功 能。进一步更好地，无线电资源管理协议层控制移动台从一个基站到另一个基站的切 换。此外根据本发明的较佳实施例，在GSM移动无线通信系统中，该系统包括基站子 系统，其中至少一些是基于CDMA空中接口操作的，还提供了在系统中控制移动台与基站子 系统通信的方法，包括
在CDMA空中接口上，在移动台和一个基站子系统间发送和接收信号；以及使用充分实现GSM无线电接口第三层RR子层所有功能的无线电资源管理通信协 议层控制发送和接收。更好地，系统进一步包括基站子系统，它依照TDMA空中接口操作，并且该方法包 括在TDMA空中接口上，在移动台和一个基站子系统间发送和接收信号，其中控制发送和接收包括使用单个无线电资源管理通信协议层，控制在CDMA和 TDMA空中接口上的信号发送和接收。进一步更好地，该方法包括在TDMA和CDMA基站间切换移动台，其中由无线电资源 管理通信协议层控制切换。从以下本发明实施例的详细描述，再加上附图将会更全面的理解本发明，其中附图简述

图1是根据本发明的较佳实施例，混合GSM/CDMA蜂窝通信系统的示意框图；图2A是根据本发明的较佳实施例，说明在图1系统中移动台和基站子系统间通信 协议的示意框图；图2B是根据本发明的较佳实施例，混合GSM/CDMA移动台的示意框图；图3A和:3B是根据本发明的较佳实施例，说明在图1系统的单元之间的通信协议 堆栈的示意框图；图4A是根据本发明的较佳实施例，说明在图1系统中移动台从CDMA基站到GSM 基站切换的示意框图；图4B是根据本发明的较佳实施例，说明相关于图4A的切换的信号流的示意框 图；图4C和4D是根据本发明的较佳实施例，示意性说明移动台在执行图4A的切换中 使用的通信帧的框图；图5A和5B是根据本发明的较佳实施例，示意性说明移动台在进行图4A的切换中 的操作流程图；图6A和6B是根据本发明的较佳实施例，示意性说明CDMA基站在进行图4A的切 换中的操作流程图；图7是根据本发明的较佳实施例，说明在图1的系统中与提供时刻信息相关的信 号流的示意框图；图8是根据本发明的较佳实施例，显示混合GSM/CDMA蜂窝通信系统中的小区的示 意性说明，它在理解把移动台从GSM基站切换到CDMA基站的方法中是有用的；图9是根据本发明的较佳实施例，说明与把移动台从GSM基站切换到CDMA基站的 方法相关的信号流的示意框图；图IOA和IOB是根据本发明的较佳实施例，示意性说明在进行图8的切换中移动 台操作的流程图；图11是根据本发明的较佳实施例，示意性说明在进行图8的切换中CDMA基站操 作的流程图；图12是根据本发明的较佳实施例，说明在混合GSM/CDMA蜂窝通信系统中移动台在CDMA基站间切换的示意框图；图13是根据本发明的较佳实施例，显示与图12切换相关的信号流的示意说明。图14A-14D是根据本发明的较佳实施例，说明与图12的切换一同分配的CDMA长 码的示意框图；图15是显示根据揭示的方法和设备实现的切换过程的流程图。较佳实施例详述混合GSM/CDMA系统操作概述现在参考图1，它是根据本发明的较佳实施例，混合GSM/CDMA蜂窝通信系统20 的示意框图。系统20建立在公用陆地移动通信网(PLMN)22周围，就上文所述，它是基于 GSM通信标准的。这样网络的基础结构已存在并在许多国家广泛应用，而本发明就具有了 与结合这样的网络对CDMA服务有了逐渐的认识并且不需要对现有基础结构进行主要的变 化。PLMN22包含至少一个移动服务交换中心(MSC) 24，或这可能的话包含一些这样的中心 (虽然在这里为了说明的清楚值显示了一个MSC)，它控制在一个地域内的网络操作。在其 他功能之间，MSC M是负责用户单元的位置注册和用户单元在基站间的切换，以及把PLMN 22链路到公共交换电话网(PSTN)和/或分组数据网(PDN)48。PLMN也包括网络管理中心 (NMC)沈和小区广播中心(CBC)观。下文进一步描述这些功能。系统20包括多个移动台(MS) 40，它通过多个基站子系统(BSS) 30以及在一个或 多个认可的蜂窝通信频率中的无线射频链路上与PLMN 22进行通信。也已知为用户单元的 MS40能与使用基础上标准的GSM TDMA信令协议的GSM BSS 30和使用下文所述的基于CDMA 通信方法的CDMA BSS 32进行通信。另外，就下文将进一步描述的，虽然在标准的GSM系统 中移动台通常只能在空闲模式下从CBC观接收广播，但是MS 40能在的呼叫期间通过BSS 30接收这样的广播。虽然为了清楚的目的，图1中MS 40、GSM BSS 30、CDMA BSS 32都只 显示了一个，但可以理解的是，事实上系统20通常包含了多个这些系统单元的每一个。GSM BSS 30和CDMA BSS 32都与MSC 24通信并都受其控制。在GSM BSS 30和 MSC M间的通信通常都是根据GSM标准的。就下文参照图3A和;3B进一步描述的，相对于 IS95 CDMA标准修改CDMA BSS 32以根据GSM标准与PLMN 22进行通信，并特别以通过GSM A接口与MSC M进行通信。BSS 32也与CBC观进行通信以接收将要在空中广播的消息， 并包含无线电操作和维护中心(OMC-R) 38。OMC-R在GSM标准Q3接口上最好使用基于规范 GSM 12. XX系列的信息模型与NMC沈进行通信，这个系列通过引用被合并在这里。可选择 地，BSS 32可以链路到通用分组数据服务(GPRS)50，比如由欧洲通信标准协会(ETSI)提出 的。可选择地或附加地，BSS 32最好可以与通到英特网的链路耦合以把分组数据通过英特 网直接发送到PSTN/PDN 48(虽然为了简便这样的连接没有显示在图1中)。CDMA BSS 32和MS 40间的通信被建立在CDMA “空中接口”上，它最好一般是根据 用于CDMA通信的IS95标准的。BSS 32被建立在基站控制器(BSC) 34周围，它控制并与一 些基站收发器(BTQ 36通信。当MS在由特定BTS服务的地域或小区内时，每个BTS把射频 信号发送到MS 40并从其接收射频信号。当在电话呼叫期间时，MS从CDMA BTS 36的一个 小区移动到另一个，在BTS间的“软切换”(或越区切换)就发生了，这在CDMA技术中是已 知的。然而，可以也有一些系统20的服务区域，它没有CDMA覆盖区域(也就是在这种区域中没有CDMA BTS 36)或其中覆盖区域是弱小的或拥挤的。如果MS 40在电话呼叫期间 移动到这样一个区域中，那么MS就不中断呼叫从CDMA BTS被切换到与GSM BSS 30相关的 BTS0相似地，如果MS 40在呼叫期间从只由GSMBSS 30服务的区域移动到CDMA BTS 36的 小区，那么MS最好从GSM被切换到CDMA BSS。下文进一步描述在CDMA和GSM/TDMA服务 之间和相反过程以及在一个CDMA BSS 32和另一个之间进行这样切换的方法。利用图1所 示的这样方法和系统20基础结构的优点，MS 40在那些实现服务的由系统20服务的区域 内接受CDMA服务的好处，而在TDMA区域内不失去服务。CDMA和TDMA区域的转换对于MS 40的用户是充分透明的，因为整个系统中都遵守高层GSM网络协议，而在转换期间只改变 低层射频空中接口。图2A是根据本发明的较佳实施例，示意性说明在MS 40和BSS 30及32间的通信 协议堆栈的框图。MS 40在基于标准TDMA空中接口的GSM ^!接口上与GSM BSS 30进行通 信，以使实质上为了适应MS 40不需要对BSS 30或GSM第一层和第二层标准接口协议作修 改。MS 40在基于经过一定修改的CDMA IS-95空中接口的CDMA ^!接口上与⑶MA BSS 32 进行通信。在本领域中已知的用户单元能或在GSM ^!接口上或在CDMA ^!接口上操作，但 不是两者一同。为了维护这些接口，MS 40包含移动设备(ME) 42 (图1)，它必须包括两个无线电收 发器任一个，一个配置为TDMA操作而一个为CDMA，或单个收发器，它能动态在TDMA和CDMA 间转换。ME包括移动终端(MT)，它支持终端设备(TE) 46用于语音和/或数据输入和输出。 此外，MS 40根据GSM标准包含用户标识模块(SIM) 44。图2B是根据本发明的较佳实施例，说明在ME 42中包含单个无线电收发器的MS 40的示意框图。MS40被建在调制解调器单元59周围，包括能产生和处理TDMA和CDMA信 号的DSP核心60。更好地，核心60包含ASIC设备，它包括独立的CDMA发送/接收处理， 它由GSM定时逻辑64和GSM硬件加速器(或DSP) 62支持，并有用于SIM 44的端口。核心 60接收输入并传送输出到TE 46。在这种情况下，TE 46表示为音频扩音器和扬声器，且核 心60进行D/A和A/D转换，以及对音频信号上进行声码转换功能，这在本技术中是已知的。 根据MS40是与GSM BSS 30接触还是与CDMA BSS 32接触确定使用GSM或CDMA声码转换。 附加地或可选择地，核心60可以被配置为与TE46合作工作以提供数字数据输入/输出，比 如传真设备。核心60把可能是TDMA格式或是CDMA格式的数字数据输出到信号混合输出设备 66。设备66处理并把数据转换到模拟基带形式以输入到射频发送器68。双工器70通过天 线把混合射频信号视情况传输到GSM或CDMA基站。从基站接收的信号由双工器70通过射 频接收器72和实现基带转换和AGC功能的信号混合输入设备74传递到核心60。更好地， 接收器72和信号混合设备66和74都由核心60控制。由MS 40射频发送和接收最好以GSM 900或1800MHz频带中的频率，以与现有GSM 设备兼容，尤其是BSS 30。假设MS 40只包括在图2B中所示的、在GSM频带中操作的单个 收发器，在系统20中的CDMA设备也必须合适地被配置为在这个频率范围内操作。回到图2A，无论MS 40物理地包括一个收发器还是两个，在它的协议堆栈中它必 须支持双重空中接口第一层和第二层，各自为了相对的GSM BSS 30和CDMA BSS 32的操 作。在MS 40和CDMA BSS 32间的CDMA空中接口包含在标准IS-95协议上操作的CDMA第一层和其中IS-95操作被修改为适应GSM网络服务需要的GSM-CDMA第二层。GSM-CDMA第 二层包括一些功能，比如消息排序、优先权和分段，以及通信的挂起和恢复，它一般是由标 准GSM第二层支持的，但不是由CDMA IS-95支持的。相对于GSM BSS 30，空中接口第一层 和第二层是根据GSM标准的，实质上无需修改。标准GSM协议包括第三无线电接口层(RIU)它包括三个子层、在GSM第一层和第 二层让。这三个RIL3子层的最底层是无线电资源(RR)管理层，它支持在它上面的移动管 理(MM)和连接管理(CM)子层。在GSM BSS 30中的RIL3子层对于GSM标准实质上未改 变，并且GSM MM和CM子层在MS 40中同样保持实质上未改变。CM子层支持呼叫处理的信 令以及GSM补充服务和短消息服务(SMQ。MM子层支持定位MS 40所需的信令、识别和加 密密钥管理。为了支持MM和CM子层，在MS 40和BSS 32协议堆栈中引入了 GSM-CDMA RR子层。 管理无线电资源和在MS 40和BSS 30及32间保持无线电链路的GSM-CDMARR子层“意识到” 在MS 40协议堆栈中双重GSM和CDMA较低层(第一层和第二层)的存在。它根据从与它 通信的BSS接收的指示，在MS堆栈中调用合适的较低层以或者在GSM 接口上与BSS 30 的标准RIL3-RR子层进行通信或者在CDMAUm接口上与BSS 30的GSM-CDMA RR子层进行通 信。匪和CM子层不由BSS 32进行处理，而是被转发通过MS 40和MSC M之间用于以对于 CDMA空中接口层以下充分透明的方式处理。在MS堆栈中的RR子层在从MSC M和BSS的 指令下也控制第一层和第二层中定义的相应空中接口间的切换并协助切换的小区选择。不管使用哪一个空中接口，GSM-CDMA RR子层都支持在它之上的标准GSMRIL3-MM 和CM子层。RR子层最好提供由GSM规范04. 07和04. 08所定义的完整的无线电资源管理 功能，它们通过引用合并在这里。虽然“RR”子层本身不由CDMA IS-95标准定义，但是在这 里描述的GSM-CDMA RR子层也保持了完整的IS-95无线电资源功能。根据GSM标准，RR子层的功能包括空闲模式操作和专用模式操作服务(也就是在 电话会话期间进行的服务)。RR子层的空闲模式操作包括用由GSM标准所指定的小区改变 指示的自动小区选择和在GSM和CDMA小区间以及各对CDMA小区间和各对GSM小区间的空 闲切换。在空闲模式中的RR子层也进行由GSM和CDMA标准所指定的广播信道处理以及RR 连接的建立。在专用模式下，RR子层进行如下服务 路由选择服务，服务请求、消息传输和GSM标准指定的基本上所有的其它服务。 专用信道的改变(切换)，包括下文所述的硬切换和CDMA到CDMA的软切换和 “更软”切换。· RR信道的模式设置，包括发送模式、信道和编码/解码/代码转换模式的种类。 基于IS-95规范的MS参数管理。 基于GSM规范的MS分类标识管理。对于本技术的普通技术人员来说可以理解的是只是通过概述列出了 RR子层的以 上特点，并且根据公布的GSM和CDMA规范可以添加附加的细节和特点。图3A是根据本发明的较佳实施例，示意性说明在MS40、CDMA BSS 32和GSM MSC M之间的信令接口中使用的通信协议堆栈的框图。这些接口使MS 40在CDMA空中接口上 与GSM MSC M进行通信。在以上提到的PCT专利申请PCT/US96/20764中更详细地描述了这些接口的操作以及特别是通过这些接口的消息流，它们通过引用在这里合并。当MS 40 通过GSM BSS 30与MSC M进行通信时，协议堆栈是根据GSM标准的，实质上无需修改。上文所提到的，MS 40在CDMA ^!接口上与⑶MA BSS 32交换信号，其中修改MS和 BSS协议堆栈以包括GSM-CDMA RR子层和第二层。在图3A中，在BSS32协议堆栈明确地显 示了中继层，用于在MS 40和MSC M间传输RIL3-CM和MM信令，基本上不由BSS 32处理。 上文参考图2A描述了包括在Um中的其他层。CDMA BSS 32在标准的，基本上未更改的GSM A接口上与GSM MSC M进行通信。 这个接口是基于GSM SS7和BSS应用部分(BSSAP)协议的，这在本技术中是已知的，最好是 根据GSM 08. 08标准。BSSAP支持在MSC M和BSS 32间需要对和单个呼叫有关的信息解 释处理和以收资源管理的过程，以及在MSC40间的呼叫控制和移动性管理消息的 传输。BSS 32把CDMA第一层和GSM-CDMA第二层及在BSS和MS 40间交换的RR协议转换 成合适的SS7和BSSAP协议以发送到MSC 24，并且反之亦然。因为CDMA BSC 34使用标准A接口与GSM MSC 24进行通信，所以为了把CDMA BSS 32添加到GSM系统20中，在核心GSM MSC中就基本不需要修改。此外，MSC M不需要知晓 在GSM/TDMA BSS 30和CDMA BSS 32之间本身有什么不同，这是因为两者都是在A接口上 以基本相同的方式与MSC进行通信的。更好地，与BSS 32的BTS 36相关的小区由MSC 24 以基本相同的方式映射为GSM/TDMA小区，并由此根据GSM标准分配GSM绝对无线电频率信 道号(ARFCN)和基站识别码(BSIC)值。从MSC M的观点来看，在传统基于GSM/TDMA系统 中，在GSM BSS30和⑶MA BSS 32间甚至两个不同的CDMA BSS间的切换与两个GSM BSS间 的切换没什么不同。分配CDMA小区的BSIC以在系统20内与传统GSM小区是可区别的。图;3B是根据本发明较佳实施例，示意性说明包括在通过CDMA BSS 32在MS 40和 MSC M之间传输语音数据的协议堆栈的框图。在MS 40和BSS 32间的语音数据通过CDMA 声码器编码和解码，它可以包含在本技术中已知的任何标准IS-95声码器协议。BSS 32根 据A接口的要求把CDMA第一层转换为GSM ElTDMA信号，并把CDMA声码数据转换成PCM A 律压扩的音频数据。这样MSC M通过BSS 32把语音数据发送到MS 40并从其接收，基本 上无需理会BSS和MS间的数据是按CDMA编码的这个事实，就像MS 40是在GSM/TDMA模式 中操作那样。CDMA到TDMA基站的切换图4A是根据本发明的较佳实施例，显示在理解从CDMA BSS 32到GSM BSS30的MS 40的移动协助切换的方法中有用的系统20的细节的示意框图。不像图1，BSS 30在这里 被详细地显示包括BSC 77和多个BTS 78和80。图4A说明从与BSS 32相关的BTS之一 (这里标注为BTS 76)到与BSS 30相关的BTS 78的MS 40的切换。就参考图1所述的， BSS 32 也包括 GSM-CDMA BSC 34 和 BTS36。当确定MS 40处在这个切换可能期望的位置时，从CDMA BTS 76到TDMA BTS78的 切换最好由BSS 32初始化。当从BTS 76接收的信号较弱时，或当已知MS 40到达CDMA覆 盖区域边缘时，或当在CDMA信道上的话务量较繁重时，这个情况都会发生。可选择地，BSS 32可以指令MS 40从BTS 78 (或其他GSM BTS)不时地不取决于任何特定压力地搜寻信号。图4B是根据本发明较佳实施例，说明在图4A的切换处理中MS 40、BSS 30和32 及MSC M间传输的信号的示意信号流图。BSC 34指令MS 40开始对相邻GSM BTS的选通搜索，其中在短时间内，MS 40中断它与BTS 76的通信以搜索和接收TDMA信号。更好地， MS 40以IS95标准操作，它使CDMA发送空闲20毫秒帧的持续时间，在这期间GSM TDMA邻 近扫描就发生了，实质上不中断CDMA语音通信。最好地，使用由IS-95B标准6. 6. 6. 2. 8部 分定义的激活/去活机制在20秒帧期间挂起通过MS 40的发送。可选择地，也可以在其他 CDMA标准下引入这样的空闲时段。进一步可选择地，就上文中所提到的，MS 40可以包含能 为了这个目的同时使用的分离的TDMA和CDMA收发器。更好地，BSC 34为MS 40提供一相邻GSM TDMA小区的频率列表，比如那些与BTS 78和80相关的。在减少搜索和发现BTS 78需要的时间中这样的列表是有用的，因为MS 40 只会对在列表上的小区频率搜索。在MS 40从一个小区移动到另一个时更新列表并在TDMA 和CDMA基站间切换期间保持列表。当MS 40在BTS78的频率接收信号时，它在信号中试图解码GSM频率校正(FCCH) 和同步(SCH)信道。这个解码可能占用几个选通的CDMA的空闲时段来完成。一旦解码成功 完成，MS 40就确定TDMA信号的功率电平并把它与GSM小区的识别一起告知BSS 32。为了 确定功率电平，MS 40最好在一个时段上平均信号功率以减少MS运动和信道衰落的影响。 在MS 40接收这个指令去这样做之后最好持续重复确定和报告TDMA功率电平。根据GSM标准，MS 40监控的每个小区的功率电平应该至少每5秒确定一次，相应 的SCH应该每30秒被解码一次。由BSS 32提供的相邻小区列表的所有小区都应该确定功 率电平。更好地，MS对SCH进行解码并只报告从那里接收最好信号的小区的功率电平。最 好地，仅当自最后一次报告或从监控的小区由MS接收的信号中一些其他显著变化之后在 确定的功率电平已有变化时MS向BSS 32报告。根据这个信息，BSS确定切换是否发生并且在什么时候发生。在合适的时间，BSS 32初始化对MSC M的切换请求。MSC把切换请求传输到GSM BSS 30，它确认这个请求。然 后GSM BSS 30通过MSC 24和CDMA BSS 32把RR切换指令传输到MS 40，并且在BSS 30和 MS 40之间开启了新的话务信道。在这一点切换完成了并且MS 40转变到BTS 78。把成功 的切换报告给MSC 24，并充分根据GSM通信标准，遵循它MSC把合适的“清除”指令发送到 CDMA BSS 32，它以“清除完成”消息响应。更好地，根据公认的GSM切换方法，在非同步切换模式中开启新的话务信道，并 且GSM BSS 30被配置为接收这样的切换。MS 40最好在GSM BSS 30的主要专用控制信道 (DCCH)上以切换访问突发串响应RR切换指令，这是由切换指令表明的。然后为了完成切换 MS 40等待在TCH上接收来自BSS 30的适当的物理信息消息，这是在GSM标准04. 08中定 义的。如果在预定的时间段内没有接收物理信息(最好是320毫秒)，那么根据IS-95标准 的T31M计时器，MS要试图恢复它到CDMA BSS 32的连接。初始化切换的决定可以发生在来自GSM BTS 78的信号变得比CDMA BTS 76的信 号更强的任何时候，但最好应用其他的标准。例如，由于CDMA信道通常提供比GSM信道更 好的传输质量，所以最好只在GSM信号比CDMA信号更强的时候通过一些加权因子初始化切 换。因子可以在系统20中预编程，或由MS 40的用户设置它。为了响应诸如MS的地理位 置及系统中CDMA和TDMA信道上的相对话务量这样的参数，它也可被动态地调节。图4C和4D是根据本发明的较佳实施例，示意性说明各自由MS 40用于解码和监 控TDMA小区的功率的IS-95B帧81和87的结构。监控帧81和87是以在480毫秒中只有一个监控帧的重复频率被散布于一般CDMA通信帧82中。IS-95B标准允许监控帧有20毫 秒或40毫秒的持续时间，如果需要可以使用更长的监控时间。更短QO毫秒)帧的选择在 MS 40和BSS 32间同时被引导的CDMA呼叫中减少了可能的数据丢失，虽然增加了完成解码 和监控周期需要的时间长度。图4C说明了监控帧81，它被用来采集所关心的特定TDMA小区的FCCH和SCH。在 初始化时间间隔83中，MS 40调节它的接收器频率，通常通过把适当的锁相回路(PLL)调 节到TDMA小区的频率。在接下来的时间间隔84中，MS为从TDMA小区接收的信号调节它 的接收器增益，通常使用自动增益控制(AGC)。在本技术中合适的PLL和AGC调节方法是众 所周知的。间隔83和84最好每个大约有1毫秒的持续时间。接着，就上文所述的，根据帧 81总持续时间是20还是40毫秒，对采集的TDMA小区的FCCH和SCH进行大约15或35毫 秒的解码。然后，在准备下一个CDMA帧82中，MS 40调节它的频率到先前(CDMA)的设置， 并且然后在最后的时间间隔86重新与CDMA BTS 76同步。图4D说明监控帧87，它被用来测量所关心的TDMA小区的功率电平。就以上所述， 对于每个这样的小区，在初始化时间间隔83调节MS 40的频率。然后在相应的能量测量时 间间隔88(最好有大约1.4毫秒的持续时间)确定小区功率电平。在图4D所示的例子中， 帧87的持续时间被设定为20毫秒，使得在帧中能为几个不同的小区确定功率电平。可选择 地，如果使用了 40毫秒帧，那么在帧持续时间内就可以确定达15个不同小区的功率电平。在图中没有显示的可选实施例中，一个监控帧可以被分为两个或更多部分，一 个是采集FCCH和SCH，而其他的是能量测量，进一步可选择的实施例可以根据IS-95C或 IS-95Q CDMA 标准。图5A、5B、6A和6B是根据本发明的较佳实施例，以状态机的形式示意性说明包括 在进行图4A和4B中说明的切换中的操作的流程图。图5A和5B说明MS 40的状态，而图 6A和6B说明GSM-CDMA BSS 32的状态。就上文所述，在这些图中实线表示使用IS-95选通 执行的步骤，以使MS在CDMA和TDMA间转换接收。虚线表示可选的状态转换，当MS能同时 进行CDMA/TDMA操作时这是可能的，这通常需要MS有双重的无线电收发器(不像在图2B 中所示的单个收发器的MS)。没有显示GSM-TDMA BSS 30的状态，因为它么充分根据本技术 中已知的GSM标准。在图中沿着连接BSS 32和MS 40的相关状态的线条表示在切换处理的过程中MS 40和BSS 30及BSS 32间传输的特定消息。这些消息最好有就适当的标准IS-95或GSM消 息的普通形式，它可被修改和/或补充以传送需要在混合GSM-CDMA系统20中传输的附加 信息。就本技术普通技术人员清楚的是，虽然在这里描述了特定示例的消息和消息格式，但 实际上在相关IS-95和GSM标准的限制内可以使用任何合适的消息字段的分配。在切换过程的开始，在MS的状态100和BSS的状态130下，MS在CDMA话务信道 (TCH)上与BSS 32进行通信。BSS发出搜索选通指令，包括选通参数，然后在状态134下等 待选通完成。MS在状态102下检查参数。如果MS没有被配置为支持这个参数，那么它就传 送选通拒绝消息。如果支持这个参数，那么MS就传送选通完成消息并进入IS-95选通状态 104。如果接收了停止选通指令，MS 40就回到状态100。当接收了选通完成消息，BSS 32就进入IS-95选通状态136并且命令MS 40开始 监控相邻小区。(就以上提到的，如果MS能同时进行CDMA/TDMA操作，就不需要选通状态104和136，在这样的情况下MS直接从状态100进入状态106。)然后BSS进入状态132，其 中它等待监控的完成。MS在状态106中检查监控指令参数。就上文所述，当已证实它不支 持监控指令，MS 40就进入GSM监控状态108，其中它周期性地解码并确定相邻小区的信号 强度。同样地，在从MS接收它已开始监控相邻小区的确认时，BSS 32就进入各自的GSM监 控状态138。MS 40继续监控相邻小区并把结果以导频强度测量消息(PSMM)的形式告知BSS 32。当建立了切换触发条件时，也就是当由MS 40从BSS 32接收的信号比相邻小区的信号 足够弱时，BSS就指示MSC M需要切换并进入等待状态140。如果在预定的最好由GSM计 时器T7确定的时间段内没有接收切换指令，那么根据GSM标准BSS回到状态138。当从MSC 接收切换指令时，BSS 32就把RIL3-RR切换指令传送到MS 40，然后进入另一个等待状态 142，其中它等待来自MS指令的第二层(L2)确认。值得注意的是，BSS 32在状态138时也 接收切换指令，在这种情况下，它相似地把RIL3-RR切换指令发送到MS 40并进入状态142。当MS 40接收RIL3-RR切换指令时，它在状态110中检查切换指令参数。如果MS40 支持切换指令参数，那么它把L2确认传送到BSS 32并进入CDMA挂起状态112。如果不支 持参数，那么MS 40就发出切换失败消息并回到状态108。在这种情况下，或者如果在最好 由GSM计时器T8确定的预定时间段内没有接收到确认，那么BSS 32就把切换失败消息发 送到MSC 24并回到状态138。假设参数是被支持的并且切换指令表示MS将要被切换到GSM-TDMA BSS 30，那么 MS发送切换访问消息，然后在状态120等待来自BSS 30的物理信息。(就下文参照图12和 13进一步所述，如果切换指令指定MS被切换到另一个CDMABSS，那么MS就进入状态114。) 同时，在BSS 32周期性地把“清除请求”消息发送到MSC 24的同时，在状态144等待“清 除”指令。一旦接收了物理信息，切换就成功完成了，并且MS 40进入GSM话务信道通信状态 124。BSS 32接收清除指令，于是它就进入状态148，其中它释放分配给与MS的话务信道的 空中资源并发送“清除完成”消息。BSS进入SCCP释放状态150，其中它释放在与MSC对通 信使用的呼叫资源，然后在结束状态152终结它与MS 40的连接。然而，如果MS 40在由GSM T31M计时器的终止给出的特定的时间段内没有接收 到物理信息，那么MS就进入状态122，其中它试图重新采集CDMA BSS 32并回到状态100。 把切换失败消息发送到BSS 32，然后BSS 32就进入相应的CDMA重采集状态146。就以上 所述，如果重采集没有成功，BSS 32就发送清除请求并回到状态144，从这个状态它可以最 终退出到状态152。MS就转移到空闲状态126。TDMA到CDMA基站的切换图7是根据本发明较佳实施例，显示在系统20 (图1)中与把时刻提供给系统中有 关GSM BSC和BTS相关的信号流的示意框图。一般地，在系统20中的GSM BSS将会被告知 时刻，因为GSM标准不需要这个信息。另一方面，IS-95标准要求CDMA基站被同步，因为这 样的同步对于信号的识别和解码以及小区间的软切换是必要的。因此，对于从TDMA BTS 78 到CDMA 76的MS 40的移动协助切换(就图4A中所示的，但是切换箭头的方向是反向的)， 由系统20提供时刻是必要的。图7的方法使得在系统20中提供时刻，而没有在MSC 24或在GSM BSS 30或BTS78及80中的软件或硬件变化的必要性，通过使用CBC 28 (它是PLMN的标准部分)把时刻在 系统上广播。一般地，CBC 38根据GSM接口标准03. 41和03. 49提供小区广播服务(CBS)， 它使得一般短消息在系统内未确认地广播到确定的地域。当MS在等待中或空闲模式时由 MS接收消息，也就是当MS被包括进电话呼叫中时。然而为了提供时刻信息的目的，MS 40 最好能接收CBS消息不仅在如GSM标准所规定的MS在空闲模式中时，而且在MS在专用模 式中时，也就是在电话呼叫期间(虽然从呼叫本身有丢失数据的代价)。如图2B中所示，当 MS只包括单个无线电发送器和接收器时，就特别需要使用把时刻信息提供给MS的CBS ；当 使用了双重无线电时(一个是CDMA，另一个是TDMA)，CDMA无线电就可以接收时刻信息而 TDMA就可用于电话呼叫。如以上参照图4B所述，在本发明的较佳实施例中，也使用CBS消息初始化由40搜 索相邻小区。装备有GPS (全球定位系统)接收器的特定MS 160被定位在其中需要时刻的系统 20的一个或多个GSM/TDMA小区中。在图7中，依照GSM标准，MS 160从接收器161接收时 刻并根据由BTS发送的同步信号把时间与并发的TDMA帧号结合。可选择地，MS 160可以被 配置为从CDMA BSS接收时刻，在这种情况下不需要GPS接收器。MS 160通过BTS 78、BSC 77和PSTN/PDN 48把数据呼叫向CBC 28开启并把小区识别和对应的当前时刻的以及帧号 发送到CBC。可选择地，MS 160可以通过任何其他合适的方法(比如使用GSM SMS)传递信 息。然后CBC观在CBS上把这个信息发送到小区，以使MS 40接收时刻即使当操作在GSM/ TDMA模式中时。因此，当MS 40被切换到⑶MA BTS 76时，就没有需要从CDMA BTS采集同 步/时刻信息，并且切换可以更快速更平稳地处理。把时刻引入系统20也对在系统中本身的GSM部分有好处，而无需到CDMA连接的 切换。例如，MS 40可以把它的时刻发送到不同的GSM BTS 78和80，并且从MS到每个BTS 的定时延迟可被测量及被用于确定MS的方位。图8是根据本发明较佳实施例，说明从GSM BTS 78到CDMA BTS 76的移动协助切 换各方面的重叠在网络20中GSM/TDMA小区162和CDMA小区164的示意图。系统20的操 作者将确认当MS被定位在图8所示任何小区1-5时，TDMA/CDMA切换就可发生。因此，CBC 28就把CBS消息广播到在这些小区中所有双模式(GSM/CDMA)MS，包括以下信息和指令 要开始搜索CDMA信号的MS (搜索触发)。 在交叠和相邻小区中CDMA BTS的频率。 根据 GSM MSC 24，CDMA 小区 94 的 GSM 映射。 带有当前TDMA帧号的时刻的识别，时刻最好是从MS 90导出的，虽然使用其它 方法也可以提供时刻。 就上文所述，可选择地，CDMA信号强度被相乘一因子以与TDMA信号比较。对于这样的消息没有需要在小区6-10被广播。此外，可以理解的是，只有双模式 MS被编程为接收和解释消息，而一般GSM/TDMA MS将会忽视它。CBS消息触发并使双模式 MS搜集及向GSM BSS 30和MSC M提供信息以帮助进行到其中一个CDMA BSS的切换，不像 在原有技术中所建议的混合GSM/CDMA系统。图9是根据本发明较佳实施例，说明在系统20中与从BTS 78到BTS 76的移动协 助切换相关的的信号流的方块图。就以上参照图7所提到的，切换以搜索触发和其他信息的发送开始。搜索触发由BTS 78在MS 40是在GSM小区1-5(图8)的一个中的任何时候 或响应于一些其他的预编程条件周期性地发送。接收触发时，MS 40切断它的与BTS的TDMA通信并把它的接收器调整到适当的 CDMA频率持续一小段时间，最好持续大约5毫秒。然后，在MS恢复与BTS78通信后，它为了 识别例如从BTS 76它所接收其发送的BTS的导频波束而试图对它接收的任何信号进行解 码。就以上所提到的，在系统20中映射CDMA BTS76即使它是GSM-TDMA BTS。因此MS 40 把报告消息发送回GSM BTS 78表示它从BTS 76接收的信号功率(可选择地与以上提到的 有关CDMA/TDMA加权因子相乘)，以及BTS 76的GSM系统映射识别。从GSM BSS 30和MSC M的观点看，在这种情况下由MS 40发送的消息和将要作为一般GSM相邻扫描结果发送的 消息之间是没有实质区别的。这个测量和报告的过程继续直到BSS 30确定MS 40应该被切换到BTS 76。在这 一点，BSS 30把消息传输到MSC对表示需要切换。MSC M把切换请求传送到BSS 32，它通 过MSC M把确认回送到BSS 30。BSS 32分配硬件和软件资源给将要开启的与MS 40的通 信话务信道并为了开启信道把空数据发送到MS。然后GSM BSS 30把切换指令给MS 40，最 好是封装了开启与CDMA BTS 76的⑶MA话务信道需要的IS-95参数的RIL3-RR指令。下 文参照图13和14A-D进一步描述在这样消息中包含的参数。然后开启新的话务信道完成 切换，并且BSS30释放旧的TDMA话务信道。从而以上描述的过程就使从GSM/TDMA BSS 30到CDMA BSS 32的移动协助切换有 了高速率和高可靠性，并且以在其间发生切换的这个呼叫的中间具有最小的服务中断。为 了这个切换的目的，在系统20中的GSM小区接收时刻信息，并且CDMA小区被映射到GSM系 统中，这是以最小硬件花费，实质上也没有对现有GSM系统元件重新编程的必要性。即使在GSM BSS 30处缺少时刻信息，相似的TDMA-CDMA切换过程也可被执行。在 这种情况下，MS 40采集了与BTS 76相关的导频信道信号后，它为了导出时刻必须调谐到 BTS的CDMA同步信道并对其进行解码。这个操作大约花费480毫秒，在呼叫期间语音服务 中产生可察觉的但仍旧是可以容忍的中断。进一步可选择地，就上文所述的，可以使用由两 个收发器一个是TDMA另一个是CDMA的MS进行相似的切换过程。图10AU0B和11是根据本发明的较佳实施例，以状态机的形式示意性说明在进行 图9中说明的切换中的MS 40和BSS 32操作的路程图。图IOA和IOB指的是MS 40，而图 11指的是BSS 32。就本技术中已知的，BSS 30操作基本上根据GSM标准。MS 40以初始状态170开始，其中MS在GSM话务信道(TCH)上在与BSS相关的某 个小区中与BSS 30进行通信。当MS移动进入新的小区时，它进入状态172，在该状态它接 收并读取来自CBC 28的消息。如果没有准备MS 40可能切换到CDMA BSS的CBC消息(例 如，因为在这个区域中没有CDMA BSS)，那么MS就回到GSM TCH状态174，从这里她可被切 换到另一个 GSM-TDMA BSS。当由适当的CBC消息提示时，MS 40进入覆盖状态176，其中就以上所述，它获得时 刻并把导频强度测量消息(PSMM)发送到BSS 30。在标准GSM-TDMA操作中，一般在每120毫 秒有一个6毫秒的空闲时隙可用。在这些空闲时隙中，MS 40中断发送以搜索相邻GSM-CDMA 小区的导频波束，比如那些与BSS 32相关的导频波束。如果没有发现导频，MS就到状态 180，其中它调节它的频率并试图发现适当的GSM频率纠正信道(FCCH)。可选择地，当发现了导频，MS就进入状态182，其中它就按要求调节它的频率并测量CDMA信号强度。在接下 来的时隙期间，当MS 40在它当前的GSM-TDMA话务信道上通信时，它就试图对CDMA导频进 行解码以识别与导频相关的小区。把结果报告给BSS 30。就以上所述，在适当的时间，根据由MS 40报告的结果，MSC M把切换请求传输到 BSS 32。BSS进入预备状态，其中它分配资源、分配长码并在准备切换中建立与MSC的SCCP 连接。在把适当的确认消息发送到MSC后，BSS 32就进入状态91，其中它把空的前向话务 帧发送到MS 40并等待接收来自MS的反向话务。然而，如果BSS不能分配资源，那么它就 报告切换失败并退出到结束状态197。根据封装在来自BSS 32的确认消息中的参数，RIL3-RR切换指令消息被从 GSM-TDMA BSS 30发送到MS 40，识别与BSS 32有关的目标小区并传输必要的切换参数。 MS 40进入状态183，其中它证实支持的切换参数并且如果验证成功，那么在状态184中挂 起它的GSM-TDMA操作。(如果验证失败，那么MS报告这个失败并回到状态176。)然后，MS 进入状态185，其中它等待从BSS 32接收预定的“好”帧数量，最好是由IS-95计数器mim 确定的数量。当接收到了好帧，MS就把一些先导帧(用于建立话务信道的短空帧)回送到 BSS,这是由在切换指令消息中的NUM_PREAMBLE参数所指定的，并且MS进入服务选择调节 状态186。BSS 32检测先导帧并向MSC报告已建立了 CDMA话务信道，在这之后BSS 32进 入状态192，其中它等待切换的完成。如果MS 40和BSS 32不能建立通信，那么就终止到BSS 32的切换，并且MS 40和 BSS 32回到他们更早的状态。MS 40在状态188中试图重新捕获GSM BSS30并且如果成 功，那么回到GSM TCH状态170。如果重新捕获失败，MS退出到空闲模式189。在任一个情 况下，BSS 32在状态193中接收清除指令并释放所有已分配给MS 40的资所有源，接着BSS 32退出到结束状态197。然而，假设切换成功完成，BSS 32进入服务选项调节状态194，相应于MS40的状态 186。由BSS 32发送服务请求并且BSS在等待状态195等待来自MS 40的服务响应。当接 收服务响应时，MS 40和BSS 32进入各自的CDMA话务信道(TCH)状态187和196，并且呼 叫在CDMA信道上正常地继续。CDMA到CDMA基站的切换图12是根据本发明的较佳实施例，说明在系统20内两个不同CDMA BSS 201和 203间的切换的示意框图。BSS 201包含BSC 202和多个BTS 206和208 ；并且BSS 203包 含BSC 204和多个BTS 210和212。如图1中所示并如上文所述，BSS 201和203是大体 上相似的并可与BSS 32互相交换的，它们通过GSMA接口与GSM MSC M进行通信。图中所 示的MS40是它在MSC M的控制下从BTS 208到BTS 210的切换的中间途中。虽然切换发 生在两个CDMA BSS之间，但从系统的观点看，这是两个GSM BSS间的切换，其中BTS 208和 210被MSC M各自映射为GSM小区。图13是根据本发明的较佳实施例，说明在切换过程中图12所示系统20的元件之 间信号流的示意图。基本上如上文所述，在初始化切换之前，BSS 201把搜索触发发送到MS 40，它然后搜索相邻小区的CDMA发送频率，最好使用IS-95选通。当MS 40向BSS 201报 告它正从BTS 210以比从BTS 208更高的功率电平接收信号时，就触发切换。在从MS 40接收报告时，BSS 201把要求切换的消息发送到MSC 24，把BTS210的GSM小区标识指定为希望切换的新的小区分配。消息一般是依照GSM标准的。最好在消息 中通过把IS-95数据率分别表示为GSM半速率和全速率话务信道来传输MS和BSS间通信 的CDMA数据率，根据IS-95标准它们可以或者是8千比特每秒(速率设置1)，或是14. 4千 比特每秒(速率设置2、。当把GSM话务信道速率传输到BSS 203时，BSS就解释速率以选 择适当的IS-95数据率。MSC M把切换请求发送到BSS 203，它通过把封装了被传送回BSS 201的RIL3-RR 切换指令消息的确认发送到MSC。这样，所有在BSS 201和203间传送的消息就遵循A接口 的需求，并且与IS95相关的CDMA参数被映射为相应的GSM参数，例如，把CDMA中声码器类 13K QCELP识别为GSM全速率声码器。由MSC 24把切换请求、确认和指令基本不变化地传送。在接收切换命令以后，旧的BSS 201就把RR切换命令消息发送到MS 40以实行到 新的BSS 203的切换。根据IS-95标准到MS 40的消息封装了切换需要的CDMA参数，包括 以下(但不仅限于此) 新的长码掩码，最好是由BSS 203从可用数码池中分配的，它是在这样的方式 中的在公共覆盖区域中使用的掩码值与来自另一个的尽可能不同且在区域中没有两个 MS有相同的掩码。以下参照图14A-D描述长码掩码分配的示例方法。虽然在标准IS-95蜂 窝系统中MS的长码掩码是固定的并在切换过程中被传输到新的BS，但是GSM标准不提供用 于把长码掩码传输到新的BS 203的消息。如在这里所述的，因此对于BS 203有必要分配 新的长码掩码并通过BS 201把它传回到MS 40，最好在RR切换指令中。 标称功率电平参数，如IS-95标准所指定的，最好是N0M_PWR和N0W_PWR_EXT，它 们在开环功率估计中提供MS 40使用的校正因子，通过它MS设置要发送到BSS 203的信号 的功率电平。 帧偏移，表示发送到或接收自MS 40的前向和反向话务信道帧相对于系统20的 系统定时的延迟的参数。帧偏移在切换指令消息中被从BSS201传送到BSS 203。也可以包 括可选的ACTIVEjIME参数表示引入延迟的时间。 码信道，相似地从BSS 201传送到BSS 203，以表示用于根据IS-95标准对从 BSS 203到MS 40的前向话务信道进行编码的Walsh函数。 第二层确认编号方式，它可由BSS 203使用以通过协议第二层在MS 40复位确 认过程，最好是在切换指令消息中指定的时间上复位。 前向话务信道功率控制参数，由BSS 203使用以复位为了把前向信道差错统计 报告给BSS而由MS 40进行的计数T0T_FRAMES和BAD_FRAMES。 先导序列数，表示如上文参照图IOB所述的，在MS从BSS接收了 mim好帧后由 MS 40发送到BSS 203的先导序列帧的数量。 与现在分配的MS 40的BSS 203相关的小区的新频带类(频率范围)和频率 (在这个范围内)。以上列出的参数不是全部的并且希望只是作为在切换指令消息中要被传输的信 息的示例。其他IS-95的参数也可相似地包括在消息中。更一般地，本技术的普通技术人 员可以理解由以上描述的切换指令示例的方法如何以相似的方式被用于传输消息和其他 类型的数据，其中与系统20(GSM/TDMA或CDMA)中一个空中接口相关的数据在另一个空中接口上传送的消息中被传输。在把RR切换指令传送到MS 40以后，在BSS 203和MS 40间建立了新的话务信 道，为了建立信道，BSS 203把话务信道帧发送到MS 40，它以适当数量的先导序列帧响应， 这是由切换指令消息所指定的。然后基本根据GSM发消息标准向MSC M报告成功的切换， 接着MSC把适合的“清除”指令发送到旧的BSS 201，它以“清除完成”消息响应。图14A-D是根据本发明的较佳实施例，示意性说明与图12中说明的切换一同的、 由BSS 203分配的42比特长码掩码的框图。图14A显示用于访问信道的掩码220 ；图14B 显示用于寻呼信道的掩码222;图14C显示用于基本(前向和反向)话务信道的掩码224; 图14D显示用于补充(前向和反向)话务信道的掩码226。如IS-95B标准所规定的那样， 这样的补充信道用于如多信道媒体数据率(MDR)通信中。接入信道掩码220最好包含访问信道号228、传呼信道号230、BSS 203的基站识 别码(ID) 232和导频波束偏移234，所有这些都充分根据IS-95规范分配。传呼信道号和导 频波束偏移被相似地包括在传呼信道掩码222中。话务信道掩码2M和2 表示公用长码掩码格式。它们最好包括基站ID 232和 从分配给BSS 203的池中选择的唯一的16比特数码236。就上文所述的分配池数码236以 使没有两个MS有相同的长码掩码。为了更大的呼叫安全，使用私有长码掩码代替掩码2M 和226。例如，在1998年10月21日发表的题为《在混合GSM/CDMA网络中的加密支持》的 专利申请中描述了使用GSM加密码Kc的这样的掩码生成，这已受让给本专利申请的受让人 并通过引用在这里合并。在执行图12中所示的切换中BSS 201和BSS 203的操作可以通过充分相似于由 图6A/6B和图11各自说明的状态机示意性地表示。在这个切换中MS 40的操作很大程度相 似于图5A和5B中所示的，一直到状态112，在这里与BSS 201的CDMA通信被挂起。当MS 40建立与CDMA BSS 203新的话务信道时，它经过状态114、116和118，如图IOB中所示，它 们各自等同于状态185、186和187。如果当MS 40在状态114中不能获得新的话务信道，那 么它进入状态122，其中它试图重新获取旧的BSS 201。上文所述的方法主要和MSC 24控制下两个不同BSS 201和203间的硬切换有关。 根据IS-95标准，系统20最好也允许与单个BSC相关的BTS间的MS 40的软切换，比如图 12中所示的BTS 206和208。可选择的，如果BSC 202通过一般独立于MSC 24(在图中没 有显示)的连接合适地链路于BSC 204，那么从BTS208到BTS 210的软BSS间的切换就可 以发生。在这样情况下，BSS 203通知MSC M切换已发生，以使能适当地记录MS 40新的 定位。当试图测量从GSM系统发送的功率量时存在的一个问题是必须确定GSM系统的定 时。例如，当试图从使用CDMA多载波(MC)空中接口的(比如在第三代CDMA系统中提供的， 一般被称为“3G”系统)系统到GSM系统(比如GSM系统)进行切换时，在进行和报告功率 测量之前必须确定GSM系统的定时。对于这个的一个原因是由于在GSM中使用的频率复用 方案，对于进行测量的MS就必须能在发送基站识别码(BSIC)期间读取同步信道。一般每 10个GSM帧(大约每46毫秒)发送这样的BSIC。根据GSM工业标准需要，MS必须与测量 的每个GSM信号的测量平均功率电平(RXLEV) —起报告BSIC。确定定时的一种方法是通过 从MC基站(MC-BS)提供信息给MS 40，包括GSM帧号，当由GSM-BSS发送同步信道时它唯一识别时刻。应该值得注意的是，在一个GSM-BSS中特定时间有效的帧号与在相同系统的任 何其他GSM-BSS中有效的帧号是不相同的。这是有意这么做的以允许GSM MS在TDMA空闲 时段期间监控相邻小区。因此，在任意时刻GSM帧号在每个GSM-BSS中是不同的。根据现在公开方法和设备的一个实施例，提供的信息包括(I)CDMA 时间，(2)搜索的GSM信道数的表示，(3)接收的信号强度阈值，以及(4)与搜索的每个信道有关的信息。在公开的方法和设备的一个实施例中，与每个信道有关的信息包括(1)包括所搜索信道的频带，(2)要搜索的信道的频率(比如与GSM通信系统有关的工业标准中定义的 ‘‘ AFRCN，，)，(3)与信道相关的识别码(比如与GSM通信系统有关的工业标准中定义的基站识 别码(BSIC))，(4)在识别的CDMA时间被发送的帧号(比如与GSM通信系统有关的工业标准中定 义的GSM帧号)，以及(5)在识别的CDMA时间被发送的帧的特别部分。在公开的方法和设备的可选实施例中，识别网络色码的BSIC的最先三个比特对 所有搜索的信道发送一次。以下是如何使用该信息减少确定是否有适当的候选站可以进行切换所需要的时间量。图15是显示当MC-BS 1501想要确定它是否有利于进行切换时发生过程的流程图 说明。应该值得注意的是，或是响应于当前支持到MS的通信的信号太弱这个判定，或是在 任何其他的触发事件上进行图15中所显示的和以下所述的的过程。过程以把候选频率搜索请求消息从MC-BS 1501发送到MS 1505开始。在公开的 方法和设备的一个实施例中，候选频率搜索请求消息具有以下的格式，包括表1-3中所显 示的字段表 权利要求
1. 一种便于从移动站与第一无线通信系统的至少一个基站之间的通信到所述移动站 与第二无线通信系统的至少一个基站之间的通信进行系统间切换的设备，所述设备包括用于将消息从所述移动站发送到所述第一无线通信系统的至少一个基站的装置，所述 消息包括关于所述第二无线通信系统的至少一个基站的定时信息；以及用于确定所述第一无线通信系统的至少一个基站和所述第二无线通信系统的至少一 个基站之间的相对定时的装置。
全文摘要
一种移动无线通信系统包括根据第一空中接口进行第一类操作的基站(30)，以及根据第二空中接口进行第二类操作的基站(36)。为在系统中从第一类的第一基站(30)到第二类的第二基站(36)切换移动台(40)提供了方法和设备。在移动台(40)与第一基站(30)之间第一空中接口上建立通信链路。响应于由移动台(40)从第二基站(36)在第二空中接口上接收的信号，从移动台(40)接收数据，而实质上不中断与第一基站的通信链路。响应于从那里接收的数据从第一基站(30)到第二基站(36)切换移动台(40)。
文档编号H04J3/00GK102111837SQ20111004646
公开日2011年6月29日 申请日期2001年1月8日 优先权日2000年1月7日
发明者A·然, F·格里利 申请人:高通股份有限公司