专利名称：越区切换控制方法及使用这种方法的移动台的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用CDMA(码分多址)作为访问方法的移动通信系统，更详细地说，涉及移动台向它所处的覆盖区的无线电基站登记时在移动台一侧实现的控制方法。另外，本发明涉及利用这种控制方法的移动台。本发明尤其适合于移动台中的节电。
在CDMA系统中，通过乘以作为扩展码的伪噪声码(PN码)对信号进行调制，以形成扩频通信信号，并从基站发射给移动台。当CDMA移动台从基站收到该信号时，移动台通过将收到的信号乘以PN码而对原来的信号进行解调。这种解调称为去扩展。为此目的，必须进行同步，以便使PN码的相位与基站的PN码相位一致。
同步过程包括两个步骤采集导频信号和保持同步。这种采集过程一般基于相关计算。复制PN码乘以所收到的信号，同时使复制PN码以扩展码片增量移位。判断通过积分所获得的值是否超过阈值。若复制PN码与基站的PN码不同步，则通过积分所获得的值不产生峰值。因此，在改变复制PN码相位的同时，连续进行搜索。在典型的CDMA系统中，每一个导引信号PN码的码长度是215，亦即32768。因为搜索是在这个相位空间中进行的，所以要求迅速采集导频信号。另一方面，保持同步表示一个过程，其中在取得扩展码片同步之后在各码片范围内维持相位同步。
这样选择和定位移动通信系统内的多个基站或区(sector)，使得它们在扩展码的相位上彼此不同。在上述典型的例子中，各基站或区彼此这样隔开，使得它们达到64个PN码片的整倍数。同步处理之后，移动台调整反扩展码的相位，并检查其他导频信号的强度。这样，就可以完成向较好的导频信号的越区切换。在空闲状态下进行的越区切换称作空闲切换。
完成了同步处理的移动台进行登记。这种登记是通过与基站交换信息来进行的。这使网络可以呼叫移动台。由于登记涉及传输，所以若频繁进行登记，则网络上的通话量增加。此外，还要消耗移动台的电池电力。因此，要尽量少登记。
当接通移动台的电源时，就要如上所述同步到导频信号。然后，移动台接收访问信息，并判断移动台是否需要重新向该移动台当前所在的覆盖区进行登记。若当前覆盖区与可能是也可能不是清单形式的登记了的各区域中的任何一个一致，则不向外发送请求登记的消息。
当移动台走出上述覆盖区时，该移动台就要越区切换到该移动台接着就要进入的覆盖区的基站。
例如，在美国专利No.5,267,261；5,109,390；5,179,571和5,101,501中以及日本公开特许公报No.30023/1993和107584/1996中描述了与上述技术有关的技术。
CDMA移动台与基站通过下行链路和上行链路交换消息。下行链路是通过采集导频信号和同步来建立的。上行链路由移动台用来发送消息。不便的是，上行链路信号的有效范围和下行链路信号的有效范围可能是不均匀的，这取决于地理状况。就是说，在某些情况下，尽管移动台可以连续而有效地接收来自基站的下行链路信号，但来自移动台的上行链路信号却达不到基站。尤其是在低的接收电平下，移动台采集到上行链路信号达不到的基站或在空闲切换过程中移动台越区切换到一个上行链路信号达不到的基站的可能性高。
若基站向上行链路信号达不到的基站登记，则来自移动台的信号达不到，因而登记处理失败。但是正在收到有效的下行链路信号，因此，登记处理在继续着，因而浪费电池电力。
本发明的一个目的是提供一种移动台向基站登记的登记控制方法，它减少移动台一侧的电力消耗，从而减少电池电力消耗；以及利用此种登记控制方法的移动台。
按照本发明的阐述、通过一种用于CDMA移动通信系统中的移动台的登记方法来实现所述目的，所述方法包括以下步骤当判定所述移动台向它所在的覆盖区的基站登记已经失败时，禁止向空闲接收的良好的导频信号的切换；当在禁止向良好的导频信号切换的同时登记移动台的第二次尝试失败时，暂停所述移动台的发送和接收操作一段预定的时间；暂停结束之后在某些条件下重新开始登记处理；以及当重新开始登记处理时重新采集导频信号。
在本发明的第一最佳实施例中，当在识别出为禁止向空闲接收的良好导频信号切换而进行的第一次登记失败时重复登记访问序列预定次数后，进行登记失败的判断。
在第二最佳实施例中，在采集导频信号时进行贯穿PN序列给定间隔的搜索，并且当识别第一次为禁止向空闲接收的良好导频信号切换而进行的登记失败时做出搜索结束的判断。
在第三最佳实施例中，若在贯穿PN序列给定间隔进行的搜索过程中区的登记失败，则把移动台中PN码发生器的状态值改变为给定时间过去之后所取的状态值。移动所产生的PN码的相位。
在第四最佳实施例中，若判定接收电平超过给定的阈值，则所述控制装置重新开始登记处理。
在第五最佳实施例中，上述阈值是最后一次登记操作失败时所取得的接收电平和基于这个接收电平的给定偏移值之和。
在第六最佳实施例中，当禁止向空闲接收的良好导频信号切换时，接通表示所述移动台越出覆盖区的指示灯。当允许向空闲接收的良好导频信号切换时，断开这个指示灯。
本发明还提供一种用于CDMA移动通信系统的移动台，所述移动台具有用于使移动台向这个移动台所在的覆盖区的无线电基站登记的控制装置。当判定登记失败时，所述控制装置禁止向空闲接收的良好导频信号切换。在这种(亦即禁止向空闲接收的良好导频信号切换)情况下，若登记再次失败，则控制装置暂停所述移动台的发送和接收操作一段给定的时间。当这个暂停结束时，控制装置在某种条件下重新开始登记。重新开始登记时进行新导频信号的采集。
在第一最佳实施例中，当在识别出为禁止向空闲接收的良好导频信号切换而进行的第一次登记失败时重复登记访问序列给定次数后，所述控制装置判定登记失败。
在第二最佳实施例中，所述控制装置在禁止向空闲接收的良好导频信号切换时接通表示所述移动台越出覆盖区的表示灯。当允许向空闲接收的良好导频信号切换时，断开这个指示灯。
图1是举例说明按照第一实施例的登记操作序列的流程图；图2是举例说明按照第一实施例的等待登记休眠方式中启动的登记操作序列的流程图；图3是按照第一实施例的移动台的方框图；图4是举例说明按照第二实施例的登记操作序列的流程图；图5是举例说明图4的步骤S406和S407的操作的方框图；图6是按照第三实施例的移动台的方框图；图7是举例说明按照第三实施例的登记操作序列的流程图；图8是举例说明用于按照第三实施例的步骤S600中的偏移值的例子的方框图；以及图9是举例说明按照第三实施例的等待登记休眠方式中启动的登记操作序列的流程图。
下面将参照附图描述本发明的一些实施例。
参照图1-3描述本发明的第一实施例。图3表示按照第一实施例的移动台的一个结构例子。在该图中，发射机/接收机31接收和发射无线电信号。CDMA modem(调制解调器)32包括本机PN码发生器，用来与基站同步，并且或者通过乘以PN码进行去扩展完成解调，或者进行扩频调制。手机模块33为用户提供显示，允许用户输入，发送准备发射的语音信号，并接收输入的语音信号。控制处理器30控制上述发射机/接收机31、CDMA modem 32和手机模块33的操作。休眠计时器34控制控制处理器30的操作，亦即将其在活动状态和休眠状态之间切换。
准备发送给基站的消息以数字数据的形式由控制处理器30提供给CDMA modem 32。CDMA modem 32在输入准备发送的消息的基础上形成用于无线电部分的帧，并且通过用扩频技术调制所述帧来建立基带信号。该基带信号提供给发射机/接收机31，后者随后进行载波调制和放大，并给无线电部分产生输出信号。
调谐发射机/接收机31以便检测来自基站的消息。该消息经过解调送给CDMA modem 32。CDMA modem 32进行去扩展和同步处理。来自CDMA modem 32的输出信号以数字数据的形式提供给控制处理器30。响应所接收的消息，控制处理器30与用户的手动输入步调一致地控制移动台各部分的操作(包括停止和重新开始某些部分的操作)。接收电平由发射机/接收机31检测，提供给控制处理器30。所述控制处理器30具有微型计算机(未示出)。按照本发明的登记控制方法由安装在这个微型计算机中的程序执行。
图1是举例说明按照本发明第一实施例的登记操作序列的流程图。该图描述了移动台电源接通之后的操作。空闲切换之后的登记处理是从图1的步骤S103开始的。
首先，电源接通的移动台采集新的导频信号(步骤S101)。判断采集是否成功(步骤S102)。若采集不成功，则移动台转向越出覆盖区方式，而不进行登记(ST00)。若导频信号采集成功，则根据所接收的区域信息判断是否需要重新登记(步骤S103)。若需要，则进行登记(步骤S104)。若在步骤S103所作的判断结果是移动台已经向该区域登记，则移动台直接转向间歇接收方式(ST20)，这是正常的空闲状态而不进行新的登记。
进行登记时，判断登记是否成功(步骤S105)。若成功，则移动台转向间歇接收方式(ST20)。若登记不成功，则反复地进行登记(步骤S104)和判断(步骤S105)登记是否成功。对重复次数进行计数。这个重复次数是由基站给出的。若在步骤S104和S105步骤中获得的重复次数达到了由基站给定的次数，而且若收不到给定的确认信号，则判定步骤S104的处理不成功，于是结束所述处理。详细地说，若在步骤S105所作的判断结果表明该处理不成功，则判断在步骤S104获得的由于不成功的尝试而重复的次数是否达到给定的数字n(步骤S106)。若尚未达到，则控制返回S104，在这里重复登记。
若达到了给定的次数n，则对目前状态作如下判断下行链路信号的接收是有效的，但从移动台发送的信号达不到基站。在本实施例中，防止在这种条件下继续登记；否则，电池的电力消耗增加。为此目的，执行以下过程。首先，移动台为了后述理由而禁止它自己的空闲切换。接通手机模块33上的指示灯，表示该站越出了覆盖区(步骤S107)。然后，设置休眠计时器34，以便对暂停时间进行计时。停止移动台的发射和接收之后，控制处理器30转入休眠方式。通过断开关闭发射机/接收机31和CDMA modem 32来停止发射和接收操作。为了使控制处理器30进入休眠方式，使用通常赋予微型计算机的休眠功能。当休眠计时器34时间到时，所述休眠方式自动停止。在本实施例中，所述休眠方式被称为等待登记休眠方式(ST10)。
接着将描述从上述休眠方式返回的处理。图2是举例说明按照第一实施例的等待登记休眠方式中启动的登记操作序列的流程图。
当休眠方式计时器34时间到时，重新启动的控制处理器30驱动发射机/接收机31和CDMA modem 32，并测量当前的接收电平(步骤S201)。判断所测得的接收电平是否超过给定的阈值(步骤S202)。若测得的接收电平低于阈值，则休眠计时器34复位(步骤S208)，移动台转向等待登记休眠方式(ST10)。若接收电平超过阈值，则判断上行链路无线电信号的有效范围和下行链路无线电信号的有效范围之间的不平衡发生了变化重新开始登记。就是说，要采集新的导频信号。判断采集是否成功(步骤S203和S204)。若不成功，则取消对空闲切换的禁止(步骤S209)。移动台转向越出覆盖区方式(ST00)。
若采集成功，则判断是否需要登记(步骤S205)。若不需要，则取消对空闲切换的禁止。另外，断开表示移动台越出覆盖区的指示灯(步骤S210)。然后移动台转向间歇接收方式(ST20)。若采集到移动台需要向之登记的区域，则进行登记(步骤S206)。然后判断登记是否成功(步骤S207)。若成功，则执行上述步骤S210，然后移动台进入间歇接收状态(ST20)。
若登记不成功，则移动台通过上述步骤S208转回等待登记休眠方式。与连续进行登记处理的情况相比，至今联系图1和2所描述的控制方法在休眠方式过程中减少了电池的电力消耗。
在本实施例中，当移动台第一次转向等待登记休眠方式时，由于以下理由而禁止空闲切换。在完成导频信号的采集之后，移动台不断测量来自其他基站的导频信号强度(通常系统中的其他区)。这是为了允许越区切换到较好的基站或区而设计的。若移动台的登记由于上行链路和下行链路分别的有效范围之间的不平衡而失败，则移动台越区切换到这个基站的可能性大于交换到其他基站的可能性。就是说，在不禁止空闲切换的地方，若通过图2的步骤S102采集到新的导频信号，则非常可能在步骤S104进行登记之前出现越区切换，并徒劳地连续向该基站的登记。因而，当判定一次登记操作失败时，作为异常处理，禁止空闲切换，这样就防止了重复失败。这增大了向其他基站登记的可能性。
接着将参照图4和5描述本发明的第二实施例。在这个实施例中，防止了重复失败并进一步增大了向其他基站登记的可能性。图4是举例说明按照第二实施例的登记操作序列的流程图。图4举例说明或者是在电源接通并完成导频信号的采集之后、或者在空闲切换之后进行的处理。按照本实施例的移动台的硬件与图3所示的相同。在本实施例中，首先判断是否需要重新登记(步骤S401)。若需要，则进行登记(步骤S402)。判断登记是否成功(步骤S403)。若登记是不必要的或者登记成功，则移动台转向间歇接收方式(ST20)。若在步骤S403所作的判断结果是登记不成功，则在本实施例中立即禁止空闲切换。接通表示移动台越出覆盖区的指示灯(步骤S405)。
在这种条件下，控制处理器30把包括在CDMA modem 32中反扩展码同步用的本机PN发生器321的状态值改变为给定时间过去之后所取的状态值。这样，强制移动所产生的PN码的相位(步骤S406)。另外，从移相后的相位位置向相位超前方向搜索新的导频信号(步骤S407)。图5是举例说明图4的步骤S406和S407的操作的示意图。PN码的相位由用虚线表示的圆周50上的位置指示。在步骤S406，首先采集的基站或区51的PN码被强制移动由箭头52表示的量。步骤S407的单向搜索沿箭头53进行(图5中沿顺时针方向)。采集在圆周50上的另一个基站或区54作为下一次能够采集到的区。假如从移动台发射的信号达不到区51并采集到新的区54，则这种操作顺序是要禁止向区51的空闲切换。由于在采集另一个区的可能性和电池电力消耗之间存在折衷的关系，所以有必要优化相位的移动量。若在步骤S407采集新的导频信号失败，则取消对空闲切换的禁止，并类似于图2的通过步骤S203、S204、S209和状态ST00的处理，以在图4中没有示出的方式，该移动台转向越出覆盖区方式。若采集到新的导频信号，则判断是否需要登记(步骤S408)。若不需要，则取消对空闲切换的禁止。另外，断开表示移动台越出覆盖区的指示灯(步骤S413)。该移动台转向间歇接收方式(状态ST20)。
若在步骤S408中所作的判断的结果是需要登记，则进行登记(步骤S409)。判断登记是否成功(步骤S410)。若在步骤S410中所作的判断结果是登记成功，则取消对空闲切换的禁止。此外，断开表示该移动台越出覆盖区的指示灯(步骤S413)。然后该移动台转向间歇接收方式(状态ST20)。
若登记再次失败，则判断对导频信号同步的搜索和跟踪的范围是否在图5所示的表示PN码相位的圆周50上转了一整圈(步骤S411)。若尚未转一整圈，则控制返回步骤S406，在这里重复强制相位移动之后的处理。转一整圈之后，在休眠计时器34中设置暂停时间，停止发射机/接收机31和CDMA modem 32的操作。控制处理器30转向休眠方式(ST10)(步骤S412)。在本实施例中，转向休眠方式之前采用的控制方法略微复杂一些。但是，增强了向不同于登记不成功的基站或区的基站或区登记的可能性。从等待登记休眠方式ST10恢复的处理与第一实施例中的处理相同。就是说，恢复之后，只向提供大于给定阈值的接收电平的基站登记。显然，设置较高的阈值降低了电池的电力消耗。但是，登记它的机会也减小了。最好根据环境优化这个阈值。接着将描述考虑这一点的实施例。
现将参照图6-9描述本发明第三实施例。图6中示出按照第三实施例的移动台的结构的一个例子。这个结构类似于图3所示结构，只是加上了用于从发射机/接收机31输入接收电平的阈值计算部分301和与阈值计算部分301连接的偏移值表302。关于用来按照环境修改阈值的控制方法的程序安装在控制处理器30中。按照本实施例的登记操作序列示于图7中。本实施例与第一实施例不同之处在于在步骤S107和S108之间插入步骤S600，以便根据转向休眠方式(ST10)之前的当前接收电平更新用于休眠方式返回的阈值。通过把给定的偏移值加到当前接收电平上来更新所述阈值。这种处理是由控制处理器30内的阈值计算部分301完成的。阈值计算部分301通过查找偏移值表302确定要加的偏移值。
例如，偏移值表302的内容如下。在图8的曲线的水平轴71画出接收电平。偏移值画在垂直轴70上。图8举例说明用于按照第三实施例步骤S600中的偏移值的一个例子。例如，在固定阈值的地方，偏移值的设置如虚线72所示。在接收电平低于β的区域上，虚线72用具有-1梯度的直线表示。在接收电平为β的地方，偏移值设置为0。在接收电平大于β的地方，偏移值设置为负无限大。就是说，只要恢复时接收电平大于β，就开始登记。
为了与环境条件的变化一致，这样决定偏移值，使之与接收信号电平有图8实线73所示的关系，并存储在偏移值表中。如图8所示，在接收电平低于γ的区域，偏移值具有α dB的恒定值。于是，在接收电平低于γ的区域，开始再采集的阈值电平等于当前接收电平和偏移值α的和，再采集这样开始，以便当接收电平与登记失败时的数值相比改善了α dB时，就进行登记。在这种情况下，即使在接收电平低的区域，也会由于接收电平改善了至少α dB而开始再采集，这使得与图8虚线所示利用固定的偏移值相比，能够更敏感地响应环境条件的变化。因此，即使在接收电平低的区域，登记的机会也得到改善。在这个情况下，为了有效地节省电池电力，β和γ的值设置为较高的值。
图9举例说明当设备从休眠方式返回时、在登记失败的情况下更新阈值的处理。在本实施例中，在如图2中所示的判断登记是否失败的步骤S207和设置休眠计时器的步骤S208之间加入步骤S900，以便更新阈值。在步骤S900，通过以与图7步骤S600相同的方法在当前功率接收电平上加上给定的偏移值来更新阈值。这个偏移值可以如图8所示根据功率接收电平的环境加以改变。这对于将接收电平的阈值最优化是有利的，阈值是再次开始采集的条件。
正如至今所描述的，在本实施例中，当检测到登记失败时，禁止移动台的空闲切换。这可以降低向很有可能造成另一次登记失败的基站或区登记的倾向性。当空闲切换由于登记失败而被禁止时，移动台的发射和接收操作都暂停一段给定的时间间隔，给定的时间过去之后，在给定的条件下重新开始登记。因此，可以减少登记操作的出现次数。另外，当执行上述的重新开始操作时，进行采集新的导频信号的步骤。因此，可以采集不同于不成功的基站或区的新基站或区。采集新的成功的基站或区的可能性得到改善。结果，减少了主要由重复登记尝试引起的电池电力的浪费。于是移动台可以节省电力。
权利要求
1．一种控制用于CDMA移动通信系统中的移动台的登记的方法，所述方法包括以下步骤检测所述移动台向所述移动台所在的覆盖区的无线电基站登记的结果；当禁止向空闲接收的良好的导频信号的切换之后所述结果是不成功时重试所述登记；当所述重试的登记不成功时，暂停所述移动台的发送和接收操作；当所述暂停结束时在预定的条件下重新开始登记处理；以及当重新开始所述登记处理时采集新的导频信号。
2．权利要求1的控制登记的方法，其特征在于还包括当为了检测第一次尝试不成功的登记而重复登记访问序列预定次数时判定登记失败的步骤。
3．权利要求1的控制登记的方法，其特征在于还包括为了检测第一次尝试不成功的登记而进行的判断在采集导频信号时进行的贯穿PN序列给定间隔的搜索已经结束的步骤。
4．权利要求3的控制登记的方法，其特征在于还包括当贯穿PN序列给定间隔进行的搜索过程中向区的登记失败时、把移动台中PN码发生器的状态值改变为给定时间过去之后所取的状态值、并且移动所产生的PN码的相位的步骤。
5．权利要求1的控制登记的方法，其特征在于还包括当第二次登记操作失败之后判定所述接收电平超过给定的阈值时重新开始登记处理的步骤。
6．权利要求5的控制登记的方法，其特征在于所述阈值是最后一次登记操作失败时所取的接收电平和基于这个接收电平的给定偏移值之和。
7．权利要求1的控制登记的方法，其特征在于还包括当禁止向空闲接收的良好导频信号切换时接通指示灯以表示所述移动台越出覆盖区、并且当允许向空闲接收的良好导频信号切换时断开所述指示灯的步骤。
8． 一种用于CDMA移动通信系统的移动台，所述移动台包括用来使所述移动台向所述移动台所在的覆盖区的无线电基站登记的控制装置；当判定登记不成功时，所述控制装置禁止向空闲接收的良好导频信号切换；在禁止向空闲接收的良好导频信号切换的同时，所述控制装置起再尝试登记的作用，并且当所述再尝试的登记不成功时，所述控制装置起暂停所述移动台的发送和接收操作的作用；当所述暂停结束时，所述控制装置起在预定的条件下重新开始登记的作用；当重新开始所述登记时，所述控制装置起执行控制操作以便采集新的导频信号的作用。
9．权利要求8的移动台，其特征在于当为了检测出第一次尝试登记不成功而重复登记访问序列给定次数时，所述控制装置判定登记失败。
10．权利要求8的移动台，其特征在于所述控制装置在禁止向空闲接收的良好导频信号切换时接通指示灯表示所述移动台越出覆盖区、并且当允许向空闲接收的良好导频信号切换时断开所述指示灯。
全文摘要
公开了一种越区切换控制方法,用来以这样的方式登记CDMA移动台,即,若连续多次尝试登记所述移动台失败,则防止电池电力浪费。若判定登记失败(步骤S106),则禁止空闲切换(步骤S107)。移动台转入等待登记的休眠方式,其中移动台的发送和接收操作暂停一段给定的时间。当在步骤Sl08设置的休眠计时器时间到时,在某种条件下重新开始登记。重新开始登记时,采集新的导频信号。
文档编号H04B7/216GK1303189SQ00133769
公开日2001年7月11日 申请日期2000年11月1日 优先权日1999年11月1日
发明者须藤茂幸, 浅田幸则, 千田吉典, 中原章晴 申请人:株式会社日立制作所