专利名称：一种在蜂窝系统中确定信道信息的方法以及一种移动站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在蜂窝系统中确定信道信息的方法，其中，在移动站与当前蜂窝小区的基站之间的用户业务连接期间，在为用户业务连接而分配的业务信道上采用了TDMA(时分多址)传输协议，并且本发明还涉及一种实现本方法的移动站。本发明可以有利地应用于一个利用TDMA帧的多个时隙来传送信息的系统、诸如使用了所谓的HSCSD协议(高速电路交换数据)的系统中。最有利的是，本发明可以在WLL(无线本地环路)终端中使用。
关于相邻蜂窝小区中的基站的信息是从基站传送到移动站的，以便用于对相邻蜂窝小区的基站进行同步以及进行电平测量。为了便于理解本发明，下面以数字GSM系统(全球移动通信系统)作为范例，更加详细地叙述在蜂窝网络中对相邻蜂窝小区进行监听的现有技术。
在GSM系统中，为发送和接收而分配了相互分离的频带，而在每个频率上，数据都是以TDMA帧的时隙之中的脉冲串的形式来传送的。TDMA帧包含8个时隙，其中的一个或多个分配给移动站和基站之间的连接。
在蜂窝网络中运行的移动站需要关于当前的蜂窝小区基站以及移动站周围的其他蜂窝小区基站的信息，以便它能够在需要的时候进行灵活的切换。附
图1表示了一个为属于该系统的移动站提供服务的蜂窝小区(提供服务的蜂窝小区)，以及另外6个环绕着它的蜂窝小区(从蜂窝小区1到蜂窝小区6)。移动站对自己从这些蜂窝小区基站接收到的信号的电平(RXLEV)进行测量，并将测量数据报告给提供服务的基站。在GSM系统中每个基站都具有一个特定的传输频率——一种所谓的广播频率，基站在此之上以恒定的功率进行连续的传送。移动站在各个基站的广播频率上对从这些基站收到的功率进行测量。在下文中把上述的相邻基站的信号电平测量值(RXLEV)称为“相邻蜂窝小区的基站电平测量值”。
移动站也必须收到每个基站的基站识别码(BSIC)，才能知道在每个频率上它检测的是哪个基站的信号。每个基站都定期地发送该识别码。在广播频率上传送的TDMA帧的一个时隙(时隙“0”)，是分配给同时向多个移动站传送信息的那些信道的，即，是用于与基站进行同步的。在GSM系统中这样的信道如下频率校正信道(FCCH)、同步信道(SCH)、广播控制信道(BCCH)和公用控制信道(CCCH)。五十一个TDMA帧组成一个所谓的51-复帧(复合帧)。对于上述的信道来说，已经指定了它们定位于复帧中的哪个TDMA帧。在相邻基站的传送之中，移动站对定位于广播频率上的所述的TDMA帧中的信道进行搜寻和解码。基站识别码BSIC是在同步信道SCH上进行传送的。
上述的移动站用于接收相邻基站所传送的信息的功能在下文中称为“对相邻基站信息的接收”。对相邻蜂窝小区基站的电平的测量(RXLEV)以及对相邻蜂窝小区基站信息(BSIC)的接收简称为“邻区监听”。
附图2表示了GSM系统中下行链路的TDMA帧的结构以及进行邻区监测的时刻。在图中传送和接收表示为移动站的功能，其中TX是指在上行链路上传送数据而RX是指在下行链路上传送数据。TDMA帧21、22和23包含八个时隙，其中“0”时隙用于数据接收RX，而在时隙“3”期间向基站进行数据传送TX。在上行链路TDMA帧中的“0”时隙定位于下行链路TDMA帧的“3”时隙，因为在上下行TDMA帧之间存在三个时隙的定时差异。因此在接收RX和传送TX之间有两个未占用的时隙，而在这两个时隙期间频率综合器要从接收频率转换到传送频率。接下来在正常TDMA帧的末尾剩余了四个未占用的时隙，即时段26，在此期间对相邻基站电平进行测量。
在空帧(所谓的空闲帧)期间移动站对相邻基站信息进行接收，基站所发送的帧里每第26个TDMA帧就是一个这样的空帧。在空闲帧期间，讨论中的蜂窝小区中在哪个方向上都不进行语音/数据的传送。空闲帧以及上述的51-复帧以不同的长度(26和51个TDMA帧)安置在序列中，以便至少每11个空闲帧才能收到SCH信道脉冲串，正如附图2的范例中的空闲帧22的时段25所示。无论是在空闲帧的前面或者后面，所传送的帧里也都包含着没有被用户业务连接占用的时隙，在这种情形下这些未被占用的时隙和空闲帧一起组成了12个时隙的时段，在此期间可以接收相邻基站信息。在正常TDMA帧中，当移动站自己并不接收或传送用户业务连接的信息时，在此时隙期间也可以接收相邻基站信息。
在已知的解决方案中，对相邻蜂窝小区的监测所需要的时间可能成为一个问题。每个周围的基站都在不同的频率上进行广播，于是移动站的频率综合器必须能够足够快速地切换到待检测的频率，以便能够进行监听。当进行完监听之后，频率综合器必须快速地回到能够在用户业务连接上接收或传送信息的频率上。
在新的宽带GSM2+、HSCSD(高速电路交换数据)和GPRS(通用分组无线业务)业务中可能会发生问题，因为在它们之中，比起过去的基本系统来说，该连接的业务信道占用了TDMA帧中更多的时隙。附图3表示了根据HSCSD第12类MS的移动站中所采用的帧结构的范例。在该类别中，为了能够分配时隙中的大多数来用于接收，有可能总共用到一个帧八个时隙中的五个。在附图3的范例中，在属于该帧的八个时隙中，三个时隙用于接收RX而两个时隙用于传送TX。在附图3中，下行链路的TDMA帧的RX以及上行链路的TDMA帧的TX是以分离的帧来表示的。
HSCSD的类型包含全双工系统，其中移动站能够同时进行信息的传送和接收。然而，在附图3的情形中，作为HSCSD第12类MS，移动站处于半双工运作状态。在所有的半双工HSCSD类型中，这种类型提出了对频率综合器的最高要求。在附图3的情形中，在TDMA帧中传送时隙3和4交界处进行的相邻基站电平测量32需要将频率在测量之前跳转到检测频率31。在检测32之后进行新的跳转以跳到业务信道的接收频率33。
除了在业务信道占用的TDMA帧之内进行的相邻基站电平测量之外，也有在空闲帧和靠近它的空闲时隙期间进行的电平测量。相应的时段就是下面所谓的“空闲时段”。在附图4的范例情形中该时段41的长度是10个时隙。附图4展示了在相邻基站的广播频率上传送的TDMA帧，而在这些TDMA帧中，时隙42、43和44分配给了FCCH、SCH和CCCH信道。如同在附图4中所看到的那样，这种情形下同步信道的时隙S位于可用的接收时段的最开始，由此频率综合器还来不及稳定到相邻基站的广播频率。当考虑到频率综合器的长度大约为一个时隙的稳定时间时，实际上能够进行同步信道接收的只有八个时隙。在一些HSCSD类别中，由于为移动站分配了若干个额外的时隙，所以为业务信道分配的时隙不能用于接收相邻基站信息。考虑到可用的时间，在这种情形下接收相邻基站信道的定时间将会变得很严格。所接收到的信道的时隙无论是出现在空闲帧的最开始还是其最末尾，频率综合器都没有足够的时间进行所需要的频率跳转。
附图4显示了在空闲时段期间移动站是如何接收相邻蜂窝小区的传送的。在此范例中，同步信道43和控制信道44出现在此处的空闲时段窗口中。所显示的情况是最不利的，因为只有对控制信道44的接收是成功的——这是由于在其两侧都有足够的时间让频率综合器进行频率跳转。于是在移动站中对所有相邻蜂窝小区基站的信道的搜索以及对其中所包含的信息的解码需要大量的时间。在附图3和4中的情形中在移动站采用HSCSD协议来进行成功的监听要么需要用到很快的频率综合器要么需要一个仅用于相邻蜂窝小区监听的额外的综合器。在其它的HSCSD类型中也会出现相应的需要快速频率跳转的情况。
在上述的情况中移动站并没有时间来进行完美的对相邻蜂窝小区的监听。为了解决这个问题，移动站必须要么装备一种快速的频率综合器要么装备用于监听目的的第二个频率综合器。然而，制造非常快速的频率综合器需要特殊的构件，因此在常规的移动站中使用这种频率综合器将造成显著的额外开销。其次，使用快速的频率综合器或者两个频率综合器将增加移动站需要的功率，这缩短了使用电池的移动站的运行时间。
本发明的目的是提出一种能够避免上述关于现有技术的缺点的解决方案。在本发明的帮助下，所需要的对相邻蜂窝小区进行的监听能够通过在移动站中采用一种多时隙协议来进行，这样移动站就可以采用常规的频率综合起来实现了。
本发明所基于的概念是在正常的运作情况下，关于静止的移动站的、关于为其服务的蜂窝小区的、以及关于相邻基站的信息将很少随时间发生变动。在下文中把这样静止不动的移动站称为静止移动站。这种移动站是指WLL终端以及遥控与自动控制的应用中所谓的无线终端。在用户业务连接期间，造成连接的标志码的变动的原因可以是，例如新基站的引入，或者在通信途径中硕大障碍物的出现或消失。因此在用户业务连接期间，所接收到的相邻蜂窝小区的基站识别码(BSIC)将以大概率保持不变。根据本发明，在用户业务连接建立之前并在整个用户业务连接期间，此信息都保存在移动站(更有利地，在静止移动站)中，而仅当用户业务连接结束之后才进行新的完整的相邻蜂窝小区的监听步骤。对相邻蜂窝小区的基站的电平测量(RXLEV)可以在空闲帧期间进行，或者变通地，可以在没有用户业务连接的时候进行。
本发明的一个优点就是在采用多时隙协议的环境中，当在用户业务连接期间仅对相邻基站信号电平(RXLEV)进行监听的时候，能够采用常规的频率综合器。这对于移动站的功耗及其制造成本来说都是有利的。
本发明的一个优点就是移动站的结构也将变得更简单而其运作将变得可靠，因为电路不必运行在关于运行速度的规范的极限，也因为不需要多个频率综合器电路。
本发明的另一个优点就是可移动的移动站也能够在静止的时候提高与基站之间的数据通信效率，换句话说，它可以转而使用更多的时隙，于是在移动站自身之中或者借助于其他相连的设备，就允许例如对多媒体业务的有效使用。
根据本发明的方法的特征在于，在用户业务连接期间阻止了对相邻蜂窝小区的基站识别码(BSIC)进行接收。根据本发明的方法的特征也在于，在分配给业务信道的TDMA帧期间阻止了对相邻蜂窝小区的基站电平进行测量(RXLEV)。
根据本发明的移动站的特征在于，它包含了用于在用户业务连接期间阻止对相邻蜂窝小区的基站识别码(BSIC)进行接收的装置。根据本发明的移动站的特征也在于，它包含用于在分配给业务信道的TDMA帧期间阻止对相邻蜂窝小区的基站电平进行测量(RXLEV)的装置。
本发明的优选实施方案阐述于相关的权利要求中。
下面详细描述本发明。在描述中，将参考以下附图附图1表明了蜂窝网络的基本结构；附图2表明了GSM系统的通用帧结构；附图3表明了在HSCSD第12类MS的正常帧结构中进行监听的范例；附图4表明了在HSCSD第12类MS的空闲时段进行监听的范例；附图5表明了在根据HSCSD协议的环境中根据本发明进行的监听；附图6表明了根据本发明在移动站中进行监听的流程图；附图7表明了在根据本发明的静止移动站中关于本发明的基本部件的方框图。
在上文已经在描述现有技术的同时对附图1到4做了阐述。
附图5表明了在采用了半双工HSCSD协议的静止移动站中根据本发明进行相邻蜂窝小区监听的一种用途。仅仅在图中所示的空闲时段而不在用于实际的用户业务传送的TDMA帧期间，才对相邻基站的传送进行电平测量53、55、57。空闲时段包含一个完整的正常空帧以及每个未被占用的在先或后续的时隙。在附图5的范例中，当静止移动站在传送时隙3里传送完毕TX信息的时候，空闲时段就开始了。当静止移动站在接收帧的时隙0开始接收基站的传送RX的时候，空闲时段就结束了。在本范例中总共有9个时隙能够用于对相邻蜂窝小区的传送进行测量。在可用的空闲时段，静止移动站的频率综合器有时间进行三次频率跳转以跳到相邻蜂窝小区的基站所使用的频率并找到FCCH和SCH信道。利用根据本发明的实践，静止移动站的频率综合器能够在合理的时间里进行所有所需的频率跳转，以便对来自周围的六个蜂窝小区基站的传送进行电平测量。因此根据本发明的静止移动站能够使用一个常规的频率综合器。
在可运动的移动站中，当已知或者检测到它是静止的时候，也能够应用根据本发明的实践。能够通过检查移动站所需的传送提前来检测到它是静止的。如果该传送提前没有变动，则移动站就是静止的。当对没有发生变化的相邻蜂窝小区信息的监听是被放置在用于数据传送的TDMA帧之外的时候，为移动站在TDMA帧中分配更多的时隙是有可能的，例如当传送数据、图像或视频图像时。
在GPRS系统中比GSM系统中有更多可利用的通用传输协议。在它们的框架之内，能够在移动站中根据本发明采用同样的方式进行相邻蜂窝小区的监听。在GPRS系统中，移动站在需要的时候能够进一步要求基站为其分配足够数目的空帧，以便它能够进行所需要的监听操作。因此根据本发明的一种方法，在GPRS系统中没有必要在实际的TDMA帧期间对相邻蜂窝小区进行监听，但是对相邻蜂窝小区的监听可以集中于GPRS移动站处于空闲状态时的那些时段。
附图6表明了根据本发明的当移动站对相邻蜂窝小区进行监听时在它之中的运作的简化流程图。流程图仅仅表明了最基本的方法步骤。一开始移动站处于待机状态，以便在步骤60建立连接。接着移动站在步骤62等待连接建立请求的同时，在步骤61对相邻蜂窝小区进行正常的监听。当连接建立的请求到来的时候，在步骤63做出是否应该采用对相邻蜂窝小区进行精简监听的决定。如果决定继续采用对相邻蜂窝小区的正常监听，则在步骤68处继续运作。如果决定转而采用根据本发明的对相邻蜂窝小区的精简监听，则在步骤64把最后一次完整的相邻蜂窝小区的监听结果保存在移动站的存储器中。当数据已保存好了，则在步骤65以正常方式建立连接。在步骤66已建立的用户业务连接中，在空TDMA帧期间从相邻蜂窝小区的传送中仅仅接收和检查来自各个基站的传送中的电平信息。在用户业务连接期间对基站所传送的识别码(BSIC)既不接收也不解码。在步骤67断开了用户业务连接。于是在步骤68移动站转向对相邻蜂窝小区进行正常监听。最后还有步骤69，其中移动站再一次准备建立新的用户业务连接。
附图7在方框图中表明了根据本发明在GSM网络中运行的静止移动站中的那些对于本发明来说比较基本的部件。本发明所引起的变动主要包含在控制单元71中，该单元控制着频率综合器72，而后者改换RF接收机73的发送与接收频率。在根据本发明的在连接期间对相邻基站电平进行测量的情况中，在控制单元71所确定的时刻，它将接收频率设置成所需要的相邻蜂窝小区的基站的频率。相邻蜂窝小区的基站的频率通常是从所谓的相邻蜂窝小区列表中获得的，根据本发明移动站可从BCCH信道上收到它并在建立用户业务连接之前把它保存在其存储器中。
在传送的情况下，从信源80获得的编码样本流进一步送到两级的信道编码器81中，其中包含分组和卷积编码器。分组编码器在每个信息帧的末尾添加一个比特图样，而卷积编码器通过增加帧长度的方式来为前面构成的帧增加冗余度。进行这两种操作都是为了使得在接收端更易于进行检错和纠错。在信道编码中所形成的帧的长度是456比特。
下一个步骤是两级的交织82。首先对上面所形成的帧的比特序列按照某种特定算法进行处理，而所得到的新帧分成大小一样的八部分。这些部分进一步置入八个连续的TDMA帧中。交织最重要的目的是把一般出现于某一脉冲串中的传输差错均匀地分散到八个帧中。于是在TDMA帧的传输期间以比特序列形式出现的差错将在信道编码所形成的帧中造成单个比特的差错，而这是比较容易纠正的。
对传输也进行加密，以便传输的信息对未授权的人来说是不可用的。在模块83中通过增加训练序列、结束位和时标的方式把加密了的数据转换成信息脉冲串。接着进行GMSK(高斯成形的最小频移键控)调制84，其中将信息比特从数字形式转换成模拟信号，使得在传输的信号中用不同的相位对应于信息比特。最后通过此时正处于发送状态的Rx/Tx开关86，由RF发射机85在射频上把已调制的脉冲串传送出去，并接着馈送到天线87。发射机所用到的有关频率是从频率综合器72获得的。
相对于上述的部分，移动站的接收部分以相逆的方式进行运作。下面对此进行简单地描述。
在正常的情况下，当Rx/Tx开关86正处于接收状态、并把信号送到RF接收机73(它具有频率综合器72所产生的接收频率)的时候，从天线87接收到了信息。接着信号被送到用于把模拟信号转换成数字信号的模拟/数字变换器74。接下来进行检测解调75，与此同时，把所得到的相邻蜂窝小区信息的电平测量信息(RXLEV)送到控制单元71。在检测解调之后是解交织76和信道解码77，其中的一个目的就是要纠正每一个错误比特。在信道解码器之后，从相邻基站的测量中所获得的BSIC信息被送到了控制单元71。在信道解码器77之后还要在模块78中对信源的信息进行解码才能对它加以利用。基于控制单元71所收到的相邻蜂窝小区的检测信息，它将进行必要的操作以便维护用户业务连接和控制对相邻蜂窝小区的监听。
在图中从72到77以及从81到85的部分是由控制单元71来控制的，其中采用了根据本发明的变动。本发明所要求的变动主要是使得在控制单元71中能够根据本发明而进行运作的软件。当对根据本发明的实践加以应用时，从相邻蜂窝小区的基站发射的传送之中仅仅对电平信息(RXLEV)进行接收，而在检测解调75之后此电平信息被提供到了控制单元71。并没有对相邻蜂窝小区的基站识别码(BSIC)进行接收。因此根据本发明的方法能够在移动站中使用普通的频率综合器，或者，避免了另需一个单独的频率综合器。
上文阐述了本发明的一些应用和实现它们的方法。当然，本发明并不局限于上述的范例，根据本发明的原理能够在权利要求的范围之内进行变化，例如关于实施方案的细节以及应用的领域。特别需要指出的是，尽管上述的范例涉及的是本发明在GSM系统的静止移动站中的应用，本发明也可以用于其他数字TDMA蜂窝系统。此外，本发明也能够在这样的时刻应用于移动站当发现移动站是静止的或者缓慢移动的时候。
权利要求
1.一种在蜂窝系统中确定信道信息的方法，其中在移动站与当前蜂窝小区基站之间的连接期间，在为了传送用户信息而分配给连接的业务信道之上采用了TDMA传输协议，在此方法中对相邻蜂窝小区的基站识别码(BSIC)(61)进行接收和存储，其特征在于在用户业务连接期间(66)阻止所述的对相邻蜂窝小区的基站识别码的接收。
2.根据权利要求1的一种方法，其特征在于-在建立用户业务连接之前就对相邻蜂窝小区的基站识别码(BSIC)进行接收和存储在移动站的存储器中；而且-在断开用户业务连接之后，移动站对相邻蜂窝小区基站的识别码进行接收并在存储器中对在前次用户业务连接期间所发生的变动进行更新。
3.一种在蜂窝系统中确定信道信息的方法，其中在移动站与当前蜂窝小区的基站之间的连接期间，在为了传送用户信息而分配给连接的业务信道上采用了TDMA传输协议，在此方法中对相邻蜂窝小区基站的电平进行测量(RXLEV)(61)，其特征在于在为业务信道(66)分配的TDMA帧的时段期间阻止所述的对相邻蜂窝小区基站的电平的测量。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于在用户业务连接期间当为移动站分配了一个空帧的时候进行对相邻蜂窝小区基站的电平的测量。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于在用户业务连接期间阻止对相邻蜂窝小区基站的电平的测量。
6.一种属于蜂窝系统的移动站，包含在当前蜂窝小区的基站与移动站之间的采用TDMA协议的业务信道上用于发送/接收用户信息的装置(71到87)，以及用于接收并保存相邻蜂窝小区的基站识别码(BSIC)的装置(71到77)，其特征在于它包含用于在用户业务连接期间阻止所述的对相邻蜂窝小区的基站识别码进行接收的装置(71到77)。
7.根据权利要求6的移动站，其特征在于它是静止移动站。
8.一种属于蜂窝系统的移动站，包含在当前蜂窝小区的基站与移动站之间的采用TDMA协议的业务信道上用于发送/接收用户信息的装置(71到87)，以及用于对相邻蜂窝小区基站的电平进行测量(RXLEV)的装置(71到77)，其特征在于它包含用于在为业务信道分配的TDMA帧期间阻止所述的对相邻蜂窝小区基站的电平进行测量的装置(从71到75)。
9.根据权利要求8的移动站，其特征在于它是静止移动站。
全文摘要
在蜂窝系统中确定信道信息的方法,为了对相邻蜂窝小区基站进行同步而接收相邻蜂窝小区的基站信息。仅在用于传送信息的TDMA帧之外接收和检查基站识别码(BSIC)信息。在用于传送信息的TDMA帧时段内上述码信息保存在移动站的存储器中。本发明可用于利用HSCSD协议来确定和保存信道信息的无线本地环的终端中。WLL终端不需要额外的频率综合器来对相邻蜂窝小区进行监听。
文档编号H04B7/26GK1257398SQ9912673
公开日2000年6月21日 申请日期1999年12月14日 优先权日1998年12月14日
发明者H·利亚, J·瓦尔斯特伦 申请人:诺基亚流动电话有限公司