[发明专利]蜂窝通信系统及其半硬切换方法

说明书

本发明涉及蜂窝通信系统。特别是一种为移动站和基站之间切换而改进的新型系统，这些基站是连接在一个蜂窝通信系统中的不同移动交换中心上的。

码分多址(CDMA)调制方式是若干种数字通信技术中的一种，这些技术用来使多个移动用户能够共同使用同一个无线频段，蜂窝通信系统就是这样。其它人们熟知的无线接入技术有时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)。与本发明紧密相关的软切换概念对上述三种多址接入技术确实非常适用，与常规硬切换方式相比，将会增加系统容量，减少漏失的呼叫。然而，在CDMA中必须使用软切换，因为常规硬切换会造成低劣的系统性能。本发明的背景是将其运用于一个CDMA蜂窝通信系统，但不应被理解为，本发明只限于CDMA。有一个将CDMA用于蜂窝通信系统的应用实例，在“将码分多址(CDMA)应用于数字蜂窝及个人通信网的系统设计”一文中对这个实例有详细描述，论文作者是Allen Salmasi和Klein S.Gilhousen.，发表于第41届IEEE移动技术会议，会议于1991年5月19-22日在密苏里州圣路易斯召开。

在上述论文中，描述了一种直接序列CDMA(DS-CDMA)，下文简写为CDMA技术，利用这种技术一些用户移动站(MS)与基站(BS，或称为小区节点)用CDMA无线扩频信号，在上行链路(从移动站到基站)和下行链路(从基站到移动站)上进行通信。图1示出现有技术的一种典型的CDMA通信系统的网络配置。基站BS10，12，14，16将来自或传给用户移动站20的这些CDMA无线信号转换成能和地面通信传输设备，如广泛使用的脉冲编码调制(PCM)电路设备，相配合的适用形式的信号。基站接着把上、下行链路方向上的这些用户信号传递给移动交换中心1或2(MSC，又称为移动交换机或移动电话交换局(MTSO))，作进一步的处理。

上述用户通信信号包括数字化语音信号和控制信息(也称为信令)。MSC对上述支路进行复用和转换操作，并将语音信号传送给另一个用户，例如在公共交换电话网(PSTN)中的用户。MSC还生成信令信息，解释信令信息，并对信令信息作出反应，由此控制用户之间的全部通信链路。这些通信链路控制功能包括管理与一般呼叫有关的事件，如呼叫的建立和拆除，也包括管理与CDMA无线链路有关的事件，如CDMA无线链路品质的下降及接着发生的切换的开始。

如果CDMA应用于地面移动通信系统中典型的中、大型规模小区时，多路径无线传播环境里的传播平均延迟时间常常大于DS-CDMA信号的码片长度。这样使得CDMA只能在异步模式下工作，其结果是扩频多址接入用户信号的正交性无法仅通过正交扩频码获得。因此，影响通信的系统自身诱发的干扰不仅存在于来自不同小区的信号之中，还有相当一部分在同一小区的信号之内(称为CDMA小区内干扰)。对这样的CDMA蜂窝系统，在整体系统设计中的一个重要目标就是尽可能减少对在通信用户中产生额外的CDMA的干扰，并且，要尽可能接收和利用来自所要的CDMA用户信号中的能量。这种系统设计的要求，尽管对蜂窝通信系统的其它多址接入方式也是一个一般的要求，但对FDMA和TDMA系统，这一要求不如对CDMA那么严格，因为在这两种系统中，小区内干扰可以分别利用TDMA和FDMA的内在特性而得以避免，而且可利用预先计划的蜂窝式频率重复利用方法来加以限制。因此，与FDMA，TDMA不同，CDMA在严格限制干扰的方式下工作。

虽然软切换也能够增加TDMA的系统容量，其效果却不如CDMA系统，下面以一个CDMA蜂窝电信系统为例来说明本发明。

有几种实现上述CDMA系统设计目标的方式，可以被认为是上述CDMA蜂窝电信系统的示例性实施例。例如，所谓的MS发射功率闭环控制方式，其目的在于使一个BS内收到的所有上行链路的信号质量始终保持一致，这是相对于具有快衰落和慢衰落过程的迅速变化的无线传播信道背景而言的。为此，基站周期地测量每一条MS的CDMA上行链路来的Eb/No值，这个值表明了信号的品质，然后通过下行链路发出相应的功率控制命令给MS，用来相应地调节其CDMA发射器的功率。在理想情况下，BS收到的所有MS的CDMA上行链路信号具有相同的品质，根据预先确定的品质门限值，只需最少的调节就可以维持通信链路。

另一实现前述系统设计目的的实施例是在一个正在工作的CDMA通信过程中，结合信号分集合并的辅助移动软切换方式，这一与本发明密切相关的方法将在下面阐述。