[发明专利]切换方法及蜂窝式通信系统

说明书

本发明涉及在一种蜂窝式通信系统中所使用的切换方法，这种蜂窝式通信系统在每个小区中有至少一个受一个基站控制器控制的基站，每个基站控制器控制一个以上的基站，每个基站控制器和它所控制的基站一起形成一个基站系统。

本发明特别适用于CDMA(码分多址)蜂窝式通信系统。CD-MA系统是一种以扩频技术为基础的多址联接方法，与早些应用的FDMA(频分多址)和TDMA(时分多址)技术一样近来也已开始用于蜂窝式通信系统。与以前的那些方法相比，CDMA技术具有一系优点，例如频谱利用率高、频率规划简单、业务容量大等。

在CDMA方法中，用户的窄带数据信号要乘以一个带宽宽得多的扩频码以扩展到一个相当宽的业务信道频带。在已知的一些实际蜂窝网系统中，用于业务信道的带宽例如为1.25兆赫，10兆赫和25兆赫。在相乘的过程中，数据信号扩展到所用的整个频带上。所有的用户使用同一个频带(亦即业务信道)同时发送。对于基站与用户终端设备之间的各个连接分别采用不同的扩频码，因此在接收机中可以根据各连接所用的扩频码识别用户发出的信号。

在CDMA系统中，于是所有用户都在同一个相当宽的频带上进行发送。用户的业务信道是由一个标识连接的扩频码形成的，根据这个扩频码可以将用户传输与其他连接传输加以区分，如上所述。由于在使用中扩展码的个数通常可相当多，因此CDMA系统不象FDMA和TDMA系统那样有一个明确的容量极限。CDMA系统是一个所谓干扰限制系统，用户数由一个用户对另一个用户产生的允许干扰电平来限制。由于系统中在使用的用户扩频码不会完全与邻近小区所采用的扩频码不相关，尤其是同时使用的用户会在某些程度上产生相互干扰。这种由一个用户对另一个用户所造成的干扰称为多用户干扰。随着用户数的增多，用户相互干扰电平也就增大。当用户数增多到一定数目时，干扰会增大到损害连接质量的程度。在这种系统中，能够确定一个不可超过的干扰电平，于是也就设定了同时使用的用户数的极限，亦即系统的容量。然而，可以允许暂时超过这个数，这意味着以牺牲某些连接质量来满足容量的要求。

在典型的移动台环境中，基站和移动台之间的信号在发射机和接收机之间通过几条不同的路径传播。这种多路径传播主要是由于信号从周围各表面反射而引起的。通过不同路径传播的信号由于传播时间延迟不同因此在不同的时间到达接收机。CDMA方法与常规的FDMA和TDMA方法的不同之处在于，CDMA方法在信号接收时可以利用多路径传播。作为一种接收机解决方案，通常采用一种由一个或多个瑞克(RAKE)分支构成的所谓瑞克接收机。每个分支都是一个独立的接收单元，其作用是对一个接收信号分量进行整理和解调。每个瑞克分支都可以控制成与一个沿其固有的路径传播的信号分量同步，从而在一个常规的CDMA接收机中通过将各接收分支的信号有效地加以组合得到一个高质量的信号。

一个CDMA移动台接收机各分支接收到的信号分量可能是由一个或多个基站发送的。在由多个基站发送的情况下，可以考虑所谓的宏分集，也就是一种能够改善移动台和基站之间连接质量的分集方式。在CDMA蜂窝式通信网中，宏分集，也称为软切换，用来保证在基站边界区域进行功率控制和实现无缝切换。因此，一个移动台采用宏分集同时与两个以上的基站通信。所有的连接发送相同的信息。作为采用宏分集的蜂窝式通信系统的例子可参见“双模宽带扩频蜂窝式系统的移动台与基站收发信台兼容标准”(“Mobile Sta-tion-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wide-band Spread Spectrum Cellular Sgstem”TAI/EIA/IS-95,Jnly1993)。

因此，在宏分集情况下，终端设备能组合由不同的基站发送的信号。在基站侧两个独立的基站从终端设备接收到的信号在第一可能的地点，大多数情况下是这两个基站所在区域的基站控制器，加以组合。如果终端设备连接的基站是由不同的基站控制器控制，则实际实现软切换就相当复杂，因为在这种情况下必需在一个移动业务交换中心执行连接。

较早的蜂窝式通信系统，如GSM、NMT和AMPS，采用一种硬切换方式，首先断开与原基站的连接，再建立与新基站的连接，来实现基站的改换。在这种情况下，终端设备无论那个时刻都只和一个基站连接。硬切换技术比软切换实现起来更为简单。然而至今在CDMA系统中还没有采用硬切换，因为硬切换会导致功率控制的不稳定。由于CDMA系统是干扰限制系统，精确的功率控制是系统工作的先决条件。