DE69633672T2

DE69633672T2 - Verfahren und gerät zur erzeugung von zeit duplex pilotsignalen

Info

Publication number: DE69633672T2
Application number: DE69633672T
Authority: DE
Inventors: A. Lindsay WEAVER; Gwain Bayley; G. Edward TIEDEMANN; S. Klein GILHOUSEN
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1995-08-15
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: MX9801174A; CN1098611C; JP3129741B2; AU6721796A; IL119057A0; EP0845195B1; AR003192A1; HK1010964A1; KR19990036373A; WO1997007646A1; ATE280480T1; US5680395A; CA2228744C; DE69633672D1; CN1192843A; TW308763B; JPH11508429A; AU703396B2; CA2228744A1; ES2230567T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme, und zwar insbesondere auf ein Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen eines Handoffs bzw. einer Übergabe von einem Codemultiplexvielfachzugriffssystem zu einem System mit einer alternativen Technologie.
II. Beschreibung verwandter Techniken
In einem zellularen Telefonsystem mit Codemultiplexvielfachzugriff (code division multiple access = CDMA) oder in Personenkommunikationssystemen wird ein gemeinsames Frequenzband für die Kommunikation mit allen Basisstationen in einem System verwendet. Das gemeinsame Frequenzband erlaubt gleichzeitige Kommunikation zwischen einer Mobileinheit und mehr als einer Basisstation. Signale, die das gemeinsame Frequenzband belegen, werden an der Empfangsstation durch die Spreizspektrum-CDMA-Wellenformeigenschaften basierend auf der Verwendung eines Pseudorausch- bzw. PN-Codes mit hoher Rate diskriminiert bzw. voneinander unterschieden. Der Hochraten-PN-Code (pseudonoise = PN) wird verwendet um Signale, die von den Basisstationen und den Mobileinheiten gesendet werden, zu modulieren. Senderstationen, die verschiedene PN-Codes oder PN-Codes die zeitlich versetzt sind, verwenden, erzeugen Signale, die an der Empfangsstation separat empfangen werden können. Die Hochraten-PN-Modulation erlaubt es außerdem der Empfangsstation ein Signal von einer einzelnen sendenden Station zu empfangen, wobei das Signal sich über mehrere unterschiedliche Ausbreitungswege fortgepflanzt hat.
In einem beispielhaften CDMA-System sendet jede Basisstation ein Pilotsignal mit einem gemeinsamen PN-Spreizcode, der in der Codephase von dem Pilotsignal anderer Basisstationen versetzt ist. Während des Systembetriebes wird die Mobileinheit mit einer Liste von Codephasenoffsets bzw. -versätzen versehen, die den benachbarten Basisstationen entsprechen, die die Basisstation, durch die Kommunikation aufgebaut ist, umgeben. Die Mobileinheit ist mit einem Suchempfänger oder -element ausgestattet, das es der Mobileinheit ermöglicht, die Signalstärke des Pilotsignals von einer Gruppe von Basisstationen, die die Nachbarbasisstationen beinhaltet, zu verfolgen.
Ein Verfahren und ein System zum Vorsehen einer Kommunikationsverbindung mit der Mobileinheit durch mehr als eine Basisstation während eines Handoff-Prozesses ist in dem U.S.-Patent Nr. 5,267,261, erteilt am 30. November 1993, betitelt „MOBILE STATION ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATIONS SYSTEM", dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen, offenbart. Unter Verwendung dieses Systems wird die Kommunikation zwischen der Mobileinheit und dem Endbenutzer während des eventuellen Handoffs von einer ursprünglichen Basisstation zu einer nachfolgenden Basisstation nicht unterbrochen. Diese Art von Handoff kann als „Soft"- bzw. „Weich"-Handoff bezeichnet werden, da Kommunikation mit der nachfolgenden Basisstation aufgebaut wird bevor die Kommunikation mit der ursprünglichen Basisstation beendet wird. Wenn die Mobileinheit sich in Kommunikation mit zwei Basisstationen befindet, wird ein einzelnes Signal für den Endbenutzer aus den Signalen von jeder Basisstation durch ein zellulares bzw. Personenkommunikationssystemsteuerelement (personal communication system controller) erzeugt.
Soft-Handoff mit Unterstützung der Mobileinheit operiert basierend auf der Pilotsignalstärke von mehreren Sätzen von Basisstationen, und zwar gemessen durch die Mobileinheit. Der Aktivsatz ist der Satz von Basisstationen, durch die eine aktive Kommunikation aufgebaut ist. Der Nachbarsatz ist ein Satz von Basisstationen, der eine aktive Basisstation umgibt und enthält Basisstationen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Pilotsignalstärke mit ausreichendem Pegel für den Aufbau einer Kommunikation besitzen. Der Kandidatensatz ist ein Satz von Basisstationen mit einer Pilotsignalstärke mit ausreichendem Pegel für den Aufbau von Kommunikation.
Wenn Kommunikationen anfänglich aufgebaut werden, kommuniziert eine Mobileinheit durch eine erste Basisstation und der Aktivsatz enthält nur die erste Basisstation. Die Mobileinheit überwacht die Pilotsignalstärke der Basisstationen des Aktivsatzes, des Kandidatensatzes und des Nachbarsatzes. Wenn ein Pilotsignal einer Basisstation in dem Nachbarsatz einen vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet, wird die Basisstation in der Mobileinheit zu dem Kandidatensatz addiert und von dem Nachbarsatz entfernt. Die Mobileinheit kommuniziert eine Nachricht zu der ersten Basisstation, um die neue Basisstation zu identifizieren. Ein zellulares oder Personenkommunikationssystemsteuerelement entscheidet ob Kommunikation zwischen der neuen Basisstation und der Mobileinheit aufgebaut wird oder nicht. Sollte das zellulare oder Personenkommunikationssystemsteuerelement sich dazu entschließen, sendet das zellulare oder Personenkommunikationssystemsteuerelement eine Nachricht an die neue Basisstation mit Identifizierungsinformation über die Mobileinheit und einen Befehl, die Kommunikationen hiermit aufzubauen. Eine Nachricht wird ebenfalls an die Mobileinheit durch die erste Basisstation gesendet. Die Nachricht identifiziert einen neuen Aktivsatz, der die erste und die neuen Basisstationen enthält. Die Mobileinheit sucht nach dem durch die neue Basisstation gesendeten Informationssignal und eine Kommunikation mit der neuen Basisstation wird aufgebaut, ohne die Kommunikation durch die erste Basisstation zu unterbrechen. Dieser Prozess kann mit zusätzlichen Basisstationen fortgesetzt werden.
Wenn die Mobileinheit durch mehrere Basisstationen kommuniziert, fährt sie damit fort, die Signalstärke der Basisstationen des Aktivsatzes, des Kandidatensatzes und des Nachbarsatzes zu überwachen. Sollte die Signalstärke entsprechend einer Basisstation des Aktivsatzes unter eine vorbestimmte Schwelle für eine vorbestimmte Zeitperiode lang sinken, generiert die Mobileinheit eine Nachricht und sendet diese Nachricht, um das Ereignis zu berichten. Das zellulare oder Personenkommunikationssystemsteuerelement empfängt diese Nachricht über zumindest eine der Basisstationen, mit der die Mobileinheit kommuniziert. Das zellulare oder Personenkommunikationssys temsteuerelement kann entscheiden, dass die Kommunikation durch die Basisstation mit einer schwachen Pilotsignalstärke beendet wird.
Das zellulare oder Personenkommunikationssystemsteuerelement generiert, wenn es sich entschließt die Kommunikationen durch eine Basisstation zu terminieren bzw. zu beenden, eine Nachricht, die einen neuen Aktivsatz von Basisstationen identifiziert. Der neue Aktivsatz enthält nicht die Basisstation, durch die die Kommunikation terminiert werden soll. Die Basisstationen, über die Kommunikation aufgebaut werden soll, senden eine Nachricht an die Mobileinheit. Das zellulare oder Personenkommunikationssystemsteuerelement kommuniziert ebenfalls Information an die Basisstation um Kommunikationen mit der Mobileinheit zu beenden. Die Kommunikationen der Mobileinheit werden somit nur durch Basisstationen, die in dem neuen Aktivsatz identifiziert sind, gelenkt.
Da die Mobileinheit mit dem Endbenutzer durch zumindest eine Basisstation zu jedem Zeitpunkt während des Soft-Handoffprozesses kommuniziert, findet keine Unterbrechung in Kommunikationen zwischen der Mobileinheit und dem Endbenutzer statt. Ein Soft-Handoff liefert signifikante Vorteile durch die inhärente „make-before-brake"-Handofftechnik bzw. „Herstellen-vor-Abbrechen"-Handoff gegenüber herkömmlichen „break-before-make"-Techniken, die in anderen zellularen Kommunikationssystemen verwendet werden.
Neue CDMA-Systeme werden typischerweise anfänglich in Gebieten eingesetzt, wo FM-Systeme oder Systeme mit anderen Technologien existieren. Der anfängliche Einsatz von CDMA-Systemen kann graduell sein und nur einen Teil einer Betriebsfläche, die mit ursprünglich existierenden Systemen abgedeckt ist, abdecken. In solch einem Fall, in dem eine Mobileinheit, die in einem CDMA-Modus kommuniziert, von dem Versorgungs- bzw. Abdeckungsbereich des CDMA-Systems in einen Teil des Systems ohne CDMA-Abdeckung fährt, ist ein Handoff von dem CDMA-System zu dem Originalsystem nötig, um kontinuierliche Kommunikation zu ermöglichen. Der Prozess des Soft-Handoff mit Unterstützung der Mobileinheit, wie er oben beschrieben ist, ist zwischen dem CDMA-System und dem ursprünglichen System nicht möglich. Das Handoff von dem CDMA-System zu dem ursprünglichen System muss als ein „break-before-make"-Hard-Handoff bzw. ein „Abbrechen-vor-Herstellen"-Harte-Übergabe ausgeführt werden. Bei dem Ausführen eines Hard-Handoffs ist es insbesondere wichtig, sicher zu stellen, dass die Übergabe erfolgreich ist, da ein fehlgeschlagener Hard-Handoff typischerweise in dem Verlust des Anrufes resultiert.
Das US-A-5,313,489 beschreibt eine AMPS-Basisstation, die einen CDMA-Empfänger beinhaltet. Die Basisstation decodiert das CDMA-Signal, extrahiert die Information hiervon und kommuniziert mit dem MSC des CDMA-Systems während einer CDMA-zu-AMPS-Übergabe.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Pilotbox für die Verwendung in einer Basisstation an einer Grenze zwischen einem ersten Kommunikationssystem und einem zweiten, unterschiedlichen Kommunikationssystem vorgesehen, um eine Übergabe der Mobileinheit zwischen den zwei Kommunikationssystemen zu ermöglichen, wobei das erste Kommunikationssystem zumindest eine Basisstation aufweist, von der CDMA-Kommunikationssignale, die ein CDMA-Pilotsignal beinhalten, gesendet werden, und wobei die Basisstation in dem zweiten Kommunikationssystem angeordnet ist, wobei die Pilotbox Folgendes aufweist: einen Zeitsignalgenerator zum Empfangen während intermittierender bzw. periodischer Intervalle eines empfangenen CDMA-Pilotsignals von zumindest einer Basisstation des ersten Kommunikationssystems und zum Generieren hiervon eines allgemein gültigen bzw. universellen Zeitsignals; einen Pilotgenerator zum Genieren eines CDMA-Pilotsignals, das die Basisstation in dem zweiten Kommunikationssystem identifiziert und eine Schätzung der Absolutzeit basierend auf dem Absolutzeitsignal enthält, und zur Übertragung während Intervallen zwischen den intermittierenden Intervallen, in denen ein Sucher und Demodulator das empfangene CDMA-Pilotsignal empfängt.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf eine Basisstation zur Verwendung in einem Kommunikationssystem, wobei die Basisstation eine wie oben definierte Pilotbox aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Durchführung einer Übergabe bzw. eines Handoffs einer Mobileinheit an einer Grenze zwischen einem ersten Kommunikationssystem, das zumindest eine Basisstation aufweist, von der CDMA-Kommunikationssignale, die ein CDMA-Pilotsignal beinhalten, gesendet werden, und einem zweiten, unterschiedlichen Kommunikationssystem, das eine Basisstation aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen, an der Basisstation, des zweiten Kommunikationssystems eines Empfangs-CDMA-Pilotsignals von zumindest einer Basisstation des ersten Kommunikationssystems, während intermittierenden bzw. periodischen Intervallen; Generieren eines universellen Zeitsignals; Generieren eines CDMA-Pilotsignals, das die Basisstation in dem zweiten Kommunikationssystem identifiziert und eine Schätzung der Absolutzeit basierend auf dem Absolutzeitsignal enthält; und Senden des generierten CDMA-Pilotsignals während Intervallen zwischen den intermittierenden Intervallen, wenn bzw. in denen das Empfangs-CDMA-Pilotsignal empfangen wird.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen eines Handoffs von einem CDMA-System zu einem System das eine unterschiedliche Technologie einsetzt, vorzusehen.
Es ist daher ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, kostengünstige und zuverlässige Mittel zum Detektieren eines Eintritts in den Versorgungsbereich eines alternativen Systems vorzusehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch offensichtlicher von der detaillierten Beschreibung, wie sie unten angeführt ist, wenn diese zusammen mit den Zeichnungen gesehen wird, in denen die gleichen Bezugszeichen Entsprechendes durchgängig bezeichnen und wobei die Figuren Folgendes zeigen:
1 stellt einen beispielhaften Aufbau für einen Basisstationsabdeckungsbereich dar;
2 stellt einen beispielhaften Aufbau für einen Basisstationsabdeckungsbereich dar, der die vorliegende Erfindung beinhaltet;
3 stellt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Pilotboxkonfiguration dar;
4 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm, das die Zeitakquisitionsschaltung zeigt; und
5 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm, das die Zeitakquisitionsschaltung und Nachrichtenempfangsschaltung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 stellt einen beispielhaften Aufbau für einen Basisstationsabdeckungsbereich dar. In solch einer beispielhaften Struktur liegen sechseckige Basisstationsabdeckungs- bzw. -versorgungsbereiche in einer symmetrischen Fliesenanordnung aneinander an. Jede Mobileinheit befindet sich in dem Versorgungsbereich einer der Basisstationen. Mobileinheit 10 befindet sich zum Beispiel innerhalb des Versorgungsbereichs der Basisstation 20. In einem zellularen oder Personenkommunikationstelefonsystem mit Codemultiplexvielfachzugriff (code division multiple access = CDMA) wird ein gemeinsames Frequenzband für die Kommunikation mit allen Basisstationen in einem System verwendet, was gleichzeitige Kommunikation zwischen einer Mobileinheit und mehr als einer Basisstation erlaubt. Mobileinheit 10 befindet sich dicht an Basisstation 20 und empfängt daher ein starkes Signal von der Basisstation 20 und relativ schwache Signale von umgebenden Basisstationen. Die Mobileinheit 30 befindet sich in dem Versorgungsbereich der Basisstation 40 aber befindet sich dicht zu dem Versorgungsbereich der Basisstation 100 und 110.
Die Mobileinheit 30 empfängt ein relativ schwaches Signal von der Basisstation 40 und ähnlich starke Signale von Basisstationen 100 und 110. Wenn jede der Basisstationen 40, 100 und 110 einen CDMA-Betrieb unterstützt, kann sich die Mobileinheit 30 in Soft-Handoff mit Basisstation 40, 100 und 110 befinden.
Die Strukturen der Basisstationsabdeckungsbereiche, die in 1 und 2 dargestellt sind, sind in hohem Maße idealisiert. In der tatsächlichen zellularen oder Personenkommunikationsumgebung können die Basisstationsabdeckungsbereiche in Größe und Form variieren. Basisstationsabdeckungsbereiche können dazu tendieren, sich mit Abdeckungsbereichsgrenzen zu überlappen, was Abdeckungsbereichsformen definiert, die sich von der idealen Sechseckform unterscheiden. Weiterhin können Basisstationen ebenfalls sektorisiert sein, wie z. B. in drei Sektoren, was auf dem Fachgebiet bekannt ist. Basisstationen mit einer geringeren oder größeren Anzahl von Sektoren sind jedoch vorstellbar. In einem CDMA-System sendet jede Basisstation oder Sektor einer sektorisierten Basisstation ein identifizierendes Pilotsignal.
Basisstation 60 der 1 stellt eine idealisierte Dreisektorenbasisstation dar. Die Basisstation 60 hat drei Sektoren, von denen jeder mehr als 120 Grad des Basisstationsabdeckungsbereiches abdeckt. Sektor 50, der einen Abdeckungsbereich bzw. Versorgungsbereich, angezeigt durch die durchgezogenen Linien 55 besitzt, überlappt den Abdeckungsbereich des Sektors 70, der einen durch die grob gestrichelten Linien 75 angezeigten Abdeckungsbereich besitzt, überlappt. Sektor 50 überlappt außerdem den Sektor 80, der einen Versorgungsbereich, angezeigt durch die eng gestrichelten Linien 85 besitzt. Zum Beispiel ist die durch das X angezeigte Position 90 in beiden Abdeckungsbereichen des Sektors 50 und Sektors 70 angeordnet.
Im Allgemeinen ist eine Basisstation sektorisiert um die Gesamtinterferenzleistung zu und von Mobileinheiten, die sich innerhalb des Abdeckungsbereiches der Basisstation befinden, zu reduzieren, und gleichzeitig die Anzahl der Mobileinheiten, die durch die Basisstation kommunizieren können, zu erhö hen. Zum Beispiel würde Sektor 80 nicht ein Signal, das für die Mobileinheit an der Position 90 bestimmt ist, senden, und somit erfährt keine Mobileinheit, die sich in Sektor 80 befindet, eine erhebliche Interferenz durch die Kommunikation einer Mobileinheit an der Position 90 bei Basisstation 60. Für eine Mobileinheit, die bei Position 90 positioniert ist, setzt sich die Gesamtinterferenz zusammen aus Beiträgen von Sektoren 50 und 70 und von Basisstation 20 und 120. Eine Mobileinheit an der Position 90 kann sich gleichzeitig in einem Soft-Handoff mit Basisstationen 20 und 120 und Sektoren 50 und 70 befinden.
Ein Verfahren zum Vorsehen von Kommunikation mit einer Mobileinheit durch mehr als eine Basisstation während des Handoff-Prozesses ist in dem US-Patent Nr. 5,267,261, wie es oben beschrieben wurde, offenbart. Diese Art von Handoff bzw. Übergabe kann als „Soft"-Handoff bezeichnet werden, da Kommunikation mit der nachfolgenden Basisstation aufgebaut wird, bevor Kommunikation bzw. Nachrichtenübermittlung mit der Originalbasisstation beendet wird.
Neue CDMA-Systeme werden typischerweise anfänglich in Bereichen bzw. Gebieten eingesetzt, in denen FM-Systeme oder Systeme mit anderen Technologien existieren. Der anfängliche Einsatz bzw. Einführung des CDMA-Systems kann graduell stattfinden und nur einen Teil eines Betriebsbereiches, das von dem ursprünglich existierenden System abgedeckt war, abdecken. Zum Beispiel zeigt 2 ein System, bei dem Abdeckungsbereiche C1_A–C1_S Basisstationen besitzen, die in der Lage sind, einen CDMA-Betrieb auszuführen. Ein typischer Einsatz bzw. Einführung eines neuen CDMA-Systems platziert die mit höherer Kapazität ausgestatteten Abdeckungsbereiche mit CDMA-Funktionalität C1_A–C1_S in Bereichen mit hohem Verkehr, wie zum Beispiel Innenstadtgebiete einer Stadt. Die Bereiche mit niedrigem Verkehr, wie zum Beispiel Vororte, die mit dem anfänglichen System mit niedriger Kapazität versorgt werden können, könnten anfänglich keine CDMA-Funktionalitäten besitzen. Abdeckungsbereiche C2_A–C2_R besitzen Basisstationen des anfänglichen Systems, die nicht in der Lage sind, CDMA-Verkehrskanalkommunikationen durchzuführen.
Um das CDMA-System aufzunehmen wird ein Teil des durch das anfängliche System verwendeten Spektrums für den CDMA-Betrieb reserviert. Die Reservierung eines Teils des Spektrums impliziert, dass die Basisstationen, die den Abdeckungsbereichen C1_A–C1_S entsprechen, nicht dieses reservierte Spektrum für Kommunikationen mittels der anfänglichen Technologie verwenden. Ähnlich können Basisstationen, die den Grenzabdeckungsbereichen C2_A–C2_R entsprechen, nicht das reservierte CDMA-Spektrum für Kommunikationen unter Verwendung der anfänglichen Technologie benutzen, und zwar aufgrund der gegenseitigen Interferenz mit dem CDMA-System.
Bei einem typischen Einsatz bzw. einer Aufstellung können die Basisstationen innerhalb der Abdeckungsbereiche C1_A–C1_S ebenfalls in der Lage sein, Kommunikation unter Verwendung der anfänglichen Technologie auszuführen. Somit kann eine Mobileinheit mit einem bestehenden Anruf gemäß der anfänglichen Technologie in Abdeckungsbereichen C2_A–C2_R mit der Kommunikation fortfahren, während sie sich in die Abdeckungsbereiche C1_A–C1_S hinein bewegt, ohne dabei in den CDMA-Betrieb zu wechseln. Die Basisstationen innerhalb der Versorungsbereiche C1_A–C1_S können den Anruf in der Original- bzw. Anfangstechnologie nachfolgend zu einer Standard-Handoff-Prozedur, die von dem System der anfänglichen Technologie verwendet wird, und zwar gemäß Steuerung durch ein Originalsystemsteuerungselement 200, unterstützen. (Typischerweise wird die Anfangstechnologie „Hard"-Handoff-Techniken für alle Handoffs innerhalb des Systems verwenden.) Wenn jedoch eine Mobileinheit, wie die Mobileinheit 100 der 2, einen CDMA-Anruf initiiert und während des Anrufs die Abdeckungsbereiche C1_A–C1_S verlässt, ist ein Hard-Handoff von dem CDMA-System zu dem System mit der Anfangstechnologie nötig, um einen ununterbrochene Kommunikation aufrecht zu erhalten.
Das Verfahren des Soft-Handoffs mit Unterstützung der Mobileinheit, wie es oben beschrieben wurde, ist nicht zwischen dem CDMA-System und dem Originalsystem bzw. Anfangssystem möglich. Das Handoff von dem CDMA-System zu dem Originalsystem muss als ein „break-before-make"-Hard- Handoff ausgeführt werden. Wenn ein Hard-Handoff ausgeführt wird, ist es insbesondere wichtig, sicher zu stellen, dass der Handoff bzw. die Übergabe erfolgreich ist, da ein misslungener Hard-Handoff typischerweise in einem Verlust des Anrufs resultiert.
Die Grenzlinie 170, die als dickere schwarze Linie in der 2 angezeigt ist, stellt eine Grenze zwischen den Basisstationen mit CDMA-Fähigkeit entsprechend den Abdeckungsbereichen C1_A–C1_S und den Basisstationen mit nur dem Anfangssystembetrieb entsprechend den benachbarten Abdeckungsbereichen C2_A–C2_R dar. In der 2 initiiert Mobileinheit 100 einen CDMA-Anruf mit Basisstation 120 des Abdeckungsbereichs C1_A und bewegt sich dann in die Richtung, die durch den Pfeil 180 angezeigt ist. Die Mobileinheit 100 führt einen Soft-Handoff zwischen Basisstation 120 und Basisstation 150 des Versorgungsbereiches C1_F gemäß Anweisung durch das CDMA-Systemsteuerelement 202 aus. Wenn die Mobileinheit 100 den Versorgungsbereich C1_P betritt, befindet sie sich wahrscheinlich in einem Soft-Handoff mit Basisstation 150, Basisstation 160 des Abdeckungsbereiches C1_P, und Basisstation 140 des Abdeckungsbereiches C1_Q. Wenn die Mobileinheit 100 die Grenzlinie 170 kreuzt und den Abdeckungsbereich C2_A betritt, wird ein Hard-Handoff zu der Basisstation 130 und zu dem Betrieb in der Anfangstechnologie ausgeführt. Die vorliegende Erfindung ist ein kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren um sicher zu stellen, dass Mobileinheit 100 sich sicher innerhalb des Abdeckungsbereiches C2_A und innerhalb der Reichweite der Basisstation 130 befindet bevor ein Hard-Handoff ausgeführt wird.
Wie es oben beschrieben wurde, scannt bzw. überwacht eine Mobileinheit, die an einem aktiven CDMA-Anruf partizipiert, kontinuierlich das ankommende Signal hinsichtlich der Suche nach Pilotsignalen von benachbarten Basisstationen. Wenn die Mobileinheit ein Pilotsignal einer benachbarten oder in der Nähe befindlichen Basisstation mit qualifiziertem Pegel findet, sendet die Mobileinheit eine Nachricht an das CDMA-Systemsteuerelement 202, was das Detektieren des Signals anzeigt. Die vorliegende Erfindung verwendet diesen existierenden Prozess um ein Hard-Handoff zu dem Originalsystem zu ermöglichen.
In der vorliegenden Erfindung wird eine einfache Zeitmultiplexduplexpilotbox (simple time division duplex „pilot box") zu den Basisstationen, die sich in den Grenzabdeckungsbereichen, wie benachbarten Abdeckungsbereichen C2_A–C2_R der 2 befinden, hinzugefügt. Die Pilotbox produziert ein Pilotsignal, das in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dasselbe ist wie das Pilotsignal, das von den Basisstationen mit CDMA-Fähigkeit gesendet wird, wobei jede Basisstation das Pilotsignal mit einem individuellen Zeitversatz sendet.
3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pilotboxkonfiguration. Der Pilotkanal enthält keine Daten und daher ist die Pilotdateneingabe der Pilotbox 350 nur Nullen. Die Walsh-Funktion für den Pilotkanal ist die Walsh-Null-Funktion, die ebenfalls nur aus Nullen besteht. Der Summieren 310 summiert die zwei Nullsequenzen. (Die Funktion des Summierers 310 ist außerordentlich trivial und ist in der 3 aus Erklärungswecken gezeigt. In einer tatsächlichen Implementierung kann Summieren 310 nicht vorgesehen sein und die Pilotkanalsequenz, die mit der Walsh-Funktion summiert wird, kann mit einem einfachen Erdpotential oder logischem „0"-Pegel implementiert werden.) Die Pilotsequenzausgabe des Summierers 310 wird in den Summieren 336 eingegeben, so dass die I-Kanal-Kurzcodepseudorauschsequenz bzw. PN-Sequenz (pseudonoise = PN) vom I-Kanal-Kurzcodegenerator 332 auf die Pilotsequenz aufgeprägt wird. Die Pilotsequenzausgabe des Summierers 310 wird ebenfalls in den Summieren 338 gegeben, so dass die Q-Kanal-Kurzcodepseudorauschsequenz bzw. PN-Sequenz vom Q-Kanal-Kurzcodegenerator 334 auf die Pilotsequenz aufgeprägt wird. Wie oben angemerkt wurde, sind in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die I- und Q-Kanal-Kurzcodes für jede Basisstation in dem System dieselben, sind jedoch zeitlich voneinander versetzt. Um den Zeitversatz richtig auszurichten benötigt die Pilotbox die Universalzeiteingabe (universal time input), die wie unten beschrieben, akquiriert wird. Die Ausgabensummierer 336 und 338 werden mittels Basisbandfiltern 340 bzw. 342 gefiltert. Basisbandfilter 340 und 342 kön nen ebenfalls die Verstärkung des Signalweges einstellen. In typischen Implementierungen wird das Pilotsignal mit einem höheren Verstärkungspegel als andere Signale gesendet.
Die Ausgabe des Basisbandfilters 340 wird mit beliebigen anderen optionalen I-Kanal-Signalen durch Summieren 344, wie es in größerem Detail unten beschrieben wird, summiert. Summieren 344 ist optional und wird nicht benötigt, wenn keine anderen Signale vorgesehen werden. Die Ausgabe des Summierers 344 wird dann mit einer Kosinuswelle durch Mischer 320 moduliert. Die Ausgabe des Basisbandfilters 342 wird mit beliebigen anderen optionalen Q-Kanal-Signalen durch Summieren 346, wie es weiter unten im Detail beschrieben wird, summiert. Wiederum ist der Summieren 344 optional und wird nicht benötigt, wenn keine anderen Signale vorgesehen werden. Die Ausgabe des Summierers 346 wird dann mit einer Sinuswelle durch Mischer 322 moduliert. Die Ausgaben von Mischern 320 und 322 werden durch Summieren 324 summiert. Die Ausgabe des Summierers 324 wird an Aufwärtsumsetzer- und Leistungsverstärkungselement 326 geliefert, wo das Signal auf die Trägerfrequenz aufwärts umgesetzt und verstärkt wird. Die Ausgabe des Aufwärtsumsetzer- und Leistungsverstärkungselements 326 ist die Ausgabe der Pilotbox 350, die von der Antenne der Basisstation, in der die Pilotbox 350 installiert ist, gesendet wird.
Während des CDMA-Systembetriebs wird die Mobileinheit mit einer Liste von Kurzcodephasenoffsets bwz. -versätzen entsprechend den Nachbarbasisstationen, die die Basisstation durch die die Kommunikation aufgebaut ist, umgeben, versorgt. Diese Liste kann den Versatz des Pilotsignals einer Basisstation in einem Grenzabdeckungsbereich beinhalten, wenn die Mobileinheit sich in enger Nähe zu der Grenzlinie zwischen dem CDMA-Betrieb und dem Betrieb gemäß nur der Anfangstechnologie befindet. Das Suchelement in der Mobileinheit verfolgt die Signalstärke der Pilotsignale von dem Nachbarsatz auf dieselbe Art und Weise, wie es oben beschrieben wurde ohne Berücksichtigung der Tatsache, dass einige der Mitglieder des Nachbarsatzes Basisstationen mit nur Anfangstechnologie sein können. Wenn ein Pilotsignal einer Grenzbasisstation in dem Nachbarsatz einen Qualifizierungspegel überschreitet, wird die entsprechende Basisstation zu dem Kandidatensatz addiert und von dem Nachbarsatz bei der Mobileinheit entfernt. Wiederum Bezug nehmend auf 2 wird das Pilotsignal von Basisstation 130 durch Mobileinheit 100 detektiert, wenn sie sich der Grenze bzw. Grenzlinie des Abdeckungsbereiches C2_A annähert. Die Mobileinheit 100 kommuniziert eine Nachricht über die Basisstation oder die Basisstationen, mit der bzw. mit denen sie sich in Kommunikation befindet (am wahrscheinlichsten hier sind Basisstationen 140 und 160) mit dem CDMA-Systemsteuerelement 202, um Basisstation 130 zu identifizieren. Systemsteuerelement 202 erkennt dass Basisstation 130 keine CDMA-Funktionalität besitzt und löst somit einen Hard-Handoff-Prozess aus.
Der tatsächliche Hard-Handoff kann aufgrund einer Vielzahl von Anregungen resultieren. In anderen Worten kann sobald das Systemsteuerelement 202 die Nachricht von der Mobileinheit 100 hinsichtlich des Empfangs des Pilotsignals von Basisstation 130 empfangen hat, das Systemsteuerelement 202 eines einer Vielzahl von Verfahren verwenden, um zu entscheiden, wann und ob eine Übergabe an das alternative System stattfindet. Das Systemsteuerelement 202 kann ein Timer-Verfahren verwenden, um zu bestimmen, wann die Übergabe bzw. Handoff stattfinden soll. Alternativ kann das Systemsteuerelement 202 den Handoff auf Signalstärkenmessungen oder auf die Verwendung von Positionsbestimmungstechniken basieren. Auf jeden Fall liefert das Anfangssystemsteuerelement 200, wenn Ressourcen zur Verfügung stehen, Informationen, die für den Handoff benötigt werden (z. B. die Kanalinformation für FM oder Kanal- und Schlitzzuweisung für TDMA) an CDMA-Systemsteuerelement 202. Das Anfangssystemsteuerelement 200 verständigt ebenfalls Basisstation 130 zur Vorbereitung für den Handoff der Mobileinheit 100. CDMA-Systemsteuerelement 202 sendet die Kanalinformation an Mobileinheit 100 durch jede Basisstation, mit der sich die Mobileinheit 100 in Kommunikation befindet. Die Mobileinheit 100 empfängt die Nachricht und hört damit auf, durch die CDMA-Basisstationen zu kommunizieren und beginnt den Betrieb in dem Anfangssystemmodus mit Basisstation 130. Die Kommunikati on wird in der Anfangssystemtechnologie fortgesetzt, und zwar nicht unterbrochen durch den Hard-Handoff.
Wenn eine Mobileinheit, die sich in einem der Grenzabdeckungsbereiche C2_A–C2_R befindet, anfänglich angeschaltet wird, kann die Mobileinheit zuerst danach streben, ein CDMA-Pilotsignal zu finden. Die Mobileinheit findet das Pilotboxsignal und versucht dann ein Systeminformation tragendes Synchronisationskanalsignal, d. h. ein Sync-Signal, zu finden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sendet die Pilotbox nicht ein Sync-Signal und die Mobileinheit, die nicht in der Lage ist das Sync-Signal zu detektieren, gelangt standardmäßig nach einer gewissen Zeit in den Betrieb in dem Anfangssystemmodus.
Pilotbox 350 der 3 kann daher ebenfalls die Fähigkeit besitzen, ein Synchronisations- bzw. Sync-Signal zu generieren. Der Zweck des Sync-Kanals in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines CDMA-Systems ist es, Mobileinheiten innerhalb des Abdeckungsbereichs der entsprechenden Basisstation zu erlauben, eine anfängliche Zeitsynchronisation und Systeminformation, wie z. B. die Protokollrevisionen, die in der Basisstation betriebsfähig sind, zu akquirieren. Wenn eine Mobileinheit erstmals angeschaltet wird, versucht es zuerst ein Pilotsignal zu finden. Wenn es ein Pilotsignal gefunden hat, versucht sie einen entsprechenden Sync-Kanal zu finden. Das Sync-Signal liefert Information an die Mobileinheit, die den minimalen Protokollrevisionslevel anzeigt, der durch die Basisstation unterstützt wird. Nur Mobileinheiten, die den minimalen Protokollrevisionslevel oder eine größere Revisionszahl besitzen, dürfen auf das System zugreifen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Pilotbox eine Schaltung auf, um einen Sync-Kanal zu erzeugen, und zwar gezeigt als Sync-Kanaloptionsbox 300 der 3. Die Sync-Kanalbits werden zuerst faltungscodiert durch den Faltungscodierer 302 um Datensymbole zu erzeugen. Die Datensymbole werden im Symbolwiederholer 304 wiederholt. Die wiederholten Symbole werden blockverschachtelt durch Blockinterleaver bzw. -verschachteler 306. Die verschachtelten Daten werden mit einer Walsh-Funktionssequenz durch Summieren 308 moduliert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel stehen 64 Walsh-Sequenzen zur Verfügung und der Sync-Kanal wird mit Walsh-Funktion 32 moduliert, die 32 Nullen (0) gefolgt durch 32 Einsen (1) ist. Die Ausgabe des Summierers 308 wird in Summieren 312 eingegeben, so dass der I-Kanal-Kurzcode von I-Kanal-Kurzcodegenerator 328 auf die Pilotsequenz aufgeprägt wird. Die Pilotsequenzausgabe des Summierers 308 wird ebenfalls in den Summieren 314 eingegeben, so dass der Q-Kanal-Kurzcode vom Q-Kanal-Kurzcodegenerator 330 auf die Pilotsequenz aufgeprägt wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die I- und Q-Kanal-Kurzcodes dieselben wie die Sequenzen, die verwendet werden, um die Pilotsequenz zu modulieren. Die Ausgaben der Summieren 312 und 314 werden durch Basisbandfilter 316 bzw. 318 gefiltert. Basisbandfilter 316 und 318 können ebenfalls die Verstärkung (gain) des Signalweges einstellen. Die Ausgaben von Basisbandfiltern 316 und 318 werden in Summieren 314 bzw. 346 eingegeben und folgen von da aus demselben Weg wie die Pilotsequenz zu der Sendeantenne.
Die Sync-Kanal-Optionsbox 300 kann verwendet werden, um zu verhindern, dass eine Mobileinheit „strandet" für den Fall dass die Mobileinheit nicht in den Anfangssystembetrieb automatisch schaltet, wenn sie nicht in der Lage ist, einen Sync-Kanal zu akquirieren. Die Sync-Kanal-Bits in der Sync-Kanal-Optionsbox 300 können so gesetzt werden, dass der minimale Protokollrevisionslevel, der unterstützt wird, auf den maximalen Wert gesetzt wird, so dass auch wirklich jede Mobileinheit eine Revisionszahl, die geringer als die minimal benötigte ist, besitzt. Somit akquiriert die Mobileinheit beim Einschalten innerhalb des Abdeckungsbereiches einer Basisstation, die eine Pilotbox mit der Sync-Kanal-Option aufweist, zuerst das Pilotsignal, akquiriert dann den Sync-Kanal und untersucht die Information von dem Sync-Kanal, der anzeigt, dass die Mobileinheit nicht in der Lage ist, mit dieser Basisstation im CDMA-Modus zu kommunizieren, da ihre Protokollrevision zu alt ist. Die Mobileinheit schaltet dann in den Anfangstechnologiemodusbetrieb und ist in der Lage, Anrufe in diesem Modus zu initiieren oder zu empfangen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Pilotbox 350 eine Verbindung entweder zum Anfangssystemsteuerelement 200 oder CDMA-Systemsteuerelement 202 (wie durch die gestrichelten Linien in 2 gezeigt) aufweisen. Die Verbindung würde eine Minimaldatenratenverbindung sein, die den Zustand des Betriebes der Pilotbox 350 überwacht und möglicherweise es erlaubt, Parameter innerhalb der Pilotbox 350 einzustellen. Eine der Hauptfunktionen einer solchen Verbindung würde es sein, eine Überwachung hinsichtlich von Fehlern bzw. Fehlfunktionen in der Pilotbox 350 vorzusehen um eine schnelle Detektierung und Korrektur von beliebigen Fehlerzuständen, die auftreten können, zu ermöglichen.
Das System der 2 nimmt an, dass die Grenzbasisstationen, die den Abdeckungsbereichen C2_A–C2_R entsprechen, Einzelsektorbasisstationen sind. In einer Standardsituation ist diese Verallgemeinerung wahrscheinlich wahr. Die Grenzbasisstationen befinden sich typischerweise eher in Vorortsbereichen, in denen Basisstationssektorisierung nicht benötigt wird um die antizipierte Verkehrslast aufzunehmen. Wie es jedoch in 1 gezeigt ist, ist es üblich, dass einige Basisstationen innerhalb eines Systems sektorisiert sind. In solch einem Fall gibt jeder Sektor von Basisstationen mit nur Anfangstechnologie und mit einem Abdeckungsbereich, der sich an die Grenzlinie anschließt, ein Pilotsignal aus. Solche Sektoren innerhalb der Grenzbasisstation, die nicht Abdeckungsbereiche besitzen, die an die Grenzlinie anschließen, müssen nicht ein Pilotsignal senden. In der einfachsten Implementierung würde jeder Sektor einer Grenzbasisstation, der an die Grenzlinie anschließt, seine eigene Pilotbox besitzen. In einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel würde jedoch eine einzelne Pilotbox für jede Basisstation vorgesehen werden, sogar wenn die Basisstation mehrere Sektoren besitzt, die an die Grenzlinie anschließen. In solch einem Fall senden mehrere Sektoren derselben Basisstation dasselbe Pilotsignal. Wenn die Mobileinheit eine Nachricht sendet, die Empfang des gemeinsamen Pilotsignals anzeigt bzw. andeutet, muss das System andere Verfahren verwenden um zu bestimmen, auf welchen Sektor der Basisstation sich die Mobileinheit zubewegt. Zum Beispiel kennt das Sys tem die Basisstation oder den Basisstationssektor, mit dem die Mobileinheit momentan kommuniziert und hat somit eine Vorstellung hinsichtlich der tatsächlichen Position der Mobileinheit.
In noch einem alternativen Ausführungsbeispiel könnten zwei separate Pilotboxen in jeder Basisstation oder Sektor installiert werden, um ein besonders zuverlässiges System zu implementieren. Jede Pilotbox würde ein Pilotsignal mit dem nominalen Versatz, der dem Sektor oder der Basisstation zugewiesen ist, senden. Eine der Pilotboxausgaben ist jedoch von der anderen um einen festen Betrag verzögert. Der festgelegte Betrag sollte gering hinsichtlich des Standardversatzes zwischen benachbarten Basisstationen sein, so dass das System den unverzögerten und verzögerten Versatz auf dieselbe Basisstation abbildet. Der festgelegte Betrag sollte groß genug sein, um Interferenz der verzögerten und unverzögerten Pilotsignale aufgrund von Mehrwegeeffekten des Systems zu verhindern. Auf diese Art und Weise wird die Zuverlässigkeit des Systems erhöht, da wenn eine Pilotbox versagt, die andere damit fort fährt, das Pilotsignal für die Detektierung durch die Mobileinheit vorzusehen.
Es ist von der obigen Diskussion und 3 offensichtlich, dass die Pilotbox eine Universalzeit-Sync-Eingabe benötigt, um die I- und Q-Kanal-Kurzcodegeneratoren auf den geeigneten Pilotversatz auszurichten. Da in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jede Basisstation dieselbe Pilotsequenz mit einem individuellen Versatz sendet, und der Versatz in der Pilotsequenz verwendet wird, um Basisstationspilotsignale zu diskriminieren bzw. zu unterscheiden und zu identifizieren ist der Pilotgenerierungsprozess bedeutungslos, wenn er nicht zeitlich in Bezug zu anderen Basisstationen in dem System ausgerichtet ist. Die Pilotbox in 3 ist ein kostengünstiger Gegenstand. Andererseits kann die Schaltung, die verwendet wird, um die universelle bzw. allgemeingültige Zeiteingabe zu erzeugen, teuer sein und könnte eine zusätzliche Antenne an jeder der Basisstationen verlangen, wenn ein globales Positionierungssystem bzw. GPS (global positioning system = GPS) verwendet wird.
Es sei jedoch anzumerken, dass obwohl die Pilotsequenz zeitlich bezüglich anderer Pilotsignale, die in dem System gesendet werden, ausgerichtet sein muss, es nicht zwingend erforderlich ist, dass das Pilotsignal mit hoher Genauigkeit ausgerichtet ist. Die terrestrische Umgebung sieht natürliche und unbekannte Wegverzögerung vor, wenn die Signale von der Basisstation zu den Mobileinheiten gelangen. Daher suchen die Mobileinheiten ein Fenster von Zeitversätzen, das die Nominalempfangszeit eines Pilotsignals umgibt, ab, wenn versucht wird, die Signalstärke der Pilotsignale entsprechend dem Nachbarsatz von Basisstationen zu bestimmen. Somit muss die Genauigkeit, mit der das Pilotsignal von der Pilotbox ausgerichtet ist, nur der Genauigkeit entsprechen, die benötigt wird, um sicherzustellen, dass das Pilotsignal eine Mobileinheit innerhalb des Zeitfensters erreicht, in dem die Mobileinheit nach dem Pilotsignal sucht.
Wenn erkannt wird, dass das Pilotsignal nicht mit genauer Präzision generiert werden muss, wird es vorteilhaft, die teure und klobige GPS-Schaltung zu eliminieren. Eine Art dies zu erreichen wäre es, eine Zeit-Multiplex-Duplex, Zeit-Erfassungsschaltung (time-division-duplex, time tracking circuitry), wie es in 4 gezeigt ist, zu implementieren. Es sei anzumerken, dass genauso wie eine Mobileinheit, sobald sie ein Pilotsignal von der Basisstation akquiriert hat, in der Lage ist, das Pilotsignal bei sich verändernder Verzögerung zwischen der Mobileinheit und der Basisstation zu verfolgen, ist eine Basisstation in der Lage, das Pilotsignal von benachbarten Basisstationen zu verfolgen bzw. erfassen.
Zum Beispiel sei hinsichtlich 2 angemerkt, dass Basisstation 140 ein kontinuierliches Pilotsignal zur Verwendung in dem CDMA-System verwendet und mit einem GPS-Empfänger oder einer anderen Ausrüstung, die die Basisstation 140 mit einer genauen Absolutzeit versorgt, ausgerüstet ist. Die Basisstation 145 ist mit einer Zeit-Division-Duplex- bzw. TDD-Pilotbox ausgerüstet. Der Abstand 135 und die entsprechende Verzögerung zwischen Basisstation 140 und 145 sind messbare Größen und können in einer Kalibrierungsprozedur zum Zeitpunkt der Aufstellung bzw. Stationierung bestimmt werden.
4 stellt die Time-Division-Duplex- bzw. Zeitmultiplexduplexpilottechnik der vorliegenden Erfindung dar. Wie oben angemerkt wurde, sendet jede Basisstation in einem CDMA-System eine Pilotsequenz unter Verwendung eines gemeinsamen Frequenzbandes. Daher muss die Basisstation 145, damit sie die Pilotsequenz der Basisstation 140 verfolgen kann um die Systemzeit zur Verwendung in der Generierung ihres eigenen Pilotsignals zu akquirieren, auf dem selben Frequenzband senden und empfangen. Es ist jedoch eine schwierige Aufgabe, eine Ausrüstung zu konstruieren, die in der Lage ist, gleichzeitig auf demselben Frequenzband zu empfangen und zu senden und dabei eine für den Betrieb ausreichende Isolation bzw. Trennung zu konstruieren. Der Prozess der Erzeugung des Pilotsignals kann vereinfacht werden, wenn einige Charakteristiken des Systembetriebes erkannt werden.
Es sei bemerkt, dass wenn eine Mobileinheit nach dem Pilotsignal der Mitglieder des Nachbarsatzes von Basisstationen sucht, die Mobileinheit sequentiell durch einen Satz von entsprechenden Pilotsequenzversätzen sucht. Wenn eine Pilotsequenz mit gegebenem Versatz nicht aufgefunden wird, verbleibt die entsprechende Basisstation als ein Mitglied des Nachbarsatzes von Basisstationen und eine weitere Suche bei dem entsprechenden Versatz wird zu einem späteren Zeitpunkt durch die Mobileinheit ausgeführt. Somit, wenn eine Basisstation zeitlich befristet die Übertragung ihres Pilotsignals einstellt, kann für Mobileinheiten die neu auf den Abdeckungsbereich dieser Basisstation zulaufen, eine Verzögerung in der Wahrnehmung des Pilotsignals dieser Basisstation auftreten. Das Pilotsignal würde jedoch durch die Mobileinheiten schlussendlich akquiriert werden, wenn die Basisstation die Übertragung des Pilotsignals wieder aufnimmt.
Es sei weiter angemerkt, dass wie oben beschrieben, das Pilotsignal der Basisstation nicht genau mit der Systemzeit ausgerichtet sein muss. Somit wird ein kleiner Zeitversatzfehler in dem Pilotsignal von einer Basisstation durch denselben Mechanismus in der Mobileinheit erfasst, der verwendet wird, um Veränderungen in dem Pilotsignal aufgrund von Wegverzögerungen in der terrestrischen Umgebung zu verfolgen.
Somit berücksichtigt das Pilotgenerierungsverfahren und -vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Zeitmultiplexduplex- bzw. TDD-Schemas (time division duplex = TDD), bei dem eine Grenzbasisstation, die eine TDD-Pilotgenerierungsbox aufweist, zwischen langen Übertragungsperioden des Pilotsignals und kurzen Perioden des Empfangs von Pilotsigalen von benachbarten Basisstationen alterniert. 4 stellt ein Blockdiagramm gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Antenne 400 sieht einen Empfang und Übertragung von CDMA-Pilotsignalen vor. TDD-Schalter 402 wird verwendet, um die Antenne 400 an dem Pilotgenerator 414 während der Übertragungszeiten zu verbinden und mit dem Sucher- und Demodulatorelement während Empfangszeiten zu verbinden. Das Sucher- und Demodulatorelement 404 verfolgt das Pilotsignal von zumindest einer benachbarten Basisstation. Wie oben angemerkt wurde, benötigt Sucher- und Demodulatorelement 404 den PN-Versatz entsprechend der benachbarten Basisstation und es muss die Geländeverzögerung wissen, so dass es Anpassung hinsichtlich dieser Verzögerung vornehmen kann. Das Sucher- und Demodulatorelement 404 gibt ein Signal anzeigend für die Absolutzeit an den Vergleicher 406 aus. Der Vergleichen 406 vergleicht die gemessene Absolutzeit mit der Zeit-Sync-Eingabe, die momentan durch den Stabiloszillator 412 generiert wird. Während der Zeitperiode, wenn TDD-Schalter 402 mit dem Sucher- und Demodulatorelement 404 verbunden ist und Empfang des Pilotsignals stattfindet, verbindet der zweite TDD-Schalter 408 die Fehlersignalausgabe des Vergleichens 406 an einen Steuereingang des stabilen Oszillators (stable Oscillator) 412. Der Kondensator 410 hält das Fehlersignal, wenn der zweite TDD-Schalter 408 öffnet, und zwar während der Perioden der Übertragung. Die ausgerichtete Ausgabe des stabilen Oszillators 412 treibt die Universalzeiteingabe des Pilotgenerators 414. Der Pilotgenerator 414 liefert das Pilotsignal an die Antenne 400, und zwar durch TDD-Schalter 402.
Weiterhin ist anzumerken, dass Basisstation 145 auf einfache Weise die Zeit durch Erfassen der Systemzeit von einer Vielzahl von Basisstationen erhalten kann. Zum Beispiel würde bei der Idealsechseckkonfiguration die Basisstation 145 ähnlich abgemessene Signale von beiden, Basisstation 140 und Basisstation 155, empfangen. Basisstation 145 könnte auf einfache Weise das Pilotsignal, das von der Basisstation 155 so wie von Basisstation 140 empfangen wird, erfassen und die zwei Absolutzeitanzeigen zusammen filtern um die Eingabe für Vergleicher 406 zu generieren. Wenn die TDD-Pilotbox konfiguriert ist nur ein Pilotsignal zu erfassen, sollte es das Pilotsignal erfassen bzw. verfolgen, das mit dem minimalen Verzögerungsbetrag empfangen wird.
In einigen Systemkonfigurationen müsste möglicherweise die TDD-Pilotbox anfänglich oder kontinuierlich ein Synchronisationskanal von den benachbarten Basisstationen demodulieren, um eine Absolutzeitangabe zu erhalten.
Weiterhin sei anzumerken, dass in einer Multisektorbasisstation oder in einer Basisstation in einem System, bei dem zwei CDMA-Frequenzbänder zugeordnet sind, nur ein Sektor oder eines der Frequenzbänder benutzt werden muss, um die Absolutzeit zu akquirieren, die dann verwendet werden kann um eine Vielzahl von verschiedenen Pilotgenerierungsschaltungen zu betreiben. Jeder Sektor, der mit der Frequenz, auf der das Pilotsignal von der benachbarten Basisstation empfangen werden soll, sendet, müsste gegebenenfalls während des Empfangs des benachbarten Pilotsignals das Senden einstellen. Diese Technik kann insbesondere in den Fällen vorteilhaft sein, in denen einer der Sektoren nur schwache Pilotsignale von benachbarten Basisstationen empfängt.
Es sei bemerkt, dass das Verhältnis der Zeit, die zum Senden eines Pilotsignals verwendet wird, zu der Zeit, die dazu verwendet wird, ein Pilotsignal zu empfangen, hoch sein kann, wie zum Beispiel in der Größenordnung von 50 : 1. Es sei bemerkt, dass bei der anfänglichen Aufstellung die TDD-Pilotbox gegebenenfalls in einem Empfangsmodus verbleiben muss, und zwar für eine längere Zeitperiode, um anfänglich das Pilotsignal zu akquirieren. Sobald je doch das Signal akquiriert wurde, kann das TDD-Merkmal verwendet werden, um das Pilotsignal im Dauerzustand zu erfassen. Es sei weiterhin angemerkt, dass es vorteilhaft sein könnte, die Empfangszeiten zufällig oder pseudozufällig zeitlich zu verzittern bzw. zu dithern, um mögliche Anschlagmuster bzw. Beating-Muster zu vermeiden, die bei jedweiligem periodischen Betrieb innerhalb von Mobileinheiten auftreten können.
Es mag möglich sein, die TDD-Grenzen mit anderen Systembetriebsgrenzen auszurichten um Signalverarbeitungsleistung einzusparen. Wenn zum Beispiel die TDD-Grenzen mit den Rahmengrenzen innerhalb des gesendeten Signals ausgerichtet sind, könnte ein einzelner Prozessor-Interrupt verwendet werden.
In einigen Systemen können einige Mobileinheiten in einem geschützten Modus operieren, während die Mobileinheiten intermittierend für die Kommunikation mit der Basisstation zu Verfügung stehen. Den Basisstationen ist der geschlitzte Betriebsmodus bekannt und sie versuchen nur die Mobileinheit während dieser „aktiven Zeitschlitze", in denen die Mobileinheit nach Nachrichten Ausschau hält, zu kontaktieren. Wenn die TDD-Pilotbox einem Satz von aktiven Schlitzen zugeordnet ist, und zwar auf dieselbe Art und Weise wie eine Mobileinheit einem Satz von aktiven Schlitzen zugeordnet ist, kann die TDD-Pilotbox hinsichtlich ankommender Nachrichten, die an sie gerichtet sind, während dieser Zeitschlitze Ausschau halten. Die aktiven Zeitschlitze können mit den TDD-Pilotempfangszeiten ausgerichtet sein, wodurch die aktiven Zeitschlitze einem Doppelzweck dienen. Die TDD-Pilotbox könnte die aktiven Zeitschlitze als ein Kurznachrichtendienstmechanismus bzw. Short-Message-Service-Mechanismus verwenden, um Nachrichten von der benachbarten Basisstation, wie sie von dem CDMA- oder dem Anfangssystemsteuerelement weiter geleitet werden, zu empfangen. 5 zeigt eine TDD-Pilotbox, die ein Demodulations- und Nachrichtendecodierungselement 416 aufweist, das nach ankommenden Nachrichten von der Basisstation, die das Pilotsignal liefert, Ausschau hält. Nachrichten, die zu der TDD-Pilotbox gesendet werden könnten, umfassen Betriebs-, Administrativ- und Wartungsnachrichten bzw. OA&M-Nachrichten (operation, administration and maintenance = OA&M). Weitere Information hinsichtlich des geschlitzten Modus können in dem U.S.-Patent Nr. 5,293,287, betitelt „APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING POWER CONSUMPTION IN A MOBILE COMMUNICATION RECEIVER", erteilt am 21. Februar 1995, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, zugewiesen und hiermit durch Bezugnahme aufgenommen, gefunden werden.
In dem '287-Patent wird jeder Mobileinheit eine Mobileinheitidentifikationsnummer zugeordnet. Nach Registrierung mit dem System transferiert die Mobileinheit Information an das Systemsteuerungselement inklusive der Mobileinheitsidentifikationsnummer. Aus der Mobileinheitsidentifikationsnummer und der Tageszeit können das Systemsteuerelement und die Mobileinheit unabhängig voneinander einen pseudozufälligen Aktivzeitschlitzsatz, in dem die Mobileinheit nach Pages bzw. Rufen Ausschau hält, bestimmen. Die Basisstation versucht nur Nachrichten an die Mobileinheit während der aktiven Zeitschlitze zu senden. In diesem Fall kann die TDD-Pilotbox einer analogen Mobilidentifikationsnummer zugeordnet werden, basierend auf der ein Aktivsatz von Zeitschlitzen durch beide, das Systemsteuerelement (oder Basisstation) und die TDD-Pilotbox bestimmt werden kann, und zwar zum Beispiel durch Verwendung einer Hash-Funktion. Die aktiven Schlitze werden ebenfalls als die Pilotempfangszeiten verwendet.
Es gibt viele offensichtliche Variationen zu der vorliegenden Erfindung, wie sie hier dargestellt ist. Inklusive einfacher Konstruktionsveränderungen, wie zum Beispiel Austauschen des TDD-Schalters 402 mit einer einfachen Isolationsschaltung. Die vorhergende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird vorgesehen um es dem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann leicht offensichtlich sein und die Grundprinzipien, die hierin definiert wurden, können auf andere Ausführungsbeispiele angewandt werden, ohne dabei erfinderisch tätig zu werden. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht durch die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ihr sollte vielmehr der größtmögli che Rahmen, der mit den hier Prinzipien und neuen Merkmalen in Einklang steht, zugeordnet werden.

Claims

Eine Pilotbox zur Verwendung in einer Basisstation an einer Grenze zwischen einem ersten Kommunikationssystem und einem zweiten unterschiedlichen Kommunikationssystem, um ein Handoff bzw. Übergabe der Mobileinheit zwischen den zwei Kommunikationssystemen zu ermöglichen, wobei das erste Kommunikationssystem zumindest eine Basisstation aufweist, von der CDMA-Kommunikationssignale, die ein CDMA-Pilotsignal beinhalten, gesendet werden und wobei eine Basisstation in dem zweiten Kommunikationssystem angeordnet ist, wobei die Pilotbox Folgendes aufweist: Ein Zeitsignalgenerator (404, 414) zum Empfangen eines Empfangs-CDMA-Pilotsignals von zumindest einer Basisstation des ersten Kommunikationssystems während intermittierenden bzw. periodischen Intervallen und zum Generieren eines allgemeingültigen bzw. universellen Zeitsignals hiervon; ein Pilotgenerator (414) zum Generieren eines CDMA-Pilotsignals, das die Basisstation in dem zweiten Kommunikationssystem identifiziert und eine Schätzung der Absolutzeit basierend auf einem Absolutzeitsignal enthält, und zwar zur Übertragung während Intervallen zwischen den intermittierenden Intervallen, wenn bzw. in denen ein Sucher und ein Demodulator das Empfangs-CDMA-Signal empfangen.
Pilotbox nach Anspruch 1, wobei der Zeitsignalgenerator Folgendes aufweist: Eine Sucher- und Demodulatoreinheit (404) zum Empfangen des Empfangs-CDMA-Pilotsignals und zum Generieren hiervon eines Absolutzeitsignals; und eine Oszillatorschaltung (412), die an den Sucher und Demodulator (404) gekoppelt ist, zum Generieren eines allgemein gültigen Zeitsignals von dem Absolutzeitsignal.
Pilotbox gemäß Anspruch 1 oder 2, die weiterhin eine Isolationsschaltung (402) aufweist, und zwar zum Schatten zwischen dem Empfang des Empfangs-Pilot-Signals und der Übertragung des generierten Pilotsignals zu den intermittierenden Intervallen.
Pilotbox gemäß Anspruch 3, wobei die Isolationsschaltung einen Zeit-Divisions-Duplex-(TDD-)Schalter bzw. -Switch (402) aufweist.
Pilotbox gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Zeit-Divisions-Duplex (TDD)-Switch (402) betriebsmäßig zwischen langen Perioden der Übertragung des generellen Pilotsignals und kurzen Perioden des Empfangs des Empfangs-Pilotsignals alterniert.
Pilotbox nach Anspruch 2 oder einem beliebigen Anspruch 3 bis 4 gemäß deren Abhängigkeit, die weiterhin einen Vergleichen (406) zum Vergleichen des Absolutzeitsignals und des allgemeingültigen Zeitsignals und zum Generieren eines Fehlersignals hiervon aufweist, wobei der Vergleichen an die Oszillatorschaltung (412) zur Eingabe des Fehlersignals hierein gekoppelt ist und die Oszillatorschaltung (412) betriebsmäßig ansprechend auf das Fehlersignal ist.
Pilotbox gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zeitsignalgenerator (404, 414) betriebsmäßig während der intermittierenden Intervalle eine Vielzahl von Empfangs-CDMA-Pilotsignalen von einer entsprechenden Vielzahl von Basisstationen des ersten Kommunikationssystems empfängt.
Pilotbox gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin eine Demodulations- und Nachrichtendecodiereinheit (416) aufweist zum Überwachen hinsichtlich eingehender Nachrichten von der Basisstation des ersten Kommunikationssystems.
Pilotbox gemäß Anspruch 8, wobei die Demodulations- und Nachrichtendecodiereinheit (416) in einem geschlitzten (slotted) Modus betriebsmäßig ist zur Überwachung hinsichtlich ankommender Nachrichten während aktiven Zeitschlitzen.
Pilotbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin einen Sync-Kanal-Generator (300) zum Generieren eines CDMA-Sync-Signals für die Übertragung aufweist.
Eine Basisstation zur Verwendung in einem Kommunikationssystem, wobei die Basisstation eine Pilotbox gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Ein Verfahren zur Durchführung einer Übergabe bzw. eines Handoffs einer Mobileinheit an einer Grenze zwischen einem ersten Kommunikationssystem, das zumindest eine Basisstation aufweist, von der CDMA-Kommunikationssignale, die ein CDMA-Pilotsignal beinhalten, gesendet werden, und einem zweiten, unterschiedlichen Kommunikationssystem, das eine Basisstation aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen, an der Basisstation, des zweiten Kommunikationssystems, eines Empfangs-CDMA-Pilotsignals von zumindest einer Basisstation des ersten Kommunikationssystems während intermittierenden bzw. periodischen Intervallen; Generieren eines universellen bzw. allgemeingültigen Zeitsignals hiervon; Generieren eines CDMA-Pilotsignals, das die Basisstation in dem zweiten Kommunikationssystem identifiziert und das eine Schätzung der Absolutzeit basierend auf einem Absolutzeitsignal enthält; und Senden des generierten CDMA-Pilotsignals während Intervallen zwischen den intermittierenden Intervallen, in denen das Empfangs-CDMA-Pilotsignal empfangen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Empfangen des Empfangs-CDMA-Pilotsignals und Generieren hiervon eines Absolutzeitsignals; und Generieren eines Universalzeitsignals von dem Absolutzeitsignal.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, das weiterhin den Schritt des Schattens zu intermittierenden Intervallen zwischen dem Empfang des Empfangspilotsignals und der Übertragung des generierten Pilotsignals aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Schalten ein Alternieren zwischen langen Übertragungsperioden des generierten Pilotsignals und kurzen Empfangsperioden des Empfangspilotsignals aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder entweder Anspruch 14 oder 15 gemäß ihrer Abhängigkeit hiervon, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Vergleichens des Absolutzeitsignals und des universellen Zeitsignals aufweist, sowie das Generieren eines Fehlersignals hiervon.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, das weiterhin folgende Schritte aufweist: Empfangen einer Vielzahl von Empfangs-CDMA-Pilotsignalen von einer entsprechenden Vielzahl von Basisstationen des ersten Kommunikationssystems während der intermittierenden Intervalle.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, das weiterhin den Schritt des Überwachens hinsichtlich ankommender Nachrichten von der Basisstation des ersten Kommunikationssystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 18, das weiterhin den Schritt des Operierens in einem geschlitzten Modus zur Überwachung hinsichtlich ankommender Nachrichten während aktiver Zeitschlitze aufweist.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, das weiterhin den Schritt des Generierens eines CDMA-Sync-Signals zur Übertragung aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, das weiterhin folgende Schritte aufweist: Bestimmen, an der Mobileinheit, der Signalstärke von zumindest einem CDMA-Pilotsignal von zumindest einer Basisstation in dem ersten Kommunikationssystem; Bestimmen, an einer Mobileinheit, der Signalstärke des generierten CDMA-Pilotsignals, gesendet von der Basisstation in dem zweiten Kommunikationssystem; Vergleichen der bestimmten Stärken; und Verändern des Betriebes der Mobileinheit von einer Kommunikation in dem ersten Kommunikationssystem zur Kommunikation in dem zweiten Kommunikationssystem, und zwar ansprechend auf die verglichenen Signalstärken.