一个蜂窝无线电话系统中对邻居的扫描

摘要

在一个蜂窝通信系统(50)中,多个邻居扫描列表(68,60)被产生并且与一个被选择小区相关。

说明书

本发明一般涉及蜂窝通信系统，更详细地，涉及用于在一个蜂窝通信系统中控制对一个相邻用户单元进行的扫描的一个方法和系统。

在一个蜂窝通信系统中，用户单元与一个或者多个基站进行语音和/或者数据通信。当一个用户单元在一个覆盖区域内移动时，这个用户单元的通信信道被从一个基站切换到另一个基站，以改善通信链路的质量。

在某些复杂的蜂窝通信系统中，关于决定需要与哪一个基站进行通信的任务大部分由用户单元来做。例如，当这个用户单元处于一个空闲模式时，空闲模式即这个用户单元没有被分配一个业务信道，这个用户单元可以监测从附近基站发送来的寻呼消息或者其它开销消息，以接收关于有一个来呼的通知。当这个用户单元移动在整个服务区域移动时，它决定为了接收这些消息最好应该监测哪一个基站。

当这个用户单元处于一个激活模式时，即这个用户单元被分配了一个业务信道，这个用户单元扫描来自相邻基站的信号，来报告这些信号的特性，以使一个移动性管理者可以决定是否可以与一个替代的基站建立一个更好的通信链路。

被这个用户单元所扫描的基站信号的列表被包括在一个邻居扫描列表中。这个邻居扫描列表包括指示这个用户单元如何接收和测量来自相邻基站的信号的邻居标识。例如，在一个CDMA(码分多址)系统中，一个邻居标识可能包括一个频率，一个导频偏移，和其它描述这个基站结构的信息。这种结构信息描述这个基站中寻呼信道的数目和位置。

这个用户单元典型地将一个邻居扫描列表作为在这个寻呼信道上、向所有当前在监视这个寻呼信道的用户发送的一个开销消息而接收。在从这个寻呼信道接收一个邻居扫描列表后，这个用户单元典型地进入空闲模式，其中这个用户单元等待接收一个呼叫或者发起一个呼叫。

关于在这个寻呼信道上被广播的邻居扫描列表的一个问题是：这些列表对空闲模式的扫描来说太长了。因为它们包括仅在用户进入激活模式后才需要的邻居标识，所以它们太长了。与在空闲模式中扫描太多邻居相关的问题是通过使这个用户单元保持较长的激活时间来扫描与所有邻居标识相关的信号，而减少了电池的待机使用寿命。

另外，这个用户单元被请求来扫描从不支持一个业务信道的基站来的信号。例如，某些小区可能有一个这样的基站，它发送一个导频信道，但是不支持业务信道。这些小区通常被称作一个“导频信标小区”。这些导频信标小区被用于判断一个用户单元正在达到这个蜂窝覆盖区域的外边界。在某些情形下，这个用户单元会尝试到一个空闲模式的越区切换，试图切换这些没有业务信道的“导频信标小区”中的一个。在要获得一个支持业务信道的新小区时，这会产生一个附加的延迟。因为越区切换没有直接切换到支持一个业务信道的小区-而是间接到一个导频信标小区，然后由信标小区明白地，或者是缺省地将这个用户单元引导到另一个频率的小区，所以就产生了这些延迟。在这个“间接空闲模式的越区切换”中，这个用户单元可能不能够接收一个来呼或者发起一个去呼。

在已经接收了或者发起了一个呼叫后，和在这个用户单元已经被分配了一个业务信道后，在这个用户单元处于激活模式下时，它可能接收更新邻居扫描列表的消息。但是，当这个用户单元处于激活模式下，接收邻居扫描列表的更新会有问题。

首先，发送邻居扫描列表更新消息必须被定向到一个特定的用户，第二，这个列表必须在CDMA业务信道中被发送。当处于空闲模式下时，邻居扫描列表被广播到所有在侦听的用户单元，这需要较少的消息处理，并且不置换任何业务信道中的数据。在已知的蜂窝系统中，可能会需要一个长的消息来修改这个邻居扫描列表，或者发送一个全新的邻居扫描列表。在这个业务信道中的这种长消息可以降低语音或者用户数据发送的质量。

现在参考图1，描述了一个蜂窝通信系统的一个服务区域20的一部分。显示在服务区域20中的是标为C0-C14的15个小区。小区C0-C14每一个包括工作在频率F₁和F₂的两个载波。例如，如小区C3中所显示的，这两个载波频率的标号为22和24。如实线所表示的，两个频率F₁，22和F₂，24均支持发送用户数据的业务信道。

小区C5，C6和C8每一个均在频率F₁上包括一个业务信道。但是，在频率F₂上，小区C5，C6和C8有一个导频信标，并且可能有一个寻呼信道和一个同步信道，但是没有业务信道。频率F₂上的这个导频信标的标号是26，并且被用虚线表示。

小区C7，C9-C11仅在频率F₁上进行广播；这些小区在频率F₂上没有任何发送。小区C12-C14仅在F₁上有一个导频信标，如虚线所显示的。

服务区域20中所显示的小区结构类似地象一个结婚蛋糕，它可以出现在一个高业务量区域和一个低业务量区域之间的边界，其中这个高业务量的区域被两个载波频率所支持。在高业务量区域和低业务量区域之间的边界上，导频信标被用于帮助移动性管理者决定何时一个呼叫应该被从频率F₂切换到频率F₁。

当用户单元28在小区C0中进行加电并且工作在频率F₂上时，F₂寻呼信道向所有在监视这个寻呼信道的用户单元发送邻居扫描列表30。注意，当这个用户单元处于空闲模式时，它可以在比一个多的多个频率上进行测量，因为它可以将它的接收器进行重新调谐而不用担心会连续地接收业务。这样，邻居扫描列表30包括小区C1-C7在频率1上的邻居标识，和小区C1-C6在频率2上的邻居标识。

组成邻居扫描列表30的这些邻居标识典型地被这个蜂窝通信系统所选择，因为它们表示最有可能与这个用户单元建立下一个通信链路的基站。例如，当用户单元28移出小区C0外时，很可能，邻居扫描列表30中所标识的一个信号将成为这个用户单元希望与这个蜂窝通信系统进行交换的信号。邻居扫描列表30仅预测和告知这个用户单元，它与这个通信系统的下一个通信链路将会在哪里被建立，而不是依靠这个用户单元本身来发现下一个基站。

在某些情形下，邻居扫描列表30包括邻居标识，例如C5F₂和C6F₂，它们是导频信标小区。在邻居扫描列表中包括导频信标小区产生了如上所讨论的、与间接空闲模式越区切换相关的问题。

导频信标被包括在邻居扫描列表30中的原因是因为在这个用户单元进入激活模式时，可能会使用它们来执行例如从小区C5，C6或者C8中频率F₂到频率F₁的硬越区切换。恰好当用户单元28移动出小区C0而正在频率F₂上进行通信时，用户单元28发起一个向外的呼叫，就产生了一个问题。为了实现到频率F₁的一个用户越区切换，用户单元28报告由于接收从小区C5，C6，和C8的导频信标和寻呼信道而获得的越区切换信息。当用户离开C0时进入激活模式后，如果这个越区切换信息没有被立即获得，这个呼叫就可能被丢弃。所以，在现在的技术中，邻居列表可以列出在空闲模式中所使用的、仅在用户进入激活模式后才需要的、所包括的额外邻居标识。这使在空闲模式中所使用的邻居扫描列表比在空闲模式操作中所需要的长。

这样，很明显，当用户单元在一个空闲模式和一个激活模式之间进行切换时，邻居扫描列表中有太多的或者太少的邻居标识均有其缺点。所以，需要一个被改善的方法和系统来控制在一个蜂窝通信系统的一个用户单元中进行的邻居扫描。

后附的权利要求书提出了本发明的、被认为是最新的特征。但是，当联系附图进行阅读时，通过参考下面所详细描述的一个示例性实施方式，可以更好地理解本发明及其一个使用的优选模式，进一步可以更好地理解其目标，和其优点，其中：

图1描述了根据现有技术，一个蜂窝通信系统的一个服务区域的一部分和一个邻居扫描列表；

图2是显示了根据本发明的这个方法和系统，将邻居扫描列表与用户模式关联起来的这个方法的一个高级逻辑流图；

图3是显示了根据本发明的这个方法和系统，对一个用户模式作出响应，推断出和扫描邻居扫描列表的一个高级逻辑流图；

图4是可以被用于实现本发明的这个方法和系统的一个用户单元的一部分的一个高级框图；

图5是根据本发明的这个方法和系统的一个候选扫描列表和相关的模式指令；

图6是处于空闲模式中的一个用户的、已经被根据本发明的这个方法和系统而推断出的一个邻居扫描列表；和

图7是处于激活模式中的一个用户的、已经被根据本发明的这个方法和系统而推断出的一个邻居扫描列表。

参考这些图，特别是参考图2，描述了显示根据本发明的这个方法和系统，用于为邻居扫描列表选择邻居标识的过程的一个高级流图。如所显示的，这个过程从模块100开始，其后转到模块102，在模块102中，这个过程在这个蜂窝通信系统中选择一第一小区。下面，这个过程从多个用户操作模式中选择一第一用户模式，如模块104所显示的。这些用户模式可以包括一个空闲模式和一个激活模式。在这个空闲模式中，没有分配一个业务信道，并且这个用户单元正在等待经过一个业务信道发起或者接收一个呼叫。在这个激活模式中，这个用户单元已经被分配了一个用于传送用户数据的业务信道。可以在用户单元中定义附加的操作模式，当需要以各种蜂窝通信系统的操作模式来管理邻居扫描时。这些操作模式可以包括一个漫游模式，一个高速数据模式，一个仅有数据的模式，一个选择协议的模式，或者任何其它的操作模式，或者用户能力(例如，用户协议修改)，这可以促使蜂窝系统的设计者能够根据要求来设计对邻居扫描列表中对邻居标识的选择。

下面，这个过程为这个被选择的用户模式和被选择的小区，选择一个邻居扫描列表的邻居标识，如模块106中所描述的。邻居标识包括一个用户单元从一个被标识的小区接收一个信号或者其它数据时所必需的信息。

根据本发明的一个重要方面，这个系统设计者根据这个用户处于何种操作模式和这个用户单元正在与哪一个小区进行通信来选择邻居标识。例如，如果小区C0是被小区的小区(这个用户单元正在与这个小区进行通信)，和这个空闲模式是被选择的用户模式，在C0空闲模式邻居扫描列表中的邻居标识可能包括频率F₂上的C1-C4，和频率F₁上的C5-C8和C10。图6显示了这个邻居扫描列表。注意，空闲模式下的邻居扫描列表可能包括多于1个的频率，这是因为当这个用户单元在不处理一个业务信道数据流时，可以更轻易地返回到空闲模式中的一个替代频率。另外，应注意，导频信标，例如频率F₂上的C5，C6，和C8可能没有被包括在空闲模式邻居扫描列表中，这是因为这个用户单元不能够从这些导频信标小区中接收寻呼消息或者发起一个向外的呼叫。

在一个激活模式邻居扫描列表中，这个蜂窝系统设计者可能希望包括或者删除可能或者可能不在空闲模式扫描列表中的邻居标识。如图7所显示的，这个过程可能为一个激活模式邻居扫描列表选择在相同频率上包括信号并且可能也包括导频信标(PB)信号的邻居标识。因为这个用户单元可能很难在不是业务信道频率的一个频率上扫描信号，所以需要为相同频率上的信号选择邻居标识。因为当这个用户单元到达这个当前频率覆盖区域的边缘时，导频信标将为向另一个频率进行硬越区切换的这个蜂窝系统给出方向，所以激活模式扫描列表中需要导频信标。

该领域的技术人员将认识到，根据系统操作的很多因素和特性，邻居标识可能被包括在邻居扫描列表中或者也可能不被包括在邻居扫描列表中。实际上，小区和与它们相关的导频信标可以被根据它们的目的而分成不同的类型。例如，第一类型可以被定义成具有多于1个的载波频率来支持一个业务信道的小区。第二类型可以被定义成具有1个载波频率用于支持一个业务信道和另一个载波频率用于仅支持一个导频信标和一个寻呼信道的一个小区。第三小区类型可以被定义成仅带一个导频信标的小区。第二小区类型的目的是用于表示当一个用户单元朝第二小区类型移动时，这个用户单元不久就需要在载波频率之间进行一个硬越区切换。第三小区类型的目的是用于表示这个用户单元正在朝当前多址技术的覆盖区域的边缘移动，并且这个用户可能会产生掉话，或者需要进行扫描来探索硬越区切换到另一个多址访问系统的可能性。例如，这个用户可能正在接近CDMA的覆盖区域的边缘，这个导频信标通知这个用户单元扫描，例如来自一个AMPS(改进移动电话服务)系统的一个信号，以进行越区切换而使这个呼叫可以被继续进行。

如图1所显示的，类型1的小区可能包括C5，C6和C8。类型3的小区可能包括小区C12-C14。

下面，这个过程判断是否有附加的用户模式需要选择一个邻居扫描列表，如模块108所显示的。如果有附加的用户模式，这个过程就选择下面的用户模式，如模块110所显示的。对这个新被选择的用户模式，这个过程通过为另一个邻居扫描列表选择邻居标识而继续进行，如模块106所显示的。

如果没有附加的用户模式，这个过程判断在这个蜂窝通信系统中是否有附加的小区需要选择邻居扫描列表，如模块112所显示的。如果有附加的小区，这个过程在蜂窝服务区域中选择下一个小区，如模块114所显示的，并且继续进行到模块104。

在为所有小区中的所有用户模式产生了邻居扫描列表后，这个过程为每一个小区产生一个候选扫描列表，其中这个候选扫描列表是每一个用户模式扫描列表中的邻居标识的组合体，如模块116所显示的。这样，这个候选扫描列表包括在与一个特定小区中的用户模式相关的一个或者多个邻居扫描列表中的所有邻居标识。

下面，这个过程产生模式指令，它使这个用户单元从候选扫描列表中选择邻居标识以获得每一个用户模式的一个邻居扫描列表，如模块118所显示的。参考图5，图5描述了一个候选扫描列表的一个示例和相关的模式指令，这可以根据图2的模块116和118来决定。这个模式指令给用户单元足够的信息来为当前正在起作用的任何用户单元模式提供邻居扫描列表。指令示例包括：一个全模式指令，一个仅空闲模式指令，和一个仅激活模式指令。这样，某些指令促使被选择的邻居标识用于激活和空闲两个模式，而其它指令促使用户单元选择仅激活模式或者仅空闲模式中的邻居标识。图6和7表示了从图5中的信息推断出的列表。

其它模式指令可以采用这样的指令形式，来修改当前的邻居扫描列表，以为一个新操作模式推断一个扫描列表。这种修改指令可以包括当用户单元进入，即激活模式时，临时增加，或者临时删除，一个被选择邻居标识的一个指令。

在为每一个小区的每一个操作模式选择邻居扫描列表后，这些列表被合并来为每一个小区形成候选扫描列表，并且在产生用户模式指令后，这个过程结束，如模块120所显示的。

现在参考图3，描述了根据本发明的这个方法和系统的一个优选实施方式，用于描述控制一个用户单元中的邻居扫描的一个高级流图。如显示的，这个过程从模块200开始，并且其后转到模块202，在模块202中，这个用户单元处于空闲模式中。其后，用户单元从一个小区基站接收一个候选扫描列表，如模块204所显示的。这个用户单元典型地，经过寻呼信道接收候选扫描列表，这个候选扫描列表被广播到所有与这个基站进行通信的用户单元。

下面，这个用户单元接收模式指令，以对用户单元操作模式作出响应，从候选扫描列表中推断出邻居扫描列表，如模块206所描述的。这些模式指令的示例被显示在图5的右侧。这些模式指令通知这个用户单元如何从候选扫描列表中选择邻居标识，以根据用户单元的操作模式来推断一个邻居扫描列表。这些模式指令的示例包括：一个全模式指令，一个仅空闲模式指令，一个仅激活模式指令。每一个指令与候选扫描列表中的一个邻居标识相关。

在接收了候选列表和模式指令后，这个用户单元通过使用模式指令和候选扫描列表，推断与空闲模式相关的一个邻居扫描列表，如模块208所显示的。如模块210所描述的，然后这个过程扫描空闲模式邻居扫描列表，并且在基站之间执行空闲模式越区切换。当这个用户越区切换到一个新基站时，可以经过一个新的寻呼信道接收一个新候选扫描列表和新模式指令。

其后，这个过程判断这个用户是否已经切换到激活模式，如模块212所显示的。如果这个用户没有切换到激活模式，这个用户继续扫描空闲模式邻居扫描列表，如模块210所显示的。

如果这个用户已经切换到激活模式，这个过程通过使用模式指令，推断出与激活模式相关的一个新邻居扫描列表，如模块214所显示的。其后，这个过程扫描激活模式邻居扫描列表，如模块216所显示的。当这个用户单元被越区切换到一个新基站时，一个新候选扫描列表和模式指令可以经过业务信道被传送到这个用户单元。

如模块218所描述的，这个过程判断这个用户单元是否已经进入空闲模式。用户单元通过用户使用结束命令结束这个呼叫，或者这个呼叫产生掉话，来进入空闲模式。如果这个用户没有进入空闲模式，这个用户单元继续扫描激活模式邻居扫描列表，如模块216所显示的。

如果这个用户已经进入空闲模式，这个用户单元使用模式指令，推断与空闲模式相关的一个邻居扫描列表，如模块220所显示的。其后，这个过程逐步返回到模块210，其中这个用户单元扫描空闲模式邻居扫描列表。

根据本发明，一个用户单元为用户单元的每一个操作模式接收一个独立的邻居扫描列表。但是，在图2和图3所显示的一个优选实施方式中，这些扫描列表可以被合并成一个候选扫描列表。在进入一个新操作模式后，这个候选扫描列表具有相关的模式指令来指挥用户单元产生一个合适的扫描列表。应强调的是，在改变操作模式后，不需要从蜂窝基础设施系统获得任何附加的邻居扫描列表指令来为这个新操作模式推断一个邻居扫描列表。当这个用户单元处于空闲模式时，为所有操作模式推断邻居扫描列表所需要的所有数据可以被经过寻呼信道发送到用户单元。这意味着，在进入激活模式前，这个用户单元已经有激活模式邻居扫描列表，并且在进入激活模式后，这个用户单元能够立即切换到一个新扫描列表。所以，如果一个用户单元恰好在离开一个特定的小区前发起了一个呼叫，它可以被立即和自动地进行重新配置，以扫描导频信标，以使它能够测量并且向移动性管理者进行报告，以迅速地实现从一个载波到另一个载波的硬越区切换，或者快速地实现从一个多址访问系统到另一个多址访问系统的硬越区切换。

现在参考图4，图4描述了可以被用于实现本发明的这个方法和系统的一个用户单元的一部分的一个高级框图。如所显示的，用户单元50包括连接到天线54的接收器52。接收器52接收，解调和解码来自天线54的信号。在一个优选实施方式中，接收器52接收，解调和解码从一个CDMA蜂窝通信系统的一个基站来的CDMA信号。

控制器56连接到接收器52以接收多个邻居扫描列表，被接收的多个邻居扫描列表然后被保存在存储器58中。在一个本发明的优选实施方式中，用户单元50为当前小区中的每一个用户模式接收一个邻居扫描列表。图6和7显示了各种操作模式的扫描列表的示例。但是，在本发明的一个优选实施方式中，用户单元50接收了一个候选扫描列表和其相关的模式指令列表，其中图6和7显示的列表可以使用模式指令从候选列表中推断出来。这减少了被发送到用户单元50的邻居标识的数目，并且减少了需要保存多个邻居扫描列表的存储器58的大小。这样，在一个优选实施方式中，存储器58可以被分成候选扫描列表存储器60和模式指令存储器62，以分布用于保存邻居标识和模式指令，如图5所显示的。

控制器56也连接到用于检测用户单元50的一个操作模式的模式检测器64。这种操作模式可以包括一个空闲操作模式和一个激活操作模式。

控制器56进一步被连接到用于当天线54接收来自其它小区的信号时，测量这种信号的信号特征的扫描器66。在扫描器66中描述了邻居扫描列表68，以描述包括邻居标识的一个邻居扫描列表被从保存在存储器58中的数据推断或者恢复出的事实。这样，该领域的技术人员将理解，邻居扫描列表68可以被保存在扫描器66中的存储器中，或者可以被保存在存储器58中。根据本发明的一个重要方面，控制器56对来自模式检测器64的输入和模式指令作出响应，选择邻居扫描列表68中的邻居标识。所以，可以根据用户单元50的操作模式来改变邻居扫描列表68。

虽然显示了扫描器66与接收器52分开的情形，但是扫描器66可以共享在接收器52中所使用的重要部分。

前面作为一个示例和描述，描述了本发明的一个优选实施方式。但是，它不是穷举，也不是将本发明局限于所公开的具体形式。就上面的教义来说，可以进行许多改变和修改。仅仅是选择和描述了这个实施方式，以最好地理解本发明的原理和其实际应用，并且使该领域的普通技术人员以适合于所设想的特定使用的各种实施方式和各种修改来利用本发明。当根据其被公正、合法和公平地授权的范围来理解时，所有这样的修改和变化均在后附权利要求书所定义的本发明的范围内。