把监视相邻信道所需要的中断阶段最优化的方法

摘要

为了监视GSM基站,在UMTS传输中插入中断阶段。为了减少这种中断阶段的数量,与为可靠地检测要检测的、从GSM基站发射的数据包所需要的传输状况相比,把所述中断阶段的最大有效时延选得较短。通过巧妙地选择参数,可得到较好的耗费(中断阶段的有效时延)/结果(检测概率)比。

说明书

本发明涉及一种基站、一种移动台和一种在通信系统中、尤其是在CDMA移动无线电系统中传输数据的方法，其中，所构成的数据在帧内如此地传输，使得移动台可以在一个或者多个中断阶段内-在该阶段内它中断接收(迄今为止的信源或者基站的数据)及/或中断处理接收的数据、或者中断发射-执行其它的功能，特别是通过接收装置进行测量。下文中，“传输”也理解为发射和/或接收。

在通信系统中，数据(譬如语音、图象或者系统数据)在基站和移动台之间的传输链路中传输。在无线电通信系统中，这是借助于经过空中或者无线电接口的电磁波来进行的。其中，使用为各种系统规定的频带内的载频。在GSM(全球移动通信系统)中，所述载频在900MHz的范围内。对于未来的无线电通信系统，譬如UMTS(通用移动电信系统)或者其它第三代的系统，所述频率设置在2.000MHz的频带中。

特别是在未来的CDMA系统中，譬如由基站基本上连续地向下行方向发射，换言之，是从基站向移动台方向发射。在发射中传输的数据通常被构造成均具有预定长度的帧。特别是在不同的业务情况下，如语音数据传输和图象数据传输，所述的帧还可以有不同的结构和长度。但是，在一个连续的帧序列中，每个帧的结构和/或长度是预定的，和/或由移动台进行识别。

特别是在蜂窝移动无线电系统中，移动台有时还要执行不同于数据接收的其它功能，至少在工作时只用一个单个的接收方向是不能同时执行这些功能的。譬如，在不同蜂窝内的基站以不同频率进行发射的蜂窝结构无线电通信系统中，移动台必须不断地测量其是否能够以良好的接收质量从其它基站接收无线电信号。为此，移动台把其接收装置调节到一个与它当前接收数据时的频率不同的频率。

为了能够无中断地从基站向移动台发射，已经建议在移动台上装备第二接收装置。但从成本上考虑，实践中大多拒绝这种解决方案。

公知另一种提议，根据这个提议，基站在预定的时间点中断发射，使得接收台能够通过其单个的接收装置进行相邻信道的搜索(搜索相邻的基站或者搜索该基站发出的某些数据包，所述数据包在下文中也可以理解成同步脉冲串、频率校正脉冲串或者领示信号脉冲串)。

为了避免丢失数据，基站先用比基本恒定的持续发射速率高的发射速率发射数据。为了不导致较高的误码率(BER)，必须附加地在这个时间中提高发射功率。

中断阶段重复的频率和中断阶段的长度取决于各自的系统，也取决于所述系统各自的工作状态。譬如，对于蜂窝组织的无线电通信系统内的移动台的相邻信道搜索，每次5至6毫秒长的中断阶段就足够了。因为随着插入的中断阶段数量增加，传输质量中的损失也增大，因此希望插入尽可能少的中断阶段。

本发明的任务是，给出一种本文前言所述的那种数据传输方法、移动台和基站，使得能够在良好的传输质量下监视第二基站。

所述任务通过独立权利要求来解决。扩展方案由从属权利要求给出。

据此，本发明是基于这样的思想：与现有技术不同，在移动台中断接收由第一基站发射的数据和/或中断处理接收数据的中断阶段中，不使用为可靠地检测要检测的数据包而需要的最佳传输状况下的最大有效总时延来进行插入，而是插入较少和/或较短的中断阶段。

由此实现了缩短中断阶段的总时延，并从而改善从第一基站到移动台的传输质量。

第二基站发射的数据包也可以涉及要检测的数据包(同步数据包)或者特征数据包(频率校正数据包)。

在此，第一基站使用的第一数据传输方法可以涉及CDMA方法，第二基站使用的第二数据传输方法可以涉及GSM方法。

GSM帧在本申请的范围内也可以理解为含有8个时隙的帧，并且有4.6毫秒的时延。

对于监视帧，在本申请的范围内还可理解成为监视GSM帧所要求的最小时延。其中，监视帧的准确时延是与实施有关的；然而，为了保证完整地检测一个GSM帧，并考虑切换合成器频率所需要的时间，所述的准确时延通常大于一个GSM帧的时间，从而也可以有9个时隙、10个时隙(5.7毫秒)、11个时隙或者12个时隙(6.9毫秒)的时延。

由于为了搜索相邻信道而插入中断阶段可以有许多不同的方案，在本申请的范围内，概念“中断阶段的最大有效总时延”是指为监视相邻基站而最多插入的所有中断阶段的总和。但这不排除在稍后重复该相邻信道搜索时插入其它的中断阶段，而这时构成一个新的中断阶段有效总时延。在此，各个中断阶段可以有相应的监视帧的时延，但也可以是任意其它的时延。一个中断阶段时延可以是一个监视帧时延的数倍或者几分之一。各个中断阶段也可以有不同的时延。

本发明的扩展方案中规定，插入的中断阶段最多具有10个监视帧的有效总时延。

通过本身为此而研发的模拟工具所进行的昂贵模拟证明，由此能够使中断阶段的有效总时延缩短一大部分，但要检测的数据包的理论检测概率被降低了。

本发明的另一个扩展方案规定，在第一中断阶段的开始与第二阶段的开始之间有一个52个GSM帧的时延。

可以通过模拟证明，以此可以把中断阶段的有效总时延缩短到91％，其中检测概率只须承担2％的损失，以及搜索速度相对于GSM的搜索速度减半。

本发明的另一个扩展方案规定，在第一中断阶段的开始与第二中断阶段的开始之间插入一个6个GSM帧的时延，并且在第二中断阶段的开始与第三中断阶段的开始之间插入一个46个GSM帧的时延。

在此可以通过模拟证明，在GSM的搜索速度下，可以把中断阶段的最大有效总时延缩短9％，并且这时有比较低的2％的检测概率损失。

本发明的另一个扩展方案规定，在快达到中断阶段的最大有效总时延之前就结束、限制或者受控地继续插入其它的中断阶段。为此，在接收到一个要检测的数据包之后，或者可能的话，在接收到另一个指示相邻信道搜索结束的数据包、譬如特征数据包之后，从移动台向第一基站传输一个相应的消息。

譬如，在沿下行方向从第一基站向移动台传输数据时，至少在一定的发射阶段插入中断阶段，在该中断阶段内，移动台中断接收从所述第一基站发射的数据和/或中断处理接收到的数据，并且在该中断阶段内，所述移动台被切换到接收由第二基站发射的数据包。根据从第二基站发射的数据包的有关接收结果，从移动台向第一基站发射对插入中断阶段进行作用的信息。

因此，只要知道足够的关于要监视的第二基站的信息，就可以尽可能快地结束、并以此尽可能地限制中断阶段的插入，由此以改善传输质量。从而可以进一步缩短中断阶段的总时延。

下面借助附图详细地说明本发明的实施例。但是本发明不限于这些实施例。其中：

图1示出了一种移动无线电系统的电路原理图；

图2示出了一个移动台的电路原理图；

图3示出了在发射阶段插入中断阶段的示意图。

图1表示一个蜂窝移动无线电网络，它譬如是由一个GSM(全球移动通信系统)系统和一个UMTS(通用移动电信系统)系统接合而构成的，该网络由相互交织成网的许多移动交换局MSC组成，或者可以访问固定网络PSTN/ISDN。另外，这些移动交换局MSC各连接了至少一个基站控制器BSC，所述基站控制器也可以由数据处理系统构成。

每个基站控制器BSC又连接了至少一个基站BS。这样的基站BS是无线电台，它可以通过无线电接口与另外的无线电台、即所谓的移动台MS构成无线电连接。在所述移动台MS和分配给该移动台MS的基站BS之间，可以借助无线电信号在位于频带内的无线电信道之间传输信息。基站无线电信号的有效距离基本上确定了一个无线电蜂窝FZ。

可以把基站BS和基站控制器BSC联合成一个基站系统。其中，该基站系统BSS还负责无线电信道管理及分配、数据速率匹配、监视无线电传输链路、移交操作等，并且在CDMA系统的情况下还负责分配要使用的扩展编码组，并向移动台MS传输为此所需要的信令信息。

如果是双工系统，则在FDD(频分双工)系统、譬如GSM系统中，可以为上行链路(移动台向基站)设置与下行链路(基站向移动台)不同的频带，而在TDD(时分双工)系统、譬如DECT系统(数字增强型无绳电信)中，可以为上行链路和下行链路设置不同的时间段。在不同的频带内可以通过FDMA(频分多址)方法实现较多的频道。

在本申请范围内所用的概念和实施例通常涉及GSM移动无线电系统；但是它们决不限于此，专业人员可以借助本说明书轻易地模仿到其它的、可能是未来的移动无线电系统中，如CDMA系统，特别是宽带CDMA系统或者TD/CDMA系统。第一基站BS1特别可理解为UMTS基站或者CDMA基站，而第二和/或第三基站BS2、BS3特别可理解为要监视的GSM(相邻)基站，移动台特别可理解为双模式移动台，它既被安排用于接收/发射GSM信号，也被安排用于接收/发射UMTS信号或者CDMA信号，在有的情况下该移动台也可安排用于静态工作。

图2示出了一个无线电台，它可以是移动台MS，且含有一个操作单元MMI、一个控制装置STE、一个处理装置VE、一个供电装置SVE、一个接收装置EE和一个发射装置SE。

控制装置STE主要含有一个程控的微控制器MC，它可以对存储元件SPE进行读和写访问。微控制器MC控制和监视无线电台的所有重要元件和功能，在根本上控制通信和信令过程，以及对键盘输入作出反应等等，并且还负责把设备置为不同的工作状态。

处理装置VE也可以由数字信号处理器DSP构成，所述信号处理器同样也可以访问存储元件SPE。

在易失和非易失的存储元件SPE中存储了为控制无线电台和通信过程、特别是还有控制信令过程所需要的程序数据，而且还存储了设备信息、使用者输入的信息和在处理信号时所产生的相应信息。

高频部分HF包括带有调制器及放大器的发射装置SE，和一个带有解调器并同样带有放大器的接收装置EE。

发射装置SE和接收装置EE通过合成器SYN调节压控振荡器VCO的频率。通过压控振荡器还可以产生用于给所述设备的处理器装置提供脉冲的系统时钟。

为了经移动无线电系统的空中接口接收和发射信号，设有一个天线装置ANT。

所述的无线电台也可以涉及基站BS。在此情况下，操作单元由一个譬如经基站控制器BSC或交换装置MSC而通往移动无线电网络的连接来代替。为了同时与较多的移动台MS交换数据，基站BS具有相应的多个发射及接收装置。

图3示出了一个延迟时间很小的数据传输的、特别是UMTS(通用移动电信系统)中语音传输的帧结构，其中在一个复帧中含有用于数据传输的12个单帧1。在此，图中特别示出了从第一基站BS1、特别是UMTS基站BS1指向移动台MS的下行链路中的发射阶段，所述移动台特别是一个被设计为除接收UMTS数据之外还接收GSM数据包的双模式移动台MS。下面讲述的实施方案基本上只限于该下行链路。但本发明当然不仅能够用于下行链路传输，而且也能用于上行链路传输。专业人员可以把下面说明的下行链路实施例用于上行链路的传输。

单帧1均具有10毫秒的发射时间长度Tf，从而所述复帧总共有120毫秒的发射时间长度。每第五和第六个单帧1具有一个公共的、其帧边界3有可能重叠的中断阶段2，该中断阶段2的时间长度是Ti。时间长度Ti譬如是6毫秒。在中断阶段2之前开始的第一帧4a部分和在中断阶段2之后结束的第二帧4b部分是相同长度及相同大小的。在图3所示的实施例中传输语音数据，从而在分析移动台接收的数据时可以接受10毫秒、也就是一个帧长Tf的最大延迟。帧内的数据经过整理、共同编码和相互叠加后被发射出去。在此实施例中，把第一帧4a和第二帧4b的发射速率都相应地提高，使得在时间间隔Tc=Tf-Ti/2内发射那些通过帧长Tf而在未压缩的帧1中所发射的等量的发射信息。

此时在中断阶段中，至少中断向某个执行相邻信道搜索的移动台发射数据，而可以继续向其它的移动台发射，这可以通过使用多路接入方法、譬如CDMA方法来实现。

通过GSM基站发射出的GSM帧含有八个时隙，它们各含有一个数据包。从GSM基站BS2发射出的数据包，譬如同步数据包(要检测的数据包、同步脉冲串)、频率校正数据包(特征数据包、频率校正脉冲串)和标准数据包等都遵循同样的时间间隔。由GSM基站将所有10个时帧(GSM帧)发射4次，并接着在11个时帧(GSM帧)(总共51个时帧)之后发出一个频率数据包，且在相应一个时帧后发射一个同步数据包。

如果现在根据GSM标准插入周期为26个时帧(GSM帧)的中断阶段，那么，由于51个时帧的周期和26个时帧的周期没有公共的因子，所以会出现两个时帧周期的循环偏差，从而，在移动台不太远离各相邻基站BS2、BS3的情况下，或在传输中出现过强干扰的情况下，需要在最多11乘26个时帧后、也就是在11个监视帧之后接收一次已搜索的、要检测的数据包。

此时，如果与现有技术相反，在监视GSM基站的过程中，在移动台MS与UMTS基站BS1的对话阶段中把中断阶段的最大有效总时延从11个监视帧下降到譬如10或9个监视帧，那么在移动台MS通过基站BS1进行对话的范围内就可以改善数据传输。由此带来的检测概率下降比较小，从而是可以接受的。

本发明的一个实施变型规定，由一个第二基站BS2在GSM帧内传输要检测的数据包，并且在从UMTS基站BS1通向移动台MS的下行链路数据传输中插入用于监视相邻信道的中断阶段，其中在第一中断阶段与第二中断阶段的开始之间有52个GSM帧的时延。

另一个实施变型规定，在第一中断阶段与第二中断阶段的开始之间有26个GSM帧的时延。

本发明的另一个扩展方案中规定，第一中断阶段与第二中断阶段的开始之间有n1个GSM帧的时延，并且在第二中断阶段与第三中断阶段的开始之间有n2个GSM帧的时延。

本发明的另一个实施变型规定，第一中断阶段与第二中断阶段的开始之间有6个GSM帧的时延，并且在第二中断阶段与第三中断阶段的开始之间有一个46个GSM帧的时延。

本发明的另一个实施变型规定，第一中断阶段与第二中断阶段的开始之间有16个GSM帧的时延，并且在第二中断阶段与第三中断阶段的开始之间有一个36个GSM帧的时延。

譬如在移动台MS与当前UMTS基站BS1处于对话状态或者处于有效数据传输状态时，在一定的时间点/时间段上在下行链路传输中插入中断阶段，所述一定的时间点/时间段之间可以有固定的或者不同长度的时间间隔，而在所述中断阶段中，把移动台MS的接收装置切换到接收各相邻GSM基站BS2、BS3的数据包。也就是说，在中断阶段2时UMTS基站中断向移动台MS发射数据，并且移动台MS中断对UMTS基站BS1发射的数据进行接收和/或处理。移动台MS借助接收装置EE以如下方式实现相邻信道的搜索，即由控制装置STE把接收装置EE切换到接收相邻的GSM基站BS2和由该基站发射的数据包，以便接收可能出现的、从相邻GSM基站BS2、BS3发射的同步数据包dp。

相邻信道搜索的目的也是检测要检测的同步数据包。如果在本发明的实施变型中，移动台在这样的中断阶段中接收到一个要检测的同步数据包，那么，至少在该基站BS2方面结束相邻信道的搜索，并且移动台MS在必要时通过适当的信令信道向第一基站BS1、也就是UMTS基站发射相应的控制信息m(SCH找到)。此后，UMTS基站BS1首先至少不再向下行链路数据流d中插入其它的中断阶段。在这种情况下，中断阶段的有效总时延通常低于中断阶段的最大有效总时延。

要检测的同步数据包的检测还可以通过接收特征频率校正数据包来实现，因为基于已知的帧结构，在接收到该频率校正数据包后就知道了同步数据包的位置了。因为在GSM系统中是在同步数据包的前一个时帧从基站BS2、BS3发射频率校正数据包，所以根据本发明的一个实施变型，移动台MS可以除了接收同步数据包之外还被切换到接收频率校正数据包。其中，移动台MS在中断阶段以如下方式借助接收装置EE来实现相邻信道搜索，即由控制装置STE把接收装置EE切换到接收相邻的GSM基站，以便接收可能出现的同步数据包和由相邻GSM基站BS2、BS3发射的频率校正数据包。

概念“把移动台切换到接收要检测的数据包和/或特征数据包”在本申请范围内还可理解为：在通常的模拟及数字滤波之后和可能的减损之后，把接收的数据包同与特征数据包dp的训练序列相应的相关序列进行比较，和/或同与要检测的数据包dp的训练序列相应的相关序列进行比较(譬如进行相关)，并由此同时或并行地搜索要检测的数据包和搜索特征数据包。为了替代所述的相关性，在有的情况下还可以使用其它的方法(譬如FIR、IRR或者其它滤波器)。如果以足够的质量接收、检测一个数据包，或者以足够的质量测出借助于所述数据包传输的信息，就可以说该数据包有肯定的接收结果。

在一个实施变型中，在接收一个频率校正数据包后，移动台MS此时可以向一个UMTS基站BS1发射信息m(FCCH找到)，由所述信息致使首先只在发射的数据流中插入另一个中断阶段，以便接收以一固定距离紧随在频率校正数据包之后的同步数据包。基于对频率校正数据包和同步数据包之间的相对时间位置的认识，可以使插入的中断阶段的时间位置和时延(因为时隙是已知的)同要检测的同步数据包的时间位置相匹配。关于频率校正数据包或紧随的同步数据包的时间位置的相应信息可以用“FCCH找到”消息进行传输。

本发明的另一个实施变型规定，首先切换到监视第一相邻的GSM基站BS2，在成功地搜索后或者在知道没有成功地搜索后，对一个或多个其它的GSM基站BS3实施相邻信道搜索，并且在成功和/或不成功地结束对多个相邻GSM基站BS2、BS3进行相邻信道搜索之后，向UMTS基站BS1传输用于作用和/或限制和/或结束和/或受控地继续插入中断阶段的信息m。在此，可以借助于移动台MS中的存储装置SPE把相邻信道搜索中首先测出的结果中间存储起来。

本发明的一个扩展方案规定，在相邻信道搜索未成功的情况下，也用相应的信息m为该情况发出信令(FCCH/SCH未找到)，此后，UMTS基站首先不再向下行链路数据流d中插入其它中断阶段。

在本发明的一个扩展方案中，向UMTS基站BS1传输相邻信道搜索的结果，譬如相邻基站的识别、由相邻基站接收的信号的接收质量或场强等，该结果连同对中断阶段的插入进行作用的信息一起被作为一种必要时可划分为多个帧的消息而传输给所述的基站BS1。

在本发明的另一个扩展方案中，第一基站BS1还涉及一种按GSM标准或者一种由之导出的标准而传输数据的GSM基站。