BR9709558B1 - método usado em um sistema de comunicação móvel incluindo uma estação móvel capaz de comunicação com uma pluralidade de estações base. - Google Patents

método usado em um sistema de comunicação móvel incluindo uma estação móvel capaz de comunicação com uma pluralidade de estações base. Download PDF

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Description

"MÉTODO USADO EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO MÓVEL INCLUINDOUMA ESTAÇÃO MÓVEL CAPAZ DE COMUNICAÇÃO COM UMA PLURALIDADEDE ESTAÇÕES BASE"
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
I. Campo da Invenção
A presente invenção está relacionada a sistemasde comunicação. Mais particularmente, a presente invençãoestá relacionada a um método e equipamento novos eaperfeiçoados para realizar repasse inativo ("idlehandoff") em um sistema de comunicação de acesso múltiplo.Além disso, a presente invenção está relacionada a ummétodo aperfeiçoado para atribuir um canal de tráfego em umsistema de comunicação de acesso múltiplo. A invençãotambém está relacionada a um método para reduzir o númerode repasses necessários que ocorrem enquanto uma estaçãomóvel está "em fila" e aguardando um canal de tráfego em umsistema de comunicação de acesso múltiplo.
II. Descrição da Técnica Correlacionada
Tipicamente, os sistemas de comunicação proíbemrepasses enquanto a estação móvel está em um estado deacesso ao sistema. O estado de acesso ao sistema é o estadono qual comunicações são iniciadas seja pela estação móvelpor meio de transmissões através de um canal de acesso oupor uma estação base por meio de transmissões através de umcanal de "paging". Na modalidade exemplar, mensagens sãoenviadas de acordo com um formato de comunicação de acessomúltiplo por divisão de código (CDMA), o qual está descritoem detalhes na Patente U.S. N- 4.901.307, intitulada"Spread Spectrum Multiple Access Communication System UsingSatellite or Terrestrial Repeaters", e na Patente U.S. N-5.103.459, intitulada "System and Method for GeneratingWaveforms in a CDMA Cellular Telephone System", ambas emnome da Requerente da presente invenção e aqui incorporadaspor referência. 0 uso de canais de "paging" e de acessopara iniciação de chamadas é bem conhecido pelos versadosna técnica e está detalhado na norma provisória TIA/EIA/IS-95-A intitulada "Mobile Station-Base Station CompatibilityStandard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum CellularSystem".
Uma das características dos sistemas CDMA é a deque a mesma freqüência é reusada em todas as células. Acombinação de diversidades é um método pelo qual umreceptor que recebe sinais portando as mesmas informaçõescombina aqueles sinais que são propagados através dediferentes percursos para prover uma estimativaaperfeiçoada do sinal transmitido. Um projeto de receptorque tira vantagem dos sinais de diversidade portando asmesmas informações porém percorrendo diferentes percursosde propagação ou transmitidos por diferentes transmissoresestá descrito em detalhes na Patente U.S. N- 5.109.390,intitulada "Diversity Receiver in a CDMA Cellular TelephoneSystem", em nome da Requerente da presente invenção e aquiincorporada por referência.
0 repasse suave ("soft handoff") é um método peloqual uma estação móvel movendo-se de uma célula para outrarecebe informações provenientes das estações base queservem as duas ou mais células da área limítrofe enquanto aestação móvel estiver localizada próximo aos limites. Ossinais que são enviados pelas estações base são combinadosno receptor da estação móvel pelo método de combinação dediversidades acima mencionado. Um método e sistema paraprover repasse suave em um sistema de comunicação CDMA, emque uma pluralidade de estações base está em comunicaçãocom uma estação móvel nos, ou próximo aos, limites dascélulas são descritos na Patente U.S. N2 5.101.501,intitulada "Method and System for Providing a Soft Handoffin a CDMA Cellular Telephone System" e Patente U.S. N-5.267.261, intitulada "Mobile Station Assisted Soft Handoffin a CDMA Cellular Communication System", ambas em nome daRequerente da presente invenção e aqui incorporadas porreferência. 0 repasse duro ("hard handoff") ocorre, emcontraste ao repasse suave, onde uma estação móvel passandode uma célula para outra é abandonada pela célula que estásendo deixada antes de ser captada pela célula que estásendo adentrada.
0 uso da mesma freqüência em todas as células e ouso do repasse suave resulta em alta capacidade do sistemaCDMA. 0 reuso da mesma freqüência na célula vizinha causamudanças bem rápidas na relação sinal/ruido de link diretopróximo aos limites da célula. Isto se deve ao fato de quea célula sendo recebida pela estação móvel pode desvanecer("fade") e a célula vizinha aumentar (anti-desvanescer) empotência.
Geralmente, quando a estação móvel está recebendoduas células, a densidade de energia do canal de tráfegorecebido por chip de espalhamento por ruido espectral totalpara o sinal transmitido pela célula 1 é dada pela equação(1) abaixo:
<formula>formula see original document page 4</formula>
Ea densidade de energia do canal de tráfego recebido porchip de espalhamento por ruido espectral total para o sinaltransmitido pela célula 2 é dada pela equação (2) abaixo:
<formula>formula see original document page 4</formula>
em que, nas equações (1) e (2) :
I0. é o ruido térmico total;^^^^ são as frações de potência de canal detráfego transmitidas pela célula 1 e célula 2,respectivamente; e
^^^^ são as frações de potência de canal detráfego recebidas na estação móvel da célula 1 e da célula 2 respectivamente.
Consideremos Ioc como sendo pequena em relação a^^^^ Quando a célula 1 se desvanece em relação àcélula 2 Iorl se torna pequeno em relação a Ior2 (a razãose torna maior) . Portanto ^^^^ se torna pequena. Casoa estação móvel não esteja em repasse suave então essamudança na relação sinal/ruido pode causar problemas. Noentanto, se a estação móvel estiver em repasse suave com acélula vizinha, então a mudança na relação sinal/ruido nãoconstitui um problema pois a estação móvel está realizandoa combinação de diversidades dos canais de tráfego direto apartir de ambas as células. A medida que o primeiro
E percurso dado por ^^^^ se torna menor, o segundo percursodado por ^^^^ se torna maior. Dessa forma, o desvanecimentode uma célula aumenta a relação sinal/ruido da outracélula.
O "paging" é um método de enviar informações parauma estação móvel indicando o inicio de serviço móvelterminado ou para receber uma indicação de novasinformações de "overhead". Um método para iniciar umachamada iniciada por estação base está descrito em detalhesna Patente U.S. N- 5.392.287, intitulada "APPARATUS ANDMETHOD FOR REDUCING POWER CONSUMPTION IN A MOBILECOMMUNICATIONS RECEIVER" e no Pedido Co-pendente de PatenteU.S. N2 de Série 08/206.701, depositado em 7 de março de1994, o qual é uma continuação do Pedido de Patente U.S. N-de Série 5.392.287, ambos em nome da Requerente da presenteinvenção e aqui incorporados por referência. A presenteinvenção é igualmente aplicável a chamadas iniciadas porestações móveis, cujo método é descrito em detalhes noPedido Co-pendente de Patente U.S. N- de Série 08/219.867,depositado em 18 de janeiro de 1996, em nome da Requerenteda presente invenção e aqui incorporado por referência.
Em um sistema de "paging" particionado, umaestação móvel monitora o canal de "paging" por um curtointervalo de tempo predeterminado e a seguir não monitora ocanal de "paging" novamente até o próximo intervalo detempo predeterminado. Na IS-95-A tal método de monitorarperiodicamente o canal de "paging" é chamado de modoparticionado e a estação móvel pode monitorar o canal dechamada durante 80 ms a cada 1,28 segundos. O período entreos intervalos de monitoramento pode ser tornado mais longoconforme o desejo do usuário. Antes de cada partição detempo pré-designada, em que uma estação móvel pode seralertada, a estação móvel "acorda" (se torna ativa) e re-sincroniza ou melhora a sua sincronização com a estaçãobase. A estação móvel a seguir monitora alertas ("pages")ou outras mensagens na partição. Após um certo intervalo, aestação móvel pode se tornar inativa e não monitorar ocanal de "paging" até imediatamente antes da próximapartição atribuída.
Antes do momento em que uma estação móvel estáativamente comunicando informações de tráfego com o sistemade comunicação móvel e após o momento em que a estaçãomóvel conseguiu sincronização de temporização com o sistemade comunicação, a estação móvel está em um estado referidocomo o estado inativo. No estado inativo, a estação móvelpode receber mensagens, receber uma chamada entrante,iniciar uma chamada, iniciar registro, ou iniciartransmissão de mensagem. Quando no estado inativo deestação móvel, a IS-95-A permite que a estação móvelrealize um repasse inativo em qualquer momento que não ointervalo em que a estação móvel é exigida a monitorar apartição a ela atribuída.
No entanto, quando a estação móvel origina umachamada ou recebe um alerta, a estação móvel entra noestado de acesso ao sistema para enviar uma mensagem deorigem ou uma mensagem de resposta ao alerta. Enquanto noestado de acesso ao sistema, uma estação móvel IS-95-A nãoopera no modo particionado. Isto é denominado operação nãoparticionada. Especificamente, a estação móvel monitoracontinuamente o canal de "paging" até ser direcionada pelaestação base para um estado diferente ou ocorrer umacondição de erro permitindo que a estação móvel deixe oestado de acesso ao sistema. A modalidade exemplar serádescrita no contexto da operação de origem e mensagem deorigem, porém os conceitos se aplicam diretamente aoprocesso de chamada terminado em móvel e à mensagem deresposta ao alerta. Após a estação móvel enviar a mensagemde origem e receber uma confirmação, a estação móvelaguarda uma mensagem de atribuição de canal, que indicaquais as comunicações de tráfego de canal provenientes daestação base para a estação móvel serão conduzidas.
Quando da recepção da mensagem de atribuição decanal, a estação móvel sintoniza o canal de tráfegoalocado, recebe informações no canal de tráfego direto ecomeça a transmitir no canal de tráfego reverso. 0 canal detráfego direto é o canal através do qual as informações daestação base para a estação móvel são enviadas e o canal detráfego reverso é o canal de tráfego através do qual asinformações da estação móvel para a estação base sãoenviadas.
O intervalo entre o momento em que a estaçãomóvel envia a mensagem de origem e o momento em que aestação móvel recebe a mensagem de atribuição de canaldepende da implementação do vendedor de infraestruturaindividual. Ele pode variar de menos de meio segundo avários segundos. Até o momento em que a estação móvelrecebe a mensagem de atribuição de canal, a estação móvelestá no estado de acesso ao sistema.
0 canal de "paging" tipicamente não suportarepasse suave. Dessa forma, ocorrem os problemas dedesvanecimento acima descritos. Eles são tipicamenteneutralizados fazendo-se a potência irradiada do canal de"paging" mais elevada que o canal de tráfego. Uma vez queum canal de "paging" pode manipular a origem e término dechamadas de muitos canais de tráfego, a perda de capacidadepor tal potência mais elevada é mínima. Para suportar orepasse suave no canal de "paging", o sistema teriaessencialmente que enviar as mesmas informações através docanal de "paging" em todas as células, dessa formareduzindo drasticamente a capacidade total do canal de"paging".
Enquanto no estado inativo, a estação móvel poderealizar repasses. Tipicamente, a estação móvel realiza umrepasse sempre que o nível do sinal recebido a partir deuma célula fica suficientemente acima do de outra célula.
Tal repasse inativo é tipicamente feito antes que a estaçãomóvel comece a monitorar a partição. No entanto, podemocorrer casos em que a estação móvel é incapaz de escolhera célula correta antes que a partição comece e a estaçãomóvel deve continuar a monitorar a célula existente.Enquanto no estado de acesso ao sistema, não se permite àestação móvel realizar repasses inativos.
No entanto, quando a estação móvel está no estadode acesso ao sistema, podem ocorrer casos em que a mudançada relação sinal/ruído —1 ocorre tão rapidamente que ataxa de erro de mensagens fica tão elevada que a estaçãomóvel não pode receber corretamente as mensagens desinalização enviadas através do canal de "paging". Comoresultado, a estação móvel pode não receber a mensagem deatribuição de canal. Isto significa que a origem da chamadanão foi bem sucedida. A IS-95-A permite que a estação móveldeixe o estado de acesso ao sistema e retorne ao estadoinativo de estação móvel caso ela não tenha recebidoquaisquer mensagens de canal de "paging" por um segundo.Isto significa que a estação móvel não recebe a mensagem deatribuição de canal e a origem de chamada não foi bemsucedida.
Um problema similar ocorre quando a estação móvelé inicialmente atribuída ao canal de tráfego. A IS-95-Apermite que apenas uma estação base seja atribuída àestação móvel. Caso outra célula esteja forte ou se tornemais forte, a estação móvel pode não ser capaz de receber ocanal de tráfego direto com sucesso. Como resultado achamada pode "cair". 0 problema é que a estação móvel éatribuída a um canal de tráfego com um único membro deconjunto ativo e não está em repasse suave.
De acordo com a IS-95-A, para que a estação móvelentre em repasse suave devem ocorrer as seguintes etapas.Em primeiro lugar, a estação móvel detecta que o piloto deoutra estação base está acima de um valor limite de energiapredeterminado. Segundo, a estação móvel envia uma mensagemde medição de intensidade do piloto. E terceiro, ainfraestrutura estabelece o repasse e a infraestruturaenvia a mensagem de direcionamento de repasse para aestação móvel. Dependendo das circunstâncias e daimplementação, isto pode tomar entre algumas centenas demilisegundos e consideravelmente mais que um segundo.
Dessa forma, o repasse suave é geralmentesuportado em sistemas IS-95-A. Entretanto, o repasse suavenão é suportado quando a estação móvel está no estado deacesso ao sistema. Existe portanto uma demanda por umsistema que permita repasse suave enquanto a estação móvelestiver no estado de acesso ao sistema para prover maiorconfiabilidade no processo de acesso ao sistema e outrosbenefícios.
III. Resumo da Invenção
A presente invenção descreve diversasmodificações que podem aperfeiçoar a operação através doscanais de "paging" e acesso. A primeira característica dapresente invenção é a de que ela permite repasses enquantoa estação móvel está no estado de acesso ao sistema. Istopermite que a estação móvel receba uma estação base cujarelação sinal/ruído seja elevada, de forma a que a taxa deerro de mensagem seja baixa. Isto evita a queda deestabelecimentos de chamadas devido à incapacidade derecepção do canal de "paging". Ao permitir o repasse, aestação base precisa enviar a mensagem de atribuição decanal através do canal de "paging" via uma pluralidade deestações base.
Uma segunda característica da presente invenção éa de que ela permite que a inf raestrutura saiba quaisestações base devem enviar a mensagem de atribuição decanal para a estação móvel. Ademais, isto assegura que aestação móvel será capaz de sofrer repasse para uma estaçãobase diferente e que terá um canal de tráfego a ela alocadoatravés da nova estação base sem retardo.
Uma terceira característica da presente invençãoé a de que ela permite que a infraestrutura saiba quais asestações base que devem estar no conjunto ativo da estaçãomóvel antes que a estação móvel seja atribuída ao canal detráfego. 0 conjunto ativo é um conjunto de estações baseque estão provendo os sinais mais fortes para a estaçãomóvel em um dado momento. Isto permite que a infraestruturadetermine, antes que a estação móvel seja atribuída aocanal de tráfego, se existem recursos suficientes paracolocar a estação móvel em repasse suave. Isto é útil poisuma estação móvel próxima aos limites de células podeimediatamente requerer seu posicionamento em repasse suaveapós ser atribuída ao canal de tráfego. Ademais, issominimiza as quedas de chamadas devido às rápidas mudançasna relação sinal/ruído acima mencionadas.
Adicionalmente, em conjunto com a terceiracaracterística da presente invenção, ocorre a inclusão demúltiplos membros no conjunto ativo na mensagem deatribuição de canal, permitindo que a estação móvel sejaatribuída a um canal de tráfego em um estado de repassesuave.
Finalmente, as características apresentadas acimapropiciam especial utilidade na operação de acesso emprioridade e alocação de canal (PACA), o que propicia aosusuários o ganho de acesso a recursos de comunicaçãolimitados de acordo com prioridades de usuários designadas.
Apesar da invenção ser descrita em termos de umsistema CDMA, a invenção pode ser aplicada a quaisquersistemas de comunicação celulares ou por satélites.
IV. Breve Descrição dos Desenhos
As características, objetivos e vantagens dapresente invenção ficarão mais claros através da descriçãodetalhada apresentada a seguir, quando tomada em conjuntocom os desenhos, nos quais referências numéricas similaresidentificam itens correspondentes e nos quais:
A Figura 1 é um diagrama de blocos de uma estaçãomóvel em comunicação com uma estação base de um grupo deestações base;
A Figura 2 mostra um layout de célulascorrespondendo a estações base; e
A Figura 3 mostra o EcZl0 piloto para uma estaçãomóvel que se movimenta entre duas estações base.V. Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas
Fazendo referência à Figura 1, ao ser ligada, aestação móvel 2 entra no subestado de determinação desistema. Um processador de determinação de sistema (nãomostrado) seleciona um sistema através do qual realizar umatentativa de aquisição e provê as informações necessáriassobre freqüências para o receptor (RCVR) 8. Apesar de nãoser apresentado separadamente, o processador dedeterminação de sistema poderia ser implementado nointerior do processador de controle 18. O processador decontrole 18 pode ser implementado em um microprocessador oumicrocontrolador operando sob um controle de programaarmazenado em memória.
Na modalidade exemplar, após ter selecionado umsistema para a determinação de sistema, a estação móvel 2passa ao sub-estado de aquisição de piloto no qual elatenta demodular um sinal piloto com base nos parâmetros deaquisição recuperados no sub-estado de determinação desistema.
Na modalidade exemplar, a estação móvel 2 tentaadquirir um sinal piloto CDMA de acordo com os parâmetrosde aquisição. Os sinais (caso presentes) são recebidos naantena 4 e passados através do duplexador 6 para o receptor8. 0 receptor 8 converte descendentemente, amplifica osinal recebido, converte o sinal analógico para umarepresentação digital e passa o sinal para o buscador 10. Obuscador 10 tenta adquirir um sinal piloto ao testardeslocamentos ("offsets") de PN. Um deslocamento de PN étestado demodulando-se o sinal de acordo com a hipótese dedeslocamento de PN e medindo-se a energia de sinal do sinaldemodulado. 0 projeto e implementação de hardwarebuscadores para aquisição CDMA são conhecidos pelostécnicos na área e estão descritos em detalhes na PatenteU.S. N2 5.109.390 acima mencionada.Quando o buscador 10 detecta um sinal piloto comenergia acima de um valor limite predeterminado, a estaçãomóvel 2 entra no sub-estado de aquisição de canal "Sync" etenta a aquisição do canal "Sync". Tipicamente, o canal"Sync" tal como transmitido por "broadcast" pelas estaçõesbase inclui informações básicas do sistema tais como aidentificação do sistema (SID) e a identificação da rede(NID), porém, mais importante, provê informações detemporização para a estação móvel 2. A estação móvel 2ajusta sua temporização de acordo com as informações docanal "Sync" e a seguir entra no estado inativo de estaçãomóvel.
Quando da aquisição bem sucedida do canal "Sync",a estação móvel 2 começa a monitorar o canal de "paging" deacordo com um formato de "paging" predeterminado. A estaçãomóvel 2 demodula um sinal com base em uma seqüência Walshpredeterminada que é reservada para transmissões no canalde "paging". Como exemplo, supõe-se que o sinal piloto quefoi adquirido foi transmitido pela estação base 26a, aseguir a estação móvel 2 monitora o canal de "paging" deacordo com as informações de temporização providas pelocanal "Sync" e usando uma seqüência Walsh predeterminada. Aestação base 26a transmite intermitentemente informações de"overhead" através do canal de "paging".
Na modalidade exemplar, as informações de"overhead" incluem uma listagem, conhecida como a listagemde vizinhos. Na IS-95-A tal listagem é provida à estaçãomóvel 2 pelas estações base 26a a 26n na Mensagem deListagem de Vizinhos. Tal listagem é aqui referida comoNGHBR_LIST_BASE. A NGHBR_LIST_BASE é uma listagem deestações base nas vizinhanças da estação base 26a que podemprover sinais fortes para a estação móvel 2 e sendoportanto candidatas para o repasse inativo. Na modalidadeexemplar as estações base 26a a 26k na Figura 1correspondem respectivamente às células 36a a 36k na Figura2. Dessa forma, a estação base 26a propicia cobertura paraa célula 36a.
Fazendo referência à Figura 1, na modalidadeexemplar as estações base 26b a 26k estão naNGHBR_LIST_BASE transmitida à estação móvel 2. Deve sernotado que a presente invenção é igualmente aplicável aocaso em que algumas dentre as estações base na listagem devizinhos não sejam controladas pelo mesmo controlador deestações base (BSC) 32. O controlador de estação base 32 éresponsável por prover informações entre as estações base26a a 26o, para prover seletivamente informações a partirde uma central de comutação telefônica principal (MTSO)(não mostrada) para as estações base 26a a 26o e paraprover às estações base 26a a 26o mensagens geradasinternamente.
Caso o sinal piloto adquirido tenha sidotransmitido pela estação base 26a após receber asinformações de "overhead", a estação móvel 2 pode seregistrar junto à estação base 26a transmitindo seu númerode identificação de móvel (MIN) para a estação base 26a. Aestação móvel 2 a seguir entra no estado inativo e monitoraseu canal de "paging" alocado no modo de "paging"particionado após o registro bem sucedido junto a estaçãobase 26a. Caso o registro não seja realizado, a estaçãomóvel também entra no estado inativo e monitora, no modo de"paging" particionado, seu canal de "paging" alocado que étransmitido pela estação base 26a.
No modo de "paging" particionado, a estação base26a transmite quaisquer informações de "paging" ousinalização direcionadas à estação móvel 2 em intervalos detempo predeterminados chamados partições de tempo. Namodalidade exemplar, as partições de tempo e o canal de"paging" são determinados de acordo com uma função de"hashing" do número de identificação móvel (MIN) que,quando do registro, é conhecido pela estação base 26a eestação móvel 2.
Na presente invenção, a estação base 26atransmite para a estação móvel 2 uma listagem de estaçõesbase com as quais a estação móvel 2 pode realizar o repasseinativo enquanto estiver no estado de acesso ao sistema.Tal listagem é aqui referida como LIST_BASE. As estaçõesbase na LIST_BASE constituem tipicamente um subconjunto dasestações base na NGHBR_LIST_BASE e usariam tipicamente omesmo controlador de estação base (BSC). Assim, por exemplona Figura 1, a NGHBR_LIST_BASE pode consistir de todas asestações base 26b a 26k, porém a LIST_BASE pode consistirdo subconjunto de estações base 26b, 26c (não mostrado) ,26g (não mostrado) e 26h (não mostrado).
A descrição que se segue é apresentada em termosde uma origem de chamada e os comentários são referentes àmensagem de origem. Os mesmos procedimentos se aplicam paraa finalização de chamada, com a mensagem de resposta aoalerta substituída pela mensagem de origem.
Quando a estação móvel 2 origina uma chamada, ogerador de mensagens 2 0 gera uma mensagem de origem etransmite tal mensagem no canal de acesso. O gerador demensagens 20 pode ser implementado em um microprocessadorprogramando para realizar as funções descritas. Apesar deilustrado na forma de um elemento separado, o gerador demensagens 20 poderia ser implementado no interior doprocessador de controle 18. Tal mensagem é recebida edemodulada pela estação base 26a que a estação móvel estáatualmente monitorando. Em resposta ao recebimento damensagem de origem, cada uma das estações base na LIST_BASE26a a 26i transmite uma mensagem de atribuição de canalindicando um canal de tráfego através do qual serãoconduzidas as comunicação. Deve ser notado que,tipicamente, o canal "Walsh" usado para a comunicação comuma primeira estação base na LIST_BASE não será o mesmocanal Walsh usado para a comunicação com uma segundaestação base na LIST_BASE. Devido ao fato de que umapluralidade de estações base estão enviando a mensagem deatribuição de canal, a estação móvel 2 fica livre pararealizar um repasse inativo enquanto estiver no estado deacesso ao sistema e após enviar a mensagem de origem paraqualquer estação base que esteja na LIST_BASE e ficandoainda capaz de receber a mensagem de atribuição de canal.
Em uma modalidade alternativa, a estação móvel 2envia a mensagem de origem à estação base 26a e a seguiraguarda uma confirmação da mensagem de origem. Até que aestação móvel receba a confirmação, a estação móvel nãopode realizar um repasse. No entanto, após ter recebido aconfirmação, a estação móvel fica livre para realizar umrepasse inativo para qualquer estação base na LIST_BASE.
Em outra modalidade alternativa, a estação móvel2 envia a mensagem de origem utilizando os procedimentosdescritos na IS-95-A tal como descrito em detalhes noPedido Co-pendente de Patente U.S. N2 de Série 08/412.648,intitulado "RANDOM ACCESS CHANNEL", depositado em 12 demarço de 1994, em nome da Requerente da presente invenção eaqui incorporado por referência. Caso uma confirmação nãoseja recebida proveniente da estação base 26a dentro de umperíodo predeterminado de tempo de espera, a estação móvelaumenta sua potência de transmissão e tenta novamenteenviar a mensagem. Caso a estação móvel 2 seja incapaz dereceber uma confirmação proveniente da estação base 26aapós um certo número de tentativas e outra estação base,por exemplo a estação base 26b, seja mais forte, permite-seque a estação móvel 2 realize um repasse inativo para aestação base 26b e reinicie a transmissão da mensagem deorigem.
Em uma modalidade, cada uma das estações base emLIST_BASE transmite uma mensagem de atribuição de canalapenas indicando um canal de tráfego para comunicação comaquela estação base específica. Em uma modalidadealternativa, cada uma das estações base 26a a 26i naLIST_BASE transmite uma mensagem de atribuição de canalidêntica que indica não somente o canal de tráfego a serusado para comunicação com aquela estação base específicamas também indicando o canal de tráfego a ser usado paracomunicação com todas as estações base na LIST_BASE. Istoiria requerer que as estações base 26a a 26i na LIST_BASEcomuniquem os canais de tráfego disponíveis através docontrolador de estação base 32. Ao prover mensagens deatribuição de canal a partir de uma pluralidade de estaçõesbase, a taxa de sucesso do processo de atribuição de canalé grandemente aumentada.
0 processo acima permite que a infraestruturaestabeleça o repasse suave e inclua mais que um membro doconjunto ativo na mensagem de atribuição de canal. Em lugarde se comunicar primeiro com uma estação base e a seguirpassar ao repasse suave, fica portanto possível para aestação móvel 2 entrar imediatamente em um estado derepasse suave e imediatamente receber comunicação detráfego proveniente de duas ou mais estações base. Istoacelera o processo de colocar a estação móvel 2 em repassesuave, o que melhora o desempenho do sistema e minimiza asquedas de chamadas devido a uma baixa relação sinal/ruídodo canal de tráfego direto.
Em uma modalidade desse processo, a estação baseestabelece repasse suave com todas as estações base emLIST_BASE. Em uma modalidade alternativa desse processo, aestação base estabelece repasse suave com um subconjunto deestações base em LIST_BASE e envia as informações namensagem de atribuição de canal necessárias para que aestação móvel 2 entre em repasse suave. Tais informaçõesincluem as identidades desse subconjunto de estações base.Na IS-95-A o deslocamento de PN do piloto identifica aestação base.As mensagens de "paging" enviadas pelas estaçõesbase 26a a 26i são recebidas na antena 4 da estação móvel2. A mensagem recebida é a seguir provida através doduplexador 6 para o receptor 8, onde o sinal recebido éconvertido descendentemente e amplificado. As mensagensconvertidas descendentemente são providas aos demoduladores12a a 12j que demodulam as mensagens recebidas. 0processador de controle 18, de acordo com as informaçõesprovenientes do buscador 10, seleciona o canal ou canais de"paging" em que a estação móvel 2 irá demodular os dados decanal de "paging" entrantes. Em uma modalidade, osdemoduladores 12a a 12j monitoram somente uma estação base.
O buscador 10 em conjunto com o processador decontrole 18 determina que outra estação base é melhor. Aseguir o processador de controle 18 faz com que osdemoduladores comecem a demodular o sinal recebido a partirdas outras estações base. Como a estação móvel 2 iráreceber uma mensagem de atribuição proveniente de mais deuma estação base, a estação móvel 2 está livre pararealizar um repasse inativo enquanto estiver no estado deacesso ao sistema. Em outra modalidade, a estação móvel 2monitora todas as es tações base em LIST BASE e demodula ossinais identificados em LIST_BASE.
Em uma modalidade preferida, a LIST_BASE não éprovida separadamente da mensagem de listagem de vizinhos,mas sim é provida uma indicação sobre quais membros dalistagem de vizinhos (NGHBR_LIST_BASE) são membros daLIST_BASE juntamente com a Mensagem de Listagem deVizinhos. Na modalidade exemplar, um dos valores reservadosna mensagem de "overhead" é usado para indicar quais dossistemas especificados na Mensagem de Listagem de Vizinhosestão na LIST_BASE. Na modalidade exemplar de uma estaçãobase IS-95-A, os valores reservados na mensagem de"overhead" usados para especificar os membros da LIST BASEsão valores de NGHBR_CONFIG na Mensagem de Listagem deVizinhos.
Na modalidade exemplar, a Mensagem de Listagem deVizinhos IS-95-A inclui os deslocamentos de PN dos pilotospara as estações base na NGHBR_LIST_BASE e uma indicaçãosobre quais estações base na Mensagem de Listagem deVizinhos estão na LIST_BASE. A seqüência PN do piloto paraa estação base atual é transmitida para prover umareferência para a estação móvel 2 a qual ela pode usar paraidentificar os deslocamentos de PN das outras estaçõesbase.
Como foi acima descrito, todas as estações basena LIST_BASE devem enviar mensagens de atribuição de canalpara a estação móvel 2. Embora isso permitisse que aestação móvel 2 sofresse um repasse e portanto aumentasse ataxa de sucesso do processo de atribuição de canais, issorequer capacidade adicional de canal de "paging" para todosos estabelecimentos de chamadas.
Uma modificação de tal procedimento que reduziriao impacto à capacidade do canal de "paging" é fazer com quea estação móvel 2 envie uma listagem de pilotos que estãoacima de um limite de potência predeterminado. Tal listagemé aqui referida como LIST_MOBILE. Em uma modalidade, obuscador 10 demodula os sinais piloto com uma preferênciapara os deslocamentos de PN das estações base na LIST_BASEseguidos pelos deslocamentos de PN das estações base naNGHBR_LIST_BASE e a seguir de acordo com os deslocamentosde PN restantes. Um método para prover uma priorização debusca otimizada está descrito na Patente U.S. N2 5.267.261acima mencionada.
Na modalidade exemplar, o buscador 10 demodula ossinais recebidos de acordo com um deslocamento de PN depiloto e mede a energia do piloto demodulado. Os valores deenergia são providos ao processador de controle 18. Oprocessador de controle 18 compara a energia do sinaldemodulado com um valor limite e compila uma listagem dedeslocamentos de PN que estão acima desse limite. Tallistagem é referida como a LIST_MOBILE. Uma vez que aLIST_MOBILE tenha sido compilada ela é transmitida no canalde acesso e é recebida pela estação base 26a que a estaçãomóvel 2 está monitorando. Na modalidade exemplar, aLIST_MOBILE é incluída na mensagem de origem.
Em outra modalidade, a LIST_MOBILE é recebida pormais de uma dentre as estações base 26a a 26o. ALIST_M0BILE é provida ao controlador de estação base 32. Namodalidade preferida, o limite usado pela estação móvel 2para determinar se inclui ou não uma estação base naLIST_M0BILE é enviado como parte das mensagens de"overhead" pelas estações base 26a a 26o. Na modalidadepreferida, tal limite poderia ser o valor T_ADD enviado naMensagem de Parâmetros do Sistema IS-95-A. Tal valor T_ADDé atualmente usado pelas estações móveis IS-95-A paradeterminar o envio ou não da Mensagem de Medição daIntensidade do Piloto em IS-95-A no canal de tráfego para aestação base indicando que a estação móvel detectou umpiloto superando o T_ADD.
A Figura 3 ilustra o Ec/I0 para o canal piloto emIS-95-A transmitido por "broadcast" pelas estações base 26ae 2 6b a medida que a estação móvel 2 se move para longe daestação base 26a em direção à estação base 26b. Quando aestação móvel 2 está completamente dentro da área decobertura da estação base 26a, como indicado pela região38, o canal piloto da estação base 26a está abaixo do nívelT_ADD. De forma similar, quando a estação móvel 2 estácompletamente dentro da área de cobertura da estação base26b, tal como indicado pela região 41, o canal piloto daestação base 26a está abaixo do nível T_ADD. Quando aestação móvel 2 está na região 38, ela não reporta, namensagem de origem, a estação base 26b. De forma similar,quando a estação móvel 2 está na região 41, ela nãoreporta, na mensagem de origem, a estação base 26a.
Quando a estação móvel 2 está na região 39, oEcZl0 piloto para a estação base 26b está acima de T_ADD ea estação móvel 26b reporta na mensagem de origem. De formasimilar, quando a estação móvel 2 está na região 40, oEcZl0 piloto para a estação base 26a está acima de T_ADD ea estação móvel 26a reporta na mensagem de origem. Amodalidade preferida utiliza EcZl0 tal como dado em IS-95-Apara tais medidas; no entanto, medidas alternativas deintensidade de sinal ou relação sinal/ruido que são bemconhecidas pelos técnicos na área são também igualmenteaplicáveis.
Na modalidade preferida, a estação móvel 2poderia realizar um repasse inativo somente para aquelasestações base em ambas LIST_MOBILE e LIST_BASE. Chama-se osconjuntos de estações bases em ambas as listas deLIST_BOTH. Isto apresenta duas vantagens. Primeiro, ainfraestrutura necessita apenas enviar a mensagem deatribuição de canal naquelas estações base identificadaspela estação móvel como possíveis candidatas para umrepasse inativo e para as quais a estação móvel pode serrepassada. Este é o conjunto de estações base que é dado emLIST_BOTH. Isto irá reduzir de forma significativa asmensagens adicionais que são requeridas. Segundo, aLIST_MOBILE provê uma listagem de pilotos acima de T_ADDpara o controlador de estação base 32, o que permite àinfraestrutura identificar quais estações base devem sermembros do conjunto ativo da estação móvel. Dessa forma,caso o controlador de estação base 32 deseje estabelecer umrepasse suave quando a estação móvel for atribuída para umcanal de tráfego, ele necessita apenas estabelecer orepasse suave com aquelas estações base em LIST_MOBILE.
Em uma modalidade alternativa, a estação móvel 2envia para a estação base em sua mensagem de origem aquelasestações base em LIST_BOTH. Isto reduz a quantidade deinformações que devem ser enviadas a partir da estaçãomóvel 2.
Ademais, isso permite que a infraestruturaestabeleça repasse suave e inclua mais de um membro doConjunto Ativo na Mensagem de Atribuição de Canal. AMensagem de Atribuição de Canal incluiria os deslocamentosde PN de pilotos das estações base que estão no ConjuntoAtivo. É possível para a estação móvel 2 entrarimediatamente em um estado de repasse suave e imediatamentereceber comunicação de tráfego proveniente de duas ou maisestações base, em lugar de primeiro se comunicar com umaestação base e depois passar ao repasse suave que pode nãoser possível devido a limitações de capacidade ou outras.
Como exemplo, se a estação móvel 2 estiver nacélula 36a próximo ao limite com a célula 36b nalocalização 37, tal como mostrado na Figura 2, então aLIST_MOBILE irá identificar os deslocamentos de PN depiloto da estação base 26b. A mensagem de atribuição decanal que será transmitida por ambas as estações base 26a e26b irá identificar um canal de tráfego para uso pelaestação móvel 2 para comunicações dedicadas entre asestações base 26a e 26b e a estação móvel 2. Pelo menos umdentre os demoduladores 12a a 12j estará sintonizado parareceber informações de canal de tráfego provenientes dasestações base 26a e outro dentre os moduladores 12a a 12jestará sintonizado para receber informações de canal detráfego provenientes das estação base 26b. Uma pluralidadede demoduladores 12a a 12j começará a demodular os sinaisde canal de tráfego transmitidos pelas estações base 26a e26b. Os sinais demodulados serão providos para o combinadorde diversidades 34 que combina os sinais recebidos parapropiciar uma melhor estimativa dos dados transmitidos.
Existem diversos outros itens que são importantespara a presente invenção. O primeiro é o de que a estaçãomóvel 2 não pode realizar o repasse inativo até que elareceba a confirmação para uma mensagem transmitida ou otempo de espera para receber a confirmação tenha expirado.Isto permite que a estação móvel 2 receba a confirmação asuas tentativas ao canal de acesso. Isso permite também quea estação base 26a para a qual a estação móvel estáenviando suas tentativas ao canal de acesso gere aconfirmação ao invés da confirmação ser gerada pelocontrolador de estação base 32. Isto possui a vantagem dereduzir o retardo, dessa forma tornando mais rápido oprocesso de estabelecimento da chamada. Além disso, caso aestação móvel 2 esteja no estado de acesso ao sistema e nãorealize um repasse inativo após o tempo de espera paraconfirmação ter expirado, a estação móvel 2 deve reiniciaros procedimentos de transmissão de tentativa ao canal. Deacesso. Isto seria o mesmo que a estação móvel 2 transmitiruma nova mensagem de origem.
Em uma modalidade alternativa a estação móvel 2pode realizar o repasse inativo para as estações base naLIST_BASE antes de receber a confirmação. No entanto, istosignifica que todas as estações base na LIST_BASE teriamque enviar a confirmação e portanto o controlador deestação base 32 deveria ser envolvido na geração dasconfirmações. Em uma modificação de tal modalidadealternativa, a estação móvel 2 pode realizar o repasseinativo para as estações base em LIST_MOBILE antes dereceber a confirmação. De forma similar, isto significa quetodas as estações base na LIST_MOBILE teriam que enviar aconfirmação e portanto o controlador de estação base 32deveria ser envolvido na geração das confirmações.
Em uma modalidade preferida, a presente invençãoprovê para a contingência de que a mensagem de atribuiçãode canal foi transmitida pela estação base 26a, porém semser recebida pela estação móvel 2. A estação base 26a podeter recebido a Mensagem de Origem, proveniente da estaçãomóvel 2, porém a estação móvel 2 pode não ter recebido amensagem de atribuição de canal confirmando o recebimentoda Mensagem de Origem proveniente da estação base 26a.Mesmo na ausência de recepção da mensagem de confirmação, aestação móvel 2 pode realizar o repasse inativo para, porexemplo, a estação base 26b.
A estação base 26b pode estar enviando a Mensagemde Atribuição de Canal para a estação móvel 2, enquanto aestação móvel 2 está retransmitindo a Mensagem de Origem.Na modalidade exemplar, quando uma mensagem de confirmaçãoé enviada, uma indicação de qual mensagem está sendoconfirmada a acompanha. A estação móvel 2 ignora a Mensagemde Atribuição de Canal a menos que o indicador correspondaà Mensagem de Origem mais recentemente enviada . A presenteinvenção apresenta diversas formas para corrigir talproblema. Uma óbvia dentre elas é levar a estação base 26ba usar o mesmo indicador de confirmação que estava naMensagem de Origem recebida pela estação base 26a. Istopode ser feito passando-se os valores indicadores deconfirmação da estação base 26a para a estação base 26batravés do controlador de estação base 32. Em umamodalidade alternativa, a estação móvel 2 pode parar atransmissão de uma tentativa de acesso caso ela receba aMensagem de Atribuição de Canal e sintonize o canalespecificado pela Mensagem de Atribuição de Canal.
Em uma modalidade aperfeiçoada, as configuraçõesdo canal de "paging" de todas as estações base com as quaisa estação móvel 2 pode realizar repasse (estações base naLIST_BASE) são as mesmas. As estações base que não suportama tal capacidade não seriam incluídas na LIST_BASE.
O esquema acima pode também ser usado parasuportar o Acesso em Prioridade e Alocação de Canal (PACA).A característica PACA é bem conhecida pelos técnicos naárea e está descrita em detalhes em "TIA/EIA/IS-53-ACellular Features Description". Quando o PACA é invocado, àestação móvel 2 é dada prioridade em relação a outrasestações móveis para a obtenção de um Canal de Tráfegoquando um Canal de Tráfego não estiver disponível.Especificamente, a estação móvel 2 envia uma Mensagem deOrigem contendo o código da característica PACA e o númerodiscado. Caso um Canal de Tráfego esteja imediatamentedisponível, a estação móvel 2 é atribuída ao Canal deTráfego. Caso um Canal de Tráfego não esteja disponívelimediatamente e a estação móvel 2 seja autorizada a usar oPACA, a estação base monitorando a estação móvel 2, digamosa estação base 26a, coloca a solicitação da estação móvel 2em uma fila PACA. Alternativamente, tal fila PACA pode sergerenciada pelo controlador de estação base 32. A posiçãona fila depende da prioridade da solicitação PACA e daidade da solicitação. Quando um Canal de Tráfego ficadisponível, a solicitação do primeiro da fila PACA éatribuída ao Canal de Tráfego.
Quando a solicitação da estação móvel 2 estiverem uma fila PACA, podem ser periodicamente enviadasmensagens à estação móvel 2 informando o usuário da estaçãomóvel 2 quanto ao estado da fila. Um problema com o PACA éo de que a inf raestrutura deve conhecer a célula que aestação móvel 2 está utilizando no momento de modo adeterminar se o canal está livre. Com a maioria dossistemas isto implica em que a estação móvel 2 deve seregistrar ou reenviar a Mensagem de Origem toda vez que aestação móvel 2 realiza um repasse inativo. Devido ànatureza abrupta das transições entre as estações baseCDMA, a estação móvel 2 pode se registrar ou reenviar aMensagem de Origem várias vezes ao cruzar os limites entreas estações base. Uma segunda consideração com o CDMA é ade que a estação móvel 2 pode necessitar ser colocada emrepasse suave logo após ter sido atribuída a um Canal deTráfego. A menos que estejam disponíveis recursos emmúltiplas estações base para suportar a chamada, aatribuição pode não ser bem sucedida.
Com a Mensagem de Origem modificada acimadescrita, a estação móvel 2 indica outras estações base quedevem estar no conjunto ativo da estação móvel, o conjuntode estações base a partir do qual a estação móvel 2detectou sinais pilotos fortes. Em uma modalidade, aestação móvel 2 envia a LIST_MOBILE e a estação basedetermina LIST_BOTH. Em outra modalidade, a estação móvel 2envia LIST_BOTH. Isto permite que a infraestruturadetermine se recursos estão livres em todas as estaçõesbase necessárias para a chamada PACA. Para reduzir a taxado envio da Mensagem de Origem, as estações base emLIST_BOTH são aquelas em que a estação móvel pode semovimentar sem ter que reenviar a Mensagem de Origem.Quando tal característica for invocada, a infraestruturaprecisa enviar as informações sobre o estado da fila emtodas as estações base em LIST_BOTH. Caso a estação móvel 2se movimente para fora da área de cobertura das estaçõesbase em LIST_B0TH a estação móvel 2 reenvia a Mensagem deOrigem.
A descrição anterior das modalidades preferidas éprovida para permitir que os técnicos na área façam uso dapresente invenção. As várias modificações dessasmodalidades ficarão prontamente claras para os técnicos naárea e os princípios genéricos aqui definidos podem seraplicados a outras modalidades sem o uso das faculdadesinventivas. Dessa forma, a presente invenção não deve serlimitada às modalidades aqui apresentadas, devendo recebero escopo mais amplo, consistente com os princípios ecaracterísticas novas aqui descritos.

Claims (3)

1. Método usado em um sistema de comunicaçãomóvel incluindo uma estação móvel (2) capaz de comunicaçãocom uma pluralidade de estações base (26), o métodoprovendo uma mensagem de atribuição de canal para a estaçãomóvel, caracterizado pelo fato de que compreende as etapasde:transmitir a partir de ao menos uma estação baseda referida pluralidade de estações báse (26) para aestação móvel (2), em que a estação móvel (2) está em umestado de acesso ao sistema, uma listagem de estações basecom as quais a estação móvel (2) é permitida a realizarrepasse inativo;transmitir uma mensagem de atribuição de canal apartir de pelo menos uma dentre as estações base nalistagem de estações base para a estação móvel (2); erealizar um repasse inativo da estação móvel (2)de uma primeira estação base (26a) para uma segunda estaçãobase (26b) que é uma das estações base que transmitiu amensagem de atribuição, o repasse inativo ocorrendo duranteo acesso da estação móvel do sistema de comunicação.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1caracterizado pelo fato de que a listagem de estações basenão é transmitida através de um canal de tráfego.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a listagem de estações baseé transmitida através de um canal de acesso ou "paging".
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