CN1109475C - 一种选择信号的方法和一种蜂窝无线电*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发送方法和一种包括一些基站和至少一个声码器的蜂窝无线电***。这些基站和这一声码器互相发送一个信号。这些基站基本上同时向该声码器发送一个信号，该声码器在不同的接收时刻接收这些同时发送的信号。这种蜂窝无线电***包括用于将这些信号的接收时刻与一个预定时间窗进行比较的比较装置，用于对这些接收到的信号的质量进行测量和比较的测量装置，以及根据上述信号的测量和比较用于选择一个信号的选择装置。

Description

一种选择信号的方法和一种蜂窝无线电***
本发明一般涉及电信***。确切地说，本发明涉及一种使用软越区切换的数字蜂窝无线电***。
一个典型的蜂窝无线电***包括一个固定的基站网络，而一个用户终端与该网络的一个或多个基站进行通信。基站转送来自用户终端的通信。当用户终端移动或保持静止状态时，这些用户终端通过该基站既可以互相发送消息也可以向其他电话***的用户终端发送消息。当用户终端处在基站网络的覆盖区内时它就能发送消息。为了使一个用户终端能使用由该蜂窝无线电***提供的服务，该用户终端无论如何应与至少一个基站保持连接。当用户终端不使用由该基站网络提供的服务时，它不需要与该基站网络连接，但它要以空闲模式监听这一基站。当用户终端在基站网络内从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区时，它要求更换信道或基站。
在一个典型的蜂窝无线电***中，一个用户终端每次只与一个基站进行通信，尽管在特殊情况下例如在CDMA***中用户终端可同时与多个基站通信。在现有技术的软越区切换中，尽管进行越区切换也应保持与基站网络的连接。在这样的越区切换中，通常要更换基站。尽管现有技术还包括一个不更换基站的更软的越区切换，但要更换所用的基站的区。一个软越区切换和一个更软的越区切换被称为切断前构成型(make-before-break-type)越区切换，就是说，在与前一基站的连接终结之前，为用户终端建立一个新的连接。在这两种越区切换中，所用频带都不改变。
一个蜂窝无线电***通常包括一个TRAU(变码器/速率适配器单元)，它被配置例如与一个基站控制器或一个移动通信业务交换中心相连。该TRAU对信号进行信源编码并使该信号的传输速率与传输网络例如公共交换电话网(PSTN)适配。这一TRAU形成一些发送到基站的TRAU帧。该TRAU还起到一个语音编码器即声码器(Vocoder)的作用。信号的编码减小了例如在去往基站的传输线路上的信号数据速率。声码器和基站互相发送和接收包括形成TRAU帧的数据分组的信号。
在软越区切换中，一个用户终端同时与多个基站通信。在软越区切换中，该用户终端向该基站发送包括相同信息的一个信号，该信号被转发到声码器。该用户终端还从已从声码器接收到这一信号的基站接收包括相同信息的一个信号。在蜂窝无线电***中，从声码器按规定路线发送到各个基站的信号差别很大。这表明该声码器与基站之间的各个传输路径的长度可能相差很大。
在一个现有技术方案中，这些基站发送包括相同信息的一些信号。这些信号通过声码器按规定路线例如发送到基站控制器或发送到移动通信业务交换中心。如果这些信号包括被编码的语音，则声码器对该信号进行解码。如果这些信号例如包括信令，则按照众所周知的技术将它们发送到需要信令的某一网络单元。在一个现有技术的蜂窝无线电网络中，在相对比较长的距离上发送包括相同信息的一些信号。然而，包括相同信息的一些信号的传送浪费了该蜂窝无线电网络中传输通路的容量。另外，在一个现有技术方案中，声码器也在不同的时刻接收包括相同信息的这些信号。这些信号在不同的时刻的接收造成了这些信号在进一步处理中的一些问题。
本发明的目的是以这样一种方法实现一种蜂窝无线电***，这种方法是，通过选择蜂窝无线电***中被发送的这些信号来提高该无线电***的容量。另一个目的是避免由于这些信号在不同的时刻的接收所造成的问题。
这可用根据本发明的一种方法来实现，本方法使用于包括一些基站和至少一个声码器的一种蜂窝无线电***中，这些基站和这一声码器互相发送一个信号，这些基站基本上同时向该声码器发送一个信号，该声码器在不同的接收时刻接收这些同时发送的信号，本方法包括以下步骤，将这些信号的接收时刻与一个预定时间窗进行比较，并当一个信号在一个预定时间窗内到达时，对这些接收到的信号的质量进行测量和比较，然后选择一个信号。
本发明还涉及一种包括一些基站和至少一个声码器的蜂窝无线电***，这些基站和这一声码器互相发送一个信号，这些基站基本上同时向该声码器发送一个信号，该声码器在不同的接收时刻接收这些同时发送的信号，这种蜂窝无线电***包括用于将这些信号的接收时刻与一个预定时间窗进行比较的比较装置，用于对这些接收到的信号的质量进行测量和比较的测量装置，以及根据上述信号的测量和比较用于选择一个信号的选择装置。
根据本发明的这一实施方案，尤其在软越区切换方面具有多个优点。本方案使用了一种方法，其中重要的只是以反向发送的信号的时延差。该方法包括选择由声码器转发的具有最佳质量的信号。再者该声码器不必与这些基站同步。在根据本发明的这一实施方案中，该声码器和这些基站之间的距离对本发明是无关紧要的。该方案还包括发送一个构成一个超帧的成帧信号，而这些数据分组的时延差的容差可通过增加超帧的长度来提高。
下面，参照根据附图所举的例子更详细地描述本发明，其中
图1示出了利用根据本发明的方法的一种蜂窝无线电***，
图2示出了在越区切换期间该蜂窝无线电***中的一个用户终端的移动，
图3示出了在此发送数据分组的一种帧结构，
图4是一个更详细地说明根据本发明的蜂窝无线电***的结构的原理框图，和
图5图解说明了该数据分组的选择时序。
图1示出了利用根据本发明的实施方案的一种蜂窝无线电***。根据本发明的这一实施方案适用于扩展频谱***，尤其适用于CDMA***，但不能将本发明局限于上述***。该蜂窝无线电***包括一些用户终端10，20，一些基站100，200，300，一个基站控制器500，和一个现有技术的移动通信业务交换中心600。基站控制器500的作用是控制这些基站100，200，300。该蜂窝无线电***还包括一个起语音编码器作用的声码器400。在图中所示的这一实施方案中，声码器400置于一个TRAU中。关于语音编码，按照众所周知的技术实现声码器400。图中所示的这些用户终端10实际上是例如移动电话。
移动通信业务交换中心600通过传输线路550连接到基站控制器500，基站控制器500通过传输线路450连接到声码器400。声码器400通过传输线路150与基站100进行通信，通过传输线路250与基站200进行通信，通过传输线路350与基站300进行通信。传输通路150，250，350，450和550例如可用PCM技术来实现。这些传输通路例如也可用无线电链路来实现。在图中所示的这一实施方案中，声码器400置于基站控制器500和基站100，200，300之间。然而声码器400也可置于蜂窝无线电***的某一其他位置，例如与基站控制器500或移动通信业务交换中心600相连接。
图2示出了在越区切换期间该蜂窝无线电***中的一个用户终端的移动。该图示出了每个基站100，200，300具有各自的覆盖区110，210，310。用户终端10首先在基站100的覆盖区110内移动。如果用户终端10建立与某一其他用户终端20的一个连接，那么用户终端10向基站100发送一个信号。这一信号通过传输通路150传播到声码器400，根据众所周知的技术，该信号再从这里沿一个通路传播到另一个用户终端20。从用户终端10通过基站100，200，300到声码器400的信号的传播称之为反向。
如果用户终端10建立与位于基站200的覆盖区210中的用户终端20的一个连接，那么根据众所周知的技术，该信号再沿一个通路例如传播到基站控制器500。该信号从基站控制器500传播到声码器400。声码器400通过传输线路250将该信号发送到基站200。基站200通过无线电通路将接收到的信号发送到用户终端20。从声码器400到基站100，200，300再从这些基站到用户终端10，20的信号的传播称之为正向。依照该蜂窝无线电***的这一结构，当信号在***的各个网络单元诸如基站100，200，300，声码器400及基站控制器500之间传播时，该信号会被延时。当基站100，200，300对该信号进行处理时也会产生时延。然而，可以假定基站100，200，300产生的处理时延长度基本相等。还可以假定，在所有基站100，200，300与用户终端10进行通信时，出现在基站100，200，300和用户终端10之间的空中接口中的时延基本相等。
假定用户终端10建立与另一个用户终端20的连接。用户终端10在该连接期间，以图2中所示的方式从基站100的覆盖区110向基站200的覆盖区210移动。当从覆盖区110向另一覆盖区210过渡时，该蜂窝无线电***使用一个软越区切换，以便用户终端10建立的连接不至于被终断或被扰乱。在软越区切换期间，用户终端10同时与两个基站100，200通信，这两个基站以反向将一个包括相同数据的信号发送到声码器400。该声码器400也以正向向每个基站100，200发送一个包括相同信息的信号。基站100，200接收由声码器400发送的信号，然后每个基站100，200将接收到的信号发送到用户终端10。
由声码器400和每个基站100，200，300发送的这些信号由数据分组组成。由这些基站发送的这些信号也是成帧的。图3示出了上述信号的帧结构。这些帧包括一个帧数为给定值例如从0到3的帧数域(field)FN。在图中所示的例子中，4帧构成一个超帧。帧数取决于该超帧中帧的位置。该超帧的长度一般为例如80ms而数据分组的长度为20ms。该图示出了序号为从0到24的25个超帧。超帧0的起始点与一个偶数秒标记(even seond mark)同步。这一偶数秒标记例如从一个GPS(全球定位***)接收机中获得。
图4是一个更详细地说明根据本发明的蜂窝无线电***的结构的原理框图。在图中所示的蜂窝无线电***中，用户终端10同时与三个基站100，200，300通信。每个基站100，200，300沿着各自的传输通路150，250，350向声码器400发送所接收到的信号。这些基站将各自的信号同时发送到声码器。因为这些基站被同步，因此同时发送是可能的。由于传输通路150，250，350的长度的不同，声码器400在不同的时刻接收到这些信号。图中所示的蜂窝无线电***包括选择装置410，测量装置420和比较装置430。
由基站100，200，300发送的信号输入到比较装置430，该装置被安排将这些信号的接收时刻与一个预定时间窗进行比较。该蜂窝无线电***还包括用于对这些接收到的信号的质量进行测量和比较的测量装置420。如果在一个预定时间窗内至少部分地接收到一个信号，则可对该信号的质量进行测量。测量装置420对由声码器接收到的具有相同帧数并包括相同信息的这样一些信号的质量进行比较。信号质量的测量例如基于该信号的正确性，信噪比或某些其他描述信号质量的值。测量装置420被安排根据用于这些帧中的帧数，对这些信号互相进行区分。另外，测量装置420还对在至多等于超帧长度一半的时间间隔上接收到的信号的质量进行测量。
该蜂窝无线电***还包括根据由测量装置420对信号的质量进行的测量和比较用于从被测量的信号中选择基本上具有最好质量的信号的选择装置410。由选择装置410选择的信号在选择后按规定路线例如发送到基站控制器500。该选择装置只在所有具有相同帧数的信号被接收后选择这一信号。
该蜂窝无线电***还包括同步装置440。该同步装置440被安排对由声码器发向基站100，200，300的信号的发送和由声码器接收的来自基站100，200，300的信号的接收进行同步。同步装置440用这样一种方法使声码器400同步，这种方法是，声码器400基本上在从这些基站100，200，300接收第一个信号的同时，向基站100，200，300发送一个信号。实际上，比较装置430，测量装置420，选择装置410以及同步装置440都处在声码器400中。声码器400实际上与一个TRAU相连。同步装置还使超帧的起始时刻例如与一个全球时间信号或同步脉冲同步。
图5图解说明了该信号选择的时序。图中，基站100，200，300向声码器400发送一个信号。假定在图中当这些基站在某一时刻T0同时开始发送时，开始计时。在时刻T0，这些基站发送帧数为0的一帧。由于这些信号的不同的时延，因此这些信号在不同的时刻被接收到。声码器首先接收由基站100发送的一个信号。该接收出现在时刻T1。声码器400在时刻T2＝60ms接收由基站300发送的一个信号，并在时刻T3＝80ms接收由基站200发送的一个信号。
当这些信号到达声码器时，比较装置430将这些时延差与时间窗进行比较。时间窗一般至多等于超帧长度的一半。在图中所示的这一实施方案中，时间窗的长度为40ms。在图中所示的这一例子中，所有信号在该时间窗期间至少部分到达。在这种情况下，所有这三个接收到的信号被提供给测量装置420。测量装置420对上述信号的质量进行测量和比较。然后选择装置410根据上述所进行的测量，从被比较的信号中选择基本上具有最好质量的信号。在图中所示的这一实施方案中，基本上在声码器接收最后一个信号的同时，选择装置410选择一个具有最好质量的信号。这一选择的信号可能例如被解码或提供给该蜂窝无线电***中的一个网络单元，例如提供给基站控制器。
尽管以上参照按照相应图所举的例子叙述了本发明，显然本发明并不局限于此，在随后的权利要求书中所揭示的本发明设计思想范围内，可以不同方式进行变形。

Claims (15)

1.一种用于选择信号的方法，该方法在一种蜂窝无线电***中使用，该***包括：一些基站和至少一个声码器，在软越区切换期间这些所述的基站与所述的声码器互相发送信号，这些所述的基站基本上是同时向该声码器发送信号，该声码器是在不同的接收时刻接收这些同时发送的信号，所述的同时发送的信号之中的第一信号及时地在第一时刻被接收，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将这些信号的接收时刻与一个预定时间窗相比较，其中所述的信号是由许多帧组成的，每帧都具有帧号、信息和长度；
当一个特定的接收信号在所述的预定时间窗内到达所述的声码器时，对这些接收到的信号的质量进行测量和比较，是对具有相同帧号和相同信息的帧的质量进行测量和比较，这些帧与所述的接收信号之中的一个特定的帧相关联；和
在所有的具有相同帧号的信号都被接收后，选择一个基本上是最佳化信号，选择基本上最佳的信号是在所述的测量和比较的基础上执行的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的信号质量是建立在例如该信号的正确性、信噪比或描述该信号质量的某些其它数值的基础上的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，这些帧构成一个超帧，其中，根据这些帧中的帧号互相区分出不同的信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法包括：对在至多等于超帧长度一半的时间间隔上接收到的信号的质量进行测量。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该超帧的起点与一个外部信号相同步。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法是在一个较软的越区切换期间才被使用的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由声码器进行的信号的发送和接收是用这样一种方式实现同步的，这种方式是，该声码器在接收同时发送的信号之中的第一个信号的基本上同时，向这些基站发送一个信号。
8.一种蜂窝无线电***，该***包括一些基站和至少一个声码器，在软越区切换期间，这些基站与这个声码器互相发送一个信号，这些基站基本上同时向该声码器发送一个信号，该声码器在不同的接收时刻接收这些同时发送的信号，所述的同时发送的信号之中的第一信号是及时地在第一时刻被接收的，其特征在于，所述的蜂窝无线电***包括：
比较装置，用以将这些信号的接收时刻与一个预定时间窗相比较，其中所述的信号是有许多帧组成的，每帧都具有一个帧号、信息和一个长度；
测量装置，用于对具有相同帧号和相同信息的帧的质量进行测量和比较，所述的帧与所述的接收信号之中的一个特定的信号相关联，所述的测量和比较是在所述的预定的时间窗期间在所述的接收信号之中的所述的特定信号到达所述的声码器时执行的；和
选择装置，在所有的具有相同帧号的信号都已被接收以后，选择一个基本上最佳的信号，选择基本上最佳信号是在测量和比较的基础上进行的。
9.根据权利要求8所述的蜂窝无线电***，其特征在于，由测量装置测量到的该信号的质量例如是基于该信号的正确性、信噪比或某些其他描述信号质量的值。
10.根据权利要求8所述的蜂窝无线电***，其特征在于，它利用一种成帧的信号，这些帧构成一个超帧，而其中测量装置被安排根据用于这些帧中的帧号来互相区分出不同的信号。
11.根据权利要求10所述的蜂窝无线电***，其特征在于，测量装置被安排对在至多等于超帧长度一半的时间间隔上接收到的信号的质量进行测量。
12.根据权利要求10所述的蜂窝无线电***，该***包括同步装置，该装置将该超帧的起点与一个外部信号相同步。
13.根据权利要求8所述的蜂窝无线电***，其特征在于，该***是在软和/或较软的越区切换期间被使用的。
14.根据权利要求8所述的蜂窝无线电***，其特征在于，该***包括同步装置，它被安排对由声码器进行的信号的发送和接收进行同步。
15.根据权利要求14所述的蜂窝无线电***，其特征在于，同步装置用这样一种方式使声码器同步，这种方式是，它向这些基站发送一个信号是基本上在它接收同时发送的信号之中的第一个信号的同时进行的。
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