越区切换的无线通信装置和方法 本发明大致涉及数字通信领域，更具体地涉及越区切换的无线通信装置和方法。本发明特别适用于用有时隙模式特征的码分多址(CDMA)的无线通信装置中，且将在那方面具体描绘。
监时标准IS-95-A(IS-95)被远程通信工业协会采用，以在个人通信服务(PCS)或蜂窝系统中实现CDMA。在PCS或蜂窝系统中，如无线通信装置的移动站与分布在地理区域上的一组基站的一个或多个通信。在用CDMA技术的系统中，基站与移动站间的下行链路通信能发生在与其它信道在一起的导标信道、前向业务信道、寻呼信道上。
在导标信道上，每个基站连续发射有同样扩展码但相位偏移不同的导标信号，移动站能由应用的相位偏移相互区分导标信号，这允许移动站识别发射导标信号的基站。进一步，移动站能测量每个导标信号的信噪比，它指示导标的相对信号强度。
IS-95定义四集导标：工作集、候选集，邻居集和剩余集，被合称为导标集。工作集是关联于指定给移动站以解调呼叫地前向业务信道的导标。即，当在“呼叫”中时，移动站解调工作集的导标的前向业务信道。候选集是由移动站接收的有足够强度指示关联的前向业务信道能被成功解调但现在不在工作集中的导标。邻居集是现在不在工作集或候选集中但可能是将来的越区切换的候选者的导标。邻居集通常对应于在与移动站邻近的地理区域中的导标。剩余集是在现在CDMA频率指定的现有系统中，除在邻居集、候选集和工作集中的导标以外所有可能的导标。
当移动站从一个导标覆盖的区域移动到另一导标覆盖的另一区域时，移动站接收的导标信号的相对强度将变化，且越区切换到另一导标是理想的。根据IS-95，移动站不论在空载状态中或呼叫中，都需要通过测量导标信号的强度辅助越区切换过程。
当在空闲状态时，移动站连续搜索工作集、邻居集和剩余集中最强的导标信号。如果移动站判定邻居集或剩余集导标信号之一比工作集的导标足够强，较强的导标被放置于工作集中，且因此空载越区切换被设到较强的导标。
当在呼叫中时，越区切换过程较复杂，且涉及候选集和系统的基本设施(infrastructure)。移动站从邻居集或剩余集提升较强的导标到候选集，且然后通过在寻呼信道上的导标强度测量消息通知基本设施该新候选集。接收和评估导标强度测量消息后，基本设施可提升新候选集的一些导标到工作集，因此产生新工作集。接着基本设施将通过在寻呼信道上的越区切换指令消息通知移动站该新工作集；且移动站将根据越区切换指令消息更新其工作集、候选集和邻居集。移动站然后将用呼叫被越区切换到的工作集的导标解调呼叫。这个更新导标集的过程通常称为“导标集保持”。
寻呼信道不仅用于发射相关于导标集保持的控制信息，也用于通过寻呼的方法通知移动站呼入呼叫。由于对特定移动站的寻呼不会经常发生，IS-95-A提供时隙模式特征，它允许移动站运行于降低的功率模式，因此，节约移动站的电池功率。
寻呼信道被分为称为寻呼信道时隙的80ms间隔，且运行于时隙模式中的每个移动站被指定周期的时隙周期的特定的时隙，它们在其中监视寻呼信道。例如，每个周期为2.56秒的时隙周期有32个80ms的时隙。因为移动站仅需在它的指定时隙期间监视寻呼信道，在时隙周期的所有其它时间，移动站能“睡眠”，即，在接收指定的时隙的时间中通过关闭所有不必须“唤醒”移动站的功能，进入降低的功率模式。
因为在睡眠时，移动站不能接收和测量导标信号强度，不发生空载越区切换和正常的导标集保持。睡眠时，移动站可移入另一区域，且因此，进入睡眠前的工作集在新位置中将不指定最强的导标。因此，移动站醒来时，它将不监视具有最强的信号的导标发射的寻呼信道。
获取用于监视寻呼信道的最强导标的传统方法是使移动站足够早地被唤醒，以搜索工作集和邻居集的最强的导标。每个导标被扫描且测量信号强度。然后，具有比工作集的导标的测量的信号强度足够大的最强的接收的信号的导标被指定到工作集，且在用于监视寻呼信道的指定时隙之前，发生到较强的导标的越区切换。
在指定的时隙之前扫描工作集和邻居集的导标的缺点是：消耗一部份移动站能睡眠的时隙周期。例如，对传统的移动站的观察揭示：对1.28秒的时隙周期和10个导标的邻居集，移动站在占1.28秒时隙周期的67％的时间中醒着。
本发明的目的是：提供越区切换的无线通信装置和方法，以减少移动站在时隙周期期间醒着的时间。
本发明提供一种越区切换无线通信装置的方法，所述无线通信装置运行于时隙模式，并被越区切换至基站组的一个或多个，所述无线通信装置在进入时隙模式之前存贮包括至少一个工作导标的工作集、包括邻居导标组的邻居集，和用于无线通信装置监视其寻呼信道的指定时隙，所述方法包括步骤：
a)在所述指定时隙到达之前，测量所述至少一个工作导标的每个的信号强度；
b)在所述指定时隙之前，测量所述邻居导标组的至少一个的信号强度；
c)在所述指定时隙之前，将在所述指定时隙之前测量的所述至少一个工作导标和所述邻居导标组中的至少一个中具有最强的测量的信号强度的这至少两个导标包括入工作集；
d)在指定时隙期间同时解调发射所述至少两个导标的所述基站的寻呼信道组。
本发明提供一种无线通信装置，用于时隙模式中，所述无线通信装置在进入时隙模式之前存贮包括至少一个工作导标的工作集，包括邻居导标组的邻居集，和所述无线通信装置用于监视由基站组的一个发射的寻呼信道的指定时隙，所述无线通信装置包括：
至少一个接收机搜索器，用于在所述指定时隙之前扫描所述至少一个工作导标和所述邻居导标组的至少一个；
逻辑和控制电路，在所述指定时隙之前，将在所述指定时隙之前扫描的所述至少一个工作导标和所述邻居导标组的至少一个的这至少两个导标包括入所述工作集；和
接收机指组，所述接收机指组的至少两个用于在所述指定时隙期间同时监视发射所述至少两个导标的所述基站的寻呼信道组。
本发明的优点在于，在时隙周期期间无线通信装置醒着的时间减少了，因此，节约电池电源且导致较长的无线通信装置的待机时间。
根据本发明，前述优点主要由在指定时隙期间扫描至少一个邻居导标的接收机搜索器和/或通过使用热邻居集提供。进一步，在指定导标之前，接收机搜索器扫描工作导标或导标群，和热邻居导标集的可能的导标，且然后当接收机搜索器扫描邻居导标时，在指定时隙期间，接收机指监视工作集的导标的寻呼信道。在一定条件下，如当邻居导标的一个或多个有大于工作导标或导标群的测量的信号强度的测量的信号强度时，通过用较强的扫描的邻居导标或导标群代替工作集中的弱的工作导标或导标群，逻辑和控制电路加较强的扫描的邻居导标或导标群到工作集。因此，当无线通信装置监视新工作集的寻呼信道时，无线通信装置将越区切换到新工作集的导标或导标群。
因为在指定时隙期间，至少扫描一个邻居导标，当无线通信装置必须醒着以监视寻呼信道时，在时隙期间无线通信装置是醒着的时间减少邻居导标的每次扫描被“切换”到指定的时隙的时间量。例如，如果代替传统技术中指定时隙之前扫描所有邻居导标，而在指定时隙期间进行扫描，那么，无线通信装置保持睡眠的时间量增加执行所有邻居导标的扫描的时间量。
根据本发明的一个方面，在指定时隙期间时间允许尽可能多的邻居导标被扫描。例如，在一些情况中，如果有少量邻居导标，所有邻居导标能在指定时隙的期间被扫描。然而，有些情况下当由于受到接收机扫描过程和指定时隙的期间的限制，在指定时隙期间不是所有的邻居导标能被扫描。
根据本发明的另一方面，未被指定去监视寻呼信道的接收机指帮助接收机搜索器扫描邻居导标。因为邻居导标被同时扫描，能比由单个接收机搜索器扫描扫描更多的邻居导标。
如果在指定时隙结束之前未扫描到足够强的邻居导标，则在指定时隙期间不能扫描所有邻居导标已不重要。进一步，即使在指定时隙的结尾之前未扫描到足够强的邻居导标，如果工作集的导标或导标群具有可接受的强度或质量，则在指定时隙期间不能扫描所有邻居导标已不重要。
然而，如果工作导标或导标群不具有可接受的强度或质量，且没有邻居导标的测量的信号强度足够大导致邻居导标取代工作导标，在这种情况下，且根据本发明的另一方面，接收机搜索器(和可能的接收机指)在指定时隙之后连续扫描邻居导标，和可能的一个或多个剩余导标，因此，增加了足够强的邻居导标或剩余导标被发现以取代有不可接受的强度和质量的工作导标的可能性。这个方法有无线通信装置需在它能睡眠的一部分时间醒着的缺点，但它仍有优于传统技术的优点，这是因为一些邻居导标的扫描将在指定时隙期间发生。
进一步，根据本发明的另一方面，邻居集有包括称为“热邻居导标”的邻居导标组的子集的热邻居集，和在邻居集但不在热邻居集的称为“冷邻居导标”的邻居导标。接收机搜索器(和可能的接收机指)在扫描冷邻居导标之前扫描热邻居导标。根据前面扫描的扫描的邻居导标的测量的信号强度，制定热邻居导标的扫描次序，如，从强到弱。如果扫描剩余导标，在判定热邻居集时，也考虑它们的信号强度。
热邻居表优越的方面的在于，它改进足够强的邻居导标(如果存在一个)将在指定时隙期间被扫描的可能性，因此，不必须扫描超出指定时隙的邻居导标或剩余导标。
在本发明的另一方面中，在指定时隙之前接收机搜索器(和可能的接收机指)扫描至少一个邻居导标，且逻辑和控制电路判定是否至少一个邻居导标的测量的信号强度大于工作导标的测量的信号强度。如果这样，无线通信装置通过用强邻居导标之一取代弱工作导标被越区切换到强邻居导标之一。这个在指定时隙之前扫描的优越方面在于，提高无线通信装置在指定时隙期间将成功解调寻呼信号的可能性。
在本发明的另一方面，工作集能包括一个以上工作导标，且在指定时隙之前扫描的最强的工作导标和邻居导标被包括于指定时隙之前的工作集中。因此，从多个基站发射的一个以上寻呼信道能被同时解调，且提高无线通信装置将在指定时隙期间成功解调寻呼信号的可能性。
在本发明的另一方面，热邻居集的大小根据工作导标的信号的强度或质量动态地调整。如果工作导标有可接受的强度或质量，大小能被保持或减少，如果工作导标的强度和质量不可接受，大小能被增加。
当与在指定时隙之前的扫描邻居导标的特征一起使用时，热邻居集和热邻居集的动态调整的特征特别有用。热邻居集对指定时隙之前扫描的邻居导标排定优先次序且限制数量，因此，提高足够强的邻居导标将被扫描的可能性，而不必须在指定时隙之前扫描整个邻居集。
附图简短描述
图1是无线通信装置的电框图；
图2是描绘在时隙模式越区切换的方法的流程图。
现在，根据本发明，参照标号详细描绘优选的实施方案结构。
图1是能用根据本发明的方法的无线通信装置100，如无线电话的电框图。与其它部分一起，这个图描绘天线101，用于从基站102(仅示出一个)接收信号和发射无线通信装置100产生的信号。模拟前端103处理接收的信号，且向模数转换器(ADC)105提供这些信号。模拟前端103包括：接收的信号强度指示器(RSSI)，它提供组合接收的信号的强度的测量值、如接收的信号的整体强度测量值。数字化的接收的信号被提供给包括一组接收机指107和至少一个接收机搜索器109的瑞克(rake)接收机，所有接收机被并联。接收机指和接收机搜索器的输出被供给逻辑和控制电路113，用于进一步处理。逻辑和控制电路113也提供数据到发射电路通道115，它处理数据，且提供处理的数据到数模电路(DAC)117。DAC117输出的模拟信号被提供给模拟前端103，用于通过天线101发射到基站102。
虽然逻辑和控制电路113被示为与接收机分开的元件，一般技术人员将认识到，一部分逻辑和控制电路可位于接收机中。包括接收机指和搜索接收机的无线通信装置100的运行，部分由逻辑和控制电路113控制，它有存贮器，用于存贮数据和程序指令，以实现根据本发明的方法，还有微处理器，用于执行程序指令，以控制无线通信装置100的运行。
当无线通信装置100醒着时，天线101从发射工作导标的基站接收导标集。导标集的记录在无线通信装置100进入睡眠之前被存贮于逻辑和控制电路113中。
接收机搜索器109能扫描基站102的导标信道信号，以判定它们的导标信道强度。接收机搜索器109由以分贝(dB)提供Ec/Io的测量值的复相关过程判定导标信道强度，其中Ec是导标能量测量值，Io是接收的带宽中的总功率谱密度，Ec/Io代表信号比信号加噪声。
接收机搜索器109也向逻辑和控制电路113提供信息，逻辑和控制电路113从中计算导标信道强度的另一测量值，Ia，它是所有扫描的导标的组合功率谱密度，或Ib，它是所有扫描的基站发射信号的组合功率谱密度。
从基站102发射的导标信号，可沿几个不同的称为“射线”的延迟路径传输，因此，产生多径信号。在执行特定基站102的导标信道信号的扫描中，特定基站102的强射线被发现。如果导标是工作导标，接收机指107将被指定到强射线，用于解调工作导标的寻呼信道。
当指定到在移动站空闲模式中的导标时，接收机指107锁定在且解调关联的基站102的寻呼信道。进一步，逻辑和控制电路113包括循环允余码(CRC)检查器。CRC检查器执行寻呼消息的错误检查，它提供寻呼消息是否被接收的测量。
在另一实施方案中，任何接收机指107也有接收机搜索器109的能力，且因此能扫描基站102的导标信道信号，并向逻辑和控制电路113提供信息，从中逻辑和控制电路113计算Ia或Ib。
如上所构成与描绘的无线通信装置的使用和运行方法现将参照图2描绘，图2是描绘时隙模式中越区切换的方法200的流程图。
逻辑和控制电路113唤醒在时隙周期期间睡眠的无线通信装置100的部分(步骤201)。接收机搜索器109在指定时隙之前扫描当前工作导标，(步骤203)，和作为扫描的一部分，测量工作导标的信号强度。扫描期间，RSSI也测量组合接收的信号强度。
逻辑和控制电路113指定一个或多个接收机指107到工作导标的强射线，(步骤205)，且那些接收机指在指定时隙期间解调工作导标的寻呼信道。
接收机搜索器109能单独执行工作导标与邻居导标的扫描。另外，接收机指能帮助在指定时隙之前扫描工作导标，且未被指定监视寻呼信道的接收机指被指定，以帮助接收机搜索器109在指定时隙期间扫描邻居导标组。(步骤207)。因为增加了导标能被扫描的速率，这是本发明的重要特征。
进一步，邻居集能包括热邻居集。热邻居集包括预计相对邻居集的其它成员有强信号的邻居导标。例如，根据在前个时隙周期测量的工作导标、热邻居导标和可能的冷邻居导标与剩余导标的信号强度，逻辑和控制电路113预定热邻居集。
在图2中的实施方案中，热邻居导标被从热邻居导标由强到弱扫描，(步骤207)，且在扫描冷邻居导标之前扫描热邻居导标(步骤209)。这是本发明的重要特征，因为在扫描速度和时间的限制下，它提高了发现强邻居导标的可能性。
在指定时隙期间，如果需要，在指定时隙之后，邻居导标被扫描(步骤209和227)。为充分利用无线通信装置必须醒着以解调寻呼信道的时间，在指定时隙期间，时间允许的尽可能多的邻居导标和可能的剩余导标的信号强度被测量(步骤209)。
另外，在指定时隙之前，一些邻居导标能被扫描。例如，如果当前的工作集仅包括一个工作导标，且如果任何邻居导标的测量的信号强度大于工作导标的测量的信号强度，在指定时隙之前，通过用有大于工作导标的测量的信号强度的测量的信号强度的邻居导标之一替代工作导标，无线通信装置能被越区切换到强邻居导标。
如果用同时解调，接收机搜索器109(和可能的接收机指107)在指定时隙之前扫描当前的工作导标和至少一些邻居导标，且无线通信装置能被越区切换到一个或多个有大于工作导标或导标群的测量的信号强度的测量的信号强度的强邻居导标。例如，考虑如果工作集能包括最多两个用于解调的工作导标的可能性。在指定时隙之前扫描工作导标和至少一些邻居导标之后，逻辑和控制电路113判定哪两个扫描的导标有最强的测量的信号强度，且这两个最强的导标被包括于工作集中。例如，如果两个邻居导标的信号强度大于当前的两个工作导标中任何一个的信号强度，那么，两个邻居导标将通过替代两个工作导标被加到工作集中。
在指定时隙之前扫描一些邻居导标是本发明的重要特征，因为它改进了在指定时隙期间工作导标信号强度不足以成功解调时，无线通信装置将成功解调寻呼信道的可能性。通过在指定时隙之前扫描一些或所有热邻居导标，这个特征能被优异地用于热邻居集特征。
指定时隙之后，且如果用热邻居集特征，根据扫描结果，即，根据工作导标和邻居导标组的测量的信号强度，逻辑和控制电路113判定热邻居集和其大小(步骤211)。例如，如果三个导标强于热邻居集门限，那么，三个最强的导标将被包括。
热邻居集的门限能根据工作导标的信号的强度或质量动态地调整。如果工作导标具有可接受的强度或质量，热邻居集的门限不需减少，且如果强度或质量特别强，热邻居集的门限能被增加，因此，可能减少热邻居集中的导标数。如果工作导标不具有可接受的强度和质量，热邻居集的门限应减小，因此，可能增加热邻居集中的导标数。
下一步，逻辑和控制电路113判定是否任何邻居导标的测量的信号强度大于工作导标的测量的信号强度(步骤213)。如果这样，在这个特定的实施方案中，工作导标由强于工作导标的最强的一个邻居导标替代，(步骤215)，且无线通信装置进入睡眠，直到下一指定时隙之前的下一唤醒时间，(步骤217)。因此，当在下一时隙周期期间无线通信装置醒着时，它将解调新工作导标的寻呼信道(设在指定时隙之前扫描一些邻居导标的特征未被使用)，且因此无线通信装置将被越区切换到新工作导标。
如果用同时解调，工作集能包括一个或多个工作导标。在步骤213和215中，弱工作导标能被一个或多个强邻居导标替代。
再参照步骤213，如果邻居导标的测量的信号强度都不大于工作导标的测量的信号强度，那么，在指定时隙之后，逻辑和控制电路113通过判定是否工作导标的信号有可接受的强度或质量，来判定是否必须做另外的邻居导标的扫描。如果工作导标的信号有可接受的强度或质量，不需要进一步扫描邻居导标，以寻找适于越区切换的邻居导标，由任何一个或多个测试可判定可接受的强度或质量。在图2所示的方法中，有四个决定步骤，(步骤219，221，223和225)，其中任一个通过设置无线通信装置睡眠(步骤217)能防止进一步扫描邻居导标。
在第一决定步骤，逻辑和控制电路113判定工作导标的信号强度是否大于门限(步骤219)。如果这样，设置无线通信装置睡眠。(步骤217)。
如果不，逻辑和控制电路113判定解调的寻呼消息的CRC是否正确(步骤221)。如果是，设置无线通信装置睡眠(步骤217)。如果不，逻辑和控制电路113判定组合接收信号的整体强度测量值(通过RSSI)是否大于门限，如：热噪声(没有信号)加6分贝(步骤223)。如果不，无线通信装置可能处于信号弱区域，且进一步扫描以发现强导标是无益的。因此，设置无线通信装置睡眠(步骤217)。如果组合接收信号的整体强度测量值(通过RSSI)大于门限，那么能执行最终的测试。
最终的测试的一个实施方案将比较扫描的功率谱密度，且比较它与总功率谱密度Io。
通常，导标信道能量是最大基站功率输出的20％。扫描的导标能量和Ia能与Io的20％比较，以判定是否任何强导标信道未被扫描。如Ia大于Io的20％的80％，那么，非常可能没有更多的强导标信道能被扫描。
另一实施方案较精确但较复杂，它计算所有在预定噪声门限上的扫描的射线的快速哈德曼(Haddamard)变换(FHT)。FHT产生形成组合射线的所有CDMA信道的能量值，且能量值被求和，以计算射线中的能量，则对所有扫描的射线，Ib等于扫描的射线的能量值的和。如果Ib大于Io的80％，那么，很可能没有更多的强导标信道能被扫描(步骤225)
如果Ib大于Io的80％，设置无线通信装置睡眠(步骤217)。如果不，那么扫描的导标不具有可接受的强度和质量，且进一步扫描剩余导标，且可能剩余导标的一个或多个应被执行，以发现强干扰导标或导标群(步骤227)。
如果必须做指定时隙之外的另外的扫描，那么，根据工作导标、邻居导标和剩余导标测量的信号强度，逻辑和控制电路113判定热邻居集和其大小，如果使用的话，也判定邻居集和其大小(步骤229)。下一步，逻辑和控制电路113判定任何邻居导标的测量的信号强度是否大于工作导标的测量的信号强度(步骤231)。如果这样，强于工作导标的邻居导标的最强的一个替代工作导标(步骤215)，且无线通信装置进入睡眠，直到下一指定时隙之前的下一醒来的时间(步骤217)。无线通信装置将解调新工作导标的寻呼信道(设不用在指定时隙之前扫描一些邻居导标的特征)，且因此，无线通信装置将被越区切换到新工作导标。
在步骤231，如果没有邻居导标的测量的信号强度大于工作导标的测量的信号强度，那么，无线通信装置进入睡眠而不替代工作导标。
总之，描绘了越区切换的无线通信装置和方法，它在无线通信装置必须醒着以解调寻呼信道的时间期间，利用热邻居集和/或扫描邻居导标，以努力发现适于下一指定时隙越区切换的邻居导标，热邻居集的特征优于邻居导标的扫描。切换至少一些邻居导标的扫描到指定时隙的特征导致增加无线通信装置能睡眠的时间。进一步，也描绘了同时扫描邻居导标、在指定时隙之后有条件扫描、指定时隙之前截断的扫描和寻呼信号的同时解调等特征，这能进一步减少时隙周期期间花于醒着的时间，或增加寻呼信道将被成功解调的可能性，因此不失去寻呼。
本领域的技术人员将认识到，不脱离本发明的范围或精神，在本发明的方法和装置中，且在本发明的装置的结构中，能做出许多改进和变形。