启动越区切换的方法 本发明大概涉及通信装置，更详细地，涉及到在无线通信系统中启动越区切换的方法。
在帧中发射信息的通信系统，如时分复用(TDM)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)通信系统，如数字蜂窝系统，可用用户机辅助越区切换，这需要移动用户机单元测量邻接的小区的信号强度。除测量信号强度外，一些系统，如全球移动通信系统(GSM)、如在可从欧洲远程通信标准委员会得到的ETSI-GSM技术指标中所规定的，需要邻近的小区的主动识别(positive identification)，它通过解码间歇发射的基站识别(ID)码(BSIC)被测量。典型地，这些系统向用户机提供特定的时间，以测量和解码邻近的小区识别。
虽然GSM系统协议保证进行这些测量是可能的，在这样的系统中用用户机辅助越区切换主动识别所有邻近的小区BSIC的过程能占用相当多的时间。在利用小区站间地同步以在发生越区切换时减少音频的中断时间的系统中，这个时间也能特别地长。同步产生对邻近的小区BSIC的较差的测量结果的潜在因素。类似地，在微蜂窝系统中，因为越区的移动能非常迅速地发生，在解码中的这个潜在因素成为显著问题，固需较快获取测量信息。
呼叫开始时，或邻接小区的可见性急剧变化时，(例如当移动单元在微蜂窝系统中转角时)，可能需要立即检验多个邻接小区。由于服务的小区信号迅速降低，新小区的测量信号可能会迅速猛增。在传统的7小区复用(reuse)模式中，对全部六个潜在越区切换候选小区的邻近的小区的BSIC的测量，增加到测量单一候选小区时间的六倍。由于能有大量的、需要周期解码的、在邻接小区表中的其它邻接小区这个事实，这个问题被进一步增强。
精确的解码信息使作出迅速的、精确的越区切换的决定成为可能。如果移动单元不能迅速地解码新小区的识别，那么，差的呼叫质量的延长周期的可能性存在，且甚至可能中断呼叫。例如，当移动单元在微蜂窝系统中转一角时，测量小区信号可能迅速地降低，而新小区可能会迅速地猛增。类似地，转角前的移动单元可能已解码特定小区识别。一旦移动单元转角，先前解码的小区的共信道复用户可能突然地变得非常强。没有经常的再解码，选择先前解码的小区进行越区切换是可能的，即使它仅在移动单元转角前适用。
因此，在产生帧以发射信息的通信系统中，需要减少越区切换时间的方法和装置。本发明的目的是提供一种启动越区切换的方法，它通过简化解码过程改进解码速率和邻近的小区基站的可靠性。
本发明提供一种在发射信息帧的通信系统中，由移动单元监测信道的方法，所述方法包括步骤：
监测当前业务信道的信号质量；
确定当前业务信道的信号质量是在预定范围内；
在指定给所述移动单元以接收信息的时隙期间，忽略在当前业务信道上接收的信息；
在指定给所述移动单元以接收信息的时隙期间，监测控制信道。
附图简要说明：
图1是含本发明的无线通信网络的平面图；
图2是含本发明的图1的用户机单元的框图；
图3是帧图结构，示出在TDMA系统中控制信道和业务信道信息；
图4是流程图，示出由图2的用户机单元完成的越区切换运行；
图5是流程图，较详细示出根据本发明的由用户机单元完成的越区切换的方法；
图6是流程图，示出根据本发明的越区切换的另一方法；
图7是流程图，示出根据本发明分别地检测图4、图5和图6的步骤408、523和621的邻接的小区的信号强度的步骤。
如果业务信道的信号质量在预定的范围内、如高于或低于预定的门限，本发明的方法和装置，通过简化解码过程，改进解码速率和邻近的小区基站的解码可靠性。通过忽略业务信道信息，邻近的控制信道被迅速地监测和解码。在业务信道上的信息能是话音业务、能是数据、如在复帧数据通信系统中的数据。虽然以下的描绘通常是参照话音，该描绘等同地应用于数据。例如，当业务信道(TCH)的误码率或误帧率变坏、而另一信道有较好的信号时，话音被中断、且信道信息被解码。当服务的小区正在经受信号的迅速下降、而邻接小区信号可能正呈现迅速改进时，移动单元也可能中断话音、并立即解码信号。当恶化的条件被检测时，简化的过程开始以改进对越区切换到适用的目标候选者提供必要信息的可能性。在呼叫开始或刚越区切换后，当可得到的邻接小区信息不足时，话音信道中断的程序也会发生。根据本发明更进一步的观点，移动单元能确定何时话音信号强到中断业务、并获得ID信息、或进行另外的测量。用传统的话音外插技术，丢失的话音信号能被恢复。
现翻到图1，示出无线通信网络100。无线通信网络100优选地包括移动交换中心102；一组小区站104，每个有基站105，耦合到基站控制器106。最后，移动通信装置108或便携通信装置110(合称“移动单元”)自适应与相联于基站控制器106的基站通信，以保持与另一移动单元或与陆线网络相联的有线单元的通信。
现翻到图2，框图示出用于完成根据本发明的方法的移动单元，如蜂窝无线电话或其它无线通信装置。在优选的实施方案中，ASIC(专用集成电路)201、如可从摩托罗拉公司买到的CMOS ASIC，和能包括微处理器的控制电路203、如也可从摩托罗拉公司买到的68HC11微处理器，相组合以产生对在通信系统中运行所必需的通信协议。在优选的实施方案中，控制电路203用固结在一个封装211内的RAM205、EEPROM207、和ROM209，以执行产生协议所必需的步骤，并完成其它功能、如向显示器213写、从袖珍键盘215接受信息、和控制频率合成器225。ASIC201处理由音频电路219自话筒217或去扬声器221变换的音频。发射机223用由频率合成器225产生的载波频率，通过天线229发射。由移动单元的天线229接收的信息进入接收机227，它用来自频率合成器225的载波频率解调包括消息帧的字符。移动单元可选地包括含数字信号处理装置的消息接收机和存贮装置230。消息接收机和存贮装置230能是，例如，数字应答机或寻呼机。虽然图2的整机电路示出典型的移动单元，在本发明的范围内，可用其它的整机电路。
现翻到图3，示出典型的控制信道和业务信道帧。在图3A中示出的控制信道被再分为广播控制信道(BCCH)帧、普通控制信道(CCCH)帧、和空信道(SCH)帧。在图3B中示出的业务信道包括业务信道(TCH)帧和空闲帧。在图3C中示出两有代表性的TCH帧，它有服务N用户的N时隙。例如，在GSM系统中，8时隙用于向8用户提供服务。在图3D中示出用于用户2的有代表性的时隙。每个时隙优选包括同步时隙331、均衡同步332、位同步333、帧同步334、数据时隙335和保护带336。
例如，在GSM系统中，在包括26帧复帧的SACCH复帧中，有构成TCH的104个逻辑TDMA帧。对每个SACCH复帧，控制信道有两次51帧复帧(或共102帧)。因为与业务信道的104帧相比，控制信道有102帧，控制信道逻辑帧较快重复，且相对于业务信道的TCH逻辑信道在时间中“滑动”。在控制信道上的最初两个TDMA帧，在SACCH复帧完成前开始。在102个控制信道帧中，SCH帧(包含BSIC)每10帧出现一次。尾部的空闲帧构成第51帧。当TCH空闲帧与SCH帧之一对准(align)时，小区识别能被解码。在传统的蜂窝系统中、如GSM蜂窝系统，在作出解码小区识别决定的时刻，可能占到11-26复帧或11×120毫秒(即1.32秒)来帧对准。
在呼叫开始、或当来自服务的小区的信号的强度急骤变化时，多个邻接的小区的信号强度可能需要立即被检验。假设没有误解码发生，对于在传统的七小区复用模式中，对潜在的越区切换候选者的六个邻接的小区的每个的邻近的小区BSIC的测量增加到约八秒。当在邻接小区表中大量的邻接小区需要周期地被解码时，如在微蜂窝环境中，测量潜在的越区切换候选者的时间进一步增加。因此，在最强的小区之外的小区变成较强的测量的小区之一时，它们也应被周期地解码。
现翻到图4，流程图示出根据本发明的用于越区切换的方法。在步骤404期间，那里，在移动单元和无线通信网络之间正在发生正常的通信，在步骤406，移动单元确定通信是否被中断。例如，当由控制电路203计算的误码率或误帧率超过特定值时，通信能被中断。如果通信被中断，移动单元中断话音，以在步骤408解码邻接的小区的BSIC。然后，在步骤410，移动单元或服务的基站(与蜂窝网络相连)确定是否可得到较强的基站。如将参照余下的图被较详细描绘的，通过保持新基站的信号强度的表，移动单元能确定较强的基站是可得到的。或者，基站能发送信号到移动单元，通知移动单元较强的基站。如果较强的基站是可得到的，那么，在步骤412，移动单元发送消息到网络，请求越区切换。然后，在步骤414，本领域周知的越区切换被完成。
现翻到图5，流程图较详细示出根据本发明由移动单元完成的请求越区切换的方法。在步骤502，在指定的业务信道上正常的通信初始化，在步骤504，移动单元的控制电路203利用接收机227从网络接收控制信道频率的表、通常称为BCCH分配(BA)，以作为潜在的越区切换的候选者监视。而在正常的通信中，控制电路203在步骤506测量或确定BA频率的信号强度，并在步骤508从最强到最弱排序BA的信号强度。然后，在步骤510，移动单元等待业务信道的TCH帧或空闲帧以与期望的控制信道SCH帧对准。如果移动单元运行在系统中，且已扫描了基站，移动单元能预测何时业务信道的TCH帧或空闲帧将与控制信道SCH帧对准。
然后，在步骤512，移动单元的控制电路203确定业务信道空闲帧是否与控制信道的SCH帧(有小区识别)对准。如果业务信道的空闲帧与控制信道的SCH帧对准，在步骤514，移动单元的控制电路203解码BSIC，且在步骤516，基于BSIC解码，如果需要则重新排序BA的信号强度表。然而，如果帧不对准且需要强BA频率的解码，那么，在步骤518，移动单元确定业务信道的TCH帧是否与期望的控制信道SCH帧对准。如果TCH帧与期望的控制信道SCH帧不对准，在步骤510，移动单元等待业务信道TCH帧或业务信道空闲帧与期望的控制信道SCH帧的下一帧对准中先到的那个。由于业务信道TCH帧的重复比空闲帧频繁24-25倍，对于与控制信道SCH帧的帧对准，许多新机会成为可能。
在步骤518，如果业务信道TCH帧与期望的控制信道SCH帧对准，在步骤520，移动单元的控制电路203通过监测接收机227接收的信号的误码率或误帧率，确定通信是否被中断。如果通信未被中断，在步骤522，控制电路203确定当前的业务信道指定是否由于新呼叫被建立或接收、或最近的越区切换的结果正好刚被建立。如果通信在步骤520被中断，或在步骤522新呼叫被初始化、或发生最近的越区切换，在步骤524，移动单元中断话音。具体地，控制电路203忽略在移动单元的指定的时隙的数据时隙335中接收的数据，且调谐接收机以监测控制信道。然后，在步骤526，控制电路203尝试解码在控制信道上发射的BSIC。假设那个邻接小区的小区识别最近是可被移动单元解码的，移动单元将向网络报告在BA中发现的任何控制信道频率的测量结果。移动单元将优选解码有最强的信号强度(或一些其它标准)的小区的BSIC，以增加解码的BSIC的小区将有最强的信号、且将被选择用于越区切换的可能性。在步骤528，如果需要，控制电路203将根据信号强度重新排序BA的表。移动单元或服务的基站确定哪个测量的和解码的邻接小区是最强的、且与蜂窝网络相连的，在步骤530确定这个识别的最强的邻接小区是否可得到。如果较强的基站不是可得到的，移动单元在同样信道上继续正常的通信。然而，如果较强的基站是可得到的，在步骤532，移动单元作出请求，以在步骤534启动越区切换。然后，在步骤536，移动单元优选恢复丢失的话音。在步骤536完成的、恢复丢失的话音的数字话音内插在本领域是周知的，以下列两文的描绘为例，一是Michael McLaughlin，Donald Linder和Scott Carney发表在I.E.E.E.通信中所选领域学报(Journal On Selected Areas In Communications)，第SAC-2集第4期(1984年7月)中的“用LPC话音的高效谱陆地移动通信系统设计与测试”(Design and Test of a Spectrally Efficient Land MobileCommunications Systems using LPC Speech)；二为美国专利4,868,981、授予John D.Ide，John P. Fussell，Aaron S.Rogers的“在多信道扫描接收机应用中，用于噪声减弱和可懂度增强的中断的音频插入系统”(Interrupted Audio Fill-In System For NoiseReduction And Intelligibility Enhancement In Multi-ChannelScanning Receiver Applications)，其整个应用被用作参考。
现翻到图6，流程图示出根据本发明的另一实施方案完成越区切换的方法。在步骤602，指定的业务信道上正常的通信初始化，在步骤604，移动单元接收控制信道频率表，以作为潜在的越区切换候选者监视。而在正常的通信中，控制电路203在步骤606确定BA频率的信号强度，并在步骤608从最强到最弱排序BA的信号强度。然后，在步骤610，移动单元等待业务信道的TCH帧或空闲帧与期望的控制信道SCH帧对准。
然后，在步骤612，控制电路203确定业务信道的空闲帧是否与控制信道的SCH帧对准。如果业务信道的空闲帧与控制信道的SCH帧对准，在步骤614，移动单元解码BSIC。基于BSIC解码，如果需要，则在步骤616，移动单元重新排序BA的信号强度表。然而，如果帧不对准且需要强BA频率的解码，那么，在步骤618，移动单元确定业务信道的TCH帧是否与期望的控制信道SCH帧对准。如果TCH帧与SCH帧不对准，在步骤610，移动单元等待业务信道TCH帧或业务信道空闲帧与期望的控制信道SCH帧的下一帧对准中先到的那个。
在步骤618，如果业务信道TCH帧与期望的控制信道SCH帧对准，在步骤620，移动单元确定良好的话音是否被预测。良好的话音能通过监测误码率、误帧率、或其它确定信号质量的标准被预测。如果良好的话音被预测，在步骤622，控制电路203中断话音。然后，在步骤624，控制电路203尝试解码在控制信道中包含的小区识别。假设那个邻接小区的小区识别最近是可由移动单元解码的，移动单元将向网络报告在BA中发现的任何控制信道频率的测量结果。在步骤626，如果需要，控制电路203将基于信号强度重新排序BA的表。移动单元或服务的基站确定哪个测量的和解码的邻接小区是最强的、且与蜂窝网络相连，在步骤628，确定这个识别的最强的邻接小区是否可得到。如果较强的基站是可得到的，在步骤630，移动单元请求越区切换，且在步骤632，网络完成越区切换。因为话音是良好的，根据本领域周知的技术，在步骤634，移动单元恢复丢失的话音。虽然图5和图6的实施方案被示于分立的流程图，根据本发明，两实施方案能被同时使用。
现翻到图7，示出根据本发明检测邻接的小区的信号强度的方法。在步骤704，移动单元首先确定小区站是否被同步。如果小区被同步，当它知道控制信道的SCH帧能被解码时，移动单元能智能地中断话音。如果小区未被同步，在步骤705，移动单元的控制电路203确定是否已知道前一帧对准。前一帧对准能在较早的基站的扫描期间被检测；且也能被用于延迟话音的中断，以解码邻近的小区识别。如果小区站被同步或前一帧对准已知，在步骤706，控制电路203继续解码，直到预定的、有小区识别的帧到达。然后，控制电路203在步骤708中断话音，且当有小区识别的帧到达时，监测控制信道，以发送BSIC。通过在SCH帧将被检测时中断话音，移动单元将使话音的损失最小。最后，在步骤710，当空闲帧与SCH帧对准时，移动单元解码邻接的小区的BSIC。
虽然以上说明书及附图描绘和说明了本发明，可以懂得，这个说明书仅用作举例，且不脱离本发明的真实精神和范围，本领域的技术人员能作出许多变化和改进。例如，虽然通过举例描绘了GSM系统，本发明的方法和装置能用于任何TDM或TDMA移动单元和系统、或其它解码信息的帧的装置系统。虽然本发明在便携蜂窝无线电话中有特别的应用，本发明能被用于任何无线通信装置，包括寻呼机、电子组织者(eletronics organizer)、或计算机。我们的发明应仅由下列权利要求限定。