Способ уменьшения времени поиска пилот-сигнала с использованием информации о местоположении мобильной станции и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области связи. Достигаемым техническим результатом является уменьшение времени поиска передачи обслуживания вызова с одной базовой станции на другую базовую станцию. Для этого в способе и устройстве для проведения поиска пилот-сигнала в беспроводной сети связи определяют местоположение мобильной станции в сети, затем это местоположение используют при определении размеров поискового окна и информации о других параметрах поиска, которую используют для поиска всех пилот-сигналов, идентифицированных в выделенном наборе пилот-сигналов. Размер поискового окна также определяют на основе местоположения мобильной станции и другого компонента, относящегося к эффектам многолучевого распространения для передаваемого пилот-сигнала. 2 н.п.ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области связи. В частности, изобретение касается способа и устройства для уменьшения времени поиска, связанного с передачей обслуживания вызова с одной базовой станции на другую базовую станцию.

Уровень техники

Беспроводные системы связи в общем случае содержат наряду с другими элементами беспроводный телефон, обычно называемый мобильным телефоном, который поддерживает связь с одной или несколькими базовыми станциями при выполнении вызова. Мобильный телефон поддерживает связь с базовыми станциями по одному или нескольким каналам, которые находятся в полосе частот, присвоенной данному мобильному телефону контроллером базовой станции. Передача от мобильного телефона на базовую станцию выполняется по так называемой "обратной линии связи", а передача от базовой станции на мобильную станцию выполняется по "прямой линии связи". В ходе вызова мобильная станция постоянно ищет другие базовые станции, которые возможно потребуются мобильному телефону для продолжения работы с вызовом при перемещении мобильной станции.

Одним из важных элементов мобильного телефона, используемого в такой беспроводной системе связи, является искатель. Искатель запрограммирован для поиска пилот-сигналов, передаваемых от различных базовых станций по меньшей мере в трех случаях: 1) когда мобильный телефон пытается "захватить" базовую станцию для связи; 2) в состоянии ожидания, когда мобильный телефон работает по каналам пейджинговой связи или доступа; и 3) в состоянии трафика, когда мобильный телефон управляет каналом трафика. Эффективность поиска, выполняемого мобильным телефоном, определяется скоростью поиска пилот-сигналов на частоте, присвоенной данному мобильному телефону, и на других частотах. Назначением режима поиска с выделением временных интервалов (сегментированного режима) является поиск всех пилот-сигналов в соседнем наборе, прежде чем закончится данный временной интервал. Режим поиска с выделением временных интервалов относится к рабочему режиму мобильного телефона, когда он выполняет контроль только в течение выбранных временных интервалов. К тому же при поиске пилот-сигналов на частоте-"кандидате" мобильному телефону необходимо завершить поиск всех пилот-сигналов в наборе кандидатов как можно быстрее, так чтобы снова настроиться на частоту обслуживания и свести к минимуму ухудшение речи, вызванное поиском частоты-"кандидата". Как обсуждается ниже, частота-"кандидат" - это потенциальная частота для передачи обслуживания, а указанные способы поиска используются для координации передачи обслуживания связи в системе беспроводной связи.

А. Передача обслуживания

Мобильный телефон, используемый в беспроводной системе с множественным доступом и кодовым разделением каналов (МДКР), поддерживает процедуры передачи обслуживания трех типов, когда мобильный телефон управляет каналом трафика. Использование технологий МДКР в системе связи с множественным доступом раскрыто в патенте США №4901307, выданном 13 февраля 1990 года, "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE EXCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" ("Система связи множественного доступа с расширенным спектром, использующая спутниковые и наземные ретрансляторы"), права на который принадлежат правопреемнику настоящего изобретения. Существуют три типа переключений передачи обслуживания.

1. Мягкая передача обслуживания - передача обслуживания, при которой мобильный телефон начинает поддерживать связь с новой базовой станцией, не прерывая связь со старой базовой станцией. Мягкую передачу обслуживания можно использовать только между каналами МДКР, имеющими присвоения идентичных частот.

2. Жесткая передача обслуживания с МДКР на МДКР - передача обслуживания, при которой мобильный телефон переводят с одного не перекрывающегося набора базовых станций на другой, изменяют категорию диапазона частот, присвоение частот либо кадровое смещение.

3. Передача обслуживания от МДКР на аналоговые каналы - передача обслуживания, при которой мобильный телефон переводят с прямого канала трафика МДКР на аналоговый речевой канал.

Для выполнения мягкой передачи обслуживания мобильный телефон непрерывно ищет присвоенные наборы пилот-сигналов. Термин "пилот-сигнал" относится к каналу пилот-сигнала, который идентифицируется по смещению последовательности пилот-сигнала и присвоению частот. Пилот-сигнал связан с каналами трафика прямой линии связи в канале МДКР той же самой прямой линии связи или аналогично с обратной линией связи в системах, где используют пилот-сигналы обратной линии связи. Все пилот-сигналы в наборе пилот-сигналов имеют присвоение одних и тех же частот МДКР. Для ясности пилот-сигналы рассматриваются только применительно к прямой линии связи.

Мобильный телефон ищет пилот-сигналы по текущему присвоению частот МДКР, чтобы обнаружить наличие каналов МДКР и измерить уровень их сигналов. Когда мобильный телефон обнаруживает пилот-сигнал с достаточным уровнем, который не связан с каким-либо уже присвоенным ему каналом из числа каналов трафика прямой линии связи, он посылает сообщение с данными измерения уровня пилот-сигнала на базовую станцию, с которой он в настоящее время поддерживает связь. Затем базовая станция может присвоить мобильному телефону канал трафика прямой линии связи, связанный с этим пилот-сигналом, и дать команду мобильному телефону выполнить передачу обслуживания.

Параметры поиска пилот-сигнала и правила передачи сообщений с данными измерения уровня пилот-сигнала выражаются в терминах для следующих наборов пилот-сигналов:

Активный набор:	Пилот-сигналы, связанные с каналами трафика прямой линии связи, которые присвоены мобильному телефону.
Набор кандидатов:	Пилот-сигналы, которые в данный момент не входят в активный набор, но были приняты мобильным телефоном при достаточном уровне сигнала, указывающем на то, что соответствующие каналы трафика прямой линии связи можно успешно демодулировать.
Соседний набор:	Пилот-сигналы, которые в данный момент не входят в активный набор или набор кандидатов, но являются вероятными кандидатами для передачи обслуживания.
Оставшийся набор:	Набор всех возможных пилот-сигналов в данной системе при текущем присвоении частот МДКР, исключая пилот-сигналы в соседнем наборе, в наборе кандидатов и активном наборе. Этот набор возможных пилот-сигналов состоит из пилот-сигналов, чьи индексы смещений псевдослучайной (ПС) последовательности пилот-сигнала являются цельно кратными некоторому приращению пилот-сигнала.

Базовая станция может дать команду мобильному телефону искать пилот-сигналы на другой частоте МДКР для обнаружения наличия каналов МДКР и измерения уровней их сигналов. Мобильный телефон сообщает на базовую станцию результаты поиска. В зависимости от данных измерения уровней пилот-сигналов базовая станция может дать команду мобильному телефону выполнить жесткую передачу обслуживания с одной частоты на другую.

Параметры поиска пилот-сигналов выражаются в терминах следующих наборов пилот-сигналов:

Соседний набор для частоты-кандидата: Список пилот-сигналов на частоте-кандидате МДКР.

Набор для поиска на частоте-кандидате: Поднабор соседнего набора для частоты-кандидата, который базовая станция может направить мобильному телефону для поиска.

В. Поиск пилот-сигнала

В существующих системах базовая станция устанавливает поисковое окно, то есть диапазон ПС смещений, в котором мобильный телефон должен искать используемые компоненты многолучевого распространения сигналов. Эти компоненты многолучевого распространения используются мобильным телефоном для демодуляции соответствующего канала трафика прямой линии связи. Критерий эффективности поиска и общий критерий для беспроводной системы определены в стандартах ТIА/ЕIА-95x и ТIА/ЕIА-98-В, изданными Ассоциацией промышленности средств связи, и стандарте ANSI J-STD-018, изданном Американским институтом национальных стандартов. Указанные процедуры поиска в общем случае подчиняются следующим правилам.

Активный набор и набор кандидатов: Процедуры поиска для пилот-сигналов в активном наборе и наборе кандидатов идентичны. Размер поискового окна для каждого пилот-сигнала в активном наборе и наборе кандидатов определяется количеством элементарных ПС сигналов, заданных в Таблице 1 в соответствии с . Например, соответствует поисковому окну из 28 ПС элементарных сигналов или ±14 ПС элементарных сигналов относительно центра поискового окна. Мобильная станция центрирует поисковое окно для каждого пилот-сигнала активного набора и набора кандидатов относительно ранее всех поступившего используемого компонента многолучевого распространения для данного пилот-сигнала.

Таблица 1
	Поисковое окно		ПС элементарные сигналы
0	4	8	60
1	6	9	80
2	8	10	100
3	10	11	130
4	14	12	160
5	20	13	226
6	28	14	320
7	40	15	452

Соседний набор: Если установлен флаг для другого соседнего поискового окна, размер поискового окна для каждого пилот-сигнала в соседнем наборе определяется количеством ПС элементарных сигналов, заданных в таблице 1, в соответствии с параметром размера поискового окна, связанным с пилот-сигналом, который ищут. Если флаг не установлен, то размер поискового окна для каждого пилот-сигнала в соседнем наборе будет одинаков и равен количеству ПС элементарных сигналов, заданных в таблице 1, в соответствии с . Мобильный телефон центрирует поисковое окно для каждого пилот-сигнала в соседнем наборе относительно смещения ПС последовательности пилот-сигнала, используя временное согласование, задаваемое временной привязкой мобильного телефона.

Оставшийся набор: Размер поискового окна для каждого пилот-сигнала в оставшемся наборе определяется количеством ПС элементарных сигналов, заданных в таблице 1, в соответствии с . Мобильный телефон центрирует поисковое окно для каждого пилот-сигнала в оставшемся наборе относительно смещения ПС последовательности пилот-сигнала, используя временное согласование, задаваемое временной привязкой мобильного телефона. Мобильный телефон ищет пилот-сигналы в оставшемся наборе, чьи индексы смещений ПС последовательности пилот-сигнала равны целым кратным приращения пилот-сигнала.

Набор для поиска частоты-кандидата: Если установлен флаг для частоты-кандидата, размер поискового окна для каждого пилот-сигнала при поиске частоты-кандидата должен определяться количеством ПС элементарных сигналов, заданных в таблице 1, в соответствии с , связанным с пилот-сигналом, который ищут. Если флаг не установлен, то размер поискового окна для каждого пилот-сигнала в наборе для поиска частоты-кандидата должен определяться количеством ПС элементарных сигналов, заданных в таблице 1, в соответствии с . Мобильный телефон центрирует поисковое окно для каждого пилот-сигнала в наборе для поиска частоты-кандидата относительно смещения ПС последовательности пилот-сигнала, используя временное согласование, задаваемое временной привязкой мобильного телефона.

С. Время поиска

Каждый производитель телефонов предлагает свой путь реализации стратегии поиска. Во всех стратегиях время поиска конкретного пилот-сигнала зависит от размера окна и аппаратных средств, используемых в искателе. При данных аппаратных средствах время поиска пилот-сигнала прямо пропорционально размеру поискового окна. Уменьшение размера поискового окна приведет к существенному сокращению времени поиска. При использовании существующих процедур поиска размеры окна определяются в основном размером зоны охвата данной сотовой ячейки. Сотовая ячейка - это географическая зона, охватываемая базовой станцией для осуществления связи с мобильным телефоном. Четыре такие сотовые ячейки показаны на фиг.1. Независимо от местоположения мобильного телефона в обслуживающей сотовой ячейке текущие размеры поисковых окон соответствуют наихудшим сценариям. То есть их размеры устанавливают для случая, когда мобильный телефон находится на максимальном расстояние от базовой станции, но в границах сотовой ячейки.

Работая на канале пейджинговой связи или канале трафика, мобильный телефон центрирует свое поисковое окно для каждого пилот-сигнала в соседнем наборе относительно смещения ПС последовательности пилот-сигнала, используя временное согласование, задаваемое временной привязкой мобильного телефона. Временная привязка мобильного телефона определяется поступившим ранее других полезным лучом. Размер поискового окна определяют по наихудшему сценарию. Например, на фиг.1 показаны четыре смежных сотовых ячейки 102, 104, 106 и 108 в беспроводной системе 100, каждая из которых имеет пилот-сигнал, обозначенный как PN1, PN2, PN3 и PN4 соответственно. Размер поискового окна для пилот-сигнала PN1 определяют на основе местоположения мобильного телефона в точке А. Однако то же поисковое окно используется, даже если мобильный телефон находится в точке В. Это приводит к неэффективному расходованию ценных поисковых ресурсов, поскольку не учитывается местоположение мобильного телефона в сотовой ячейке 104. Если мобильный телефон находится в точке В, то размер поискового окна следует уменьшить по сравнению с размером поискового окна, необходимым для случая, когда мобильный телефон находится в точке А.

D. Способы определения местоположения

Для обеспечения функции автоматического определения местоположения мобильных телефонов рассматривается множество способов. Один способ включает измерение разницы во времени поступления сигналов от нескольких сотовых узлов (базовых станций). Эти сигналы "триангулируются" для выделения информации о местоположении. Чтобы быть эффективным, этот способ требует высокой концентрации сотовых узлов и/или увеличения мощности передачи узлов, поскольку в типовых системах МДКР необходимо, чтобы каждый мобильный телефон передавал сигнал с уровнем мощности, достаточным лишь для достижения ближайшего сотового узла. При указанной триангуляции необходимо поддерживать связь по меньшей мере с тремя узлами, что требует увеличения концентрации сотовых узлов, либо повышения мощности сигнала каждой мобильной станции. Другой подход предусматривает придание мобильному телефону функций GPS (Система глобального позиционирования). Этот подход предусматривает наличие радиовидимости до четырех спутников и не отличается быстродействием, но при этом обеспечивает максимальную точность при определении местоположения мобильного телефона.

Третий подход предусматривает посылку вспомогательной информации на мобильный телефон, указывающей, в каком частотном диапазоне мобильному телефону следует искать несущую GPS. Большинство приемников GPS используют так называемый спутниковый "альманах" GPS для минимизации поиска, выполняемого приемником в частотной области для сигнала от видимого спутника. Этот альманах представляет собой 15000-битный блок приближенных эфемеридных данных и данных временного моделирования для всей группировки спутников. Информация в альманахе, относящаяся к положению спутника и текущему времени дня, носит приблизительный характер. Без альманаха приемник GPS должен выполнить максимально широкий поиск возможных частот для обнаружения спутникового сигнала. Требуется дополнительная обработка для получения дополнительной информации, которая может помочь при "захвате" других спутников. Процесс обнаружения сигнала может занимать несколько минут из-за большого количества частотных поддиапазонов, которые необходимо просмотреть. Каждый частотный поддиапазон имеет центральную частоту и заданную ширину. Наличие альманаха уменьшает неопределенность, связанную с доплеровским сдвигом частоты на спутнике и, следовательно, количество поддиапазонов, которое необходимо просмотреть. Спутниковый альманах может быть выделен из навигационного сообщения GPS, либо послан по нисходящей прямой линии связи от спутника на мобильный телефон в виде сообщения с данными, либо сигнального сообщения. Приняв эту информацию, мобильный телефон выполняет обработку сигнала GPS для определения своего местоположения.

Таким образом, существует потребность в способе и устройстве, которое сможет использовать информацию о местоположении мобильного телефона в сочетании со способами поиска пилот-сигнала для повышения скорости, с которой мобильный телефон может выполнять поиск всех пилот-сигналов на присвоенной частоте, когда этот мобильный телефон управляет каналом трафика. Изобретение должно предоставлять возможность использования информации о физическом местоположении мобильного телефона для определения размера поискового окна для каждого пилот-сигнала в соседнем наборе и наборе кандидатов.

Сущность изобретения

В общем случае изобретение относится к сети связи. В частности, изобретение касается устройства и способа, в которых при определении размера поискового окна для пилот-сигнала в соседнем наборе и активном наборе кандидатов используется информация о положении мобильного телефона.

Один вариант изобретения предлагает способ проведения поиска пилот-сигнала в беспроводной сети связи. Сначала в сети определяют местоположение мобильного телефона. Затем местоположение мобильного телефона используют при определении размеров поискового окна и информации о параметрах поиска, которую используют для поиска всех пилот-сигналов, идентифицированных в наборе пилот-сигналов. Размер поискового окна определяют также на основе местоположения мобильного телефона и другого компонента, относящегося к эффектам многолучевого распространения для передаваемого пилот-сигнала.

В другом варианта изобретение предлагает продукт производства, содержащий цифровую информацию, выполняемую блоком обработки цифровых сигналов и используемую для проведения поиска пилот-сигнала в беспроводной сети связи. В другом варианте изобретение предлагает устройство, используемое для проведения поиска пилот-сигнала. В одном варианте устройство содержит по меньшей мере одну базовую станцию, причем каждая базовая станция передает пилот-сигнал и базовая станция используется для определения местоположения мобильного телефона в сети связи. Устройство может также включать по меньшей мере один мобильный телефон, причем мобильный телефон находится на связи по меньшей мере с одной базовой станцией и этот мобильный телефон использует переданные ему размеры поискового окна и информацию о других параметрах поиска для минимизации времени поиска, необходимого для поиска всех пилот-сигналов, связанных с выбранным набором пилот-сигналов.

Изобретение дает пользователям множество преимуществ. Одно преимущество состоит в том, что по сравнению с известными способами уменьшается время, необходимое для поиска набора пилот-сигналов. Другим преимуществом является то, что ценные ресурсы искателя не тратятся впустую, поскольку имеется возможность проведения более эффективного поиска. Изобретение также обеспечивает ряд других преимуществ и выгод, которые станут очевидными после ознакомления с последующим подробным описанием изобретения.

Краткое описание чертежей

Сущность, задачи, и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными специалистам в данной области техники после рассмотрения последующего подробного описания вместе с сопроводительными чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части на всех чертежах и где

Фиг.1 - четыре смежных сотовых ячейки в беспроводной системе связи согласно изобретению;

Фиг 2А - устройство беспроводной связи, использующее спутниковую систему позиционирования согласно изобретению;

Фиг.2B - сеть беспроводной связи согласно изобретению;

Фиг.3 - блок-схема мобильного телефона согласно изобретению;

Фиг.4 - пример продукта производства согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

На фигурах 2а-4 представлены примеры различных аспектов способа и устройства согласно настоящему изобретению. Для облегчения объяснения, но вовсе не с целью какого-либо ограничения эти примеры описываются в контексте устройства для обработки цифровых сигналов. Устройство для обработки цифровых сигналов, используемое для выполнения последовательности машинно-считываемых команд, названных выше, может быть воплощено с помощью различных аппаратных средств и соединений между ними. После ознакомления с приведенным ниже описанием способов согласно изобретению специалистам в данной области техники станут очевидными различные структуры указанных устройств для обработки цифровых сигналов.

Функционирование

Во всех вышеупомянутых патентах и публикациях описан пилот-сигнал, используемый для "захвата". Использование пилот-сигнала позволяет мобильному телефону своевременно осуществить "захват" местной базовой станции. Мобильный телефон получает информацию для синхронизации, включая фазовое смещение псевдослучайного шумового (ПС) кода и информацию об относительной мощности сигнала из принятого пилот-сигнала, распространяемого по каналу пилот-сигнала.

Обнаружив канал пилот-сигнала, мобильный телефон также "захватывает" канал синхронизации (синхроканал), который связан с каналом пилот-сигнала. Канал синхронизации используется для получения точной настройки команд временного согласования и тем самым позволяет мобильному телефону временно синхронизировать свои внутренние схемы по системному времени. Это может оказаться весьма ценным в свете вышеприведенного обсуждения, где была подчеркнута важность синхронизации внутреннего времени мобильного телефона по системному времени. Это дает возможность мобильному телефону знать, где в последовательности ПС кода находится данная базовая станция, и позволяет поддерживать связь между базовой станцией и мобильным телефоном. Соответственно, когда мобильный телефон находится на связи с базовой станцией, эта базовая станция передает на мобильный телефон системное время, облегчая синхронизацию.

В системах связи с расширенным спектром пилот-сигнал используют для синхронизации мобильной станции по фазе и частоте по передачам базовой станции. В приведенном в качестве примера варианте система связи с расширенным спектром представляет собой систему с расширенным спектром методом прямой последовательности (широкополосной модуляции). Примеры таких систем описаны в патенте США №5056109, выданном 3 марта 1992 года, "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM" ("Способ и устройство для управления мощностью передачи в системе мобильной телефонной связи МДКР" и патенте США №5103459, выданном 7 апреля 1992 года, "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" ("Система и способ формирования форм сигналов в системе сотовой телефонной связи"), права на которые принадлежат правопреемнику настоящего изобретения. В системе связи с расширенным спектром и прямой последовательностью передаваемые сигналы расширены на диапазоне частот большем, чем минимальная полоса частот, необходимая для передачи информации, путем модуляции несущей сигналом данных с последующей повторной модуляцией результирующего сигнала широкополосным расширяющим сигналом. При использовании пилот-сигнала по одному варианту данные могут быть представлены в виде последовательности из одних единиц. Расширяющий сигнал обычно создается регистром сдвига с линейной обратной связью, реализация которого подробно описана в вышеупомянутых патентах. Расширяющий сигнал может быть представлен как вращающийся вектор вида

s(t)=Ae^-ωt+φ

Для того чтобы захватить базовую станцию, мобильный телефон должен синхронизироваться по принимаемым от базовой станции сигналам как по фазе φ , так и по частоте ω . Искатель определяет фазу φ полученного сигнала. После определения фазы φ расширяющего сигнала находят частоту, используя элемент демодуляции, который имеет аппаратные средства отслеживания как фазы, так и частоты. Способ, посредством которого мобильный телефон определяет фазу полученного сигнала, состоит в проверке набора гипотез о фазе, обсужденных выше с точки зрения поискового окна, и определении того, является ли одна из допускаемых гипотез о фазе, называемых также гипотезами смещения, правильной. Пример искателя, действующего с использованием поисков в "окне", дан в патенте США №5805648, выданном 8 сентября 1998 года, "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM" ("Способ и устройство для осуществления сбора данных при поиске в системе связи МДКР"), права на который принадлежат правопреемнику настоящего изобретения.

Чтобы предоставить возможность передачи обслуживания вызова, беспроводная система использует так называемый поиск "в режиме выделения временных интервалов" (сегментированный поиск). Другими словами, мобильному телефону, выполняющему поиск в режиме выделения временных интервалов, выделяют периодические окна (называемые "временными интервалами") для поиска других базовых станций, на которые можно передать обслуживание вызова. Соответственно мобильные телефоны в соответствии с изложенными выше стандартами ищут сигналы каналов пилот-сигналов, передаваемые окружающими базовыми станциями, в заданном окне, центрированном относительно того места в последовательности ПС кода, в котором мобильный телефон ожидает обнаружить канал пилот-сигнала.

Базовая станция, с которой мобильный телефон поддерживает в данный момент связь, может послать мобильному телефону размер окна поиска и другие параметры. Специалистам в данной области техники очевидно, что указанное окно поиска для повторного захвата должно быть по возможности небольшим, чтобы избежать продолжительного поиска, но достаточно большим, чтобы учесть типовые погрешности внутреннего генератора тактовых импульсов. Кроме того, параметры поиска должны быть по возможности детально определены.

В приведенном в качестве примера варианте настоящего изобретения размер поискового окна для PN1, показанного на фиг.1, можно уменьшить втрое по сравнению с известными в настоящее время стандартными способами. Например, если мобильный телефон находится в точке В, то поисковое окно для PN1 может быть уменьшено в три раза. Если мобильный телефон находится в точке С, поисковое окно может быть уменьшено пропорциональным образом. В одном варианте изобретения это достигается путем использования данных о физическом местоположении мобильного телефона для точного определения размера поискового окна. В другом варианте изобретения данные о местоположении мобильного телефона используются для точного определения всех параметров поиска.

Для реализации данного способа должно быть известно приблизительное местоположение мобильного телефона. Это местоположение можно определить различными путями, известными в данной области техники и упомянутыми выше. Один из способов определения местоположения мобильного телефона обсуждается в одновременно рассматриваемой патентной заявке США №09/040501 "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING THE POSITION OF A WIRELESS CDMA TRANSCEIVER" ("Система и способ для определения положения беспроводного приемопередатчика МДКР"), поданной 17 марта 1998 года, права на которую принадлежат правопреемнику настоящего изобретения. С точки зрения задач настоящего изобретения в точном определении положения нет необходимости. Для определения местоположения мобильного телефона можно использовать приближенные способы.

Как только мобильный телефон переходит к управлению каналом трафика, базовая станция, которая в данный момент поддерживает связь, передает на мобильный телефон сообщение о размере поисковых окон, которые необходимо использовать для поиска пилот-сигналов, содержащихся в соседнем наборе. Размеры поисковых окон определяются с учетом местоположения мобильного телефона в обслуживающей сотовой ячейке. В примере, показанном в таблице 1 и на фиг.1, поисковое окно для PN1 может быть уменьшено с 12 до 4 при уменьшении размера окна от 160 элементарных сигналов до 14 элементарных сигналов в случае расположения мобильного телефона в точке В. Поскольку уменьшился размер поискового окна, уменьшаются затраты на демодуляцию, и процедуры поиска быстро завершаются.

Размер поискового окна имеет по меньшей мере две компоненты, одна из которых относится к геометрическому расстоянию между телефоном и установленным пилот-сигналом, а другая - к эффектам многолучевого распространения для передаваемого пилот-сигнала. Соответственно комбинированное воздействие этих двух компонент минимизирует размер выбранного поискового окна. В системах МДКР пространственное разнесение или разнесение трасс многолучевого распространения получается путем обеспечения прохождения сигналов многолучевого распространения через параллельные линии связи от мобильного телефона через два или более сотовых узла. Кроме того, разнесение трасс распространения может быть получено путем использования многолучевой среды посредством обработки с расширением спектра, когда предусмотрен раздельный прием и обработка сигнала, прибывающего с разными задержками распространения. Примеры разнесения трасс многолучевого распространения приведены в патенте США №5101501, выданном 31 марта 1992 "SOFT HANDOFF IN CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" ("Мягкая передача обслуживания в системе сотовой телефонной связи МДКР") и патенте США №5109390, выданном 28 апреля 1992 года, "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" ("Приемник с разнесенным приемом в системе сотовой телефонной связи МДКР"), права на которые принадлежат правопреемнику настоящего изобретения.

В другом варианте параметры поиска также можно выбрать на основе местоположения мобильного телефона. Когда мобильный телефон управляет каналом трафика, базовая станция будет передавать на этот мобильный телефон параметры поиска. Для уточнения и "подгонки" параметров поиска используют данные о местоположении мобильной станции. Такое уточнение используется для оптимизации процедур поиска. Оптимизация размера окна поиска и процедур, используемых искателем для выполнения поиска, приводит к сокращению времени поиска.

В еще одном варианте сразу после определения размера окна, соответствующего географическим зонам в сотовой ячейке, размеры окна запоминаются в блоке памяти. Также можно запомнить параметры поисковых процедур. Если предположить, что сотовые ячейки в беспроводной системе фактически не меняются, размеры поискового окна могут быть переданы на любой мобильный телефон, расположенный в данной географической зоне, для их использования этим мобильным телефоном. Контроллер базовой станции, имеющий информацию о местоположении мобильного телефона, может определить размер окна и/или параметры поисковой процедуры и передать их на мобильный телефон. В другом варианте мобильный телефон может запомнить эту информацию.

Компоненты устройства и соединения между ними.

Ниже обсуждаются различные варианты устройства применительно к системам определения местоположения конкретного мобильного телефона и варианты аппаратных средств поддержки. Однако специалистам в данной области техники очевидно, что можно использовать многие другие системы определения местоположения.

На фиг.2(А) представлена схема реализации базовой станции 202 и мобильного телефона 204 в синхронной сети связи МДКР. Сеть окружена зданиями 206 и расположенными на земле препятствиями 208. Базовая станция 202 и мобильный телефон 204 расположены в зоне действия GPS, имеющей несколько спутников GPS, четыре из которых показаны под ссылочными позициями 210, 212, 214 и 216. Подобное оборудование GPS хорошо известно: смотри, например, Hofmann-Wellenhof, В, и др. GPS theory and practice ("Система глобального позиционирования. Теория и практика") Second Edition, New York, NY: Springer-Verlai Wien, 1993. При обычном применении GPS, для того чтобы определить положение приемника GPS, необходимо иметь по меньшей мере четыре спутника. В противоположность этому положение удаленной станции 204 можно определить, используя сигналы лишь от одного спутника GPS, а в простейшем случае - два других наземных сигнала.

На фиг.2(B) показана блок-схема сети МДКР 220. Сеть 220 включает центр коммутации мобильной связи (ЦКМС) 222, имеющей контроллер базовой станции (КБС) 224. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП) 226 направляет вызовы из традиционных наземных телефонных линий и других сетей (не показаны) на ЦКМС 222 и от него. ЦКМС 222 направляет вызовы из КТСОП 226 на исходящую базовую станцию 228, связанную с первой сотовой ячейкой 230 и от нее, и на намеченную базовую станцию 232, связанную со второй сотовой ячейкой 234 и от нее. Кроме того, ЦКМС 222 осуществляет маршрутизацию вызовов между базовыми станциями 228 и 232. Исходная базовая станция 228 направляет вызовы на первый мобильный телефон 236 в первой сотовой ячейке 230 через первый тракт 238 связи. Первый тракт 238 связи представляет собой двустороннюю линию связи, имеющую прямую линию 240 связи и обратную линию 241 связи. Обычно, когда базовая станция 228 установила связь с мобильным телефоном 236, прямая линия связи содержит канал трафика.

На фиг.2(B) показано, что с КБС 224 связана функция беспроводного позиционирования (ФБП) 242, но эта функция может быть непосредственно или косвенно связана с другими элементами сети, к примеру с ЦКМС 222. ФБП 242 в общем случае содержит цифровое устройство обработки, память и другие элементы (не показаны), которые обычно находятся в таких устройствах. ФБП 242 может быть использована для различных целей, таких как оценка односторонней задержки (при прохождении сигнала в одном направлении) для сигнала, пересылаемого между базовой станцией 228 и мобильным телефоном 236, либо контроля и учета временного сдвига между опорной точкой отсчета времени и моментом поступления сигнала.

Хотя каждая базовая станция 228 и 232 связана только с одной сотовой ячейкой, контроллер базовой станции часто управляет, либо связан с базовыми станциями в нескольких сотовых ячейках. Когда мобильный телефон 236 перемещается из первой сотовой ячейки 230 во вторую сотовую ячейку 234, он устанавливает связь с базовой станцией, связанной со второй сотовой ячейкой. Обычно это называют "передачей обслуживания" на намеченную базовую станцию 232. При "мягкой" передаче обслуживания мобильный телефон 236 устанавливает вторую линию 244 связи с намеченной базовой станцией 232 дополнительно к первой линии 238 связи с исходной базовой станцией 228. После того как мобильный телефон 236 войдет во вторую сотовую ячейку 234 и будут установлены каналы связи со второй сотовой ячейкой, удаленная станция может отбросить первую линию 238 связи.

При "жесткой" передаче обслуживания функционирование исходной базовой станции 228 и намеченной базовой станции 232 обычно отличается тем, что линия 244 связи с исходной базовой станцией должна быть отброшена, прежде чем может быть установлена линия связи с намеченной базовой станцией. Например, когда исходная базовая станция находится в системе МДКР, использующей первый частотный диапазон, а намеченная базовая станция находится во второй системе МДКР, использующей второй частотный диапазон, удаленная станция не сможет поддерживать линии связи с обеими базовыми станциями одновременно, поскольку большинство удаленных станций не обладают способностью одновременной настройки на два разных частотных диапазона. Когда первый мобильный телефон 236 перемещается из первой сотовой ячейки 230 во вторую сотовую ячейку 234, линия 238 связи с исходной базовой станцией 228 теряется и создается новая линия связи с намеченной базовой станцией 232.

Обратимся к фиг.3, на которой показан мобильный телефон 300, поддерживающий беспроводную связь с базовой станцией 302 системы беспроводной связи, обозначенной в целом под ссылочной позицией 304. Должно быть понятно, что, хотя на фиг.3 для ясности изложения показана одна базовая станция 302 и один мобильный телефон 300, система 304 обычно содержит и другие мобильные телефоны и базовые станции (не показаны). В приведенном в качестве примера варианте система 304 реализует принципы множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) для различения сигналов от разных мобильных телефонов. Подробности предпочтительной системы МДКР изложены в вышеупомянутом патенте США №4901307, выданном 13 февраля 1990 года, "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" ("Система связи множественного доступа с расширенным спектром, использующая спутниковые и наземные ретрансляторы"), права на который принадлежат правоприемнику настоящего изобретения. Как показано на фигуре 3, мобильный телефон 300 содержит приемник/передатчик 306, который может осуществлять связь с базовой станцией 302 через беспроводную линию 308 связи. Кроме того, мобильный телефон 300 содержит схемы управления для управления приемом и передачей данных приемником/передатчиком 306. На фиг.3 эти схемы управления представлены для простоты в виде процессора 310 цифровых сигналов. Как показано на фигуре 3, процессор 310 может обращаться к устройству 312 хранения данных. Хотя это не показано, базовая станция 302 может также иметь оборудование для обработки цифровых сигналов и запоминающее устройство. Как более подробно описано ниже, устройство 312 хранения данных содержит команды, выполняемые процессором 310 цифровых сигналов. Соответственно за исключением логической структуры устройства 312 хранения данных мобильный телефон 300 предпочтительно представляет собой мобильный телефон МДКР, известный специалистам в данной области техники.

Мобильный телефон 300 дополнительно содержит внутренний тактовый генератор 314. В одном варианте внутренний тактовый генератор 314 представляет собой термостатированный кварцевый генератор, управляемый напряжением. Однако следует заметить, что для использования с настоящим изобретением равным образом подходят и другие тактовые устройства, не обязательно на основе кристалла кварца. Соответственно выходной сигнал тактового генератора 314 представляет собой последовательность тактовых импульсов, которые поступают в счетчик 316, причем частота выходных тактовых импульсов регулируется напряжением входного сигнала, подаваемого на тактовый генератор 314 от источника 318 питания тактового генератора в соответствии с известными принципами. Тактовый генератор 314 может быть синхронизирован по системному времени посредством приема сообщения для временного согласования от базовой станции, как было описано выше.

Продукт производства

Вышеописанные способы могут быть реализованы, например, в результате функционирования блока обработки цифровых сигналов, выполняющего последовательность машинно-считываемых команд. Эти команды могут находиться в разного рода носителях сигналов. В этом отношении один аспект настоящего изобретения касается продукта производства, включающего носитель сигнала, материально воплощающий программу, состоящую из машинно-считываемых команд, которые выполняет блок обработки цифровых сигналов для реализации способа сокращения времени, необходимого для выполнения поиска пилот-сигнала.

Этот носитель цифровых сигналов может содержать, например, ОЗУ либо специализированную интегральную схему (ни то, ни другое не показано), находящиеся в сети связи. В альтернативном варианте команды могут находиться на другом носителе сигналов, например магнитном носителе для хранения данных, прямо либо косвенно доступном для блока обработки цифровых сигналов. В иллюстративном варианте изобретения машинно-считываемые команды могут содержать строки компилированного машинного кода, к примеру С, C++ или Java, либо другого подходящего языка кодирования, используемого специалистами в данной области техники.

Другие варианты

Хотя то, что здесь было показано, следует рассматривать как примеры вариантов осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники очевидна возможность различных изменений и модификаций, не выходящих за рамки объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

1. Способ проведения поиска пилот-сигнала в системе беспроводной связи, заключающийся в том, что определяют местоположение мобильной станции в системе беспроводной связи, определяют в базовой станции множество размеров поискового окна, соответствующих множеству пилот-сигналов, на основании местоположения мобильной станции относительно соответствующего местоположения передающих источников множества пилот-сигналов передают сообщение, включающее в себя множество размеров поискового окна, которые необходимо использовать для поиска множества пилот-сигналов от базовой станции в мобильную станцию, причем размер каждого поискового окна имеет по меньшей мере две компоненты, одна из которых относится к геометрическому расстоянию между мобильной стацией и установленным источником пилот-сигнала, а другая относится к эффектам многолучевого распространения для передаваемого пилот-сигнала, и осуществляют поиск пилот-сигнала для каждого из множества пилот-сигналов на основании соответствующего определенного множества размеров поискового окна.

2. Устройство для проведения поиска пилот-сигнала в системе беспроводной связи, содержащее по меньшей мере одну базовую станцию, содержащую первый блок обработки цифровых сигналов, причем по меньшей мере одна базовая станция передает пилот-сигнал, а первый блок обработки цифровых сигналов выполнен с возможностью использования при определении местоположения мобильной станции в системе связи, и по меньшей мере одну мобильную станцию, содержащую второй блок обработки цифровых сигналов и средство для осуществления поиска пилот-сигнала, причем по меньшей мере одна мобильная станция соединена по меньшей мере с одной базовой станцией для осуществления связи, а второй блок обработки цифровых сигналов выполнен с возможностью использования местоположения мобильной станции, размеров поискового окна и информации о параметрах для минимизации времени поиска, необходимого для поиска всех пилот-сигналов, идентифицированных в наборе пилот-сигналов.