[发明专利]无线信号突然衰减情况下无线移动通信系统中快速切换的方法和装置

说明书

本发明涉及无线移动通信系统，尤其涉及一种在无线信号突然衰减的情况下在无线移动通信系统中提前切换的方法和电路。

如所周知，在无线移动电话手机和无线基站之间的联系中，由于许多不同的原因无线信号遭到衰减。对涉及这样的衰减的问题的详尽探讨见于1993年1月公布的推荐技术标准ETSI Recommendation GSM 03.30，4.1.0版。在该推荐技术标准的附录B中给出了经验公式，用于计算不同无线移动通信区域例如农村、市郊或市内区域中以及在中等大的、小的或极小的不同蜂窝区内的路径衰减。上述公式用对数项的代数和来表示，其每一项考虑衰减可以归属的一个个别原因。主要的原因有例如天线之间的距离，它们离地的高度，地面上可能屏蔽信号的遮挡物的存在，大地特性，移动单元的速度，以及多路径传播等。最后一个原因产生称为瑞利衰落(Ray-leigh′s fading)的衰减，它在本质上是随机的，出现和消失极其迅速。

因此，在电话交谈的过程中由于上述这些原因可以出现信号衰减的变化，这一点是很清楚的。有时这些变化非常突然而且是持续的，例如在城市微小区内移动单元转过建筑物拐角时或者在用户进入建筑物时。在这些情况下，正在进行的交谈的清晰度下降了，直到使尽了恢复无线移动通信系统的一切可能手段，才能恢复，所以联系中断是不可避免的。

大家知道，先进的无线移动通信系统有不同手段来保证用户之间在走动时的优质无线联系。这些手段有：在话音信号编码中采用冗余技术，控制发射机功率的渐变，以及切换，即：将移动单元指定给另一基站。作为前提条件，还必须提出，只要看来合理，在某些无线移动通信区域内，就在无线基站之中使用空间分集的接收系统，其首要目的是弥补瑞利衰落。然而，即使没有分集接收机，通过对信号观察一段比同类衰减最可能的持续时间更长的时期，瑞利衰落也趋于从无线信号中被消除。就GSM系统而言，观察时间约为半秒，在此期间对104个电平样本做“短期”平均。例如在1993年8月在IEEE运载器技术学报上发表的论文“移交算法的解析模型”(“A modelof analyzing Handoff algorithms”by Holtzmann and Vj ayn，IEEE Transactionson Vehicular Technology，vol.42，No.3，August1993)中，论证了瑞利衰落肯定在平均后的信号中趋于消失。

在现代无线移动通信系统中，为了第一，在实际需要时进行切换，第二，避免因过多的信令而使系统超载而做出的切换决定是经过充分权衡的。在任何情况下，功率控制命令或切换命令的发出都是对某些物理量的测量值进行适当处理的结果，这些物理量表示了上、下行两个发送方向的无线信号的特性，常用的物理量有：发送电平、质量和延迟。

就GSM(欧洲的全球移动通信系统)而言，这种处理主要包括：计算测量值的短期平均值；存贮32个最近的平均值，以获得关于各物理量平均趋势的信息；与适当的门限值比较，持续地在N次比较中有P次越过门限值才发出功率控制或切换请求；以及以优先等级的次序准备一份移动单元能切换到的最佳小区的清单。为所有这些处理提供了许多可在工程中使用的系统参数，其中有P和N的值，这些参数在无线基站的初始化阶段装入。P和N是为延缓切换请求又不因此恶化无线联系质量的前提下通过实验准则得到的。

总之，从以上说明得出的结论是：先进概念的无线移动通信系统在决定切换方面基本上是谨慎的，因此是缓慢的，所以它们不能迅速恢复无线信号突然而持续的衰减。

通过分析持续几秒钟的快速衰减的惯常系统的动作，所提到的缺点会容易理解。这类衰减如由障碍物突然遮挡住信号而造成的衰减。当这种衰减发生时，因为信号降到最小合理的干预门限以下，所以系统注意到它。由于衰减如上述是迅速的，信号还极有可能甚至在衰减的最初阶段就越过这个门限，并且在系统能够作出必要测量之前继续或多或少地以相同速度减弱下去。一旦测得，这些测量多半是无效的，因为此时信号已经减弱到移动单元无法解出切换的命令。在此情况下，首先用户受到严重的听话麻烦，接着联系不可避免地被中断。

在某些无线移动通信区，例如市内微小区，由于障碍物的遮挡，无线信号突然衰减的概率更大些。考虑到在城市微小区内切换的发生频率比别处更高这一事实，可以理解这些区域由于系统在决定切换方面过慢而如何成为损失最严重的区域。