在混合GSM/CDMA网络中用于切换的基站同步方法和设备
本申请是申请日为2001年1月8日申请号为第. X号发明名称为"在 混合GSM/CDMA网络中用于切换的基站同步方法和设备"中国专利申请的分案申请
夲发明一般与无线通信有关，尤其与高级蜂窝电话网有关 发明背景
在全世界的许多国家蜂窝电话网都使用全球移动通信系统（GSM)。GSM提供 有鼡范围的网络服务和标准现存的GSM网络是基于时分多址（TDMA)数字通信 技术的。在基于TDMA的蜂窝网中每个移动用户单元在任何特定时间只与单 獨一个基站进行通信。当用户从一个小区移动到另一个时"硬切换"就发生 了，其中已与用户通信的基站中断与用户的链路并且由新的基站接管。
码分多址是改进的数字通信技术它比TDMA提供更有效的无线电带宽利 用，以及在蜂窝电话用户和基站之间提供更可靠无衰落的链蕗。领先的CDMA 标准是IS-95它是由通信工业协会（TIA)发布的。这个标准提供了 "软切换" (或"越区切换"）能力其中在从一个小区移动到另一个时，用户單元暂时同 时与两个或更多基站接触这个可能由码分方法进行的软切换减少了在硬切换 中频繁发生的连接丢失的可能性。
通过引用合并茬这里的PCT专利申请PCT/US96/20764描述了使用CDMA空 中接口（也就是基本射频通信协议）来实现GSM网络服务和协议的无线通信系 统使用这个系统，至少一些现囿GSM网络的TDMA基站（BSS)和用户单元将会 被相应的CDMA设备代替或补充在这个系统中的CDMA BSS适合通过标准GSM A 接口与GSM移动交换中心进行通信。这样就保持了 GSM网絡服务的核心并且 从TDMA到CDMA的转变对于用户是透明的。
在PCT专利公开W095/24771和W096/21999以及在渥太华举行的关于全球 个人通信的第二届国际大会的会议记录第181-185頁由Tscha和其他人所述的 题为《在CDMA移动台和GSM移动交换中心之间的用户信令网关》中也描述了结合GSM和CDMA单元的混合通信网络以上通过引用在这里匼并。这些公开 文件中没有专门涉及如何在这样的混合网络中在不同基站间进行用户单元的 有效切换
通过引用也合并在这里的PCT专利申请PCT/US97/00926描述了在混合 GSM/CDMA通信系统中CDMA和TDMA BSS间系统间切换的方法。根据CDMA技术 GSM/TDMABSS产生导频信标信号在电话呼叫期间，用户单元检测导频信号并 通知基站控制器信号已被检测了然后把用户单元从CDMA切换到TDMA BSS而 不中断呼叫。
本发明的一个目的是提供在混合TDMA/CDMA蜂窝通信网络中使用的方法和设备
本发明┅些方面进一步的目的是提供在TDMA和CDMA基站之间能够进行用 户单元切换而不中断通信的改进方法和设备。
在本发明的较佳实施例中混合GSM/CDMA蜂窝通信系统包括TDMA和CDMA 的基站，它们共同由移动交换中心（MSC)控制在以上提到的PCT专利申请中 一般地描述了这类系统，它们通过引用在这里合并茬系统中的用户单元（在 这里也被称作为移动台（MS))能通过TDMA和CDMA空中接口间的适当交换与这 两种基站进行通信，而最好在这两种接口上使用GSM网絡协议本发明较佳实 施例的一个特点是通信系统可以基于现有的GSM/CDMA基础结构，再加上CDMA BSS而没有对现有基础结构有实质的其他修改。
为了确萣什么时候切换应该发生与当前一类基站（CDMA或TDMA)进行通 信的MS监控由另一个基站产生的射频信号，而另一个基站可能是其他类的基 站（分别為T薩A或CDMA)在当前基站和MS之间的消息序列使MS采集关于新 基站的适合同步信息并把这个信息回复给当前基站。系统用这个信息使MS与 新基站建立涳中接口于是无论在何处切换发生时实质上没有中断MS和网络 间的通信。
在本发明申请的范围中这样在基站间的切换被称作为"移动协助切换"。 在本技术己知的GSM和C顧A网络中使用移动协助切换其中移动台在被切换 到相邻小区前测量并告知从相邻小区中的基站收发器接收的信號强度。然而 在被提到议事日程上的混合GSM/CDMA系统中假设移动台能在任何给定时间接收来自或CDMA或TDMA基站的信号（或就如以上提到的PCT专利申请 PCT/US97/00926中與TDMA基站相关的CDMA信标，）但是并不是两者都行， 因此就不能提供这类协助依照本发明原理的移动协助的规定使得切换可被比 另外可能的凊况更平稳更可靠地进行。
在一些本发明的较佳实施例中根据从正与单元通信的基站接收的指令在 电话呼叫的过程中MS在TDMA和CDMA操作之间进行茭换。在切换要发生之前 MS从T羅A和C画A基站接收信号并回复基站关于它正在接收的信号。这样就回 复了所报告的信息并由BSC用于初始化切换哽好地，MS包含单个无线电收发 器因此在任意特定时刻MS能与或TDMA或CDMA基站进行通信，但不是与两 者（然而，依照IS-95的原理就上文所描述的，單元能一次与多于一个CDMA 基站进行通信）值得进一步注意的是，每个GSM/CDMA基站由它自己的同步时 钟与之通信的MS都与它同步，而CDMA基站互相与真實时间同步因此，在 TDMA和CDMA间的交换中在所有情况下MS要采集并把它的操作与合适的时钟 信号同步而实质上不中断电话呼叫。
在一些这样的實施例中当确定单元可被切换到GSM/TDMA基站时，MS是 在与C而A基站进行通信的 一般根据GSM标准，在单元进行GSM邻域扫描这 段时间期间暂时中断通过MS收發器进行的CDMA传输以取得并与TDMA基站 同步。较佳地C腿A传输中断持续一个单独帧，通常是20毫秒长度根据IS95 标准产生空闲时隙。在识别TDMA基站并茭换适合消息之后就打开基站间的 话务信道并把MS交换到T簡A基站，而实质上最小化由MS处理的电话呼叫中 断
在其他这样的实施例中，当确萣单元可被切换到CDMA基站时MS是在与 T函A基站进行通信的。为了与CDMA基站同步MS取得时刻，最好通过从TDMA 基站接收的精确时刻其中GSM网络提供了产苼并广播时刻所必需的设备装备。 更好地依照GSM标准该网络包括小区广播系统（CBS)，它被用来接收例如由 全球定位系统（GPS)提供的或从一个或哆个CDMA基站接收的时刻并将该时刻 通过网络广播给MS。可选择地为了取得并与CD脆站的时刻同步MS暂时中断 TDMA接收。这样虽然信号的某个恶化鈳能是以这种方式由TDMA时隙所损失 引起的，但是从TDMA到CDMA的移动协助切换通常比另外可能的情况更可靠且 对于MS的用户有更少干扰
虽然在这里描述了关于有TDMA和CDMA使用的单独收发器的MS的较佳实施例，但是可以理解的是本发明的原理可以类似应用于使用其它类的用户单
元和系统硬件，尤其是使用有分开的或仅仅部分集成的TDMA和CDMA收发器的
因此根据本发明的较佳实施例在移动无线通信系统中，该系统包括根据 第--空中接口操莋的第一类的基站和根据第二空中接口操作的第二类基站提 供一种在系统中从第一类的第一基站到第二类的第二基站切换移动台的方法， 包括：
在移动台和第一基站间通过第一空中接口建立通信链路；
在来自第二基站的第二空中接口上响应于由移动台接收的信号接收来自 迻动台的数据实质上不中断与第一基站的通信链路；以及
响应于从那里接收的数据把移动台从第一基站切换到第二基站。
更好地接收數据包括接收信号强度的测量值，并且切换移动台包括比较 来自第一和第二基站的信号强度测量值并响应于这个比较切换移动台更好 地，接收数据包括把加权因子应用到信号强度的测量中其中应用加权因子包 括根据系统中的网络条件改变因子。进一步更好地应用加权洇子包括把通信 链路上的加权因子发送到移动台，它把加权因子应用到测量值
更好地，接收数据包括根据由在第二空中接口上接收信号嘚基站进行的解 码接收第二基站的标识
在较佳实施例中，在系统中从第一基站把第二类基站的频率列表发送到移 动台以使移动台设法以列表中的频率接收信号
更好地，切换移动台包括从第一基站发送切换指令在较佳实施例中，切 换移动台包括响应于切换指令在第二空Φ接口上发送初始化传输并且该方法 包括如果在第二空中接口上的初始化传输不能被成功接收，那么在第一空中接 口上重新取得通信链蕗
更好地，发送切换指令包括在第一空中接口上发送封装有关第二空中接口 参数的指令最好地，发送指令包括根据GSM标准发送封装根据IS-95標准定 义的参数的指令其中封装的参数包括IS-95长码。
更好地建立通信链路及响应于信号接收数据包括建立链路及使用移动台 中的单个射頻收发器在移动台处接收信号。
在较佳实施例中第一和第二控制接口之一包括TDMA接口，并且其他接 口包括C躍A接口其中TDMA接口最好包括GSM接口，并且其中CDMA接口被配置为传输GSM网络消息更好地，CDMA接口是基于IS-95标准的
更好地，建立通信链路包括使用单个无线电资源管理协议层来管理苐一空 中接口并且其中切换移动台包括使用单个无线电管理协议层来管理第二空中 接口。
进一步更好地从移动台接收数据包括在由第┅空中接口服务的第一区域 和由第二空中接口服务的第二区域之间定义一个重叠区域，以及当移动台在重 叠区域时触发移动台以接收数据
在较佳实施例中，第一空中接口包括CDMA接口并且其中第二空中接口 包括GSM/TDMA接口，并且从移动台接收数据包括选通移动台中断CDMA通信链 路以接收和解码GSM/TDMA信号更好地，选通移动台包括中断CDMA链路持续 一个IS-95帧的时间其中接收数据包括根据通过移动台对信号的GSM频率错
正和同步信道的解码而接收第二基站的标识。
在另一个较佳实施例中第一空中接口包括GSM/TDMA接口，并且第二空 中接口包括CDMA接口而且从移动台接收数据包括控制移动台中断通信链路 以接收和解码C函A信号。
更好地接收数据包括通过GSM/TDMA接口传输时刻信息。进一步更好地 传输时刻信息包括通过使鼡GSM小区广播服务的系统广播时刻信息，其中广播 时刻信息包括从在系统中与第一类基站通信的收发器接收时刻信息和相关的 GSM帧数更好地，移动台解码CDMA信号的同步信道以导出时刻
可选择地或附加地，接收数据包括把GSM小区广播服务消息传输到移动台 以初始化通过移动台搜索來自第二类基站的信号更好地，把GSM小区广播服 务消息传输到移动台包括传输消息以当移动台操作在专用模式中时由移动台 接收
更好地，从移动台接收数据包括接收由移动台解码的CDMA导频波束的标 识进一步更好地该方法包括把第二基站映射为GSM基站以控制切换。
更好地控淛移动台包括控制移动台在TDMA接口上与基站进行通信时， 在第一 T画A时隙中接收CDMA信号并在接下来的TDMA时隙中解码信号以产生 将要被基站接收的数據
根据本发明的较佳实施例，进一步提供一种在GSM无线通信系统中把时刻 信息传输到移动台的方法包括：
把时刻信息输入到系统；以及通过系统把信息广播到移动台。
更好地GSM无线通信系统包括小区广播系统，并且广播时刻信息包括在 小区广播系统上广播信息更好地，廣播时刻信息包括广播消息以当移动台操 作在专用模式中时被移动台接收
进一步更好地，广播时刻信息包括从与系统通信的收发器接收時刻和相关
GSM帧号并且方法包括使用时刻信息把移动台和CMA发送信号同步。
在较佳实施例中该方法包括响应于把时刻信息传输到系统中的哆个基站 确定移动台的位置。
更好地输入时刻包括开启从具有时刻信息的收发器到小区广播中心的数 据呼叫，其中开启数据呼叫最好包括从GPS设备接收时刻信息可选择地，开 启数据呼叫包括从与GSM系统有关的CDMA小区接收时刻信息
根据本发明的较佳实施例，在GSM无线通信系统中该系统包括第一基站 子系统和第二基站子系统，至少其中一个子系统依照CDMA空中接口操作进 一步提供一种在系统中从第一到第二基站子系统切换移动台的方法，包括：
把依照CDMA空中接口操作的第一和第二子系统中至少一个映射为 GSM/T面A子系统；
在移动台和第一基站子系统间建立通信链路以使移动台从第一基站子系 统接收第一信号；
响应于由移动台从第二基站系统接收的第二信号，从移动台接收数据实 质上不Φ断与第一基站子系统的通信链路；
比较第一和第二信号的强度，实际即使第一和第二基站子系统都是 GSM/TDMA子系统；以及
响应于信号强度的比較从第一到第二基站子系统切换移动台。
更好地映射至少一个依照CDMA空中接口操作的子系统包括把GSM频率 和位置分配给子系统。
进一步更恏地建立通信链路和切换移动台包括在系统中第一和第二子系 统和移动交换中心之间通过GSM A接口传输消息。更好地第一和第二基站子 系統都依照CMA空中接口操作，其中切换移动台包括通过A接口传输新的 IS-95长码实质上不违反A接口协议。
更好地从移动台接收数据包括把加权因孓应用到第二信号，并且其中比 较信号的强度包括比较加权信号其中应用加权因子包括把加权因子传输到移动台，它把加权因子应用到苐二信号更好地，应用加权因子包括根据系统中 网络条件改变因子
根据本发明的较佳实施例，也提供一种在移动通信系统中使用的无線通信 设备包括：
根据第一空中接口发送和接收第一信号的第一类基站；
根据第二空中接口发送和接收第二信号的第二类基站；以及
移動台，它在第一空中接口上保持与第一类基站的通信链路的同时在第
二接口上从第二类基站接收第二信号，并且它响应于第二信号把数據发送到第
一类基站以使响应于发送的数据把移动台从第一基站切换到第二基站
更好地，通过移动台发送的数据包括信号强度的测量值以响应于第一与
第二信号的信号强度的比较而切换移动台。更好地把加权因子应用到信号强
度的测量上，其中根据系统中网络条件改變加权因子更好地，在通信链路上
把加权因子发送到移动台它把加权因子应用一测量。
进一步更好地移动台对第二信号进行解码以確定第二类基站的标识。 更好地在系统中第一类基站把第二类移动台的频率列表发送到移动台，
以使移动台设法以列表中的频率接收第②信号
更好地，第一类基站把切换指令发送到移动台由此把移动台从第一基站
切换到第二基站。在较佳实施例中响应于切换指令在苐二空中接口上发送初
始化传输，并且如果在第二空中接口上的初始化传输不能被成功接收那么移
动台在第一空中接口上重新获取通信鏈路。
更好地切换指令封装了有关第二空中接口参数的指令。最好地实质上
根据GSM标准的指令封装根据IS-95标准定义的参数，其中封装的参數包括
进一步更好地移动台包括与第一和第二类基站进行通信的单个射频收发器。
在较佳实施例中第一和第二控制接口之一包括TDMA接口，并且其他接 口包括C丽A接口其中TDMA接口最好包括GSM接口，并且其中CDMA接口被 配置为传输GSM网络消息更好地，CDMA接口是基于IS-95标准的进一步更 好地，移动台使用单个无线电资源管理协议层来管理第一和第二空中接口
更好地，当移动台处在由第一空中接口服务的第一区域和由第二空Φ接口 服务的第二区域之间重叠的区域中时基站触发移动台以在第二空中接口上接收第二信号。
在较佳实施例中第一空中接口包括CDMA接ロ，并且其中第二空中接口 包括GSM/T羅A接口而且第一类基站选通移动台中断通信链路以接收和解码 GSM信号。
更好地移动台中断CDMA链路持续一个IS-95幀的时间。 进一步更好地移动台处理第二信号以对信号的GSM频率纠正和同步信道
在另一个较佳实施例中，第一空中接口包括GSM/TDMA接口并且第②空 中接口包括CDMA接口，并且第一类基站控制移动台中断通信链路以接收和解 码CDMA信号
更好地，第一类基站通过GSM/TDMA接口把时刻信息传输到移动囼更好 地，设备包括GSM小区广播中心它使用GSM小区广播服务通过系统把时刻信 息传输到移动台，其中小区广播中心从与在系统中的第一类基站通信的收发器 接收时刻信息和GSM帧号
可选择地或附加地，移动台对CDMA信号的同步信道进行解码以导出时刻 更好地，GSM小区广播中心把GSM小區广播服务消息传输到移动台以初始 化由移动台搜索第二信号其中当移动台操作在专用模式中时移动台接收小区 广播服务消息。
可选择哋或附加地移动台处理CDMA信号以识别CDMA导频波束。 更好地移动台在TDMA接口上与基站进行通信时，在第一TDMA时隙中接
收C腿A信号并在接下来的时隙Φ解码信号以产生要发送到基站的数据
根据本发明的较佳实施例，进一步提供一种在GSM无线通信系统中把时刻
信息传输到移动台的设备包括小区广播中心，它使用GSM小区广播系统把信
更好地设备包括与系统通信的收发器，它把时刻和相关GSM帧号发送到 小区广播中心其中收發器通过系统开启到小区广播中心的数据呼叫以把时刻 和相关帧号传输到那里。
更好地移动台使用时刻信息和CDMA发送信号同步。
进一步更恏地移动台当操作在专用模式中时从小区广播中心接收信息。
此外根据本发明的较佳实施例在无线通信系统中，还提供了一种把时刻 信息输入到通信控制器的设备包括：时钟信号接收器，它从时钟源接收时刻信息；
无线电收发器它从时钟信号接收器接收时刻信息，並通过系统开启到通 信控制器的数据呼叫以把信息传输到那里
更好地，通信控制器包括GSM小区广播中心其中在系统中无线电收发器 从基站接收GSM帧号，并把帧号与时刻信息一起发送到小区广播中心
更好地，时钟信号接收器包括无线电接收器它从CDMA通信小区接收时 刻信息，其中无线电收发器包括无线电接收器
可选择地，时钟信号接收器包括GPS设备
根据本发明的较佳实施例，在GSM通信系统中还附加提供一种鼡于移动 无线通信的设备，包括： 移动台；以及
第一和第二基站子系统把第一和第二信号传输到移动台，其中至少一个 是C羅A信号并且茬GSM系统中两个子系统都被映射为GSM基站子系统，
其中响应于对由移动台接收的第一和第二信号强度的比较把移动台从第 一子系统切换到第二孓系统实际上即使第一和第二基站子系统都是基于 GSM/TDMA空中接口操作的亦如此。
更好地发送CDMA信号的子系统在系统中被分配GSM频率和位置。进┅ 步更好地在系统中通过GSM A接口在第一和第二子系统和移动交换中心之间 传输消息，其中第一和第二信号都包括CDMA信号更好地，为了切换迻动台 通过A接口从第二到第一子系统传输新的IS-95长码实质上不违反A接口协 议。
更好地在比较信号强度之前移动台把加权因子应用到第二信号。 根据本发明的实施例进一步提供了一种在包括CDMA和TDMA基站的无线
通信系统中使用的移动台，包括：
单独移动无线电收发器它与CDMA和TDMA基站进行通信；以及 调制解调器单元，它对由移动收发器发送的信号进行编码并对在那里接收
的信号进行解码以使信号按CDMA编码以与C腿A基站進行通信并且按TDMA
编码以与TDMA基站进行通信。
更好地调制解调器单元根据GSM无线电接口层协议对信号进行编码。 进一步更好地移动台接收和處理来自CDMA和TDMA基站之一的信号，实
质上不中断现有的在移动台和另一个CDMA和TDMA基站间的通信链路根据本发明的较佳实施例，在包括小区广播服務的GSM无线通信系统中 还提供一种把消息传输到多个操作在专用模式中的移动台的方法，包括： 通过小区广播服务把消息广播到移动台；鉯及 在移动台接收消息实质上不终止移动台的专用模式操作。 更好地广播消息包括发送时刻信息，或可选择地或附加地广播搜索触 發消息。
根据本发明的较佳实施例在GSM通信系统中，附加提供一种移动无线通
小区广播中心它在小区广播系统上广播消息；以及
移动台，当它在专用模式中通信时接收消息实质上不终止专用模式通信。 更好地小区广播中心广播时刻信息，或可选择地或附加地搜索触發消
根据本发明的较佳实施例，附加提供了一种在包括CDMA和TDMA基站的无 线通信系统中使用的移动台包括：
至少一个移动无线电收发器，它与CDMA囷TDMA基站进行通信；以及
调制解调器单元它处理通过这至少一个收发器发送的以及根据通信协议 堆栈在那里接收的信号，以使信号按CDMA编码鉯与CDMA基站进行通信和按 T画A编码以与TDMA基站进行通信堆栈包括单个无线电资源管理协议层，它 控制与CDMA和TDMA基站的通信
更好地，无线电资源管悝协议层充分实现GSM无线电接口第三层RR子层 的所有功能
进一步更好地，无线电资源管理协议层控制移动台从一个基站到另一个基 站的切换
此外根据本发明的较佳实施例，在GSM移动无线通信系统中该系统包括 基站子系统，其中至少一些是基于CDMA空中接口操作的还提供了在系統中 控制移动台与基站子系统通信的方法，包括：
在CDMA空中接口上在移动台和一个基站子系统间发送和接收信号；以
使用充分实现GSM无线电接口第三层RR子层所有功能的无线电资源管理 通信协议层控制发送和接收。
更好地系统进一步包括基站子系统，它依照TDMA空中接口操作并苴
在T画A空中接口上，在移动台和一个基站子系统间发送和接收信号 其中控制发送和接收包括使用单个无线电资源管理通信协议层，控制茬
CDMA和TDMA空中接口上的信号发送和接收
进一步更好地，该方法包括在TDMA和CDMA基站间切换移动台其中由无
线电资源管理通信协议层控制切换。
从鉯下本发明实施例的详细描述再加上将会更全面的理解本发明， 其中：
1是根据本发明的较佳实施例混合GSM/CDMA蜂窝通信系统的示意框
2A是根据夲发明的较佳实施例，说明在1系统中移动台和基站子系 统间通信协议的示意框；
2B是根据本发明的较佳实施例混合GSM/CDMA移动台的示意框；
3A和3B是根据本发明的较佳实施例，说明在1系统的单元之间的通 信协议堆栈的示意框；
4A是根据本发明的较佳实施例说明在1系统中移动台从CDMA基站 到GSM基站切换的示意框；
4B是根据本发明的较佳实施例，说明相关于4A的切换的信号流的示 意框；
4C和4D是根据本发明的较佳实施例示意性说明移动囼在执行4A 的切换中使用的通信帧的框；
5A和5B是根据本发明的较佳实施例，示意性说明移动台在进行4A 的切换中的操作流程；
6A和6B是根据本发明的較佳实施例示意性说明CDMA基站在进行 4A的切换中的操作流程；
7是根据本发明的较佳实施例，说明在1的系统中与提供时刻信息相 关的信号流的礻意框；
8是根据本发明的较佳实施例显示混合GSM/CDMA蜂窝通信系统中的 小区的示意性说明，它在理解把移动台从GSM基站切换到CDMA基站的方法中是有鼡的；
9是根据本发明的较佳实施例说明与把移动台从GSM基站切换到CDMA 基站的方法相关的信号流的示意框；
IOA和IOB是根据本发明的较佳实施例，示意性说明在进行8的切换
11是根据本发明的较佳实施例示意性说明在进行8的切换中CDMA 基站操作的流程；
12是根据本发明的较佳实施例，说明在混匼GSM/CDMA蜂窝通信系统中 移动台在C DM A基站间切换的示意框；
13是根据本发明的较佳实施例显示与12切换相关的信号流的示意 说明。
14A-14D是根据本发明的较佳实施例说明与12的切换一同分配的 CDMA长码的示意框；
15是显示根据揭示的方法和设备实现的切换过程的流程。
现在参考1它是根据本发明的較佳实施例，混合GSM/CDMA蜂窝通信系 统20的示意框系统20建立在公用陆地移动通信网（PLMN)22周围，就上文 所述它是基于GSM通信标准的。这样网络的基础結构已存在并在许多国家广 泛应用而本发明就具有了与结合这样的网络对CDMA服务有了逐渐的认识并 且不需要对现有基础结构进行主要的变囮。PL顧22包含至少一个移动服务交换 中心（MSC)24或这可能的话包含一些这样的中心（虽然在这里为了说明的清楚 值显示了一个MSC)，它控制在一个哋域内的网络操作在其他功能之间，MSC 24 是负责用户单元的位置注册和用户单元在基站间的切换以及把PLMN 22链路 到公共交换电话网（PSTN)和/或分组數据网（PDN)48。 PL顧也包括网络管理中心 (NMC)26和小区广播中心（CBC)28下文进一步描述这些功能。
系统20包括多个移动台（MS)40它通过多个基站子系统（BSS)30以及茬一 个或多个认可的蜂窝通信频率中的无线射频链路上与PL麵22进行通信。也已 知为用户单元的MS40能与使用基础上标准的GSM TDMA信令协议的GSM BSS 30 和使用下文所述的基于CDMA通信方法的CDMA BSS 32进行通信另外，就下文将进一步描述的虽然在标准的GSM系统中移动台通常只能在空闲模式下从
CBC 28接收广播，但是MS 40能茬的呼叫期间通过BSS 30接收这样的广播 虽然为了清楚的目的，1中MS 40、 GSM BSS 30、 CDMA BSS 32都只显示了 一个但可以理解的是，事实上系统20通常包含了多个这些系統单元的每一 个
进行通信以接收将要在空中广播的消息，并包含无线电操作和维护中心 (OMC-R)38 OMC-R在GSM标准Q3接口上最好使用基于规范GSM 12.XX系列的 信息模型与NMC 26进行通信，这个系列通过引用被合并在这里可选择地， BSS 32可以链路到通用分组数据服务（GPRS)50比如由欧洲通信标准协会（ETSI) 提出的。可选擇地或附加地BSS32最好可以与通到英特网的链路耦合以把分 组数据通过英特网直接发送到PSTN/PDN48(虽然为了简便这样的连接没有显示 在1中）。
CDMA BSS 32和MS 40间的通信被建立在CDMA "空中接口"上它最好一 般是根据用于CDMA通信的IS95标准的。BSS 32被建立在基站控制器（BSC) 34 周围它控制并与一些基站收发器（BTS)36通信。当MS在甴特定BTS服务的地 域或小区内时每个BTS把射频信号发送到MS 40并从其接收射频信号。当在 电话呼叫期间时MS从CDMABTS 36的一个小区移动到另一个，在BTS间的"軟 切换"（或越区切换）就发生了这在CDMA技术中是已知的。
然而可以也有一些系统20的服务区域，它没有CDMA覆盖区域（也就是 在这种区域中没囿CDMA BTS 36)或其中覆盖区域是弱小的或拥挤的如果MS 40 在电话呼叫期间移动到这样一个区域中，那么MS就不中断呼叫从CDMA BTS被 切换到与GSM BSS 30相关的BTS相似地，如果MS 40在呼叫期间从只由GSM BSS 30服务的区域移动到CDMA BTS 36的小区那么MS最好从GSM被切换到 CDMA BSS。下文进一步描述在CDMA和GSM/TDMA服务之间和相反过程以及在一 个CDMA BSS 32和另一个之间進行这样切换的方法利用l所示的这样方法 和系统20基础结构的优点，MS 40在那些实现服务的由系统20服务的区域内 接受CDMA服务的好处而在T画A区域內不失去服务。CDMA和TDMA区域的转换对于MS 40的用户是充分透明的因为整个系统中都遵守高层GSM网络协议， 而在转换期间只改变低层射频空中接口
2A昰根据本发明的较佳实施例，示意性说明在MS 40和BSS 30及32 间的通信协议堆栈的框MS 40在基于标准TDMA空中接口的GSM Um接口上 与GSM BSS 30进行通信，以使实质上为了适应MS 40鈈需要对BSS 30或GSM 第一层和第二层标准接口协议作修改MS 40在基于经过一定修改的CDMA IS-95 空中接口的CDMA Um接口上与CDMA BSS 32进行通信。在本领域中已知的用户 单元能或茬GSM Ura接口上或在CDMA Um接口上操作但不是两者一同。
为了维护这些接口 MS 40包含移动设备（ME)42(1)，它必须包括两个 无线电收发器任一个 一个配置为TDMA操莋而一个为CDMA，或单个收发器 它能动态在TDMA和CDMA间转换。ME包括移动终端（MT)它支持终端设备（TE) 46 用于语音和/或数据输入和输出。此外MS40根据GSM标准包含用户标识模块 (S頂）44。
2B是根据本发明的较佳实施例说明在ME 42中包含单个无线电收发 器的MS 40的示意框。MS40被建在调制解调器单元59周围包括能產生和 处理TDMA和CDMA信号的DSP核心60。更好地核心60包含ASIC设备，它包 括独立的C腿A发送/接收处理它由GSM定时逻辑64和GSM硬件加速器（或 DSP)62支持，并有用于SIM44的端ロ核心60接收输入并传送输出到TE 46。 在这种情况下TE 46表示为音频扩音器和扬声器，且核心60进行D/A和A/D 转换以及对音频信号上进行声码转换功能，这在本技术中是已知的根据MS 40是与GSM BSS 30接触还是与CDMA BSS 32接触确定使用GSM或CDMA声码转 换。附加地或可选择地核心60可以被配置为与TE46合作工作以提供数字數 据输入/输出，比如传真设备
核心60把可能是TDMA格式或是CDMA格式的数字数据输出到信号混合输 出设备66。设备66处理并把数据转换到模拟基带形式鉯输入到射频发送器68 双工器70通过天线把混合射频信号视情况传输到GSM或CDMA基站。从基站接 收的信号由双工器70通过射频接收器72和实现基带转换囷AGC功能的信号混 合输入设备74传递到核心60更好地，接收器72和信号混合设备66和74都 由核心60控制
由MS 40射频发送和接收最好以GSM 900或1800 MHz频带中的频率，以 與现有GSM设备兼容尤其是BSS 30。假设MS 40只包括在2B中所示的、
17在GSM频带中操作的单个收发器在系统20中的CDMA设备也必须合适地被配 置为在这个频率范围內操作。
回到2A无论MS40物理地包括一个收发器还是两个，在它的协议堆栈 中它必须支持双重空中接口第一层和第二层各自为了相对的GSM BSS 30和 CDMA BSS 32的操作。在MS 40和CDMA BSS 32间的CDMA空中接口包含在标准 IS-95协议上操作的CDMA第一层和其中IS-95操作被修改为适应GSM网络服务 需要的GSM-CDMA第二层GSM-CDMA第二层包括一些功能，比如消息排序、优 先权和分段以及通信的挂起和恢复，它一般是由标准GSM第二层支持的但 不是由C腿A IS-95支持的。相对于GSM BSS 30空中接口第一层和第二层昰 根据GSM标准的，实质上无需修改
标准GSM协议包括第三无线电接口层（RIL3)它包括三个子层、在GSM第一 层和第二层让。这三个RIL3子层的最底层是无线電资源（RR)管理层它支持 在它上面的移动管理（MM)和连接管理（CM)子层。在GSM BSS 30中的RIL3子层 对于GSM标准实质上未改变并且GSM廳和CM子层在MS 40中同样保持实质 仩未改变。CM子层支持呼叫处理的信令以及GSM补充服务和短消息服务（SMS) 丽子层支持定位MS 40所需的信令、识别和加密密钥管理。
为了支持腿和CM子層在MS 40和BSS 32协议堆栈中引入了 GSM-CDMA RR 子层。管理无线电资源和在MS 40和BSS 30及32间保持无线电链路的GSM-CDMA RR子层"意识到"在MS40协议堆栈中双重GSM和CDMA较低层（第一层和第二 层）的存在它根据从与它通信的BSS接收的指示，在MS堆栈中调用合适的较 低层以或者在GSM Um接口上与BSS 30的标准RIL3-RR子层进行通信或者在CDMA Um接口上与BSS 30的GSM-CDMA RR子层进荇通信MM和CM子层不由BSS 32 进行处理，而是被转发通过MS 40和MSC 24之间用于以对于CDMA空中接口层 以下充分透明的方式处理在MS堆栈中的RR子层在从MSC 24和BSS的指令 下吔控制第一层和第二层中定义的相应空中接口间的切换并协助切换的小区 选择。
不管使用哪一个空中接口 GSM-CDMA RR子层都支持在它之上的标准GSM RIL3-MM和CM孓层。RR子层最好提供由GSM规范04. 07和04. 08所定义的完 整的无线电资源管理功能它们通过引用合并在这里。虽然"RR"子层本身不 由C函A IS-95标准定义但是在这裏描述的GSM-CDMA RR子层也保持了完整 的IS-95无线电资源功能。根据GSM标准RR子层的功能包括空闲模式操作和专用模式操作服务（也 就是在电话会话期间进荇的服务）。RR子层的空闲模式操作包括用由GSM标准 所指定的小区改变指示的自动小区选择和在GSM和CDMA小区间以及各对CDMA 小区间和各对GSM小区间的空闲切换在空闲模式中的RR子层也进行由GSM 和CDMA标准所指定的广播信道处理以及RR连接的建立。
在专用模式下RR子层进行如下服务：
? 路由选择服务，服务请求、消息传输和GSM标准指定的基本上所有的 其它服务
? 专用信道的改变（切换），包括下文所述的硬切换和CDMA到CDMA的软 切换和"更软"切換
? RR信道的模式设置，包括发送模式、信道和编码/解码/代码转换模式 的种类
? 基于IS-95规范的MS参数管理。
? 基于GSM规范的MS分类标识管理
对於本技术的普通技术人员来说可以理解的是只是通过概述列出了 RR子 层的以上特点，并且根据公布的GSM和CDMA规范可以添加附加的细节和特点
3A是根据本发明的较佳实施例，示意性说明在MS40、 CDMA BSS 32和 GSM MSC 24之间的信令接口中使用的通信协议堆栈的框这些接口使MS 40 在C薩A空中接口上与GSM MSC 24进行通信。在以仩提到的PCT专利申请 PCT/US96/20764中更详细地描述了这些接口的操作以及特别是通过这些接口 的消息流它们通过引用在这里合并。当MS 40通过GSM BSS 30与MSC 24进 行通信时协议堆栈是根据GSM标准的，实质上无需修改
上文所提到的，MS 40在CDMA Um接口上与CDMA BSS 32交换信号其中 修改MS和BSS协议堆栈以包括GSM-CDMA RR子层和第二层。在3A中在BSS 32協议堆桟明确地显示了中继层，用于在MS 40和MSC 24间传输RIL3-CM和 MM信令基本上不由BSS 32处理。上文参考2A描述了包括在Um中的其他 层
CDMA BSS 32在标准的，基本上未更改嘚GSM A接口上与GSM MSC 24进行 通信这个接口是基于GSM SS7和BSS应用部分（BSSAP)协议的，这在本技术 中是已知的最好是根据GSM 08. 08标准。BSSAP支持在MSC 24和BSS 32间 需要对和单个呼叫有關的信息解释处理和以收资源管理的过程以及在MSC24和MS 40间的呼叫控制和移动性管理消息的传输。BSS 32把CDMA第一层和 GSM-CDMA第二层及在BSS和MS 40间交换的RR协议转换荿合适的SS7和BSSAP 协议以发送到MSC 24并且反之亦然。
切换没什么不同分配CDMA小区的BSIC以在系统20内与传统GSM小区是可 区别的。
3B是根据本发明较佳实施例礻意性说明包括在通过CDMA BSS 32在 MS 40和MSC 24之间传输语音数据的协议堆栈的框。在MS 40和BSS 32间 的语音数据通过CDMA声码器编码和解码它可以包含在本技术中己知的任何 标准IS-95声码器协议。BSS 32根据A接口的要求把CDMA第一层转换为GSM El TDMA信号并把CDMA声码数据转换成PCM A律压扩的音频数据。这样MSC 24 通过BSS 32把语音数据发送到MS 40并从其接收基本上无需理会BSS和MS 间的数据是按CDMA编码的这个事实，就像MS 40是在GSM/TDMA模式中操作那 样
4A是根据本发明的较佳实施例，显示在理解从CDMA BSS 32到GSM BSS 30的MS 40的移動协助切换的方法中有用的系统20的细节的示意框不像 1， BSS 30在这里被详细地显示包括BSC 77和多个BTS 78和804A说 明从与BSS 32相关的BTS之一（这里标注为BTS 76)到与BSS 30相关嘚BTS 78 的MS 40的切换。就参考1所述的BSS
当确定MS 40处在这个切换可能期望的位置时，从CDMA BTS 76到TDMA BTS 78的切换最好由BSS 32初始化当从BTS 76接收的信号较弱时，或当已知MS 40到达CDMA覆盖区域边缘时或当在CDMA信道上的话务量较繁重时，这 个情况都会发生可选择地，BSS32可以指令MS40从BTS78(或其他GSMBTS) 不时地不取决于任何特定压力地搜尋信号
4B是根据本发明较佳实施例，说明在4A的切换处理中MS 40、 BSS 30 和32及MSC 24间传输的信号的示意信号流BSC 34指令MS 40开始对相邻 GSM BTS的选通搜索，其中在短时间內MS 40中断它与BTS 76的通信以搜索 和接收T謹A信号。更好地MS 40以IS95标准操作，它使CDMA发送空闲20 毫秒帧的持续时间在这期间GSMTDMA邻近扫描就发生了，实质上鈈中断CDMA 语音通信最好地，使用由IS-95B标准6.6.6.2.8部分定义的激活/去活机制 在20秒帧期间挂起通过MS 40的发送可选择地，也可以在其他CDMA标准下 引入这样的涳闲时段进一步可选择地，就上文中所提到的MS 40可以包含 能为了这个目的同时使用的分离的TDMA和CDMA收发器。
更好地BSC 34为MS 40提供一相邻GSM TDMA小区的频率列表，比如那 些与BTS 78和80相关的在减少搜索和发现BTS 78需要的时间中这样的列 表是有用的，因为MS 40只会对在列表上的小区频率搜索在MS 40从一个小 區移动到另一个时更新列表并在TDMA和CDMA基站间切换期间保持列表。
当MS 40在BTS78的频率接收信号时它在信号中试解码GSM频率校正 (FCCH)和同步（SCH)信道。这个解碼可能占用几个选通的CDMA的空闲时段来完 成 一旦解码成功完成，MS40就确定TDMA信号的功率电平并把它与GSM小区 的识别一起告知BSS 32为了确定功率电平，MS 40最好在一个时段上平均信 号功率以减少MS运动和信道衰落的影响在MS 40接收这个指令去这样做之 后最好持续重复确定和报告TDMA功率电平。
根据GSM標准MS 40监控的每个小区的功率电平应该至少每5秒确定一 次，相应的SCH应该每30秒被解码一次由BSS 32提供的相邻小区列表的所 有小区都应该确定功率电平。更好地MS对SCH进行解码并只报告从那里接收 最好信号的小区的功率电平。最好地仅当自最后一次报告或从监控的小区由 MS接收的信號中一些其他显著变化之后在确定的功率电平已有变化时MS向 BSS 32报告。
根据这个信息BSS确定切换是否发生并且在什么时候发生。在合适的时 间BSS 32初始化对MSC 24的切换请求。MSC把切换请求传输到GSM BSS 30 它确认这个请求。然后GSM BSS 30通过MSC 24和CDMA BSS 32把RR切换指
21令传输到MS40并且在BSS 30和MS 40之间开启了新的话务信道。在这┅点 切换完成了并且MS 40转变到BTS 78把成功的切换报告给MSC 24，并充分 根据GSM通信标准遵循它MSC把合适的"清除"指令发送到CDMA BSS 32， 它以"清除完成"消息响应
更恏地，根据公认的GSM切换方法在非同步切换模式中开启新的话务信 道，并且GSM BSS 30被配置为接收这样的切换MS 40最好在GSM BSS 30的 主要专用控制信道（DCCH)上以切换访问突发串响应RR切换指令，这是由切换 指令表明的然后为了完成切换MS 40等待在TCH上接收来自BSS 30的适当 的物理信息消息，这是在GSM标准04.08中定义嘚如果在预定的时间段内没 有接收物理信息（最好是320毫秒），那么根据IS-95标准的T3124计时器MS 要试恢复它到CDMA BSS 32的连接。
初始化切换的决定可以发苼在来自GSM BTS 78的信号变得比CDMA BTS 76 的信号更强的任何时候但最好应用其他的标准。例如由于CDMA信道通常 提供比GSM信道更好的传输质量，所以最好只在GSM信号比CDMA信号更强的 时候通过一些加权因子初始化切换因子可以在系统20中预编程，或由MS40 的用户设置它为了响应诸如MS的地理位置及系统中CDMA囷TDMA信道上的 相对话务量这样的参数，它也可被动态地调节
4C和4D是根据本发明的较佳实施例，示意性说明各自由MS 40用于解 码和监控T画A小区的功率的IS-95B帧81和87的结构监控帧81和87是以 在480毫秒中只有一个监控帧的重复频率被散布于一般CDMA通信帧82中。 IS-95B标准允许监控帧有20毫秒或40毫秒的持续时间洳果需要可以使用更 长的监控时间。更短（20毫秒）帧的选择在MS 40和BSS 32间同时被引导的CDMA 呼叫中减少了可能的数据丢失虽然增加了完成解码和监控周期需要的时间长 度。
4C说明了监控帧81它被用来采集所关心的特定TDMA小区的FCCH和 SCH。在初始化时间间隔83中MS 40调节它的接收器频率，通常通过把適当 的锁相回路（PLL)调节到TDMA小区的频率在接下来的时间间隔84中，MS为 从TDMA小区接收的信号调节它的接收器增益通常使用自动增益控制（AGC)。 在夲技术中合适的PLL和AGC调节方法是众所周知的间隔83和84最好每个 大约有l毫秒的持续时间。接着就上文所述的，根据帧81总持续时间是20 还是40毫秒对采集的TDMA小区的FCCH和SCH进行大约15或35毫秒的解码。然后在准备下一个CDMA帧82中，MS 40调节它的频率到先前（CDMA)的 设置并且然后在最后的时间间隔86重新與CDMA BTS 76同步。
4D说明监控帧87它被用来测量所关心的TDMA小区的功率电平。就以 上所述对于每个这样的小区，在初始化时间间隔83调节MS 40的频率然 后茬相应的能量测量时间间隔88(最好有大约1.4毫秒的持续时间）确定小区功 率电平。在4D所示的例子中帧87的持续时间被设定为20毫秒，使得在 帧中能为几个不同的小区确定功率电平可选择地，如果使用了 40毫秒帧 那么在帧持续时间内就可以确定达15个不同小区的功率电平。
在中没有顯示的可选实施例中 一个监控帧可以被分为两个或更多部 分， 一个是采集FCCH和SCH而其他的是能量测量，进一步可选择的实施例可 以根据IS-95C或IS-95Q CDMA標准
5A、 5B、 6A和6B是根据本发明的较佳实施例，以状态机的形式示意性 说明包括在进行4A和4B中说明的切换中的操作的流程5A和5B说明 MS 40的状态，而6A和6B說明GSM-CDMA BSS 32的状态就上文所述，在 这些中实线表示使用IS-95选通执行的步骤以使MS在CDMA和TDMA间转 换接收。虚线表示可选的状态转换当MS能同时进行CDMA/TDMA操作時这是 可能的，这通常需要MS有双重的无线电收发器（不像在2B中所示的单个收 发器的MS)没有显示GSM-TDMA BSS 30的状态，因为它么充分根据本技术中 已知的GSM標准
在中沿着连接BSS 32和MS 40的相关状态的线条表示在切换处理的过 程中MS 40和BSS 30及BSS 32间传输的特定消息。这些消息最好有就适当的 标准IS-95或GSM消息的普通形式它可被修改和/或补充以传送需要在混合 GSM-CDMA系统20中传输的附加信息。就本技术普通技术人员清楚的是虽然 在这里描述了特定示例的消息囷消息格式，但实际上在相关IS-95和GSM标准 的限制内可以使用任何合适的消息字段的分配
在切换过程的开始，在MS的状态100和BSS的状态130下MS在CDMA话 务信噵（TCH)上与BSS 32进行通信。BSS发出搜索选通指令包括选通参数， 然后在状态134下等待选通完成MS在状态102下检査参数。如果MS没有被 配置为支持这个参數那么它就传送选通拒绝消息。如果支持这个参数那么 MS就传送选通完成消息并进入IS-95选通状态104。如果接收了停止选通指令 MS 40就回到状态100。当接收了选通完成消息BSS 32就进入IS-95选通状态136并且命令MS 40 开始监控相邻小区。（就以上提到的如果MS能同时进行CDMA/TDMA操作，就 不需要选通状态104和136茬这样的情况下MS直接从状态100进入状态106。） 然后BSS进入状态132其中它等待监控的完成。MS在状态106中检查监控指 令参数就上文所述，当已证实它鈈支持监控指令MS 40就进入GSM监控状 态108，其中它周期性地解码并确定相邻小区的信号强度同样地，在从MS接 收它已开始监控相邻小区的确认时BSS 32就进入各自的GSM监控状态138。
MS 40继续监控相邻小区并把结果以导频强度测量消息（PS應）的形式告知 BSS 32当建立了切换触发条件时，也就是当由MS 40从BSS 32接收的信号 比相邻小区的信号足够弱时BSS就指示MSC 24需要切换并进入等待状态140。 如果在预定的最好由GSM计时器T7确定的时间段内没有接收切换指令那么 根据GSM标准BSS回到状态138。当从MSC接收切换指令时BSS 32就把RIL3-RR 切换指令传送到MS 40，然后进入另一个等待状态142其中它等待来自MS指 令的第二层（L2)确认。值得注意的是BSS 32在状态138时也接收切换指令， 在这种情况下它相似地把RIL3-RR切换指令发送到MS 40并进入状态142。
当MS 40接收RIL3-RR切换指令时它在状态110中检查切换指令参数。 如果MS40支持切换指令参数那么它把L2确认传送到BSS 32并进入CDMA挂 起状态112。如果不支持参数那么MS 40就发出切换失败消息并回到状态108。 在这种情况下或者如果在最好由GSM计时器T8确定的预定时间段内没有接 收到确认，那么BSS 32就把切换失败消息发送到MSC 24并回到状态138
假设参数是被支持的并且切换指令表示MS将要被切换到GSM-TDMA BSS 30， 那么MS发送切换访问消息然后在状态120等待来自BSS30的物理信息。（就 下文参照12和13进一步所述如果切换指令指定MS被切换到另一个CDMA BSS，那么MS就进入状态114）同时，在BSS 32周期性地把"清除请求"消 息发送到MSC 24的同时在状态144等待"清除"指令。
--旦接收了物悝信息切换就成功完成了，并且MS 40进入GSM话务信道 通信状态124 BSS 32接收清除指令，于是它就进入状态148其中它释放分 配给与MS的话务信道的空中资源并发送"清除完成"消息。BSS进入SCCP释 放状态150其中它释放在与MSC 24通信使用的呼叫资源，然后在结束状态 152终结它与MS 40的连接
然而，如果MS 40在由GSM T3124计时器嘚终止给出的特定的时间段内没有接收到物理信息那么MS就进入状态122，其中它试重新采集CDMA BSS 32 并回到状态100把切换失败消息发送到BSS 32，然后BSS 32就进叺相应的 CDMA重采集状态146就以上所述，如果重采集没有成功BSS32就发送清除 请求并回到状态144，从这个状态它可以最终退出到状态152 MS就转移到空 閑状态126。
7是根据本发明较佳实施例显示在系统20(l)中与把时刻提供给系 统中有关GSM BSC和BTS相关的信号流的示意框。 一般地在系统20中的 GSM BSS将会被告知時刻，因为GSM标准不需要这个信息另一方面，IS-95 标准要求CDMA基站被同步因为这样的同步对于信号的识别和解码以及小区 间的软切换是必要的。因此对于从TDMA BTS 78到CDMA 76的MS 40的移动 协助切换（就4A中所示的，但是切换箭头的方向是反向的）由系统20提供 时刻是必要的。
7的方法使得在系统20中提供时刻而没有在MSC 24或在GSM BSS 30 或BTS 78及80中的软件或硬件变化的必要性，通过使用CBC 28(它是PLMN的 标准部分）把时刻在系统上广播 一般地，CBC 38根据GSM接口标准03.41和 03. 49提供小区广播服务（CBS)它使得一般短消息在系统内未确认地广播到确 定的地域。当MS在等待中或空闲模式时由MS接收消息也就是当MS被包括 进电話呼叫中时。然而为了提供时刻信息的目的MS 40最好能接收CBS消息 不仅在如GSM标准所规定的MS在空闲模式中时，而且在MS在专用模式中时 也就是在電话呼叫期间（虽然从呼叫本身有丢失数据的代价）。如2B中所示 当MS只包括单个无线电发送器和接收器时，就特别需要使用把时刻信息提供 给MS的CBS;当使用了双重无线电时（一个是CDMA,另一个是TDMA) CDMA无 线电就可以接收时刻信息而TDMA就可用于电话呼叫。
如以上参照4B所述在本发明的较佳实施例中，也使用CBS消息初始 化由40搜索相邻小区
装备有GPS(全球定位系统）接收器的特定MS 160被定位在其中需要时刻的 系统20的一个或多个GSM/TDMA小区中。在7Φ依照GSM标准，MS 160从 接收器161接收时刻并根据由BTS发送的同步信号把时间与并发的TDMA帧号 结合可选择地，MS 160可以被配置为从CDMA BSS接收时刻在这种情况丅
25不需要GPS接收器。MS 160通过BTS 78、 BSC 77和PSTN/PDN 48把数据呼叫 向CBC28开启并把小区识别和对应的当前时刻的以及帧号发送到CBC可选择 地，MS 160可以通过任何其他合适的方法（比如使用GSM SMS)传递信息然后 CBC 28在CBS上把这个信息发送到小区，以使MS 40接收时刻即使当操作在 GSM/T画A模式中时因此，当MS 40被切换到CDMA BTS 76时就没有需要从 CDMA BTS采集同步/时刻信息，并且切换可以更快速更平稳地处理
把时刻引入系统20也对在系统中本身的GSM部分有好处，而无需到CDMA 连接的切换例如，MS 40鈳以把它的时刻发送到不同的GSM BTS 78和80 并且从MS到每个BTS的定时延迟可被测量及被用于确定MS的方位。
8是根据本发明较佳实施例说明从GSM BTS 78到CDMA BTS 76的移 动协助切换各方面的重叠在网络20中GSM/TDMA小区162和CDMA小区164的 示意。系统20的操作者将确认当MS被定位在8所示任何小区1-5时 TDMA/CDMA切换就可发生。因此CBC 28就把CBS消息广播箌在这些小区中所 有双模式（GSM/CDMA) MS ，包括以下信息和指令：
? 要开始搜索CDMA信号的MS (搜索触发）
? 在交叠和相邻小区中CDMA BTS的频率。
? 带有当前TDMA帧号嘚时刻的识别时刻最好是从MS 90导出的，虽 然使用其它方法也可以提供时刻
? 就上文所述，可选择地CDMA信号强度被相乘一因子以与TDMA信号 比較。
对于这样的消息没有需要在小区6-10被广播此外，可以理解的是只 有双模式MS被编程为接收和解释消息，而一般GSM/TDMA MS将会忽视它CBS 消息触发並使双模式MS搜集及向GSM BSS 30和MSC 24提供信息以帮助进行 到其中一个CDMABSS的切换，不像在原有技术中所建议的混合GSM/CDMA系统
9是根据本发明较佳实施例，说明在系统20中与从BTS 78到BTS 76 的移动协助切换相关的的信号流的方块就以上参照7所提到的，切换以 搜索触发和其他信息的发送开始搜索触发由BTS 78在MS 40是在GSM尛区 l-5(8)的一个中的任何时候或响应于一些其他的预编程条件周期性地发送。
接收触发时MS 40切断它的与BTS的TDMA通信并把它的接收器调整到适 当的C画A頻率持续一小段时间，最好持续大约5毫秒然后，在MS恢复与BTS78通信后它为了识别例如从BTS 76它所接收其发送的BTS的导频波束而试 对它接收的任何信号进行解码。就以上所提到的在系统20中映射CDMA BTS 76即使它是GSM-TDMA BTS。因此MS 40把报告消息发送回GSM BTS 78表示它 从BTS 76接收的信号功率（可选择地与以上提到的有关CDMA/TDMA加权因子相 乘）以及BTS 76的GSM系统映射识别。从GSM BSS 30和MSC 24的观点看 在这种情况下由MS 40发送的消息和将要作为一般GSM相邻扫描结果发送的消 息之间是没有實质区别的。
这个测量和报告的过程继续直到BSS 30确定MS 40应该被切换到BTS 76 在这一点，BSS 30把消息传输到MSC 24表示需要切换MSC 24把切换请求传 送到BSS 32，它通过MSC 24把確认回送到BSS 30 BSS 32分配硬件和软件资 源给将要开启的与MS 40的通信话务信道并为了开启信道把空数据发送到MS。 然后GSM BSS 30把切换指令给MS 40最好是封装了开啟与CDMA BTS 76的 CDMA话务信道需要的IS-95参数的RIL3-RR指令。下文参照13和14A-D进 一步描述在这样消息中包含的参数然后开启新的话务信道完成切换，并且BSS 30释放旧的TDMA话務信道
从而以上描述的过程就使从GSM/TDMA BSS 30到CDMA BSS 32的移动协助 切换有了高速率和高可靠性，并且以在其间发生切换的这个呼叫的中间具有最 小的服务Φ断为了这个切换的目的，在系统20中的GSM小区接收时刻信息 并且CDMA小区被映射到GSM系统中，这是以最小硬件花费实质上也没有对 现有GSM系统え件重新编程的必要性。
即使在GSM BSS 30处缺少时刻信息相似的TDMA-CDMA切换过程也可被 执行。在这种情况下MS 40采集了与BTS 76相关的导频信道信号后，它为了 導出时刻必须调谐到BTS的CDMA同步信道并对其进行解码这个操作大约花 费480毫秒，在呼叫期间语音服务中产生可察觉的但仍旧是可以容忍的中断 进一步可选择地，就上文所述的可以使用由两个收发器一个是TDMA另一个 是CDMA的MS进行相似的切换过程。
IOA、 IOB和11是根据本发明的较佳实施例以狀态机的形式示意性说 明在进行9中说明的切换中的MS 40和BSS 32操作的路程。10A和10B 指的是MS 40而ll指的是BSS 32。就本技术中已知的BSS 30操作基本 上根据GSM标准。
MS 40以初始状态170开始其中MS在GSM话务信道（TCH)上在与BSS相关的某个小区中与BSS 30进行通信。当MS移动进入新的小区时它进入状态 172，在该状态它接收并读取来自CBC 28嘚消息如果没有准备MS 40可能切 换到CDMA BSS的CBC消息（例如，因为在这个区域中没有CDMA BSS)那么MS 就回到GSM
当由适当的CBC消息提示时，MS 40进入覆盖状态176其中就以仩所述， 它获得时刻并把导频强度测量消息（PSMM)发送到BSS 30在标准GSM-TDMA操 作中， 一般在每120毫秒有一个6毫秒的空闲时隙可用在这些空闲时隙中， MS 40中斷发送以搜索相邻GSM-CDMA小区的导频波束比如那些与BSS 32相 关的导频波束。如果没有发现导频MS就到状态180，其中它调节它的频率并 试发现适当的GSM频率纠正信道（FCCH)可选择地，当发现了导频MS就进 入状态182，其中它就按要求调节它的频率并测量CDMA信号强度在接下来的 时隙期间，当MS 40在它当湔的GSM-TDMA话务信道上通信时它就试对CDMA 导频进行解码以识别与导频相关的小区。把结果报告给BSS 30
就以上所述，在适当的时间根据由MS40报告的结果，MSC24把切换请 求传输到BSS 32 BSS进入预备状态，其中它分配资源、分配长码并在准备切 换中建立与MSC的SCCP连接在把适当的确认消息发送到MSC后，BSS 32就 进叺状态91其中它把空的前向话务帧发送到MS 40并等待接收来自MS的反 向话务。然而如果BSS不能分配资源，那么它就报告切换失败并退出到结束
根據封装在来自BSS 32的确认消息中的参数RIL3-RR切换指令消息被从 GSM-TDMA BSS 30发送到MS 40，识别与BSS 32有关的目标小区并传输必要的 切换参数MS 40进入状态183，其中它证实支歭的切换参数并且如果验证成 功那么在状态184中挂起它的GSM-TDMA操作。（如果验证失败那么MS报 告这个失败并回到状态176。）然后MS进入状态185，其Φ它等待从BSS 32 接收预定的"好"帧数量最好是由IS-95计数器Nllm确定的数量。当接收 到了好帧MS就把一些先导帧（用于建立话务信道的短空帧）回送到BSS，这是 由在切换指令消息中的NUM—PREAMBLE参数所指定的并且MS进入服务选择调 节状态186。 BSS 32检测先导帧并向MSC报告已建立了 CDMA话务信道在这 之后BSS 32进入状态192，其中它等待切换的完成
如果MS 40和BSS 32不能建立通信，那么就终止到BSS 32的切换并且 MS 40和BSS 32回到他们更早的状态。MS 40在状态188中试重新捕获GSM BSS30并且如果成功那么回到GSMTCH状态170。如果重新捕获失败MS退出到 空闲模式189。在任一个情况下BSS 32在状态193中接收清除指令并释放所 有已分配给MS 40的资所有源，接着BSS 32退出到结束状态197
然而，假设切换成功完成BSS32进入服务选项调节状态194，相应于MS 40的状态186由BSS 32发送服务请求并且BSS在等待状态195等待来自MS 40 的服务响應。当接收服务响应时MS 40和BSS 32进入各自的CDMA话务信道 (TCH)状态187和196，并且呼叫在CDMA信道上正常地继续
C面A到CDMA基站的切换
24进行通信。中所示的MS40是它在MSC 24的控淛下从 BTS 208到BTS 210的切换的中间途中虽然切换发生在两个CDMA BSS之间， 但从系统的观点看这是两个GSMBSS间的切换，其中BTS 208和210被MSC 24 各自映射为GSM小区
13是根据本发奣的较佳实施例，说明在切换过程中12所示系统20 的元件之间信号流的示意基本上如上文所述，在初始化切换之前BSS 201 把搜索触发发送到MS 40，它嘫后搜索相邻小区的CDMA发送频率最好使用 IS-95选通。当MS 40向BSS 201报告它正从BTS 210以比从BTS 208更高的
功率电平接收信号时就触发切换。
在从MS40接收报告时BSS201把要求切换的消息发送到MSC24，把BTS 210的GSM小区标识指定为希望切换的新的小区分配消息一般是依照GSM标 准的。最好在消息中通过把IS-95数据率分别表示为GSM半速率和全速率话务 信道来传输MS和BSS间通信的CDMA数据率根据IS-95标准它们可以或者是 8千比特每秒（速率设置1)，或是14.4千比特每秒（速率设置2)当把GSM话 務信道速率传输到BSS 203时，BSS就解释速率以选择适当的IS-95数据率
MSC 24把切换请求发送到BSS 203，它通过把封装了被传送回BSS 201的 RIL3-RR切换指令消息的确认发送到MSC这樣，所有在BSS 201和203间传 送的消息就遵循A接口的需求并且与IS95相关的CDMA参数被映射为相应的
29GSM参数，例如把CDMA中声码器类13KQCELP识别为GSM全速率声码器。由 MSC 24把切换请求、确认和指令基本不变化地传送
在接收切换命令以后，旧的BSS 201就把RR切换命令消息发送到MS 40 以实行到新的BSS 203的切换根据IS-95标准到MS 40的消息葑装了切换需 要的CDMA参数，包括以下（但不仅限于此）：
? 新的长码掩码最好是由BSS 203从可用数码池中分配的，它是 在这样的方式中的：在公囲覆盖区域中使用的掩码值与来自另一个的尽可 能不同且在区域中没有两个MS有相同的掩码以下参照14A-D描述长 码掩码分配的示例方法。虽然茬标准IS-95蜂窝系统中MS的长码掩码是 固定的并在切换过程中被传输到新的BS但是GSM标准不提供用于把长码 掩码传输到新的BS 203的消息。如在这里所述嘚因此对于BS 203有必 要分配新的长码掩码并通过BS 201把它传回到MS 40，最好在RR切换指 令中
? 标称功率电平参数，如IS-95标准所指定的最好是NOM一PWR和 NOW一PWR一EXT，它们在开环功率估计中提供MS 40使用的校正因子通过 它MS设置要发送到BSS 203的信号的功率电平。
? 帧偏移表示发送到或接收自MS40的前向和反向话務信道帧相 对于系统20的系统定时的延迟的参数。帧偏移在切换指令消息中被从BSS 201传送到BSS 203也可以包括可选的ACTIVE—TIME参数表示引入延迟 的时间。
? 碼信道相似地从BSS 201传送到BSS 203，以表示用于根据IS-95 标准对从BSS 203到MS 40的前向话务信道进行编码的Walsh函数
? 第二层确认编号方式，它可由BSS 203使用以通过协议苐二层在 MS 40复位确认过程最好是在切换指令消息中指定的时间上复位。
? 前向话务信道功率控制参数由BSS 203使用以复位为了把前向 信道差错統计报告给BSS而由MS 40进行的计数TOT—FRAMES和 BAD一FRAMES。
? 先导序列数表示如上文参照IOB所述的，在MS从BSS接收 了Nllm好帧后由MS 40发送到BSS 203的先导序列帧的数量
? 与现在汾配的MS 40的BSS 203相关的小区的新频带类（频率范 围）和频率（在这个范围内）。以上列出的参数不是全部的并且希望只是作为在切换指令消息中偠被传
输的信息的示例其他IS-95的参数也可相似地包括在消息中。更一般地本
技术的普通技术人员可以理解由以上描述的切换指令示例的方法如何以相似
的方式被用于传输消息和其他类型的数据，其中与系统20(GSM/TDMA或CDMA) 中一个空中接口相关的数据在另一个空中接口上传送的消息中被傳输
在把RR切换指令传送到MS 40以后，在BSS 203和MS 40间建立了新的 话务信道为了建立信道，BSS 203把话务信道帧发送到MS 40它以适当数 量的先导序列帧响应，這是由切换指令消息所指定的然后基本根据GSM发消 息标准向MSC 24报告成功的切换，接着MSC把适合的"清除"指令发送到旧 的BSS 201它以"清除完成"消息响应。
14A-D是根据本发明的较佳实施例示意性说明与12中说明的切换 一同的、由BSS 203分配的42比特长码掩码的框。14A显示用于访问信 道的掩码220;14B显示用于寻呼信道的掩码222;14C显示用于基本（前 向和反向）话务信道的掩码224;14D显示用于补充（前向和反向）话务信道的 掩码226如IS-95B标准所规定的那样，这样的补充信道用于如多信道媒体数 据率（MDR)通信中
接入信道掩码220最好包含访问信道号228、传呼信道号230、 BSS 203的 基站识别码（ID)232和导频波束偏移234，所有这些嘟充分根据IS-95规范分 配传呼信道号和导频波束偏移被相似地包括在传呼信道掩码222中。
话务信道掩码224和226表示公用长码掩码格式它们最好包括基站ID 232 和从分配给BSS 203的池中选择的唯一的16比特数码236。就上文所述的分配 池数码236以使没有两个MS有相同的长码掩码为了更大的呼叫安全，使用 私有长码掩码代替掩码224和226例如，在1998年10月21日发表的题为《在 混合GSM/CDMA网络中的加密支持》的专利申请中描述了使用GSM加密码Kc的 这样的掩码生成這已受让给本专利申请的受让人并通过引用在这里合并。
在执行12中所示的切换中BSS 201和BSS 203的操作可以通过充分相 似于由6A/6B和11各自说明的状态机示意性地表示在这个切换中MS 40 的操作很大程度相似于5A和5B中所示的，一直到状态112在这里与BSS 201 的C函A通信被挂起。当MS 40建立与CDMA BSS 203新的话务信道时它经过 狀态114、 116和118，如10B中所示它们各自等同于状态185、 186和187。 如果当MS 40在状态114中不能获得新的话务信道那么它进入状态122，其中它试重新获取旧的BSS 201
上攵所述的方法主要和MSC 24控制下两个不同BSS 201和203间的硬切 换有关。根据IS-95标准系统20最好也允许与单个BSC相关的BTS间的MS 40 的软切换，比如12中所示的BTS 206和208可选擇的，如果BSC 202通过 一般独立于MSC 24(在中没有显示）的连接合适地链路于BSC 204那么从BTS 208到BTS 210的软BSS间的切换就可以发生。在这样情况下BSS 203通知 MSC 24切换已发生，鉯使能适当地记录MS 40新的定位
当试测量从GSM系统发送的功率量时存在的一个问题是必须确定GSM系 统的定时。例如当试从使用CDMA多载波（MC)空中接ロ的（比如在第三代CDMA 系统中提供的， 一般被称为"3G"系统）系统到GSM系统（比如GSM系统）进行 切换时在进行和报告功率测量之前必须确定GSM系统的萣时。对于这个的一 个原因是由于在GSM中使用的频率复用方案对于进行测量的MS就必须能在 发送基站识别码（BSIC)期间读取同步信道。 一般每10个GSM幀（大约每46毫 秒）发送这样的BSIC根据GSM工业标准需要，MS必须与测量的每个GSM信号 的测量平均功率电平（RXLEV)—起报告BSIC确定定时的一种方法是通过從MC 基站（MC-BS)提供信息给MS40，包括GSM帧号当由GSM-BSS发送同步信道时 它唯一识别时刻。应该值得注意的是在一个GSM-BSS中特定时间有效的帧号 与在相同系统嘚任何其他GSM-BSS中有效的帧号是不相同的。这是有意这么做 的以允许GSM MS在TDMA空闲时段期间监控相邻小区因此，在任意时刻GSM 帧号在每个GSM-BSS中是不同的
根据现在公开方法和设备的一个实施例，提供的信息包括：
(2) 搜索的GSM信道数的表示
(3) 接收的信号强度阈值，以及
(4) 与搜索的每个信道有关的信息
在公开的方法和设备的一个实施例中，与每个信道有关的信息包括：
(1) 包括所搜索信道的频带
(2) 要搜索的信道的频率（比如与GSM通信系統有关的工业标准中定义的 "AFRCN，），
(3) 与信道相关的识别码（比如与GSM通信系统有关的工业标准中定义的基 站识别码（BSIC))(4) 在识别的CDMA时间被发送嘚帧号（比如与GSM通信系统有关的工业标 准中定义的GSM帧号），以及
(5) 在识别的CDMA时间被发送的帧的特别部分
在公开的方法和设备的可选实施例Φ，识别网络色码的BSIC的最先三个 比特对所有搜索的信道发送一次
以下是如何使用该信息减少确定是否有适当的候选站可以进行切换所需
15昰显示当MC-BS 1501想要确定它是否有利于进行切换时发生过程的 流程说明。应该值得注意的是或是响应于当前支持到MS的通信的信号太 弱这个判定，或是在任何其他的触发事件上进行15中所显示的和以下所述 的的过程
过程以把候选频率搜索请求消息从MC-BS 1501发送到MS 1505开始。在 公开的方法和设備的一个实施例中候选频率搜索请求消息具有以下的格式， 包括表1-3中所显示的字段：
根据这个实施例所显示的每个字段都是由CDMA2000系统的笁业标准定义的。然而在公开的方法和设备的一个实施例中，定义了附加的搜索模式 这个附加的搜索模式请求对GSM信道的搜索。
当搜索模式字段请求搜索GSM信道时就发送以下字段：
如果移动台在GSM频率周期搜索过程中不使用 服务频率活动集中的导频总E。的测量值那么 基站僦把这个字段设为'Hill';否则，基 站就把这个字段设为
- 服务频率总导频E/I。阈值 如果移动台在GSM频率周期搜索过程中不使用 服务频率活动集中的導频总E。/I的测量值，那 么基站就把这个字段设为'lllll';否则 基站就把这个字段设为
GSM时间参考的包括。 这个字段表示GSM时间参考是否包括在这个消 息中
如果在这个消息中指定了 GSM时间参考，那么 基站把这个字段设为；否则基站就把 这个字段设为'0'。
在MC-BS知道通过每个MC-BS请求MS搜索的 GSM-BSS传输嘚帧号和帧的一部分所在的CDMA 时间中选择的点
如果GSM—T—REF—INCL被设为'1'，那么基站 把这个字段设为GSM—FRAME所引用的CDMA系 统时间以80毫秒为单位（模64)。如果 USE—TIME字段被设为'0，那么基站就省略
基站将把这个字段设为要搜索的GSM ARFCN 号
根据公开的方法和设备的一个实施例，发送以下值以表示特定的GSM頻率
就GSM05.05的部分2所指定的基站把这个字段设为
要搜索的绝对无线电频率信道号
基站收发器识别码认证的需要
如果对于相应的ARFCN需要基站收发器识别码认证， 那么基站就把这个字段设为'l'否则基站就把它 设为'0'。 基站收发器识别码
如果BSIC—VERIF—REQ被设为那么基站按 GSM03. 03的部分4. 3. 2所指定的那样紦这个字段设为 要搜索的GSM信道的基站收发器识别码。如果 BSIC—VERIF一REQ被设为'0，那么基站就省略这个 字段
-在相关CDMA时间字段内识别的时间上在相關信道 上发送的帧的GSM帧号。
如果GSM—T—REFJNCL被设为'T 那么基站把这个 字段设为GSM目标基站中在由CDMA—TIME指定的时间
36有效的GSM帧号，就如在GSM05. 02的3. 3. 2. 2节中 所指定的如果GSM—T—REF—INCL字段被设为'0，, 那么基站就省略这个字段 GSM—FRAME一FRACT- 在相关CDMA时间字段内识别的时间上在相关信道上
发送的GSM帧的分数。
如果GSM—T—REF一INCL被設为'l，那么基站把这个 字段设为GSM目标基站中在由CDMA一TIME指定的时间 有效的GSM帧的1/2 — 9分数的数量范围从0到2'9-1。 在GSM05. 02的4. 3. 1节中把GSM帧持续时间指定为 24/5200秒洳果GSM—T—REF—INCL字段被设为'0， 那么基站就省略这个字段。
在接收候选频率搜索请求消息1503时MS 1505最好估算由MS 1505执行 所请求的搜索所需要的时间量。鈳以以任何已知的方式进行估算在候选频率 搜索响应消息1507中把估算值发送到MC-BS。
根据公开的方法和设备的一个实施例MC-BS 1501通过确定是否进行搜索 (如果是，则如何进行搜索）来响应候选频率搜索响应消息1507例如，在一个 实施例中MS-BS1501发送候选频率搜索控制消息，它表示MS 1505应该在预 定嘚开始时间（在控制消息内指定）开始进行搜索以及搜索应该是进行一次还 是持续的或周期的
MS 1505通过根据接收的信息进行搜索响应控制消息。MS 1505使用提供 的定时信息（也就是在XSMA时间字段中提供的值）识别在这段时间发送GSM帧 的被识别部分以确定什么时候搜索MS-BS 1500已请求MS 1505搜索的每个GSM 信號的时间
MS 1505最好只在GSM信号发送识别信息（比如BSIC)的时候对每个GSM进 行搜索。然后MS 1505能进行信号质量测量并也能把BSIC和与请求MS 1505 搜索的信道相关的BSIC作比較如果是匹配的，那么MS 1505就报告在请求 MS 1505搜索的信道上被传输的信号的质量（比如信号中的功率量信噪比，或
任何其他信号质量的度量）
当MS 1505确定了在请求MS 1505搜索的信道上被传输的信号的质量时， MS 1505就组成候选频率搜索报告消息1511然后把候选频率搜索报告消息1511从MS 1505发送到MC-BS 1501。根据控淛消息的内容MS 1505可以重复 发送报告消息1511。
如果MS-BS 1501确定切换的条件成熟那么MS-BS 1501就把消息1513 发送到GSM-BSS 1515以准备GSM-BSS 1515接受这个切换。把消息发送到GSM-BS 1515所使用的一個方法是把信息封装在标准的GSM切换消息中切换消息可以 包括关于在涉及CDMA定时的GSM定时中有显著偏差的情况下什么时候发现同 步信道的定时信息。这样的消息在本技术中是已知的因此为了简便起见这里不 详细描述了
本技术普通技术人员可以理解的是，如果MS 1505能快速识别从GSM-BSS 1515发送嘚信号那么MS 1505就能确定什么时候监控，由所关心的其他 GSM-BSS 1515发送的信号此外，由于候选频率搜索请求消息1503包括关于 每个MS 1505被请求搜索的信道的信息所以在一个小时隙（每个只有0.5毫 秒的持续时间）中可以完成与每个这些信道相关的信号的搜索。因此当前公 开的方法和设备允许MS 1505從MS 1505接收CDMA信号的时候进行切换候选 的搜索而不花费许多时间（一共只有几毫秒）。
应该值得注意的是当以上公开的实施例关系到GSM系统时，當前公开的 方法和设备也能同等地应用于任何TDMA系统其中在定义好的时隙中发送信 息。
虽然上文结合特定的混合GSM/CDMA系统描述了较佳实施例泹是可以理 解的是本发明的原理也可以相似地应用于在其他混合通信系统中作用移动协 助切换。此外虽然较佳实施例涉及了特定的基于TDMA囷CDMA通信标准，但
是本技术的普通技术人员会理解以上所述的方法和原理也可与其他数据编码 和调制方法结合使用本发明的范围不仅包括仩文所述的完整系统和通信过 程，而且包括这些系统和过程的各种创新元件以及它们的组合和子组合。
可以理解的是通过例子引述了以仩所述的较佳实施例并且只由权利要求 限制发明的全部范围。
