CN100399858C - Tdd/cdma***中的切换目标小区选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及TDD/CDMA***中的一种基于硬资源的切换目标小区选择方法，通过采用将信号强度、信号质量与码道资源联合判断的准则，更好地保证用户的连续通信质量。在切换过程中，将符合切换基本条件的邻小区列为候选小区；根据反映扩频码资源的空闲硬资源的多少为候选小区排列优先级，排列优先级的原则包括：按照候选小区空闲资源单元个数设置优先级；按照候选小区空闲的、为切换预留的资源单元个数设置优先级；按照候选小区单时隙空闲资源单元个数的最大值设置优先级；和按照候选小区单时隙空闲的、为切换预留的资源单元个数的最大值设置优先级，这些原则可单独或部分或全部使用，空闲硬资源越多，优先级越高；选择优先级最高的小区作为切换目标小区。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝移动通信技术中的越区切换技术，更确切地说是涉及时分双工/码分多址(TDD/CDMA)移动通信***中的一种切换目标小区的选择方法，即一种越区切换过程中对目标小区的排序和选择方法。
背景技术
在移动通信***中，用户终端在最初的服务小区与网络实现连接之后，由于各种原因要离开这个小区的服务范围时，将发生越区切换过程。如时分-同步码分多址(TD-SCDMA)***中的越区切换过程，就是通过将用户终端的连接从原服务小区切换到其它服务小区，从而保持通信的连续性，不会中断服务。
传统的切换控制过程是：由移动台测量所接收的服务小区(基站设备)信号电平、信号质量，以及邻近小区(基站设备)的信号电平等参量，并上报给网络；网络接收到移动台的测量结果报告后，调用切换算法，采用一定的判决准则进行切换判决，当判断出需要进行小区切换时，根据测量结果选出至少一个邻近小区作为切换的候选小区；然后再在候选小区中采用一定的准则，例如根据信号强度和信号质量等，从候选小区中选出一个最终用于切换的目标小区，实现切换。选择目标小区的准则可以根据接收相邻小区的信号电平或干扰电平，考虑原则是尽量不要切换到接收信号弱或干扰电平高的目标小区中。
GSM规范推荐的切换算法，包括上下行链路信号强度准则、上下行链路质量准则、功率预算准则和距离准则。随着网络结构的不断复杂化，还涌现出一些移动速度和网络原因(指网络拥塞时触发的强制切换)等准则。
目前已有的切换目标小区的选择方法有很多，主要依据上述准则来辅助切换判决，并选择最佳目标小区。如选择导频信号最强的邻小区作为最佳目标小区，或者选择信号质量最好的邻小区作为最佳目标小区，或者选择导频信号到达移动台路径损耗最小的邻小区作为最佳目标小区等。
上下行链路信号强度准则是切换判决中非常重要的准则(但并不是唯一准则)。现有的上下行链路信号强度准则，主要采用的方法是根据一些信号测量值来辅助选择目标小区。由于无线传输环境的复杂多变，测量值的精度和测量过滤算法就会直接影响切换判决的准确程度。有些时候测量误差将直接影响判决结果，造成判断失误。
如果单纯依靠信号强度测量报告来选择目标小区，而不考虑邻小区的当前负荷状况，很可能出现信号最强的小区却没有足够的空闲信道资源的情况，从而导致切换用户不被目标小区接纳而引起切换失败。此时就需要重新尝试候选小区中的其它小区，进行目标小区的接纳控制过程，或等待下一次测量报告进行下一次的切换判决。还有可能出现用户虽然被目标小区接纳即切换成功，但是由于该目标小区负荷很重，用户在强干扰下很快就发生掉话情况。这两种情况都会使用户的通信质量下降，甚至出现通信中断，并可能导致***整体性能的下降。
目前，移动通信***大多还根据信号测量值对符合基本切换条件的邻小区(候选小区)按优先级进行排序，选择优先级最高的小区作为目标小区。比如说切换过程中用户终端(UE)测量相邻小区的导频信号强度并按导频信号强度进行优先级排序，选择导频信号最强、即优先级最高的小区先作为目标小区试探接入。如果该目标小区不能接纳该用户，则选择优先级排序中次高的小区试探接入，以此类推。从这个过程中不难发现，只有目标小区有足够的资源，才能保证切换用户在试探接入时具有较高的成功概率。
专利号为99116197.1、发明名称为“一种基于小区动态优先级的切换控制方法”的中国专利中提出了一种基于小区内空闲传输信道(TCH)百分比和功率预算裕度来计算目标小区动态优先级的方法，用以协助判断切换的目标小区。
上述专利技术方案中，在设定目标小区优先级时考虑了小区当前的负荷情况，具体做法是以小区内空闲传输信道(TCH)百分比的形式来监控负荷大小。然而，3G***提供了多种多样的业务形式，由于承载业务所需带宽不同，各种业务信道所需要的目标信噪比也不同，发射或接收的功率也相差很大，因此空闲传输信道的概念已不能准确地表征小区的容量和负荷情况。以一般的CDMA***为例，一个传输信道可能由多个扩频码道承载，而各个扩频码道的扩频因子又可能各不相同；即使同样个数同样扩频因子的扩频码道，承载不同业务所需要的功率资源也大不相同。
功率资源是计算CDMA***容量的最关键资源(参数)，但除了功率参数，码道个数也是计算***容量时的一个非常重要的资源(参数)。对于时分双工码分多址***来说，每个时隙只能支持有限多个码道同时被使用，比如TD-SCDMA***，每个时隙最多可同时支持16个码道(扩频系数为16)，而频分双工(FDD)***有上百个码道可以供同时使用。因此，TDD/CDMA***的一个重要特点是在计算***容量时，功率受限的影响弱化，而码道受限的影响凸现，因而在选择切换目标小区时还应充分考虑切换目标小区空闲的码道资源。
在3G和后3G***中将逐步采用联合检测(JD)、智能天线(SA)等先进的移动通信技术，用于减轻CDMA***中的多址干扰和多径干扰的影响，因而大大提高了***的信道利用率。JD/SA技术使计算网络容量时功率受限的影响弱化，而码道受限的影响凸现，该特点也还没有在选择切换目标小区中被充分利用。
发明内容
本发明的目的是设计一种TDD/CDMA***中的切换目标小区选择方法，通过简便的基于硬资源的方法选择最适当的切换目标小区，从而提高切换成功率，最终保证用户通信的连续性和稳定性。
本发明方法中所涉及到的硬资源，主要指扩频码资源，硬资源的多少用资源单元的个数来衡量，对于TDD/CDMA***来说，一个资源单元就是一个频率/时隙/扩频码的组合。更简单的说法是：一个资源单元就是一个扩频因子为16的码道，是每一载频每一个时隙上的每一码道。而邻小区的空闲硬资源数量通过查询无线网络控制器(RNC)中数据库的方式就可以直接获得。
实现本发明目的的技术方案是：一种TDD/CDMA***中的切换目标小区选择方法，包括：通过测量结果报告获得满足基本切换条件的候选小区；对候选小区进行优先级排序；按候选小区的优先级排序，顺序选择目标小区执行小区切换过程，其特征在于：
所述的对候选小区进行优先级排序，包括：
A.得到每一候选小区在每一预定原则下的反映其扩频码资源的空闲资源单元个数，并按空闲资源单元个数大小进行优先级排序，得到每一候选小区在每一预定原则下的各优先级排序值；
B.对每一候选小区在每一预定原则下的各优先级排序值用与预定原则对应的加权系数分别进行加权处理；
C.对每一候选小区在每一预定原则下的各优先级排序值的加权处理结果进行汇总，得到每一候选小区的优先级，再对每一候选小区的优先级进行排序，获得候选小区的优先级排序。
本发明的TDD/CDMA***中基于硬资源的切换目标小区选择方法，在切换过程中，将符合切换基本条件的邻小区列为候选小区；根据空闲硬资源的多少为候选小区排列优先级，空闲硬资源越多，优先级越高；选择优先级最高的小区作为切换目标小区，然后***发出指令让用户切换到该小区。
本发明方法根据空闲硬资源多少对每一候选小区进行优先级排序的具体原则可以包括：按照候选小区空闲资源单元个数设置优先级，获得该候选小区的优先级值K1；按照候选小区空闲的、为切换预留的资源单元个数设置优先级，获得该候选小区的优先级值K2；按照候选小区单时隙空闲资源单元个数的最大值设置优先级，获得该候选小区的优先级值K3；按照候选小区单时隙空闲的、为切换预留的资源单元个数的最大值设置优先级，获得该候选小区的优先级值K4。这些优先级排序原则可以单独使用，也可以部分或全部联合使用。在部分使用或全部使用时，将每一候选小区针对各种原则分别获得的优先级结果按公式进行一定的加权处理，得到每一候选小区的优先级值，并最终得到候选小区优先级排序。
本发明方法与前述所列举的现有技术相比，充分考虑了TDD/CDMA***时分双工和码道受限的特点，根据候选小区的空闲硬资源数量和分布情况选择目标小区，有助于提高移动用户的切换成功率，保持通信的连续性和稳定性；同时采用硬资源-扩频码资源作为判决准则，只需要进行无线网络控制器(RNC)对内部数据库的查询操作即可获得候选小区的扩频码资源，在此基础上进行优先级排序，然后按优先级排序进行切换。方法简便且直观准确，而且，该方法有助于平衡小区间的负荷，最终提高***的资源利用率。
本发明的技术方案与99116197.1中国专利所公开的方案相比较，它们的共同点是都考虑了***负荷对切换目标小区的影响。不同之处在于：本发明方案以码道为单位对切换目标小区的负荷进行考察，更为直接和准确；而且，本发明除了考虑空闲码道资源的影响还考虑了邻小区为切换预留码道资源数量的影响，能够更好的保证用户的切换成功率。
附图说明
图1是本发明的切换目标小区选择流程框图。
具体实施方式
作为蜂窝移动通信***，当用户终端(UE)行进至服务小区边缘，由于本小区信号变弱而邻近小区的干扰信号增强，用户的通信质量已无法保证，此时需要触发***进行小区切换，以保证用户终端通信的连续性。
触发小区切换动作，通常依据基站和终端上报的测量报告，这些测量报告主要包括监测的本小区和邻小区的导频信号强度、信号质量、干扰信号强度等指标的变化，一旦网络端发现某个或某些指标发生变化并且超过相应的预设门限时就触发切换。3G***中常用来触发切换的测量指标包括导频信道信号强度(基本公共控制信道P-CCPCH、接收信号码功率RSCP和接收信号强度指示RSSI)、信号质量(误码率/误块率BER/BLER)、干扰信号码功率(时隙干扰信号码功率Timeslot ISCP)等。
本发明方法中，网络端在选择切换目标小区时，是先将满足切换基本条件的邻小区即候选小区，按空闲硬资源的多少设置优先级。
切换的基本条件指的是终端测量到本小区的导频信号强度在一段时间内持续低于预设门限值，或者邻小区信号强度超过本小区信号强度一个给定门限，或者信道质量(BER/BLER)恶化到预设门限以下，并且上述这些现象持续了一定时间T，则触发小区切换动作。
然后，按照优先级从高到底的顺序选择一个候选小区作为目标小区。如果切换用户在这个目标小区能够被接纳，则在目标小区进行信道重配置，并释放原小区的通信链路；如果不被接纳，则选择优先级次高的候选小区继续尝试接纳；如果所有候选小区都不能接纳，则本次切换失败，用户将保持在原小区的通信链路继续通信。
同时，无线网络控制器(RNC)的***信息库中时刻保留各个小区的资源分配情况，通过查询数据库的方式就可以直接获得邻小区的空闲硬资源数量，不仅十分简便，更重要的是能大大提高用户一次切换的成功率。
本发明根据硬资源数目对候选小区进行优先级排序设置了多重原则，包括：(1)根据候选小区空闲资源单元个数设置优先级，获得优先级值K1；(2)根据候选小区空闲的、为切换预留的资源单元个数设置优先级，获得优先级值K2；(3)根据候选小区单时隙空闲资源单元个数的最大值设置优先级，获得优先级值K3；(4)根据候选小区单时隙空闲的、为切换预留的资源单元个数的最大值设置优先级，获得优先级值K4。
这四种原则可以单独使用，也可以部分或全部联合使用。以全部使用为例，***可以根据上述四项原则分别获得每一候选小区在四项原则下的优先级值K1、K2、K3、K4、然后对K1、K2、K3、K4通过分别用相应原则下的加权系数进行加权处理，最终确定每一候选小区的优先级；***将选择加权处理后优先级最高的候选小区为切换目标小区。
各种原则对候选小区优先级结果的贡献主要通过加权因子来调整，每个候选小区的优先级(cell-priority)表达形式如公式(1)所示：
Cell_Priority＝α·K1+β·K2+γ·K3+λ·K4 (1)
其中的α，β，γ，λ分别表示对运用各项原则(1)、(2)、(3)、(4)产生的优先级值的加权系数，取值范围[0，1]，当取值为0时，表示不考虑该原则的影响。
加权系数的具体数值可以由仿真确定，并且在网络运行过程中以使整个***性能优化为目的，由网络维护人员和网优工程师不断进行调整。加权系数的取值还应依据切换用户业务的不同速率调整，如低速率业务的切换用户，其K1、K2的加权系数α，β可以取得较大一些；如高速率业务的切换用户，其K3、K4的加权系数γ，λ可以取得较大一些，这样既可以保证较高的切换成功率，同时又能减少***中的资源整合次数，降低***复杂性。
参见图1所示的实施的流程进一步说明本发明的技术方案。
步骤10，得到满足基本切换条件的候选小区列表。根据一些基本的用户终端和/或基站的测量报告，如信号强度和信号质量的测量报告，获得满足基本切换条件的候选小区列表，本步骤可以采用任何一种现有的获得候选小区所采用的技术方案。
步骤11至14，按候选小区空闲资源单元个数的大小原则设定其优先级值K1(步骤11)，根据候选小区空闲的、为切换预留的资源单元个数的大小原则设定其优先级值K2(步骤22)，根据候选小区单时隙空闲资源单元个数最大值的大小原则设定优先级值K3(步骤23)，和根据候选小区单时隙空闲的、为切换预留的资源单元个数最大值的大小原则设定优先级值K4(步骤24)。各原则中对应设定优先级值的方法是相同的，以第一个按候选小区空闲资源单元个数的大小原则设定其优先级值K1来说明。假设有n个候选小区，将它们按照空闲资源单元个数的大小排序，空闲资源单元最多的候选小区优先级最高，K1＝1，空闲资源单元个数次多的候选小区优先级次高，K1＝2，以此类推，空闲资源单元个数最少的候选小区优先级最低，K1＝n。
步骤15，按照公式(1)用加权因子α，β，γ，λ分别对K1、K2、K3、K4进行加权处理并相加，得到一个候选小区的优先级值，再按各候选小区的加权处理、相加结果的大小排序，得到最终的、按优先级顺序排列的候选小区列表。当仅考虑其中的某一原则或某几个原则时，相应原则的加权因子是一个大于零小于1的取值，此时未被考虑的原则所对应的加权因子则为零；
步骤16，从按优先级顺序排列的候选小区列表中选择优先级最高的小区作为切换目标小区，执行切换过程。如果该目标小区能够接纳该切换用户，则在该目标小区进行信道重配置，并释放原小区的通信链路；如果该切换用户不被该目标小区接纳，则从按优先级顺序排列的候选小区列表中选择优先级次高的目标小区继续尝试接纳；如果所有候选小区在作为目标小区时都不能接纳该切换用户，则本次切换失败，该切换用户将保持其在原小区的通信链路继续通信。
本发明方法在切换判决中首先通过信号强度和信号质量等的测量结果筛选出符合切换基本条件的候选小区，而后通过公式(1)对硬资源的统计找出空闲资源最多的小区做为切换目标小区。因此，本发明采用了将信号强度、信号质量等和***码道资源情况联合判断的准则，比照单纯依靠测量的切换算法，可以更好的保证用户的连续通信质量。
Claims (8)
1.一种TDD/CDMA***中的切换目标小区选择方法，包括：通过测量结果报告获得满足基本切换条件的候选小区；对候选小区进行优先级排序；按候选小区的优先级排序，顺序选择目标小区执行小区切换过程，其特征在于：
所述的对候选小区进行优先级排序，包括：
A.得到每一候选小区在每一预定原则下的反映其扩频码资源的空闲资源单元个数，并按空闲资源单元个数大小进行优先级排序，得到每一候选小区在每一预定原则下的各优先级排序值；
B.对每一候选小区在每一预定原则下的各优先级排序值用与预定原则对应的加权系数分别进行加权处理；
C.对每一候选小区在每一预定原则下的各优先级排序值的加权处理结果进行汇总，得到每一候选小区的优先级，再对每一候选小区的优先级进行排序，获得候选小区的优先级排序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中的资源单元，是一个频率、时隙与码道的组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的频率、时隙与码道的组合是扩频因子为16时每一个载频每一个时隙上的每一码道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中的预定原则，是候选小区空闲资源单元个数；或者是候选小区空闲的、为切换预留的资源单元个数；或者是候选小区单时隙空闲资源单元个数的最大值；或者是候选小区单时隙空闲的为切换预留的资源单元个数的最大值；或者是上述各项的任意结合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述各候选小区的反映其扩频码资源的空闲资源单元个数，是通过直接查询无线网络控制器中保存的各小区资源分配情况的***信息库获得的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B中的加权系数是一个通过仿真确定的取值范围为[0，1]的值。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤B中，对于低速率业务的切换用户终端，对按候选小区空闲资源单元个数的预定原则和按候选小区空闲的、为切换预留的资源单元个数的预定原则，用大的加权系数进行处理；对于高速率业务的切换用户终端，对按候选小区单时隙空闲资源单元个数的预定原则和按候选小区单时隙空闲的为切换预留的资源单元个数的预定原则，用大的加权系数进行处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤C，所述的汇总包括：在根据候选小区空闲资源单元个数获得的优先级值为K1，相应的加权系数设定为α，在根据候选小区空闲的、为切换预留的资源单元个数获得的优先级值设定为K2，相应的加权系数设定为β，在根据候选小区单时隙空闲资源单元个数的最大值获得的优先级值为K3，相应的加权系数设定为γ，在根据候选小区单时隙空闲的、为切换预留的资源单元个数的最大值获得的优先级值为K4，相应的加权系数设定为λ时，按公式Cell_Priority＝α·K1+β·K2+γ·K3+λ·K4计算每一候选小区的优先级，α、β、γ、λ的取值范围为[0，1]。
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Owner name: INST OF TELECOMMUNICATION SCIENCE AND TECHNOLGOY Free format text: FORMER OWNER: DATANG MOBILE COMMUNICATION EQUIPMENT CO., LTD. Effective date: 20110706 |
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Effective date of registration: 20110706 Address after: 100191 Haidian District, Xueyuan Road, No. 40, Patentee after: CHINA ACADEMY OF TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY Address before: 100083 No. 40, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Patentee before: DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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