CN101064920B - 在td-scdma多频点小区实现越区切换的方法 - Google Patents

Abstract

在TD-SCDMA多频点小区实现越区切换的方法，终端站检测服务小区和相邻小区的P-CCPCH接收功率，并基于P-CCPCH的接收功率估算业务信道的信噪比；根据信噪比情况决定切换。本发明充分利用TD-SCDMA多频点小区的特点，以及TD-SCDMA无线资源按时间片划分，同频干扰主要产生在蜂窝小区边界等特征，有效降低小区边缘的同频干扰水平，从而保证了移动用户在越区切换过程中的通讯质量。

Description

在TD-SCDMA多频点小区实现越区切换的方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，具体地涉及在TD-SCDMA蜂窝网络中越区切换的方法。

背景技术

蜂窝组网是无线通讯最常见的组网方式，网络拓扑结构如图1所示。由于网络拓扑结构酷似蜂巢结构，因此得名蜂窝网。蜂窝网中每个蜂窝单元表示一个基站收发信机的覆盖范围，在该区域中的终端站可以与基站建立无线通讯链路。多个收发信机组成网络，实现一片区域的连续覆盖，为用户终端站提供无所不在的、连续的无线通讯服务。

图2给出典型的蜂窝无线通讯***架构。典型的无线蜂窝通讯***通常包括基站***(包括基站控制器21和基站11，12，13；或者是基站控制器22和基站14，15，16)和核心网5两个部分。基站***与用户终端在空中建立通讯链路，完成语音、数据信息的双向传送；业务数据(语音或数据)通过核心网5接入公网，如PSTN网络或Internet网络。核心网5还负责完成对合法用户的鉴权和移动漫游控制等功能。基站***包括基站收发信机11，12，13/14，15，16和基站控制器21/22。在时分多址***中，所有基站收发信机要求同步，例如与GPS***同步。每个基站控制器21/22都有操作维护接口，用于连接操作维护模块31/32。在网络拓扑图中，操作维护模块31/32作为单个基站***的集中点，可以与多个基站收发信机建立通信路由，完成对所管辖基站***的数据配置和设备维护等功能。对于配置有多个基站控制器的网络，则配置地区操作维护控制台4管辖多个操作维护模块31/32。在网络拓扑图中，地区操作维护控制台4作为多个基站***的集中点，可以与多个基站***下的所有基站收发信机建立通信路由，完成对所管辖的多个基站***的数据配置和设备维护等功能。

在蜂窝网路中如何保证移动用户在越区切换过程中的通讯质量，是无线蜂窝组网能力的基础衡量指标之一。

最早应用的蜂窝网络是模拟频分多址***(FDMA)，采用频分组网方式，即相邻小区使用不同的频点，具有相同频点的小区之间隔着使用不同频点的小区。这样使得相邻小区边界的重叠覆盖区不存在同频干扰。移动通讯用户从一个小区移动到相邻的小区，需要完成异频切换，属于硬切换方式，即：在切换过程中存在通讯中断。移动终端首先需要断开原通讯链路，再与目标小区建立新的通讯链路。对于硬切换而言，切换时间是关键。如果硬切换时间足够短，正在通讯的用户感知不到通讯中断。

数字蜂窝***的代表是时分多址技术(TDMA)和码分多址技术(CDMA)。

所谓码分多址是指应用相互近似正交的伪随机码区分基站和用户的技术.CDMA***基于码分多址技术克服同频干扰问题，同时使蜂窝网络的频率复用率理论上达到1∶1.在同频组网情况下，越区切换采用软切换方式.所谓软切换是指在切换过程中不存在通讯中断，移动终端首先与切换目标基站建立通讯链接，同时与多个基站进行通讯；当发现某个基站的信号质量下降到门限以下，再断开相应的链接.软切换方式是先连后断，而硬切换方式是先断后连.表面看软切换相对于硬切换有优势，在通讯过程中不存在通讯中断，切换过程平滑将导致切换成功率提高.事实上，软切换是CDMA同频组网的必然选择.如果没有软切换，CDMA网络切换成功率将急剧下降.可见，软切换的应用不仅仅保证了在越区切换过程中通讯的连续性，还有效降低了切换区域的同频干扰水平.

所谓时分多址***，是指通过不同时隙区分不同用户的语音、数据信息，以避免不同用户之间产生干扰。对于采用TDD通讯模式的时分多址***，其上下行链路共享同一频率资源，在上下行时隙之间留有足够大的保护时隙，以避免在上下行时隙之间有由于空中传输延时导致的串扰，如图3所示。基于TDD的时分多址无线网络要求严格的网络同步。对于采用FDD通讯模式的时分多址***，其上下行链路使用不同的频率资源，在上下行链路之间留有足够大的保护频带，以避免在上下行链路之间产生的串扰。FDD时分多址技术的代表是GSM。GSM蜂窝网络本质上采用的是频分组网方案，越区切换属于硬切换。

TD-SCDMA多载波小区是基于TD-SCDMA技术衍生出来的，用于解决0时隙同频干扰的技术。

TD-SCDMA的时隙结构如图4和图5所示。基本无线帧为10ms帧，每个10ms无线帧又被分为两个5ms子帧。每个5ms子帧包含7个突发时隙和一个特殊时隙。保护带宽长度为96chips，用于克服上下行链路之间的干扰。相邻的上下行突发时隙之间被称为业务转换点，协议规定每个无线子帧包含两个业务转换点(参见TS25.2215A.1)。第一个转换点位于特殊时隙，标准规定0时隙作为下行时隙，1时隙作为上行时隙。另外一个业务转换点允许灵活配置。0时隙用于传输控制信令，对于通讯链路的建立起重要作用。在同频组网情况下，为了避免0时隙受到相邻小区干扰，关于多频点小区***有如下约定：(参见行业标准)

“对支持多频点的小区，承载P-CCPCH的载频称为主载频，不承载P-CCPCH的载频称为辅载频。对支持多频点的小区，有且只有一个主载频。

主载频和辅助载频使用相同的扰码和基本midamble.

公共控制信道DwPCH，P-CCPCH，PICH，S-CCPCH，PRACH，等规定配置在主载频上。UpPCH、FPACH在辅载频上使用的方法FFS。并且对支持多频点的小区，信标信道总在主载频上发送。

多时隙配置应限定为在同一载频上。

同一用户的上下行配置在同一载频上。

辅载频的TS0不使用。

主载频和辅载频的时隙转换点建议配置为相同。”

以上约定保证了多频点小区组成的蜂窝网络在主载频的TS0上没有同频干扰，从而保证了控制信令的正确解调。但是在同频组网情况下(相邻小区使用相同的频点通讯)，在相邻小区的重叠覆盖区的业务时隙仍然存在同频干扰，当重叠覆盖的小区越多，同频干扰越严重。TD-SCDMA虽然在时隙内采用CDMA技术，但是由于每个时隙内的扩频增益有限，同时TDD***要求上下行链路严格同步，TD-SCDMA网络无法使用软切换技术。因此在多频点小区组成的无线网络中，业务时隙在小区边界受到的同频干扰将严重影响移动用户的通讯质量，甚至导致切换区通讯中断。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种在TD-SCDMA多频点小区蜂窝网络中越区切换的方法.该方法能克服现有技术的不足，不仅可以保证通讯的连续性，同时能有效降低蜂窝小区边缘的同频干扰水平.

本发明的技术方案为，终端站检测服务小区和相邻小区的P-CCPCH接收功率，并基于P-CCPCH的接收功率估算业务信道的信噪比；根据信噪比情况决定切换：

1.1当服务小区的信噪比估计小于门限T_ph时，终端站通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令终端站切换到服务小区的切换预留资源上继续通讯；

1.2当相邻小区信噪比估计大于服务小区信噪比估计时，终端站通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令用户切换到相邻小区的切换预留资源，原相邻小区成为服务小区，原服务小区成为相邻小区；

1.3当服务小区信噪比估计大于门限T_ph预设的迟滞偏置值时，终端站通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令用户切换到服务小区的非切换预留资源上继续通讯；

所述切换预留资源是指多频点小区***为相邻小区的外区配置的相互正交的无线资源；所述相互正交是指相邻小区的切换预留资源或者时隙相互错开，或者频点相互错开。

在上述方案中，用于避免乒乓切换，当相邻小区信噪比估计大于服务小区信噪比估计，并且差值超过另一预设的迟滞偏置值时，终端站才通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令用户切换到相邻小区的切换预留资源，原相邻小区成为服务小区，原服务小区成为相邻小区。

在本发明的方案中，终端站检测服务小区和相邻小区的P-CCPCH接收功率可以是周期性检测主载波功率。

在本发明中，信噪比根据下式估计：

$Q_j=10\log M_j-10\log \underset{i=1,i\≠j}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i$

式中，M表示主载波功率，下标j表示被估计小区的编号，下标i表示其它小区的编号。

本发明充分利用TD-SCDMA多频点小区的特点，以及TD-SCDMA无线资源按时间片划分，同频干扰主要产生在蜂窝小区边界等特征，有效降低小区边缘的同频干扰水平，从而保证了移动用户在越区切换过程中的通讯质量。本发明基于将蜂窝小区划分为内外区的思想，结合越区切换过程，通过无线资源(时隙、频点等)调度，使处于蜂窝小区外区(重叠覆盖区/切换区)分属于不同基站小区的用户使用相互正交的无线资源通讯，以避免同频干扰。

附图说明：

图1：蜂窝通讯网络拓扑图；

图2：典型蜂窝通讯***示意图；

图3：基于时分双工(TDD)的时分多址***的通讯时隙示意图；

图4：TD-SCDMA***10ms帧结构；

图5：TD-SCDMA***5ms子帧结构；

图6：时隙调度状态图。

具体实施方式

本发明假设TD-SCDMA多频点小区***为相邻小区的外区配置了相互正交的无线资源，下文称之为切换预留资源。相互正交的含义是：相邻小区的切换预留资源或者时隙相互错开，或者频点相互错开。

下面以TD-SCDMA多频点小区组织的蜂窝网络为例，具体说明本发明提出的越区切换方法配合时隙调度的实施。

如图6所示。在多频点小区***中，切换预留资源可以统一在同一载波上，也可以分配在不同的载波上。具体预留资源的数量需要根据切换业务量需求灵活配置。本实施例假设切换预留资源配置在主载波上，占据所有业务时隙。

在多频点小区蜂窝网中，在任意小区中处于通讯状态下的用户无外乎以下两种状态：

状态1定义：用户终端使用某基站小区的非切换资源通讯；

状态2定义：用户终端使用某基站小区的切换资源通讯。

无论处于哪种状态，用户终端可以采用周期性的方法检测当前服务扇区的主载波功率M_k和相邻扇区主载波功率M_i(i＝1，2，...，N；i≠k)，单位为毫瓦(mW)。相邻扇区可能有一个，也可能有多个。用户终端基于主载波接收功率检测，估计服务载波的信噪比；采用门限方式上报检测结果。任意扇区信噪比Q_j的估计公式如下：

$Q_j=10\log M_j-10\log \underset{i=1,i\≠j}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i$

下标j表示被估计小区的编号，下标i表示其它小区的编号。

基于信噪比检测估计的上报触发事件(Event)包括：

E1邻区接收信号信噪比优于当前服务小区

公式：Q_i≥Q_k+H_E1；

其中H_E1为迟滞偏置，可以根据理论推算和仿真确定默认值，在实际应用中，可以根据网络环境优化调整。该事件判断算法为当用户终端检测到E1事件，并且该事件持续时间T_E1，该事件将触发上报。

E2当前服务小区信噪比低于某一门限

公式：Q_k≤T_ph

该事件判断算法为当用户终端检测到E2事件，并且该事件持续时间T_E2，该事件将触发上报。

E3当前服务小区信噪比高于某一门限

公式：Q_k≥T_ph+H_E3

其中H_E3为迟滞偏置，可以根据理论推算和仿真确定默认值，在实际应用中，可以根据网络环境优化调整。该事件判断算法为当用户终端检测到E3事件，并且该事件持续时间T_E3，该事件将触发上报。

基站***根据用户终端的上报结果实施资源调度，控制用户终端在两种通讯状态之间的转换.具体状态转换条件如下：

状态转换条件1：如果处于状态1的用户终端上报E2事件，则由服务小区状态1切换到服务小区状态2；

状态转换条件2：如果处于状态2的用户终端上报E3事件，由服务小区状态2切换到服务小区状态1；

状态转换条件3：如果处于状态2的用户终端上报E1事件，由服务小区的状态2切换到目标小区的状态2。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。

Claims (5)

1.在TD-SCDMA多频点小区实现越区切换的方法，终端站检测服务小区和相邻小区的P-CCPCH接收功率，并基于P-CCPCH的接收功率估算业务信道的信噪比；根据信噪比情况决定切换：

1.1当服务小区的信噪比估计小于门限T_ph时，终端站通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令终端站切换到服务小区的切换预留资源上继续通讯；

1.2当相邻小区信噪比估计大于服务小区信噪比估计时，终端站通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令用户切换到相邻小区的切换预留资源，原相邻小区成为服务小区，原服务小区成为相邻小区；

1.3当服务小区信噪比估计大于门限T_ph预设的迟滞偏置值时，终端站通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令用户切换到服务小区的非切换预留资源上继续通讯；

所述切换预留资源是指多频点小区***为相邻小区的外区配置的相互正交的无线资源；所述相互正交是指相邻小区的切换预留资源或者时隙相互错开，或者频点相互错开。

2.权利要求1所述的在TD-SCDMA多频点小区实现越区切换的方法，其特征在于，当相邻小区信噪比估计大于服务小区信噪比估计，并且差值超过另一预设的迟滞偏置值时，终端站才通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令用户切换到相邻小区的切换预留资源，原相邻小区成为服务小区，原服务小区成为相邻小区。

3.权利要求1或2所述的在TD-SCDMA多频点小区实现越区切换的方法，其特征在于，终端站检测服务小区和相邻小区的P-CCPCH接收功率是检测主载波功率。

4.权利要求1或2所述的在TD-SCDMA多频点小区实现越区切换的方法，其特征在于，终端站检测服务小区和相邻小区的P-CCPCH接收功率是周期性检测。

5.权利要求1或者所述的在TD-SCDMA多频点小区实现越区切换的方法，其特征在于，信噪比根据下式估计：

式中，M表示主载波功率，下标j表示被估计小区的编号，下标i表示其它小区的编号。

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