CN1150881A - 移动通信***中的越区切换 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及移动通信***中的越区切换，其中移动台测量(51)服务小区的相邻小区下行链路信号(BTS＿DOWNLINK)的接收电平，并将测量结果传送到测量(52)服务小区内移动台上行链路信号接收电平(MS＿UPLINK)的固定网络。至少将该移动通信***的某些小区设置成两个或多个小区的链。该固定网络通过基于一次或多次信号电平的最近测量值(BTS＿DOWNLINK)而越区切换到链接小区(55，56)，作为对服务小区处移动台上行链路信号接收电平突然下降到预定阈值电平(LRD)以下的响应。

Description

移动通信***中的越区切换
本发明涉及移动通信***，其中移动台测量服务小区下行链路信号的接收电平，最好还测量质量，和相邻小区下行链路信号的电平，并将测量结果传送到测量该服务小区内移动台上行链路信号接收电平的固定网络，并利用经过处理(如求平均)的测量信号电平来决定是否需要越区切换，以便确保网络的稳定性，并选择一个相邻小区作为越区切换的目标小区。
现代移动通信***的特征是移动台在移动通信***中可从一个小区到其他小区自由漫游和连接。如果移动台不处于呼叫中，则此小区切换仅是登记到新小区中。如果一个移动台MS在小区切换期间正在处理呼叫，则此呼叫也必须通过对该呼叫干扰尽可能小的方式切换到该新小区。正在呼叫期间的小区切换过程称为越区切换。越区切换也可以在小区内从一个业务信道到另一业务信道进行。为使移动通信***能够检测到越区切换的必要，并为越区切换选择一个合适的目标小区，必须进行各种测量，以便决定相邻小区的连接质量和场强电平。从该服务小区到一个相邻小区的越区切换可能发生在：例如，(1)当移动台/基站测量结果在当前服务小区中显示低信号电平与/或低质量、而在相邻小区中可得到更好的电平时，或(2)当一个相邻小区能够以低传发送功率电平通信时。后者可能在移动台处于小区之间的边界区域内发生。
为保证移动通信网络的稳定性，将用在越区切换中的测量结果和参数对一段时间求平均。其结果使得越区切换对瞬时干扰或衰减而失真的测量结果不敏感。
在这种移动通信网络中出现的一个问题与相对于小区大小以很高速度移动的移动台有关。当移动台在小区内高速移动并进入一个遮挡住来自服务小区信号的障碍物背后时，移动台接收到的服务小区场强突然下降，而移动通信网络不能足够快地作出反应以维持呼叫。于是呼叫就可能中断。某些移动通信***采用一种所谓呼叫重建的方法，即使与移动台的连接中断固定网络也将把已连通的呼叫保持一定的时间。如果在这段时间内移动台可通过一个小区重建对固定无线电网络的联接，则呼叫便可很快恢复。然而这不是一个好的解决办法，因为在新的连接建立之前无线电连接以及相应的呼叫必须中断。与快速移动的移动台和缓慢的越区切换有关的这个问题在微小区网络中尤为突出。
本发明的目标是一个稳定的移动通信***，然而，该***能够处理呼叫期间场强的突然变化。
这是通过引言部分所述类型的移动通信***来实现的。按本发明的该***其特征在于将移动通信***的小区配置成两个或多个小区的链，而且固定网络对在该服务小区的移动台上行链路信号接收电平突然下降到预定阈值电平以下作出响应，快速切换到服务小区的一个链接小区中。
本发明还涉及一种越区切换方法，按本发明的越区切换方法其特征在于将一个移动通信***小区配置为两个或多个小区链接，在服务小区测量移动台上行链路信号的电平，测量在该移动台所在服务小区的相邻小区的下行链路信号的接收电平，对在该服务小区的移动台上行链路信号接收电平突然下降到预定阈值电平以下作出响应，快速切换到服务小区的一个链接小区中。
本发明的基本思想是给小区预先配置一个或多个将因场强突然下降而作为越区切换目标小区的相邻小区。这种过程此后便称为小区链接，所确定的相邻小区则称为小区的链接相邻小区。固定网络监测由移动台传送到服务小区基站的上行链路信号电平，即场强。当基站接收的场强突然下降到预定阈值电平以下时，固定网络执行到服务小区的链接小区的越区切换。为使越区切换的决定足够快，此决定根据上行链路信号的瞬态场强作出，换句话说，是根据最近的一次或几次测量结果作出的。如果服务小区有几个链接小区，在本发明优选实例中将是根据移动台所作的最近几次测量结果越区切换到场强最高的链接小区。在本发明的一个实施例中，其中移动通信***由微小区和复盖微小区的宏小区组成，如果到链接微小区的越区切换失败或由于(例如)链接小区下行链路的场强太低而不能越区切换，则呼叫便从业务微小区转到宏小区。
在其他情况下，移动通信***采用基于测量平均值的正常、稳定但较慢的越区切换策略。这种正常越区切换策略并不能检测出场强的突然下降，因为低场强仅在持续足够数量的单个测量之后才在以平均值表示的测量结果中看出来。本发明的解决办法除正常越区切换决策之外，还采用一种快速越区切换方法，它基于瞬态的、而不是平均的上行链路信号的场强，并提供一种在正常条件下稳定工作、但也能以可控制方式对已知受自然障碍物或建筑物困扰的预定小区的场强突降作出快速反映的移动通信网络。
下面就参照附图对实施例的说明，对本发明作更详细的描述，其中
图1表示可以应用本发明的移动通信***的一部分，
图2表示含有分级和地理交迭的微小区网络和宏小区网络的一个移动通信***，
图3表示按本发明的小区的链接，
图4表示服务小区处移动台上行链路信号接收电平随时间变化的函数图，
图5说明按本发明的快速越区切换方框。
本发明可适用于任何蜂窝或集群移动通信***，例如泛欧移动通信***GSM，DCS1800(数字通信***)，PCN(个人通信网络)，UMC(全球移动通信)，UMTS(全球移动电信***)，FPLMTS(未来公用陆地移动通信***)等等。
例如，图1表示一个GSM型移动通信***。该GSM(全球移动通信***)是一种正成为国际标准的泛欧移动通信***。图1很简要地阐明GSM***的基本组成，未涉及任何***内部的细节。关于GSM***的详细描述，请参考GSM建议和“GSM移动通信***”，M.Mouly&M.Pautet，Palaiseau，法国，1992，ISBN：2-9507190-0-7。
GSM***是一种蜂窝无线电***。一个移动业务交换中心MSC处理呼入和呼出呼叫的连接。它执行类似于公共交换电话网络(PSTN)交换的那些功能。此外，它还执行仅移动通信才有的特定功能，例如，与网络用户寄存器共同管理用户位置。作为用户寄存器，GSM***至少包括在图1中未画出的归属用户寄存器HLR和访问用户寄存器VLR。用户位置更精确的信息(通常指区域的准确位置)存储在访问用户位置寄存器内，每个移动业务交换中心MSC一般只有一个VLR，而HLR知道移动台MS正在访问哪一个VLR区。移动台通过基站***与该中心MSC相连。基站***由一个基站控制器BSC和若干个基站BTS，即移动台MS用来在无线电链路上与固定网络通信的固定无线电收发机组成。用一个基站控制器来控制几个基站BTS。BSC的任务除了另外事情外尤其包括在基站内或由同一BSC控制的两个基站之间执行越区切换。为清楚起见，图1仅给出了其中九个基站BTS1-BTS9与一个基站控制器BSC相连的一个基站***，该基站的无线电覆盖区域形成相应无线电小区C1-C9。
在现代移动通信***中，低功耗的手持移动台和输出功率较高的车载移动台两者同时使用。因此，地理上至少部分互相交迭的两种类型的小区，即大的宏小区和较小的微小区均已用在某些移动通信***中。图2表示一个拥有分级和地理交迭的微小区网络和宏小区网络的移动通信***。微小区C1-C6属于发射功率相对较低且相对不移动的移动台MS(如手持移动台)主要使用的微小区网络。宏小区网络的宏小区CM区域上至少部分复盖微小区网络的微小区C1-C6。宏小区主要由那些发射功率高且移动相对快的移动台使用，例如车载无线电台。移动台MS根据***特定的转切(Crossover)和越区切换程序在微小区之间、宏小区之间、从宏小区到微小区或反过来从微小区到宏小区移动。由于微小区通常很小，快速移动的移动台以及由此导致的场强突变在这些网络中特别普遍。
呼叫处理期间越区切换的决定由基站控制器BSC根据对每个小区设定的各种越区切换参数、以及由移动台MS和基站BTS报告的测量结果作出。越区切换通常根据无线电路径准则执行，但也可以由于其他原因(例如负载共享)执行。
例如，根据GSM技术建议，一个移动台监测(测量)服务小区下行链路信号电平和质量，以及该服务小区相邻小区的下行链路信号电平。基站BTS检测(测量)由所述基站BTS管理的每个移动台MS接收的上行链路信号电平和质量。所有测量结果传送到基站控制器。另一方面，所有关于越区切换的决定都能在移动业务交换中心MSC中作出，在这样情况下所有的测量结果均传输到该中心。MSC至少还控制从一个基站控制器区域到另一个基站控制区域发生的那些越区切换。
如果移动台MS在无线电网络中漫游，从服务小区的业务信道到相邻服务小区的业务信道的越区切换通常在如下情况下发生：(1)当移动台MS与/或基站BTS的平均测量结果显示当前服务小区中为一个低信号电平与/或质量，而相邻小区中可以得到更好的信号电平时，与/或者(2)当相邻小区能以较低的发送功率电平通信时，换句话说，当移动台处于小区之间的边沿区域内时。在无线电网络中，其目标是避免不必要的高功率电平以及由此造成的对网络中别处的干扰。
基站控制器BSC按照***越区切换算法并根据所报告的测量结果，从相邻小区中选择一个小区作为越区切换的目标小区。其最简单的办法可选定一个无线电通道质量最好的、即信号电平最高的相邻小区来实现。
应该注意的是，就本发明而论，这种网络中正常越区切换的准确实现并不重要。本发明的快速越区切换可与移动通信网络的正常越区切换策略一起同时执成。
正如早先指出的，为了保证移动通信网络的稳定性，用在越区切换中的测量结果和参数对一定的时间段求平均。这样做是为了使越区切换对由于瞬态干扰或衰减而失真的测量结果不敏感。然而，象这种稳定越区切换过程来不及对因快速运动的移动台突然进入障碍物背后所引起的场强突降作出反应。
这种情况可以用图3来说明。两个小区A和B已安排来复盖一矩形自然障碍物或建筑物的两边以使两小区在建筑物拐角处交迭。我们假定一移动台MS在小区A内沿通道31高速漫游到位置X处，在障碍物32背后拐角处转弯，使得小区A下行链路信号的场强在位置Y处突然下降。当该移动台从障碍物32背后出现在X处时，此移动台MS测量的小区B下行链路信号的场强也突然增加。随着移动台在障碍物32拐角处转弯，即使在一个测量间隔内的场强变化都非常突然，在此情况下，平均越区切换策略甚至检测不出对越区切换有任何必要。
在网络中由于永久障碍物或类似原因引起场强突变的位置上采用正常越区切换算法的同时，可采用本发明的快速越区切换。这意味着给每个有问题的小区预先从其相邻的小区中设定一个或几个链接小区，以便因场强突降而执行越区切换。一个控制越区切换的网络部件(例如基站控制器BSC)存储着小区赖以使用快速越区切换的信息、有关这些小区的链接小区的信息、以及对上行链路信号的每个小区的阈值电平LRD，以便下降到阈值电平以下的上行链路信号电平按本发明产生一次快速越区切换。可选地，可对每个小区设置相等的阈值电平LRD。
下面，将参照图3、4和5通过优选实例对本发明予以描述。假定本发明的越区切换在基站控制器BSC的控制下执行。在图3中，小区A为一个移动台MS服务。小区B已确定为小区A的一个相邻小区，且为一个链接小区。除正常功能之外，小区A和B的基站控制器BSC还执行根据图5中流程图的过程。首先，基站控制器BSC从小区A的数据检查该小区是否使用快速越区切换(框50)。如果不用，BSC继续正常工作。如果用，则BSC要测量移动台MS的上行链路信号场强(接收电平)MS UPLINK，此MS UPLINK是在小区A的基站BTS处接收的(框51)。另外，该BSC要测量链接小区B下行链路信号的场强(接收电平)BTS DOWNLINK，此BTS DOWNLINK是在该移动台MS处接收的(框52)。这些测量结果是与对正常越区切换所作的测量一起获得。现在，除了求平均值外，BSC也得到并利用分立的测量结果。基站控制器BSC有规律地检查测得的场强MS UPLINK是否低于或等于对服务小区A确定的快速越区切换阈值电平LRD(框53)。如果MS UPLINK较高，则保持正常工作直到下一次检验时间。图4中曲线表示当移动台MS沿路经31高速移动时测得的场强MS UPLINK。当移动台MS在小区A内向X处高速移动时，测得的MS UPLINK保持在高电平。当移动台沿障碍物32的拐角转弯，并从X处向Y处移动时，由于障碍物32引起的阴影使测得的MS UPLINK突然下降。在位置Y处测得的MS UPLINK低于阈值电平LRD，这样，图5中的过程从框53进入框54。如果服务小区有好几个链接小区，则选择框54中一次或多次BTS DOWNLINK最近测量值最高的链接小区。在图3中，服务小区仅有一个链接小区B，因而被选为快速越区切换的目标小区。该服务小区的其他相邻小区没有被指定为链接小区，不能被选为快速越区切换的目标小区。最好在框53中能附带检验所选链接小区的信号电平最近一个或多个测量值是否足够高。在分级移动通信网络中，其中小区A和B是微小区，可能要求检验快速越区切换是否成功，如框57所示。如果该越区切换是成功的，BSC进入正常工作。如果到一个链接小区的越区切换失败，或其最近测得的BTS DOWNLINK值不够高，快速越区切换可以在分级网络中从微小区A到一复盖宏小区执行，如框58所示。应该注意，框55、57和58的功能对本发明来说不是基本的，可以省略。
附图及其描述仅仅是打算说明本发明。在附后的权利要求的范围及精神内，此发明在细节上可以有变化。

Claims (6)

1.一种移动通信***，其中移动台(MS)测量服务小区下行链路信号电平，最好还包括质量，和相邻小区下行链路信号的的接收电平；将测量结果传送到测量服务小区内移动台上行链路信号接收电平(MS UPLINK)的固定网络(MSC，BSC，BTS1-9)，利用经过处理如求平均的测量信号电平来确定是否需要越区切换，以便确保网络的稳定性，并选择一个相邻小区作为越区切换的目标小区，其特征在于至少将小区(C1-C9，A，B)中的某些小区设置为有两个或多个小区的链，而且固定网络(MSC，BSC)对服务小区内移动台(MS)上行链路信号的接收电平突然下降到预定阈值电平(LRD)以下作出响应，根据一个或多个信号电平(BTS DOWNLINK)的最近测量值，越区切换到服务小区的链接小区执行。
2.如权利要求1所述的***，其特征是一个小区具有一个或多个链接小区，而且固定网络对服务小区处移动台上行链路信号接收电平突然下降到预定阈值电平以下作出响应，根据一个或多个信号电平最近测量值，越区切换到具有最高下行链路信号电平的、该服务小区的链接小区。
3.如权利要求1或2所述的移动通信***，该***包括微小区(C1-C6)和地理上至少部分复盖的宏小区(CM)，其特征在于链接小区是微小区，如果对链接微小区的越区切换失败，则固定网络执行从业务微小区到交迭宏小区的越区切换。
4.一种越区切换方法，包括下面步骤：
移动台测量服务小区下行链路信号的接收电平，最好还包括质量，
测量服务小区内移动台上行链路信号的电平，
移动台测量服务小区的相邻小区下行链路信号的接收电平，
特征是
至少将移动通信***的某些小区设置成有两个或多个小区的链接小区，
越区切换到服务小区的链接小区，作为对移动台上行链路信号接收电平突然下降到服务小区处预定阈值电平以下的响应。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是根据信号电平的最近一次或多次测量值，越区切换到下行链路信号电平最高的链接小区。
6.如权利要求4或5所述的方法，该方法包括微小区和地理上至少部分交迭的宏小区，其特征是
将微小区设置为两个或多个小区的链接，以及
如果对链接微小区的越区切换失败，则从业务微小区越区切换到复盖宏小区。
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