CN1178544C - 移动通信***中的切换 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信***中的一种切换方法，在该***中，无线信号的纠错可安排以不同的保护电平。本方法包括，在一个移动台(MS)的接收机处对邻近基站(BTS)的信号电平和/或质量进行测量，将所得到的测量结果及连接中的其他变量与切换判据进行比较，并在满足预置切换判据时从源小区切换到目标小区。本发明的这种方法其特征在于，确定至少一种可能的纠错，用于为该切换而在一个可能的目标小区中进行的连接；根据所确定的该可能的目标小区的纠错，确定至少一种切换判据；以及将目标小区(BTS2)中的连接的纠错设置为该目标小区的基站的所述纠错。本发明还涉及实现切换的一种移动通信***。

Description

移动通信***中的切换

本发明涉及移动通信***中的一种切换(handover)方法，在该***中，无线信号的纠错可安排以不同的保护电平。本方法包括，在一个移动台的接收机处对邻近基站和服务基站的信号电平和/或质量进行测量，将所得到的测量结果及连接中的其他变量与切换判据进行比较，并在满足切换判据时从源小区切换到目标小区。

本发明还涉及用于实现切换的一种移动通信***。

在蜂窝移动通信***中，无线覆盖区由许多略有交叠的无线小区构成。当移动台从一个小区移动到另一个小区时，根据预定切换判据切换到一个新的无线小区。目的是以尽可能不干扰进行中的通话的方式进行切换。通常根据无线通路判据进行切换，但也可能因为其他原因进行切换，例如，为了分配负载，或为了减小发射功率，或当移动台远离基站而使无线信号的传播时延太大时。

附图中的图1示出了全欧洲GSM移动通信***的简化原理框图。一个移动台MS通过无线通路连接到一个基站收发信机BTS，就图1而言接到BTS1。一个基站***BSS包括一个基站控制器BSC和一些由该BSC控制的基站BTS。许多基站控制器BSC通常在一个移动通信业务交换中心MSC控制下工作。一个MSC与其他一些MSC通信并通过一个信关移动通信业务交换中心GMSC与一个公共交换电话网通信。整个***的操作由一个操作和维护中心OMC控制。移动台MS的用户数据永久性地存储在该***的归属位置寄存器HLR中并暂存在某一给定时刻该MS所处区域中的访问者位置寄存器VLR中。

移动台MS和服务基站BTS1不断地测量该无线连接的信号电平和质量，从而例如确定需要切换。该MS测量该服务基站BTS1和最接近该MS所处位置区域的基站BTS的信号，从而例如为切换而选择一个合适的目标小区。在这一GSM移动通信网中，例如一个MS可能同时测量服务基站和多达32个的其他基站的信号电平(level)。通过服务基站BTS1，该MS知道它应当测量的邻近小区。在对基站识别码BSIC和广播控制信道BCCH的频率进行综合的基础上，识别每个小区的测量结果。

该移动台MS通过服务基站BTS1将测量结果作为一个报告消息定期发送到基站控制器BSC。一个报告消息包括该服务基站和多达6个的邻近基站的测量结果。例如当该移动台/基站的测量结果指示一个低信号电平和/或质量而在邻近小区得到了一个较高的信号电平时，或者当邻近小区允许以较低发射功率进行通信时，可从服务小区切换到邻近小区。此外，当该服务基站过载时，或当MS已移动到远离该服务基站BTS时，或者如果因为某些其他原因有必要变更该基站时，切换到最合适的邻近小区。为切换而进行的目标小区的选择例如会受到该目标小区的信号电平和/或负载的影响。为确保移动通信网的稳定性，在一个给定的时间段上，对切换中所用的测量结果和参数取平均值。这一平均过程使得由瞬时干扰或衰减造成失真的测量结果对切换影响较小。

该基站控制器BSC作出有关切换的判决。如果该目标小区由另一个BSC控制，则可在MSC的控制下执行该切换。另一种可能性是，总是在MSC中以一种集中的方式作出切换判决。必要时，该BSC通过BTS向MS发送一个切换命令。

在一种以码分多址(CDMA)技术实现的移动通信***中，以上述方式进行的切换称为硬切换。另外，CDMA***还可采用所谓的软切换，其中，一个移动台在切换时可同时通过若干个基站与该网络连接。当基站之一根据其信号证明比其他基站更好时，该移动台释放与其他基站的连接，而只通过该最好的基站继续其通话。当一个移动台处于小区的边缘时，软切换避免了在基站之间的来回切换。

当在数字电信***中传输话音或数据时，在传输通路上会出现使所发送的信号的质量恶化的传输差错。当信号例如由于多径传播、干扰信号或高背景噪声电平而受到干扰时，在传输通路上会出现传输差错。为了改善传输质量和传输差错的容差，可对要传送的数字信号进行纠错，例如采用信道编码和/或重发。在信道编码中，利用由原始信号所计算出的纠错比特，对经编码的话音或数据的原始比特串进行重现(repetition)。在接收机中，该信道编码在信道解码器中被解码，据此，在传输时已出现的信号差错可被检测到或者进而利用纠错比特进行纠错。为了纠正传输差错，可以单独采用重发，或者也可以，例如除了信道编码外：利用失真帧的重发，纠正在信道已编码的传输中的差错。当连接的质量恶化时，错误帧数和丢失帧数增加，从而也使重发数增加。

信道编码增加了要传送的比特数。在GSM移动通信***中，例如，传输速率为9.8kbit/s的纠错比特加上全速率13kbit/s的话音信号，那么总传输速率为22.8kbit/s。信道编码所提供的保护电平根据需要被安排。如果要快速传送大量的数据，则减少信道编码量，以允许在传输信道上传送更多的有效负载。信道编码可以检测在传输时出现的差错并对它们进行纠错，也可以只检测它们。在该GSM***中，要传送的比特根据其重要性可分为不同的类别，其中，信道编码按预定电平提供。该移动通信***的不同单元可对为连接所提供的信道编码的选择和实现进行限制。一个移动台例如可以只支持某些信道编码。再者，所提供的信道编码的保护电平取决于基站和其他网络单元的容量，从而采用不同的信道编码。

现有技术的切换的一个问题是，切换后无线连接的质量总是不足以满足采用弱信道编码的连接。另一个问题是，由于网络规划通常适用于采用常规信道编码的信道，因而不能切换到一个其信号电平和/或质量对采用常规信道编码的连接而言太低但又足以满足采用更有效的信道编码的连接的目标小区。

本发明的一个目的是，在一种使用多种不同电平的纠错的环境中，提供一种为某一切换而选择目标小区的最佳方法。

利用本发明的一种方法可实现这种新型的切换，这种方法其特征在于，确定至少一种可能的纠错，用于为该切换而在一个可能的目标小区中进行的连接；根据所确定的该可能的目标小区的纠错，确定至少一种切换判据；以及将目标小区中的连接的纠错设置为该目标小区的基站的所述纠错。

本发明的另一个目的是，提供一种移动通信***，在该***中，一个无线信号的纠错可安排以不同的保护电平，所述***被安排在一个移动台的接收机处对邻近基站和服务基站的信号电平和/或质量进行测量，将所得到的测量结果及连接中的其他变量与切换判据进行比较，并在满足预置切换判据时从源小区切换到目标小区。根据本发明，该移动通信***其特征在于，该***被安排，确定至少一种可能的纠错，用于为该切换而在一个可能的目标小区中进行的连接；根据所确定的该可能的目标小区的纠错，确定至少一种切换判据；以及将设置目标小区中的连接的纠错设置为该目标小区的所述纠错。

本发明的设计思想是，当选定一个目标小区时，考虑纠错对无线连接上所需的信号电平的影响。

在本发明的切换方法中，为某一切换而进行的目标小区的选择由可能的目标小区的纠错最好是信道编码的保护电平来决定；根据这一电平确定该切换判据。根据本发明的一种优选实施方式，当该目标小区所提供的纠错比常规情况弱时，该切换判据的值从常规值递增，而当该目标小区所提供的纠错比常规情况更有效时，该切换判据的值从常规值递减。当例如因为源小区中的过载而要进行切换时，在该可能的目标小区中检测是否满足本发明的切换判据和由运营者任设的其他切换判据；切换到其基站信号最满足预置切换判据的目标小区。同时，该连接的纠错被设置为就该目标小区的切换过程所确定的纠错。

这种切换的一个优点是，可确保该目标小区的信号的质量和/或电平甚至足以满足采用弱纠错的无线连接，以免通话被不必要地中断。

本发明的切换的另一个优点是，基于合适的纠错，可切换到一个其电平比常规值低的目标小区。

本发明的切换的又一个优点是，为常规纠错所规划的网络甚至可向以不同于常规值的保护电平实现其纠错的移动台提供最佳的切换。

本发明的切换的又一个优点是，切换时纠错的保护电平的变化可确保要切换的该无线连接的质量仍很好。

本权利要求的切换还有一个优点是，减少在以比常规情况弱的纠错所实现的无线连接上通话被中断的可能性。

下面，将参照附图详述本发明，其中

图1是一个移动通信***的结构框图，

图2示出了蜂窝网中切换的一个例子，以及

图3是本发明的切换方法的优选实施方式的一个流程图。

本发明可应用于任何蜂窝无线通信***。下面，作为例子，将参照泛欧洲数字移动通信***GSM对本发明进行详述。图1以简化方式说明了上述GSM网的结构。关于该GSM***的更准确的描述，参见GSM建议和ISBN：2-9507190-0-7，“M.Mouly & M-B.Pautet，‘The GSM System for Mobile Communications”，Palaiseau，France，1992”。

本发明可应用于不同类型的信道编码。信道编码的一个例子是卷积编码，这种编码使用于GSM***的业务信道上并在GSM建议05.03中有定义。卷积编码的效率可用卷积码比X/Y来表示，它是指在信道编码中X个数据比特用Y个码比特来表示。在全速率GSM业务信道上，对于分别为9.6kbit/s，4.8kbit/s和0.3到2.4kbit/s的数据速率，其卷积码比分别为1/2(被缓冲的)，1/3和1/6。全速率话音信道采用1/2信道编码。最有效的信道编码是1/6，其次是1/3，最弱的是1/2。

如上所述，现有技术的切换的一个问题是，切换后无线连接的质量总是不足以满足采用弱信道编码的连接。另一个问题是，由于网络规划通常适用于采用常规信道编码的信道，因而不能切换到一个其信号电平和/或质量对采用常规信道编码的连接而言太低但又足以满足采用更有效的信道编码的连接的目标小区。

下面，将不参照任何具体类型的信道编码，对本发明作更一般性的描述。

图2示出了当一个移动台MS在蜂窝网中基站BTS1的区域内移动时切换的一个例子。MS切换前所处的基站的区域以下将称为源小区，而切换到的基站的区域将称为目标小区。图2示出了基站BTS1和BTS2的覆盖区C1和C2；在这些覆盖区内，采用常规纠错(例如信道编码)的无线连接的质量通常保持足够高，以免通话被中断。采用比常规情况弱的纠错的一个无线连接要求一个比常规情况更好的信号，以达到足够的连接质量；相应地，比常规情况更有效的纠错使得即使采用比常规情况弱的信号，也可能达到足够的连接质量。纠错对基站覆盖区大小的这种影响(这里是信道编码所产生的影响)如图2中虚线所示。线C2W表示采用比常规情况弱的信道编码的BTS2的有效覆盖区，而线C2E表示采用比常规情况更有效的信道编码的BTS2的有效覆盖区。比常规情况弱的信道编码以下将称为弱信道编码，反之，比常规情况更有效的信道编码将称为强信道编码。对于GSM，常规信道编码在此是指全速率信道的信道编码。

当服务基站希望将一个移动台MS的进行中的通话切换到另一个基站时(例如因为该服务基站过载，或者如果该MS远离该服务基站)，可切换到其信号满足预置切换判据的邻近小区的基站。在图2中，示出了当该MS在BTS1的区域C1中沿箭头方向移动并到达BTS2的常规信道编码所提供的覆盖区C2时，现有技术的切换在点x1处进行。用以触发切换的一种判据是由该MS向网络所报告的邻近基站测量的结果。当这些测量结果及连接的其他参数满足预置切换判据时，进行现有技术的切换。用以选择目标小区的一个共同的切换判据是，较之服务基站BTS1的信号电平的邻近基站如BTS2的信号电平。当该信号电平满足预置切换判据且也满足其他切换判据时，从服务基站BTS1切换到该邻近基站BTS2(例如，对于图2是在点x1处)。对于采用弱信道编码的一个无线连接，BTS2的有效覆盖区对应于图2中用虚线表示的区域C2W，因此，在点x1处所执行的切换进行得太早，通话可能将被中断。

下面，将参照优选实施方式详述本发明。在本实施方式中，采用信道编码实现无线连接的纠错。该优选实施方式所用的一种切换判据是目标小区的信号电平。图3是本发明的切换方法的优选实施方式的一个流程图。为简明起见，下面将参照某一目标小区的仅某一种信道编码来说明切换过程。不过很显然，对一个熟练技术人员而言，如果监测若干个可能的目标小区，以下情况也适用。这样，对每个目标小区的信道编码分别确定本发明的切换判据；在作出切换判决前，检测每个切换判据，看它是否可能被满足。

在图3的步骤30，一个移动台MS测量来自根据现有技术的邻近基站的信号。在步骤31，作出切换判决的单元，最好是基站控制器BSC或移动通信业务交换中心MSC，根据本发明为切换确定由可能的目标小区(对于图2是BTS2)提供给无线连接的信道编码。本发明的这种方法因而尤其适用于其全部基站都不能采用所有不同的信道编码的网络。在步骤32，由该可能的目标小区的BTS2所提供的信道编码，根据本发明与常规信道编码进行比较。如果该可能的目标小区的BTS2的信道编码比常规情况弱，则在步骤33，该切换判据的值从常规值递增；例如，该切换判据这样设置，以便当该目标小区的信号电平大于-97dBm时满足该判据。如果该可能的目标小区的BTS2的信道编码不比常规情况弱，则在步骤34，检测该目标小区的BTS2的信道编码是否比常规信道编码强。如果该BTS2的信道编码比常规信道编码强，则在步骤35，该切换判据的值从常规值递减；例如，该切换判据这样设置，以便当该目标小区的信号电平大于-103dBm时满足该判据。

如果满足预置切换判据和由运营者所设的任何其他切换判据(步骤36)，则从源小区的基站BTS1切换到目标小区的基站BTS2(步骤37)。例如如果切换判据在步骤33被设置为-97dBm，而MS的测量结果表明该目标小区的BTS2的信号电平满足这一判据，那么满足本发明的切换判据。当进行切换时，该无线连接的信道编码被设置为如步骤31所确定的信道编码。

可存储一些特定的离散值，用于本发明的切换判据。这样，可为每个纠错的保护电平定义一个预定切换判据。在图3的步骤33和35，便为该切换判据设置一个相应于正被监控的信道编码的值。如果，例如目标小区的基站采用弱、常规和强信道编码，则切换判据的值可分别设置为-97、-100和-103dBm。

下面，将参照图2的例子，更严密地描述本发明。如图2所示，BTS2除了常规信道编码外还可以将强(小区覆盖区C2E)和弱(小区覆盖区C2W)信道编码提供给一个连接。如果打算采用强信道编码切换到BTS2，那么根据本发明切换判据从常规值递减；假定也满足由运营者任设的其他切换判据，那么将例如提前到在点X3处就进行切换。本例中，在采用强信道编码的切换之后，继续保持BTS2与MS之间的无线连接。如果打算采用弱信道编码切换到目标小区的BTS2，那么根据本发明的优选实施方式切换判据增大。这样，例如在图2中所示的点X2处，进行切换和信道编码的设置。该连接的信道编码于是在BTS2被设置为弱信道编码。

根据本发明的另一实施方式，参照优选实施方式按上述方法进行切换，只是，在图3的步骤31，除了该目标小区的基站向该无线连接所提供的信道编码外，还确定MS连接所需的信道编码。关于呼叫建立，例如，一个MS或某个其他网络单元可以指示它有涉及连接的纠错或传输速率的请求。如果目标小区的基站可提供所需的/所允许的信道编码以及其他一些信道编码，则目的是将满足切换判据的所需的/所允许的信道编码选定为目标小区的信道编码。这一信道编码将从图3的步骤32以下被用作确定本发明的方法的切换判据的信道编码和用作为该连接设置的信道编码。如果有一个以上的信道编码满足根据本发明所确定的切换判据，那么所讨论的对该切换判据具有最宽松的信道编码将被选定为用于切换的目标小区的信道编码。

代替本优选实施方式中被用作切换判据的目标小区的信号电平，本发明的其他实施方式可以采用现有技术的某种其他合适的切换判据。在蜂窝***中，其来自邻近基站的信号的质量被测量，这一质量可被用作切换判据。来自邻近基站的信号是以适合于每一***的方式被测量的。

所要求的目标小区的选择和向一个目标小区的切换适合于许多不同的切换情况。例如服务基站中的负载、无线连接上的传输时延、服务基站的信号的低质量或低电平，都可能引发切换的要求并为一个可能的切换进行目标小区的选择。

源小区中所用的纠错的保护电平与本发明的切换方法无关。例如，根据本发明，源小区中采用弱信道编码所实现的一个连接切换到目标小区无需改变这一信道编码，这样，在目标小区中该连接将采用弱信道编码。本切换方法适合于在切换的同时改变纠错。如果该连接的纠错在目标小区中代表常规保护电平，则本发明的这种方法实际上失去了意义。在这种切换中，可不考虑本发明的功能，而可根据现有技术实现该切换。

除了现有技术的切换所需的测量和切换装置外，实现本发明的功能的移动通信***还包括，用于确定一种可能的纠错的装置，该装置用于为该切换而在一个可能的目标小区中进行的连接；用于根据所确定的纠错确定一种切换判据的装置；以及在切换期间将纠错设定为所确定的所述纠错的装置。最好在基站控制器BSC或移动通信业务交换中心MSC中，提供实现本发明的切换的装置。

这些图及与此有关的描述仅旨在说明本发明的构思。本发明的切换的细节可在权利要求书的范围内变化。尽管以上主要参照信道编码描述了本发明，然而本发明还可以采用其他类型的纠错。根据本发明，在为该切换而进行目标小区的选择中的纠错的采用，可与现有技术的任何切换判据相结合。除了TDMA类移动通信***外，本发明还可适用于其他蜂窝移动通信***(如CDMA技术实现的***)，尤其适用于硬切换。

Claims (5)

1.一种在移动通信***中执行的切换方法，在该移动通信***中，无线信号的纠错可安排以不同的保护电平，所述方法包括：

在一个移动台的接收机处测量服务该移动台的源小区中和可能成为该移动台下一个源小区的目标小区中的信号电平和/或质量，

其特征在于

确定用于目标小区中的连接的至少一个可能的纠错，

将测量结果与切换判据进行比较，所述切换判据至少包括根据确定的目标小区中的纠错而确定的第一切换判据，

在满足所述切换判据时，执行从源小区到目标小区的切换，

将所述连接的纠错设置为所述确定的目标小区中的纠错。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

以这样一种方式设置所述第一切换判据，即为了满足该切换判据，当用于目标小区中的连接的该可能的纠错的保护电平比预定纠错的保护电平低时，它需要目标小区中比预定信号电平和/或质量更好的信号，和

以这样一种方式设置所述第一切换判据，即为了满足该切换判据，当用于目标小区中的连接的该可能的纠错的保护电平比预定纠错的保护电平高时，它需要在目标小区中比预定信号电平和/或质量弱的信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于

将所述第一切换判据设置为目标小区中的信号电平，

当用于目标小区中的连接的该可能的纠错的保护电平比预定纠错的保护电平低时，使第一切换判据的值从设置的信号电平增加，

当用于目标小区中的连接的该可能的纠错的保护电平比预定纠错的保护电平高时，使第一切换判据的值从设置的信号电平减小。

4.一种移动通信***，在该***中，在小区中的无线信号的纠错可安排以不同的保护电平，所述移动通信***包括：

具有接收机的移动台，用于测量服务该移动台的源小区中和可能成为该移动台下的一个源小区的目标小区中的信号电平和/或质量，

其特征在于

确定用于目标小区中的连接的至少一个可能的纠错的装置，

根据所确定的目标小区中的纠错，至少确定第一切换判据的装置，

将移动台的测量结果与切换判据进行比较的装置，所述切换判据包括所述第一切换判据，

在满足所述切换判据时，执行从源小区到目标小区的切换的装置，和

将目标小区中的连接的纠错设置为所述目标小区中的纠错的装置。

5.如权利要求4所述的移动通信***，其特征在于所用纠错为信道编码。

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