移動通信系統的切換方法

2023-06-07 00:28:11

專利名稱：移動通信系統的切換方法
技術領域：
本發明涉及無線移動通信系統中的切換技術，特別是一種能夠在提供良好通話質量的範圍內，減少切換次數，減小進行切換處理所需的無線網絡負載的移動通信系統的切換方法。
背景技術：
在第2代及第3代移動通信系統中，以往的切換(hand-off)方式是各終端根據無線環境發送PSMM(PSMMPilot Strength Measurement Message-導頻強度測量報告消息)，基站根據PSMM向終端下達切換命令。
例如，在大型宏小區(macro cell)內，小型微小區(micro cell)或微微小區(pico cell)重疊存在，我們來考慮一下在這種環境中，終端通過該地區的情形。
在這種環境中，就以往的切換方法而言，終端的移動導致無線環境發生變化，所以PSMM傳輸頻繁，在網絡中大部分是以該PSMM為根據決定切換，下達命令。
下面列舉一個以往技術的更具體的例子，如圖1所示，顯示了當移動終端通過存在小型微小區的地區時的情形，小型微小區位於傘形小區(Umbrella cell)中，用於針對負載較多的熱點(hot spot)地區。
中央的小區(Cell2)是傘形小區，內部包含微小區/微微小區，實現重疊。終端從A地區向B地區移動時，以經過熱點所在處的情形為例。當在這種小區構成環境下切換時，終端在經過微小區/微微小區的同時，根據測量的信噪比(Ec/Io)，通過PSMM請求切換。此時，當無線網絡針對從終端傳送來的PSMM允許切換時，每次經過各扇區，通過所包含的微小區/微微小區時，都發生切換，所以共發生7次切換。
在上述以往技術的切換方法中，使用了無線網以終端傳送的無線環境評估值(Ec/Io)為根據決定切換與否和時機並通報的方法，所以切換頻繁發生，這樣一來，各基站間的信號負載和處理量增加。所以存在如下問題，當小區較小、無線環境變化大時，由於頻繁進行切換，呼叫掉線(drop)的機率上升。特別當是數據服務時，由於頻繁的切換，造成處理率(throughput)下降，延遲時間增加。

發明內容
因此，本發明的第一目的是在保障良好通話質量的範圍內，減少切換次數，減小因切換產生的無線網絡負載。
本發明的第二目的是提高切換成功率，減小在切換步驟中可能發生的呼叫掉線率。
本發明的第三目的是當特定無線資源中的負載較為集中時，在使呼叫移動到負載較小的無線網/基站/信道的同時並提供服務，從而獲得負載分散(Load sharing)效果。
本發明的第1特徵是為了在滿足進行切換時要求的通信質量的範圍內減少切換次數，在通常的無線環境評估值之外，利用關於終端的位置和預想移動路徑的信息。
本發明的第2特徵是網絡利用終端的現在位置和目的地坐標信息以及移動路徑信息，根據小區規劃(cell planning)的預想連接基站/系統。
本發明的第3特徵是以關於終端的預想路徑和移動中預想服務基站的信息為根據，決定可以減少切換次數的切換方法和服務提供基站路徑，並以此向終端提供呼叫。
本發明的移動通信系統的切換方法由如下幾個步驟構成第1步驟，獲得終端的位置信息及預想移動路徑的信息，根據該預想移動路徑計算出預想通過的無線網/基站；第2步驟，利用無線網信息，決定切換最優化及負載分散所需的詳細的最佳切換路徑、方法及時機，在對呼叫提供穩定的服務的同時進行管理，直至把呼叫切換給要找的無線網/基站/信道，並限制向其它系統/基站/信道的切換；第3步驟，如果要找的最佳系統出現，則利用上述決定的切換方法進行切換；第4步驟，根據需要，反覆進行上述各步驟中的一部分或全部，直至把呼叫連接到最終目的地。


圖1是以往技術下的切換方法的使用示例圖。
圖2是本發明的切換方法的使用示例圖。
圖3是本發明的在重疊網中降低掉線率的原理示例圖。
圖4是本發明的在重疊網中用於分散負載的切換示例圖。
圖5是本發明的移動通信系統的切換方法處理步驟的信號流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖2至6，詳細說明本發明的切換處理步驟。
在本發明中，當進行切換時，不僅僅是利用終端的信號測量結果(Ec/Io)，而是基於關於終端現在位置、目的地及預想移動路徑的信息，並追加利用無線網絡可以獲知的無線網信息，決定切換方法並向終端下達執行切換方法的命令。由於追加利用了關於終端預想位置的信息，所以，可以更有效、更高效地決定切換路徑及方法。
本發明所應用的無線終端利用GPS功能接受遠程信息服務。這種終端接收/測量衛星信號和基站信號並傳輸給無線網後，該無線網的GPS位置計算伺服器把終端的位置通知給終端。
當用戶已輸入了目的地時，還提供最佳路徑信息。在該步驟中，無線網可以從上述GPS位置計算伺服器獲得關於終端的位置、目的地以及移動路徑的信息。在本發明中，移動通信系統識別關於接受遠程信息服務的終端的位置和移動路徑的信息的步驟及利用該步驟處理切換時的主要步驟如下。
第1步驟(S1)獲得關於終端的位置信息及預想移動路徑的信息。
第2步驟(S2)根據上述預想移動路徑，計算出預想通過的無線網/基站。
第3步驟(S3)利用無線網信息，以切換最優化及負載分散為目的，決定詳細的最佳切換路徑、方法及時機。
第4步驟(S4)在對呼叫提供穩定的服務的同時進行管理，直至把呼叫切換給要找的無線網/基站/信道，並限制向其它系統/基站/信道的切換。
第5步驟(S5)如果要找的最佳系統出現，則利用上述決定的切換方法進行切換。
第6步驟(S6)根據需要，反覆進行上述第1-5步驟(S1-S5)中的一部分或全部，直至把呼叫連接到最終目的地。
下面對上述各步驟(S1-S6)中的處理步驟進行詳細說明。
首先說明上述第1步驟(S1)。用戶利用遠程信息終端撥打電話，請求導航服務。這樣一來，呼叫被連接至GPS伺服器，計算出終端的現在位置後，在該計算結果傳輸給終端時，該信息傳輸給無線網絡。用戶發送了移動目的地後，上述GPS伺服器計算最佳路徑並提供給終端，此時，關於目的地和預想路徑的信息被傳送給無線網絡。
下面說明上述第2步驟(S2)。上述無線網絡以獲得的終端現在位置、目的地、預想路徑信息為根據，計算出無線網中的默認預想通過的據點基站。上述預想通過基站的計算，可以是針對整個預想移動路徑進行計算，但當整個路徑較長時，也可以把整個路徑分成幾個區間，從與終端較近的幾個區間起依次計算。
下面說明上述第3步驟(S3)。利用第2步驟(S2)計算的默認預想據點基站的網絡信息，判斷終端是否可以提供服務。此時，判斷雖然可以針對整個路徑進行，不過，也可以針對一部分路徑實施。這是因為，在移動路徑中，可以降低研究可否為呼叫提供服務的複雜度，最後再考慮網絡情況的變動，也可以為進行特定呼叫的切換事先準備信道，在不降低網絡效率的範圍內，只考慮一部分路徑。
當根據移動路徑判斷是否可以連接提供服務時，可以考慮的因素如下。其中，在決定切換方法及路徑中考慮了現在的無線網現狀和負載。
第一，通過預想移動路徑時，應判斷在不對通話質量造成大的損失的範圍內，是否存在能夠使切換次數達到最少的基站。
第二，考慮移動路徑上的網絡負載狀態，判斷是否存在出於負載分散的目的，必須把呼叫切換至其它系統或基站、信道，也就是是否存在需要避開的系統/基站/信道。
第三，為了實現無線網的負載分散，當避開特定基站或系統、特定信道時，應考慮是否有代替其提供服務的系統/基站/信道。
考慮上述事項，根據無線網環境詳細決定要切換的網/基站/信道。如圖4所示，第3實施例是在有多個無線網重疊的移動通信系統中選擇有效的切換路徑的情形。
下面說明上述第4步驟(S4)。本發明的切換方法直接包含了原有的標準切換方法。因此，與原有的切換算法具有兼容性。只不過在無線網絡以從終端傳送來的信道測量結果為根據決定切換時，其決定要素中追加考慮了第2步驟(S2)及第3步驟(S3)中提到的事項。無線環境可能隨時變化，但不管無線環境如何變化，始終不發生呼叫中斷，以良好的通信質量提供穩定的服務，這是一個重要課題。因此，即使事先根據預想路徑預測了切換路徑，但必要時，也會出現切換到不是無線網絡所預測的基站，而是切換到其它基站的情形。不過，當顯示出良好的AS(Active Set-活動集)信號強度時，極可能無需切換至其它基站，因此需要將其限制在提供良好的通話質量的範圍內。
在上述良好的通話質量範圍內，限制不必要的切換的方法之一如下。
象通常的切換方法一樣，移動通信系統連續監視終端隨著無線環境的變化所測量並提供的PSMM。必要時，為了防止呼叫掉線，也可能會允許切換至不是最佳路徑的基站。但是，如果報告的AS的信噪比(Ec/Io)超過特定值(Th1)以上，判斷認為通過現在的基站足可以以要求的通話質量提供服務，那麼也可以忽略切換到事先預想的最佳基站之前所報告的PSMM。
用偽碼將其記述如下。
If(PSMM中是否包含請求HO的CS？){If(Ec/Io(AS)ETh1)忽略傳送來的PSMM中包含的CSElse象原來使用的一般HO算法一樣，可以允許向CS的HO}下面說明上述第5步驟(S5)。上述無線網絡參照上述第3步驟(S3)決定的切換時機與方法，向終端傳送切換命令，這樣一來，該終端便會使用無線網絡事先決定的無線網/基站/信道。其中，根據無線網絡的介入程度，會有消極的或積極的方法。
舉一個上述消極的方法的例子，為了利用事先決定的無線網/基站/信道向終端提供服務，如果終端傳送的PSMM中存在的預想基站表示為CS，無線網絡則命令向該基站切換。
再舉一個上述積極的方法的例子，無線網絡下達命令，尋找終端現在位置周圍存在的其它信號，誘導向要找的基站切換，其步驟如下。
基站也可以製作CFSRQM(CFSRQMCandidate Frequency Search ReQuest Message-候選頻率搜索請求信息)等信息，使終端搜索特定無線網和信道。上述終端做出響應，測量無線環境，以CFSRPM(CFSRPMCandidate Frequency Search ResPonse Message-候選頻率搜索應答信息)等信息向無線網絡報告測量結果。上述無線網絡在做出了切換決定後，向終端傳送GHDM(GHDMGeneral Handoff Direction Message-一般切換指令信息)、EHDM(EHDMExtended HDM-延期切換指令信息)、HDM等，誘導向相應無線網/基站/信道切換。
當上述無線網絡告知終端要測量的基站，使其測量信號時，由於無線網絡可以獲知位於現在終端的位置的基站，所以，這時是以此為基礎命令終端進行信號測量。這是因為，在無線網的設計和計劃步驟中，無線網可以參照關於以相應地區為服務區域的基站的數據。
上述信號測量命令在如下情況下有效，即，雖然有可以在終端所在地點使用的信號，但終端的信號測量能力不足，無法搜索所有信號。在這種情況下，無線網絡擁有關於終端的準確位置和該地區中的信號分布的資料庫，它命令進行信號測量，這樣一來，終端可以獲得有效信號並使用的機率增大。
另一方面，本發明的第1實施例是移動終端通過存在小型微小區的地區時的情形，小型微小區位於傘形小區(Umbrella cell)中，用於針對負載較多的熱點(hot spot)地區，下面參照圖2進行說明。
中央的小區(Cell2)是傘形小區(Umbrella cell)，內部包含微小區/微微小區，形成重疊。終端從A地區向B地區移動時，以經過熱點所在處的情形為例進行說明。
在條件與圖2相同的圖1中，當應用以往的切換方法時，發生7次切換。但是，當使用本發明時，由於網絡已得知終端的移動路徑，所以為了限制不必要的切換，在傘形小區(Cell2)中掌握預想通過的基站，選擇使切換次數達到最小並同時可以向呼叫提供服務的切換基站，如圖2所示，誘導並允許進行切換。這樣一來，在終端經過熱點的步驟中，在傘形小區(Cell2)的β扇區中可以充分提供服務，因此切換次數為4次。
本發明的第2實施例是無線網已經重疊、預計要克服一個網的覆蓋盲區(coverage hole)的情形，下面參照圖3進行說明。
如圖3所示，當互不相同的無線網重疊時，即，小區1、小區2、小區3是相同的a無線網，小區a、小區b、小區c是不同於小區1-3的b無線網，當用戶要從A地點移動到B地點時，假定從b網的小區a開始呼叫。
在一般的切換方法中，利用隨著終端的移動而傳送來的PSMM進行切換。終端從標記有三角形的地區移動，所以，小區a的區域結束後，呼叫應切換至a網的小區1。當終端的搜索(searcher)功能降低，無法在短時間內獲得要掃描的系統時，則發生呼叫中斷。但是，由於該地點存在a無線網，所以可以繼續服務。
但是，當應用了本發明時，由於無線網絡準確地知道終端的位置，所以可以根據小區規劃(planning)了解到a無線網在該地存在。在到達三角形地點之前，命令測量a無線網的小區1，使其切換至小區1，可以同時安全地為呼叫提供移動性和服務。從而，改善了切換掉線率或呼叫掉線率。
下面參照圖4，說明本發明第3實施例的用於負載分散(Load sharing)的切換方法。
在圖4中，假定b無線網的小區b的呼叫很多，負載很高。在這種情況下，負載高的b無線網的小區b難以為切換過來的呼叫準備信道。接受新的呼叫容易造成幹擾，從小區b的立場而言，可能引起原來已連接的呼叫的通話質量下降。因此，從負載分散的角度而言，需要儘可能不要由負載高的小區接收新呼叫，而是由負載低的小區提供服務。
當初始呼叫已連接到b無線網的小區a時，由於移動路徑上的小區b負載較高，出於負載分散的目的判斷，最好連接到可以代替它的a無線網小區1、小區2。在這種情況下，本發明中的無線網絡由於已了解終端的位置和預想移動路徑，所以不從b無線網小區a切換至b無線網小區b，而是從b無線網的小區a的三角形地點切換至a無線網的小區2。
如上述所作的詳細說明，本發明具有如下效果，即，本發明不僅僅是利用終端的信號測量結果，而是基於關於終端現在位置、目的地及預想移動路徑的信息，並追加利用無線網絡已了解的無線網信息，決定切換方法並向終端下達執行切換方法的命令，所以可在滿足通話質量的同時減少切換次數。
由於知道幾個步驟以後的服務基站或系統，所以可以事先準備進行切換所需的信道，降低切換失敗率。
另外，在二重/三重模式下，當各系統的負載不同，或各小區的負載不同，或信道間的負載不同時，也可以應用負載分散概念，事先切換到負載小的系統或小區、信道進行服務。
權利要求
1.一種移動通信系統的切換方法，其特徵是由如下幾個步驟構成第1步驟，獲得終端的位置信息及預想移動路徑的信息，根據該預想移動路徑計算出預想通過的無線網/基站；第2步驟，利用無線網信息，決定切換最優化及負載分散所需的詳細的最佳切換路徑、方法及時機，在對呼叫提供穩定的服務的同時進行管理，直至把呼叫切換給要找的無線網/基站/信道，並限制向其它系統/基站/信道的切換；第3步驟，如果要找的最佳系統出現，則利用上述決定的切換方法進行切換；第4步驟，根據需要，反覆進行上述各步驟中的一部分或全部，直至把呼叫連接到最終目的地。
2.根據權利要求1所述的移動通信系統的切換方法，其特徵是第1步驟包括如下幾個步驟步驟1，利用遠程信息終端撥打電話，請求導航服務；第2步驟，呼叫連接到GPS伺服器，計算出終端現在位置，當計算結果傳送給終端時，該信息傳送給無線網絡；步驟3，用戶發送了移動目的地後，上述GPS伺服器計算最佳路徑並提供給終端，向無線網絡傳送關於目的地和預想路徑的信息。
3.根據權利要求1所述的移動通信系統的切換方法，其特徵是第1步驟包括如下幾個步驟步驟1，無線網絡以獲得的終端現在位置、目的地、預想路徑信息為根據，計算出無線網中的默認預想通過據點基站；步驟2，當上述預想通過基站計算移動路徑時，上述預想通過基站的計算，可以是針對整個預想移動路徑進行計算，也可以把整個路徑分成幾個區間，從與終端較近的幾個區間起依次計算。
4.根據權利要求1所述的移動通信系統的切換方法，其特徵是第2步驟包括如下步驟利用上述第1步驟計算的默認預想據點基站的網絡信息，判斷終端是否可以提供服務。
5.根據權利要求4所述的移動通信系統的切換方法，其特徵是判斷對象的路徑是整個路徑或一部分路徑。
6.根據權利要求1所述的移動通信系統的切換方法，其特徵是第2步驟中應根據移動路徑判斷是否可以連續提供服務時的考慮對象因素至少包括如下幾種之一第一，通過預想移動路徑時，在不對通話質量造成大的損失的範圍內，是否存在能夠使切換次數達到最少的基站；第二，考慮移動路徑上的網絡負載狀態，是否存在出於負載分散的目的，必須把呼叫切換至其它系統或基站、信道，也就是是否存在需要避開的系統/基站/信道；第三，為了實現無線網的負載分散，當避開特定基站或系統、特定信道時，是否有代替其提供服務的系統/基站/信道。
7.根據權利要求1所述的移動通信系統的切換方法，其特徵是第2步驟包括如下幾個步驟步驟1，為限制切換，移動通信系統連續監視終端根據無線環境的變化所測量並提供的PSMM；步驟2，必要時，為了防止呼叫掉線，允許切換至不是最佳路徑的基站；步驟3，如果報告的AS的信噪比(Ec/Io)超過特定值以上，判斷認為通過現在的基站足可以以要求的通話質量提供服務，忽略切換到事先預想的最佳基站之前所報告的PSMM。
8.根據權利要求1所述的移動通信系統的切換方法，其特徵是第3步驟包括如下幾個步驟步驟1，為了利用事先決定的無線網/基站/信道向終端提供服務，如果終端傳送的PSMM中存在的預想基站表示為CS，無線網絡則命令向該基站切換；步驟2，無線網絡下達命令，尋找終端現在位置周圍存在的其它信號，誘導向要找的基站切換。
全文摘要
本發明涉及一種在無線移動通信系統中，在提供良好的通話質量的範圍內減少切換次數，減小進行切換處理所需的無線網絡負載的技術。本發明可以通過如下4個步驟實現第1步驟，獲得終端的位置信息及預想移動路徑的信息，根據該預想移動路徑計算出預想通過的無線網/基站；第2步驟，利用無線網信息，決定切換最優化及負載分散所需的詳細的最佳切換路徑、方法及時機，在對呼叫提供穩定的服務的同時進行管理，直至把呼叫切換給要找的無線 網/基站/信道，並限制向其它系統/基站/信道的切換；第3步驟，如果要找的最佳系統出現，則利用上述決定的切換方法進行切換；第4步驟，根據需要，反覆進行上述各步驟中的一部分或全部，直至把呼叫連接到最終目的地。
文檔編號H04Q7/38GK1582048SQ20041003430
公開日2005年2月16日 申請日期2004年4月9日 優先權日2003年8月8日
發明者洪光植 申請人:樂金電子(中國)研究開發中心有限公司