Tdd/cdma系統中的切換目標小區選擇方法
2023-05-18 12:23:11
專利名稱：Tdd/cdma系統中的切換目標小區選擇方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩移動通信技術中的越區切換技術，更確切地說是涉及時分雙工/碼分多址(TDD/CDMA)移動通信系統中的一種切換目標小區的選擇方法，即一種越區切換過程中對目標小區的排序和選擇方法。
背景技術：
在移動通信系統中，用戶終端在最初的服務小區與網絡實現連接之後，由於各種原因要離開這個小區的服務範圍時，將發生越區切換過程。如時分—同步碼分多址(TD-SCDMA)系統中的越區切換過程，就是通過將用戶終端的連接從原服務小區切換到其它服務小區，從而保持通信的連續性，不會中斷服務。
傳統的切換控制過程是由移動臺測量所接收的服務小區(基站設備)信號電平、信號質量，以及鄰近小區(基站設備)的信號電平等參量，並上報給網絡；網絡接收到移動臺的測量結果報告後，調用切換算法，採用一定的判決準則進行切換判決，當判斷出需要進行小區切換時，根據測量結果選出至少一個鄰近小區作為切換的候選小區；然後再在候選小區中採用一定的準則，例如根據信號強度和信號質量等，從候選小區中選出一個最終用於切換的目標小區，實現切換。選擇目標小區的準則可以根據接收相鄰小區的信號電平或幹擾電平，考慮原則是儘量不要切換到接收信號弱或幹擾電平高的目標小區中。
GSM規範推薦的切換算法，包括上下行鏈路信號強度準則、上下行鏈路質量準則、功率預算準則和距離準則。隨著網絡結構的不斷複雜化，還湧現出一些移動速度和網絡原因(指網絡擁塞時觸發的強制切換)等準則。
目前已有的切換目標小區的選擇方法有很多，主要依據上述準則來輔助切換判決，並選擇最佳目標小區。如選擇導頻信號最強的鄰小區作為最佳目標小區，或者選擇信號質量最好的鄰小區作為最佳目標小區，或者選擇導頻信號到達移動臺路徑損耗最小的鄰小區作為最佳目標小區等。
上下行鏈路信號強度準則是切換判決中非常重要的準則(但並不是唯一準則)。現有的上下行鏈路信號強度準則，主要採用的方法是根據一些信號測量值來輔助選擇目標小區。由於無線傳輸環境的複雜多變，測量值的精度和測量過濾算法就會直接影響切換判決的準確程度。有些時候測量誤差將直接影響判決結果，造成判斷失誤。
如果單純依靠信號強度測量報告來選擇目標小區，而不考慮鄰小區的當前負荷狀況，很可能出現信號最強的小區卻沒有足夠的空閒信道資源的情況，從而導致切換用戶不被目標小區接納而引起切換失敗。此時就需要重新嘗試候選小區中的其它小區，進行目標小區的接納控制過程，或等待下一次測量報告進行下一次的切換判決。還有可能出現用戶雖然被目標小區接納即切換成功，但是由於該目標小區負荷很重，用戶在強幹擾下很快就發生掉話情況。這兩種情況都會使用戶的通信質量下降，甚至出現通信中斷，並可能導致系統整體性能的下降。
目前，移動通信系統大多還根據信號測量值對符合基本切換條件的鄰小區(候選小區)按優先級進行排序，選擇優先級最高的小區作為目標小區。比如說切換過程中用戶終端(UE)測量相鄰小區的導頻信號強度並按導頻信號強度進行優先級排序，選擇導頻信號最強、即優先級最高的小區先作為目標小區試探接入。如果該目標小區不能接納該用戶，則選擇優先級排序中次高的小區試探接入，以此類推。從這個過程中不難發現，只有目標小區有足夠的資源，才能保證切換用戶在試探接入時具有較高的成功概率。
專利號為99116197.1、發明名稱為「一種基於小區動態優先級的切換控制方法」的中國專利中提出了一種基於小區內空閒傳輸信道(TCH)百分比和功率預算裕度來計算目標小區動態優先級的方法，用以協助判斷切換的目標小區。
上述專利技術方案中，在設定目標小區優先級時考慮了小區當前的負荷情況，具體做法是以小區內空閒傳輸信道(TCH)百分比的形式來監控負荷大小。然而，3G系統提供了多種多樣的業務形式，由於承載業務所需帶寬不同，各種業務信道所需要的目標信比也不同，發射或接收的功率也相差很大，因此空閒傳輸信道的概念已不能準確地表徵小區的容量和負荷情況。以一般的CDMA系統為例，一個傳輸信道可能由多個擴頻碼道承載，而各個擴頻碼道的擴頻因子又可能各不相同；即使同樣個數同樣擴頻因子的擴頻碼道，承載不同業務所需要的功率資源也大不相同。
功率資源是計算CDMA系統容量的最關資源(參數)，但除了功率參數，碼道個數也是計算系統容量時的一個非常重要的資源(參數)。對於時分雙工碼分多址系統來說，每個時隙只能支持有限多個碼道同時被使用，比如TD-SCDMA系統，每個時隙最多可同時支持16個碼道(擴頻係數為16)，而頻分雙工(FDD)系統有上百個碼道可以供同時使用。因此，TDD/CDMA系統的一個重要特點是在計算系統容量時，功率受限的響弱化，而碼道受限的響凸現，因而在選擇切換目標小區時還應充分考慮切換目標小區空閒的碼道資源。
在3G和後3G系統中將逐步採用聯合檢測(JD)、智能天線(SA)等先進的移動通信技術，用於減輕CDMA系統中的多址幹擾和多徑幹擾的響，因而大大提高了系統的信道利用率。JD/SA技術使計算網絡容量時功率受限的響弱化，而碼道受限的響凸現，該特點也還沒有在選擇切換目標小區中被充分利用。
發明內容
本發明的目的是設計一種TDD/CDMA系統中的切換目標小區選擇方法，通過簡便的基於硬資源的方法選擇最適當的切換目標小區，從而提高切換成功率，最終保證用戶通信的連續性和穩定性。
本發明方法中所涉及到的硬資源，主要指擴頻碼資源，硬資源的多少用資源單元的個數來衡量，對於TDD/CDMA系統來說，一個資源單元就是一個頻率/時隙/擴頻碼的組合。更簡單的說法是一個資源單元就是一個擴頻因子為16的碼道，是每一載頻每一個時隙上的每一碼道。而鄰小區的空閒硬資源數量通過查詢無線網絡控制器(RNC)中資料庫的方式就可以直接獲得。
實現本發明目的的技術方案是一種TDD/CDMA系統中的切換目標小區選擇方法，包括通過基本的測量報告獲得滿足基本切換條件的候選小區；對候選小區進行優先級排序；按候選小區的優先級排序，順序選擇目標小區執行小區切換過程，其特徵在於所述的對候選小區進行優先級排序，包括A.得到每一候選小區在每一預定原則下的反映其擴頻碼資源的空閒資源單元個數，並按空閒資源單元個數大小進行優先級排序，得到每一候選小區在每一預定原則下的各優先級排序值；B.對每一候選小區在每一預定原則下的各優先級排序值用與預定原則對應的加權係數分別進行加權處理；C.對每一候選小區在每一預定原則下的各優先級排序值的加權處理結果進行匯總，得到每一候選小區的優先級，再對每一候選小區的優先級進行排序，獲得候選小區的優先級排序。
本發明的TDD/CDMA系統中基於硬資源的切換目標小區選擇方法，在切換過程中，將符合切換基本條件的鄰小區列為候選小區；根據空閒硬資源的多少為候選小區排列優先級，空閒硬資源越多，優先級越高；選擇優先級最高的小區作為切換目標小區，然後系統發出指令讓用戶切換到該小區。
本發明方法根據空閒硬資源多少對每一候選小區進行優先級排序的具體原則可以包括按照候選小區空閒資源單元個數設置優先級，獲得該候選小區的優先級值K1；按照候選小區空閒的、為切換預留的資源單元個數設置優先級，獲得該候選小區的優先級值K2；按照候選小區單時隙空閒資源單元個數的最大值設置優先級，獲得該候選小區的優先級值K3；按照候選小區單時隙空閒的、為切換預留的資源單元個數的最大值設置優先級，獲得該候選小區的優先級值K4。這些優先級排序原則可以單獨使用，也可以部分或全部聯合使用。在部分使用或全部使用時，將每一候選小區針對各種原則分別獲得的優先級結果按公式進行一定的加權處理，得到每一候選小區的優先級值，並最終得到候選小區優先級排序。
本發明方法與前述所列舉的現有技術相比，充分考慮了TDD/CDMA系統時分雙工和碼道受限的特點，根據候選小區的空閒硬資源數量和分布情況選擇目標小區，有助於提高移動用戶的切換成功率，保持通信的連續性和穩定性；同時採用硬資源—擴頻碼資源作為判決準則，只需要進行無線網絡控制(RNC)對內部資料庫的查詢作即可獲得候選小區的擴頻碼資源，在此基礎上進行優先級排序，然後按優先級排序進行切換。方法簡便且直觀準確，而且，該方法有助於平小區間的負荷，最終提高系統的資源利用率。
本發明的技術方案與99116197.1中國專利所公開的方案相比較，它們的共同點是都考慮了系統負荷對切換目標小區的響。不同之處在於本發明方案以碼道為單位對切換目標小區的負荷進行考，更為直接和準確；而且，本發明除了考慮空閒碼道資源的響還考慮了鄰小區為切換預留碼道資源數量的響，能夠更好的保證用戶的切換成功率。
圖1是本發明的切換目標小區選擇流程框圖。
具體實施例方式
作為蜂窩移動通信系統，當用戶終端(UE)行進至服務小區邊緣，由於本小區信號變弱而鄰近小區的幹擾信號強，用戶的通信質量已無法保證，此時需要發系統進行小區切換，以保證用戶終端通信的連續性。
觸發小區切換動作，通常依據基站和終端上報的測量報告，這些測量報告主要包括監測的本小區和鄰小區的導頻信號強度、信號質量、幹擾信號強度等指標的變化，一旦網絡端發現某個或某些指標發生變化並且超過相應的預設門限時就觸發切換。3G系統中常用來觸發切換的測量指標包括導頻信道信號強度(基本公共控制信道P-CCPCH、接收信號碼功率RSCP和接收信號強度指示RSSI)、信號質量(誤碼率/誤塊率BER/BLER)、幹擾信號碼功率(時隙幹擾信號碼功率Timeslot ISCP)等。
本發明方法中，網絡端在選擇切換目標小區時，是先將滿足切換基本條件的鄰小區即候選小區，按空閒硬資源的多少設置優先級。
切換的基本條件指的是終端測量到本小區的導頻信號強度在一段時間內持續低於預設門限值，或者鄰小區信號強度超過本小區信號強度一個給定門限，或者信道質量(BER/BLER)惡化到預設門限以下，並且上述這些現象持續了一定時間T，則觸發小區切換動作。
然後，按照優先級從高到底的順序選擇一個候選小區作為目標小區。如果切換用戶在這個目標小區能夠被接納，則在目標小區進行信道重配置，並釋放原小區的通信鏈路；如果不被接納，則選擇優先級次高的候選小區繼續嘗試接納；如果所有候選小區都不能接納，則本次切換失敗，用戶將保持在原小區的通信鏈路繼續通信。
同時，無線網絡控制器(RNC)的系統信息庫中時刻保留各個小區的資源分配情況，通過查詢資料庫的方式就可以直接獲得鄰小區的空閒硬資源數量，不僅十分簡便，更重要的是能大大提高用戶一次切換的成功率。
本發明根據硬資源數目對候選小區進行優先級排序設置了多重原則，包括(1)根據候選小區空閒資源單元個數設置優先級，獲得優先級值K1；(2)根據候選小區空閒的、為切換預留的資源單元個數設置優先級，獲得優先級值K2；(3)根據候選小區單時隙空閒資源單元個數的最大值設置優先級，獲得優先級值K3；(4)根據候選小區單時隙空閒的、為切換預留的資源單元個數的最大值設置優先級，獲得優先級值K4。
這四種原則可以單獨使用，也可以部分或全部聯合使用。以全部使用為例，系統可以根據上述四項原則分別獲得每一候選小區在四項原則下的優先級值K1、K2、K3、K4、然後對K1、K2、K3、K4通過分別用相應原則下的加權係數進行加權處理，最終確定每一候選小區的優先級；系統將選擇加權處理後優先級最高的候選小區為切換目標小區。
各種原則對候選小區優先級結果的貢獻主要通過加權因子來調整，每個候選小區的優先級(cell_priority)表達形式如公式(1)所示Cell_Priority＝α·K1+β·K2+γ·K3+λ·K4(1)其中的α，β，γ，λ分別表示對運用各項原則(1)、(2)、(3)、(4)產生的優先級值的加權係數，取值範圍
，當取值為0時，表示不考慮該原則的影響。
加權係數的具體數值可以由仿真確定，並且在網絡運行過程中以使整個系統性能優化為目的，由網絡維護人員和網優工程師不斷進行調整。加權係數的取值還應依據切換用戶業務的不同速率調整，如低速率業務的切換用戶，其K1、K2的加權係數α，β可以取得較大一些；如高速率業務的切換用戶，其K3、K4的加權係數γ，λ可以取得較大一些，這樣既可以保證較高的切換成功率，同時又能減少系統中的資源整合次數，降低系統複雜性。
參見圖1所示的實施的流程進一步說明本發明的技術方案。
步驟10，得到滿足基本切換條件的候選小區列表。根據一些基本的用戶終端和/或基站的測量報告，如信號強度和信號質量的測量報告，獲得滿足基本切換條件的候選小區列表，本步驟可以採用任何一種現有的獲得候選小區所採用的技術方案。
步驟11至14，按候選小區空閒資源單元個數的大小原則設定其優先級值K1(步驟11)，根據候選小區空閒的、為切換預留的資源單元個數的大小原則設定其優先級值K2(步驟22)，根據候選小區單時隙空閒資源單元個數最大值的大小原則設定優先級值K3(步驟23)，和根據候選小區單時隙空閒的、為切換預留的資源單元個數最大值的大小原則設定優先級值K4(步驟24)。各原則中對應設定優先級值的方法是相同的，以第一個按候選小區空閒資源單元個數的大小原則設定其優先級值K1來說明。假設有n個候選小區，將它們按照空閒資源單元個數的大小排序，空閒資源單元最多的候選小區優先級最高，K1＝1，空閒資源單元個數次多的候選小區優先級次高，K1＝2，以此類推，空閒資源單元個數最少的候選小區優先級最低，K1＝n。
步驟15，按照公式(1)用加權因子α，β，γ，λ分別對K1、K2、K3、K4進行加權處理並相加，得到一個候選小區的優先級值，再按各候選小區的加權處理、相加結果的大小排序，得到最終的、按優先級順序排列的候選小區列表。當僅考慮其中的某一原則或某幾個原則時，相應原則的加權因子是一個大於零小於1的取值，此時未被考慮的原則所對應的加權因子則為零；步驟16，從按優先級順序排列的候選小區列表中選擇優先級最高的小區作為切換目標小區，執行切換過程。如果該目標小區能夠接納該切換用戶，則在該目標小區進行信道重配置，並釋放原小區的通信鏈路；如果該切換用戶不被該目標小區接納，則從按優先級順序排列的候選小區列表中選擇優先級次高的目標小區繼續嘗試接納；如果所有候選小區在作為目標小區時都不能接納該切換用戶，則本次切換失敗，該切換用戶將保持其在原小區的通信鏈路繼續通信。
本發明方法在切換判決中首先通過信號強度和信號質量等的測量結果篩選出符合切換基本條件的候選小區，而後通過公式(1)對硬資源的統計找出空閒資源最多的小區做為切換目標小區。因此，本發明採用了將信號強度、信號質量等和系統碼道資源情況聯合判斷的準則，比照單純依靠測量的切換算法，可以更好的保證用戶的連續通信質量。
權利要求
1.一種TDD/CDMA系統中的切換目標小區選擇方法，包括通過基本的測量報告獲得滿足基本切換條件的候選小區；對候選小區進行優先級排序；按候選小區的優先級排序，順序選擇目標小區執行小區切換過程，其特徵在於所述的對候選小區進行優先級排序，包括A.得到每一候選小區在每一預定原則下的反映其擴頻碼資源的空閒資源單元個數，並按空閒資源單元個數大小進行優先級排序，得到每一候選小區在每一預定原則下的各優先級排序值；B.對每一候選小區在每一預定原則下的各優先級排序值用與預定原則對應的加權係數分別進行加權處理；C.對每一候選小區在每一預定原則下的各優先級排序值的加權處理結果進行匯總，得到每一候選小區的優先級，再對每一候選小區的優先級進行排序，獲得候選小區的優先級排序。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟A中的資源單元，是一個頻率/時隙/碼道的組合。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的頻率/時隙/碼道的組合是擴頻因子為16時每一個載頻每一個時隙上的每一碼道。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟A中的預定原則，是候選小區空閒資源單元個數；或者是候選小區空閒的、為切換預留的資源單元個數；或者是候選小區單時隙空閒資源單元個數的最大值；或者是候選小區單時隙空閒的為切換預留的資源單元個數的最大值；或者是上述各項的任意結合。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟A中，所述各候選小區的反映其擴頻碼資源的空閒資源單元個數，是通過直接查詢無線網絡控制器中保存的各小區資源分配情況的系統信息庫獲得的。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟B中的加權係數是一個通過仿真確定的取值範圍為
的值。
7.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述步驟B中，對於低速率業務的切換用戶終端，對按候選小區空閒資源單元個數的預定原則和按候選小區空閒的、為切換預留的資源單元個數的預定原則，用大的加權係數進行處理；對於高速率業務的切換用戶終端，對按候選小區單時隙空閒資源單元個數的預定原則和按候選小區單時隙空閒的為切換預留的資源單元個數的預定原則，用大的加權係數進行處理。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的步驟C，所述的匯總包括在根據候選小區空閒資源單元個數獲得的優先級值為K1，相應的加權係數設定為α，在根據候選小區空閒的、為切換預留的資源單元個數獲得的優先級值設定為K2，相應的加權係數設定為β，在根據候選小區單時隙空閒資源單元個數的最大值獲得的優先級值為K3，相應的加權係數設定為γ，在根據候選小區單時隙空閒的、為切換預留的資源單元個數的最大值獲得的優先級值為K4，相應的加權係數設定為λ時，按公式Cell_Priority＝α·K1+β·K2+γ·K3+λ·K4計算每一候選小區的優先級，α、β、γ、λ的取值範圍為
。
全文摘要
本發明涉及TDD/CDMA系統中的一種基於硬資源的切換目標小區選擇方法，通過採用將信號強度、信號質量與碼道資源聯合判斷的準則，更好地保證用戶的連續通信質量。在切換過程中，將符合切換基本條件的鄰小區列為候選小區；根據反映擴頻碼資源的空閒硬資源的多少為候選小區排列優先級，排列優先級的原則包括按照候選小區空閒資源單元個數設置優先級；按照候選小區空閒的、為切換預留的資源單元個數設置優先級；按照候選小區單時隙空閒資源單元個數的最大值設置優先級；和按照候選小區單時隙空閒的、為切換預留的資源單元個數的最大值設置優先級，這些原則可單獨或部分或全部使用，空閒硬資源越多，優先級越高；選擇優先級最高的小區作為切換目標小區。
文檔編號H04W36/34GK1744753SQ20041007371
公開日2006年3月8日 申請日期2004年9月2日 優先權日2004年9月2日
發明者周德鎖, 趙瑾波 申請人:大唐移動通信設備有限公司