CN100461959C - 一种高速移动终端的小区切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高速移动终端的小区切换控制方法，该方法包括当终端以移动速度高于设定值的运动远离当前服务基站、趋近预计的目标小区时，网络侧判断目标小区的信号是否满足预切换条件，并在满足切换条件时启动预切换，在目标小区建立信道。本发明通过预先确定高速移动终端的移动方向，预先在目标小区申请信道资源，建立信道，从而实现高速移动终端的迅速、及时切换，提高切换成功率。

Description

一种高速移动终端的小区切换控制方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术中的小区切换控制方法，尤指一种适用于用户在高速移动时使用的小区切换控制的方法。

背景技术

在全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，GSM)中，随着终端的移动，网络侧常常要进行改变对终端服务小区的切换操作。小区切换通常由网络发起，一般是根据终端上报的测量报告得到当前服务小区和相邻小区的信号强度与信号质量，再通过一定的切换判决算法来触发切换操作。

在铁路、高速公路、河流一类的运输作业中，火车、汽车、船舶等通常都是快速地朝一个方向移动，因而在实现无线移动通信时，可以按照线性链式覆盖的移动通信系统处理。

铁路综合数字移动通信技术(Global System of Mobile Communicationfor Railways，GSMR)即为一种利用铁路链式覆盖即沿着铁路线进行覆盖，一般一个小区有两个邻区的特点来进行铁路通信和信号控制的技术。它以GSM通信技术作为业务承载，针对高速移动终端的需要进行特殊处理，满足铁路通信应用需要的高速通话、快速呼叫建立，以及列车的调度和自动控制等操作。

如图1所示的链式覆盖的网络中，终端和网络建立了专用连接。每隔一段时间，终端向网络上报测量报告，该测量报告包括终端当前驻留小区的接收电平以及邻区的接收电平等信息。网络根据终端上报的测量报告，进行功率控制和切换控制。

所谓切换是指建立了专用连接的终端在网路中移动，网络通过切换控制保证终端在各个小区不断话的平滑漫游。切换控制由网络侧完成。如图2所示，网络根据终端的测量报告，判断邻区的电平是否满足切换条件。当邻区电平超过驻留小区电平一定的门限时，网络侧启动切换流程。

然而，考虑到GSMR系统快速移动的特点，如果网络侧需要在一段时间内通过判断多个测量报告来进行切换，则可能出现列车已经移动出服务小区、但切换还没完成的情况，导致通话中断。

鉴于上述原因，本发明提出了一种新的切换控制方法，提升切换性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于高速移动终端的小区切换控制方法，采用预先切换算法，提高切换的成功率。

本发明目的通过以下技术方案实现：一种高速移动终端的小区切换控制方法，该方法包括当终端以移动速度高于设定值的运动远离当前服务基站、趋近预计的目标小区时，网络侧判断目标小区的信号是否满足预切换条件，并在满足切换条件时启动预切换，在目标小区建立信道。

网络侧保存小区邻区关系表，通过记录终端切换离开的小区号以进行终端移动方向的判决。

网络侧根据小区邻区关系表及终端移动方向，预计终端将要进入的目标小区。

网络侧在目标小区建立信道后，继续检测目标小区的信号是否满足切换条件，并在满足切换条件时进行小区切换。

网络侧在检测目标小区的信号不满足切换条件时，进行等待，如仍旧没有满足切换条件，则释放目标小区信道。

终端实时向网络上报测量报告，其测量报告内容包括终端的接收电平Rx、本小区的电平、以及邻区的电平，网络侧可以根据终端上报的测量报告计算出终端的移动速度。

网络侧根据无线传播模型计算终端的移动速度，其公式如下：

Rx1＝Tx-Ld1

Rx2＝Tx-Ld2

Ld＝69.55+26.161g(f)-13.821g(hb)+(44.9-6.551g(hb))1gd-A

公式中Tx为已知的基站发射功率

f为已知的系统工作频率

hb为基站天线高度，依经验取值

d为待求的基站到移动台的距离，两个统计点的距离分别表示为d1和 d2

A为移动台高度修正，依经验取值

Rx1为移动台在第一个点的接收电平，Ld1为第一个统计点的基站到移动台的路径损耗，d1为待求的第一个统计点的基站到移动台的距离

Rx2为移动台在第二个点的接收电平，Ld2为第二个统计点的基站到移动台的路径损耗，d2为待求的第二个统计点的基站到移动台的距离

网络侧可根据Rx和Ld公式，计算得出基站到移动台的距离d，进而计算出移动台速率V＝(d2-d1)/t，其中t为终端经过两个距离计算点的时间间隔。

网络侧可根据终端上报的测量报告分析邻区电平是否满足预切换条件及切换门限条件。

所述方法应用于链式覆盖网络的小区切换控制中。

与现有技术相比，本发明通过预先确定高速移动终端的移动方向，预先在目标小区申请信道资源，建立信道，从而实现高速移动终端的迅速、及时切换，提高切换成功率。

附图说明

图1为链式覆盖网络的小区示意图。

图2为现有技术中信道切换的流程图示。

图3为链式覆盖网络中存在越区覆盖的小区示意图。

图4为本发明高速移动终端的小区切换控制的流程图示。

具体实施方式

本发明一种高速移动终端的小区切换控制方法，该方法包括当终端以移动速度高于设定值的运动远离当前服务基站、趋近预计的目标小区时，网络侧判断目标小区的信号是否满足预切换条件，并在满足切换条件时启动预切换，在目标小区建立信道。

如图1所示的链式覆盖网络中，每个小区都有两个邻区，基站控制器(Base Station Controller，BSC)保存这种邻区关系表，并维护如下所示的小区方向链表。

CELL₁->CELL₂->CELL₃->......CELL_n            A-->B方向

CELL_n->CELL_(n-1)->CELL_(n-2)->......CELL₁    B-->A方向。

由于铁路运输系统中轨道运动特性，因此终端运动方向通常保持不变。BSC通过记录终端最后两次切换离开的小区号，即可在每次终端切换后进行运动方向判决。在图1中，假设终端以A->B运动，当终端由CELL₁切换到CELL₂后，BSC记录上次切换离开的小区CELL₁。当终端运动到CELL₃后，BSC记录的终端经过小区信息为：CELL₁，CELL₂，再加上当前服务小区，因此终端经过的小区依次为：CELL₁，CELL₂，CELL₃，根据BSC保存的小区方向链表，很容易就确定终端的运动方向A->B。

如图3所示，如果网络存在越区覆盖的情况，即CELL₁越过CELL₂区覆盖到CELL₃的部分范围，此时终端的经过的小区可能是CELL₁->CELL₂->CELL₁，这种情况下，BSC判断终端经过的3个小区出现有重复时或者记录的3个经过小区中有无效小区，认为此次运动方向判决无效，仍然使用原先的方向的判决结果。

在判断终端相对基站的运动方向时，网络侧根据多普勒效应，即波源向固定接收者运动时，接收者收到的波频率会越来越高，分析所接收到的正在移动的终端发射的信号，从而判断出终端相对基站的运动方向。该判断过程为现有技术，具体可参见中国发明专利公开第1,599,473A号。

此外，由于终端在网络中高速移动时，实时向网络上报测量报告，因此网络侧可以根据终端上报的测量报告以及前后测量报告的时间间隔计算出终端的移动速度，以及邻区电平是否满足预切换门限。其中，终端上报的测量报告内容包括：终端的接收电平Rx、本小区的电平、邻区1的电平、邻区2的电平。终端上报测量报告的速度为每480ms上报一次。

根据无线传播模型：

Rx1＝Tx-Ld1

Rx2＝Tx-Ld2

Ld＝69.55+26.161g(f)-13.821g(hb)+(44.9-6.551g(hb))1gd-A

公式中：

Tx为基站发射功率(已知)。

f为系统工作频率(已知)。

hb为基站天线高度，一般为30～40米(默认经验值)。

d为基站到移动台的距离(待求)，两个统计点的距离分别表示为d1和 d2。

A为移动台高度修正，一般为1.2(默认经验值)。

Rx1为移动台在第一个点的接收电平，Ld1为第一个统计点的基站到移动台的路径损耗，d1为待求的第一个统计点的基站到移动台的距离

Rx2为移动台在第二个点的接收电平，Ld2为第二个统计点的基站到移动台的路径损耗，d2为待求的第二个统计点的基站到移动台的距离

因此，网络侧可根据Rx和Ld公式，计算得出基站到移动台的距离d，进而计算出移动台速率V＝(d2-d1)/480ms。需要说明的是，该结果为完全理想环境下的两个相邻测量报告的计算结果，实际需要根据多次测量报告结果进行综合平均。

当终端满足以下4个条件时，网络侧进行信道预切换，在目标小区建立信道：

a.终端运动方向与小区方向链表一致；

b.运动方向远离当前服务小区基站；

c.运动速率高于设定值、满足高速切换要求；

d.邻区电平满足预切换门限条件。

如图4所示，终端向网络侧上报测量报告，网络侧根据测量报告分析邻区电平是否满足预切换门限条件，计算终端的移动速度是否高于一预先设定值、满足高速切换要求，同时，网络侧判断终端的运动方向是否与BSC所维护的小区方向链表一致，以及终端的运动方向是否远离当前服务小区基站。当上述条件均满足时，BSC向终端移动的目标小区发出激活信道的指令。需要说明的是，该速度预先设定值(如80KM/H)及预切换门限，通常根据经验值设定，可根据小区情况调整。

网络侧继续检测后续的测量报告，当终端上报的检测报告显示目标小区的电平满足切换条件，则启动切换命令，将终端切换到目标小区。如果不满足切换条件，则等待若干计时周期。如果仍旧没有满足切换条件，则释放目标小区信道。

如图1所示，在网络处于高速移动状态的终端已经过小区CELL1、CELL2，因此可以确定终端的运行方向为A->B。此外，根据多普勒效应，网络侧可判断出终端开始远离当前服务基站。

此时，终端上报给网络侧的测量报告如下：

时间1：驻留 CELL3   -85dBm   CELL2 -90dBm   CELL4 -95dBm

时间2：驻留 CELL3   -80dBm   CELL2 -95dBm   CELL4 -90dBm

时间3：驻留 CELL3   -80dBm   CELL2 -100dBm  CELL4 -85dBm

时间4：驻留 CELL3   -85dBm   CELL2 -105dBm  CELL4 -80dBm

时间5：驻留 CELL3   -90dBm   CELL2 -110dBm  CELL4 -75dBm

根据上述测量报告，在时间5，邻区CELL4电平超过驻留小区15dB(切换门限)，现有技术通常在此时启动切换流程。而在本发明中，由于预先知道终端的移动方向，因此网络侧在时间3就可以启动预切换流程，预先在CELL4申请信道资源。在CELL4信道资源申请完成后，网络判断目前切换门限是否满足，如果不满足，则等待；如目标小区的信号已满足切换门限要求，则网络向终端发送切换命令，启动终端向CELL4切换。这样对于高速移动的终端，可以预先启动切换流程，保证切换的顺利完成。

本发明通过预先确定高速移动终端的移动方向，预先在目标小区申请信道资源，建立信道，从而实现高速移动终端的迅速、及时切换，提高切换成功率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：该方法包括当终端以移动速度高于设定值的运动远离当前服务基站、趋近预计的目标小区时，网络侧判断目标小区的信号是否满足预切换条件，并在满足切换条件时启动预切换，在目标小区建立信道，

网络侧在目标小区建立信道后，继续检测目标小区的信号是否满足切换条件，并在满足切换条件时进行小区切换。

2.如权利要求1所述的高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：网络侧在检测目标小区的信号不满足切换条件时，进行等待，如仍旧没有满足切换条件，则释放目标小区信道。

3.如权利要求1所述的高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：网络侧保存小区邻区关系表，通过记录终端切换离开的小区号以进行终端移动方向的判决。

4.如权利要求3所述的高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：网络侧根据小区邻区关系表及终端移动方向，预计终端将要进入的目标小区。

5.如权利要求1所述的高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：终端实时向网络上报测量报告，其测量报告内容包括终端的接收电平Rx、本小区的电平、以及邻区的电平，网络侧可以根据终端上报的测量报告计算出终端的移动速度。

6.如权利要求5所述的高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：网络侧根据无线传播模型计算终端的移动速度，其公式如下

Rx1＝Tx-Ld1

Rx2＝Tx-Ld2

Ld＝69.55+26.161g(f)-13.821g(hb)+(44.9-6.551g(hb))1gd-A

公式中Tx为已知的基站发射功率

f为已知的系统工作频率

hb为基站天线高度，依经验取值

d为待求的基站到移动台的距离，两个统计点的距离分别表示为d1和d2

A为移动台高度修正，依经验取值

Rx1为移动台在第一个点的接收电平，Ld1为第一个统计点的基站到移动台的路径损耗，d1为待求的第一个统计点的基站到移动台的距离

Rx2为移动台在第二个点的接收电平，Ld2为第二个统计点的基站到移动台的路径损耗，d2为待求的第二个统计点的基站到移动台的距离

网络侧可根据Rx和Ld公式，计算得出基站到移动台的距离d，进而计算出移动台速率V＝(d2-d1)/t，其中t为终端经过两个距离计算点的时间间隔。

7.如权利要求5所述的高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：网络侧可根据终端上报的测量报告分析邻区电平是否满足预切换条件及切换条件。

8.如权利要求1至7任意一项所述的高速移动终端的小区切换控制方法，其特征在于：所述方法应用于链式覆盖网络的小区切换控制中。

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