CN100463559C - 新呼叫建立阶段的宏分集控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，包括以下步骤：UE接收广播的系统信息，对指定小区进行测量，再对测量结果进行过滤并从优到劣排序；UE在不同的信令消息中将所述测量结果上报给RNC；RNC对各个小区的测量结果进行平均并重新排序；RNC根据所述平均并排序后的测量结果，选择满足条件的小区与UE建立RAB连接。其中，在选择满足条件的小区时，如果M_Best-M₁≥H₁，则选择M_BEST小区；如果M_Best-M₁≤H₁，并且M_Best-M₂≥H₁，则选择M_BEST和M₁；两个小区；如果M_Best-M₁≤H₁，并且M_Best-M₂≤H₁，则选择M_BEST、M₁、M₂三个小区。

Description

新呼叫建立阶段的宏分集控制方法

技术领域

本发明涉及WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入)系统中一种软切换的控制方法，尤其涉及到WCDMA系统中在UE(User Equipment，用户设备)与UTRAN(UMTS Terrestrial RadioAccess Network，通用移动通信系统地面无线接入网)之间建立新的呼叫时出现的软切换问题。

背景技术

在蜂窝无线通信系统中，一个无线通信的覆盖区由许多部分重叠的小区组成。当一个移动用户在这个区域移动时，会从一个小区切换到另一个小区。在第一和第二代蜂窝移动通信系统中，一个指定的小区使用的频率，其他的邻近小区不能再使用相同的频率，也就是说，使用相同频率的小区要有空间上的间隔，即频率复用。所以切换主要是在不同频率的信道之间进行，这时的切换会引起话音发射中断一段时间，这称作为硬切换。在硬切换的过程中通信有中断，过程是有缝的。

硬切换的上述缺点可以用软切换来解决，所谓软切换，是指移动用户在切换的过程中同时与多个小区保持连接，切换的过程是无缝的，也不会出现话音的中断。在CDMA上的软切换也是为了降低对其他小区的干扰和通过宏分集提高性能。因为CDMA的频率复用系数可以是1，因此邻近小区的频率和现有小区的频率可以相同。在UTRAN中，根据所用的PN(Pseudo Noise，伪噪声)码，通过CDMA扩频波形的特点区分频带内不同用户；在下行，通过PN码可以区分小区和信道。当移动用户接近另一个小区时，可能对邻小区产生强烈的干扰，从而使系统容量下降。为了避免这种干扰，当邻近小区的信号质量超过现有小区的信号质量时，则需要从现有小区切换到邻近小区。在这个切换过程中，为了保证无缝的切换，则需要使用软切换方法。软切换过程中，在上行链路，因为频率的复用系数为1，因此两个或多个小区可以同时接收相同的信号；在下行链路，移动用户可以将来自不同小区的信号很好的合成，因为移动用户将它们看作是不同路径的信号进行处理，这就提供了一个附加的好处，也就是宏分集。

对于一个新的呼叫，在RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)连接建立之后，RAB(Radio Access Bearer，无线接入承载)建立之前，UTRAN需要选择哪些小区、以及几个小区与UE建立RAB，这也是一类软切换问题。这个新的呼叫可以是被它自己发起，也可以是被一个来自CN(Core Network，核心网)的寻呼发起的。

由于WCDMA系统发展时间相对比较短，在软切换的具体实现方面没有太多的资料可查，对于专利也是如此，在已经公开的专利中，目前还没有建立新呼叫阶段的软切换方面的专利可以参考和比较。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，在3GPP相关的协议中规定了一个新的呼叫建立的信令过程，本发明的核心思想是要根据在这个信令过程中上报给RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)的测量结果中所得的物理量值，按一定的原则判断需要与UE建立RAB的小区是一个还是多个，确定是否需要进入宏分集状态。

本发明的技术方案如下，一种新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、UE接收移动通信系统地面无线接入网(UTRAN)所广播的系统信息，对指定小区进行测量并对测量结果进行处理；

(2)、UE根据核心网CN的寻呼或自己发起一个新的寻呼，要求建立无线连接；

(3)、UE在不同的信令消息中将所述测量结果上报给RNC；

(4)、RNC存储UE上报的所述测量结果后，取其所存储的最新N次的测量结果，对每个小区的多次测量结果按公式 ${\stackrel{\→}{Q}}_N=b*{\stackrel{\→}{Q}}_{\mathrm{new}}+(1-b)*{\stackrel{\→}{Q}}_{N-1}$ 进行平均，然后对各个小区的平均结果进行排序；其中

为N次测量结果的平均值，

为UE发送给RNC的最新一条消息中所携带的测量结果，

为在选定的进行平均的窗口中先前N—1个UE发送给RNC的消息中所携带测量结果一个的总的评估，b为RNC给定的一个权值参数，N为选定的进行平均的测量结果的个数；

(5)、RNC根据所述平均和排序的结果，选择满足条件的小区与UE建立RAB。

在本发明所述方法的第(2)步中，UE接收UTRAN所广播的系统信息，根据其中的SIB11或SIB12中的测量控制信息对指定的小区进行测量，然后对每个小区的测量结果进行过滤，将各个小区按测量结果从优到劣排序。

在本发明所述方法的第(5)步中，可按以下步骤选择满足条件的小区：

判断最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)是否大于一个门限值(H₁)，是则选择该最佳小区与UE建立RAB，其余的小区不予考虑；

如果最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)不大于所述门限值(H₁)，则判断最佳小区与信号质量排在第三的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₂)是否大于所述门限值(H₁)，是则同时选择最佳小区和信号质量排在第二的小区与UE建立RAB，其余的小区不予考虑；

如果最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)不大于所述门限值(H₁)，并且最佳小区与信号质量排在第三的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₂)也不大于所述门限值(H₁)，则同时选择最佳小区和信号质量排在第二、第三的小区与UE建立RAB，其余的小区不予考虑。

在进行上述选择步骤之前，还可以包括以下步骤：

判断最佳小区的信号质量是否低于一个最低门限值，是则放弃选择，结束选择流程，也就是所有的小区都不予考虑，。

如果最佳小区的信号质量不低于所述最低门限值，则再判断最佳小区的信号质量是否大于一个绝对门限值，是则选择最佳小区与UE建立RAB，其余的小区不予考虑；

如果所述最佳小区的信号质量不低于所述最低门限值，并且不大于所述绝对门限值，即最佳小区的信号质量在最低门限值与绝对门限值之间时，才开始进入上述选择步骤。

在本发明所述方法的第(5)步中，RNC在选择出满足条件的小区后，送RRM处理，进行接纳控制和负荷控制，确定需要与UE建立RAB连接的小区；再分配物理资源，发送无线承载建立消息，进行无线承载的建立。

采用本发明所述方法，可以保证WCDMA系统在一个新的呼叫建立时，确保建立一个最佳的链路和良好的通信质量，以及较高的接通率，合理的利用无线资源和降低对别的用户的干扰。

附图说明

图1是WCDMA系统中UE、RNC、UTRAN以及CN之间的关系示意图；

图2是本发明中一个新呼叫的无线链路建立时的总体流程图；

图3是本发明中一个新呼叫的无线链路建立时的信令过程示意图；

图4是本发明实施例一中选择与UE建立RAB的小区时的流程图；

图5是本发明实施例二中选择与UE建立RAB的小区时的流程图。

具体实施方式

为了便于对本发明方法的理解，图1示出WCDMA系统中UE、RNC、UTRAN以及CN之间的关系。可以看出，与核心网CN连接的通用移动通信系统地面无线接入网UTRAN中包含多个无线网络控制器RNC和节点Node B，其中节点B是指系统中用于无线接口收发的基站，RNC通过节点B可与用户设备UE建立无线链接。

本发明提出的方法是要在RNC中，对UE所监测的各个小区的信号质量进行评估，从而决定与UE建立RAB连接的小区，确定UE的初始激活集(active set)。

本发明提出的新呼叫建立阶段的宏分集控制方法在运行中的总体流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤101，UE接收UTRAN在小区中广播的系统信息，根据其中的SIB11或SIB12中的测量控制信息对指定的小区进行测量，然后对每个小区的测量结果进行过滤，将各个小区按测量结果从优到劣排序。其中所述测量控制信息包括测量的物理量、上报的物理量、测量的小区、过滤系数等测量控制参数。

步骤102，UE根据接收到的CN的寻呼或自己需要时发起一个新的呼叫，要求与UTRAN建立无线连接。

步骤103，UE与UTRAN之间进行一系列的信令交互，在UE发给UTRAN的消息中，包含有根据SIB11或SIB12中的测量控制信息进行测量所得的测量结果。本步骤中，在不同的信令消息中上报测量结果给RNC，每个发送给RNC的消息中携带的都是当前最新的测量结果。信令交互的过程将结合图3在后文中详细描述。

步骤104，RNC收到UE上报的结果后，根据不同的UE分别存储测量结果，对每个小区的多次测量结果进行平均，然后对各个小区的平均结果进行排序。对测量结果进行平均时，取UE通过不同的消息发送给RNC的最新N次的测量结果，根据一定的原则对其进行平均。如可以采用如下公式进行：

${\stackrel{\→}{Q}}_N=b*{\stackrel{\→}{Q}}_{\mathrm{new}}+(1-b)*{\stackrel{\→}{Q}}_{N-1}$

符号说明：

N次测量结果的平均值；

UE发送给RNC的最新一条消息中所携带的测量结果；

在选定的进行平均的窗口中先前N—1个UE发送给RNC的消息中所携带测量结果一个的总的评估；

b：RNC给定的一个权值参数；

N：选定的进行平均的测量结果的个数。

步骤105，根据步骤104中的平均结果，按照一定的方案选择可与UE建立RAB连接的小区，这是本发明的核心部分，可以视小区信号的优劣选择是否进入宏分集状态，选择方法如下：

(1)，如果最佳小区信号质量满足如下条件：

M_Besl-M₁≥H₁；

则直接选择最佳小区与UE建立RAB连接关系，其余的小区不予理睬。

(2)，如果小区信号质量满足如下条件：

M_Besl-M₁≤H₁；

M_Besl-M₂≥H₁；

则UE可以同时选择与最佳小区和M₁小区建立RAB连接关系，对其余的小区不予理睬。

(3)如果小区信号满足如下条件：

M_Besl-M₁≤H₁；

M_Besl-M₂≤H₁；

则UE可以同时选择与最佳小区和M₁、M₂小区建立RAB连接关系，对其余的小区不予理睬。

在上述选择方法中：

M_Besl是最佳小区信号质量，单位dB；

M₁是信号质量仅次于最佳小区的小区的信号质量，单位dB；

M₂是信号质量仅次于M₁小区的信号质量，单位dB；

H₁是一个相对门限值，单位dB。

本发明中提供了两种具体的实施方案，将结合图4和图5在后文中详细描述。

步骤106，在完成步骤105中的初始判决后，将拟建立RAB承载的UE与小区标识送RRM(Radio Resource Manager，无线资源管理器)处理，对UE呼叫的等级排序，根据小区信号的质量排序进行目标小区排序。

步骤107，在对应的小区分别进行接纳控制和负荷控制，最终确定需要与UE建立RAB的目标小区。

步骤108，分配物理资源，向UE发送RAB(Radio Bearer Setup，无线承载建立)消息，开始RAB建立的过程。

下面详细描述一个新呼叫的无线链路建立时的信令交互过程，所述信令交互过程如图3所示，图中NodeB是系统中用于无线接口收发的基站，对无线链路建立时的消息是透明传输的，各条消息的说明如下：

1、RRC连接请求(RRC Connection Request)，它是由UE接收到CN的寻呼或UE自己发起的与UTRAN建立连接的呼叫后，发送给RNC的消息。它包含建立无线连接所需要的一些信息，以及包含在IE“Measuredresults on RACH”中的根据SIB11或SIB12中的测量控制信息进行测量所得的测量结果。

2、RRC连接建立(RRC Connection Setup)，它是由RNC发送给UE的消息，用于确定UE进入的RRC状态以及相关信息。RRC连接建立完成(RRC Connection Setup Complete)，它是在UE侧完成RRC连接建立后发送给RNC的消息。

3、初始直传(Initial Direct Transfer)消息及初始UE消息(Initial UEMessage)，用于在UE与CN之间传输NAS(Non Access Stratum)消息。其中初始直传(Initial Direct Transfer)消息中的IE“Measured results onRACH”中包含有根据SIB11或SIB12中的测量控制信息进行测量所得的测量结果。

4、直接传输(Direct Transfer)消息和下行直传消息(Downlink DirectTransfer Message)，用于在UE与CN之间传输NAS(NonAccess Stratum)消息。

5、上行直传(Uplink Direct Transfer Message)消息和直接传输(DirectTransfer)消息，用于在UE与CN之间传输NAS(Non Access Stratum)消息。其中上行直传(Uplink Direct Transfer Message)消息中的IE“Measuredresults on RACH”中包含有根据SIB11或SIB12中的测量控制信息进行测量所得的测量结果。

本发明的核心在于如何选择与UE建立RAB的小区，具体可采用图4和图5中所示的流程来进行选择。在图4所示的实施例一中，按以下步骤选择与UE建立RAB的小区：

步骤301，本步骤对应于图2中的步骤104，RNC根据不同的UE分别存储测量结果，对测量结果进行平均，并对各个小区从优到劣重新排序。

步骤302，判断最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差是否大于一个门限，如果是则进行步骤304，选择该最佳小区与UE建立RAB，然后结束整个流程，其余的小区不予考虑；如果不满足要求，则进入步骤303作进一步的判断。

步骤303，在最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差不大于一个门限值的条件下，进一步判断最佳小区与信号质量排在第三的小区之间的信号质量之差是否大于一个门限值。

如果是则进入步骤305，同时选择最佳小区和信号质量排在第二的小区与UE建立RAB，然后结束整个流程，其余的小区不予考虑；如果不是，则进入步骤306，同时选择最佳小区和信号质量排在第二、第三的小区与UE建立RAB，然后结束整个流程，其余的小区不予考虑。

在图5所示的实施例二中，与图4所示的实施例一相比，增加了两个判断步骤：

步骤407，判断最佳小区的信号质量是否满足一个最低门限值，如果不满足，则表明该最佳小区的信号质量小于该最低门限值，信号质量非常差，UE与之建立链路也不会带来多大的好处，因此放弃所有小区，结束整个流程。而不用进行下一步的判决；如果满足，表明最佳小区的信号质量可能还不算很差，认为该小区可能与UE建立RAB，所以进入步骤408继续判断；

步骤408，判断最佳小区是否满足一个绝对门限值，如果满足，表明最佳小区的信号质量已经非常好，即使有其他小区的加入通信质量可能也好不了多少，从节省资源的角度考虑，选择最佳小区和UE建立RAB，然后结束整个流程，其余的小区不予理睬；如果不满足，即最佳小区的信号质量在最低门限值与绝对门限值之间，则进入步骤402作下一步的判断。

除步骤407和408以外，本实施例中的步骤401、403、403、404、405及406分别与实施例一中的步骤301、302、303、304、305及306一一对应，完成相同的操作。

可以看出，采用本发明的方法，可以很好的完成一个新的呼叫建立时与UE建立连接的小区的选择。提供最佳的链路建立方案，合理利用无线资源，降低系统开销，提供一个连续平稳的通话环境，确保UE的通信质量。

Claims (6)

1.一种新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、用户设备(UE)接收移动通信系统地面无线接入网(UTRAN)所广播的系统信息，对指定小区进行测量并对测量结果进行处理；

(2)、用户设备(UE)根据核心网(CN)的寻呼或自己发起一个新的寻呼，要求建立无线连接；

(3)、用户设备(UE)在不同的信令消息中将所述测量结果上报给无线网络控制器(RNC)；

(4)、无线网络控制器(RNC)存储用户设备(UE)上报的所述测量结果后，取其所存储的最新N次的测量结果，对每个小区的多次测量结果按公式 ${\stackrel{\→}{Q}}_N=b*{\stackrel{\→}{Q}}_{\mathrm{new}}+(1-b)*{\stackrel{\→}{Q}}_{N-1}$ 进行平均，然后对各个小区的平均结果进行排序；其中

为N次测量结果的平均值，

为UE发送给RNC的最新一条消息中所携带的测量结果，

为在选定的进行平均的窗口中先前N—1个UE发送给RNC的消息中所携带测量结果一个的总的评估，b为RNC给定的一个权值参数，N为选定的进行平均的测量结果的个数；

(5)、无线网络控制器(RNC)根据所述平均和排序的结果，选择满足条件的小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)。

2.根据权利要求1所述的新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，在所述第(1)步中，用户设备(UE)根据接收的系统信息中的系统信息模块类型11(SIB11)或系统信息模块类型12(SIB12)中的测量控制信息对指定的小区进行测量，然后对每个小区的测量结果进行过滤，将各个小区按测量结果从优到劣排序。

3.根据权利要求2所述的新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，所述测量控制信息包括测量的物理量、上报的物理量、测量的小区、以及过滤系数。

4.根据权利要求1所述的新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，在所述第(5)步中，可按以下步骤选择满足条件的小区：

判断最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)是否大于一个门限值(H₁)，是则选择最佳小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)，其余的小区不予考虑；

如果最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)不大于所述门限值(H₁)，则判断最佳小区与信号质量排在第三的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₂)是否大于所述门限值(H₁)，是则同时选择最佳小区和信号质量排在第二的小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)，其余的小区不予考虑；

如果最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)不大于所述门限值(H₁)，并且最佳小区与信号质量排在第三的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₂)也不大于所述门限值(H₁)，则同时选择最佳小区和信号质量排在第二、第三的小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)，其余的小区不予考虑。

5.根据权利要求1所述的新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，在所述第(5)步中，可按以下步骤选择满足条件的小区：

判断最佳小区的信号质量是否低于一个最低门限值，是则放弃选择，结束选择流程，

如果最佳小区的信号质量不低于所述最低门限值，则再判断最佳小区的信号质量是否大于一个绝对门限值，是则选择最佳小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)，其余的小区不予考虑；

如果最佳小区的信号质量不低于所述最低门限值，并且不大于所述绝对门限值，则判断最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)是否大于一个门限值(H₁)，是则选择该最佳小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)，其余的小区不予考虑；

如果最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)不大于所述门限值(H₁)，则判断最佳小区与信号质量排在第三的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₂)是否大于所述门限值(H₁)，是则同时选择最佳小区和信号质量排在第二的小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)，其余的小区不予考虑；

如果最佳小区与信号质量排在第二的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₁)不大于所述门限值(H₁)，并且最佳小区与信号质量排在第三的小区之间的信号质量之差(M_BEST-M₂)不大于所述门限值(H₁)，则同时选择最佳小区和信号质量排在第二、第三的小区与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)，其余的小区不予考虑。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的新呼叫建立阶段的宏分集控制方法，其特征在于，在所述第(5)步中，无线网络控制器(RNC)在选择出满足条件的小区后，送无线资源管理器(RRM)处理，进行接纳控制和负荷控制，确定需要与用户设备(UE)建立无线接入承载(RAB)连接的小区；再分配物理资源，发送无线承载建立消息，进行无线承载的建立。

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