CN100518377C - 一种无线通信的硬切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线通信的硬切换方法，该方法借鉴了软切换的处理方式，在目标小区数据传输承载建立和同步完成后，同时向目标小区和源小区发送下行数据，即双播，明显缩短了下行业务的中断时间，使下行业务的中断时间与上行业务的中断时间基本相同或更短，使切换性能得到极大提高。同时，这种引入双播方式的硬切换可以很好的支持终端切换失败时的回切，避免了传统硬切换中回切困难的问题。

Description

一种无线通信的硬切换方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种无线通信的硬切换方法。
背景技术
在TD-SCDMA系统中，切换时需要分配目标小区资源。当目标小区资源充足可以满足当前的业务需求时，在空口上采用物理信道重配置过程来实现切换，对于传输信道资源不变的无线网络控制器(RNC)内切换，可以采用传统的硬切换。但传统的硬切换的切换性能和回切性能较差，存在业务中断，特别是下行业务中断时间长。
传统的硬切换采用上行同步技术，上下行链路同时倒换到目标小区，同时，在某个指定时刻或由某个事件触发，RNC对下行数据的发送从源支路倒换到目标支路，即RNC同时只向一条支路上发送下行数据帧。在TD-SCDMA系统中，对于传输信道资源不变的RNC内硬切换，RNC的处理策略通常有三种，换句话说，RNC通常将以下三种时间作为切换时刻：
1、将物理信道重配置中指定的激活时间(Activation Time)作为切换时刻；
2、将RNC收到用户终端(UE)发送的物理信道重配置完成消息作为切换时刻；
3、将RNC收到无线基站Node B上报的无线链路恢复指示消息(radiolink restoration indication)消息或UE发送的物理信道重配置完成消息作为切换时刻。
由于在传统硬切换中，RNC同时只向一条支路上发送下行数据，导致在这三种处理策略中，切换性能或回切性能受到影响，具体分析如下：
如果RNC以物理信道重配置中指定的激活时间(Activation Time)作为切换时刻，则当到达激活时间时，RNC就停止向源小区发送下行数据，开始向目标小区发送。在这种硬切换方式中，下行业务中断时间被明显缩短，切换性能较好，但是当UE切换失败，需要回切时，RNC需要先在源小区接收物理信道重配置失败消息，然后才能重新向源小区发送下行数据，因此这种硬切换方式的回切性能较差。
如果RNC将收到UE发送的物理信道重配置完成消息作为切换时刻，则当RNC收到UE发送的物理信道重配置完成消息后，停止向源小区发送下行数据，开始向目标小区发送下行数据。在这种情况下，下行业务中断时间过长，总是超过上行业务中断时间，因此，这种硬切换虽然可行，但切换性能最差，并且这种硬切换的实现依赖于UE的实现。
如果RNC将收到的Node B上报的无线链路恢复指示消息作为切换时刻，则当RNC收到Node B上报的无线链路恢复指示消息后，停止向源小区发送下行数据，开始向目标小区发送下行数据。在这种情况下，下行业务中断时间将会缩短，只略长于上行业务中断时间，切换的性能较好，并且当UE切换失败进行回切时，由于此时在目标小区不可能出现无线链路恢复指示消息，也就不存在目标小区的下行发送支路，因此，这种处理方式不会对回切造成影响。但是，这种硬切换方式依赖于Node B的实现，而且只有在Node B支持无线链路恢复指示消息上报的情况下，才可以实现。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线通信的硬切换方法，提高硬切换的切换性能和回切性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种无线通信的硬切换方法，该方法包括以下步骤：
A、无线基站控制器RNC根据终端上报的测量报告进行切换判决，在判决执行硬切换后，执行步骤B；
B、RNC与目标小区之间的无线链路建立，以及数据传输承载建立和同步；
C、RNC向源小区和目标小区同时发送下行数据以及重配置消息，直到RNC接收到终端发送的重配置完成消息；
D、RNC与终端只通过目标小区进行数据传输。
步骤A所述的RNC根据终端上报的测量报告进行切换判决包括：RNC根据终端上报的测量报告选择一个可以执行切换的目标小区，并判决要执行的切换类型。
步骤B所述的RNC与目标小区之间的无线链路建立包括：RNC确定可以接纳的目标小区后，向目标小区发送无线链路建立请求消息，目标小区接收到该消息后，向RNC返回无线链路建立响应消息。
步骤C所述的RNC接收到终端发送的重配置完成消息包括：
终端从源小区接收RNC发送的重配置消息，向目标小区返回重配置完成消息；
RNC从目标小区接收终端返回的重配置完成消息后，停止向源小区发送下行数据，并释放与源小区之间的无线链路。
步骤C所述的RNC同时向源小区和目标小区发送重配置消息为：RNC同时向源小区和目标小区发送物理信道重配置消息或传输信道重配置消息或无线承载重配置消息。
当所述的RNC同时向源小区和目标小区发送重配置消息时，RNC同时向源小区和目标小区发送包含频率信息字段的物理信道重配置消息。
步骤C所述的RNC同时向源小区和目标小区发送下行数据为：RNC同时向源小区和目标小区通过信令无线承载SRB或无线承载RB发送下行数据帧。
当执行定时维持切换时，RNC同时为源小区和目标小区维护一套连接帧号CFN，所述的RNC同时向源小区和目标小区通过信令无线承载SRB或无线承载RB发送的下行数据帧中包含相同的连接帧号CFN。
当执行定时重启切换时，RNC同时维护两套连接帧号CFN，一套为源小区维护，一套为目标小区维护，所述的RNC同时向源小区和目标小区通过信令无线承载SRB或无线承载RB发送下行数据帧中包含相同或不同的连接帧号CFN。
从本发明的技术方案可见，本发明的硬切换方法借鉴了软切换的处理方式，在目标小区数据传输承载建立和同步完成后，同时向目标小区和源小区发送下行数据，即双播，明显缩短了下行业务的中断时间，使下行业务的中断时间与上行业务的中断时间基本相同或更短，使切换性能得到极大提高。同时，这种引入双播方式的硬切换方法可以很好的支持终端切换失败时的回切，避免了传统硬切换中回切困难的问题。
附图说明
图1为本发明的无线通信的硬切换方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明的无线通信的硬切换方法借鉴了软切换的处理方式，在目标小区数据传输承载建立和同步完成后，引入了双播方式，即同时向目标小区和源小区发送下行数据，这种引入双播方式的硬切换方法使切换性能和回切性能得到极大提高。
参见图1，图1为本发明的无线通信的硬切换方法的流程图。该方法包括以下步骤：
步骤101，UE按标准进行常规参数测量，并向RNC上报测量报告。
步骤102，RNC根据UE上报的测量报告以及选择的切换判决准则，确定可以接纳的一个目标小区。
步骤103，RNC确定可以接纳的目标小区后，向目标小区发送无线链路建立请求消息。
步骤104，目标小区接收到目标小区发送的无线链路建立请求消息后，向RNC返回无线链路建立响应消息，目标小区和RNC之间进行数据传输承载建立和同步。
步骤105，RNC与目标小区之间的数据传输承载建立和同步完成后，RNC开始向源小区和该目标小区同时发送下行数据，UE从源小区接收下行数据。这里所述的下行数据为RNC通过无线承载(RB)或信令无线承载(SRB)发送的下行数据帧，在下行数据帧的帧头中包含连接帧号(CFN)。
步骤106，RNC向源小区和目标小区发送物理信道重配置消息，UE从源小区接收物理信道重配置消息。
步骤107，UE接收源小区的物理信道重配置消息后，向目标小区返回物理信道重配置完成消息，RNC从目标小区接收该消息。
步骤108，RNC从目标小区接收到物理信道重配置完成消息后，停止向源小区发送下行数据，只向目标小区发送下行数据。
步骤109，RNC向源小区发送无线链路释放请求消息。
步骤110，源小区接收到RNC发送的无线链路释放请求消息后，向RNC返回无线链路释放响应消息，源小区和RNC之间的ALCAP Iub数据承载释放。
上述实施例的步骤106中，RNC向源小区和目标小区发送的物理信道重配置消息也可以为传输信道重配置消息、无线承载重配置消息等。
本发明的硬切换方法特别适用于Node B间的切换，也可以用于Node B内切换，前者目标小区和源小区在同一Node B内，后者目标小区和源小区在不同的NodeB内。
本发明的硬切换方法即可以用于同频切换，也可以用于异频切换，二者的区别仅在于在图1所示实施例的步骤106中RNC向源小区和目标小区发送的物理信道重配置消息中是否包含了频率信息字段。如果在该消息中包含有频率信息字段，则为异频切换；否则为同频切换。
本发明的硬切换方法还可以用于定时维持切换和定时重启切换。
根据25.331协议中8.3.5.2.1的规定，当RNC知道源小区和目标小区的小区系统帧号(SFN)的差时，RNC可以指定执行定时维持切换。
定时维持切换的特点是源小区和目标小区的两条无线链路(RL)采用同样的连接帧号(CFN)序列，即切换前后CFN保持连续。CFN的取值范围为0-255，对CFN进行维护是指每10毫秒要对CFN进行加1mod256的计算。
空中接口协议分为3层，L1是物理层，L2是数据传输层，用于完成调度等功能，L3是控制层。
L2使用CFN进行数据交互，L1使用SFN进行数据交互，L2向L1发送消息时需要填写CFN，同时L2需要知道这个消息由L1收到之后，L1会在哪个SFN进行发送，因此，L2需要知道SFN和CFN的差值。反过来也是类似的，L1需要知道CFN和SFN的差值。总之，L1和L2交互数据时，需要知道SFN和CFN的差值。
在执行定时维持切换前，UE利用呼叫建立过程中，RNC发送给UE的无线资源控制(RRC)连接建立消息中指定的帧偏移(DOFF)，计算源小区CFN和源小区SFN的关系，源小区通过frame_offset1＝DOFF计算源小区CFN和源小区SFN的关系。
当切换到目标小区时，如果UE有测量非驻留小区SFN的能力，则UE测量得到目标小区SFN，同时UE还知道源小区CFN，UE需要维护CFN不变，即目标小区CFN＝源小区CFN，那么UE可以根据目标小区DOFF＝(目标小区SFN-目标小区CFN)mod 256计算出目标小区的偏移帧。
如果UE没有测量非驻留小区SFN的能力，则由RNC按下面公式计算目标小区的偏移帧：frame_offet2＝DOFF+(目标小区SFN-源小区SFN)。
目标小区通过frame_offset2＝DOFF+(目标小区SFN-源小区SFN)，计算CFN和SFN的关系。
对于源小区和目标小区，根据3G协议的要求，RNC给Node B发送的FP帧都要落在接收窗口，由于切换前后CFN不变，RNC只需维护一套CFN，即只需对一套CFN每10ms进行加1mod 256的计算。这里的源小区和目标小区可以在同一NodeB内，也可以在不同的Node B内。
当将本发明的硬切换方法应用于定时维持切换时，定时维持硬切换的特点是RNC进行双播处理，且RNC向目标小区和源小区双播的内容完全相同，即不仅通过无线承载(RB)或信令无线承载(SRB)双播的下行数据相同，下行数据帧中包含的CFN也相同。
当RNC不知道源小区和目标小区的小区系统帧编号(SFN)的差时，RNC可以指定执行定时重启切换。定时重启切换的特点是切换前后CFN可能发生变化。
因为在定时重启切换前后CFN可能发生变化，所以在执行定时重启切换前，UE通过RRC连接建立消息指定的帧偏移(DOFF1)计算源小区CFN和源小区SFN的关系，源小区通过frame_offset1＝DOFF1计算源小区CFN和源小区SFN的关系。
而当切换到目标小区时，UE测量目标小区SFN，通过DOFF2＝(目标小区SFN-目标小区CFN)mod 256计算目标小区帧偏移，目标小区通过frame_offset2＝DOFF2计算CFN和SFN的关系。
对于源小区和目标小区，RNC给Node B发送的FP帧都要落在接收窗口，由于切换前后CFN可能变化，RNC需要为源小区和目标小区分别维护CFN。
因此，当将本发明的硬切换方法应用于定时重启切换时，定时重启硬切换的特点是RNC进行双播处理，对所有下行数据帧进行双播，双播时，RNC分别为源小区和目标小区维护CFN，双播的内容可能不相同，其中通过无线承载(RB)或信令无线承载(SRB)双播的下行数据相同，但下行数据帧中包含的CFN可能不相同。
本发明的硬切换方法要求RNC进行下行数据双播时，保证给源小区和目标小区的FP帧都落在接收窗口。由于源小区和目标小区可能存在不同的传输链路特性，RNC需要为源小区和目标小区分别进行数据调度。如果执行定时重启硬切换，RNC还需要分别为源小区和目标小区维护CFN。
本发明的硬切换方法的优点主要是可以减少下行切换时延，即下行业务中断时间。传统的硬切换的特点是先断开源小区，然后进行上行同步，然后上下行同时切换到目标小区。从用户角度感知的切换中断时间是从L1或L2不在源侧工作的时刻到L1和L2都切换到目的侧的时刻。传统做法是L1切换完成后，通知L2，然后L2开始有数据在目的侧发送，本发明的硬切换方法的做法是L2一直既在源侧又在目的侧发送，那么当L1切换完成的瞬间，L1和L2都已经切换到目的侧，从而切换过程中，下行业务中断时间明显减少。
当UE的L1切换到目的侧后发现信道质量不好，要回切到源侧时，按传统硬切换方式，此时源侧L2数据已经停止发送，而按本发明的硬切换方式，L2此时既在源侧又在目的侧发送，那么当L1回切到源侧的瞬间，L1和L2都已经切换回源侧，从而提高切换回切性能。
综上所述，本发明提供的这种引入双播方式的硬切换方法，不仅适用范围广，而且可以大大提高切换性能和回切性能，具有很好的应用价值。

Claims (9)

1、一种无线通信的硬切换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、无线基站控制器RNC根据终端上报的测量报告进行切换判决，在判决执行硬切换后，执行步骤B；
B、RNC与目标小区之间的无线链路建立，以及数据传输承载建立和同步；
C、RNC向源小区和目标小区同时发送下行数据以及重配置消息，直到RNC接收到终端发送的重配置完成消息；
D、RNC与终端只通过目标小区进行数据传输。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述的RNC根据终端上报的测量报告进行切换判决包括：RNC根据终端上报的测量报告确定一个可以执行切换的目标小区，并判决要执行的切换类型。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述的RNC与目标小区之间的无线链路建立包括：RNC向目标小区发送无线链路建立请求消息，目标小区接收到该消息后，向RNC返回无线链路建立响应消息。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述的RNC接收到终端发送的重配置完成消息包括：
终端从源小区接收RNC发送的重配置消息，向目标小区返回重配置完成消息；
RNC从目标小区接收终端返回的重配置完成消息后，停止向源小区发送下行数据，并释放与源小区之间的无线链路。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述的RNC同时向源小区和目标小区发送重配置消息为：RNC同时向源小区和目标小区发送物理信道重配置消息或传输信道重配置消息或无线承载重配置消息。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述的RNC同时向源小区和目标小区发送重配置消息时，RNC同时向源小区和目标小区发送包含频率信息字段的物理信道重配置消息。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述的RNC同时向源小区和目标小区发送下行数据为：RNC同时向源小区和目标小区通过信令无线承载SRB或无线承载RB发送下行数据帧。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，当执行定时维持切换时，RNC同时为源小区和目标小区维护一套连接帧号CFN，所述的RNC同时向源小区和目标小区通过信令无线承载SRB或无线承载RB发送的下行数据帧中包含相同的连接帧号CFN。
9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，当执行定时重启切换时，RNC同时维护两套连接帧号CFN，一套为源小区维护，一套为目标小区维护，所述的RNC同时向源小区和目标小区通过信令无线承载SRB或无线承载RB发送下行数据帧中包含相同或不同的连接帧号CFN。
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