CN100551121C - 移动终端越区自主切换的方法 - Google Patents

移动终端越区自主切换的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种移动终端越区自主切换的方法，其包括确定一个调度区；在所述调度区内建立起所有相邻的小区的信道资源，并在呼叫过程中正常发送和接收信号；在前向信道上发送相邻小区的信道资源；移动终端从前向信道上获取相邻的小区的前向导频能量以及信道资源配置信息；移动终端测量前向导频能量并与切换门限比较，当前向导频能量满足软切换条件时，执行越区软切换；当前向导频能量满足硬切换条件时，执行越区硬切换等操作步骤。本发明不需要移动终端与基站之间先进行信令交互，再获取邻区内相应的资源，实现信道资源的分配，而是通过在一个调度区内，基站采用广播的方式发布所有邻区的信道资源，使移动终端能够直接获取邻区的各项导频参数，根据其自身当前接收信号的质量状态，调整、更新其激活导频集和邻区导频集，从而实现越区自主切换。

Description

移动终端越区自主切换的方法
技术领域
本发明涉及一种移动终端越区自主切换的方法，特别是一种在移动蜂窝通讯系统中，移动终端根据基站周期广播的信令消息，无需基站与移动终端之间的切换信令交互而执行自主切换的方法。
背景技术
在移动蜂窝通信系统中，移动终端进行越区切换时，首先是测量不同小区的前向导频信号能量信息，并把超过切换门限的小区导频能量测量信息上报给基站，由基站进行切换资源分配，并通知移动终端建立相应的信道资源，最终实现移动终端的越区切换。图1为越区切换示意图，移动终端从小区B向小区A移动过程中，发生了软切换，同时与小区B和小区A建立语音信道。
通常移动终端的越区切换过程如下：
当移动终端MS检测到相邻导频集中的某个导频强度超过软切换加门限T_ADD时，发送导频强度测量消息PSMM给基站BS，并且将该导频移到候选导频集中；BS发送切换指示消息；MS将该导频转移到激活导频集中，并发送切换完成消息。
当移动终端MS检测到激活导频集中的某个导频强度低于软切换去门限T_DROP时，MS启动切换去定时器；如果切换去定时器超时，该导频强度仍然低于T_DROP，MS发送PSMM；BS发送切换指示消息；MS将该导频从激活导频集移到相邻导频集中，并发送切换完成消息。
在上述切换过程中，需要基站与移动终端之间的信令交互，而且由于信令交互过程有可能比较长，因此容易导致切换不成功，甚至掉话。比如原激活小区的信号衰减很快，在切换过程还没有完成之前，前向链路质量已经很差，不足以维持链路。尤其是CDMA移动蜂窝系统(自干扰系统)，由于邻接小区同频，切换前，邻区强导频就是一个强干扰，切换后，可以提供很高的分集增益，因此希望切换时间越短越好。同样，激活集中的弱导频，占用移动终端较多的搜索能力，影响了邻区强导频的搜索速度，与邻区强导频干扰相互影响更加重前向链路变差的概率。由于切换加与去，都是由移动终端触发的，因此，如果移动终端能够自主完成切换，不需要与基站进行信令交互的话，可以大大提高切换速度，保证链路质量，以及降低掉话的概率。在一些特殊系统中，比如集群系统，多个移动终端时分共享空中信道资源，那么，采用自主切换，没有基站与移动终端的切换交互信令，就可以共享空中信道资源的负荷，防止过多的信令碰撞和信道拥塞。
为此，在美国专利US006725043B2中公开了一种方法，不需要信令交互，实现移动终端的自主切换。在该专利中，当移动终端接收到一定数量前向误帧之后，关闭发射，而在基站侧，发现接收能量小于一定门限(因为移动终端关闭发射)，则会根据移动终端上报的导频测量消息、邻区、掉话历史信息等等信息，会确定一些邻区基站(称为营救基站)建立资源，搜索该移动终端的反向信号。在关闭发射一段时间之后，移动终端重新打开发射，这些营救基站捕获到该移动终端的反向信号后，就在前向发送信号，从而建立与移动终端的链接。
上述方法针对的是前向链路已经不足以维持信号质量的情况下，此时，移动终端与基站基本无法进行信令交互，为了切换成功，确定营救基站非常关键。判决错误，则链路无法恢复，如果指定的营救基站过多，资源浪费。并且，营救基站建立信道资源以及搜索需要时间，不可避免地影响到用户的感受，如果时间过长，用户会因为长时间没有话音而挂机。
正常情况下，如果前向信号还可以维持链路质量，则可以通过信令交互完成切换。只有当切换处理时间太长，并且在处理过程中，前向链路信号变得非常弱，此时，通过该专利描述的自主切换方法来防止掉话，实际上只是一种补救方式。由此可以看出，上述专利所公开的方法并没有从根本上消除因为切换时延导致系统性能下降这一问题。因此，在任何时候都能够采用自主切换方式，从而避免基站与移动终端之间因信令交互时间过长，实现真正意义上的快速切换，对于提高话音质量以及降低掉话率是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的在于针对上述移动终端在进行越区切换过程中由于信令交互时间过长而可能导致的通信质量下降或掉话以及目前移动终端的自主切换不能从根本上消除因为切换时延导致系统性能下降这一问题，而提供一种移动终端越区自主切换的方法，该方法在移动终端共享相同的信道资源前提下，能够通过切换判决，选择相应的邻区信道资源，实现自主越区切换。
为实现上述目的，本发明采用一种移动终端越区自主切换的方法，包括以下步骤：
步骤1：确定一个调度区，该调度区包含多个地理上相邻的小区；
步骤2：在所述调度区内，呼叫之初，基站侧建立起所有相邻的小区的信道资源，并在呼叫过程中正常发送和接收信号，直到呼叫释放；
步骤3：在每一个所述小区内，所述基站在前向信道上发送相邻的小区的前向导频和信道资源配置信息；
步骤4：移动终端在所述调度区内通话和移动过程中，从前向信道上获取所述相邻的小区的前向导频以及信道资源配置信息；
步骤5：所述移动终端测量所述前向导频能量，并与切换门限比较，当所述前向导频能量满足软切换条件时，执行越区软切换；当所述前向导频能量满足硬切换条件时，执行越区硬切换。
由上述技术方案可以看出，本发明不需要移动终端与基站之间先进行信令交互，再获取邻区内相应的资源，实现信道资源的分配，而是通过在一个调度区内，基站采用广播的方式发布所有邻区的信道资源，使移动终端能够直接获取邻区的各项资源参数，根据其自身当前接收信号的质量状态，调整、更新其激活导频集和邻区导频集，从而实现越区自主切换。
本发明对于一些特定功能的移动通讯系统，比如集群通讯系统，实现移动终端的越区自主切换更有利于发挥系统性能。在集群通讯系统的一个调度区内(通常是地理位置上相邻的多个小区，指定集群系统中组呼的服务范围，在调度区内，提供组呼业务，在调度区外，则不提供)，移动终端之间共享相同的信道资源，实现所有移动终端之间的通信。通常情况下，在移动终端所处的调度区内，每个邻区的信道资源都已经建立，因此，不需要移动终端与基站之间再进行信道资源的分配。因此，只要移动终端可以获取到邻区的信道资源信息，不需要移动终端与基站之间进行切换信令交互，也不需要US006725043B2专利要求的移动终端关闭发射，确定营救基站，以及移动终端重新发射过程。
以下，通过一个集群通讯系统中移动终端的越区自主切换过程的具体实施过程并结合附图对本发明做进一步的详细说明。
附图说明
图1越区切换示意图。
图2移动终端自主切换流程。
图3前向语音信道的自主软切换加流程。
图4前向语音信道的自主软切换去流程。
图5信令信道的自主硬切换流程。
具体实施方式
移动终端在进行越区自主切换时，主要经过以下步骤：
步骤1：确定一个调度区，该调度区包含多个地理上相邻的小区。
在集群通讯系统，首先定义一个包含多个地理上相邻的小区的调度区，集群的移动终端散布在调度区范围内进行固定或移动状态下的PTT组呼。
步骤2：在调度区内，呼叫之初，基站侧建立起所有相邻的小区的信道资源，并在呼叫过程中正常发送和接收信号，直到呼叫释放。
所建立的相应的信道资源，包括一条前向语音信道和一条前向信令信道，以及一条反向信令信道，在该相邻的小区下，所有听用户的移动终端共享这些信道资源。
步骤3：在每一个小区内，基站在前向信道上发送相邻小区的信道资源。
基站在前向信令信道上，周期发送邻区的信道资源配置信息，由于不同邻区的邻区列表不同，因此，移动终端在前向信令信道上只能实现硬切换，而前向语音信道上，不同邻区发送的内容相同，可以实现软切换，从而提高话音质量。在反向信令信道上，由于该调度区下所有听用户的移动终端共享，当其采用自主切换后，可以减少反向信令发送，也就减轻了该反向共享信令信道的负载，减少碰撞，避免信令拥塞。因此，对于采用共享信道的系统，移动终端自主切换，不但可以提高切换速度，而且可以减少共享信道上的信令碰撞。
图2所提供的流程是移动终端进行自主越区切换的原理流程，在单元201中，移动终端执行步骤4：移动终端在所述调度区内通话和移动过程中，从前向信道上获取所述相邻的小区的前向导频能量以及信道资源配置信息。
在单元202，移动终端执行步骤5：移动终端测量前向导频能量，并与切换门限比较，当前向导频能量满足软切换条件时，执行越区软切换，越区自主切换可细分为语音信道的软切换去、软切换加；当前向导频能量满足硬切换条件时，执行越区硬切换。越区硬切换为信令信道的硬切换。
图3到图5分别给出了移动终端采用本发明所提供的方法对语音信道进行越区自主软切换以及对信令信道进行越区自主硬切换的具体操作流程。
需要明确的是，语音信道的激活导频集和邻区导频集与信令信道的激活导频集和邻区导频集不同。由于语音信道支持软切换，信令信道采用硬切换方式，因而，语音信道的激活导频集可以包含多个激活导频，并且其邻区导频集是这些激活导频所有邻区的组合，而信令信道的激活导频集只有一个激活导频，其邻区导频集既可以是该激活导频的邻区导频，也可以是语音信道的邻区导频集。
移动终端在进行越区自主切换中，分别对应图3、图4和图5所示的流程，在整个呼叫过程中，循环执行以上语音信道软切换和信令信道硬切换步骤。
在图3中，移动终端首先进行语音信道的软切换加，其完整的过程如下：从单元301开始执行以下单元所述的各个步骤。
单元302、选择第一个相邻的小区的前向导频能量(假设为D)并获取信道资源配置信息；
303单元、获取前向导频能量S(t)；
单元304、判决是否满足切换加的条件，即S(t)是否大于或等于软切换门限T_ADD，如果是，进入305单元，判断激活导频集中的激活导频数是否已经达到了系统设置的上限(比如，系统设置四方软切换，而激活导频数达到4个)，如果没有达到上限，转入单元306和单元310，移动终端根据相邻小区的标识以及单元302中获得的信道资源配置信息，建立相应的信道资源，更新其激活导频集和邻区导频集，实现语音信道的软切换加。S(t)小于软切换门限T_ADD，直接跳转到单元311，选择下一个相邻的小区的前向导频能量。
上述单元305中，如果激活导频数达到了上限，采取替换最弱的激活导频方式，进入单元307，移动终端获取激活导频集中导频能量最小的相邻小区E的前向导频能量P(t)；
单元308、判断当前导频信号能量与所述最小的相邻小区的导频能量的差值S(t)-P(t)是否大于或等于系统预先设置的门限值T_COMP，若是，则进入单元309和单元310，先释放最小的相邻小区的信道资源，后进行软切换加操作；若不是则执行单元311中的步骤。
如果S(t)-P(t)的差值小于T_COMP，直接跳转到单元311。单元311确定是否还有其它相邻小区的没有处理，如果有，则转入单元312，移动终端选择下一个相邻小区并针对该相邻小区返回单元303；如果没有了，则进入语音信道的软切换去(图中A)，其流程如图4。
图4中，单元401，移动终端在激活导频集中选择第1个激活导频，设为F；
单元402、获取该激活导频的能量Sf(t)；
单元403、进行切换去判决，如果激活导频的能量Sf(t)小于软切换去门限T_DROP时，转入单元406，判断上一时刻Sf(t)是否大于或等于T_DROP，如果是，启动切换去定时器(单元407)后，在单元408判断切换去定时器是否超时，若是，在单元409，复位切换去定时器后，在单元410判断激活导频数是否不小于2，若是，则在单元411释放第一个相邻小区F所对应的信道资源，并更新激活导频集和邻区导频集，然后在单元412判断激活导频集中是否还有其它激活导频，是，则在单元413，移动终端选择下一个激活导频，并针对该激活导频返回单元402获取该激活导频的能量进行判决，否则，转入信令信道的硬切换流程(图中B)。
在上述处理过程中，当单元403的判决结果为激活导频的能量Sf(t)不小于T_DROP，则跳转到单元404，判决上一时刻该激活导频的能量Sf(t)是否小于T_DROP，如果是，需要复位切换去定时器(单元405)后转入单元412；如果不是，直接跳转到单元412。当单元406中上一时刻的Sf(t)小于T_DROP，则直接转入单元408。单元408中，如果没有超时，则跳转到单元412。在单元410中，如果激活导频数不小于2，则跳转到单元412。
在激活导频的能量进行软切换去时，需要满足两个条件，一个是小于切换门限T_DROP，另外一个是要求保持一段时间。因此，需要在单元408判断定时器是否到时。另外，移动终端必须维持至少一个激活导频，如果有，则可以通过切换去掉弱的激活导频。
信令信道的硬切换过程如图5所示。图中，单元501获取激活导频(只有一个)能量设为P(t)，单元502选择第1个相邻小区设为G。单元503获取该相邻小区G的前向导频能量Sg(t)。由于硬切换的判决是相邻小区前向导频能量超过激活导频能量多少个量值，因此以T_COMPG作为差值。单元504的判决为，如果Sg(t)-P(t)得到的导频能量差值不小于T_COMPG，则进入单元505，先释放当前激活导频所对应的信道资源，后建立邻区的导频能量所对应相邻小区G的信道资源，在单元506中，使P(t)＝Sg(t)，并更新激活导频集；在单元507，从所建立的信道资源中新的信令信道获取并保存新的相邻小区G的列表和对应的信道资源配置信息；在单元508，设置新的邻区导频搜索列表。
在单元504中，如果Sg(t)-P(t)得到的导频能量差值小于T_COMPG，则跳转到单元509，判断是否还有下一个相邻小区，如果是，在单元510选择下一个相邻小区导频后返回单元503，否则，结束退出。至此，完成一次移动终端的越区自主切换过程，并在下一个循环周期从新开始，即从图3的单元301开始，进入新的测量越区自主切换过程。
综上所述，通过实现建立好各相邻小区的信道资源，并且在前向信道上，将移动终端的相邻小区信道资源配置发送给移动终端，那么，移动终端就可以采用自主切换方法，加快切换速度。对于集群系统等，可以优化其切换性能，以及减少共享信道的负荷，及其碰撞概率，更好地满足系统的特定性能需求。

Claims (4)

1、一种移动终端越区自主切换的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1：确定一个调度区，该调度区包含多个地理上相邻的小区；
步骤2：在所述调度区内，呼叫之初，基站侧建立起所有相邻的小区的信道资源，并在呼叫过程中正常发送和接收信号，直到呼叫释放；
步骤3：在每一个所述小区内，所述基站在前向信道上发送相邻小区的前向导频和信道资源配置信息；
步骤4：移动终端在所述调度区内通话和移动过程中，从前向信道上获取所述相邻的小区的前向导频以及信道资源配置信息；
步骤5：所述移动终端测量所述前向导频能量，并与切换门限比较，当所述前向导频能量满足软切换条件时，执行越区软切换；当所述前向导频能量满足硬切换条件时，执行越区硬切换。
2、根据权利要求1所述的移动终端越区自主切换的方法，其特征在于：所述的步骤5具体包括：
步骤5a：所述移动终端测量所述前向导频能量，当所述前向导频能量大于或等于软切换加门限时，所述移动终端进行软切换加；所述软切换加的具体过程为根据所述相邻小区的标识以及步骤4中获得的所述信道资源配置信息，建立相应的信道资源，更新其激活导频集和邻区导频集；
步骤5b：所述移动终端在所述激活导频集中选择激活导频并获取该激活导频的激活导频能量，当所述激活导频能量小于软切换去门限时，所述移动终端启动切换去定时器，定时器超时后，直接释放该激活导频能量对应的信道资源并更新其激活导频集和邻区导频集；
步骤5c：所述移动终端在所述激活导频集中获取当前激活导频的能量，再获取所述邻区导频集中一个相邻小区的前向导频能量，判断所述当前激活导频的能量与所述相邻小区的导频能量的差值是否大于或等于预置的参照值，当大于或等于时，先释放所述当前激活导频所对应的信道资源，后建立所述相邻小区的导频能量所对应的相邻小区的信道资源，将所述当前激活导频的能量替换为所述相邻小区的导频能量并更新所述激活导频集，从所建立的信道资源中新的信令信道获取并保存新的邻区列表和对应的信道资源配置信息；设置新的邻区导频搜索列表；当小于时，判断是否还有下一个相邻小区，若是，则获取所述下一个相邻小区的前向导频能量，返回所述判断所述激活导频能量与所述相邻小区的前向导频能量的差值是否大于或等于预置的参照值的步骤；若否，则完成一次所述越区硬切换。
3、根据权利要求2所述的移动终端越区自主切换的方法，其特征在于：所述的步骤5a还进一步包括以下具体步骤：
步骤5a-1、当所述前向导频能量大于或等于软切换加门限时，判断所述激活导频集中的激活导频数是否已经达到了系统设置的上限，若未达到，则进行所述软切换加操作；若已达到，则继续执行以下步骤；当所述导频能量小于软切换加门限时，跳转到步骤5a+4；
步骤5a-2、所述移动终端获取所述激活导频集中导频能量最小的相邻小区的导频能量；
步骤5a-3、判断所述当前导频信号能量与所述最小的相邻小区的导频能量的差值是否大于或等于系统预先设置的门限值，若是则先释放所述最小的相邻小区的信道资源，后进行所述软切换加操作；若不是则继续执行以下步骤；
步骤5a-4、判断是否还有其它相邻小区，若是，所述移动终端则针对下一个相邻小区进行返回步骤5a-1的操作；若不是，则执行步骤5b。
4、根据权利要求2所述的移动终端越区自主切换的方法，其特征在于：所述的步骤5b具体为：
步骤5b-1、所述移动终端在所述激活导频集中选择第一个激活导频并获取所述激活导频的能量，当所述激活导频的能量小于所述软切换去门限时，判断上一时刻所述激活导频的能量是否大于或等于所述软切换去门限，若是，所述移动终端启动切换去定时器后执行步骤5b-2；若不是，则直接执行步骤5b-2；当所述激活导频的能量不小于所述软切换去门限时，判断上一时刻所述激活导频的能量是否小于所述软切换去门限，若是，则将所述切换去定时器复位，然后执行步骤5b-5；若不是，则直接执行步骤5b-5；
步骤5b-2、判断所述切换去定时器是否超时，若是，则将所述切换去定时器复位后执行步骤5b-3；若不是，则直接执行步骤5b-5；
步骤5b-3、判断所述激活导频的数量是否不小于2，如果是，则执行步骤5b-4；如果不是，则执行步骤5b-5；
步骤5b-4、直接释放步骤5b-1中所述的激活导频对应相邻小区的信道资源并更新激活导频集和邻区导频集；
步骤5b-5、判断所述激活导频集中是否还有其它激活导频，若是，所述移动终端则针对下一个激活导频，返回步骤5b-1；若不是，则继续执行步骤5c。
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