CN100556186C

CN100556186C - 时分同步码分多址多频点小区蜂窝网络中的越区切换方法

Info

Publication number: CN100556186C
Application number: CNB2006100078590A
Authority: CN
Inventors: 吴岩巍
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-02-21
Also published as: CN101026860A

Abstract

本发明公开了一种时分同步码分多址多频点小区蜂窝网络中的越区切换方法，包括以下步骤：将各小区的无线资源配置为切换预留资源和非切换预留资源两种，并使各相邻小区的切换预留资源相互正交；终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果检测到邻区接收信号信噪比优于服务小区，则通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指示用户切换到相邻小区的切换预留资源，该相邻小区成为该终端的服务小区，原服务小区成为相邻小区，完成越区切换。采用本发明可以有效降低小区边缘的同频干扰水平，从而保证了移动用户在越区切换过程中的通讯质量。

Description

时分同步码分多址多频点小区蜂窝网络中的越区切换方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及时分同步码分多址多频点小区蜂窝网络中的越区切换方法。

背景技术

蜂窝组网是无线通讯最常见的组网方式，网络拓扑结构如图1所示。由于网络拓扑结构酷似蜂巢结构，因此得名蜂窝网。蜂窝网中每个蜂窝单元表示一个基站收发信机的覆盖范围，在该区域中的移动终端可以与基站建立无线通讯链路。多个收发信机组成网络，实现一片区域的连续覆盖，为用户移动终端提供无所不在的、连续的无线通讯服务。

图2给出典型的蜂窝无线通讯系统架构。典型的无线蜂窝通讯系统通常包括基站系统(包括基站控制器21和基站11，12，13；或者是基站控制器22和基站14，15，16)和核心网5两个部分。基站系统与移动终端在空中建立通讯链路，完成语音、数据信息的双向传送；业务数据(语音或数据)通过核心网5接入公网，如公共交换电话网络(PSTN)或Internet网络。核心网5还负责完成对合法用户的鉴权和移动漫游控制等功能。基站系统包括基站收发信机11，12，13/14，15，16和基站控制器21/22。在时分多址系统中，所有基站收发信机要求同步，例如与全球定位系统GPS同步。每个基站控制器21/22都有操作维护接口，用于连接操作维护模块31/32。在网络拓扑图中，操作维护模块31/32作为单个基站系统的集中点，可以与多个基站收发信机建立通信路由，完成对所管辖基站系统的数据配置和设备维护等功能。对于配置有多个基站控制器的网络，则配置地区操作维护控制台4管辖多个操作维护模块31/32。在网络拓扑图中，地区操作维护控制台4作为多个基站系统的集中点，可以与多个基站系统下的所有基站收发信机建立通信路由，完成对所管辖的多个基站系统的数据配置和设备维护等功能。

在蜂窝网路中如何保证移动用户在越区切换过程中的通讯质量，是无线蜂窝组网能力的基础衡量指标之一。

最早应用的蜂窝网络是模拟频分多址系统(FDMA)，采用频分组网方式。即相邻小区使用不同的频点，具有相同频点的小区之间隔着使用不同频点的小区。这样使得相邻小区边界的重叠覆盖区不存在同频干扰。移动通讯用户从一个小区移动到相邻的小区，需要完成异频切换，属于硬切换方式；即：在切换过程中存在通讯中断。移动终端首先需要断开原通讯链路，再与目标小区建立新的通讯链路。对于硬切换而言，切换时间是关键。如果硬切换时间足够短，正在通讯的用户感知不到通讯中断。

数字蜂窝系统的代表是时分多址技术(TDMA)和码分多址技术(CDMA)。

所谓码分多址是指应用相互近似正交的伪随机码区分基站和用户的技术。CDMA系统基于码分多址技术克服同频干扰问题，同时使蜂窝网络的频率复用率理论上达到1∶1。在同频组网情况下，越区切换采用软切换方式。所谓软切换是指在切换过程中不存在通讯中断，移动终端首先与切换目标基站建立通讯链接，同时与多个基站进行通讯；当发现某个基站的信号质量下降到门限以下，再断开相应的链接。软切换方式是先连后断，而硬切换方式是先断后连。表面看软切换相对于硬切换有优势，在通讯过程中不存在通讯中断。软切换过程平滑将导致切换成功率提高。事实上，软切换是CDMA同频组网的必然选择。如果没有软切换，CDMA网络切换成功率将急剧下降。可见，软切换的应用不仅仅保证了在越区切换过程中通讯的连续性，还有效降低了切换区域的同频干扰水平。

所谓时分多址系统，是指通过不同时隙区分不同用户的语音、数据信息，以避免不同用户之间产生干扰。对于采用TDD通讯模式的时分多址系统，其上下行链路共享同一频率资源，在上下行时隙之间留有足够大的保护时隙，以避免在上下行时隙之间有由于空中传输延时导致的串扰，如图2所示。基于TDD的时分多址无线网络要求严格的网络同步。对于采用FDD通讯模式的时分多址系统，其上下行链路使用不同的频率资源，在上下行链路之间留有足够大的保护频带，以避免在上下行链路之间产生的串扰。FDD时分多址技术的代表是GSM。GSM蜂窝网络本质上采用的是频分组网方案，越区切换属于硬切换。

时分同步码分多址(TD-SCDMA)多载波小区是基于TD-SCDMA技术衍生出来的，用于解决0时隙同频干扰的技术。

TD-SCDMA的时隙结构如图4和图5所示。基本无线帧为10ms帧，每个10ms无线帧又被分为两个5ms子帧。每个5ms子帧包含7个突发时隙和一个特殊时隙。保护带宽长度为96chips，用于克服上下行链路之间的干扰。相邻的上下行突发时隙之间被称为业务转换点，协议规定每个无线子帧包含两个业务转换点(参见TS25.221 5A.1)。第一个转换点位于特殊时隙，标准规定0时隙作为下行时隙，1时隙作为上行时隙。另外一个业务转换点允许灵活配置。0时隙用于传输控制信令，对于通讯链路的建立起重要作用。在同频组网情况下，为了避免0时隙受到相邻小区干扰，衍生出多频点小区的概念。关于多频点小区系统有如下约定：(参见行业标准)

“对支持多频点的小区，承载主公共控制物理信道(P-CCPCH)的载频称为主载频，不承载P-CCPCH的载频称为辅载频。对支持多频点的小区，有且只有一个主载频。

主载频和辅助载频使用相同的扰码和基本midamble.

公共控制信道DwPCH(下行导频信道)，P-CCPCH，PICH(寻呼指示信道)，S-CCPCH(辅公共控制物理信道)，PRACH(分组随机接入信道)，等规定配置在主载频上。UpPCH(上行导频信道)、FPACH前向物理接入信道)在辅载频上使用的方法FFS(For Further Study，留作以后研究)。并且对支持多频点的小区，信标信道总在主载频上发送。

多时隙配置应限定为在同一载频上。

同一用户的上下行配置在同一载频上。

辅载频的TS0不使用。

主载频和辅载频的时隙转换点建议配置为相同。”

以上约定保证了多频点小区组成的蜂窝网络在主载频的TS0上没有同频干扰，从而保证了控制信令的正确解调。但是在同频组网情况下(相邻小区使用相同的频点通讯)，在相邻小区的重叠覆盖区的业务时隙仍然存在同频干扰，并且重叠覆盖的小区越多，同频干扰越严重。TD-SCDMA虽然在时隙内采用CDMA技术，但是由于每个时隙内的扩频增益有限，同时TDD系统要求上下行链路严格同步，限制了软切换技术在TD-SCDMA网络中的应用。因此在多频点小区组成的无线网络中，业务时隙在小区边界受到的同频干扰将严重影响移动用户的通讯质量，甚至导致切换区通讯中断。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种时分同步码分多址多频点小区蜂窝网络中的越区切换方法，可以保证通讯的连续性，并有效降低蜂窝小区边缘的同频干扰水平。

为了解决上述技术问题，本发明提供了时分同步码分多址多频点小区蜂窝网络中的越区切换方法，包括以下步骤：

(a)将各小区的无线资源配置为切换预留资源和非切换预留资源两种，并使各相邻小区的切换预留资源相互正交；

(b)终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果检测到邻区接收信号信噪比优于服务小区，则通过消息上报服务小区基站；

(c)服务小区基站指示用户切换到相邻小区的切换预留资源，该相邻小区成为该终端的服务小区，原服务小区成为相邻小区，完成越区切换。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中，所述相互正交是指相邻小区的预留资源或者时隙相互错开，或者频点相互错开，或者时隙和频点均相互错开。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(a)中，相邻小区的主载波配置在不同的频点上，且将各小区的切换预留资源配置在主载波上。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：终端在服务小区的非切换预留资源上通讯时，如果该终端服务小区的通讯质量下降，将该移动终端切换到所述服务小区的切换预留资源上继续通讯。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：终端在服务小区的非切换预留资源上通讯时，如果检测到E2事件，即当前服务小区的服务时隙干扰功率高于一门限，并且该E2事件持续时间大于或等于T_E2，该E2事件将触发上报服务小区基站，该服务小区基站指令移动终端切换到服务小区的切换预留资源上继续通讯。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果该终端服务小区的通讯质量符合通讯质量要求，将该移动终端切换到所述服务小区的非切换预留资源上继续通讯。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果检测到E3事件，即当前服务小区的服务时隙干扰功率低于一门限，并且该E3事件持续时间大于或等于T_E3，该E3事件将触发上报服务小区基站，该服务小区指令用户切换到所述服务小区的非切换预留资源上继续通讯。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(b)中，终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果检测到E1事件，即相邻小区主公共控制物理信道接收信号功率强度优于当前服务小区且差值超过一迟滞偏置H_E1，并且该E1事件持续时间大于或等于T_E1，该E1事件将触发上报服务小区基站。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：终端在服务小区的非切换预留资源上通讯时，如果检测到E1事件，即相邻小区主公共控制物理信道接收信号功率强度优于当前服务小区且差值超过一迟滞偏置H_E1，并且该E1事件持续时间大于或等于T_E1，该E1事件将触发上报服务小区基站，该服务小区指令用户切换到相邻小区的非切换预留资源上继续通讯，该相邻小区成为该终端的服务小区，原服务小区成为相邻小区，完成越区切换。

综上所述，本发明方法充分利用TD-SCDMA多频点小区的特点，以及TD-SCDMA无线资源按时间片划分，同频干扰主要产生在蜂窝小区边界等特征，结合无线资源调度方法，有效降低小区边缘的同频干扰水平。从而保证了移动用户在越区切换过程中的通讯质量。

附图说明

图1是蜂窝通讯网络拓扑图；

图2是典型蜂窝通讯系统示意图；

图3是基于时分双工(TDD)的时分多址系统的通讯时隙示意图；

图4是TD-SCDMA系统10ms帧结构；

图5是TD-SCDMA系统5ms子帧结构；

图6是本发明实施例中时隙调度状态的示意图。

具体实施方式

下面以TD-SCDMA多频点小区组织的蜂窝网络为例，结合附图，对本发明方法作进一步描述。

本发明基于将蜂窝小区划分为内外区的思想，结合越区切换过程，通过无线资源(时隙、频点等)调度，使处于蜂窝小区外区(重叠覆盖区/切换区)分属于不同基站小区的用户使用相互正交的无线资源通讯，以避免同频干扰。本发明TD-SCDMA多频点小区系统通过操作维护后台为相邻小区配置了相互正交的无线资源，下文称之为切换预留资源。相互正交的含义是：相邻小区的预留资源或者时隙相互错开，或者频点相互错开，或者两者都错开。

在多频点小区系统中，切换预留资源可以统一在同一载波上，也可以分配在不同的载波上。具体预留资源的数量需要根据切换业务量需求灵活配置。由于相邻小区的主载波所在频点不同，本实施例将切换预留资源配置在主载波上，占据主载波所有业务时隙。

在多频点小区蜂窝网中，在任意小区中处于通讯状态下的用户无外乎以下两种状态：

状态1定义：移动终端使用某基站小区的非切换预留资源通讯；

状态2定义：移动终端使用某基站小区的切换预留资源通讯。

无论处于哪种状态，移动终端都可以采用周期性的方法检测当前服务小区的主载波PCCPCH接收功率Q_k和相邻小区主载波PCCPCH接收功率Q_i(i＝1，2，...，N；i≠k)，单位为dBm。相邻小区可能有一个或多个。移动终端基于主载波PCCPCH接收功率检测，采用门限方式上报检测结果。

无论出于哪种状态，移动终端可以采用周期性的方法检测服务时隙的下行链路干扰功率I_TX(dBm)，并与门限比较，采用门限方式上报检测结果。

基于以上功率检测的上报触发事件(Event)包括：

E1事件：邻区PCCPCH接收信号功率强度优于当前服务小区

公式：Q_i≥Q_k+H_E1；

其中H_E1为迟滞偏置，可以根据理论推算和仿真确定默认值，在实际应用中，可以根据网络环境优化调整。该事件判断算法为：当移动终端检测到E1事件，并且该事件持续时间大于或等于T_E1，该事件将触发上报。

E2事件：当前服务小区的服务时隙干扰功率高于某一门限

公式：I_TX≥T_ph

该事件判断算法为：当移动终端检测到E2事件，并且该事件持续时间大于或等于T_E2，该事件将触发上报。

E3事件：当前服务小区的服务时隙干扰功率低于某一门限

公式：I_TX≤T_ph-H_E3

其中H_E3为迟滞偏置，可以根据理论推算和仿真确定默认值；在实际应用中，可以根据网络环境优化调整。该事件判断算法为：当移动终端检测到E3事件，并且该事件持续时间大于或等于T_E3，该事件将触发上报。

TE1，TE2，TE3是迟滞时间，可以根据仿真确定默认值，也可以根据实际网络无线环境进行优化调整，通过BSS系统以消息形式发送个移动终端。

基站系统根据移动终端的上报结果实施资源调度，控制移动终端在两种通讯状态之间的转换。如图6所示，具体状态转换条件如下：

状态转换条件1：如果处于状态1的移动终端上报E2事件，则由服务小区状态1切换到服务小区状态2；

状态转换条件2：如果处于状态2的移动终端上报E3事件，则由服务小区状态2切换到服务小区状态1；

状态转换条件3：如果处于状态2的移动终端上报E1事件，则由服务小区的状态2切换到目标小区的状态2；

状态转换条件4：如果处于状态1的移动终端上报E1事件，则由服务小区的状态1切换到目标小区的状态1；

完成以上配置之后，下面对本发明实施例进行详细描述，在本实施例中，移动终端使用服务小区的非切换资源通讯，本实施例越区切换包括以下步骤：

步骤一，移动终端检测服务小区和相邻小区的P-CCPCH接收功率，并检测服务时隙的干扰功率；

步骤二，当移动终端检测到服务小区的服务时隙干扰功率大于门限T_ph时，移动终端通过消息上报服务小区基站；

步骤三，服务小区基站指令移动终端切换到服务小区的切换预留资源上继续通讯；

步骤四，当移动终端检测到相邻小区PCCPCH接收功率大于服务小区PCCPCH接收功率，并且差值超过某一迟滞偏置H_E1时，H_E1用于避免乒乓切换，移动终端通过消息上报服务小区基站；

步骤五，服务小区基站指令移动终端切换到相邻小区的切换预留资源，该相邻小区成为服务小区，原服务小区成为相邻小区；

步骤六，当移动终端检测到其当前的服务小区的服务时隙干扰功率小于T_ph-H_E3时，H_E3为迟滞偏置，用于避免乒乓切换，移动终端通过消息上报服务小区基站；

步骤七，该终端当前的服务小区基站指令移动终端切换到服务小区的非切换预留资源上继续通讯。

在本发明的另一实施例中，移动终端使用服务小区的非切换资源通讯，当移动终端检测到某个相邻小区PCCPCH接收功率高于服务小区的PCCPCH接收功率，并且差值超过某一迟滞偏置HE1，移动终端通过消息上报服务小区基站；服务小区基站指令移动终端切换到相邻小区的非切换预留资源上继续通讯。

某些特殊的网络环境可能会存在这种切换。比如电梯内外可能是不同小区信号覆盖，因此移动终端可能在某一瞬间检测到一个突然变大的邻区。这种情况下如果不快速完成切换，就可能导致因切换时间过长(多次切换的时间和)导致掉话。另外一种情况，当网络负载很低时，同频干扰水平很低。因此E2事件可能没有上报，直接上报E1事件。这种情况下可以从服务小区状态1直接切换到目标小区状态1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明的保护范围所涵盖。

Claims

1、时分同步码分多址多频点小区蜂窝网络中的越区切换方法，包括以下步骤：

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述相互正交是指相邻小区的预留资源或者时隙相互错开，或者频点相互错开，或者时隙和频点均相互错开。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，相邻小区的主载波配置在不同的频点上，且将各小区的切换预留资源配置在主载波上。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，终端在服务小区的非切换预留资源上通讯时，如果该终端服务小区的通讯质量下降，将该移动终端切换到所述服务小区的切换预留资源上继续通讯。

5、如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，终端在服务小区的非切换预留资源上通讯时，如果检测到E2事件，即当前服务小区的服务时隙干扰功率高于一门限，并且该E2事件持续时间大于或等于T_E2，该E2事件将触发上报服务小区基站，该服务小区基站指令移动终端切换到服务小区的切换预留资源上继续通讯。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果该终端服务小区的通讯质量符合通讯质量要求，将该移动终端切换到所述服务小区的非切换预留资源上继续通讯。

7、如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果检测到E3事件，即当前服务小区的服务时隙干扰功率低于一门限，并且该E3事件持续时间大于或等于T_E3，该E3事件将触发上报服务小区基站，该服务小区指令用户切换到所述服务小区的非切换预留资源上继续通讯。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，终端在服务小区的切换预留资源上通讯时，如果检测到E1事件，即相邻小区主公共控制物理信道接收信号功率强度优于当前服务小区且差值超过一迟滞偏置H_E1，并且该E1事件持续时间大于或等于T_E1，该E1事件将触发上报服务小区基站。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，终端在服务小区的非切换预留资源上通讯时，如果检测到E1事件，即相邻小区主公共控制物理信道接收信号功率强度优于当前服务小区且差值超过一迟滞偏置H_E1，并且该E1事件持续时间大于或等于T_E1，该E1事件将触发上报服务小区基站，该服务小区指令用户切换到相邻小区的非切换预留资源上继续通讯，该相邻小区成为该终端的服务小区，原服务小区成为相邻小区，完成越区切换。