CN101022650B - 一种用于无线通讯系统中的切换判决方法及装置 - Google Patents

一种用于无线通讯系统中的切换判决方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于无线通讯系统中的切换判决方法及装置，其特点在于，包括：针对多种切换类型赋予对应的权值参数，根据移动终端上报的多个基站的属性，将所述多个基站划分为对应不同切换类型的基站切换集合，将各基站切换集合内的基站的信号进行对应所述权值参数的加权，通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和切换类型。本发明从通信系统切换的整体性能出发，综合了信号强度和切换效果两种因素，在实现时将切换效果因素定量为可调节的权值参数，并对信号强度的值进行加权处理，相对于单纯考虑信号强度进行切换判决的方法，更能够提高切换的可靠性。

Description

一种用于无线通讯系统中的切换判决方法及装置
技术领域
本发明涉及IEEE802.16无线通信系统，特别是涉及应用于无线通信系统中的一种切换判决方法及装置，对其他支持终端移动性的无线通信系统也同样具有一般性。
背景技术
切换技术作为移动通信系统中的一项关键技术，历来受到人们的重视并进行了大量的研究，高效切换技术的应用能大大提高系统的性能，为用户提供高质量的移动通信服务。
相对于FDMA(Frequency Division Multiple Access)和TDMA(TimeDivision Multiple Access)系统而言，CDMA(Code Division MultipleAccess)系统使用的软切换技术能够有效的提高切换的可靠性，减少切换过程中的掉话率。在CDMA系统中，切换共有软切换、更软切换和硬切换几种不同的类型，由于受客观条件的限制，各种类型的切换效果有所不同，例如CDMA系统中更软切换和软切换效果较好，对用户影响较小，而硬切换相对而言更易引起掉话。
类似的，在IEEE802.16系统中，虽然切换实现的机制不同，软切换的概念也区别于CDMA系统，但在SHO/MDHO(soft handover/macro diversityhandover)、FBSS(fast base station switching，快速基站转换)和HHO(hard handover)几种切换类型中，同样也存在切换效果好坏的问题，在系统支持的情况下，SHO/MDHO效果优于FBSS，FBSS优于HHO。
基于上述原因，支持终端移动性的无线通信系统中所面临的一个共同问题是：在决定切换的相关模块中，根据哪些客观条件，如何进行切换判决，合理的选择切换类型。这也是本发明研究的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种切换判决方法及装置，解决现有技术不能在决定切换的相关模块中，根据客观条件，进行切换判决，合理地选择切换类型的技术问题
为达到上述目的，本发明提供了一种切换判决方法，其特点在于，包括：针对多种切换类型赋予对应的权值参数，根据移动终端上报的多个基站的属性，将所述多个基站划分为对应不同切换类型的基站切换集合，将各基站切换集合内的基站的信号进行对应所述权值参数的加权，通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和切换类型。
上述的方法，其特点在于，所述权值参数为性能优化参数，在实际组网时根据网络运营情况做出调整。
上述的方法，其特点在于，所述基站的属性为载频和连接属性。
上述的方法，其特点在于，所述根据移动终端上报的多个基站的属性之后，所述将所述多个基站划分为对应不同切换类型的基站切换集合之前，该方法进一步包括：系统从移动终端上报的基站中排除异常基站。
上述的方法，其特点在于，所述通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和切换类型具体为：
步骤六，系统对各集合中的基站按加权信号强度值进行排序，并在这些集合中挑选出加权信号强度值最大的基站作为候选切换目标；
步骤七，判断所述候选切换目标是否满足锚点(Anchor)更新条件，是则转步骤八；否则转步骤九；
步骤八，所述候选切换目标作为切换后的新锚点基站，根据所述候选切换目标所属的切换集合来确定切换类型；
步骤九，若切换存在有效集，则将满足有效集条件的基站加入新的有效集，否则结束；
步骤十，结束。
上述的方法，其特点在于，所述信号强度为载波干扰比。
上述的方法，其特点在于，所述切换类型包括：快速基站转换、半软切换和硬切换。
上述的方法，其特点在于，在所述移动终端支持快速基站转换功能的条件下，所述快速基站转换对应的基站切换集合包括：基站控制实体内的同频基站和互联基站控制实体之间的同频基站；所述半软切换对应的基站切换集合包括：基站控制实体内不同频基站、互联基站控制实体间不同频基站；所述硬切换对应的基站切换集合包括：基站控制实体间不互联同频基站、基站控制实体间不互联不同频基站；
在所述移动终端不支持快速基站转换功能的条件下，所述的半软切换集合包括：基站控制实体内的同频基站和互联基站控制实体之间的同频基站；基站控制实体内不同频基站、互联基站控制实体间不同频基站；所述的硬切换集合包括：基站控制实体间不互联同频基站、基站控制实体间不互联不同频基站。
为了更好的实现本发明的目的，本发明还提供了一种切换判决装置，其特点在于，包括：互相连接的配置模块和切换判决部分，所述配置模块用于存储修改无线通信系统的物理连接和无线配置参数，并配置修改对应多种切换类型的权值参数；所述切换判决部分，用于根据移动终端上报的多个基站的属性，将所述多个基站划分为对应不同切换类型的基站切换集合，将各基站切换集合内的基站的信号进行对应所述权值参数的加权，通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和适合的切换类型。
上述的装置，其特点在于，所述切换判决部分包括顺序连接的初判模块、分类模块、加权模块、排序模块和判决模块，所述配置模块连接所述初判模块、分类模块、加权模块和判决模块；所述初判模块，负责对空口上报的各个基站和信号强度进行异常检查和保护；所述分类模块，负责对各个基站按能够进行的切换类型进行分类；所述加权模块，负责对各个基站的信号强度进行加权计算；所述排序模块，负责对各个基站按加权后的信号强度值由大到小进行排序，并挑出其中的最大者作为候选切换目标；所述判决模块，负责将候选目标的信号强度和切换门限二者相比，做出判决：满足锚点更新条件时，则确定锚点基站和切换类型；不满足锚点更新条件时，若存在有效集，则将满足有效集条件的基站加入新的有效集。
上述的装置，其特点在于，所述无线配置参数包括：载频信息，网络连接情况和邻区配置参数。
本发明的技术效果在于：
本发明从通信系统切换的整体性能出发，综合了信号强度和切换效果两种因素，在实现时将切换效果因素定量为可调节的权值参数，并对信号强度的值进行加权处理，相对于单纯考虑信号强度进行切换判决的方法，更能够提高切换的可靠性。
附图说明
图1是本发明在802.16无线通信系统中的位置示意图；
图2是本发明的系统构造以及工作原理示意图；
图3是本发明方法在一实施例中的流程图。
具体实施方式
本发明所提供的切换判决方法及装置，其核心部分如下：
区别于传统的单以信号强度为依据选择切换目标的做法，并考虑切换效果的因素，将各种切换类型赋予不同的权值参数，通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和适合的切换类型(切换类型指本次切换过程的类型)。同时，系统中的各项权值属于性能优化参数，在实际组网时可以根据网络运营情况做出调整。例如，在不希望做频繁硬切换的场所中，可以将硬切换权值调到一个较小值。当然实际中，该参数的调整都不是必须的，可以在系统中设置默认值，也可以动态修改。
本发明所提供的切换判决方法，包括如下几个步骤。A、为系统配置切换类型对应的权值参数；
B、移动终端MS(mobile station)经扫描后，上报各个BS(base station：基站)的信号强度CINR(carrier-to-interference-and-noise ratio)；
C、系统从终端上报的BS中排除异常BS，异常BS指终端误报的低于切换门限的基站；该步骤为可选步骤，在没有异常BS时，不需要排除；
D、系统对上报的各个BS按其基站属性(载频和连接属性)划分切换集合；
E、系统对各集合中的BS分别计算其加权CINR；
F、系统对各集合中的BS按其加权CINR值进行排序，并在这些集合中挑选出加权CINR值最大的某个BS作为候选切换目标；其中，排序的目的是为了更新有效集，将信号较好的基站放入在有效集中；
G、看该候选切换目标是否满足Anchor更新条件，若满足则转H；若不满足则转I；
H、该BS作为切换后新的Anchor BS，根据其所属的切换集合属性来确定切换类型；
I、若切换存在有效集，则将满足有效集(diversity set/active set)条件的BS加入新的有效集；
J、结束。
本发明还提供了基于该算法的切换判决系统，具体包括如下几个部分：
配置模块，用于存储(并可修改)无线通信系统的物理连接，无线配置参数，包括载频信息，网络连接情况和邻区配置参数；除此之外，还应该配置(并可修改)本系统中各个切换权值参数，切换判决模块在进行判决时，通过访问配置模块的数据表获得这些权值参数和一些物理连接辅助信息。
切换判决部分，具体包括初判模块(该模块为可选模块)，负责对空口上报的各个BS和CINR(carrier-to-interference-and-noise ratio，载波干扰比)进行异常检查和保护；分类模块，负责对各个BS按能够进行的切换类型进行分类；加权模块，负责计算各个BS的加权CINR值；排序模块，对各个BS按加权后的CINR值由大到小进行排序；判决模块，负责和切换门限值比较，做出判决，得出切换类型、Anchor BS和有效集；其中有效集为可选的。
图1显示了本发明在802.16无线通信系统中的示意图。该图的802.16无线通信系统包括一个BSC(Base Station Controller：基站控制实体)100、一个基站(BS)110。在该图的方案中，基站控制实体100和基站110相连接。
移动终端MS经过邻区扫描后，将扫描结果通过空口消息报告给基站110，基站110内编解码处理单元111完成相应的消息解码后向切换控制单元101转发，切换控制单元101在处理切换的过程中调用切换判决单元102的服务，完成切换判决，得到切换结果后通过切换控制单元101和编解码处理单元111发给移动终端MS。
图2显示了本发明系统的结构和工作原理。
系统启动后，配置模块206完成对系统参数的配置，并支持系统运行中的修改。在本发明系统中，需要配置的主要参数有：初判模块201所需的有效集加、去门限；分类模块202所需的物理连接和载频、邻区信息；加权模块203所需的切换权值参数信息；判决模块205所需的Anchor(锚点)更新门限。
初判模块201完成切换的初步判决功能，对MS上报各个BS进行合法性检查，排除那些异常的BS，例如请求加入有效集的BS其CINR(carrier-to-interference-and-noise ratio，载波干扰比)并没有达到门限值(门限值通过访问配置模块206获得)。
分类模块202完成划分切换集合的功能，每个集合对应于一种切换类型，本例根据IEEE802.16系统的切换类型，可以将所有上报的BS分为3个集合，各个集合属性设置如下：
集合1：FBSS集，包括BSC内同频BS和互联BSC间同频BS，并且此时要求MS支持FBSS功能；
集合2：SSHO集(semi-soft handover：半软切换，本例中定义为不需要重新分配媒体面资源的切换)，包括BSC内不同频BS，互联BSC间不同频BS，BSC内同频BS(MS不支持FBSS时)和互联BSC间同频BS(MS不支持FBSS时)；
集合3：HHO集(hard handover：硬切换)，包括BSC间不互联同频BS、BSC间不互联不同频BS。
加权模块203完成对各个集合中加权CINR值的计算。首先访问配置模块206，取得当前为各个切换集合配置的权值参数：WFBSS，WSSHO和WHHO，本例中这三个参数的关系应满足：WFBSS＞WSSHO＞WHHO，例如，WFBSS取值1，WSSHO取值0.8，WHHO取值0.6。然后针对每类集合中的BS，加权CINR的计算方法是将其原始CINR值与对应的权值参数相乘。例如，对FBSS集合中的BS，加权后的值为
CINRWeight＝CINROriginal×WFBSS，
其中，CINRWeight是FBSS集合中的某个BS的加权CINR值；CINROriginal是该BS对应的原始CINR值，WFBSS是FBSS集合相应的权值参数。
排序模块204完成对各个集合中的BS按加权CINR的值从大到小排序的功能。从每个集合中挑选出加权CINR值最大，并且满足切换要求的BS(本例中是系统工作正常并且有足够的资源可供切换的BS)，其加权CINR值分别假设为CINRW_MAX_FBSS、CINRW_MAX_SSHO和CINRW_MAX_HHO，接着再比较这三者的值，找出其中最大者，作为候选目标BS，连同排序后的各个集合一并输出给判决模块205。
判决模块205完成最后的判决功能。首先将排序模块204输出的加权CINR最大者与当前Anchor的CINR值相比，看是否超过了Anchor更新的门限(该门限通过访问配置模块206获得)，若超过则根据该BS所属集合属性来确定相应的切换类型，如该BS来自FBSS集合，那么切换类型就是FBSS；若没有超过则不进行Anchor更新，仍和当前的BS进行通信，仅仅更新有效集。
图3是关于本发明提供的系统在802.16无线通信系统中的一个具体实施例，它显示了切换判决的流程。
在本实施例中，有如下步骤：
步骤301、对系统输入的BS进行初判决，排除异常的BS；
步骤302、对输入的各个BS进行分类；
步骤303、判断系统的输入中是否含有MS推荐作为Anchor的BS，若有转304，否则转305；
步骤304、MS推荐的BS是否满足成为Anchor BS的条件，若满足转310，否则转305；
步骤305、查询配置模块获得切换权值参数，为对各个集合中的每个BS分别计算加权CINR值；
步骤306、为各集合中的BS按加权CINR的值从大到小排序，并取出其中最大者作为候选目标BS；
步骤307、步骤306输出的最大加权CINR值和当前Anchor的CINR值相减，判断是否大于Anchor更新的门限，若是转308，否则转311；
步骤308、判断候选目标BS是否出自于FBSS集合，若是转310，否则转309；
步骤309、判断候选目标BS是否出自于SSHO集合，若是转312，否则转317；
步骤310、查询配置模块，判断该候选目标BS是否和当前Anchor BS同归属于一个BSC，若是转313，否则转314；
步骤311、系统判决出结果为FBSS切换，仅做新有效集更新；
步骤312、查询配置模块，判断该候选目标BS是否和当前Anchor BS同归属于一个BSC，若是转316，否则转315；
步骤313、系统判决出结果为FBSS切换，BSC内Anchor更新；
步骤314、系统判决出结果为FBSS切换，互联BSC间Anchor更新；
步骤315、系统判决出结果为互联BSC间半软切换；
步骤316、系统判决出结果为BSC内半软切换；
步骤317、系统判决出结果为不互联BSC间硬切换；
步骤318、为FBSS类型的切换构造新的有效集，将FBSS集合中已排序的BS输出作为新有效集的结果。
综上所述，本发明从切换过程中通信系统的整体性能出发，采用了权值估计的方法，将影响切换的重要因素量化为可调节的参数，从而弥补了单纯的依靠信号强度进行切换判决的不足，提高了切换的成功率，从而保证了移动通信系统的服务质量。
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，都被本发明的专利范围所涵盖。

Claims (11)

1.一种切换判决方法，其特征在于，包括：针对多种切换类型赋予对应的权值参数，根据移动终端上报的多个基站的属性，将所述多个基站划分为对应不同切换类型的基站切换集合，将各基站切换集合内的基站的信号进行对应所述权值参数的加权，通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和切换类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权值参数为性能优化参数，在实际组网时根据网络运营情况做出调整。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基站的属性为载频和连接属性。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据移动终端上报的多个基站的属性之后，所述将所述多个基站划分为对应不同切换类型的基站切换集合之前，该方法进一步包括：系统从移动终端上报的基站中排除异常基站。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和切换类型具体为：
步骤六，系统对各集合中的基站按加权信号强度值进行排序，并在这些集合中挑选出加权信号强度值最大的基站作为候选切换目标；
步骤七，判断所述候选切换目标是否满足锚点更新条件，是则转步骤八；否则转步骤九；
步骤八，所述候选切换目标作为切换后的新锚点基站，根据所述候选切换目标所属的切换集合来确定切换类型；
步骤九，若切换存在有效集，则将满足有效集条件的基站加入新的有效集，否则结束；
步骤十，结束。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述信号强度为载波干扰比。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述切换类型包括：快速基站转换、半软切换和硬切换。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述移动终端支持快速基站转换功能的条件下，所述快速基站转换对应的基站切换集合包括：基站控制实体内的同频基站和互联基站控制实体之间的同频基站；所述半软切换对应的基站切换集合包括：基站控制实体内不同频基站、互联基站控制实体间不同频基站；所述硬切换对应的基站切换集合包括：基站控制实体间不互联同频基站、基站控制实体间不互联不同频基站；
在所述移动终端不支持快速基站转换功能的条件下，所述的半软切换集合包括：基站控制实体内的同频基站和互联基站控制实体之间的同频基站；基站控制实体内不同频基站、互联基站控制实体间不同频基站；所述的硬切换集合包括：基站控制实体间不互联同频基站、基站控制实体间不互联不同频基站。
9.一种切换判决装置，其特征在于，包括：互相连接的配置模块和切换判决部分，
所述配置模块用于存储修改无线通信系统的物理连接和无线配置参数，并配置修改对应多种切换类型的权值参数；
所述切换判决部分，用于根据移动终端上报的多个基站的属性，将所述多个基站划分为对应不同切换类型的基站切换集合，将各基站切换集合内的基站的信号进行对应所述权值参数的加权，通过比较加权后的信号强度并结合相应的切换门限后，给出最优的切换目标和适合的切换类型。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述切换判决部分包括顺序连接的初判模块、分类模块、加权模块、排序模块和判决模块，所述配置模块连接所述初判模块、分类模块、加权模块和判决模块；
所述初判模块，负责对空口上报的各个基站和信号强度进行异常检查和保护；
所述分类模块，负责对各个基站按能够进行的切换类型进行分类；
所述加权模块，负责对各个基站的信号强度进行加权计算；
所述排序模块，负责对各个基站按加权后的信号强度值由大到小进行排序，并挑出其中的最大者作为候选切换目标；
所述判决模块，负责将候选目标的信号强度和切换门限二者相比，做出判决：满足锚点更新条件时，则确定锚点基站和切换类型；不满足锚点更新条件时，若存在有效集，则将满足有效集条件的基站加入新的有效集。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述无线配置参数包括：载频信息，网络连接情况和邻区配置参数。
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