CN101170835A - 一种移动终端扫描触发机制和切换控制机制 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动终端扫描触发机制和切换控制机制,应用于WIMAX系统,扫描触发机制为移动终端在接入完成之后,对邻区基站进行先同频,后异频的扫描,并获取邻区基站扫描结果的机制;切换控制机制为自适应切换控制时间参数调整的时间控制机制,移动终端根据邻区基站扫描结果动态调整自适应切换控制时间T,其中,自适应切换控制时间T为所述移动终端在接入完成后拒绝发起切换操作的时间。本发明能够根据移动终端实际情况选择合适的扫描方法,为未来可能切换提供更好的参考;其次,控制移动终端接入完成之后的频繁切换,保护移动终端和基站之间正常的业务传输。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域的WIMAX(Worldwide Interoperability forMicrowave Access,微波存取全球互通)系统,尤其涉及到一种移动终端扫描触发机制和切换控制机制。
背景技术
宽带无线技术作为下一代通信网中最具发展潜力的接入技术之一,正受到业界越来越多的关注,WIMAX就是其中一种。WIMAX是一种无线城域网(WMAN)技术,其协议标准是802.16或者IEEE(美国电气及电子工程师学会)802.16,能够提供面向互联网的高速无线连接。使用这种技术,用户可以在50公里以内的范围以最高可达70Mbit/s的速率进行数据通讯。
802.16标准由IEEE802 LAN/MAN Standards Committee(简称IEEELMSC(局域网/城域网标准委员会))下的宽带无线接入工作组(BWA-WG)制定,主要是完成物理层链路层标准(OSI(开放式通信系统互联参考模型)的低二层标准)。IEEE802.16d及其以前版本致力于固定宽带无线接入系统的研究,IEEE802.16e在802.16d的基础上加入了移动的特性,其中切换就是其中的一个重要性能。
导致切换原因有很多,例如:MS(Mobile Station,移动终端)移动时,(由于信号衰减、干扰等)需要切换到信号质量更好的BS(Base Station,基站);MS和另外一个BS之间通信时的QoS(Quality of Service,服务质量)参数比当前连接的QoS参数高等。主要目的是为了实现用户在移动过程中维持其业务的连续性。
其中,邻区广播和邻区基站扫描作为切换的预处理过程,显得非常重要。
BS包括服务BS、邻区BS、目标BS,其中,服务BS是与当前移动终端进行通讯的BS,邻区BS是与移动终端的服务BS物理位置相邻的BS,目标BS是即将成为移动终端的服务BS的邻区BS。
在802.16e协议中提出了两种扫描方式:移动终端“自治邻区扫描”和需要向服务BS请求一组扫描参数的扫描,即“管理消息扫描”。移动终端如果支持FBSS/MDHO(FBSS:Fast BS switching,快速基站切换;MDHO:Macro Diversity Handover,宏分集切换),则必须支持移动终端“自治邻区扫描”。
移动终端“自治邻区扫描”:移动终端不需要和服务BS进行任何管理信息交互,主动扫描邻区BS的preamble(前导)以得到邻区信道质量信息。该扫描在和服务BS的正常通信中即可完成,因此简单实用,这种机制主要用于同频邻区的扫描。通常,移动终端可以周期性地执行该扫描,扫描流程见图1所示,包含以下步骤:
步骤101,移动终端通知终端基带执行“自治邻区扫描”;
步骤102,终端基带将扫描结果通知移动终端。
需要申请扫描参数的扫描(即“管理消息扫描”):MS需要跟服务BS进行管理消息交互。移动终端发送MOB_SCN_REQ向服务BS申请一组扫描所需要的Scan duration(扫描持续时间),Scan interleaving(扫描交叉),Scan iteration(扫描重复)参数、推荐第一个扫描间隔开始的帧号(绝对帧低8位)和MS所请求扫描或者关联扫描的邻居BS列表,Scan type(扫描类型)等参数。“管理消息扫描”既可以包含同频,也可以异频,扫描流程见图2所示,包含以下步骤:
步骤201,移动终端发送MOB_SCN-REQ,向服务基站申请扫描参数;
步骤202,服务基站响应移动终端,发送MOB_SCN-RSP;
步骤203,移动终端根据MOB_SCN-RSP内容,向终端基带发送扫描指令,通知终端基带执行“管理消息扫描”;
步骤204,终端基带执行后,通知移动终端扫描结果。
现有技术提出了上述两种扫描方式,但是并没有给出移动终端如何配合使用这两种扫描方式。那么,在正常通信过程中,为了能够更好地为未来的切换做准备,提高切换成功率,移动终端以什么样的机制来合理地安排这两种扫描方式成为一个问题。同时,切换的实现,使得移动终端在移动过程中亦能够保持连续业务通讯,但是,不必要的切换或者过于频繁的切换,反而会给移动终端的业务传输造成不必要的障碍,特别是移动终端在刚初始接入/网络重入/切换接入完成之后。如何有效地控制此现象的发生也就成为另一个问题。
发明内容
本发明提供一种移动终端扫描触发机制和切换控制机制,以解决移动终端以什么样的机制来安排扫描方式的问题,同时解决不必要的切换或者过于频繁的切换问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种移动终端扫描触发机制和切换控制机制,应用于微波存取全球互通系统,所述扫描触发机制为移动终端在接入完成之后,对邻区基站进行先同频,后异频的扫描,并获取邻区基站扫描结果的机制;所述切换控制机制为自适应切换控制时间参数调整的时间控制机制,所述移动终端根据所述邻区基站扫描结果动态调整所述自适应切换控制时间T,其中,所述自适应切换控制时间T为所述移动终端在接入完成后拒绝发起切换操作的时间。
本发明所述机制,其中,所述同频扫描用移动终端“自治邻区扫描”来实现,所述异频扫描用“管理消息扫描”来实现。
本发明所述机制,其中,所述邻区基站扫描结果包括邻区基站链路质量信息。
本发明所述机制,其中,所述服务基站的链路质量信息包括载干噪比CINR、信号强度RSSI、相对时延RTD。
本发明所述机制,其中,所述自适应切换控制时间T随着服务基站链路质量的下降速度或者一定时间内的下降百分比和邻区基站链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而减小;随着服务基站链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而增加。
本发明所述机制,其中,当服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值且邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值时,所述自适应切换控制时间T会减小得更快。
本发明所述机制,其中,所述移动终端应用所述扫描触发机制和切换控制机制的切换方法包括如下步骤:
(a)所述移动终端在接入完成之后,首先开始同步记录接入完成时间,然后应用所述扫描触发机制,对邻区基站进行先同频,后异频的扫描,并获取邻区基站扫描结果;其中,所述邻区基站扫描结果包括邻区基站链路质量信息;
(b)所述移动终端根据所述邻区基站扫描结果动态调整所述自适应切换控制时间T;
(c)所述移动终端根据所述邻区基站扫描结果和所述自适应切换控制时间T进行切换判决,如果服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,同时,所述接入完成时间大于所述自适应切换控制时间T,则发起切换,切换完成后转步骤(a)。
本发明所述机制,其中,若所述移动终端发起了异频扫描,该异频扫描已经完成且未发起切换,则重新发起同频扫描。
本发明所述机制,其中,所述扫描触发机制包括如下步骤:
(1)所述移动终端在接入完成之后,若已经收到完整的邻区广播,则对邻区基站进行周期性同频扫描,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息;
(2)如果服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时同频邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则执行切换判决,切换完成后转步骤(1);若这时同频邻区基站的链路质量低于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则转步骤(3);
(3)所述移动终端停止周期性同频扫描,对邻区基站发起异频扫描,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息,若服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时异频邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则执行切换判决,切换完成后转步骤(1)。
本发明扫描机制的优点在于,能够结合切换效果,利用各自的优点,使得在存在同频切换条件时尽量不执行异频切换,不存在时,及时搜索异频邻区,较好地提前为未来可能的切换做准备,提高切换效果和成功率,避免终端掉线。
本发明设置自适应参数调整的时间控制机制,既能够有效控制移动终端在刚接入完成之后就发起切换,通过动态调整(减小或者增加),又能避免移动终端在接入完成之后,因为某种原因,和服务BS的通信链路质量确实很差时不能及时切换而掉线。总之,该机制有效地避免移动终端频繁切换,提高移动终端通信质量的同时,保证了移动终端的正常切换。
附图说明
图1为802.16协议中移动终端“自治邻区扫描”信令流程示意图;
图2为802.16协议中“管理消息扫描”信今流程示意图;
图3为本发明应用实例切换流程图;
图4为本发明应用实例扫描触发机制的处理流程图。
具体实施方式
对于扫描触发机制,本发明提出了移动终端在接入完成之后,对邻区基站进行先同频,后异频的扫描,并获取邻区基站扫描结果的机制;对于切换控制机制,本发明提出了自适应切换控制时间参数调整的时间控制机制,移动终端根据所述邻区基站扫描结果动态调整所述自适应切换控制时间T,其中,所述自适应切换控制时间T为所述移动终端在接入完成后拒绝发起切换操作的时间。
本发明实施例应用所提出的扫描触发机制和切换控制机制的切换方法,包括以下步骤:
步骤1),移动终端在接入完成之后,首先开始同步记录接入完成时间,然后应用所述扫描触发机制首先对邻区基站进行同频扫描,当服务BS链路质量低于某一门限值时,如果同频中存在链路质量较好的BS,则开始考虑同频切换,否则,发起异频扫描,将同频与异频有机结合在一块获取邻区基站的扫描结果;
所述扫描触发机制包括如下步骤:
1.1)所述移动终端在接入完成之后,若已经收到完整的邻区广播,则对邻区基站进行周期性同频扫描,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息;
1.2)如果服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时同频邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则执行切换判决,切换完成后转步骤1.1);若这时同频邻区基站的链路质量低于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则转步骤1.3);
1.3)所述移动终端停止周期性同频扫描,对邻区基站发起异频扫描,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息,若服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时异频邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则执行切换判决,切换完成后转步骤1.1)。
“管理消息扫描”适应于同频和异频邻区,考虑到终端自治扫描的简单方便,所述同频扫描用终端“自治邻区扫描”来实现,所述异频扫描可以用“管理消息扫描”来实现。
所述先同频扫描后异频扫描,是考虑到16e中,支持三种切换方式:HHO(Hard Handover,硬切换)、FBSS和MDHO,其中MDHO又称为SHO(SoftHandover,软切换)。三种切换方式的切换效果:MDHO(SHO)>FBSS>HHO,而MSHO、FBSS要求目标BS和服务BS同频。
步骤2),移动终端收到扫描结果之后,为了控制MS频繁切换,我们采用自适应参数调整的时间控制机制。即:终端在网络初始接入/网络重入/HO(切换)接入完成之后,在规定的时间内不允许发起切换,影响该时间参数值的因素有:服务BS的链路质量的下降速度或者一定时间内的下降百分比、邻区BS链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比、服务BS的链路质量是否小于门限值H_DEL、邻区BS的链路质量是否大于门限值H_ADD等。该时间参数,随着服务BS链路质量的下降速度或者一定时间内的下降百分比和邻区BS链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而减小,当服务BS的链路质量已经低于H_DEL门限且邻区BS的链路质量高于H_ADD时,该时间参数会减小得更快;其还随着服务BS链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而增加;
上述提到的门限值的含义如下:
H_DEL:属于绝对门限,是正常通信中所允许的服务BS链路质量的最小门限值;
H_ADD:也属于绝对门限,是邻区BS成为目标BS的链路质量最小门限值。
这里,服务BS的链路质量信息包括CINR(carrier-to-interference-and-noise ratio,载波及干扰与噪声比值,即“载干噪比”,在容许一定的资料位元错误率的前提下,我们一般用这个参数来计算系统可容许的使用者数目,每个人的发射功率以及每个使用者的传输率)、RSSI(receive signal strength indicator,信号强度)、RTD(relative time delay,相对时延)。
步骤3)移动终端根据所述邻区基站扫描结果和所述自适应切换控制时间T进行切换判决,如果服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,同时,所述接入完成时间大于所述自适应切换控制时间T,则发起切换,切换完成后转步骤1)。
以下结合附图和具体实施方式对本发明所述技术方案进行详细描述。
如图3所示,本发明应用实例切换流程图,一共涉及到三个部分:扫描触发部分,自适应切换控制参数T调整部分和切换判决部分,各个部分具体实施步骤如下:
步骤301,扫描触发部分:
该部分实现本发明提出的扫描触发机制,如图4所示,本发明应用实例扫描触发机制的处理流程图,包括如下步骤:
步骤401,移动终端在接入完成之后,判断是否已经收到完整的邻区广播,如是,则转步骤402,否则,等待一定时间后继续判断;
步骤402,移动终端对邻区基站进行周期性“自治邻区扫描”,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息;
步骤403,如果服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时判断同频邻区基站的链路质量是否高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,如是,则转步骤406,否则,转步骤404;
由于WIMAX中同频干扰比较严重,所以同频基站与服务基站之间一般不会距离很近,故同频邻区链路质量也不好的可能性比较大。
步骤404,移动终端停止周期性“自治邻区扫描”,对邻区基站发起“管理消息扫描”,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息;
步骤405,若服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时判断异频邻区基站的链路质量是否高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,如是,则转步骤406,否则,若所述移动终端发起了“管理消息扫描”,该“管理消息扫描”已经完成且未发起切换,转步骤402;
步骤406,移动终端执行切换判决,等切换完成后,转步骤401。
步骤302,自适应切换控制时间参数T调整部分:
移动终端得到邻区基站的扫描结果后,进入自适应切换控制时间参数T调整部分。该部分实现对接入完成之后的切换控制时间参数T的调整。
切换控制时间参数T的影响因素有:服务BS的链路质量的下降速度或者一定时间内的下降百分比、邻区BS链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比、服务BS的链路质量是否小于门限值H_DEL、邻区BS的链路质量是否大于门限值H_ADD等。T的调整遵循这样的关系:T随着服务BS链路质量的下降速度或者一定时间内的下降百分比和邻区BS链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而减小,当服务BS的链路质量已经低于H_DEL门限且邻区BS的链路质量高于H_ADD时,该时间参数会减小得更快;随着服务BS链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而增加。
这里,服务BS的链路质量以CINR为例说明具体实施过程。
设定:
接入完成之后,在时间段T内不允许发起切换;
测量时间段为T1,CINR_ServingBS为服务BS的CINR值,ΔCINR_ServingBS_Minus为服务BS在T1内CINR降低量(为正值),ΔCINR_ServingBS_Plus为服务BS在T1内CINR增加量(为正值);CINR_NbrBS为邻区BS的CINR的最大值,ΔCINR_NbrBS为CINR值最大的邻区BS在T1内CINR变化量(可正可负)。H_DEL为正常通信时服务BS的CINR的最低门限值(为正值),H_ADD为邻区BS可能成为目标BS时CINR的最低门限值(为正值)。
参数调整方法:
本发明减小时间段T的参数调整方法:
周期性测量服务BS的链路质量,按照一定的触发机制测量邻区BS的链路质量,在监测时间段T1内,
若CINR_ServingBS>H_DEL且CINR在减小,说明服务BS的CINR在最低门限值之上下降,这时不影响终端和服务BS的正常通信,但可能会影响MS和BS之间未来的通信,此时时间段T的调整公式为:
或者:
若CINR_ServingBS<=H_DEL且CINR在减小,说明服务BS的CINR在最低门限值之下不断下降,已经对终端和服务BS的正常通信存在影响,则需要考虑可能的目标邻区BS的CINR情况,故时间段T的调整公式为:
(k1,k2,k3为调整系数)
或者:
(k1′,k2′,k3′为调整系数)
调整参数可由MS根据实际情况任意设置。
本发明增加时间段T的参数调整方法:
若CINR_ServingBS>H_DEL且CINR在增加,说明服务BS的CINR在最低门限值之上增加,这时终端和服务BS的通信质量越来越好,此时时间段T的调整公式为:
或者:
若CINR_ServingBS<=H_DEL且CINR在增加,说明服务BS的CINR在最低门限之下增加,这时,服务BS的通信质量可能由于某种原因出现短暂的向下波动,目前有恢复的趋势,则T保持不变。
其中,在上述公式中,T>=0,调整系数>=0。
上述公式只是表明各个影响因素对时间段T调整的一个比例关系,基于此,提出了这样两种调整计算方法,当然,可能会存在许多其它不同的计算方法,只要维持这种各个因素和时间段T之间的一个调整比例关系,都可以作为时间段T的一个动态调整方法。
对于链路质量用RSSI或者RTD表示时,调整方法类似于CINR(RTD时关系相反)。当链路质量同时考虑CINR、RSSI、RTD这三个参数时,可以将这三个参数值根据一定的比例关系加权成一个综合参数,再根据上述时间段T的调整方法进行调整;也可以同时将三个参数糅合在T的调整公式中对T进行调整。
步骤303,切换判决部分:
移动终端根据所述邻区基站扫描结果和所述自适应切换控制时间T进行切换判决:首先,判决切换控制时间参数T的满足情况,若满足,则判决切换门限满足情况。
移动终端在接入完成后,记录接入完成时间。在该部分中,首先判断是否接入持续时间已经超过切换控制时间参数T,比较此时与接入完成之后的时间差,如果大于规定的时间间隔,则允许执行门限判决,允许发起切换,否则不允许执行门限判决,不允许发起切换;该值到时后,终端即可执行门限判决,从而发起切换。
通过该机制,配合一定的门限判决算法,能够限制终端过于频繁的切换,减少不必要切换,提高切换质量。同时,通过参数的调整,允许终端在必要的时候及时执行切换。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种移动终端扫描触发机制和切换控制机制,应用于微波存取全球互通系统,其特征在于,所述扫描触发机制为移动终端在接入完成之后,对邻区基站进行先同频,后异频的扫描,并获取邻区基站扫描结果的机制;所述切换控制机制为自适应切换控制时间参数调整的时间控制机制,所述移动终端根据所述邻区基站扫描结果动态调整所述自适应切换控制时间T,其中,所述自适应切换控制时间T为所述移动终端在接入完成后拒绝发起切换操作的时间。
2.如权利要求1所述机制,其特征在于,所述同频扫描用移动终端“自治邻区扫描”来实现,所述异频扫描用“管理消息扫描”来实现。
3.如权利要求1所述机制,其特征在于,所述邻区基站扫描结果包括邻区基站链路质量信息。
4.如权利要求3所述机制,其特征在于,所述服务基站的链路质量信息包括载干噪比CINR、信号强度RSSI、相对时延RTD。
5.如权利要求3所述机制,其特征在于,所述自适应切换控制时间T随着服务基站链路质量的下降速度或者一定时间内的下降百分比和邻区基站链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而减小;随着服务基站链路质量的上升速度或者一定时间内的上升百分比而增加。
6.如权利要求5所述机制,其特征在于,当服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值且邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值时,所述自适应切换控制时间T会减小得更快。
7.如权利要求1所述机制,其特征在于,所述移动终端应用所述扫描触发机制和切换控制机制的切换方法包括如下步骤:
(a)所述移动终端在接入完成之后,首先开始同步记录接入完成时间,然后应用所述扫描触发机制,对邻区基站进行先同频,后异频的扫描,并获取邻区基站扫描结果;其中,所述邻区基站扫描结果包括邻区基站链路质量信息;
(b)所述移动终端根据所述邻区基站扫描结果动态调整所述自适应切换控制时间T;
(c)所述移动终端根据所述邻区基站扫描结果和所述自适应切换控制时间T进行切换判决,如果服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,同时,所述接入完成时间大于所述自适应切换控制时间T,则发起切换,切换完成后转步骤(a)。
8.如权利要求7所述机制,其特征在于,若所述移动终端发起了异频扫描,该异频扫描已经完成且未发起切换,则重新发起同频扫描。
9.如权利要求7所述机制,其特征在于,所述扫描触发机制包括如下步骤:
(1)所述移动终端在接入完成之后,若已经收到完整的邻区广播,则对邻区基站进行周期性同频扫描,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息;
(2)如果服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时同频邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则执行切换判决,切换完成后转步骤(1);若这时同频邻区基站的链路质量低于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则转步骤(3);
(3)所述移动终端停止周期性同频扫描,对邻区基站发起异频扫描,根据扫描结果更新邻区基站的链路质量信息,若服务基站的链路质量已经低于正常通信中所允许的服务基站链路质量的最小门限值,且这时异频邻区基站的链路质量高于邻区基站成为目标基站的链路质量最小门限值,则执行切换判决,切换完成后转步骤(1)。
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