CN101547485B

CN101547485B - 一种中继站及其在不同基站之间的切换方法

Info

Publication number: CN101547485B
Application number: CN2008100663292A
Authority: CN
Inventors: 李芙蓉
Original assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: CN101547485A

Abstract

本发明公开了一种中继站及其在不同基站之间的切换方法，所述方法为：A、基站设定优先级总级数及可执行快速切换的优先级阈值；B、中继站根据其附属用户终端和/或从属中继站的信道质量信息确定各附属用户终端和/或从属中继站的优先级以生成优先级消息；C、通信路径发生改变时，所述优先级处于切换阈值范围内的中继站及其附属用户终端和/或从属中继站直接切换到新的通信路径。本发明简化了切换程序，有效地减小了切换时延；同时，由于优先级消息实际上标识小区范围内的服务质量，因而根据优先级消息可以确定网络覆盖有缺陷的区域，有目的地放置RS来提高服务质量，减小成本。

Description

一种中继站及其在不同基站之间的切换方法

技术领域

本发明涉及带有MMR(Mobile Multi-hop Relay，移动多跳中继)的无线通信网络，尤其涉及一种RS(Relay Station，中继站)及其在不同BS(Base Station，基站)之间的切换方法。

背景技术

在下一代的宽带无线通信网络中，解决BS范围内诸如地铁站等建筑物、隧道或者地下等室内覆盖模型，以及一些临时应用模型和移动的交通工具等应用模型或者小区边缘的用户的覆盖和吞吐量等问题将面临严峻的挑战。

目前，在IEEE 802.16j、IMT-Advanced、WINNER中都提出采用RS的方式来解决上述存在覆盖缺陷的场景中用户的覆盖和吞吐量等问题。与在存在覆盖缺陷的区域中增加BS相比，这种方式降低了系统启动的复杂度，同时通过降低RS的复杂度，可以进一步降低整个系统的复杂度。

另外，在无线通信网络中加入RS时，可以通过对物理频谱的重新利用来增加整个网络的容量。

在中继网络中，RS一般通过中继链路被连接到BS或者其他的RS，RS提供固定的无线接入链路到UT(用户终端)设备，还具有在邻近接入站之间进行切换的功能。

当现有网络中添加/删除RS、新RS登录/重新登录时，RS及附属于这一RS的所有UT都会存在下述两种假定下的RS切换：

(1)目标接入站和当前服务接入站有相同的前导，即：透明中继模式。

(2)目标接入站的前导与当前服务接入站不同，即：非透明中继模式。

目前，RS在BS之间进行切换时，RS需要通过增加信令加载或者交换消息在全部的从属RS及附属UT上触发切换；同时，RS必须为全部的从属RS及附属UT完成诸如扫描、环境监听及Ranging等来获取信道质量信息，再对信道质量差的RS及UT进行切换，切换程序复杂，因而在切换时需要非常长的时延。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种RS在不同BS之间的快速切换方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种中继站在不同基站之间的切换方法，包括：

A、基站设定优先级总级数及可执行快速切换的优先级阈值；

B、中继站根据其附属用户终端和/或从属中继站的信道质量信息确定各附属用户终端和/或从属中继站的优先级以生成优先级消息；

C、通信路径发生改变时，所述优先级处于切换阈值范围内的中继站，以及所述中继站的附属用户终端和/或从属中继站直接切换到新的通信路径。

其中，所述步骤C之后还包括：

D、切换完成后，所述直接切换了的中继站进行优先级消息的更新。

其中，所述步骤D中优先级消息的更新方法为：所述附属用户终端和/或从属中继站根据各自的信道质量信息确定优先级，并通知中继站以配置优先级消息，再将该优先级消息通知目标基站。

其中，所述步骤D中优先级消息的更新方法为：目标基站通过扫描、环境监听和探道请求获取所述附属用户终端和/或从属中继站的信道质量信息，根据该信息确定优先级消息，然后将该优先级消息通知中继站。

其中，所述步骤C进一步包括：

①所述中继站向其当前所属基站发送包含优先级消息的切换请求消息；

②当前所属基站向该中继站发送包含优先级消息的切换响应消息，该消息用于指示优先级在优先级阈值范围内的中继站，以及所述中继站的附属用户终端和/或从属中继站执行快速切换；

③中继站确定需要切换的目标基站，并向当前所属基站发送包含目标基站和优先级消息的切换指示消息；

④所述中继站通过向目标基站发送包含优先级消息和切换标识信息的探道请求消息，重新接入到目标基站网络；

⑤所述目标基站为所述切换成功的中继站，以及所述中继站的附属用户终端和/或从属中继站分配网络标识。

其中，所述目标基站的确定方法为：测量邻小区列表中所有基站到达本中继站所属基站的路损信息，其中路损最小的基站即为目标基站。

一种应用于上述方法中的中继站，包括参数确定模块、切换模块；

所述参数确定模块，用于根据本中继站的附属用户终端和/或从属中继站的信道质量信息确定优先级以配置优先级消息；

所述切换模块，用于在通信路径发生改变时，控制优先级在优先级阈值范围内的本中继站，以及所述中继站的附属用户终端和/或从属中继站直接切换至目标基站的网络。

其中，所述中继站包括参数建立模块，用于在切换之后为重新配置优先级消息。

其中，所述切换模块包括切换请求发送模块、切换响应接收模块、重新接入模块、配置模块；

所述切换请求发送模块，用于向当前所属基站发送切换请求消息；

所述切换响应接收模块，用于接收当前所属基站返回的切换响应消息；

所述重新接入模块，用于发送包含目标基站信息和优先级消息的切换指示消息到当前所属基站，并向目标基站发送包含优先级消息和切换标识消息的探道请求消息以完成本中继站到目标基站网络的接入；

所述配置模块，用于接收目标基站为中继站及其附属用户终端和/或从属中继站分配的网络标识，并进行相应配置。

其中，所述参数建立模块包括参数配置模块，用于接收目标基站重新分配的优先级信息，并进行优先级消息的配置。

本发明具有以下有益效果：

本发明预先根据信道质量信息为各RS及UT设定优先级，在需要切换时，不需要再对所有RS及UT进行扫描、环境监听及探道等，而是将优先级在优先级阈值范围内的RS及UT直接切换到目标BS网络，简化了切换程序，有效地减小了切换时延；同时，由于优先级消息实际上标识小区范围内的服务质量，因而根据优先级消息可以确定网络覆盖有缺陷的区域，有目的地放置RS来提高服务质量，减小成本。

附图说明

图1是无线通信网络的结构示意图；

图2是本发明的RS的结构示意图；

图3是本发明的RS在BS间切换的方法流程图；

图4为实施例中RS在BS间切换的信令流程图。

具体实施方式

如图2所示，本发明所提出的RS包括：

参数确定模块，用于根据本RS的附属UT和/或从属RS的信道质量信息(Channel Quality Information，CQI)确定优先级消息；

切换模块，当通信路径发生改变时，控制优先级在优先级阈值范围内的本RS、附属UT和/或从属RS直接切换至目标BS的网络；

参数建立模块，用于在切换之后为重新配置优先级消息。

其中，切换模块进一步包括：

切换请求发送模块，用于向本RS的当前所属BS发送包含优先级消息的切换请求消息；

切换响应接收模块，用于接收本RS的当前所属BS返回的包含优先级消息的切换响应消息；

重新接入模块，用于发送包含目标BS和优先级消息的切换指示消息到当前所属BS，并发送包括优先级消息和切换标识消息的Ranging(探道)请求消息到目标BS，完成本RS到目标BS网络的重新接入；

配置模块，接收所述目标BS为本RS及本RS的附属UT和/或从属RS分配的网络标识，并进行相应配置。

其中，参数建立模块进一步包括：

参数配置模块，用于接收目标BS通过扫描、环境监听和Ranging为本RS的附属UT和/或从属RS重新分配的优先级消息，并进行配置。

如图3所示，上述RS在不同BS之间的快速切换方法包括以下步骤：

301、BS设定切换的优先级总级数及切换阈值并通知其从属RS。

302、RS根据其附属UT和/或从属RS的信道质量信息确定各附属UT和/或从属RS的优先级以生成优先级消息。

303、通信路径发生改变时，RS向其当前所属BS发送包含优先级消息的切换请求消息。

304、当前所属BS向RS发送包含优先级消息的切换响应消息，该消息中指示了优先级在优先级阈值范围内的RS，以及所述中继站的附属UT和/或从属RS可直接切换。

305、RS确定需要切换到的目标BS，并向当前所属BS发送包含目标BS信息和优先级消息的切换指示消息。其中，目标BS的确定方法为：测量邻小区列表中的所有BS到本小区BS的路损信息，路损最小的作为目标BS。

306、RS向目标BS发送包含优先级消息和切换标识信息的Ranging请求消息，重新接入到目标BS网络；

307、目标BS为完成切换的RS，以及所述中继站的附属UT和/或从属RS分配网络标识。

308、切换后，目标BS和RS切换之前的所属BS分别为从属RS和UT重新建立优先级消息并通知RS。该步骤中优先级消息更新的方法有两种，一种为：

m1、当前所属BS重新设置变更后的优先级消息级别和切换阈值信息；

m2、当前所属BS发送带有变更后的优先级消息的扫描、环境监听和Ranging请求；

m3、RS和全部UT发送带有变更后的优先级消息的响应消息到当前所属BS；

m4、当前所属BS使用变更后的优先级消息级别和切换阈值更新RS和全部UT的优先级消息。

另一种为：

n1、当前所属BS重新设置变更后的优先级消息级别和切换阈值信息；

n2、当前所属BS发送Ranging请求，通知所有的UT扫描、并对环境监听；

n3、所有的UT反馈Ranging响应给当前所属BS；

n4、当前所属BS完成优先级消息和切换阈值变更后的优先级设定。

上述方法中所涉及的优先级消息是与信道质量信息相关的一个参数。RS拥有众多附属UT，也可能具有从属RS。RS的附属UT以及从属RS都具备信道质量信息。以RS拥有从属RS为例，该优先级消息即依据其附属的所有UT及所有的从属RS的CQI而划分为不同的等级。例如，优先级消息的级别可被划分为n级，其中n为1，2，......，N。n是优先级数目，N为预先设置的优先级数。可设定n为1时，优先级消息所代表的CQI最好，而n为N时，优先级消息所代表的CQI最差。即，用该优先级消息可标识各设备所处环境的信道质量的情况。优先级消息可以通过扫描、环境监听和Ranging获得。如RS没有从属RS，则仅以其附属UT的CQI确定优先级消息。

下面将结合附图和具体实施例为本发明作进一步详细的描述：

如图1所示，该网络中包含一个正在服务的基站BS-s、一个目标基站BS-t、一个RS、附属于该RS的两个用户终端UT1、UT2。本实施例以RS没有从属RS为例。图1中范围101、102分别为正在服务的基站BS-s和目标基站BS-t小区所覆盖的区域，范围103为RS所覆盖的区域，范围104、105分别为用户终端UT1和UT2的工作区域。在实际的无线通信网络中，物理空间可以被多个小区所覆盖，并且小区内可以存在多个RS和多个UT，为了示意性说明，图1只给处了物理空间中只存在两个基站小区、一个RS和两个UT的情况。

在BS-s中预先设置有其所覆盖的各RS及其附属UT的优先级消息的相关信息，包括优先级总级数及可执行快速切换的优先级阈值，且BS-s通过扫描、环境监听和Ranging获得其小区内的所有RS、UT的优先级消息。

基于图1的网络结构，本实施例的RS快速切换的实现方法为(信令流程图如图4所示)：

401、为发起切换，RS在基础连接标识(Connection Identifier，CID)上发送包含优先级消息的切换请求消息PMS_UTHO-REQ到当前服务的BS-s。

由于优先级消息已经反映了当前服务BS小区所覆盖范围内的通信路径质量，因此RS发送的带有优先级消息的切换请求同时指出了信道质量。

402、当前服务的BS-s发送包含目标BS确定请求消息及优先级消息的BS切换响应消息PMS_BSHO-RSP到所述优先级消息落入阈值范围内的RS。

该切换响应消息PMS_BSHO-RSP的内容包括：MAC地址、业务流标识(Service Flow Identifier，SFID)、连接标识CID，同时也包含在backbone上RS到目标基站BS-t上的优先级消息以及切换标识消息PMS_HO_ID。

403、RS发送包含所确定的目标BS信息及优先级消息的切换指示消息PMS_HO-IND到当前服务的BS-s。

该RS根据邻小区列表中所有BS的路损测量结果确定需要切换的目标BS。

404、RS通过发送包含切换标识消息PMS_HO_ID和优先级消息的Ranging请求消息RNG-REQ到目标BS，完成RS到目标BS网络的重新接入。重新接入的过程参考IEEE802.16j中的相关过程。

405、目标基站BS-t为UT1和UT2分配新的CID，并且向RS发送Ranging响应消息RNG-RSP。该RS通过为UT的新旧CID创建映射的方式，将UT的旧CID更新为新的CID。

切换完成之后，目标基站BS-t通过扫描、环境监听和Ranging为新接入网络的该RS的全部的从属RS和UT重新分配优先级消息，并把新的优先级消息通知给RS以进行配置。

当RS带有多个从属RS时，从属RS的切换方法同上，利用信道质量标识CQI相关的优先级消息进行分级，并同样根据优先级消息的切换阈值完成快速切换。

在快速切换的过程中，优先级切换阈值将影响切换速度。这是因为，不同的优先级阈值会对应不同通信路径中的大量RS和UT。因此，合理使用切换阈值不但可以提高切换速度，还可以划分小区覆盖范围内的服务状态。例如：当使用N＝9级的优先级消息分级时，可以设置1≤n≤3时为小区内的服务热点区域，可以假定热点区域中的所有RS和UT不进行任何的切换操作，4≤n≤8时，为切换阈值设置区域，该区域中的所有RS和UT是切换热点区域，这些RS和UT将直接参与网络中的切换，n＝9时为小区内服务的严重缺陷区域，包括办公楼内的某些区域、高大建筑物所遮蔽的阴影区域、以及小区边缘等，这些区域是需要通过引入RS来解决覆盖的区域。如果小区内服务严重缺陷区域的阈值设置的数值不同时，需要通过引入RS来解决覆盖的区域内的UT的数量会显著的不同，这也最终影响到切换速度。因此，使用优先级消息分级来合理设置切换阈值来划分服务区域，对于切换是至关重要的。

另外，可以根据小区覆盖区域的大小来确定优先级消息的分级数目，当小区覆盖范围较小时，可以使用分级数目比较少的优先级消息来标识整个网络，以便于更进一步提高切换速度；当小区覆盖范围较大时，可以使用分级数目更多的优先级消息来标识整个网络，以便于进一步细化小区覆盖范围内的服务状况，当需要快速切换时，能够尽量减少切换时的RS和UT数目，提高切换速度。

本发明所引入的优先级消息，实际上标识出了全部小区覆盖范围内的服务质量，即标识出了小区内有覆盖缺陷的区域，如：办公楼内的某些区域、高大建筑物所遮蔽的阴影区域等。

因此，通过引入优先级消息，能够充分了解小区内覆盖状况，并且能够根据优先级消息指出的覆盖缺陷区域，有目的地放置RS来提高服务质量，同时减小了成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种中继站在不同基站之间的切换方法，其特征在于，包括：

A、基站设定优先级总级数及可执行快速切换的优先级阈值；

2.如权利要求1所述的中继站在不同基站之间的切换方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括：

3.如权利要求2所述的中继站在不同基站之间的切换方法，其特征在于，所述步骤D中优先级消息的更新方法为：所述附属用户终端和/或从属中继站根据各自的信道质量信息确定优先级，并通知中继站以配置优先级消息，再将该优先级消息通知目标基站。

4.如权利要求2所述的中继站在不同基站之间的切换方法，其特征在于，所述步骤D中优先级消息的更新方法为：目标基站通过扫描、环境监听和探道请求获取所述附属用户终端和/或从属中继站的信道质量信息，根据该信息确定优先级消息，然后将该优先级消息通知中继站。

5.如权利要求1或2所述的中继站在不同基站之间的切换方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

6.如权利要求5所述的中继站在不同基站之间的切换方法，其特征在于，所述目标基站的确定方法为：测量邻小区列表中所有基站到达本中继站所属基站的路损信息，其中路损最小的基站即为目标基站。

7.一种应用于如权利要求1所述方法中的中继站，其特征在于，包括参数确定模块、切换模块；

8.如权利要求7所述的中继站，其特征在于，所述中继站还包括参数建立模块，用于在切换之后为重新配置优先级消息。

9.如权利要求6或7所述的中继站，其特征在于，所述切换模块包括切换请求发送模块、切换响应接收模块、重新接入模块、配置模块；

10.如权利要求8所述的中继站，其特征在于，所述参数建立模块包括参数配置模块，用于接收目标基站重新分配的优先级信息，并进行优先级消息的配置。