CN101646210B

CN101646210B - 一种基于状态信息辅助的中继系统切换测量方法

Info

Publication number: CN101646210B
Application number: CN2009101040325A
Authority: CN
Inventors: 陈前斌; 刘宇; 柴蓉; 唐伦; 任三阳
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Shenzhen Tinno Wireless Technology Co Ltd
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2029-06-08
Also published as: CN101646210A

Abstract

一种基于状态信息辅助的中继系统切换测量方法，涉及无线通信网络技术领域，公开了一种基于邻近接入站(包括BS和RS)和用户终端UE状态信息的中继系统切换测量方法，通过相邻接入站和UE运动方向之间的夹角

，以及UE与相邻接入站的相对距离l等因素来限定UE的切换测量对象，使其能够解决由于中继站的引入带来的切换测量时间长，UE能量消耗大的问题。从而减少UE需要切换测量的邻近接入站数目，缩短切换的测量时间，降低切换延时，提高UE进行切换测量的效率，有效地实现网络的快速切换。可应用于对中继系统的切换管理。

Description

一种基于状态信息辅助的中继系统切换测量方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络领域技术，尤其涉及中继系统中切换测量方法。

背景技术

未来的无线通信系统需要提供更高的数据速率和更大的系统容量，并且需要支持用户的高速移动及无缝全域覆盖。为了满足这些要求，Relay技术越来越多的受到了人们的关注。Relay技术不仅可以提高系统容量，扩大小区覆盖范围，而且具有成本低，灵活性好等优点。Relay技术是指在基站(BS)和用户终端(UE)之间引入一个或多个中继站(RS)，基站发送的信号通过中继站转发给UE。

图1为能够用于实现本发明的一个包含中继站的蜂窝移动通信系统的拓扑结构示意图。在图1中：BS是小区基站；RS是小区内的中继站；UE是用户终端。

从图1所示的中继蜂窝通信系统拓扑结构中可以看到，和传统蜂窝通信系统相比，由于Relay的引入，网络架构发生了变化。在传统蜂窝通信系统中，基站(BS)和用户设备(UE)是进行直接通信，也即为单跳网络。而引入中继站以后，基站发送的信号通过中继站转发给UE，从而就变成了两跳或多跳网络。这样，对于系统中的UE来说，可供它接入网络的接入站发生了变化，不再仅仅局限于基站，还包括小区内的中继站。也就是说，UE的接入站可以是一个基站或者中继站。因此，中继站的引入将大量增加UE的邻近接入站，见图2为中继蜂窝网络系统中基站和中继站分布的示意图，每个小区都有多个中继站(RS₁……RS₆)。在图2中，BS是小区基站，RS是小区内的中继站；UE是用户终端。这种变化将给中继系统的切换管理带来新的挑战。

测量、判决和执行是切换的3个基本过程，其中切换测量是切换最基础，最重要的依据来源。UE处于连接状态，当发现本小区的信号质量变差(低于一个门限值)，并持续一定时间T，说明UE即将进入切换准备阶段——切换测量。传统蜂窝网络中的切换测量流程如图3所示。网络侧将通过启用专用态下的测量控制消息(Measurement Control)来控制UE的切换测量。测量控制消息包含有测量类型、相邻小区列表、测量量、测量报告标准和测量报告方式等参数。UE收到测量控制消息后，将按照相应参数配置进行测量，并上报测量结果，以帮助网络侧安排切换操作。那么在中继蜂窝网络中，UE的相邻接入站增多，相应的测量控制消息中的相邻接入站表所包含的待测接入站也将增多。这将导致UE在切换测量阶段需要测量的邻近接入站的数目也随之增多，增加了切换测量的工作量，产生比较大的能量消耗和时间开销。同时，中继站的覆盖范围相对较小，对于运动速度较快的UE来说将会导致很多不必要的切换测量。

因此，需要一种适用于中继系统的有效的切换测量方法，使其能够缩短由于相邻接入站增多带来的切换测量时间，提高UE进行切换测量的效率，从而提高系统资源的利用率，减少切换延时，降低UE的能量消耗，进一步提高UE的服务质量。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供了一种基于邻近接入站和UE状态信息的中继系统切换测量方法，限定UE的切换测量对象，使得UE需要切换测量的邻近接入站数目减少，从而减少测量工作量，缩短切换的测量时间，降低切换延时，有效地实现网络的快速切换。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在基站(BS)中添加邻近接入站状态信息收集模块，收集本小区的所有RS、相邻小区的BS和相邻小区的部分RS邻近接入站的位置信息；在接入站(包括BS和RS)中添加UE状态信息收集模块，收集与此接入站相连的UE的位置信息，运动方向和运动速度；另外，在BS和非透明式RS中添加邻近接入站列表NBR_LIST筛选模块，当UE进入切换准备阶段，NBR_LIST筛选模块基于所获得的相邻接入站和UE的状态信息，筛选出适合于UE的邻近接入站，由此确定测量邻居表NBR_LIST，网络侧向UE发送测量控制信息，所述测量控制消息中包含用于指示UE的测量邻居表NBR_LIST等相关参数。UE收到测量控制消息后，解析消息的相关参数，开始对测量邻居表NBR_LIST中的邻居接入站(包括基站或中继站)进行测量，并将测量结果报告给网络侧。

其中，筛选依据是相邻接入站和UE运动方向之间的夹角

以及UE与相邻接入站的相对距离l。结合

l这两个因素，筛选出适合于UE的相邻接入站。对于不同的速度级别的UE，筛选标准是不相同的。对于中速和低速的UE来说，选择在UE运动方向上，距离较近的邻近接入站；而对于高速的UE来说，选择在UE运动方向上，距离较远的邻近接入站。在UE运动方向上指的是UE的进一步运动将减小其与BS/RS的距离。

切换测量的具体过程包括如下步骤：

a.UE当前服务站BS持续分析来自UE的周期性的当前接入站信号强度测量报告，判断UE是否应发起对邻近接入站的切换测量，是则转到b，否则停留在a阶段。

b.根据当前BS/RS获得的相邻BS和相邻RS的位置信息，结合当前接入站获得的UE的状态信息，即相邻接入站和UE运动方向之间的夹角

以及UE与相邻接入站的相对距离l，这两个因素筛选出适合于UE的邻近接入站，由此建立相邻接入站表NBR_LIST。

c.网络侧向UE发送切换测量控制消息，此切换测量控制消息包括相邻接入站表、测量量和报告方式等参数，其中，所述切换测量控制消息通过专用控制信道发送。

d.UE收到切换测量控制消息后，解析消息元素，获得相邻接入站表、测量量和报告方式等参数，对NBR_LIST中指示的相邻接入站进行测量，并将测量结果报告给网络侧。

其中BS对于本小区的所有RS的状态信息获取的具体过程如下：

b1.BS初始化一个接入站状态信息请求消息，发送给当前小区中的RS。其中，这个消息携带有RS报告状态信息的模式、报告周期和事件类型。

b2.RS收到此消息后，根据消息中的相关配置进行状态信息报告。

b3.BS根据RS反馈回来的状态信息报告对本小区内的RS的状态信息进行建立或更新。

BS对于相邻小区的BS和相邻小区的部分RS的状态信息通过基站间的交互来获得，具体过程如下：

b4.相邻小区的部分RS的确定是由相邻小区的BS来完成。一般选择两个基站之间的靠近当前小区(这里的当前小区所指的是UE所在的小区)的那部分RS。前提条件是相邻小区BS已经获得了自己小区内的RS的状态信息。

b5.相邻小区的BS将这些RS和BS的状态信息告诉给当前小区的BS，同时，当RS的状态信息发生变化时，相邻小区的BS即时通知当前小区的BS对其进行更新。

本发明对邻近接入站进行筛选，对筛选的邻近接入站进行切换测量，能够缩短由于邻近接入站增多带来的切换测量时间，提高UE进行切换测量的效率，从而提高系统资源的利用率，减少切换延时，降低UE的能量消耗，进一步提高UE的服务质量。

附图说明

图1为包含中继站的蜂窝移动通信系统的拓扑结构示意图

图2为中继蜂窝网络系统中基站和中继站分布示意图

图3为传统蜂窝网络中的切换测量流程

图4为BS收集本小区的所有RS状态信息的流程图

图5为确定相邻小区的部分RS的示意图

图6为筛选出适合于UE的测量邻居表NBR_LIST的具体流程图

图7为接入站和UE的相对距离、方向示意图

图8为UE的当前接入站为BS的切换测量流程图

图9为UE的当前接入站为透明式中继站的切换测量流程图

图10为UE的当前接入站为非透明式中继站的切换测量流程图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

中继站根据性能，分为两种运作模式：透明式中继站和非透明式中继站。透明式中继站，也叫低能力中继站，是指RS对BS发送给它的信息只是进行转发，并不发送自己的控制信息给用户。非透明式中继站，也叫高能力中继站，是指除了转发BS的信息外，RS还要发送自己的控制消息。

为了实施本发明，需要在基站(BS)中添加接入站状态信息收集模块，收集本小区所有RS、相邻小区BS和相邻小区部分RS邻近接入站的位置信息；在接入站(包括BS和RS)中添加UE状态信息收集模块，收集与此接入站相连的UE的位置信息、运动方向和运动速度；在BS中还需添加相邻接入站列表筛选模块。另外，由于透明式中继站不具有产生切换测量控制消息的能力，相应地不添加相邻接入站列表筛选模块；而非透明式中继站具有产生切换测量控制消息的能力，添加相邻接入站列表筛选模块。相邻接入站列表筛选模块筛选出符合要求的接入站，由此建立相邻接入站列表NBR_LIST。

图4为BS收集本小区的所有RS状态信息的流程图。

步骤401：BS中接入站状态信息收集模块发送状态请求消息给当前小区内的RS，其中，状态请求消息中携带有RS报告状态信息的模式、报告周期、事件类型和报告类型。

步骤402：响应于状态请求消息，RS解读状态请求消息，按照相关要求报告自己的状态信息。

步骤403：BS根据收到的报告信息，建立或更新RS的状态信息。

其中，状态请求消息的示例性结构如表1所示：

表1：状态请求消息

状态信息请求消息字段描述	字段典型长度(比特)
		Type	4
Report Mode	2
		Report Metric	4
Report period	8

Type：用于标识消息。

Report Mode：用于指示RS报告状态信息的方式，分别有三种方式：一次性报告；周期性报告；事件触发报告。

Report Metric：用于指示触发报告的准则。举例来说，包括但不限于：RS位置发生改变；RS从网络中退出。

Report Period：用于指示周期性报告的报告周期。

状态报告消息的示例性结构如表2所示：

表2：状态报告消息

状态信息请求消息字段描述	字段典型长度(比特)
		Type	4
Report Mode	2
		Status Information	实际情况

Type和Report Mode的含义与表1相同。

Status Information：用于指示RS的状态信息。

BS对于相邻小区的BS和相邻小区的部分RS的状态信息通过基站间的交互来获得。其中，相邻小区的部分RS的确定是由相邻小区的BS来完成。一般选择两个基站之间靠近当前小区(这里的当前小区所指的是UE所在的小区)的那部分RS。图5为确定相邻小区的部分RS的示意图。Serving-BS为当前服务小区BS，BS1为Serving-BS的相邻小区的BS，BS1.RS1……BS1.RS6为BS1内的RS。BS1根据Serving-BS和BS1内的各RS的相对位置关系，从BS1.RS1……BS1.RS6中选出BS1.RS1、BS1.RS2、BS1.RS6为Serving-BS的邻近接入站。另外，前提条件是相邻小区BS已经获得了自己小区内的RS的状态信息；相邻小区的BS将选出的这部分的RS和BS的状态信息告诉给当前小区的BS，同时，当这些RS的状态信息发生变化时，相邻小区的BS即时通知当前小区BS对其进行更新。

确定测量邻近表NBR_LIST

在确定测量邻近表NBR_LIST之前，筛选模块会得到一个最初的当前小区相邻接入站集合S。此集合包含了本小区的所有RS和相邻小区的BS及部分RS。通过收集的邻近接入站和UE状态信息，可对集合S中的接入站进行筛选，确定出适合与UE的NBR_LIST。筛选依据是相邻接入站和UE运动方向之间的夹角以及UE与相邻接入站的相对距离l。结合

l来筛选接入站。值得注意的是，对于不同的速度级别的UE，筛选标准是不相同的。对于中速和低速的UE来说，选择在UE运动方向上，距离较近的邻近接入站；而对于高速的UE来说，选择在UE运动方向上，距离较远的邻近接入站。在UE运动方向上指的是UE的进一步运动将减小其与BS/RS的距离。

确定UE运动方向流程如图6所示：

步骤601：获得最初的当前小区邻近接入站集合S，S＝{a_i，i＝1，...，n}；

步骤602：设定速度绝对门限值v_th，如UE的运动速度大于v_th表明UE属于高速用户，小于或等于v_th表明UE属于低速或中速用户。根据UE的速度v判断UE为高速用户、中速用户还是低速用户。如果UE的速度v大于v_th，转到步骤603(a)，否则转到步骤603(b)；

步骤603(a)：对于高速用户，根据集合S中邻近接入站a_i和UE的位置信息，对集合S进行第一次筛选。根据筛选因素l_i是否属于(L_a，L_b)，对集合进行第一次筛选，得到初始NBR_LIST。计算出UE与邻近接入站a_i的相对距离l_i，L_a为相对距离最小门限值，L_b为相对距离最大门限值。根据所得的l_i进行判断，如果l_i∈(L_a，L_b)，此a_i将纳入UE的NBR_LIST表；如果

l_{i} &NotElement; (L_{a}, L_{b}),

此a_i不纳入UE的NBR_LIST表。这样得到了UE初始邻居接入站表NBR_LIST，记为A，A＝{a_i，i＝1，...，m}，m＜n；

步骤603(b)：对于低速或中速用户，根据集合S中邻近接入站a_i和UE的位置信息，对集合S进行第一次筛选；计算出UE与邻近接入站a_i的相对距离l_i。L为相对距离门限值。根据所得的l_i，如果l_i大于L，此a_i不纳入UE的NBR_LIST表；如果l_i小于L，此a_i纳入UE的NBR_LIST表。这样得到了UE初始相邻接入站表NBR_LIST，记为A，A＝{a_i，i＝1，...，m}，m＜n；

步骤604：根据UE的运动方向对A中的a_i进行第二次的筛选。参考图7，

表示的是A中的a_i和MS运动方向之间的夹角。如果

就说明UE是靠近此a_i，将其保留于NBR_LIST。如果

就说明UE是远离此a_i，就将其从NBR_LIST中删除。经过第二次筛选后，就得到了初始的邻居接入站表A的一个子集，也就是最终的NBR_LIST。

根据UE的当前接入站类型和接入站的性能，本发明的中继切换测量方法的具体实施分为三种情况：情况一，当前接入站是BS；情况二，当前接入站是透明式RS；情况三，当前接入站是非透明式RS。

实施例一

对于当前接入站是BS的UE，NBR_LIST由BS确定，测量控制消息也由BS产生。参照图8，图8是UE的当前接入站为BS的切换测量流程图。

步骤801：BS接入站状态信息收集模块对相邻小区和本小区内的接入站状态信息进行收集和更新。

步骤802：UE当前BS持续分析来自UE的周期性的当前接入站信号强度测量报告，判断UE是否应发起对相邻接入站的切换测量，是则转到步骤803，否则停留在步骤802。

步骤803：BS的UE状态信息收集模块对UE的当前状态信息进行收集。

步骤804：BS的NBR_LIST筛选模块根据BS获得的相邻接入站和UE的状态信息，筛选出适合与UE的相邻接入站表NBR_LIST。

步骤805：BS向UE发送测量控制消息，此控制消息包括相邻接入站表、测量量和报告方式等参数；其中，所述测量控制消息通过专用控制信息发送。

步骤806：UE收到了测量控制消息后，解析消息元素并处理配置，对NBR_LIST表中指示的相邻接入站进行切换相关参数的测量。

步骤807：UE将测量结果报告给BS。

实施例二

对于当前接入站是透明式RS的UE，NBR_LIST和测量控制消息也由当前服务站BS确定，

RS起到中间转发的作用。与实施例一相比，不同在于UE的状态信息收集由RS来完成，然后告诉给当前服务站BS。参照图9，图9是UE的当前接入为透明式中继站的切换测量流程图。

步骤901：当前服务站BS的接入站状态信息收集模块对相邻小区和本小区内的接入站状态信息进行收集和更新；

步骤902：UE当前服务BS持续分析来自UE的周期性的当前接入站信号强度测量报告，判断UE是否应发起对相邻接入站的切换测量，是则转到步骤903，否则停留在步骤902；

步骤903：RS的UE状态信息收集模块对UE的当前状态信息进行收集；

步骤904：RS将收集到的UE的当前状态信息发送给当前服务站BS；

步骤905：当前服务站BS的NBR_LIST筛选模块根据BS获得的相邻BS和相邻RS的状态信息，结合RS获得的UE的状态信息，筛选出适合与UE的相邻接入站表NBR_LIST；

步骤906：BS向UE的当前接入站RS发送测量控制消息，此控制消息包括相邻接入站表、测量量和报告方式等参数，其中，所述测量控制消息通过专用控制信息发送；

步骤907：当前接入站RS转发测量控制消息给UE；

步骤908：UE收到了测量控制消息后，解析消息元素并处理配置，对NBR_LIST表中指示的相邻接入站进行切换相关参数的测量；

步骤909：UE将测量结果报告给RS；

步骤910：RS将测量结果转发给BS，用以做出切换判决。

实施例三

对于当前接入站是非透明式RS的UE，NBR_LIST和测量控制消息由RS确定，当前服务站BS起到提供辅助信息的作用。此实施例与前两个不同在于，RS分担了BS的工作，当前服务站BS起到辅助性的帮助。参照图10，图10是UE的当前接入为非透明式中继站的切换测量流程图。

步骤1001：当前服务站BS的接入站状态信息收集模块对相邻小区和本小区内的接入站状态信息进行收集和更新；

步骤1002：当前服务站BS根据获得的相邻接入站的相关信息，确定出RS的邻近接入站集；

步骤1003：当前服务站BS将RS的邻近接入站集的相关信息通过消息AS_INFO发送给RS；其中，消息AS_INFO的示例性结构如表3所示：

表3消息AS_INFO的示例性结构

状态信息请求消息字段描述	字段典型长度(比特)
		Type	4
N_AS	4
		AS Information	实际情况

其中，Type：用于标识消息，N_AS：用于说明RS邻近接入站的个数，AS Information：用于说明RS邻近接入站的具体信息。

步骤1004：UE当前服务站BS持续分析来自UE的周期性的当前接入站信号强度测量报告，判断UE是否应发起对相邻接入站的切换测量，是则转到步骤1005，否则停留在步骤1004。

步骤1005：RS的UE状态信息收集模块对UE的当前状态信息进行收集。

步骤1006：RS的NBR_LIST筛选模块根据从当前服务站BS获得的相邻BS和相邻RS的状态信息，结合RS自己获得的UE的状态信息，筛选出适合与UE的邻近接入站表NBR_LIST；

步骤1007：RS向UE的当前接入站RS发送测量控制消息，此控制消息包括邻近接入站表、测量量和报告方式等参数；其中，所述测量控制消息通过专用控制信息发送；

步骤1008：UE收到了测量控制消息后，解析消息元素并处理配置，对NBR_LIST表中指示的相邻接入站进行切换相关参数的测量；

步骤1009：UE将测量结果报告给RS；

步骤1010：RS将测量结果转发给当前服务站BS，用以做出切换判决。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。本发明能够缩短由于相邻接入站增多带来的切换测量时间，减少切换延时，降低UE的能量消耗，进一步提高UE的服务质量。可广泛应用于对中继系统的切换管理。

Claims

1.一种基于状态信息辅助的中继系统切换测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.基站BS中邻近接入站状态信息收集模块收集本小区的所有中继站RS、相邻小区的BS和相邻小区的部分RS邻近接入站的位置信息，接入站中UE状态信息收集模块收集与此接入站相连的用户终端UE的状态信息；

b.UE当前服务站BS持续分析来自UE的周期性的当前接入站信号强度测量报告，判断UE是否应发起对邻近接入站的切换测量，是则转到c，否则停留在b阶段；

c.网络侧根据相邻接入站和UE运动方向之间的夹角

UE与相邻接入站的相对距离l，UE的运动速度筛选适合于UE的相邻接入站，构成相邻接入站表NBR_LIST；

d.网络侧向UE发送包括相邻接入站表NBR_LIST、测量量和测量报告方式的测量控制消息；

e.UE收到测量控制消息后，解析消息参数并处理配置，测量NBR_LIST中指示的相邻接入站切换参数，并将测量结果报告给网络侧。

2.根据权利要求1所述的切换测量方法，其特征在于：所述UE的状态信息包括UE的位置信息，运动速度和运动方向。

3.根据权利要求1所述的切换测量方法，其特征在于：收集本小区的所有RS邻近接入站的位置信息的具体过程包括：BS初始化接入站状态信息请求消息，发送给当前小区内的RS；该RS根据请求消息中的配置要求配置RS状态信息报告，并报告BS；BS对当前小区内的RS的状态信息进行建立或更新。

4.根据权利要求1所述的切换测量方法，其特征在于：通过基站间的交互来获得相邻小区的BS和相邻小区的部分RS邻近接入站的位置信息，由相邻小区的BS选择两个基站之间靠近UE所在小区的那部分RS为部分RS。

5.根据权利要求1-4其中之一所述的切换测量方法，其特征在于：对于当前接入站是BS和透明式RS的UE，NBR_LIST和测量控制消息由当前BS确定；对于当前接入站是非透明式RS的UE，NBR_LIST和测量控制消息由RS确定。

6.根据权利要求1-4其中之一所述的切换测量方法，其特征在于：所述根据UE的运动速度筛选UE的相邻接入站的原则为，对于中速和低速的UE，选择在UE运动方向上距离较近的邻近接入站；而对于高速的UE，选择在UE运动方向上距离较远的邻近接入站。