CN101982993A - 一种移动终端越区切换方法 - Google Patents

Abstract

一种移动终端越区切换方法，涉及移动通信技术领域。本发明利用移动站对基站信号强度值的测量，结合移动站的移动方向，提前对是否需要切换到该小区做出预测，只对在规定时间到达资源预留门限值的基站发起资源预留请求，从而提前进行带宽分配以及QoS协商等工作，在MS到达切换门限后可以直接使用已准备好的资源，同时如果移动站在规定时间内没有达到切换门限，则释放已预留的资源给其他用户使用。这样就可以避免传统资源预留算法中，对所有邻居基站都预留信道造成资源利用率较低的问题，另外，在规定时间内若MS没有到达切换门限，则及时删除所预留的资源给其他用户使用，从而在提高切换成功率的同时，提高系统资源利用率。

Description

一种移动终端越区切换方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及移动终端的越区切换方法。

背景技术

在无线移动网络中，严重的带宽限制已经迫使设计者将服务区域分为能够重复使用无线频谱的小区。当移动台从一个小区移动到另一个小区时，需要从一个基站切换到另一个基站。很显然切换是一个重要的移动性管理功能，它是移动通信系统的一个关键特征，特别是对支持个人通信业务的全球漫游至关重要，直接影响整个系统的性能。

切换管理就是在移动中通过控制接入点的改变来保持连通性。切换管理分三步：切换触发、路由重建、分组转发。切换触发，即根据一些状态的变化产生切换过程，如信号强度的降低、负荷过载、带宽降低或缺乏、新的更好的可用接入点等。路由重建，主要涉及资源的发现和分配，为切换分配新的资源并完成附加的路由操作。分组转发，改变后续分组的传送路径，根据QoS要求从旧连接向新连接发送数据。目前切换主要研究方向是保证通信的要求，做到快速切换、无缝换切，提高切换的性能和速度。切换触发又可以分成三个连贯的过程：测量，对目前通信的信号强度的监测以及对候选目标信号的检测；判决，根据测量的结果决定是否进行切换以及如何进行切换，选择哪个目标切换过去；执行，新链路的建立和旧链路的撤除，这一过程根据链路建立和撤除的时间顺序又可分为硬切换、半软切换(在切换实际发生之前先在新接入点建立路由缓冲的影射)、软切换等。

与本发明最接近的现有技术采用基于资源预留的切换方法实现。当一个新用户接入后，预先在服务该用户小区的周围的邻小区预留的带宽分配给该用户，同时释放其它小区内预留的资源，并在新的邻小区内为该用户下一次可能的切换预留足够的带宽资源。该方案是在全部的信道中专门留出一些信道供切换呼叫使用，初始呼叫不能使用这些信道，其余的信道可以由切换呼叫和初始呼叫共同使用，这样就提高了切换成功概率。在此方案中，保留一些信道专供切换呼叫使用必然会减少供初始呼叫使用的信道数。因此会增大初始呼叫阻塞率，减少总的承载话务量，降低了频谱利用率。

基于资源预留的切换算法，不存在请求排队算法中的切换用户排队延迟问题。该算法虽然有效地保证了快速小区切换时低的掉话率，但是这种改善是以增加本小区新用户接入请求的阻塞率为代价的。算法中，造成阻塞率增大的一个直接原因是，一个切换用户在每一个可能到访的邻近小区内均预留了所需的宽带资源，以备小区切换时使用。不论这个切换用户请求最后能否被成功地接入新小区，切换用户执行完切换后(不论成功还是失败)，邻近小区内预留的带宽资源均被释放，还原为空闲宽带资源；在此之前，所有小区内预留的带宽资源不能被其他用户使用，可供新用户请求以及切换请求使用的空闲带宽资源相对减少，因此存在着无线资源利用较低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对资源预留算法存在增大本小区新用户阻塞率，系统无线资源的利用率较低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，利用移动站初始进入新的基站覆盖范围的RSSI值，提前对是否需要切换到该小区做出预测，从而有针对性的为移动站预留资源，并提前进行带宽分配以及QoS协商等工作，同时如果移动站最终没有切换到为其预留资源的基站，通过在一段时间后释放这些资源给其他用户使用。

测量移动站MS初始进入基站BS覆盖范围的信号强度TH_NEW，设置移动台MS切换到基站BS的信号强度门限值TH_HO，MS发起资源预留的门限值TH_RES，使其满足条件TH_NEW＜TH_RES＜TH_HO；根据移动台MS到基站BS的距离，以及TH_NEW、TH_HO、TH_RES确定MS到达资源预留门限的最短距离AE、最长距离AF，当MS收到的信号强度到达资源预留门限TH_RES的时间T满足条件

MS收到的信号强度到达资源预留门限值TH_RES，MS才向新的BS发起资源预留请求，其中，MS的平均运动速度为V，确定从资源预留门限TH_RES到达切换判决门限TH_HO的最小距离为EG，最大距离为FH，当MS收到的信号强度到达切换门限TH_HO的时间T′满足条件

在发起资源预留后，MS收到的信号强度到达切换门限值TH_HO，发起切换，当

MS收到的信号强度仍未到达切换门限值TH_HO，则删除所预留的资源。

采用本发明的方法移动站最终可以切换到少数几个基站进行资源预留工作，切换到该基站后可以直接利用准备好的资源，并且能够及时释放被预留但没有被使用的资源给其他用户使用，从而在提高切换成功率的同时，提高系统资源利用率，降低本小区用户的阻塞率。

附图说明

图1本发明距离确定方法模型示意图

图2发起资源预留及发起切换判断流程图

具体实施方式

如图1所示为本发明距离确定方法模型示意图，假设B点为基站BS所在的位置，BS的信号强度以B点为中心逐渐减弱，测量移动站MS初始进/入BS覆盖范围的信号强度TH_NEW，设置MS切换到BS的信号强度门限值TH_HO(dB)，MS发起资源预留的门限值TH_RES(dB)，资源预留门限值(TH_RES)和切换门限值(TH_HO)在布网规划时根据经验值设定。且设置的门限值满足TH_NEW＜TH_RES＜TH_HO。

根据移动台到基站的距离确定MS到达资源预留门限的最小距离，可采用如下方法确定，也可用本领域惯常采用的其他方法确定，以基站BS所在的位置为圆心B，TH_NEW、TH_HO、TH_RES的值为半径作圆。如A点为MS初始进入BS覆盖范围的位置，A点位于以TH_NEW为半径的圆周上，则AB的长度为MS到基站BS的距离，直线AB与TH_HO、TH_ES所在的圆的交点分别为E和G，从A点分别向TH_RES和TH_HO所在的圆做切线，分别相交于点C和H，从E点向TH_HO所在的圆做切线，相交于点D，直线AH与TH_RES所在圆的交点为F，直线AE的值即为MS到达资源预留门限的最小距离，直线AG的值为到达切换门限的最小距离，直线AF为到达资源预留门限的最大距离，直线AH为到达切换门限的最大距离。

当移动终端MS移动初次进入邻居BS的覆盖范围时，可通过邻居BS测得其信号强度RSSI值(即TH_NEW(dB))，当信号的RSSI持续增强至TH_HO(dB)时，则发起切换，当RSSI达到TH_RES，则进行资源预留，为MS切换到新的BS预留信道，进行带宽分配以及QoS的协商等，以便MS的信号强度达到切换门限TH_HO，切换到新的BS后可以直接使用已经准备好的资源，而到达一定的时间MS的信号强度没有达到切换判决门限时，则释放之前所预留的资源。

下面根据MS的运动情况，预测是否需要为切换用户预留资源，以及所预留资源的保留时间，减少不必要的资源预留。

根据传播模型，MS从BS收到的信号功率P₀[dB]可以表示为：

P₀[dB]＝P_t[dB]+10log K-10αlog d_NEW          (2)

其中，d_NEW表示MS与BS之间的距离(即AB)，P_t[dB]为移动台发射功率，K表示天线增益，α为路径损耗因子。

由公式(2)可得，

$d_{\mathrm{NEW}}={10}^{\frac{P_t+10\log k-{\mathrm{TH}}_{\mathrm{NEW}}}{10\mathrm{\α}}}=\mathrm{AB}$

$d_{\mathrm{RES}}={10}^{\frac{P_t+10\log k-{\mathrm{TH}}_{\mathrm{RES}}}{10\mathrm{\α}}}=\mathrm{BC}=\mathrm{BF}=\mathrm{BE}$

$d_{\mathrm{HO}}={10}^{\frac{P_t+10\log k-{\mathrm{TH}}_{\mathrm{HO}}}{10\mathrm{\α}}}=\mathrm{BD}=\mathrm{BH}$

其中，d_RES＝BE表示基站与移动台的接收信号强度达到资源预留门限值位置处的距离，d_HO＝BD＝BH表示基站与移动台的接收信号强度达到切换门限值(TH_HO)位置处的距离。

由于□ABH，□FBH和□EBD都是直角三角形，可得

$s_{\mathrm{RES}}=\sqrt{d_{\mathrm{RES}}^2-d_{\mathrm{HO}}^2}=\mathrm{ED}=\mathrm{FH}$

$s_{\mathrm{NEW}}=\sqrt{d_{\mathrm{NEW}}^2-d_{\mathrm{HO}}^2}=\mathrm{AH}$

上式中，s_RES为移动台的接收信号强度由资源预留门限(TH_RES)变化到切换门限(TH_HO)时，移动台沿直线移动的最远距离ED、FH；s_NEW为移动台的接收信号强度由TH_NEW变化到切换门限(TH_HO)时，移动台沿直线移动的最远距离AH。

进一步，我们得到MS到达资源预留门限的最小距离为：AE＝AB-BE；在发生切换的前提下，MS到达资源预留门限的最大距离为：AF＝AH-FH

根据上述距离确定是否发起资源预留以及何时发起资源预留。

对于切换用户MS来说，只有在∠BAH的范围内运动才能达到切换判决门限值TH_HO。因此要在保证MS能够进入切换判决门限TH_HO的前提下进行资源预留，即MS到达预留门限的最短距离为AE，最长距离为AF。设MS的平均运动速度为V，MS收到的信号强度到达资源预留门限TH_RES的时间为T，

如图2所示，只有在

的时间内，MS收到的信号强度到达资源预留门限TH_RES，MS才向新的BS发起资源预留请求，否则，即使MS收到的信号强度到达资源预留门限TH_RES，也不发起资源预留请求。

从资源预留门限TH_RES到达切换判决门限TH_HO的最小距离为EG＝BE-BG，最大距离为FH，设MS收到的信号强度到达切换门限TH_HO的时间为T′，在发起资源预留后，只有在

的时间内，MS收到的信号强度到达切换门限TH_HO，才发起切换，当MS收到的信号强度仍未到达切换门限TH_HO，则删除所预留的资源。

本发明利用移动站对基站信号强度值的测量，结合移动站的移动方向，提前对是否需要切换到该小区做出预测，只对在规定时间到达资源预留门限值的基站发起资源预留请求，从而提前进行带宽分配以及QoS协商等工作，在MS到达切换门限后可以直接使用已准备好的资源，同时如果移动站在规定时间内没有达到切换门限，则释放已预留的资源给其他用户使用。这样就可以避免传统资源预留算法中，对所有邻居基站都预留信道造成资源利用率较低的问题，同时通过提前进行带宽分配和QoS协商提高了切换成功率，另外，在规定时间内若MS没有到达切换门限，则及时删除所预留的资源给其他用户使用，从而在提高切换成功率的同时，提高系统资源利用率。

Claims (3)

1.一种移动终端越区切换方法，其特征在于，测量移动终端MS初始进入基站BS覆盖范围的信号强度TH_NEW，设置移动台MS切换到基站BS的信号强度门限值TH_HO、MS发起资源预留的门限值TH_RES，使其满足条件TH_NEW＜TH_RES＜TH_HO；根据移动终端MS到基站BS的距离，以及TH_NEW、TH_HO、TH_RES确定MS到达资源预留门限的最短距离AE、最长距离AF，确定MS从资源预留门限值TH_RES到达切换判决门限值TH_HO的最短距离为EG，最长距离为FH；当MS收到的信号强度达到门限值TH_RES，且到达门限值的时间T满足条件

MS向新的BS发起资源预留请求；发起资源预留后，当MS收到的信号强度达到切换门限值TH_HO，且收到的时间T′满足条件

发起切换，当时间超过

MS收到的信号强度仍未达到切换门限TH_HO，则删除所预留的资源，其中，MS的平均运动速度为V。

2.根据权利要求1所述的移动终端越区切换方法，其特征在于，确定MS到达预留门限的最短距离AE、最长距离AF的条件为，保证MS能够进入切换判决门限TH_HO的前提下进行资源预留。

3.根据权利要求1所述的移动终端越区切换方法，其特征在于，所述确定最短距离AE、EG，最长距离AF、FH的方法具体为，以基站为圆心B，TH_NEW、TH_HO、TH_RES的值为半径分别作圆，A点为MS初始进入BS覆盖范围的位置，位于以TH_NEW为半径的圆周上，直线AB与TH_HO、TH_RES所在的圆的交点分别为E和G，从A点分别向TH_RES和TH_HO所在的圆做切线，分别相交于点C和H，从E点向TH_HO所在的圆做切线，相交于点D，直线AH与TH_RES所在圆的交点为F，由此确定距离AE、EG、AF、FH。

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