CN102223606B

CN102223606B - Td-scdma集群系统组呼中实现接力切换的方法

Info

Publication number: CN102223606B
Application number: CN201110190737.0A
Authority: CN
Inventors: 唐宏; 何春燕; 陈前斌; 吴财生; 刘杰珍; 于晓
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: CN102223606A

Abstract

本发明公开了一种TD-SCDMA集群系统实现接力切换的方法，涉及集群通信系统，RNC根据用户发送的测量报告状态确定用户所处集合，为集合中的用户设置相应计时器，根据用户与当前服务基站的距离、运动速度、运动方向确定用户上传测量报告时间；RNC选择候选小区并通知UE测量候选小区的参数上报给RNC，当测量参数低于切换门限值时需要切换，根据用户是组呼听用户还是组呼说用户分配相应信道进行切换。本发明可实现在TD-SCDMA集群系统中结合智能天线进行接力切换。

Description

TD-SCDMA集群系统组呼中实现接力切换的方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及基于TD-SCDMA（时分同步码分多址接入）系统的集群通信系统中组呼接力切换的方法。

背景技术

未来集群业务将逐渐往业务宽带化和业务定制化的方向发展，丰富业务类型和提供更多的业务功能，发展PushtoX（X可以是文本、语音、图片和影像等多种形式）业务，并增加如用户优先级和灾难处理等用户定制的功能，让集群的业务更加完善。

目前已经实现商用的集群系统主要有：TETRA、iDEN、GoTa和GT800，这些都是基于第二代移动通信技术，虽然具有比较完善的集群功能和业务，但支持高速多媒体业务的能力比较弱，不能完全适应未来集群通信发展的需要，潜力较差。而且这四类产品都还存在一些问题：由于大量的技术专利掌握在国外厂家手里，TETRA和iDEN的系统和终端设备价格较高；不同厂家的TETRA产品间还未完全实现互联互通，iDEN只能由Motorola独家生产；国内自主研发的GoTa和GT800这两个系统分别基于CDMA和GSM技术。

基于TDD技术的TD-SCDMA系统，在开展PTT（即按即通）业务时，不仅具有3G的所有技术能力，更是具有其他3G所不具有的独特优势：TD-SCDMA具备的上下行不对称时隙分配能力，可根据业务量分配上下行资源，这对半双工通信的集群系统非常有用。

移动性管理是移动通信中的重要技术，实现集群系统中用户在不同覆盖范围内的切换以保证用户连续不间断的通信要求。本方法是一种用于集群组呼中的切换方法。

目前TD-SCDMA系统中的接力切换技术无法直接应用于TD-SCDMA集群系统中主要基于以下原因：在蜂窝系统里每个用户都有自己专用的控制信道用于发送上行控制信息，在集群系统中的组呼听用户没有专用控制信道，而是多个用户共享一个控制信道，用户难以及时上传测量报告，导致系统难以利用智能天线和同步技术来实现接力切换，并且TD-SCDMA集群组呼的呼叫方式与蜂窝呼叫方式有很大差异，组呼是一对多的呼叫方式，而蜂窝系统中是一对一的呼叫方式，因此有必要对接力切换在TD-SCDMA集群系统中的实现方法进行研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术在集群系统中的组呼听用户没有专用控制信道，系统难以利用智能天线和同步技术来实现接力切换的缺陷，本发明提出一种TD-SCDMA集群系统组呼中实现接力切换的方法，本发明解决上述技术问题的技术方案是在TD-SCDMA集群系统中实现组呼接力切换，具体为设计一种TD-SCDMA集群系统组呼中实现接力切换的方法，无线网络控制器RNC根据用户需要发送信息状态确定用户所处的集合，为集合中的用户设置相应计时器；根据用户与基站距离、运动速度、运动方向及计时器确定用户上传测量报告时间；RNC选择候选小区并通知UE测量候选小区的参数上报给RNC，RNC根据测量报告生成目标小区列表；按照目标小区列表顺序依次根据用户是组呼听用户还是组呼说用户分配相应信道进行切换。

所述服务小区的测量报告内容包括：导频信号水平Ec/Io、公共控制物理信道接收信号码功率PCCPCH_RSCP、UE识别码、群组识别码、小区号码。

所述确定用户所处集合的具体步骤为：不需要上传信息的用户放入集合S1，超过自己的发送周期但还没超过用户在集合S2内的最大时限t3未发送信息的用户放入集合S2，超过时限t3仍未发送信息的用户放入集合S3。

所述为集合中的用户设置相应计时器具体为，计时器1的时间t1是在集合S1中的UE上传测量报告需要等待的时间，计时器2的时间t2是触发检查集合S3中是否有用户的检测周期，计时器3的时间t3是用户在集合S2内的最大时限。

RNC选择用户移动方向与用户到各个相邻小区基站之间连线的夹角

Figure 2011101907370100002DEST_PATH_IMAGE001

<=90°的区域作为候选小区。

RNC根据测量报告生成目标小区列表具体为：RNC根据测量报告对公共控制物理信道接收信号码功率和导频信号水平进行比较并归一化加权，按照加权后的值从大到小排序生成目标小区列表。

对于组呼听用户，当目标小区有该用户所在群组下行共享信道时直接对该用户进行切换；当目标小区没有该用户所在群组下行共享信道但有信道资源时给该用户分配一对共享控制信道和一个下行共享业务信道进行切换；当目标小区没有共享信道也没有信道资源，但该目标小区不是最后一个目标小区时，用户切换到下一目标小区；当目标小区没有下行共享信道也没有信道资源时且该目标小区是最后一个目标小区时，根据用户优先级进行排队。对于组呼说用户，当目标小区有信道资源时分配一对控制信道和一个上行业务信道进行切换，回收原服务小区资源，切换结束；当目标小区没有信道资源，但该目标小区不是最后一个目标小区时，用户切换到下一目标小区；当目标小区没有信道资源且该目标小区是最后一个目标小区时，根据用户优先级进行排队。

本发明的有益效果：在集群系统中多个用户共享一个控制信道，用户难以及时上传测量报告的情况下，采用本方法可利用智能天线和同步技术实现用户接力切换。克服了在现有TD-SCDMA集群系统中很难实现UE上传测量信息到系统使系统不能结合智能天线进行接力切换的缺点，在实现接力切换过程中充分考虑切换的可靠性、成功率、切换时延和不同类型用户有不同的切换方式等，同时充分利用系统资源。

附图说明

图1 TD-SCDMA集群通信系统组呼听用户切换的实现流程图；

图2 TD-SCDMA集群通信系统组呼说用户切换的实现流程图；

图3 终端上传信息的实现流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施例和参照附图对本发明进一步详细说明。本发明提出一种TD-SCDMA集群系统组呼中实现接力切换的方法，具体步骤如下：

步骤A：移动终端UE周期性发送服务小区的测量报告（可包括：Ec/Io、PCCPCH_ RSCP、UE识别码、群组识别码、小区号码）到RNC。根据用户需要发送信息状态确定用户所处的集合，每个集合设置相应计时器，根据用户与基站距离、运动速度、运动方向由定时器确定用户上传测量报告时间。

步骤B：RNC根据测量报告判断用户是否需要切换，当Ec/Io在预定时间内持续低于门限值Ec/Io_DL_DROP或PCCPCH RSCP，在预定时间内持续低于门限值RSCP_DL_DROP时该用户需要进行切换。RSCP_DL_DROP和Ec/Io_DL_DROP是切换测量启动门限，其中，根据系统性能RSCP_DL_DROP的取值范围可在-110dBm到-70dBm之间，Ec/Io_DL_DROP一般高于-23dB，具体取值为切换成功率最大时所对应的值。

步骤C：RNC确定候选小区并通知UE测量候选小区的参数并上报给RNC。RNC通过智能天线确定用户的移动方向，选择用户移动方向与用户到各个相邻小区基站之间连线的夹角<=90°区域作为候选小区。

步骤D：RNC根据测量报告生成目标小区列表。

d1：RNC通知UE对候选小区进行测量，需要测量的有参数1（每码片能量与干扰功率密度之比即导频信号水平Ec/Io）和参数2（公共控制物理信道接收信号码功率PCCPCH RSCP）；

d2：UE发送测量报告到RNC，该测量报告参数包括：Ec/Io、PCCPCH RSCP、UE识别码、群组识别码、小区号码等；

d3：判断候选小区是否满足以下条件。

所述条件一：PCCPCH_RSCP adjacent（相邻小区的PCCPCH RSCP值）在预定时间内持续大于相邻小区检测门限 RSCP_DL_ADD，并且PCCPCH_RSCP adjacent在预定时间内持续比PCCPCH_RSCP serving （当前PCCPCH RSCP）大的值至少为RSCP切换滞后量RSCP_DL_COMP。

所述条件二：Ec/Io_adjacent（相邻小区的Ec/Io值）在预定时间内持续大于相邻小区检测门限Ec/Io _DL_ADD，并且满足：Ec/Io adjacent在预定时间内持续比Ec/Io serving（当前Ec/Io）大的值至少为Ec/Io切换滞后量Ec/Io_DL_COMP。

在同时满足条件一和条件二的情况下进入d4，否则把该候选小区从候选小区列表中删除。其中，RSCP_DL_ADD和Ec/Io _DL_ADD的取值是当系统的切换成功率最大时所对应的值，可通过仿真和实际测量得到。

d4：对满足条件的候选小区进行排序，RNC根据测量报告对公共控制物理信道接收信号码功率和导频信号水平进行比较并归一化加权，按照加权后的值从大到小排序生成目标小区列表。具体可采用如下方法，以RSCP_DL_ADD和Ec/Io _DL_ADD为归一化基准，根据公式对各小区的导频信号水平Ec/Io和公共控制物理信道接收信号码功率RSCP加权计算，再对计算结果进行从大到小排序，生成目标小区列表，其中脚标_i为小区号，

Figure 2011101907370100002DEST_PATH_IMAGE003

、

是加权值，在实际系统中其取值为该系统切换成功率最大时对应的值，可通过性能仿真和实际测量得到。所述排序准则中首先考虑满足以上条件且有听用户的小区，对这些小区优先排序以节省资源和减小时延。

步骤E：根据用户是组呼听用户还是组呼说用户分配相应信道进行切换。

具体可为：对于听用户，当目标小区有该该用户所在群组下行共享信道时直接对该用户进行切换，切换结束后如果该用户在原服务小区是最后一个所在群组的用户时，系统回收原服务小区资源；当目标小区没有该用户所在群组下行共享信道但有信道资源时给该用户分配一对共享控制信道和一个下行共享业务信道进行切换；当目标小区没有共享信道也没有信道资源，但该目标小区不是最后一个目标小区时，用户切换到下一目标小区；当目标小区没有共享信道也没有信道资源时且该目标小区是最后一个目标小区时，该用户根据用户优先级进行排队，排队的顺序是按照优先级大小进行排序。例如当UE的优先级为5时那么就排在所有优先级为5的UE队列最后和所有优先级为4的前面，以此类推，当优先级达到一定级别的紧急事件时，则不需要进行排队，可以直接抢占其他正在通话的低优先级业务的信道以保持通话；当用户排队超时时就结束切换，切换失败。对于组呼说用户，当目标小区有信道资源时分配一对控制信道和一个上行业务信道进行切换，回收原服务小区资源，切换结束；如果当前目标小区没有信道资源，但该目标小区不是最后一个目标小区时，用户切换到下一目标小区；当目标小区没有信道资源且该目标小区是最后一个目标小区时，根据用户优先级进行排队。

RNC根据用户发送测量报告的状态确定用户所处集合：S1、S2、S3，其中，不需要上传信息的用户放入集合S1，超过自己的发送周期但还没超过用户在集合S2内的最大时限t3未发送信息的用户放入集合S2，超过时限t3仍未发送信息的用户放入集合S3，将集合S3中的用户作为优先发送对象。设置三个计时器1、2、3，计时器1对应的时间是t1, 计时器2对应的时间是t2, 计时器3对应的时间是t3。其中，t1是在集合S1中的UE上传测量报告需要等待的时间，即发送周期；t2是触发检查集合S3中是否有用户的检测周期，其值大小与UE发送测量报告到RNC所需要的时间相等；t3是用户在集合S2内的最大时限。

根据用户所处集合启动相应计时器，根据计时器的时间确定当前时刻用户是否能够上传信息。

a0：当UE进入集合S1启动计时器1，当计时器1的时间到达t1时用户上传测量报告（根据UE到当前服务小区基站的距离、速度和运动方向等信息确定t1），以蜂窝小区的基站为参考中心根据距离基站的远近可将小区划分为4个部分，如分别为a:0-50m;b:50-100m;c:100-150m;d:150-200m4部分。集合S1中的用户根据其与基站的距离确定计时器1时间分别为ta、tb、tc、td。其中ta>tb>tc>td。

当UE运动速度为低速（可设为0-30km/h），中速（可设为30-80km/h），高速（可设为80－250km/h）时分别对应计时器1的时间变化量是

Figure 2011101907370100002DEST_PATH_IMAGE005

、

、

Figure 2011101907370100002DEST_PATH_IMAGE007

，其中，

<

<

。根据

（i为a、b、c、d，j为1、2、3）计算t1的值，当UE远离服务基站时取，靠近时取+。

根据计时器时间以及集合中的用户情况确定UE进入的集合以及是否发送测量报告。

a1：根据UE在集合S1中的时间以及集合S2、S3中是否有其他用户确定进入集合S2。当UE在集合S1中的时间超过t1时，如果集合S2、S3中有其他用户则UE此时不能发送信息，UE进入集合S2，UE按照其对应的计时器t1的时间从小到大的顺序排序，启动计时器2和3；

a2:当计时器2为t2时判断S3内是否有用户，当S3内没有用户时UE发送测量报告，否则判断t3是否超时；

a3:如果t3没有超时t2则重新置0进行计时，t3继续计时，如果t3超时t2则UE进入集合S3，S3中的用户按进入的先后顺序排队发送信息。

图1为TD-SCDMA集群通信系统组呼听用户切换的实现流程图。具体包括以下步骤：

100．UE周期性发送服务小区的测量报告到RNC，测量报告参数包括Ec/Io、PCCPCH RSCP、UE识别码、群组识别码、小区号码；

101．RNC判断用户是否需要切换；

102．服务小区根据智能天线获得的终端到达方向和时间提前量得到UE的位置信息并上传给RNC；

103．如果需要进行切换，RNC根据UE的位置信息确定候选小区；

104．对候选小区进行测量并进行预同步，测量报告内容与步骤100相同；

105．按排序准则进行排序生成目标小区列表；

106．依次选择目标小区进行切换；

107．判断该目标小区是否有该群组下行共享信道；如果有进入114，如果没有进入108，；

108．判断目标小区是否有资源；如果有进入109，如果没有则进入110；

109．分配一对共享控制信道和一个下行共享业务信道；

110．判断是否为最后一个目标小区，如果是进入111，如果否则进入106；

111．根据用户优先级进行排队，排队的顺序是按照优先级大小进行排序。例如当UE的优先级为5时，就排在所有优先级为5的UE队列最后和所有优先级为4的UE前面，以此类推。当优先级达到一定级别的紧急事件时，则不需要进行排队，可以直接抢占其他正在通话的低优先级业务的信道以保持正常的通话；

112．判断排队是否超时，给每个排队用户设置一个定时器，如果定时器超时进入113，否则进入111；

113．排队超时则切换结束；

114．执行切换，将通信链路由当前服务小区切换到目标小区；

115．判断切换是否成功；如果是进入116，如果否则进入119；

116．判断原小区是否还有该用户组的听用户，如果是进入117，如果否则进入118；

117．切换结束；

118．回收原小区资源，切换结束；

119．目标小区是否还有该用户组的听用户，如果是进入121，如果否则进入120；

120．回收目标小区资源，切换结束；

121．切换结束。

图2是TD-SCDMA集群通信系统组呼说用户切换的一种实现流程图。具体步骤如下：

200到206与100到106所用方法相同，207与108所用方法相同，208到211与110到113所用方法相同。

212．分配一对共享控制信道和一个上行业务信道；

213．执行切换，将通信链路由当前服务小区切换到目标小区；

214．判断切换是否成功；如果是则进入215，如果否则进入216；

215．回收原小区资源，切换结束；

216．回收目标小区资源，切换结束；

图3是终端上传信息的一种实现流程图：

300．UE进入S1集合，计时器1置0并启动定时器，此时S1集合中的UE不需要上传信息，当计时器1的时间到达t1时对应的UE上传信息，其t1值根据UE到当前服务小区基站的距离、速度和运动方向来确定，每个UE的t1不一定相同。以蜂窝小区的基站为参考中心，根据距离把小区划分为4个部分，可分别设置4个区域为a:0-50m;b:50-100m;c:100-150m;d:150-200m。集合S1中的用户根据其所在区域（与当前服务基站的距离）确定计时器1启动定时器时间分别为ta、tb、tc、td。其中ta>tb>tc>td。当UE运动速度为低速、中速、高速时分别对应的时间变化量是

、

Figure 2011101907370100002DEST_PATH_IMAGE011

、

，其中

<

<

。根据

，当UE远离基站时为

，靠近时为+，计算得到t1的值；

301．当计时器1为t1时即达到UE的发送时间，判断集合S2、S3中是否有用户，是进入302，否则进入309。其中集合S2中的用户是超过自己的发送周期但还没超过一个大小为t3时限的未发送信息用户。集合S3中的用户是在超过t3时限都还未发送信息的用户，将此集合的作为优先发送对象；

302．集合S2、S3中有用户则UE此时不能发送信息，进入集合S2，按UE各自对应的t1从小到大的顺序排序，启动计时器2和3，计时器2和3对应的时间为t2和t3；

303．当定时器2为t2时判断S3中是否有用户，有进入305，否则进入304。t2的值与UE发送测量报告到RNC的时间相等；

304．判断是否轮到自己发送，是进入309，否则进入305；

305．判断t3是否超时，是进入307，否则进入306；

306．计时器2重新置0进行计时，计时器3继续计时，当计时器2为t2时进入303；

307．UE进入集合S3，一般来说进入到S3中的用户是非常少的；

308．S3中的用户按进入的先后顺序排队发送信息；

309．UE发送信息到RNC，信息包括Ec/Io、PCCPCH RSCP、UE识别码、群组识别码、小区号码；

310．RNC返回控制信息给UE，控制信息包括UE下一周期需要等待的时间t1、终端测量指示信息等。

以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种TD-SCDMA集群系统组呼中实现接力切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：无线网络控制器RNC根据“用户需要发送信息状态”确定用户所处的集合，为集合中的用户设置相应计时器；根据用户与基站距离、运动速度、运动方向及计时器确定用户上传测量报告时间；RNC选择候选小区并通知UE测量候选小区的参数上报给RNC，RNC根据测量报告生成目标小区列表；按照目标小区列表顺序依次根据用户是组呼听用户还是组呼说用户分配相应信道进行切换，对于组呼听用户，当目标小区有该用户所在群组下行共享信道时直接对该用户进行切换；当目标小区没有该用户所在群组下行共享信道但有信道资源时给该用户分配一对共享控制信道和一个下行共享业务信道进行切换；当目标小区没有共享信道也没有信道资源，但该目标小区不是最后一个目标小区时，用户切换到下一目标小区；当目标小区没有下行共享信道也没有信道资源时且该目标小区是最后一个目标小区时，根据用户优先级进行排队，对于组呼说用户，当目标小区有信道资源时分配一对控制信道和一个上行业务信道进行切换，回收原服务小区资源，切换结束；当目标小区没有信道资源，但该目标小区不是最后一个目标小区时，用户切换到下一目标小区；当目标小区没有信道资源且该目标小区是最后一个目标小区时，根据用户优先级进行排队。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量报告内容包括：导频信号水平Ec/Io、公共控制物理信道接收信号码功率PCCPCH_RSCP、UE识别码、群组识别码、小区号码。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定用户所处集合的具体步骤为：不需要上传信息的用户放入集合S1，超过自己的发送周期但还没超过用户在集合S2内的最大时限t3未发送信息的用户放入集合S2，超过时限t3仍未发送信息的用户放入集合S3。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述为集合中的用户设置相应计时器具体为，计时器1的时间t1是在集合S1中的UE上传测量报告需要等待的时间，计时器2的时间t2是触发检查集合S3中是否有用户的检测周期，计时器3的时间t3是用户在集合S2内的最大时限。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，RNC选择用户移动方向与用户到各个相邻小区基站之间连线的夹角

<=90°的区域作为候选小区。

6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，RNC根据测量报告生成目标小区列表具体为：RNC根据测量报告对公共控制物理信道接收信号码功率和导频信号水平进行比较并归一化加权，按照加权后的值从大到小排序生成目标小区列表。