CN102281576A - 应用于高速铁路的切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于高速铁路的切换方法，该方法适用于异频切换的场景，该方法包括：当网络侧判断出高铁中所处位置靠前的前N个用户需要发生切换时，向这N个用户发送切换命令，令这N个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔，并对处于所述高铁中的其他用户发起盲切，令各个用户的切换之间保持所述预设的切换执行间隔，本发明中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。本发明还提供了另一种适用于异频切换场景的高速铁路切换方法、以及两种适用于同频切换场景的高速铁路切换方法。应用本发明能够提高高速铁路中用户的切换成功率。

Description

应用于高速铁路的切换方法

技术领域

本发明涉及高速铁路通讯系统技术，特别涉及应用于高速铁路的切换方法。

背景技术

在高速铁路通讯系统中，用户在切换时，由于处于同一列车，所以切换会密集发生，这样，切换的成功率不容易保证，因此，需要研究用户群切问题。

根据前期的测试，本申请的发明人发现以下问题：

切换到目标小区的UE使用开环功控，这时用户必然处于小区边缘而导致UE以大功率发射；高铁建议使用硬切换方式，Node B对接入的用户也使用高功率发射；执行完切换之后，通过闭环功控才能将上下行发射功率降下来。根据前期对高铁系统同频切换测试的发现，切换到目标小区几十毫秒之后功控机制才能利用闭环机制将上下行发射功率降到一个稳定的水平，并且，同在一辆测试车中通话的多个用户切换时容易掉话。高铁中同一辆车中的用户前后距离相差最多一个车长(小于200m)，只考虑用户间距离因素时对200km/h车速发起切换的时间间隔最大对应为3.6s，对350km/h车速发起切换的时间间隔最大对应为2s。车内在线用户越多，同时发起切换的概率就越高，掉话概率也就越高。用户群切问题成为高铁系统中一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了四种应用于高速铁路的切换方法，以提高高速铁路中用户的切换成功率。

本发明提供的一种应用于高速铁路的切换方法，适用于异频切换的场景，该方法包括：

当网络侧判断出高铁中所处位置靠前的前N个用户需要发生切换时，向这N个用户发送切换命令，令这N个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔，并对处于所述高铁中的其他用户发起盲切，令各个用户的切换之间保持所述预设的切换执行间隔；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

上述方法中，判断用户位置前后顺序的方式为：

对于在线的用户，NODEB定期向RNC上报UE的速度和当前的PATHID；

RNC根据UE换PATH的先后顺序推测出用户在列车中的前后位置，再利用长期加权平均的方式对所得到的前后位置进行处理，得到用户位置的前后顺序。

上述方法中，判断用户位置前后顺序的方式为：

对于在线的用户，NODEB定期向RNC上报UE的速度和当前的PATHID；

RNC根据反推的多普勒频偏推测出用户在列车中的前后位置，再利用长期加权平均的方式对所得到的前后位置进行处理，得到用户位置的前后顺序。

上述方法中，令用户的切换之间保持预设的切换执行间隔的方式为：

对发送给各个用户的切换命令中的切换执行时间进行设置，令各个用户的切换命令中的切换执行时间之间保持所述切换执行间隔。

本发明还提供了一种应用于高速铁路的切换方法，适用于异频切换的场景，该方法包括：

根据各个用户上报的测量报告进行切换判决；

对需要切换的用户发送切换命令，并令各个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

上述方法中，令各个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔的方式为：

对发送给各个用户的切换命令中的切换执行时间进行设置，令各个用户的切换命令中的切换执行时间之间保持所述切换执行间隔。

本发明还提供了一种应用于高速铁路的切换方法，适用于同频切换的场景，该方法包括：

当RNC收到第一个用户上报的测量报告时，根据所收集的用户速度和换PATH的时间顺序，计算出所处位置最靠前用户和所处位置最靠后用户的位置中心到达预设切换带的时间点；

RNC向所有用户下发切换命令，并将所有切换命令中的切换执行时间设置为所述时间点；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

本发明还提供了一种应用于高速铁路的切换方法，适用于同频切换的场景，该方法包括：

RNC在收到第(总在线用户数/2)个用户的测量报告时，对所有用户下发切换命令，并将所有切换命令中切换的执行时间设置为同一个时间点；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

上述方法中，将所述切换命令中切换的执行时间设为NOW。

由上述技术方案可见，本发明提供的适用于异频切换场景的切换方法中，充分利用高铁系统中网络侧可以判断用户的速度和运动方向、且同一辆车中用户的运动速度和方向相同这一特点，通过在干扰还没有抬升之前就将所有切换命令都下发给用户，并令不同用户的切换之间保持预设的切换执行间隔，从而避免大量用户同时发起切换，并解决了切换完成的UE和未切换的UE之间干扰互抬、及导致功率互抬情况下所导致的切换命令和切换完成命令无法传输的问题，使得所有UE都能成功接收到切换命令并依次执行，进而解开了源小区和目标小区中功率互抬的死循环，进而提高了高铁系统中用户的切换成功率。

本发明提供的适用于同频切换场景的切换方法中，通过对所有用户在同一时间点发起切换，并在干扰还没有抬升之前就将所有切换命令都下发给用户，从而解决了切换完成的UE和未切换的UE之间干扰互抬、及导致功率互抬情况下所导致的切换命令和切换完成命令无法传输的问题，使得所有UE都能成功接收到切换命令并依次执行，进而解开了源小区和目标小区中功率互抬的死循环，提高了高速铁路中用户的切换成功率。

附图说明

图1为本发明实施例一中应用于高速铁路的切换方法的流程示意图。

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，对本发明作进一步详细说明。

高速铁路通讯系统采用了分布式天线系统的组网方式，多个天线通道会合并成一个小区，小区中各个天线的覆盖成链状排列，这样一来，单个小区的覆盖范围就可以很大，例如达到10公里以上。这样的组网方式下，集合利用多普勒频偏推算用户移动速度的算法，就为较准确地推测用户的位置和移动路线提供了可能性。

本发明的主要思想是：高铁系统中，网络侧可以判断用户的速度和运动方向，且同一辆车中用户的运动速度和方向相同，网络侧利用上述特点在干扰还没有抬升之前就将所有切换命令都下发给用户，并针对不同的切换场景控制各个用户实际发生切换的时间，从而提高高铁系统中用户的切换成功率。

具体而言：对于异频切换的场景，本发明通过令不同用户的切换之间保持预设的切换执行间隔(换言之，令各个切换保持预设的时间间隔执行，下同)，从而避免大量用户同时发起切换，进而提高高铁系统中用户的切换成功率；而对于同频切换的场景，令所有用户同时发生切换，从而保证所有用户都能成功地接收到切换命令，并成功切换到目标小区。

以下举三个实施例对本发明进行详细说明：

实施例一：

本实施例适用于异频切换的场景，即：源小区和目标小区为异频小区。

本实施例中，当网络侧判断出一列高铁中所处位置靠前的前N个用户需要发生切换时，向这N个用户发送切换命令，令这N个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔，同时决定对随后的其他用户发起盲切，即：向这些盲切用户发起切换命令，并令盲切用户之间也保持预设的切换执行间隔。当然，第一个盲切用户与所述N个用户中的最后一个用户之间也需要保持切换执行间隔。这里，网络侧可以根据用户上报的频偏或者转换到新路径(PATH)的先后顺序来推测用户所处位置的前后顺序，盲切的顺序以此为基础，盲切用户的切换也要保持规定的时间间隔执行。图1为本发明实施例一中应用于高速铁路的切换方法的流程示意图。

本实施例中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

本实施例中，可以通过设置切换命令中的切换执行时间(ACTIVATIONTIME)，来保证各个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔。

本实施例中，对随后的用户发起盲切的优点在于：在保证各个用户的切换之间都存在时间间隔的同时，使所有用户的总切换时间最小；否则，如果都根据UE上报的测量报告再决定是否对相应的UE进行切换，则会由于各个UE上报测量报告的时间间隔不可控，导致全车总切换时间变长，导致用户掉话的发生。

本实施例中，发起盲切就意味着不等收到用户的测量报告就作出切换决定。

实施例二：

本实施例适用于异频切换的场景，即：源小区和目标小区为异频小区。

本实施例对现有高铁系统中发起切换的决策机制不进行优化(即：按照现有技术根据各个UE上报的测量报告决定是否对相应的UE进行切换)，仅强制保证所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出，并且，各个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔，切换执行间隔未到，则切换执行延后。

本实施例中，由于各个UE上报测量报告的时间间隔不可控，所以全车总切换时间要大于实施例一。

实施例三：

本实施例适用于同频切换的场景，即：源小区和目标小区为同频小区。

为了使群体同频切换过程中，源小区和目标小区切换前后用户形成干扰互抬的时间最短，本实施例中令所有用户在同一时间进行切换。具体实现方式可以有以下几种：

例如：当RNC收到第一个用户上报的测量报告时，根据所收集的用户速度和换PATH的时间顺序，计算出所处位置最靠前用户和所处位置最靠后用户的位置中心到达预设切换带的时间点Tho，然后向所有用户下发切换命令，并将所有切换命令中的ACTIVATION TIME设置为Tho，且所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

另外，也可以这样处理：RNC知道本列车中共有多少用户在线，RNC收到前几个用户的测量报告时不发送切换命令，而在收到第(总在线用户数/2)个用户的测量报告时，对所有用户下发切换命令，并将所有切换命令中切换的执行时间设置为同一个时间点，且所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。可选的配置之一是将ACTIVATION TIME设为NOW，即：立即执行。

需要指出的是：实施例一和二中提到的切换执行间隔以UE执行物理层切换动作的“ACTIVATION TIME”来计算，给各UE的物理信道重配置(PHYCHANNEL RECONFIGRATION)消息可以提前发送，不强制有顺序和时间间隔要求。

切换执行间隔可以根据实际应用的需要进行设置。例如：假设高铁场景直达径能量占比很高，功控收敛的效果相对城区TU50场景要好，这个结果会影响切换间隔的设置。又例如：高铁系统中要使用硬切换(因为邻小区频偏无法完全消除，采用接力切换干扰大)，在设置切换执行间隔时，需要将硬切换要求的上行同步(sync UL)过程所需要的时间考虑进去。

对于在线用户较多的情况，需要考虑令每个用户的切换之间均保持切换执行间隔所导致的总切换时间变长的问题。以速度为360km/h、车长为200m的列车为例，如果采用现有技术，无论列车中有多少用户，都会在2s内发起切换(这里只简单考虑用户间距因素，手机测量准确度差异等其他因素先都不予考虑)。采用本发明所提供的方法，假设切换执行间隔设为200ms，那么，2s内最多可以处理10个用户的切换。目前高铁RNC内小区间切换带一般设置为单向350m，对应的时间为3.5s，也就是说，UE测出更好的新小区到切换完成所能容忍的时间门限是3.5s，而在一般网络中，1～2秒能完成切换，故此，本方案在时间上还是有足够余量的。

下面论证本发明技术方案的优点、及具体实时过程中的一些细节问题：

UE的上下行发射在闭环状态下离基站越远功率会抬得越高，越靠近切换带，工作在源小区中的UE离源小区基站越远，这些用户的发射功率也越高。用户较多时，干扰水平也会抬得较高。

如果是异频切换，切换完成的UE和未切换的UE之间是异频的，相互间的干扰抬升可以忍受；如果是同频切换，切换到目标小区的UE在切换开始的开环阶段上下行都会以大功率发射，从而容易形成切换完成的UE和未切换的UE之间干扰互抬，并导致功率互抬的情况，最后会导致信令面也无法维持，切换命令和切换完成命令无法传输。因此，有些UE始终接收不到切换命令，源小区和目标小区中邻近用户之间的功率互抬局面始终无法解决，并最终导致掉话。

因此，无论是同频切换还是异频切换，采用本发明所提供的方法在干扰还没有抬升之前就将所有切换命令都下发给用户对克服上述问题是有好处的。进一步讲，所有UE都能成功接收到切换命令并依次执行，源小区和目标小区中功率互抬的死循环也可以解开。需要指出的是：本发明要求在干扰还没有抬升之前就将所有切换命令都下发给用户，但是并不要求所有切换命令都同时下发给所有用户。

此外，高铁应用场景中不会出现高速用户在切换边界来回运动的情况，所以发起盲切比其他的场景有天然的健壮性。如前所述的实施例一中，当网络侧判定需要发起有序的群切时，应该尽快地将网络侧资源准备好，尽早地将切换命令下发给所有用户，在给每个UE的切换命令中设置顺序的切换执行时间“ACTIVATION TIME”，使用户真正的切换执行顺序和切换执行间隔按照网络侧的安排进行。“ACTIVATION TIME”在协议中的定义是(0～255)的整数，单位是10ms，理论上网络侧在同一时间下发多条切换命令，而UE实际的切换执行间隔最远为2.56s，完全能满足高铁群切的要求。

本发明提供的上述方法在当前的实际运用中可能存在一个问题：T3G等UE厂商的手机为了提高切换速度，当UE收到的“ACTIVATION TIME”指示的帧号小于当前系统帧号时会立即发起切换，这种处理方式与相关协议的规定是冲突的，但在网的用户我们无法控制，所以实施例一所述盲切方案碰到这种UE时在性能上将会打折扣。但这仅仅是由于UE厂商不按照协议规范制作UE而导致的一种特殊情况，不影响本发明技术方案对其他符合协议规范的UE的有效性。

在判定用户顺序时可以采取以下方法：

首先，对于在线的用户，NODEB定期向RNC上报UE的速度和当前的PATH ID。然后，RNC可以根据UE换PATH的先后顺序推测出用户在列车中的前后位置，再用长期加权平均的方式进行处理，这样处理得出的结果比较准确。或者，RNC也可以根据反推的多普勒频偏推测出用户在列车中的前后位置(Node B上报的UE速度经过了加权平均，最大加权长度为256子帧，对应时长为1.28s，对应的运动距离为128m)，再用长期加权平均的方式进行处理，这样处理得出的结果也比较准确。

本发明技术方案对接入、动态信道配置控制(DCCC：Dynamic ChannelConfig Control)及负载控制的相关要求：尽量使用户工作在同一个载波(例如首选主载波)；当一个载波装不下所有用户时，多出来的用户要尽量集中在同一个载波。高铁系统中，邻站的频点配置相同，但主载波是交替配置的，若将所有用户都集中在主载波上，切换将发生在主载波之间，则都是异频切换，性能将比较好。对于多个载波都有用户的情况，切换时选目标载波时要尽量选择与源载波异频的载波，从而使异频切换尽可能多，以保证性能。

由于高铁采用多PATH合并的小区覆盖方式，一般两个抱杆间的间距为800m左右，为了保证本发明技术方案有足够的时间在合理的切换带内完成所有用户的切换，需要比一般的系统更早地获得UE的测量报告。可以采用的方法之一是：利用小区测量控制中目标小区的小区个性偏移(Cell individualoffset)的设置，使UE的测量报告尽早上报到网络侧。目标小区的小区个性偏移这个参数是网络侧通过系统广播和测量控制消息发送给UE的，其取值由网络侧配置决定。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于高速铁路的切换方法，其特征在于，该方法适用于异频切换的场景，该方法包括：

当网络侧判断出高铁中所处位置靠前的前N个用户需要发生切换时，向这N个用户发送切换命令，令这N个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔，并对处于所述高铁中的其他用户发起盲切，令各个用户的切换之间保持所述预设的切换执行间隔；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断用户位置前后顺序的方式为：

对于在线的用户，NODEB定期向RNC上报UE的速度和当前的PATH ID；

RNC根据UE换PATH的先后顺序推测出用户在列车中的前后位置，再利用长期加权平均的方式对所得到的前后位置进行处理，得到用户位置的前后顺序。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断用户位置前后顺序的方式为：

对于在线的用户，NODEB定期向RNC上报UE的速度和当前的PATH ID；

RNC根据反推的多普勒频偏推测出用户在列车中的前后位置，再利用长期加权平均的方式对所得到的前后位置进行处理，得到用户位置的前后顺序。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，令用户的切换之间保持预设的切换执行间隔的方式为：

对发送给各个用户的切换命令中的切换执行时间进行设置，令各个用户的切换命令中的切换执行时间之间保持所述切换执行间隔。

5.一种应用于高速铁路的切换方法，其特征在于，该方法适用于异频切换的场景，该方法包括：

根据各个用户上报的测量报告进行切换判决；

对需要切换的用户发送切换命令，并令各个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，令各个用户的切换之间保持预设的切换执行间隔的方式为：

对发送给各个用户的切换命令中的切换执行时间进行设置，令各个用户的切换命令中的切换执行时间之间保持所述切换执行间隔。

7.一种应用于高速铁路的切换方法，其特征在于，该方法适用于同频切换的场景，该方法包括：

当RNC收到第一个用户上报的测量报告时，根据所收集的用户速度和换PATH的时间顺序，计算出所处位置最靠前用户和所处位置最靠后用户的位置中心到达预设切换带的时间点；

RNC向所有用户下发切换命令，并将所有切换命令中的切换执行时间设置为所述时间点；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

8.一种应用于高速铁路的切换方法，其特征在于，该方法适用于同频切换的场景，该方法包括：

RNC在收到第(总在线用户数/2)个用户的测量报告时，对所有用户下发切换命令，并将所有切换命令中切换的执行时间设置为同一个时间点；

其中，所有切换命令均在干扰尚未抬升之前发出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

将所述切换命令中切换的执行时间设为NOW。

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