CN102291790B - 一种移动通信系统切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通信系统切换控制方法，本方法应用TD-SCDMA系统的架构特点，RNC间可以通过lur接口或CN交互信息，如资源的状态信息、负载信息、干扰信息等，RNC实时地维护一份邻区信息列表。RNC根据UE上报的测量结果以及本RNC所维护的邻区信息列表，依据一定的准则和算法，选择最优的目标小区，以避免切换到可用资源不够、干扰过大或通信链路质量差的目标小区，从而达到减少切换时延，提高切换成功率、降低切换掉话率的目的。

Description

一种移动通信系统切换控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络领域，主要是涉及移动通信系统切换控制的一种改进方法。

背景技术

时分-同步码分多址（TD-SCDMA）是1998年中国向国际电联(ITU)提交的第3代移动通信系统3G无线传输方案，它是一种全新的移动通信系统，采用TDD模式，并同时采用了同步CDMA、智能天线、软件无线电、接力切换和动态信道分配等一系列高新技术。相对于WCDMA和CDMA2000，TD-SCDMA具有不需要成对频带、频谱利用率高、灵活性强、适合对称与非对称数据业务、系统设备成本低等明显优点。

切换技术是蜂窝移动通信的一个研究热点，是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一，优秀的切换算法能够为有切换呼叫请求的用户在两个相邻基站间提供更加高效和可靠的切换服务，从而提高系统通信质量和系统容量。目前主要集中在基于网络层和基于无线资源管理两方面。如何实现快速的无缝切换，是第三代移动通信系统以及未来全IP移动通信系统的研究热点之一。

TD-SCDMA系统中的切换是为保证移动用户通信的连续性或者基于网络负载和操作维护等原因，将用户从当前的通信链路转移到其它小区的过程，为了保证移动台终端通信的连续性或基于网络负载和操作维护等原因，将移动台终端从当前的通信链路转移到其他小区的过程，移动台终端的服务不被中断而采用的技术，做到尽可能的减少网络的负荷，同时减少对系统中的其他移动台终端的干扰，使移动台终端在使用网络中得到最优化的通信链路与相应的基站建立连接。

在第三代移动通信系统中，存在着多类具有不同QoS要求的业务。由于无线通信系统的资源非常有限，如果用户发生切换时没有足够的资源，或者系统不允许用户接入，则会引起用户掉话。因此，一个好的切换算法应该考虑到不同业务的特性，进行区别处理，给切换呼叫一定的优先级来降低切换的失败率。目前切换算法的研究主要有以下几类：

（1）传统的切换算法：当从临近基站接收的信号强度大于从服务基站接收的信号强度时，移动台终端就会向基站控制器发起切换测量请求，如果基站控制器发出切换的指令，系统将对该切换请求做出处理，当目标基站处于话路繁忙期，网络拥塞，则这个切换呼叫会强制中断而导致掉话。

（2）预留信道算法：也称作保护信道机制。在传统的切换算法的基础上，为了降低切换呼叫的失败率，提出了预留信道算法。每个基站都预留出固定数量的信道，专门用于切换呼叫。

（3）子速率算法：当有切换呼叫到达，而基站中没有可用的信道时，就将一个占用的全速率信道暂时地分成两个原来速率一半的子信道，一个信道用于正在进行的呼叫，另一个用于切换呼叫。

（4）优先级算法：利用导频强度、移动速度等属性，作为调整因子来优化队列中移动台终端切换的优先级。根据切换业务的优先级排序，优先级高的，则优先得到可用信道。这样，资源分配是简捷地按照队列优先级别进行，不再考虑其他因素。

（5）排队算法：排队优先机制（Queuing priority scheme），当所有信道均被占用时，排队实现方式可以是允许切换排队等待并阻塞新呼叫、允许所有请求均按某种方式排队等待。其中，FIFO（先进先出）优先级的排队切换算法是切换请求在进入目标基站的时候，首先进入到一个排队队列缓冲区；基于测量的导频强度的排队切换算法中，切换请求是根据切换呼叫的接收导频信号强度来进行排队。以上两种算法都忽视了移动台终端的其他变化因素，如移动速度、移动方向、用户属性等。

（6）新呼等待的资源预留算法：在给定的信道资源中，和资源预留一样，给出一部分资源预留给切换用户，其余的资源新呼叫用户和切换用户可以共享使用。同时设置一个缓存区域，接受新呼叫用户的排队。当共享信道资源空闲时，可以有两种方式接入下一个资源。一个是新呼排队用户优先，一个是切换用户优先。

（7）自适应门限算法：根据移动台移动速度的不同自动改变切换门限，从而提高切换成功率。

如图1所示，为TD-SCDMA系统的无线接入网的结构示意图。无线接入网由无线网络系统（RNS）组成。一个RNS包括一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个Node B。Node B通过Iub接口和RNC相连。RNC负责UE的切换控制，提供支持不同Node B间宏分集信息流的组合/分裂等功能。RNS之间的RNC通过Iur接口相连。Iur接口可以通过RNC之间的物理连接直接相连，也可以通过任何合适的传输网络相连。

无线资源管理（RRM-Radio Resource Management）是无线网络控制器（RNC）的重要组成部分，涉及许多关键技术，所采用的策略及算法会对系统性能产生重要影响。主要包括：接入控制，动态信道分配，功率控制，切换控制，负载控制等。这些资源管理机制将在通信的不同阶段在不同的物理实体中触发：移动终端(UE)，基站(Node B)和无线网络控制器(RNC），各种RRM算法实现的实体如图2所示。随着无线通信网络的发展和演进，切换技术成为无线资源管理中的一个热点问题。

切换时呼叫期间处理的最为关键的过程，它用于保证无线资源在相同小区内变换（小区内变换），或者在两个小区间变换（小区间切换），或者在同一RNC内或不同RNC之间变换时的连续性。切换需要快速和准确，目标小区的选择需要保证最佳。切换成功率在服务质量中被认为是一个敏感的指标，这关系到对用户提供的服务质量（QoS）。在呼叫的连通率和呼叫的掉话率（呼叫在通话过程中被中断）两项QoS指标中，掉话率明显地比呼叫拒绝更受到用户的关注。

硬切换技术是目前最基本、最为简单的切换技术。在TD-SCDMA系统中,其硬切换机制参考了现有的GSM系统的切换机制,即移动台辅助切换方式，主要指导思想是切换的测量和处理等功能分散到各个移动设备中,即由移动台来测量本基站和周围基站的信号强度,把测量结果报告给RNC进行分析和处理,从而做出有关切换的决策，如图3所示。

在TD-SCDMA系统中,硬切换基本算法触发切换请求的依据是相对于切换储备的信号功率：只有当相邻小区n的平均接收功率值大于当前服务小区的平均功率值和切换冗余值之和，并且当前UE接受到的激活集小区信号强度低于给定门限，才发起切换：

RXLEV _DL/UL(n)>RXLEV_DL/UL+hoMarginLev(n)/Time(n)                                             

公式中RXLEV_DL/UL(n)为UE接受到的候选集中基站信号强度的测量值，RXLEV_DL/UL是UE接收到的当前服务基站的信号强度的测量值。hoMarginLev(n)/Time(n)分别代表电平和时间的切换冗余值。上面的算法称为基于信号强度的传统切换控制判决算法。

在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：

在传统的切换算法中，P-CCPCH信道质量被作为衡量UE和基站的距离远近和收发信号质量好坏的主要标准，而没有考虑目标基站的其他信息，如负载信息、干扰信息等，而目标小区过载或干扰过大往往是导致切换接入失败的原因，而系统的这些信息（负载信息、干扰信息等）可通过TD-SCDMA系统中的可选接口Iur接口或核心网进行交互。所以有必要引入对小区的负载信息等的测量（例如测量负载信息、干扰信息等）来提高切换算法的精确度，减小因原有算法的不足带来的不必要的切换失败。 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种移动通信系统切换控制方法，避免将负载过重、干扰过大或通信链路质量差的小区作为切换目标小区，提高切换成功率，具体技术方案如下。

一种移动通信系统切换控制方法，包括步骤：

a: 宏蜂窝网络初始化时，在每一个RNC（Radio Network Controller,无线网络控制器）中生成并周期性或非周期性地维护一个邻区信息列表；所述邻区信息列表包括邻区的频点、扰码、PCCPCH（Primary Common Control Physical Channel，主公共控制物理信道）发射功率和小区状态信息；

b: 在步骤a中或者有新Node B（Base Station,基站）入网后，RNC间相互交互各自所管辖的各个逻辑小区初始配置的PCCPCH发射功率                                                

，RNC从接收到的交互信息中获得维护邻区信息列表的信息，更新邻区信息列表中对应邻区的PCCPCH发射功率信息； 

c: 每一个RNC周期性或非周期性地检测所管辖的Node B的各个逻辑小区状态信息，并与邻区RNC进行状态信息交互，再根据交互结果更新邻区信息列表中对应邻区的状态信息；

d: 当RNC收到UE（User Equipment，用户设备）上报的事件型测量报告，触发切换判决流程后，该RNC根据UE上报的PCCPCH RSCP（Received Signal Code Power，接收信号码功率）值构造该UE切换目标小区列表；

e: 触发切换判决流程的RNC根据邻区信息列表中邻区RNC的PCCPCH发射功率

及UE上报的邻区PCCPCH RSCP值

，计算各个邻区相对于UE的PCCPCH信道路损：

，根据邻区PCCPCH信道路损

更新邻区信息列表；

f: RNC根据更新后的邻区信息列表优化切换目标小区列表，并对该优化后的切换目标小区列表中的小区发起切换流程。

上述的一种移动通信系统切换控制方法，所述步骤a中邻区信息列表中的邻区包括：本RNC所管辖的Node B的所有逻辑小区以及相邻RNC所管辖的所有逻辑小区。

上述的一种移动通信系统切换控制方法，步骤c中，Node B的各个逻辑小区状态信息通过Iub接口上传给所属的RNC，相邻RNC间直接通过Iur接口或CN(Core Network,核心网)进行交互。

上述的一种移动通信系统切换控制方法，步骤a中邻区信息列表的小区状态信息类别包括：邻区资源状态信息、邻区干扰状态信息和邻区链路质量状态信息。

上述的一种移动通信系统切换控制方法中，所述的邻区资源状态信息包括：表征小区负荷级别的信息、表征上行码资源利用率的信息和表征下行码资源利用率的信息。

上述的一种移动通信系统切换控制方法中，所述的邻区干扰状态信息包括：表征上行干扰信号码功率的信息、表征基本公共控制物理信道载干比（PCCPCH C/I）的信息、表征专用物理信道接收信号码功率（DPCH RSCP）的信息和表征宽带接收总功率（RTWP）是否异常抬升的信息。

上述的一种移动通信系统切换控制方法中，所述的邻区链路质量状态信息包括：表征各个邻区相对于UE的PCCPCH信道路损的信息、表征小区下行功率负载（TxCP）的信息、表征业务传输信道的质量指标误块率（BLER）的信息。

上述的一种移动通信系统切换控制方法，所述的步骤f中RNC根据所维护的邻区信息列表，通过以下两种优化方式之一，对切换目标小区列表进行优化：

f1: 在基站初始化或自配置时，固定地将一个或几个状态信息作为切换目标小区列表优化的因素，依据设定的准则对切换目标小区列表进行优化; 所述状态信息为邻区资源状态信息、邻区干扰状态信息和邻区链路质量状态信息；

f2: 通过实时的对系统的负载、干扰状态进行检测，对优化切换目标小区列表的状态信息进行动态调整，依据设定的准则对切换目标小区列表进行优化；所述状态信息为邻区资源状态信息、邻区干扰状态信息和邻区链路质量状态信息。

上述的一种移动通信系统切换控制方法，方式f1中所述设定的准则为：将移动通信系统固定选定地一个或几个状态信息以及UE上报的各个邻区的PCCPCH RSCP值分别进行加权联合计算，根据计算的结果对各个目标小区进行排序，生成新的切换目标小区列表。

上述的一种移动通信系统切换控制方法，方式f2中所述设定的准则为：根据系统实时选定的状态信息以及UE上报的各个邻区的PCCPCH RSCP值分别进行加权联合计算，根据计算的结果对各个目标小区进行排序，生成新的切换目标小区列表。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本方法应用TD-SCDMA系统的架构特点，RNC间可以通过lur接口或CN交互信息，如资源的状态信息、负载信息、干扰协调信息等，RNC实时地维护一份邻区信息列表。RNC根据UE上报的测量结果以及本RNC所维护的邻区信息列表，依据一定的准则和算法，选择最优的目标小区，以避免切换到可用资源不够、干扰过大或通信链路质量差的小区，从而达到减少切换时延，提高切换成功率、降低切换掉话率的目的。

附图说明

图1：表示TD-SCDMA系统架构示意图；

图2：表示各种RRM算法实现的实体示意图；

图3: 表示传统蜂窝网络中切换测量控制流程示意图；

图4：本发明移动通信系统切换控制方法的流程示意图；

图5：本发明实施例RNC间通过Iur接口交互信息示意图；

图6：本发明实施例RNC间通过核心网交互信息示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一个说明。

本发明实施例提供一种移动通信系统切换控制方法，能够避免切换到可用资源不够、干扰过大或通信链路质量差的目标小区，从而达到减少切换时延，提高切换成功率、降低切换掉话率的目的。

图4是本发明实施例切换控制方法的流程示意图，具体包括步骤：

步骤1、宏蜂窝网络初始化后，在每一个RNC中生成并周期性地维护一个邻区信息列表。所述邻区信息列表包括但不局限于邻区的频点、扰码、PCCPCH发射功率、小区状态信息。

步骤2、每一个RNC与相邻RNC节点交互所属的各个逻辑小区初始配置的PCCPCH发射功率，从接收到的交互信息中获得维护邻区信息列表的信息，更新邻区信息列表中对应邻区的PCCPCH发射功率信息；邻区RNC节点间可通过Iur接口或核心网交互PCCPCH发射功率，图5是RNC间直接通过Iur接口交互状态信息的示意图，源RNC通过Iur接口向邻RNC发送状态信息请求消息，邻RNC收到该请求消息后，构造状态信息报告，并通过Iur接口向源RNC发送该状态信息报告，源RNC根据状态信息报告更新邻区信息列表中对应邻区的状态信息。图6是RNC间通过核心网交互状态信息的示意图。源RNC与邻RNC之间的信息交互通过核心网进行转发，源RNC向核心网发送状态信息请求消息，核心网向邻RNC转发该消息，邻RNC收到该请求消息后，构造状态信息报告，通过核心网向源RNC发送该状态信息报告，源RNC根据状态信息报告更新邻区信息列表中对应邻区的状态信息。

步骤3、RNC周期性检测小区状态信息，并与邻区RNC交互状态信息，并根据交互结果更新邻区信息列表中对应邻区的状态信息；

该步骤具体为：

RNC实时维护的邻区信息列表中的邻区包括：本RNC所管辖的Node B的所有逻辑小区，以及相邻RNC所管辖的各个逻辑小区。宏蜂窝系统中的任一Node B需将它所有逻辑小区的信息上报给它所属的RNC，Node B需要定时或不定时地进行信息上报，Node B在每次发送信息时，可将信息封装在一帧中传输，也可以封装在多帧中传输。相邻RNC之间需要交互维护邻区列表的信息，相邻RNC间维护邻区列表的信息可以直接通过Iur接口或核心网进行交互。

各RNC维护的邻区信息列表，包括邻区如下信息类别：邻区的资源状态信息、邻区的干扰状态信息和链路质量状态信息。

邻区资源状态信息可包括：表征小区负荷级别的信息、表征上行码资源利用率的信息、表征下行码资源利用率的信息。

邻区干扰状态信息可包括：表征上行干扰信号码功率平均值的信息、表征基本公共控制物理信道载干比（PCCPCH C/I）的信息、表征专用物理信道接收信号码功率（DPCH RSCP）的信息。表征宽带接收总功率（RTWP）是否异常抬升的信息。

邻区链路质量状态信息可包括：表征各个邻区相对于UE的PCCPCH信道路损是否超过阀值的信息、表征小区下行功率负载（TxCP）的信息、表征业务传输信道的质量指标误块率（BLER）的信息。

步骤3中小区的状态信息可以是上述小区状态信息的任意组合，这些状态信息都能关系着小区是否能够成为切换目标小区，实际操作时，可以根据需求选择性地检测这些状态信息。 

本实施例以小区的状态信息为小区的负荷状态、干扰状态、RTWP、或三者的任意组合进行说明，实际操作时，可以根据需求选择性地检测这三种状态。

以上行\下行码资源利用率、上行干扰信号码功率，RTWP为例说明状态信息的检测方法： 

RNC分别计算上下行链路的的码资源占用率，并通过判决门限判断该小区的状态，用“1”表示拥塞状态，“0”表示正常状态；RNC计算所属的各个逻辑小区每一上行时隙所有子帧的干扰信号码功率平均值

，并设置相应的门限值将上行干扰分为三种状态：正常（00），拥塞（01），过载（11）。通过判决门限判断各个时隙所处的干扰状态，并分别通过计数器进行累计（计算三种状态所占的时隙数），再用相应的计数门限对该小区的总的干扰状态进行判决。用00、01、11标识该小区的干扰状态；RNC之间交互RTWP信息可采用周期交互和事件触发交互相结合的方式： RNC测量上行时隙的RTWP值，并统计RTWP值超过门限(即异常状态)的时隙数，当异常状态时隙数超过门限值时，则判断RTWP为异常（用“1”表示），否则为正常状态（用“0”表示）。

步骤4、从步骤3中经过计算统计后的信息，本RNC向相邻RNC节点交互这些信息。RNC在每次发送信息时，若有多种信息需要发送，则将这多种信息封装在同一帧中传输；若只有一种信息需要发送，则单独发送该信息。

步骤5、从步骤4中得到相邻RNC节点信息，各RNC更新邻区信息列表；

步骤6、当RNC收到UE上报的事件型测量报告，触发切换判决流程后，该RNC根据UE上报的各个邻区PCCPCH RSCP值构造该UE切换目标小区列表；

步骤7、对步骤2中各个邻区的PCCPCH发射功率

，及UE测量上报的各邻区PCCPCH RSCP值

，计算各个邻区相对于UE的PCCPCH信道路损：

，根据邻区PCCPCH信道路损

更新邻区信息列表； 

步骤8、在服务RNC中，根据维护的邻区信息列表，对步骤6中的切换目标小区列表进行优化，将上/行码资源利用率过高、上行干扰信号码功率过大、上行链路路损过大，RTWP异常的邻区从切换目标小区中剔除（具体的剔除规则可以根据要求设定），生成新的切换目标小区列表。

该步骤具体为：

RNC对切换目标小区列表中的每个小区，在自身实时维护的邻区信息列表中进行遍历，若发现在邻区信息列表维护的邻区各项状态信息中，只要有一项状态信息恶劣，则将该小区从切换目标小区中剔除，如上行码资源利用率超过门限，为拥塞状态，在信息列表中信息位为“1”，则从切换目标小区列表中剔除该小区。其他依此类推。

步骤9、对步骤8中优化后的切换目标小区中的第一个小区（最优小区）发起切换流程。

Claims (4)

1.一种移动通信系统切换控制方法，包括步骤：

a: 宏蜂窝网络初始化时，在每一个RNC中生成并周期性或非周期性地维护一个邻区信息列表；所述邻区信息列表包括邻区的频点、扰码、PCCPCH发射功率和小区状态信息；所述邻区信息列表的小区状态信息类别包括：邻区资源状态信息、邻区干扰状态信息和邻区链路质量状态信息；所述的邻区资源状态信息包括：表征小区负荷级别的信息、表征上行码资源利用率的信息和表征下行码资源利用率的信息；所述的邻区干扰状态信息包括：表征上行干扰信号码功率的信息、表征基本公共控制物理信道载干比的信息、表征专用物理信道接收信号码功率的信息和表征宽带接收总功率是否异常抬升的信息；所述的邻区链路质量状态信息包括：表征各个邻区相对于UE的PCCPCH信道路损的信息、表征小区下行功率负载的信息、表征业务传输信道的质量指标误块率的信息；

b: 在步骤a中或者有新的Node B入网后，RNC间相互交互各自所管辖的各个逻辑小区初始配置的PCCPCH发射功率                                                ，RNC从接收到的交互信息中获得维护邻区信息列表的信息，更新邻区信息列表中对应邻区的PCCPCH发射功率信息； 

c: 每一个RNC周期性或非周期性地检测所管辖的Node B的各个逻辑小区状态信息，并与邻区RNC进行状态信息交互，再根据交互结果更新邻区信息列表中对应邻区的状态信息；

d: 当RNC收到UE上报的事件型测量报告，触发切换判决流程后，该RNC根据UE上报的PCCPCH RSCP值构造该UE切换目标小区列表；

e: 触发切换判决流程的RNC根据邻区信息列表中邻区PCCPCH发射功率

及UE上报的邻区PCCPCH RSCP值

，计算各个邻区相对于UE的PCCPCH信道路损：

，根据邻区PCCPCH信道路损

更新邻区信息列表；

f: RNC根据更新后的邻区信息列表优化切换目标小区列表，并对该优化后的切换目标小区列表中的小区发起切换流程。

2.根据权利要求1所述的一种移动通信系统切换控制方法，其特征在于所述的步骤a中邻区信息列表中的邻区包括：本RNC所管辖的Node B的所有逻辑小区以及相邻RNC所管辖的所有逻辑小区。

3.根据权利要求1所述的一种移动通信系统切换控制方法，其特征在于步骤c中，Node B的各个逻辑小区状态信息通过Iub接口上传给所属的RNC，相邻RNC间直接通过Iur接口或CN进行交互。

4.根据权利要求1所述的一种移动通信系统切换控制方法，其特征在于所述的步骤f中RNC根据所维护的邻区信息列表，通过以下两种优化方式之一，对目标小区列表进行优化：

f1: 在基站初始化或自配置时，固定地将一个或几个小区状态信息作为切换目标小区列表优化的因素，依据设定的准则对切换目标小区列表进行优化; 所述小区状态信息为邻区资源状态信息、邻区干扰状态信息和邻区链路质量状态信息；

f2: 通过实时的对系统的状态进行检测，对优化切换目标小区列表的小区状态信息进行动态调整，依据设定的准则对切换目标小区列表进行优化；所述小区状态信息为邻区资源状态信息、邻区干扰状态信息和邻区链路质量状态信息。

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