CN1183789C - 移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法。所述的方法为：移动台驻留到当前小区后；测量当前小区的相邻小区基站信号质量，选择信号质量符合设定情况的相邻小区，读取该小区的系统广播消息；并根据系统广播消息中的注册登记权限，选择合适的小区作为接入候选小区，移动台维护接入候选小区的相关信息；这样，移动台有通信需求时，如果无法通过当前小区接入通信系统中，还可以通过接入候选小区接入通信系统，进行正常通信。本发明可充分利用通信系统中的接入资源信息，从而使在通信系统中接入资源有限的情况下，大大地提高移动台的接入成功率。

Description

移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信领域中提高移动台接入成功率的方法。

背景技术

在移动通信系统中，做为移动通信终端的移动台在各个相邻的小区中移动，每个小区设置有一个基站，移动台通过与基站建立连接同其他移动台或者固定用户进行通信。移动台进入某一小区完成位置登记注册后，就驻留到该小区中，并进入空闲状态，该小区为移动台的当前小区。

在空闲状态下，如果移动台一个小区移动到另一个小区，移动台执行小区位置更新过程，或者需要对小区基站来的寻呼进行应答，或者本移动台需要和其它移动台或者固定用于建立呼叫，包括业务请求、发送短消息请求等，则移动台会向当前小区基站发送接入请求；随机接入过程由移动台发起；移动台在随机接入信道上向小区基站发送接入请求，进行接入试探；网络侧在接到移动台的接入请求后，在一公共信道上给移动台回溯信道分配消息，然后移动台和基站在分配的特定的专用信道上进行数据交互。移动台发起随机接入过程，是根据当前小区基站的接入资源，按照特定的算法，在可用的接入资源中选择接入时隙，这种选择是随机的，然后在特定的时隙用特定的功率向当前驻留的小区基站发送接入试探，当小区基站收到移动台的接入试探后，小区基站就发送一个接入指示消息给移动台，表明当前移动台是否接入成功。如果随机接入不成功，那么移动台则无法和当前的小区进行数据交互，不能完成通话或者数据传输的功能。

在目前的移动通信系统中，移动台驻留的当前小区始终保持一个，而一个小区基站的接入时隙资源是有限的，当有多个移动台同时接入一个基站，并随机选择选择接入时隙时，很可能发生接入冲突，导致接入过程失败；尤其是在城市人口密集及热点地区这种情况极易发生。另外，若小区基站当前负载较大，也可能会拒绝其他移动台的接入请求，导致其他移动台无法和当前的小区基站建立连接，进行正常通信。而且，现有技术中移动台仅限于在其驻留的当前小区进行接入，若移动台通过当前小区无法接入，即使相邻小区有空闲的接入资源并允许接入，该移动台也无法利用，因此，现有技术没有对整个系统的接入资源进行充分利用，以提高移动台的接入成功率。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，以保证移动台在其驻留的当前小区无法接入时可以通过相邻小区空闲的接入资源接入移动通信系统。

本发明的目的是这样实现的：移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，包括：

(1)移动台选择一个信号最强的基站所在小区进行位置登记和注册，该小区作为移动台驻留的当前小区，并保存、更新当前小区系统广播消息；

(2)移动台测量当前小区的相邻小区基站信号质量，选择信号质量达到预先设定的且可动态调整的门限值的相邻小区，读取该小区的系统广播消息；

(3)根据系统广播消息中的注册登记信息和接入服务优先以及基站物理层的相关信息设置一评估标准，选择满足这一标准的小区作为接入候选小区，移动台维护接入候选小区的相关配置信息并对接入候选小区进行动态更新，接入候选小区是根据新的一次相邻小区基站信号质量测量结果进行更新的；

(4)当移动台有通信需求时，移动台向当前小区基站发送接入请求，发起随机接入过程，如果随机接入过程成功，则移动台在当前小区上进行信息交互，否则，执行步骤(5)；

(5)移动台向接入候选小区基站发送接入请求，发起随机接入过程，如果随机接入过程成功，则移动台在该接入候选小区上进行信息交互，否则，本轮接入请求失败。

所述的步骤(5)还包括接入候选小区为多个时的处理过程，包括：

(21)移动台向接入候选小区基站发送接入请求，如果随机接入过程成功，则移动台在该接入候选小区上进行信息交互，否则，执行(22)；

(22)判断移动台是否存在在本轮接入请求过程中未经过发起随机接入过程的接入候选小区，如有执行(21)，否则，本轮接入请求失败。

所述的测量小区基站信号质量是测量小区基站信号的信号强度参数和信噪比参数。

所述的移动台维护接入候选小区的相关配置信息包括：小区基站的同步信息、定时信息及接入资源信息。

所述的移动台发起随机接入过程包括：

(51)移动台根据随机接入算法，在基站小区可用的接入时隙资源中随机选择一个接入时隙；

(52)根据基站小区配置的发射功率，在选定的接入时隙处，向该小区基站发送接入请求；

(53)等待小区基站的接入请求应答；如果移动台接收到小区基站的应答，允许接入，则随机接入过程成功，否则，执行步骤(54)；

(54)判断小区基站是否允许移动台发送新的接入请求，若允许，则执行(55)，否则，本轮随机接入过程失败；

(55)重新随机选择一个接入时隙，向小区基站发送随机接入请求，执行步骤(53)。

由上述方案可以看出，当移动台驻留的当前小区为热点小区或者该小区的负载已经饱和，使移动台针对当前小区发起的随机接入过程失败时，移动台可以向其接入候选小区基站发送接入请求，发起随机接入过程，并通过接入候选小区基站接入到移动通信系统中。本发明所述的方法可充分利用通信系统中的接入资源，从而使在通信系统中接入资源有限的情况下，大大地提高移动台接入成功率。

附图说明

图1为本发明所述的方法中接入候选小区集的建立过程流程图；

图2为移动台利用本发明所述的方法进行接入的过程流程图；

图3为移动台移动处于各小区中的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式加以说明。

本发明所述的移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，首先需要为移动台建立一个接入候选小区集，以便于移动台可以在当前小区无法接入时可以通过接入候选小区集中的候选小区进行接入。参见图1，接入候选小区集的建立是通过以下过程实现的：

步骤1：移动台开机上电；

步骤2：进行小区选择并完成小区基站的位置登记和注册过程；

在该处理过程中，移动台通过搜索接收各小区基站的无线信号，找到一个信号最强的的小区基站，然后在该小区基站上进行位置登记和注册过程，并保存、更新该小区基站的系统广播消息；移动台只有注册成功后，才能享有移动通信系统提供的通话业务和数据业务服务，否则，移动台只能在当前的小区享有特种服务，如拨打119，110等；移动台在所选择的最合适的小区基站进行位置登记和注册成功后，就驻留到当前基站的小区中，该小区为移动台驻留的当前小区；之后，移动台进入到一种空闲状态，在空闲状态，移动台可以接收来自系统的寻呼消息，也可以主动发起呼叫，也可以因为移动发生小区位置更新而驻留到一个新的小区中，当发生上面任一种情况时，都会触发移动台发起随机接入过程；

当移动台驻留在当前小区进入空闲状态后，移动台读取当前小区的系统广播消息；通过当前小区的系统广播消息，移动台得到当前小区的一些配置信息及可以使用的接入资源信息，包括接入服务等级、随机接入过程允许重新发起的次数及基站的初始发射功率等等，移动台对这些信息进行分类并保存这些信息；当系统广播消息发生更新后，移动台通过重新读取系统广播消息来更新所保存的系统配置信息及资源信息；

步骤3：移动台测量当前小区的相邻小区基站信号质量，包括测量信号强度和信噪比等参数，以确定该小区基站的信号是否可以满足移动台的正常通信需要；

步骤4：结合相邻小区基站的信号质量测量结果，根据预先设定的门限值对相邻小区基站的信号质量进行评估，该门限值可以结合具体情况根据需要进行设置，并且该门限值可以动态进行调整；

步骤5：根据信号质量评估结果判断相邻小区基站的信号质量是否符合设定的要求，即判断信号质量评估结果是否大于预先设定的门限值，如果符合设定的要求，执行步骤6，否则，搜索新的相邻小区基站信号，并执行步骤3；

步骤6：读取符合设定的要求的相邻小区的系统广播消息；

步骤7：读取相邻小区的系统广播消息中的注册登记信息、接入服务等级以及基站物理层的一些相关信息，其中注册登记信息和接入服务等级信息记录着该小区基站对本移动台注册登记权限和接入服务优先级的相关信息；

步骤8：根据注册登记信息和接入服务优先级以及物理层相关信息，设置一评估准则，用该准则判断该相邻小区是否满足要求，判决准则至少包括三方面条件：条件一：是否允许位置注册登记；条件二：接入服务优先级是否满足要求；条件三：用物理层相关信息计算出来的信号路径损耗是否满足要求，如果符合判决准则的要求，则执行步骤9，否则，搜索新的相邻小区基站信号，并执行步骤3；

步骤9：将满足步骤8中判决准则的相邻小区作为接入候选小区加入接入候选小区集，当移动台在无法通过其驻留的当前小区进行接入时，可以通过接入候选小区集中的接入候选小区进行接入，移动台维护着各接入候选小区的同步信息、定时信息及接入资源信息等小区基站的相关配置信息，该信息是从各小区基站的系统广播消息中获取；

步骤10：移动台对所建立的接入候选小区集进行维护，包括：维护接入候选小区的相关信息，以及对接入候选小区集中接入候选小区的动态更新；

对接入候选小区集的动态更新是因为随着移动台的移动，相邻小区基站的信号状况可能会变强或变弱。移动台通过测量相邻小区基站的信号来监测信号变化情况；信号测量工作是通过移动台空闲状态下的测量过程完成的；移动台的测量过程通常是在小区基站的公共信道上进行，主要测量小区基站公共信道的信号强度和信噪比等指标参数，移动台的测量类型可以为周期性测量、事件触发测量或指定小区测量，移动台的测量类型是由通信系统的指令决定的；因此，随着移动台的移动或者通信系统配置的改变而发生改变；移动台通过测量相邻小区基站的信号和读取其小区基站的系统广播消息，不断地更新接入候选小区集；同时，移动台还需同步更新各接入候选小区的同步信息、定时信息、接入资源信息。

通过上述过程便可以为移动台建立一个可以包含有多个接入候选小区的接入候选小区集，下面结合图2，对本发明中移动台的接入过程加以说明，具体接入过程如下：

步骤21：完成在当前小区的位置登记和注册以及建立接入候选小区集的过程后，移动台便处于空闲状态；

步骤22：移动台需要与其它移动台或固定电话进行通信，包括：发起主动呼叫过程，有其它移动台或固定电话呼叫该移动台，移动台需要响应基站寻呼等情况；

步骤23：当出现步骤22情况时，移动台首先在其驻留的当前小区发起随机接入过程；移动台根据随机接入算法，在当前小区可用的接入时隙资源中随机选择一个接入时隙，按照当前小区配置的发射功率，在选定的接入时隙处，向当前小区基站发送接入请求，进行接入试探，并等待小区基站对接入试探应答；如果移动台在第一次接入试探失败后，会重新随机选择另一个接入时隙，重新发起第二随机接入试探，直至当前小区基站允许本移动台接入，或者移动台进行接入试探的次数超过当前小区对该移动台的最大允许接入试探次数；

步骤24：判断移动台发起的随机接入是否成功；如果随机接过程成功，执行步骤26，如果移动台接入试探的次数超过最大允许的接入试探次数；或者该小区不允许本移动台接入，则移动台本轮随机接入过程失败，执行步骤25；

步骤25：移动台读取所维护的接入候选小区集，判断接入候选小区集中是否存在在本轮随机接入过程中未经过接入试探的接入候选小区；如果有符合要求的接入候选小区，执行27，否则执行28；

步骤26：移动台在该小区基站指配的专用信道上进行后续的信息数据交互，实现正常通信过程；如果当前移动台所处的区域满足切换条件，并且移动通信系统允许移动台进行切换，则移动台在连接状态下执行切换过程；如果移动台所处的区域不满足切换条件或者移动通信系统不允许移动台切换，则移动台在接入成功的小区上继续保持与小区基站的通信联系；

步骤27：移动台从符合要求的接入候选小区中挑选一个基站信号质量较好的接入候选小区，在该接入候选小区中发起随机接入过程；移动台在接入候选小区中的随机接入过程与当前小区的随机接入过程相同，然后执行步骤24；

步骤28：移动台本轮随机接入过程失败，即移动台本次呼叫建立或者相应小区基站呼叫的过程失败。

至此，本发明所述的方案可以使当移动台无法通过其驻留的当前小区进行接入时，可以利用当前小区的相邻小区的空闲接入资源进行接入，实现了通信资源的有效合理利用，提高了移动台的接入成功率，为移动用户提供了更好的接入服务。

现举例对本发明所述的方案做进一步说明，参见图3：

假设移动台(MS)在基站3所在的小区中开机上电，MS在基站3中开始对周围所有小区基站进行搜索，比较各个小区基站信号的强度，选择一个一个信号最强的基站；假设所有基站都按等功率发射无线信号，MS接收信号主要取决路径损耗大小，所以MS接收到基站3的信号强度比其它基站的信道强度都要大，故MS就选择基站3作为注册登记的小区，在基站3中完成位置登记和注册过程，基站3为MS的当前小区。

MS在基站3中完成注册登记后，读取小区基站3的系统广播消息，得到当前小区基站3的配置参数和接入资源等信息，并在MS本地保存维护这些数据信息，MS驻留到当前小区中，MS进入空闲状态；如果当前基站3的系统广播消息发生改变，MS通过重新读取系统广播消息来更新维护的本地的数据信息。

MS可能在各基站小区间任意移动，MS在移动过程中所接收到的当前小区基站和各个相邻小区基站的信号强度会发生变化；MS通过测量过程对当前小区基站信号和相邻小区基站信号进行测量；MS对基站1、基站2、基站3、基站4和基站5的测量结果分别为M1、M2、M3、M4、M5；根据MS的信号接收解调能力设置一个判决门限Mx；将相邻小区的测量结果M1、M2、M4、M5分别与Mx比较，对于测量结果大于Mx的基站，保存其基站的相关信息；在图3中，MS驻留在基站3小区中，如果MS在位置A，则没有小区基站满足判决门限要求；如果MS现在处在位置B，基站5可能满足判决门限要求；如果MS当前位置处在位置D，可能基站4和基站5都会满足判决门限要求；可以通过合理调整判决门限，动态控制满足门限要求的小区基站数量；同时还需将当前小区的测量结果M3与其它测量结果进行比较，如MS移动到位置C处时，则测量结果中M5为最大，则MS的当前小区变为基站5小区。

对于满足判决的小区基站，MS根据得到的其基站定时和同步信息，解调接收其系统广播消息；MS可以根据系统广播消息中位置注册信息和各个基站的初始发射功率等参数，得知MS到各个基站的路径损耗以及相邻基站是否是允许注册登记的小区，以确定MS的接入候选小区。

总之，MS可以根据各个基站的路径损耗、MS接收到的基站信号功率大小、系统广播消息中网络配置参数确定一个判决门限，只有基站的路径损耗、MS接收基站信号大小、系统广播消息中网络配置参数都满足判决门限要求，该基站小区即可确定为接入候选小区，MS在本地把该小区加入到接入候选小区集中；如在位置B处，当前驻留小区仍然是基站3，满足条件的基站5进入了接入候选集中；如果MS驻留在当前小区的位置A处，则没有基站小区可以加入到接入候选小区集中。

现假设MS在位置B处，为了建立一个通话业务需要发起一个呼叫建立过程；MS首先在当前驻留的小区基站3中，发起随机接入过程，MS根据小区基站3的定时信息和接入时隙资源，按照随机接入选择算法，随机选择一个接入时隙，并以一定的功率发送接入试探。MS在基站3的随机接入过程中，如果基站3收到MS正确的接入试探，并应答给MS允许接入的指示消息，则MS按照正常的流程在基站3分配给MS的专用信道上和基站3进行数据交互；如果MS按基站3允许的最大发射功率发射时，基站3仍然接收不到MS的接入试探；或者基站3接收到MS的接入试探，但由于当前小区的负载已经很严重或者其他原因，基站3应答给MS一个不允许接入的指示消息；或者由于同时发起随机接入的用户比较多，由接入碰撞导致基站3无法正确接收到MS的接入试探；或者MS接入试探的次数超过了基站3允许该MS最大接入试探的次数；则MS认定通过当前小区的接入过程失败。

因此，MS需要在接入候选小区集中，选择一个最合适的小区基站进行接入，假设MS在位置B处，接入候选小区集中只有一个接入候选小区5，则MS选择该基站5，根据基站5的定时信息和接入时隙资源，发起随机接入过程，MS按照随机接入选择算法随机选择一个基站5中的接入时隙，在选定的接入时隙以一定的功率发送接入试探；MS在基站5的随机接入过程和在基站3的随机接入过程处理方式相同；如果MS接收到基站5允许接入的指示消息，MS在基站5分配的专用信道上跟基站5建立数据通信，完成通话功能；如果MS在接入候选小区集中的所有接入候选小区的接入过程都失败，则MS的本次呼叫建立过程失败，本次通话被拒绝。只要接入候选小区集中有一个接入候选小区能允许MS接入，MS就在该小区基站分配的专用信道上和该基站进行数据交互，完成通话等功能。

Claims (6)

1、一种移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，包括：

(1)移动台选择一个信号最强的基站所在小区进行位置登记和注册，该小区作为移动台驻留的当前小区，并保存、更新当前小区系统广播消息；

(2)移动台测量当前小区的相邻小区基站信号质量，选择信号质量达到预先设定的且可动态调整的门限值的相邻小区，读取该小区的系统广播消息；

(3)根据系统广播消息中的注册登记信息和接入服务优先以及物理层相关信息设置一评估标准，选择满足这一标准的小区作为接入候选小区，移动台维护接入候选小区的相关配置信息并对接入候选小区进行动态更新，接入候选小区是根据新的一次相邻小区基站信号质量测量结果进行更新的；

(4)当移动台有通信需求时，移动台向当前小区基站发送接入请求，发起随机接入过程，如果随机接入过程成功，则移动台在当前小区上进行信息交互，否则，执行步骤(5)；

(5)移动台向接入候选小区基站发送接入请求，发起随机接入过程，如果随机接入过程成功，则移动台在该接入候选小区上进行信息交互，否则，本轮接入请求失败。

2、根据权利要求1所述的移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，其特征在于步骤(3)所述的系统广播消息中的相关信息包括：注册登记信息、接入服务等级和基站物理层的相关信息。

3、根据权利要求1所述的移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，其特征在于所述的步骤(5)还包括接入候选小区为多个时的处理过程，包括：

(31)移动台向接入候选小区基站发送接入请求，如果随机接入过程成功，则移动台在该接入候选小区上进行信息交互，否则，执行(32)；

(32)判断移动台是否存在在本轮接入请求过程中未经过发起随机接入过程的接入候选小区，如有执行(31)，否则，本轮接入请求失败。

4、根据权利要求1所述的移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，其特征在于所述的测量小区基站信号质量是测量小区基站信号的信号强度参数和信噪比参数。

5、根据权利要求1所述的移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，其特征在于所述的移动台维护接入候选小区的相关配置信息包括：小区基站的同步信息、定时信息及接入资源信息。

6、根据权利要求1所述的移动通信系统中提高移动台接入成功率的方法，其特征在于所述的移动台发起随机接入过程包括：

(61)移动台根据随机接入算法，在基站小区可用的接入时隙资源中随机选择一个接入时隙；

(62)根据基站小区配置的发射功率，在选定的接入时隙处，向该小区基站发送接入请求；

(63)等待小区基站的接入请求应答；如果移动台接收到小区基站的应答，允许接入，则随机接入过程成功，否则，执行步骤(64)；

(64)判断小区基站是否允许移动台发送新的接入请求，若允许，则执行(65)，否则，本轮随机接入过程失败；

(65)重新随机选择一个接入时隙，向小区基站发送随机接入请求，执行步骤(63)。

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