CN1223218C - 一种分层小区系统中移动终端调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种分层小区系统中移动终端调度方法，分层小区系统分为不少于两层以上小区，首先对终端的速度进行测量；如果终端处于高速移动状态，判断是否有更高层的小区覆盖着当前小区，如果有，将终端切换到更高层目标小区；如果终端处于低速移动状态，判断是否有更低层的小区被当前小区所覆盖，如果有，将终端切换到更低层目标小区；如果终端处于中速移动状态，将终端保留在当前小区内。采用本发明，可以减少系统中切换次数，从而提高系统的通信质量和系统的稳定性，同时也降低系统成本。

Description

一种分层小区系统中移动终端调度方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统，尤其涉及到具有分层小区结构的通信系统的移动终端切换方法。

技术背景

在移动通信系统中，例如GSM和CDMA系统，最大的特点之一是移动终端能够在移动过程中保持通信的连续性，这是通过在小区间进行切换来实现的。

如图1所示，移动终端U1沿着虚线从A点运动到C点的过程中，和它通信的小区也随着移动终端所处的位置而发生变化。在位置A的时候，因为小区Ba能够提供良好的通信质量，移动终端仅仅和小区Ba进行通信。当移动到软切换区域附近，例如B点时，由于小区Bb也能提供满足要求的通信质量，在CDMA系统中，在软切换支持的情况下，移动终端会同时和小区Bb建立连接并进行通信，即软切换；在GSM系统中，如果小区Bb提供的通信质量比小区Ba好，则移动终端U1会断开和小区Ba的通信，而转到和小区Bb通信，即硬切换。最后当移动终端离开软切换区，向C点运动时，由于这时小区Ba不能提供满足要求的通信质量，移动终端将断开和小区Ba的通信，只和小区Bb进行通信。

要实现这样的切换过程，需要在移动终端和网络进行多条信令的交互，主要包括：测量控制，测量报告，切换命令，确认等。在通常情况下，切换发生的频率不高，因此切换过程引起的信令对整个系统来说影响不是很大。

但在分层小区系统中，如图2所示，由于小区半径变的更小，情况就发生了很大的变化，需要经常发生切换。

如图3所示，一个移动终端UE从小区边缘以随机的角度穿越圆形小区，小区半径为R，穿越角度alpha从0到90度随机变化。

通过简单计算就可得到，移动终端UE穿越小区时经过的平均距离为：4R/p。

如果移动终端的速度为V，则平均穿越时间为：4R/pV。

如果进行一次通话的时间为Tcall，则在通话过程中进行的平均切换次数为：

$N_{H0}=\frac{\mathrm{\π}\·v\·\mathrm{Tcall}}{4R},$

也就是说，移动终端在通话过程中发生的切换次数和终端移动的速度成正比，和小区半径成反比。对比一个半径为200米的微小区和一个半径为1200米的宏小区，同样的移动终端，在同样的通话时间发生的切换次数为它们的半径之比，即1∶6。

假设小区半径为200米，该移动终端进行的是语音通话，一次通话的持续时间为90秒，则在不同移动速率下，在通话过程中进行的切换次数如下表所示。

                 表1通话时间内的平均切换次数

移动速度(公里/小时)	10	40	70	120
					平均切换次数/通话	1	4	7	12

不难看出，如果一个终端以70公里/小时的速度移动，如果该终端保持和微小区基站通信，则在90秒的通话时间内需要执行多达7次的切换，而如果它在高速移动时保持和宏小区基站通信，则在整个通话过程中最多只要执行一次切换。

显而易见，如果分层小区中很多快速移动的终端在进行通信时都保持和微小区的连接，则对于整个系统来说，频繁的切换信令将导致信令负载的急剧上升，甚至可能导致信令的拥塞，严重影响系统内的其它功能和整体性能。同时，过多的切换对通信中的终端来说，也会产生一定的影响，例如通信质量的下降，掉话率的提高等等。

于是，通常的切换算法已经不能满足这种系统的性能要求，其缺陷在于没有很好地在分层小区中考虑移动终端的速度问题。

发明内容

本发明的目的就是提出一种分层小区系统中移动终端调度方法，能够很大程度上减少系统中切换信令，在分层小区的不同层之间进行移动终端的合理调度，从而提高系统的通信质量和系统的稳定性。

一种分层小区系统中移动终端调度方法，所述分层小区系统分为不少于两层以上小区，所述调度方法包括以下步骤：

a、对与各层小区进行通信的移动终端的速度进行测量；

b、如果所述移动终端的速度高于预先确定的第一速度，则判断该移动终端处于高速移动状态，进入步骤c；如果所述移动终端的速度低于预先确定的第二速度，则判断该移动终端处于低速移动状态，进入步骤e；如果所述移动终端的速度在预先确定的第一速度和第二速度之间，则判断该移动终端处于中速移动状态，进入步骤g；

c、判断是否有更高层的小区覆盖着当前与所述移动终端进行通信的小区，如果有，则进入步骤d；否则进入步骤g；

d、确定更高层目标小区，将所述移动终端从当前小区切换到所述更高层目标小区；

e、判断是否有更低层的小区被当前与所述移动终端进行通信的小区所覆盖，如果有，则进入步骤f；否则进入步骤g；

f、确定更低层目标小区，将所述移动终端从当前小区切换到所述更低层目标小区；

g、将所述移动终端保留在当前小区内。

所述步骤d还包括以下步骤：

d1、如果切换失败，则经过预先确定的时间延迟后重复步骤d；

d2、如果重复次数达到预先确定的次数后，则中断该移动终端的通信，或者进入步骤g。

所述步骤f还包括以下步骤：

f1、如果切换失败，则经过预先确定的时间延迟后重复步骤f；

f2、如果重复次数达到预先确定的次数后，则进入步骤g。

所述步骤b进一步包括：如果在预先确定的时间周期内，所述移动终端发生切换的次数超过预先确定的第一数值，则判断该移动终端处于高速移动状态；如果在预先确定的时间周期内，所述移动终端发生切换的次数低于预先确定的第二数值，则判断该移动终端处于低速移动状态；如果在预先确定的时间周期内，所述移动终端发生切换的次数在第一数值和第二数值之间，则判断该移动终端处于中速移动状态。

所述时间周期、第一数值、第二数值可以根据性能要求预先确定。

所述时间延迟、预先确定的次数根据所述移动终端的速度预先确定。

采用本发明，可以减少系统中切换次数，在通常切换算法进行信号测量的基础上，结合终端的移动速度，在分层小区的不同层之间进行终端的合理调度，从而提高系统的通信质量和系统的稳定性，同时也降低系统成本。

附图说明

图1是移动终端在通信过程中切换示意图；

图2是分层小区的结构示意图；

图3是移动终端穿越小区示意图；

图4是本发明移动终端调度流程图；

图5是微小区内的移动终端移动示意图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。

在移动通信系统中，为了能够在热点地区或业务繁忙地区提供足够的容量，通常在宏小区内建立微小区来达到以较少的成本满足大容量和大覆盖的要求，这就是所谓的分层小区结构(HCS)，在这种系统中，宏小区主要满足覆盖，微小区主要提供容量。

如图4所示，在分层小区系统中首先对与各层小区进行通信的移动终端的速度进行测量，并且判断移动终端的状态，判断的方法有很多种，一种简单易行的方法就是根据移动终端在系统内的切换历史。对于一个在小区内进行通信的移动终端来说，1)如果在时间周期T1内，该终端发生了N1次以上的切换，则该终端被判决为高速移动终端；2)如果在时间周期T2内，该终端发生的切换次数小于N2次，则该终端被判决为低速移动终端；3)否则，该终端被判决为中速移动终端。其中参数(T1，N1)和(T2，N2)是根据不同的性能要求预先设定的，针对不同层的小区设置不同的参数值；同时，对于处于同一层的不同小区，也可以设置成不同的值。

这种速度估计方法，能够有效克服一般方法中速度估计精度不高带来的误判问题，因为，进行终端调度的主要目的是减少频繁切换带来的信令交互。

例一：如图5所示，不同速率的终端在小区内随机分布，高速终端A虽然具有很高的速度，但它主要在同一个小区内运动，所以它不会切换到相邻小区，也就对系统不造成信令负担。但终端B就不同，它向其它微小区高速移动，必将导致频繁的切换要求和信令负载。通过基于切换历史的速度估计方法，只有终端B被判决为高速终端，而终端A被误判为低速终端，但这样的误判刚好把终端A保留在微小区内，达到了提高系统容量的目的。

例二：如图5所示，低速终端C在微小区的软切换区徘徊，根据通常的切换算法，该终端会不可避免的在两个微小区之间发生乒乓切换，造成许多不必要的切换和信令。当采用基于切换历史的速度判决方法后，该终端会被判决为高速终端，被切换到宏小区，这样的误判恰恰有效的消除了一般切换算法不能避免的乒乓切换问题。

然后根据终端所处的状态，进行相应的操作。如果该移动终端处于高速移动状态，判断是否有更高层的小区覆盖着当前与所述移动终端进行通信的小区，如果有，确定更高层目标小区，将所述移动终端从当前小区切换到所述更高层目标小区，如果切换失败，则经过预先确定的时间延迟T3后重复本步骤，对于高速终端，当经过N3次数的重复还不能把它切换到高层的小区时，从降低信令负载的角度出发，可以直接把该终端和当前小区的通信中断，而从降低系统中终端掉话率的角度出发，则可以继续保持该终端和当前小区的通信。

如果该移动终端处于低速移动状态，则判断是否有更低层的小区被当前与所述移动终端进行通信的小区所覆盖，如果有，确定更低层目标小区，将所述移动终端从当前小区切换到所述更低层目标小区；如果切换失败，则经过预先确定的时间延迟T4后重复本步骤，对于低速终端，当经过N4次数的重复还不能把它切换到低层的小区时，可以继续保持该终端和当前小区的通信。

如果该移动终端处于中速移动状态，则继续保持该终端和当前小区的通信。

参数T3和T4是为了避免在发生切换过程失败时，频繁发起不必要的切换命令，参数N3和N4是为了提高基于终端速率估计进行的终端调度性能，对于不同移动速度的终端，设置的参数也不同。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1、一种分层小区系统中移动终端调度方法，所述分层小区系统分为包含两层或两层以上的小区，所述调度方法的特征在于包括以下步骤：

a、对与各层小区进行通信的移动终端的速度进行测量，根据在预先确定的时间周期内，所述移动终端发生切换的次数确定移动终端的速度；

b、如果所述移动终端的速度高于预先确定的第一速度，则判断该移动终端处于高速移动状态，进入步骤c；如果所述移动终端的速度低于预先确定的第二速度，则判断该移动终端处于低速移动状态，进入步骤e；如果所述移动终端的速度在预先确定的第一速度和第二速度之间，则判断该移动终端处于中速移动状态，进入步骤g；

c、判断是否有更高层的小区覆盖着当前与所述移动终端进行通信的小区，如果有，则进入步骤d；否则进入步骤g；

d、确定更高层目标小区，将所述移动终端从当前小区切换到所述更高层目标小区；

e、判断是否有更低层的小区被当前与所述移动终端进行通信的小区所覆盖，如果有，则进入步骤f；否则进入步骤g；

f、确定更低层目标小区，将所述移动终端从当前小区切换到所述更低层目标小区；

g、将所述移动终端保留在当前小区内。

2、如权利要求1所述的一种分层小区系统中移动终端调度方法，其特征在于：所述步骤d还包括以下步骤：

d1、如果切换失败，则经过预先确定的时间延迟后重复步骤d；

d2、如果重复次数达到预先确定的次数后，则中断该移动终端的通信，或者进入步骤g。

3、如权利要求1所述的一种分层小区系统中移动终端调度方法，其特征在于：所述步骤f还包括以下步骤：

f1、如果切换失败，则经过预先确定的时间延迟后重复步骤f；

f2、如果重复次数达到预先确定的次数后，进入步骤g。

4、如权利要求1所述的一种分层小区系统中移动终端调度方法，其特征在于：所述时间周期、第一数值、第二数值的大小根据性能要求预先确定。

5、如权利要求2或3所述的一种分层小区系统中移动终端调度方法，其特征在于：所述时间延迟、预先确定的次数根据所述移动终端的速度预先确定。

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