CN1255815A - 一种基于小区动态优先级的切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出动态优先级的概念和一种基于小区动态优先级的切换控制方法,涉及无线移动通讯领域,步骤是(1)采集数据;(2)计算测量报告的平均值和功率预算裕度;(3)将平均值与阈值比较;(4)选择目标小区;(5)目标小区排序。计算动态优先级时兼顾小区的静态优先级及其资源利用状况,比用单纯的静态优先级概念控制切换更加合理高效,避免业务量不均衡所引起的系统效率低下的问题,充分利用系统的资源,改善网络的整体性能。

Description

一种基于小区动态优先级的切换控制方法

本发明涉及无线通讯领域的切换控制方法，特别是涉及一种无线移动通讯系统中的用于自动均衡业务量的切换控制方法。

在无线通信领域里，现有技术有很多种业务量均衡控制的切换方法。对切换的目标小区进行重新排序是其中方法之一，因为排在越前面的小区被切换的概率越高。有的切换方法按照功率预算裕度来对目标小区进行排序。由于影响功率预算裕度的因素很多，如MS和基站的距离、小区中的负载、周围环境的干扰等等，使得由于切换而产生的业务量的分布难以把握。还有的方法提出基于小区优先级的排序方法，即优先级高的小区优先被MS切入，而优先级低的小区则较少有MS切入，其结果是优先级高的小区可能会因为不断有MS切入而过载，而优先级低的小区因业务量不足发生饥饿。显然，这种方法是一种一成不变的优先级概念，或者说是基于静态的优先级的概念，它还是不能从根本上解决业务量不均衡所引起的系统效率低下的问题。

本发明的目的是提出一种基于小区动态优先级的切换控制方法，使网络能够根据网络资源的实际利用情况自动地控制切换而使业务量合理分布，充分利用系统资源，从而改善网络的整体性能。

本发明的技术方案是这样的，一种基于小区动态优先级的切换控制方法，包括下述步骤：(1)采集数据：即每隔大约480毫秒，基站控制器BSC接收基站收发信台BTS

上报的测量报告的数据，包括MS测量的下行数据和BTS测量的上行数

据。(2)计算测量报告的平均值和功率预算裕度：当保留的测量报告数据多于要

求的样本数后，每次收到测量报告，新的数据和落在滑动窗内的老数据

进行加权平均。其中平均距离和邻近小区的电平的平均值的权值均为1。

所述功率预算裕度的计算公式为

ΔPBGT(n)＝PBGT(n)-HO_MARGIN(n)。(3)将平均值与阀值比较：当保留的平均值多于要求的个数时，参与和阀值

比较的过程，根据切换原因的优先级，比较过程的顺序是固定的，当其

中的一个切换原因成立时，比较过程结束。(4)选择目标小区：当切换的原因为小区间切换时，功率预算裕度大于0，

而且下行电平的平均值大于最小接入电平的邻近小区入选为目标小区。(5)目标小区排序：根据目标小区的资源情况计算小区的动态优先级，然后

根据小区的动态优先级进行排序，优先级高的小区排在前面。如果两个

目标小区的动态优先级相同，再按照这两个小区的功率预算裕度排序，

功率预算裕度高的小区排在前面。下面结合附图、表进一步说明本发明的工作原理。

图1是应用本发明所述切换方法的切换装置结构框图；图2是本发明中提出的动态优先级的图解；图3是实施本发明的一个具体实施例示意；图4是实施本发明的另一个具体实施例示意；表1为测量报告数据；表2是表1中数据的平均值；表3为数据库中的阀值；表4为避免复杂运算所提供的对数表。

本发明是基于动态优先级提出的一种业务量自动均衡的切换控制方法，其核心是小区的动态优先级。动态优先级是小区的静态优先级由于TCH信道资源损耗而下调得到的结果。动态优先级的变化是一个自适应的过程。当小区的资源充足时，小区的动态优先级接近小区的静态优先级，MS容易切入；随着MS的不断切入，小区的资源不断消耗，该小区的TCH信道资源也不断下降，因此小区的动态优先级下降，这样MS就不容易切入；随着用户挂机，小区的TCH信道资源上升，小区的动态优先级又随之上升。另外静态优先级高的小区在开始时动态优先级高，吸收业务的能力强，随着业务量的不断切入，动态优先级很快下降。当小区间的动态优先级差不多时，静态优先级高的小区吸收业务的能力相对较弱，因为这些小区的动态优先级随资源下降的速度比较快，在两档优先级之间所占的资源百分比比较少。网络在长时间稳定运行后静态优先级高的小区的业务量相对较高，但不会过载；而静态优先级低的小区的业务量相对较低，但不会饥饿。

图1是切换装置结构框图。MSC之间通过网关相连。MSC和BSC之间是标准的A接口。BSC和BTS之间是ABIS接口，这是基站的内部接口。MS和BTS之间是标准的UM无线接口。一般一个BTS对应一个小区。按MS所在的源BSC和目标BSC的不同，一共有三种小区间的切换：

BSC内小区间切换，比如MS从BTS11切换到BTS12；

BSC间小区间切换，比如MS从BTS21切换到BTS22；

MSC之间的小区间切换，比如MS从BTS11切换到BTS22。这三种切换都需要给出切换的目标小区列表。

表1是根据所述切换控制方法的步骤(1)所得的测量报告整理得到的数据。其中MS和BS的功率值只有一个。上行数据，下行数据，时间提前量和邻近小区测量值各自保存在长度为32的循环队列中。队列的“计数器”累计数据的个数。根据数据的个数可以推算出保留最近一次测量报告数据的“当前位置”。最多保留了16个邻近小区的32个测量值。小区记录中用参数AGE表示该记录的可靠程度。每次处理测量报告时，如果记录被刷新，AGE为0，反之加1。当某次测量报告中有新的邻近小区时，它将取代最老的记录。这个老记录可能是空的记录，也可能是已经老化的旧记录。利用这种机制保留最新和最有价值的邻近小区数据。

表2是表1中数据的平均值。在所述切换控制方法的步骤(2)中，滑窗参数HREQAV是计算平均值的样本数。当保留的数据超过HREQAV个时，每HREQAV个数据得到一个平均值计算公式为：

其中的WEIGHT是标志数据可靠性的权值。当测量报告中不连续传输的标志DTA为1时，数据的权值为1，否则为大于1的一个相对权值。BSC根据公式1计算本小区上下行电平和误码率的平均值。由于时间提前量TA正比于MS和基站的距离，通过对TA求平均值就得到了MS和基站的平均距离。计算邻近小区的电平平均值和距离平均值时，相对权值都为1，因为这两种参数与不连续传输模式无关。计算小区的功率预算裕度的公式为：ΔPBGT(n)＝PBGT(n)-HO_MARGIN(n)。式中PBGT(n)取决于邻近小区的电平平均值。功率预算裕度越大，邻近小区的路径损失越小，被切换的可能性越大；反之，邻近小区的路径损失越大，被切换的可能性越小。

所述切换控制方法的步骤(3)中，涉及到平均值与阀值的比较。表3给出的是数据库中阀值本身。阀值有3部分组成：阀值本身，样本总数N和有效样本数P。当某项数据保留的平均值多于N时，将该数据的平均值和数据库中相应的阀值相比较决定是否切换。切换的基本原则可以描述为：在N个平均值中有P个超出了阀值规定的范围，将触发切换。比较的顺序为：干扰电平比较；上下行误码率比较；上下行电平比较；平均距离比较；功率预算比较。一旦其中某一次满足上述的切换原则，马上停止比较过程，给出切换的原因。干扰电平比较的结果为内部切换，其余为小区间切换。

所述切换控制方法的步骤(4)中，如果触发切换的原因不是内部切换，BSC从保留的邻近小区中选择目标小区。被选中的目标小区应满足的条件是：所选中的目标小区的平均电平必须大于该目标小区要求的最小接入电平，而功率预算裕度ΔPBGT(n)必须大于0。

所述切换控制方法的步骤(5)中，如果符合上述条件的目标小区不止一个时，BSC将采用评价动态优先级的方式对全部目标小区进行排序。首先查询目标小区的资源状况，计算出小区的资源百分比；然后查询小区的静态优先级，之后把两者折算成小区的动态优先级。目标小区列表中的小区按照此时计算得到的动态优先级进行排序，优先级高的小区排在前面。如果两个目标小区的动态优先级相同，则再按照这两个小区的功率预算裕度排序，功率预算裕度高的小区排在前面。最后把得到的切换原因和已经排好序的目标小区列表提供给业务进程。

图2可以看做是对动态优先级的图解。如上所述，动态优先级主要取决于小区的静态优先级和小区的资源百分比。小区的静态优先级有0～7共8级，级数越大，优先级越高，可根据业务量的统计规律进行设置。设置静态优先级的最主要的根据是小区的地理位置。比如在大楼里的微小区，和本小区同一层的邻近小区的优先级设置得比较高，而不同层的邻近小区的优先级设置得比较低，这样保证切换基本上在同一层楼面上进行，减少干扰，提高通话质量。

小区的资源百分比是指小区中空闲的TCH占总的TCH信道的百分比，范围为0到100。这是因为切换时，MS只关心被切入小区的TCH信道。TCH信道的资源百分比越高，该小区的负载越轻，也就意味切换的成功率越高。规定资源下限为SP_LOW(SP_LOW＞＝10)，当资源低于SP_LOW时，该小区的负载接近饱和，动态优先级为0。小区的资源百分比SP为：SP＝100^*(∑TCH_AVAIL)÷TCH_TOTAL    公式2式中TCH_AVAIL：小区中空闲TCH信道的总数；TCH_TOTAL：小区中TCH信道的总数。可见，假设小区某时刻的资源百分比为SP，那么规定：

SP＝SP-LOW*A^m    公式3其中的底数A满足条件：

100＝SP_LOW*A^N    公式4N是小区的静态优先级，由公式4得到底数A为：

A＝(100÷SP_LOW)^I/N         公式5可见A只和资源下限SP_LOW和小区的静态优先级N有关。N越大，A越小。结合公式3和公式5有：图2可以认为是公式6的图解，其中假设该邻近小区的静态优先级N＝4。当m取值0到N时，Y轴得到N+1个不同的值把资源分割成N+1个区间，每个区间对应一个小区的动态优先级。明显可以看出，除了动态优先级0，其他动态优先级所在的区间从下到上依次扩大。这种资源百分比和动态优先级之间的关系是基于这样的思想：在资源还比较宽裕的时候，小区中已经接入的MS比较少，即使有新的MS切入，对小区的无线环境和网络性能的影响不大，因此小区的动态优先级降低得比较慢，鼓励MS切入；当资源比较匮乏时，接入的MS已经比较多，小区中的干扰增加，系统的性能有所下降，这时再有新的MS切入，会使小区雪上加霜，因此动态优先级降低得比较快，以减缓新的MS切入。本发明借助于指数函数模型，把小区的资源百分比折算到小区的动态优先级中，来模拟这种先缓后急的特征。从图2可见，小区的资源SP从100减少到0，相对应的动态优先级从4降低到0。假设SP_LOW为10，优先级4占据大约44％的资源，而优先级1占据大约17％的资源。根据公式6得到：M在集合[0，N]中从小到大取整数值，一旦满足条件M≥m，M就是资源百分比SP对应的动态优先级。结合公式7有：N^*ln(SP÷SP-LOW)≤M^*ln(100÷SP-LOW)    公式8为了避免公式8中复杂繁琐的对数运算，本发明采用了表驱动的做法。公式8又可以写成：N^*LN(SP)≤M^*LN(100)    公式9其中LN(SP)从事先已经做好的对数表即表4中查询，资源百分比和对数表的映射关系如下：

函数integer(X)是求数轴上和X最靠近的左边整数。假设SP_LOW为10，当SP为50，查询表4，LN(SP)为161。当SP为100，得到LN(SP)为228。

图3为本发明的一个实施例。假设小区A恰好有集市，现在各小区的静态优先级按图示设置。当小区A中很多MS起呼时，必然有MS产生切换。这时静态优先级高的小区，如B或D小区的动态优先级也高，MS开始向右边的小区切换；一段时间后，右边的小区资源减少，小区的动态优先级下降。当小区间的动态优先级基本扯平时，由于小区中有随机的起呼，左边小区的动态优先级有可能升高，MS向左切换，同时也降低了左边小区的动态优先级。如果第二年，假设B小区有集市。那么设置B小区的静态优先级为0，而H、I、J小区的静态优先级为7，也能取得相同的效果。

图4是本发明的另外一个实施例。假设小区A是GSM900宏蜂窝，B是DCS1800微蜂窝。为了提高被覆盖区域的接入成功率，希望小区A中接入的业务向小区B流动。在网络规划时，有意将小区A的静态优先级设置为3，B为7。这样当小区A中MS需要切换时，自然切换到小区B。一段时间后，小区B因为吸收足够的业务，动态优先级下降，吸收业务的能力自然下降，最终徘徊在平衡点附近。

本发明是基于小区动态优先级而提出的一种切换控制方法，由于动态优先级同时兼顾小区的静态优先级和该小区的资源利用状况，比用单纯的静态优先级概念控制切换的方法更加合理高效，能充分利用系统的资源，改善网络的整体性能，是小区规划的有益补充。

本发明为了方便叙述，多处出现英文缩写词，现提供对照表如下：(见下页)序号    缩略语    英文全称                        中文全称1        MS       Mobile Station                  移动台2        BSC      Base Station Controller         基站控制器3        TCH      Traffic CHannel                 业务信道4        MS1...N  Mobile Station 1...N            移动台1...N5        DCS      Digital Cellular System         数字蜂窝系统6        GSM      Global System for Mobile        全球移动通信系统7        MSC      Mobile Switching Center         移动交换中心8        SDCCH    Stabd-alone Dedicated Control   独立专用控制信道9        BCCH     Broadcast Control CHannel       广播控制信道10       TDMA     Time Division Multiple Access   时分多址接入11       BTS      Base Transceiver Station        基站收发信台12       PBGT     Power Budget                    功率预算13       TA       Time Advance                    时间提前量14       HO_MARGIN(n)                             功率预算门限15      ΔPBGT(n)                                 功率预算裕度

           表1测量报告数据数据内容         解释上行电平         BTS测量的MS的发射功率上行误码率       BTS测量MS的误码率下行电平         MS测量的BTS的发射功率下行误码率       MS测量的BTS的误码率时间偏移量       表征MS和基站的距离邻近小区BCCH电平 邻近小区BCCH载波的发射功率MS发射功率       MS发射功率BS发射功率       BS上次功率控制的相对值

            表2平均值数据内容         解释RXQUAL_UL        上行误码率平均值RXQUAL_DL        下行误码率平均值RXLEVEL_UL       上行电平平均值RXLEVEL_DL       下行电平平均值DISTANCE         MS和基站的平均距离RXLEVEL_NCELL    邻近小区的电平平均值

       表3阀值数据内容             解释L_RXQUAL_UL_H   上行误码率切换下限L_RXQUAL_DL_H   下行误码率切换下限L_RXLEV_UL_H    上行电平切换下限L_RXLEV_DL_H    下行电平切换下限RXLEV_UL_IH     上行内部干扰电平上限RXLEV_DL_IH     下行内部干扰电平上限MS_RANGE_MAX    小区的范围HO_MQRGIN(n)    小区功率预算上限

     表4  对数表TempSP LNVALUE TempSP LNVALUE0       -200^*   25    1611       -160     26    1652       -91      27    1693       -51      28    1724       -22      29    1765       0        30    1796       18       31    1827       34       32    1878       47       33    1899       59       34    19210      69       35    19511      79       36    19712      88       37    20013      96       38    20314      103      39    20515      109      40    20816      116      41    21017      122      42    21318      128      43    21519      134      44    21720      139      45    22021      144      46    22222      148      47    22423      153      48    22624      159      49    228注：^*代表负无穷大

Claims (8)

1.一种基于小区动态优先级的切换控制方法，其特征在于包括下述步骤：(1)采集数据

即每隔大约480毫秒，基站控制器BSC接收基站收发信台BTS上报的测

量报告的数据，包括MS测量的下行数据和BTS测量的上行数据；(2)计算测量报告的平均值和功率预算裕度

当保留的测量数据多于要求的样本数后，每次收到测量报告，新的数据和

落在滑动窗内的老数据进行加权平均，其中平均距离和邻近小区的电平的

平均值的权值为1；计算小区的功率预算裕度ΔPBGT(n)的公式为：

ΔPBGT(n)＝PBGT(n)-HO_MARGIN(n)。

式中功率预算PBGT(n)取决于邻近小区的电平平均值，HO_MARGIN(n)

为功率预算门限。(3)将平均值与阀值比较

当保留的平均值多于要求的个数时，参与和阀值比较的过程，根据切换原

因的优先级，比较过程的顺序是固定的，当其中的一个切换原因成立时，比

较过程结束；(4)选择目标小区

当切换的原因为小区间切换时，功率预算裕度大于0，而且下行电平的平

均值大于最小接入电平的邻近小区入选为目标小区；(5)目标小区排序

根据目标小区的资源情况计算小区的动态优先级，然后根据小区的动态优

先级进行排序，优先级高的小区排在前面；如果两个目标小区的动态优先

级相同，再按照这两个小区的功率预算裕度排序，功率预算裕度高的小区

排在前面。

2.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于：其中MS和BS的功率值只有一个；上行数据，下行数据，时间提前量和邻近小区测量值各自保存在长度为32的循环队列中；队列的“计数器”累计数据的个数；根据数据的个数可以推算出保留最近一次测量报告数据的“当前位置”；最多保留了16个邻近小区的32个测量值；小区记录中用参数AGE表示该记录的可靠程度，每次处理测量报告时，如果记录被刷新，AGE为0，反之加1。

3.如权利要求1或2所述的切换控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中平均值的计算公式为

其中的WEIGHT是标志数据可靠性的权值；当测量报告中不连续传输的标志DTA为1时数据的权值为1，否则为大于1的一个相对权值；BSC根据公式1计算本小区上下行电平和误码率的平均值；所述计算小区的功率预算裕度的公式中，PBGT(n)取决于邻近小区的电平平均值。

4.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于：所述切换控制方法的步骤(3)中的阀值由3部分组成：阀值本身，样本总数N和有效样本数P；当某项数据保留的平均值多于N时，将该数据的平均值和数据库中相应的阀值相比较决定是否切换；切换的基本原则为：在N个平均值中有P个超出了阀值规定的范围，将触发切换；所述比较的顺序为：干扰电平比较；上下行误码率比较；上下行电平比较；平均距离比较；功率预算比较；一旦其中某一次满足上述的切换原则，马上停止比较过程，给出切换的原因；所述切换原因分为两类：由干扰电平比较出的结果为内部切换，其余为小区间切换。

5.如权利要求1所述的切换控制方法，其特征在于：所述切换控制方法的步骤(4)中，如果触发切换的原因不是内部切换，BSC从保留的邻近小区中选择目标小区，被选中的目标小区应满足的条件是：所选中的目标小区的平均电平必须大于该目标小区要求的最小接入电平，而功率预算裕度ΔPBGT(n)必须大于0。

6.如权利要求1、2、4、5任意之一所述的切换控制方法，其特征在于：所述切换控制方法的步骤(5)中的排序方法是，首先查询目标小区的资源状况，计算出小区的资源百分比；然后查询小区的静态优先级，之后把两者折算成小区的动态优先级；目标小区列表中的小区按照此时计算得到的动态优先级进行排序。

7.如权利要求6所述的切换控制方法，其特征在于：计算小区某时刻的资源百分比SP的公式为：

SP＝SP-LOW*A^m                       公式3其中的底数A满足条件：

100＝SP_LOW*A^N                     公式4

8.如权利要求6所述的切换控制方法，其特征在于：当两个目标小区的动态优先级相同时，则根据这两个小区的功率预算裕度排序，功率预算裕度高的小区排在前面。

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