CN1582048A - 移动通信系统的切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在无线移动通信系统中，在提供良好的通话质量的范围内减少切换次数，减小进行切换处理所需的无线网络负载的技术。本发明可以通过如下4个步骤实现：第1步骤，获得终端的位置信息及预想移动路径的信息，根据该预想移动路径计算出预想通过的无线网/基站；第2步骤，利用无线网信息，决定切换最优化及负载分散所需的详细的最佳切换路径、方法及时机，在对呼叫提供稳定的服务的同时进行管理，直至把呼叫切换给要找的无线 网/基站/信道，并限制向其它系统/基站/信道的切换；第3步骤，如果要找的最佳系统出现，则利用上述决定的切换方法进行切换；第4步骤，根据需要，反复进行上述各步骤中的一部分或全部，直至把呼叫连接到最终目的地。

Description

移动通信系统的切换方法
技术领域
本发明涉及无线移动通信系统中的切换技术，特别是一种能够在提供良好通话质量的范围内，减少切换次数，减小进行切换处理所需的无线网络负载的移动通信系统的切换方法。
背景技术
在第2代及第3代移动通信系统中，以往的切换(hand-off)方式是各终端根据无线环境发送PSMM(PSMM：Pilot Strength Measurement Message-导频强度测量报告消息)，基站根据PSMM向终端下达切换命令。
例如，在大型宏小区(macro cell)内，小型微小区(micro cell)或微微小区(pico cell)重叠存在，我们来考虑一下在这种环境中，终端通过该地区的情形。
在这种环境中，就以往的切换方法而言，终端的移动导致无线环境发生变化，所以PSMM传输频繁，在网络中大部分是以该PSMM为根据决定切换，下达命令。
下面列举一个以往技术的更具体的例子，如图1所示，显示了当移动终端通过存在小型微小区的地区时的情形，小型微小区位于伞形小区(Umbrella cell)中，用于针对负载较多的热点(hot spot)地区。
中央的小区(Cell2)是伞形小区，内部包含微小区/微微小区，实现重叠。终端从A地区向B地区移动时，以经过热点所在处的情形为例。当在这种小区构成环境下切换时，终端在经过微小区/微微小区的同时，根据测量的信噪比(Ec/Io)，通过PSMM请求切换。此时，当无线网络针对从终端传送来的PSMM允许切换时，每次经过各扇区，通过所包含的微小区/微微小区时，都发生切换，所以共发生7次切换。
在上述以往技术的切换方法中，使用了无线网以终端传送的无线环境评估值(Ec/Io)为根据决定切换与否和时机并通报的方法，所以切换频繁发生，这样一来，各基站间的信号负载和处理量增加。所以存在如下问题，当小区较小、无线环境变化大时，由于频繁进行切换，呼叫掉线(drop)的几率上升。特别当是数据服务时，由于频繁的切换，造成处理率(throughput)下降，延迟时间增加。
发明内容
因此，本发明的第一目的是在保障良好通话质量的范围内，减少切换次数，减小因切换产生的无线网络负载。
本发明的第二目的是提高切换成功率，减小在切换步骤中可能发生的呼叫掉线率。
本发明的第三目的是当特定无线资源中的负载较为集中时，在使呼叫移动到负载较小的无线网/基站/信道的同时并提供服务，从而获得负载分散(Load sharing)效果。
本发明的第1特征是：为了在满足进行切换时要求的通信质量的范围内减少切换次数，在通常的无线环境评估值之外，利用关于终端的位置和预想移动路径的信息。
本发明的第2特征是：网络利用终端的现在位置和目的地坐标信息以及移动路径信息，根据小区规划(cell planning)的预想连接基站/系统。
本发明的第3特征是：以关于终端的预想路径和移动中预想服务基站的信息为根据，决定可以减少切换次数的切换方法和服务提供基站路径，并以此向终端提供呼叫。
本发明的移动通信系统的切换方法由如下几个步骤构成：第1步骤，获得终端的位置信息及预想移动路径的信息，根据该预想移动路径计算出预想通过的无线网/基站；第2步骤，利用无线网信息，决定切换最优化及负载分散所需的详细的最佳切换路径、方法及时机，在对呼叫提供稳定的服务的同时进行管理，直至把呼叫切换给要找的无线网/基站/信道，并限制向其它系统/基站/信道的切换；第3步骤，如果要找的最佳系统出现，则利用上述决定的切换方法进行切换；第4步骤，根据需要，反复进行上述各步骤中的一部分或全部，直至把呼叫连接到最终目的地。
附图说明
图1是以往技术下的切换方法的使用示例图。
图2是本发明的切换方法的使用示例图。
图3是本发明的在重叠网中降低掉线率的原理示例图。
图4是本发明的在重叠网中用于分散负载的切换示例图。
图5是本发明的移动通信系统的切换方法处理步骤的信号流程图。
具体实施方式
下面参照附图2至6，详细说明本发明的切换处理步骤。
在本发明中，当进行切换时，不仅仅是利用终端的信号测量结果(Ec/Io)，而是基于关于终端现在位置、目的地及预想移动路径的信息，并追加利用无线网络可以获知的无线网信息，决定切换方法并向终端下达执行切换方法的命令。由于追加利用了关于终端预想位置的信息，所以，可以更有效、更高效地决定切换路径及方法。
本发明所应用的无线终端利用GPS功能接受远程信息服务。这种终端接收/测量卫星信号和基站信号并传输给无线网后，该无线网的GPS位置计算服务器把终端的位置通知给终端。
当用户已输入了目的地时，还提供最佳路径信息。在该步骤中，无线网可以从上述GPS位置计算服务器获得关于终端的位置、目的地以及移动路径的信息。在本发明中，移动通信系统识别关于接受远程信息服务的终端的位置和移动路径的信息的步骤及利用该步骤处理切换时的主要步骤如下。
第1步骤(S1)：获得关于终端的位置信息及预想移动路径的信息。
第2步骤(S2)：根据上述预想移动路径，计算出预想通过的无线网/基站。
第3步骤(S3)：利用无线网信息，以切换最优化及负载分散为目的，决定详细的最佳切换路径、方法及时机。
第4步骤(S4)：在对呼叫提供稳定的服务的同时进行管理，直至把呼叫切换给要找的无线网/基站/信道，并限制向其它系统/基站/信道的切换。
第5步骤(S5)：如果要找的最佳系统出现，则利用上述决定的切换方法进行切换。
第6步骤(S6)：根据需要，反复进行上述第1-5步骤(S1-S5)中的一部分或全部，直至把呼叫连接到最终目的地。
下面对上述各步骤(S1-S6)中的处理步骤进行详细说明。
首先说明上述第1步骤(S1)。用户利用远程信息终端拨打电话，请求导航服务。这样一来，呼叫被连接至GPS服务器，计算出终端的现在位置后，在该计算结果传输给终端时，该信息传输给无线网络。用户发送了移动目的地后，上述GPS服务器计算最佳路径并提供给终端，此时，关于目的地和预想路径的信息被传送给无线网络。
下面说明上述第2步骤(S2)。上述无线网络以获得的终端现在位置、目的地、预想路径信息为根据，计算出无线网中的默认预想通过的据点基站。上述预想通过基站的计算，可以是针对整个预想移动路径进行计算，但当整个路径较长时，也可以把整个路径分成几个区间，从与终端较近的几个区间起依次计算。
下面说明上述第3步骤(S3)。利用第2步骤(S2)计算的默认预想据点基站的网络信息，判断终端是否可以提供服务。此时，判断虽然可以针对整个路径进行，不过，也可以针对一部分路径实施。这是因为，在移动路径中，可以降低研究可否为呼叫提供服务的复杂度，最后再考虑网络情况的变动，也可以为进行特定呼叫的切换事先准备信道，在不降低网络效率的范围内，只考虑一部分路径。
当根据移动路径判断是否可以连接提供服务时，可以考虑的因素如下。其中，在决定切换方法及路径中考虑了现在的无线网现状和负载。
第一，通过预想移动路径时，应判断在不对通话质量造成大的损失的范围内，是否存在能够使切换次数达到最少的基站。
第二，考虑移动路径上的网络负载状态，判断是否存在出于负载分散的目的，必须把呼叫切换至其它系统或基站、信道，也就是是否存在需要避开的系统/基站/信道。
第三，为了实现无线网的负载分散，当避开特定基站或系统、特定信道时，应考虑是否有代替其提供服务的系统/基站/信道。
考虑上述事项，根据无线网环境详细决定要切换的网/基站/信道。如图4所示，第3实施例是在有多个无线网重叠的移动通信系统中选择有效的切换路径的情形。
下面说明上述第4步骤(S4)。本发明的切换方法直接包含了原有的标准切换方法。因此，与原有的切换算法具有兼容性。只不过在无线网络以从终端传送来的信道测量结果为根据决定切换时，其决定要素中追加考虑了第2步骤(S2)及第3步骤(S3)中提到的事项。无线环境可能随时变化，但不管无线环境如何变化，始终不发生呼叫中断，以良好的通信质量提供稳定的服务，这是一个重要课题。因此，即使事先根据预想路径预测了切换路径，但必要时，也会出现切换到不是无线网络所预测的基站，而是切换到其它基站的情形。不过，当显示出良好的AS(Active Set-活动集)信号强度时，极可能无需切换至其它基站，因此需要将其限制在提供良好的通话质量的范围内。
在上述良好的通话质量范围内，限制不必要的切换的方法之一如下。
象通常的切换方法一样，移动通信系统连续监视终端随着无线环境的变化所测量并提供的PSMM。必要时，为了防止呼叫掉线，也可能会允许切换至不是最佳路径的基站。但是，如果报告的AS的信噪比(Ec/Io)超过特定值(Th1)以上，判断认为通过现在的基站足可以以要求的通话质量提供服务，那么也可以忽略切换到事先预想的最佳基站之前所报告的PSMM。
用伪码将其记述如下。
If(PSMM中是否包含请求HO的CS？)
{
If(Ec/Io(AS)ETh1)
忽略传送来的PSMM中包含的CS
Else
象原来使用的一般HO算法一样，可以允许向CS的HO
}
下面说明上述第5步骤(S5)。上述无线网络参照上述第3步骤(S3)决定的切换时机与方法，向终端传送切换命令，这样一来，该终端便会使用无线网络事先决定的无线网/基站/信道。其中，根据无线网络的介入程度，会有消极的或积极的方法。
举一个上述消极的方法的例子，为了利用事先决定的无线网/基站/信道向终端提供服务，如果终端传送的PSMM中存在的预想基站表示为CS，无线网络则命令向该基站切换。
再举一个上述积极的方法的例子，无线网络下达命令，寻找终端现在位置周围存在的其它信号，诱导向要找的基站切换，其步骤如下。
基站也可以制作CFSRQM(CFSRQM：Candidate Frequency Search ReQuest Message-候选频率搜索请求信息)等信息，使终端搜索特定无线网和信道。上述终端做出响应，测量无线环境，以CFSRPM(CFSRPM：Candidate Frequency Search ResPonse Message-候选频率搜索应答信息)等信息向无线网络报告测量结果。上述无线网络在做出了切换决定后，向终端传送GHDM(GHDM：General Handoff Direction Message-一般切换指令信息)、EHDM(EHDM：Extended HDM-延期切换指令信息)、HDM等，诱导向相应无线网/基站/信道切换。
当上述无线网络告知终端要测量的基站，使其测量信号时，由于无线网络可以获知位于现在终端的位置的基站，所以，这时是以此为基础命令终端进行信号测量。这是因为，在无线网的设计和计划步骤中，无线网可以参照关于以相应地区为服务区域的基站的数据。
上述信号测量命令在如下情况下有效，即，虽然有可以在终端所在地点使用的信号，但终端的信号测量能力不足，无法搜索所有信号。在这种情况下，无线网络拥有关于终端的准确位置和该地区中的信号分布的数据库，它命令进行信号测量，这样一来，终端可以获得有效信号并使用的几率增大。
另一方面，本发明的第1实施例是移动终端通过存在小型微小区的地区时的情形，小型微小区位于伞形小区(Umbrella cell)中，用于针对负载较多的热点(hot spot)地区，下面参照图2进行说明。
中央的小区(Cell2)是伞形小区(Umbrella cell)，内部包含微小区/微微小区，形成重叠。终端从A地区向B地区移动时，以经过热点所在处的情形为例进行说明。
在条件与图2相同的图1中，当应用以往的切换方法时，发生7次切换。但是，当使用本发明时，由于网络已得知终端的移动路径，所以为了限制不必要的切换，在伞形小区(Cell2)中掌握预想通过的基站，选择使切换次数达到最小并同时可以向呼叫提供服务的切换基站，如图2所示，诱导并允许进行切换。这样一来，在终端经过热点的步骤中，在伞形小区(Cell2)的β扇区中可以充分提供服务，因此切换次数为4次。
本发明的第2实施例是无线网已经重叠、预计要克服一个网的覆盖盲区(coverage hole)的情形，下面参照图3进行说明。
如图3所示，当互不相同的无线网重叠时，即，小区1、小区2、小区3是相同的a无线网，小区a、小区b、小区c是不同于小区1-3的b无线网，当用户要从A地点移动到B地点时，假定从b网的小区a开始呼叫。
在一般的切换方法中，利用随着终端的移动而传送来的PSMM进行切换。终端从标记有三角形的地区移动，所以，小区a的区域结束后，呼叫应切换至a网的小区1。当终端的搜索(searcher)功能降低，无法在短时间内获得要扫描的系统时，则发生呼叫中断。但是，由于该地点存在a无线网，所以可以继续服务。
但是，当应用了本发明时，由于无线网络准确地知道终端的位置，所以可以根据小区规划(planning)了解到a无线网在该地存在。在到达三角形地点之前，命令测量a无线网的小区1，使其切换至小区1，可以同时安全地为呼叫提供移动性和服务。从而，改善了切换掉线率或呼叫掉线率。
下面参照图4，说明本发明第3实施例的用于负载分散(Load sharing)的切换方法。
在图4中，假定b无线网的小区b的呼叫很多，负载很高。在这种情况下，负载高的b无线网的小区b难以为切换过来的呼叫准备信道。接受新的呼叫容易造成干扰，从小区b的立场而言，可能引起原来已连接的呼叫的通话质量下降。因此，从负载分散的角度而言，需要尽可能不要由负载高的小区接收新呼叫，而是由负载低的小区提供服务。
当初始呼叫已连接到b无线网的小区a时，由于移动路径上的小区b负载较高，出于负载分散的目的判断，最好连接到可以代替它的a无线网小区1、小区2。在这种情况下，本发明中的无线网络由于已了解终端的位置和预想移动路径，所以不从b无线网小区a切换至b无线网小区b，而是从b无线网的小区a的三角形地点切换至a无线网的小区2。
如上述所作的详细说明，本发明具有如下效果，即，本发明不仅仅是利用终端的信号测量结果，而是基于关于终端现在位置、目的地及预想移动路径的信息，并追加利用无线网络已了解的无线网信息，决定切换方法并向终端下达执行切换方法的命令，所以可在满足通话质量的同时减少切换次数。
由于知道几个步骤以后的服务基站或系统，所以可以事先准备进行切换所需的信道，降低切换失败率。
另外，在二重/三重模式下，当各系统的负载不同，或各小区的负载不同，或信道间的负载不同时，也可以应用负载分散概念，事先切换到负载小的系统或小区、信道进行服务。

Claims (8)

1.一种移动通信系统的切换方法，其特征是由如下几个步骤构成：第1步骤，获得终端的位置信息及预想移动路径的信息，根据该预想移动路径计算出预想通过的无线网/基站；第2步骤，利用无线网信息，决定切换最优化及负载分散所需的详细的最佳切换路径、方法及时机，在对呼叫提供稳定的服务的同时进行管理，直至把呼叫切换给要找的无线网/基站/信道，并限制向其它系统/基站/信道的切换；第3步骤，如果要找的最佳系统出现，则利用上述决定的切换方法进行切换；第4步骤，根据需要，反复进行上述各步骤中的一部分或全部，直至把呼叫连接到最终目的地。
2.根据权利要求1所述的移动通信系统的切换方法，其特征是第1步骤包括如下几个步骤：
步骤1，利用远程信息终端拨打电话，请求导航服务；第2步骤，呼叫连接到GPS服务器，计算出终端现在位置，当计算结果传送给终端时，该信息传送给无线网络；步骤3，用户发送了移动目的地后，上述GPS服务器计算最佳路径并提供给终端，向无线网络传送关于目的地和预想路径的信息。
3.根据权利要求1所述的移动通信系统的切换方法，其特征是第1步骤包括如下几个步骤：步骤1，无线网络以获得的终端现在位置、目的地、预想路径信息为根据，计算出无线网中的默认预想通过据点基站；步骤2，当上述预想通过基站计算移动路径时，上述预想通过基站的计算，可以是针对整个预想移动路径进行计算，也可以把整个路径分成几个区间，从与终端较近的几个区间起依次计算。
4.根据权利要求1所述的移动通信系统的切换方法，其特征是第2步骤包括如下步骤：利用上述第1步骤计算的默认预想据点基站的网络信息，判断终端是否可以提供服务。
5.根据权利要求4所述的移动通信系统的切换方法，其特征是：判断对象的路径是整个路径或一部分路径。
6.根据权利要求1所述的移动通信系统的切换方法，其特征是第2步骤中应根据移动路径判断是否可以连续提供服务时的考虑对象因素至少包括如下几种之一：第一，通过预想移动路径时，在不对通话质量造成大的损失的范围内，是否存在能够使切换次数达到最少的基站；第二，考虑移动路径上的网络负载状态，是否存在出于负载分散的目的，必须把呼叫切换至其它系统或基站、信道，也就是是否存在需要避开的系统/基站/信道；第三，为了实现无线网的负载分散，当避开特定基站或系统、特定信道时，是否有代替其提供服务的系统/基站/信道。
7.根据权利要求1所述的移动通信系统的切换方法，其特征是第2步骤包括如下几个步骤：步骤1，为限制切换，移动通信系统连续监视终端根据无线环境的变化所测量并提供的PSMM；步骤2，必要时，为了防止呼叫掉线，允许切换至不是最佳路径的基站；步骤3，如果报告的AS的信噪比(Ec/Io)超过特定值以上，判断认为通过现在的基站足可以以要求的通话质量提供服务，忽略切换到事先预想的最佳基站之前所报告的PSMM。
8.根据权利要求1所述的移动通信系统的切换方法，其特征是第3步骤包括如下几个步骤：步骤1，为了利用事先决定的无线网/基站/信道向终端提供服务，如果终端传送的PSMM中存在的预想基站表示为CS，无线网络则命令向该基站切换；步骤2，无线网络下达命令，寻找终端现在位置周围存在的其它信号，诱导向要找的基站切换。
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