CN1678115A - Td－scdma移动通信系统中的接力切换方法 - Google Patents

Td－scdma移动通信系统中的接力切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及接力切换方法，包括终端测量、切换判别和切换执行。终端除进行常规参数测量外还对原基站和邻近基站进行开环功率测量和开环同步测量。系统根据终端上报的测量报告确定可以接纳的一个目标基站，并启动切换执行过程。包括：系统向终端发送“物理信道重配置命令”，将目标基站特性通知终端；系统为终端与目标基站间建立无线链路；系统向原基站与目标基站发送相同的下行数据，并同时接收上行数据；在若干无线帧内，终端接收原基站的下行数据，并利用开环同步、开环功率控制计算的发射提前量、发射功率向目标基站发送上行数据；终端与目标基站间进行双向通信，在系统接收到终端的物理信道重配置完成消息后，释放终端与原基站间的无线链路。

Description

TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，更确切地说是涉及时分-同步码分多址(TD-SCDMA)蜂窝移动通信系统中的一种切换技术，是一种实现越区切换时的接力切换方法。本发明方法通过充分利用开环功率控制和开环同步控制特性，和充分利用智能天线的优势，使接力切换过程简单、可靠。
背景技术
第三代蜂窝移动通信系统采用码分多址(CDMA)技术，从第二代移动通信CDMA技术(IS-95)开始使用软切换，在提高系统容量的同时，还使终端在基站间切换时不丢失信息。但此软切换技术只能在使用相同载波频率的基站或者扇区之间进行。
在中国专利ZL98120525.9“同步码分多址通信系统接力切换的方法”中，公开了一种在同步码分多址通信系统中实现越区切换的接力切换新方法，不仅具有“软切换功能”，而且可以在使用不同载波频率的SCDMA基站间，甚至在SCDMA系统与其他移动通信系统，如GSM或IS-95 CDMA系统的基站之间实现不丢失信息、不中断通信的理想的越区切换。
在TD-SCDMA移动通信系统中，采用了更有效的接力切换技术。接力切换技术保持了软切换在切换时不丢失信息的优点，更节省网络资源，并且可以在使用不同载波频率的基站或者扇区之间进行，但遗憾的是其切换过程仍然不够清晰和简单。
接力切换技术自上述专利技术发明以来，已经作为TD-SCDMA系统的一种越区切换方法写在第三代移动通信标准中(参见3GPP标准25.834)，但标准中并没有规定具体的实现方法。
在接力切换的实现方法方面，中国专利申请02155650.4“一种移动通信系统中的切换方法”，是在移动终端向网络端发送测量报告的同时，通过向目标基站发送特定的训练序列，并根据回复的调整信息完成切换准备和同步建立过程，然后再采用开环或闭环的方法保持此同步。在网络端下达切换命令时，可以直接切换到所分配的目标基站，而不需要重新建立接入、同步的过程。
其中的开环同步控制技术，是移动终端根据相邻小区与服务小区导频信号之间相对关系，确定需要进行同步跟踪的相邻小区并与这些小区保持和维护导频信号之间的定时关系的一种技术。移动终端中启动开环同步控制的时机可以由移动终端自身决定(简称终端触发)，也可以在接收到网络指令后启动(简称网络触发)。终端触发就是移动终端在根据系统广播信息中的相邻小区列表进行测量的同时，比较这些相邻小区与服务小区导频信号的差值，从中选择某些相邻小区基站并与之进行开环同步保持。网络触发就是由网络确定需要进行开环预同步的小区，并以信令通知移动终端，移动终端在接收到该信令后，在对这些小区进行测量的同时，根据测量得到的相邻小区导频信号，选择某些相邻小区基站并与之进行开环同步保持。通过此开环同步测量过程，移动终端可以获得并保存同步信息。
在目前的第三代移动通信标准中(参见3GPP相关文件)，都仅仅规定了接力切换的方式，而没有制订详细的接力切换方法。专利申请02155650.4中虽然描述了获得及保持预同步的方法，但没有对实现接力切换方法的完整过程给予说明，因而导致在具体实现接力切换技术时仍然采用硬切换和软切换方式。
参见图1，说明如下：图中示出一个简化的TD-SCDMA移动通信系统结构，它由核心网130(CN)，多个无线网络控制器如121、122(RNC)及n个基站101、102、....、10n组成。假设在基站101覆盖的小区内有m个移动终端201、202、203、...、20m，其中，移动终端201、202、203同时与基站101通信，并使用相同的载波频率。假设移动终端201向着基站101覆盖小区的边缘移动(距离基站101较远，因而电波传播衰落大)，而终端202及203向着基站101移动，距离基站101已较近，基站101至终端202及203间的电波传播衰落比基站101至终端201间的电波传播衰落可能会分别小10dB至20dB。终端201与基站101之间的通信质量可能已经恶化，此时，为保证信息传输质量，终端201将考虑切换到邻近小区，例如基站102或者10n所覆盖的小区。
一种切换方法是使用硬切换，移动终端201先和基站101(以下称原基站，也是切换前基站)中断通信，然后再和基站102(以下称目标基站)就同一业务建立通信。该硬切换技术的主要缺点是因切换将造成100-300ms的通信中断，必然要丢失这段时间内的信息，对话音通信尚可容忍，但对数据通信，几乎是不能容忍的。
在硬切换方法之后发明的软切换技术，需要使用宏分集才能实施，即移动终端201在与基站101保持通信的同时，还接收来自基站102、甚至10n的信号，该信号与接收基站101的信号完全相同(在载波频率相同的条件下)，移动终端在切换时改变的仅仅是将上行信号发向目标基站。显然，软切换的优点是不丢失信息，但却占用了大量资源，而且，软切换只能在载波频率相同的基站之间进行，否则，移动终端的成本将大大增加。
发明内容
本发明给出一种在TD-SCDMA移动通信系统中实现接力切换的方法。充分利用开环功率控制和开环同步控制的特性，使接力切换过程具体化且简单、可靠。
实现本发明目的的技术方案是这样的：TD-SCDMA移动通信系统中的一种接力切换方法，包括终端测量、接力切换判别和接力切换执行过程；所述的终端测量包括按标准进行的常规参数测量，和向系统上报测量报告；所述的接力切换判别是根据选择的切换判决准则，确定可以接纳的一个目标基站，其特征在于：
所述的终端测量还包括终端对本小区基站和邻近小区基站的开环功率测量和开环同步测量；
所述的接力切换执行包括：
A.系统在确定可以接纳的一个目标基站后，通过原基站向终端发送“物理信道重配置”命令，在命令中将目标基站特性通知终端，系统在保持终端与原基站间无线链路的同时还为终端与所述目标基站间建立无线链路；
B.系统向原基站与该目标基站发送相同的下行数据，并同时接收原基站与该目标基站的上行数据；
C.终端接收原基站的下行数据，并利用开环同步控制计算的发射提前量和利用开环功率控制计算的发射功率向该目标基站发送上行数据；
D.终端然后接收来自该目标基站的下行数据，与目标基站间进行双向通信后，通过目标基站向系统发送“物理信道重配置完成”消息，系统接收到终端的“物理信道重配置完成”消息后，释放终端与原小区基站间的无线链路。
本发明的在TD-SCDMA移动通信系统中实现接力切换的方法，包括移动终端测量、切换判别和切换执行三个过程。在移动终端测量过程中，不仅测量常规的参数，还将完成对邻近基站的开环功率测量及开环同步测量；切换判别和常规的切换判别方法没有明显区别，但涉及到对原基站与对邻近基站的开环功率测量及开环同步测量的结果比较及判别；在接力切换执行过程中，系统同时为终端与原基站及目标基站间建立无线链路，发射相同的下行数据并接收上行数据，但选择其中质量好的一路上行数据处理上报，终端则接收来自原基站的下行数据并用开环同步控制及开环功率控制方法计算出对目标基站的发射功率及发射提前量，向目标基站发射上行数据，此过程仅需要几个最多十几个无线帧，然后接收来自目标基站的下行数据，终端实现对目标基站的双向通信后，向系统发送“物理信道重配置完成”消息，完成接力切换。
终端对邻近基站的开环功率测量，是测量终端所接收的本小区(服务小区)基站发射的下行导频时隙(DwPTS)信号与邻近小区基站发射的下行导频时隙(DwPTS)信号的功率差，或测量终端所接收的本小区(服务小区)基站发射的P-CCPCH(主公共控制信道)导频信号与邻近小区基站发射的P-CCPCH(主公共控制信道)导频信号的功率差。
终端对邻近基站的开环同步测量，是测量终端接收到的邻近小区基站发射的DwPTS信号到达时间与原小区基站发射的DwPTS信号到达时间差，或测量终端接收到的邻近小区基站发射的P-CCPCH导频信号到达时间与原小区基站发射的P-CCPCH导频信号到达时间差。
在切换执行过程中，终端中启动开环同步测量及开环功率测量的时机，可以由终端自身决定，也可以在接收到网络指令后启动，但前者方法的实现易于后者方法。
系统(RNC)在执行接力切换时，同时向原基站与目标基站发送下行业务数据及随路信令(统称下行数据)，并同时接收来自这两个基站的上行业务数据及随路信令(统称上行数据)，但选择质量好的一路上行业务数据及随路信令处理上报。
终端在执行接力切换时，在一个短时间内接收来自原基站的下行数据，而采用开环同步控制及开环功率控制方法获得发射功率及发射提前量，向目标基站发送上行数据。此时间后，接收来自目标基站的下行数据，实现对目标基站的双向通信后，通过目标基站向系统发送物理信道重配置完成消息，完成接力切换。
开始执行接力切换时，在RNC设置的定时器T1超时时也未接收到终端通过原基站发送的物理信道重配置完成消息时，表明接力切换失败，终端切换回原基站，继续与原基站通信。
本发明充分利用了TD-SCDMA系统是一个使用了智能天线的同步CDMA系统，并用多时隙时分双工(TDD)工作的优点，终端在进行测量时，可以开环获得与邻近基站之间电波传播的链路损耗及电波传播时间差值，并用开环方式和邻近待切换进入的基站实现同步。在切换过程中，不需要通过复杂的通信过程对目标基站进行接入，使接力切换过程非常简单又不丢失信息。而且一个最简单的、仅仅能接收一个时隙的终端也可以实现接力切换(例如在一个子帧中只配置了1个下行时隙、5个上行时隙的情况下)。因而本发明的技术方案是对接力切换技术的完善化和实用化方法。
附图说明
图1是TD-SCDMA蜂窝移动通信系统结构及越区切换过程示意图；
图2是TD-SCDMA蜂窝移动通信系统在接力切换过程中的移动终端测量示意图；
图3是TD-SCDMA蜂窝移动通信系统在接力切换过程中的切换判别过程框图；
图4是TD-SCDMA蜂窝移动通信系统在接力切换过程中无线网络控制器(RNC)的工作流程框图；
图5是TD-SCDMA蜂窝移动通信系统在接力切换过程中移动终端的工作流程框图。
图6是一TD-SCDMA蜂窝移动通信系统的接力切换实施例主流程框图。
具体实施方式
本发明公开的是一种在TD-SCDMA移动通信系统中进行接力切换的方法。在TD-SCDMA移动通信系统中，基站对每一激活的终端(确定了一个码道)提供一个赋形波束以对准此终端。如图1中，基站101分别向移动终端201、202及203使用赋形的下行波束301、302、303发射。当移动终端201移动到离基站101比较远，而离基站102及10n比较近时，为保证通信质量，移动终端201将可能切换到基站102或者基站10n。本发明的该接力切换过程主要包括三个步骤：终端测量、切换判别和切换执行过程。具体说明如下：
测量分终端测量和基站测量。其中终端测量是指终端在通信过程中，必须完成标准规定的测量任务(常规参数的测量)，包括对正在通信的本小区的各种接收与发射的参数进行周期性测量，或者在事件发生时(事件触发方式)按系统要求进行特定参数的其他测量，此外，还应当对邻近小区的各种接收与发射参数进行周期性测量或者在事件发生时按系统要求进行特定参数的其他测量。并将上述测量结果向系统(RNC)进行报告(上报测量报告)。
终端在通信过程中，按照系统要求执行各种测量任务，并在满足测量报告的上报要求时，将测量结果报告给系统(RNC)。上报测量报告的方式可以采用周期报告方式或者事件触发报告方式，也可以根据测量量的不同采用周期报告与事件触发报告结合的方式。终端测量报告的报告方式和测量对象都由RNC决定。TD-SCDMA系统中移动终端设备可以实现的测量对象包括：体现在已有标准中的终端对服务小区的测量参数；体现在已有标准中的终端对相邻小区的测量参数；和未体现在已有标准中的终端根据自身能力所进行的测量参数。
其中的终端对服务小区的测量参数，包括：P-CCPCH(主公共控制信道)接收信号码功率(P-CCPCH RSCP)；DwPTS(下行导频序列时隙)的信号强度；载波接收信号强度指示(UTRA carrier RSSI)；接收信号信干比(SIR)；传输信道误块率(Transport channel BLER)；终端的发射功率(UE transmitted power)；和定时提前量(Timing Advance(TADV))。
其中的终端对相邻小区的测量参数，包括：相邻小区与本小区的系统帧号观察时间差(SFN-SFN observed time difference(type1，type2))；相邻小区的系统帧号与本小区的连接帧号的观察时间差(SFN-CFN observed timedifference)；和P-CCPCH接收信号码功率(P-CCPCH RSCP)。
其中的终端根据自身的能力进行的测量参数包括：终端接收的服务小区与相邻小区下行导频时隙信号的功率差；相邻小区下行导频时隙信号与服务小区下行导频时隙信号的到达时延差。
TD-SCDMA蜂窝移动通信系统的基站设备采用的测量对象主要包括：具有智能天线的基站可以提供终端信号来波方向(AOA)及基站接收信号质量的测量值。
本发明方法主要使用上述终端根据标准要求的测量参数以及上述在标准中目前还没有规定的两项测量参数，包括：终端接收服务小区与相邻小区下行导频时隙信号的功率差，和相邻小区下行导频时隙信号与服务小区下行导频时隙信号的到达时延差。
这两种测量参数的测量方法如图2中所示。终端接收到一个TD-SCDMA子帧(5ms)信号，该子帧信号第2时隙(TS2)为与原基站通信的上行时隙，第6时隙(TS6)为与原基站通信的下行时隙，第3时隙(TS3)为与目标基站通信的上行时隙，第5时隙(TS5)为与目标基站通信的下行时隙。
由于在此系统中，所有基站都是严格保持同步的，则每个基站的下行导频时隙(DwPTS)到达终端的时间将完全决定终端与各相应基站间的距离(300米/μs)。由于第三代移动通信系统使用2GHz频段，基站之间距离不可能很大(通常在几公里以内)，而且在切换时，终端与原基站、目标基站两个基站间的距离的差别总是不会很大(通常，此距离差不会超过1公里)。这样，我们可能在接收原基站发射的DwPTS信号附近，测量到来自附近几个基站的DwPTS信号。由于不同基站的DwPTS信号使用的码不相同，这样就可以用常规方法获得每个DwPTS信号的接收功率P，并用求相关的运算方法(求相关运算是两个序列信号作点乘)获得各个DwPTS信号到达终端的时间t。如图中所示的来自基站1的DwPTS信号到达终端的时间t1，接收的DwPTS信号幅度(电平)P1；来自基站0的DwPTS信号到达终端的时间t0，接收的DwPTS信号幅度(电平)P0；来自基站2的DwPTS信号到达终端的时间t2，接收的DwPTS信号幅度(电平)P2；和来自基站3的DwPTS信号到达终端的时间t3，接收的DwPTS信号幅度(电平)P3。
上述测量参数的测量方法非常简单，而且，在终端质量可以保证的条件下也有足够的精确度。通过此测量，我们可以获得来自各相邻基站的信息，并在终端内记录，如下表所示(以3个邻近小区基站为例)：
本小区  相邻小区1  相邻小区2  相邻小区3
DwPTS电平 P0  P1  P2  P3
到达时间 t0  t1  t2  t3
接力切换的判别是根据标准进行的，切换的发起与判别都由系统(RNC)完成。当系统(RNC)接收到终端上报的测量报告时，启动切换判决过程。切换测量报告可采用周期报告方式或事件触发报告方式。另外，系统也可以根据对终端所在地理位置的估计结果判定其是否已经处于切换区且更适合于切换到新的小区而启动切换判决过程。
本发明采用的是根据下行导频时隙信号电平及终端接收质量(传输信道误块率BLER，或称“块误码率”)进行切换判别。判别过程如图3所示。
图3中，如果切换测量报告采用的是事件触发报告方式，则事件可以是1G(对应于相对导频准则)、5A(对应于质量相对导频准则)、6A(对应于功率准则)等。如果切换测量报告采用的是周期报告方式，则满足何种切换准则的判决是在RNC中完成的(参见3GPP标准25.834)。
步骤300，系统(RNC)收到测量报告；
步骤301，系统(RNC)首先确定是否是1G事件(测量对象是导频)，即终端测量到一个邻近小区基站的DwPTS信号电平比测量到的本小区基站的DwPTS电平高很多(例如，3dB以上)，如果是则说明是1G事件转步骤304执行，否则不是1G事件转步骤302执行(1G事件不只要求邻近小区基站的下行导频时隙信号强度大于本小区基站的下行导频时隙信号强度，还要求超过一定值，这个值是网络通过1G事件测量控制命令配置的，比如配置3dB，表示邻近小区基站的下行导频时隙信号强度大于本小区基站的下行导频时隙信号强度且超过3dB，才能触发1G事件上报)；
步骤302，查看终端的接收质量(链路质量)，即终端接收的块误码率(BLER)是否达到最低要求(测量对象是5A、6A事件)，如果达到要求则不作处理，返回步骤300继续查看下一次测量报告，如果终端接收的块误码率(BLER)没有达到最低要求，则转步骤303执行；
步骤303，查找是否有接收到的邻近小区基站的DwPTS信号电平比接收到的本小区基站的DwPTS信号电平高的邻近小区基站(与步骤301的区别是：仅仅要求邻近小区基站的DwPTS信号电平大于本小区基站的DwPTS信号电平，如大于0.1dB、0.5dB时，通过对邻近小区基站的DwPTS信号电平与本小区基站的DwPTS信号电平作减法求得ΔP，在判断ΔP大于0时，再按ΔP的大小，由大往小将邻近小区基站分别确定为最强、次强、次次强基站等)，如果没有DwPTS信号电平比接收到的本小区基站的DwPTS信号电平高的邻近小区基站，也不作处理，返回步骤300继续查看下一次测量报告，否则，转步骤304执行；
步骤304，查看接收到的邻近小区基站的DwPTS信号电平大于接收到的本小区基站的DwPTS信号电平的该邻近小区基站(从最强基站开始)的接纳能力；
步骤305，当在步骤301中确定为1G事件时，或者经过步骤302、303判断出终端接收的块误码率(BLER)没有达到最低要求且存在最强、次强、次次强基站等时，RNC立即查看终端所接收到的DwPTS信号电平最高的邻近小区基站的接纳能力，若可以接纳，即执行步骤309实施接力切换，否则，转步骤307执行；
步骤307，查询接收到的邻近小区基站的DwPTS信号电平大于接收到的本小区基站的DwPTS信号电平的次强基站的接纳能力；
步骤308，若次强基站可以接纳，即执行步骤309实施接力切换，否则，查询次次强基站的接纳能力，直至终端所接收到的邻近基站DwPTS信号电平比接收到的本小区基站DwPTS电平高的小区基站均都查询到，但却均不能接纳时，则无法进行切换，返回步骤300继续查看下一次测量报告(为简化，图中省略了该过程)；
步骤309，执行本发明的接力切换过程。
接力切换的执行由系统(RNC)控制，具体的执行实体则包括RNC、基站(原基站与目标基站)和终端。
其中RNC的执行过程如图4所示。
步骤400，RNC接收到来自终端的测量报告；
步骤410，按图3过程进行切换判决，对获得的成功与不成功的两种切换判决结果分别转步骤420与490执行；
步骤420，在完成切换判别、确定切换的目标基站后，首先取得与目标基站间传输网络层的同步，包括建立与目标基站间的链路和分配资源；
步骤421，RNC通过原基站链路，向终端发送物理信道重配置消息，即切换命令，此物理信道重配置消息中必须通知终端：目标基站的特性，包括基站标识(ID)、上行和下行链路所分配的无线资源、基站的发射功率、基站要求的接收功率电平等等；
步骤422，RNC为执行切换的终端同时开通了两条无线链路，一条是保持的与原基站通信的链路，另一条是新建立的与目标基站通信的链路，RNC将发向该执行切换的终端的下行数据(下行业务及信令)复制后同时通过上述两条链路发送给原基站和目标基站，并同时通过此两条链路接收来自终端的上行数据。但只选择其中一路接收质量好的上行业务数据，经处理后上报；
步骤423，在执行完步骤422、建立起终端与目标基站间的无线链路后启动(设定)定时器T1；
步骤424、430，当RNC接收到终端通过目标基站发来的物理信道重配置完成消息后，RNC即确认终端已经切换到新小区，RNC将向原小区基站发送无线链路删除消息，同时终止向原小区基站发送下行业务数据，确认切换成功；
步骤425、426、440，当在定时器T1时间终了时还不能接收到终端通过目标基站发来的物理信道重配置完成消息，或者通过原基站的上行链路接收到物理信道重配置失败的消息(切换失败)，RNC即确认切换失败(440)。RNC将向目标基站发送无线链路删除消息，同时终止向目标基站发送下行业务数据。
步骤490，切换判决不成功时执行其他无线资源管理(RRM)操作，包括包调度、时隙调整等。
终端的具体接力切换执行过程，如图5中所示。
步骤500，当终端通过原基站接收到RNC发来的物理信道重配置消息(切换命令)后，即开始执行接力切换过程；
步骤510，终端对目标小区基站实行开环功率控制和开环同步控制，即重新测量目标小区基站的DwPTS信号，测量采用如图2所示的方法，测量目标基站DwPTS信号幅度Pt及DwPTS信号的到达时间tt。由于此时终端已经知道目标基站DwPTS信号的发射功率PM(从切换命令中获取的)，则终端就获得了到达目标基站的路径传播损耗L＝PM-Pt。再根据从切换命令中获得的目标基站所需要的接收功率PR，就可以开环确定终端应有的对目标基站的发射功率PT：
                PT＝PR+L-Δ
其中，Δ为一个保证目标基站能正确接收的发射功率增量，例如，取1-3dB。根据终端与原基站通信时所使用的定时提前量Ta0，原基站接收所需要的定时偏差δ0，原基站DwPTS信号的到达时间t0，从切换命令中获得的目标基站接收所需要的定时偏差δN，以及测量得到的目标基站DwPTS信号的到达时间tt，就可以计算出开环同步控制下终端应向目标基站的发射提前量Ta：
          Ta＝Ta0+2(tt-t0)-δ0+δN
步骤520，终端继续从原基站接收下行数据，同时，根据上述由开环功率控制确定的终端设备应有的对目标基站的发射功率PT，和由开环同步控制确定的终端应向目标基站的发射定时提前量Ta，向目标基站发射上行数据。本步骤持续一个比较短的时间(例如从几个无线帧到十几个无线帧，取决于目标基站智能天线波束赋形的能力，目标基站智能天线波束赋形的能力越强则此过程越短，此过程越短越好)。
步骤530，然后，终端从目标基站接收下行数据，与目标基站间实现闭环控制和双向通信，并停止和原基站的通信。
步骤550、570，在上述终端与目标基站进行双向通信的过程中，若能够实现正常的双向通信，终端将通过目标基站向系统(RNC)发送物理信道重配置完成消息，完成接力切换过程。
步骤540、560，在上述终端与目标基站进行双向通信的过程中，若终端不能够正确接收目标基站的下行数据，如在几个无线帧内均不能够正确接收来自目标基站的数据，则认为接力切换失败，终端将恢复与原基站间的双向通信，并向系统(RNC)报告接力切换失败。
接力切换中的基站，可以分为目标小区基站和原小区基站两类，它们执行接力切换的过程如下：
目标小区基站的执行过程是：如果收到RNC发来的无线链路建立消息时，则配置相应的链路资源，在配置完成后组织无线链路建立响应消息；如果收到RNC发来的下行业务数据，则用任意的波束赋形参数，向终端发送此业务数据，直到接收到该终端的上行业务数据后，提取波束赋形信息，并将解调后的上行业务数据发向RNC，和将接收到的RNC发来的下行业务数据经过编码后发送给该终端。
原小区基站的执行过程是：完全按照目前的标准通信协议执行，如果收到RNC发来的无线链路删除消息，则删除无线链路后向RNC回应无线链路删除响应消息。另一种更有效的方法是如果连续一段时间没有接收到上行数据也没有收到RNC的无线链路删除消息，则向RNC发送无线链路失败消息，请RNC回收链路资源。
如果基站使用了扇区天线，一个基站会覆盖多个逻辑小区，则可将每个逻辑小区相当于一个基站来看待，针对每一个逻辑小区，用任意的波束赋形参数，向终端发送业务数据，和在接收到该终端的上行业务数据后，提取波束赋形信息，在各扇区之间的切换与上述基站间切换的过程是完全相同的。
根据目前的通信标准，切换是否失败仅能由系统(RNC)进行判断，基站只负责切换成功与失败过程的执行和对无线链路质量的监测。因此，本发明对切换失败的处理也分为终端和RNC两方面。
RNC对切换失败的处理过程是：如果定时器T1超时前，RNC不能通过目标基站收到物理信道重配置成功的消息，或者从原基站收到物理信道重配置失败的消息，则RNC认为切换失败，将向目标小区基站发送无线链路删除消息，进行无线资源回收。
终端对切换失败的处理过程是：如果终端在一定的时间内不能正确接收到目标基站发来的下行业务数据，实现双向通信，则返回原来的配置恢复与原小区基站通信，同时向RNC发送物理信道配置失败消息；如果终端切换回原来的配置且持续一段时间也没有收到原小区基站的下行数据时，则切换失败，通信中断。
参见图6，图中示出一TD-SCDMA蜂窝移动通信系统实施接力切换的主流程。体现出终端(UE)，原基站(Service NB)、目标基站(Target NB)和服务无线网络控制器(SRNC)在实施接力切换中的处理过程。包括：
1.终端设备与原基站及目标基站间的开环同步保持，RNC根据终端上报的测量报告进行切换判决，确定目标小区；
2.RNC对目标小区进行接纳控制，如果接纳成功，则组织目标小区的无线链路(RL)建立请求信令发往目标基站；
3.目标基站收到无线链路建立消息后，配置相应链路资源，配置完成后组织无线链路(RL)建立响应消息发往RNC，此时原基站、目标基站与SRNC间保持接入链路控制应用部分(ALCAP：Access Link Control Application Part)的数据传输承载建立；
4.RNC收到目标基站的响应消息后：
(1)RNC通过与目标基站间的下行链路同步与上行链路同步过程，在给原基站发送下行数据的同时也给目标基站发送下行数据；在一段时间内两条链路上并发数据，以保证UE能够成功接收；
(2)通过原小区的信道向终端发送物理信道重配置消息；
(3)UE将根据指定的目标基站的数据，重新进行测量，获得终端至此目标基站的链路损耗及到达时间t(即开环功率和同步控制)，终端从原无线链路转到新无线链路，和为了适时回收系统资源，RNC在发出“物理信道重配置”信令后需要启动保护定时器T1；
(4)终端收到物理信道重配置消息后，向目标小区用开环功率控制和开环同步控制方式发射上行信息，向RNC发送物理信道重配置完成消息；
5.系统适时回收系统资源：
(1)如果切换成功且收到“物理信道重配置完成”的信令，则RNC与原小区间通过无线链路删除请求及删除响应，释放配置给原小区的链路资源；
(2)如果切换失败且收到“物理信道重配置失败”的信令，则RNC通过无线链路删除请求及删除响应信令，释放配置给目标小区的链路资源；
(3)由于某种异常情况RNC在T1超时之后仍未收到UE的任何信息，例如当用户突然中断，则RNC将通过无线链路删除请求及删除响应信令释放配置给原小区和目标小区的链路资源。
(4)如果在一条链路上在一段时间内无法收到UE的信息，则基站会向RNC报告“无线链路失败”。RNC可以参考该消息上报的情况，监测无线链路状态，并结合定时器T1判断是否要释放以及何时释放资源。
上述流程图中，用实线表示必然发生的信令，用虚线表示可能发生的信令。
本发明方法通过充分利用开环功率控制和开环同步控制的特性及基站使用智能天线的优势，使TD-SCDMA移动通信系统中使用接力切换技术的过程更清晰、更简单，也更可靠。

Claims (14)

1.TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，包括终端测量、接力切换判别和接力切换执行过程；所述的终端测量包括按标准进行的常规参数测量，和向系统上报测量报告；所述的接力切换判别是根据选择的切换判决准则，确定可以接纳的一个目标基站，其特征在于：
所述的终端测量还包括终端对本小区基站和邻近小区基站的开环功率测量和开环同步测量；
所述的接力切换执行包括：
A.系统在确定可以接纳的一个目标基站后，通过原基站向终端发送“物理信道重配置”命令，在命令中将目标基站特性通知终端，系统在保持终端与原基站间无线链路的同时还为终端与所述目标基站间建立无线链路；
B.系统向原基站与该目标基站发送相同的下行数据，并同时接收原基站与该目标基站的上行数据；
C.终端接收原基站的下行数据，并利用开环同步控制计算的发射提前量和利用开环功率控制计算的发射功率向该目标基站发送上行数据；
D.终端然后接收来自该目标基站的下行数据，与目标基站间进行双向通信后，通过目标基站向系统发送“物理信道重配置完成”消息，系统接收到终端的“物理信道重配置完成”消息后，释放终端与原小区基站间的无线链路。
2.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述的开环功率测量，包括终端对所接收的本小区基站发射的下行导频时隙信号功率的测量，和邻近小区基站发射的下行导频时隙信号功率的测量；所述的开环同步测量，包括终端对本小区基站发射的下行导频时隙信号到达时间的测量，和邻近小区基站发射的下行导频时隙信号到达时间的测量。
3.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述的开环功率测量，包括终端对所接收的本小区基站发射的主公共控制信道导频信号功率的测量，和邻近小区基站发射的主公共控制信道导频信号功率的测量；所述的开环同步测量，包括包括终端对本小区基站发射的主公共控制信道导频信号到达时间的测量，和邻近小区基站发射的主公共控制信道导频信号到达时间的测量。
4.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述的切换判别，是系统接收到终端以周期报告方式上报或以事件触发报告方式上报的测量报告时，启动接力切换判决过程。
5.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述的切换判别，是系统根据对终端所在地理位置的估计结果判定终端已经处于切换区且更适合于切换到新的小区时启动接力切换判决过程。
6.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述的切换判别，是系统根据邻近小区基站发射的下行导引时隙信号电平及终端接收质量判定终端需切换到新的小区时启动接力切换判决过程。
7.根据权利要求6所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述的根据邻近小区基站发射的下行导引时隙信号电平及终端接收质量判定，进一步包括：
a.系统分析测量报告；
b.当终端测量到邻近基站的下行导频时隙信号电平高于测量到的原基站的下行导频时隙信号电平且大于设定值时，执行步骤e，否则执行步骤c；
c.判断终端接收的块误码率是否达到最低要求，达到时返回步骤a，否则执行步骤d；
d.查找是否有邻近基站的下行导频时隙信号电平高于原基站的下行导频时隙信号电平的邻近基站，有则执行步骤e，否则返回步骤a；
e依次查看邻近基站下行导频时隙信号电平高于原基站下行导频时隙信号电平的邻近基站的接纳能力，直到找到一个可以接纳该终端的目标基站，否则返回步骤a。
8.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述步骤A中，在命令中将目标基站特性通知终端，包括目标基站标识、上行和下行链路所分配的无线资源、目标基站的发射功率、目标基站要求的接收功率。
9.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的一种接力切换方法，其特征在于：所述步骤C中，终端用开环同步控制和开环功率控制向可以接纳的目标基站发送上行数据，进一步包括：
C1.终端重新测量目标基站的下行导频时隙信号幅度Pt及下行导频时隙信号的到达时间t1；
C2.根据式L＝PM-Pt计算到达目标基站的路径传播损耗L，PM是从“物理信道重配置”消息中获取的目标基站下行导频时隙信号的发射功率；
C3.根据式PT＝PR+L-Δ开环确定终端应有的对目标基站的发射功率PT，PR是从“物理信道重配置”消息中获取的目标基站所需要的接收功率，Δ是一个保证目标基站能正确接收的发射功率增量：
C4.根据式Ta＝Ta0+2(tt-t0)-δ0+δN计算开环同步时，终端向目标基站的发射提前量Ta，Ta0是终端与原基站通信时所使用的发射提前量，δ0是原基站接收所需要的定时偏差，δN是从“物理信道重配置”消息中获取的目标基站接收所需要的定时偏差，t0是测量得到的原基站下行导频时隙信号的到达时间。
10.根据权利要求9所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述步骤C1中，所述的终端重新测量目标基站的下行导频时隙信号幅度Pt及下行导频时隙信号的到达时间t1，该过程由终端自身决定启动，或在终端接收到系统发送的指令后启动。
11.根据权利要求9所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述步骤C3中，所述的保证目标基站能正确接收的发射功率增量Δ，取1-3dB。
12.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：
所述步骤A中，所述的系统通过原基站向终端发送物理信道重配置命令时，还启动一定时器；
所述步骤D中，还包括在所述的定时器超时时，仍未收到终端的任何信息时，系统发出信令，释放为原基站与目标基站间配置的无线链路。
13.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：所述步骤D中还包括，在终端与目标基站间不能进行双向通信，和在接收到原基站发出的物理信道重配置失败的信令时，系统发出信令，释放为目标基站配置的无线链路。
14.根据权利要求1所述的TD-SCDMA移动通信系统中的接力切换方法，其特征在于：
所述步骤A中，所述的系统通过原基站向终端发送“物理信道重配置”命令时，还启动一定时器；
所述步骤D中，还包括在所述的一条无线链路上，在一段时间内没有接收到终端的信息，原基站或目标基站向系统报告“无线链路失败”，系统参考该消息上报的情况，监测该无线链路状态，并结合定时器判断是否释放为原基站或目标基站配置的无线链路及何时释放所述的无线链路。
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