CN1694565A

CN1694565A - Td－scdma通信系统中切换的方法

Info

Publication number: CN1694565A
Application number: CN 200510026018
Authority: CN
Inventors: 卢京晶; 苏鹏程
Original assignee: BEIHAO COMMUNICATION ELECTRONIC Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: BEIHAO COMMUNICATION ELECTRONIC Co Ltd SHANGHAI
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2005-11-09

Abstract

本发明提供一种TD－SCDMA通信系统中切换的方法，其实现步骤是：首先用户注重处理对本小区的测量结果，当质量不太好时，就会启动对其他小区的测量，然后根据采用动态控制参数的自适应切换算法和基于网络负载的接纳决策以及时间保护技术等进行切换判决和目标小区的选择，实现高质量的越区切换，从而使整个TD－SCDMA通信系统中的切换具有更好的适应性、稳定性和智能化。

Description

TD-SCDMA通信系统中切换的方法

技术领域：

本发明涉及通信系统，特别是一种时分同步码分多址(TD-SCDMA)通信系统中切换的方法。

背景技术：

在早期频分多址(Frequency Division Multiple Access，FDMA)和时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)系统中，使用硬切换方式，也就是通常所说的“先断后连”。移动台在从一个基站转移到另一个基站时，在每一个瞬间，每一个移动台仅与一个基站进行通信，硬切换的优点是控制方案简单，但是容易产生掉话现象；在后来的码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)系统开始使用软切换方式，即“先连后断”，这种方式允许在切换转移阶段，移动台可与两个或更多的基站相连。软切换与硬切换相比，有提高切换成功率、减小上行链路干扰、提高系统容量、扩大小区覆盖范围等优点，但是在具有上述优点的同时，软切换同时也有需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加重、增加下行链路干扰等缺点。

TD-SCDMA(时分同步码分多址)技术是近年来由中国提出的第三代(3G)移动通信标准，采用了智能天线、软件无线电、联合检测、接力切换、下行包交换高速数据传输等一系列高新技术，具有频谱利用率高、系统容量大、适合开展数据业务、系统成本低、符合移动技术发展方向等突出优势，可提供种类丰富、灵活多变的业务，不但能够提供3G的各种通用业务，而且能够提供更具优势、更具特色的业务，例如：简单话音和消息类业务、多媒体业务、定位业务等，这就对通信系统的切换技术提出更高的要求。但是，TD-SCDMA系统不能采用软切换，因为它不能跟踪同频率情况下多基站的导频强度，不能建立多个链路连接，而且时分双工模式(TDD)模式在接收解调过程中涉及到同步问题，它与一个基站建立同步关系后就无法与其它基站同步。目前TD-SCDMA系统通过上行同步，智能天线和联合检测等空时处理技术，采用的是介于软硬切换之间的接力切换(Baton Handover)。

接力切换就是利用移动台的位置辅助信息和预同步的过程，准确适时地将移动台切换到新的小区。接力切换的执行过程就是当系统收到用户终端设备(User Equipment，UE)发出的切换申请，并且在通过切换算法模块的分析已经判断UE可以进行切换的时候(即满足切换条件)，执行将通信链路由当前服务小区切换到目标小区的过程：

UE与Node B1(源基站)正常通信→当UE需要切换并且网络通过对UE候选小区的测量找到了切换目标小区时，网络向UE发送切换命令，UE就与目标小区建立上行同步，然后UE在与Node B1保持信令和业务连接的同时，与Node B2(目标基站)建立信令连接→当UE与Node B2信令连接建立之后，UE就删除与Node B1的业务连接→UE尝试建立与Node B2的业务连接，一旦UE与Node B2的业务连接建立之后→UE删除与Node B1的信令连接。这时UE与Node B1之间的业务和信令连接全部断开了，而只与Node B2保持了信令和业务的连接，切换完成。

由于切换主要分测量、决策和执行三个过程，切换测量、切换准则和门限比较判决就成为影响切换性能的重要因素。常用的切换准则及其缺陷如下：1、基于信号强度的准则。基于信号强度的准则可分为相对信号强度、具有门限规定的相对信号强度、具有滞后余量的相对信号强度等多种准则。信号强度体现了通信质量，并能大致估计基站与移动台间的距离。该准则的缺点是没有考虑信道干扰，尽管导频信号强度好，但切换到目标小区后会增加系统的自干扰，容易造成掉话，这在负载较重的微小区中尤为突出。另外，由于地表因子、多径传播及阴影效应等原因，基于信号强度的切换算法往往会引起一些不必要的切换。2、基于信噪比的准则。一般根据误码率(BER)或块误码率(BLER)确定目标信噪比，可由外环功控实现。缺点是信噪比可能随无线环境的改变而抖动，造成不必要的切换。另外，在服务小区中心区域信噪比有可能很差，这时并不适合进行小区切换。3、基于网络负载的准则。基于网络负载的切换，能平衡小区之间的业务与负载控制等算法结合，能防止小区过载，但局限性较大，只在小区出现热点时很有效。4、基于距离和速度的准则。基于距离的切换能维持小区的边界特性，迅速准确地将移动台切换到目标小区，大大提高切换性能。但是根据信号衰减和信号延时估算距离，要求基站之间保持同步，在微蜂窝环境下保证一定地计算精度会很困难。

因此，现有的技术和设备已经远远无法满足技术的发展要求，需要有一种新的方法来实现TD-SCDMA通信系统中的切换。

发明内容：

本发明的目的是提供一种动态控制参数的算法，同时结合时间保护等技术，在动态参数和接纳判决中采用多种准则相结合，根据实际情况动态控制参数，从而使整个TD-SCDMA通信系统中的切换具有更好的适应性、稳定性和智能化。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

首先用户注重处理对本小区的测量结果，当质量不太好时，就会启动对其他小区的测量。只需对与UE移动方向一致的并且靠近UE一侧少数几个小区进行测量，这样小区切换候选小区数目的减少，可以使得UE所需要的切换测量时间减少，切换延时也就相应的减少，切换掉话率也随之下降。

然后根据给定的切换算法和准则进行切换判决和目标小区的选择，实现高质量的越区切换。这里采用动态控制参数的自适应切换算法和基于网络负载的接纳决策。

由于此切换算法是基于信号强度的，因此，势必会在负载较重的微小区中增加系统的自干扰，容易造成掉话。这里采用基于网络负载的接纳机制，通过减小业务速率或降低发射功率等方法，降低系统的干扰水平，保证系统处于稳定状态，或使过载系统迅速恢复稳态。这在候选小区出现热点时，保证了切换成功率，降低了掉话率，弥补了单一切换算法的不足。另外，由于地表因子、多径传播及阴影效应等原因，基于信号强度的切换算法往往会引起一些不必要的切换。为弥补这一缺陷，本发明采用对网络性能参数的动态选择和时间保护技术来达到避免乒乓效应提高切换成功率的目的。

切换算法中采用具有门限规定的相对信号强度、具有滞后余量的相对信号强度、触发时间保护等多种准则相结合，对切换启动和候选小区的选择进行限制。各种门限和保护参数的设定，避免产生由于信号随机起伏产生的不必要的切换，降低了通信中断的概率。特别针对参数T_COMP(T1)，考虑到切换时延要尽可能短，就要求T_COMP(T1)值取得较小，考虑到要求切换次数减少，就要求取T_COMP(T1)的较大值；以小区模型、UE分布状态和传输速率等因素建立符合实际情况的曲线模型，折中考虑两方面的影响，选取最佳网络性能参数。

本发明利用动态控制参数的算法，同时结合时间保护等技术，具有的优点是：在切换算法和接纳判决中采用多种准则相结合，根据实际情况动态控制参数，避免了单一准则的弊端，减少了切换延时，切换掉话率随之下降；同时时间保护技术的引入，进一步提高了切换的成功率，从而使整个TD-SCDMA通信系统中的切换具有更好的适应性、稳定性和智能化。

附图说明：

图1是本发明切换的候选小区的示意图。

图2是本发明切换门限参数T_COMP变化时对切换时延影响的函数图。

图3是本发明切换门限参数T_COMP变化时对平均切换次数影响的函数图。

图4是本发明切换门限参数T_COMP的动态选择和折中考虑的函数图。

图5是本发明实现过程的结构示意图。

具体实施方式：

目前移动通信的网络结构越来越复杂，无线资源的范畴也越来越广泛，各种新的切换准则不断涌现，诸如动态编程、模式识别、神经网络、模糊逻辑等技术不断运用于各种切换算法。本发明提出一种动态控制参数的算法，同时结合时间保护等技术，整个TD-SCDMA系统将具有更好的适应性和智能化程度。

对于移动台的测量，首先要选择合适切换测量的范围。传统的切换方式中都不知道用户(UE)的准确位置，因而需要对所有邻小区进行测量。而接力切换是在精确指导UE位置的情况下进行切换测量的，因此，一般情况下，接力切换没有必要对所有邻小区进行测量，而只需对与UE移动方向一致的靠近UE一侧的少数几个小区进行测量，然后根据给定的切换算法和准则进行切换判决和目标小区的选择，就可以实现高质量的越区切换，这样可以使得UE所需要的切换测量时间减少，测量量减少，切换延时也就相应的减少，切换掉话率随之下降。如图1所示，切换的候选小区就是小区1、2、3(星型代表移动用户)。小区切换候选小区数目的减少，使得所需的切换测量时间减少，切换时延也相应的减小，掉话率下降。在下述内容中提到的切换候选小区都是按照上述方法确定的。要特别注意对测量范围的确定：太大，接力切换趋同于普通的软切换，测量时间变长，工作量大，时延加大；太小，则会遗漏到可能的候选小区。随着扇区增加和小区半径的减小，系统中切换的次数大大增加，应根据地域位置及小区的划分情况决定候选小区的范围。接力切换在与目标基站建立通信的同时要断开与原有基站的通信，因此其判决相对于软切换来讲更加严格，且尽可能降低切换率。用户注重处理对本小区的测量结果，如果本小区服务质量足够好，就不会对其他小区进行测量；如果质量不太好，才会启动对其他小区的测量。

候选小区建立接纳控制机制，根据系统干扰情况和测量结果，决定接纳或拒绝一个到达的新业务，以保证系统的稳定性，并很快作出回应。由于用户的移动性，不稳定状态仍可能发生，系统在某一时刻的业务可能过于集中，负载控制可以通过减小业务速率或降低发射功率等方法，降低系统的干扰水平，保证系统处于稳定状态，或使过载系统迅速恢复稳态。对运行接入的新呼叫和切换呼叫，应随后配置传输信道参数和相应的物理信道资源。这在候选小区出现热点时，保证了切换成功率，降低了掉话率。

本发明提供的动态控制参数的切换算法，具体实施如下：

当服务小区的PCCPCH RSCP(主公共控制信道的接收信号码功率)在一段时间T1内持续低于一个预先给定的门限值T_DROP时，UE就要向基站发送由接收信号强度下降事件触发的测量报告(event-trigger)，启动接力切换测量。

接力切换测量开始后，当前服务小区不断检测UE的位置信息，并将信息发送到RNC(无线网络控制器)。RNC可以根据这些测量信息分析判断UE可能进入哪些相邻小区，即确定哪些相临小区最有可能成为UE切换的目标小区，并作为切换侯选小区。在确定了候选小区后，RNC通知UE对它们进行监测和测量，把测量结果报告给RNC。RNC根据UE对候选小区的PCCPCH RSCP进行测量的结果，按如下判决标准提供决策依据：

PCCPCH RSCP(候选)＞T_ADD(持续时间T1)

PCCPCH RSCP(候选)-PCCPCH RSCP(强度阈值)＞T_COMP(持续时间T1)

其中，参数如T_COMP的选取对于切换性能(包括切换时延和平均切换次数等)有着重要的影响。在判决前，RNC根据当前网络的状况以及系统对于切换时延和平均切换次数的要求动态地选择一个合适的T_COMP值以更好地完成切换。

如果同时满足以上两个条件，则判断该侯选小区为目标小区，并切换到该小区。当同时有多个相邻小区满足该条件时，则RNC选择PCCPCH RSCP测量值最大的相邻小区作为切换的目标小区，也可根据系统其它信息优化地选择一个相邻小区作为切换的目标小区。接着，系统执行将通信链路由当前服务小区切换到目标小区的过程。

对上述切换算法当中涉及到的门限参数解释如下：

T_DROP切换测量启动门限：当UE接收到服务小区的PCCPCHRSCP低于T_DROP时，这时指示当前小区服务质量下降，需要启动切换测量。

T_ADD候选小区PCCPCH RSCP检测门限：候选小区的PCCPCHRSCP必须大于T_ADD才有可能成为切换目标小区。

T_COMP滞后保护余量：切换当中使用的一个滞后量，避免产生由于信号随机起伏产生的不必要的切换，并保证切换后的信道质量。

T1触发时间保护：引入计时器，与滞后余量、门限值配合使用，在定时达到后才允许切换，以减少不必要的切换，同时也降低通信时延和通信中断的概率。

请参阅图2所示，切换门限参数T_COMP变化时对切换时延造成的影响。递增函数且斜率也增大；不同的曲线代表当位置、传输速率或UE不同引起的差别。当T_COMP参数设置得较低时，候选小区成为切换目标小区的条件比较宽松，候选小区容易满足切换条件成为切换目标小区，使得UE能够在较短的时间内迅速找到合适的小区完成切换，且T_COMP参数取值的变化对系统切换时延造成的影响较小；反之在T_COMP参数设置得较大时，候选小区成为切换目标小区的条件比较严格，可能UE已经远离了当前服务小区，但是由于T_COMP被设置得过高，候选小区不能马上满足切换条件，致使UE长时间停留在搜索切换目标小区的状态中，造成切换时延较大。且T_COMP参数取值的变化会对切换时延产生显著的影响，切换时延会随着T_COMP取值的增大而显著增大。同样，触发保护时间参数T1的长短对切换时延也有类似的影响。

请参阅图3所示，切换门限参数T_COMP变化时对平均切换次数造成的影响。在产生UE个数相同、仿真时间相同的情况下，当T_COMP取值增大时，整个系统在相同时间内所需的切换次数相应地减少，这证明了T_COMP参数能够避免由于信号的随机起伏而引起的不必要的切换，过多的切换会使系统资源浪费，导致系统性能下降。同样，触发保护时间参数T1的长短对平均切换次数也有类似的影响。

请参阅图4所示，T_COMP参数的动态选择和折中考虑。根据时间和UE所在的位置，以一定的曲线模型拟合T_COMP参数对切换时延与平均切换次数的影响曲线图。设在切换时，系统要求切换时延要小于D，而平均切换次数小于N。由图4中可见，切换次数为N时对应的T_COMP为C1，切换时延为D时对应的T_COMP为C2。为了满足系统要求，应该分别要求T_COMP≥C1，以及T_COMP≤C2。综合考虑，要同时满足切换时延与平均切换次数的要求，T_COMP应该取C1和C2之间的部分，即取图4中红色虚线带内的T_COMP值。而如果C1＞C2，它们之间没有交集，这种情况下则折中考虑，也选择C1和C2之间的部分。

根据典型的地理环境、网络负载、小区模型、UE分布状态和传输速率等因素，建立基于T_COMP参数对切换时延和平均切换次数的典型拟合曲线库，并根据系统对于切换时延和平均切换次数的要求确定T_COMP的取值范围，以建立基于曲线库的查找表。切换时就可以根据当时的网络状况以及系统的要求查找选取相应的T_COMP参数值。在实际应用过程中，不要求RNC实时改变曲线模型来校正T_COMP参数，而只建立不同的典型情况下的数据库。经过一段时期，当小区模型已发生变化、系统的要求改变或当原有的切换机制已明显影响通信系统网络性能时，可重新搜索当前相应的拟合模型，从而更新参数值。

对于时间保护技术，在无线环境不规则变化的切换边界设置保护时间参数，规定一段时间内发生一次接力切换，该保持时间内不做第二次切换。在这里把此时间参数称之为切换不应期。由于强制切换不频繁发生，因此可以达到避免乒乓效应并提高切换成功率的目的。该方法的实施需要加载Guard Timer软件，并要求参与切换的双方系统均支持这种技术。

请参阅图1至图5所示，本发明的实现流程如下：

用户注重处理对本小区的测量结果，当质量不太好时，就会启动对其他小区的测量。只需对与UE移动方向一致的靠近UE一侧少数几个小区进行测量，这样小区切换候选小区数目的减少，可以使得UE所需要的切换测量时间减少，切换延时也就相应的减少，切换掉话率也随之下降。

切换算法和接纳判决中采用多种准则相结合，根据实际情况动态控制参数，避免了单一准则的弊端，减少了切换延时，切换掉话率随之下降；同时时间保护技术的引入，进一步提高了切换的成功率，保持了系统的稳定性。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims

1、一种TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其实现步骤是：首先用户注重处理对本小区的测量结果，当质量不太好时，就会启动对其他小区的测量，然后根据给定的切换算法和准则进行切换判决和目标小区的选择，实现高质量的越区切换，其特征在于：所述切换算法和准则是采用动态控制参数的自适应切换算法和基于网络负载的接纳决策。

2、根据权利要求1所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述切换算法和准则还采用时间保护技术，所述时间保护技术就是在无线环境不规则变化的切换边界设置保护时间参数，规定一段时间内发生一次接力切换，该保持时间内不做第二次切换，通过采用对网络性能参数的动态选择和时间保护技术来达到避免乒乓效应，同时避免由于地表因子、多径传播及阴影效应等原因引起的不必要切换。

3、根据权利要求1或2所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述动态控制参数是根据典型的地理环境、网络负载、小区模型、UE分布状态和传输速率等因素，建立基于对切换时延和平均切换次数的典型拟合曲线库，并根据系统对于切换时延和平均切换次数的要求确定的取值，从而建立基于曲线库的查找表，切换时可根据当时的网络状况以及系统的要求查找选取相应的参数值。

4、根据权利要求3所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述动态控制参数的切换算法，具体实施为：

当服务小区的主公共控制信道的接收信号码功率PCCPCH RSCP在一段时间T1内持续低于一个预先给定的门限值T_DROP时，UE就要向基站发送由接收信号强度下降事件触发的测量报告，启动接力切换测量

接力切换测量开始后，当前服务小区不断检测UE的位置信息，并将信息发送到无线网络控制器RNC，RNC可以根据这些测量信息分析判断UE可能进入哪些相邻小区，即确定哪些相临小区最有可能成为UE切换的目标小区，并作为切换侯选小区

在确定了候选小区后，RNC通知UE对它们进行监测和测量，把测量结果报告给RNC，RNC根据UE对候选小区的PCCPCH RSCP进行测量的结果，按照一定标准提供决策依据，判断该侯选小区是否为目标小区，并切换到该小区，当同时有多个相邻小区满足该条件时，则RNC选择PCCPCH RSCP测量值最大的相邻小区作为切换的目标小区，也可根据系统其它信息优化地选择一个相邻小区作为切换的目标小区

最后，TD-SCDMA系统执行将通信链路由当前服务小区切换到目标小区的过程。

5、根据权利要求4所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述RNC是按照如下标准提供决策依据：

PCCPCH RSCP候选＞T_ADD持续时间T1

PCCPCH RSCP候选-PCCPCH RSCP强度阈值＞T_COMP持续时间T1

其中，参数如T_COMP的选取对于切换性能，包括切换时延和平均切换次数等有着重要的影响，在判决前，RNC根据当前网络的状况以及系统对于切换时延和平均切换次数的要求动态地选择一个合适的T_COMP值以更好地完成切换。

6、根据权利要求5所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述切换算法的门限参数解释如下：

T_DROP切换测量启动门限：当UE接收到服务小区的PCCPCHRSCP低于T_DROP时，这时指示当前小区服务质量下降，需要启动切换测量

T_ADD候选小区PCCPCH RSCP检测门限：候选小区的PCCPCHRSCP必须大于T_ADD才有可能成为切换目标小区

T_COMP滞后保护余量：切换当中使用的一个滞后量，避免产生由于信号随机起伏产生的不必要的切换，并保证切换后的信道质量

7、根据权利要求1或2所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述基于网络负载的接纳决策，根据系统干扰情况和测量结果，决定接纳或拒绝一个到达的新业务，以保证系统的稳定性，并很快作出回应，由于用户的移动性，不稳定状态仍可能发生，系统在某一时刻的业务可能过于集中，负载控制通过减小业务速率或降低发射功率等方法，降低系统的干扰水平，保证系统处于稳定状态，或使过载系统迅速恢复稳态，在候选小区出现热点时，保证了切换成功率，降低了掉话率，弥补了单一切换算法的不足。

8、根据权利要求1至7任一项所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述切换算法采用具有门限规定的相对信号强度、具有滞后余量的相对信号强度、触发时间保护等多种准则相结合，对切换启动和候选小区的选择进行限制，各种门限和保护参数的设定，避免产生由于信号随机起伏产生的不必要的切换，降低了通信中断的概率。

9、根据权利要求1至7任一项所述的TD-SCDMA通信系统中切换的方法，其特征在于：所述切换算法以小区模型、UE分布状态和传输速率等因素建立符合实际情况的曲线模型，折中考虑，选取最佳网络性能参数。

10、一种用于TD-SCDMA通信系统中切换的自适应切换算法，其特征在于：该切换算法设有一动态控制参数，具体步骤为：

11、根据权利要求10所述的用于TD-SCDMA通信系统中切换的自适应切换算法，其特征在于：所述RNC是按照如下标准提供决策依据：

PCCPCH RSCP候选＞T_ADD持续时间T1

PCCPCH RSCP候选-PCCPCH RSCP强度阈值＞T_COMP持续时间T1

12、根据权利要求11所述的用于TD-SCDMA通信系统中切换的自适应切换算法，其特征在于：所述切换算法的门限参数解释如下：

13、根据权利要求10至12任一项所述的用于TD-SCDMA通信系统中切换的自适应切换算法，其特征在于：所述切换算法采用具有门限规定的相对信号强度、具有滞后余量的相对信号强度、触发时间保护等多种准则相结合，对切换启动和候选小区的选择进行限制，各种门限和保护参数的设定，避免产生由于信号随机起伏产生的不必要的切换，降低了通信中断的概率。

14、根据权利要求10至12任一项所述的用于TD-SCDMA通信系统中切换的自适应切换算法，其特征在于：所述切换算法以小区模型、UE分布状态和传输速率等因素建立符合实际情况的曲线模型，折中考虑，选取最佳网络性能参数。

15、一种用于TD-SCDMA通信系统中自适应切换算法的动态控制参数，其特征在于：该动态控制参数是根据典型的地理环境、网络负载、小区模型、UE分布状态和传输速率等因素，建立基于对切换时延和平均切换次数的典型拟合曲线库，并根据系统对于切换时延和平均切换次数的要求确定的取值，从而建立基于曲线库的查找表，切换时可根据当时的网络状况以及系统的要求查找选取相应的参数值。