CN1832622A - 移动通信系统中切换目标小区选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在移动通信系统中基于系统帧号观测时间差变化率的切换目标小区选择方法，包括步骤：选择满足切换条件的候选小区并列表；为用户终端测量候选小区的系统帧号观测时间差并周期地上报；在网络侧计算一段时间内测量得到的邻小区系统帧号观测时间差变化率；判断用户终端的移动趋势，设置候选小区的切换优先级；选择优先级最高的小区作为切换目标小区，用户终端切换到该目标小区。本发明充分考虑了用户的移动速度、方向等动态信息选择用户终端最快靠近的邻小区作为切换目标小区，有利于降低切换率和系统掉话率，减轻系统的信令负荷。本发明的方法适用于基站同步或者各基站定时差已知的移动通信网络。

Description

移动通信系统中切换目标小区选择方法

技术领域

本发明涉及蜂窝移动通信领域的越区切换技术，更确切的说，涉及越区切换过程中目标小区的排序和选择技术。

背景技术

现有的移动通信系统切换控制方法中，移动台测量服务小区信号的接收电平、信号质量，以及邻近小区的信号电平等参量，网络收到移动台的测量结果报告后，调用切换算法，采用一定的判决准则判断出需要进行切换，然后根据测量结果选出至少一个邻近小区作为切换的候选小区，在候选小区中采用一定的准则(通常用信号强度)选出最终用于切换的目标小区。目前已有的切换目标小区选择方法有很多，主要依据以下一些准则辅助切换判决并选择目标小区：

1.选择导频信号最强的邻小区作为目标小区；2.选择信号质量更好的邻小区作为目标小区；3.选择导频信号到该移动台路径损耗最小的邻小区作为目标小区；4.根据分层小区信息选择适当的邻小区作为目标小区。

现有方法主要是根据当前信号测量值来辅助选择目标小区，从本质上说都是基于距离或接收信号强度的原则来选择目标小区的。这些目标小区的选择方法仅仅考虑了用户测量当时的状态，没有考虑终端的移动速度和方向等动态信息；这就导致了即使选择了目前距离最近或信号最强的邻小区进行切换，然而由于用户的移动，很可能导致切换用户刚刚被目标小区接纳就又离开了这个小区，或者在很短的时间内又出现了一个最好小区；这种情况下就又需要进行新的切换过程，因此会导致频繁的切换，从而增加了系统信令负荷。更重要的是切换控制过程时间过长可能使为用户提供的服务质量下降，切换过于频繁很容易引起掉话，甚至是服务中断，并最终导致系统整体性能的下降。

如图1所示，小区A、B、C表示相邻的三个小区，图中虚线表示该用户的运动轨迹，箭头所指为运动方向。用户初始驻留在小区A，并建立了双向的通信链路，随着用户的移动，在发起越区切换的时候，如果d_B＜d_C，即距离小区B的基站比较近，则测量到的B基站的信号强度要好于小区C。按照已有的目标小区选择方法，系统必然选择小区B作为目标小区进行切换。然而，随着用户的移动，很快又将进入小区C，于是又要在很短的时间内再次进行切换。如果用户高速移动的话，可能该用户还没完成向小区B切换的完整过程，就已经运动到了小区C。无疑，这种目标小区选择的方式是不合理的，会增大系统内的干扰，也无法保证用户的通信质量。

发明内容

本发明要解决的主要问题是根据用户终端在网络中的移动信息选择适当的切换目标小区，从而提高切换的成功率，减少乒乓切换的次数，降低掉话率，最终保证用户通信的连续性和稳定性。

根据本发明提供一种移动通信系统中切换目标小区选择方法，包括步骤：

选择满足切换条件的侯选小区并列表；

基于系统帧号观测时间差变化率判断用户终端的移动趋势，设置候选小区的切换优先级；

选择切换优先级最高的小区作为切换目标小区。所述基于系统帧号观测时间差变化率判断用户终端的移动趋势步骤包括：用户终端测量候选小区的系统帧号观测时间差并周期地上报；在网络侧计算一段时间内测量得到的邻小区系统帧号观测时间差变化率。其中在一段时间内测量得到的系统帧号观测时间差变化率是根据以下公式计算：

$\mathrm{\Δ}{\left(t\right)}_i=\frac{\mathrm{SFN}-\mathrm{SFN\; OTD}{\left(t\right)}_i-\mathrm{SFN}-\mathrm{SFN\; OTD}{(t-T)}_i}{T}$

式中SFN-SFN OTD是系统帧号观测时间差，T是两次测量上报的时间间隔。

所述设置候选小区的切换优先级的步骤是系统帧号观测时间差变化率越大，切换优先级设置越高。

所述选择满足切换条件的侯选小区的步骤是根据小区的导频信号强度的门限、邻小区信号强度超过本小区信号强度的门限和信道质量的误码率/误块率的门限选择切换目标小区，所述的三个门限可以单独使用，也可以分别组合使用，从而得到最终的候选小区优先级排序列表。

其中在选择优先级最高的小区作为切换目标小区的步骤中，如果切换用户终端在所述目标小区能够被接纳，则在所述目标小区进行信道重配置，并释放原小区的通信链路；如果不被接纳，则选择优先级次高的候选小区继续尝试是否接纳；如果所有候选小区都不能接纳，则本次切换失败，用户终端保持在原小区的通信链路继续通信。

和现有技术相比，本发明充分考虑了用户的移动速度、方向等动态信息选择用户终端最快靠近的邻小区作为切换目标小区，有利于降低切换率和系统掉话率，减轻系统的信令负荷。本发明方法适用于基站同步或者各基站定时差已知的移动通信网络。

附图说明

图1是越区切换场景示意图。

图2是不同节点B的SFN时间上同步时用户设备UE的SFN-SFN观测时间差示意图。

图3是不同节点B的SFN时间上异步时用户设备UE的SFN-SFN观测时间差示意图。

图4是切换目标小区选择的流程图。

具体实施方式

本发明提出利用SFN-SFN(系统帧号-系统帧号)观测时间变化率来确定切换目标小区的方法，在有多个目标小区的情况下，通过测量UE(用户终端)观察到的本小区的系统帧号和邻小区的系统帧号之差(SFN_SFN OTD)的变化率来判断移动用户的移动轨迹和移动趋势，判断用户可能进入的小区以适配用户的移动特性，这样可以使目标小区的选择更加合理和准确，从而降低切换率、系统掉话率。

SFN代表小区的系统帧号计数值，该值在小区广播信道进行广播，取值范围在0至4095之间，每一个10ms的帧即两个子帧有一个SFN号。小区之间所使用的SFN号时间上可能是同步的，也可能是异步的。为了保持节点B之间的同步以及UE和节点B之间切换时的同步，UE需要测量观察到的当前服务小区B(serving Node B)的SFN号和目标小区B(targetNode B)的SFN号之间的时间上的差值。

图1是越区切换场景示意图。图中示出三个小区A、B和C，dB和dC分别表示移动终端至小区B和C基站的距离，虚线箭头表示该移动终端的移动轨迹。

图2是不同节点B的SFN时间上同步时用户设备UE的SFN-SFN观测时间差示意图。图中，d1和d2分别是用户终端到服务小区和目标小区的距离。

如图2所示，若目标小区的SFN号和当前服务小区时间上有同步的SFN号m，m+1，m+2，…，在连接模式下，UE用联合检测(JD)算法在t＝T_RxSFNi和t＝T_RxSFNk分别接收并检测出当前服务小区和目标小区的时间上第一条路径到达的基本导频信道(P-CCPCH)承载的SFN信息，二者时间上的差值即为SFN-SFN观测时间差，以码片时间(chip)为单位。SFN-SFN OTD测量的参考点在UE天线连接处。具体可采用公式(1)计算：

SFN-SFN OTD＝T_RxTsk-T_RxTSi  (码片)             (1)

其中：

T_RxTSi是UE接收到的第i个当前服务小区的P-CCPCH信道的时间，以检测到的时间上第一条路径到达的信号为准。

T_RxTSk是UE接收到的第k个目标小区的P-CCPCH信道的最接近T_RxTSi的时间，以检测到的时间上第一条路径到达的信号为准。

图3是不同节点B的SFN时间上异步时用户设备UE的SFN-SFN观测时间差示意图。如图3所示，若目标小区的SFN号和当前服务小区的SFN号时间上有异步，但其差值固定，则由于RNC(无线网络控制器)可以知道其定时偏差，同样可以计算SFN_SFN OTD。计算方法如下：在连接模式下，UE用JD算法在t＝T_RxSFNi和t＝T_RxSFNk分别接收并检测出当前服务小区和目标小区的时间上第一条路径到达的P-CCPCH信道承载的SFN信息，二者时间上的差值即为SFN-SFN观测时间差，SFN-SFN OTD测量的参考点在UE天线连接处。具体可采用公式(2)计算：

SFN-SFN OTD＝OFF×12800+T_m  (码片)           (2)

其中：

T_m＝T_RxSFNi-T_RxSFNk，范围为0，1，…，12799码片

OFF＝(SFN_i-SFN_k)mod 256，范围在0，1，…，255之间

T_RxTSi是UE接收到的第i个当前服务小区的P-CCPCH信道的时间，以检测到的时间上第一条路径到达的信号为准。

T_RxTSk是UE接收到的第k个目标小区的P-CCPCH信道的最接近T_RxTSi的时间，以检测到的时间上第一条路径到达的信号为准。

SFN_i是UE在时刻T_RxSFNi接收并检测到的第i个服务小区的系统帧的帧号。

SFN_k是UE在时刻T_RxSFNk接收并检测到的第k个目标小区的系统帧的帧号。

在明确了SFN_SFN OTD的概念之后，同样以图1中的情况为例，在本发明的方法中，系统根据SFN_SFN OTD的测量上报，将相邻两次测量上报的SFN_SFN OTD求差，再除以这两次测量上报的时间间隔，从而分别针对邻小区计算出t时刻SFN_SFN OTD的变化率Δ(t)_i：

$\mathrm{\Δ}{\left(t\right)}_i=\frac{\mathrm{SFN}-\mathrm{SFN\; OTD}{\left(t\right)}_i-\mathrm{SFN}-\mathrm{SFN\; OTD}{(t-T)}_i}{T}---\left(3\right)$

式中T是两次测量上报的时间间隔。根据上述计算的结果判断用户接近小区C的速度比接近小区B的速度更快，而且如果小区B、C作为同层的候选小区来说都满足切换的基本条件，那么，系统将选择小区C作为目标小区，从而可以减少由于用户的移动而引起的不必要的频繁的切换。

本发明是利用SFN_SFN观测时间差的变化率来确定用户终端运动的方向(趋势)，从而判断用户将更快接近哪一个邻小区。由于SFN_SFN观测时间差变化率可正可负，依据定义，本发明对SFN_SFN观测时间差的处理准则是只考虑SFN_SFN观测时间差变化率为正的情况，即如果变化率为负时，说明用户正远离该小区，则应该将它从切换的目标小区中删除。

下面参见图4结合实例来说明本发明的切换目标小区选择方法的详细实施过程。

当移动用户运动到小区边缘，或者由于信号强度不足而造成通信质量恶化的时候，启动对邻小区信号的测量，进入越区切换流程。

在选择切换目标小区时，首先将满足切换基本条件的邻小区纳入候选小区集合，切换的基本条件指的是本小区的导频信号强度在一段时间内持续低于预设门限值，定义为门限1，或者邻小区信号强度超过本小区信号强度的一个给定门限，定义为门限2，或者信道质量的误码率/误块率(BER/BLER)恶化到门限值以下，定义为门限3。上述选择切换目标小区的基本条件的门限1、2和3可以单独使用，也可以分别组合使用，从而得到最终的候选小区优先级排序列表。在系统帧号观测时间差变化率过大或超过给定的门限值时，判决进行分层小区切换。

然后，由用户终端连续测量到各个候选小区的SFN_SFN观测时间差，并周期上报到网络侧，令t时刻对邻小区i的测量上报结果为SFN_SFN(t)_i。

接着，网络控制器(RNC)分别根据各个对邻小区的测量结果计算UE在各邻小区一段时间内的SFN_SFN观测时间差的变化率Δ(t)_i：

$\mathrm{\Δ}{\left(t\right)}_i=\frac{\mathrm{SFN}-\mathrm{SFN\; OTD}{\left(t\right)}_i-\mathrm{SFN}-\mathrm{SFN\; OTD}{(t-T)}_i}{T}$

如果UE对各个邻小区采用相同的测量上报周期，则可以直接利用相邻两次上报的SFN_SFN 0TD的差值代替变化率进行判决：

Δ_i＝SFN-SFNOTD(t)_i-SFN-SFNOTD(t-T)_i           (4)

式中SFN-SFN OTD(t)_i和SFN-SFN OTD(t-T)_i分别是第i小区在时刻t和(t-T)的系统帧号观测时间差，T是两次测量的上报时间间隔。

接着，RNC按Δ_i的大小关系设置候选小区的切换优先级，系统帧号观测时间差变化率越大，说明用户越快靠近的该小区，切换优先级设置越高；最后，按照优先级从高到底的顺序选择一个候选小区作为目标小区。如果切换用户在这个目标小区能够被接纳，则在该目标小区进行信道重配置，并释放原小区的通信链路；如果不被接纳，则选择优先级次高的候选小区继续尝试是否接纳；如果所有候选小区都不能接纳，则本次切换失败，用户将保持在原小区的通信链路继续通信。

Claims (10)

1.一种移动通信系统中切换目标小区选择方法，包括步骤：

选择满足切换条件的侯选小区并列表；

基于系统帧号观测时间差变化率判断用户终端的移动趋势，设置候选小区的切换优先级；

选择切换优先级最高的小区作为切换目标小区。

2.根据权利要求1所述的切换目标小区选择方法，其特征在于：所述基于系统帧号观测时间差变化率判断用户终端的移动趋势步骤包括：

用户终端测量候选小区的系统帧号观测时间差并周期地上报；

在网络侧计算一段时间内测量得到的邻小区系统帧号观测时间差变化率。

3.根据权利要求2的切换目标小区选择方法，其中计算一段时间内测量得到的系统帧号观测时间差变化率的步骤是将上报的相邻两次测量的系统帧号观测时间差之差除以这两次测量的时间间隔，计算出第i小区t时刻系统帧号观测时间差的变化率Δ(t)_i：

$\mathrm{\Δ}{\left(t\right)}_i=\frac{\mathrm{SFN}-\mathrm{SFNOTD}{\left(t\right)}_i-\mathrm{SFN}-\mathrm{SFNOTD}{(t-T)}_i}{T}$

式中SFN-SFN OTD是系统帧号观测时间差，T是两次测量上报的时间间隔。

4.根据权利要求2的切换目标小区选择方法，其中所述周期地上报是采用相同的周期上报，则利用下式计算相邻两次上报的系统帧号观测时间差的变化率Δ_i：

Δ_i＝SFN-SFNOTD(t)_i-SFN-SFNOTD(t-T)_i

式中SFN-SFN OTD(t)_i和SFN-SFN OTD(t-T)_i分别是第i小区在时刻t和(t-T)的系统帧号观测时间差，T是两次测量上报的时间间隔。

5.根据权利要求3或4的切换目标小区选择方法，还包括：在计算一段时间内测量得到的系统帧号观测时间差变化率的步骤，如果计算得到的第i小区的变化率为负时，则将第i小区从切换的目标小区中删除。

6.根据权利要求1至4之一的切换目标小区选择方法，其中所述设置候选小区的切换优先级的步骤是系统帧号观测时间差变化率越大，切换优先级设置越高。

7.根据权利要求1至4之一的切换目标小区选择方法，其中所述设置候选小区的切换优先级的步骤是系统帧号观测时间差的差值越大，切换优先级设置越高。

8.根据权利要求1的切换目标小区选择方法，所述选择满足切换条件的侯选小区的步骤是根据小区的导频信号强度的门限、邻小区信号强度超过本小区信号强度的门限和信道质量的误码率/误块率的门限选择切换目标小区，所述的三个门限可以单独使用，也可以分别组合使用，从而得到最终的候选小区优先级排序列表。

9.根据权利要求8的切换目标小区选择方法，其中所述用户终端切换到该目标小区的步骤在系统帧号观测时间差变化率过大或超过给定的门限值时，判决进行分层小区切换。

10.根据权利要求1的切换目标小区选择方法，其中在选择优先级最高的小区作为切换目标小区的步骤中，如果切换用户终端在所述目标小区能够被接纳，则在所述目标小区进行信道重配置，并释放原小区的通信链路；如果不被接纳，则选择优先级次高的候选小区继续尝试是否接纳；如果所有候选小区都不能接纳，则本次切换失败，用户终端保持在原小区的通信链路继续通信。

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