CN1805592A

CN1805592A - 移动通信小区切换的测量控制方法

Info

Publication number: CN1805592A
Application number: CN 200510000473
Authority: CN
Inventors: 曹增峰
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: CN100375575C

Abstract

本发明是移动通信小区切换的测量控制方法，在保证用户链路质量和用户设备UE测量小区个数最少的条件下仍能对所有邻小区有选择地进行同频、异频切换，并能在多个载波间灵活地均衡小区间负荷。包括：无线网络控制器RNC接收来自UE的测量报告，该测量报告按RNC为UE配置的测量控制信息组织并上报；在UE上报1G/1D/2A事件时，RNC从UE的1G/1D/2A事件提供的同频或异频目标小区中，按通用方法根据导频信号测量信息生成切换目标小区；在UE上报链路恶化事件时，还同时附带距离该UE最近的最多三个基站上同频与/或异频小区的路径损耗测量报告值，RNC根据该若干个路径损耗测量报告值和其对应的若干基站上载波的小区负荷确定负荷均衡的切换目标基站及切换目标小区对应的载波。

Description

移动通信小区切换的测量控制方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，是一种用于移动通信小区切换、获取目标小区信息的测量控制方法。

背景技术

码分多址(CDMA)系统是自干扰受限系统，其干扰主要包括小区内干扰及小区间干扰。小区内干扰主要是自身符号间干扰以及多址干扰，小区间干扰包括同频邻小区干扰和相邻载波的邻小区(异频邻小区)干扰。虽然同频组网是3G网络扩容的基础，但因为同频组网时，体现在小区间干扰上比异频组网时大，从而影响同频组网容量。

如图1所示的同频小区间切换时的小区间干扰：用户终端(UE)分别处在小区边缘的A、B、C三个位置，其运动轨迹如图中虚线a→c→b，运动中用户会进行同频切换操作，小区间干扰在D点附近变得很大。

在小区硬切换方案中，如果硬切换的目标邻小区与服务小区使用相同的频率(即同频切换)，则在用户从服务小区边缘向邻小区运动过程中，用户接收服务小区的信号强度逐渐变小，但同频干扰却不会变小，甚至会增大，导致用户链路质量(Ec/Io)快速恶化。又由于硬切换方案中，供终端进行切换的时间很短，恶化的用户链路质量使终端极易掉话(而在软切换方案中，情况则完全不同，软切换手机可将服务小区与目标小区的两路信号合并，产生较好的Ec/Io，从而保证在切换过程中，能平稳地进行通话)。

相对而言，在硬切换时采用不同频率(异频切换)，效果会明显改善。即在服务小区与目标小区的边界处使用不同频率，可大大提高硬切换的成功率，而且对原有的网络影响小，无需对现网进行调整，容易在现有网络中加以实施，优化简便。

据统计，在比较理想的情况下，不同频率系统间硬切换成功率可达95％，而同频系统间硬切换的切换成功率一般在50-70％之间。这是因为小区同频组网时的小区间干扰比小区异频组网时的小区间干扰大，而导致同频硬切换成功率低于异频硬切换。

切换过程需要UE及时上报所测量的小区导频信号强度。小区导频信号强度测量值能够反映导频信号的路径损耗(路径损耗反映了无线信道对无线信号的慢衰落影响)。为了尽可能地减少不必要的小区切换次数，系统会要求终端切换到路径损耗最小所对应的小区。

慢衰落影响可采用相关对数正态分布产生，标准差σ＝6.0。平均路径损耗采用cost231_hata模型，则平均路径损耗公式如下：

L(d)＝46.3+33.9logf-13.82logh_te-a(h_re)+(44.9-6.55logh_te)logd+C_M

式中，f为载波频率；d为终端与基站间的距离；h_te为基站高度；h_re为终端高度；C_M为路径损耗指数；a(h_re)＝(1.1logf-0.7)h_re-(1.56logf-0.8)。

终端测量路径损耗的公式为：

路径损耗(dB)＝导频信号发射功率-接收导频信号强度

其中的导频信号发射功率由同频或异频小区信息中信息单元(IE)-″Primary CCPCH Tx Power″(TDD模式)/″Primary CPICH Tx power″(FDD模式)给出，单位为dBm，无线网络控制器(RNC：Radio Network Controler)会通过测量消息告诉终端其所有邻小区的导频信号发射功率。

接收导频信号强度的单位为dBm。

通过上述分析可知，当同频小区间干扰较大时，终端(UE)进行同频硬切换的成功率不高；此时终端若进行异频硬切换，则可以提高切换成功率。为此，终端进行小区切换时，通常需要同时进行同频测量和异频测量，RNC根据终端上报的测量结果决定采用同频切换还是异频切换甚至负荷切换，其中的负荷切换是根据相邻小区负荷情况决定切换的目标小区。

根据协议规范要求，时分双工(TDD)系统，终端最多测量的邻小区个数，包括：32个TDD同频小区(含服务小区)；32个异频小区(包括分布在最多三个TDD载波上的TDD小区及分布在最多三个FDD载波上的FDD小区，如果终端具有此能力的话)；32个RAT GSM小区(如果终端具有此能力的话)。

频分双工(FDD)系统，终端最多测量的邻小区个数，包括：32个FDD同频小区(含服务小区)；32个异频小区(包括分布在最多两个FDD载波上的FDD小区及分布在最多三个TDD载波上的TDD小区，如果终端具有此能力的话)；在IPDL(Idle Periods in DownLink)间隔内能够监测16个同频小区(如果终端具有此能力的话)。

因此，无论是TDD终端还是FDD终端，其测量异频载波的邻小区个数均受到限制。

如果相邻基站支持的载波个数超出协议规范要求的终端所具有的测量异频载波的能力，则终端会无法测量所有存在的TDD与/或FDD异频小区；而目前终端进行小区切换时均利用终端测量并上报的邻小区测量信息(其中包括终端测量的路径损耗信息)生成目标切换小区，因此可供终端切换的目标小区范围会受到很大限制，即无法充分利用系统的已有资源。

如果相邻基站支持的载波个数没有超出协议规范要求，则终端能够测量所有邻小区。当终端利用一般测量控制方法进行切换时，终端测量的小区个数会很多，每次测量完所有邻小区的时间也很长，这使得终端无法及时上报邻小区测量信息，从而降低小区切换的成功率。

综上所述，目前的小区切换测量控制方法不仅复杂且不实用，常常由于受到终端能力限制而无法灵活有效地均衡小区间负荷。

发明内容

本发明的目的是设计一种移动通信小区切换的测量控制方法，终端在测量小区个数最少的条件下仍然能够对所有邻小区有选择地进行同频切换、异频切换，且能提高切换成功率；并能在多个载波(载波个数不受限制)间灵活地均衡小区间负荷；同时，本发明还能保证用户的链路质量。

实现本发明目的的技术方案是：一种移动通信小区切换的测量控制方法，无线网络控制器RNC接收来自用户设备UE的测量报告，该测量报告按RNC为UE配置的测量控制信息组织并上报；还包括：

A.在UE上报链路恶化事件报告的同时，还附带若干个距离该UE最近基站上同频与/或异频小区的路径损耗测量报告值，并执行步骤B；在UE上报1G/1D/2A事件报告时，执行步骤C；

B.RNC根据该若干个路径损耗测量报告值和与其对应的若干基站上载波的负荷确定负荷均衡的切换目标基站及切换目标小区对应的载波；

C.RNC从UE的1G/1D/2A事件提供的同频或异频目标小区中，根据导频信号测量信息生成切换目标小区。

所述步骤A中，在所述的若干个距离UE最近基站上同频与/或异频小区的路径损耗测量报告值，是所述UE通过测量系统所要求的相邻基站上的一个同频载波或一个异频载波，所得到的至多三个同频与/或异频小区的最小路径损耗值；所述步骤B中，确定负荷均衡的切换目标基站及切换目标小区对应的载波进一步包括：

B1.RNC将得到的至多三个路径损耗测量报告值中最小的路径损耗测量报告值对应的基站确定为切换目标基站；

B2.计算该切换目标基站上每个载波的负荷，并按大小进行排序；

B3.将负荷最小的载波作为所述的切换目标小区对应的载波。

所述步骤B2中，切换目标基站上每个载波的负荷，是按与该切换目标基站上载波相同并包括该切换目标基站的距离UE最近的至多三个基站上载波负荷之和计算得到的，该距离UE最近的至多三个基站是链路质量恶化时附加上报的同频与/或异频邻小区路径损耗测量值所一一对应的基站。

所述基站上每个载波的负荷由RNC周期性计算，包括：

如果所述UE工作在时分双工模式，上、下行载波相同，

当所使用的上行与下行码资源均不跨时隙时，计算的载波负荷是基站上该载波的最小时隙负荷值；

当所使用的上行与下行码资源跨时隙时，计算的载波负荷是基站上该载波的时隙负荷平均值；

如果所述UE工作在频分双工模式，区分上行/下行载波计算所述的载波负荷，上行载波负荷是上行载波对应的载波负荷，下行载波负荷是下行载波对应的载波负荷；所述步骤B3中，将负荷最小的上行与下行载波分别作为所述切换目标小区对应的上行与下行载波。

本发明方法，RNC根据UE(终端)上报的距离其最近的若干个基站上同频与/或异频小区的路径损耗测量报告值(即RNC使用的若干个小区路径损耗测量值分别来自这若干个不同基站)，及RNC通过计算获取的负荷信息，即上述若干个基站各载波上的负荷大小，来生成同频或异频切换目标基站及切换目标小区对应的载波。该若干个的最大值为三个。

本发明提出了一种保证链路质量的切换控制方法，即在链路质量好时做传统意义上的小区切换，在链路质量变差时做本发明的负荷均衡切换。本发明提出的小区切换的测量控制方法，采用终端上报的距离其最近的若干个基站上同频与/或异频小区的路径损耗测量值来获取同频或异频切换的目标基站。RNC根据小区负荷信息与小区路径损耗测量值来确定负荷均衡切换的目标小区所对应的载波。其中在计算负荷时，对于工作在时分双工模式(TDD)的终端UE，需判断终端是否跨时隙，而其上行载波与下行载波相同。对于工作在频分双工模式的终端UE，需要区分小区的上、下行负荷，小区的上、下行负荷就是小区所对应的上、下行载波的载波负荷。

此处需要说明的是：小区的负荷信息可分为时隙负荷、载波负荷两种定义，时隙负荷的定义比较多，如时隙接收总功率、时隙干扰功率、时隙信噪比、时隙数据业务吞吐量、时隙已占用码资源个数等。本发明方法对时隙负荷定义不做限制。本发明对TDD模式终端的载波负荷的定义可以是：载波负荷是小区对应载波的上、下行所有时隙的时隙负荷平均值(即时隙负荷平均值)。本发明对TDD模式终端的载波负荷的定义也可以是：小区对应载波的上行最小时隙负荷值与下行最小时隙负荷值的平均值(即最小时隙负荷值)。

根据协议规范要求，小区切换时，终端测量的小区个数及载波个数存在一个上限，即终端可能无法测量所有邻小区，而使提供切换的目标小区范围受到限制。而本发明方法则没有这种限制，在只需测量每个相邻基站的一个载波的条件下，终端就可以对所有邻小区有选择地进行同频切换或异频切换，使测量小区的个数降低不少，相应的测量更及时、可靠，从而提高了终端的切换成功率，同时还能在个数不受限制的多个载波间灵活地均衡小区间的负荷，在保证切换的同时保证用户的链路质量。

本发明用于3G无线通信网络系统，可适用于TDD与FDD两种模式。

附图说明

图1是同频小区间切换时的小区间干扰示意图；

图2是基于本发明测量控制方法的切换控制流程框图。

具体实施方式

本发明提出一种用于小区切换的测量控制方法，使UE在测量最少小区个数的条件下仍然能够对所有邻小区进行有选择地同频切换、异频切换，提高切换成功率；同时降低终端的测量压力，更及时可靠地更新终端的测量值，有利于及时准确地执行切换，还可以大大提高系统进行负荷均衡的灵活性。

本发明通过比较同频或异频小区路径损耗大小，来判断终端是否进入切换区域，及确定具体的切换目标小区。

本发明的测量控制方法主要体现在两个方面：

1)若终端上报的是1G/1D/2A事件(最佳同频或异频小区发生改变时)，系统认为此情况下终端所在位置附近的小区间干扰小，则系统要求终端进行传统意义上的小区间切换，即终端切换时选择的同频或异频目标小区由1G/1D/2A事件提供。

2)若终端上报的是链路质量恶化事件，系统认为此情况下小区间干扰较大，则系统要求终端进行基于负荷的切换。此时系统要求终端在上报链路质量恶化事件时，还要同时附加上报同频小区与/或异频小区最小的路径损耗测量值(同频小区与/或异频小区路径损耗测量值的报告个数不超过三个，上报时已经对该不超过三个的路径损耗测量值按大小排序，且排在第一位的就是其中最小的一个)，系统再根据终端上报的这些小区的测量报告及获取的负荷信息决定终端切换的目标小区。

通过调整链路质量恶化的门限值，系统可以在切换成功率与切换次数之间做一个合理的折中考虑。

参见图2，基于本发明测量控制方法的切换流程框图。

步骤21，RNC配置并发送UE测量控制信息。本发明给出用于本测量控制方法的终端测量控制配置，其中链路质量恶化事件对应的UE测量控制信息根据实际采用的无线资源管理(RRM：Radio Resource Management)算法灵活配置。

UE测量控制配置，包括：

1)在UE同频测量(Intra-frequency measurement)消息中设置事件(具体配置为1G Event或/及1D Event)测量配置信息。

2)在UE异频测量(Inter-frequency measurement)消息中设置事件(具体配置为2A Event)测量配置信息，并在此消息的附加测量信息中附加同频测量消息的测量ID。

3)在UE测量消息中设置与链路质量恶化事件对应的UE测量配置事件，并在此消息的附加测量信息中附加同频测量消息及异频测量消息的测量ID。

需要说明的是：上述配置方案中各个测量消息必须按照上述配置方案中的描述次序(指1→2→3的顺序)顺序地组织并发送；上述的同频/异频测量配置，要求终端只测量每个相邻基站支持的一个载波(相邻基站可能会支持多个载波，只测量其中的一个载波就可避免对其它载波的不必要的测量)；测量ID由Uu接口消息MEASUREMENT CONTROL中的IE-“Measurement Identity”给出。

上述配置方法是本发明技术方案实现的基础。

步骤22，RNC接收来自UE的测量报告，该测量报告是UE根据RNC配置给UE的测量控制信息组织及顺序上报的。

步骤23，RNC对来自终端的测量报告进行上报事件判断，即判断是1G/1D/2A事件还是链路恶化事件，是1G/1D/2A事件则执行步骤241、242，是链路恶化事件则执行步骤251、252。该判断有利于保证链路质量，且其算法简单易行。

步骤241，在终端上报1G/1D/2A事件时，系统要求终端进行传统意义上的小区间切换，终端切换时采用的同频或异频目标小区由1G/1D/2A事件提供，再根据导频信号测量信息(导频信号强度最强)生成切换目标小区；

步骤242，按确定的切换目标小区进行小区间切换。

步骤251，在终端上报链路恶化事件时，系统要求终端进行基于负荷的负荷均衡切换，根据负荷信息及小区测量信息生成负荷均衡切换的目标小区。

假定：相邻基站支持N个不同的下行载波。

基站支持的N个下行载波标号i，i＝1，2，3，...，N；

终端测量报告消息中的若干个小区(代表距离其最近的几个基站)标号j，j＝1，...，j≤3；

基站j上载波i的负荷大小为L_i，j，终端对基站j测量得到的路径损耗测量值为M_j。

则RNC负荷均衡切换目标小区的生成方法分为两步：

(1)首先根据UE上报的最小路径损耗测量值M_j，确定出该最小路径损耗测量值M_j对应的基站为切换目标基站。

(2)然后对切换目标基站上的各个载波的负荷大小排序，负荷最小的上行与下行载波就是切换目标小区对应的上行与下行载波，其中TDD模式的上行载波与下行载波相同。

在计算该切换目标基站上的各个载波的负荷大小时，为了有效均衡小区间负荷，每个载波的负荷大小都需要考虑距离UE最近的若干个基站上相同载波负荷的互相影响，即计算该切换目标基站上每个载波的负荷，是按与切换目标基站上载波相同的距离UE最近的至多三个基站(包括该切换目标基站)上载波负荷之和计算得到。

上面用于计算负荷大小的基站是链路质量恶化时附加上报的同频与/或异频邻小区路径损耗测量值所一一对应的基站。

如果某基站不存在此载波，则该基站上此载波对应负荷值取为0。切换目标基站上载波i上的负荷大小为：

L_{i} = Σ_{j = 1}^{3} L_{i, j}

(i＝1，2，3，...，N) (I)

此切换目标基站，N个载波上负荷最小的载波为切换目标小区对应的载波。

公式(I)中基站j上载波i的负荷(L_i，j)大小是RNC周期性计算的结果，其计算方法如下：

如果待切换用户工作在TDD模式，当其所使用的上行与下行码资源均不跨时隙时，则负荷L_i，j代表基站j上载波i的最小时隙负荷值，是该载波i的上行最小时隙负荷值与下行最小时隙负荷值的平均值；当其所使用的上行或下行码资源跨时隙时，则负荷L_i，j代表基站j上载波i的时隙负荷平均值，是该载波i的上下行所有时隙的时隙负荷平均值。

如果待切换用户工作在FDD模式，则负荷L_i，j代表基站j上载波i的载波负荷。计算载波负荷时需要区分上行/下行载波，即其上行载波负荷就是上行载波对应的载波负荷，下行载波负荷就是下行载波对应的载波负荷。

上述通过负荷均衡切换进行小区间负荷均衡的实现方法简单灵活。

步骤252，按确定的负荷均衡切换目标小区(确定的切换目标基站与切换目标小区对应的载波)进行负荷均衡切换。

本发明方法使UE在切换时只需测量最少个数的同频和/或异频小区，使终端测量值的更新更加及时与可靠，有利于及时准确地切换，并且可切换的TDD/FDD异频目标载波个数不受限制，有利于载波间的负荷均衡。总之，本发明降低了终端实现切换的复杂度，提高用户切换的成功率，并尽可能地保证了链路质量，同时本发明降低了小区间负荷均衡算法的复杂度。

Claims

1.一种移动通信小区切换的测量控制方法，无线网络控制器RNC接收来自用户设备UE的测量报告，该测量报告按RNC为UE配置的测量控制信息组织并上报，其特征在于包括：

B.RNC根据该若干个路径损耗测量报告值和其对应的若干基站上载波的负荷确定负荷均衡的切换目标基站及切换目标小区对应的载波；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于RNC为UE配置测量控制信息，包括：

a.在UE同频测量消息中设置1G/1D事件测量配置信息；

b.在UE异频测量消息中设置2A事件测量配置信息，并在该UE异频测量消息的附加测量信息中附加同频测量消息的测量ID；

c.在UE测量消息中设置链路恶化事件对应的测量配置信息，并在该UE测量消息的附加测量信息中附加同频测量消息及异频测量消息的测量ID。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：RNC将所述测量控制信息按所述a→b→c的顺序组织并发送给UE；在所述步骤a的同频测量配置与步骤b的异频测量配置中，要求UE只测量每个相邻基站支持的一个载波。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中，所述的若干个距离UE最近基站上同频与/或异频小区的路径损耗测量报告值，是所述UE通过测量系统所要求的相邻基站上的一个同频载波或一个异频载波所得到的至多三个同频与/或异频小区的最小路径损耗值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤B进一步包括：

B1.RNC将得到的至多三个路径损耗测量报告值中最小的一个路径损耗测量报告值对应的基站确定为切换目标基站；

B3.将负荷最小的载波作为所述的切换目标小区对应的载波。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤B2中，切换目标基站上每个载波的负荷，是按与该切换目标基站上载波相同并包括该切换目标基站的距离UE最近的至多三个基站上载波负荷之和计算得到的，该距离UE最近的至多三个基站是链路质量恶化时附加上报的同频与/或异频邻小区路径损耗测量值所一一对应的基站。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述基站上每个载波的负荷由RNC周期性计算，包括：

如果所述UE工作在时分双工模式，上、下行载波相同，

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的最小时隙负荷值，是根据所述载波上行最小时隙负荷值与下行最小时隙负荷值计算的平均值。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的时隙负荷平均值，是根据所述载波上行与下行所有时隙计算的负荷平均值。