CN1175343A - 辅助移动物切换技术 - Google Patents

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Abstract

一种用于蜂窝移动通信系统的辅助移动物切换技术。一个移动物测量邻近基站并把测量值报告给服务基站。调整这个测量值以预测信号测量使邻近基站知道这个移动物。这些由具有定位接收器的那些基站做的调整测量的一个全集或调整测量和真实测量的组合集可以用来确定切换到移动物的最佳基站。

Description

辅助移动物切换技术
本发明涉及切换技术，它用于移动蜂窝通信系统，特别是用于这样的系统的辅助移动物切换技术。
通过蜂窝通信系统漫游的移动单元从服务的基站移动到较近或较远时，它产生一定的通信质量变化。切换过程，移动物切换到可以更好地为其服务的另一个基站整个过程分为三个阶段：“触发”、确定通信质量已经变得足以考虑切换；“选择”，进行替换基站的测量；“决策”，决定移动物从当前服务基站切换到最可利用的替换基站。
在早期的蜂窝系统中，由系统的基站执行所有的切换阶段。特别是，服务和可能替换的基站测量与移动物的通信质量。这明显地为网络添加了负荷，这种负荷随着处理的移动物数量的增加也必然会增加。数字时分复用访问(TDMA)的蜂窝系统的发展更进一步加大了网络的处理负荷。在一个模拟的蜂窝系统的AMPS中，基站必须调制到移动物发送的频率上，并且测量通信质量-特定的接收信号强度(RSS)。在如TDMA的数字系统中，基站同样需要近似地调到移动站的发送频率上，另外，还需找到并完成与移动物正在使用的特定时隙的同步，然后，测量通信质量-特定的RSS或比特误差率(BER)。
辅助移动物切换技术通过利用由移动站测量来评估潜在的替换基站，减少必须实施网络监控的数量。
国际专利申请WO93/12623A，描述了采用功率预测值的辅助移动站交接算法。
根据传统的辅助移动物切换技术，当一个移动物开始在TDMA语音信道上与基站通信时，移动物开始当前指向的语音信道和周围蜂窝的控制信道一样的信号强度测量。这个移动物平衡大量的最近期的测量，并且每秒把这个平均RSSI测量报告给服务基站。当指向语音信道的平均RSSI降到某一门限值之下并且移动站报告至有一个邻近蜂窝的控制信道具有可采纳的RSSI时，将产生一个触发切换。从移动物报告的最佳候选基站中选出一个目标基站。请求每个最佳候选基站利用它们的定位接收器测量到移动物的通信质量。这个基站选中具有一个可用的语音信道提供最佳测量，基站做切换尝试。这样带来了一个优点：仅有少的基站设备需要测量这样的移动物，这些基站被移动物认为能提供最佳信号。
但是，如果候选基站或服务基站的任意一个不具有定位接收器，那么由移动站测量的原始信号强度直接用来确定用于切换的目标蜂窝基站。
刚才描述的技术存在着许多缺点。首先，既使有限地使用测量的数字定位接收器，移动物对基站和支持信号网有大量的监控要求。第二，如果定位接收器不可用或不打算使用它们，那么就使用邻近控制信道的移动信号测量。这些测量并不解决许多重要的问题，特别是在控制和语音信道的功率与在做测量时刻的基站传送的功率之间的区分。
相应地，需要减少网络在切换时必须执行的监控量，并且需要使移动物做出基于哪个切换移动物的更可靠的测量。
在传统的辅助移动物切换系统中还存在着另一问题，基站和移动物都可以开始“触发”过程。这个基站进行它自己的调用量测量并响应这些测量触发切换。在这种情况下，在蜂窝站A由基站触发的一个切换可能确定蜂窝站13最适于移动物，而在蜂窝B中由移动物触发的切换可能确定蜂窝端A是最佳的。这可能导致给移动物和基站间“乒乓”效应。这些增加了系统的不必要处理负荷，降低了整个呼叫质量。
本发明的一个目的就是提供一个减少或克服这些缺点的改进切换技术。
本发明的另一个目的是提供一个改进的移动蜂窝通信系统。
根据本发明，这里提供了在移动蜂窝语通信系统中估算移动物切换的方法，这个系统包括与服务基站通信的移动物，还有许多传送信号的邻近基站。其中，这个方法包括以下几步：
由移动物测量从邻近基站接收的信号产生移动信号测量值。
把移动信号测量值报告给服务基站。
调整至少一部分报告的移动信号测量值，以预测邻近基站应该知道从移动物接收信号的测量值，产生预测信号测量值。
比较至少包括预测信号测量值的一个测量值集，以便为可能的切换选择最优的邻近基站。
图的简要描述
本发明还进一步参考附图描述：
图1以图解形式，表示了根据本发明的蜂窝移动通信系统中的辅助移动站切换的概念。
图2所示的是在移动物功率类和它可以完成的最大移动物功率电平之间关系表。
图3说明用于发明中的变量之一的计算表。
优选的实施例的描述：
参照图1，这里表示了一个移动物1在一个前向语音信道(VCH)上，从一个服务基站BS1接收信号。移动物1也在邻近蜂窝中的邻近基站BS2、BS3的控制信道(CCH)上接收信号。虽然所示的二个邻近基站是一个例子，而通常情况也可以是更多个。这个移动物测量前向语音信道上的通信质量和邻近基站的控制信道的质量。在TDMA系统中，当移动物无需与服务基站发送或接收时，移动物通过在时隙期间调整它们的信道，可以监控邻近基站。平均许多测量值以补偿如由移动物的衰耗或瞬间阻塞引起的任何不规则波动。移动物把这些平均测量2发送给服务基站BS1。至此，这些与传统的辅助移动物切换方法相同。
当就控制信道描述发明时，这些也可以是定向信道，即，仅连续地发送，允许移动物做这样测量的信道。
按照本发明的一个实施例，基站监视移动物到基站(上行链路)的路径的质量，并且当这个质量变到足以证明它可用时，启动切换的触发。
在这个基站上，由移动物使用邻近基站的控制信道3、4做信号质量测量，被用于预测邻近蜂窝站从移动物接收的电平，如果它是在该蜂窝站的一个语音信道上。实际上，如果一个蜂窝站装配有一个定位接收器，并做移动物的语音信道的测量，则预测它接收的电平，并等效于图1中信号5、6的测量。信号质量可以依据接收的信号强度方便地测量，以便移动物报告一个典型地用，可计算或比较的通用单位db或dbm表达的接收信号强度指示(RSSI)。
在转换移动物的原始RSSI测量中，预测目标基站的语音信道作为移动物的RSSI报告的电平时，必须要考虑许多因素。这些包括：
(a)从基站到下行链路的功率，
(b)下行链路获取因素，
(c)天线杆高度，
(d)语音和控制信道有效发射功率(ERP)的差别，
(e)语音信道通话与间隙电平间的差别。
正如移动物所示，项(a)、(b)、(c)和(d)都会影响基站的总有有效发射功率。
当移动物测量邻近基站控制信道的强度时，因为这是在切换时移动物将要使用的主信道，语音信道的强度是很重要的。因此，必须考虑语音和控制信道的ERP上的不同，可以随基站的不同而变化。一个语音/控制信道ERP显著变化的情况，每个蜂窝是扇形的，以便使基站在每个蜂窝扇区具有一个全向控制信道和定向的语音信道。显然，仅进行全向控制信道测量的移动物不能适当地估计要切换到潜在有效扇区。
最后的因素是通话/通话间隙，在由基站接收移动物电平(通话)和由移动物接收基站电平(通话间隙)时，一个基站的电平间的不平衡产生的。这通常是由于基站和移动物间接收路径获取ERP的差别的结果，移动物中的差异缺陷以及其他因素造成的。
调整移动物报告RSSI测量，预测目标蜂窝接收电平的一个优选方法如下：〔注：计算假定已适当地转换成了功率，如dBm(绝对测量)或dB(相对测量)的通常测量〕。
i)转换目标蜂窝控制信道的一个移动物报告的RSSI到预测语音信道的一个移动物报告RSSI。
预测的VCH的移动RX＝CCH的移动物报告RSSI+(VCHERP-CCHERP)：
ii)当由在一个语音信道上的目标蜂窝站接收时，通过补偿通话/通话间隙的差别，预测移动物的原始电平：
预测的VCH的原始BS RX＝预测VCH的移动物RX+VCHTTTO。
iii)在语音信道上由目标蜂窝接收时，通过对移动物可以操作的最大功率电平补偿，调整移动物的预测电平：
调整预测的VCH的BS RX＝预测的VCH的原始BS RX-(PLDIFF*4)，
其中：
VCHERP＝目标蜂窝站的语音、信道的有效发射功率(以dBm为单位)。
CCHERP＝目标蜂窝站的控制信道的有效发射功率(以dBm为单位)。
VCHTITO＝用于类型1的移动物在VCH通话和通话间隙电平之间以dB为单位的差值。
PLDIFF＝当移动物不能达到VMAX时，在移动物的最大功率电平(MMP)和允许在目标蜂窝站中使用的最大功率电平(VMAX)之间差值＝〔0或(MMP-VMAX)〕的最大值。
步骤(iii)的目的是补偿移动物可能不能完成目标蜂窝站中允许的最大功率。结果，对目标蜂窝站的预测信号强度必须减少到由移动物降到允许功率的最大值之下的数量。在移动物功率电平的简洁描述之后，这里将给出更好的解释。
移动物在它们可以达到的最大RF功率电平中改变；例如，一个手持移动物不能达到与车载基础单元一样高的RF的功率输出。移动物具有定义它们的最大RF的功率输出的一个功率类等级，这个等级范围从1(对最大功率)到4(最小功率)。移动物的功率等级可以等于移动物可以达到的最大移动物功率。数字移动物的功率电平范围从0到10，但是它们的最大功率输出(MMP)范围仅从0到2，如图2中的定义。MMP中一步变化在移动物的RSSI中产生个4dB变化。
现在，如果在蜂窝站中允许的最大功率电平比移动物可以达到的最大功率小(例如，VMAX值比MMP大)，那么，可以防止移动物达到它的最大功率，经常用来减少高密度RF环境中的干扰。相反地，如果蜂窝站中允许的最大功率比移动物的最大功率大时(如，VMAX的值比MMP小时)，那么移动物不可能达到蜂窝中允许最大的功率电平。因为用在这个方法中的参数假定一个以蜂窝站允许的最大功率(VMAX)操作的类型1的移动物(如最大功率移动物)。调整测量电平的计算，以4为单位增加在VMAX与MMP之间的差别，转换成dB。
图3说明了用于VMAX和MMP值范围的调整PLDIFF的计算。简单地说，调整值PDIFF是值(MMP-VMAX)或零中较大的那一个。
上面所用的每个参数集合对每个基站是不同的。为了调整从移动物接收的测量，对应这些调整参数值的表需要维护。在一个基站中，可以方便地处理一个表，以便每个基站根据每个移动物可以报告测量的邻近蜂窝站的处理一个参数表。在图中，BS1需要基站BS2、BS3的参数。当需要参数时，可以交替地进行维护和存取一个中央表。对于上面描述的算法，需要的参数是VCHERP、CCHERP、VCHTITO和VMAX。
在决定哪个蜂窝基站切换到移动物时，采用一个可用信道切换到最佳替换的基站的移动物，可以使用一个调整移动物测量的一个完全集合。以一个替换顺序，比较调整移动物测量和定位接收器的测量的一个结合集合，以便使具有定位接收器的基站做移动物的测量，那些不具有定位接收器的基站具有根据本发明方法调整的它们对应的移动物报告测量。
对于那些具有定位接收器的基站，可能既要利用定位接收器测量移动物，也要通过调整这个移动物报告测量来预测一个测量。这里具有许多特别重要的优点，可以通过比较预测和实际测量，检测预测的正确性，并可以调整参数确定进一步的测量，使得预测测量更精确。

Claims (14)

1.一种在移动蜂窝通信系统中的估算移动物切换的方法，该系统包括一个与基站通信的移动物，这里还有许多发送信号的邻近基站，其中，该方法包括以下步骤：
由移动物测量从邻近基站接收的信号，供给移动信号测量值；
把移动信号测量值报告给服务基站；
调整至少一些报告的移动信号测量值，以预测邻近基站应了解从移动物接收信号的测量值，产生预测信号测量值；
比较至少包括预测信号测量值的一个测量值集合，以选择一个用于可能切换的优选的邻近基站。
2.权利要求1所要求的估计切换的方法，其中比较步骤包括：比较一个包括有预测信号测量值和由邻近基站实测信号测量值的一个测量值集合。
3.权利要求1所要求的估计切换的方法，其中，由移动物测量从邻近基站接收的信号的步骤包括测量从邻近基站接收的控制信道。
4.在权利要求3所要求的估算切换的方法，其中，调整报告的移劝信号测量值的步骤包括：一个把从邻近基站接收的控制信道的报告移动信号测量值转换成从邻近基站接收语音信道的预测信号测量值。
5.在权利要求4所要求的估算切换的方法，其中，把从邻近基站接收的控制信道测量值转换成语音信道的预测信号测量值的步骤包括：增加一个因素，用于补偿语音和控制信道的有效发射功率(ERP)的差别。
6.在权利要求4所要求的估算切换的方法，其中，调整报告移动信号测量值的步骤还包括一个补偿步骤，用于在移动物和邻近基站之间信号的通话/通话间隙差别的补偿。
7.在权利要求6所要求的估算切换的方法，其中，调整报告移动信号测量值的步骤还包括一个补偿步骤，用于在邻近基站上移动物可操作的最大功率电平补偿。
8.一种在移动蜂窝通信系统中执行移动切换的方法，该系统包括一个与服务基站通信的移动物，这里还有许多发送信号的邻近基站，其中，这个方法包括以下步骤：
监控与移动物的通信质量；
由移动物测量从邻近基站接收的信号，提供移动物信号测量值；
把移动物信号测量值报告给服务基站；
调整至少一些报告移动物信号测量值，以预测邻近基站了解的从移动物接收的信号的信号测量值，产生预测信号测量值；
根据与移动物通信质量的变化，比较至少包括预测信号测量值的一个测量值集合，以选择与最佳信号测量值对应的最佳邻近基站；
切换这个移动物到最佳基站。
9.在权利要求8所要求的执行切换方法，其中，当移动物通信质量变化时，那些具有定位接收器的邻近基站须做实际信号测量值并报告给它们。
10.在权利要求9所要求的执行切换方法，其中，比较信号测量值的步骤包括，比较一个包括预测信号测量值和由邻近基站报告的实际信号测量值的一个测量值集合。
11.在权利要求8所要求的执行切换的方法，其中，由服务基站监视与移动物的通信质量的步骤包括服务基站做移动物的信号测量值，并与一个门限值比较这些测量值。
12.一种移动蜂窝通信系统，包括一个与服务基站通信的移动物，还有许多发送信号的邻近基站，其中：
移动物包括测量从基站接收的信号的测量装置，把信号测量值报告给服务基站的报告装置，
这个网络还包括：
计算装置，它从移动物报告的信号测量值，预测邻近基站已知的从移动接收的信号的信号测量值，给出预测的信号测量值；
比较装置，它比较至少包括预测信号测量值的一个测量值集合，并且选择最佳信号测量值对应的最优基站。
13.在权利要求12所要求的移动蜂窝通信系统，其中，这个网络包括切换移动物到最优基站的装置。
14.在权利要求12所要求的移动蜂窝通信系统，其中，一些基站装备有一个定位接收器，用来测量从移动物接收的信号。
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