专利名称：在蜂窝电信网络中优化越区切换滞后值的方法
技术领域：
本发明涉及电信系统。更详细地，而不是作为限制，本发明涉及一种对用于在蜂窝无线电信网络中操作的移动站的自动越区切换的滞后值进行优化的方法。
背景技术：
在蜂窝无线电信网络中，当移动站(MS)从它的正服务基站离开时，在MS上接收的信号强度降低，而从相邻小区中接收的信号强度增加。最终，当来自相邻小区的信号强度超过来自正服务小区的信号强度时，实施越区切换。在某些情况下，该MS在两个或更多个小区之间进行不希望有的十分快速地来回的越区切换。该现象被称为越区切换振荡，并且在蜂窝网络中具有许多不利影响。首先，在每次越区切换期间用户经历了临时静噪，并且当它在短时间内重复经历时，这负面地影响了语音质量。第二，由于在每次越区切换期间增加了掉话的概率，所以该掉话的概率累积增加。第三，该重复越区切换增加了网络中处理器的负荷。
越区切换振荡的一个主要原因是MS从正服务小区和候选相邻小区中获得信号强度测量的方式。某些MS的设计缺陷、引起共信道干扰的不良小区规划、或在某些区域中的不良传播可引起来自相邻小区的错误的信号强度测量。通常，当MS离开正服务基站时，接收信号的强度以对数正态方式降低。接收信号强度的变化被叠加在对数正态减小上。这些变化可由多径相长和相消干扰(长期衰落)以及瑞利(短期)衰落引起。
由于信号强度的变化，MS经常不能报告只与MS到正服务基站和相邻基站的距离成比例的信号强度。该变化可使得来自相邻基站的信号强度看起来比规定的MS位置要好，并且比正服务小区中的信号强度要好。然后基于错误的测量执行越区切换。这把MS放到新服务小区中，那里的测量于是显示在旧服务小区中的信号强度更好。因此，执行另一个越区切换返回到旧服务小区。
在上述越区切换振荡问题的解决方案中，计算了一个自动滞后值，并利用该值控制振荡越区切换的速率。基于由小区中的MS报告的接收信号强度的标准偏差或该MS经历的振荡率，可以为特定小区计算滞后值。为了要被执行的出局越区切换，来自候选相邻小区的接收信号强度必须超过正服务小区的信号强度所述滞后量。一旦该MS被越区切换，则反向使用该滞后值，并且在执行越区切换返回之前，来自原始服务小区的信号强度必须超过新服务小区的信号强度所述滞后量。滞后余量可以被添加到正常滞后值中以减少MS将被越区切换返回到原始服务小区的概率。
然而，当确定并设置自动滞后值时，在特定小区中的每个MS都受到了影响。如果不优化滞后值，则将不利地影响网络的越区切换性能。对于经历严重的越区切换振荡问题的MS，可以接受该折衷方案。然而，不是所有的MS都同样地受到振荡越区切换的影响。这产生不平衡越区切换边界和过度的干扰，需要将滞后值设置的更高，从而对于小区中所有MS进一步降低了越区切换性能。
为了克服现有方案的缺点，拥有一种在蜂窝网络中优化该自动滞后值的方法是有利的。本发明提供了这样的系统和方法。
发明内容
一方面，本发明涉及一种在蜂窝电信网络中用于优化当前小区和相邻小区之间的越区切换边界的方法。该方法优化当前使用的滞后值，该值用于确保在执行从当前小区到相邻小区越区切换之前，移动站(MS)从相邻小区接收比当前小区更强的信号。从在越区切换边界附近操作的多个MS中收集信号强度(SS)测量对。每个SS测量对包括来自越区切换之前的当前小区的SS测量和来自越区切换之后相邻小区的SS测量。然后通过确定来自当前小区的平均SS测量、来自相邻小区的平均SS测量、以及来自当前小区的平均SS测量和来自相邻小区的平均SS测量的总的平均值，来计算中点SS。然后，该方法通过从当前滞后值中减去近似等于中点SS与来自当前小区的平均SS测量之间差值的量来优化越区切换边界。
另一方面，本发明涉及一种优化用于控制MS在蜂窝电信网络的越区切换边界处从当前小区向相邻小区越区切换的出局滞后值的方法。该方法包括确定当前出局滞后值和收集由多个在越区切换边界附近操作的MS获得的多个SS测量的步骤。对于每个移动站，该SS测量包括由该移动站从正服务当前小区的第一基站接收的信号的第一SS测量和由该移动站从正服务相邻小区的第二基站接收的信号的第二SS测量。然后，该SS测量用于计算在越区切换边界的当前小区一侧的平均SS(CP)和在越区切换边界的相邻小区一侧的平均SS(CN)。然后通过计算CP和CN的平均值来计算当前小区和相邻小区之间的中点SS。紧接着，通过从中点SS中减去由舍入误差引起的系数来计算越区切换后在越区切换边界的当前小区一侧的期望的信号强度(EP)。最后，通过从当前出局滞后值中减去EP和CP之间的差值来计算用于从当前小区到相邻小区的出局越区切换的推荐的滞后值。
在又一方面，本发明涉及一种在蜂窝电信网络中用于优化入局滞后值的方法，该入局滞后值用于控制移动站在越区切换边界处从相邻小区到当前小区的越区切换。该方法包括确定当前入局滞后值和收集由多个在越区切换边界附近操作的MS获得的多个SS测量的步骤。对于每个移动站，该SS测量包括由该移动站从服务当前小区的第一基站接收的信号的第一SS测量和由该移动站从服务相邻小区的第二基站接收的信号的第二SS测量。然后，该SS测量用于计算在越区切换边界的当前小区一侧的平均SS(CP)和在越区切换边界的相邻小区一侧的平均SS(CN)。然后通过计算CP和CN的平均值来计算当前小区和相邻小区之间的中点SS。紧接着，通过向中点SS添加由舍入误差引起的系数，并添加MS输出功率步长系数来计算越区切换后在越区切换边界的相邻小区一侧的期望的信号强度(EN)。最后，通过从当前入局滞后值中减去EN和CN之间的差值来计算用于从相邻小区到当前小区的入局越区切换的推荐的滞后值。
通过参考下列附图并结合附随的说明书能更好地理解本发明，并且它的许多目的和优点对本领域技术人员而言将变得更清楚，其中图1A和1B是说明本发明方法的优选实施例的步骤的部分流程图，该方法用于优化对于指定小区的滞后值。
具体实施例方式
本发明是一种通过优化信号强度滞后(SSHY)值来优化用于蜂窝电信网络中的小区的越区切换边界的系统和方法，该信号强度滞后值用于确定到达或来自相邻小区的越区切换何时被准许。在此使用的缩写定义如下SSHY信号强度滞后；CP在进行越区切换之前，越区切换边界的当前小区一侧的当前信号强度(SS)；CN在进行越区切换之前，越区切换边界的相邻小区一侧的当前SS；SSHY_CH用于该边界的出局越区切换的当前SSHY；SSHY_RH用于该边界的出局越区切换的推荐SSHY；SSHY_CI用该边界的入局越区切换的当前SSHY；SSHY_RI用于该边界的入局越区切换的推荐SSHY；EP在进行越区切换之后，越区切换边界的当前小区一侧的期望SS；EN在进行越区切换之后，越区切换边界的相邻小区一侧的期望SS；WSS规定弱信号强度的可置阈值，典型大约为-100dBm；CWSS(％)在小区中SS＜-WSSdBm的当前百分比；EWSS(％)在小区中SS＜-WSSdBm的期望百分比；中点_SS在当前小区和相邻小区之间的信号强度相等点。
图1A和1B是说明本发明方法的优选实施例的步骤的部分流程图，该方法用于优化对于指定小区的滞后值。该方法利用了通过移动交换中心(MSC)或基站控制器(BSC)从小区中的所有MS中获得的信号强度测量。基于这些测量，通过计算用于出局和入局越区切换的最佳可能的滞后值，中点算法优化了越区切换边界。该方法还可以修改计算的滞后值，以便平衡每个小区中的业务负荷，或由于作为拥塞或干扰的结果的低的越区切换效率而延迟越区切换。
该方法从图1A中步骤11开始并进行到步骤12，其中如果还没有确定当前的滞后值，则指定默认的滞后值用于小区的出局和入局越区切换。在步骤13，在越区切换开始之前，该MS测量从当前(正服务)小区接收的信号强度。在步骤14，在越区切换完成之后，该MS测量从目标相邻小区(新的服务小区)接收的信号强度。重复该过程，直到已经从用于每个当前小区/相邻小区对的预定的阈值数量的MS中、或从小区中的所有MS中获得测量值为止。统计上这可能需要来自30个或更多MS的测量值，尽管可能从较少的MS中获得有利结果。因此，在步骤15，确定对于每个当前小区/相邻小区对，是否从足够数量的MS中获得测量值。如果没有，则该过程返回步骤13并获得另外的测量值。
然而，如果已经从足够数量的MS中获得测量值，则该方法进行到步骤16，其中首先通过在对于每个当前小区/相邻小区对的越区切换之前由当前小区获得的信号强度测量进行平均来计算CP。在步骤17，通过在对于每个当前小区/相邻小区对的越区切换之后由相邻小区获得的信号强度测量进行平均来同样地计算CN。在步骤18，于是利用下列公式使用CP和CN来计算中点_SS(在当前小区和相邻小区之间的相等点)中点_SS＝(CP+CN)/2在步骤19，于是利用下列公式计算越区切换边界的当前小区一侧的期望SS(EP)EP＝中点_SS-γ其中γ是说明舍入误差的调整系数。
在步骤20，于是利用下列公式计算越区切换边界的相邻小区一侧的期望SS(EN)EN＝中点_SS+γ+δ其中δ是MS输出功率的步长(典型地大约为4dB)。在EN计算中的调整可用于数字业务，以便包括在当前小区和相邻小区之间的有效辐射功率(EPR)。
然后该方法进入到图1B，步骤21，其中利用下列公式通过修改用于出局越区切换的当前滞后值(SSHY_CH)来计算用于出局越区切换的推荐滞后值(SSHY_RH)SSHY_RH＝SSHY_CH-(EP-CP)同样，利用下列公式通过修改用于入局越区切换的当前滞后值(SSHY_CI)来计算用于入局越区切换的推荐滞后值(SSHY_RI)SSHY_RI＝SSHY_CI-(EN-CN)在步骤22，确定推荐滞后值是否小于或等于默认滞后值。如果是，该方法进行到步骤23，其中利用了默认滞后值。如果该推荐滞后值大于该默认滞后值，则该方法进行到步骤24，其中确定在尝试越区切换时用于当前小区的信号强度是否较弱(例如低于第一阈值，如WSS＝-99dBm)，以及用于相邻小区的信号强度是否较强(例如高于第二阈值，如-94dBm)。如果是，则该方法进行到步骤25，其中根据计算的中点_SS调整该滞后值。如果不是，则该方法进行到步骤26，其中基于测量的信号强度调整该滞后值。
在步骤27确定是否精调推荐的滞后值。如果是，则该方法返回到步骤11，并再次开始使用来自用于每个当前小区/相邻小区对的MS、或来自小区中所有MS的附加信号强度数据。通过重复该方法的步骤，利用来自当前小区中的MS的最近SS测量可定期更新该滞后值。如果没有精调该滞后值，则该方法在步骤28结束。
滞后优化范例下面的表1是用于各种系数的值的示例表，所述系数用于计算最佳的滞后值。
表1该表格给出了“中点算法”的一个迭代，可以将其精调作为获得的附加信号强度测量。通过滞后值的调整，将越区切换边界改变到其中MS从两个基站中获得相等的平均功率的点上。如所示，在边界一侧的当前小区(CP)中和在边界另一侧的相邻小区(CN)中测量的信号强度是CP＝-108dBmCN＝-91dBm。
用于到相邻小区的出局越区切换的当前滞后(SSHY_CH)和用于从相邻小区入局越区切换的当前滞后(SSHY_CI)是SSHY_CH＝3dBSSHY_CI＝3dB。
中点(CP+CN)/2将是中点_SS＝-101dBm(舍入到最接近的整数)。
于是在越区切换边界的当前小区一侧中的期望信号强度(EP)为中点_SS-γ。如果用于舍入误差的调整系数(γ)＝1，那么EP＝-101-1＝-102dBm。
于是在越区切换边界的相邻小区一侧中的期望信号强度(EN)为中点_SS+γ+δEN＝-101+1+4＝-96dBm。
基于该信号强度测量，用于出局越区切换的推荐滞后(SSHY_RH)将为SSHY_RH＝SSHY_CH-(EP-CP)＝3-(-102+108)＝3-6＝-3dB。
基于该信号强度测量，用于入局越区切换的推荐滞后(SSHY_RI)将为SSHY_RI＝SSHY_CI-(EN-CN)＝3-(-96+91)＝3+5＝8dB。
因此，对于出局越区切换，当前滞后(SSHY_CH)是3dB。另一方面，在-108dBm(对于当前小区)和-91dBm(对于相邻小区)上发生越区切换。用于对该边界的出局越区切换的推荐滞后(SSHY_RH)是-2dB。换句话说，该越区切换应当在5dB之前发生，因此，在越区切换之前期望的信号强度应当是-103dBm。
同样，对于入局越区切换，当前滞后(SSHY_CI)是3dB，而用于对该边界的入局越区切换的推荐滞后(SSHY_RI)大于5dB(即8dB)。因此，在越区切换之前的当前信号强度(CN)应当从-91dBm降低到-96dBm。结果时是，基于接收的信号强度，越区切换边界将更一致。
因此，相信通过前面的描述，本发明的操作和结构将是显然的。虽然显示和描述的方法的特点是优选的，但是在不脱离如下列权利要求规定的本发明范围的情况下，显然可以在那里进行各种变化和修改。
权利要求
1.一种在蜂窝电信网络中优化当前小区和相邻小区之间的越区切换边界的方法，所述方法包括以下步骤确定当前滞后值，该滞后值用来确保在执行从当前小区到相邻小区的越区切换之前，移动站(MS)从相邻小区接收到比当前小区强的信号，所述较强信号通过滞后值变得更强；从在越区切换边界附近操作的多个MS中收集信号强度(SS)测量对，每个SS测量对包括在越区切换前来自当前小区的SS测量和在越区切换后来自相邻小区的SS测量；通过确定来自当前小区的平均SS测量、来自相邻小区的平均SS测量以及来自当前小区的平均SS测量和来自相邻小区的平均SS测量的总的平均值来计算中点SS；以及通过从当前滞后值中减去近似等于中点SS和来自当前小区的平均SS测量之间差值的量来优化越区切换边界。
2.权利要求1的优化越区切换边界的方法，还包括利用来自更大数量MS的SS测量来重复权利要求1的步骤。
3.一种在蜂窝电信网络中优化出局滞后值的方法，该出局滞后值用于控制移动站在越区切换边界处从当前小区向相邻小区的越区切换，所述方法包括以下步骤确定当前出局滞后值；收集由多个在越区切换边界附近操作的移动站获得的多个信号强度(SS)测量，对于每个移动站，所述SS测量包括在越区切换前由该移动站从服务当前小区的第一基站接收的信号的第一SS测量和在越区切换后由该移动站从服务相邻小区的第二基站接收的信号的第二SS测量；计算在越区切换边界的当前小区一侧的平均SS(CP)；计算在越区切换边界的相邻小区一侧的平均SS(CN)；通过计算CP和CN的平均值来计算当前小区和相邻小区之间的中点SS；通过从中点SS中减去由舍入误差引起的系数来计算越区切换后在越区切换边界的当前小区一侧的期望的信号强度(EP)；以及通过从当前出局滞后值中减去EP和CP之间的差值来计算用于从当前小区到相邻小区的出局越区切换的推荐滞后值。
4.权利要求3的优化出局滞后值的方法，还包括通过重复权利要求1的步骤，利用来自当前小区中的MS的最近SS测量来更新出局滞后值。
5.权利要求3的优化出局滞后值的方法，还包括通过重复权利要求1的步骤，利用来自当前小区中操作的所有MS的SS测量来精调出局滞后值。
6.权利要求3的优化出局滞后值的方法，还包括以下步骤确定推荐滞后值是否小于或等于默认滞后值；以及一旦确定该推荐滞后值小于或等于该默认值，则使用该默认的滞后值来控制越区切换。
7.权利要求3的优化出局滞后值的方法，还包括以下步骤确定用于当前小区的SS是否比用于弱信号强度的预定阈值低，同时确定用于相邻小区的SS是否比用于强信号强度的预定阈值高；以及一旦确定用于当前小区的SS低于弱SS阈值并且用于相邻小区的SS高于强SS阈值，则基于计算的中点SS来调整当前滞后值。
8.权利要求7的优化出局滞后值的方法，还包括一旦确定用于当前小区的SS高于弱SS阈值或者用于相邻小区的SS低于强SS阈值，则基于测量的SS来调整当前滞后值。
9.一种在蜂窝电信网络中优化入局滞后值的方法，该入局滞后值用于控制移动站在越区切换边界处从相邻小区向当前小区的越区切换，所述方法包括以下步骤确定当前入局滞后值；收集由多个在越区切换边界附近操作的移动站获得的多个信号强度(SS)测量，对于每个移动站，所述SS测量包括在越区切换前由该移动站从服务当前小区的第一基站接收的信号的第一SS测量和在越区切换后由该移动站从服务相邻小区的第二基站接收的信号的第二SS测量；计算在越区切换边界的当前小区一侧的平均SS(CP)；计算在越区切换边界的相邻小区一侧的平均SS(CN)；通过计算CP和CN的平均值来计算当前小区和相邻小区之间的中点SS；通过向中点SS添加由舍入误差引起的系数、并添加MS输出功率步长系数来计算越区切换后在越区切换边界的相邻小区一侧的期望的信号强度(EN)；通过从当前入局滞后值中减去EN和CN之间的差值来计算用于从相邻小区到当前小区的入局越区切换的推荐滞后值。
10.一种在蜂窝电信网络中优化出局和入局滞后值的方法，该出局和入局滞后值用于控制何时移动站在越区切换边界处在当前小区和相邻小区之间进行越区切换，所述方法包括以下步骤确定当前出局滞后值；确定当前入局滞后值；收集由多个在越区切换边界附近操作的移动站获得的多个信号强度(SS)测量，对于每个移动站，所述SS测量包括在越区切换前由该移动站从服务当前小区的第一基站接收的信号的第一SS测量和在越区切换后由该移动站从服务相邻小区的第二基站接收的信号的第二SS测量；计算在越区切换边界的当前小区一侧的平均SS(CP)；计算在越区切换边界的相邻小区一侧的平均SS(CN)；通过计算CP和CN的平均值来计算当前小区和相邻小区之间的中点SS；通过从中点SS中减去由舍入误差引起的系数来计算越区切换后在越区切换边界的当前小区一侧的期望的信号强度(EP)；通过向中点SS添加由舍入误差引起的系数、并添加MS输出功率步长系数来计算越区切换后在越区切换边界的相邻小区一侧的期望的信号强度(EN)；通过从当前出局滞后值中减去EP和CP之间的差值来计算用于从当前小区到相邻小区的出局越区切换的推荐滞后值；以及通过从当前入局滞后值中减去EN和CN之间的差值来计算用于从相邻小区到当前小区的入局越区切换的推荐滞后值。
全文摘要
在蜂窝无线电信网络中优化用于移动站的自动越区切换的滞后值的方法。该方法利用了从在小区中的移动站获得的信号强度测量。基于这些测量，中点算法计算了用于出局和入局越区切换的最佳可能的滞后值。
文档编号H04W36/38GK1659920SQ03813142
公开日2005年8月24日 申请日期2003年6月5日 优先权日2002年6月7日
发明者A·沙阿, H·赫米密, D·奥伦, K·P·施瓦茨 申请人:艾利森公司