一种准周期性地嵌入CoMP的快速越区切换系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线移动通信与智能交通技术领域，尤其涉及公交车辆行驶中车载移 动终端与道路周边各个无线网络接入点的信息传输技术。
【背景技术】
[0002] 目前智能公交系统 IPTS (Intelligent Public Transport System)的发展越来越 迅速，尤其是近来快速公交（BRT)系统的投入应用。而公交车联网的基本信息传输模式是 车对地（V2R)，即公交车辆是通过车载单元（0BU)与公交线路上若干个路边单元（RSU)进行 无线信息交换。车辆在行驶中必然会要求V2R联接从前一个RSU转换到与后一个RSU，即 0BU越区产生RSU切换。
[0003] 越区切换是蜂窝移动网络的关键部件之一。由于目前LTE蜂窝移动网络中取消了 无线网络控制（RNC)节点，所以没有采用软切换技术，所有切换过程均为硬切换。硬切换采 用"先断后通"的切换方式，BRT在快速行驶过程中存在较大的中断概率和中断时延，严重影 响移动终端（UE)越区切换时用户的体验质量。
[0004] CoMP(协作多点）传输和接收是LTE-A关键技术之一，通过协作集中各基站的协同 与UE传输信息，可以提高小区边缘的吞吐量和/或系统的传输速率。
[0005] 根据小区基站是否共享UE数据，CoMP传输技术可分为联合传输（JP)和协作调度 /波束成型（CS/CB)。JP技术由协作基站共同为UE提供服务，通过JP可消除UE间干扰，或 将干扰信号转变为有用信号，从而有效利用小区间的干扰，提高小区边缘UE的服务质量和 吞吐量。
[0006] 按照UE数据是否同时由多个传输节点进行传送，又可将JP技术分为联合传输技 术和动态小区选择技术。若使用前者，UE-次接收从多个基站发送的H)SCH(物理下行共 享信道）信息，并对这些信息进行相干或非相干合并，从而提高接收信号的质量并抑制其 它UE对此UE的干扰；若使用后者，UE每次只能接收一个基站发送的H)SCH信息，但可根据 信道质量的好坏将CoMP协作集中的多个基站进行交换，始终要让质量最好的基站向UE传 输信息。
[0007] 越区切换的触发机制决定公交车载单元（0BU)何时进行切换以及以何种性能度 量指标进行切换判决。现有的越区切换机制，主要根据RSSI (接收信号强度指示）值或 SNR(信噪比）是否低于预设的门限来触发切换，受高速移动环境的影响，切换的成功率较 低。另外有研究结果表明当公交车载单元（0BU)移动到路边单元（RSU)覆盖范围的边界区 域时，其RSSI值的变化较小，所以不足以作为触发的条件，这也是引起传统切换触发时性 能较低的原因之一。
[0008] 倘若能估计出UE通过相邻小区重叠域的切换位置，那么就可计算UE从当前位置 到达切换位置的时间，宜将这一时刻作为启动越区切换的参考时间。对于某些已知的规则 移动线路，如BRT线路等，则能预测出车辆到达BRT沿线各小区重叠域的大致时间，那么可 针对较规则的高速移动环境提出一种准周期的越区切换触发机制，如果车辆行驶速度发生 变化或者遇到线路拐弯，可对准周期做适当调整。
[0009] 依据估算出的准周期，定期嵌入CoMP执行单元，CoMP执行单元根据上报的移动终 端对各小区的信号质量的测量结果，构建协作小区集（CCS)，并在协作小区集中选择信号质 量最好和次好的小区组成协作传输集，在相邻小区的重叠域，执行CoMP的JP技术为UE传 输信息。如果使用JP中的联合传输技术，协作传输集中的小区基站可同时为UE传输数据 信息，UE可获得分集增益，传输质量得到明显的提高；如果使用JP的动态小区选择技术，则 始终要让质量最好的基站向UE传输信息。如果UE靠近原服务基站，UE到原服务基站的信 道质量要优于UE到相邻基站（新服务基站）的信道质量，则这时主要由原服务基站为UE 传输信息，反之，如果UE靠近新服务基站，则信道质量的优劣刚好相反，这时主要由新服务 基站为UE传输信息。如果UE离原服务基站和新服务基站的距离相近，会出现原服务基站 和新服务基站交替为UE传输信息的现象，由于执行CoMP时，协作传输集中的小区基站共享 UE的数据信息，这时无论是原服务基站或新服务基站为UE传输信息，UE接收的都是有效信 息，这与传统越区换中的"乒乓切换"有本质区别。随着UE逐渐远离原服务基站，UE到新服 务基站的信道质量将一直优于到原服务基站的信道质量，即从此以后就一直由新服务基站 为UE传输信息，越区切换便自动完成。
[0010] 为此本发明依据UE较规则的移动线路及其邻近基站部署的位置信息，针对UE移 动速度相对较高的通信环境，利用CoMP的JP技术，提出一种准周期性地嵌入CoMP的快速 越区切换系统。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是为车载UE移动线路较规则而移动速度较高的通信环境，如城市 BRT、高速公路和高速铁路等场合，提供一种准周期性地嵌入CoMP的快速越区切换系统。该 系统通过估算较规则线路上越区切换的准周期和使用CoMP的JP技术，使越区切换的执行 更及时、快速和可靠，同时降低切换中断发生的概率，提高小区边缘数据传输的吞吐量。
[0012] 本发明实现上述目的的技术方案是：
[0013] -种准周期性地嵌入CoMP的快速越区切换系统，其特征在于，包括：基本周期估 计单元、准周期估算（基本周期调节）单元和CoMP执行单元，该系统首先依据移动终端的 移动线路图、移动速度与服务小区基站及其相邻小区基站的位置信息，依次估算移动终端 越区切换的参考时间、基本周期、准周期，在准周期到来时构建协作小区集（CCS)、协作传输 集（CTP)，移动终端移入相邻小区重叠域时，协作传输集为移动终端传输信息，移动终端移 出该重叠域后，协作过程自动终止，越区切换便随之完成，移动终端进入了新小区，待下一 个准周期到来时，重复上述过程。
[0014] 所述的基本周期估计单元依据UE的具体移动线路图，估算移动终端越区切换的 参考时间。再根据越区切换的参考时间，以及相邻小区信号最大重叠覆盖距离的一半，估算 移动终端越区切换的基本周期。
[0015] 所述的基本周期估计单元估算移动终端越区切换的参考时间，采用了以下具体步 骤：
[0016] 1)根据无线电波传播损耗的工程估算模型，估算移动终端跨越两个相邻小区进行 信号切换的参考位置；
[0017] 2)根据移动终端在当前位置发送的信号分别到达相邻基站的时间差，确定移动终 端当前位置；
[0018] 3)根据移动终端的瞬时速度，估算移动终端从当前位置到达越区切换参考位置的 时间，将移动终端到达越区切换参考位置的时刻作为越区切换的参考时间。
[0019] 所述的准周期估算（基本周期调节）单元根据移动终端的移动速度、小区基站的 位置和移动线路的拓扑结构是否发生变化，决定是否需要对越区切换的基本周期进行调 整，即估算出移动终端越区切换的准周期。
[0020] 所述的CoMP执行单元根据上报的移动终端对各小区的信号质量的测量结果，构 建协作小区集，并在协作小区集中选择信号质量最好和次好的两个小区组成协作传输集， 协作传输集中的两小区采用CoMP的JP中联合传输技术或动态小区选择技术协作向移动终 端传输信息，同时对协作传输集中小区的传输信号质量进行监测，当两协作小区中某小区 的信号质量下降到规定阈值后，CoMP过程自动结束，另一个小区则成为移动终端的新服务 小区，越区切换随之完成。
[0021] 本发明所达到的有益效果是：
[0022] 依据UE较规则的移动线路及其邻近基站部署的位置信息，依次估算越区切换的 参考时间、基本周期、准周期，克服了传统上基于接收信号强度的切换判决机制的不可靠 性，增强了越区切换触发机制的及时性、准确性和可靠性，在移动终端进入小区信号重叠域 时使用CoMP的JP中联合传输技术或动态小区选择技术向移动终端传输信息，能克服小区 间的互相干扰，为小区边缘用户提供协作分集增益，降低切换的中断概率，同时也能提高越 区切换执行速度和与小区边缘用户的数据吞吐量。
【附图说明】
[0023] 图1是公交车辆直行时嵌入CoMP的车载移动终端越区切换示意图；
[0024] 图2是准周期性地嵌入CoMP的快速越区切换系统的组成框图；