专利名称：一种利用mimo技术移动台主导移动通信系统中滚动切换方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信系统中的切换方法，尤其涉及一种利用MIMO技术的移动 台主导(UEActive)移动通信系统中的滚动切换方法。
背景技术：
在传统移动通信系统中，传统的切换方式是UE检测源小区和目标小区的信标信道 的信道质量，当目标小区的信标信道质量好于源小区信标信道质量时，就启动切换过程。 但是信标信道和业务信道往往是不相关的，也就是说信标信道的质量不能代表业务信道 的质量。以信标信道质量作为切换的判断依据，就造成了小区边缘的通信质量下降和切 换成功率的降低。MIMO技术的核心思想是信号的空间-时间联合处理，将数字信号固有的时间维度与 多个空间分离天线带来的空间维度联合起来。MIMO系统的重要特征是它能利用无线通 信的多径传播特性来提高系统的性能。也就是说，MIMO技术能够有效地利用无线链路 中的随机衰落和延迟扩展特性来成倍地提高传输的速率或可靠性。在MIMO系统中，二 进制数据流通过信道编码、调制映射过程后通过发送天线发射出去，不同的映射方式将 产生不同数量的符号流，然后不同的符号流被传送到不同的天线上进行发送。映射可以 是天线元素的线性空间加权，也可以是线性空时编码。然后，经过上变频、成形滤波和 功率放大后，符号被发送到空间无线链路中。在接收端利用一个或多个天线接收发送的 信号，然后经解调、逆映射后恢复原始的信息。具体的编码方法和映射算法根据不同的 应用目的可以自由选择。MIMO系统中多个天线上的信号在更大的空间里被优化处理，提供了额外的自由度。 也就是说，除了不同天线元组之上的信号相干合并带来的阵列增益外，MIMO系统还能 够提供发送和接收分集增益。MIMO系统中数据在矩阵形式的信道而不是矢量形式的信道中传输，因此除分集和 阵列增益好处外，MIMO系统还带来系统容量的增加。MIMO系统模型如图l所示，其 中nt个发射天线发射的信号由nr个接收天线接收，以产生发射分集和接收分集的效果
发明内容
本发明目的在于提供一种利用MIMO技术的UEActive移动通信系统中的滚动切换 方法。本发明的一种利用MIMO技术的UEActive移动通信系统中的滚动切换方法，包括 下列步骤步骤1 、移动台UE监测来自所有与该UE连接的多个基站的下行链路业务信道的SIR 禾口 BER;步骤2、所有与该UE连接的多个基站各自监测来自UE的上行链路业务信道的SIR 禾口 BER;步骤3、 一个基站首先监测到事件A:来自UE的上行链路业务信道的SIR下降到滚 动切换门限SIRuplink—target之下或上行链路业务信道的BER下降到滚动切换门限 BERuplink—target之下；步骤4、该基站把事件A上报给基站控制器，通知基站控制器为滚动切换的链路更 替做好准备；步骤5、该基站通过下行链路把事件A通知UE;步骤6、 UE对可用的上行随机接入信道进行干扰感知；步骤7、 UE选择一个上行随机接入信道向周围基站发送问询信息；步骤8、周围基站收到UE问询信息，其中与UE没有建立连接的基站向UE返回应答信息，其中包含基站的身份码和负荷情况；步骤9、UE将与UE没有建立连接的周围基站应答信息按照信号质量SIR进行排队，选择信号质量好且有负荷余量的另一个基站进行接入，发送连接请求；步骤IO、此另一个基站收到UE的连接请求后，为UE的连接作好准备，向UE发送连接确认信息；步骤11、 UE收到此另一个基站的连接确认信息后，向此另一个基站发送承载建立 请求信息；步骤12、此另一个基站收到承载建立请求信息后，建立承载链路，并向UE发回承 载建立确认信息；步骤13、此另一个基站向基站控制器报告和UE建立连接的消息，基站控制器命令 原基站断开和UE的连接；
步骤14、 UE断开与原基站的连接，并开始与此另一个基站之间的数据传送； 步骤15、 UE与其余基站之间的连接保持不变； 步骤16、滚动切换完成。本发明的另一种利用MIMO技术的UEActive移动通信系统中的滚动切换方法，包 括下列步骤步骤1、移动台UE监测来自所有与该UE连接的基站的下行链路业务信道的SIR和 BER;步骤2、所有与该UE连接的多个基站各自监测来自UE的上行链路业务信道的SIR 禾口 BER;步骤3、 UE首先监测到事件B:来自一个基站的下行链路业务信道的SIR下降到滚 动切换门限SIRdownlink—target之下或下行链路业务信道的BER下降到滚动切换门限 BERdownlink—target之下；步骤4、 UE通过上行链路把事件B上报给该基站；步骤5、该基站把事件B上报给基站控制器，通知基站控制器为滚动切换的链路更 替做好准备；步骤6、 UE对可用的上行随机接入信道进行干扰感知；步骤7、 UE选择一个上行随机接入信道向周围基站发送问询信息；步骤8、周围基站收到UE问询信息，其中与UE没有建立连接的基站向UE返回应答信息，其中包含基站的身份码和负荷情况；步骤9、UE将与UE没有建立连接的周围基站应答信息按照信号质量SIR进行排队，选择信号质量好且有负荷余量的另一个基站进行接入，发送连接请求；步骤IO、此另一个基站收到UE的连接请求后，为UE的连接作好准备，向UE发送连接确认信息；步骤11、 UE收到此另一个基站的连接确认信息后，向此另一个基站发送承载建立 请求信息；步骤12、此另一个基站收到承载建立请求信息后，建立承载链路，并向UE发回承 载建立确认信息；步骤13、此另一个基站向基站控制器报告和UE建立连接的消息，基站控制器命令 原基站断开和UE的连接；
步骤14、 UE断开与原基站的连接，并开始与此另一个基站之间的数据传送； 步骤15、 UE与其余基站之间的连接保持不变； 步骤16、滚动切换完成。首先介绍采用本发明方法的移动台主导(UEActive)移动通信系统。移动台主导 (UEActive)移动通信系统的特征是，没有一直发射的导频和广播信道等下行控制信道， 当移动台请求系统服务时，系统相应的接入站点可以利用智能天线发射导频和系统信息， 降低了系统干扰，提高了系统效率。移动台在移动时，没必要经过所有的蜂窝小区都进 行切换，减少切换的次数。打破蜂窝的限制，基站可以充分利用自己的功率资源。也减 少了对基站选址的限制。移动台可以选择资源富裕的基站接入， 一方面减少潜在的切换 次数，降低基站资源的闲置量，提高资源利用率。另一方面平衡系统负荷。基站组成基 站池，进行基站资源的共享，利用多台基站的多个天线共同组成天线阵，相当于利用更 大的MIMO阵，提高通信速率，从而提高系统容量。釆用本发明的移动台主导(UEActive)移动通信系统包括移动台，也叫用户设备UE，包括发起呼叫和被呼叫两种使用情形。当移动台发起呼 叫时，首先通过系统公共上行接入信道询问覆盖它的基站，在收到应答信息后，对接收 的应答信号信噪比进行排队，在基站负荷允许用户接入的情况下，选定信噪比最大的基 站进行接入，这个过程叫做接入过程。当移动台被呼叫时，由寻呼基站对移动台进行寻 呼，移动台收到对自己的寻呼消息时，进入接入过程，在接入过程中，选定进行联接的 基站，接入以后，向系统报告自己的位置，准备好和主叫用户通话；基站，通过基站控制器和核心网相连接，功能是接收覆盖区域内移动台的信息和向 移动台发送信息。其覆盖区域可以重叠。当在公共上行接入信道接收到移动台的接入询 问消息时，表明该移动台处于自己的覆盖区域内，对移动台进行应答。应答信息包括基 站的身份码和负荷情况；寻呼基站，通过基站控制器与核心网相连，在系统不知道被叫移动台的具体位置时 在寻呼信道上对移动台进行寻呼。当系统需要向系统内的移动台广播信息时，寻呼基站 承担向移动台发送广播信息的工作。移动台主导(UEActive)移动通信系统结构如图2 所示。本发明适合于利用MIMO技术的移动台主导(UEActive)移动通信系统，本发明提 供的滚动切换方法不仅有效降低切换失败率，而且保持切换时通信质量的平稳。
本发明提出了一种在利用MIMO技术的移动台主导(UEActWe)移动通信系统中的 滚动切换方法。在使用MIMO技术的移动台主导(UEActive)移动通信系统中，移动台 UE和多台基站间建立了MIMO链路联系。如附图3所示。基站l、 2、 3、 4和UE之间 的链路共同组成了 4Xl MIMO链路。随着UE的移动，这4条链路的质量也在发生变化。 UE分别实时监视这4条下行链路的质量，4个基站各自分别实时监视来自UE的上行链 路质量。当任一条上行链路或下行链路的质量下降到切换门限以下时，就启动滚动切换 的过程。本发明的利用MIMO技术的移动台主导(UEActive)移动通信系统中的滚动切换方 法由系统侧和UE侧配合完成。按照对上行链路或下行链路质量下降的检测，可以分为 两种情况。第一种情况，当任一条上行链路的质量首先下降到切换门限之下，启动滚动切换。 例如，基站l、基站2、基站3、基站4等多个基站与UE建立激活链路的情况下，其中 基站1所监测来自UE的上行链路质量首先下降到切换门限之下。基站1监测到这个事 件后， 一方面通知UE进行切换，另一方面通知系统中的基站控制器作好切换准备。基 站1对UE的通知是通过基站1和UE之间的下行链路进行的。UE接到基站1的通知后， 开始寻找周围信号质量好且尚未与UE之间建立激活链路的其他基站。UE通过上行随机 接入信道，发出寻找周围信号质量好的基站的信息，那些尚未与UE建立激活链路的基 站收到这个信息后，向UE应答自己的身份码和负荷情况。UE根据应答信号的质量和各 基站的负荷决定与哪个基站建立激活链路。例如，UE决定和基站5建立链路，则用基站 5的链路替代基站1的链路。同时，基站5通知基站控制器自己与UE之间建立了激活链 路。基站控制器通知基站1释放和UE之间的激活链路。基站控制器把原先通过基站1 发送给UE的数据改为送向基站5。 UE把原先发向基站1的数据改为送向基站5。第二种情况，当任一条下行链路的质量首先下降到切换门限之下，启动滚动切换。 例如，基站l、基站2、基站3、基站4等多个基站与UE建立激活链路的情况下，UE所 监测来自基站1的下行链路质量首先下降到切换门限之下。UE监测到这个事件后， 一方 面报告给基站l，另一方面，UE开始寻找周围质量好且尚未与UE之间建立激活链路的 其他基站。UE通过上行随机接入信道，发出寻找周围信号质量好的基站的信息，那些尚 未与UE建立激活链路的基站收到这个信息后，向UE应答自己的身份码和负荷情况。 UE根据应答信号的质量和各基站的负荷决定和哪个基站建立链路。例如，UE决定和基
站5建立链路。那么就用基站5的链路替代基站1的链路。同时，基站5通知基站控制 器自己与UE之间建立了激活链路。基站控制器通知基站1释放与UE之间的激活链路。 基站控制器把原先通过基站1发送给UE的数据改为送向基站5。 UE把原先发向基站1 的数据改为送向基站5。本发明的滚动切换方法中，无论是对上行链路还是下行链路的质量判断，均以反映 业务信道质量的技术指标作为监测基准，例如采用业务信道的信噪比SIR或比特误码率 BER作为监测基准，当上述技术指标低于预定门限值，则启动切换过程。本发明的滚动切换方法有两个具有优势的特征第一，滚动切换的判决依据是检测的业务信道质量。不论上行业务信道或下行业务 信道的质量首先下降到滚动切换门限之下，都可以触发滚动切换的过程。这样就可以有 效地保证小区边缘和切换之前的通话质量。这样的切换是必要和可靠的。第二，滚动切换一次只替代多条激活链路中的一条链路。在切换过程中的业务中断 时间内，对总业务数据速率的影响较小。即使滚动切换失败，也不会造成用户数据业务 的中断，这种方法尤其适用于高数据速率的业务。
图1为MIMO系统基本原理图；图2为利用MIMO技术的移动台主导(UEActive)移动通信系统的总结构示意图； 图3为利用MIMO技术的移动台主导(UEActive)移动通信系统中移动台UE与基站之间建立的多条激活链路的示意图；图4为利用MIMO技术的移动台主导(UEActive)移动通信系统中移动台UE与基站之间进行滚动切换的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明的利用MIMO技术的移动台主导(UEActive)移动 通信系统中滚动切换方法。图4所示为滚动切换前后MIMO链路的情况。在图4中，UE和基站1间的链路代 表滚动切换前的连接，用双虚线表示；UE和基站5间的链路代表滚动切换后的连接，用 双点划线表示；UE和基站2、 3、 4间的链路在进行本发明的滚动切换前后没有变化，用 双实线表示。图4所示的滚动切换，由上行链路业务信道质量下降引起滚动切换包括如下具体步 步骤1、移动台UE监测所有下行链路业务信道的SIR和BER;步骤2、所有和UE连接的基站各自监测来自UE的上行链路业务信道的SIR和BER;步骤3、基站1首先监测到事件A:来自UE的上行链路业务信道的SIR下降到滚动 切换门限SIRuplink—target之下或上行链路业务信道的BER下降到滚动切换门限 BERuplink—target之下；步骤4、基站1把事件A上报给基站控制器，通知基站控制器为滚动切换的链路更 替做好准备；步骤5、基站1通过下行链路把事件A通知UE;步骤6、 UE对可用的上行随机接入信道进行干扰感知；步骤7、 UE选择一个上行随机接入信道向周围基站发送问询信息；步骤8、周围基站收到UE问询信息，其中与UE没有建立连接的基站向UE返回应 答信息，其中包含基站的身份码和负荷情况；步骤9、UE将与UE没有建立连接的周围基站应答信息按照信号质量SIR进行排队， 选择信号质量好且有负荷余量的基站5进行接入，发送连接请求；步骤10、基站5收到UE的连接请求后，为UE的连接作好准备，向UE发送连接确 认信息；步骤ll、 UE收到基站5的连接确认信息后，向基站5发送承载建立请求信息； 步骤12、基站5收到承载建立请求信息后，建立承载链路，并向UE发回承载建立 确认信息；步骤13、基站5向基站控制器报告和UE建立连接的消息，基站控制器命令基站1 断开和UE的连接；步骤14、 UE断开与基站1的连接，并开始与基站5之间的数据传送； 步骤15、 UE与其余基站2、 3、 4之间的连接保持不变； 步骤16、滚动切换完成。图4所示的滚动切换，由下行链路业务信道质量下降引起滚动切换包括如下具体步骤步骤1 、移动台UE监测所有下行链路业务信道的SIR和BER;步骤2、所有和UE连接的基站各自监测来自UE的上行链路业务信道的SIR和BER; 步骤3、 UE首先监测到事件B:来自基站l的下行链路业务信道的SIR下降到滚动 切换门限SIRdownlink一target之下或下行链路业务信道的BER下降到滚动切换门限 BERdownlink—target之下；步骤4、 UE通过上行链路把事件B上报给基站1;步骤5、基站1把事件B上报给基站控制器，通知基站控制器为滚动切换的链路更 替做好准备；步骤6、 UE对可用的上行随机接入信道进行干扰感知；步骤7、 UE选择一个上行随机接入信道向周围基站发送问询信息；步骤8、周围基站收到UE问询信息，其中与UE没有建立连接的基站向UE返回应答信息，其中包含基站的身份码和负荷情况；步骤9、UE将与UE没有建立连接的周围基站应答信息按照信号质量SIR进行排队，选择信号质量好且有负荷余量的基站5进行接入，发送连接请求；步骤10、基站5收到UE的连接请求后，为UE的连接作好准备，向UE发送连接确认信息；步骤ll、 UE收到基站5的连接确认信息后，向基站5发送承载建立请求信息； 步骤12、基站5收到承载建立请求信息后，建立承载链路，并向UE发回承载建立 确认信息；步骤13、基站5向基站控制器报告和UE建立连接的消息，基站控制器命令基站1 断开和UE的连接；步骤14、 UE断开与基站1的连接，并开始与基站5之间的数据传送； 步骤15、 UE与其余基站2、 3、 4之间的连接保持不变； 步骤16、滚动切换完成。应当注意，凡不脱离本发明思想的任何改进的方法都属于本发明的保护范围，本发 明具体保护范围由权利要求书限定。
权利要求
1、一种利用MIMO技术的移动台主导移动通信系统中的滚动切换方法，包括下列步骤步骤1、移动台UE监测来自所有与该UE连接的多个基站的下行链路业务信道的SIR和BER；步骤2、所有与该UE连接的多个基站各自监测来自UE的上行链路业务信道的SIR和BER；步骤3、一个基站首先监测到事件A来自UE的上行链路业务信道的SIR下降到滚动切换门限SIRuplink_target之下或上行链路业务信道的BER下降到滚动切换门限BERuplink_target之下；步骤4、该基站把事件A上报给基站控制器，通知基站控制器为滚动切换的链路更替做好准备；步骤5、该基站通过下行链路把事件A通知UE；步骤6、UE对可用的上行随机接入信道进行干扰感知；步骤7、UE选择一个上行随机接入信道向周围基站发送问询信息；步骤8、周围基站收到UE问询信息，其中与UE没有建立连接的基站向UE返回应答信息，其中包含基站的身份码和负荷情况；步骤9、UE将与UE没有建立连接的周围基站应答信息按照信号质量SIR进行排队，选择信号质量好且有负荷余量的另一个基站进行接入，发送连接请求；步骤10、此另一个基站收到UE的连接请求后，为UE的连接作好准备，向UE发送连接确认信息；步骤11、UE收到此另一个基站的连接确认信息后，向此另一个基站发送承载建立请求信息；步骤12、此另一个基站收到承载建立请求信息后，建立承载链路，并向UE发回承载建立确认信息；步骤13、此另一个基站向基站控制器报告和UE建立连接的消息，基站控制器命令原基站断开和UE的连接；步骤14、UE断开与原基站的连接，并开始与此另一个基站之间的数据传送；步骤15、UE与其余基站之间的连接保持不变；步骤16、滚动切换完成。
2、 一种利用MIMO技术的移动台主导移动通信系统中的滚动切换方法，包括下列步骤 步骤l、移动台UE监测来自所有与该UE连接的基站的下行链路业务信道的SIR和 BER;步骤2、所有与该UE连接的多个基站各自监测来自UE的上行链路业务信道的SIR 和BER;步骤3、 UE首先监测到事件B:来自一个基站的下行链路业务信道的SIR下降到滚 动切换门限SIRdownlink_target之下或下行链路业务信道的BER下降到滚动切换门限 BERdownlink—target之下；步骤4、 UE通过上行链路把事件B上报给该基站；步骤5、该基站把事件B上报给基站控制器，通知基站控制器为滚动切换的链路更 替做好准备；步骤6、 UE对可用的上行随机接入信道进行干扰感知；步骤7、 UE选择一个上行随机接入信道向周围基站发送问询信息；步骤8、周围基站收到UE问询信息，其中与UE没有建立连接的基站向UE返回应答信息，其中包含基站的身份码和负荷情况；步骤9、UE将与UE没有建立连接的周围基站应答信息按照信号质量SIR进行排队，选择信号质量好且有负荷余量的另一个基站进行接入，发送连接请求；步骤IO、此另一个基站收到UE的连接请求后，为UE的连接作好准备，向UE发送连接确认信息；步骤11、 UE收到此另一个基站的连接确认信息后，向此另一个基站发送承载建立 请求信息；步骤12、此另一个基站收到承载建立请求信息后，建立承载链路，并向UE发回承 载建立确认信息；步骤13、此另一个基站向基站控制器报告和UE建立连接的消息，基站控制器命令 原基站断开和UE的连接；步骤14、 UE断开与原基站的连接，并开始与此另一个基站之间的数据传送； 步骤15、 UE与其余基站之间的连接保持不变； 步骤16、滚动切换完成。
全文摘要
本发明涉及一种利用MIMO技术的移动台主导移动通信系统中滚动切换方法。一个移动台与多个基站建立多条激活链路，形成MIMO传输。在移动台移动过程中，不断发生质量好的候选链路代替质量下降到门限质量以下的激活链路的滚动切换过程。所述滚动切换过程有两个优点第一、滚动切换的判决依据是检测的业务信道质量，即上行业务信道或下行业务信道的质量首先下降到滚动切换门限之下，都可触发滚动切换，这样可有效保证小区边缘和切换前的通话质量；第二、滚动切换一次只替代多条激活链路中的一条链路，在切换过程中对总业务数据速率影响较小，即使滚动切换失败，也不会造成用户数据业务中断。本发明滚动切换方法尤其适于高数据速率的业务。
文档编号H04W74/08GK101150868SQ200710177258
公开日2008年3月26日 申请日期2007年11月13日 优先权日2007年11月13日
发明者陈朝阳 申请人:北京北方烽火科技有限公司