用于控制无线电通信系统中的硬和软越区切换中方法和系统

本发明通常涉及用于无线电通信的方法和系统，并且更特别涉及这样的系统：在该系统中可以把一个连接从一个信道或者基站切换到另外一个。

就象世界其余地方一样，蜂窝电话产业在美国已经在商业运作中做出了显著的进步。在主要大都市区域中的发展已经远远超过了期望值并且正迅速地超过系统容量。如果这种趋势继续下去，则此工业发展的结果将甚至很快达到最小市场。所以需要创新的解决方案来解决这些正在增加的容量需要并保持高质量的服务并且避免升高价格。

在蜂窝系统中，例如，在一个移动台改变它的位置并且如此移出一个基站的覆盖范围然后进入另外一个基站的覆盖范围时，通常提供容量来传送该移动台从一个基站到另外一个基站之间的一个连接的处理。这类越区切换通常被称为一个″小区间″越区切换，因为与基站相关的覆盖范围通常被称为″小区″。根据当前信道的质量，可能还想要从基站的一个信道把一个连接传送到由同一基站提供的另外一个信道，此越区切换通常被称为″小区内″越区切换。

所谓的″硬″越区切换是指这样执行的越区切换：在其中，在从一个原始的服务基站收到的发射和从一个新的目标基站收到的发射之间在时间上没有重叠。如图1所示，在硬越区切换期间，移动台(MS)通常首先中断它与它的原始基站(BTS1)的连接然后建立与它的新基站(BTS2)的一个连接。

相反，″软″越区切换是指这样的越区切换，其中，对于时间的某个周期，一个移动台基本上接收来自两个(或多个)发射源的相同信息。在图1(b)中说明了一种典型的软越区切换方案。在其中，在开始软越区切换之前，MS被连接到BTS1。在软越区切换期间，MS不用撤消对BTS1的连接就建立对BTS2的一个连接。可以把正与一个特定的移动台同时通信的每个基站称为那个移动台的″活动组(activeset)″的一个成员。在建立与BTS2的连接之后的一段时间将断开与BTS1的连接，这是软切换过程的终止。来自BTS1与BTS2的重叠发射允许移动台从它的原始服务基站接收信息平滑地切换到从它的新目标基站接收信息。在软越区切换期间，移动台还可以受益于这样的事实：它基本上接收来自两个源的相同的信息以便通过执行两个接收信号的分集选择/合并来改善它的接收信号质量。

为了简单起见，在使用全向天线的基站环境中描述硬和软越区切换的前述示例，即，其中每个基站发射信号，该信号在一个大体上圆形方向上传播，即，在360度方向上传播。然而，本领域的技术人员应该理解，在无线电通信系统中也可以使用其它天线结构和发射技术。例如，可以把一个小区细分为好几个扇区，例如，细分为三个扇区，在此，每个扇区覆盖一个120度的角度，如图2所示。做为选择，该系统或者小区可以使用如图3所示的一种天线阵结构。在其中，一种典型的无线电通信系统200包括使用一种固定射束相位阵列(未表示)的一个无线基站220。该相位阵列产生多个固定窄射束(B1，B2，B3，B4等等)其从基站220放射状地伸展，其中的至少一个用于与MS210通信。最好，这些射束重叠以便产生一个连接的覆盖范围来服务于一个无线电通信小区。虽然没有示出，但是相位阵列实际上可以由三个相位阵列扇区天线组成。

当然，可以把在图1(a)和1(b)中对于全向天线的有关硬和软越区切换的上述原理直接地应用到使用扇形和/或天线阵的其他系统中。在随后这些类型的系统中，可以在同一基站的扇区或者射束之间以及在与不同基站相关的扇区或者射束之间执行硬和软越区切换。

两种类型的越区切换各有它们的缺点和优点。一方面，软越区切换提供一种壮实的装置，用于把从一个基站的连接改变到另外一个。然而，由于在软越区切换期间移动台连接到多个基站，所以软越区切换需要的系统资源比硬越区切换多。因此，硬越区切换的一个优点就是对系统资源的减约需要，而当与软越区切换相比时它的缺点就是丢失呼叫的概率更高。

把硬和软越区切换两种都使用在某些无线电通信系统中。例如，图4说明在WO96/02117中描述的一种系统，在其中按顺序应用软和硬越区切换。在其中示出了包含两个基站控制器BSC1和BSC2的一种系统。BSC1控制基站BTS11、BTS12和BTS13，而BSC2控制基站BTS21、BTS22和BTS23。由耦合到一个BSC上的所有基站服务的区域被称作一个″BSC区域″。

对于这个例子，假定位于两个BSC区域之间的边界处的移动台(MS)从基站BTS12服务的小区A移动到小区B。小区B由两个重叠基站BTS11和BTS21服务。BTS11耦合到控制器BSC1，而BTS21耦合到基站控制器BSC2。当MS移到小区B时，它执行由BSC1控制的一个软越区切换到基站BTS11的一个业务信道。

进一步假定MS继续向前到小区C并最终进入它的无线电通信覆盖范围的区域。基站BTS22，服务小区C，受控于BSC2。在使其能够激活基站BTS22用于越区切换之前，必须首先把呼叫控制从以前的控制器BSC1切换到基站控制器BSC2。这一点通过执行一个硬越区切换来实现。该MS执行从基站BTS11到基站BTS21的一个硬越区切换，并且因此发生从BSC1到BSC2的基站控制器改变。最后，实现从BTS21到BTS22的一个软越区切换。

可是，在WO96/02117中描述的这些技术没有提供用于控制软或硬越区切换的使用的一种装置。而是这些技术只不过提供一种预想装置，用于减少与从受控制于第一BSC的服务区域到受控制于第二BSC的服务区域的一个移动区域的越区切换相关的干扰和信令开销。因此，这些技术本身没有提供任何解决方案用于控制每一小区之间的软和硬越区切换使用。

如图5所示，根据欧洲专利申请817517A1，介绍了用于为一个移动台确定一种适当类型越区切换的一种技术。在图中，对于MS最初所属的小区(实线)以及对于一个邻近的小区(虚线)表示了接收杆信道(即，一种广播控制信道)电平。接收电平用相对于移动台的位置给出。

根据EP817517A1，一种CDMA移动通信的越区切换类型判断方法提供具有不同越区切换启动条件的不同类型的越区切换。首先估计在一个移动台的可用类型的越区切换之中越区切换启动条件最弱的一种越区切换。在移动台处确定这类越区切换的越区切换启动状态满足与否。当满足该越区切换的越区切换启动条件时通知每个基站执行此类越区切换。

可是，在EP817517A1中描述的该技术要求把每个扇区关于哪一类型的越区切换可用通知给移动台。因此，在适合于越区切换的若干可能的小区/扇区之中，该越区切换可能具有不同可用越区切换类型，移动台首先不得不选定具有最弱启动条件的可用越区切换的所有的小区/扇区。在第二步骤中，将执行在所有这些小区/扇区之中的一个判决。因此，这些技术具有两个步骤过程的缺点：在网络(即，基站)和移动台之间需要强信令并且它的实现也是相当复杂。

因此，需要开发增强技术来确定什么时候一个越区切换合适以及哪一类型的越区切换合适，在不同的操作条件之下有效地利用系统资源。

本发明克服了传统越区切换技术的这些以及其他的问题、缺点以及限制，本发明中提供一种机制，用于控制软和硬越区切换的使用。如本发明的典型实施例所述方法和系统确定在当前无线电条件下在一个特定的位置处哪一越区切换类型最好。本发明的另外一个目的是在使网络和移动台之间的开销信令最小化的同时控制硬和软越区切换。本发明的另外一个目的是提供控制方法和系统，其适用于在一个小区/扇区中同时使用多个频带来提供通信的无线电通信系统。

本发明的这些以及其他目的通过一种方法来实现，该方法用于控制一个无线电通信系统中的移动台到一个目标发射源的越区切换，其包括步骤：

把许多发射源编组为一个组；

从所述组中指定至少一个发射源给与所述移动台相关的一个活动组；

如果所述至少一个目标发射源在所述组之内，则选择向至少一个目标发射源发生第一类型的越区切换；以及如果未选择所述第一类型的越区切换，则选择向所述至少一个目标发射源发生第二类型的越区切换。

在该方法中，执行把发射源(例如，小区，扇区，基站，射束或者它的组合)编组为组，该组被表示为软区域。每个软区域具有它自己的软区域身份。对于彼此不是非常接近的扇区可以重复使用软区域身份。在活动组中的所有成员具有相同的软区域身份。可是，每个发射源可以属于多个软区域，即，把一个发射源指定给不同的组是可能的。

如本发明所述的软区域越区切换机制提供许多益处。例如，与EP817517 A1中描述的技术相比，将减少在移动台和与控制越区切换类型选择相关的网络之间的开销信令。这归因于这样的事实：为了确定哪一类型的越区切换合适----如果有的话，我们把小区/扇区编组为不同的软区域，代替了分别地处理每个小区/扇区。此外，这些技术提供一个一步程序，它在能被使用的各种越区切换类型数目上提供巨大的灵活性。

小区规划者可以使用在此描述的软区域概念作为一个工具以便考虑在某些小区之间硬越区切换可能更合理以及在其他小区之间软切换可能最适当。此外，把发射源编组为特定的软区域不需要是静态的，例如，一个网络操作员根据系统结构的改变(例如，小区增加或小区分裂)、负载状态改变等等可以调整软区域分配。通过一种动态重组算法，例如，基于当前网络资源，空中接口资源以及加栽模式，还可以自动地重组软区域。

在该方法的一个优选实施例中，所述第一类型的越区切换是一个软越区切换。在一个软越区切换中，活动组的至少一个发射源和越区切换中的至少一个目标发射源在大体上相同的时间时向移动台发射基本上相同的信息。第二类型的越区切换最好是一个硬越区切换，其中一个移动台停止接收来自现有的一个发射源的发射以便接收来自一个目标发射源的发射。在一典型实施例中，软越区切换可能只由具有作为活动组当前成员的同一软区域Id的发射源执行。同样地，硬越区切换可能只由具有除活动组当前成员之外的一个不同软区域Id的发射源执行。

适当的发射源的例子包括一个小区，一个基站，一个频带，与一个天线阵相关的一个射束以及一个扇区。最好，一个组的发射源的全体成员可以被重新调整。

操作在一个无线电通信系统中的一个基站可以支持两个或多个不同频带上的通信。在这种情况下，对组的一个适当选择是把由所述基站提供的第一频带中的发射源指定给一个组。

选择一个越区切换的步骤最好包括测量与一组发射源相关的质量电平的步骤。然后会同至少一个门限值可以估计所测量的质量电平。在移动台的活动组中的全体成员用这种方式以该估计步骤的结果为基础。可以调整一个较好的门限值。例如，它可以作为与所述活动组的一个成员相关的质量电平的一个函数而变化。

质量电平测量的较合适的量例如有下行链路信干比，下行链路接收信号强度，下行链路路径损耗或者下行链路路径损耗加上行线路干扰。各种量的组合也可以使用。

最好，把发射源的组标识符发射给移动台。

按照本发明，在一个无线电通信系统中用于控制一个移动台向一个目标发射源的越区切换的一种控制器，最好包括一个处理器，其把一个连接的一个软越区切换从具有指定到那的第一组标识的至少一个第一发射源中选择到含有指定到那的第二组标识的至少一个第二发射源，当所述第一和第二组标识相同的话。一个发射源例如可以包括一个天线阵的一个或多个射束或者与一个或多个基站相关的一个或多个扇区。把所述连接的一个硬越区切换从一个第一发射源选择到一个第二发射源，当所述第一和第二组标识不同的话。把一个发射源指定给所述第一和第二组两者是可能的。

在一个优选实施例中，发射源包括布置在相同基站内的收发信机，但是这些收发信机支持不同频带上的通信。

在一个优选实施例中，控制器中的一个处理器可以把一个发射源从第一组识别重新指定到另外一个组标识。该处理器可以是与选择发射装置的处理器相同或不同的形式。

可以把该控制器布置在通信网的一个交换机中。交换是通信系统网络中的节点，用于控制连接，例如像一个BSC(基站控制器)或者根据GSM或UMTS规范的一个MSC(移动交换中心)或者一个RNC(无线网络控制器)。控制器还可以被布置在一个移动台中。

如本发明所述的一个优选无线电通信系统包括至少一个第一发射源，具有指定到那的一个第一组标识并且支持与一个移动台的连接。一个第二发射源具有指定到那的一个第二组标识。与一个网络控制器相关的一个处理器，例如一个交换机，用于控制发射源的操作而所述移动台把连接的一个软越区切换从一个第一发射源选择到一个第二发射源，当组识别相同的时候。当所述第一和第二组标识不同时，把所述连接的一个硬越区切换从第一发射源选择到第二发射源。

在会同附图阅读下列详细说明书之后，本发明前述的以及其他的目的、特点以及优点将更容易理解，附图中：

图1(a)是硬越区切换的一个说明；

图1(b)是软越区切换的一个说明；

图2描述了使用扇区天线的一个基站；

图3表示使用一个天线阵的一个基站；

图4是一种传统技术的说明，其用于执行顺序的硬和软越区切换以便对包括两个基站控制器的一个连接进行越区切换；

图5描述了用于控制各种类型越区切换的另外一个传统技术；

图6是表示一个典型移动台的各个功能块的一个方框图；

图7是阐明用于增加、删除以及更换扇区的各个越区切换算法条件的图；

图8表示把三个小区编组为两个软区域，用于描述本发明的典型

实施例；以及

图9是测量质量与时间的图形，用于解释如本发明典型实施例所述的越区切换技术。