CN102158920A - 一种切换基站时目标基站的选择方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切换基站时目标基站的选择方法及基站，该选择方法综合考虑候选基站的信号电平以及候选基站与终端之间的距离在终端移动方向上的投影，从候选基站中选择出最佳的目标基站，进行切换的操作。该方法可以有效的减少高速移动情况下终端的切换次数，从而减少切换所需要的信令开销，降低网络的负担，也有助于改善每个终端的通信质量，降低掉话率；本发明还提供了一种基站。

Description

一种切换基站时目标基站的选择方法及基站

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种切换基站时目标基站的选择方法及基站。

背景技术

在现有LTE(Long time evolution，长期演进)系统中，UE(User Equipment，用户)终端的切换是通过测量相邻多个基站的信号电平来确定的，当相邻基站的信号电平相对于源基站的信号电平高出一定的门限，且持续一定的时间的时候发生基站切换；而相邻基站的选择是通过在多个基站中选择最优的来实现的，而最优的界定的主要参数也是信号电平。

现有的切换机制对于低速移动的终端而言可以获得最优的服务质量，但是对于高速移动的终端而言，按照现有的规则，可能会造成频繁的切换，尤其是当很多终端同时以同样的方式高速移动的时候，基站会收到多个终端的频繁的越区切换的信令要求，这样的话，一方面会对基站造成很大的负担，另一方面，基站可能无法同时负担过多终端的切换请求，从而会降低部分终端的切换成功率，从而影响通信质量。

发明内容

本发明提供一种切换时目标基站的选择方法和设备，以解决现有切换技术对于高速移动的终端需要进行频繁切换的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种切换基站时目标基站的选择方法，包括：

设定终端切换基站的电平门限值T_HO；

筛选出信号电平大于等于电平门限值T_HO的所有基站作为候选基站；

计算各候选基站与终端的欧氏距离R在终端移动方向上投影距离r，并选择投影距离r最大的候选基站为目标基站。

本发明的有益效果是：综合考虑候选基站的信号电平以及候选基站与终端之间的距离在终端移动方向上的投影，并利用投影距离能够反映出终端相对候选基站移动方向的趋势的特点，从候选基站中选择出最佳的目标基站，提高了目标基站选择的有效性、合理性。该方法可以有效地减少高速移动情况下终端因目标基站选择的欠合理而导致的频繁切换，从而减少切换所需要的信令开销，降低网络的负担，也有助于改善每个终端的通信质量，降低掉话率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下限定。

进一步，所述计算投影距离包括：通过GPS获得终端和基站的位置信息后计算所述欧氏距离R；并根据终端与基站的位置信息得到终端与候选基站连线在终端移动方向的夹角α；所述投影距离r为所述欧氏距离R乘以夹角α的余弦值。

进一步，所述计算投影距离进一步包括：根据终端的移动方向、移动速度以及切换所需时间对终端与候选基站的欧式距离R进行补偿后，再进行投影距离的计算。

进一步，可根据GPS定位终端坐标和候选基站坐标，计算终端坐标在经过切换时间后的位移量得到终端的新坐标，再依据终端新坐标进行投影距离的计算。

采用上述进一步方案的有益效果是可以精确的得到投影距离。

进一步，夹角α的确定包括：通过GPS信息获得终端和候选基站的位置信息；在终端移动的正方向上取一点，并获得该点位置信息；以所述终端、候选基站以及该点构成一个三角形，并得到所述三角形三个边长；根据三角形的余弦定理计算得到所述夹角α。

本发明还提供了一种目标基站的选择方法，包括：至少一个移动速度及方向相同的终端接入一个相对终端静止的中继节点；设定中继节点切换基站的电平门限值T_HO’；筛选出信号电平大于等于电平门限值T_HO’的所有基站作为候选基站；计算候选基站与所述中继节点的欧氏距离R’在终端移动方向上投影距离r’，并选择投影距离r’最大的候选基站为目标基站。

采用上述进一步方案的有益效果是使本发明的方法同样适用于多个终端同时按照同样的方式高速移动的场景。

进一步，所述至少一个移动速度及方向相同的终端接入一个相对终端静止的中继节点方法包括：中继节点对所述中继节点覆盖范围内的终端发送广播信息；中继节点建立能够正确接收广播信息的终端或所述中继节点广播信息接收质量大于等于基站广播信息接收质量的终端的通信连接；中继节点断开不能够正确接收广播信息的终端或所述中继节点广播信息接收质量小于基站广播信息接收质量的终端的通信连接。

进一步，所述中继节点为LTE标准中规定的typeI中继节点。

本发明还提供了一种基站，包括比较模块、处理器及定位模块；其中，

比较模块用于采集临近基站信号电平并与预设置的终端切换基站电平门限值进行对比；

处理器用于根据比较模块的对比结果选择大于等于电平门限值的临近基站作为候选基站；根据定位模块提供的位置信息及终端移动方向计算所述候选基站与终端欧氏距离在终端移动方向上投影距离的大小，并选择所述投影距离最大的候选基站为切换的目标基站；

定位模块用于采集终端和候选基站位置信息以及终端移动方向。

附图说明

图1为本发明一种实施例的示意图；

图2为本发明另一种实施例的示意图；

图3为本发明一种基站的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明主要针对高速移动的终端设计了一种目标基站的选择方法，该选择方法综合考虑候选基站的信号电平以及候选基站与终端之间的距离在终端移动方向v上的投影，从候选基站中选择出最佳的目标基站，进行切换的操作。

投影距离的计算按照如下的公式进行：

r＝R*cosα；

其中r为投影距离；R为终端到基站的欧氏距离，可以通过GPS获得终端和基站的位置信息后计算得到，更精确的方法也可以考虑到终端的高速移动，根据移动的方向，移动的速度以及切换所需要的时间对终端的位置做一定的预补偿而后进行投影距离的计算。具体应用时可进行如下补偿，当终端开始切换过程的时刻，对应一个三维的位置(x_UE，y_UE，z_UE)；当切换过程完成后，由于终端沿移动方向的高速移动，会相对于起始的位置有一定的距离，具体的距离由切换所需要的时间t_HO，以及终端的平均速度v_UE来确定，也就是说切换完成后，终端相对于切换开始时的起始位置移动了s_UE＝v_UEt_HO。终端在切换后的坐标可以由原始坐标和移动的距离以及移动方向来共同决定：假设移动方向与三个坐标轴x，y，z方向的夹角分别为α_x，α_y，α_z，那么切换过程中终端在三个坐标抽上所移动的距离可以分别表示为s_UEcos(α_x)，s_UEcos(α_y)，s_UEcos(α_z)，切换完成之后的位置为(x_UE+s_UEcos(α_x)，y_UE+s_UEcos(α_y)，z_UE+s_UEcos(α_z))。考虑到切换目标基站的选择是为了保证切换完成后的可靠传输，因此投影距离的计算可以根据切换完成之后的位置坐标来进行计算，以降低切换过程中由于终端的移动性带来的投影距离计算的误差。

α为终端与基站的连线和终端的移动方向v的夹角，考虑到高速移动的终端一般移动方向不会频繁的动态变化，因此移动方向v可以由高层半静态的配置。具体到工程上夹角α的计算：首先可以通过GPS信息获得终端和基站的位置信息(三维坐标)，再在移动方向上取一个点(沿着移动的正方向)，获得该点的位置信息(三维坐标)，从而可以由终端，基站，移动方向的取点构造成一个三角形，而三角形三条边的长度可以根据三个点的三维坐标计算得到，在得到三条边的距离后，可以根据三角形的余弦定理来计算得到三角形任意一个角的大小，即可得到夹角α的大小。

作为一种实施例，如图1所示，在三维空间内分布着源基站A和两个候选基站B和C，终端UE沿横轴方向高速移动。

目标基站的选择按照如下的方式进行：

首先设定一个切换的门限值T_HO，该门限值根据系统频率，网络负载等因素综合确定。当UE位于源基站A边缘的时候，对邻近基站进行相关的信号电平的测量，将相应的测量信息上报给源基站A后，源基站A筛选出信号电平超过T_HO的多个基站作为候选基站集，而后将候选基站集中的候选基站按照投影距离从大到小的顺序排序，选出其中投影距离最大的作为目标基站，而后进行上下文的交互等具体的切换操作。

举例来说，候选基站B和C的电平值都大于等于基站切换的电平门限值T_HO，候选基站B和C到终端UE的欧氏距离为B和C到UE的直线距离。

其中，候选基站B到终端UE的欧氏距离R_B与终端UE的移动方向垂直，候选基站B的投影距离r_B可以表示为：r_B＝R_B*cos(α_B)，由于α_B＝90°，所以r_B＝0；

候选基站C到终端UE的欧氏距离R_C与终端的移动方向的夹角为α_C，候选基站C的投影距离r_C可以表示为：r_C＝R_C*cos(α_C)；

从图中可看出，r_C大于r_B。虽然，从欧氏距离的角度来看，R_B要比R_C小，根据路径损耗，常规情况下，候选基站B的信号电平要高于候选基站C的信号电平，但是只要候选基站C的信号电平大于等于切换的最低门限值，那么按照投影距离来选择目标基站，终端UE就会选择候选基站C为目标基站进行切换操作。这样一来，在考虑只存在B和C两个候选基站的情况下，在可预见的一段时间内，即基站C保持大于等于电平门限值T_HO的时间段内，终端UE都以基站C作为目标基站，避免了常规方法中需要先切换到基站B再切换到基站C的切换方式，减少了切换的次数，进而减少了切换所需的信令开销，降低了网络的负担。

本发明还进一步提供了一种基站，如图3所示，包括：比较模块、处理器及定位模块；工作时，比较模块采集临近基站信号电平并与预设置的终端切换基站电平门限值T_HO进行对比；处理器根据比较模块的对比结果选择大于等于电平门限值T_HO的临近基站作为候选基站；定位模块根据处理器选择的候选基站，采集终端和候选基站位置信息以及终端移动方向；处理器根据定位模块提供的位置信息及终端移动方向计算所述候选基站与终端欧氏距离在终端移动方向上投影距离的大小，并选择所述投影距离最大的候选基站为切换的目标基站。

作为另一种实施例，本发明同样也适用于多个终端同时按照相同速度和方向移动的高速移动的场景，如多个终端在同一列高铁上的场景。在这种场景下，可以为同时按照相同速度和移动方向的多个终端部署一个中继节点RN，如图2所示(多个终端未示出)，中继节点RN相对于基站的速度和多个终端相对于基站的移动为高速移动，而中继节点RN和多个终端之间的相对移动为静止状态或低速移动，可认为这种低速移动相对于高速移动为近似静止状态。这样的话，就将多个高速移动的终端切换服务转移到为之服务的中继节点RN上；以高速列车为例，即在高速列车上设置一个中继节点，中继节点相对于终端静止或低速移动(近似静止状态)，但相对于基站高速移动。现在标准中规定的type I中继在初始化以及重配置的过程中是相当于一个功能较强的终端归属于某个基站的，因此，为多个终端部署的type I的中继节点所完成的切换操作与单个终端的切换过程是类似的，可以按照之前实施例一中的行为方式来进行。具体来说，步骤包括，将至少一个移动速度及方向相同的终端接入一个相对终端静止的中继节点；设定中继节点切换基站的电平门限值T_HO’，在设置切换的门限值T_HO’时，由于该门限值T_HO’是中继节点相对于基站的，不是相对于接入中继节点的终端的，所以该门限值T_HO’是一个值，不会与终端的特点以及终端的个数相关；筛选出信号电平大于等于电平门限值T_HO’的所有基站作为候选基站；计算候选基站与所述中继节点的欧氏距离R’在中继节点移动方向上投影距离r’，并选择投影距离r’最大的候选基站为目标基站。

之所以为多个终端部署单个中继节点来协助多个终端高速移动情况下的切换操作，是因为中继节点从功能上来说是相当于基站的，也就是说，可以配置的天线个数，电池储备等各个硬件指标都要远远高于普通的终端，因此在高速移动的场景，可以配置更多的天线，一方面可以通过更加先进的分集方案，如STBC(Space Time Block Code，空时块编码)，SFBC(Space-frequency Block Codes，空频分组编码)等传输分集方案来提高传输的可靠性，对抗高速移动导致的频偏，也可以通过多天线配置多层传输，从而增加终端切换信令传输的信道容量，提高切换的成功率。当然，对于高速移动导致的频偏，也可以采用先进的技术对移动速度进行估计，而后在发送端预先弥补多普勒频移导致的频偏，这样实际传输之后到达接收端的频率是没有偏移或只有少量偏移的，从而改善信息传输的质量。当传输的可靠性提高后，也可以在一定程度上提高传输的效率，因为在误码率的要求一致的前提下，可靠性的提高对应更大量的信息传输，更高阶的传输方式等。

对于具体到一个终端是接入中继节点还是基站，是根据终端是处于中继节点的覆盖范围还是基站的覆盖范围，是接收中继节点的信号电平高还是基站的信号电平高，也就是说，对于一个终端来说，如果只能正确接收中继节点发送的广播信息，那么接入中继节点；如果只能正确接收基站发送的广播信息，那么接入基站；如果中继节点和基站的广播信息都能够正确接收的话，接入接收质量较优的。这种接入包括初始的接入，也包括由于终端的移动引起切换之后的接入。

通过本发明的方法和设备可以有效的减少高速移动情况下终端的切换次数，从而减少切换所需要的信令开销，降低网络的负担，也有助于改善每个终端的通信质量，降低掉话率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种切换基站时目标基站的选择方法，其特征在于，方法包括：

设定终端切换基站的电平门限值THO；

筛选出信号电平大于等于电平门限值THO的所有基站作为候选基站；

计算各候选基站与终端的欧氏距离R在终端移动方向上投影距离r，并选择投影距离r最大的候选基站为目标基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算投影距离包括：

通过GPS获得终端和候选基站的位置信息后计算得到所述终端和候选基站的欧氏距离R；

并根据终端与基站的位置信息得到终端与候选基站连线在终端移动方向的夹角α；

所述投影距离r为所述欧氏距离R乘以夹角α的余弦值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算投影距离进一步包括：根据终端的移动方向、移动速度以及切换所需时间对终端与候选基站的欧式距离R进行补偿后，再进行投影距离的计算。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据GPS定位终端坐标和候选基站坐标，计算终端坐标在经过切换时间后的位移量得到终端的新坐标，再依据终端新坐标进行投影距离的计算。

5.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，其中夹角α的确定包括：

通过GPS信息获得终端和候选基站的位置信息；

在终端移动的正方向上取一点，并获得该点位置信息；

以所述终端、候选基站以及该点构成一个三角形，并得到所述三角形三个边长；

根据三角形的余弦定理计算得到所述夹角α。

6.一种切换基站时目标基站的选择方法，其特征在于，方法包括：至少一个移动速度及方向相同的终端接入一个相对终端静止的中继节点；

设定中继节点切换基站的电平门限值T_HO’；

筛选出信号电平大于等于电平门限值T_HO’的所有基站作为候选基站；

计算候选基站与所述中继节点的欧氏距离R’在中继节点移动方向上投影距离r’，并选择投影距离r’最大的候选基站为目标基站。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个移动速度及方向相同的终端接入一个相对终端静止的中继节点方法包括：

中继节点对所述中继节点覆盖范围内的终端发送广播信息；

中继节点建立能够正确接收广播信息的终端或所述中继节点广播信息接收质量大于等于基站广播信息接收质量的终端的通信连接；

中继节点断开不能够正确接收广播信息的终端或所述中继节点广播信息接收质量小于基站广播信息接收质量的终端的通信连接。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述中继节点为LTE标准中规定的typeI中继节点。

9.一种基站，其特征在于，包括：比较模块、处理器及定位模块；其中，

比较模块用于将采集到的临近基站信号电平与预设置的终端切换基站电平门限值进行对比；

处理器用于根据比较模块的对比结果选择大于或等于电平门限值的临近基站作为候选基站；根据定位模块提供的位置信息及终端移动方向计算所述候选基站与终端欧氏距离在终端移动方向上投影距离的大小，并选择所述投影距离最大的候选基站为切换的目标基站；

定位模块用于采集终端和候选基站位置信息以及终端移动方向。

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