专利名称：Td－scdma系统n频点小区的接入频点选择方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统移动终端接入技术，尤其涉及一种TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法。
背景技术：
在TD-SCDMA系统中，单个小区的理论最大容量为23个CS12.2k的语音用户，在话务量比较大的热点地区需要就多布基站来满足容量的需求，需要引入多载波技术，传统的多载波技术是由多个覆盖相同的异频小区组成，由于TD-SCDMA系统是时分系统，如果应用传统的多载波技术，则会造成时隙零中主公共控制信道干扰严重。
为了解决这一问题，大唐移动和西门子在2004年6月的在CCSA TC5WG1组第五次全会上提出在TD-SCDMA系统中使用N频点的技术。2004年9月13日在WG1的第十次会议上，多载频的技术规范各大设备制造商达成一致意见。对于TD-SCDMA系统的N频点小区其特点不同于其他CDMA系统的N频点系统。TD-SCDMA系统的N频点小区分为一个主载频和若干个辅载频，所有的载频上的UE都共用一套S-CCPCH、PRACH、DwPCH、PICH等公共信道，这些公共信道只承载在主载频上。那么实际上一个N频点小区内的所有频点都属于一个小区，因此频点间的切换不属于通常意义上的切换，而只能属于小区重配置的范畴。在引入N频点技术后，当UE驻留在一个频点小区后，如果需要建立专用信道，就涉及到在N频点小区如何为UE选择一个合适的频点来承载其业务。
如果引入N频点技术，则小区的容量理论上则为原来为单载频情况下的N倍，在一定程度上解决了TD-SCDMA系统小区容量偏小的弊端。但引入N频点技术后，当用户接入系统后需要根据一定的原则为用户选择合适的接入频点，提高系统的呼通率，降低呼叫接入时延，缓解拥塞状况。
目前其他制式的CDMA系统，对于多载频技术大多基于一种负荷均衡的策略为UE来选择接入频点，但是由于TD-SCDMA系统本身单个频点的容量比较小，在无线环境较好，N频点小区呈现码资源受限的特征时，如果采用均衡的分配策略将用户均衡地分配到各个载频上，一段时间后就会造成每个载频的剩余资源都比较少，而每个载频都无法满足高速率的业务接入或者PS业务升速的需求，这使得系统无法对数据业务提供很好的支持；从另一方面来讲，如果在无线环境较差，N频点小区呈现出功率或干扰受限的特征时，如果不保证各个频点的负荷均衡分布的话，UE如果选择负荷较高的频点接入，则增大了接入失败的概率，造成整个N频点小区的拥塞。
因此对于TD-SCDMA系统N频点小区的频点选择需要通过均衡方式与非均衡的方式相结合，在不同的阶段使用不同的技术。即使是基于负荷均衡的分配方式，最常见的方法是移动台根据Hash算法在多个载频间随机选择一个载频，多载频间的平衡由Hash算法来保证。这种方法虽然能保证长期统计意义上的各载频上的负荷平衡，但可能会出现在一段时间内某一特定基站覆盖范围内大部分移动台通过Hash算法都选择同一个载频，从而造成小区内载频间负荷不均衡。
另外，从基站测得精确的N频点负荷均衡方法主要有根据最小链路数原则，将新呼叫指派给已用OVSF信道数目最少的载频；另一种是最小功率开销原则，选择占用最小功率载频指派给新呼叫使用。
而对于TD-SCDMA系统N频点小区会出现载频间负荷不均衡状况而且还存在单个载频内各时隙间负荷不均衡情况，且TD-SCDMA系统单个载频的OVSF码资源较少，而对于上行方向还存在一个用户在一个时隙内最大信道数的限制，OVSF码树中的码道碎片会极大地影响系统的有效容量。因此，需要针对TD-SCDMA系统的N频点小区的这些特性设计更合理更有针对性的载频间负荷均衡策略。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法，用于克服由于现有技术的局限和缺陷而造成的高速业务支持受限和接入失败概率增大等问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法。接入频点选择方法包括以下步骤判断步骤，判断小区中是否存在频点负荷低于预设值的频点，如果存在，则执行非均衡分配步骤，如果不存在，则执行均衡分配步骤；非均衡分配步骤，优先将用户分配至频点负荷低于预设值的所有频点中剩余码道资源最少的频点；均衡分配步骤，优先将用户分配至功率或干扰最小的频点。
当小区中不存在频点负荷低于预设值的频点，并且各频点的频点负荷分布均衡时，如果存在时隙间的负荷分布不均衡的频点，则优先将低速用户分配至时隙负荷不均衡程度最高的频点，将高速用户分配至时隙负荷不均衡程度最低的频点。
当小区中不存在频点负荷低于预设值的频点，并且各频点的频点负荷分布均衡时，如果所有频点的时隙间负荷分布均衡，则优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。
当小区中存在频点负荷低于预设值的频点，并且频点负荷低于预设值的各频点的频点负荷分布均衡时，如果各频点剩余码道资源数分布均衡，则优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。
当小区中所有频点都过载时，通过系统广播消息限制处于空闲状态的移动终端对当前小区进行小区选择与重选。
对于切换用户的接入请求，优先选择与源小区用户工作频点不同的频点接入。
为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法。当小区中各频点的频点负荷分布均衡时，如果存在时隙间的负荷分布不均衡的频点，则优先将低速用户分配至时隙负荷不均衡程度最高的频点，将高速用户分配至时隙负荷不均衡程度最低的频点。
为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，本发明提供了一种用于TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法。当小区中各频点的频点负荷分布均衡时，如果所有频点的时隙间负荷分布均衡，则优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。
通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果。本发明能够根据无线网络环境自适应按照不同的频点选择策略为UE选择最佳接入频点，提高系统呼通率，增强系统对高速数据业务的支持，同时能有效的平衡每个载频内各个时隙之间的负荷，以及减小各载频中码道碎片出现的概率。由于时隙间负荷均衡操作，和时隙内碎片码道的整合操作都是极其复杂的系统过程，而通过使用本方法后能够大大降低这些复杂系统过程的调用频度。因此，使用本方法具有提高系统容量，覆盖及效率，降低了同频切换情况，有效地提高切换成功率。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据本发明的TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法的流程图；图2是TD-SCDMA系统中三个上行时隙码树示意图；图3是根据本发明实施例的整体流程图；图4是根据本发明实施例的构建总候选载频集合过程子流程图；图5是根据本发明实施例的第一阶段频点选择过程子流程图；以及图6是根据本发明实施例的第二阶段频点选择过程子流程图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细说明本发明。
参照图1，根据本发明的TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法包括以下步骤S202，判断小区中是否存在频点负荷低于预设值的频点，如果存在，则执行S204，如果不存在，则执行S206；S204，优先将用户分配至频点负荷低于预设值的所有频点中剩余码道资源最少的频点；S206，优先将用户分配至功率或干扰最小的频点。
本发明要解决的技术问题在于提供一种适用于时分同步码分多址接入(TD-SCDMA)系统中N频点小区的频点选择算法，在当移动台申请建立专用信道资源时，为移动台选择一个最合适的载频来承载其专用信道资源，本发明提出的接入频点选择策略分为两个阶段。
第一阶段当N频点小区中存在若干负荷不高的频点(频点负荷低于预设置门限)，则可以认为这些频点暂时还没有呈现出功率和干扰受限的趋势，只呈现码资源受限的无线特征，例如，异频组网或用户分布均衡且离基站较近。由于TD-SCDMA系统单个频点容量有限，如果N频点小区内用户分散在各个频点，则可能造成每个频点的剩余RU资源无法满足单个高速业务接入的需求，但N频点小区所有频点总的剩余RU资源是可以满足高速业务需求。因此，如果N频点小区中的频点只呈现码资源受限无线特征时，采用非均衡分配策略，在资源满足需求的前提下，优先将用户分配至剩余RU资源最少的载频。当各频点的频点负荷分布均衡时，如果各频点剩余码道资源数分布均衡，则优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。
第二阶段当N频点小区中所有载频的负荷都达到一定程度时(频点负荷高于预设置的门限)，则认为所有频点当前都呈现干扰或功率受限的无线特征，例如，同频组网或用户分布不均衡或离基站较远，采用均衡的分配策略，在资源满足需求的前提下，优先将用户分配至功率或者干扰最小的载频保持各载频间的负荷平衡，而在各频点负荷分布比较均衡的情况下，则进一步考虑各个频点内时隙负荷分布情况，实际上对于低速率业务往往可以在单个时隙或两个时隙内接入，在各个载频的负荷相差不大的情况如优先考虑让低速业务接入时隙负荷不均衡的频点，那么根据DCA的工作原理，会让业务优先接入频点内负荷最轻的时隙，一方面接纳该用户不易引起时隙的负荷超过接纳门限，另一方面在一定程度上起到平衡各个时隙的负荷作用，从而减少了时隙负荷均衡操作的调用频率，提高了系统的效率。如果各个频点内时隙负荷分布也比较均衡，则可以进一步考虑各个频点内码道碎片程度，对于低速业务而言其只需要占用扩频因子较大的码道，适合将其分配至码道碎片程度较高频点，可以为以后的高速业务留出更多连续的码道资源；而高速业务需要占用扩频因子码道，适合将其分配至码道碎片程度较低的频点达到提高接入成功率。
本发明主要创新之处为以下几点1.非均衡分配策略与均衡分配策略有效结合，可以实时地根据当前无线环境自适应地选择使用不同的策略。在系统只呈现码资源受限无线特征时，采用非均衡分配策略，提高N频点小区对高速业务的支持；而当系统呈现出干扰或功率受限的危险时，采用均衡分配策略，保证用户优先选择负荷最轻载频，降低呼叫失败概率。
2.在系统选择采用均衡分配策略前提下引入了更优选择策略一基于均衡时隙负荷的原则。即当N频点小区各个频点负荷相差不大，但存在若干频点的时隙间负荷分布不均，则将低速用户优先分配至时隙负荷不均衡程度最高的频点，而将高速用户优先分配至时隙负荷不均衡程度最低的频点。
3.在系统选择采用均衡分配策略前提下引入了更优选择策略二基于填充码道碎片的原则。即当N频点小区各个频点负荷相差不大，且各频点时隙负荷分布较均衡，则将低速用户优先分配至码道碎片程度最高的载频，将高速用户优先分配至码道碎片程度最低的载频。
4.当N频点小区中所有载频都过载时，通过系统广播消息限制处于IDLE状态的UE对当前N频点小区进行小区选择与重选。
5.对于切换用户的接入请求，优先选择与源小区用户工作载频不同的频点接入，在没有其他可用载频资源的情况下，才考虑选择与源小区用户工作载频相同的频点接入。
本发明中几个专用名称定义如下1.上行方向载频内的有效RU(Resource Unit)数TD-SCDMA系统中上行方向单个用户在一个时隙内最多可以分配两条不同的信道(OVSF码)，当前时隙内扩频因子最小的两条码道所能承载的RU数是该时隙内为单个用户提供的最大承载能力。若对于N频点小区中的一个载频来说存在多个上行时隙，则上行方向有效RU数为各上行时隙有效RU数之和。
2.上行方向载频内码道的离散率1-(上行方向单个载频内有效RU数/上行方向单载频内剩余RU总数)，若离散率越高则表明该载频内各个上行时隙中码道碎片越多；反之，码道碎片少，码道的利用率高，更有利于接纳大速率的业务。
图2是TD-SCDMA系统中三个上行时隙码树示意图，图中白色部分表示空闲得码道，黑色部分表示被用户占用的码道，而灰色阴影部分则表示其子孙码道或者祖先码道被占用而导致其被阻塞。从图中可以看出，从图中可以看出，时隙1该码树总的剩余RU数为9，有效RU为最小扩频因子的两条码道能承载的基本RU数未4+2＝6；时隙2总剩余RU数为12，有效剩余RU数为6；时隙3总的剩余RU数为10，有效剩余RU数也为10；则该频点上行方向的上行方向载频内码道的离散1-6+10+612+10+9=13.]]>3.载频内时隙负荷差载频内(上行/下行)时隙负荷差是指一个载频内负荷最高的(上行/下行)时隙与负荷最低的(上行/下行)时隙之间的负荷差。
4.载频负荷TD-SCDMA系统的N频点小区中一个载频的负荷是指该频点内各个(上行/下行)时隙负荷的平均值。
需要说明的是在TD-SCDMA系统中，一个基本RU表示一条扩频因子为16的码道的容量。
另外，在本发明中频点选择依据的频点负荷，时隙符荷，剩余RU数目等信息可以是上行方向的相关信息，也可以是下行方向的相关信息，但同时只能依据一个方向的信息。
本发明包括如下步骤，如图3所示A.获取呼叫相关的信息，包括无线接入承载，UE支持多载频能力信息，呼叫类型等，清空接入候选载频集合。
B.获取主载频和各个辅载频的负荷状况标志，载频内每个时隙的负荷情况，总剩余RU资源和上行方向的OVSF码树离散率信息。
C.根据呼叫相关的信息以及各个频点负荷信息，构建用户可接入的总候选载频集合。
D.如果总候选载频集合为空，则进入步骤E；否则，进入步骤F。
E.判断是否所有载频都处于过载状态？如果是，通过修改系统广播消息3中的相关信息限制UE小区选择重选，同时返回接入拒绝。否则，直接返回接入拒绝。
F.将总候选载频集合中各个频点的负荷低于预设置的第一阶段候选载频负荷门限的频点加入第一阶段候选载频集合。
G.判断第一阶段候选载频集合为空否？如果不为空则进入步骤H；否则，进入步骤I。
H.进入第一阶段频点选择过程。
I.进入第二阶段频点选择过程。
在步骤C中包含以下6个步骤C1.判断UE是否支持N频点，如果不支持，则进入步骤C2；否则，进入步骤C3。
C2.判断是否主载频负荷过载或者主载频剩余RU资源不满足呼叫的资源需求？如果是，则将主载频加入总候选载频集合中；否则，总候选载频集合不变。
C3.将所有负荷不过载，且上行和下行方向剩余RU数都能满足呼叫资源需求的载频加入总候选载频集合中。
C4.判断该用户是新呼叫还是切换用户？如果是切换用户，则进入步骤C5；否则，保持总候选载频集合不变。
C5.判断候选载频集合中是否存在与切换用户所在原小区频率相同的载频？如果没有，则保持候总选载频集合不变；否则，进入步骤C6。
C6.判断候总选载频集合中的载频数是否大于1？如果是，则删除与切换用户原小区有相同频率的载频；否则，保持候总选载频集合不变。
在步骤H中包含以下3个步骤H1.判断第一阶段候选载频集合中的载频数是否唯一？如果是，直接输出该载频；否则，进入步骤H2。
H2.判断第一阶段候选载频集合各个载频的上行方向或者下行方向的剩余RU数分布是否均衡，如果是，则进入步骤H3；否则，按照剩余RU数从少到大的顺序输出接入载频序列。
H3.判断接入用户上行方向的RU需求是否大于预设置的RU门限1，如果是，则按照码道离散率从小到大的顺序输出接入频点序列；否则，按照码道离散率从大到小的顺序输出接入频点序列。
步骤I中包含以下4个步骤
I1.判断总候选载频集合中的载频上行或下行方向的负荷是否分布均衡？如果是，则进入步骤I2；否则，按照各载频负荷从小到大的顺序输出接入频点序列。
I2.判断总候选载频集合中各载频内时隙负荷分布是否均衡？如果是，则进入步骤I4；否则，进入步骤I3；I3.判断接入用户的上行/下行方向的RU需求是否大于预设置的高速业务RU需求门限？如果大于，则按照各频点的时隙负荷差从小到大的顺序输出接入载频序列；否则，按照各频点时隙负荷差从大到小的顺序输出接入载频序列；I4.判断接入用户上行方向的RU需求是否大于预设置的RU门限，如果是，则按照码道离散率从小到大的顺序输出接入频点序列；否则，按照离散率从大到小的顺序输出接入频点序列。
参照图3至图6，本发明的具体实施步骤如下步骤101RNC获取呼叫的相关信息，包括UE能力信息，资源需求信息，呼叫类型，如果是切换呼叫的话还需获得UE所在的原小区频率信息。
步骤102获取主载频和各个辅载频负荷状况标志以及载频内每个时隙的负荷，上，下行剩余RU资源和上行方向的码道离散率信息。
步骤103判断UE是否支持N频点？如果不支持，则进入步骤104；否则，进入步骤105。
步骤104判断是否主载频的负荷过载或者主载频剩余RU资源不满足呼叫的资源需求？如果是，则将主载频加入总候选载频集合中；否则，总候选载频集合不变。
步骤105将所有上，下行负荷不过载，且上，下行剩余RU数能满足呼叫资源需求的载频加入总候选载频集合中。
步骤106判断该用户是新呼叫还是切换用户？如果是切换用户，则进入步骤107；否则，保持候选载频集合不变。
步骤107判断候选载频集合中是否存在与切换用户所在原小区频率相同的载频？如果没有，则保持总选载频集合不变；否则，进入步骤108。
步骤108判断候选载频集合中的载频数是否唯一？如果是，保持总候选载频集合不变；否则，删除与切换用户原小区有相同频率的载频。
步骤109判断总候选载频集合是否为空？如果为空，则进入步骤110；否则进入步骤111。
步骤110判断是否所有载频的都处于过载？如果是，则修改系统广播消息3中的信元Cell Access Restriction(小区接入限制)，将信元“Cell Status(小区状态)”置为barred(阻塞)，信元“Intra-frequency Cell-Reselection Indicatior(同频小区重选指示)”设置为allow(允许)，通过系统广播消息3通知所有处于空闲模式的UE当前小区状态为阻塞，这样UE在一段时间内不能对当前小区进行选择与重选，同时返回拒绝接入；否则，直接返回拒绝接入。
步骤111判断总候选载频集合中载频是否唯一？如果是，则指示UE接入该载频；否则，进入步骤112。
步骤112将总候选载频集合中方向载频负荷于预设置的第一阶段候选载频负荷门限的载频加入第一阶段候选载频集合。
步骤113判断第一阶段候选载频是否为空？如果为空，则进入步骤117；否则进入步骤114。
步骤114判断第一阶段候选载频集合中载频数是否唯一？如果是，则指示UE接入该载频；否则，进入步骤115。
步骤115判断第一阶段候选载频集合中剩余RU数最多的载频与剩余RU数最少的载频之间的剩余RU数之差是否小于预设置的剩余RU数门限？如果是，则进入步骤116；否则，按照剩余RU数从小到大的顺序输出可接入的载频序列。
步骤116判断当前呼叫在上行方向的RU需求是否大于预设置的低速业务RU需求门限？如果是，则将第一阶段候选载频集合中载频按照码道离散率从低到高的顺序输出可接入的载频序列；否则，按照码道离散率从高到低的顺序输出可接入的载频序列。
步骤117计算总候选载频集合中负荷最高载频与负荷最低载频之间的载频负荷差。
步骤118判断步骤117中计算的载频负荷差是否超过预设置的载频负荷差门限？如果是，则按照载频负荷从低到高的顺序输出接入载频序列；否则，进入步骤119。
步骤119计算总候选载频中每个载频的时隙负荷差。
步骤120判断具有最大时隙负荷差载频的时隙负荷差是否大于预设置时隙负荷差门限？如果是，则进入步骤121；否则，进入步骤122；
步骤121判断呼叫在上行或下行方向的RU需求是否小于预设置高速业务RU需求门限？如果是，则按照时隙负荷差从大到小的顺序输出接入载频序列。否则，按照时隙负荷差从小到大的顺序输出接入载频序列。
步骤122判断当前呼叫在上行方向的RU需求是否大于预设置的低速业务RU需求门限？如果是，则将第一阶段候选载频集合中元素按照码道离散率从低到高的顺序输出可接入的载频序列；否则，按照码道离散率从高到低的顺序输出可接入的载频序列。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法，其特征在于，包括以下步骤判断步骤，判断所述小区中是否存在频点负荷低于预设值的频点，如果存在，则执行非均衡分配步骤，如果不存在，则执行均衡分配步骤；非均衡分配步骤，优先将用户分配至频点负荷低于预设值的所有频点中剩余码道资源最少的频点；均衡分配步骤，优先将用户分配至功率或干扰最小的频点。
2.根据权利要求1所述的接入频点选择方法，其特征在于，当所述小区中不存在频点负荷低于预设值的频点，并且各频点的频点负荷分布均衡时，如果存在时隙间的负荷分布不均衡的频点，则优先将低速用户分配至时隙负荷不均衡程度最高的频点，将高速用户分配至时隙负荷不均衡程度最低的频点。
3.根据权利要求1所述的接入频点选择方法，其特征在于，当所述小区中不存在频点负荷低于预设值的频点，并且各频点的频点负荷分布均衡时，如果所有频点的时隙间负荷分布均衡，则优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。
4.根据权利要求1所述的接入频点选择方法，其特征在于，当所述小区中存在频点负荷低于预设值的频点，并且频点负荷低于预设值的各频点的频点负荷分布均衡时，如果各频点剩余码道资源数分布均衡，则优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。
5.根据权利要求1所述的接入频点选择方法，其特征在于，当所述小区中所有频点都过载时，通过系统广播消息限制处于空闲状态的移动终端对当前小区进行小区选择与重选。
6.根据权利要求1所述的接入频点选择方法，其特征在于，对于切换用户的接入请求，优先选择与源小区用户工作频点不同的频点接入。
7.一种TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法，其特征在于，当所述小区中各频点的频点负荷分布均衡时，如果存在时隙间的负荷分布不均衡的频点，则优先将低速用户分配至时隙负荷不均衡程度最高的频点，将高速用户分配至时隙负荷不均衡程度最低的频点。
8.一种TD-SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法，其特征在于，当所述小区中各频点的频点负荷分布均衡时，如果所有频点的时隙间负荷分布均衡，则优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。
全文摘要
本发明公开了一种TD－SCDMA系统N频点小区的接入频点选择方法。判断小区中是否存在频点负荷低于预设值的频点，如果存在，则优先将用户分配至频点负荷低于预设值的所有频点中剩余码道资源最少的频点，如果不存在，则优先将用户分配至功率或干扰最小的频点。当各频点负荷分布均衡时，优先将低速用户分配至时隙负荷不均衡程度最高的频点，将高速用户分配至时隙负荷不均衡程度最低的频点。当各频点时隙间负荷分布均衡时，优先将低速用户分配至码道碎片程度最高的频点，将高速用户分配至码道碎片程度最低的频点。本发明能够提高系统呼通率，增强系统对高速数据业务的支持，有效平衡每个载频内各个时隙之间的负荷，减小各载频中码道碎片出现的概率。
文档编号H04W28/08GK101076181SQ20061008103
公开日2007年11月21日 申请日期2006年5月19日 优先权日2006年5月19日
发明者周捷 申请人:中兴通讯股份有限公司