专利名称：一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法
技术领域：
本发明涉及移动终端通话技术，具体涉及一种在MPT1327集群移动通信系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法。
背景技术：
随着MPT1327数字信令集群移动通信系统(以下简称系统)在我国已广泛应用，该系统已经不局限于单基站的运行模式。经过近几年的不断改进，现在已经实现了基于IP网络的多系统、多基站的联网功能。但多系统联网也只是提供了跨系统自动漫游及呼叫功能，移动终端在邻近基站之间还不能实现类似于公网的跨基站话音不中断的功能，在通话过程中，如果移动终端超出本基站的覆盖范围，会中断本次通话，移动终端须在邻近基站登记入网并由系统重新分配话务信道才能继续原来的通话。如果移动终端能跨基站不中断通话，对于高速公路交警勤务通信或者大型活动通信保障还是很有意义的，可以最大程度保证通话的质量。
目前GSM和CDMA公网的跨基站通话切换过程是利用随路的控制信令配合完成的，因为无论GSM还是CDMA都已经是全数字的信道，实现V+D不会对话音质量造成任何影响。MPT1327集群系统是数字信令模拟话务信道系统，所以在通话的话务信道中无法实现V+D功能。并且MPT1327信令协议也没有相应的实现跨基站通话不间断功能的建议，可行的方法是利用标准中规定的话务信道GTC信令嵌入到通话过程中，实现对终端使用的基站进行切换。
而现有技术方案的主要缺点在于因为要嵌入随路的话间信令，造成通话短时间中断，影响通话质量。与GSM和CDMA公网相比，系统基站覆盖半径较大，重叠覆盖区较少，无法像公网那样通过基站判断移动终端的移动方向，所以必须通过多条话间信令通知移动终端邻近基站信息，移动终端根据场强决定切换到更强的基站。因为话务信道没有像控制信道那样定义时隙，信令传输的可靠性难以保证，所以同一条信令也要重发多次，无形中要恶化1存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够保证移动终端跨基站通话不间断，降低系统及移动终端的实现难度，使用控制信道广播邻近基站信息，实现移动终端的快速跨基站切换，不影响通话质量的在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法。
本发明的目的是这样实现的其实现过程由两部分组成，一部分是跨基站呼叫建立阶段，另一部分是移动终端切换基站的阶段，跨基站呼叫建立阶段由三部分进程组成，分别是集群控制器流程、联网服务器流程和移动终端进程，而通话过程中的基站切换阶段则在移动终端进入通话过程后判断是否切换基站。
本发明还有这样一些技术特征 1、所述的跨基站呼叫建立阶段实现过程为 1)移动终端发起跨基站的呼叫请求； 2)集群控制器接收到跨基站呼叫请求后发送呼叫等待信令； 3)移动终端收到呼叫等待信令后暂停自动重发同时启动定时器，在定时器超时前如果接收到分配信道信令就进入到后面的流程6)；否则如果定时器超时，移动终端或者重发或者返回到待机状态； 4)集群控制器发送呼叫等待信令后，通知联网服务器查询邻近基站数据库，并由服务器将各邻近基站信息查询结果返回给集群控制器； 5)集群控制器发送分配信道指令，并在随后的时隙根据查询结果在各基站分别发送邻近基站信息的ADJ信令； 6)移动终端在接收到分配信道指令后，首先判断本次呼叫的属性是否为跨基站，如果是则要等待接收完邻近基站信息并保存后再转到话务信道上通话；如果本次呼叫的属性不是跨基站，则可以立即转到话务信道上通话； 2、所述的通话过程中的基站切换阶段实现过程为移动终端进入通话过程后， 1)移动终端需要不断检查是否满足切换基站的启动条件； 2)如果满足启动条件，则开始比较邻近基站的信号场强，判断是否满足切换条件； 3)如果满足切换条件则立即切换基站；反之不满足则仍然在原来的基站上通话。
4)对于非跨基站通话，则不启动该流程； 3、所述的启动条件为采用移动终端检测当前通话基站信号质量或场强或信噪比或误码率作为判断条件，当质量低于移动终端设定的门限值时，启动扫描邻近基站功能； 4、所述的切换条件为当检测到邻近基站的信号质量超过当前工作基站信号质量达到移动终端设定的门限值时，启动切换基站； 5、所述的基站与移动终端的通信网络拓扑包括链状网和面状网，链状网的移动终端需要预先存储4个邻近基站信息，面状网的移动终端需要存储预先存储18个邻近基站信息； 6、所述的邻近基站信息的时序是利用MPT1327信令协议中的保留信令CAT110设计的ADJ+DATA信令，用来通知移动终端本次通话中邻近基站信息，该信令在控制信道的时序为 GTC为标准的分配话务信道信令，ADJ和DATA是邻近基站信息的信令，ALH为系统标准的邀请信令； 7、所述的ADJ信令给出本次通话邻近基站信息，以及后续还有多少个附加数据码字时隙，具体格式为
其中，SITEn CH No.邻近基站信息，CAT′110′，TYPE′1′，LEN指明附加在ADJ后面的数据码字数量′00′没有数据码字时隙、′01′一个数据码字时隙、′10′两个数据码字时隙、′11′保留，P校验位； 8、所述的DATA码字格式为
其中，RSA上行时隙接入标志，由系统控制器在控制信道后半部分时隙发送，用于指示后面的时隙接入规则′0′不允许无线终端在接下来的控制信道上行时隙发送随机接入，′1′允许无线终端在接下来的控制信道上行时隙发送随机接入。如ADJ后第一或者第三个码字时间内可以发射，此时的RSA＝SPARE，默认＝′0′；PARAMETERS这个区域定义邻近基站信息；P校验位； 9、所述的移动终端切换的方向包括两个方向、三个方向、四个方向、五个方向或六个方向。
本发明的方法基本可以涵盖各种可能出现的网络覆盖地理分布，利用系统提示的方向参数，缩小第二次切换搜索范围。本发明的关键在于 1、在基站的控制信道上通知移动终端本次通话的邻近基站信息； 2、移动终端根据本次通话的邻近基站信息，比较当前基站和邻近基站的场强，决定是否切换基站； 3、信令设计的时序，既达到了传递邻近基站信息目的，又兼容不具备跨基站切换功能的移动终端； 4、自定义信令格式充分利用了保留的标准信令格式中有效信息位，传递邻近基站信息的同时还传递了邻近基站地理分布信息； 5、根据不同基站分布情况，利用第一次切换辅助判断第二次切换可能方向，减小搜索范围，提高切换速度的方法。
本发明的有益效果有 1、移动终端在分配话务信道前就知道了本次通话的邻近基站的话务信道，只需要在通话过程中比较当前基站和邻近基站的场强就可决定是否切换，不需要基站参与，用户也就不会听到话间信令，因此不影响通话效果； 2、移动终端不需要预先存储邻近基站信息，降低终端开发难度和硬件存储器容量的限制； 3、邻近基站信息可以由系统管理员根据实测的地理覆盖信息进行配置，基站位置变更后通过软件设置容易进行修改，不需要终端作任何修改，方便管理； 4、可以根据网络通信覆盖的不同形式，设置邻近基站信息，邻近基站多的可以多设，少的可以少设，少占用控制信道资源，灵活性大； 5、兼容不具备跨基站通话不间断功能的移动终端。
图1为链状网高速公路网络覆盖示意图； 图2为城市环境或者交通枢纽城市的面状网覆盖示意图； 图3为将移动终端可能移动的方向定义为两个方向的示意图； 图4为将移动终端可能移动的方向定义为三个方向的示意图； 图5为将移动终端可能移动的方向定义为四个方向的示意图； 图6为将移动终端可能移动的方向定义为五个方向的示意图； 图7为将移动终端可能移动的方向定义为六个方向的示意图； 图8为跨基站呼叫建立阶段流程示意图； 图9为移动终端切换基站流程示意图。
具体实施例方式 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明 本发明的基本原理为系统与GSM和CDMA公网有一个很大的区别，就是话务信道数量有限，所以必须限定每次通话时间，通常为10-20分钟。单基站覆盖半径一般都大于10Km，郊区更大，可达20Km以上。所以，在一次通话中，移动终端可移动的范围有限，相对应的跨基站切换次数也是有限的。根据移动速度计算出的跨基站切换次数，参见表1。
针对城市、郊区以及高速公路的通信覆盖要求，可将通信网络拓扑分为以下两种 1、高速公路链状网 结合图1，以链状网高速公路为例，目前中国境内高速公路最高限速为120Km/h，根据上面的计算10分钟最多移动20Km。基站覆盖半径约10-20Km(根据地形而定)，在一次通话过程中，最多发生两次切换。所以移动终端只要预先知道未来可能到达的4个邻近基站信息，就可以满足跨基站通话不间断的要求了。
表1 根据移动速度计算出的跨基站切换次数 2、面状网络 对于城市环境或者交通枢纽城市的面状网，结合图2。因为车速限制到80Km/h，根据表2-1估算10分钟大约移动13Km，根据蜂窝系统的六边形分布，每个方向也同样最多切换两个基站(极限情况)，移动终端只要预先知道周边18个基站的信息也可以满足切换需要了。
3、综合分析 上面两个分析都是基于极限情况，而实际使用中移动终端的速度以及基站覆盖很少达到极限情况。所以对于链状网，移动终端预先存储4个邻近基站信息，面状网存储预先存储18个邻近基站信息就可以了。
关于空中协议设计 1、系统在控制信道给移动终端发送邻近基站信息的时序 利用MPT1327信令协议中的保留信令CAT110，设计了ADJ+DATA信令，用来通知移动终端本次通话中邻近基站信息，该信令在控制信道的时序如下 GTC为标准的分配话务信道信令，ADJ和DATA是新定义的信令，ALH为系统标准的邀请信令。将ADJ和DATA放在GTC后面可以保证刚开机或者刚从其他通话中返回控制信道的移动终端在转到话务信道通话前接收到ADJ和DATA信令。
2、ADJ信令格式定义 ADJ给出本次通话邻近基站信息，以及后续还有多少个附加数据码字时隙，具体格式如下
SITEn CH No. - 邻近基站信息 CAT - ′110′. TYPE - ′1′. LEN - 指明附加在ADJ后面的数据码字数量 ′00′没有数据码字时隙 ′01′一个数据码字时隙 ′10′两个数据码字时隙 ′11′保留. P - 校验位 3、附加在ADJ后面的DATA码字格式
RSA - 上行时隙接入标志. 由系统控制器在控制信道后半部分时隙发送，用于指示后面的时隙接入规则 ′0′-不允许无线终端在接下来的控制信道上行时隙发送随机接入。
′1′-允许无线终端在接下来的控制信道上行时隙发送随机接入。如ADJ后第一或者第三个码字时间内可以发射，此时的RSA＝SPARE，默认＝′0′。PARAMETERS - 这个区域定义邻近基站信息 P - 校验位 第一和第三附加码字中RSA＝0代表该时隙后面还有数据，不能发起随机接续；RSA＝1代表是最后一帧数据，可以发起随机接续。
第一个附加码字PARAMETERS(46bits)格式
第二个附加码字PARAMETERS(46bits)格式
第三个附加码字PARAMETERS(46bits)格式
第四个附加码字PARAMETERS(46bits)格式
SITEn CH No. - 本次通话邻近基站信息。(n从1到22) SITEn*CH No. - 某一个邻近基站信息的前6位 *SITEn CH No. - 上一个码字未完的剩余4位 RSVD - 定义移动终端可能移动的方向数 00-三个方向 01-四个方向 10-五个方向 11-六个方向 当LEN＝01时，只有一个附加时隙，RVSD如上定义；当LEN＝10时， 说明有两个附加时隙，最后一个时隙的RVSD如上定义，它前面的数据 码字时隙的RVSD＝SPARE，默认＝00 本发明移动终端收到邻近基站信息的处理方式移动终端收到系统基站控制信道的邻近基站信息后，把邻近基站信息保存在本机的内存中，在通话过程中比较当前基站和邻近基站的场强，决定是否切换基站。
关于协议补充定义为了提高移动终端搜索邻近基站的速度，本发明将移动终端可能移动的方向定义为两个方向、三个方向、四个方向、五个方向，六个方向。其基站地理分布如下 1、两个方向ADJ(LEN＝00) 结合图3，SITE0为移动终端当前基站，SITE1，SITE2为最近可能需要切换的基站，SITE3，SITE4是在已经进行了一次切换后第二次要切换的基站，其中SITE1，3为一个方向，SITE2，4为另一个方向，如果第一次切换到SITE1，则下一次可能切换是SITE3和SITE0，绝不可能是SITE2和SITE4；同理SITE2的下一次切换可能是SITE4和SITE0。参见表2。
表2 两个方向 此种情况可以满足链状网的通常要求，因为不需要附加DATA数据，可以节省控制信道时隙。另外根据基站的排列顺序，缩小搜索范围，提高切换速度。
2、三个方向ADJ(LEN＝01)及DATA中的基站分布 结合图4，SITE1-3为最有可能切换的基站，SITE5-9为第二次切换可能的基站，只要发生过一次切换，就可以确定基本方向。例如第一次切换到SITE1，那么最有可能的第二次切换是SITE4，5，以此类推，参见表3 表3 三个方向 3、四个方向ADJ(LEN＝01)及DATA中的基站分布 结合图5，SITE1-4为最有可能切换的基站，SITE5-12为第二次切换可能的基站，只要发生过一次切换，就可以确定基本方向。例如第一次切换到SITE1，那么最有可能的第二次切换是SITE5，6，7，以此类推，参见表4 表4 四个方向 4、五个方向ADJ(LEN＝10)及DATA中的基站分布 结合图6，SITE1-5为最有可能切换的基站，SITE6-15为第二次切换可能的基站，只要发生过一次切换，就可以确定基本方向。例如第一次切换到SITE1，那么最有可能的第二次切换是SITE6，7，以此类推，参见表5 表5 五个方向 5、六个方向ADJ(LEN＝10)及DATA中基站分布 结合图7，SITE1-6为最有可能切换的基站，SITE7-18为第二次切换可能的基站，只要发生过一次切换，就可以确定基本方向。例如第一次切换到SITE1，那么最有可能的第二次切换是SITE7，8，9，以此类推，参见表6 表6 六个方向 结合图8、图9，本实施例的实现过程由两部分组成，一部分是跨基站呼叫建立阶段，另 一部分是移动终端切换基站的阶段。
一)跨基站呼叫建立阶段 呼叫建立阶段由三部分进程组成，分别是集群控制器流程、联网服务器流程和移动终端进程。
1)移动终端发起跨基站的呼叫请求； 2)集群控制器接收到跨基站呼叫请求后发送呼叫等待信令； 3)移动终端收到呼叫等待信令后暂停自动重发同时启动定时器，在定时器超时前如果接收到分配信道信令就进入到后面的流程6)；否则如果定时器超时，移动终端或者重发或者返回到待机状态； 4)集群控制器发送呼叫等待信令后，通知联网服务器查询邻近基站数据库，并由服务器将各邻近基站信息查询结果返回给集群控制器； 5)集群控制器发送分配信道指令，并在随后的时隙根据查询结果在各基站分别发送邻近基站信息的ADJ信令； 6)移动终端在接收到分配信道指令后，首先判断本次呼叫的属性是否为跨基站，如果是则要等待接收完邻近基站信息并保存后再转到话务信道上通话；如果本次呼叫的属性不是跨基站，则可以立即转到话务信道上通话。
二)通话过程中的基站切换阶段 1.移动终端进入通话过程后，移动终端需要不断检查是否满足切换基站的启动条件，本实施例使用场强作为判断条件； 2.如果满足启动条件，则开始比较邻近基站的信号场强，看是否满足切换条件； 3.如果满足切换条件则立即切换基站；反之不满足则仍然在原来的基站上通话。
4.对于非跨基站通话，则不启动该流程。
本发明提及的利用移动终端预先保存通话组可能使用的频率信息方法及利用话务信道嵌入随路信令的方案也可以实现发明目的，但实际使用效果或者从使用灵活性方面均不如本方案。
本发明中的缩略语和关键术语定义MPT---Mobile Private Trunking---移动专用集群、IP---Internet Protocol---互联网协议、GSM---Global System for Mobile、ommunications---全球移动通信系统、CDMA---Code-Division Multiple Access---码分多址接入、V+D---Voice PlusData---语音加数字同时传输、KM—kilometer—公里、KM/H—kilometers per hour---每小时的公里数、ms—millisecond-毫秒、GTC—Go to Traffic Channel—转到话务信道、ID—Identification—识别码。
权利要求
1、一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于其实现过程由两部分组成，一部分是跨基站呼叫建立阶段，另一部分是移动终端切换基站的阶段，跨基站呼叫建立阶段由三部分进程组成，分别是集群控制器流程、联网服务器流程和移动终端进程，而通话过程中的基站切换阶段则在移动终端进入通话过程后判断是否切换基站。
2、根据权利要求1所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的跨基站呼叫建立阶段实现过程为
1)移动终端发起跨基站的呼叫请求；
2)集群控制器接收到跨基站呼叫请求后发送呼叫等待信令；
3)移动终端收到呼叫等待信令后暂停自动重发同时启动定时器，在定时器超时前如果接收到分配信道信令就进入到后面的流程6)；否则如果定时器超时，移动终端或者重发或者返回到待机状态；
4)集群控制器发送呼叫等待信令后，通知联网服务器查询邻近基站数据库，并由服务器将各邻近基站信息查询结果返回给集群控制器；
5)集群控制器发送分配信道指令，并在随后的时隙根据查询结果在各基站分别发送邻近基站信息的ADJ信令；
6)移动终端在接收到分配信道指令后，首先判断本次呼叫的属性是否为跨基站，如果是则要等待接收完邻近基站信息并保存后再转到话务信道上通话；如果本次呼叫的属性不是跨基站，则可以立即转到话务信道上通话。
3、根据权利要求2所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的通话过程中的基站切换阶段实现过程为移动终端进入通话过程后，
1)移动终端需要不断检查是否满足切换基站的启动条件；
2)如果满足启动条件，则开始比较邻近基站的信号场强，判断是否满足切换条件；
3)如果满足切换条件则立即切换基站；反之不满足则仍然在原来的基站上通话。
4)对于非跨基站通话，则不启动该流程。
4、根据权利要求3所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的启动条件为采用移动终端检测当前通话基站信号质量或场强或信噪比或误码率作为判断条件，当质量低于移动终端设定的门限值时，启动扫描邻近基站功能。
5、根据权利要求4所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的切换条件为当检测到邻近基站的信号质量超过当前工作基站信号质量达到移动终端设定的门限值时，启动切换基站。
6、根据权利要求5所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的基站与移动终端的通信网络拓扑包括链状网和面状网，链状网的移动终端需要预先存储4个邻近基站信息，面状网的移动终端需要存储预先存储18个邻近基站信息。
7、根据权利要求6所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的邻近基站信息的时序是利用MPT1327信令协议中的保留信令CAT110设计的ADJ+DATA信令，用来通知移动终端本次通话中邻近基站信息，该信令在控制信道的时序为
GTC为标准的分配话务信道信令，ADJ和DATA是邻近基站信息的信令，ALH为系统标准的邀请信令。
8、根据权利要求7所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的ADJ信令给出本次通话邻近基站信息，以及后续还有多少个附加数据码字时隙，具体格式为
其中，SITEn CH No.邻近基站信息，CAT′110′，TYPE′1′，LEN指明附加在ADJ后面的数据码字数量′00′没有数据码字时隙、′01′一个数据码字时隙、′10′两个数据码字时隙、′11′保留，P校验位。
9、根据权利要求8所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的DATA码字格式为
其中，RSA上行时隙接入标志，由系统控制器在控制信道后半部分时隙发送，用于指示后面的时隙接入规则′0′不允许无线终端在接下来的控制信道上行时隙发送随机接入，′1′允许无线终端在接下来的控制信道上行时隙发送随机接入。如ADJ后第一或者第三个码字时间内可以发射，此时的RSA＝SPARE，默认＝′0′；PARAMETERS这个区域定义邻近基站信息；P校验位。
10、根据权利要求9所述的一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其特征在于所述的移动终端切换的方向包括两个方向、三个方向、四个方向、五个方向或六个方向。
全文摘要
本发明提供了一种在集群系统中实现移动终端跨基站通话不间断的方法，其实现过程由两部分组成，一部分是跨基站呼叫建立阶段，另一部分是移动终端切换基站的阶段，跨基站呼叫建立阶段由三部分进程组成，分别是集群控制器流程、联网服务器流程和移动终端进程，而通话过程中的基站切换阶段则在移动终端进入通话过程后判断是否切换基站。本发明能够保证移动终端跨基站通话不间断，降低系统及移动终端的实现难度，使用控制信道广播邻近基站信息，实现移动终端的快速跨基站切换，不影响通话质量的目的。
文档编号H04W36/00GK101415253SQ200810209620
公开日2009年4月22日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者孙鹏飞, 孝 王, 姜传宝, 谭学治 申请人:哈尔滨侨航通信设备有限公司