专利名称：移动终端切换接入网络方法
技术领域：
本发明涉及主要由移动终端，无线接入网和核心网组成的蜂窝式无线通 讯系统，具体涉及一种移动终端切换接入网络方法。
背景技术：
在蜂窝式无线通讯系统中，该系统结构如图1，移动终端2在和网络通 讯前，需要通过一个上行的公共信道来发送一个随机接入的消息。这种公共 信道，称为随机接入信道，其中网络包括无线接入网1和核心网3。移动终
的占用。有时也是为了获得上行方向的同步信息。上行同步信息被移动终端 用来决定何时发送上行的信号，使得上行信号落在基站接收机的信号接收时 间窗口内。
蜂窝无线通讯系统中信道可以通过码分、频分和时分等多址技术来区 分，每个信道在时域上的最小单元称为帧。用来作为随机接入的帧或者帧的 组合称为随机接入时隙，相同信道上的随机接入时隙以某种方式构成随机接 入子信道。如图2中，3个频点和3个信道码构成9个信道，比如2号频点 Q和2号信道码C2组合构成的信道。在这个信道上每6个帧中，有一个用 黑色突显的帧120作为随机接入时隙使用，随机接入时隙120之间的间隔5 帧，在这个信道上构成了一个随机接入子信道120。另外，l号频点和l号 信道码构成的信道上也配置了随机接入子信道，所以在这个小区中有2个随 机接入子信道。
为了保证初始的随机接入消息的有效覆盖范围，消息本身的数据速率很 低，换句话说可以包含的信息比特很有限。比如目前在3GPP讨论的长期演 进系统Long Term Evolution,简称LTE,中，时长0.5ms的非同步单帧构成 的随机时隙可以承载不超过10比特的信息。 这些随机接入消息中的信息比特一般用自相关性很高的特征码的序列 号来表示。在一个随机接入时隙中，无线接入网可以分辨出包含了不同特征 码的随才几接入消息。所以只有在相同的随机接入时隙上同时收到两个具有相 同特征码的随机接入消息的时候才会发生沖突。沖突使得无线接入网无法分 别出单独的移动终端，也就是说从无线接入网的角度来说，效果雷同于只收 到一个移动终端的接入请求。在这种情况下，移动终端和无线接入网之间需 要通过额外的冲突解决机制，来确保其中一个移动终端成功接入。失败的移 动终端将会重新再通过这种竟争的方式来接入无线网络。有的时候冲突也会 导致所有冲突的移动终端接入失败。
这种从空闲状态开始的初始接入过程是随机接入过程中最普通的 一种 原因。还有一种更重要的原因是基站之间的切换接入过程。
在移动终端和网络通讯过程中，移动终端在不同的小区之间进行移动的 时候，需要更换无线信道来保持通讯。假如目标小区和源小区在不同的基站， 一种可能的切换方式是在切换准备阶段，目标基站已经准备了无线信道资 源，然后通过源基站通知移动终端接入到目标基站已经分配的无线信道上。
这种方式对于基于专用无线信道资源的系统，比如GSM (全球移动通讯系 统)，非常有效；但是对于基于共享信道的无线通讯系统，比如LTE，这种 切换方式会增加系统的复杂性，并且使得无线信道资源的利用率降低。这是 因为源基站需要在切换开始的时候知道和目标基站之间的时间差，以便通知 终端一个合适的开始时间来接入到目标基站。而获得精确的时间差的难度很 高，无线接入网需要采用比较复杂的机制来获得这个时间差。另外因为消息 在无线接入网内或者在无线接口上传递的时间不确定，这对于目标基站来说 如何预留共享的无线信道资源变得很难，预留过早会降低无线信道的利用效 率，预留过晚会让终端错过接入时间或者引入额外的延迟，所以通常会预留 部分冗余的无线信道资源来保证切换的顺利进行，而这样做降低了无线资源 的利用率。。所以一般会采用不预定无线信道资源的切换方式，即移动终端 在目标基站通过竟争的随机接入的方式来获得无线信道资源。随着蜂窝式无 线通讯系统的技术发展，这种随机接入的过程时间很短，比如在LTE系统 中，大概在20ms左右。
原因来说都很重要。但相比较而言，蜂窝式无线通讯系统对于切换接入的时 延，也就是切换中断的时延要求更加严格。移动终端在蜂窝之间移动的时候， 切换的最主要和最直接的原因是原来的服务小区的信号已经下降到了 一个 危险的边缘，如果不及时把无线信道切换到信号更好的小区，那么移动终端 的通讯质量将大大下降，甚至出现掉话、中断等现象。对于移动终端来说， 一样的延迟，从空闲状态或者不活动状态开始引入还是在业务活动状态下引
入有很大的区别，移动终端对于后者更加敏感。而在随机接入过程的时延主 要是由上述的"冲突"现象导致的，因为沖突会导致只有一个移动终端接入 无线网络，甚至冲突中的所有移动终端都失败。而失败的移动终端即使重新 接入成功，也已经产生了更多的时延。基于切换接入的重要性，需要一种方 法来消除移动终端在切换接入时候的沖突概率。
本发明申请人先期提出的中国发明专利申请"一种移动终端接入网络的
区分处理方法"提供了一种解决方法，其主要特征是固定划分特征码集进 而实现区别处理，但由于资源固定划分，缺乏灵活性，降低系统性能。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种移动终端切换接入网络方法，能 够优先消除移动终端在切换接入时候的冲突概率，减少切换接入的时延，同 时能够更合理利用特征码集资源，增加灵活性，提高系统性能。
本发明的上述技术问题这样解决，提供一种移动终端切换接入网络方 法，^使用特征码集中的专供切换接入使用的预留特征码，包括以下步骤
1.1) 小区按对应小区随机接入子信道唯一标识原则给请求切换接入该
1.2) 所述移动终端通过该随机接入子信道发送含所述预留特征码的随 机接入消息进行切换接入；
1.3) 所述移动终端切换接入成功，去掉所述预留特征码的占用标记。 按照本发明提供的方法，所述步骤1.3)中还包括所述小区收到移动终端
切换失败消息，去掉所述预留特征码的占用标记。
按照本发明提供的方法，所述步骤1.3)是被请求小区收到请求切换接入 的移动终端的源小区转送的切换失败消息，去掉所述预留特征码的占用标 记。
按照本发明提供的方法，所述步骤1.3)中包括所述移动终端在在限定时 间内切换接入成功或限定时间内切换接入一直未成功，去掉所述预留特征码 的占用标记。
按照本发明提供的方法，所述步骤1.3)使用定时器，其值等于所述限定 时间。
按照本发明提供的方法，所述步骤1.3)是被请求小区收到移动终端发送 的切换完成消息，去掉所述预留特征码的占用标记。
按照本发明提供的网络接入方法，所述特征码集中还包括供除切换接入 外其他接入使用的普通特征码，包括请求初始接入的移动终端和已经接入网 络，但是又在上行方向上失去同步的移动终端。
按照本发明提供的方法，所述被接入网络是基于共享信道的无线通讯系统。
按照本发明提供的方法，所述基于共享信道的无线通讯系统是LTE无 线网络系统。
按照本发明提供的方法，所述基站由一个或多个小区组成。
按照本发明提供的方法，所述小区与移动终端之间采用消息进行通讯。
本发明提供的移动终端切换接入网络方法，标记动态区分切换接入和其 他的随机接入，利用相同随机接入子信道上的不同带标记的特征码唯一标识 请求切换接入的移动终端，可以确保在无线网络接口上，在任何一个时刻要 求切换接入的移动终端，在被分配了特征码的前提下，都不会在相同的随机 接入子信道的相同时隙上发起相同的切换接入消息，从而避免了切换接入消 息之间冲突的可能性，也避免了切换接入消息在无线接入网侧在确定移动终 端身份的时候引起歧义，相当程度地减少了切换时延，保证了无线通讯的质 量。
下面结合附图和具体实施例进一 步对本发明进行详细说明。 图l是蜂窝式无线通讯系统结构示意图。
图2是随机接入子信道和时隙示意图。
图3是LTE系统结构示意图。
图4是LTE系统随机接入子信道和时隙示意图。
图5是LTE系统保证预留特征码唯一性的过程示意图。
具体实施例方式
首先，说明本发明方法中的蜂窝无线通讯系统的无线接入网区分切换接 入和其他的随才几接入的办法
(-)预留部分特征码，即预留特征码，单独分配给要求切换接入的移动终 端，而不允许其他非同步随机接入类型的移动终端来选择。
(二)除了预留特征码以外的所有特征码，即普通特征码，可以由移动终端 自由选择，前提是无线接入网没有给这些移动终端分配预留特征码。
曰随机接入消息中上述特征码①和②的类型隐式说明了接入原因，当某 次随机接入消息中的特征码是个预留特征码，就表明这次的接入原因是切换 接入，因此可区分切换接入和其他的随机接入。
第二步，进一步说明本发明方法中的保证预留特征码使用唯一性、消除 小区内切换接入之间沖突可能的办法
(-)如果小区中有多个随机接入子信道，那么特征码也可以在多个随机接 入子信道上预留。在把预留特征码分配给某个切入的移动终端的同时，需要 同时指定该预留特征码所在的随机接入子信道。这是为了避免被分配相同的 预留特征码的移动终端在相同的随机接入子信道上接入，从而导致冲突。
t)为了消除切换接入之间的冲突可能，还须要由无线接入网对预留特征 码进行管理，使得移动终端在切换接入期间，所采用的随机接入子信道和预
留特征码在所规定的范围内，比如小区或者基站内唯一。具体办法如下
① 目标基站给请求切换接入的移动终端分配预留特征码，并且指定随机 接入子信道，如果该小区或者基站存在多个随机接入子信道，然后给该特征 码做一个锁定标记，表示这个特征码暂时被锁定，在解锁以前无法再次分配 给其他的移动终端，并且^L置一个保护定时器。
② 目标基站只有确认特征码解锁的条件以后，才可以对锁定的特征码解 锁，这些条件包括
1. 目标小区收到移动终端的切换完成消息，表示切换成功
2. 目标小区收到源小区发送的切换失败消息
3. 目标小区在特征码的保护定时器超时以前，没有收到关于该移动终端 切换成功或者失败的消息。
第三步，概括说明本发明方法的区别特征
(-)蜂窝式移动通讯系统在小区中事先预留一部分随机接入特征码单独 分配给切换接入的移动终端使用，而不允许其他非同步随机接入的移动终端 选择。
t)目标基站在给请求切换接入的移动终端分配了某个空闲的预留特征 码以后，会设置一个保护定时器。该预留特征码不再分配给其他的移动终端， 直到目标小区确定使用该预留特征码的移动终端切换成功，或者切换失败， 或者保护定时器超时。
Q特征(r)的特征还在于，在分配了预留特征码的同时，还需要指定特征 码所在的随机接入子信道
最后，以本发明方法在LTE系统中的使用为例详细说明本发明
(-)目前业界正在讨论的LTE系统是典型蜂窝式无线通讯系统，结构如 图3所示，该系统由移动终端2，基站11和核心网3组成，基站ll之间是 否存在逻辑甚至物理的连接，取决于网络对于移动性管理的需求。所有的基 站11都和核心网3相连。这些基站11就构成了无线接入网1。其上下行的 无线资源管理都是基于信道共享的思想，并且由基站11进行统一调度的。
LTE系统的采用频分多址划分信道，如图4所示，4个频带构成了4个
信道。在每个信道上用于随机接入的帧120称为随机接入时隙120，在一个 信道上相互之间间隔固定的随机接入时隙就构成了随机接入子信道120。移 动终端在初始接入，上行同步，上行资源请求或者基站11之间切换的时候 都会在上行随机接入子信道上发送随机接入消息。消息中所负载的信息比特 用自相关性很高的特征码的的序列号来表示。
t)本发明方法一个典型使用，对应过程如图5所示，在某个小区中有两 个随机接入子信道A和B,每个随机接入子信道的随机接入时隙可以解码8 个特征码，其中0 ~ 3号白色特征码是普通特征码；4 ~ 7号斜线或黑色特征 码是预留给切换接入用的，黑色表示被占用，斜线表示可被使用。
从tO到t4,每个时间刻度相隔20ms，两个随机接入子信道上A和B预 留特征码的占用状态如下
① t0时刻随4几接入子信道A的6号特征码和随4几接入子信道B的7 号特征码已经被占用，其他空闲。被占用的特征码设定占用标记，并且都设 置了对应的保护定时器。
② tl时刻又有一个新的移动终端要求切换到该小区，目标小区选择一 个没有被占用的特征码，即随机接入子信道A的7号特征码，分配给该移 动终端，然后设定占用标记，设置保护定时器。
③ t2时刻该小区收到消息，谈j皮分配了随机接入子信道A的6号特 征码的移动终端切换失败，该特征码#:回收，去掉占用标记，删除对应还在 运行的保护定时器。
④ t3时刻该小区收到消息，说被分配了随机接入子信道A的7号特 征码的移动终端切换成功，该特征码-陂回收，去掉占用标记，删除对应还在 运行的保护定时器。同时又有一个新的移动终端要求切换到该小区，被分配 了随机接入子信道B的4号预留特征码。
(Dt4时刻随机接入子信道B的7号特征码的保护定时器超时，该特 征码的占用标记被无条件去掉，回收特征码。
该典型使用包括本发明方法实际使用的各种基本情况，确保了本发明方 法实际使用过程中请求切换接入的移动终端在小区相同随机接入子信道上 能够使用不同预留特征码发起切换接入，避免了切换接入冲突的可能性。
权利要求
1、一种移动终端切换接入网络方法，其特征在于，使用特征码集中的专供切换接入使用的预留特征码，包括以下步骤1.1)小区按对应小区随机接入子信道唯一标识原则给请求切换接入该小区的移动终端(3)分配没有占用标记的所述预留特征码并设占用标记；1.2)所述移动终端通过该随机接入子信道发送含所述预留特征码的随机接入消息进行切换接入；1.3)所述移动终端切换接入成功，去掉所述预留特征码的占用标记。
2、 根据权利要求1所述网络接入方法，其特征在于，所述步骤1.3) 中还包括所述小区收到移动终端切换失败消息，去掉所述预留特征码的占用 标记。
3、 根据权利要求2所述网络接入方法，其特征在于，所述步骤1.3) 是被请求小区收到请求切换接入的移动终端的源小区转送的切换失败消息， 去掉所述预留特征码的占用标记。
4、 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1.3)中包括所功，去掉所述预留特征码的占用标记。
5、 根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述步骤1.3)使用定时 器，其值等于所述限定时间。
6、 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1.3)是被请求 小区收到移动终端发送的切换完成消息，去掉所述预留特征码的占用标记。
7、 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述特征码集中还包括 供除切换接入外其他接入使用的普通特征码。
全文摘要
本发明涉及一种移动终端切换接入网络方法，标记区分特征码集中分配给切换接入的特征码，包括小区按唯一标识原则给请求切换接入该小区的移动终端(3)分配特征码并设标记，该终端通过随机接入消息进行接入；从空闲状态开始请求初始接入的移动终端(2)选择所述特征码集中不含标记的特征码，通过随机接入消息竞争接入网络。这种方法，用标记动态区分切换接入和其他的随机接入，用唯一标识确保任一时刻要求切换接入的终端，都不会在相同随机接入子信道发起相同的切换接入消息，避免了不同终端切换接入消息间冲突和由此而引起的无法确定移动终端身份，相当程度地减少切换时延、保证通讯质量。
文档编号H04W48/18GK101188852SQ20061014515
公开日2008年5月28日 申请日期2006年11月15日 优先权日2006年11月15日
发明者杜忠达 申请人:中兴通讯股份有限公司