[发明专利]移动终端切换接入网络方法

说明书

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。移动终端随机接入的主要目的是通过竞争的方式来获得对于有限的无线信道资源的占用。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f2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，1号频点和1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机接入消息。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冲突。冲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竞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竞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。