CN1757254A - 在移动通信系统中选择小区的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
在蜂窝通信系统中接入时选择小区的方法。在接入时采用第一滞后水平来确定服务小区第一等级水平，以及在空闲模式下采用第二滞后水平来确定所述服务小区的第二等级水平。
Description
本发明的技术领域
本发明涉及通信系统中的传输以及发射功率和信道资源的管理。更具体地说，它涉及蜂窝移动无线电系统，尤其是通用移动电信系统UMTS或WCDMA系统中的小区选择。
背景和相关技术说明
在许多无线电通信系统如UMTS中，在有呼入时会寻呼移动台和用户设备。寻呼通常由无线接入网的控制单元如无线网络控制器RNC发起。收到寻呼消息时，在空闲模式下的用户设备进入连接模式，以便能够响应该寻呼。在空闲模式下时，用户设备通常在公共信道上进行通信。同样，在连接模式下时，当处于诸如URA_PCT、CELL_PCH或CELL_FACH之类的状态时，也在公共信道上进行通信。
在本专利申请的范围内，无线网络控制器RNC要理解成包括RRM(无线资源管理)实体的单元。RNC连接到固定网络。节点B是负责一个或多个小区内与用户设备进行的无线电收发的逻辑节点。基站BS是代表节点B的物理实体。
参考图1，基站《BS1》和《BS2》是物理实体，分别代表节点B《节点B1》和《节点B2》。《节点B1》和《节点B2》端接于空中接口，它在UMTS内称为Uu接口，位于UE和朝向无线网络控制器《RNC》的相应节点Node B之间。《RNC》连接到固定网络《网络》。
在图1中，基站连接到同一个无线网络控制器。但是，本说明书还涵盖基站连接到不同RNC的示范情形。在UMTS中，RLC协议终止于在服务RNC、SRNC中，它负责将UMTS的无线电接入网与核心网络《网络》互联。
第三代伙伴关系项目(3GPP)：技术规范组无线接入网、无线电链路控制(RLC)协议规范，3GPP TS 25.304 v3.9.0，法国，2001年12月描述了空闲模式下的UE操作程序和连接模式下的小区重选操作程序。5.2节描述了空闲模式下的小区选择和重选。5.2.6.1.4和5.2.6.1.5小节规定了小区重选准则和小区重选参数。
第三代伙伴关系项目(3GPP)：技术规范组无线接入网，无线电链路控制(RLC)协议规范，3GPP TS 25.331 v3.9.0，法国，2001年12月规定了无线资源控制RRC协议。8.1.2节描述了寻呼，而8.3.1节描述了小区和UTRAN注册区URA更新操作程序。8.5.6节描述了无线电链路失效准则和针对无线电链路失效的措施。10.2.20节描述了用于寻呼的使用PCCH(寻呼控制信道)的寻呼类型1消息以及使用DCCH(专用控制信道)的寻呼类型2消息。10.3.3.47节简要描述了分配给具有RRC连接的UE并在UTRAN内标识该UE的U-RNTI(UTRAN无线电网络临时标识)。
上述文献均未公开一种用于在从空闲模式进入连接模式时进行小区选择，同时消除或降低呼叫建立时发射功率过度，时间过长的风险的方法和系统。
发明概述
当在公共信道上进行通信时，现有规范不支持快速功率控制或宏分集。已知快速功率控制和宏分集是管理发射功率和信道资源的有效方法。因此，当在公共信道上进行通信时，存在当非最优的小区选择或频繁的小区选择(重选)可引起发射功率过度时，使用不超过必需水平的发射功率的问题。频繁的小区选择(重选)会引入额外的信令和相关功耗。额外的信令使系统负载加重，而额外的功耗则会使电池耗尽。现有技术规范提出涉及信道质量和时限的滞后或偏移，在此之前将不允许小区选择(重选)，以便限制小区选择(重选)的频度。
但是，如果小区选择(重选)在呼叫建立时进行，例如在收到寻呼消息时进行，现有的滞后、偏移或时限会增加呼叫建立的时间。电信规则中限制了最大呼叫建立时间，该时间一般应该很小。
因此，需要在呼叫建立时(例如收到寻呼消息时)，在没有与滞后、偏移和时限相关的延迟的情况下实现小区选择(重选)。已经观察到，以就发射功率/接收信号质量而言次优或第三最优的小区替代最优小区并不会使空闲模式下的性能劣化与在连接模式下一般多。
因此，本发明的目的在于提供一种模式相关的资源管理方法和系统。
此外，本发明的目的还在于减少空闲模式下的信令和功耗，而又不会增加响应时间或系统接入时间。
本发明的目的还在于当从空闲模式切换到连接模式时减少小区选择(重选)的延迟。
另一个目的是降低呼叫建立期间的发射功率电平。
又一个目的是在系统接入时重新评估小区选择。
又一个目的是允许UE在接入前在其尚未在其中注册的小区内发送接入消息。
这些目的通过本发明来实现，本发明尤其适用于通用移动电信系统UMTS，适用于在用户设备向无线接入网发送接入消息之前重新评估小区选择。
下面参照附图说明本发明的作为示例的优选实施例。
附图简介
图1说明蜂窝无线通信系统的UE与涉及RNC和该UE之间的连接的基站之间的通信。
图2示意性地说明了小区等级评定。
图3通过与现有技术比较来更详细地说明根据本发明的小区等级判定。
图4显示根据本发明的用户设备。
优选实施例说明
参考图1，寻呼消息和其他消息通过《UE/客户设备》和《BS2/节点B2》之间的无线电接口传送。寻呼消息在下行方向上传送。在上行方向上，《BS2/节点B2》代表无线电接口的接收端；在下行方向上，接收端由《UE/客户设备》代表，而《BS2/节点B2》在发送端。寻呼通常由无线接入网的控制单元如无线网络控制器《RNC》发起。
图2示意性地说明了小区等级评定。用户设备《UE》正从左向右移动，目前由服务小区《SC》提供服务。随着用户设备向相邻小区《NC》移动，服务小区中测量的质量《Qmeas，s》不断恶化，而相邻小区中测量的信号质量《Qmeas，n》则在改善。在边界距离《P1》处，服务小区的测量质量等于相邻小区信号的测量质量。就感受到的质量而言，此第一边界《P1》是小区重选的最优边界。但是，如果用户设备来回地绕着该边界《P1》移动，就会有大量小区重选及大量相关信令和传输。这会加重系统负载，并减少可用于有效负载和其他信令需求的可用容量。
相关发射也需要功耗。现有技术中已知要通过等级水平《Rs》、《Rn》，通过如图2所示引入滞后和偏移来降低多次反复切换小区的风险。服务小区的等级水平《Rs》通过将服务小区的固定滞后水平加到测量质量《Qmeas，s》上来获得。相应地，相邻小区的等级水平《Rn》通过将测量的质量《Qmeas，n》减少某个时间无关偏移量和与自上次小区选择(重选)起流逝的时间相关的偏移量或罚分(penalty)来获得。对这些等级水平进行比较，小区选择(重选)将发生在其中服务小区的等级水平《Rs》等于相邻小区的等级水平《Rn》的边界《P2》。由附图显而易见的是，引入滞后和偏移有一定代价。由于在边界《P1》和《P2》之间的区域中进行的小区选择(重选)被延迟，测得的服务小区《SC》的服务质量《Qmeas，s》差于连接到相邻小区《NC》的测量质量《Qmeas，n》。所取得的益处是，由于服务小区与相邻小区的角色会在小区选择(重选)时发生变更，因此，在小区重选之后由用户设备《UE》在相反方向上的微小运动导致重选原服务小区的可能性较低。小区选择(重选)的边界距离用户设备《UE》将比边界《P1》远得多。
小区选择(重选)被延迟导致质量降低的代价通过服务小区节点B相应增加发射功率并利用用户设备发射功率控制来加以弥补。在空闲模式下，增加发射功率是可负担的。但是，在连接模式或激活模式下，相对增加发射次数以及增加发射功率的成本则很高，例如可能耗尽由电池供电的设备的电池电量。
根据本发明，在空闲模式而非连接模式或激活模式下采用参照图2所述的基于小区(重选)的等级评定，包括滞后或偏移。在替代实施例中，在连接模式或激活模式下使用它们的程度比在空闲模式下小得多。这是通过对不同的模式采用不同的滞后水平和偏移水平来实现的。
如果在空闲模式和连接/激活模式下采用相同的滞后水平和偏移水平，则需要为某种折衷而考虑空闲模式和连接模式下的操作，以便确定它们的设置值。在空闲模式下采用在连接模式或激活模式下不采用的某个特定滞后水平或偏移水平，则无需这种折衷。因此，可以优化滞后水平和偏移水平，以便分别使空闲模式和连接/激活模式下的信令负载和发射次数以及相关功耗最小。
为了使发射功率和响应时间保持较小值，第一实施例建议在呼叫建立时(例如响应寻呼消息时)不采用滞后和偏移。由于没有偏移，因此对小区选择(重选)没有时间罚分。
根据第二实施例，也可以在连接模式或激活模式下采用滞后或偏移，但使用程度要比在空闲模式下小得多。
下面结合图3进一步解释第一和第二实施例的原理，附图3通过与现有技术比较，更详细地说明根据本发明的小区等级评定。
将大于第一滞后水平的第二滞后水平加到服务小区的测量质量水平《Qmeas，s》上，以得到大于第一等级水平《Rs，1》的第二等级水平《Rs，2》。第二滞后水平和等级水平在空闲模式下使用。对于相邻小区，将偏移水平从相邻小区的测量质量水平《Qmeas，n》中减去。
在连接模式下，将可能等于零的第一滞后水平加到服务小区的测量质量水平《Qmeas，s》上，以得到第一等级水平《Rs，1》。
图4显示包括处理装置《μ》的用户设备，该处理装置用于如上所述根据本发明，由经过滞后水平和偏移水平调整的测量质量水平确定相应的等级水平。它还包括测量装置《M》，用于至少在空闲模式下测量一个或多个接收信号的质量水平。
根据3GPP规范，小区和URA更新从UE发送到UTRAN，以便由UTRAN确认，即在UE确定质量水平和等级水平。但是，本发明并不限于测量一个特定链路方向的质量水平。它还涵盖任一方向或两个方向上传送的信号的等级水平和测量等级。最好，分别在UE和节点B中执行针对下行和上行链路的测量。
适用时，最好所有系统单元如UMTS中的UE都根据本发明来工作。但是，本发明也可用于这样的系统，其中还包含不根据本发明工作的一些设备，如不根据本发明工作的UE。
本领域技术人员容易理解，BS或UE的接收器和发射器属性一般是固有的。本专利申请范围内使用概念如BS、UE或RNC并不旨在仅将本发明局限于与这些缩略语相关的设备。本发明涉及所有与本发明有关，以相应方式工作或本领域技术人员显而易见适用于本发明的设备。作为明显的、非排他性的示例，本发明涉及无用户识别模块SIM的移动台，以及包含一个或多个SIM的用户设备。此外，所指协议和层次与UMTS和因特网术语密切相关。但是，这并不排除本发明适用于具有类似功能的其他协议和层次的其他系统。作为一个非排他性示例，本发明适用于发送寻呼消息，以避免状态不一致锁定。
本发明并不旨在仅局限于以上详述的实施例。在不背离本发明范围的前提下可以进行各种变更和修改。本发明涵盖所有属于所附权利要求书限定范围内的修改。
Claims (28)
1.在蜂窝通信系统中接入时选择小区的方法，其特征在于：在接入时采用确定服务小区第一等级水平的第一滞后水平，以及在空闲模式下采用确定所述服务小区的第二等级水平的第二滞后水平。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在用户设备系统接入时将服务小区的所述第一滞后水平和所述第一等级水平用于小区选择或重选，而当用户设备处于空闲模式时将服务小区的所述第二滞后水平和第二等级水平用于小区选择或重选。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述第一滞后水平等于零。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的方法，其特征在于：在接入时采用第一偏移水平来确定作为候选小区的一个或多个小区中每个小区的第二等级水平，以及在空闲模式下采用第二偏移水平来确定作为候选小区的所述一个或多个小区的第二等级水平。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：在用户设备系统接入时将作为候选小区的一个或多个小区的所述第一偏移水平和所述第一等级水平用于小区选择或重选，而当用户设备处于空闲模式时将作为候选小区的所述一个或多个小区的所述第二偏移水平和第二等级水平用于小区选择或重选。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述第一偏移水平等于零。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于：所述第一滞后水平或偏移水平包括第一时间相关分量，而所述第二对应水平包括限制性不大的第二时间相关分量。
8.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于：所述第一滞后水平或偏移水平包括第一时间相关分量，而所述第二水平不包括时间相关分量。
9.如权利要求1-8中任何一项所述的方法，它包括测量空闲模式下一个或多个接收信号的质量水平，所述方法的特征在于：接入时所述服务小区和作为候选小区的一个或多个小区中的至少一个小区的相应质量水平与空闲模式下最近测量的那些相同。
10.如权利要求1-9中任何一项所述的方法，其特征在于：接入包括在用户设备在该用户设备尚未在其中注册的小区中进行系统接入时对接入消息进行路由。
11.如权利要求1-9中任何一项所述的方法，其特征在于：接入包括接入其中所述系统能够解决来自不同用户设备的接入尝试的区域，如位置区域、路由区域或MSC区域。
12.如权利要求1-11中任何一项所述的方法，其特征在于：所述蜂窝无线电通信系统是通用移动电信系统或WCDMA系统。
13.在蜂窝通信系统中接入时提供小区选择的单元，其特征在于：处理装置，用于根据第一滞后水平确定服务小区的第一等级水平以及根据第二滞后水平确定服务小区的第二等级水平。
14.如权利要求13所述的单元，其特征在于：服务小区的所述第一滞后水平和第一等级水平是用于系统接入的水平，所述服务小区的第二滞后水平和等级水平是用于空闲模式的水平。
15.如权利要求13或14所述的单元，其特征在于：所述第一滞后水平等于零。
16.如权利要求13-15中任何一项所述的单元，其特征在于：处理装置，用于根据第一偏移水平确定作为候选小区的一个或多个小区中每个小区的第一等级水平，以及用于根据第二偏移水平确定作为候选小区的所述一个或多个小区中每个小区的第二等级水平。
17.如权利要求16所述的单元，其特征在于：作为候选小区的一个或多个小区的所述第一偏移水平和所述第一等级水平是用于系统接入的水平，而作为候选小区的所述一个或多个小区的所述第二偏移水平和第二等级水平是用于空闲模式的水平。
18.如权利要求16或17所述的单元，其特征在于：所述第一偏移水平等于零。
19.如权利要求13-18所述的单元，其特征在于：所述第一滞后水平或偏移水平包括第一时间相关分量，而所述第二对应水平包括限制性不大的第二时间相关分量。
20.如权利要求13-18所述的单元，其特征在于：所述第一滞后水平或偏移水平包括第一时间相关分量，而所述第二水平不包括时间相关分量。
21.如权利要求13-20中任何一项所述的单元，它包括测用于量空闲模式下一个或多个接收信号的质量水平的测量装置，所述单元的特征在于：接入时所述服务小区和作为候选小区的一个或多个小区中的至少一个小区的相应质量水平与空闲模式下最近测量的那些相同。
22.如权利要求13-21中任何一项所述的单元，其特征在于：所述蜂窝无线电通信系统是通用移动电信系统或WCDMA系统。
23.如权利要求13-21中任何一项所述的单元，其特征在于：所述单元是用户设备。
24.如权利要求23所述的单元，其特征在于：接入包括在用户设备在该用户设备尚未在其中注册的小区中进行系统接入时对接入消息进行路由。
25.如权利要求23所述的单元，其特征在于：接入包括接入其中所述系统能够解决来自不同用户设备的接入尝试的区域，如位置区域、路由区域或MSC区域。
26.如权利要求13-21中任何一项所述的单元，其特征在于：所述单元是基站、节点B和无线电网络控制器之一。
27.一种无线电通信系统，其特征在于用于执行如权利要求1-12中任何一项所述方法的装置。
28.一种无线电通信系统，其特征在于如权利要求13-26中任何一项所述的一个或多个单元。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110119 Termination date: 20170302 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |