CN101026794A - 用于在无线通信系统中提供网络选择管理的装置和相关方法 - Google Patents

Abstract

一种装置和相关方法，用于选择是否核准移动站与通信网络相连以进行通信。对例如覆盖区域边界的射频不确定性进行管理，从而更好地控制选择。对通信系统所广播的信号进行监测，并对信号的信号性能度量进行识别。识别性能度量的平均值，并计算性能度量的变化率。当平均值超过选定阈值且变化率为正时，准许核准以允许移动站与通信网络相连。

Description

用于在无线通信系统中提供网络选择管理的装置和相关方法

技术领域

本发明大体上涉及移动网络附着操作，移动站通过该操作以通信连接的方式附着到通信网络。更具体地，本发明涉及一种装置和相关方法，用于选择是否允许在表现出不确定的射频特性的环境下将移动站附着到通信网络。

由于使用通信网络信号广播的测量和射频特性的不确定性的定量测量而做出选择，所以提供了改进的选择管理。

背景技术

遍及当今社会，用于通信语音和非语音数据的移动通信系统得到了越来越广泛的使用。已经开发和运用后一代移动通信系统。通常，每一种后一代通信系统中的通信服务都得到了改进，并且服务种类增多。例如作为典型示例，提供码分通信技术的第二代蜂窝通信系统被称作CDMA(码分多址)1×通信系统。CDMA 1×通信系统同时提供语音和数据通信服务。一种被称作EVDO(演进数据最优化)的后一代系统也提供数据通信服务，但是所提供的数据通信具有明显更高的数据吞吐率。

有时，在后一代通信系统中提供了后向兼容性。就是说，能够在后一代通信系统中操作的移动站有时也能够在相应的前一代通信系统中操作。例如，能够在提供EVDO的通信系统中操作的移动站有时也被构建为能够在CDMA 1×通信系统中操作。通常，由于后一代网络所具有的通信优势，在可能的情况下优选地通过后一代系统来实现通信。如果通信能够在前一代通信系统中使用而不能在后一代系统中使用，那么由于移动站的后向兼容性，能够使用前一代系统来实现通信。

不同通信系统(例如使用相同技术类型的前一代和后一代通信系统)的通信网络覆盖区域经常会彼此覆盖或部分覆盖。结果，移动站有时会处于两个或多个通信系统的覆盖区域内，可以选择使用哪个可用的通信系统进行通信。而且，由于移动站的移动性，移动站频繁地可重新定位，例如在不同数目的通信系统的网络覆盖区域所包围的位置处。另外，覆盖区域(例如蜂窝覆盖区域)是可变的而不是恒定的，例如取决于射频条件。覆盖区域的这种变化有时被称作蜂窝系统的呼吸效应。

因此，不能够仅根据移动站的位置来选择通过哪个通信系统进行通信。需要分析与可用的通信系统有关的射频特性。然而，特别是当移动站靠近蜂窝系统呼吸效应最明显的边界区域时，选择通过哪个通信系统进行通信变得尤其困难。现有的选择方式通常未充分地考虑到与射频有关的不确定性，即通信系统的通信条件。

因此，需要一种改进的选择方式，用于选择是否允许移动站与通信系统进行通信。

根据与无线通信系统中的通信有关的该背景信息，提出了本发明的显著改进。

发明内容

因此，本发明有利地提供了一种装置和相关方法，用于选择是否允许移动网络附着操作，其中通过所述操作将移动站以通信连接的方式附着到通信网络。

通过本发明实施例的操作，提供了一种方式，通过所述方式来选择是否允许在表现出不确定的射频特性的环境下将移动站附着到通信网络。

在操作中，由于使用通信网络信号广播的测量和射频特性的不确定性的定量测量而做出选择，所以提供了改进的选择管理。

在本发明的一方面，在存在较高的射频特性不确定性的情况下对通信系统的选择进行管理。对射频测量进行累积(accumulate)，并且对射频特性不确定性的程度进行量化。然后，基于量化的不确定性特性来创建决策阈值。

在本发明的另一方面，移动站对潜在的目标小区站点或广播信号的其它网络站所产生的信号广播进行监测。所述信号具有允许确定信号性能度量的值。所述信号形成了能够识别信号性能度量的信号性能度量识别器(identifier)。所述信号性能度量代表与在其上广播信号的通信信道的通信条件有关的射频特性。例如，对所述信号进行操作以获得信号性能度量。例如，所述信号性能度量形成了例如RSSI值的信号强度指示、误码率(BER)值、误码概率(BEP)值、载波-干扰(C/I)值或任意其它期望的性能度量值或者计算结果，所述计算结果提供了通信系统所广播的信号的通信的射频特性的指示。

例如，在选定数目的时间周期中监测所述信号，从而允许将射频特性的测量进行累积。

在本发明的另一方面，还计算了信号性能度量的变化率。例如，通过确定监测信号期间的连续时间周期处的信号性能度量之间的差来进行计算。连续时间周期处的值的差定义了一个变量，即测量值之间的变化。通过以时间周期逼近0的方式执行求极限操作，差分计算形成了测量的一阶导数。可选择地以其它方式来计算测量值的变化率。

在本发明的另一方面，对在多个时间周期上累积的值一起进行平均，以形成多个时间周期上的测量平均值。例如，所述平均值是算术平均值或加权平均值。

在本发明的另一方面，对测量值和变化率进行分析，来选择是否核准移动站与广播受监测信号的通信系统连接。仅当测量值具有选定的特性时，才准许核准。例如，所述值必须表现为不小于选定阈值的平均值。或者每一个时间周期期间的测量值的变化率必须超过选定水平，例如所有的变化率都必须为正值。在一种实施方式中，仅当平均值超过选定阈值且所有的变化率都为正时才准许核准。

通过对测量值进行累积，时间上的变化对选择是否核准移动站以通信连接的方式与通信系统相连的重要性变小。而且，通过要求变化率是正值，对射频特性不确定性的程度做出了进一步的量化。通过要求变化率为正，移动站很可能在持续表现出改进的射频特性的方向上移动。

在一种实施方式中，移动站能够在CDMA 1×和EVDO通信系统中操作。如果移动站最初与CDMA 1×网络相连，那么移动站监测其它系统的广播，例如提供EVDO的CDMA系统的广播。当检测到由CDMA/EVDO通信系统所广播的信号时，在连续的时间周期上监测所述信号。对连续时间周期中的测量值进行平均，并计算值的变化率。如果平均值不小于选定值且变化率都为正，那么准许核准，以使移动站切换到EVDO系统，就是说，准许核准，允许移动站以通信连接的方式与CDMA/EVDO系统相连。提供了一种方式，即使在出现较高的射频特性不确定性的情况下，也能够对通信系统的选择进行管理。由于对不确定性特性进行了量化，因而做出了更为精明的选择。

因此，在这些和其它方面中，提供了用于移动站的一种装置和相关方法。所述移动站可选择地以通信连接的方式与通信网络相连。信号性能度量识别器适于接收由所述通信网络在至少第一时间周期内发送的接收信号的指示。变化率计算器适于接收由所述信号性能度量识别器接收到的指示的表示。变化率计算器配置用于计算所述表示的变化率。连接核准器适于接收由所述变化率计算器做出的计算的指示。所述连接核准器配置用于：响应于变化率超过选定阈值，可选择地核准所述移动站与所述通信网络相连。

附图说明

图1示出了其中本发明的实施例可工作的通信系统的功能性框图。

图2示出了通信系统组的覆盖区域的表示，根据本发明实施例而操作的移动站能够可选择地与该组通信系统进行通信。

图3示出了代表在图1所示通信系统的操作期间产生的信令的消息序列图。

图4示出了列出本发明实施例的操作方法的方法流程图。

具体实施方式

首先参考图1，移动站10可操作地以通信连接的方式与选定的通信系统相连，图1示出了两个通信系统的网络部分，即系统12和14。在典型实施方式中，移动站形成了启用CDMA的设备，该设备能够根据在CDMA1×通信系统和CDMA/EVDO通信系统中提出的操作协议而操作。而且这里，通信系统12代表CDMA 1×通信系统，通信系统14代表CDMA/EVDO通信系统。更普遍地，移动站10代表能够在无线通信系统中进行操作的任何种类的蜂窝通信站和其它通信站，而且通信系统12和14代表移动站10能够与之进行通信的任意相应的通信系统组。虽然下文将会关于启用CDMA的移动站的典型实施方式来描述典型操作，应当理解的是，本发明的教导可以类似地应用于能够根据其它操作协议而操作的、能够与其它类型通信系统的通信网络进行连接的移动站。

移动站包括收发机电路，这里收发机电路由发送部件16和接收部件18表示。发送和接收部件进行操作，从而分别与通信系统(例如系统12和14)进行发送和接收通信信号，其中移动站与通信系统处于通信连接。

如上所述，当移动站能够进行EVDO通信时，通常优选地与启用EVDO的系统进行通信，这比与仅提供符合CDMA 1×协议的通信的通信系统进行通信要好。当EVDO系统不可用或EVDO系统的通信条件较差时，优选地与CDMA 1×系统进行通信。就是说，对于图1所示的情况，当移动站同时位于系统12和14的覆盖区域中时，优选地移动站以通信连接的方式附着到EVDO系统14，这比附着到CDMA 1×系统12要好。但是，如果与通信系统14之间的通信较差(例如当移动站处于或临近于通信系统14的覆盖区域的边界时)，那么最好使用CDMA 1×系统进行通信。如果EVDO系统的通信条件较差，尽管EVDO系统中允许明显更高的数据通信速率，通信错误将会限制EVDO系统的有效性。然而，通信条件不是静态的，特别是在临近覆盖区域边界的地方。所谓的蜂窝系统的呼吸效应使通信系统的射频通信特性发生变化，有时会非常明显。即使在移动站静止时，附近的射频特性也容易发生改变。而且当移动站移动时，通信系统的射频通信特性的改变容易发生更为明显的变化。由于射频特性的不确定性，选择是否允许移动站附着到EVDO系统(或更普遍地，附着到特定的通信系统)有时是困难的。

移动站10包括本发明实施例的装置(大体上以24所示)。该装置管理系统选择中的不确定性，从而改进了选择过程，通过这个选择过程来选择是否允许移动站以通信连接的方式附着到如图1所示EVDO系统14的蜂窝系统。以功能性表示的该装置可以以任意期望的方式实现，包括例如处理电路可执行的运算。而且，虽然在典型实施方式中装置24包括在移动站10处，然而在其它实施方式中，该装置的元件可包括在其它地方，例如通信系统的网络部分，或分布在网络部分与移动站之间。虽然不能改变射频特性的不确定性，然而通过本发明实施例的操作提供了一种方式，通过这种方式来更好地管理不确定性，从而便于更好地选择是否允许移动站附着到通信系统。

所述装置包括信号性能度量识别器28，这里通过线路32将在移动站处接收到的信号的指示提供给信号性能度量识别器28。感兴趣的信号包括例如通信系统所广播的控制信号。，在移动站的操作期间以传统方式(例如调谐至与通信系统的网络有关的码分信道)对所述信号进行监测。信号性能度量识别器对与接收到的信号相关的性能度量进行识别。例如，性能度量形成了接收信号的RSSI(接收信号强度指示)，这是从例如误码概率(BEP)、载波-干扰(C/I)比或其它通信性能标记中推导出的接收信号质量指示。在典型实施方式中，信号性能度量识别器对连续时间间隔期间重复的性能度量值进行识别，并例如在缓冲器或其它存储元件(未单独示出)中，对该值进行累积。

将识别器所识别或形成的值提供给平均值计算器34。平均值计算器在选定数目的时间周期上计算平均值，以形成平均值。在一种实施方式中，平均值是算术平均值。在另一实施方式中，平均值是加权平均值。在这里，通过线路36提供加权信息，来对例如正在平均的某些值进行加权。一旦计算出平均值，则将所计算的平均值提供给连接核准器38。

还将识别器所识别的性能度量值提供给变化率计算器42。变化率计算器计算值的变化率。变化率定义了值的一阶导数。在一种实施方式中，通过形成连续时间周期处测量的值之间的差来计算变化率。一旦计算出结果，则将计算出的变化率提供给连接核准器38。

连接核准器响应于平均值计算器和变化率计算器所提供的值，来选择是否允许移动站附着到通信系统。在各种实施方式中，核准还取决于包括传统标准的其它标准。将核准器所提供的核准提供给收发机电路，并且使发送和接收部件16和18工作以执行连接核准器所提供的核准。

在典型实施方式中，当平均值超出选定的阈值且变化率为正时，连接核准器核准移动站附着到通信系统。

就是说，在典型实施例的操作中，以固定时间间隔累积N个测量。这些测量允许识别在移动站处接收的信号的射频性能度量，在这里，识别相邻系统14的射频性能度量。在对N个测量进行累积时，并且在之后的每一个测量周期内，对测量的窗口进行处理。首先计算测量的算术平均值或加权平均值。然后计算每一个测量的一阶导数。

仅当计算出的平均值大于或等于阈值、且滑动窗内的测量的一阶导数减去第一测量为正时，才允许核准以连接到系统。这确保了与射频特性有关的不确定性等级已经减小到了一定的程度，在该程度下存在移动站应当能够保持以通信连接的方式附着到通信系统的相对较高可能性。

在数学上，如图1所示系统12或14的交替系统

表示为：

$\hat{S}=\{\stackrel{\‾}{m}=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{m}_i\≥T_s^\∀\frac{{\mathrm{dm}}_i}{{\mathrm{dm}}_{i-1}}>0:\mathrm{TRUE}$

可选择地：

$\hat{S}=\{\stackrel{\‾}{m}=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{m}_i\≥T_s^\∀\frac{{\mathrm{dm}}_i}{{\mathrm{dm}}_{i-1}}>0^\∀\frac{{\mathrm{dm}}_i}{{\mathrm{dm}}_{i-1}}\≥T_D:\mathrm{TRUE}$

其中：

布尔

w_i＝分配给位置“i”处的测量的权重

m_i＝位置“i”处的测量值

T_S＝选择交替系统的平均值阈值

T_D＝选择交替系统的导数阈值

图2示出了(大体上在52处示出)图1所示通信系统12和14的网络的典型覆盖区域的表示。所述覆盖区域部分重叠。而且，通过虚线和实线以及它们之间的差异54示出了小区呼吸效应，所述效应在所述覆盖区域的边界处最为明显。

线56表示移动站的典型移动路径。最初，移动站处于CDMA 1×系统12的网络的实线覆盖区域中。当移动站位于此处时，移动站附着到系统12。之后，移动站移入EVDO系统14的网络边界区域处的区域58。作为例如衰落信道条件、用户移动性和瞬间的小区呼吸的结果，此处的射频特性是不确定的。当处于该区域中时，移动站不能完全地与EVDO系统同步，而且当不存在本发明实施例的操作时，移动站将会反复地附着回到系统12，从而导致了不能够对系统12的操作期间所传输的信息进行完全的访问。之后，移动站进入系统14的实线覆盖区域。由于与系统14中通信条件的射频特性的适当性有关的不确定性很小，移动站附着到系统14。

通过本发明实施例的操作，当移动站位于区域58中时，移动站不会试图附着到系统14。性能度量没有表现出允许移动站附着到EVDO系统所需的平均值或正的变化率。当移动站进入EVDO系统的实线覆盖区域中时，性能度量发生变化，并且允许移动站附着到系统14。

图3示出了移动站10的操作序列表示62。这里，如块64所示，移动站最初以通信连接的方式附着到通信系统12。移动站监测由通信系统14所广播的信号。通过在多个时间周期中对系统14所广播的信号进行测量，以识别信号性能度量。识别信号性能度量(这里由块68表示)，对信号性能度量的值进行平均，并计算其变化率，这两步由块72和74表示。如果变化率为正且平均值大于选定的阈值，那么准许核准以便移动站附着到通信系统14，这一步由块76表示。而且如块76所示，移动站附着到系统14。

图4示出了(大体上在82处示出)代表本发明实施例的操作方法的方法流程图。所述方法用于可选择地核准移动站与通信网络的连接。

首先，如块84所示，以选定的时间间隔对多个无线链路测量进行累积。然后，如块86所示，对所述多个无线链路测量进行处理。

之后，如块88所示，如果所述测量达到了选定的标准，则核准与通信网络的连接。

通过更好地管理射频不确定性，对关于是否允许移动站附着到通信网络做出了改进的决策。

上文描述是用于实现本发明的优选示例，本发明的范围不应受到该描述的限制。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (14)

1.一种装置(24)，使移动站(10)以通信连接的方式可选择地与通信网络相连，所述装置(24)包括：

信号性能度量识别器(28)，适于在至少第一时间周期期间接收由通信网络发送的接收信号的指示；

变化率计算器(42)，适于接收由所述信号性能度量识别器(28)接收到的指示的表示，所述变化率计算器(42)配置用于计算所述表示的变化率；

平均值计算器(34)，适于接收代表由所述信号性能度量识别器(28)接收到的指示的值，每一个所述指示都具有分配给所述指示的各自权重，而且所述平均值计算器(34)配置用于计算由所述信号性能度量识别器(28)接收到的指示的加权平均值；以及

连接核准器(38)，适于接收由所述变化率计算器(42)和所述平均值计算器(34)做出的计算的指示，所述连接核准器(38)配置用于：响应于变化率超过选定阈值且加权平均值超过选定水平，可选择地核准移动站(10)与通信网络相连。

2.根据权利要求1所述的装置(24)，其中所述信号性能度量识别器(28)接收到的指示包括：在多个时间周期期间由通信网络发送的接收信号的指示。

3.根据权利要求2所述的装置(24)，其中所述指示包括：多个时间周期中每一个时间周期的接收信号的指示。

4.根据权利要求3所述的装置(24)，其中多个时间周期包括连续的时间周期，并且由所述平均值计算器(34)计算的平均值是基于在多个时间周期中选定数目的时间周期期间由所述信号性能度量识别器(28)接收到的指示。

5.根据权利要求3所述的装置(24)，其中由所述平均值计算器(34)计算的平均值包括算术平均值。

6.根据权利要求2所述的装置(24)，其中在多个时间周期中的选定数目的时间周期期间，所述变化率计算器(42)计算由所述信号性能度量识别器(28)接收到的每一个指示的变化率。

7.根据权利要求6所述的装置(24)，其中通过确定所述信号性能度量识别器(28)在多个时间周期中选定数目的时间周期的连续时间周期中接收到的指示的值的差，计算由所述变化率计算器(42)计算的变化率。

8.根据权利要求6所述的装置(24)，其中所述选定阈值包括正值，并且所述选定水平至少包括最小水平，其中所述连接核准器(38)核准与通信网络的连接需要平均值超过所述选定水平。

9.根据权利要求1所述的装置(24)，其中所述选定阈值包括正值，其中所述连接核准器(38)核准移动站(10)与通信网络的连接需要变化率超过所述选定阈值。

10.根据权利要求1所述的装置(24)，其中所述信号性能度量识别器(28)适于接收的接收信号的指示包括信号质量标记。

11.一种方法(82)，用于可选择地核准移动站(10)与通信网络相连，所述方法包括操作：

以选定的时间间隔对多个无线链路测量进行累积(84)；

对在所述累积操作期间所累积的多个无线链路测量进行处理(86)，其中所述处理操作包括形成多个无线链路测量的平均值；以及

如果在所述处理操作期间所处理的测量达到了选定标准，那么核准对与通信网络的连接(88)。

12.根据权利要求11所述的方法(82)，其中在所述累积期间所累积的无线链路测量包括由通信网络发送的信号的信号质量测量。

13.根据权利要求11所述的方法(82)，其中所述处理操作包括确定无线链路测量的变化率。

14.根据权利要求13所述的方法(82)，其中所述选定标准包括正的变化率。

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