CN101036364B - 适于选择接入网络的方法、系统和移动通信站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从一个或多个能够向移动通信站提供服务的接入网络中选择接入网络的方法，其中：确定从终端到每个接入网络的无线电质量(S1)；对于每个接入网络确定至少一个节点的利用率因数(S2)；对于每个接入网络基于该接入网络的所述确定的利用率因数和所述确定的无线电质量来确定用户感知数据质量(S3)；以及基于所确定的用户感知质量来选择所述各接入网络当中的至少一个(S4)。借此，改进了用户感知数据质量。

Description

适于选择接入网络的方法、系统和移动通信站
技术领域
本发明总体涉及多重无线接入系统，特别涉及一种用于在这样的系统中的接入选择的方法和设置。
背景技术
目前，存在多种基于不同的无线接入技术(RAT)和标准的无线和有线联接的网络。每种RAT在容量、成本、可获得的数据速率以及对终端用户移动性的支持方面都有自己的长处和弱点。结果，没有一种RAT可以完全支持所有的服务和用户需求。因此，用户及其终端必须能够根据当前的需求或者所请求的服务来利用多种接入。在不久的将来将存在几种多重接入情况，例如既包括通用移动电信系统(UMTS)也包括无线局域网(WLAN)。
在现有技术中，在[1]中已经看到基于无线电质量、服务类型和负载来选择无线接入。在蜂窝网中，基于无线电质量(越区切换)和负载(负载共享)的接入点(蜂窝)选择是已经确立的方法。
在不久的将来，可能存在几种无线电资源管理(RRM)分布的情况[2]，例如“在没有网络协助的情况下控制终端”。至少对于WLAN来说，多运营商预订也将变为可能。未经协调的WLAN接入已经存在。
在以上所有例子中，需要对无线接入技术、无线网络和/或接入点进行选择。
发明内容
本发明的一般目的是提供一种在多重接入系统中实现改进的接入选择机制。
另一个目的是实现一种基于每种接入的无线电质量和负载或利用率的接入选择机制。
另一个目的是提供一种基于根据负载和无线电质量估计的估计用户感知质量的接入选择机制。
本发明的其他目的是：
·允许在多重接入选择中选择给出最高比特率的接入
·允许在多运营商选择中选择给出最高比特率的网络
·允许在未经协调的WLAN接入点网络中选择给出最高比特率的接入点
·允许在测量工具(TEMS)中测量数据质量而无需接入网络，从而实现改进的越区切换。
这些以及其他目的是根据所附权利要求书达到的。
基本上，无线接入使用、负载或利用率是由终端来测量的，并且典型地与其他无线电量度一起被作为估计用户感知质量量度(例如接入点或节点的分组数据比特率)的基础。
简单地说，本发明允许在接入之前进行用户感知数据质量估计，该估计考虑了负载或利用率，从而在多重接入、多运营商的环境中实现基于终端的最佳用户质量接入选择。
本发明的优点包括：
·允许在接入之前估计数据质量
·考虑了蜂窝/AP负载
·无需系统协调而实现最佳的用户质量多重接入选择
·无需运营商协调而实现最佳的用户质量多运营商选择
·实现基于终端的负载共享接入选择
·对基础设施没有影响
·改进了越区切换。
附图说明
可以参考以下的描述和相应的附图来更好地理解本发明及其另外的目标和优点，其中：
图1示出了其中可以使用本发明的一般多重接入系统；
图2是根据本发明的一个实施例的示意性流程图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的效果；
图4示出了根据本发明的另一个实施例的效果；
图5示出了根据本发明的一个实施例；
图6示出了根据本发明的一个实施例的例子；
图7示出了根据本发明的一个实施例的另一个例子；
图8示出了根据本发明的设置的一个实施例。
具体实施方式
在图1中示出了一种多重无线接入情况的示意图。相应地，这种情况包括移动通信终端，该终端能够与多个接入或接入网络当中的至少一个进行通信。在某一时刻，该终端需要能够选择所述多个接入当中的至少一个。
接入网络的负载或利用率对分组数据速率有很大的影响[3]。现有的负载共享机制(蜂窝选择和无线接入选择[1])都是基于网络的。在协调较少的情况中，这样的解决方案是不可能的，或者至少是非常复杂的。此外，对于运营商而言，向终端或用户支持负载信息也没什么好处。
与网络或系统的总体容量相比，用户更感兴趣的是质量，即用户感知质量Qu，而在某些情况下运营商的兴趣则正相反。
在整个说明书中，术语“负载”可以与术语“利用率”或“利用率因数”互换，其代表在接入网络中的至少一个接入点/基站的利用率。它并不代表整个接入网络的总负载。
根据一个一般实施例，本发明基本上包括在接入之前估计用户感知数据质量Qu，所述估计考虑了负载或利用率，从而在多重接入多运营商的环境中实现基于终端的最佳用户质量接入选择。
根据另一个一般实施例，本发明包括确定多个可用接入的无线电质量、确定每个接入的负载或利用率因数、基于所确定的质量和负载来估计用户感知质量以及最后选择至少一种给出最佳用户感知质量的接入，从而提供一种改进的接入选择。
下面将参考图2描述根据本发明的方法的一个实施例，图2示出了改进的接入选择方法的一个实施例的示意性流程图。
首先在步骤S1中确定一个或多个可用接入的无线电质量q。这些接入在例如WLAN的公共网络、或者使用相同或不同RAT的不同接入网络、或者属于相同或不同运营商的不同接入网络或者它们的任意组合当中可以包括接入点或基站等等。
根据一个特定实施例，确定步骤S1包括进一步的中间步骤，该中间步骤按照下式根据所确定的无线电质量q来估计每个接入的无线电链路比特率μ：
              μ＝g(q)                  等式1
其中μ是无线电链路比特率，g是接入特定的函数。相应地，μ可以被确定为导频信号强度、信标信号强度、C/I或Eb/N0、或者诸如误比特率/误块率/误分组率之类的其他质量参数的函数。
所述终端可以在接入之前将μ估计为预期的编码和调制速率。μ值对于每个终端可以是特定的，或者可选地对于每个终端是恒定的或相同的，并且取决于来自各种接入的信号强度。
在接下来的步骤S2中，确定在至少一个可用接入网络中的至少一个节点的利用率因数ρ或负载。该节点可以包括接入点、基站或类似设备当中的任意一个。
根据[5]，对于例如GSM/GPRS/EDGE的时分多址(TDMA)系统，接入点/基站或接入网络的负载或利用率因数ρ可以作为激活分数而被测量。
此外，根据本发明，服务器利用率因数ρ或者负载可以作为在载频上的激活分数而由终端测量(主要对于WLAN，但是也可以针对下行链路宽带码分多址(WCDMA)和CDMA2000)。此外还可以通过信号从接入点明确地发送该利用率因数。
参见[4]，对于WCDMA和CDMA2000可以根据下式将所述利用率因数测量为负载因数：
等式2
公共功率PCCH可以从所接收到的导频功率中估计出来，而总功率Ptot则可以从所接收到的宽带信号强度中估计出来：
等式3
其中FCCH是用来补偿诸如广播信道的其他公共信道的因数。这在多蜂窝情况下会导致对负载的估计过高，因为SStot将包括从该区域内的几个蜂窝发送来的信号。这种误差只在越区切换(HO)区域中才比较明显，并且会对用户感知数据质量确定的质量造成影响，但是其仍然可被用于接入选择。
此外，在步骤S3中，基于用μ表示的无线电质量以及在至少一个可用接入网络中的至少一个节点的利用率ρ或负载来确定每个接入或接入网络的用户感知数据质量Qu。
根据一个实施例，可以用对电路交换等价比特率(CSE比特率)的估计来表示用户感知数据质量Qu。CSE被定义为“当有比特要传送时，将所传送的信息比特的数量除以时间”。
根据另一个实施例，可以用激活会话吞吐量来表示用户感知数据质量Qu，正如在UMTS30.03[6]中定义的那样。
在用户感知数据质量和载频负载之间存在明显的相关性。根据本发明的一个实施例，用户感知数据质量Qu可以根据下式来估计：
            Qu＝μ·(1-ρ)              等式4
其中μ是无线电链路比特率[kbps]，ρ是利用率因数(0＜ρ＜1)。在图3中，用户感知数据质量由CSE比特率表示；绝对利用率或ρ*系统容量是x轴，E[CSE]是y轴，μ是所示的虚线与y轴的交点。
还可以用相同的表达式来估计数据吞吐量，虽然没有CSE那么准确，但是足以给出对该参数的粗略估计。
根据一个更为一般化的实施例，用户感知数据质量Qu可以根据下式来确定：
              Qu＝μ·f(ρ)              等式5
其中μ是无线电链路比特率，f是已知的接入特定的函数。图4示出了可以用该表达式来估计的接入的一个例子，其中用户感知数据质量Qu用电路交换等价比特率(CSE)来表示。
可选地，CSE比特率可以基于最大载体速率(bearer rate)与上述表达式的其中之一的比较来确定，其中取这两个值的较小者作为最佳估计。
最后，在步骤S4中，由终端来选择具有最佳用户感知数据质量Qu的接入。该选择具有以下优点：
·无需系统协调而实现最佳的用户质量多重接入选择
·无需运营商协调而实现最佳的用户质量多重接入选择
·基于终端的负载共享接入选择
·改进的越区切换。
除了上述关系，还可以考虑覆盖范围。在知道了无线电链路的功率限制以及到服务器的路径损耗的情况下，可以计算最大比特率(例如在WCDMA中是否覆盖384kbps的载体)。
还可以使用某一其他参数来表示接入的用户感知质量，这样的一个参数是激活会话吞吐量。可以按照与上面相同的方式来估计该参数，但是精确度可能较低。然而也有可能使用粗略的估计，其至少提高所述终端接收更好质量的几率。
下面将参考图5描述本发明的一个实施例的例子。
考虑根据本发明的终端10，其例如是一个移动单元，它遇到必须在WLAN网络20和WCDMA HS网络20中选择一个的情况。首先，终端10分别测量WLAN和WCDMA的无线电信号强度或无线电信号质量。结果，可以估计这两个系统20的μ。
根据该例子，所述无线电信号质量测量对于WLAN得到q1＝1dB，对于WCDMA得到q2＝3dB。使用图6和图7提供的g函数，对于WLAN得到μ1＝5Mbps，对于WCDMA得到μ2＝3Mbps。
应当理解，图6和图7只是做为例子，而不应当被看作是确定μ的唯一方式。
接下来，终端10测量利用率因数ρ1和ρ2，其分别代表WLAN网络20的使用率以及根据等式2代表WCDMA HS网络20的使用率。假设ρ1＝0.7，ρ2＝0.3。
下一步，该终端根据等式4(或等式5)来估计两个系统20的CSE，例如E[CSE]＝μ(1-ρ)。相应地，E[CSE]WLAN＝5*(1-0.7)＝1.5Mbps，E[CSE]WCDMAHS＝3*(1-0.3)＝2.1Mbps。
基于两个系统20的所估计的CSE，终端10选择连接到或者利用接入WCDMA HS。
图8示出了根据本发明的移动通信终端10的一个实施例。终端10包括输入/输出单元11，用于确定多个接入的无线电质量的单元12，用于确定所述多个接入当中的每一个的至少一个接入点的负载或利用率因数的单元13，用于根据所确定的无线电质量和利用率来确定用户感知数据质量的单元14，以及用于根据所确定的用户感知数据质量来选择至少一个接入的选择单元15。
无线电质量确定单元12可以被进一步配置成将无线电链路比特率估计为无线电质量的函数。从而基于所述无线电链路比特率和利用率来确定用户感知数据质量。
可选地，所述负载或利用率确定单元13可以适于从所述多重接入系统的接入点或其他组件接收用信号发送的负载，或者该负载单元13可以适于自行执行测量并确定负载。
所估计的CSE比特率最终可以被用于多种目的，而不只是用于接入选择，其中还包括一些与多重接入不相关的目的：
·在多重接入选择中，选择给出最高比特率的接入。
·在多运营商选择中，选择给出最高比特率的网络。
·在未经协调的WLAN AP网络中，选择给出最高比特率的AP。
·在测量工具(TEMS)中，在无需接入网络的情况下估计数据质量。
·用于越区切换选择的情况。
应当理解，本发明同样适用于对应于以下情况的接入选择：i)多个接入属于相同的或不同的运营商；ii)多个接入属于相同的或不同的无线接入技术；以及iii)多个接入属于相同的或不同的接入网络。
本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。
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标准文献，UMTS30.03，版本3.2.0章节B.1.6.5.1，1998。

Claims (29)

1.一种从多个能够向移动通信站提供服务的不同接入网络中选择接入网络的方法，其特征在于：
确定从终端到每个接入网络的无线电质量（S1）；
对于每个接入网络确定至少一个节点的利用率因数（S2）；
对于每个接入网络，根据每个接入网络的所确定的利用率因数和每个接入网络的所确定的无线电质量来确定用户感知数据质量（S3），其中比较最大载体速率和所确定的用户感知数据质量以便确定用户感知数据质量的最佳估计；以及
基于每个接入网络的用户感知数据质量的最佳估计来选择接入网络当中的至少一个（S4）;
基于每个接入网络的所确定的无线电质量q来估计每个接入的无线电链路比特率μ；以及
基于每个接入网络的所确定的利用率因数和每个接入的所估计的无线电链路比特率来确定用户感知数据质量;
其中根据下式来估计所述无线电链路比特率μ：
μ = g (q)
其中g是接入特定函数；
其中根据下式来确定所述用户感知数据质量Q u （S3）：
Q u = μ * f (ρ)
其中μ代表所述无线电链路比特率，ρ代表所述接入的利用率因数。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，利用导频信号强度、信标信号强度、Ec/N0、SIR、C/I、误比特率、误块率以及误分组率当中的至少任意一个来表示所述无线电质量q。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据下式来确定所述用户感知数据质量（S3）：
Q u =μ*(1-ρ)
其中μ代表所述无线电链路比特率，ρ代表所述接入的利用率因数。
4.根据权利要求1-3中的任意一项的方法，其中μ是常数。
5.根据权利要求3的方法，其中ρ是常数。
6.根据权利要求1的方法，其中，函数f(ρ)对于每个类型的接入网络是特定的。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，利用所述接入网络的数据比特率来代表所述用户感知数据质量。
8.根据权利要求1-3中的任意一项的方法，其特征在于，利用所述接入网络的激活会话数据吞吐量来代表所述用户感知数据质量。
9.根据权利要求7的方法，其中，所述数据比特率包括所估计的会话电路交换等价（CSE）比特率。
10.根据权利要求3的方法，其中，根据下面的表达式来估计ρ：
其中PCCH是公共功率，PTOT是总功率。
11.根据权利要求10的方法，其中PCCH是从所接收到的导频功率以及用来补偿其他公共信道的因数FCCH中估计出的，PTOT是从所接收到的宽带信号强度中估计出的。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，通过从所接收的宽带信号强度中测量至少所接收的导频功率SSpilot和总功率SSout来确定所述利用率因数（S2），从而估计由ρ表示的所述利用率因数。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，在将所述终端连接到接入之前选择所述至少一个接入（S4）。
14.根据权利要求1的方法，其中，所述接入采用相同类型的无线接入技术。
15.根据权利要求1的方法，其中，所述接入采用不同类型的无线接入技术。
16.根据权利要求1的方法，其中，所述接入属于相同的网络。
17.根据权利要求1的方法，其中，所述接入属于不同的网络。
18.根据权利要求1的方法，其中，所述接入属于相同的运营商。
19.根据权利要求1的方法，其中，所述接入属于不同的运营商。
20.根据权利要求1的方法，其中，所述一个或多个接入包括WCDMA、CDMA2000、GSM、WLAN或GPRS当中的至少一个。
21.根据权利要求1的方法，其中，所述节点包括接入点和基站当中的至少一个。
22.一种允许从多个能够向移动通信站提供服务的不同接入网络中选择接入网络的系统，其特征在于：
用于确定从终端（10）到每个接入网络（20）的无线电质量的装置（12）；
用于对每个接入网络（20）确定至少一个节点的利用率因数的装置（13）；
用于对每个接入网络（20）根据每个接入网络的所确定的利用率因数和每个接入网络的所确定的无线电质量来确定用户感知数据质量的装置（14），其中比较最大载体速率和所确定的用户感知数据质量以便确定用户感知数据质量的最佳估计；以及
用于根据每个接入网络的用户感知数据质量的最佳估计来选择接入网络当中的至少一个的装置（15）;
其中所述用于确定从终端（10）到每个接入网络（20）的无线电质量的装置（12）包括用于基于每个接入网络的所确定的无线电质量q来估计每个接入的无线电链路比特率μ的装置（12’）；
其中所述用于对每个接入网络（20）根据每个接入网络的所确定的利用率因数和每个接入网络的所确定的无线电质量来确定用户感知数据质量的装置（14）被配置成基于每个接入网络的所确定的利用率因数和每个接入的所估计的无线电链路比特率来确定所述用户感知数据质量；
其中用于基于每个接入网络的所确定的无线电质量q来估计每个接入的无线电链路比特率μ的装置（12’）被配置成根据下式来估计所述无线电链路比特率：
μ=g(q)
其中g是接入特定的函数；
其中所述用于对每个接入网络（20）根据每个接入网络的所确定的利用率因数ρ和每个接入网络的所确定的无线电质量来确定用户感知数据质量的装置（14）被配置成根据下式来确定所述用户感知数据质量：
μ*f(ρ)。
23.根据权利要求22的系统，其特征在于，所述用于对每个接入网络（20）根据每个接入网络的所确定的利用率因数和每个接入网络的所确定的无线电质量来确定用户感知数据质量的装置（14）被配置为根据下式来确定所述用户感知数据质量：
μ*(1-ρ)。
24.根据权利要求23的系统，其特征在于，所述用于对每个接入网络（20）确定至少一个节点的利用率因数的装置（13）被配置成根据下式估计ρ：
其中PCCH是公共功率，PTOT是总功率。
25.根据权利要求24的系统，其特征在于，PCCH是从所接收到的导频功率以及用来补偿其他公共信道的因数FCCH中估计出的，PTOT是从所接收到的宽带信号强度中估计出的。
26.根据权利要求25的系统，其特征在于，通过从所接收的宽带信号强度中测量至少所接收的导频功率SSpilot和总功率SSout来确定所述利用率因数，从而估计由ρ表示的所述利用率因数。
27.根据权利要求23的系统，其特征在于，所述用于确定从终端（10）到每个接入网络（20）的无线电质量的装置（12）被进一步配置成基于导频信号强度、信标信号强度、Eb/N0、SIR和C/I当中的至少一个来估计μ。
28.根据权利要求22的系统，其特征在于，所述节点包括接入点和基站当中的至少一个。
29.一种能够从多个不同接入网络（20）接收服务的移动通信站（10），其特征在于：
用于确定从终端（10）到每个接入网络（20）的无线电质量的装置（12）；
用于对每个接入网络（20）确定至少一个节点的利用率因数的装置（13）；
用于对每个接入网络（20）根据每个接入网络（20）的利用率因数来确定用户感知数据质量的装置（14），其中比较最大载体速率和所确定的用户感知数据质量以便确定用户感知数据质量的最佳估计；以及
用于根据每个接入网络的用户感知数据质量的最佳估计和每个接入网络的所述无线电质量来选择接入网络当中的至少一个的装置（15）。
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