CN101102598A - 对无线接口上的用户终端进行切换的方法、基站和网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将无线接口上的用户终端(UE)从源基站(SBS)切换到目标基站(TBS)的切换过程的方法、基站(BS1-BS8)和网络(CN)，其中目标基站(TBS)在接收到表明该切换过程结束的消息(HO完成)之前向用户终端(UE)发出用户数据，用户终端(UE)使用上行链路反馈来向目标基站(TBS)发送与所述用户数据的下行链路传输关联的至少一个消息(反馈)，并且目标基站(TBS)使用与所述用户数据的下行链路传输关联的所述至少一个消息(反馈)来作为用户终端(UE)出现在目标基站(TBS)的范围之内的指示。

Description

对无线接口上的用户终端进行切换的方法、基站和网络
技术领域
本发明涉及一种用于将无线接口上的用户终端从源基站切换到目标基站的切换过程的方法、基站和网络。
背景技术
正交频分复用(OFDM)无线系统当前在很多地方都在讨论，例如在第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)、WiFi标准IEEE 802.11或者WiMax标准IEEE 802.16中。
对于UMTS LTE(UMTS LTE即通用移动通信系统长期演进)，当前正在讨论应当如何在高级别上执行接入过程。用户终端要切换到其中的称为eNodeB的演进UTRAN Node B(UTRAN即UMTS陆地无线接入网)称为目标eNodeB或目标基站，而用户终端将离开的旧eNodeB称为源eNodeB或源基站。
在移动通信网络的任意(硬)切换期间，用户终端，也就是UMTS中的用户设备(UE)，必须将它的通信链路改变到另一个eNodeB。为了这个目的，在每个空中接口上提供了所谓的随机接入信道(RACH)。用户终端首先监听目标空中接口的帧结构以与目标eNodeB同步。然后，使用随机接入信道从用户终端向目标eNodeB发送第一个消息。从这个时间点开始，用户终端就与目标eNodeB关联，并且执行了消息交换。
在随机接入期间可能发生问题，原因是可能同时有另一个用户终端试图通过相同的随机接入信道资源接入相同的目标eNodeB。这导致使两个用户终端都不能接入eNodeB的冲突。在用户终端没有成功地在目标eNodeB处注册之前，不向该用户终端发送用户数据。这导致在切换期间用户数据的延迟增加，特别是在随机接入信道上发生冲突的情况下。
上述问题的一种解决方案是在每个用户终端试图再次接入目标eNodeB之前在该用户终端中设置任意定时器。通常这种定时器的最小值随着每次不成功的尝试而增加。这种解决方案的缺点是增加了切换延迟。另一种解决方案是在准备阶段期间在空中接口改变之前在上行链路方向上分配无线资源。在这种情况下，避免了冲突，并且确保了用户终端一同步就能够接入。
用于LTE内部接入移动性支持的信息流程，也就是LTE内部切换过程所需要的信息流程在3GPP TR 25.912 V0.2.0(2006-06)第32-34页第9.4章的“Feasibility Study for Evolved UTRA and UTRAN(Release 7)”(演进的UTRA和UTRAN的可行性研究(版本7))中描述，其被视为最接近的现有技术。
在上述解决方案中，目标eNodeB在用户终端通过向该目标eNodeB发送第一个消息来注册它自身之前不能发送任何用户数据。
由于本发明不限于3GPP LTE，而是在原理上能够适用于任意提供切换过程的网络，所以下面不使用术语eNodeB，而使用更通用的术语基站。
本发明是在演进的UTRAN的框架之内描述的，但是因为调制技术并不是本发明的目的，所以本发明并不限于使用OFDM传输的网络。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于减小切换过程期间的延迟的方法。
这个目的通过根据本发明的方法、基站和网络来实现的。
本发明的主要思想是目标基站一旦认为用户终端能够接收数据就发送用户数据而不是等待用户终端注册，这将缩短切换期间的延迟。
目标基站不用等待接收表明切换过程结束的消息就向用户终端发出用户数据。然后，用户终端使用上行链路反馈来向目标基站发送与所述用户数据的下行链路传输关联的至少一个消息。目标基站接着使用与所述用户数据的下行链路传输关联的所述至少一个消息来作为用户终端出现在目标基站的范围之内的指示。
根据本发明的方法完全遵从在3GPP TR 25.912 V0.1.7(2006-06)第32-34页第9.4章的“Feasibility Study for Evolved UTRA and UTRAN(Release 7)”(演进的UTRA和UTRAN的可行性研究(版本7))中描述的过程，该过程被视为最接近的现有技术。
可以根据所附权利要求书及以下描述得到本发明的进一步发展。
附图说明
下面将参考附图进一步说明本发明。
图1示意性地示出了可以在其中实现本发明的网络。
图2示意性地示出了根据3GPP TR 25.912 V0.2.0(2006-06)第9.4章第32-34页上所公开的现有技术的用于LTE内部接入移动性支持的示例性信息流程。
图3示意性地示出了根据本发明的用于具有减小的切换延迟的LTE内部接入移动性支持的示例性信息流程。
具体实施方式
可以在其中实现本发明的网络包括用户终端和基站。
图1示出了包括基站BS1-BS8和用户终端T1-T4的这种网络CN的示例。
所述用户终端T1-T4中的每个都连接到所述基站BS1-BS8中的一个或多个，这在图1中用双箭头表示。基站BS1-BS8接着连接到核心网，为简单起见在图1中没有示出核心网。
用户终端T1-T4包括用于使用无线传输在网络中发送和接收信令和数据消息的用户终端功能。
基站BS1-BS8包括使用无线传输的网络基站功能，也就是它们通过无线传输提供使用户终端连接到所述网络并且使所述用户终端进行数据交换的可能性。
更进一步地，根据本发明在网络中使用无线传输的一个基站BS1-BS8适合于在切换过程期间从另一个基站BS1-BS8接管用户终端T1-T4，其中所述基站包括至少一个处理装置，该处理装置适合于执行不用等待接收表明切换过程结束的消息就向用户终端发出用户数据，并且适合于执行使用上行链路反馈来发送与所述用户数据的下行链路传输关联的至少一个消息作为用户终端出现在目标基站的范围之内的指示。
图2示出了基于下面将要描述的在3GPP TR 25.912 V0.1.7(2006-06)第9.4章中所公开的现有技术的用于长期演进内部接入移动性支持的信息流程。
在步骤1中，在连接建立期间或在最后的跟踪区域(TA)更新时，向源基站SBS提供包含关于漫游限制的区域限制信息的用户终端UE上下文。
在步骤2中，源基站SBS实体根据区域限制信息配置UE测量过程。由源基站SBS实体提供的测量可以帮助控制用户终端的连接移动性。
在步骤3中，基于从用户终端UE和源基站SBS得到的测量结果，可能在另外的无线资源管理特定信息的帮助下，源基站SBS决定将用户终端UE切换到由目标基站TBS控制的小区。
在步骤4中，源基站SBS向目标基站TBS实体发布切换请求(HO请求)，传送必需的信息以在目标侧准备切换。目标基站TBS配置所需要的资源。
在步骤5中，目标基站TBS执行准入控制以检查目标基站TBS是否可以授予资源以增加成功切换的可能性。
在步骤6中，在目标侧完成切换准备，并且将用户终端UE用来重新配置去往目标侧的无线路径的信息传递给源基站SBS。
下面将要描述的步骤7到步骤12提供了在切换期间避免数据丢失的方法。这个过程的细节在3GPP TR 25.912 V0.1.7(2006-06)第9.4.2.2.2节中给出。
在步骤7中，源基站SBS实体命令用户终端UE执行切换，并且在切换命令(HO命令)中包含了目标侧无线资源信息。当HO命令已发送时，源基站SBS开始向目标基站TBS转发用户数据。
在步骤8中，用户终端UE在目标侧获得同步。
在步骤9中，一旦用户终端UE成功接入小区，用户终端UE就向目标基站TBS发送切换完成的指示(HO完成消息)。在接收到HO完成消息之后，目标基站TBS可以开始向用户终端UE发送用户数据。
在步骤9b中，目标基站TBS通过向用户终端UE发送确认消息HO完成ACK来确认HO完成消息的接收。在接收到HO完成ACK消息之后，用户终端UE开始向目标基站TBS发送用户数据。
在步骤10中，向移动性管理实体/用户平面实体MME/UPE通知用户终端UE已经改变了小区。用户平面实体将数据路径切换到目标侧并且可以释放通往源基站SBS的任意用户平面/传输网络层资源。
在步骤11中，移动性管理实体/用户平面实体MME/UPE用“HO完成ACK”消息来确认“HO完成”消息。
在步骤12中，目标基站TBS触发在源端的资源释放。目标基站TBS可以于在步骤9中接收“HO完成”消息之后直接发送这个消息。
在步骤13中，在从步骤12接收到释放资源消息时，源基站SBS可以释放关于UE上下文的无线资源和与控制平面有关的资源。源基站SBS应当继续执行数据转发直到依赖于实现方式的机制决定可以停止数据转发并且可以释放用户平面/传输网络层资源。
在步骤14中，如果新小区是新跟踪区域(TA)的一部分，那么用户终端UE需要向移动管理实体/用户平面实体MME/UPE注册，MME/UPE接着更新关于目标侧的区域限制信息。
根据现有技术的与目标基站TBS同步的过程，用户终端UE执行对其他无线小区的测量并监听预定的资源，诸如导频符号、同步信道SCH和广播信道BCH。一找到预定模式，用户终端UE就与目标基站TBS同步以便进行下行链路接收。
在切换期间，来自测量阶段的基本同步仍然可用，但是目标基站TBS的用户终端UE内部的上行链路传输所必需的定时提前量还不知道。这样用户终端UE和目标基站TBS交换相应的信令信息以估计定时提前量。为了完成切换，用户终端UE在随机接入信道RACH内向目标基站TBS发送初始消息“HO完成”。
只有在接收到“HO完成”消息之后，目标基站TBS才可以向用户终端发送第一个下行链路数据，其终止了下行链路数据的中断时间，也就是自接收HO命令消息以来的时间跨度。上行链路数据的中断时间要长得多，原因是用户终端UE只有在接收到“HO完成ACK”消息之后才可以发送第一个上行链路数据。
可以通过以下机制根据本发明针对中断时间来改进上述用于切换执行阶段的方法，该机制首先描述了用于下行链路数据的过程。
在图3中，示出了根据本发明的用于具有减小的中断时间的UTE内部接入移动性支持的信息流程。下面将基于图3来描述相对于上面所公开的现有技术的差异。
如上面针对现有技术而描述的步骤1-步骤14在图3中全都出现了，并且具有基本上相同的含义。
在图3中表示为“反馈”并与在目标基站TBS处的下行链路用户数据传输关联的上行链路反馈可以用来作为用户终端UE出现的指示。不用等待用户终端UE到达，目标基站TBS就已经可以调度该用户终端UE，这样目标基站TBS一旦认为用户终端到达就发出用户数据。因此，根据本发明的用户数据调度不同于步骤9之前的现有技术，也就是在从用户终端UE向目标基站TBS发送“HO完成”消息之前的现有技术。
在切换准备阶段期间已经将在目标基站TBS中分配给用户终端UE的新标识也就是地址发送到源基站SBS，该切换准备阶段包括上述步骤2到步骤6，并且源基站SBS接着在“HO命令”消息内将这个信息传递到用户终端UE。
由于目标基站TBS还不知道真实的无线环境，因此它优选地用健壮的调制和编码方案发送用户数据。用户数据的发送可以由下行链路控制信道中或预定无线资源内的相应通告执行。通过检测相应的反馈信号(通常是ACK或NACK消息)，目标基站TBS可以隐含地知道用户终端是否已经出现。
目标基站TBS接收具有确定信号强度的ACK或NACK消息。当用户终端UE还没有同步时，目标基站TBS将不接收任何消息，尽管它将试图解调和解码期望的反馈信号。接收方可能会偶然地将噪声解释为ACK或NACK，但是在这种情况下信号强度将会非常低。因此，不成功的反馈接收或信号强度非常低的任意反馈接收都被解释为“UE还没有出现”。
这个信息在目标基站TBS内部传递，并且不需要当前根据现有技术所需要的通过使用从用户终端UE发送到目标基站TBS的“HO完成”消息的专用指示。因此，对于根据本发明的方法，步骤9和步骤9b也就是消息“HO完成”和“HO完成ACK”是可选的，原因是“反馈”消息被用来作为用户终端出现在目标基站TBS的范围之内的指示。但是，这个不能被排除，原因是如果在包括上述步骤7到步骤14的执行阶段没有可用的用户数据，则切换过程如在上述现有技术中一样工作。在这种情况下，虚拟切换中断时间与没有根据本发明所提出的改进时相同，但是由于没有受影响的用户数据，因此它不会是真实的中断时间。
最后，目标基站TBS通告下行链路资源，并且一旦它认为用户终端UE准备好接收，就在这些资源上为进入的用户终端UE发出所调度的用户数据。然后，用户终端UE可以在这些资源上接收用户数据。
在上行链路方向上可以对中断时间实现类似的改进。在这种情况下，由在准备阶段期间向源基站SBS发送当前帧号和传输时间的目标基站TBS估计定时提前量，或者如果帧是在同步网络中唯一地标识的，那么用户终端UE可以自主地估计目标基站TBS的定时提前量。在切换准备阶段期间，上行链路资源可以是预定的或例如与定时提前量一起也从目标基站TBS通过源基站SBS发送到用户终端UE。
在根据本发明的方法中，步骤8，也就是用户终端与目标基站TBS的同步，只是可选的，原因是用户终端与目标基站TBS的同步可以在包括上述步骤2到步骤6的切换准备阶段期间已经执行。
因此，使用根据本发明的方法，在切换期间，对于下行链路和上行链路数据可以达到短得多的中断时间。
在本发明的一个实施例中，不使用上行链路反馈，也就是ACK/NACK指示，而是只要没有从目标基站TBS接收到任何定时提前量，用户终端UE就通过随机接入信道发送这个信息。
在本发明的一个实施例中，只要在目标基站TBS中不存在定时提前量，该目标基站TBS就以即使下行链路和上行链路之间没有精确的定时关系它也可以接收上行链路传输的方式分配上行链路资源。给资源分配了较长的时间段，也就是传输持续时间加上最大传播延迟。
在本发明的一个实施例中，在“HO响应”消息从目标基站TBS到源基站SBS期间，目标基站TBS可以已经表明部分下行链路和/或上行链路资源，其中将为最近到达的用户终端UE调度第一个用户数据。源基站SBS在“HO命令”消息内向用户终端UE发送这个资源信息。用户终端UE现在可以直接监听这些资源用于数据接收，而不必对任意通告也就是下行链路信令进行解调和解码。但是该通告仍然可以从目标基站TBS发送出来。
在本发明的一个实施例中，分配给为了上述同步目的而要被接管的用户终端UE的下行链路资源量依赖于目标基站TBS的当前负载状况。但是应当使资源量保持为低直到实际无线环境在目标基站TBS中可用。
在本发明的一个实施例中，为了增加第一次用户数据传输的效率，源基站SBS在准备阶段期间在例如“HO请求”消息中向目标基站TBS发送对用户终端UE的测量报告。然后，目标基站TBS可以选择期望质量最好的无线资源并应用不那么健壮的调制和编码方案，比没有这个信息时更好地适应于无线条件。

Claims (10)

1.一种用于将无线接口上的用户终端(UE)从源基站(SBS)切换到目标基站(TBS)的切换过程的方法，其特征在于：
●所述目标基站(TBS)在接收到表明所述切换过程结束的消息(HO完成)之前向所述用户终端(UE)发出用户数据，
●所述用户终端(UE)使用上行链路反馈来向所述目标基站(TBS)发送与所述用户数据的下行链路传输关联的至少一个消息(反馈)，以及
●所述目标基站(TBS)使用与所述用户数据的下行链路传输关联的所述至少一个消息(反馈)来作为所述用户终端(UE)出现在所述目标基站(TBS)的范围之内的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述目标基站(TBS)中的用户终端(UE)的标识从所述目标基站(TBS)传送到所述源基站(SBS)，所述源基站(SBS)接着将所述标识传送到所述用户终端(UE)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户数据与适用于较差的无线条件的调制和编码方案一起发送。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述目标基站(TBS)没有接收到与所述用户数据的下行链路传输关联的所述至少一个消息(反馈)，或者只接收到信号强度低于确定门限值的与所述用户数据的下行链路传输关联的所述至少一个消息(反馈)，则所述目标基站(TBS)认为所述用户终端(UE)还没有接收所述用户数据的所述下行链路传输。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不从所述用户终端(UE)发送只表明所述切换完成的消息(HO完成)到所述目标基站(TBS)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述用户终端(UE)还没有从所述目标基站(TBS)接收到任何定时提前值，就通过随机接入信道发送与所述用户数据的下行链路传输关联的所述至少一个消息(反馈)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标基站(TBS)在发送到源基站(SBS)的切换响应消息(HO响应)中表明将用于把第一个用户数据调度给所述用户终端(UE)的至少一个下行链路资源。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一次从所述目标基站(TBS)传输用户数据之前，所述源基站(SBS)向所述目标基站(TBS)发送表明所述用户终端的无线信道质量的测量报告，以及所述目标基站(TBS)基于所述测量报告为所述用户数据选择适当的调制和编码方案。
9.一种使用适合于在切换过程期间从另一个基站接管用户终端(T1-T4)的无线传输的基站(BS1-BS8)，其特征在于，所述基站(BS1-BS8)包括至少一个处理装置，所述处理装置适合于：
●在接收到表明所述切换过程结束的消息(HO完成)之前执行向所述用户终端(T1-T4)发出用户数据，以及
●使用通过上行链路反馈接收的与所述用户数据的下行链路传输关联的至少一个消息(反馈)来作为所述用户终端(T1-T4)出现在所述基站(BS1-BS8)的范围之内的指示。
10.一种使用适合于执行将用户终端从第一基站切换到第二基站的切换过程的无线传输的网络(CN)，其特征在于，所述网络(CN)包括至少一个基站(BS1-BS8)，所述基站包括至少一个处理装置，所述处理装置适合于在接收到表明所述切换过程结束的消息(HO完成)之前执行向所述用户终端(T1-T4)发出用户数据，并且适合于使用通过上行链路反馈接收的与所述用户数据的下行链路传输关联的至少一个消息(反馈)来作为所述用户终端(T1-T4)出现在所述基站(BS1-BS8)的范围之内的指示。
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