CN101137103B - 分组无线通信系统中实现小区选择的装置及相应方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信系统中小区选择装置和相应的方法。小区选择用于分配无线通信系统中小区的负载。确定可用小区，即基站点收发器广播的信号不低于选定门限值的小区。从可用小区中选择一个小区。选择基于随机方式，从而利于分配通信负载。

Description

分组无线通信系统中实现小区选择的装置及相应方法

技术领域

本发明一般涉及分组无线通信系统中的小区选择。特别地，本发明涉及一种装置和相应的方法，通过其来选择一小区，也就是，该小区的相应固定地点通信站，并按照数据通信业务的性能，与之通信。本发明提供了自主的移动台小区选择，使无线通信系统中的负载分配更为容易。确定可用的小区，随机分配在可用的小区间进行。

背景技术

在现代社会，使用移动无线通信系统通信是很常见的。各种不同类型的无线通信系统用来提供相应的不同类型的通信业务。例如，蜂窝通信系统用于提供电路交换通信业务，同时，也逐渐地提供分组交换通信业务。蜂窝通信系统的网络基础设施已被运用，可应用于世界上大部分的居民区中。产生于蜂窝通信系统运行过程中的信号允许分配给该系统的射频带宽在整体上得以有效利用。功率相对低的信号在运行过程中产生，产生这些低功率信号的信道根据小区重用机制，在相对短的距离内是被重新利用。用户使用的移动台通过蜂窝通信系统与网络基础设施中的基站点，或其它固定站点通信。与移动台通信的具体基站点一般由移动台的位置来决定。也就是说，移动台和其位置接近的基站点通信。

GSM(全球移动通信系统)是一种典型的蜂窝通信系统。GSM系统根据GSM运行规范中的操作协议和要求运行。例如，GSM系统中的移动台根据规范提出的操作协议来工作。GSM技术最初是基于电路交换技术的，在通信端点之间提供电路交换连接。然而，GRPS(通用分组无线业务)和近期的EDGE(增强型GSM演进数据业务)能力已经加入到GSM系统中。这些能力提供了高速度、可调速率的数据通信业务，且利用了分组交换技术。EDGE本质上是GPRS的扩展，通过GSM网络的基础设施和GSM定义的无线空中接口，提供了基于分组的用户数据交换能力。EDGE和GPRS数据通信展示了不同于语音通信的特性。例如，数据通信一般是突发的。也就是说，数据通常以突发形式通信。在部分地以时隙来定义通信信道的系统中，一次突发的数据通信中有时需要分配多个连续的时隙。

因此，传送数据通信业务和传送电路交换语音业务二者的小区选择的优化是不同的。在现有的GSM运行中，小区选择通常根据确定单个小区的基站点收发器所传送的信号的RSSI(接收信号强度指示)水平值来确定。在GSM系统中进行语音通信时，依据测量的RSSI水平值来确定小区选择，运行良好。目前已有一些可供选用的快速切换机制，例如3GPP文档TS45.008中定义的机制。这些机制提供了快速的小区选择，以及在信号质量恶化或误码率增加时的小区重选。这些现有的机制能够很好的优化电路交换通信，但是，当根据数据通信业务的性能进行小区选择时，这些机制就不是最佳的了。由于经常需要为数据业务分配多个、连续时隙，以及其它原因，数据通信通常在单个小区中开始和完成。也就是说，即使能够保证通信的切换，目标小区也很可能不具有可用的多个、连续的时隙以供分配。

当一个区域位于多个固定通信站的覆盖区域内时，可以与任何一个固定站点进行数据通信。然而，当RSSI水平值是小区选择所基于的唯一机制时，多个用户可能都选择RSSI水平值最高的那个小区通信。由于一个小区负载过重，而其它小区空闲或负载过轻，这就导致了负载分配不均衡。

如果能提供一种改进的小区选择方式来进一步地优化数据通信中的小区选择，那么系统运行也将得到改善。

根据这些关于数据无线通信系统的背景信息，本发明提出了重要的改进方案。

附图说明

图1所示为本发明的一个实施例中的无线通信系统的功能框图。

图2为图1所示的通信系统运行中所产生的信令的消息顺序图。

图3所示为本发明的一个实施例提出的运行方法的流程图。

具体实施方式

相应地，本发明有利地提供了一种装置和相应的方法，在无线通信系统中实现小区选择。

本发明中的一个实施例提出了选择小区、或与小区对应的固定通信站的方式，根据数据业务性能利用该小区或通信站进行通信。

本发明的一个方面提供了自主的移动台小区选择，为无线网络中负载的分配提供了便利。通过增加网络中均衡负载分配的可能性，使通信性能的提高成为可能。

本发明的另一方面，移动台决定能够与其通信的小区。该决定，例如，可通过监测与小区相应的基站点所广播的信号作出。监测可以，例如，周期性执行，或者作为判定可用于通信的小区的注册程序的一部分。

本发明的另一方面，根据RSSI(接收信号强度指示)测量值决定小区的可用性，在其中，相关基站点的基站点广播，和定义，不同小区形成。如果RSSI水平值达到一个预定的、最小门限值，相应的小区就认为是一个可用的小区，移动台可与其通信。其它广播信号标记的测量值，例如广播信号的误码率测量值，也可作为决定小区可用性的根据。

本发明的另一方面，与可用小区关联的每个基站点形成可用站点集合中的一员。一个可用的站点集合选择器根据RSSI或者其它测量值，决定哪些固定通信站符合条件，可以成为可用站点集合的成员。由于可用站点集合的每个固定站点都至少达到最小门限值，和任一固定站点的通信都是可能的。因此，可用站点集合中的任何站点都可以用来根据数据通信业务的性能传输数据。

本发明的另一方面，提供了一种分配器，用于指示可用站点集合的成员。分配器从可用站点集合中分配一个选定的站点依据数据通信会话进行通信。该选定的站点，由于包含在可用站点集合中，可以用来通信。分配器随后选择的用于传输数据通信业务的站点无需经过进一步的测量来保证其可用性。从可用站点集合中选择其中一个站点是随机的。也就是说，从可用站点集合的站点中选定一个站点是在随机的基础上作出的，因而，当在同一个区域内存在多个移动台与网络通信时，通过随机选择来分配网络的负载。

在随机选择程序中，使用的是与运行中传输的数据帧相关的帧号。在另一随机选择程序中，使用了系统时间值。还有一种方式中，使用了地理标记，如使用移动台位置的经度和纬度信息。这些值除以例如可用站点集合的固定站点数，将所得结果的整数余数与可用站点集合站点中的一列站点关联并将其用于选择站点集合中被选定的一个。也就是说，进行模余运算。将可用站点集合中被选定的站点标识，并网络发出请求以利用选定站点根据数据通信实现数据通信业务。该请求，例如，可作为请求消息的一部分。以及，请求消息中包含从可用站点集合中选定的可用站点的标识。

因此，与传统的小区选择机制相比，通过在可用小区内的随机分配，负载更容易平均分配。

因此，上述以及其它方面提供了装置和相应的方法，用于从多站点无线通信网络中选择一个能够通信的通信站。可用站点集合选择器从多站点无线通信网络中选择一个达到门限的可用站点集合。分配器适用于接收可用站点集合选择器做出的选择指示。分配器分配出选中的用于通信的通信站。选定通信站的分配器作出的分配用于分配选定站点集合中通信站的无线网络负载。

首先图1中，无线通信系统(一般示意在10)提供与移动台的无线通信，图中示出了移动台12。在实施例中，该通信系统中包括了运行GSM/GPRS/EDGE(全球移动通信系统/通用分组无线业务/增强型GSM演进数据业务)的各种运行规范中定义的操作协议和程序的部件。以下的描述中通信系统实施例涉及GSM/GPRS/EDGE系统。然而，在一般意义上，通信系统代表各种类型的可以提供数据通信业务的无线通信系统。图1中和下面所描述的功能实体，均代表可供选择的相应实体和其它类型的数据无线通信系统。

移动台能够移动，在连续的时间内，移动台可位于通信系统所覆盖的范围内的连续位置上。在用于通信业务时，以及根据数据通信业务的性能传输数据的时间间隔内，移动台都是可移动的。

无线通信网络的网络基础设施包括一个无线接入网14，无线接入网14中包括多个基站点收发器(BTS)18，或者其它的固定通信站。比如，在无线局域网中，设备18构成接入点。当设备12和设备18处于可互相通信的范围内，固定站点收发器通过无线空中接口与移动台12收发通信信号，这里用箭头22代表无线空中接口。

这里，无线接入网络进一步包括一个在其它东西之间控制基站点收发器18运行的基站点控制器(BSC)26。移动交换中心/网关移动交换中心(MSC/GMSC)28位于网络14和外部网络32之间。通信端点(CE)34代表一个通信设备，该通信设备形成一个可伸展到和来自移动站点12的通信路径的可选端点。

当移动台移动或者调整位置后，和移动台通信的固定站点收发器可能需要不同于之前与移动台通信的那个固定站点收发器了。以及，不同固定站点收发器的覆盖区域也可能有重叠。也就是说，在一个特定位置，处于这些重叠的覆盖区域内时，移动台可能可以和对应的多个固定站点收发器中的任一个通信。常规的小区选择机制，例如前面提到的3GPP文档TS44.060，使移动台选择RSSI水平值最高的固定站点通信，可能就会导致运行数据通信业务时负载不均衡。与电路交换语音通信相比，由于许多数据通信业务需要典型的、多时隙通信分配，数据通信一般不需要切换。当多个运行数据通信业务的移动台处于具有最高RSSI水平值的基站点覆盖的同一区域时，所有这些移动台利用常规小区选择技术，将选择同一个小区。其它能够用于通信，但是RSSI水平值较低的小区将被闲置。

因此，根据本发明的实施例，提供了装置36，用于在通信系统进行通信时分配通信负载。该装置包含能实现功能的元素，并可以由包括处理电路执行的算法在内的任何方式实现。实施例中，该装置包含在移动台中，包含在移动台的该装置辅助网络选择和重选小区，以便于分配通过无线空中接口进行的通信负载。该装置的操作是自主的。在其它实施例中，该装置可置于别处，或者分配在不同实体中。

装置36连接收发器电路，这里用移动台的接收部分38和发送部分42代表收发器电路。该装置还包括一个信号标记测量器46，用于测量基站点18广播信号的信号标记。在实施例中，信号标记包括广播信号的RSSI水平值，当广播信号是在移动台接收到时。在其它实施例中，其它的信号标记可选地或补充地进行测量。

一旦测量后，测量指示值提供给可用站点集合选择器48。该可用站点集合选择器选择信号标记水平值至少等于最低门限的通信站、或者与其相应的小区。测量RSSI水平值后，站点/小区集合选择器决定哪个固定站点收发器来广播高于最小门限值的RSSI水平值信号。符合这些特性的通信站和与其对应的小区，组成可用站点集合或对应的可用小区集合的成员或个体。由于集合中的每个固定站点均不低于门限值，移动台可以根据数据通信业务，与固定站点集合中的任何一个站点通信。

该装置进一步包括分配器52，分配可用站点集合中的一个站点来通信。该分配有利于通信运行期间通过无线空中接口的通信负载的分配。更特别的是，从可用站点集合的可用站点中分配出一个选定的固定站点收发器是随机的。

这里，该装置进一步包括一个分配消息产生器56。分配消息产生器56产生一个消息给发送部分42，并由移动台发送至网络，将请求的分配通知网络。该消息，例如，提供给基站点控制器，基站点控制器根据消息中标识的分配进行分配。根据固定站点收发器的分配，实现了数据通信业务。由于分配是在与可用站点集合中的固定站点相应的任一个小区内进行的，并是以随机方式，负载就在这些小区之间分配。因此，负载分配更加均衡。该装置所执行的操作是一个分类、门限检测和随机选择程序。在实施例中，用如下的数学式表示过程：

Sort c(0...N)by RSSI

$\mathrm{IF}(\∃R_i\≥T_{\mathrm{RSSI}})$

$\mathrm{Select\; cell\; c}\left(\mathrm{rand}\left(i\right)\right)\mathrm{from}\{\∀R_i\≥T_{\mathrm{RSSI}}\}$

ELSE

    Select cell c(i)having max(R)

ENDIF

其中：

c(0...N)＝根据RSSI分类的最强小区列表中相邻的小区；

R_i＝小区I的接收信号强度指示(RSSI)；

rand(i)＝随机数，代表符合R_i≥T_RSSI的集合中的小区；

AFN＝绝对GSM帧号码；

M＝符合R_i≥T_RSSI的小区子集数；以及

T_RSSI＝小区i从网络中接收到的最小信号强度门限；

上述数学表达式显示，若没有一个RSSI测量值达到最小信号强度门限，则选择和小区对应的、具有最大信号强度值的那个站点。

随机分配以一种想要的方式执行，如通过模余运算，将一个数字(号码)除以站点数或者当前集合的小区数。例如，该数字(号码)可以与系统帧号关联，可以是系统时间值或地理位置值(如纬度或经度坐标)或其它合适的值。也就是说，在一种产生随机值的方式中，网络帧号对小区集合中的小区数作模余运算。在另一实施例中，用内部或外部可用系统时间模余小区数，还有一实施例中，用数字表示的移动台位置信息模余小区数。在以上任一计算中以及其它计算中，目的是在可用小区或站点间随机地分配负载。

图2中82表示的是消息顺序图，为图1所示的通信系统10的示范性操作。

如线段84所示，移动台收到由多个基站点广播的多个信号。块86显示了测量是根据接收信号的信号标记，如RSSI水平值进行的。

一旦作出测量，对测量值是否优于选定的门限例如最小幅度值作出决定，如块88所示。选择那些满足要求的固定站点收发器/小区作为可用集合的成员，如块92所示，从可用集合中选择一个选定固定站点收发器/小区作为选定的传输数据的站点/小区。选择是随机的，可按照前面描述的方式进行。块94显示产生一消息，并发送至无线接入网络，如块96所示，该消息被相应执行，如块98所示。

图3所示为一方法流程图，用104表示，显示了本发明一实施例中的操作方法。该方法从多站点无线通信网络中选择一个通信站用于通信。

首先，如块106所示，测量多站点无线网络中通信站的特性。然后，如块108所示，从多站点无线通信网络中选择不低于门限的可用通信站集合。

接着，如块112所示，从可用集合的通信站中选择一个通信站。该选择以一定方式进行，来在选定站点集合的通信站中分配无线网络负载。如块114所示，一个请求被产生并被发送，请求分配用于通信的选定通信站。

因此，提供了一种方式，可以更好地分配可用小区内的通信负载，所述小区根据数据通信业务进行通信。

以上描述为本发明的优选实施例，不构成对本发明保护范围的限定。本发明的保护范围在下面的权利要求书中描述。

Claims (13)

1.一种移动台从多站点无线通信网络中选择用于通信的通信站的装置，所述装置包括：

可用站点集合选择器，选择多站点无线网络中其特性大于或者等于门限值的通信站的可用站点集合；以及

分配器，接收所述可用站点集合选择器的选择指示，所述分配器分配用于通信的通信站，其中所分配的通信站是通过下述方式从选定的通信站的可用站点集合中随机选择的：将系统帧号、系统时间值、或地理位置标记之一除以组成可用站点集合的通信站的数目，并基于前述除法结果的整数余数，分配通信站。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述可用站点集合选择器所使用的特性包括：多站点无线通信网络中的通信站所广播的信号的接收信号强度指示RSSI水平值。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述可用站点集合选择器选择可用站点集合中广播信号的RSSI水平测量值高于门限值的通信站。

4.如权利要求1所述的装置，进一步包括特性测量器，测量多站点无线通信网络中的通信站的特性。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述可用站点集合选择器适用于接收特性测量器测量出的测量指示值，以及所述可用站点集合选择器的选择响应于测量指示值。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述分配器对选定通信站的分配是在可用站点集合选择器选出的可用站点集合中的通信站间作出的。

7.如权利要求1所述的装置，其中与多站点无线通信网络的通信包括帧格式的数据通信，所述帧具有帧号。

8.如权利要求1所述的装置，其中地理位置标记包括移动台位置的经度信息、纬度信息或这二者。

9.如权利要求1所述的装置，其中与多站点无线通信网络的通信包括分组交换通信，以及所述分配器作出的分配用于在选定的可用站点集合中的通信站间分配分组交换通信负载。

10.如权利要求1所述的装置，其中与多站点无线通信网络的通信由移动台执行，以及所述可用站点集合选择器和所述分配器包含在移动台中。

11.一种在移动台中选择多站点无线通信网络中用于通信的选定通信站的方法，所述方法包括：

选择多站点无线网络中其特性大于或者等于门限的通信站的可用站点集合；以及

从选定的通信站的可用站点集合中随机挑选通信站，其中随机挑选通信站包括：将系统帧号、系统时间值、或地理位置标记之一除以组成可用站点集合的通信站的数目，并基于前述除法结果的整数余数，分配通信站。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括步骤：向多站点无线通信网络发送请求指定在挑选过程中所挑选的选定通信站的请求。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述特性包括通过测量多站点无线通信网络的通信站所广播的信号的接收信号强度指示RSSI水平值而得的、大于或者等于门限的接收信号强度指示RSSI。

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