CN101151931B - 用于专用信道和高速共享信道的硬切换进程 - Google Patents

Abstract

无线通信网络20利用硬切换进程在服务移动台40的小区之间进行交换。在所公开的实例中，直到在目标基站32与移动台40之间建立新的链路，移动台40与服务基站38之间的现有链路才被释放。然而，同时，移动台在其有效集内一直仅维持一个一个基站或链路。例如，所公开的实例对CDMA系统中的专用信道和共享信道通信都是有用的。

Description

用于专用信道和高速共享信道的硬切换进程

技术领域

本发明涉及电信领域。更具体地，本发明涉及无线通信系统。

背景技术

无线通信系统广为人知，并被广泛应用。典型的系统包括被设置成服务特定地理区或小区的多个基站。单个用户可以使用移动台通过无线通信系统进行通信，因为其移动台与服务其目前所处小区的基站保持通信。

当移动台由一个小区移动到另一个小区时，移动台的通信应当被不同的基站在不同的时间处理。当移动台由一个小区移动到另一个小区时，移动台的通信就会由服务一个小区的基站转换到服务于另一个小区的基站。移动台在基站之间转移通信的过程称为“切换”。

典型地，移动台监测导频信号或者其它信号强度指示符，以确定哪一个基站正在为通信提供的有用信号。当移动台接近其当前所处小区的边缘时，来自服务该小区的基站的信号就会明显减弱，而来自相邻小区的基站的信号典型地会明显增强。在很多实例中，移动台识别这些情况并请求切换到下一个基站。被请求的基站通常称为目标基站。根据现有的通信协议，移动台可以基于测量到的基站导频信号的相对强度，请求切换到一个或多个基站。

基于来自移动台的周期性测量报告或者其它的一些原因，诸如在一个或多个小区的承载业务管理，无线通信网络同样也能触发切换进程。

一种无线通信系统被称为码分多址接入(CDMA)系统。CDMA系统中应用的切换称为“软”切换。使用软切换进程的移动台和无线网络在终接与现有或当前服务基站通信之前，与目标基站建立通信。在软切换进程期间，移动台要与一个以上的基站建立同时通信。典型地，软切换用于确保移动台与无线网络之间通过至少一个基站能保持不间断的通信。最终，软切换进程结束，并且移动台仅通过目标基站实现通信，而目标基站在切换结束之后变成现有基站或服务基站。

基于由移动台确定的多个基站集的导频信号强度，便于实现CDMA系统中的软切换。典型地，由CDMA系统中的移动台维持的基站集包括有效集、相邻集、候选集和剩余集。典型移动台的有效集是一组经由其建立有效通信的基站集。相邻集是一组围绕在有效基站周围的基站集，并且所述相邻集所包括的基站的导频信号强度在很大程度上足以达到建立通信的水平，但是还没有经由所述相邻集建立有效通信。具有上述导频信号强度的环绕基站就是候选集的成员。候选集中的一个或多个基站可能会成为切换进程的目标基站。没有被包含在上述三种集合中的基站集就是剩余集。

网络和移动台使用不同的基站集来控制切换进程。在典型的软切换进程中，有效集包含多个基站。移动台监测有效集、候选集、相邻集和剩余集中基站的导频信号强度。例如，在软切换进程中，当相邻集或剩余集中的基站导频信号强度达到限定门限时，这个基站就会添加到候选集，并且从相邻集或剩余集中去除。

在一个实例中，当移动台检测到相对较强的候选导频信号强度时，移动台就会触发切换进程。所述实例中的移动台通过发送适当的信号到服务基站，将测量报告传送到无线电网络控制器。所述测量报告也可能伴随一个请求，以将具有检测的较强候选导频信号的基站添加到移动台的有效集中。在其它情况中，切换请求会随移动台提供的周期性测量报告而被传送。无线通信网络中的无线电网络控制器评估移动台的测量报告，以协调软切换进程以及与检测到的较强导频信号相关的多个基站。

移动台测量报告包含目标基站的测量导频信号强度，所述目标基站是移动台想要包含于其有效集中的基站。无线电网络控制器确定目标基站是否具有服务所述移动台的合适的可用资源。如果目标基站具有合适的资源(例如足够的传送功率、带宽、数据速率)，无线电网络控制器向移动台发送消息，以通知所述移动台所请求的目标基站可以被添加到移动台的有效集中。移动台通过向无线电网络控制器回送确认信息做出响应，以确认有效集已经被更新，接着可以开始与已经添加到有效集的所述目标基站进行通信。

在软切换进程中，移动台利用由一个或多个通信信道组成的通信链路与有效集中的成员保持同时通信。最终，切换进程仅将通信转移到有效集中的其中一个基站。就这一点来讲，在有效集中移动台与所述其中一个基站建立一个通信链路。这种通信链路又称为“支路”。

典型的软切换进程可以包括在有效集中添加新支路，从有效集中去除现有的支路，或者如果有效集已满，就用新成员替换所述有效集中的现有成员。对于切换进程中的每一个事件，每个切换判决都会有滞后。典型地滞后门限是1dB。例如，如果有效集中的成员的导频信号强度比候选基站少1dB，当这种门限差异存在时，后者就可能会替代现有成员成为有效集中的新成员，所述门限差异是由选择的替换滞后指定的。

在CDMA系统中，软切换进程被用于专用信道。在3G CDMA系统中支持高速共享信道(SCH)来增强吞吐量、减少延迟以及获得高的峰值速率。典型地，在这种共享信道中尽量避免使用软切换，以减少干扰，增加系统容量。通过避免使用软切换，所述信道的严格等待时间需求同样可以放宽。与这种切换相关的信令通过专用信道传送。CDMA系统中的专用信道利用软切换进程。因此，经由使用专用信道上的信令的SCH的业务切换通常被认为是可靠的，因为用于专用信道的软切换进程允许使用宏分集传输。

当前方法的缺点在于，将专用信道用于与服务SCH相关的较高层信令的软切换进程要付出一定代价。应用该进程需要使用更多的沃尔什码和小区间的严格同步。

到目前为止，在CDMA系统中不运用具备足够可靠性的软切换进程来结束专用信道的切换是不可能的。由于缺少专用信道使用的软切换，从一个小区到另一个小区的切换就应该非常迅速以避免掉话。与切换相关的信令应该是可靠的，以避免重传而引入的附加延迟。另外，当一个当前或现有小区信号质量不好时，切换信令就有可能在当前链路质量变得不可靠之前不能快速通过。在某些情况下，这可能会导致掉话，因为切换到一个更好定位的基站取决于移动台与无线通信网络之间快速而可靠的切换信令。当移动台以更高的速度移动时，这个问题就会变得更为普遍。

为结束CDMA系统的切换需要改进的技术。避免软切换进程所要求的资源使用将会带来益处。同时，任何硬切换进程都应足够可靠，以避免掉话。

发明内容

本发明解决了在CDMA系统中结束切换对技术改进的需求。所公开的通信方法的实例包括在CDMA系统中可以被应用于专用信道或高速共享信道的硬切换进程。

所公开的示例性实施例包括在释放移动台与另一基站的现有链路之前，在目标基站与移动台之间建立链路，并且移动台的有效集中不超过一个基站。换句话说，所述示例性实施例提供了一种在移动台不使用软合并、不需要帧选择的先连后断的硬切换进程。

通信方法的一个实例包括在服务基站与目标基站之间确定需要切换，然后在移动台与目标基站之间发起新链接的建立。有效集更新消息利用服务基站与移动台之间的现有链路被传送到移动台。与移动台通信的目标基站的上行链路同步接着就被实现。通过新链路最终接收至少一个信号，指示移动台已经处理所传送的有效集更新消息。之后，现有链路就会由网络释放，并且经由所述新链路开始目标基站和移动台之间的通信。

在一个实例中，移动台的有效集总是只包含一个有效链路。

一种实例方法包括通过移动台与服务基站之间的现有链路，接收有效集更新数据。有效集更新消息指示从服务基站到目标基站的切换。物理层控制信息可以接着通过现有链路接收，用以移动台与目标基站之间的下行链路同步。响应于所述接收的物理层控制信息，可以实现与目标基站的下行链路同步。有效集更新确认消息通过新链路进行传送，现有链路的通信在有效集更新确认由目标基站接收后就被终接。

在所述实施例中，移动台的有效集总是仅包括一个有效链路。

通过以下详细的描述，本发明的各种特征及优点对于本领域的专业人员是显然的。下面可以简要描述附图及其详细说明。

附图说明

图1示意性地示出了选择的无线通信网络一部分，其利用根据本发明的实施例的切换进程。

图2示出了总结示例性的切换进程的流程图。

图3示出了示例切换进程的不同部分的定时图。

具体实施方式

图1示意性地示出了无线网络20的选择部分。基站32、34、36和38分别服务多个小区22、24、26和28。基站32-38与无线电网络控制器和无线通信网络的其它部分以一种已知的方式建立通信。

移动台40被示意性地示出位于小区28的地理区域或覆盖区域内。移动台40与使用无线通信网络的其它设备之间通过基站38与移动台40之间的现有链路建立通信。在所述示例中，为了描述的需要，基站38被考虑作为服务基站或现有基站。在这种情况下，移动台40与基站38之间的通信链路是现有支路或现有链路。

最后，移动台40移动到对应于另一个小区的另一个区域内。当这种移动发生时，应发生现有基站38与服务于移动台40正在进入的小区的新或目标基站之间的切换。在传统的CDMA系统中，会使用软切换进程。在所公开的实例中，硬切换进程包括在切断经由现有链路的连接之前，经由新链路建立连接，使得移动台在移动台的有效集内总是仅仅具有一个基站或链路。换句话说，在所述公开的实例中，移动台40不需要使用软合并，基站也不需要使用帧选择。

图2和图3描述了根据本发明的具体实施例设计的示例切换进程。图2中的进程图50从52开始，其中当移动台40在小区28中时，无线网络(例如无线电网络控制器)通过现有链路(例如与服务基站38)从移动台40接收测量报告。根据当时的情况，测量报告可能包含来自移动台的切换请求。在54(图3)中，网络通过服务基站38在现有链路上接收来自移动台40的测量报告。

在56中，网络确定是否需要切换。在某些实例中，移动台的切换请求将触发切换。在其它情形中，网络可能会触发切换，以使用针对这些场景的已知选择准则来更好地管理网络资源。一旦做出切换判决，网络就与目标基站(例如基站32)通信，以建立目标基站32与移动台40之间的新链路。这种通信由图3中的58描述，代表网络组件与目标基站之间的通信。这种通信例如包括到目标基站的无线电链路建立请求、来自目标基站的响应、关于分组数据聚合协议的信息以及无线链路控制信号，其中分组数据聚合协议在一个实例中是针对分组交换数据的数据链路层协议，主要功能是标题压缩，无线链路控制信号的功能对应于分段与重传。为满足特定定位的需要，需要使用多种已知的信号和信息以与目标基站建立新的连接。

基于关于目标基站的信息，网络通过与服务基站38的现有链路向移动台40发送有效集更新消息。这由图2中的60A示出。在一个实例中，在同一时刻，在60B中目标基站(或新链路)开始上行链路同步过程，并在物理控制信道上(也就是导频信号等)开始发送。上行链路同步基于58中由网络提供的接收的物理层控制信息。

在一个实例中，在同一时刻，为完成移动台40下行链路同步的物理层控制信息通过现有链路传送到移动台40。

在62中，新链路实现上行链路同步。在64中，移动台40接收有效集更新消息，更新所述有效集以利用新链路代替现有链路，并通过新链路将有效集更新确认信息传送到网络。

在一个实例中，基本上在同一时刻，移动台使用关于新链路的物理控制信息开始下行链路同步，所述物理控制信息是移动台经由当前链路接收的。在图2和图3中的66中，移动台40实现下行链路同步。

在68中，网络接收来自移动台40的有效集更新确认消息。网络与旧链路之间为释放旧链路的信令在70中被示意性地示出。在72中，现有链路已经被释放，将不再接收或传送网络与移动台40之间的任何通信。

以如上所述的次序，通过在接收关于新链路的确认消息之后才释放旧链路，该实例中的硬切换进程包括在拆除现有链路连接之前建立新链路连接。这表示相对于在同时建立新链路并拆除现有链路的其它硬切换进程有了改进。然而，同时，所述实例中的移动台40在任何时刻在其有效集中仅维持一个成员。也就是说，移动台40在有效集中使用新链路替换现有链路。

在一个实例中，如果在传送有效集更新消息之后，在选择的时间内网络没有接收来自移动台40的有效集更新确认消息，那么网络就会以新链路不能被建立进行处理，并利用现有链路发送关于相同目标基站或不同目标基站的另一有效集更新消息。通过直到接收移动台已经更新有效集的确认后才释放现有链路，所公开的实例可以避免与其它硬切换进程相关的潜在的掉话。

所述实例切换进程的结束速度是很重要的。一个实例包括在网络侧运用预测算法来加快硬切换进程。基于来自移动台的周期性测量报告，在下一个测量周期中，网络预测导频信号的相关强度。所述预测允许网络做出更快的切换判决，并且当移动台与服务基站之间的现有链路的链路质量迅速下降时，能够转换到可能最强的链路。基于以上描述，本领域中的技术人员将能够开发出这种预测算法的具体方式来满足其特定需求。

所公开的实例的另一个特征在于，在切换进程期间，该实例切换进程中涉及的移动台的所有用户数据被缓存。换句话说，来自移动台的所有数据在移动台中被缓存，网络侧的所有数据在网络侧被缓存，直到切换进程结束。这就更进一步允许快速可靠地切换到最强的目标基站，同时避免高速共享信道和相关专用信道上的软切换。

所公开实例的另一特征包括，最小化与利用新链路替换现有链路相关的替换滞后门限。在一个实例中，比典型软切换进程更低的滞后门限有助于实现该实例硬切换进程。在一个实例中，大约为.25dB的替换滞后门限被用作决定何时在现有链路与目标基站或新链路进行切换的门限。其它实例使用大约.2dB至.5dB之间的门限。在所说明的实例中替换滞后门限级别被设置的足够高，以在两个基站的导频信号强度随着时间而重复变化时，可以避免所谓的乒乓效应。同时，利用比软切换门限更小的门限，加速所公开实例的硬切换进程，其中所述软切换门限典型地为1dB。

所公开的实例切换进程允许基站之间的快速切换并采用单向操作。例如，在CDMA系统中避免专用信道的软切换，解决小区间严格同步的难题，在其它方面则需要满足等待时间的要求。所公开的实例因为每个移动台总是只使用有效集中的一个链路和一个基站与一个小区连接，减少了每个用户使用沃尔什码的数量。因此，单向操作用于专用信道和高速数据速率共享信道，这提供了潜在地降低干扰和增强系统容量的优点。

所公开的实例包括在拆除现有链路之前建立新链路，但在下行链路中不运用软合并(也就是移动台)，在上行链路中不运用帧选择(也就是无线电网络控制器)。

所公开的实例在避免软切换的同时允许小区之间或基站之间的切换。这将消除基站之间严格同步的需求以及节点之间确保等待时间需求的成帧协议。就每个移动台使用沃尔什码所需要的数量而言，所公开的实例明显降低了成本。另外，所公开的实例在快速硬切换进程期间，通过在释放旧链路之前建立新链路，而无需使用下行链路软合并以及上行链路的帧选择，可以维持链路质量，而软合并和帧选择均被用于典型的软切换进程。

上述描述是示例性的而不是出于限制的目的。本领域的技术人员很显然无需背离本发明的本质，就可以对所公开的实例作出修改和变化。本发明所给出的法律保护范围仅由后续权利要求明显确定。

Claims (9)

1.一种在移动台、服务基站和目标基站之间通信的方法，包括：

在释放所述移动台与所述服务基站之间现有链路之前，在所述目标基站与所述移动台之间建立新链路，并且在释放所述现有链路之前，所述移动台的有效集中仅具有所述现有链路；所述方法进一步包括：

(A)确定所述服务基站与所述目标基站之间是否需要切换；

(B)启动所述移动台与所述目标基站之间新的连接；

(C)使用所述服务基站与所述移动台之间的现有链路，将有效集更新消息传送给所述移动台；

(D)实现所述目标基站的上行链路同步，以与所述移动台进行通信；

(E)通过所述新的链路接收至少一个信号，以指示所述移动台已经处理所述传送的有效集更新消息并且已经更新所述有效集，以利用所述新的链路代替所述现有链路；以及

(F)释放所述现有链路以响应步骤(E)中的所述至少一个信号。

2.根据权利要求1的方法，包括：

仅在结束步骤(F)之后，使用所述新的链路在所述移动台与所述目标基站之间通信。

3.根据权利要求1的方法，其中步骤(A)包括从所述移动台接收切换请求，并且包括至少部分基于从所述移动台接收的请求，选择所述目标基站。

4.根据权利要求1的方法，其中

步骤(B)包括：

向所述目标基站提供物理层控制信息，所述物理层控制信息至少包括无线链路建立请求、分组数据聚合协议以及无线电链路控制，并且

步骤(D)包括响应于物理层控制信息，启动上行链路同步。

5.根据权利要求1的方法，包括：

从所述目标基站到所述服务基站，向所述目标基站与所述移动台之间的下行链路同步提供物理层控制信息；

将所述提供的物理层控制信息从所述服务基站传送到所述移动台；并且

在结束步骤(D)之前，将所述提供的物理层控制信息传送到所述移动台。

6.根据权利要求1的方法，包括：

通过所述现有链路，接收来自所述移动台的多个测量报告；并且

基于所述接收的测量报告预测需要的切换。

7.根据权利要求1的方法，包括：

在执行步骤(F)之前，在所述移动台与所述目标基站之间实现下行链路同步。

8.根据权利要求7的方法，包括：

(A’)通过所述移动台与所述服务基站之间的现有链路接收有效集更新消息，所述有效集更新消息指示从所述服务基站到所述目标基站的切换；

(B’)通过所述现有链路接收物理层控制信息，用以通过所述新链路在所述移动台与所述目标基站间实现下行链路同步；

(C’)响应于步骤(B’)中接收的物理层控制信息，实现与所述目标基站的下行链路同步；

(D’)通过所述新链路传送有效集更新确认消息；

(E’)在结束步骤(D’)之后，终接通过所述现有链路的通信。

9.根据权利要求8的方法，包括：

当执行步骤(A’)到步骤(E’)时，在所述移动台中缓存所有承载业务信号。

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