CN101297513A - 用于蜂窝通信系统中的测量报告的设备和方法 - Google Patents

Abstract

通过计算要从用户终端报告给网络的作为每个测量值的函数的报告值，来减少蜂窝通信系统中的信令开销(例如OFDMA)。该报告值优选地基于所测量的参数的最大值，并且可以通过比测量值更少的位来表示。可以通过仅选择最佳测量值用于从用户终端报告给网络，从而进一步减少此开销。

Description

用于蜂窝通信系统中的测量报告的设备和方法

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的蜂窝通信系统中使用的用户终端、如权利要求7的前序部分中定义的通信蜂窝系统中使用的控制节点、以及如权利要求12的前序部分中定义的蜂窝通信系统中用于选择至少一个下行链路信道的方法。

背景技术

在蜂窝通信系统中，期望尽可能有效率地使用可用带宽。这包括为每个连接选择最好的通信信道。为了实现此目的，在许多系统中，每个用户终端测量参数指示可用信道中的下行链路信令质量，并将这些参数的值报告给网络中的单元(例如接入点(基站))或控制节点。当选择通信信道时就会使用这些参数值。

在基于OFDMA的系统中，将可用信道带宽细分成多个子信道或“块”。子信道通常是在时间和频率上定义的二维概念，即时间频率资源。子信道是系统中频带带宽的最小可分配部分。每个子信道或块具有大约200kHz的带宽，然后由正交子载波组成。基于OFDMA的系统通常对应于每个信道带宽每个接入点(AP)具有50-100个子信道或块。

每个用户终端执行对每个信道上的下行链路信道质量的测量，并将测得的信道资料报告给网络。终端可以执行多种类型的测量，例如信道指令指标(CQI)、接收信号强度指标(RSSI)、UE发射功率、信号干扰和噪声比(SINR)。可以由终端对可反映下行链路瞬时(短期)或长期信道质量的导频符号或任何其他适合的可测信号来测量CQI、RSSI或SINR。基于来自终端的所报告的测量，网络可以动态地分配这些块来将数据传送到下行链路中的用户或执行其他类型的无线电资源管理任务，例如切换。

用户终端可以直接将测量报告给接入点(AP)或集中式控制器(例如无线电网络控制器(RNC))。例如CQI和RSSI的某些测量要使用带内信令直接报告给AP以便实现快速调度。如上所述，在OFDMA系统中，每个接入点可以具有多达100个信道。交织时间也非常短，小于1毫秒，并且每个交织时间必须发送一次报告以跟踪瞬时信道质量。因此，目前使用的测量报告机制导致上行链路中的相当大的信令开销。

发明目的

本发明的目的在于减少蜂窝通信系统中的信令开销。

发明内容

根据本发明由在蜂窝网络中用来与蜂窝网络中的接入点通信的用户终端实现上述发明目的，所述用户终端包括用于对从接入点接收的下行链路信道执行测量的部件和将有关这些测量的结果的信息报告给蜂窝网络中的节点的部件，所述用户终端的特征在于它包括用于计算作为每个测量值的函数的报告值的部件以及该报告部件设置为报告报告值而非报告实际的测量值。

上述发明目的也通过蜂窝网络中使用的控制节点来实现，所述节点设置为控制所述蜂窝网络中的通信，并包括用于从网络中的用户终端接收有关用户终端就节点与用户终端之间的下行链路信道获取的测量值的信息的部件，所述节点包括用于根据从用户终端接收到的信息来选择与该终端通信所用的至少一个信道的部件，所述节点的特征在于接收部件设置为接收作为是所述测量值的函数的报告值的有关每个测量值的信息。

上述发明目的也通过一种选择至少一个下行链路信道的方法来实现，其中下行链路信道由蜂窝网络中的下行链路中的接入节点发送的导频符号或另一种适合的可测信号组成，该方法包括如下步骤

-在用户终端中执行有关从接入节点接收的下行链路信道的测量，

-将有关测量值的信息从用户终端报告给蜂窝网络中的控制节点，

-根据报告的信息选择至少一个下行链路信道，所述方法的特征在于

计算作为每个测量值的函数的报告值，并报告报告值而非报告实际测量值。

本发明的解决方案能够减少用户终端与网络之间的开销业务，因为与测量值相比，报告值可以通过较少的位来表示。通过减少报告每个测量值所需的位数，可以减少信令的带宽需求。

在优选实施例中，用户终端还包括用于存储测量的最大值γ_max的存储器部件，其中计算部件设置为计算作为最大值γ_max的函数的报告值。该方法中使用的函数则是最大值γ_max的函数。

用户终端还可以包括用于从网络中的控制节点接收最大值γ_max的部件。在此情况中，节点还包括用于将最大值γ_max设置为测量值的最大值的部件和用于将所述最大值γ_max报告给用户终端的部件。

在优选实施例中，用户终端还包括用于选择k个最佳测量值的部件，k是正整数，其中计算部件设置为仅为这k个最佳测量值计算报告值，以及报告部件设置为仅将有关这k个最佳测量值的信息报告给控制节点。

在此情况中，该方法还包括选择k个最佳测量值，并仅将k个最佳测量值报告给控制节点。

这样能够进一步减少信令所需的带宽，因为可以大大减少要通过网络传送的测量值或报告值的数量。当然，此实施例也可以用于其本身，即可以选择并报告测量值而不首先计算报告值。

该用户终端还包括用于识别高于阈值γ_min的任何测量值的部件，同时计算部件设置为仅对高于阈值γ_min的测量值计算报告值，并且报告部件设置为仅报告高于阈值γ_min的测量值。在此情况中，该方法还包括识别高于最小阈值γ_min的测量值并仅报告高于最小阈值γ_min的测量值。

如果从网络接收到值k和γ_min，用户终端还包括用于从网络中的节点接收k的值和/或γ_min的值的部件。在此情况中，该节点还包括用于设置用户终端要报告的测量值的数量的值k和/或确定要从用户终端报告的最低测量值的最小阈值γ_min的部件，以及用于将一个或多个设置的值报告给用户终端的部件，以及用于将一个或多个设置的值报告给用户终端的部件。

报告部件可以设置为在广播消息中报告一个或多个设置的值。或者，报告部件可以设置为在专用逻辑信道上将一个或多个设置的值报告给用户终端。

控制节点可以是接入点或控制节点(例如RNC)。

根据本发明第二方面，由在蜂窝网络中用来与蜂窝网络中的接入点通信的用户终端实现上述发明目的，所述用户终端包括用于对从接入点接收的下行链路信道执行测量的部件和将来自这些测量的测量值报告给蜂窝网络中的控制节点的部件，所述用户终端的特征在于它包括用于存储正整数k的存储器部件，该正整数k指示要从用户终端报告的测量值的最大数量，以及用于选择k个最佳测量值的部件，以及报告部件设置为仅将有关这k个最佳测量值的信息报告给控制节点。

该存储器部件优选地设置为存储阈值γ_min，选择部件设置为识别低于阈值γ_min的任何测量值，以及报告部件设置为仅报告高于阈值γ_min的测量值。

可以从网络中的控制节点接收值k和/或阈值γ_min。

根据此第二方面，上述发明目的也通过蜂窝网络中使用的控制节点来实现，所述节点设置为控制所述蜂窝网络中的通信，并且包括用于从网络中的用户终端接收有关用户终端就网络与该用户终端之间的下行链路信道获得的测量值的信息的部件，所述节点包括用于根据从用户终端接收到的信息选择要与终端通信所用的至少一个信道，所述节点的特征在于它包括用于设置用户终端要报告的测量值的数量的值k和/或确定要从用户终端报告的最低测量值的最小阈值γ_min的部件，以及用于将一个或多个设置的值报告给用户终端的部件。

报告部件可以设置为在广播消息中或专用逻辑信道或另一个适合的逻辑信道上报告一个或多个设置的值。

根据第二方面，本发明还涉及一种方法，用于为蜂窝网络中接入节点与用户终端之间的信令选择蜂窝网络中的至少一个下行链路信道，该方法包括如下步骤

-在用户终端中执行有关从接入节点接收的下行链路信道的测量，

-将有关测量值的信息从用户终端报告给蜂窝网络中的控制节点，

-根据报告的信息选择至少一个下行链路信道，所述方法的特征在于选择k个最佳测量值，并仅将k个最佳测量值报告给控制节点。

该方法优选地还包括识别高于最小阈值γ_min的测量值并仅报告高于最小阈值γ_min的测量值。

虽然上文论述采用OFDMA系统作为起点，但是本发明可以有利地应用于采用其中信息的发送取决于来自接收器的反馈的任何其他接入技术(FDMA和TDMA)的通信系统。

附图说明

下文将参考附图通过举例更详细地描述本发明，其中：

图1以示意图形式图示蜂窝网络；

图2示出本发明的用户终端；

图3是根据本发明方法的第一主要实施例的流程图；

图4是根据本发明方法的第二主要实施例的流程图。

具体实施方式

图1以示意图形式图示包括三个站点1的蜂窝网络。每个站点具有用于与用户终端5通信的一个基站3。通常，站点由三个扇区组成，但是它还可以是全向的或可以具有多于三个扇区(更高阶扇区化)。中央控制节点7(例如无线电网络控制器(RNC))控制基站中的无线电资源，并负责无线电资源管理任务，例如切换、许可权控制、拥塞控制等。每个基站3可以在多个不同信道上与其小区内的用户终端5通信。网络中的控制节点，即基站3或中央控制节点7或二者决定要使用哪个信道来与特定用户终端5通信。这些决策是基于从每个终端报告给基站3和/或控制节点7的测量数据来作出的，这些测量数据涉及在下行链路信道上测量的、指示每个信道的质量的系统参数。具体实施方法在本领域中是公知技术。

根据本发明第一实施例，通过减少每个终端报告其质量测量参数的信道的数量来减少信令开销。控制节点7和/或接入点3分别包括用于按要求为某些系统参数设置参数值的参数设置单元9、13，以及还分别包括用于向用户终端5报告这些参数的报告部件10、14。下文将详细论述参数k、γ_min和γ_max以及如何设置它们。与在常规系统中一样，控制节点7和/或接入点3也包括用于选择与用户终端通信时要使用的下行链路信道的单元。此选择基于用户终端执行的测量的报告来执行。在控制节点7中的接收单元11中和/或基站3中的接收单元15中接收并处理测量报告。

在本实施例的最简单形式中的网络，即接入点或控制节点定义数字k，数字k指示终端应该报告其测量的信道的数量。终端选择k个最佳信道，并按量级的降序将它们排序，并将这些信道的值报告给网络。因为实践中总是从最佳信道(例如10个最佳信道)中选择要用于通信的信道，所以这减少了信令开销，而不会降低蜂窝网络的总体性能。

网络还可以定义指定每种类型的测量的最低可接受级别的测量阈值γ_min。高于测量阈值γ_min的所有测量值可以报告给网络，或可以将该阈值与最佳信道的数量k组合。在后一种情况中，如果k个最佳信道中的数量i个的测量低于测量阈值γ_min，则也将不报告这i个信道。在此情况中，当只有少数可用信道满足建立连接的最低要求，则可以将必须报告测量数据的信道的数量进一步减少到k-i。

在此第一实施例中使用的系统参数，即最佳信道的数量(k)和最小测量阈值γ_min由网络决定，并且可以基于缓冲器中的数据量、总业务、服务质量等来确定。例如，对于例如实时视频或语音的实时服务来说，网络可以使用业务状况(缓冲器状态)来预测平均比特率和对应的传输格式。这样将使网络能够确定所需的决(chunk)的数量和最小质量级别(γ_min)。

终端要报告的信道的数量也可以基于此终端用于连接所需的信道的数量。可以由网络基于所请求的服务的类型和信道的质量来确定此信道的数量，其中所请求的服务的类型和信道的质量对于网络是已知的。网络还可以使用其他终端报告的测量数据来确定信道的质量；但是，这些测量表示报告测量的终端所遇到的信道，并且不一定代表其他终端会遇到的质量。在终端随后遇到相似的无线电状态(例如相似的阴影、衰落分布、用户速度等)的情况中，一些终端所报告的、用于确定不报告测量的其他终端的信道质量的测量可能是有用的。

本发明的第二实施例采用对已测量数据进行差分(differential)报告。这样通过减少必须为每个已测量参数报告的数据量来减少信令开销。这对于具有非常大动态范围(例如RSSI)的参数特别有用。大的动态范围意味着每个参数值将需要大量的位，从而比具有较小动态范围的参数生成相对较大的信令开销。

根据此第二实施例，为每个参数定义最大可能值γ_max。将实际参数值作为γ_max的函数或先前报告的值的函数来报告。如本领域技术人员将理解的，这可以通过许多方式来实现，下文将论述其中一些。

令应该报告其参数值的子信道或块标识为[φ₁、φ₂、...、φ_k]。这可以包括所有子信道或按上文方法选择的k个或k-i个最佳子信道。这些子信道的测量的值是[α₁、α₂、...、α_k]。根据第二实施例，用户终端将子信道ID和差分测量[β₁、β₂、...、β_k]报告给接入点。

例如，可以根据如下公式来确定差分测量[β₁、β₂、...、β_k]：

β₁＝α₁-γ_max；β₂＝α₁-α₂；β_k＝α_k-1-α_k

或者可以根据如下公式来确定差分测量[β₁、β₂、...、β_k]：

β₁＝α₁-γ_max；β₂＝α₂-γ_max；β_k＝α_k-γ_max

在上文给出的两个示例中，所使用的函数包括减法。该函数还可以基于除法，例如如下方式：

β₁＝α₁/γ_max；β₂＝α₁/α₂；β_k＝α_k-1/α_k

或

β₁＝α₁/γ_max；β₂＝α₂/γ_max；β_k＝α_k/γ_max

重要的事是，该函数能够使用比报告实际参数值少的位来报告参数，并且可以使用实现此目的的任何函数。

本实施例中使用的系统参数γ_max可以是终端已知的固定标准化的值或是可由网络设置的变量。

可以将上文公开的第一和第二实施例按上文描述的那样分开使用或一起使用。在后一种情况中，k或k-i、最佳信道的参数可以通过不同的方式报告。

在上述的两个实施例中，可以将系统参数k、γ_min、γ_max作为缺省值存储在终端中，或可以通过信令从网络传送到终端。可以如下文中论述的以多种不同的方式来执行信令传送。

可以使用如下选项的任何一个选项来指示系统参数：

·通过无线电资源控制(RRC)信令在专用逻辑信道或任何其他逻辑信道上单独地直接向每个用户终端报告。在此情况中可以为每个用户终端设置不同参数并通过信令传送。

·由每个小区中的接入点广播。在此情况中优选地对于一个小区中的所有用户终端使用相同的参数。

·可以使用至用户的直接指示和广播的组合。在此情况中，必须为广播数据和个别报告的数据确定优先级次序。

·可以设置缺省值。如果网络不使用上述方法的任何一种来以信令传送上面的一个或多个系统参数，则终端将使用缺省值。

当要建立呼叫时通常将重新配置系统参数。这也可以在呼叫期间执行，例如如果将更改服务类型，则重新配置系统参数。还可以使用广播消息来更新空闲状态的终端的参数。实际这将意味着设置新的缺省值。

图2图示根据本发明用于与网络中的接入点通信的用户终端。该用户终端包括接收部件和发送部件，这里由用于从网络接收下行链路信号的天线21表示。测量单元23对接收到的每个块或子信道执行测量。

根据第一主要实施例，用户终端还包括选择部件25，选择部件25用于选择要从用户终端报告给网络的测量值以减少信令开销。选择部件25优选地设置为选择k个最佳测量值，以使发送部件可以仅将k个最佳测量值发送到网络。作为备选方案或附加方案，选择部件25可以设置为识别高于阈值γ_min的测量值，从而低于阈值γ_min的测量值将不会被报告给网络。参数k和γ_min被存储在存储器部件26中。

根据第二主要实施例，用户终端还包括计算部件27，计算部件27用于计算作为测量值的函数的报告值。在此情况中，存储器部件26还包含上文论述的最大值γ_max。报告值表示测量值，但是需要的位更少。在此实施例中，发送部件21将发送报告值，而非测量值，从而减少了信令开销。

如本文论述的，可以将这两个实施例组合，由此计算部件27仅计算k个最佳值或高于阈值γ_min的值，而发送部件21将向网络报告仅所选择的信道的报告值，而不报告这些信道的测量值。在此情况中，存储器单元将包含所有三个系统参数k、γ_min和γ_max。当然，移动终端将还包括其他逻辑单元。在本领域中这些部件都是公知的，并且与本发明无关，因此本文不予论述。

图3是根据本发明方法的第一主要实施例的流程图。在步骤S1中，接入点(或基站)有规律地发送导频符号或另一种适合的可测信号，终端可以使用它们来估算下行链路短期或长期信道质量。下行链路导频传输的周期和密度可以由网络来设置。

在步骤S2中，移动终端执行指示下行链路信道质量的测量，例如有关CQI、RSSI、发射功率、SINR等。

在步骤S3中，移动终端选择步骤S2中执行的测量的结果所确定的最佳信道。如上文论述的，要选择的信道的数量k可以由存储在移动终端中的缺省值来确定，或可以从网络(例如接入点)或从控制节点通过信令将其传送到移动终端。可以由接入点或中央节点将此信令直接发送到相应的用户终端，或可以由接入点将此信令广播到所有终端。

在步骤S4中，移动终端将测量值与最小阈值γ_min比较，并废弃低于最小阈值的测量值。

可以使用步骤S3或S4来减少要报告的测量值的数量，或可以将它们一起使用，如流程图中所示的。

在步骤S5中，移动终端将测量值报告给网络。如果使用要减少测量值数量的步骤S3，则报告k个最佳值。如果使用要减少测量值数量的步骤S4，则报告所有高于最小阈值γ_min的测量值。如果将步骤S3和S4一起使用，则选择k个最佳值。然后在这k个值中，废弃任何低于最小阈值γ_min的值。在此情况中，如果所有k个最佳测量值均高于最小阈值γ_min，则将k个值从移动终端报告给网络。如果k个最佳测量值中的i个测量值低于最小阈值，则将报告k-i个最佳值。

在步骤S6中，控制节点或网络中的接入点使用报告的测量数据来选择向移动终端发送信令或数据时使用的一个或多个信道。

图4是根据本发明方法的第二主要实施例的流程图。在步骤S11中，接入点(或基站)有规律地发送导频符号或任何其他适合的可测信号，终端可以使用它们来估算下行链路短期或长期信道质量。下行链路导频传输的周期和密度可以由网络来设置。

在步骤S12中，移动终端执行指示下行链路信道质量的测量，例如有关CQI、RSSI、发射功率、SINR等。

在步骤S13中，移动终端计算测量的数据的函数。函数可以是如上文描述的，或任何函数均可使用，只要从该函数得到的值需要的位比报告到网络的测量数据少即可。

在步骤S14中，移动终端将该函数的结果值报告给网络。

在步骤S15中，控制节点或网络中的接入点使用报告的测量数据来选择向移动终端发送信令时使用的一个或多个信道。这可以包括对报告的值进行计算以检索原始测量值。

可以将图4所示的方法与图3所示的方法组合。在此情况中，执行步骤S3和/或步骤S4来选择最感兴趣的测量值，并仅将步骤13的函数应用于这些值。

此组合将进一步减少移动终端与网络之间的信令所需的带宽。

Claims (18)

1.一种在蜂窝网络中用于与所述蜂窝网络中的接入点(3)通信的用户终端(5)，所述用户终端(5)包括用于对从所述接入点(3)接收的下行链路信道执行测量的部件(23)和用于将有关这些测量的结果的信息报告给所述蜂窝网络中的节点(3、7)的部件(21)，所述用户终端(5)的特征在于它包括用于计算作为每个测量值的函数的报告值的部件(27)，以及所述报告部件(21)设置为报告所述报告值，而非报告实际的测量值。

2.如权利要求1所述的用户终端(5)，其特征在于，还包括用于存储测量的最大值γ_max的存储器部件(26)，其中所述计算部件(27)设置为计算作为所述最大值γ_max的函数的所述报告值。

3.如权利要求1-2中的任一项所述的用户终端，其特征在于，还包括用于从所述网络中的控制节点(3、7)接收所述最大值γ_max的部件(21)。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的用户终端，其特征在于，包括用于选择k个最佳测量值的部件，k是正整数，其中所述计算部件(27)设置为仅为这k个最佳测量值计算报告值，以及所述报告部件(21)设置为仅将有关这k个最佳测量值的信息报告给所述控制节点(3、7)。

5.如权利要求1-4中的任一项所述的用户终端，其特征在于，还包括用于识别高于阈值γ_min的任何测量值的部件，其中所述计算部件设置为仅为高于所述阈值γ_min的测量值计算报告值，并且所述报告部件设置为仅报告高于阈值γ_min的测量值。

6.如权利要求4和5中的任一项所述的用户终端，其特征在于，还包括用于从所述网络中的节点(3、7)接收k的值和/或γ_min的值的部件(21)。

7.一种用于蜂窝网络中的控制节点(3、7)，所述节点设置为控制所述蜂窝网络中的通信，并且包括用于从所述网络中的用户终端(5)接收有关所述用户终端(5)就所述节点(3、7)与所述用户终端(5)之间的下行链路信道获得的测量值的信息的部件(15、11)，所述节点包括用于根据从所述用户终端接收到的信息选择要与所述终端通信所用的至少一个信道的部件，所述节点的特征在于所述接收部件(11、15)设置为接收作为是所述测量值的函数的报告值的有关每个测量值的信息。

8.如权利要求7所述的节点，其特征在于，还包括用于将最大值γ_max设置为测量值的最大值的部件(9、13)和用于将所述最大值γ_max报告给所述用户终端的部件(10、14)。

9.如权利要求7或8所述的节点，其特征在于，还包括用于设置所述用户终端要报告测量值的数量的值k和/或确定要从所述用户终端报告的最低测量值的最小阈值γ_min的部件(9、13)，以及用于将一个或多个设置的值报告给所述用户终端(5)的部件(10、14)。

10.如权利要求8或9所述的节点，其特征在于，所述报告部件(10、14)设置为在广播消息中报告一个或多个设置的值。

11.如权利要求8-10中的任一项所述的节点，其特征在于，所述报告部件(10、14)设置为在专用逻辑信道上将一个或多个设置的值报告给所述用户终端。

12.一种用于选择至少一个下行链路信道的方法，所述下行链路信道由蜂窝网络中的下行链路中的接入节点(3)发送的导频符号或另一种适合的可测信号组成，所述方法包括如下步骤：

-在所述用户终端(5)中执行有关从所述接入节点(3)接收的下行链路信道的测量，

-将有关测量值的信息从所述用户终端(5)报告给所述蜂窝网络中的控制节点(3、7)，

-根据所报告的信息选择至少一个下行链路信道，所述方法的特征在于：

计算作为每个测量值的函数的报告值，并报告所述报告值，而非报告实际测量值。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述函数是所述测量的最大值γ_max的函数。

14.如权利要求12-13中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括选择k个最佳测量值，并仅将k个最佳测量值报告给所述控制节点。

15.如权利要求12-14中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括识别高于最小阈值γ_min的测量值并仅报告高于最小阈值γ_min的测量值。

16.如权利要求13-15中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括用于从所述网络中的控制节点(3、7)接收最大值γ_max、k的值和/或最小值γ_min的步骤。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制节点是接入点。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制节点是RNC。

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