CN101518129A

CN101518129A - 移交时的mimo模式选择

Info

Publication number: CN101518129A
Application number: CNA2006800560257A
Authority: CN
Inventors: M·卡兹米; J·廖
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2026-10-05
Also published as: AU2006349035A1; EP2074851B1; JP2010506489A; JP5185277B2; US20100099416A1; AU2006349035B2; EP2074851A4; WO2008041894A1; CN101518129B; MX2009003434A; EP2074851A1

Abstract

当将要执行从服务无线电基站到目标无线电基站的用户设备移交时，在移交前确保用户设备以由服务无线电基站和由目标无线电基站支持的MIMO模式操作。这能够通过比较第一模式列表和第二模式列表以形成共同模式列表来实现，所述第一模式列表包括由用户设备和服务无线电基站共同支持的可能MIMO模式，所述第二模式列表包括由用户设备和目标无线电基站共同支持的可能MIMO模式。

Description

移交时的MIMO模式选择

发明背景

本发明涉及移动通信系统，尤其涉及其中在网络的不同节点中可使用不同MIMO模式的蜂窝系统。

在过去几年间，在使用多个发射和接收天线通过无线信道递送高数据率方面进行了很多研究。具有多个发射天线和多个接收天线的系统被称为多输入多输出(MIMO)系统。已经提出了不同的多天线方法，并且不同的方法就它们利用无线电信道不同性质的能力而言具有不同的优点。

不同的空间处理可能会有助于改善频谱效率、分集、覆盖、干扰抑制等。例如，某份提案描述了：通过传送独立的符号流，每天线速率控制(PARC)原则上会获得高频谱效率。接收机分集作为可选提案，通过在多个维度上引入冗余而增加了链路可靠性，但并不提供与PARC提案相同的提高的频谱效率。

一般来说，与单个空间过程算法相对应的每种MIMO方法提供复用增益或分集增益。然而，还可能在不同方法间适配以找到两种类型性能增益之间的合理权衡。

因此，应当意识到，改变系统模式可能改善系统性能。然而，不同的MIMO方案需要不同类型的测量报告，模式的选择将会影响到其他过程(例如，混合ARQ(HARQ))的性能。例如，如果在模式切换期间，节点B或RNC正在进行其他高优先级过程(例如，移交)，则模式切换可能引起一些HARQ过程的丢失或一些HARQ软结合过程的丢失，这归因于大量的移交信令需求。

美国专利号6,937,592描述了这样的系统：其中无线通信系统能够响应于传输特定的变量而在空间复用和非空间复用之间适配其操作模式。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于执行从服务无线电基站到目标无线电基站的用户设备移交的方法，所述方法包括：

在移交前确保用户设备以由服务无线电基站和由目标无线电基站支持的MIMO模式操作。

根据本发明的第二方面，提供了一种用在蜂窝通信网络中的无线电基站，其中：

当无线电基站充当用户设备的服务无线电基站时，它适于形成第一模式列表，所述第一模式列表包括由用户设备和无线电基站共同支持的可能MIMO模式。

根据本发明的第三方面，提供了一种网络控制器，其中，当网络控制器准备执行从服务无线电基站到目标无线电基站的用户设备移交时，网络控制器适于在移交前确保用户设备以由服务无线电基站和由目标无线电基站支持的MIMO模式操作。

附图简述

为了更好理解本发明，将以示例方式参考附图，在附图中：

图1是根据本发明的无线通信系统的示意图。

图2是图示出根据本发明方法的流程图。

图3图示出在本发明实施例中，图1的系统中的信令。

图4是根据本发明的另一无线通信系统的示意图。

图5图示出在本发明实施例中，图4的系统中的信令。

实施例详述

图1是示意图，其图示出蜂窝无线通信系统10的一部分。特别地，图1示出了四个节点B 12、14、16、18，所述节点向在网络覆盖区域内移动的移动设备(例如用户设备(UE)20)提供蜂窝网络覆盖。节点B 12、14、16、18中的每一个都具有到接入网关(aGW)22的连接。对于本领域技术人员清楚的是：系统10实际上会包括更多节点B和更多移动设备，但对于解释本发明来说示于图1中的系统已经足够。

图1示出了分布式系统，其中接入网关22仅执行用户平面切换并不传送任何无线电相关信息。提供了逻辑链路，例如节点B 12和节点B 14之间的链路24，并且通过各种节点B-节点B接口来执行无线电相关信息的交换。

图2是图示出根据本发明一个方面的方法的流程图。

本方法涉及这样的情形，其中移动设备(例如图1中的用户设备(UE)20)在服务节点B(例如图1中的节点B 12)的覆盖区域内，并且预计移交到目标节点B(例如图1中的节点B 14)。

在本说明书中，术语“移交”被用于表示任何类型的移交，例如小区内移交、小区间移交、RAT间移交或小区改变。

在步骤40中，形成了用于服务节点B的虚拟模式列表(VML)。在本文中被使用时，术语“虚拟模式列表”是指所有可能模式(例如能够由UE和相关节点B共同支持的不同MIMO模式)的列表。即，用于用户i的虚拟模式列表V_{VML_serving}是包含由第i个UE和由服务节点B这二者支持的那些模式的列表。因此：

V_{VML_serving}＝V_UE∩V_{NodeB_serving}＝[α₁，α₂，...，α_M]

其中，V_UE和V_{NodeB_serving}是分别由UE和服务节点B支持的模式，并且“α”是MIMO模式ID。

在示于图1的分布式体系结构的情况下，在服务节点B(例如图1中的节点B 12)中，构建并保持虚拟模式列表(VML)。特别地，UE将它的MIMO模式能力报告给服务节点B，并且服务节点B根据它自己的能力和UE的能力来构建VML。如在下文中详细描述的，由决定和执行移交的一个或多个网络元件来保持VML是有利的。然而，可以由UE、节点B、无线电网络控制器(RNC)或由任何其他网络元件来构建VML。

在步骤42中，形成用于目标节点B的虚拟模式列表(VML)。如前所述，VML是能够由UE和相关节点B共同支持的所有可能模式的列表。即，用于用户i的虚拟模式列表V_{VML_target}是包含由第i个UE和由目标节点B这二者支持的那些模式的列表。因此：

V_{VML_target}＝V_UE∩V_{NodeB_target}＝[α₁，α₂，...，α_M]

其中，V_UE和V_{NodeB_target}是分别由UE和目标节点B支持的模式，并且“α”是MIMO模式ID。

再次，在示于图1的分布式体系结构的情况下，在相关节点B(在这种情况下是图1中的目标节点B 14)中构建并保持虚拟模式列表(VML)。特别地，UE的MIMO模式能力被报告给目标节点B，所述目标节点B能够构建目标VML。

在步骤44中，交换用于服务节点B和用于目标节点B的两个虚拟模式列表，以形成共同虚拟模式列表。共同虚拟模式列表(V_{VML_c})包含能够由用于特定UE的服务和目标节点B所支持的MIMO模式的集合。用于第i个用户的共同VML V_{VML_c}被构建如下：

V_{VML_c}＝V_UE∩V_{NodeB_serving}∩V_{NodeB_target}＝[α₁，α₂，...，α_L]

其中，V_UE、V_{NodeB_serving}和V_{NodeB_target}是分别由UE、服务节点B以及目标节点B支持的模式，并且“α”是属于V_{VML_c}的MIMO模式的ID。

该信息交换发生在例如示于图1中的接口24的直接节点B-节点B接口上。在服务节点B控制移交的情况下，则仅仅需要将针对目标节点B形成的虚拟模式列表发送到服务节点B。可替换地，服务节点B请求目标节点B通过直接节点B-节点B接口报告它的模式能力，以便构建用于给定UE的服务和目标节点B之间的共同VML。

在步骤46，确定用在服务节点B 12中的当前MIMO模式是否被目标节点B 14支持，即，它是否在共同VML中。

如果在步骤46中确定当前MIMO模式不在共同VML中，则过程转到步骤48，其中确定共同VML是否实际上包含任何MIMO模式。

假定在步骤48中确定共同VML确实包含至少一个MIMO模式，则过程转到步骤50，其中确定共同VML是否包含多于一个的这种MIMO模式。

如果在步骤50中确定共同VML包含多于一个的MIMO模式，则过程转到步骤52，这些模式之一被选为最佳共同模式。在共同VML中被考虑作为最佳模式的模式能够根据进行中的连接的需求而被确定。例如，能够根据覆盖或容量来确定最佳模式，或者将最佳模式确定为最好地满足服务质量需求的模式，或者根据例如UE测量报告来确定最佳模式。

一旦在过程的步骤52中已经选择了可用模式之一，或者如果在步骤50中确定共同VML仅仅包含一个MIMO模式，则过程转到步骤54，其中服务节点B执行到相关模式的模式切换。

一旦执行了到相关共同模式的切换，过程就转到步骤56，其中采取步骤来阻止当移交发生时的另外的模式切换。然后过程转到步骤58，其中执行移交。

如果在步骤46中确定当前MIMO模式处于共同VML中，则在本发明所示出的实施例中，不执行模式切换，并且过程直接转到其中分别冻结模式切换和执行移交的步骤56和58。很明显的是，在本发明的其他实施例中，在该阶段可以执行到共同VML中的另一模式的模式切换。

如果在步骤48中确定没有由UE 20以及由服务节点B 12和目标节点B14这二者所支持的模式，则在本发明所示出的实施例中，过程转到步骤60，其中选择非MIMO方案(例如单输入单输出(SISO)方案或单输入多输出(SIMO)方案)以简化移交，并且在过程转到步骤58之前执行合适的模式切换。

移交过程一般是传统的，并且将不在本文中进一步描述，除了为了确保当移交完成时目标节点B使用期望MIMO模式进行操作而采取的步骤之外。

图3是指示服务节点B 12和目标节点B 14之间的消息流的示意图。

特别地，图3示出：当在服务节点B 12中已经执行了模式切换70后，执行移交过程，包括服务节点B 12和目标节点B 14之间的消息72、74、76。这些消息仅仅是移交过程期间传送的消息的代表，并且将不对它们的内容进行进一步描述，这是由于它们与本发明并不相关。

图3还示出了存在能够将消息从服务节点B 12发送到目标节点B 14的至少三种可能时刻。

作为第一选择，能够在移交过程开始前将消息78从服务节点B 12发送到目标节点B 14，其指示目标节点B应该以特定MIMO模式开始其操作。这种选择具有以下主要优点：目标节点B将具有足够时间来以所请求模式开始，并且对于其中不希望有中断的软移交，这种选择会尤其有利。

作为第二选择，能够在移交过程期间将消息80从服务节点B 12发送到目标节点B 14，例如被运载(piggyback)在移交相关消息之一上，消息80同样指示目标节点B应该以特定MIMO模式开始其操作。这种选择在一定程度上减少了信令开销，但这意味着目标节点B将需要同时处理多个任务。

作为第三选择，能够在移交过程刚结束后将消息82从服务节点B 12发送到目标节点B 14，其指示目标节点B应该以特定MIMO模式开始其操作。尽管这种选择可能引起较长的移交中断，但它具有如下优点：消息82仅仅在移交完成后才被发送，因而不会在移交失败情况下引起任何信令浪费。

很明显的是，在确定没有由服务节点B 12和由目标节点B 14支持的MIMO模式(并因此选择非MIMO模式)的情况下，存在相同的三种选择来用于向目标节点B通知：目标节点B应该以哪种模式来开始它的操作。

图4是示意图，其图示出可替换的蜂窝无线通信系统90的一部分。特别地，图4示出了向在网络覆盖区域内移动的移动设备(例如用户设备(UE)100)提供蜂窝网络覆盖的四个节点B 92、94、96、98。节点B 92、94、96、98中的每一个都具有到组合的无线电网络控制器和接入网关(RNC/aGW)110的相应连接102、204、106、108。而且，对于本领域技术人员清楚的是：系统10实际上会包括更多节点B和更多移动设备，但对于解释本发明来说示于图4的系统已经足够。

图4示出了集中式体系结构，在其中RNC/aGW 110执行用户和控制平面切换，并且还处理无线电相关信息。

在该系统的情况下，再次执行图2中所示的方法，不过该方法与参考图2所描述的方法的不同在于：该过程在RNC/aGW 110的控制下来执行。

因此，RNC/aGW 110知道了UE 100的能力和各种节点B的能力，并且因此能够构建和保持用于目标节点B和服务节点B的VML以及共同VML。

在由RNC/aGW 110控制的情况下，还执行图2的过程所需的任何模式切换。此外，RNC/aGW 110控制了移交过程，并还负责向目标节点B通知在移交之后将被使用的模式。

图5是示意图，其指示了RNC/aGW 110、服务节点B(例如节点B 92)以及目标节点B(例如节点B 94)之间的消息流。

特别地，图5示出在示于图2的过程中的步骤54处，RNC/aGW 110向服务节点B 92发送消息120，命令它切换到指定模式。当这些已经完成后，服务节点B 92返回确认消息122。

此后，执行移交过程，包括RNC/aGW 110、服务节点B 92以及目标节点B 94之间的消息124、126、128。这些消息仅仅是移交过程期间传送的消息的代表，并且将不对它们的内容进行进一步描述，这是由于它们与本发明并不相关。

图5还示出了存在能够将消息从RNC/aGW 110发送到目标节点B 94的至少三种可能的时刻，其指示目标节点B应该以特定MIMO模式开始它的操作。

作为第一选择，能够在移交过程开始前将消息130从RNC/aGW 110发送到目标节点B 94。这种选择具有以下主要优点：目标节点B具有足够时间来以所请求模式开始，并且对于其中不希望有中断的软移交，这种选择会尤其有利。

作为第二选择，能够在移交过程期间将消息132从RNC/aGW 110发送到目标节点B 94，例如被运载在移交相关消息之一上。这种选择在一定程度上减少了信令开销，但这意味着目标节点B将需要同时处理多个任务。

作为第三选择，能够在移交过程刚结束后将消息134从RNC/aGW 110发送到目标节点B 94。尽管这种选择引起了较长的移交中断，但它具有如下优点：消息134仅仅在移交完成后才被发送，因此不会在移交失败情况下引起任何信令浪费。

同样很明显的是，在确定没有由服务节点B 12和由目标节点B 14支持的MIMO模式(并因此选择非MIMO模式)的情况下，存在相同的三种选择来用于向目标节点B通知：目标节点B应该以哪种模式来开始它的操作。

HARQ和移交的执行时间尺度有很大不同，并且在移交过程期间会存在若干HARQ传输。为了防止掉话(call dropping)，移交具有比HARQ更高的优先级。同时，UE具有有限的处理能力，例如在它能够处理的并行过程的数目方面。因此，如果在移交过程期间需要若干HARQ传输，则如果在移交期间还改变了模式，就不能很好执行这些HARQ传输。因此，在本文描述的模式切换防止了HARQ过程的损失，并因此防止了在移交期间HARQ性能下降。此外，移交处理延迟也能够被减小，如果在移交前UE切换到能够被用在服务和目标节点B的共同模式的话。

因此，描述了这样的方法和网络元件，其能够被用于通过确保相关节点B在合适的MIMO模式下操作来简化移交过程。

Claims

1.一种用于执行从服务无线电基站到目标无线电基站的用户设备移交的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中执行移交的网络元件保持由用户设备、服务无线电基站以及目标无线电基站共同支持的MIMO模式列表。

3.根据权利要求2所述的方法，其中服务无线电基站形成第一模式列表并且形成共同模式列表，所述第一模式列表包括由用户设备和服务无线电基站共同支持的可能MIMO模式，并且所述共同模式列表包括由用户设备、服务无线电基站以及目标无线电基站共同支持的所述MIMO模式列表。

4.根据权利要求3所述的方法，其中服务无线电基站直接从目标无线电基站获得关于其所支持的模式的信息。

5.根据权利要求1或2所述的方法，包括：

形成第一模式列表，其包括由用户设备和服务无线电基站共同支持的可能MIMO模式；以及

形成第二模式列表，其包括由用户设备和目标无线电基站共同支持的可能MIMO模式。

6.根据权利要求5所述的方法，其中网络控制元件形成第一模式列表和第二模式列表，并且形成共同模式列表，所述共同模式列表包括由用户设备、服务无线电基站以及目标无线电基站共同支持的所述MIMO模式列表。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，包括：在执行移交之前，选择由服务无线电基站和由目标无线电基站支持的优选模式，并且将服务无线电基站的操作切换到所述优选模式。

8.根据权利要求7所述的方法，其中根据由用户设备所报告的测量来选择优选模式。

9.根据权利要求7所述的方法，其中根据满足服务质量目标需求的能力来选择优选模式。

10.根据权利要求7所述的方法，包括：当没有由服务无线电基站和由目标无线电基站支持的MIMO模式时，选择非MIMO模式作为所述优选模式。

11.根据权利要求7所述的方法，其中网络控制元件在移交前请求服务无线电基站切换到优选模式。

12.根据前述任一权利要求所述的方法，其中执行移交的网络元件请求目标无线电基站使用由服务无线电基站和由目标无线电基站支持的所述模式。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在移交的执行阶段开始前作出所述请求。

14.根据权利要求12所述的方法，其中在移交的执行阶段期间作出所述请求。

15.根据权利要求12所述的方法，其中在移交过程成功完成后作出所述请求。

16.一种用在蜂窝通信网络中的无线电基站，其中：

17.根据权利要求16所述的无线电基站，其中，当无线电基站准备执行到目标无线电基站的移交时，它适于形成共同模式列表，所述共同模式列表包括由用户设备、充当服务无线电基站的所述无线电基站以及目标无线电基站共同支持的MIMO模式列表。

18.根据权利要求17所述的无线电基站，其中，在执行移交前，无线电基站适于从所述共同支持的MIMO模式列表中选择MIMO模式。

19.根据权利要求18所述的无线电基站，其中无线电基站适于向目标无线电基站通知所选择的MIMO模式。

20.一种网络控制器，其中，当网络控制器准备执行从服务无线电基站到目标无线电基站的用户设备移交时，所述网络控制器适于在移交前确保用户设备以由服务无线电基站和由目标无线电基站支持的MIMO模式操作。

21.根据权利要求20所述的网络控制器，其中网络控制器适于保持由用户设备、服务无线电基站以及目标无线电基站共同支持的MIMO模式列表。