CN101536576B - 用于无线通信系统中服务无线网络子系统重定位的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于SRNS重定位的方法，包括：基于从用户设备收到的测量从源节点B+向目标节点B+发送重定位请求；从源节点B+向用户设备发送物理信道重配置消息；从源节点B+向目标节点B+转发分组数据单元(PDU)；以及与目标节点B+的目标小区执行物理层同步和无线链路建立。

Description

用于无线通信系统中服务无线网络子系统重定位的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2006年11月7日提交的标题为“ENHANCED SRNSRELOCATION FOR THE HSPA EVOLUTION”的美国临时专利申请No.60/864,761的权益，上述申请的全文在此以引用方式并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及无线通信，更具体地涉及无线通信系统中的服务无线网络子系统(SRNS)重定位过程。
背景技术
无线通信系统被广泛地配置来提供各种类型的通信内容，例如语音、数据等等。这些系统可以是能够通过共享可用的系统资源(例如带宽和发射功率)来支持与多个用户进行通信的多址系统。上述多址系统的例子包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、3GPP长期演进(LTE)系统和正交频分多址(OFDMA)系统。
通常，无线多址通信系统可以同时支持多个无线终端的通信。每个终端经由前向和反向链路上的传输与一个或多个基站通信。前向链路(或下行链路)是指从基站到终端的通信链路，反向链路(或上行链路)是指从终端到基站的通信链路。通信链路可以通过单输入单输出、多输入单输出或多输入多输出(MIMO)系统建立。
高速分组接入(HSPA)演进，也被称为演进型HSPA或HSPA+，目前作为在现有的HSPA系统和长期演进(LTE)系统之间的过渡在第三代合作伙伴计划(3GPP)中被讨论。
发明内容
下面介绍一个或多个方面的简单概要以便提供对这些方面的基本理解。此概要不是所有预期方面的宽泛概述，也不用于标识所有方面的关键部分和描绘任何或所有方面的范围。它唯一的目的是以一种简化形式介绍一个或多个方面的一些概念，作为后面更详细描述的前序。
按照一个方面，一种用于SRNS重定位的方法，包括：基于从用户设备收到的测量从源节点B+发送重定位请求到目标节点B+；从源节点B+向用户设备发送物理信道重配置消息；从源节点B+向目标节点B+转发分组数据单元(PDU)；以及与目标节点B+的目标小区执行物理层同步和无线链路建立。
为达到上述以及相关的目标，该一个或多个方面中包含了在下文中充分描述以及在权利要求中特别指出的特征。下文的描述和附图详细阐明了一个或多个方面的某些示例方面。这些方面是说明性的，然而，各种方面的原理可以被使用的各种方式中的一些方式以及描述的方面旨在包括所有这些方面以及它们的等效方面。
附图说明
图1示出了按照一个实施例的多址无线通信系统；
图2示出了一个通信系统的示例方框图；
图3示出了在硬切换情况下用于增强SRNS重定位的信令流的示例实施例；
图4示出了一个现有SRNS重定位过程的示例实施例；以及
图5示出了在硬切换情况下的增强SRNS重定位的示例实施例。
具体实施方式
下面结合附图来描述各个实施例，其中全文中类似的参考数字被用于指示类似的要素。下面的描述用于解释说明，阐明的许多特定细节用于提供对一个或多个实施例的透彻理解。然而，显然地，可以在没有这些特定细节的情况下实施这些实施例。在其它例子中，以方框图的形式显示公知的结构和设备，以便易于描述一个或多个实施例。
通常，无线多址通信系统可以同时支持多个无线终端的通信。每个终端经由前向和反向链路上的传输与一个或多个基站通信。前向链路(或下行链路)是指从基站到终端的通信链路，反向链路(或上行链路)是指从终端到基站的通信链路。通信链路可以通过单输入单输出、多输入单输出或多输入多输出(MIMO)系统建立。
MIMO系统使用多个(NT)发射天线和多个(NR)接收天线来用于数据传输。由NT个发射天线和NR个接收天线形成的MIMO信道可以被分解为NS个独立的信道，其也被称为空间信道，其中NS≤min{NT，NR}。NS个独立信道中的每个相应于一个维度。如果由多个发射和接收天线创建的另外的维数被使用，该MIMO系统能够提供改进的性能(例如更高的吞吐量和/或更高的可靠性)。
MIMO系统支持时分双工(TDD)和频分双工(FDD)系统。在TDD系统中，前向和反向链路传输位于相同频域上，那么根据对等原则允许从反向链路信道估计前向链路信道。这样当在接入点有多个天线可用时，使得接入点提取在前向链路上的发射波束形成增益。
单载波频分多址(SC-FDMA)使用了单载波调制和频域均衡技术。SC-FDMA具有和OFDMA系统类似的性能和实质上相同的整体复杂度。SC-FDMA信号因为固有的单载波结构而具有较低的峰值平均功率比(PAPR)。SC-FDMA已经吸引了许多注意，特别是在上行链路通信中，较低的PAPR在发射功率效率方面非常有益于移动终端。当前它是用于3GPP长期演进(LTE)或演进的UTRA中的上行链路多址方案的一种工作假设。
参考图1，示出了根据一个实施例的多址无线通信系统。接入点100(AP)包括多个天线组，一个天线组包括天线104和106，另一个天线组包括天线108和110，以及另外的一个天线组包括天线112和114。在图1中，每个天线组中仅仅示出了两个天线，然而，每个天线组可以使用更多或更少的天线。接入终端116(AT)与天线112和114通信，其中天线112和114在前向链路120上向接入终端116发射信息，并在反向链路118上从接入终端116接收信息。接入终端122与天线106和108通信，其中天线106和108在前向链路126上向接入终端122发射信息，并在反向链路124上从接入终端122接收信息。在FDD系统中，通信链路118、120、124和126可以使用不同的频率进行通信。例如，前向链路120可以使用与反向链路118所使用的不同的频率。
每组天线和/或它们被设定用于通信的区域经常被称为接入点的一个扇区。在该实施例中，每个天线组被指定与接入点100覆盖区域中的一个扇区中的接入终端进行通信。
在前向链路120和126上的通信中，接入点100的发射天线使用波束形成以便提高用于不同接入终端116和124的前向链路的信噪比。接入点也使用波束形成来向随机分布在其覆盖范围的接入终端进行发射，这相比于接入点通过单个天线向所有它的接入终端进行发射，对相邻小区中的接入终端产生更少的干扰。
接入点可以是用于与终端进行通信的固定站，也可以被称为接入点、节点B或某个其它术语。接入终端也可以被称为接入终端、用户设备(UE)、无线通信设备、终端、接入终端或某个其它术语。
图2是MIMO系统200中发送系统210(也被称为接入点)和接收系统250(也被称为接入终端)的一个实施例的方框图。在该发送系统210中，许多数据流的流量数据被从数据源212提供到发送(TX)数据处理器214。
在一个实施例中，每个数据流在各自的发射天线上发送。发送数据处理器214基于为每个数据流选择的一个特定编码方案来格式化、编码以及交织该数据流的流量数据，以提供编码后的数据。
可以使用OFDM技术将每个数据流的编码数据与导频数据复用。导频数据典型地是一种已知的数据模式，其以一种已知方式被处理，且可以用于接收系统中来估计信道响应。复用的导频和每个数据流的编码数据随后基于一个为该数据流选择的特定调制方式(例如：BPSK，QSPK，M-PSK或M-QAM)被调制(例如符号映射)，从而提供调制符号。每个数据流的数据率、编码和调制可以由处理器230执行的指令决定。
所有数据流的调制符号被随后提供到一个发送MIMO处理器220，其可以进一步处理该调制符号(例如OFDM)。发送MIMO处理器220然后提供NT个调制符号流到NT个发射机(TMTR)222a到222t。在某些实施例中，发送MIMO处理器220应用波束形成权值到数据流的符号以及正发射符号的天线上。
每个发射机222接收和处理各自的符号流以提供一个或多个模拟信号，并进一步调节(例如：放大、滤波和上变频)该模拟信号以提供适于在MIMO信道上传输的调制后的信号。来自发射机222a到222t的NT个调制后的信号随后分别从NT个天线224a到224t发射。
在接收系统250中，发射的调制后的信号被NR个天线252a到252r接收，且每个天线252接收的信号被提供到各自的接收机(RCVR)254a到254r。每个接收机254调节(例如滤波、放大和下变频)各自的接收信号，数字化该调节后的信号以提供采样，并进一步处理该采样来提供相应的“接收的”符号流。
接收数据处理器260随后基于特定的接收机处理技术接收并处理来自NR个接收机254的NR个接收的符号流，以提供NT个“检测的”符号流。接收数据处理器260然后解调、解交织以及解码每个检测的符号流，以恢复该数据流的流量数据。接收数据处理器260执行的处理与发送系统210的发送MIMO处理器220和发送数据处理器214执行的处理是互补的。
处理器270周期性地决定使用哪个预编码矩阵(下面将讨论)。处理器270制定一个包含矩阵索引部分和秩值部分的反向链路消息。
该反向链路消息可以包括与通信链路和/或接收的数据流有关的各种类型的信息。该反向链路消息随后被发送数据处理器238处理、被调制器280调制、被发射机254a到254r调节，并被传回到发送系统210，该发送数据处理器238也从数据源236接收许多数据流的流量数据。
在发送系统210，来自接收系统250的调制后的信号被天线224接收，被接收机222调节，被解调器240解调，并被接收数据处理器242处理，以提取接收系统250发送的反向链路消息。处理器230随后决定使用哪个预编码矩阵来确定波束形成权值，从而处理该提取的消息。
一方面，逻辑信道被分为控制信道和业务信道。逻辑控制信道包括：广播控制信道(BCCH)，其是用于广播系统控制信息的下行链路信道；寻呼控制信道(PCCH)，其是传输寻呼信息的下行链路信道；组播控制信道(MCCH)，其是用于发送对于一个或几个组播业务信道(MTCH)的多媒体广播和组播服务(MBMS)调度和控制信息的点对多点下行链路信道，通常，在建立RRC连接之后，该信道仅仅被接收MBMS(注意：旧的MCCH+MSCH)的用户设备使用；专用控制信道(DCCH)，其是发送专用控制信息的由具有RRC连接的用户设备使用的点对点双向信道。一方面，逻辑业务信道包括：专用业务信道(DTCH)，其是一个用户设备专用的用于传输用户信息的点对点双向信道；以及组播业务信道(MTCH)，其是用于发送业务数据的点对多点下行链路信道。
一方面，传输信道被分为下行链路和上行链路。下行链路传输信道包括广播信道(BCH)、下行链路共享数据信道(DL-SDCH)和寻呼信道(PCH)，该PCH用于支持用户设备节能(网络向用户设备指示DRX循环)，上述信道在整个小区广播并被映射到能被用于其它控制/业务信道的物理层资源。上行链路传输信道包括随机接入信道(RACH)、请求信道(REQCH)、上行链路共享数据信道(UL-SDCH)和多个物理信道，该物理信道包括一组下行链路信道和上行链路信道。
在HSPA演进环境中，目前正在研究不同的网络体系结构选择。其中的一个选择建议将所有无线网络控制器(RNC)功能压缩到“演进型”基站中，该基站在后面表示为节点B+。
在这样一个方案中，将广泛使用SRNS重定位过程来处理节点B+间的移动性。现有的过程在处理这种移动性时不是有效率的。
本说明书公开了一种增强的SRNS重定位过程，其更符合在LTE中处理演进型节点B间移动性的方式。建议的方案也可以被看作一种优化的SGSN内SRNS重定位过程。建议的增强移动性方案获得了在核心网络(CN)处减少的切换时延和降低的处理负荷。它需要较少的信令消息并主要依赖节点B+到节点B+的通信。
控制层面处理：
现在参考图3，其描述了一个用于在硬切换情况下的增强SRNS重定位过程的信令流。特别地使用如下步骤：
1)基于来自用户设备的测量报告(以及可能的一些其它RRM特定信息)，源节点B+决定将该用户设备切换到被目标节点B+控制的一个小区。
2)源节点B+发出一个重定位请求到目标节点B+，用于传递必要的信息(上下文转移)以在目标侧准备切换。在执行准入控制后，目标节点B+配置需要的资源。
3)向源节点B+发送一个重定位响应消息，其具有用于用户设备的必要信息以重新配置到目标节点B+的无线路径。
4)源节点B+发送一个物理信道重配置消息，其具有用于接入目标节点B+中小区的信息。
A)源节点B+可以基于无线接入承载(RAB)的服务质量概述(包括用于最小化或避免分组丢失的手段)开始转发不同的无线接入承载(RAB)的GTP分组数据单元(PDU)到目标节点B+。
5)与目标节点B+中的目标小区执行物理层同步和无线链路建立。
6)用户设备发送一个物理信道重配置完成消息到目标节点B+的目标小区。
7)目标节点B+向核心网(CN)发送一个重定位完成消息，其具有在目标节点B+和CN之间建立不同的RAB的请求。
8)该CN用一个重定位完成确认消息进行响应并开始在新路径上转发数据。
9)目标节点B+最后启动源节点B+上的资源释放。
现在参考图4以及图5，使用硬切换的增强的过程(图5)与现有的SRNS重定位(图4)进行比较。参考这些附图可知，增强的过程获得了：减少的切换时延；在CN处降低的处理负荷；以及不需要空中任何改变。因此，对于既有的用户设备来说是向后兼容的。
用户层面处理：
现有的SRNS重定位过程中的用户层面处理基于RoHC的重定位。在我们的增强移动性方案中，用户层面处理替代地基于一种“崭新开始(FreshStart)”方法。在该方法中：
在收到重定位响应消息之后，源节点B+在将到来的GTP-U PDU发送到它的报头压缩实体之前，开始缓存该GTP-U PDU的一个副本。
在发送信道重配置消息之后，源节点B+转发所有缓存的其传输尚未得到确认的GTP-U PDU到目标节点B+。
报头压缩在目标节点B+重新开始。
由于现有的RoHC协议不能合适地处理失序的分组，因此在开始压缩来自源节点B+和CN的该GTP-U PDU之前，在目标节点B+需要有一种重排机制。一种简单的机制可以如下所述：
在接收到物理信道重配置完成消息之后，目标节点B+可以开始压缩或发送源节点B+已经收到的所有GTP-U PDU。
在接收到重定位完成确认消息之后，目标节点B+能够将从新路由(例如直接来自于CN)到达的GTP-PDU保持一段时间，以防GTP-PDU仍从旧路由(例如由源节点B+转发)到达。
如果使用RoHC v2，那么分组失序到达不再是问题，因此目标节点B+可以在它收到物理信道重配置完成消息后就开始压缩和发送GTP-U PDU分组。
本领域的技术人员将理解信息和信号可以使用任何多种不同的技术和方法来表示，例如，上面说明书提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片可以被表示为电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或上述任何组合。
本领域的技术人员将进一步领会本文公开的与实施例相结合描述的各种说明性的逻辑方框、模块、电路和算法步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者组合来实现。为了清楚地说明硬件和软件的可交换性，上面描述的各种说明性的组件、方框、模块、电路和步骤通常依据于它们的功能。上述的功能被实现为硬件还是软件依赖于施加于该整个系统的特定的应用和设计约束条件。熟知本领域的技术人员可以为每个特定的应用以不同的方式实现该描述的功能，但是这样的实现结果不应该被解释为偏离了本发明的范围。
本文公开的与实施例相结合描述的各种说明性的逻辑框、模块与电路可以用被设计来执行此处描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分离门或晶体管逻辑、分离硬件元件或上述任何组合而被实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是可替换的，该处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微型控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器连同一个数字信号处理核心的组合、或任何其它此类配置的组合。
本文公开的与实施例相结合描述的方法或算法的步骤可以直接地体现为硬件、被处理器执行的软件模块或上述两者的组合。软件模块可以位于随机存取存储器(RAM)、闪速存储器(flash memory)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、移动盘、CD-ROM或任何其它已知技术中的存储介质形式。示例性的存储介质被耦合到处理器以致该处理器可以从存储介质读信息并向其写入信息。替代地，该存储介质可以集成到该处理器中。该处理器和该存储介质可以位于一个专用集成电路中，该专用集成电路可以存在于用户终端中。替代地，该处理器和该存储介质可以作为分立元件位于用户终端内。
提供公开的实施例的上述描述，以使本领域的任何技术人员都能够实施或使用本发明。对于本领域的技术人员来说，对上述实施例的各种修改都将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的前提下可以将这里定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明并不是想要限制于本文所描述的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特征一致的最广范围。

Claims (4)

1.一种用于在通信网络中执行服务无线网络子系统(SRNS)重定位的方法，包括：
基于从用户设备(UE)接收的测量从源节点B+向目标节点B+发送重定位请求；
从所述源节点B+向所述用户设备发送物理信道重配置消息；
从所述源节点B+向所述目标节点B+转发分组数据单元(PDU)；
与所述目标节点B+的目标小区执行物理层同步和无线链路建立；
从所述用户设备向所述目标节点B+的目标小区发送物理信道重配置完成消息；
从所述目标节点B+向核心网发送重定位完成消息；
由所述核心网以重定位完成确认消息进行响应；以及
由所述目标节点B+启动所述源节点B+的资源的释放。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在接收到所述重定位完成确认消息之后，由所述目标节点B+将直接来自于所述核心网的PDU保持一段时间。
3.一种用于在通信网络中执行服务无线网络子系统(SRNS)重定位的系统，包括：
基于从用户设备(UE)接收的测量从源节点B+向目标节点B+发送重定位请求的模块；
从所述源节点B+向所述用户设备发送物理信道重配置消息的模块；
从所述源节点B+向所述目标节点B+转发分组数据单元(PDU)的模块；
与所述目标节点B+的目标小区执行物理层同步和无线链路建立的模块；
从所述用户设备向所述目标节点B+的目标小区发送物理信道重配置完成消息的模块；
从所述目标节点B+向核心网发送重定位完成消息的模块；
由所述核心网以重定位完成确认消息进行响应的模块；以及
由所述目标节点B+启动所述源节点B+的资源的释放的模块。
4.根据权利要求3所述的系统，还包括：在接收到所述重定位完成确认消息之后，由所述目标节点B+将直接来自于所述核心网的PDU保持一段时间的模块。
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