CN101809927A - 电信系统中的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
具有多个下行链路物理信道的蜂窝电信系统中的用户设备使用所述物理信道的子集来检测无线电链路问题,其中所述子集可根据特定瞬间哪些信道可用来动态地调整。
Description
技术领域
本发明涉及下行链路无线电链路问题的检测。
背景技术
无线电链路监视对于维护蜂窝系统中的无线电连接是至关重要的。通过有规律地将无线电状况报告到系统,当发生无线电链路故障时可以采取多种不同类型的动作。
在UTRA中,物理层估算无线电链路的质量,并且基于无线电帧经由所谓的同步原语向更高层报告同步状态,如3GPP TS 25.214V7.4.0“物理层过程(FDD)(″Physical layer procedures(FDD)″)中所描述的。
在E-UTRA中还将需要报告无线电链路质量状态,其中快速且可靠地检测到无线电问题是有益的,由此可避免上行链路中不必要的干扰、下行链路中资源浪费和可以进行小区重新选择或切换之前不必要的长时间延迟。
E-UTRA中的无线电链路故障处理
E-UTRA中的无线电链路故障的处理在3GPP TS 36.300 V8.1.0“总体描述;第2阶段”(″Overall description;stage 2″)有所描述,并且由图1所示的两个阶段组成,简要描述为
第一阶段:
·开始于无线电问题检测,这可能导致在例如定时器周期期满(T1)之后的无线电链路故障检测
·基于网络的移动性处理
第二阶段:
·开始于无线电链路故障检测,这可能导致定时器(T2)之后从已连接到空闲的RRC状态转变
·基于UE的移动性处理
由物理层处理对“无线电问题检测”的判断以及其报告的过程。与UTRA的相似性涉及同步原语的使用,例如“失去同步”处理,下文对此进一步论述。
UTRA中无线电问题检测
在UTRA中,快速发射功率控制(TPC)对于系统正确地工作是至关重要的。例如,在下行链路中,经由物理控制信道(F-)DPCH或DPCCH持续地或周期性地发送TPC命令。UE在预先指定的时间间隔上测量此物理控制信道的质量,如果质量低于指定的阈值,则UE向网络报告“失去同步”。向映射到DPDCH的传输块提供通过循环冗余校验(CRC)的错误检测。除了监视控制信道质量外,UE还监视持续CRC故障的数量,如果其高于预先指定的数量,则UE向网络报告“失去同步”。
E-UTRA中的分组数据传输
E-UTRA是纯分组数据设计的蜂窝系统,其中上行链路和下行链路中的用户数据的传输始终经由共享信道来进行。在下行链路中使用正交频分复用(OFDM)技术,而在上行链路中使用基于DFT的预编码OFDM。与UTRA中的HSPA相似,UE监视物理下行链路控制信道(PDCCH)以便访问物理下行链路共享信道(PDSCH)上的UE专用用户数据,网络基于需要向UE赋予上行链路调度许可,以用于经由物理上行链路控制信道(PUCCH)和物理上行链路共享信道(PUSCH)的上行链路传输。通过CRC对传输块和控制有效负载提供错误检测,HARQ操作确保了有效率的重发。
在E-UTRA中,尚未指定下行链路发射功率控制(TPC),并且上行链路TPC命令被嵌入在映射到PDCCH的控制有效负载中,它们是偶尔被E-UTRA基站(eNodeB)发送的。因此,UTRA中没有持续性或周期性的专用物理信道(例如(F-)DPCH或DPCCH)。
E-UTRA中下行链路物理信号和信道
E-UTRA下行链路中的物理层信号和信道是:
·物理层信号,即参考信号(导频)和同步信号
·物理广播信道(PBCH)
·PDCCH和PDSCH
·物理控制格式指示符信道(PCFICH)
·物理HARQ指示符信道(PHICH)
在观察之后可以执行:
·周期性地传送物理层信号和PBCH
·通过CRC对映射到PBCH和PDSCH的传输块的错误检测以及对映射到PDCCH的控制数据的错误检测
·一些上行链路传输将产生经由物理信道PDCCH和PHICH的下行链路响应
考虑周期性传送的信号和信道的优点在于,将无线电问题检测报告到较高层的报告瞬间可以是预先知道的。在E-UTRA中使用共享信道来监视无线电链路质量可能因缺失调度的数据而导致不可预测的报告延迟。
E-UTRA下行链路中无线电问题检测
对于E-UTRA下行链路操作,似乎自然地将检测到无线电问题表征为UE在某个时间段无法检测到PDCCH和/或PDSCH。除了无法接收任何用户数据外,控制数据的连续CRC故障还意味着UE无法接收任何上行链路调度许可,也无法响应上行链路TPC和时间对准(TA)命令,这些对于系统正确地工作是至关重要的。
但是,对于PDCCH,以隐含方式将UE ID编码到CRC中,这意味着CRC故障可能不是因为差的无线电链路条件,即分组被发往另一个UE。为此原因,基于例如映射到PDCCH的控制数据的高数量的连续CRC故障判断检测到无线电问题似乎不太有用。
检查映射到PDSCH的传输块的CRC可以是监视检测到无线电问题的一种可能方式。虽然PDSCH的解调要求关联的PDCCH被正确地检测到,但是PDCCH应该显著地比PDSCH更鲁棒。在此情况中,速率调适促成最低可能的用户数据比特率,但是UE仍以连续NACK对eNodeB进行响应。但是,仅基于例如PDSCH的传输块的高数量连续CRC故障而检测到无线电问题的一个潜在缺点在于缺失调度的数据将导致不可预测且可能非常长时间的报告延迟。
在E-UTRA中,周期性地发送公共参考信号,并将其在整个系统带宽上分发。监视参考信号的某个质量度量,例如SIR或导频符号错误率,并且在质量度量高于某个阈值时报告检测到无线电问题,这可以是上面的PDSCH CRC检验的一种替代或补充。但是,公共参考信号的质量差并不必然地反映下行链路物理信道PDCCH和PDSCH的所感受的质量。附加地,还可以将质量度量与同步信号关联,例如接收同步信号与所考虑的主同步信号之间的相关性低于某个阈值。
还对映射到PBCH的传输块提供通过CRC的错误检测,(与映射到共享信道的传输块相比)其被周期性地发送并因此将具有可预测的报告延迟。因此,读取物理广播信道的连续故障可以被用于指示检测到无线电问题。但是,公共物理信道PBCH的质量并不必然地反映PDCCH和PDSCH的所感受的质量。
eNodeB将有规律地但并不必周期性地传送寻址到一群UE的上行链路TPC命令。如果属于某个群的UE未在指定的时间间隔内检测到此类命令,则它可以向较高层报告检测到无线电问题。相同的概念也可应用于其他控制格式,例如包括时间对准命令,尽管这些命令在带内发送并且不如例如上行链路TPC命令那样频繁地发送。
eNodeB将有规律地但并非必然周期性地传送PCFICH,其包含有关在子帧内发送多少个PDCCH的连续OFDM符号的信息。将有三个已知的32位的序列经由PCFICH发送以指示1或2或3个OFDM符号。作为PCFICH的质量度量,UE可以评估某个时间间隔期间接收的序列的位错误,并在高数量的连续位错误超过某个阈值时报告检测到无线电问题。
已连接模式中的非连续接收(DRX)
E-UTRA下行链路也允许RRC CONNECTED模式(或通称为LTE ACTIVE模式)中的非连续接收(DRX)的可能性。这使得UE能够节省电池同时保持连接,因为它只需根据DRX周期在周期性瞬间唤醒即可。该网络可以根据服务类型配置2毫秒和最高2.56秒之间的DRX周期,例如对于实时服务(例如基于IP的语音)通常为2或4毫秒,以及对于非实时服务(例如浏览因特网)为1.28秒。DRX期间,当网络在发送数据时,UE可以临时性地进入连续接收模式。在数据接收之后,UE在网络配置的超时之后返回到正常DRX模式。
UE将尝试在DRX周期的静默时间段内尽可能多地保持在不活动状态以实现最大可能地节省电池。但是,这也意味着UE将主要在唤醒瞬间执行移动性、无线电链路问题检测的测量(失去同步检测、处于同步检测)等。由于DRX模式中的测量机会不充分(具体视DRX周期而定),UE将无法迅速地检测到无线电链路问题。
非常大数量的UE保持在DRX模式中是可能的。其次,在DRX模式中,用于传送数据的网络可能突然地将UE切换到连续接收模式。UE因此就无线电链路质量而言应该保持良好的连接,这样应该向网络迅速地报告任何无线电链路问题。因此,应该将无线电链路问题检测设计成在DRX和非DRX工作模式中均能有效地工作。
发明内容
因此,本发明要解决的问题之一是使UE能够获取无线电问题检测所需的足够数量的测量样本。
一种可能性是使用多个物理信道来进行无线电链路问题的检测。此方法在E-UTRA中尤其具有吸引力,其中由于分组模式传输和频繁使用DRX模式,所以对多个物理信道的采样可以更容易和快速地使UE能够获取无线电链路检测所需的足够数量样本。
早期已经提出使用组合信道的概念(例如,SCH、BCH、共享信道和导频信道)。但是,在先前提出的方法中,原理是UE总是使用这些信道的两个或两个以上的组合来进行无线电链路检测。然而,由于分组模式以及尤其DRX的原因,对于UE,在任何时间对这些信道的任何组合进行采样并非总是可能的。
根据本发明的第一方面,提供一种方法,供具有多个下行链路物理信道的蜂窝电信系统中的用户设备使用,该方法包括:
使用所述物理信道的子集检测无线电链路问题,其中所述子集是可根据特定瞬间哪些信道可用来动态地调整的。
根据本发明的基本原理是,使用多个物理信道的组合来进行无线电链路检测,其中UE所使用的信道的子集是根据特定测量瞬间哪些信道可用来动态地调整的。最小子集由至少一个物理信道组成。该方法尤其在DRX中加快了无线电链路问题的检测。因此,本发明提供使用多个物理信道的不同组合以及对每个物理信道使用不同加权来进行无线电链路问题的检测的可能性。可以采用如下一种或多种方式来设置用于定义每个信道的错误事件的条件:由网络来配置、标准化的值、基于UE的实现或它们的组合。
本发明提供
·即使因分组模式传输而缺失下行链路专用信道,仍在下行链路中提供快速且可靠的无线电问题检测。
·因为在UE注意到无线电问题被检测到时,它将例如停止上行链路中传送测量报告或其他数据,在上行链路中提供减少的干扰。
·提供对下行链路中资源浪费的限制。只要基站接收到有关下行链路无线电链路差的信息,则它可以从调度列表中移除该UE。
·更短的切换延迟。只要基站接收到有关下行链路无线电链路差的信息,则在快速识别出下行链路问题的情况下,可以更快速地变更服务基站。
·在DRX操作中以及在测量机会有限的情况中快速地检测到无线电链路问题。
附图说明
图1图示E-UTRA中的无线电链路故障处理。
图2示出通信网络体系结构的示例。
图3是图示根据本发明第一方面的方法的流程图。
图4是图示根据本发明第二方面的方法的流程图。
具体实施方式
图1说明一种通信系统,例如OFDM系统或WCDMA系统,包括无线电接入网(RAN)(例如演进的UMTS地面无线电接入网(E-UTRAN)体系结构),其包含至少一个无线电基站(RBS)(或Node B)15a-b,连接到一个或多个无线电网络控制器(RNC)10(图2中仅示出一个)。RAN经由例如lu接口的接口连接到核心网络(CN)12,核心网络(CN)12可以是面向连接的外部CN(例如公众交换电话网(PSTN)或综合业务数字网络(ISDN)),和/或无连接外部CN(例如因特网)。
RAN和CN 12提供用于多个用户设备(UE)18a-d的通信和控制。UE 18各使用下行链路(DL)信道(即基站至用户或前向)和上行链路(UL)信道(即,用户至基站或反向)来经由无线电或空中接口与至少一个RBS 15通信。
根据本发明的优选实施例,该通信系统在本文中描述为WCDMA通信系统。但是,本领域技术人员认识到本发明的方法和装置在所有通信系统中均非常适用。用户设备18可以是例如移动电话(“蜂窝”电话)的移动台和具有移动终端的膝上型计算机,并且因此可以是例如与RAN进行语音通信和/或数据通信的便携式、袖珍、手持、包括计算机或车载移动设备。
用于无线电链路问题检测的物理信道
在优选实施例中,下行链路无线电问题检测将基于监视有关下行链路信号的质量度量。当一个或多个质量度量在预定义的时间间隔内超过一个或多个阈值或落在其之下时,可以断言检测到无线电问题。要使用的错误事件的集合可以是UE特定的或特定于一群UE的。可以例如根据业务和业务负载的类型,由eNodeB以信令将要用于每个物理信道的参数和不同加权的特定组合通知给UE。在一个实施例中,所使用的条件是半静态的,从而经由较高层信令来发信号通知要使用的参数集合以及加权。或者,定义多个标准组合以使eNodeB能够发信号通知对此类标准组合的引用。这将减少需要传送的位数。在又一个实施例中,UE具有多个按标准设置的预定义备选组合以根据所使用的接收模式来应用,例如对于DRX模式等应用一种特定的组合。
下行链路无线电质量检测的潜在候选可以是:
·监视下行链路参考信号质量度量
°例如,下行链路参考信号质量度量可以是根据天线配置传送的参考信号的接收的SIR或导频符号错误率,例如一个eNodeB天线端口情况中的参考信号0。
·监视同步信号质量度量
°例如,质量度量可以是接收的信号与考虑的主同步信号之间的相关性值。
·监视PBCH质量度量
°例如,PBCH质量度量可以是连续PBCH CRC故障的数量
·监视PDSCH质量度量
°例如,PDSCH质量度量可以是连续PDSCH CRC故障的数量或HARQ重发的次数超过HARQ重发的目标次数的情况的次数。
·监视引用E-UTRA控制格式的正确检测的PDCCH数据与发往多个用户的TPC命令之间的时间
°例如,PDCCH质量度量可以是缺失接收的无线电帧的数量
·监视PCFICH质量度量
°例如,PCFICH质量度量可以是位错误或软值(softvalues)的质量。
·监视PHICH信道
°例如,PHICH质量度量可以是软位的质量。
基于组合信道的无线电链路检测算法
图3是图示根据本发明的一个方面的方法的流程图。
在步骤100中,用户设备确定所述下行链路(DL)物理信号和信道中哪些可用。在步骤110中,用户设备基于步骤100中确定所述下行链路物理信号和信道中哪些可用的结果来动态地选择所述下行链路物理信号和信道的子集。在步骤120中,用户设备使用所述下行链路物理信号和信道的选定子集检测是否存在无线电链路问题。下文阐述此确定的细节。如果是的话,则在步骤130中,用户设备将这些无线电链路问题报告到无线电基站,但是如果不是这样的话,则过程返回到步骤100。
如上所述,对于UE来说,由于DRX或调度缺失的原因,在规定的时间内获取用于检测无线电链路问题的足够数量的测量样本并不总是可能的。但是为了加速检测过程,可以如下所述的动态方式对多个物理信道采样:
假设有M个物理信道(例如PBCH、PDSCH、SCH等),UE可以潜在地使用它们来检测无线电链路问题。然后,如果不同物理信道的连续测量事件(或样本)累计数量的至少X%(0≤X≤100)是错误的并超过或等于某个阈值(K1),则检测到无线电链路故障状况。
特定信道的错误事件具体取决于信道的类型。例如,当信道的质量到达期望的阈值(SNR、BER等)以下或如果CRC故障发生,则可以断言错误事件。其次,错误事件检测主要基于特定信道的单个测量样本,例如在单个OFDMA符号上测量的SCH SNR或在单个传输块上的PBCH CRC故障等。可以采用如下一种或多种方式来设置用于定义每个信道的错误事件的条件:由网络来配置、标准化的值、基于UE的实现或它们的组合。
通过定义适合的函数来获取累计数量。(1)中表示了一个通用公式:
可以根据所有物理信道的错误事件的加权线性总和来表示(1)的一个特殊情况,即由(2)表示:
在对每个相等加权,即如果α1=α2=…=αM=1的情况中,得到(3):
此方法给予UE在最短可能时间内获取足够数量的测量样本的某种灵活性。在DRX周期的唤醒瞬间期间,在某个机会,UE可以仅测量参考符号BER来进行无线电链路检测。在另一个实例中,可以测量SCH BER(或SNR)和参考符号BER。相似地,在另一个实例中,可以检查PBCH CRC等。此类型的限制源于UE也需要执行规律性的相邻小区识别和测量的事实。这种与DRX操作耦合的有限的测量能力就从服务小区更频繁地对更多信道采样来用于检测无线电链路问题而言,对UE设置了进一步的限制。
但是,此情况还可能发生在UE能够在非常短的时间内同时测量多个物理信道时。但是此类型的检测不应该在太短的时间段上执行。因此,还可以指定最小时间段,在此时间段上即使累计的错误事件数量超过(1)中表示的极限(K1),仍应该执行检测。
有问题的无线电链路也可能恢复了。因此,UE还应该能够检测此恢复或改善。在此情况中,至少应该有足够数量的正确事件超过(4)表示的某个阈值(K2)。这些正确的事件也根据多个信道的可用性、UE的测量能力、DRX周期等从多个信道获取。
可以根据所有物理信道的正确事件的加权线性总和来表示(4)的一个特殊情况,即由(5)表示:
基于定时不确定性的无线电链路检测算法
图4是图示根据本发明的备选方法的流程图。在步骤200中,用户设备尝试估算导频信道上的信道,并在步骤210中,它确定此尝试是否成功。如果用户设备无法在预定的时间段上预定的阈值内正确地估算导频信道上的信道,则过程进行到步骤220,其中用户设备尝试检测同步信道上传输的定时。在步骤230中,它确定此尝试是否成功。如果用户设备无法在预定的时间段上预定的阈值内检测到同步信道上传输的定时,则过程进行到步骤240,用户设备确定存在无线电链路问题。如果用户设备能够在步骤210或步骤230正确地检测到定时,则过程可以进行到250,并按正常情况继续。
因此,如果UE在某个时间段上或在某个次数的连续同步尝试之后无法以某个精确度(例如以±T0μs的定时精确度)检测到定时(例如,帧分界),则可以认为此无线电链路是有问题的。定时可能因为无线电链路差而丢失。另一个原因可能是基站传送定时的偏差。因此,需要通过以规则的间隔或在任何其他信道的质量下降时再次执行服务SCH信道(更确切地说主SCH,因为它提供帧定时)上的相关以重新检查定时不确定性。如果相关性的输出(例如,SNR)在不确定的范围(例如±T0μs)上保持在某个阈值以下,则可以认为无线电链路差。该评估过程应该不是太复杂,这是因为UE已经知道服务小区的SCH序列(即,P-SCH和S-SCH),且它常常检查该小区的定时。评估无线电链路检测的最小时间段对于防止快速衰落的影响能够是有用的。例如,相关性检测器的输出可能偶尔因衰落而产生非期望的负面结果。
有问题的无线电链路也可能恢复了。因此,UE还应该能够检测此恢复。如果UE能够通过执行SCH上的相关来检测帧定时,则还可以跟踪此情况。因此,如果UE能够恢复某个精确度(例如±T0μs)内的定时,无线电链路可以被视为是合适的。
第三种方法可以基于基于组合信道的方法与前文描述的定时不确定性的组合。它们可以并行地或依次地执行。在一个实施例中,如果这些条件的至少其中之一满足,则可以认为无线电链路差。在另一个实施例中,必须满足两个条件之后,才能认为无线电链路差。
Claims (25)
1.一种在具有多个下行链路物理信道的蜂窝电信系统中的用户设备中使用的方法,所述方法包括:
使用所述物理信道的子集检测无线电链路问题,
其中所述子集是可根据在特定瞬间哪些信道可用来动态地调整的。
2.如权利要求1所述的方法,包括:
当所述物理信道的所述子集上的错误事件的累计数量超过阈值时检测到无线电链路问题。
3.如权利要求2所述的方法,其中所述错误事件的累计数量包括所述物理信道的所述子集上的错误事件的数量总和。
4.如权利要求3所述的方法,其中所述错误事件的数量总和是加权的线性总和。
5.如权利要求2或3所述的方法,包括当信道的质量落在阈值以下时,检测到所述信道上的错误事件。
6.如权利要求5所述的方法,其中所述质量是在符号上测量的。
7.如权利要求2或3所述的方法,包括当发生CRC故障时检测到信道上的错误事件。
8.如前面任一权利要求所述的方法,进一步包括:使用所述物理信道的子集检测无线电链路改善。
9.如权利要求8所述的方法,包括:
当所述物理信道的所述子集上的正确事件的累计数量超过阈值时检测到无线电链路改善。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述正确事件的累计数量包括所述物理信道的所述子集上的正确事件的数量总和。
11.如权利要求10所述的方法,其中所述正确事件的数量总和是加权的线性总和。
12.一种在具有多个下行链路物理信号和信道的蜂窝电信系统中的用户设备中使用的方法,所述方法包括:
确定所述下行链路物理信号和信道中哪些是可用的;
基于确定在给定的时间所述下行链路物理信号和信道中哪些是可用的以及哪些可以最佳地用于无线电链路问题检测来动态地选择所述下行链路物理信号和信道的子集;以及
使用所述下行链路物理信号和信道的选定子集检测无线电链路问题。
13.如权利要求12所述的方法,包括:
当所述物理信道的所述子集上的错误事件的数量总和超过阈值时检测到无线电链路问题。
14.如权利要求13所述的方法,其中所述错误事件的数量总和是加权的总和。
15.如权利要求13所述的方法,包括当信道的质量落在阈值以下时,检测到所述信道上的错误事件。
16.如权利要求15所述的方法,其中所述质量是在符号上测量的。
17.如权利要求13所述的方法,包括当发生CRC故障时检测到信道上的错误事件。
18.如权利要求12所述的方法,进一步包括:将检测到的无线电链路问题报告到无线电基站。
19.一种在具有多个下行链路物理信号和信道的蜂窝电信系统中使用的用户设备,所述用户设备调适成:
确定所述下行链路物理信号和信道中哪些是可用的;
基于确定所述下行链路物理信号和信道中哪些是可用的,来动态地选择所述下行链路物理信号和信道的子集;以及
使用所述下行链路物理信号和信道的选定子集检测无线电链路问题。
20.一种在具有多个下行链路物理信道的蜂窝电信系统中的用户设备中使用的方法,所述多个下行链路物理信道包括同步信道和用于信道估算且其定时是相对于所述同步信道的定时来设置的导频信道,所述方法包括:
尝试估算所述导频信道上的信道;以及
如果所述用户设备无法在预定的时间段上在预定的阈值内正确地估算所述导频信道上的信道,则尝试检测所述同步信道上传输的定时;以及
如果所述用户设备无法在预定的时间段上在预定的阈值内检测到所述同步信道上传输的定时,则确定存在无线电链路问题。
21.如权利要求20所述的方法,其中所述导频信道包括E-UTRAN中的参考信号。
22.如权利要求20所述的方法,其中所述导频信道包括E-UTRAN中的公共导频信道。
23.如权利要求20所述的方法,其中所述同步信道包括主同步信道和辅助同步信道。
24.如权利要求20所述的方法,进一步包括:在确定无线电链路上存在问题之后:
尝试估算所述无线电链路的所述导频信道上的信道;以及
如果所述用户设备能够在预定的时间段上在预定的阈值内正确地估算所述导频信道上的信道,则尝试检测所述同步信道上传输的定时;以及
如果所述用户设备能够在预定的时间段上在预定的阈值内检测到所述同步信道上传输的定时,
确定所述无线电链路已改善。
25.一种在具有多个下行链路物理信道的蜂窝电信系统中使用的用户设备,所述多个下行链路物理信道包括同步信道和用于信道估算且其定时是相对于所述同步信道的定时来设置的导频信道,所述用户设备调适成:
尝试估算所述导频信道上的信道;以及
如果所述用户设备无法在预定的时间段上在预定的阈值内正确地估算所述导频信道上的信道,则尝试检测所述同步信道上传输的定时;以及
如果所述用户设备无法在预定的时间段上在预定的阈值内检测到所述同步信道上传输的定时,
则确定存在无线电链路问题。
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