CN101919284B - 电信系统中用于无线电链路故障恢复的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本文中提出的教导使得用户终端能够执行从无线电链路故障的快速恢复。在一方面中，通过命令或以其它方式促使用户终端在已知拥有用户上下文的小区执行无线电链路故障(RLF)恢复，同时考虑此小区应产生对用户终端良好的无线电条件(即便不是最佳)，从而实现恢复时间中的改进。小区可预定义用于由用户终端在恢复其无线电连接中使用。基于向用户终端提供信号强度阈值，以用于确定是否使用预定义小区来重新连接到网络，用户终端首先在预定义小区中尝试RLF恢复。通过在用户终端进行恢复尝试前向预定义小区提供用户上下文，减少了用于恢复的时间。注意，用户终端也可推断哪些小区是优选的。
Description
技术领域
本发明涉及例如无线通信网络的电信系统中的无线电链路故障恢复，具体而言，涉及缩短故障恢复时间。
背景技术
无线电通信系统中一个常见的任务是在检测到无线电链路故障(RLF)时处理用户终端的行为。在从无线电链路故障恢复的已知方案中，用户终端随机接入它所处的小区。之后，在从网络进行资源的分配时，移动终端发送消息，通知网络它遇到无线电链路故障，并在尝试重新建立其连接。在如3GPP标准化的用于长期演进(LTE)系统的控制规范的最新版本中，重新连接消息称为“无线电资源控制(RRC)连接重新建立请求”。具体而言，在3GPP LTE中，在RLF恢复期间交换三个消息：(i)从用户终端(在LTE中称为UE)到基站(在LTE中称为eNB)的RRC连接重新建立请求；(ii)从eNB到UE的RRC连接重新建立；以及(iii)从UE到eNB的RRC连接重新建立完成。
一般来说，在发生无线电链路故障的情况下，给定用户终端可与它所处的小区同步，侦听该小区的广播信道，并随后在其中进行随机接入尝试。在随机接入尝试成功时，用户终端被指派有传送其无线电承载重新建立请求的必需资源。一个主要目的是用户终端以最低的时延执行RLF恢复过程，使得连接得以维持。随机接入尝试和相关联第3层(L3)消息传送在有利的无线电传播条件中进行时，降低了恢复延迟。恢复所需的时间还取决于用户终端尝试恢复到的小区是否已经拥有用于用户终端的用户上下文。
也就是说，恢复用户终端的无线电链路需要用户上下文信息，因此，如果在正尝试恢复的小区没有用户上下文，则在用户上下文信息传送或以其它方式提供到小区的同时造成了延迟。通常，如果它尚未在用于恢复的小区中存在，则必须从用户终端的最后服务小区获取用户上下文信息。由于例如包括用户上下文的信息能包括物理层身份、媒体接入控制(MAC)身份、临时终端身份、传输信道和逻辑信道参数、无线电链路控制(RLC)缓冲器状态、RLC定时器和参数、加密参数等，因此，获取所需的时间可能相当大。
用户上下文在用户终端的服务小区中维持，例如，在控制服务小区的基站。因此，如果用户终端在遇到无线电链路故障后保持在其最后服务小区的覆盖区域内，则其用户上下文信息将在服务小区基站已经可用，以便用于快速恢复到用户终端的无线电链路。然而，根据恢复的现有方案，用户终端尝试在给定小区中恢复不具有以下益处：知道此类小区是否具有可用于其无线电连接的快速恢复的其用户上下文。
更精确地说，根据TS 36.331，在检测到无线电链路故障时，用户终端尝试与系统同步(如果它已失去其同步)，并随后开始进行有关导频信道的测量以便检测产生最强信号的小区。一旦此操作完成，用户终端便侦听选定小区的广播信道，并随后尝试在此指定的小区中的随机接入。因此，用户终端执行到产生最强导频信号的小区的无线电链路故障恢复，而不知道此小区是否具有UE上下文。
例如，用于无线电链路故障的一个常见情形是用户终端执行从源(服务)小区到切换目标小区的切换。在为给定用户终端触发切换时，该用户终端的服务小区无线电链路极可能遇到相当大的丢失率。因此，即使在能对该小区执行切换有关的RLF和随机接入尝试后用户终端能检测到服务小区，有关服务小区的无线电条件也可能不够良好，无法支持可靠的重新连接。因此，用户终端将可能寻求要在其中重新连接的另一小区，而无知道该另一小区是否具有其用户上下文的益处。实际上，可能是在遇到切换有关的RLF后，用户终端甚至不能检测到其最后服务小区。
因此，另一已知恢复方案是用户终端根据进行的最后测量，尝试无线电接入到提供到用户终端的最佳无线电链路的小区。然而，仅在用户终端启动无线电链路故障恢复过程的时刻，用户终端知道提供最佳链路的小区的情况下，此选择才是最佳的。此选择例如在切换故障的情况中存在，其中用户终端已进行的最后测量指示最佳小区是(切换)目标小区。如果用户终端确实移到目标小区，则目标小区是展示最佳无线电传播条件的小区。然而，可能有此假设不成立的其它情况，例如，在切换过程期间发生无线电链路故障，并且高速移动的用户终端不再在目标小区中时用户终端启动无线电链路故障恢复过程的情况。如上所述，假设此最后小区(目标小区)根据用户终端进行的最新测量是提供到用户终端的最佳信号质量的小区。即使在此情况下，用户终端也可能执行测量以便检测最佳小区，并随后尝试执行随机接入以及因此执行无线电链路故障恢复过程。然而，此过程(即，用户终端进行充分测量以便估计最佳小区，或者将此小区的同步序列或导频信道解码以便获得有关其特性的信息，即，随机接入信道的时序(在终端已失去其同步的情况下))要求时间；此时间在某些情况下可缩短。用户终端也可读取此小区的广播信道以采集系统信息。
还考虑到纯粹从连接持续的角度而言，尝试连接到用户终端上下文在其中一定可用的服务小区也是有益的。在3GPP LTE系统之前且最初在3GPP LTE内，建议在检测到“无线电问题”时，用户终端在时期T1期间尝试重新建立到服务小区的RRC连接。然而，重新连接的此方案并不是始终必需的，例如用户终端不太可能保持在它失去了连接的以前服务小区中的情况。
为便于说明和为示范上述问题起见，下面更详细地描述了在3GPPLTE中的RLF恢复过程。在3GPP LTE中，如在当前和以前无线电通信系统中一样，在用户终端检测到无线电链路故障(或“无线电问题”)时，执行与网络重新建立其无线电链路连接的过程。在检测到无线电问题后，用户终端可能能够或不能维持其与其最后服务小区的同步。如果用户终端失去其与其服务小区的同步，则RLF恢复过程中的第一步是用户终端尝试与网络的小区同步。
通常，此小区是用户终端通过导频信道接收时带有最强接收信号强度的小区。一些情况下，此小区可能是用户终端最先检测到的小区，而此小区不一定是最强的一个小区。在与选定小区同步后，用户终端侦听小区的广播信道。在从小区的广播信道采集必需信息后，用户终端尝试在该小区中的随机接入。
在随机接入尝试成功后，用户终端传送第3层信令消息，指示用户终端在尝试从无线电链路故障恢复。在3GPP LTE中，此消息称为RRC连接重新建立请求。用户终端维持到其的活动连接的最后小区的小区ID可能作为请求消息的一部分包括在内。如果用户终端选择用于重新连接的小区已经拥有用户终端上下文，则RRC连接重新建立开始。图1示出在RLF恢复的常规方案中涉及的步骤，其中，用户终端已失去其与其服务小区的同步(在3GPP LTE中，此过程在定时器T310期满时开始)。
根据所示过程，用户终端检测到无线电链路故障(框100)，并且选择用于尝试恢复其无线电链路的小区(例如，基于信号强度)(框102)。过程继续的操作是用户终端侦听选定小区的广播信道以获得用于在反向链路随机接入信道(RACH)上进行随机接入的信息(框104)，并随后执行随机接入(框106)。在获得对应的资源分配(框108)后，用户终端使用分配的资源发送RRC连接重新建立请求消息(框110)，并随后执行RRC连接重新建立(框112)，直至完成(框114)。
在不拥有用于用户终端的上下文的某个小区内进行RLF恢复尝试的情况下，假设该小区与用户终端的最后服务小区之间可能进行通信，小区要从用户终端的最后服务小区请求用户上下文。如果用户上下文的传输失败或不可能进行，则网络指导用户终端到空闲模式，并且新的RRC连接可以建立。包括用户上下文的信令信息随后在用户终端与新服务小区之间交换。RRC的连接的建立所要求的信息量不小；因此，此过程所要求的时间相当长。
上述过程可能导致用户终端执行到产生到终端的最强信号的小区的随机接入。然而，用户终端位于多个小区重叠的区域中并且在快速移动的情形下，它可从不止一个小区检测到强信号。在此类情形下，更精细的方法将是用户终端与系统同步，并随后测量从各个小区接收的信号强度以便选择产生最强信号强度的小区。图2表示此更详尽的过程，其中，处理以用户终端检测到无线电链路故障(框120)开始，与系统(网络)同步(框122)以及测量其位置区域内从小区接收的信号强度(框124)。在检测到并选择位置区域中的最强小区(框126)后，UE侦听选定小区的广播信道(框128)。随后，用户终端在最强小区中执行随机接入(框130)以请求信令资源。在获得此类资源(框132)后，用户终端发送RRC连接重新建立请求消息(作为第3层消息)(框134)，并且执行重新连接过程(框136)，直至完成(框138)。
在上述过程中，用户终端确保它选择用于尝试恢复的小区提供良好的无线电条件；实际上，它从它检测到的小区中选择在信号强度方面最佳的小区。然而，选定小区可能没有用于用户终端的用户上下文。在此类情况下，恢复将被延迟。
发明内容
本文中提出的教导使得用户终端能够执行从无线电链路故障的快速恢复。在一方面中，通过命令或以其它方式促使用户终端在已知拥有用户上下文的小区执行无线电链路故障(RLF)恢复，同时考虑此小区应产生对用户终端相当好的无线电条件(即便不是最佳)，从而实现恢复时间中的改进。因此，小区可预定义用于由用户终端在恢复其无线电连接中使用，使得用户终端识别在恢复其无线电链路中使用的预定小区。基于将信号强度阈值提供到用户终端以用于在确定是否通过预定义小区来重新连接中使用，用户终端首先在预定义小区中尝试恢复其无线电链路。通过将用于用户终端的用户上下文在恢复尝试前提供到预定义小区，减少了用于恢复的时间。还注意到，用户终端可配置成推断哪个或哪些小区预定义为用于RLF恢复的目标。
在一个或多个实施例中，由用户终端的当前服务基站确定要由用户终端优选用于无线电链路恢复的预定义小区。在至少一个此类实施例中，服务基站对预定义小区的识别是基于有关用户终端的移动的信息(例如，用户终端速度、移动的方向和位置)和基于用户移动性历史或服务小区内进行的移动性相关测量等。此评估识别的预定义小区接收用于用户终端的用户上下文，例如，控制用户终端的当前服务小区的基站将用户上下文发送到控制预定义小区的基站。相应地，服务基站经信令通知用户终端，例如，它可明确通过信号向用户终端通知用于预定义小区的小区ID，将它们识别为预定义用于无线电链路恢复。可选的是，服务基站可能请求此通知的确认。在任何情况下，如果用户终端遇到无线电链路故障，则用户终端启动与指定小区的RLF恢复过程。在至少一个实施例中，在检测到无线电链路故障或“无线电问题”后，如果指定小区在用户终端检测到的或测量的K个最佳小区中，则用户终端立即优先使用指定小区来恢复其无线电链路。附加的或备选的是，如果指定小区的信号强度在自最佳小区(在检测为候选小区以便在恢复用户终端的无线电链路中使用的小区中)的信号强度的G dB的范围内，则该小区由用户终端优先使用。
在某些情况下，如在用户终端以较高速度移动时，如果知道用户终端返回或保持在其服务小区的概率极低，还建议用户终端不尝试“回到”其最后服务小区进行RLF恢复。如果系统支持用户终端尝试对于给定时间首先连接到刚刚的前面服务小区的方法，用户终端在其期间尝试与服务小区重新建立其连接的时间由定时器来定义，则本文中建议基于用户终端速度来修改此定时器的值，即，用户终端移动得越快，定时器值就越短。
另外，由于预定义小区拥有用户上下文的事实，RRC连接重新建立在持续期中也更短，并因此重新建立所要求的信令量大大降低。因此，无线电链路故障恢复变得更快。此预定义小区是基于用户终端速度、方向、位置更新和以前的用户终端移动历史及服务小区内移动性有关的测量(例如，从此服务小区内用户的大多数切换是朝向特定小区进行的)来确定的。
附图说明
图1示出一个常规无线电链路故障恢复过程。
图2示出另一个常规无线电链路故障过程。
图3示出如可在服务基站实现的RLF恢复过程的一个实施例。
图4示出如可在用户终端实现的本文中教导的RLF恢复过程的一个实施例。
图5示出本文中教导的RLF恢复过程的一个实施例，如可在用户终端不在切换过程中并且未以低或中等速度移动时来进行。
图6示出本文中教导的RLF恢复过程的一个实施例，并且具体而言，示出在用户终端在切换中并且以低到中等速度移动时用于选择用户终端应该对其启动无线电链路故障恢复过程的小区的算法。
图7示出本文中教导的RLF恢复过程的一个实施例，并且具体而言，示出基于信号到达角度来估计UE移动的方向。
图8示出向交叉道路移动的用户终端。
具体实施方式
本文中考虑的RLF恢复机制的一个实施例集中于切换失败的情况。切换是用于维持用户连接的连续性的一个重要机制。在LTE中，健壮、快速的切换是一个挑战性任务。一个原因是在LTE系统中，两个eNB之间的切换暗示在用户终端尝试接入相邻小区前，完全切断用户终端到其服务小区的连接。换而言之，在3GPP LTE中使用硬切换，而不同于实现软切换的3GPP UMTS的第一版本。另一个原因是LTE系统的分布式架构，该架构要求相邻eNB之间的协调。
在不成功的切换情况下，定义了一种机制，其中，用户终端能基于终端传送消息到其所处区域中的新小区并由此通知网络有关其无线电链路故障(RLF)，在新小区中恢复正在进行的连接。用户终端正在对其尝试RLF恢复的小区尝试恢复必需的用户上下文，并接纳用户终端到网络。这能在新小区知道用户上下文的情况下完成。RLF恢复过程的一个主要目的是以最低的可能延迟完成该过程。方法在3GPPLTE系统的上下文中描述。因此，下面提出的术语和网络情形涉及此类系统。然而，该构想能适用于采用类似无线电链路故障恢复机制并以类似网络架构为特征的任何种类的无线通信系统。
根据本发明的一个实施例，在可能随机接入拥有其用户上下文的小区时，用户终端执行此类接入。小区例如基于用户速度、方向、位置更新和/或用户移动的历史和小区内以前移动性有关的测量来预定义。假设用户上下文已从用户终端的最后服务小区传输到预定义小区，并且用户终端通过某一方式接收其上下文已传输到特定小区的通知。所述通知能通过例如显式信令来完成，或者此类信息能附加到发送到用户终端的切换命令消息。在接收和确认此类消息后，在进行RLF恢复的情况下，用户终端尝试在预定义小区中(即，在指示为具有用于终端的用户上下文的小区之一中)启动RLF恢复。在预定义小区中启动恢复能以为尝试恢复所选择的小区是在K个最强小区中并且在自最强小区G dB的范围内的要求为条件。
在另一实施例中，响应检测到在用户终端服务小区的接收信号强度低于预定义阈值L，用户上下文能从用户终端的当前服务基站传输到可能的切换目标小区。该方法能由用户终端或基站来启动，如在从用户终端接收测量报告时启动。图3示出后一情况，其中，基站将用于给定用户终端的用户上下文主动发送到控制小区已知或预测为用于用户终端的最可能切换目标的一个或多个其它基站。所示处理以(服务)基站从用户终端接收信号强度测量报告开始(框140)，并且确定如用户终端接收的服务小区的信号强度是否低于预定义阈值(框142)。如果是，则服务基站确定用户终端最可能移动到哪里(框144)，并且它将那些小区的ID发送到用户终端(框146)，并且将用户终端的用户上下文发送到那些小区(框148)。
在3GPP内，建议在特定用户终端的切换的情况下，将用户上下文传输到目标小区。因此，如果切换过程期间发生无线电链路故障，并且用户终端以低到中等速度向目标小区移动，则用户终端在目标小区启动无线电链路故障恢复过程。因此，它根本不尝试回到其最后服务小区，即，定时器T设为0。在此目标小区内执行无线电链路故障恢复的前提条件是目标小区是在用户终端在小区搜索和同步过程中已检测到的最强R(或K)个小区中(或备选的是目标小区在最强小区的范围M内)。例如，如果在用户终端已检测为用于尝试恢复的候选小区的小区中，目标小区的信号强度在最强小区信号强度的G dB范围内，则目标小区可由用户终端选择用于恢复其无线电链路。
图4示出上述方法的一个实施例。处理以检测无线电链路故障开始(框150)。用户终端检测到多个小区为可由用户终端用于RLF恢复，并为它们测量在用户终端接收的信号强度(框152)。用户终端评估用于检测到的小区中预定义小区的接收的信号强度是否在自最强小区的G dB内(框154)。如果是，则用户终端选择预定义小区先尝试恢复(框156)。如果不是，则用户终端选择最佳小区(与在用户终端的最强接收信号相关联的小区)先尝试恢复(框158)。任一情况下，处理继续的操作是用户终端与选定小区同步，接收其广播信道(框106)，在选定小区进行随机接入(框162)，获得资源分配(框164)，并且使用分配的资源发送重新连接请求(框166)。处理继续的操作是执行重新连接(框168)至完成(框170)，此时，用户终端经选定小区重新连接到网络。
图5示出在用户终端以低到中等速度移动并且位于带有常规传播条件(例如，无隧道或都市峡谷(canyon)存在)的区域中的情况下，可有利的另一实施例。所示处理以无线电链路故障检测开始(框180)，但其中不触发切换(框182)。用户终端检查最后测量是否指示对当前小区的平均路径增益在阈值G之上(框184)。如果是，则用户终端检查在用户终端对于当前小区的接收信号强度是否在用户终端检测到的小区的K个最强小区中(框186)。如果是，则用户终端在当前小区中尝试随机接入(框188)。如果路径增益检查或信号强度检查均失败，则用户终端在用户终端处具有最强接收信号强度的小区中尝试随机接入(框190)，这可理解为RLF恢复的“标准”或常规方案。任一情况下，处理继续的操作是用户终端在选定小区中发送重新连接请求(框192)。
能缩短RLF恢复的时间的另一实现是缩短图3的过程开始的时刻之前的时间。在此时间期间，用户终端尝试找到其最后服务小区。在3GPP LTE中，在检测到“无线电问题”后，用户终端尝试与其当前服务小区重新建立其连接。尝试此操作的时间由定时器T控制。在此定时器期满时，用户终端尝试与它检测到的任何小区重新连接其RRC连接。本公开认识到，在一些情形下，估计用户终端返回其最后服务小区(进行重新连接)的概率极低。例如，在终端快速移动时，或者它在移动远离最后服务基站时。因此，建议定时器T的值基于用户终端速度来定义；例如，当用户终端以极快速度移动时，此定时器能设为0。在用户终端移动非常缓慢的情况下，如果用户终端在较长时期内尝试回到其服务小区，则这可能是有益的；因此，定时器的值能够足够高。
关于用户终端速度和用户终端速度的限定或分类，存在用于检测和测量UE速度的多个现有技术。最典型的技术依赖多普勒频率估计。其它技术依赖估计导频信号变化。其它技术依赖检测如在两个天线之间测量的导频的导频信号改变，如在多输入多输出(MIMO)的情况下。一种技术还可参阅“Speed Estimation Using Relative Radio FrequencySignature Matching”(Mostafa Z.Afgani，Harald Haas，VTC Fall 2007：1970-1974)。还有的其它技术依赖于对给定时期内完成的HO或小区重新选择的次数进行计数。因此，检测用户终端的速度是一种已知技术，并且本文中提议按照用户终端速度的函数来修改无线电链路故障恢复的某些方面，如通过按照用户终端的速度范围的函数，修改在为重新连接进行小区选择中使用的定时器或阈值。最后，作为进一步的非限制性参考，可参阅3GPP TS 36.104和3GPP LTE 36.300，其讨论将用户终端速度分类为“正常”范围或“高”范围，以用于小区重新选择的目的。
另外，造成延迟的RLF恢复过程的另一部分是测量小区信号强度。如果用户终端要求执行RLF恢复的小区在最佳K个小区内(或自从小区接收的最强信号的G dB的范围内)，则建议对于更短时间持续期进行测量。此过程符合在用户终端速度的函数中修改移动性有关的参数的概念。用于不同用户终端速率的定时器T的值能在小区中广播，或者它能通过信号明确发送到用户终端。
除执行检查以验证它正通过提供合适无线电条件的小区尝试重新连接外，用户终端可执行其它检查。在触发到目标小区的切换后发生无线电链路故障的上下文中，用户终端可检查切换滞后值N和触发时间(TTT)值是否高于预定义阈值。此检查确保目标小区正在为用户终端提供明显比服务小区更佳的无线电条件。如果这两个另外的检查条件得不到满足，则用户终端在最后服务小区中尝试RLF恢复。图6示出此类处理的一个实施例。
所示处理以切换被触发开始(框200)，并且随后检测无线电链路故障(框202)。处理继续的操作是用户终端与网络同步并测量接收的信号强度以检测小区(框203)。用户终端将切换目标小区考虑为预定义在尝试RLF恢复中供其使用的小区。因此，如果切换目标小区在检测到的小区中，则用户终端检查HO界限(HO margin)N是否高于预定义阈值，以及TTT值是否高于用于预定义小区的预定义阈值(框204)。如果是，则用户终端还检查以了解对于目标小区的接收的信号强度是否在K个最强检测到的小区中(框206)。如果是，则用户终端在目标小区中为故障恢复执行随机接入(框208)。如果不是，则用户终端执行到其(最后)服务小区的随机接入(框210)。任一情况下，假设随机接入成功，用户终端继续的操作是发送重新连接请求消息(框212)。
当然，在已经具有用于用户终端的用户上下文的小区中促进用户终端进行的RLF恢复的一个方面是服务小区判定它将给定用户终端的用户上下文传送到哪些相邻小区。服务小区可基于用户终端速度、移动的方向、位置更新、移动性的历史以及有关在小区内进行的移动性测量的历史来做出此判定。根据本发明的一个实施例，上述准则按以下顺序使用：
1.用户终端速度和移动的方向
2.用户终端位置更新
3.用户终端移动的历史
4.(最后)服务小区内移动性有关的测量
备选的是，一个或多个上述准则能以任何合适的顺序使用。此外，根据例如网络拓扑、部署情形、基站和用户终端能力等，可以仅使用上述测量的子集。此外，如果不同步骤导致识别不同的小区，则能应用有关每个准则的加权因子。建议根据上面编号的列表为准则加权。
所有上述测量是(或能够是)在服务小区可用的，即，用户终端速度能在服务基站(例如，在服务eNB)测量。备选的是，用户终端能估计其速度并将它通过信号发送到基站。通过使用天线阵列技术来估计用户终端的移动的方向是已知的。这些技术得到信号的到达角度，并且基于此信息，估计用户终端到eNB的角度。图7示出基于信号到达的角度来估计用户终端的移动的方向的一个示例。
更详细地说，图7示出包括多个小区12(例如，12-1、...、12-4)的无线通信网络10。作为非限制性示例，每个小区包括提供小区12的无线电覆盖的基站14(例如，eNB1、...、eNB4)。从图中看到，用户终端16示为从在eNB1控制下操作的小区12-1移动到在eNB2控制下操作的小区12-2。根据本发明的实施例，运营商能应用所有上述列举的准则或它们中的多个准则(例如，在有关测量的速度和用户终端移动的方向不确定的情况下)。通过合适的方法使用(例如，使用GPS功能)或通过利用与位置有关的用户终端或基站测量，能使用用户终端的位置更新。备选的是，能组合信息的这些来源以便提高估计的新小区的可靠性。也就是说，在一个或多个实施例中，基站或其它网络实体组合考虑信息的这些各种来源的两个或更多来源，以提高网络10能预测作为用户终端16的最可能目的地的小区的准确性。
与用户终端位置和移动的方向有关的信息能特别有用于一些特定的部署情形：与大的小区相邻或嵌入在其中的小的小区(微微或微小区)，在室外微小区或宏小区等附近的室内或家庭基站。通过了解用户终端位置、速度、方向等，服务小区能预测在给定用户终端正在进行的连接出现故障时，它可能在其中尝试其无线电链路的重新建立的可能小区。服务小区又能将用于给定用户终端的用户上下文发送到预测为用户终端将在其中尝试重新连接的最可能小区的一个或多个小区。
用户终端位置、移动速度、方向等能受到特别关注的另一个情形是在添加了新基站，并且用户终端正向此新基站移动时。为简化E-UTRAN中的网络部署，将通过使用自动近邻关系功能来添加新基站，该功能是一个自组织网络能力。在添加新基站的过程期间，服务小区不完全肯定用户终端是否应执行到新基站的切换。因此，向缺少定义的相邻小区关系的基站移动的给定用户终端将不接收任何切换命令。在此类情形下，无线电链路故障是不可避免的。然而，用于此类用户终端的服务小区能基于用户终端位置、速度、方向等以及基于部署信息，推断用户终端将尝试与其重新建立其无线电链路的最可能的小区。服务小区能将用于用户终端的用户上下文发送到此另一小区，这基于服务小区的以下确定：此另一小区最有可能是用户终端将在其中尝试重新连接的小区。
相同的原理适用于使用有关用户终端移动的历史的信息。假设一个情形，其中，项目1和2(在上面列举的列表中)在估计用户终端将移到的小区中不提供期望的可靠性。在此类情况下，能使用用户终端移动性的以前测量。例如，参照图6中讨论的用户终端，为用户终端所做的以前移动性测量可指示，对于eNB1控制的给定小区，用户终端的N％的切换目标是eNB3控制的给定小区，其中，N是介于0与100之间的数字。借助于此类知识，并且基于N的值，eNB1能预测从当前小区涉及用户终端的任何切换最可能是定目标到以前移动性测量中指示的eNB3的特定小区，并且因此它能将用于用户终端的用户上下文提供到eNB3。
因此，建议eNB记住其小区中用户终端的移动性测量。这同样适用于小区内移动性有关的测量的准则；例如，在小区1中用户终端执行切换或小区更新时，90％移动到小区2等。另外，网络中的小区优选注意到其相邻小区的拓扑，其中，此类信息能够在对应于小区的基站或相关联控制器中保持。
在成功恢复后，新服务eNB能从以前的服务eNB请求小区的“已准备集合”。或者，备选的是，原服务eNB将其“已准备集合”传送到它将用户终端上下文转发到的eNB。新的服务eNB能考虑此以前的已准备集合，并将它用作准备其新集合的准则。以前的服务eNB能为将来情况去除或存储此集合。用户终端“重置”小区的已准备集合的列表。它等待来自新服务eNB的带有新的“已准备集合”列表的下一信令消息。
考虑到对于RLF或切换故障的情况，建议的过程增加信令，并且作为备份机制运行，所以可能无需为系统中的所有小区实现它。一个合理的选择将是在有不规则传播条件的(网络)区域中或者在遇到的RLF的百分比相当高的区域中实现本发明。
另外，在3GPP LTE内，给定用户终端在“切换区”内时，建议将用于用户终端的用户上下文扩散到多个小区。给定用户终端在例如有隧道的区域或有极高建筑物的都市区域等带有异常传播条件的区域中操作时，用于用户终端的用户上下文也可扩散到相邻小区。在这种情况下，用户终端尝试为RLF恢复查找其上下文已传送到的这些小区之一。因此，相对于用于RLF恢复的常规标准化方案，建议的机制不会显著增加用户终端复杂性。也就是说，本发明能在一方面理解为基于知道或预测特定小区具有或可能已经具有用于用户终端的用户上下文，“引导”用户终端到该小区进行RLF恢复。
在用户的用户上下文扩散到多个相邻小区时，上述扩散机制是最成功的。此实现可能经常在带有不规则传播条件的区域中使用。因此，注意到基站属于此类区域的网络能请求它们将任何给定用户终端的用户上下文扩散到多个Q小区。这些小区的选择可能是基于用户的移动的历史或者基于用户的速度和移动的方向，或者通过使用有关用户终端的位置的信息或者基于小区内进行的移动性有关的测量。因此，必需经空中接口通过信号发送拥有用户上下文的小区的小区ID。具有此信息的用户终端能够在小区搜索和同步过程期间搜索这些小区，该过程在无线电链路故障恢复期间进行。
此外，在带有不规则传播条件的区域，建议基站可能在用户上下文传送到的所有小区中分配专用RACH前同步码。考虑到RACH前同步码的最终浪费和经X接口的信令增加，这可能与小区进行协商。在切换不成功并且检测到无线电链路故障时，此机制可能被视为是“切换机制的备份”。
为了在例如3GPP LTE的移动通信系统内实现上述算法，要求一定量的信令。例如，对于给定用户终端，用户上下文传送到的小区ID、切换界限和TTT阈值、用户终端速度、移动的方向和位置信息可从基站传送到用户终端。
如果用户终端接收某个小区的切换命令，而该小区不是终端已报告为在RSRP(参考信号接收功率)或RSRQ(参考信号接收质量)方面最佳的小区，则它存储比用户终端切换到的小区更佳的小区的小区身份。在网络目标小区的HO故障的情况下，用户终端对在最后测量报告中在RSRP和/或RSRQ方面报告为最佳的小区尝试进行随机接入和连接恢复。
如果服务eNB已将此用户的用户上下文转发到具有最佳RSRP(和/或RSRQ)的此小区(即使此最后小区不是目标小区)，则建议的机制能在延迟方面获得的增益更加明显。如果此恢复在最佳小区中失败，则将可能在第二最佳小区等中尝试恢复。
另外，建议如果用户终端接收切换命令且目标小区不同于用户终端已报告为最佳(在RSRP和/或RSRQ方面)的小区，则与用户终端接收切换命令且目标小区是具有最佳报告的RSRP(和/或RSRQ)的小区时相比，将可能使用更短的定时器来检测切换故障。此建议的动机是恢复过程在此情况下能够更快，这将使接受更多的切换故障成为可能。
此外，建议如果用户终端接收切换命令且目标小区不同于具有最佳RSRP(和/或RSRQ)的小区，则修改在检测到切换故障后在测量方面的用户终端行为，即，用户终端可能在检测到切换故障后不执行新测量。
用户终端以低到中等速度移动时，建议的方法预期在延迟方面产生最佳结果。
如果运营商想在其网络的某些区域中和给定时期内停用此选择，则此停用能通过某个指示在小区中广播。或者，借助于切换命令，此停用能通过信号明确发送到用户终端。
在称为3GPP的长期演进(LTE)的3GPP系统的最新版本中，健壮、快速的切换是一个挑战性任务。原因之一是在此类系统中，在两个eNB之间的切换暗示在用户终端尝试接入相邻小区前，完全切断用户到其服务小区的连接(即，在3GPP LTE中使用硬切换，不同于实现软切换的3GPP UMTS的第一版本)。另一个原因是此系统的分布式架构，该架构要求相邻eNB之间的协调。
在切换不成功的情况下，将定义一种机制，通过该机制用户终端在新小区中恢复正在进行的连接。这能够通过用户终端将消息传送到它所处区域中的新小区，并因此将有关其无线电链路故障(RLF)通知网络而完成。用户终端尝试RLF恢复时连接到的小区尝试恢复必需的用户上下文，并接纳用户终端到网络。这能在新小区知道终端上下文的情况下完成。RLF恢复过程的一个主要目的是以最低的可能延迟完成该过程。方法在3GPP LTE系统的上下文中描述。因此，下面提出的术语和网络情形涉及这些类型的系统。然而，该构想能适用于采用类似无线电链路故障恢复机制并以类似网络架构为特征的任何种类的无线通信系统。
一般情况下，基于接收的信号强度或接收的质量(SINR)做出切换判定。因此，通常产生最强信号强度或最佳质量的小区是由服务eNB选择为目标小区的小区。不过，出于几个原因，服务小区可能将用户终端切换到未产生最强信号强度的小区。这样做可能有几个原因，例如，小区利用此用户终端的以前移动性测量，或者它利用在整个小区内进行的移动性测量。或者，产生最佳测量的小区在系统中尚未完全配置(它仍在进行其自配置过程)，或者小区过载或遇到大的干扰。此类情况预期在将来网络中以更多频率出现。此外，在某些情况下，预定义为优选在RLF恢复中使用的小区可能在一天期间或在更短时期期间改变，如用户正在向位于用户当前服务小区的边界的交叉道路移动的情况，并且用户终端切换到的小区取决于用户移动到的道路。基于此小区中用户的移动性历史，运营商可偏好小区之一。此外，运营商用于指定为预定义小区的优选小区可能在一天期间改变。
图8示出一个此类情形：用户终端1向在用户终端当前服务小区12-1的边界的交叉道路(分成道路20-1和20-2)移动。用户终端切换到的小区取决于用户终端在交叉道路走的道路。基于该用户终端的移动性历史，如果以前的统计资料显示用户终端在历史上对于一天的此特定时间向小区2内的道路20-1移动，则运营商可能偏好小区2(覆盖道路20-1)作为切换目标而不是小区3(覆盖道路20-2)。根据此用户移动性的以前测量，用户终端在一天的另一时间期间更可能移到小区3内的道路20-2。因此，运营商可能在一天的其它时期偏好切换到小区3而不是小区2。
然而，可能存在用户终端不移动到运营商预定义的小区(“预定义”在此意义上是网络预测为用户终端最可能移动到的小区)时的情况。如果用户终端不移动进入预定义小区，则切换故障的可能性增加。此外，如果此预定义小区不是产生最强信号的小区，则用户终端可能由于服从网络的切换命令(但已经报告最强信号从另一小区接收)而遇到切换故障。
因此，在一个实施例中，用户终端配置成实现一种要在接收切换命令、其指示的目标小区不同于终端报告为具有最强信号的小区时执行的方法。在到目标小区的HO故障的情况下，用户终端将在它已向网络报告的具有最强信号的小区中尝试连接恢复。此过程不一定要求另外的信令。如在图3中所示，基于评估如用户终端报告的小区信号强度，用户终端的服务基站能配置成将用于用户终端的用户上下文发送到一个或多个相邻小区。例如，基站能配置成将用户上下文发送到指示为向用户终端提供最强信号的小区，而无论该小区是否为用户终端的已知或预测的切换目标。
对应地，如果用户终端接收到某个小区的切换命令，而该小区不是终端已报告为在RSRP或RSRQ方面最佳的小区，则用户终端存储比用户终端切换到的小区更佳的小区的小区身份。然后，在如网络指定的HO目标小区中HO故障的情况下，用户终端配置成对其最后测量报告中在RSRP和/或RSRQ方面报告为最佳的小区尝试进行随机接入和连接恢复。通过此方案获得的RLF恢复延迟的缩短取决于即使具有最佳RSRP(和/或RSRQ)的小区不是HO目标小区，服务基站也将用户终端的用户上下文转发到此最佳小区。更具体地说，通过将用户上下文传送到在信号强度方面如用户终端的最后测量报告所指示的一定数量的最佳小区，用户终端能在最佳小区中尝试恢复，并且如果在最佳小区中恢复失败，则将可能在第二最佳小区等中尝试恢复。
另外，建议如果用户终端接收切换命令且目标小区不同于用户终端已报告为最佳(在RSRP和/或RSRQ方面)的小区，则与用户终端接收切换命令且目标小区为具有最佳报告的RSRP(和/或RSRQ)的小区时相比，将可能使用更短的定时器来检测切换故障。在故障检测时序中此缩短的动机是恢复过程本身更快(由于用于恢复的小区已经具有用户上下文)，这意味着更多的切换故障(如更快的定时器所检测到的)是可接受的。
此外，本文中建议例如在用户终端接收切换命令且目标小区不同于具有最佳RSRP(和/或RSRQ)的小区的情况下，修改用户终端行为。行为修改能基于用户终端位置、速度、方向等以及基于部署信息。作为一个此类修改，用户终端可配置成在检测到切换故障时不执行新测量。用户终端以低到中等速度移动时，建议的方法预期在延迟方面产生最佳结果。本文中还提议运营商能在选择性基础上(例如，对于网络的特定小区或区域，或对于特定时期(例如，对于一天的某些时间))激活或停用本文中提议的任何无线电链路故障过程修改，任何一个或多个改进。此类激活/停用能在小区中使用定义的指示来广播，或者作为另一个示例，此类信息能借助于切换命令通过信号明确发送到用户终端。
在任何情况下，紧记上述实施例及其变化，提议在用户终端中实现一种从无线电链路故障恢复的方法，其中，用户终端在检测到无线电链路故障后，测量接收的信号以检测可用于由用户终端在重新连接到无线通信网络中使用的小区。用户终端还确定任何检测到的小区是否已预定义用于由用户终端用于从无线电链路故障恢复。此处，预定义小区是已知或预测为具有用于用户终端的用户上上文的小区。用户终端评估预定义小区是否满足信号强度阈值，并且如果预定义小区满足信号强度阈值，则首先通过预定义小区来尝试无线电链路故障恢复。值得注意的是，要用于确定是否通过预定义小区来尝试重新连接的信号强度阈值能通过信号发送到用户终端。
确定任何检测到的区是否是预定义小区可基于在无线电链路故障前在用户终端接收将一个或多个小区识别为预定义小区的信令，例如，接收用于用户终端的用户上下文已(或将)传输到的小区的小区ID。确定任何检测到的小区是否是已知或预测为已经具有用于用户终端的用户上下文的小区也可基于将最后服务小区和已识别或最可能的切换目标小区考虑作为预定义小区。在一个此类实施例中，从来自无线通信网络的信令或者从如用户终端确定的小区信号强度的比较中确定最可能的切换目标小区。
在相同或其它实施例中，如果用户终端速度低于定义的阈值，则用户终端将最后服务小区考虑为是比识别的或最可能的切换目标小区更加预定义的。否则，用户终端将识别的或最可能的切换目标小区考虑为比最后服务小区更优选的。
在相同或其它实施例中，用户终端执行以下步骤：确定在它检测为可用于在尝试RLF恢复中使用的小区中是否有预定义小区，以及在定义的故障定时器的期满后，首先通过预定义小区来尝试重新连接。在检测到无线电链路故障时，触发故障定时器。在此类实施例中，如果无线电链路故障已检测到但故障定时器尚未期满，则用户终端配置成首先尝试重新连接到用户终端的最后服务小区。在至少一个此类实施例中，方法包括按照用户终端速度的函数来调整定义的故障定时器，使得更短的期满时间用于更高的速度，并且更长的期满时间用于更低的速度。
在相同或其它实施例中，方法包括基于确定预定义小区是否是在用户终端具有最强信号强度的K个检测到的小区中(其中K是定义的数量)，从而确定预定义小区的信号强度是否满足信号强度阈值。类似地，基于确定预定义小区的信号强度是否在检测到的小区中在用户终端的最强信号强度的以dB表示的定义阈值内，能确定预定义小区信号强度是否满足定义的信号强度阈值。
对应于上述用户终端方法和实现，如本文中教导的(基站)方法支持由用户终端从无线电链路故障恢复。在一个或多个实施例中，方法包括将无线通信网络中的小区识别为用于用户终端的已知或预测的切换目标，并且将用于用户终端的用户上下文发送到识别的小区。方法还包括向用户终端发送信号，指示识别的小区作为随后由用户终端用于从无线电链路故障恢复的预定义小区。
在一个或多个实施例中，方法包括基于确定给定小区是用于用户终端的最可能的切换目标小区，将小区识别为预定义小区。该确定可基于用户终端速度和移动的方向、用户终端位置更新、用户终端移动的历史及用户终端的当前服务小区的移动性有关的测量中的至少一个。将小区识别为预定义小区还可基于根据有关从用户终端的当前服务小区的最频繁的切换目标小区的历史数据来确定给定小区是用于用户终端的最可能的切换目标小区。
此外，在一个或多个实施例中，基站将用户上下文发送到用户终端在信号强度测量报告中指示为在信号强度方面最佳小区的小区，即使在最佳小区不是已知或预测的切换目标小区的情况下也是如此。实际上，如图3所示并且如本文中前面所述，基站的一个或多个实施例配置成将用于给定用户终端的用户上下文发送到如该用户终端的测量报告所识别的一定数量的最佳(最强)小区。附加的或备选的是，至少在给定用户终端正在某种意义上异常(如存在隧道、市区峡谷等)的小区中操作的情况下，基站可配置成将用于给定用户终端的用户上下文扩散到一个或多个相邻基站。
当然，在不脱离本发明基本特性的情况下，本发明可以不同于本文具体所陈述的那些方式的其它方式来执行。所提出的实施例在所有方面均要被认为是说明性而不是限制性的，并且来自随附权利要求的含义和等同范围内的所有改变旨在涵盖于其中。
Claims (15)
1.一种在用户终端中降低无线电链路故障恢复时间的方法，其中所述用户终端通过在无线通信网络中选择用于重新连接的小区而从无线电链路故障恢复，所述方法特征在于：
在检测到无线电链路故障后，检测可用于由所述用户终端在重新连接到所述无线通信网络中使用的小区，并且测量所检测到的小区的信号强度；
确定所检测到的小区中的任何小区是否是已预定义用于由所述用户终端用于从无线电链路故障恢复的预定义小区，其中预定义小区是已知或预测为具有用于所述用户终端的用户上下文的小区；
评估所述预定义小区是否满足信号强度阈值；以及
如果所述预定义小区满足所述信号强度阈值，则首先通过所述预定义小区来尝试无线电链路故障恢复。
2.如权利要求1所述的方法，特征还在于确定所检测到的小区中的任何小区是否是预定义小区包括确定所述用户终端的最后服务小区是否在所检测到的小区中，以及其中如果所述预定义小区满足所述信号强度阈值则首先通过所述预定义小区来尝试无线电链路故障恢复包括首先通过所述最后服务小区来尝试重新连接。
3.如权利要求2所述的方法，特征还在于如果所述最后服务小区不满足所述信号强度阈值，则通过由所述用户终端测量为具有最强接收信号强度的所检测到的小区来尝试无线电链路故障恢复。
4.如权利要求1所述的方法，特征还在于如果在所述用户终端接收切换命令后检测到所检测到的无线电链路故障，则确定所检测到的小区中的任何小区是否已预定义用于由所述用户终端用于从无线电链路故障恢复包括确定切换目标小区是否在所检测到的小区中，以及其中如果所述预定义小区满足所述信号强度阈值则首先通过所述预定义小区来尝试无线电链路故障恢复包括首先确定是否满足切换滞后界限和触发时间阈值，以及如果满足，则确定所述切换目标小区是否满足所述信号强度阈值，以及如果满足，则首先通过所述切换目标小区来尝试重新连接。
5.如权利要求1所述的方法，特征还在于如果所检测到的小区包括多于一个预定义小区，则首先通过所述预定义小区的最佳小区来尝试无线电链路故障恢复，其中所述最佳小区根据在所述用户终端接收的信号强度来识别，并且，如果所述无线电链路故障恢复失败，则接着在所述预定义小区的第二最佳小区中尝试无线电链路故障恢复。
6.如权利要求1所述的方法，特征还在于如果所述预定义小区满足所述信号强度阈值则首先通过所述预定义小区来尝试无线电链路故障恢复包括，如果无线电链路故障恢复在所述预定义小区中失败，则接着通过所检测到的小区的最佳小区来尝试无线电链路故障恢复，其中所述最佳小区根据在所述用户终端接收的信号强度来识别。
7.如权利要求1所述的方法，特征还在于如果所述预定义小区不满足所述信号强度阈值，则通过所检测到的小区的最佳小区来尝试无线电链路故障恢复，其中所述最佳小区根据在所述用户终端接收的信号强度来识别。
8.如权利要求1所述的方法，特征还在于所述检测、测量、确定、评估和尝试在检测到无线电链路故障时触发的定义的故障定时器的期满后被执行，以及其中在无线电链路故障后，但在所述定义的故障定时器的期满前，所述用户终端首先尝试重新连接到所述用户终端的最后服务小区。
9.如权利要求8所述的方法，特征还在于按照用户终端速度的函数来调整所述定义的故障定时器，使得更短的期满时间用于更高的速度，并且更长的期满时间用于更低的速度。
10.如权利要求1所述的方法，特征还在于基于确定所述预定义小区是否在所述用户终端处具有最强信号强度的K个检测到的小区中，其中K是定义的数量，或者通过确定所述预定义小区的信号强度是否在所检测到的小区中在所述用户终端的最强信号强度的以dB表示的定义阈值内，确定所述预定义小区的接收信号强度是否满足所述信号强度阈值。
11.如权利要求1所述的方法，特征还在于从所述无线通信网络接收信令，指示所述用户终端在评估所述预定义小区是否满足所述信号强度阈值中要使用的所述信号强度阈值。
12.如权利要求1所述的方法，特征还在于响应为所述用户终端触发的切换，存储如所述用户终端的最后测量报告所确定的在信号强度方面比切换目标小区更佳的那些小区的小区身份，并且在切换故障的情况下，通过在所述最后测量报告中识别为在参考信号接收功率RSRP或参考信号接收质量RSRQ方面最佳的小区来尝试无线电链路故障恢复。
13.一种在无线通信网络(10)的基站(14)中支持用户终端(16)从无线电链路故障恢复的方法，所述方法特征在于：
确定信号强度阈值，所述信号强度阈值要由用户终端(16)用于评估所述用户终端(16)是否应在预定义用于无线电链路故障恢复的小区中尝试无线电链路故障恢复、还是应在提供最佳测量的接收信号强度的小区中尝试无线电链路故障恢复；
通过信号发送要使用的所述信号强度阈值，以用于由所述用户终端接收。
14.如权利要求13所述的方法，特征还在于基于在用户终端速度和移动方向、用户终端位置更新、用户终端移动的历史以及所述用户终端的当前服务小区的移动有关的测量中的至少一个的基础上确定给定小区是用于所述用户终端的最可能的切换目标小区，将所述无线通信网络中的小区识别为预定义小区。
15.如权利要求13所述的方法，特征还在于基于根据有关从所述用户终端的当前服务小区的最频繁切换目标小区的历史数据来确定给定小区是用于所述用户终端的最可能的切换目标小区，识别所述预定义小区。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150401 |