CN101981964A

CN101981964A - 提高多载波系统中上行链路覆盖范围的系统和方法

Info

Publication number: CN101981964A
Application number: CN2009801108241A
Authority: CN
Inventors: A·M·拉奥
Original assignee: Alcatel Lucent USA Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: EP2260658A1; EP2260658B1; KR101184195B1; US20090245207A1; CN101981964B; KR20100118140A; WO2009120286A1; JP5189677B2; US8477737B2; JP2011517891A

Abstract

本发明涉及一种多载波通信系统中的上行链路载波切换方法，该方法包括从移动台接收(320)测量报告，其中所述移动台提供在移动台处所测量的关于下行链路上的多个载波之一路径损耗信息，服务载波是移动台在上行链路上进行通信时所通过的载波。根据是否满足阈值要求来选择性地将指令发送(340，360)给移动台以切换到多个载波中的一个非服务载波。阈值要求的满足基于所接收的测量报告和移动台的服务载波。并且多个载波中的每个具有相关的阈值要求。

Description

提高多载波系统中上行链路覆盖范围的系统和方法

背景技术

在诸如UMTS的3G网络布署中运营商面临的一个主要挑战是给整个小区内的用户提供宽带速度的能力。在典型的网络布署中，相比于靠近基站的用户，通常给位于小区边缘的用户提供小得多的数据率。虽然合适的链路预算规划和小区位置布置能够确保位于小区边缘的用户能够实现最小的期望数据速率(例如，64kbps的平均吞吐量)，但实际上使用的小区站点位置来自已有的2G布署，因此难以实现这种最小的期望数据速率。

这种情况甚至进一步恶化，2G网络(例如，GSM)可在850MHz的带宽上运行，而3G网络既可在850MHz带宽也可在1900MHz带宽上运行。在更高载波频率上显著增加的路径损耗甚至进一步限制了用户在小区边缘处可预见的数据速率；由于移动台典型地以相对较低的功率级别(例如，125mW)进行发送，因此这在上行链路上尤其是个问题。如此，在3G布署中同时实现高容量和高小区边缘速率就变得更加困难。

小区边缘处的小区吞吐量可以与提高的用户数据速率相折衷。不幸地是，当前的用于切换载波(有时将其称为载波切换或者频带内切换)的机制是个冗长的过程，执行需要花费5秒的时间。这类延迟在具有潜在的高移动速度的移动无线环境中是不可接受的，并可能限制利用用户位置信息来提高系统性能。

发明内容

根据3GPP规范，传统的频带内切换或载波切换要求移动台通过一个过程来识别合适的候选载波，该执行需要花费差不多5秒的时间。识别过程要求移动台对每个候选载波执行下列的一个或多个功能：(1)在初级同步信道(P-SCH)上执行相关操作，(2)在二级同步信道(S-SCH)上执行相关操作，和(3)接收初级公用导频信道(P-CPICH)。这样一来，假设在执行频带内切换时用户位置信息具有重大的改变，在特定的市场上试图通过将用户移动到不同的载波上以优化系统性能的方法典型地不能利用用户位置信息。

相反，本发明的至少一个实施方式在执行频带内切换或载波切换时不要求该识别过程。其结果是，在该实施方式中，执行频带内切换快于传统过程是数量级的。例如，载波切换可在400ms内完成。因此，示例性实施方式可使用用户位置信息来提高系统性能。

根据一个示例性实施方式，一种在多载波通信系统中进行上行链路载波切换的方法，可包括从移动台接收测量报告，其中所述移动台提供在移动台处所测量的关于下行链路上的多个载波之一的路径损耗信息，服务载波是移动台在上行链路上进行通信所通过的载波。根据是否满足阈值要求来选择性地将指令发送给移动台以切换到多个载波中的一个非服务载波，阈值要求的满足基于所接收的测量报告和移动台的服务载波。多个载波中的每个具有相关的阈值要求，并允许不同的载荷。

根据一个示例性实施方式，一种在多载波通信系统中产生用于上行链路载波切换的测量报告的方法可包括根据是否满足测量阈值要求来产生提供关于在下行链路上用于多个载波之一的路径损耗信息的测量报告。测量阈值要求的满足基于路径损耗信息。

根据一个示例性实施方式，一种在多载波通信系统中进行上行链路载波切换的方法可包括从提供有关移动台位置信息的移动台接收测量报告，服务载波是移动台在上行链路上进行通信所通过的载波。根据是否满足阈值要求来选择性地将指令发送给移动台以切换到多个载波中的一个非服务载波，阈值要求的满足基于所接收的测量报告和移动台的服务载波。多个载波中的每个具有相关的阈值要求，并允许不同的载荷。

根据一个示例性实施方式，一种在多载波通信系统中进行上行链路载波切换的方法可包括根据是否满足测量阈值要求来产生提供关于位置信息的测量报告。测量阈值的满足基于位置信息。

附图说明

通过下面给出的详细说明和相应附图可以更充分地理解示例性实施方式，其中相同的附图标记代表相同的元素，其中附图标记仅用于解释，并非用作限定本发明，并且其中：

图1说明了根据一个示例性实施方式的多载波无线电信系统的一部分；

图2说明了根据一个示例性实施方式的载波切换方法；

图3A和图3B说明了根据一个示例性实施方式的基于路径损耗的载波切换方法；

图4A和图4B说明了根据一个示例性实施方式的基于移动台位置的载波切换方法。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的各示例性实施方式做更充分地描述，其中在附图中示出了本发明的一些示例性实施方式。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度。

这里公开了本发明实施方式的详细描述。然而，这里公开的具体结构和功能细节仅仅是为了描述本发明的示例性实施方式的典型代表的目的。然而，本发明可以多种改变的形式进行实施，并不应解释为仅限制到这里给出的实施方式。

因此，本发明的示例性实施方式可以具有各种改变和替换形式，在附图中以示例的方式描述了具体实施方式，并在这里做详细描述。然而，可以理解的是，其并不意在将本发明的示例性实施方式限定到所公开的特定形式，相反地，本发明的示例性实施方式覆盖所有的落入本发明范围的修改物，等同物，和替换物。在对附图的整个描述过程中相同的附图标记代表相同的元素。

可以理解的是，虽然在这里可使用术语第一，第二等等来描述各种元素，但是这些元素不应被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元素与另一个元素进行区分。例如，可将第一元素称为第二元素，并且，类似地，也可将第二元素称为第一元素，而并不会偏离本发明示例性实施方式的范围。如在这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列出条目的任意的和全部的组合。

可以理解的是，当一个元素被称为“连接到”或“耦合到”另一个元素时，其可以直接或者通过介于其间的元素连接到或耦合到其它元素。相反，当一个元素被称为“直接连接到”或“直接耦合到”另一个元素时，则没有介于其间的元素存在。用于描述元素间关系的其它词应以相同的方式进行解释(例如，“位于...之间”相对于“直接位于...之间”，“邻接”相对于“直接邻接”，等等)。

这里使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，并不意在限定本发明的示例性实施方式。如这里所使用的，单数形式“a”，“an”和“the”也意在包括复数形式，除非在上下文中明确作出指示。可进一步理解的是，这里所使用的术语“包含”，“正包含”，“包括”和/或“正包括”指定所声称的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或元件的存在，但并不是要排除一个或多个其它的特征、整数、步骤、操作、元素、元件、和/或其群组的存在或者加入。

需要注意的是，在一些可替换的实现中，所指示的功能/动作可能发生在图中指示的顺序之外。例如，根据所包括的功能性/动作，以连续方式描述的两个图实际上可以同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行。

如这里所使用的，术语“移动”可同义地理解为，并且在下文中可称为：移动单元，移动台，移动用户，用户设备(UE)，订户，用户，远程站，接入终端，接收机等，并可描述无线通信网络中无线资源的远程用户。术语“基站”可同义地理解为，和/或称为：基站收发信机(BTS)，基站，节点B等等，并可描述在网络和一个或多个用户之间提供数据和/或语音连接的设备。

如在现有技术中所公知的，每个移动台和基站可具有发送和接收的能力。将从基站到移动台的传送称为下行链路通信或者前向链路通信。将从移动台到基站的传送称为上行链路通信或者反向链路通信。

图1描述了根据一个示例性实施方式的多载波无线电信系统100的一部分。如图所示，无线电信系统100包括可通信地耦合到一个或多个基站110的无线网络控制器(RNC)105。为了清楚起见，仅示出了单一的基站110。RNC 105可通过各种有线和/或无线链路中的任一个可通信地耦合到一个或多个基站110。在RNC 105和一个或多个基站110之间通过的信号可通过一个或多个其它设备(在图中没有示出)，例如，路由器，交换机，网络或者类似物。

每个基站110与至少一个小区115相关联。每个小区115对应于具有给定半径的地理区域。基站110支持通过多个载波的发送和接收。载波可以在同一频带内，或在不同频带内。在任意时间可有多个移动台120位于小区115中。移动台120在下行链路上监听基站110的多于一个的载波，但在上行链路上仅在基站110的一个载波上进行发送。然而，移动台120还可在下行链路上监听来自其它基站的载波。移动台120在上行链路上通过其进行发送的载波称为移动台120的服务载波。因此，服务载波在下行链路上提供信令以支持移动台120的上行链路业务；但是另一方面，到移动台120的下行链路通信可通过任意一个或多个载波。特别是，移动台120执行处理以连接多个载波并在下行链路上从该多个载波中的任一个接收数据。

同样地，如果移动台120需要从当前的服务载波切换到一个新的服务载波，移动台120不需要执行识别移动台120可能切换到的候选载波的过程。也就是说，移动台120已经与除服务载波之外的载波建立了连接，并可切换到这些非服务载波中的一个，而不会导致与识别候选载波相关联的延迟。例如，在呼叫建立的过程中，移动台120识别载波，并在接收测量报告请求(如下所述)或者切换指令(也如下所述)之前开始监听载波。同样地，不要求现有技术中的压缩模式测量和冗长的小区识别处理，并且根据示例性实施方式的频带内切换可以更快速地完成(例如，在400ms内，相比于传统的频带内切换加快是数量级的)。

图2说明了根据一个示例性实施方式的上行链路载波切换方法。将采用无线电信系统100来描述图2的方法，但是可以理解的是，该实施方式不限制于图1的无线电信系统100。此外，虽然图2描述的方法涉及单个的移动台，但是可以理解的是，该方法可执行用于多于一个移动台。并且，这些执行可以并行处理。

如图所示，在步骤S10中，RNC 105指示移动台120提供在一个或者多个载波上进行的下行链路测量的测量报告。相应地，在步骤S12中，对于下行链路，移动台120测量与一个或多个移动台120所连接的载波相关联的一个或多个信号参数，并且移动台120进行这些测量时不需要执行识别候选载波的处理。其结果是，在步骤S14中，RNC 105通过基站110在上行链路上接收测量报告而没有与移动台120必须执行对候选载波的识别相关联的延迟。

在步骤S16中，RNC 105根据测量报告确定是否指示移动台120切换至非服务载波上以作为服务载波。测量报告和使用这些测量报告确定上行链路切换的基础的多种变化可能存在并有所发展。下面，参照图3A-3B，将提供测量报告和用于确定上行链路切换的基础的示例性实施方式。然而，可以理解的是，本发明的通用上行链路切换方法不局限于本实例。

返回到图2，如果RNC 105确定不从服务载波进行切换，过程返回到步骤S10。然而，如果RNC 105确定从服务载波进行切换，在步骤S18中，RNC 105通过基站110向移动台120发送切换指令。相应地，移动台120将在上行链路上通过新的服务载波开始传送。例如，移动台120可以执行物理信道的重新配置，并且在新载波上进行传送之前完成同步过程。

接下来，将描述多载波通信系统中用于服务/上行链路载波切换的示例性实施方式。为了便于说明，假设在该实施方式中基站110支持两个载波，其中将一个载波配置为高载荷载波(例如，达到较高的小区吞吐量)，而将另一个载波配置为低载荷的载波(例如，达到较高的小区边界比特率)。例如，高载荷载波可以是允许高容量使用的载荷载波的60％，并且低载荷载波可以是较好地允许小区边界数据率使用的载荷载波的30％。因此，移动台120在下行链路上监听高载荷载波和低载荷载波，但是移动台120在上行链路上可以仅通过高载荷载波和低载荷载波中的一个进行传送。从开公开内容可以理解的是，本发明不局限于上述特定的假设，并且这些假设仅仅是为了简化对示例性实施方式的解释。

示例性实施方式可使用基于路径损耗来触发频带内的切换，从而如果用户朝向小区边界时，用户移动到低载荷载波频带，并且如果用户在小区的内部时，用户移动到高载荷载波频带。特定载波的载荷级别可由基站110和/或RNC 105中的调度功能来管理。因此，靠近小区边界的移动台可以在低载荷载波上进行操作，其中该低载荷载波可以由这些功率受限的移动台提高可实现的数据率，并且更靠近小区内部的移动台可在高载荷载波上进行操作，从而可实现更高的整体小区吞吐量。

图3A和图3B说明了根据路径损耗由RNC 105执行的用于移动台120的频带内切换的方法。根据图3A，在步骤S300中，例如响应于来自RNC105的指令，移动台120测量下行链路上多个载波中的至少一个的下行路径损耗，其中移动台120监听该下行链路。例如，在本实例中，移动台120在高载荷载波和低载荷载波的至少一个上测量下行链路的路径损耗。路径损耗测量是3GPP规范的公知部分，其中可以通过接收信号码功率(RSCP)测量的形式推导出路径损耗。在步骤S310中，移动台120确定所测量的路径损耗是否高于或者低于路径损耗阈值，例如，与之前所测量的路径损耗相比较。如果移动台120在当前载波上所测量的路径损耗，例如，所测量的RSCP，或者高于或者低于来自之前所测量的路径损耗的路径损耗阈值，在步骤S315中，移动台120发送用于通知服务基站110移动台120的路径损耗已经超出了路径损耗阈值的报告。例如，在3GPP规范中的事件1E/1F报告支持从移动台120发送RSCP。如果移动台120在当前载波上所测量的路径损耗没有高于或者低于路径损耗阈值，过程返回到步骤S300。

参照图3B，在步骤S320中，RNC 105接收用于通知服务基站110移动台120的路径损耗已经超出了路径损耗阈值的报告。在步骤S330中，RNC 105确定是否(1)移动台120的当前上行链路载波是高载荷级别的载波以及(2)接收的报告指示所测量的路径损耗已经低于路径损耗阈值。如果这样，RNC 105将频带内切换命令(例如，如图2所述)发送给移动台120以将移动台的服务载波从x改变为y，例如，在步骤S340中，将移动台120从高载荷的载波频率移动到低载荷的载波频率上。

在步骤S330中，如果移动台的当前上行链路载波不是高载荷级别的载波，或者如果所测量的路径损耗不低于路径损耗阈值，则RNC 105确定移动台120的当前上行链路载波是否(1)是具有低载荷级别的载波以及(2)在步骤S350中接收了指示所测量的路径损耗已经超出了路径损耗阈值的报告。如果这样，RNC 105将频带内切换命令(例如，如图2所述)发送给移动台120以将移动台的服务载波从x改为y，例如，在步骤S360中，将移动台从低载荷级别的载波频率移动到具有高载荷级别的载波频率。在步骤S350中，如果移动台的当前上行链路载波不是具有低载荷级别的载波，或者所测量的路径损耗没有超过路径损耗阈值，过程返回步骤S300。

参照图3B的示例性实施方式在步骤S350之前由步骤S330描述。然而，示例性实施方式不限制于此，并且步骤S330可在步骤S350之前执行或者与步骤S350同时执行。

上述参照图3A和图3B所描述的示例性实施方式执行基于路径损耗的切换；但是，示例性实施方式不限制于此。作为替换，切换处理可以基于位置，并且移动台120的位置可基于除路径损耗、三角测量、GPS等之外的移动测量来进行确定。图4A和图4B说明了根据移动台120的位置由RNC 105执行的移动台120的频带内切换的方法。

参照图4A，在步骤S400中，响应于来自RNC 105的指令，利用任意已知的方法(例如，移动测量、三角测量、GPS等)可确定移动台120的位置。在步骤S410中，移动台120确定是否所确定的位置已经超出或者低于位置阈值，例如，与之前所确定的位置相比较。如果移动台120的位置已经超出或者低于来自之前所测量位置的位置阈值，在步骤S415中，移动台120发送用于通知服务基站110移动台120的位置已经超出阈值的报告。如果在当前载波上的移动台120所确定的位置没有超出或者低于阈值，则过程返回步骤S400。

参照图4B，在步骤S420中，RNC 105接收用于通知服务基站110移动台120的位置已经超出阈值的报告。在步骤S430中，RNC 105确定是否(1)移动台120的当前上行链路载波是具有高载荷级别的载波以及(2)接收的报告指示位置已经低于位置阈值。如果是这样，在步骤S440中，RNC 105向移动台120发送频带内切换命令(例如，如图2所述)以将移动台120的服务载波从x改为y，从而将移动台120从具有高载荷的载波频率移动到具有低载荷的载波频率。

在步骤S430中，如果移动台的当前上行链路载波不是具有高载荷级别的载波，或者如果所确定的位置不低于阈值，则RNC 105确定移动台120的当前上行链路载波是否(1)是具有低载荷级别的载波以及(2)在步骤S450中接收指示位置已超出阈值的报告。如果这样，在步骤S460中，RNC105向移动台120发送频带内切换命令(例如，如图2所述)以将移动台的服务载波从x改为y，从而将移动台从具有低载荷级别的载波频率移动到具有高载荷级别的载波频率。在步骤S350中，如果移动台的当前上行链路载波不是具有低载荷级别的载波或者如果位置没有超出位置阈值，则过程返回到步骤S400。

尽管上述描述的阈值配置为创建用于具有高载荷载波的覆盖区域和用于具有低载荷载波的覆盖区域(例如，如图1所述)，但是示例性实施方式不限制于此。例如，阈值可配置为在高载荷区域和低载荷区域之间创建任意数量的中间覆盖区域。因此，示例性实施方式可包括任意数量的覆盖区域。例如，阈值可配置为具有两个阈值级别，从而利用相关的阈值要求创建高载荷载波，低载荷载波和中间载荷载波。

尽管所描述的实施方式涉及来自单一基站载波的载波内切换，但是可以理解的是，切换方法可扩展到包括来自多个基站的载波。

此外，尽管所描述的切换方法由RNC执行，但是可以理解的是，该方法可由其他网络元素执行，例如基站等。

至此描述了示例性实施方式，明显的是，相同的实施方式可以按多种方式进行变化。这种变化不应视为偏离本发明，并且所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。

Claims

1.一种多载波通信系统中的上行链路载波切换方法，包括：

从移动台接收(320)测量报告，其中所述移动台提供在移动台处所测量的关于下行链路上的多个载波之一的路径损耗信息，服务载波是移动台在上行链路上进行通信时所通过的载波；以及

根据是否满足阈值要求来选择性地将指令发送(340，360)给移动台以切换到多个载波中的一个非服务载波，阈值要求的满足基于所接收的测量报告和移动台的服务载波，并且多个载波中的每个都具有相关的阈值要求并且允许不同的载荷。

2.根据权利要求1所述的方法，其中多个载波包括高载荷载波和低载荷载波，高载荷载波允许比低载荷载波更高的载荷。

3.根据权利要求2所述的方法，其中

所述接收步骤接收用于指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的接收功率是否小于第一功率阈值的测量报告；以及

如果测量报告指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的接收功率小于第一功率阈值，并且服务载波是高载荷载波，则所述发送步骤发送切换指令。

4.根据权利要求3所述的方法，其中

所述接收步骤接收用于指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的接收功率是否大于第二功率阈值的测量报告；以及

如果测量报告指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的接收功率大于第二功率阈值，并且服务载波是低载荷载波，则所述发送步骤发送切换指令。

5.根据权利要求4所述的方法，其中第一功率阈值与第二功率阈值相同。

6.根据权利要求4所述的方法，其中

第一功率阈值低于第二功率阈值；以及

多个载波包括高载荷载波、低载荷载波、和至少一个中间载荷载波，其中该中间载荷载波允许由高载荷载波和低载荷载波所允许的载荷之间的载荷。

7.根据权利要求6所述的方法，其中

所述接收步骤接收用于指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的接收功率是否大于第二功率阈值的测量报告；

如果测量报告指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的接收功率大于第二功率阈值，并且服务载波是中间服务载波，则所述发送步骤发送切换指令；

如果测量报告指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的接收功率小于第一功率阈值，并且服务载波是中间服务载波，则所述发送步骤发送切换指令。

8.根据权利要求2所述的方法，其中

所述接收步骤接收用于指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的路径损耗是否大于路径损耗阈值的测量报告；

如果测量报告指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的路径损耗大于路径损耗阈值，并且载波是低载荷载波，则所述发送步骤发送切换指令；

所述接收步骤接收用于指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的路径损耗是否小于路径损耗阈值的测量报告；以及

如果测量报告指示在下行链路上所测量的多个载波中的一个的路径损耗小于路径损耗阈值，并且载波是高载荷载波，则所述发送步骤发送切换指令。

9.根据权利要求1所述的方法，其中接收步骤接收测量报告而没有候选载波识别延迟。

10.一种多载波通信系统中的上行链路载波切换方法，包括：

从提供关于移动台位置信息的移动台接收(420)测量报告，服务载波是移动台在上行链路上进行通信时所通过的载波；以及

根据是否满足阈值要求来选择性地将指令发送(440，460)给移动台以切换到多个载波中的一个非服务载波，阈值要求的满足基于所接收的测量报告和移动台的服务载波，并且多个载波中的每个都具有相关的阈值要求并且允许不同的载荷。