CN102246559B

CN102246559B - 将蜂窝单元分配到无线通信设备的方法和装置及相应的无线通信设备

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Publication number: CN102246559B
Application number: CN200980150199.3A
Authority: CN
Inventors: 萨富安·斯费尔
Original assignee: ST NXP Wireless France SAS
Current assignee: STMicroelectronics Grand Ouest SAS
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: KR20110096034A; CN102246559A; EP2366259A1; FR2940001A1; US20120108236A1; KR101569959B1; WO2010066607A1; US9066272B2

Abstract

一种将蜂窝单元分配到无线通信设备(UE)的方法，该无线通信设备(UE)正离开待机模式而发送请求来接入到(401)属于一种服务等级的一个期望的服务。该方法包括：详细描述步骤(410)，针对每个蜂窝单元和所述蜂窝单元所支持的每个服务等级来详细描述一种与所述服务等级在蜂窝单元内的加载率有关的指数；接收步骤(404)，由无线通信设备对易被分配到该无线通信设备的蜂窝单元的所述加载率指数进行接收；选择步骤，至少根据所述加载率指数来从这些易被分配到该无线通信设备的蜂窝单元中选出将被分配的蜂窝单元。

Description

将蜂窝单元分配到无线通信设备的方法和装置及相应的无线通信设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是被称为3G UMTS和LTE(长期演进)的无线网络，具体来说，本发明涉及将蜂窝单元分配到无线通信设备以运行期望的服务。

背景技术

特别是在LTE标准下，一旦无线通信设备接入到服务，就根据本领域技术人员已知的称作“标准S”的标准来执行用于该无线通信设备服务的蜂窝单元的分配，称作“标准S”的标准考虑了信号接收的质量。

发明内容

根据一种实现方式和实施例，提出了对蜂窝单元进行选择以获得更好的服务质量。因此在合适的情况下所选蜂窝单元将能够为用户所要求的服务的运行提供更宽的带宽。

根据本发明的一个方面，提供一种将蜂窝单元分配到无线通信设备的方法，该无线通信设备正离开待机模式而发送请求来接入到属于一种服务等级的期望的服务。

根据本发明的该方面，针对每个蜂窝单元和所述蜂窝单元所支持的每个服务等级详细描述了一种与所述服务等级在蜂窝单元内的加载率有关的指数；通信设备对易被分配到该通信设备的蜂窝单元的所述加载率指数进行接收，并且至少根据所述加载率指数来从这些易被分配到该通信设备的蜂窝单元中选出将被分配的蜂窝单元。

因此，例如该加载率指数越高(例如，如果该指数在0到1之间变化的话，其越是接近1)，则该蜂窝单元将越显示出可用于运行期望的服务的带宽。相反该加载率指数越低(例如越是接近0)，则选择其它蜂窝单元来运行服务就越是有利，从而保证良好的服务质量。

在网络的最低级建立根据服务等级的接入控制。因此，一方面这避免了无法在良好条件下提供服务时对基站的无用连接。并且，另一方面通过限制其它服务连接到基站的数量可以允许针对某些服务的质量更佳。

根据本发明的一种实现方式，在上述设备中，设备接收信号的质量指数与每个蜂窝单元有关，并且将被分配的蜂窝单元同样根据这些接收质量指数来进行选择。

由于接收质量根据终端的定位来进行分布，所以使用接收质量的附加标准使得可以防止所有终端都选择相同的蜂窝单元。

根据本发明的一种实现方式，在选择步骤的过程中，在上述设备中提取随机数并选择这样的蜂窝单元，该蜂窝单元表现出最佳接收质量指数并且还满足所述随机数与针对包含期望服务的服务等级的这个蜂窝单元的加载率指数之间的比较标准。

因此，例如将要考虑：如果随机数小于所述加载率指数则满足比较标准。该实现方式通过在每个设备中提取随机数从而可以减小在多个设备都易于接入相同蜂窝单元的情况下该蜂窝单元堵塞的风险。

根据本发明的一种实现方式，重复选择步骤直到实际选择了一个蜂窝单元。

根据本发明的一种实现方式，由于不满足比较标准而无法建立选择的蜂窝单元被临时排除在易被选择的蜂窝单元之外。

这尤其可以在出现了同时表现出最佳质量指数和极低加载率指数的蜂窝单元的情况下不冒阻塞系统的风险。

根据本发明另一方面，提供了一种将蜂窝单元分配到无线通信设备的装置，该装置包括：

控制装置，能够将该通信设备从待机模式切换到发送请求用以接入到属于一种服务等级的期望的服务的模式，

接收装置，能够从易被分配到该通信设备的蜂窝单元接收与所有这些易被分配到通信设备的蜂窝单元的所有服务等级的加载率有关的指数，以及

处理装置，其包括能够至少根据所述加载率指数来选出将被分配的蜂窝单元的选择装置。

根据一个实施例，处理装置包括用于确定各个蜂窝单元的每一个的信号接收质量的装置，并且选择装置还能够根据所述接收质量指数来选出将被分配的蜂窝单元。

根据另一个实施例，选择装置包括用于生成随机数的装置和能够将该随机数与加载率指数进行比较的比较装置，并且该选择装置被配置为使得选出的蜂窝单元表现出最佳的接收质量指数并且针对该蜂窝单元的所述比较的结果还满足比较标准。

根据另一个实施例，选择装置还包括能够将由于不满足所述比较标准而无法对其建立选择的蜂窝单元临时排除的装置。

根据本发明的另一方面，提出了一种无线通信设备，该无线通信设备中包含如前面所定义的那样的分配装置。

附图说明

通过非限制性的实例以及附图的描述，本发明的其它优点和特征将在对实施例和实现方式的详细描述中显见。

图1示意性示出了移动网络；

图2示出了传输有关加载率的指数的示例；

图3和图4是以按照本发明将蜂窝单元分配到通信设备的算法的流程图的形式来示意性示出了根据本发明的方法的两个实现方式；

图5和图6示意性示出了根据本发明的装置的一个实施例；

图7到图10示出了计算加载率指数的两个示例；以及

图11示出了LTE标准的服务等级以及按照LTE标准(TS23.401)的分级而被分配到这些服务等级的服务类型。

具体实施方式

现在将描述将本发明应用到3G或LTE网络的应用。在图1中示意性示出了一个移动网络的主要终端元素，也就是基站SB(根据本领域技术人员已知的术语也被称作NodeB或eNodeB)和无线通信设备UE(例如蜂窝式移动电话)。

基站SB将通信设备连接到网络，并且为此目的该基站负责多个蜂窝单元，在图1中示意性示出了一个这样的蜂窝单元，参考标记为CEL。这些蜂窝单元事实上是多个传输频率。

在LTE或3G标准中，在开启时，通信设备特别存在两种类型的工作模式，即，待机或空闲模式以及当建立了RRC(无线资源控制)型连接时的连接模式。

当从待机模式切换到连接模式时，一个蜂窝单元被分配到通信设备。该蜂窝单元可在位置移动期间改变，这种称为“切换(handover)”的改变通常是由3G标准中被称为MME(根据本领域技术人员已知的术语称为移动管理实体)或3G标准中的VLR MSC(根据本领域技术人员已知的术语称为拜访位置寄存器、移动交换中心)的特定实体来管理的。

根据本发明的一个方面，涉及从待机模式切换到连接模式并在此期间分配蜂窝单元。

因此，在切换到连接模式之前，通信设备发送准入服务的请求，随后将蜂窝单元分配到该通信设备并且服务的通信量通过该蜂窝单元传送。

这里建议为服务选择这样的蜂窝单元，即通信设备的用户希望至少考虑有关该蜂窝单元通信量的参数来接入该蜂窝单元。

在所描述的实施例和实现方式中，由基站计算并发送一个有关加载率或接入因数的指数，其参考标记为QAF，随后在接收到该指数之后，无线通信设备将使用该指数选择蜂窝单元。

在图2中示出了一个排列。每个易被分配的蜂窝单元占据其中一行。在每个蜂窝单元中，针对每个服务等级QCI关联一个指数QAF。该QAF指数例如是落在0到1之间的正有理数，其值与针对蜂窝单元的服务等级的加载有关。下面将对详细描述了QAF指数的示例进行说明。可通过本领域技术人员已知的在3G和LTE标准中定义的称为SIB的通信信道来将这些指数从基站发送到通信设备。

图11中所示服务等级的示例引用了专用于流的等级，其专用于对话流，否则就专用于交互服务。

图3描述了这样一种方法的实现方式，在该方法中，无线通信设备使用接收到的有关加载率的指数来选择蜂窝单元。在每个基站级别针对每个蜂窝单元以及针对由所述蜂窝单元所支持的每个服务等级来详细描述相关的QAF指数(410)。在通信设备发送准入到期望服务的请求(401)之后，该通信设备将针对该服务选择一个蜂窝单元。

例如其在0到1之间提取一个随机数RAND(403)。

此外由通信设备接收每个服务关于每个蜂窝单元的QAF指数(404)。

通信设备还针对每个蜂窝单元来确定信号接收质量指数。例如，可以使用在针对3G的标准TS 25.304和针对LTE的标准TS 36.304中所描述的标准S。

对表现出最佳标准S的蜂窝单元进行预选(405)。接着，针对该蜂窝单元以及针对与期望服务相对应的服务等级，将相应的QAF指数与前面步骤403中所生成的随机数RAND进行比较(406)。如果比较显示随机数小于QAF，则针对与期望服务相对应的服务等级选出该蜂窝单元(407)。否则重复进行该选择过程。

选取随机数以选择蜂窝单元的操作使得能够隔开各个终端的连接时间，一个终端可在其第一次尝试时就选择其蜂窝单元，而其他终端将必须等待几个尝试。

图4示出了与图3所示的方法不同的方法，其中出现了步骤809。该步骤809在步骤406不满足比较标准时存在，也就是说，如果具有最佳标准S的蜂窝单元等级的QAF指数不大于随机数，则在接下来重新开始选择过程时排除该蜂窝单元。因此在接收条件不变的情况下被选择的蜂窝单元在其遵照随机数小于QAF的条件下根据标准S将是第二佳的。

可通过各种方式并按照服务等级来对排除蜂窝单元的持续时间进行配置。根据第一种版本，可以使排除蜂窝单元的持续时间固定。根据第二种版本，可进一步由操作者配置该排除时间并由基站通过块SIB来分派该排除时间。最后在第三种版本中，该持续时间被指定，块SIB中的Boolean指示是否针对每个蜂窝单元应用该持续时间。

在图5中示意性示出了根据本发明的基站和通信设备的实施例。

如图5的上部所示，基站SB包括用于计算QAF指数的装置。该计算装置502例如可以是软件装置。在通常的观点看来，QAF指数是正有理数。针对每个蜂窝单元和每个服务等级，该指数是不同的。例如，对于负责两个蜂窝单元的基站(其中每个蜂窝单元具有三个服务等级)来说，用于计算QAF的装置将计算6个正有理数，每个正有理数对应一个蜂窝单元的一个服务等级。计算装置502还能够被置于网络中的更上游。

如图5的下部所示，通信设备UE包括天线ANT、接收链路RXCH、发送链路TXCH，这两个链路都连接到数字处理级DP。

接收链路能够接收来自各个基站的QAF指数。发送链路能够发送接入到期望服务的请求。

当然，移动网络的范围是有限的，接收装置只能处理通信设备范围以内的蜂窝单元。

如图6所示，处理级DP包括控制装置MCD，其能够将通信设备从待机模式切换到连接模式以发送接入到期望服务的请求。

除了这些控制装置MCD以外，处理级还包括处理装置MT。

处理装置MT包括能够对每个蜂窝单元所接收信号的质量进行判定的装置MDT。

选择装置MS将特别根据QAF指数来执行对蜂窝单元的选择。

这些选择装置MS包括比较装置MCP、随机数生成器GEN以及排除装置MEX，该排除装置MEX能够将一个蜂窝单元从易被选出的多个蜂窝单元中排除。

这些装置使得能够执行图3和图4所示的步骤。

处理级DP的所有装置都能够以软件模块的形式实现，或者它们中的一些能够以逻辑电路的形式实现。

图7示出了针对一个蜂窝单元计算QAF的第一模式。

针对一个蜂窝单元所使用的方程是QAF＝TRUNC[(1-(BandWidthOccupied/TotalBandWidth)^α)*10]/10。函数TRUNC对应于截断函数并提取整数部分。变量“BandWidthOccupied”表示由蜂窝单元上的用户和服务的组所占用的带宽。变量“TotalBandWidth”表示蜂窝单元上可用的总带宽。该方程可以获得这样的QAF指数，当针对关注的服务等级而由蜂窝单元处理的通信量达到其最大值时该QAF指数趋于零值。

然而，对于每个服务等级QCIX而不同的系数α仍待确定；这是图7所示排列的主题。

第一列对应于针对一个给出的蜂窝单元的所有服务等级，这些服务等级都是由该蜂窝单元支持的。

第二列对应于由属于第一列服务等级的一个服务产生的加载百分比的值。为使计算简单，假设同一服务等级的所有服务都消耗相同的带宽。然而这并非必须的。

第三列是操作者可以修改的数据项。其对应于该操作者希望给予每个服务等级的最大带宽，并被表示为与对应服务等级的最大带宽的百分比。

在第四列中对前面两列建立乘法。根据第四列，随后推导出对各个服务等级的分级。具有最高相乘结果的服务等级具有分级1。针对其他服务等级的分级的值随着相乘结果的减小而增加。

该分级能够推导出α的值。该α值实际直接对应于服务等级的分级(第四列)。因此值α等于1将被分配到分级1的服务等级QCI8。能够看出在上述方程中，随着α的减小则QAF指数的值增加，从而对应于更高的为该蜂窝单元分配该服务等级的可能性。

图8示出了根据图7所示计算模式而计算出的服务等级8、2和9的QAF指数值的走向。纵坐标表示QAF指数的值，横坐标表示由最大带宽为10Mb/s的蜂窝单元所消耗的总带宽(以Mb/s为单位)。根据保证对接入的良好控制所需的条件，随着蜂窝单元所处理的总通信量趋于该蜂窝单元能够处理的最大通信量，则QAF值全部趋于零值。

图9示出了计算QAF的第二模式。这里为了简化计算，再次将属于同一服务等级的每个服务所消耗的带宽认为是相等的。该模式中使用的方程为QAF＝TRUNC([1-(β+1)^((BandWidthOccupied-TotalBandWidth)/TotalBandWidth)]*100)/100，其中符号^表示“幂”函数。各个变量和函数与图7所示前一方程中的变量和函数具有相同含义。正如图7所示方程，随着所占用带宽趋于总带宽，所有服务等级的QAF都趋于0。

因数β直接取决于与蜂窝单元的总带宽相比期望服务所占用的带宽。

在图9的排列中，可以看出第一列表示针对一个蜂窝单元可用的服务等级。

第二列表示服务等级QCIX所占用的带宽与蜂窝单元的总带宽相比的百分数。

第三列表示基于按照最大消耗带宽分级的因数β。

另外阐明，具有最大消耗带宽的服务等级的因数β等于1。并且该因数随着所消耗带宽值的减小而增大。

因此对应于服务等级QCI5的服务消耗了蜂窝单元总带宽的5％，并且因此该服务等级QCI5的服务被分级为第一；因此它们的β值为1。该β值实际在前面定义的方程中对应于最小QAF值。因此，通过该计算模式，并不要求太多带宽的服务优选于其他服务。

图10示出了根据图9所示计算模式而计算出的服务等级8、2和9的QAF指数值的走向。其中的图解类似于图8所示。这里再次反映出，根据保证对接入的良好控制所需的条件，随着蜂窝单元所处理的总通信量趋于该蜂窝单元能够处理的最大通信量，则QAF值全部趋于零值。

图7到图10所示对QAF指数的计算模式可被应用于3G或LTE标准的框架中。

本发明尤其能够通过根据蜂窝单元上服务等级来进行时间和地域分配连接来改善服务质量。本发明并不限于前面描述的实施例和实现方式，而是包含所有的变型。

因此可以不使用标准S来对蜂窝单元进行预选，而是优选使用加载率指数(结合或不结合接收质量的附加标准)，并可选地使用上述随机数。特别是可以根据蜂窝单元的QAF参数对这些蜂窝单元进行分级，随后选择一个表现出最佳QAF参数的蜂窝单元。还可以通过使用如前所述的随机数并最后使用标准S来使该选择进一步精确。

Claims

1.一种将蜂窝单元分配到无线通信设备(UE)的方法，该无线通信设备(UE)正离开待机模式而发送请求来接入到(401)属于一种服务等级的期望的服务，所述方法包括：

详细描述步骤(410)，针对每个蜂窝单元和所述蜂窝单元所支持的每个服务等级来详细描述一种有关所述服务等级在蜂窝单元内的加载率的指数，

接收步骤(404)，由无线通信设备对易被分配到该无线通信设备的蜂窝单元的所述加载率指数进行接收，

选择步骤，至少根据所述加载率指数来从这些易被分配到该无线通信设备的蜂窝单元中选出将被分配的蜂窝单元，

其中在无线通信设备(UE)中，设备对信号的接收质量指数(S)与每个蜂窝单元有关，并且所述将被分配的蜂窝单元同样也根据这些接收质量指数(S)来进行选择；并且

所述选择步骤包括在无线通信设备中进行以下步骤：

提取随机数(403)，

选择蜂窝单元(405)，该蜂窝单元表现出最佳接收质量指数并且还满足在所述随机数与针对包含期望服务的服务等级的这个蜂窝单元的加载率指数之间进行比较(406)的标准。

2.根据权利要求1的方法，其中重复选择步骤直到实际选出一个蜂窝单元(407)。

3.根据权利要求1或2的方法，其中由于不满足比较标准而无法建立选择的蜂窝单元被临时排除在易被选择的蜂窝单元之外(809)。

4.一种将蜂窝单元分配到无线通信设备的装置(DP)，该装置包括：控制装置(MCD)，其将该无线通信设备从待机模式切换到发送请求用以接入到属于一种服务等级的期望的服务的模式；接收装置(RXCH)，其从易被分配到该无线通信设备的蜂窝单元接收与所有这些蜂窝单元的所有服务等级的加载率有关的指数；以及处理装置(MT)，其包括至少根据所述加载率指数来选出将被分配的蜂窝单元的选择装置(MS)，

其中处理装置(MT)包括用于确定各个蜂窝单元的每一个的信号的接收质量的装置(MDT)，并且选择装置(MS)还根据所述接收质量的指数来选出将被分配的蜂窝单元，并且

选择装置(MS)还包括用于生成随机数的装置(GEN)和将该随机数与加载率指数进行比较的比较装置(MCP)，并且该选择装置(MS)被配置为使得选出的蜂窝单元表现出最佳的接收质量的指数并且针对该蜂窝单元的所述比较的结果还满足比较标准。

5.根据权利要求4的装置，其中选择装置(MS)还包括将由于不满足所述比较标准而无法对其建立选择的蜂窝单元临时排除在易被选择的蜂窝单元之外的装置(MEX)。

6.一种无线通信设备(UE)，其中包含根据权利要求4和5之一的装置(DP)。