CN102318394B - 可重新配置的家庭基站 - Google Patents

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Abstract

家庭NodeB(NHB)被提供，该NHB可被触发以动态地改变其操作无线电参数，例如其传输频率或者其主扰码，而无需被重新启动，并且该NHB将改变后的操作参数传送给其所服务的移动用户设备。这样，对用户透明的操作参数的无缝切换可被提供。HNB可被触发以通过移动运营网络或者通过内部过程来改变操作参数。

Description

可重新配置的家庭基站
技术领域
本发明涉及移动电信网络，具体而言涉及(但不限于)根据3GPP标准或其等同物或派生物来操作的网络。本发明与家庭基站和与该家庭基站相关联的用户设备(UE)的操作有着特别但不唯一的关联。
背景技术
在3GPP标准下，NodeB(或者LTE中的eNB)是如下基站，移动设备经由该基站连接到核心网络。近来3GPP标准主体已经采用了官方架构并且开始了关于家庭基站(HNB)的新标准的工作。在家庭基站根据LTE标准来操作的情况下，HNB有时被称作HeNB。类似的架构也将被应用于WiMAX网络。在这种情况下，家庭基站通常被称作毫微微小区(femtocell)。简单起见，本申请将使用术语HNB来指代任何这种家庭基站。HNB将提供家庭内的无线电覆盖(3G/4G/WiMAX)并且将经由合适的公共网络(例如经由通往因特网的ASDL链路)连接到核心网络，并且在3GPP标准的情况下经由可选的HNB网关(HNB-GW)连接到核心网络。
HNB将在与其所位于的一个或多个宏小区(macro cell)相同或者不同的频率上操作，并且在与在其附近操作的其他HNB相同或者不同的频率上操作。在当前的提议下，HNB的操作无线电参数(例如其频率和/或其主扰码(PSC))要么是在HNB加电时从核心网络运营商获取的，要么是通过涉及学习周围环境的自配置例程获取的，并且能够改变这些参数的唯一方式是通过重置或者重新启动HNB。预期HNB将被广泛部署。例如，3GPP TS 22.011中已给出在PLMN(公共陆地移动网)中给1.25亿HNB编址的规定。发明人已经认识到，在这种大面积部署的情况下，HNB周围的无线电条件可能有规律地改变，从而产生不同程度的干扰。
发明内容
发明人因此推断，如果HNB在通电之后可以在其正常操作状态期间基于新的无线电条件改变其操作无线电参数并且将其新参数传送到HNB正在服务的UE，那么将会是有益的。
尽管为了本领域技术人员的有效理解，将在3G系统的情境中详细描述本发明，但是本发明的原理在系统的对应元件按需改变的情况下可被应用于其他系统(例如WiMAX)，在这些系统中，移动设备或用户设备(UE)与若干基站之一通信。
根据一个方面，本发明提供了一种家庭基站，包括：收发器电路，可操作来根据当前操作无线电参数向用户设备发送无线信号和从该用户设备接收无线信号；以及参数控制模块，可操作来响应于触发而获得新的操作无线电参数(例如新传输频率或者新主扰码(PSC)或者等同物)并且可操作来利用新操作无线电参数来重新配置收发器电路。重新配置可以在家庭基站正在服务一个或多个移动电话的同时被动态地执行，而无须使家庭基站断电或者重置。新操作参数要么可以通过经由任何在运营商网络中处于更高或者相同层级的节点从移动网络运营商接收到新操作参数来获得，要么可以通过遵循对周围环境的考虑而确定新操作参数来获得。通信控制模块被提供，该通信控制模块与用户设备通信以向用户设备通知新操作无线电参数。
在优选实施例中，通信控制模块在参数控制模块重新配置收发器电路之前与用户设备通信以向用户设备通知新操作无线电参数。通信控制模块可向在相连模式下操作的用户设备而非在空闲模式下操作的用户设备通知变化，或者其可以试图通知所有用户设备而不管其操作模式。通信控制模块可利用专用控制信道、广播控制信道或者诸如MBMS服务之类的其他信道来通知用户设备。可以通过更新邻近小区列表来通知用户设备，以将家庭基站包括为具有新配置的邻居。通信控制模块可利用不同的控制信道来通知在不同模式下操作的用户设备。无论以何种方式向不同用户设备通知变化，优选向这些用户设备提供定义重新配置何时将会发生的定时信息。
根据另一方面，本发明提供了一种移动用户设备，包括：收发器电路，用于根据家庭基站的当前操作无线电参数向该家庭基站发送信号和从该家庭基站接收信号；以及参数控制模块，可操作来获取标识出家庭基站的新操作无线电参数的数据并且可操作来利用新操作无线电参数来重新配置收发器电路。通常移动设备将从家庭基站接收新操作无线电参数。
移动设备可具有第一操作模式和第二操作模式，并且通信控制模块可被安排为在用户设备在第一操作模式下操作时通过专用的控制信道来接收新操作无线电参数，并且可被安排为在用户设备在第二操作模式下操作时通过广播信道来接收新操作无线电参数。第一操作模式可以是相连操作模式，并且第二操作模式可以是空闲操作模式。
可经由广播控制信道或者经由专用控制信道向移动设备通知变化。移动设备所接收的信息优选包括标识出切换何时将会发生的定时信息。在向移动设备通知变化的时间与切换时间之间，移动设备优选利用当前操作参数继续与家庭基站通信。
本发明还提供了一种用于重新配置收发器电路的操作参数的通信控制信号，该信号包括用于以信号通知频率变化或主扰码变化的第一部分以及用于以信号通知定时信息的第二部分，该定时信息指示出收发器电路何时应当被重新配置。
本发明针对所公开的所有方法提供了用于在对应设备上执行的对应计算机程序或计算机程序产品、该设备本身(用户设备、节点或其组件)以及更新该设备的方法。计算机程序可在诸如CD-ROM等记录介质上提供。
附图说明
现在将参考附图举例描述本发明的实施例，在附图中：
图1示意性地图示出该实施例所适用于的类型的移动电信系统；
图2是构成图1所示系统的一部分的移动电话的框图；
图3是构成图1所示系统的一部分的家庭基站的框图；
图4是图示出向HNB的小区中的移动电话通知HNB的操作无线电参数的变化的过程的时序图；并且
图5是图示出向HNB的小区中的移动电话通知HNB的操作无线电参数的变化的另一过程的时序图。
具体实施方式
概览
图1示意性地图示出移动(蜂窝)电信系统1，其中移动电话(MT)3的用户当该用户远离家9时可以经由3G无线电接入网(RAN)基站5、无线电网络控制器7和核心电话网8的宏小区与其他用户(未示出)通信；并且移动电话(MT)3的用户当该用户在家9时可以经由家庭基站(NHB)11、公共数据网(在该情况下是因特网13)、家庭基站网关(HNB-GW)15以及核心电话网8的小区与其他用户(未示出)通信。NHB 11通常将经由诸如ADSL或者有线连接16之类的合适住宅因特网连接与HNB-GW 15相连，并且被编程有HNB-GW 15的IP地址以使得所有的上行链路通信被发送到HNB-GW 15。移动电话网络运营商(构成核心网8的一部分)通过经由因特网13向HNB 11发送适当的控制信号来配置HNB 11。如本领域技术人员将认识到的，HNB 11可以与多个不同移动电话3通信。
移动电话
图2示意性地图示出图1所示的移动电话3的主要组件。如图所示，移动电话3包括收发器电路23，收发器电路23可操作来经由一个或多个天线25向RAN基站5或者HNB 11发送信号并且可操作来从RAN基站5或者HNB 11接收信号。如图所示，移动电话3还包括控制器27，控制器27控制移动电话3的操作并且被连接到收发器电路23并被连接到扬声器29、麦克风31、显示器33和小键盘35。控制器27根据存储器37中存储的软件指令来操作。如图所示，这些软件指令包括操作系统39、参数控制模块40和通信控制模块41，等等。在该实施例中，参数控制模块40控制与HNB 11通信的收发器电路23所使用的参数值；并且通信控制模块41在移动电话3位于其HNB 11的范围内时控制与HNB 11的通信并且选择家庭基站11。该选择可以是自动的或者是由用户手动控制的。在向HNB11的初始注册期间，参数控制模块40将获取HNB 11的操作无线电参数并且将针对与HNB 11的后续通信使用这些操作无线电参数来配置收发器电路23。
家庭基站
图3是图示出图1所示的家庭基站(HNB)11的主要组件的框图。如图所示，HNB 11包括收发器电路51，收发器电路51能够经由一个或多个天线53向移动电话3发送信号和从移动电话3接收信号，并且收发器电路51能够经由HNB-GW接口55向HNB-GW 15发送信号和从HNB-GW 15接收信号。收发器电路51的操作由控制器57根据存储器59中存储的软件来控制。软件包括操作系统61、通信控制模块63和参数控制模块65。通信控制模块63可操作来控制HNB 11和移动电话3和HNB-GW 15之间的通信。参数控制模块65可操作来经由因特网13从移动运营商接收操作参数，并且可操作来根据那些参数来配置收发器电路51。如下面将更详细描述的，参数控制模块65可操作来改变收发器电路51的操作参数。其在被移动运营商网络内的无线电资源管理(RRM)实体触发或者在被例如由移动网络运营商策略功能生成的某个内部生成的触发触发时这么做。在该实施例中，在重新配置之前，通信控制模块63向已注册的移动电话3通知改变后的操作无线电参数。
在以上描述中，为了易于理解而将移动电话3和家庭基站11描述为具有多个分立模块(例如通信控制和参数控制模块)。虽然例如在现有系统已被修改以实现本发明的情况下可以针对某些应用以该方式提供这些模块，但是在其他应用中，例如在一开始就考虑到发明性特征而设计的系统中，这些模块可被构建进整个操作系统或者代码中并且这些模块因此可能不可以作为分立实体而辨别出。
操作
在操作中，参数控制模块65当被触发时可操作来改变HNB 11的操作无线电参数。触发可以由PLMN的无线电资源管理(RRM)实体提供或者由某个内部触发生成机制提供。触发可以是基于移动运营商的管理策略生成的，或是基于所感测到的干扰条件而生成的。例如，移动运营商可以实施如下策略：在白天的某些时候，一组HNB 11将被配置为以不同于那些HNB通常使用的那些操作参数的操作参数来操作。这么做也许例如是为了减少对另一组NHB造成的干扰。作为替代，HNB 11可被编程为如果其检测到高于某一阈值的干扰则改变其操作参数。
当HNB 11被触发为改变其操作参数时，参数控制模块65将获取新的操作参数并且通信控制模块63将发起提供旧操作参数与新操作参数间的有组织转换的过程。为了提供无缝的转换，处于Cell-DCH(小区-DCH)和Cell-FACH(小区-FACH)相连模式的已注册移动电话3(即主动向HNB 11发送数据或者从HNB 11接收数据的那些)必须在转换之前被通知新的操作参数，并且必须被通知转换何时将会发生。处于IDLE(空闲)模式或者处于CELL-PCH或URA-PCH相连模式的移动电话3此时不发送或者接收数据，并且向它们通知新的无线电参数对于向用户提供无缝转换而言不那么重要(并且的确可被省略)。
现在将描述用于向已注册移动电话3通知变化的多种不同选项。
选项1-Cell-DCH和Cell-FACH
当移动电话3处于Cell-DCH模式或者Cell-FACH模式下时，各种技术可被用于向移动电话3通知新的无线电参数。然而，最简单的技术之一是重新使用图4中示出的现有频间移交RRC过程(其在移动电话3在小区或者RAN基站5间移动时被使用)。如图所示，在步骤s1处，HNB 11正在服务Cell-DCH模式下的移动电话3。在步骤s3处，HNB 11决定改变其操作无线电参数，并且在步骤s5中，HNB 11通过专用于移动电话3的控制信道向移动电话3发送具有激活时间的RRC重新配置消息。频率的变化可以利用现有的“频率信息”信息元素(IE)来指示；并且PSC的变化可以利用现有的“主要CPICH信息”信息元素来指示。激活时间有效地定义了切换将发生前的延迟并且可以通过连接帧数目(CFN)来定义。CFN是由HNB 11和移动电话3两者维护的计数器，该计数器从0数到255并且每10ms就被递增。因此，指定CFN值向移动电话3标识出切换将会发生的时间点。在步骤s7处，HNB 11和移动电话3在激活时间改变移动参数(在这种情况下将频率从f1变为f2)。一旦移动电话3已经完成重新配置，其就在步骤s9中发送确认改变已经完成的RRC重新配置消息。
选项2-除Cell-DCH之外的所有模式
另一选项是利用三个新的信息元素(IE)在通过广播控制信道(BCCH)广播的3型系统信息块(SIB)中包括新的操作无线电参数。这三个新的IE将提供新的频率信息；主要CPICH信息；以及容限时间(Margin time)。用于在这种情况下使切换同步的过程在图5中示出。在步骤s11中，HNB 11基于触发而决定改变小区的操作无线电参数。在步骤s13中，HNB 11通过广播控制信道(BCCH)向移动电话3发送系统信息变化指示(BCCH修改信息)和包括新参数的SIB 3。BCCH修改信息告诉移动电话3要在SIB 3中查看什么信息。通常HNB 11将重复发送BCCH修改信息和SIB 3若干次以确保移动电话3能够在切换前收到修改信息。在步骤s15中，移动电话3在SIB被接收到时或者在由SIB定义的可选修改时间之后读取来自SIB的新操作参数。在步骤s17中，移动电话3和HNB 11在SIB中定义的容限时间处改变操作无线电参数。所定义的容限时间将是出于以下目的而选择的：为了给构成收发器电路23一部分的合成器提供充足时间，为了改变操作频率，以及为了在容限时间到期之后开始在新频率上操作。HNB 11然后将在容限时间到期之后在步骤s19中停止广播新的参数。
容限时间因而提供了一种同步的改变操作参数的方式。容限时间可利用系统帧数目(SFN)来指定。SFN是由HNB 11和移动电话3两者维护的并且同样每10ms就被递增的计数器。然而，SFN在0与4095之间计数。由于执行图5所示过程所需的较长时间，SFN被用于定义容限时间。在HNB 11使用选项1和2两者向移动电话通知改变的情况下，其将设置激活时间和容限时间以确保在不同模式下操作的移动电话3同时执行切换。
选项3-除Cell-DCH之外的所有模式
HNB 11可以向移动电话3通知新操作参数的另一方式是改变邻近小区列表(NCL)。更具体地说，HNB 11所执行的例行任务之一是向其正在服务的移动电话3通知邻近小区。它这样做以使得移动电话3例如在移动电话3移动出HNB 11的范围之外时可以移交到那些邻近小区之一。该信息是在SIB 11或SIB 12中通过广播控制信道(BCCH)发送的。因此，当PSC和/或频率变化被触发时，HNB 11将其自身作为具有新配置的邻居包括在所广播的邻近小区列表(SIB 11/12)中(其还可以配置小区个体偏移(CIO)参数以使得将被移动电话3执行的NCL中的小区的排名将偏爱新小区多过其他邻居)。取决于对操作无线电参数的改变，这可能涉及改变11型或12型SIB的测量控制系统信息中的频内测量系统信息IE和/或频间测量系统信息IE。例如，如果HNB 11正在改变频率，那么其将改变频间测量系统信息IE，但是如果其保持相同频率并且仅改变其主扰码(PSC)，那么HNB 11将改变频内测量系统信息IE。
移动电话3维护邻近小区的列表，并且其在接收到关于新小区的信息时将该信息添加到所存储的列表。当HNB 11的重新配置被执行时，移动电话3将失去与HNB 11的联系并且将开始寻找新小区的重新选择过程。该重新选择过程使用邻近小区列表和用于NCL中的小区的CIO参数来识别要向之注册的新小区。由于HNB 11紧邻其重新配置之前对NCL作出的改变，移动电话3应当快速地重新选择新配置的HNB 11。
优点
较之仅可在加电时被重新配置并且因而如果希望变化则将需要重新启动的现有HNB，上面描述的实施例提供了若干重要优点。这些优点包括：
终端用户将不会注意到HNB的操作参数的任何变化并且即使当正常服务正在进行时也可以期望可靠且无缝的服务。这还将意味着用户将保持与HNB相连并且将不会把小区切换为可能收取不那么优惠费率的另一小区。
在现有技术中，HNB将总是被重置或重新启动以改变其操作参数，这导致相连模式下的正在进行的服务的中断，这继而导致不佳的用户体验。
无需如当前针对宏小区所作的一样在夜间派服务工程师去执行改变。
修改和替代
上面已经描述了详细的实施例。如本领域技术人员将会认识到的，可对以上实施例作出若干修改和替代，同时仍受益于其中包含的发明。
在以上实施例中，描述了基于移动电话的电信系统。如本领域技术人员将会认识到的，本申请中描述的信令技术可被用于其他通信系统。其他通信节点或设备可包括诸如个人数字助理、膝上型计算机、web浏览器等用户设备。
在上面描述的实施例中，移动电话和HNB各自包括收发器电路。通常该电路将由专用硬件电路构成。然而，在某些实施例中，收发器电路的一部分可被实现为由对应控制器运行的软件。
在以上实施例中，描述了若干软件模块。如本领域技术人员将会认识到的，软件模块可以以编译或者未编译的形式提供并且可以作为计算机网络上或者记录介质上的信号而被提供给HNB或被提供给移动电话。另外，由该软件的一部分或者全部执行的功能可以利用一个或多个专用硬件电路来执行。然而，优选使用软件模块，因为使用软件模块便于更新基站5和移动电话3以更新其功能。
各种其他修改对本领域技术人员而言将是显而易见的并且这里将不被更详细地描述。
本申请基于2009年2月17日提交的联合王国专利申请No.0902628.7并且要求其权益或者优先权，该申请的公开内容通过引用而整体结合于此。

Claims (18)

1.一种家庭基站，包括：
接口，用于经由公共网络与运营商网络相接口连接；
收发器电路，可操作来根据当前操作无线电参数向用户设备发送无线信号和从该用户设备接收无线信号；
通信控制模块，可操作来利用所述收发器电路控制所述家庭基站与所述用户设备之间的通信；以及
参数控制模块，可操作来响应于触发而获得新的操作无线电参数并且可操作来利用所述新的操作无线电参数来重新配置所述收发器电路；并且
其中，所述通信控制模块可操作来与所述用户设备通信以向所述用户设备通知所述新的操作无线电参数，
其中，所述通信控制模块可操作来向在相连模式或者空闲模式下操作的用户设备通知变化，
其中，所述通信控制模块可操作来通过在广播信道上广播与所述变化有关的数据来通知用户设备，
其中，所述通信控制模块可操作来广播邻近小区列表的更新，从而将其自身标识为具有新配置的邻居。
2.如权利要求1所述的家庭基站，其中，所述通信控制模块可操作来在所述参数控制模块重新配置所述收发器电路之前与所述用户设备通信以向所述用户设备通知所述新的操作无线电参数。
3.如权利要求1或2所述的家庭基站，其中，所述通信控制模块可操作来向在相连模式下操作的用户设备而非在空闲模式下操作的用户设备通知变化。
4.如权利要求1所述的家庭基站，其中，所述通信控制模块可操作来广播具有标识出所述变化的信息元素的系统信息块。
5.如权利要求3所述的家庭基站，其中，所述通信控制模块可操作来通过专用于在Cell-DCH或Cell-FACH模式下操作的用户设备的控制信道来通知所述用户设备。
6.如权利要求5所述的家庭基站，其中，所述通信控制模块可操作来利用频间无线电资源控制RRC移交过程来通知在Cell-DCH或Cell-FACH模式下操作的用户设备。
7.如权利要求3所述的家庭基站，其中，所述通信控制模块可操作来利用不同的控制信道来通知所述相连模式的用户设备和所述空闲模式的用户设备。
8.如权利要求7所述的家庭基站，其中，所述通信控制模块可操作来将所述变化何时发生通知给所述相连模式的用户设备和所述空闲模式的用户设备。
9.如权利要求1或2所述的家庭基站，其中，所述新的操作无线电参数可包括新频率和新主扰码PSC中的一个或多个。
10.一种操作家庭基站的方法，包括：
根据当前操作参数，利用收发器电路来向用户设备发送无线信号和从该用户设备接收无线信号；
接收用于改变所述当前操作参数的触发；
响应于所述触发而获取新的操作无线电参数；
向所述用户设备通知新的操作无线电参数；以及
利用所述新的操作无线电参数来重新配置所述收发器电路，
其中，所述通知向在相连模式或者空闲模式下操作的用户设备通知变化，
其中，所述通知通过在广播信道上广播与所述变化有关的数据来通知用户设备，
其中，所述广播广播邻近小区列表的更新，从而将自身标识为具有新配置的邻居。
11.如权利要求10所述的方法，其中，向所述用户设备通知所述新的操作无线电参数是在重新配置所述收发器电路之前执行的。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述通知向在相连模式下操作的用户设备而非在空闲模式下操作的用户设备通知变化。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述广播广播具有标识出所述变化的信息元素的系统信息块。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述通知通过专用于在Cell-DCH或Cell-FACH模式下操作的用户设备的控制信道来通知该用户设备。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述通知利用频间无线电资源控制RRC移交过程来通知在Cell-DCH和Cell-FACH模式下操作的用户设备。
16.如权利要求12所述的方法，其中，所述通知利用不同的控制信道来通知所述相连模式的用户设备和所述空闲模式的用户设备。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述通知将所述变化何时将发生通知给所述相连模式的用户设备和所述空闲模式的用户设备。
18.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述新的操作无线电参数可包括新频率和新PSC中的一个或多个。
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