CN102870463B - 无线通信网络中载波聚合操作期间的切换 - Google Patents

Abstract

描述了用于在载波聚合操作期间执行切换和载波附加的方法。移动站可以响应于切换命令而指示执行到目标eNB的一些小区而不是全部小区的下行链路同步失败。移动站可以基于发射随机接入前导、接收随机接入响应消息以及发射切换完成消息的各种组合来激活载波。基站可以基于接收随机接入前导、发射随机接入响应以及接收切换完成消息的各种组合来激活载波。

Description

无线通信网络中载波聚合操作期间的切换

相关申请的交叉引用

本申请是2010年5月4日提交的美国临时申请No.61/331,353的非临时申请，通过引用将其内容合并于此并且根据35U.S.C.119要求其权益。

技术领域

本发明通常涉及无线通信，并且更具体地，涉及载波聚合。

背景技术

载波聚合将用在3GPPLTE网络中，以向用户提供提高的数据速率。载波聚合包括在在此被称为“分量载波”或“载波”的多载波频率上向UE发射数据或从UE接收数据。较宽的频带使得能够获得较高的数据速率。

本公开考虑当使用载波聚合（CA）时移动站执行从源基站（也被称为源节点-B、源演进-节点-B或源eNB）到目标基站（也被称为目标节点-B、目标演进-节点-B或目标eNB）的切换问题。当前指定的LTE切换过程在单载波（即，没有载波聚合的情况下）操作时支持移动站的切换。

对于载波聚合（CA）操作，移动站（也被称为用户设备或“UE”）可以被配置为具有分量载波（CC）集合。分量载波可以是下行链路（DL）分量载波（用于从eNB到UE的传输）或上行链路（UL）分量载波（用于从UE到eNB的传输）。通常，每个上行链路CC具有与其配对的对应下行链路CC。配对通常保证：如果UE在上行链路CC上发射随机接入前导，则在配对的下行链路CC上接收对随机接入前导发射的响应消息。可能存在配置了下行链路CC但是没有配置上行链路CC的情况，并且反之亦然。可以激活配置的CC中的一些。激活的CC可以用于向UE发送数据和从UE接收数据（即，激活的CC可以用于调度）。对于全部配置的CC或者至少网络期望激活的配置的CC，UE更新系统信息。因此，在已经配置CC之后，在没有经历由于需要在这种CC上执行通信以传递相关系统信息而导致的延迟的情况下，可以快速将其激活。因此，当需要聚合多个CC时（例如，大规模数据），网络可以激活配置的CC。对除了激活的CC集合之外的配置的CC集合进行维护使得能够通过保证仅在发射大量数据时需要激活CC来保护UE中的电池。

在切换之前，当前指定的LTE切换过程需要网络首先将激活的CC集合降低到单个CC。网络可以在完成切换之后根据需要重新激活CC。这种切换过程的问题是：当正在使用载波聚合时，其可能导致数据传输效率非常低以及延迟。如上所述，仅当要发射大量数据时，才期望使用载波聚合（即，期望激活多个CC）。如果在此数据传输期间发生切换，则这种选择可能导致在源eNB处缓冲大量数据以及随后到目标eNB的数据传输（以及还可能在UE处缓冲大量数据）。还可能导致在目标eNB处过多的缓冲数据，因为在切换之后，在目标eNB处重新激活CC可能花费大量时间。因此，更加适合于载波聚合操作的切换机制是有益的。

仔细考虑下面参照附图进行的具体实施方式之后，本发明的各个方面、特点和优点对于本领域的普通技术人员将变得更加明显。为了简明和清楚而进行图示，并且不一定按照比例绘制。

附图说明

图1示出不存在载波聚合时可以使用的切换过程。

图2示出存在载波聚合时切换过程需要支持的分量载波覆盖情况。

图3图示在切换时配置和激活多个CC时用于载波聚合操作期间的切换的方法。

图4图示当在切换时配置和激活多个CC且移动站可以指示激活部分CC失败时用于载波聚合操作期间的切换的方法。

图5图示用于减少载波聚合情况下切换期间的中断的载波聚合操作期间的切换的方法。

图6图示使用来自目标eNB的激活消息在切换时激活附加CC的方法。

图7图示当多个定时提前配置必要时载波聚合操作期间的切换方法，其中，已经发送多个切换完成消息。

图8图示当多个定时提前配置必要时载波聚合操作期间的切换的方法，其中，已经发送单个切换完成消息。

图9图示当多个定时提前配置必要时载波聚合操作期间的切换的方法，其中，已经发送单个切换完成消息。

具体实施方式

用于载波聚合操作期间的切换的方法使得能够进行克服上述缺陷的切换过程。根据3GPP长期演进（LTE）系统描述了实施例；然而，应该清楚，本发明和实施例同样可以应用于其他无线通信系统。下面概括并且还在图2中图示切换过程需要解决的情况：

相同分量载波用于源eNB和目标eNB两者中的载波聚合；

至少一个公共分量载波用于源eNB和目标eNB两者中的载

波聚合；以及

分量载波之中没有共有分量载波用于源eNB和目标eNB两

者中的载波聚合。

在频分双工（FDD）系统中，下行链路CC具有对应的上行链路CC。由于在LTE版本8中，需要准确的定时提前以在上行链路CC上发射。定时提前值主要是频率传播特性的函数。当使用的所有上行链路CC属于相同频带时，单个定时提前通常是足够的。然而，在下面的情况下，可能需要用于不同上行链路CC的不同定时提前值。

上行链路CC属于不同频带；

网络采用中继器或远程无线电头端；以及

基站在不同频率上使用不同功能分区（例如，eNB可以在CC1上使用3个扇区，并且在CC2上使用6个扇区，导致由于不同天线的不同传播特性）。

一些实施例针对仅当所有上行链路CC需要单个定时提前时的切换。其他实施例针对当上行链路CC需要不止一个定时提前时的切换。

根据第一实施例，图3所示，切换命令可以用信号传输(a)切换时由UE配置的CC集合，(b)切换时要（配置和）激活的CC集合。切换命令还可以用信号传输CC，UE需要在该CC上发射RACH前导（也可以用信号传输RACH前导）。可以由目标eNB生成切换命令并且通过源eNB将其传递到UE。替代地，可以由源eNB生成切换命令并且由源eNB将其直接传递到UE。

切换完成用作UE准备好在要配置和激活的所有CC上接收PDCCH的指示。替代地，切换完成可以用作UE是在所有CC上下行链路同步的指示，并且随后网络可以激活各个CC。在第一步骤中，UE可以发送测量报告。该测量报告可以触发eNB间切换。目标eNB可以确定切换时要使用的CC集合以及UE可以发射随机接入信道前导（RACH前导）的上行链路CC。为了使目标eNB能够选择良好信号强度或信号质量的CC，源eNB可以可选地转发由移动站报告的测量信息。替代地，源eNB可以确定切换时要使用的CC集合以及UE可以发射RACH前导的上行链路CC。向UE发射切换命令，该切换命令可以指示切换时要配置的下行链路CC集合（CC集合1）和切换时要激活的下行链路CC集合（CC集合2）。该切换命令还可以指示特定随机接入前导，要求UE使用该特定随机接入前导作为切换过程的一部分。

UE可以发射随机接入前导和接收随机接入响应。然后，UE可以发射切换完成消息。随机接入前导和切换完成消息的发射可以在不同上行链路CC上进行。如果CC集合2包括在切换命令中，则发射切换完成时，UE可以考虑激活CC集合2中的每个CC。然后，对于物理下行链路控制信道（PDCCH）或任何其他控制信道，UE可以监视CC集合2中的每个CC。为了能够监视用于控制信道的CC，UE需要首先执行与小区的下行链路同步，其中，期望来自该小区的控制信道。执行下行链路同步包括与小区的定时的同步，例如，这通过获取同步信道（诸如3GPPLTE系统中的主要同步信道和辅助同步信道）来完成。为了本公开的目的，执行与小区的下行链路通信被认为等同于执行与载波频率的同步。替代地，在发射切换完成消息时，UE可以考虑激活单个下行链路CC（例如，接收到随机接入响应的CC）。然后，目标eNB可以根据需要单独激活其他CC。

在一些情况下，UE可能不能执行与CC集合2中的一个或多个CC的下行链路同步（例如，UE可能不能检测CC集合2中的一个或多个CC的同步信道）。根据图4所示的第二实施例，如果UE不能在与ULCC配对的DLCC上执行下行链路同步，其中，期望在所述ULCC上执行RACH传输，则认为切换已经失败并且可以进行无线链路恢复过程。如果UE不能在没有与ULCC配对的DLCC上执行下行链路同步，其中，期望在所述ULCC上执行RACH传输，则切换完成消息可以指示UE不具有下行链路同步的CC。这允许切换“部分成功”的情况-目标eNB可以在UE已经成功进行DL同步的至少一个CC上与UE继续通信，并且尝试激活供替换的CC用于聚合。

根据另一实施例，切换命令可以配置目标eNB的多个CC（CC集合1）和指定要激活的多个CC（CC集合2）。对于切换的随机接入过程，可以指定目标的一个CC对（DLCC和ULCC），或者，替代地，UE可以从配置的CC挑选用于切换的随机接入过程的CC对。UE可以在所有配置的DLCC（CC集合1）上执行DL同步，并且在配置的ULCC之一上执行UL同步。在切换完成时，认为激活了目标eNB上指定激活的多个CC（CC集合2）。因此，对于物理下行链路控制信道（PDCCH）或任何其他控制信道，UE可以监视CC集合2中的每个CC。如果UE不能执行与配置或指定激活的多个CC中的一个或多个的DL同步，则激活CC的子集（UE能够执行DL同步的CC），并且UE可以向网络指示在一些CC上执行DL同步失败（例如，在切换完成消息中）。在完成切换时，目标eNB可以从配置的集合激活附加DLCC。

根据图5所示的另一实施例，UE可以确定UE需要执行到目标eNB的随机接入前导传输用于切换的CC是否是在源eNB处的激活CC。如果需要UE执行随机接入前导传输的CC是激活的CC，则CC可以停止在该DLCC上寻找控制信道并且对应ULCC用于随机接入前导传输。同时，可以在其他DLCC上从源eNB接收DL数据，并且可以在对应ULCC上继续UL传输。UE可以从目标eNB接收定时提前（TA）命令（例如，在随机接入响应消息中）。在接收TA命令时，UE可以停止监视源eNBCC上的控制信道，并且开始监视目标eNBCC上的控制信道。这种机制可以大大减少切换期间的中断。

根据图6所示的另一实施例，切换命令可以在目标eNB上配置多个CC（CC集合1），但是可以指定激活单个CC，而不管在源eNB处激活的CC的数量。指定激活的CC可以被称为主要CC。UE执行与CC集合1中的CC的DL同步。UE可以在与指定激活的CC相对应的ULCC上执行随机接入前导传输，并且接收随机接入响应。然后，UE发射切换完成消息。在成功切换之后，目标eNB可以从配置的集合激活附加CC。与目标eNB的多个DLCC同步保证了目标eNB在切换之后可以快速激活它们。

为了在切换之后激活附加CC，目标eNB可以使用激活消息，诸如指示CC激活的MAC（媒体访问控制）消息。此类消息将被称为激活消息或MAC激活消息。如果目标eNB可以基于接收到的随机接入前导来确定UE的身份，则目标eNB可以将激活消息与随机接入响应消息一起发送。如果预分配的专用前导在切换期间用于随机接入，则目标eNB可以基于随机接入前导来确定UE的身份。然后，UE可以执行在激活消息中指示的CC的激活，并且然后发射切换完成消息。在发射切换完成消息时，UE可以监视用于控制信道的激活CC。然而，UE可能不能成功激活该激活消息中指示的所有CC。这是因为(a)从接收激活消息到发射对激活消息的响应（诸如切换完成）UE没有足够的时间在激活消息中指示的CC上执行与目标eNB的小区的下行链路同步，或者(b)UE没有在指定激活的CC上执行充足无线电资源管理（RRM）测量。如果UE不能激活该激活消息中指示的一个或多个CC，则其可以在切换完成消息中指示激活失败。

根据另一实施例，为了在切换之后激活附加CC，目标eNB可以使用激活消息。如果目标eNB可以基于接收到的随机接入前导来确定UE的身份，则目标eNB可以将激活消息与随机接入响应消息一起发送。然后，UE可以执行在激活消息中指示的CC的激活，并且然后发射切换完成消息。在发射切换完成消息时，UE可以监视用于控制信道的激活CC。然而，UE可能不能成功激活该激活消息中指示的所有CC。这是因为(a)从接收激活消息到发射对激活消息的响应（诸如切换完成）UE没有足够的时间在激活消息中指示的CC上执行与目标eNB的小区的下行链路同步，或者(b)UE没有在指定激活的CC上执行充足无线电资源管理（RRM）测量。为了减少激活失败的可能性，UE可以保持在接收切换命令时激活的附加射频链，并且使用附加射频链执行各种活动。这种活动可以包括在指定激活的至少一些CC上执行与目标eNB的小区的下行链路同步，并且在指定激活的至少一些CC上执行测量。保持附加射频链激活可以包括返回或重新配置用于与源eNB通信的一些射频链，或者激活当接收到切换命令时没有使用的射频链。

根据针对在没有切换的情况下激活CC的另一实施例，UE可以接收命令激活多个CC的激活消息。UE可能不能激活指示的CC中的一个或多个，例如，由于UE没有在指定激活的CC上执行充足无线电资源管理（RRM）测量。UE可以激活能够成功激活的CC。然后，UE可以向网络指示不能激活的CC。

下面描述针对当需要多个定时提前值时的载波聚合的进一步实施例。例如，如果要用于载波聚合的上行链路CC来自不同频带，则对于上行链路CC，可能需要不同频带中的不同定时提前值。可能需要不同定时提前值的其他情况包括网络使用中继器或远程无线电头端的情况以及网络在不同频带上使用不同功能分区的情况。在这种情况下，UE可能需要执行多个随机接入过程（在不同上行链路CC上），以获得独立的定时提前值。

根据图7所示的另一实施例，UE发送触发eNB间切换的测量报告。目标eNB可以确定在目标eNB处要由UE使用的CC集合，并且可以确定要求UE发射随机接入前导（RACH-CC集合）的上行链路CC。网络可以指示在切换命令中要配置的下行链路CC集合（CC集合1）和要配置和激活的下行链路CC集合（CC集合2）。网络还可以提供在RACH-CC集合中的每个CC上使用的随机接入前导。替代地，源eNB可以确定在目标eNB处要由UE使用的CC集合，并且可以确定要求UE发射随机接入前导（RACH-CC集合）的上行链路CC，并且还可以提供在RACH-CC集合中的每个CC上使用的随机接入前导。在CC集合2和RACH-CC集合之间，下列类型的配对是可能的：(a)一个下行链路CC与CC集合2中的一个上行链路CC配对，(b)CC集合2中的多个下行链路CC与RACH-CC集合中的一个CC配对，以及(c)RACH-CC集合中的多个上行链路CC与CC集合2中的一个下行链路CC配对。

UE可以在RACH-CC集合中的每个CC上发射随机接入前导，并且响应于随机接入前导，接收与随机接入前导发射相对应的随机接入响应消息。随机接入响应可以包括对应上行链路CC的定时提前值。

然后，UE可以发射多个切换完成消息。可以存在切换完成消息与CC集合2中DLCC的对应性。例如，切换完成可以使用在随机接入响应消息中用信号传输的上行链路准许。因此，切换完成消息可以对应于与发射随机接入前导的ULCC配对的所有DLCC。在发射切换完成消息时，UE可以认为要激活映射到切换完成消息的所有DLCC。结果是，UE可以监视用于控制信道的与切换完成消息相对应的下行链路CC。相应地，目标eNB可以延迟在下行链路CC上到UE的控制信道发射，直到其接收到映射的切换完成消息。

根据图8所示的另一实施例，UE发送触发eNB间切换的测量报告。目标eNB或源eNB可以确定在目标eNB处要由UE使用的CC集合，并且可以确定要求UE发射随机接入前导（RACH-CC集合）的上行链路CC。网络可以在切换命令中指示要配置的下行链路CC集合（CC集合1）和要配置和激活的下行链路CC集合（CC集合2），并且还可以提供在RACH-CC集合中的每个CC上使用的随机接入前导。

UE可以在RACH-CC集合中的每个CC上发射随机接入前导，并且响应于随机接入前导，接收与随机接入前导传输相对应的随机接入响应消息。随机接入响应消息可以包括对应上行链路CC的定时提前值。

UE发射单个切换完成消息。当UE接收到最后一个随机接入响应时可以发射单个切换完成消息。可以使用最后一个随机接入响应中的上行链路准许来发射切换完成消息。在发射切换完成时，UE可以认为CC集合2中的所有CC被激活。因此，可以监视用于控制信道的CC集合2中的所有CC。相应地，目标eNB可以延迟在CC集合2中的任何一个CC上到UE的控制信道传输，直到它已经接收到切换完成消息。

根据图9所示的另一实施例，UE可以发送触发eNB间切换的测量报告。目标eNB或源eNB可以确定在目标eNB处要由UE使用的CC集合，并且可以确定要求UE发射随机接入前导（RACH-CC集合）的上行链路CC。网络可以在切换命令中指示要配置的下行链路CC集合（CC集合1）和要配置和激活的下行链路CC集合（CC集合2），并且还可以提供在RACH-CC集合中的每个CC上使用的随机接入前导。

UE可以在RACH-CC集合中的每个CC上发射随机接入前导，并且响应于随机接入前导，接收与随机接入前导发射相对应的随机接入响应消息。随机接入响应可以包括对应上行链路CC的定时提前值。

UE发射单个切换完成消息。当接收到随机接入响应消息之一时，可以发射单个切换完成消息。可以使用随机接入响应消息中的上行链路准许来发射切换完成消息。因此，如果已经获得配对的上行链路CC的定时提前，并且已经发射对应的切换完成，则UE监视用于控制信道的DLCC。相应地，目标eNB可以在下行链路CC集合上延迟到UE的控制信道传输，直到它在对应上行链路CC上接收到指定的随机接入前导，并且还接收到对应的切换完成。替代地，目标eNB可以延迟在下行链路CC集合上到UE的控制信道传输，直到已经响应于在对应上行链路CC上接收到的随机接入前导发送了随机接入响应并且也接收到对应切换完成。

在前述说明书中，已经描述了具体实施例。然而，本领域的普通技术人员理解，在不脱离如权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应当被认为是说明性的而非限制性的含义，并且所有这种修改旨在被包括在当前教导的范围内。

益处、优点、问题的解决方案和可能引起任何益处、优点或解决方案发生或者变得更加明显的任何元素不应当被解释为任何或所有权利要求的关键、需要或必要特征或元素。所附权利要求唯一地限定本发明，包括在该申请的未决期间进行的任何修改和所授权的那些权利要求的所有等同物。

将理解，一些实施例可以利用一个或多个通用或者专用的处理器（或者“处理装置”）和唯一地存储的程序指令（包括软件和固件），所述一个或多个通用或者专用的处理器诸如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列（FPGA），所述程序指令用于控制所述一个或多个处理器以结合特定的非处理器电路实现在此所述的方法和/或装置的一些、大多数或者全部功能。替代地，可以通过状态机来实现一些或者全部功能，所述状态机没有存储的程序指令，或者在一个或多个专用集成电路（ASIC）中实现一些或者全部功能，其中，每个功能或特定功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可以使用所述两种手段的组合。

此外，可以将实施例实现为计算机可读存储介质，其上存储了计算机可读代码，用于编程计算机（例如，包括处理器）以执行在此所描述和所要求保护的方法。这样的计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储设备、磁存储设备、ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）和闪速存储器。此外，虽然普通技术人员进行了例如由可用时间、当前技术和经济考虑驱动的可能很大的努力和许多设计选择，但是当被在此公开的思想或者原理引导时，能够以最少的实验来容易地产生这样的软件指令和程序和IC。

提供本公开的摘要以允许读者快速确定技术公开的性质。提交摘要是为了理解，摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前述具体实施方式中，可以看出，为了精简公开的目的，在各个实施例中将各种特定组合在一起。本公开的方法不应当被解释为反映这样的意图：所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确记载的特征更多的特征。而是，根据所附权利要求反映，本发明的主题在于少于单个公开实施例的全部特征。因此，所附权利要求由此并入具体实施方式，其中，每个权利要求其本身独立地作为单独要求保护的主题。

Claims (5)

1.一种在移动终端中用于从源基站到支持多个载波频率的目标基站的切换的方法，所述方法包括：

接收指示要配置的第一载波频率集合的切换命令；

在确定所述移动站不能在所述第一载波频率集合中的至少一个载波频率上执行与小区的同步时，重新配置所述移动站，以在所述第一载波频率集合中的至少一个载波频率上执行同步活动；

在所述第一载波频率集合中的至少一个载波频率上执行与所述目标基站的至少一个小区的下行链路同步；

在执行下行链路同步之后，从所述目标基站接收激活消息，所述激活消息指示要激活的第二载波集合；以及

向所述目标基站发射指示相对于所述目标基站的至少一个小区的同步状态的消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，重新配置所述移动站包括：改变接收机带宽或中心频率。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述同步活动包括：在所述第一载波集合上执行无线电资源管理测量。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在发射指示同步状态的消息之后，监视针对所述移动站的至少一个控制信道传输。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

如果所述移动终端与在所述第一载波频率集合中的至少一个载波频率上操作的所述目标基站的小区中的至少一个小区的同步失败，则向所述目标基站发射指示与所述目标基站的小区中的所述至少一个小区的同步失败的消息。