CN102917418B - 在宏小区内的无线通信切换 - Google Patents

Abstract

本发明为在宏小区内的无线通信切换。在无线通信系统(20)内的切换包括针对多个微小区BTS(30，40，50)中的每一个使用公共小区定义码，以便使宏小区(26)和微小区中的任何一个之间的切换变得容易。在所公开的例子中，公共小区定义码、例如PN偏移或扰码被用于触发从宏小区(26)到微小区BTS(30，40，50)中的任何一个的切换。移动站定位特征识别哪个BTS在切换中被涉及。另一个公共小区定义码在一个例子中被用于触发从微小区(30，40，50)中的任何一个到宏小区(26)的所有切换。软切换和硬切换例子被公开。

Description

在宏小区内的无线通信切换

本申请是申请日为2007年2月27日、申请号为200780008443.3、发明名称为“在宏小区内的无线通信切换”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明主要地涉及通信。更具体地，本发明涉及无线通信。

背景技术

无线通信系统是众所周知的并且在广泛使用中。许多系统被布置用于在地理上或在其他方面不同的范围内提供无线业务或覆盖。大多数系统包括被定位以提供对特定范围的覆盖的多个基站收发器(BTS)。每个BTS的覆盖范围通常被称为小区。如已知的，许多小区被划分成几个扇区以增加该小区内的无线覆盖。

在某些情况下，小区可被视为宏小区，因为在该宏小区区域内有用于服务于该宏小区的特定部分的其他BTS单元。宏小区内的这些较小的范围可以被称为微小区。使用BTS建立微小区的一个例子是在建筑物内包括BTS以提供在那个建筑物内的无线业务覆盖。这么做的一个原因是外部RTS设备可能不能够提供足够的无线电频率(RF)覆盖以在建筑物内部到处提供可靠的无线业务。包括建筑物内BTS设备的另一个原因是使宏小区BTS免于必须处理来自这样的建筑物内的用户的通信，这可以增加整个系统的容量。

当移动站在相应的小区或扇区的覆盖范围内时，移动站与至少一个BTS通信是常见的。当移动站移动时，在小区或扇区之间切换常常是必需的。这样做的一种技术被称为硬切换，在硬切换中移动站在与下一个BTS通信前停止与一个BTS通信。另一种技术称为软切换，在软切换中移动站在切换过程期间同时与多个BTS通信。

包括BTS设备以建立例如在建筑物内的微小区引入例如与管理在宏小区和微小区BTS之间的切换相关的挑战和复杂性。这种切换从业务质量的角度来看是非常理想的。例如，当移动用户进入建筑物时，在宏小区BTS和建筑物内BTS之间的切换确保移动用户具有在建筑物之内和之外的连续覆盖。在许多情况下，例如，如果移动用户靠近窗户，切换可发生在宏小区和建筑物内的微小区之间，其中宏小区的RF信号对该移动站的通信来说可能是有利的。

与在宏小区和该宏小区内的微小区之间的切换相关的问题包括导频污染、邻居列表资源耗尽、伪随机噪声偏移(PN偏移)分配、扰码分配和通信容量损失。

导频污染由外部宏小区的RF不期望地泄漏到建筑物内或另外到被视为由单独的BTS所服务的微小区的范围内而引起。在这点上，外部宏小区RF基本上污染内部，因为RF泄漏对内部RF产生干扰。在某些情况下，当宏小区BTS和微小区BTS不在彼此的邻居列表上时，在移动站从一个小区的RF覆盖移动到另一个小区的RF覆盖时，将典型地导致掉话(droppedcall)。

针对这样的情况，微小区或建筑物内系统必须被设计为“压倒(overpower)”外部宏小区系统以提供遍及微小区(例如遍及建筑物的内部)的内部RF覆盖，由此使切换变得没有必要。同时，使建筑物内或微小区系统太强导致来自内部系统的RF泄漏到微小区之外。这也可能导致宏小区性能上的问题。

邻居列表资源耗尽可能发生在单个宏小区内有多个建筑物内微小区的情况下。每个微小区或建筑物内系统的BTS典型地被设置在宏小区的邻居列表上。例如，让BTS在邻居列表上使通过建筑物入口的期望的切换变得容易，并且提供在建筑物的上层中在整个楼层面积上的通话连续性。因为每个建筑物内BTS必须在宏小区的邻居列表上，所以当有几个以上的这样的BTS时产生问题。典型的邻居列表资源设置对能够被支持的微小区BTS的数量的严格限制。典型的邻居列表资源限制规定邻居列表上的大约20个BTS项。这些中的许多需要支持外部通信。向邻居列表添加多个建筑物内BTS变得有问题。

一种所提议的解决方案是增加用于邻居列表的资源(例如规定更大的邻居列表尺寸)。尽管这减轻了对能够被覆盖的建筑物内系统的数量的严格限制，但在城市范围内仍然存在许多建筑物应当被覆盖的情况。增大邻居列表尺寸的缺点是它通常减慢移动站对切换候选对象的测量时间并且使宏小区的切换性能降级。增大邻居列表尺寸的另一个缺点是它增大寻呼信道占用。因此，简单地增大邻居列表尺寸不是适当的解决方案，因为存在对可管理的尺寸的限制并且当列表的尺寸增大时引入性能问题。

引起的另一个问题与PN偏移或扰码分配有关。用于在宏小区和建筑物内微小区之间硬切换的已知方法包括使用一组导频信标来进入建筑物，针对每个不在内部使用的外部载波使用一个导频信标。另一组导频信标被用于离开建筑物，针对每个不在外部使用的内部载波使用一个导频信标。这些导频信标在对运行在切换前的频率上的移动站可见的频率上传送PN偏移或扰码。因为移动站典型地每次仅调谐到一个频率，因此在硬切换前导频信标运行在服务频率上。PN偏移或扰码将硬切换触发到新频率。

当更多建筑物内BTS被使用时，PN偏移或扰码规划变得更加复杂。对于每个建筑物内BTS和扇区来说需要新的PN偏移或扰码分配。这些PN偏移或扰码分配需要针对在每个可能的载波上进入和离开建筑物与宏小区进行协调。对可用的PN偏移或扰码分配的限制也对能够被专用BTS设备所覆盖的建筑物或其他微小区的数量设置严格限制。用于PN偏移或扰码分配的资源通过适用的标准被固定。当多个建筑物内BTS增加时，找到这些分配变得日益成问题。

当在宏小区内有建筑物内BTS时可能发生通信容量损失。当在宏小区覆盖范围内有许多这样的建筑物时，宏小区可处于在宏小区覆盖范围内所有建筑物的各个楼层的大大增加的软切换中。这可能导致通信容量的显著损失，因为信道元件变得忙于相对过量的软切换。在建筑物内使用专用BTS的一个引人注目的经济动机是为服务宏小区提供通信容量耗尽减轻。如果在宏小区与这样的建筑物内BTS之间有过量的软切换，添加专用BTS设备的动机则变小。

在硬切换的情况下，在耗尽的邻居列表资源和PN偏移或扰码分配方面的问题依然存在。有疑义地，当在宏小区和该宏小区覆盖范围内的建筑物内小区之间使用硬切换时，既没有BTS通信容量损失也没有导频污染。传统知识支持软切换，因为软切换通常被认为比硬切换更可靠。一些人认为所有硬切换都是不可靠的。在宏小区和建筑物内微小区之间切换的情况下，该情形允许更可靠的硬切换。各个用户的步行速度结合安装在墙壁或天花板上的在更小的范围上辐射的天线使宏小区切换经验(即宏小区间的切换)不适用。一些人认为适当的RF覆盖设计可以使宏小区和建筑物内小区之间的可靠的硬切换变得容易。

期望能够在宏小区覆盖范围内包括任何数量的微小区、例如建筑物内微小区，以满足特定情况的需要。本发明解决该需要并避免上述的与导频污染、通信容量损失、邻居列表资源耗尽和PN偏移或扰码分配相关的缺点。

发明内容

本发明包括使用公共小区定义码来触发宏小区和该宏小区覆盖范围内的多个微小区中的任一微小区之间的切换的独特策略。

示范性通信方法包括针对单个宏小区内的多个微小区使用公共小区定义码以使该宏小区和这些微小区中的至少一个之间的切换变得容易。

一个例子包括使用该公共小区定义码来使从该宏小区到微小区中的至少一个的切换变得容易。例如当移动用户正进入具有专用BTS来提供建筑物内覆盖的建筑物时，这是有用的。第二公共小区定义码使从微小区中的任何一个到宏小区的切换变得容易。当移动用户退出建筑物时这是有用的。

示例实施方案包括PN偏移或扰码作为公共小区定义码。

这样的安排的一个优点是大大减少邻居列表所要求的小区定义码的数量。在一个例子中，宏小区仅仅在邻居列表上维持一个这样的码以使其与多个具有该码的微小区中的任何一个之间的切换变得容易。

一个例子包括移动站定位技术以使宏小区和相应的微小区之间的切换变得容易。在一个例子中，每当当前与宏小区通信的移动站检测到公共小区定义码时，来自移动站的功率测量在多个微小区中的每一个中被进行。接收到来自移动站的功率测量的微小区被识别为应当完成到其的切换的微小区。在软切换被使用且在微小区和宏小区中使用相同频率时，这种示例技术是有用的。

另一个例子包括宏小区和微小区之间的硬切换。在这个例子中，长码掩码被用于在宏小区和移动站所使用的频率上定位来自移动站的反向导频信号。应当完成到其的切换的微小区基于被定位的反向导频信号被识别。

本发明的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将由下面的详细说明而变得显而易见。伴随详细说明的附图可简要地被说明如下。

附图说明

图1示意性示出在本发明的实施例的情况下有用的无线通信系统的所选部分。

图2是概括一种示例方法的流程图。

图3是概括另一种示例方法的流程图。

具体实施方式

本发明包括用于触发宏小区和该宏小区覆盖范围内的多个微小区、例如建筑物内小区中的任何一个之间的切换的独特策略。所公开的例子包括针对微小区覆盖范围内的多个微小区中的每一个使用公共小区定义码。一个公共小区定义码被用于触发从宏小区到微小区的切换。另一个公共小区定义码被用于触发从微小区到宏小区的所有切换。当移动站进入微小区覆盖范围时，用于定位移动站的技术提供切换中所涉及的微小区的充分标识。

图1示意性地示出无线通信系统20的所选部分。无线网络22包括已知元件，并以已知的方式运行以使无线通信变得容易。在该图示中，基站收发器(BTS)24和相关的无线电塔为以26示意性示出的宏小区提供覆盖。

所示出的例子是在宏小区26内有多个相对大的建筑物的城市范围。那些建筑物中的至少一些具有专用BTS，以提供建筑物内的无线电频率(RF)覆盖。为了论述的目的，每个这样的建筑物被视为宏小区26内的微小区。一个示例微小区BTS30被包括在建筑物32内以提供该建筑物内的RF覆盖。至少一个信标34相对于在建筑物的内部(例如大厅)和外部之间提供出口的入口36被战略性地定位。

另一个示例BTS40被包括在建筑物42内。信标44相对于入口46被战略性地定位。示例建筑物42比建筑物32相对更大并且包括单独的BTS48，例如用于提供该建筑物的上层内的覆盖，而BTS40例如提供该建筑物的下层内的足够覆盖。在建筑物42的微小区的情况下，切换将发生在例如宏小区26和BTS40之间，并且当移动用户在建筑物42内移动时切换可发生在BTS40和48之间。

该图示包括另一个与建筑物52相关的BTS50。至少一个信标54相对于入口56被战略性地定位，以便在该范围内以将要描述的方式提供无线信令。

所示出的例子的一个特征是：公共小区定义码被用于分别触发宏小区26和与建筑物32、42和52相关的微小区中的任何一个之间的切换。在这个例子中使用公共小区定义码为宏小区26内的每个建筑物内微小区提供相同的小区定义码。在一个例子中，小区定义码是伪随机噪声偏移(PN偏移)。PN偏移在CDMA系统中是已知的。另一个例子包括使用扰码作为小区定义码。扰码在例如UMTS系统中是已知的。

一个例子包括当移动站进入宏小区26内的建筑物或微小区时使用公共小区定义码来触发切换。另一个公共小区定义码被用于当移动站退出建筑物或微小区时触发切换。在这样的例子中，只需要一个宏小区邻居列表条目来覆盖全部建筑物内或微小区BTS，以使宏小区和建筑物内BTS中的任何一个之间的切换变得容易。另外，只需要两个小区定义码(例如，PN偏移或扰码)分配。这个例子表示对管理宏小区和该宏小区覆盖范围内的多个微小区中的任何一个之间的切换的显著简化。

在进入建筑物的切换的情况下，额外的移动站定位功能被包括，用于识别移动站应该被切换到的那个建筑物内BTS。公共小区定义码提供启动切换的指示，但是，因为它在多个微小区之间被共享，所以它不能够明确地识别需要切换到的那个微小区。一旦合适的建筑物、微小区或BTS被识别出，该切换就可以被完成。

作为一个例子，考虑移动用户60进入建筑物32。移动用户60正使用移动站62，当用户60在建筑物32之外时，该移动站正与宏小区BTS24通信。当移动用户60进入建筑物32时，从BTS24切换到BTS30是所期望的。

图2包括概括用于使这样的切换变得容易的一种示例方法的流程图70。在72，移动站62正在宏小区26中通信。例如，信标34发射为建筑物内BTS30、40、50中的每一个提供公共小区定义码的信号。当移动站62接近入口36并进入建筑物32时，移动站检测由信标34发射的公共小区定义码。在一个示例CDMA系统中，小区定义码包括PN偏移。在一个示例UMTS系统中，小区定义码包括扰码。

在图2中，移动站在74检测到公共小区定义码。这在移动站62当前所使用的频率上被报告给宏小区BTS24。BTS24或网络22的另一个部分、例如相应的移动交换中心(MSC)使用公共小区定义码的检测作为切换的启动。为了完成切换，MSC将需要识别移动站62正进入哪个建筑物。公共小区定义码不识别哪个微小区应该在切换中被涉及。用于定位相应的微小区的过程在图2中的76示意性地被示出。

为了完成这样的切换，存在两种可能性。在软切换的情况下，移动站62在切换前正在某一频率上与BTS24通信。在微小区内将支持相同的频率，使得软切换是可能的。在这样的情况下，图2的例子包括继续进行到在78的步骤，其中每个BTS30、40、50向移动站请求功率测量。MSC可以命令与每个微小区相关的每个BTS向移动站62请求这样的功率测量。实际上，只有移动站62正移动或已经移动进入的建筑物的微小区将接收到来自移动站62的功率测量。该微小区在80被识别为应当被切换到的微小区。图2中的过程在82通过启动宏小区和识别出的微小区之间的切换而继续。

在一个例子中，启动切换不会发生，直到移动站检测到来自建筑物内BTS30或信标34的小区定义码(例如PN偏移)。一个例子包括要求移动站同时检测高于所选阈值的导频信号强度。移动站报告检测到的导频信号强度给宏小区BTS24，适当时，宏小区BTS24报告该导频信号强度给MSC。一旦那发生，系统就知道移动站正从外部过渡到建筑物的内部。

在使用硬切换的情况下，图2的例子包括在84的定位功能步骤。在这个例子中，可调谐定位无线电被包括在每个微小区内。BTS30例如包括可调谐定位无线电64，而BTS40包括可调谐定位无线电66。在一个例子中，可调谐定位无线电通过将额外软件添加到BTS的无线电组件中来实现。受益于本发明的本领域技术人员将认识到如何布置定位无线电(locateradio)以满足他们的特别需要。

因为正使用硬切换，移动站与宏小区BTS24通信的频率不被相应的建筑物内BTS使用。定位无线电调谐到宏小区上行链路频率并寻找来自移动站的反向导频。调谐到宏小区上行链路载波以及寻找反向导频在3G移动站的情况下是可能的。在CDMA移动站的情况下，所指定的长码掩码被用于这个过程。对于2G移动站，定位无线电使用多路径检测选项来搜索长码掩码。

一旦定位无线电检测到反向导频，它就定位了移动站。在86，相应的BTS被识别为在切换中所涉及的微小区。一旦适当的微小区被识别出，切换就在82被启动。

现在考虑在建筑物42内使用移动站68的移动用户67。当移动用户67接近建筑物42的外部时，在例如BTS40和BTS24之间，切换将是必要的。在这个例子中，专用的公共小区定义码、例如PN偏移或扰码被用于当移动站离开建筑物32、42或52之一时的所有情况。在这个例子中，信标44通过发射公共小区定义码“照亮”入口46附近的范围(例如大厅)。

当移动用户67接近入口46时，移动站68检测到专用于触发从微小区到宏小区26的切换的公共小区定义码。图3包括概括这种情形的流程图90。在92，移动站正在建筑物42的微小区中通信。在94，当移动站68接近建筑物42的外部时，移动站检测到公共小区定义码。

在硬切换情况下，移动站在内部频率上检测到用于触发从微小区到宏小区26的切换的公共小区定义码，并通过BTS40将功率测量返回报告给MSC。MSC已经知道BTS40的标识并且由于相应的微小区是在相对于宏小区26的已知位置中，MSC已经知道应当完成到宏小区26内的哪一个扇区的切换。来自移动站68的RF测量报告触发MSC指示移动站68使用标准BTS和移动硬切换机制切换到可用宏小区频率之一。这在图3中在96发生。

在这个例子中，只需要一个小区定义码、例如PN偏移分配来退出建筑物并且相同的小区定义码可被用于离开所有进行了该分配的建筑物。这个例子的一个优点是不需要额外的PN偏移规划或扰码分配，并且所有的建筑物内BTS可配置有单个相同的小区定义码，用于触发从微小区中的任何一个到宏小区的切换。

软切换例子以类似的方式发生。当移动用户67接近入口46时移动站68检测到小区定义码。网络22的MSC接收与小区定义码相关的RF功率测量。MSC已经知道移动站在移动站68将要离开建筑物42的范围内，因为MSC知道例如BTS40的位置。在一个例子中MSC将建筑物内BTS40的小区定义码(例如PN偏移)映射为宏小区的那些小区定义码以启动软切换。

在软切换情况下，期望将从建筑物内BTS到宏小区的软切换限制为仅仅当移动站实际上将要离开或正在离开建筑物时的情形。当个体98正在建筑物52的上层中使用移动站100时避免软切换例如是期望的。建筑物内BTS应当承载尽可能多的内部通信以使宏小区通信容量最大化。涉及建筑物的上层上的移动站的软切换减少宏小区通信容量。

一个例子包括当相同的频率在内部和外部被使用时通过不将宏小区设置在建筑物内BTS邻居列表上来阻止这样的软切换。如果宏小区不在建筑物内BTS邻居列表上，从微小区到该宏小区的切换在大多数情况下将不发生。然而，在建筑物大厅或其它进入点中，从内部系统到外部宏小区的软切换是期望的。用于触发从所有内部系统到宏小区的切换的专用小区定义码可以仅仅在靠近建筑物进入点的范围中(例如在大厅中)选择性地在内部载波频率上被发射。在例如信标34、44或54之一的适当距离内的移动站将检测适当的小区定义码以触发到宏小区26的切换。当MSC接收到与这样的所检测到的小区定义码相关的RF功率测量时，例如确定移动站靠近入口点并且不在上面的建筑物楼层中。MSC通过将建筑物内BTS的例如PN偏移映射为宏小区的那些PN偏移以启动软切换来作出响应。

这种示例方法提供仅在期望时使软切换变得容易以及使宏小区的容量最大化的显著优点，这是与引入建筑物内BTS相关的期望结果。

一个例子包括不在宏小区邻居列表上设置用于当移动站进入建筑物时触发切换的小区定义码，使得除了在相应建筑物的入口点或入口附近外，从外部系统到内部系统的软切换是不可能的。在这样的例子中，没有宏小区邻居列表条目被用于使从宏小区到建筑物内微小区之一的切换变得容易。

虽然示出的例子包括用于所示出的所有多个建筑物的单个小区定义码，但是将存在一些宏小区包括足够多数量的建筑物以致建筑物可能被分组成不同的多个建筑物的情况。对于这样的情况来说，可存在第一多个建筑物，其具有用于触发宏小区和在那些建筑物内的相应的BTS之间的切换的第一公共小区定义码。第二多个建筑物可具有用于触发宏小区和相应的BTS之间的切换的不同的第二公共小区定义码。换句话说，本发明的一些示例实施方案针对宏小区内的多个建筑物使用公共小区定义码，但是不必针对该宏小区内的所有建筑物使用公共小区定义码。即使在这样的情形下，缩小的邻居列表尺寸、提高的通信容量、减少的导频污染和简化的PN偏移或扰码分配的优点也都能够被实现。

所公开的例子提供用于支持到在单个宏小区扇区的覆盖范围内所使用大量建筑物内BTS的无缝切换的可升级的解决方案。所公开的例子也大大地简化当将建筑物内BTS添加到现有网络中时对PN偏移或扰码的规划。安装也被简化，因为针对硬切换情形需要更少的导频信标。

前面的说明本质上是示范性的而不是限制性的。对本领域技术人员而言，对所公开的例子的改变和改进可变得显而易见，而不一定偏离本发明的本质。赋予本发明的法律保护范围只能通过研究下面的权利要求来确定。

Claims (11)

1.一种通信方法，包括：

针对单个宏小区内的多个微小区使用公共小区定义码，以使所述宏小区和所述微小区中的至少一个之间的切换变得容易，

确定当前正与服务所述宏小区的基站通信的移动站是否检测到所述公共小区定义码；

其特征在于

在所述移动站已检测所述公共小区定义码之后，在所述多个微小区中的每一个处进行来自移动站的功率测量；以及

基于所进行的功率测量，识别所述移动站应该被切换到的所述微小区之一。

2.按照权利要求1所述的方法，包括：

使用第二公共小区定义码，以使从所述微小区中的至少一个到所述宏小区的切换变得容易。

3.按照权利要求1所述的方法，其中所述微小区中的每一个对应于建筑物并且包括：

使用第一公共小区定义码作为移动站正进入建筑物的指示器；以及

使用第二公共小区定义码作为移动站正退出建筑物的指示器。

4.按照权利要求1所述的方法，包括至少以下之一：

在服务所述多个微小区的多个基站中的每一个处分别维持仅仅具有所述宏小区的一个标识符的邻居列表；或者

在服务所述宏小区的基站处维持邻居列表，该邻居列表具有针对所述宏小区内的多个微小区中的每一个的公共小区定义码作为识别全部多个微小区的唯一的条目。

5.按照权利要求1所述的方法，包括：

为服务所述宏小区的基站维持不包括所述公共小区定义码的邻居列表。

6.按照权利要求2所述的方法，包括：

确定在所述微小区之一内的移动站是否检测到所述公共小区定义码；以及

获得来自所述移动站的与所述公共小区定义码相关的无线电频率测量报告；以及

响应于所获得的无线电频率测量报告，将所述移动站从所述微小区之一切换到所述宏小区的频率。

7.按照权利要求1所述的方法，包括：

当接近所述微小区中的至少一个和所述宏小区之间的边界时，检测所述公共小区定义码；以及

报告检测到的公共小区定义码。

8.按照权利要求7所述的方法，包括：

响应对与检测到的公共小区定义码相关的功率测量或无线电频率测量中的至少一个的请求。

9.按照权利要求1所述的方法，包括：

在进行所述功率测量之前确定所述移动站是否检测到超出所选阈值的对应的前导信号强度。

10.按照权利要求1所述的方法，包括：

仅在所述移动站应该被切换至的所述微小区处从所述移动站接收功率测量。

11.按照权利要求1所述的方法，其中所述宏小区和所述经识别的微小区使用相同的频率用于与所述移动站通信。