CN103460757A - 传输方法和用于执行该方法的移动台 - Google Patents

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Abstract

一种在包括核心网和接入网的蜂窝无线电通信系统中的方法，接入网络包括用于向至少一个移动台提供无线链路的基站，移动台能够在其中未使用波束成形传输分集的第一传输模式和在其中使用波束成形传输分集的第二传输模式中操作。该方法包括在确定满足与移动台在软切换中的操作有关的至少一个预定准则时从第二传输模式切换到第一传输模式。

Description

传输方法和用于执行该方法的移动台
技术领域
本发明涉及无线蜂窝通信网络领域并且更具体地涉及一种用于在无线蜂窝通信网络的移动台中以传输分集模式进行传输的方法。
背景技术
如本文所用的术语“无线蜂窝通信网络”是指任何类型的无线电(或无线)蜂窝网络，具体为GSM(“全球移动通信系统”)、UMTS(<<通用移动电信系统>>)、CDMA、CDMA2000(3GPP2)、FDD(“频分双工”)、TDD(“时分双工”)、WiMAX、演进UTRAN(也称为“长期演进”或者LTE)。
如本文所用的术语“移动台”是指能够在无线电通信链路上与无线电通信网络交换数据的任何类型的固定或者移动(或者便携)通信终端(例如便携、口袋、手持、计算机包括的或者车载的移动设备)。因而除其他之外，它可以是移动电话装置(也称为“蜂窝电话”或者“智能电话”)、配备有无线电通信接口的膝上型计算机或者个人数字助理(PDA)、配备有无线电通信接口的服务器或者本地路由器、高频无线电接收器或者地面或者卫星电视接收器。在UMTS和LTE系统中，移动台称为“用户设备(UE)”。
在典型蜂窝无线通信系统中，移动台经由无线电接入网(RAN)与一个或者多个核心网通信。无线电接入网提供跨越如下地理区域的无线电覆盖，该地理区域划分成小区区域，而每个小区区域由无线电接入节点、比如基站来服务。小区是如下地理区域，在该地理区域中，无线电覆盖由在基站站点的基站设备提供。无线电接入节点和移动台被适配为当移动台处于由无线电接入节点或者基站站点服务的小区的无线电覆盖内时通过空中接口进行通信。
蜂窝无线通信系统的无线电接入网络基础结构通常包括如下基站，这些基站分布于覆盖的地域内用于与位于它们所服务的区段或者小区中的移动台通信。宏分集技术包括为移动台提供用于以这样的方式与分离的基站同时通信的能力，该方式为在下行方向(从基站到移动台)上，移动台接收相同信息若干次，而在上行方向上，移动台传输的信号由基站获得以便形成不同估计，这些估计继而可以在网络基础结构中组合。
宏分集获得增加的接收，这由于组合相同信息项的不同观测而提高系统的性能。它也使得有可能在移动台移动时执行软小区间转移(“软切换”或者SHO)。在用于频分双工通信(FDD)的宽带CDMA(W-CDMA)的背景中在UMTS系统中提供宏分集技术。例如UE传输的无线电信号值由若干节点-B接收这一事实称为上行宏分集，并且这样的宏分集归因于通过所谓节点-B“活跃集”接收从UE传输的无线电信号估计。
另外，在使用空间传输分集的蜂窝无线通信系统中，使用n个发射天线，其中n>2，的发射器通过空中接口向使用m个接收天线，其中m≥1，的接收器传输数据。已经定义若干传输分集方案、例如3GPP为UMTS类型的蜂窝无线通信系统规定的空间-时间传输分集方案(STTD)。已经为UMTS规定称为闭环传输分集方案的其他传输分集方案，其中在n个发射天线中的每个发射天线上传输相同扩频信号，而基于接收器提供的反馈数据来确定传输参数，该反馈数据反映接收信号的质量。通常基于与每个天线的传播信道对应的冲激响应估计来计算这样的反馈数据。发射器站在每个发射天线上应用参数(反映相移或者相移和增益)，从而从不同天线传输的信号到达接收器而无任何显著相位差。这样的传输分集方案也称为“波束形成传输分集”，在该方案中发射器站利用从反馈数据计算的权值在每个发射天线上传输。
在本说明书中，将对本发明应用于、但不限于UMTS类型的第三代通信网络中更具体描述本发明。在这一系统中，本发明发现在所谓“高速下行分组接入”(HSDPA)特征的框架内的应用，该特征当前正在由3GPP(第3代伙伴项目)规定，可以在3GPP于2011年3月公布的3GPP25.308技术规范“UTRA High Speed DownlinkPacket Access(HSDPA)；Overall Description；Stage2(Release10)”第10.4.0版中发现该特征的全面描述。HSDPA允许数据向位于基站的覆盖区域中的一组移动台(UE)的高速下行传输、即从基站向移动台传输。
图1示出这样的UMTS网络的架构。属于核心网(CN)的移动服务10的交换机一方面链接到一个或者多个固定网络11而另一方面借助所谓Iu接口链接到命令设备12或者RNC(“无线电网络控制器”)。每个RNC12借助所谓Iub接口链接到一个或者多个基站13。在网络覆盖的地域内分布的基站13能够通过无线电与称为UE(“用户设备”)的移动终端14、14a、14b通信。基站可以分组在一起以形成称为“节点-B”的节点。某些RNC12还可以借助所谓Iur接口相互通信。RNC和基站形成称为UTRAN(“UMTS地面无线电接入网”)的接入网。
如在3GPP于2004年1月公布的3GPP TS25.301技术规范“Radio Interface Protocol Architecture”第6次发布第6.0.0版中描述的那样，UTRAN包括用于提供在无线电接口(称为Uu)上需要的链路的ISO模型的层1和层2的单元以及用于控制属于层3的无线电资源(RRC，“无线电资源控制”)的阶段15A。鉴于更高层，UTRAN简单地充当在UE与CN之间的中继。
在UMTS类型的闭环上行传输分集系统中，UE使用不止一个天线向节点-B传输无线电信号，并且使用节点-B提供的反馈信息以确定传输参数。节点-B基于上行传播信道的估计来确定一组传输分集(TxDiv)权值，并且向UE通知这些确定的权值，UE继而在其后续传输上使用所接收的TxDiv权值。在波束成形传输分集方案中，选择权值以在给定的传播信道的情况下给予最大可能增益以便将来自UE的传输波束聚焦到服务节点-B。如图2中所示，向特定节点-B聚焦大部分传输能量也将造成向其他节点-B的传输衰减。通常，这向感兴趣的节点-B给予增益而减少对其他节点-B的干扰。
然而在软切换中，UE将与不止一个节点-B通信，因此波束成形向一个节点-B(例如服务节点-B)的传输将造成向其他节点-B(例如非服务节点-B)的传输衰减。由于软切换向在小区边界的UE提供增益，所以波束成形传输分集的效果减少这一软切换增益。尽管将有可能的是非服务节点-B也向UE提供传输分集权值，从而UE可以确定将为所有节点-B最大化增益的待使用的最佳权值，但是这受制于提供传输分集权值的非服务节点-B的可用性。因此需要为执行波束成形而未从非服务节点-B接收传输分集权值反馈的UE最大化软切换增益。
发明内容
根据一个方面，本发明提出一种在包括核心网和接入网的蜂窝无线电通信系统中的方法，接入网包括用于向至少一个移动台提供无线链路的基站，该移动台能够在其中未使用波束成形传输分集的第一传输模式中和在其中使用波束成形传输分集的第二传输模式中操作，该方法包括在确定满足与移动台在软切换中的操作有关的至少一个预定准则时从第二传输模式切换到第一传输模式。
可以定义从第二传输模式切换到第一传输模式的判决所基于的准则或者准则之一，使得当移动台在软切换中操作时处于活跃集合中的基站数目超过预定阈值则满足该准则。
可以定义附加准则使得如果为了应用以上提到的准则而仅考虑当移动台在软切换中操作时处于活跃集合中的、与移动台的无线电链路超过预定质量阈值的那些基站则满足该准则。
可以定义从第二传输模式切换到第一传输模式的判决所基于的准则或者准则之一，使得如果从接入网接收到用于从第二传输模式切换到第一传输模式的请求消息则满足该准则。
另一广义方面提供一种在包括核心网和接入网的蜂窝无线电通信系统中的移动台，接入网包括用于向至少一个移动台提供无线链路的基站，该移动台包括：天线系统，包括用于在波束成形传输分集模式中传输的至少两个天线；无线电模块，被适配为在其中未使用波束成形传输分集的第一传输模式中和在其中使用波束成形传输分集的第二传输模式中操作；以及控制模块，被适配为确定满足与移动台在软切换中的操作有关的至少一个预定准则，以及响应于所述确定将无线电模块的操作从第二传输模式切换到第一传输模式。
控制模块还可以被适配为当移动台在软切换中操作时如果处于活跃集合中的基站数目超过预定阈值则确定满足至少一个预定准则。
控制模块还可以被适配为当移动台在软切换中操作时如果处于活跃集合中的并且与移动台的无线电链路超过预定质量阈值的基站数目超过预定阈值则确定满足至少一个预定准则。
控制模块还可以被适配为如果从接入网接收到用于从第二传输模式切换到第一传输模式的请求消息则确定满足至少一个预定准则。
可以有利地在通用移动电信系统(UMTS)无线通信系统中实施这里提出的方法，其中移动站是具有UMTS能力的用户设备。
另一广义方面提供一种计算机可读介质，该计算机可读介质上具有用于由处理器实施的处理器可执行指令，所述指令执行以上提到的方法。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从参照附图的非限制示例实施例的以下描述中变得清楚，在附图中：
-图1是本发明可以被应用于的UMTS网络的图；
-图2是示出UE向服务节点-B波束成形并且衰减向非服务节点-B的传输的图。
具体实施方式
现在将在UMTS HSDPA特征的框架中进一步详细描述本发明。
提出在满足与UE在软切换中的操作有关的一个或者若干准则时在UE关断(或者禁用)传输分集功能。以下实施例提供那些准则和可以相互组合它们的方式的示例。对恢复开启传输分集的判决也可以进一步与那些附加准则中的部分或者所有准则关联。在无传输分集时通过使用软切换而实现的总增益可能实际上大于在使用传输分集时的总增益。切断传输分集(并且因此一次仅从一个天线传输)造成对节点-B位置更不敏感的更均匀传输辐射图案。
如本文用于UE的传输分集功能的术语“关断”、“切断”、“禁用”是指从其中UE借助多个天线使用传输分集方案来传输的一个状态向其中UE未使用传输分集方案来传输的另一状态的转变。
在第一实施例中，如果在UE的活跃集合中的小区数目变成大于预定阈值则UE切断传输分集。在这一实施例中，如果这样的预定阈值设置为等于一，则无论何时UE在软切换中都将切断传输分集。可以在初始UE配置中规定或者由基础结构网络设置(并且也可能在以后阶段更新)并且向UE通知这一预定阈值。
在第二实施例中，如果在UE的活跃集合中的小区数目变成大于预定阈值并且对于在活跃集合中的小区中的一个或者多个小区满足信号质量准则则UE切断传输分集。这一信号质量准则可以包括对于预定时间段(例如T秒)第二小区的信号质量处于距离最强小区(或者服务小区-对应于服务节点-B)的信号质量的预定距离(例如X dB)内。信号质量可以包括接收的SINR或者另一相似度量。
应当注意，UE可以向它的服务节点-B通知它已经切换到其中不再使用传输分集的传输模式。这样在UE自动禁用传输分集、继而向UTRAN通知允许更快响应，并且一旦SHO增益高于波束成形传输分集的增益就利用SHO增益。
如果非服务节点-B对于预定时间段(例如T’秒)都未显示出处于距离服务节点-B的信号质量的预定距离(例如X’dB)内的信号质量，则UE也可以恢复开启波束成形传输分集并且通知它的服务节点-B。在以上提供的示例中，可以选择参数X和X’以及T和T’分别相等。
在第三实施例中，代替于UE在满足某些预定义准则时自动地禁用传输分集，UE在满足准则时例如以层1信号、MAC消息或者RRC测量报告的形式向UTRAN触发指示。在接收这样的指示时，节点-B向UE发送请求消息(优选地由“快速”信号、比如HS-SCCH命令携带或者备选地为RRC重新配置消息)以在UE禁用波束成形传输分集。
在第四实施例中，从节点-B接收上述请求消息以在UE禁用波束成形传输分集构成除其他准则外的一个准则，禁用波束成形传输分集的判决基于该准则。
组合第三和第四实施例避免UTRAN必须连续地比较和评估波束成形传输分集和软切换的相对增益。在第三实施例中提供的来自UE的指示使得UTRAN能够仅在接收到这一指示时比较和评估波束成形传输分集和软切换的相对增益。就这一点而言，应当注意，UTRAN知道软切换增益，并且节点-B(在UTRAN中)知道波束成形传输分集增益，因为它知道传播信道和使用的传输分集权值。因此在网络处确定每个方案的增益的估计是可能的。这显著地节省在UTRAN侧的处理，因为如果指示不可用则将需要针对每个UE的比较。如果基于这一比较而确定不值得为给定的UE维持波束成形传输分集，则UTRAN可以向这样的UE发送请求禁用波束成形传输分集的消息。
如果非服务节点-B对于预定时间段(例如T’秒)都未显示出处于距离服务节点-B的信号质量的预定距离(例如X’dB)内的信号质量，则UE也可以触发到UTRAN的指示。在以上提供的示例中，可以选择参数X和X’以及T和T’分别相等。UTRAN然后可以向UE发送请求恢复开启波束成形传输分集的信号，并且UTRAN可以再次停止在波束成形传输分集与软切换之间比较增益。
在第五实施例中，在UE改变服务小区(或者服务节点-B)时关断波束成形传输分集功能。服务小区的改变通常出现于非服务小区之一具有比服务小区的信号质量更好的信号质量时。因此，在这一时段期间，向目标服务小区(即，将变成该UE的新服务小区的小区)的传输未被衰减是有益的。一旦UE已经成功地移向新服务小区，新服务小区可以为这一UE重启波束成形传输分集。
在图2上示出连接到服务节点-B(22)和两个非服务节点-B(21，23)的UE(20)。UE20使用波束成形传输分集来向节点-B传输，并且在该图上也示出如下传输波束，该传输波束对于一个部分(24)聚焦于服务节点-B(22)上而在波束的其他部分(25)中通过其形状衰减它向非服务节点-B(21，23)的传输。作为现有UE软切换过程的一部分，UE(20)将测量它的服务节点-B(22)和非服务节点-B(21，23)的CPICH质量。UE(20)能够在其中未使用波束成形传输分集的第一传输模式中和在其中使用波束成形传输分集的第二传输模式中操作。它包括连接到无线电模块的天线系统，该天线系统包括用于在波束成形传输分集模式中传输的至少两个天线，该无线电模块被适配为在其中未使用波束成形传输分集的第一传输模式中和在其中使用波束成形传输分集的第二传输模式中操作。无线电模块又连接到包括处理器和存储器装置的控制模块。在控制模块设置事件用于如果非服务节点-B(21，23)中的任何非服务节点-B的CPICH质量在大于1秒的时间内处于服务节点-B(22)的CPICH质量的2dB内则触发。注意现有事件、比如事件1d(当前定义为用于频率内测量报告的事件之一用于改变最佳小区)如果适配它的参数则可以用于这一目的。在这一示例中，假设第一事件触发产生以下测量：CPICH测量信号质量(以dB为单位的信号强度)对于节点-B21为-90dB、对于节点-B22为-91.5dB并且对于节点-B23为-94dB。UTRAN知道软切换的增益。这些增益与来自事件触发的测量一起全部提供给节点-B22。节点-B22评估来自若干TTI的通过使用波束成形传输分集而获得的增益，并且假设来自波束成形传输分集的增益高于软切换的增益。在这样的情况下无需动作。在出现另一事件触发时获得以下测量：CPICH测量信号质量(以dB为单位的信号强度)对于节点-B21为-90dB、对于节点-B22为-91dB并且对于节点-B23为-91.5dB。在这一点，重新估计经由在本例中为节点-B21和节点-B23的非服务节点-B从软切换实现的增益高于波束成形传输分集的增益。服务节点-B22然后向UE20发送HS-SCCH命令以关断波束成形传输分集、即切换到其中未使用传输分集的传输模式。
本领域技术人员将容易认识到各种上述方法的步骤可以由编程的计算机执行。这里，一些实施例也旨在于覆盖程序存储设备、例如数字数据存储介质，这些程序存储设备是机器或者计算机可读的并且对机器可执行或者计算机可执行指令程序进行编码，其中所述指令执行所述上述方法的一些或者所有步骤。程序存储设备可以例如是数字存储器、磁存储介质、比如磁盘和磁带、硬驱动或者光学可读数字数据存储介质。实施例也旨在于覆盖被编程用于执行上述方法的所述步骤的计算机。
说明书和附图仅举例说明本发明的原理。因此将理解，本领域技术人员将能够设计虽然这里未明确描述或者示出、但是体现本发明的原理并且包括在它的精神实质和范围内的各种布置。另外，这里记载的所有示例主要明确地旨在于仅用于示范目的以辅助读者理解本发明的原理和发明人贡献的用于发展本领域的概念并且将解释为不限于这样具体记载的示例和条件。另外，这里的记载本发明的原理、方面和实施例及其具体示例的所有陈述旨在于涵盖其等效含义。
可以通过使用专用硬件以及与适当软件关联的能够执行软件的硬件提供图中所示各种单元的功能，这些单元包括称为或者标注为“处理器”、“控制器”或者“控制模块”的任何功能块。在由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由多个个体处理器提供，这些多个个体处理器中的一些个体处理器可以被共享。另外，不应解释术语“处理器”、“控制模块”或者“控制器”的明确使用仅指代能够执行软件的硬件并且可以隐含地指代而不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。也可以包括其他常规和／或定制硬件。

Claims (9)

1.一种在包括核心网和接入网的蜂窝无线电通信系统中的方法，所述接入网包括用于向至少一个移动台提供无线链路的基站，所述移动台能够在其中未使用波束成形传输分集的第一传输模式和在其中使用波束成形传输分集的第二传输模式中操作，所述方法包括在确定满足与所述移动台在软切换中的操作有关的至少一个预定准则时从所述第二传输模式切换到所述第一传输模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中如果当所述移动台在软切换中操作时处于活跃集合中的基站数目超过预定阈值则满足至少一个预定准则。
3.根据权利要求2所述的方法，其中如果当所述移动台在软切换中操作时处于活跃集合中并且与所述移动台的所述无线链路超过预定质量阈值的基站数目超过预定阈值则满足至少一个预定准则。
4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的方法，其中如果从所述接入网接收到用于从所述第二传输模式切换到所述第一传输模式的请求消息则满足至少一个预定准则。
5.一种在包括核心网和接入网的蜂窝无线电通信系统中的移动台，所述接入网包括用于向至少一个移动台提供无线链路的基站，所述移动台包括：
-天线系统，包括用于在波束成形传输分集模式中传输的至少两个天线；
-无线电模块，被适配为在其中未使用波束成形传输分集的第一传输模式和在其中使用波束成形传输分集的第二传输模式中操作；
-控制模块，被适配为确定满足与所述移动台在软切换中的操作有关的至少一个预定准则，并且响应于所述确定将所述无线电模块的操作从所述第二传输模式切换到所述第一传输模式。
6.根据权利要求5所述的移动台，其中所述控制模块被进一步适配为如果当所述移动台在软切换中操作时处于活跃集合中的基站数目超过预定阈值则确定满足至少一个预定准则。
7.根据权利要求6所述的移动台，其中所述控制模块被进一步适配为如果当所述移动台在软切换中操作时处于活跃集合中并且与所述移动台的所述无线链路超过预定质量阈值的基站数目超过预定阈值则确定满足至少一个预定准则。
8.根据权利要求5至7中的任一权利要求所述的移动台，其中所述控制模块被进一步适配为如果从所述接入网接收到用于从所述第二传输模式切换到所述第一传输模式的请求消息则确定满足至少一个预定准则。
9.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上具有用于由处理器实施的可执行指令，所述指令执行根据权利要求1至4所述的方法。
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