CN106131926A - 异类网络中的小区搜索与测量 - Google Patents

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Abstract

一种扩展小区搜索过程，使异类网络中操作的移动终端能够实现更加包容性的测量报告。移动终端可以被配置为进行扩展小区搜索以能够更好地检测从微弱小区传输的信号。针对具有扩展小区搜索能力的移动终端，当存在针对扩展小区搜索的需求时，网络向移动终端发送扩展小区搜索消息。响应于扩展小区搜索消息，当执行小区搜索时，移动终端使用扩展小区搜索过程而不是通常的小区搜索过程(如LTE标准的Rel‑8中所规定)。

Description

异类网络中的小区搜索与测量
本申请是2012年12月10日提交的、申请号为201180028532.0、发明名称为“异类网络中的小区搜索与测量”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明大体上涉及包括具有重叠覆盖的低功率和高功率节点的混合的异类网络，并且更具体地涉及异类网络中的小区搜索与测量。
背景技术
作为长期演进(LTE)(3GPP LTE Rel-10)已知的新的第三代合作伙伴计划(3GPP)标准支持异类网络。在异类网络中，部署了具有不同大小和重叠覆盖区域的小区的混合。例如，异类网络可以在由相对高功率的基站服务的宏小区的覆盖区域中部署由相对低功率的节点服务的微小区。异类网络也可以部署相对低功率的家用基站和中继以在室内区域中提供增强的服务。将低功率节点(例如微基站、家用基站和中继)部署在由高功率基站提供覆盖的宏小区中的目的是：通过小区划分增益的手段提高系统容量，以及在整个网络中向用户提供非常高速的数据访问的宽区域体验。异类部署方案代表了部署宏小区的密集网络的一种备选，并对覆盖业务热点(即，由低功率节点服务的具有高用户密度的小的地理区域)特别地有效。
在异类网络中，与服务宏小区的基站相比，低功率节点的输出功率可能存在很大不同。例如，宏小区中的基站的输出功率可以大约是46dBm，而微小区中的低功率节点的输出功率可以小于30dBm。在LTE标准的Release 8和9中，针对具有大于或等于-6dB的Es/Iot比值的小区，移动终端需要寻找和执行信号测量。因此，在一些异类部署场景中，不存在移动终端寻找和报告微小区的需要。此外，宏小区与微小区相比在输出功率上的巨大差异可能使微小区传输的信号的测量变得困难。
因此，需要能够使在异类网络中操作的移动终端能够检测和测量微小区传输的信号的方法和装置，该信号可能比由重叠的宏小区基站传输的信号低多达10-15dB。
发明内容
描述了一种扩展小区搜索过程，使异类网络中的移动终端能够实现更加包容性(inc lusive)的测量报告。移动终端可以被配置为进行扩展小区搜索，以能够更好地检测从微弱小区传输的信号。针对具有扩展小区搜索能力的移动终端，当存在扩展小区搜索的需求时，网络向移动终端发送扩展小区搜索消息。例如，当移动终端在由微小区和宏小区两者服务的区域中或接近该区域而操作时，可能出现针对扩展小区搜索的需求。当微小区或其他低功率接入节点出现在移动终端的附近时，网络可以指示移动终端使用扩展小区搜索过程。响应于扩展小区搜索消息，当执行小区搜索时，移动终端使用扩展小区搜索过程而不是通常的小区搜索过程(如LTE标准的Rel-8中所规定)。
因此，本发明的示例性实施例包括由异类网络中的基站实现的扩展小区搜索过程。基站确定由基站服务的移动终端是否具有扩展小区搜索能力。如果具有，基站向移动终端发送扩展小区搜索消息，使得移动终端能够实现扩展小区搜索。基站还可以向移动终端发送测量映射，该测量映射将候选小区的小区标识与用于执行测量的对应子帧相关联。
本发明的其他实施例包括被配置为支持扩展小区搜索的基站。在一个示例性实施例中，基站包括用于与移动终端通信的收发机和用于控制收发机的操作的控制电路。该控制电路被配置为：确定由基站服务的移动终端是否具有扩展小区搜索能力；以及当需要扩展小区搜索时向移动终端发送扩展小区搜索消息。该控制电路还可以被配置为：向所述移动终端发送测量映射，该测量映射将候选小区的小区标识与用于执行测量的对应子帧相关联。
本发明的其他示例性实施例包括由异类网络中的移动终端实现的扩展小区搜索过程。在一个示例性实施例中，移动终端接收扩展小区搜索消息和测量映射，所述测量映射将候选小区的小区标识与用于执行测量的对应子帧相关联。响应于扩展小区搜索消息，移动终端基于所接收的测量映射开始执行扩展小区搜索。
附图说明
图1是根据本发明的异类通信网络的示意图。
图2示出了链路不平衡场景。
图3示出了基站或其他网络节点实现的示例性扩展小区搜索过程。
图4示出了有效的移动终端实现的示例性扩展小区搜索过程。
图5示出了移动终端在上电期间实现的示例性扩展小区搜索过程。
图6示出了具有扩展小区搜索能力的示例性移动终端。
图7示出了针对支持扩展小区搜索的通信网络的示例性基站。
具体实施方式
现在转到附图，图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的示例性异类通信网络10。本发明是在由LTE标准的Release 10中规定的长期演进(LTE)网络的上下文中描述的。然而，本领域技术人员了解，本发明可以应用于使用其他通信标准的异类网络中。
通信网络10包括在通信网络10的各个宏小区20中提供无线电覆盖的多个宏基站或其他高功率接入节点200。在图1中示出的示例性实施例中，在宏小区20中部署了由低功率接入节点300服务的三个微小区30。低功率接入节点可以包括微基站或家用基站。假定高功率接入节点的输出功率大约是46dBm，而假定低功率接入节点的输出功率小于30dBm。
在一些异类网络10中，不同层(即图1中的宏小区20和微小区30)之间的频率分离(separation)用于分别避免高功率接入节点200和低功率接入节点300之间的干扰。当使用频率分离时，高功率接入节点200和低功率接入节点300在不同的非重叠载波频率上操作，以降低宏层和微层之间的干扰。当宏小区20正在传输时，当可以同时使用微小区30中的无线电资源时，可以获得小区划分增益。频率分离的缺陷可以导致资源利用的无效率。例如，当微小区30是轻负荷的使得其资源没有完全被利用时，将所有载波频率分配给宏小区20可能是更有效的。然而，典型地，层之间的载波频率的划分是静态的。
在一些异类网络10中，通过协调重叠的宏小区20和微小区30的传输，宏层和微层可以共享相同载波频率上的无线电资源。这种协调称为小区间干扰协调(ICIC)。在某个时间段期间，特定的无线电资源被分配用于宏小区20，微小区30可以访问剩余的资源而不受到宏小区20的干扰。取决于跨层的负荷分配，资源划分可以随着时间改变以适应不同的负荷分配。与划分载波频率相反的是，取决于接入节点之间的接口的实现，可以或多或少动态地使用某种形式的ICIC来共享跨层的无线电资源。在LTE中，为了在接入节点之间交换不同类型的信息，已经指定了X2接口。这种信息交换的一个示例是：基站200可以将其将会降低其在特定资源上的发送功率通知其他基站200。
为了建立与LTE网络10的连接，移动终端100需要在网络10中寻找小区20、30并获取与小区20、30的同步，从所选小区20、30中的广播信道读取系统参数，并执行随机接入过程以建立与所选小区20、30的连接。这些步骤中的第一步通常称为小区搜索。为了给移动终端100在小区搜索过程中提供帮助，基站200在下行链路上发送两个同步信号：主同步信号(PSS)和次同步信号(SSS)。每个小区20、30中传输的同步信号包括定义小区标识的特定序列集。LTE标准规定了同步信号在时间和频率上的位置。因此，通过检测该同步信号，移动终端100会获取候选小区20、300的定时，并且通过观察该小区正在发送多个序列中的哪一个，移动终端100可以识别小区20、30。
移动终端100不会仅在上电(即当最初接入系统)时执行小区搜索。为了支持移动性，移动终端100需要连续地搜索相邻小区发送的信号，与该信号同步并估计该信号的接收质量。移动终端100可以评估来自相邻小区的信号的接收质量，与当前服务小区的接收质量比较，以确定是否应当执行越区切换(针对连接模式中的移动终端100)或小区重选(针对空闲模式中的移动终端100)。针对连接模式中的移动终端100，网络10基于移动终端100提供的测量报告作出越区切换决定。
移动终端100提供的测量报告可以包括参考信号接收功率(RSRP)和/或参考信号接收质量(RSRQ)的测量值。取决于如何使用这些测量值(可能由可配置的偏移量来补足)，移动终端100可以与具有最强的接收功率的小区20、30或具有最低的路径损耗的小区20、30或两者的组合连接。这些选择标准(接收功率和路径损耗)不一定导致相同的所选择的小区20、300。因为不同类型的接入节点200、300的输出功率不同，针对给定的移动终端100，具有最高RSRP和RSRQ测量值的接入节点200、300和具有最低路径损耗的接入节点200、300可能不同。这种情形这里称为链路不平衡。
图2示出了在异类网络10中如何会发生链路不平衡。针对此示例的目的，可以现实地假定微小区30中的微基站300的输出功率是大约30dBm或更小，而宏基站200的输出功率是大约46dBm。因此，当移动终端100在微小区30的小区边缘附近操作时，来自宏小区20的接收信号强度可能比微小区30的接收信号强度大很多。然而，到宏小区20中基站200的路径损耗可能大于到微小区30中微基站300的路径损耗。在图3中，下行链路边界指示来自宏小区20和微小区30的接收信号强度相等的点。上行链路边界指示分别到宏小区20和微小区30中的基站200、300的路径损耗相等的点。DL边界和UL边界之间的区域是链路不平衡区域。从下行链路的角度来看，链路不平衡区域中的移动终端100最好基于下行链路接收功率选择小区20、30，而从上行链路的角度来看，最好基于路径损耗选择小区20、30，因为移动终端100的发射功率是有限的。在此场景中，从系统的角度来看，移动终端100与微小区30连接更好，即使宏下行链路比微小区下行链路强多达10-20dB。因此，即使当RSRP和RSRQ测量值存在较大不同时，移动终端100需要检测和测量来自微小区30的信号。
为了能够实现更加包容性的测量报告，移动终端100可以被配置为进行扩展小区搜索以能够更好地检测从微小区30传输的信号。针对具有扩展小区搜索能力的移动终端100，当存在扩展小区搜索的需要时，网络10向移动终端100发送扩展小区搜索消息。例如，当移动终端100在由微小区30和宏小区20两者服务的区域中操作或接近该区域操作时，可能出现针对扩展小区搜索的需求。当微小区30或其他低功率接入节点出现在移动终端100的附近时，网络10可以指示移动终端100使用扩展小区搜索过程。响应于扩展小区搜索消息，当执行小区搜索时，移动终端100使用扩展小区搜索过程而不是通常的小区搜索过程(如LTE标准的Rel-8中所规定)。当调用扩展小区搜索过程时，移动终端100执行并报告针对小区20、30的测量，在小区20、30中接收信号强度低于针对Rel-8移动终端100规定的接收信号强度。因此，当执行扩展小区搜索时，针对信号测量和报告的目的，移动终端100可以使用比当前针对Rel-8移动终端100规定的阈值更低的阈值。
移动终端100可以以若干方式扩展小区搜索以检测来自微弱小区20、30的信号。在一些实施例中，扩展小区搜索可以依赖于针对标准小区搜索的主同步信号(PSS)和次同步信号(SSS)，但是不同地处理该信号以改进搜索性能。例如，在检测小区标识(小区ID)之前，移动终端100可以使用较长的(与Rel-8比较)平均时段来对PSS和/或SSS中包含的信息求平均。作为另一示例，移动终端100可以在扩展小区搜索中使用更多接收天线以及使用某种形式的合并(例如最大比合并(MRC))。在其他实施例中，移动终端100可以搜索包括PSS和SSS的扩展同步信号集和针对扩展小区搜索而规定的其他同步信号。
图3示出了由服务宏小区20中的基站200实现的示例性网络过程400。基站200确定移动终端100是否具有扩展小区搜索能力(方框410)。典型地，在移动终端100与基站200建立连接时做此确定。简单地说，基站200监控随机接入信道(RACH)以检测尝试与基站200连接的移动终端100。一旦检测到新的移动终端100，可以执行基站200和移动终端100之间进一步的信令。例如，空闲模式中的移动终端100可以尝试占用(camp)检测到的小区或可以执行位置更新过程。有效的移动终端100为了建立与小区的连接可以发送连接请求。在任何情况下，在信令过程期间，可以将移动终端的种类/能力向基站200发送。在一些实例中，基站200可以从另一基站200或其他网络节点接收关于移动终端的能力的信息。
当存在针对扩展小区搜索的需求时，基站200向移动终端100发送扩展小区搜索消息(方框420)。是否需要扩展小区搜索取决于部署场景和/或移动终端100的位置。通常地，当移动终端100处于一个或更多个微小区30服务的区域中或向一个或更多个微小区30服务的区域移动时，可能需要扩展小区搜索。
扩展小区搜索消息可以作为无线电资源控制(RRC)消息而发送。备选地，层1信令可以用于发送扩展小区搜索消息。扩展小区搜索消息至少包括以下指示：低功率节点300服务的一个或更多个微小区30出现在移动终端100的附近，其可能具有低于LTE Release 8的报告要求的信噪比(SNR)。扩展小区搜索消息还可以包括邻居列表，该列表包含微小区30中的低功率接入节点300的物理小区标识(PCI)。在一些实施例中，基站可以发送将PCI与用于执行信号测量的对应子帧相关联的测量映射(measurement map)。因此，一旦移动终端100检测到相邻小区列表上的PCI，移动终端100将会具有关于子帧、频率的信息或类似信息，其中同步信号是可以预期的。测量映射可以包括在小区搜索消息中或可以包括在分离的消息中。
图4示出了针对移动终端100的示例性扩展小区搜索过程500。当移动终端100从服务基站200接收到扩展小区搜索消息时，启动扩展小区搜索过程(方框510)。如上所述，扩展小区搜索消息包括移动终端100的附近存在微小区30的指示，针对该微小区30，接收信号功率可能低于如Release 8 LTE中规定的用于报告的最低要求。扩展小区搜索消息还可以包括邻居列表，该列表包括要包括在扩展小区搜索中的小区20、30的PCI。
在一些实施例中，移动终端100还从服务基站200接收测量映射，该测量映射将相邻小区列表中的小区20、30的PCI与对应的子帧相关联(方框520)。响应于扩展小区搜索消息，移动终端100基于所接收的测量映射，周期性地执行扩展小区搜索(方框530)。例如，移动终端可以定期地针对由测量映射指示的对应子帧上的每个PCI所标识的小区，开始执行信号强度测量(RSRP/RSRQ)。如上所述，当执行扩展小区搜索时，移动终端100可以搜索扩展同步信号集。同步信号的类型、时间和频率位置可以由标准规定，或可以在扩展小区搜索消息或其他控制信令中通知给移动终端100。也可以在由基站200发送的测量映射中规定额外的同步信号的类型、时间和频率。在执行扩展小区搜索中，移动终端100可以采用较长的平均时间或较大个数的天线，以增加检测到同步信号的可能性。
图5示出了针对移动终端100的备选的扩展小区搜索过程600。在此实施例中，基站200在广播信道上发送扩展小区搜索消息。扩展小区搜索消息可以包括在主信息块(MIB)或次信息块(SIB)中。当具有扩展小区搜索能力的移动终端100上电时，该移动终端搜索并读取移动终端100附近检测的小区20、30的广播信道(方框610)。基于广播信道上传输的信息，移动终端100确定是否允许占用(方框620)。如果允许，移动终端根据传统的占用过程开始占用所检测的小区(方框630)。如果不允许占用，移动终端100检测是否广播了扩展小区搜索消息(方框640)。如果检测的小区20、30属于不同的服务提供商，可能不允许占用，或者基于用户偏好可能不允许占用。如果广播信道不包括扩展小区搜索消息，移动终端100继续搜索其他小区(方框650)。如果广播信道包括扩展小区搜索消息，移动终端100执行如之前描述的扩展小区搜索以搜索微弱小区(方框660)。
图6示出了实现这里描述的扩展小区搜索过程的示例性移动终端100。移动终端100包括收发机110、控制电路120和用户接口130。收发机110包括根据LTE标准或现在已知的或以后开发的其他标准的标准蜂窝收发机，其支持扩展小区搜索过程。控制电路120基于存储器(未示出)中存储的指令，控制移动终端100的操作。控制电路120可以由一个或更多个处理器、硬件、固件或其组合来实现。控制电路120被配置为实现图4和5中示出的过程。持久性存储器用于存储程序指令。可以在某种形式的持久性存储器(例如只读存储器)中存储用于实现扩展小区搜索过程的程序指令。控制电路还可以包括用于存储临时数据的随机存取存储器。用户接口130典型地包括显示器和能够使用户与移动终端100交互并控制移动终端100的一个或更多个输入设备。用户输入设备可以包括小键盘、触摸板、功能键、滚轮或其他类似输入设备。如果移动终端包括触摸屏显示器，该触摸屏显示器也可以用作用户输入设备。
图7示出了用于与移动终端100通信的示例性基站。基站200包括与收发机220耦合的天线210和控制电路230。收发机220包括根据LTE标准或现在已知的或以后开发的其他标准操作的标准蜂窝收发机，其支持扩展小区搜索过程。控制电路230控制基站200的操作。控制电路230执行的功能包括无线电资源控制和移动性管理功能。控制电路230可以由一个或更多个处理器、硬件、固件或其组合来实现。控制电路230被配置为实现图3中示出的过程。可以在某种形式的持久性存储器(例如只读存储器)中存储用于实现扩展小区搜索过程的程序指令。控制电路还可以包括用于存储临时数据的随机存取存储器。
扩展小区搜索过程使移动终端100能够找到接收信号功率低于Release 8 LTE规定的最小级别的小区。因此，移动终端100向基站200发送的测量报告会是更加包容性的，并因此产生了提高上行链路覆盖和系统容量的机会。
当然，在不背离本发明的范围和必要特征的前提下，可以以不是这里提出的方式的其他特定的方式实现本发明。因此，将本实施例的各方面考虑为示意性的而不是限制性的，这里意在包含落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变。

Claims (27)

1.一种由移动终端实现的小区搜索方法，所述方法包括：
基于从基站接收的控制信息，在通常小区搜索与扩展小区搜索之间进行选择；
如果选择了通常小区搜索，使用第一测量和报告阈值来执行通常小区搜索；
如果选择了扩展小区搜索，使用比第一测量和报告阈值低的第二测量和报告阈值来执行扩展小区搜索，其中，第一测量和报告阈值与每资源元素的接收功率Es和每资源元素的噪声与干扰的接收功率谱密度Iot之间的第一Es/Iot比值相对应，以及第二测量和报告阈值与第二Es/Iot比值相对应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，执行扩展小区搜索包括：
从一个或更多个候选小区接收同步信号；以及
与通常小区搜索相比，在更长的预定时间段上对所述同步信号中包含的信息求平均。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，执行扩展小区搜索包括：与通常小区搜索相比，在较大个数的接收天线上从一个或更多个候选小区接收同步信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，执行扩展小区搜索包括：从一个或更多个候选小区接收并检测与通常小区搜索相比扩展的同步信号集。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
接收扩展小区搜索消息；以及
接收测量映射，所述测量映射将候选小区的小区标识与用于执行测量的对应子帧相关联；
其中，基于接收的测量映射，响应于所述扩展小区搜索消息而执行扩展小区搜索。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，接收扩展小区搜索消息包括：从服务基站接收所述扩展小区搜索消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，接收扩展小区搜索消息包括：在无线电资源控制信令消息和层1信令消息之一中接收所述扩展小区搜索消息。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述测量映射是在所述扩展小区搜索消息中接收的。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，与所述扩展小区搜索消息分离地接收所述测量映射。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，接收扩展小区搜索消息包括：在广播信道上接收所述扩展小区搜索消息。
11.根据权利要求5所述的方法，其中，所述扩展小区搜索消息包括对所述移动终端能够选作服务小区的一个或更多个候选小区的指示。
12.根据权利要求5所述的方法，还包括：针对所述测量映射中标识的一个或更多个候选小区，执行信号强度测量。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，使用第一测量和报告阈值来执行通常小区搜索包括：对具有等于或大于第一Es/Iot比值的Es/Iot比值的信号进行测量，第一Es/Iot比值为-6dB。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，使用第二测量和报告阈值来执行扩展小区搜索包括：对具有等于或大于第二Es/Iot比值的Es/Iot比值的信号进行测量，第二Es/Iot比值小于-6dB。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，Es/Iot比值包括同步信号的Es/Iot比值。
16.一种移动终端，包括：
收发机，用于与基站通信；
控制电路，用于控制所述收发机的操作，所述控制电路被配置为：
基于从基站接收的控制信息，在通常小区搜索与扩展小区搜索之间进行选择；
如果选择了通常小区搜索，使用第一测量和报告阈值来执行通常小区搜索；
如果选择了扩展小区搜索，使用比第一测量和报告阈值低的第二测量和报告阈值来执行扩展小区搜索，其中，第一测量和报告阈值与每资源元素的接收功率Es和每资源元素的噪声与干扰的接收功率谱密度Iot之间的第一Es/Iot比值相对应，以及第二测量和报告阈值与第二Es/Iot比值相对应。
17.根据权利要求16所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为通过以下来执行扩展小区搜索：
从一个或更多个候选小区接收同步信号；以及
与通常小区搜索相比，在更长的预定时间段上对所述同步信号求平均。
18.根据权利要求16所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为通过以下来执行扩展小区搜索：与通常小区搜索相比，在较大个数的接收天线上从一个或更多个候选小区接收同步信号。
19.根据权利要求16所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为通过以下来执行扩展小区搜索：从一个或更多个候选小区接收与通常小区搜索相比扩展的同步信号集。
20.根据权利要求16所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为：
接收扩展小区搜索消息；以及
接收测量映射，所述测量映射将候选小区的小区标识与用于执行测量的对应子帧相关联；
其中，所述控制电路被配置为：基于所接收的测量映射，响应于所述扩展小区搜索消息而执行扩展小区搜索。
21.根据权利要求20所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为：从服务基站接收所述扩展小区搜索消息。
22.根据权利要求21所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为：在无线电资源控制信令消息和层1信令消息之一中接收所述扩展小区搜索消息。
23.根据权利要求20所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为：在所述扩展小区搜索消息中接收所述测量映射。
24.根据权利要求20所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为：与所述扩展小区搜索消息分离地接收所述测量映射。
25.根据权利要求20所述的移动终端，其中，所述控制电路被配置为：在广播信道上接收所述扩展小区搜索消息。
26.根据权利要求20所述的移动终端，其中，所述扩展小区搜索消息包括对所述移动终端能够选作服务小区的一个或更多个候选小区的指示。
27.根据权利要求20所述的移动终端，其中，所述控制电路还被配置为：针对所述测量映射中标识的一个或更多个候选小区，执行信号强度测量。
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