CN1144395C - 降低越区切换过程中同步时间的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种实现移动网络设备与当前无线电网络区域的网络控制设备的同步的方法。所述方法包括下述步骤：检测已实现所述移动网络设备从其到所述当前无线电网络区域的越区切换的源无线电网络区域的步骤(S1)，根据所述移动站的检测到的所述源无线电网络区域，确定起始传播延迟值的步骤(S2、S3)，通过利用以确定的所述起始传播延迟值为基础的搜索策略搜索实际的传播延迟值的步骤(S4)。还公开一种适于实现所述方法的网络控制设备。借助该方法，由于存储并使用来自已知相邻小区的传播延迟的数值产生用于搜索正确传播延迟的起始值，因此能够很快检测到正确的传播延迟。
Description
技术领域
本发明涉及实现移动网络设备与无线电网络区域的网络控制设备的同步的方法，还涉及适合于实现这种方法的网络控制设备。
背景技术
移动网络由若干小区组成，每个小区配有一个或多个基站。当移动站从第一小区移动到第二小区时进行越区切换，通过越区切换，移动站与第一小区(即第一小区的基站)断开，并与第二小区(即第二小区的基站)连接。通常当当前基站的信号强度下降，并且某一相邻小区的信号强度大于当前基站的信号强度时进行越区切换。注意在基于CDMA(码分多址)的系统中，信噪比SNR通常被用于决定越区切换。
具体地说，移动站持续提供来自周围小区(即基站)的信号强度的测量结果。当未进行发射或接收时执行这种测量(例如在TDMA(时分多址)脉冲串内)，不过也可在进行发射或接收的同时执行这种测量。基站控制器(BSC)或移动服务交换中心(MSC)收集这些测量结果及其对现有链路质量的认识。在基站控制器(BSC)或移动服务交换中心(MSC)确定必须进行越区切换的情况下，基站控制器或移动服务交换中心指令新小区的基站(BS)准备信道，注意它已准备的信道，向移动站发送告知移动到哪个信道的消息，检查移动站在该信道上已出现，随后停用旧信道。MSC还决定由于通信拥塞而切换移动站。如果存在一个严重拥塞的小区，则会指令该小区中也可被其它相邻小区覆盖的移动站进行越区切换，以便降低拥塞小区的负载。
除了这种MS从一个信道转换到另一信道的“硬”切换之外，还存在一种越区切换过程，在该过程中，MS通过两个信道被连接。这被称为“软”切换，并且用于在越区切换过程中提供更好的语音质量，因为在硬切换过程中，存在连接被短暂中断的危险。另一种切换是在同一小区内进行的所谓的“更软的”切换。
由于不是在预定的地理位置进行两个小区之间的越区切换，而是根据信号强度进行两个小区之间的越区切换，因此MS和新BS之间的距离未知。这是因为由于遮蔽之类原因，小区边界并不明显，而是不明确的。由于小区胀缩的缘故，小区边界还可随着时间而变化。
这样在越区切换之后，MS和新BS之间的距离未知。于是，由MS和BS之间产生的距离引起的传播延迟同样未知。但是，对于基站来说，知道传播延迟非常重要，否则会产生干扰等不利影响。
传播延迟对上行链路和下行链路之间的同步特别重要。例如，在GSM(全球移动通信系统)中，在两个不同的时隙中执行移动站和基站之间的通信。具体地说，在传输下行链路脉冲串之后的三个时隙执行上行链路脉冲串的传输。时隙之间的时间差被精确规定。于是，在MS和BS间的距离较大的情况下，必须考虑下行链路脉冲串和上行链路脉冲串的传播延迟。因此，MS需要在比仅仅由时隙差确定的时间早一段的时间进行传输。借助由BS或BSC根据当前的传播延迟产生的信号TA(提前定时)，将关于必须早多少发送脉冲串的信息传送给MS，其中TA的值对应于传播BS-MS-BS的往返值，即两倍传播延迟。TA是动态的，并且随着时间而变化。在信息通道内(具体地说，在各个SACCH(即慢速相关控制信道)的层1报头中)，其当前值被发送给MS。MS离BS越远，则所需的TA越大。
从而，在刚刚执行越区切换后，MS和新BS之间的传播延迟最大，因为通常在相应小区的边界执行越区切换。但是，此时传播延迟同样未知。
于是尤其是在小区较大的情况下，不正确的TA值会引起干扰。虽然在CDMA网络中完成越区切换之后干扰功率很快降低(由于功率控制和上面提及的软切换的缘故)，但是这种干扰和越区切换同时产生，并且极大地影响通信质量。此外，不仅当前MS和BS之间的当前连接受到这种干扰的影响，而且其它连接也会受到影响，因为由于错误估计传播延迟的缘故，传输也被偏移到相邻时隙中，以致通过该时隙进行的通信(BS和其它MS之间的)也受到影响。
要指出的是虽然已关于GSM举例说明了传播延迟，但是这种问题也会出现在其它类型的无线电网络中。
鉴于此，为了提供良好的连接，必须尽可能快地检测正确的传播延迟。
迄今，较大的匹配滤波器被应用于这种检测。虽然一开始不知道或不确定传播延迟，但是利用匹配滤波器能够检测传播延迟。不过，必须设置匹配滤波器，以便它能够检测小区的最小传播延迟(即零延迟)和最大传播延迟。即，必须考虑范围很宽的各种可能的不同传播延迟。这需要大量的硬件。此外，由于相同的原因，必须需要相当长的搜索时间。
发明内容
因此，本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，允许快速检测传播延迟。
该发明目的是由在越区切换之后实现移动网络设备与当前无线电网络区域的网络控制设备的同步的方法解决的。该方法包括检测源无线电网络区域，已完成所述移动网络设备从所述源无线电网络区域到所述当前移动无线电网络区域的越区切换，根据所述移动站的检测到的所述源无线电网络区域，确定起始传播延迟值，并且通过利用以确定的所述起始传播延迟值为基础的搜索策略搜索实际的传播延迟值。
此外，该发明目的是由当前无线电网络区域的网络控制设备实现的，所述网络控制设备包括检测装置，用于检测移动网络设备已从其越区切换到当前无线电网络区域的源无线电网络区域；确定装置，用于根据所述移动站的检测到的所述源无线电网络区域，确定起始传播延迟值；和搜索装置，用于通过利用以确定的所述起始传播延迟值为基础的搜索策略搜索实际传播延迟值。
借助上述方法和网络控制设备，由于存储并使用来自已知相邻小区的传播延迟的数值产生用于搜索正确传播延迟的起始值，因此能够很快地检测正确的传播延迟。
此外，搜索正确的传播延迟只需要短的匹配滤波器(MF)。因此，可减少硬件数量。
另外，由于首先搜索概率最大的延迟，因此搜索时间被减小到最少，可启用闭环功率控制，对网络的干扰降至最小，从而增大了网络的容量。
此外，还公开了本发明中其它一些有利的改进。
附图说明
参考附图将更易于理解本发明，其中：
图1表示了本实施例适用的无线电网络。
图2表示了图解说明根据本实施例的同步方法的流程图。
图3表示了根据本实施例的基站。
图4表示了根据本实施例的基站的数据库14的内容。
图5表示了根据改进实施例的基站的改进数据库14′的内容。
图6a-6e列举了根据本发明实施例和改进实施例使用的传播延迟搜索策略。
具体实施方式
下面参考附图更详细地说明本发明的优选实施例。
图1示意表示可适用本发明的由若干小区组成的无线电网络。在该例中，只表示了四个小区CELL_1、CELL_2、CELL_3和CELL_4。每个小区被分成三个扇区。这里，每个扇区代表无线电网络区域的一个例子。在小区未被再分的情况下，一个小区也可以是一个无线电网络区域。
下面考虑实现作为移动网络设备例子的移动站(下成称为MS)到目标扇区CST的切换的情况。源扇区(即MS从其移动到目标扇区CST的扇区)是相邻扇区CS1～CS8之一。
例如在该网络中实现从位于小区CELLL_2中的扇区CS4到目标扇区CST的越区切换。在图1中该越区切换(HO)由虚线箭头表示。
要指出的是，小区边界不是如图1中所示那样明显，相反由于遮蔽的缘故是不明确的，甚至由于小区胀缩的缘故而随时间变化。所谓的小区胀缩现象是由起因于气象条件的传输条件变化或者小区中负载的变化引起的。
如同在前言部分中说明的那样，在MS和基站(下面称为BS)之间的连接的信号强度降低到小于某一水平的情况下启动越区切换。随后，通常进行相对于具有最高信号强度的小区(即BS)的越区切换。因此在越区切换过程中不知道MS的位置，从而，也不能在越区切换之后立即知道MS和新BS之间的正确传播延迟。
根据本发明，通过利用搜索策略搜索正确的传播延迟，在所述搜索策略中使用起始值，并且随后通过进行迭代，使所述起始值逐步逼近真实的传播延迟值。
具体地说，根据源小区或源扇区确定(或选择)作为起始值的数值。即，将已完成从同一源小区或扇区到目标小区或扇区的越区切换的MS的已知的过去传播值用作该搜索的起始值。
下面参考图2中所示的流程图说明根据本实施例执行的操作。
首先，在步骤S2中检测源扇区。可以这样实现这一步骤，使得在已建立新BS和MS之间的连接之后，MS发送相应的信息。
可以另一种方式检测进行越区切换的MS的源扇区，使得源BS(例如小区CELL_2中的扇区CD4的BS)向目标扇区CST的BS传输相应的信息。
根据该信息，搜索用于搜索正确的当前传播延迟的起始值。这是通过在步骤S2中访问数据库来实现的。
在该数据库中，存储对应于源扇区的传播延迟值。根据该实施例，为各个源扇区存储一个传播延迟起始值。图4中表示了这种数据库的内容的例子。数据库中的数值被更新，以便数据库总是提供接近于实际的传播延迟值的起始值。数据库中传播延迟起始值的更新在后面进行说明。
数据库可驻留在各个扇区的各个BS中或者驻留在无线电网络控制设备(RNC)中。所需的存储器大小相当小：假定存在8个可能的源扇区，每个扇区具有512种码片(chip)延迟不定性(在使用扩展频谱的情况下)，和一个长度为32码片(chip)的匹配滤波器。则每个BS(或扇区)所需的存储量为8×512/32＝128字。
从而，在步骤S3中从数据库获得对应的起始值。随后在步骤S4中，根据获得的起始值搜索正确的当前传播延迟。
用于搜索传播值的搜索策略可以是z-搜索或扩展窗口。图6a～6e中表示了这种搜索策略的例子。在所有附图中，不定性指的是延迟。
图6a～6e图解说明了z-搜索的例子。如果预期延迟(不定性)的概率密度函数均匀分布，则这种搜索是适当的。根据图6a，搜索开始于位于搜索区域边缘的起点，而根据图6b，搜索开始于搜索区间的中点。在这两种情况下，在搜索区间内连续进行搜索。根据图6c，从中点开始断续进行z-搜索，如图中影线所示。
图6d和6e表示了扩展窗口的例子。按照这种策略，搜索开始于某一起始点。如果在该延迟没有发现信号，则检查下一延迟，并且继续这种检查直到某一点为止，反转搜索方向。根据这种搜索，每次改变搜索方向时增大搜索区间。如果预期延迟的概率函数是高斯分布(以起点为中心)，则扩展窗口搜索策略是最佳的搜索策略。如果已知检测的概率始终为1(但是实际上并不总是这样)，则和图6d中所示的连续的扩展窗口搜索策略相比，断裂的扩展窗口(如图6e中所示)执行情况更好。
由于传播延迟值的不定性较小，因此可利用短匹配滤波器进行搜索。
在检测到当前的传播延迟值之后，如步骤S5中所示，该值被用于移动站和基站之间的通信。
之后，在后面说明的步骤S6中利用检测到的当前的传播延迟值更新数据库。
上述方法可由小区CELL_3中的目标扇区CST的基站执行。图3中示意地图解说明了该基站。为了简化例图，只表示了对于本实施例来说重要的装置。
目标扇区CST的基站由附图标记1表示。基站1包含源小区检测器11，所述源小区检测器11适合于检测刚刚完成越区切换，即执行上述步骤S1的移动站的源小区。
与检测到的源小区(在上面的例子中，小区CELL_2的扇区CS4)相关的信息被提供给起始值确定装置12。起始值确定装置12通过查阅数据库14确定传播延迟搜索的起始值。即，起始值确定装置12执行上述步骤S2和S3。
检测到的起始值被提供给传播延迟搜索装置13。传播延迟搜索装置13执行上述关于传播延迟值的搜索(例如z-搜索或扩展窗口)。从而，传播延迟搜索装置13起执行步骤S4的作用。
检测到的传播延迟值被提供给通信装置15，所述通信装置15通过天线16与移动站2通信。通信装置15使用检测到的传播延迟值，从而执行步骤S5。
必须注意的是源小区检测器11、起始值确定装置12和传播延迟搜索装置13可被结合到单个控制器中。该控制器包括CPU(中央处理器)、其中以程序的形式存储按照图2的步骤的ROM(只读存储器)、和作为工作存储器的RAM(随机存取存储器)。数据库14最好是非易失性存储器，例如EEPROM(电可擦可编程只读存储器)等等。
为了在很短的时间内完成搜索，存储在数据库14中的传播延迟起始值必须尽可能地接近真实的传播延迟值。从而应按照当前的通信条件更新传播延迟起始值。
图1中所示的基站1包含适合于更新数据库14的更新装置17。因此，当前的传播延迟值CPV也被提供给可访问数据库14的更新装置17。根据该实施例，更新装置可以是简单的可读取并把数据写入预定地址的存储器存取装置。于是，数据库14最好可从两个源头访问，即非易失性双端口RAM等等。
另一方面，更新装置17还可集成到上面提及的单个控制器中，从而只需通过一个端口即可访问数据库。
根据本实施例，通过利用刚刚检测到的传播延迟，实现数据库的更新。即，每次检测到新的传播延迟时，把该新的传播延迟写入数据库14中，代替已用于检测传播延迟值的起始值。
参照上面描述的例子，这意味着在检测到从扇区CS4到CST的越区切换的当前传播值之后，当前的传播值被写入数据库14中，代替对应于扇区CS4的起始值SPV4。
借助这种措施，总在是当前越区切换前刚刚检测到的真实传播延迟的基础上进行搜索。从而起始值非常接近当前的传播值。
另一方面，可研究检测到的传播延迟的历史。下面将关于上述实施例的改进实施例说明这种措施。
具体地说，可存储并使用预定数目的过去的传播值，以便通过计算它们的平均值产生起始值。为了实现这种措施，必须修改数据库14，以便对于各个扇区存储预定数目(例如5个)的传播延迟值。图5中表示了这种修改后的数据库14′，其中为各个扇区存储了5个起始值。为了简化例图，只表示了三个扇区。必须实现数据库14′的更新，以便总是用新的传播延迟值代替最陈旧的传播延迟值。从而，必须相应地修改更新装置17。
按照修改后的优选实施例，可避免通信条件的突然和短时变化导致不真实起始值的情况。
按照上面描述的实施例，在基站BS中执行同步方法。但是，BS只是网络控制设备的一个例子。例如，也可在控制若干BS的相应基站控制器BSC中，或者在控制若干BSC的移动服务交换中心MSC中执行该方法。在现有网络配有根据本发明的方法的情况下，这种安排是有利的。从而如果只在少数几个中心网络控制设备中执行该方法，则不必更新每个基站。因此可降低更新无线电网络的费用。
上述说明和附图只是对本发明的举例说明。因此，本发明的实施例可在附加权利要求的范围内变化。此外，还能够能结合上述实施例(即优选实施例及其改进实施例)。
Claims (16)
1、一种实现移动网络设备(2)与当前无线电网络区域(CST)的网络控制设备(1)的同步的方法，所述方法包括下述步骤：
检测已实现了所述移动网络设备从其到所述当前无线电网络区域的越区切换的源无线电网络区域(CS1～CS8)(S1)，
根据所述移动站(2)的检测到的所述源无线电网络区域(CS1～CS8)，确定起始传播延迟值(SPV1～SPV8；SPV_1～SPV_5)(S2、S3)，
通过利用以确定的所述起始传播延迟值(SPV1～SPV8；SPV_1～SPV_5)为基础的搜索策略搜索实际的传播延迟值(S4)。
2、按照权利要求1所述的方法，其中在数据库(14；14′)中存储若干相邻扇区(CS1～CS8)的起始传播延迟值(SPV1～SPV8；SPV_1～SPV_5)。
3、按照权利要求2所述的方法，还包括：
在执行所述搜索步骤之后，利用搜索到的所述实际传播延迟值更新所述数据库(14；14′)(S6)。
4、按照权利要求3所述的方法，其中为每个相邻扇区(CS1～CS8)存储一个起始传播延迟值(SPV1～SPV8)。
5、按照权利要求3所述的方法，其中对于每个相邻扇区(CS1～CS8)使用若干起始传播延迟值(SPV_1～SPV_5)，并且所述若干起始传播延迟值(SPV_1～SPV_5)的平均值和分布被用作所述搜索策略的基础。
6、按照权利要求5所述的方法，其中所述若干传播延迟值(SPV_1～SPV_5)的分布也被用作所述搜索策略的基础。
7、按照权利要求1所述的方法，其中所述搜索策略是扩展窗口。
8、按照权利要求1所述的方法，其中所述搜索策略是z-搜索。
9、当前无线电网络区域(CST)的网络控制设备，包括：
检测移动网络设备(2)已从其越区切换到当前无线电网络区域(CST)的源无线电网络区域(CS1～CS8)的检测装置(11)，
根据所述移动站(2)的检测到的所述源无线电网络区域(CS1～CS8)，确定起始传播延迟值(SPV1～SPV8；SPV_1～SPV_5)的确定装置(12、14)，和
通过利用以确定的所述起始传播延迟值(SPV1～SPV8；SPV_1～SPV_5)为基础的搜索策略，搜索实际传播延迟值的搜索装置(13)。
10、按照权利要求9所述的设备，还包括：
存储若干相邻扇区(CS1～CS8)的起始传播延迟值(SPV1～SPV8；SPV_1～SPV_5)的数据库(14；14′)，其中所述确定装置(12)访问所述数据库(14)。
11、按照权利要求10所述的设备，还包括：
利用所述搜索装置(13)检测到的当前传播延迟值更新所述数据库的更新装置(17)。
12、按照权利要求11所述的设备，其中在所述数据库(14)中，为每个相邻扇区(CS1～CS8)存储一个起始传播延迟值(SPV1～SPV8)。
13、按照权利要求11所述的设备，其中在所述数据库(14′)中为各个相邻扇区(CS1～CS8)存储若干起始传播延迟值(SPV_1～SPV_5)，并且所述更新装置(17)适合于把所述若干起始传播延迟值(SPV_1～SPV_5)的平均值用作所述搜索策略的基础。
14、按照权利要求13所述的设备，其中所述若干起始传播延迟值(SPV_1～SPV_5)的分布也被用作所述搜索策略的基础。
15、按照权利要求9所述的设备，其中所述搜索策略是扩展窗口。
16、按照权利要求9所述的设备，其中所述搜索策略是z-搜索。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NOKIA AND SIEMENS NETWORKS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: NOKIA NETWORKS OY Effective date: 20080718 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20080718 Address after: Espoo, Finland Patentee after: Nokia Siemens Network Co., Ltd. Address before: Espoo, Finland Patentee before: Nokia Oyj |
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040331 Termination date: 20091020 |