CN1276691A - 具有优选移动终端/基站链接的蜂窝网络和确定其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有优选的移动终端/基站链接的蜂窝式无线通信网络和用于确定其的方法。蜂窝式无线电通信网络包括多个带有可变加载状态的地域上扩展的基站(BS),其中由在对应的通信控制信道上的每个基站(BS_i)发送的及可由要被连接到网络的移动终端(MT)接收的功率(P_Btxi)是所述基站(BS_i)的加载状态的一个函数,该函数对于所述网络的所有基站(BS)是一样的。

Description

具有优选移动终端/基站链接 的蜂窝网络和确定其的方法

本发明通常涉及蜂窝式无线电通信网络，更具体地涉及网络结构和越区切换过程，而且涉及带有优选的移动终端/基站链接的一个蜂窝式网络和用于确定最适合一个给定的移动终端的基站的方法。

在蜂窝式无线电通信网络中，尤其在码分多址连接(CDMA)网络中，对于每个基站，有可能规定一个所谓的“主要区域”作为在这个基站周围的区域，这样使在这个区域内的任何移动站需要，用它最小期望接收功率到达基站比要用它相应的最小期望接收功率到达其它的周围基站，更小的平均发射功率。平均发射功率被认为是在一个快速衰落期间上求平均值的移动终端上的发射功率。只有路径损耗和缓慢衰落(屏蔽)与在每个基站上的最小期望接收功率一起对平均发射功率有影响。这个主要区域与基站的加载状态有关，但也与周围基站的加载状态有关。

为了对这样的蜂窝式网络，尤其是一个CDMA网络，要在良好的条件下运行，有二种综合的情况必须同时加以考虑。第一种情况是所谓的“小区间歇变化(cell breathing)”(在它的负荷状态减小/增加与周围小区的负荷状态有关时，小区的主要区域增加/减小)，而第二种情况是软切换过程，它在进入和穿过它们的主要区域时必须使移动终端连接到不同的小区。

这二个问题是组合的，不能单独考虑。

的确，一个下行链路广播信道应该能反映随着小区负荷及周围小区负荷的变动，小区主要区域的增减。在另一方面，软越区切换过程必须被充分地完成以预先考虑主要区域的增加和减小。

从现有技术已知去测量在每个移动终端上广播信道的功率电平，或者测量每片能量-干扰频谱密度比(Ec/Io)。这二种方法被用于估计越区切换过程应该被启动的时刻。

然而，在现有技术中既没有主要区域这样的概念，也没有如何同时处理上述二个问题的任何建议。

本发明的一个目的是要提出一种蜂窝式无线电通信网络构造和在一个相互依赖的关系中同时考虑这二个方面的工作方式。

本发明的另一目标是要减小在这样的网络中上行链路的干扰和降低移动终端的功率消耗。

因此，本发明涉及包括多个带有可变加载状态的地理上扩展基站BS的一种蜂窝式无线电通信网络，其中由每个基站BS_i在对应的通信控制信道上发送的和可由要与网络连接的移动终端MT接收的功率P_Btxi是所述基站BS_i加载状态的函数，该函数对于所述网络的所有基站是一样的。

在这点上，应该注意到，在来自周围基站BS的通信控制信道上在移动终端MT要被进行的测量是它们的功率电平。这个功率电平是可以被用作构成蜂窝式网络不同小区的上行链路加载状态的一个指示器的唯一的测量，并因此该仅有的指示器要确定所述网络每个基站的主要区域。

根据本发明的第一实施例并且当用于在基站BS上一个参考给定业务的最小期望接收功率P_Rs反映所述基站BS的加载状态时，由所述网络的任何基站BS_i发送的功率P_Btxi由下列关系式给出：

              P_Rsi×P_Btxi＝K，

P_Rsi是用于在基站BS_i上一个参考给定业务的最小期望接收功率，而K是用于所述网络所有基站BS的一个预定的常数。

根据本发明的第二实施例，对于所述网络的所有基站BS，由任何基站(BS_i)所发送的功率P_Btxi由下列关系式给出：

               P_Tot，BSi×P_Btxi＝K′，

P_Tot，BSi是由基站BS_i接收的总功率或由对应于基站BS_i的小区所观察到的总干扰，而K′是用于所述网络所有基站的预定常数。

当应用于一个CDMA网络时，P_Btxi对应于对应基站BS_i的发送广播控制信道BCCH的功率。

本发明也包括对于在一个蜂窝式无线电通信网络的一个给定的移动终端用于确定周围基站BS的方法，周围基站BS需要来自所述移动终端的用于与所述网络工作连接的最低传输功率，其中所述移动终端周期性地重复下列操作：

测量从所述周围基站BS进入的在给定通信控制信道上接收的功率电平P_Brx，

比较不同的周围基站BS的已测量的功率电平P_Brx，以及

选择其接收功率电平P_Brxi最大的基站BS_i，

由在一个对应的通信控制信道上的任何基站BS所发送的及可由要与网络连接的移动终端MT接收的功率P_Btx是所述基站BS加载状态的一个函数，该函数对所述网络的所有基站是一样的。

关于二个实施例的特点和对结合根据本发明的网络事先叙述的一个CDMA网络的应用，也可以被认为与上述的方法有关。

有益地，移动终端根据移动终端的移动和传输条件的变化也监视在现在选择的基站BS_i和其它邻近的基站BS之间在通信控制信道上接收功率的功率偏差值和/或功率偏差的变化，并每次当所述功率偏差中的某一个功率偏差超过一个预定的阈值或数个预定的阈值时将一个信号送到网络控制器。

根据本发明的又一个方面，也提供在一个CDMA型蜂窝式无线电通信网络的基站，链接移动终端到所述网络的业务信道的基站之间用于控制越区切换过程的一种方法，其中所述移动终端正以预定的时间间隔重复上面所述的方法步骤以便选择最合适的基站BS_i和更新属于有效组(active set)的最邻近基站BS的列表，使网络控制器预先考虑并准备每次越区切换过程。

本发明，由于下列阐述本发明的物理基础的说明及作为非限制的例子的一个最佳实施例，将被更好地理解。

本发明要解决的基本问题是如何建立在越区切换区域之间的关系和在主要区域之间的边界。

要做到这点，在每个基站BS或者基站BS的广播信道的发送功率和它的小区的加载状态之间的关系已被规定。这使得网络借助于在移动终端上广播信道接收功率的测量定义每个基站主要区域的边界。在二(三)个主要区域之间的边界由线(点)给出，其中移动终端将需要相同的平均发送功率以用各自的最小期望功率到达该二(三)个基站。

根据本发明的基本原理，从定义这些相邻的主要区域的所有相关基站得到的已接收下行链路广播信道功率电平在二个或者更多的主要区域之间的边界上是相同的。这个关系使系统通过监视在不同广播信道之间的功率偏差预先知道在主要区域之间的边界，并且预先考虑越区切换过程以保证新基站在移动终端进入它的主要区域时在有效组是可用的。

当移动终端进入基站的主要区域时，使一个给定的基站在移动终端的有效组中保证在任何时候移动终端的发送功率可能是最低的，并且由此网络总的上行链路干扰电平被减至最小。

由本发明所设置的条件可以被简单陈述如下：在网络的一个给定点上时，移动终端需要相同的发送功率以便用它们各自的最小期望接收功率到达二个或三个基站，从所有那些有关的基站得到的在这个移动终端接收的广播信道功率电平应该是相同的。

这个条件可以用下列的公式形式表示：

若P_Ttxi＝P_Ttxk               (1)

则P_Brxi＝P_Brxk               (2)

在这里P_Ttxi＝由移动终端向着BS_i所发送的上行链路业务信道功率级(tx)，以使用最小期望功率(根据BS_i加载状态)到达基站。

P_Brxk＝从BS_k得来的由移动终端接收的下行链路广播信道功率级(rx)。

通过在上行链路中使发送功率与接收功率相联系，我们可以表示为：

P_Trxi＝P_Ttxi×PL_i和P_Trxk＝P_Ttxk×PL_k        (3)

其中P_Li是在快衰落(瑞利衰落)滤波之后在移动终端和BS_i之间的路径损失，它能表示在上行链路和下行链路路径损失之间的对称性。

现在P_Trxi＝P_Rsi，它表示在现在的BS_i负荷条件下接收的最小期望功率。

参数P_Rs是网络，尤其是CDMA型网络的一个主要特性的结果，表明能在基站上对于每个链路获得所期望的Eb/Io，在基站上必须被接收的不同的信号功率对于一个参考给定业务是一样的，并依赖于Eb/Io目标，由基站观察的外部干扰，过程序增益，噪声谱密度，及在小区中用户的数量。这个P_RS值可以在基站由小区的加载状态被连续不断地估计。

此外，它可以被表示为：

P_Btxi＝P_Brxi/PL_i                (4)

由于以前表示的路径损耗的对称性。

从(3)和(4)我们把由移动终端发送的业务功率级表示为：

P_Ttxi＝P_Rsi×(P_Btxi/P_Brxi)      (5)

利用定义主要区域边界的等式(1)，我们得到：

P_Rsi×(P_Btxi/P_Brxi)＝P_Rsk×(P_Btxk/P_Brxk)    (6)

根据本发明，考虑条件(2)，我们得到：

P_Rsi×P_Btxi＝P_Rsk×P_Btxk        (7)

从(7)，并认识到这个关系式对于基站i和k的任何一对都是正确的，我们可以对在网络中的任何基站建立一个约束条件：

P_Rsi×P_Btxi＝K            (8)

K对于整个网络是一个常数。

常数K的值必须被定义为考虑到网络的良好覆盖及从在BCCH信道发送的功率产生的可承受的干扰电平的一个折中值。

这可在现场试验后网络的配置中得到解决，以便使得网络为整个上行链路干扰最小化建立基站的优化激活装置。

本发明的优选工作要求在每个基站上有规律的更新最小期望接收功率P_RS，及由此调整广播信道功率。然而，这两个过程的时间常数是足够大的(数百毫秒)，不会导致进入网络的信号过载。

应该注意到，在CDMA网络中，在P_Tot，BS(由基站BS接收的总功率或由对应于基站的小区所观测的总干扰)和P_Rs(对一个给定的参考服务)之间的比值贯穿整个网络都是相同的并由此对于任何基站BS也可能表示为：

P_Tot，BS×P_Btx，BS＝K′。

当然本发明不限于本文所述的最佳实施例，能被完成的改变或使用的等效物并不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种包括多个带有可变加载状态的地理上扩展的基站(BS)的蜂窝式无线电通信网络，其中由每个基站(BS_i)在相应的通信控制信道上所发送的及可由要与网络连接的移动终端(MT)接收的功率(P_Btxi)随所述基站(BS_i)的加载状态不断地减少，所述加载状态与所述功率有一个稳定的关系，所述的稳定关系对所述网络的所有基站(BS)是相同的。

2.根据权利要求1的蜂窝式无线电通信网络，其中当在基站(BS)上用于参考的给定业务的最小期望接收功率(P_rs)反映所述基站(BS)的加载状态时，由所述网络的任何基站(BS_i)所发送的功率(P_Btxi)由下列关系式给出：

P_Rsi×P_Btxi＝K，

(P_Rsi)是在基站(BS_i)上用于参考给定业务的最小期望接收功率，(K)是对于所述网络的所有基站(BS)相同的一个预定常数。

3.根据权利要求1的蜂窝式无线电通信网络，其中对于所述网络的所有基站(BS)，由任何基站(BS_i)所发送的功率(P_Btxi)由下列关系式给出：

P_Tot，BSi×P_Btxi＝K′，

(P_Tot，BSi)是由基站(BS_i)所接收的总功率或者由对应于基站(BS_i)的小区所观察的总干扰，而(K′)是对于所述网络的所有基站(BS)相同的一个预定常数。

4.根据权利要求1至3中任何一个要求的蜂窝式无线电通信网络，其中在一个CDMA蜂窝网络中，(P_Btxi)对应于对应基站(BS_i)发送的广播控制信号(BCCH)的功率。

5.一种用于为一个蜂窝式无线电通信网络的一个给定移动终端确定需要用于与所述网络工作连接的来自所述移动终端的最低传输功率的周围基站BS的方法，，其中所述移动终端周期地重复下列操作：

测量在从所述周围基站(BS)进入的给定通信控制信道上接收的功率电平(P_Brx)，

比较不同的周围基站(BS)中已测量的功率电平(P_Brx)，及

选择其接收功率电平(P_Brxi)是最大的基站(BS_i)，

由在一个对应的通信控制信道上的任何基站(BS)所发送的及可由要与网络连接的移动终端(MT)接收的功率(P_Btx)随着所述基站(BS)的加载状态被不断地减少，所述加载状态具有一个与所述功率的稳定关系，所述的稳定关系对于所述网络的所有基站(BS)是一样的。

6.根据权利要求5的方法，其中当在基站(BS)上用于一个参考的给定业务的最小期望接收功率(P_rs)反映所述基站(BS)的加载状态时，由所述网络的任何基站(BS_i)所发送的功率(P_Btxi)由下列关系式给出：

P_Rsi×P_Btxi＝K，

(P_Rsi)是在基站(BS_i)上的最小期望接收功率，而(K)是对所述网络的所有基站(BS)都一样的一个预定常数。

7.根据权利要求6的方法，其中，对于所述网络的所有基站(BS)，由任何基站(BS_i)所发送的功率(P_Btxi)由下列关系式给出：

P_Tot，Bsi×P_Btxi＝K′，

(P_Tot，BSi)是由基站(BS_i)接收的总功率或者由对应于基站(BS_i)的小区所观察的总干扰，而(K′)是对于所述网络的所有基站(BS)的一个预定常数。

8.根据权利要求5至7中任何一个要求的方法，其中在一个CDMA蜂窝式网络中，(P_Btxi)对应于对应基站(BS_i)的已发送的广播控制信道(BCCH)的功率。

9.根据权利要求5至8中任何一个要求的方法，其中移动终端根据移动终端的运动和传输状态的变化，也监视对于在通信控制信道上接收的功率在现在选择的基站(BS_i)和其它接近的基站(BS)之间的功率偏差值和/或功率偏差的变化，并每次当某一个所述功率偏差超过一个预定的阈值时将一个信号发送到网络控制器。

10.一种用于控制在一个CDMA型蜂窝无线电通信网络的基站之间将一个移动终端链接到所述网络的业务信道的越区切换过程的方法，其中所述移动终端以预定的间隔重复根据权利要求5至9中任意一个要求的方法步骤，以便选择最合适的基站(BS_i)和更新归属于有效组的邻近基站(BS)列表，使网络控制器预先考虑和准备每次越区切换过程。