CN1316851C

CN1316851C - 在蜂窝网络中选择切换参数的方法和网络设备

Info

Publication number: CN1316851C
Application number: CNB2004100600810A
Authority: CN
Inventors: 奥托－阿莱克桑特利·利蒂宁; 朱斯·P.·艾金宁
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: CN1578528A

Abstract

本发明涉及一种用于在蜂窝网内选择切换参数的方法和设备，其中测量切换进程的延迟，并基于所述测量步骤的结果来设置所述切换参数。因此，可根据系统负载和物理配置动态地最大化所述系统容量。从而，使得参数和容量的最优化成为可能。

Description

在蜂窝网络中选择切换参数的方法和网络设备

技术领域

本发明涉及一种用于在诸如通用移动电信系统无线电接入网(UTRAN)的蜂窝网内选择切换参数的方法和设备。

背景技术

在蜂窝网络内，切换是出于各种原因将用户设备(UE)从一个小区切换到另一小区的功能，其中切换的主要原因通常是另一小区能够以更低功率，即更少的链路预算提供业务。存在若干在噪声多径信道内控制切换判定的参数。依据各种情况最优化这些参数，以最大化网络容量或在UTRAN内实现自动配置。在UTRAN的时分双工(TDD)模式中，如第三代合作项目(3GPP)技术规范TR 25.922，V.0.5.0，“无线电资源管理策略”内描述地执行宽带码分多址(WCDMA)切换进程。

所述切换进程尤其包括一组将被设置的参数。所述参数包括有效组更新内的滞后值，以及用于功率测量的平均窗口的长度。在存在快速信道改变和测量错误的情况下，所述参数在调整切换的灵敏度中发挥重要作用。所增加的滞后阻止不必要的频繁切换(乒乓)，所述不必要的频繁切换主要扰乱所述连接的质量，减少系统总容量，并引入不必要的信令负载。此外，将一段时间内的所测量的所接收信号编码功率(RSCP)值平均，以阻止归因于所述信号的短期改变的切换。

在实际网络内，切换执行中还会涉及一些延迟。当UTRAN术语内的终端设备或用户设备(UE)触发切换报告时，这意味着候选小区的RSCP值超过有效小区的RSCP值，则在将切换报告传送到负责所述切换操作的网络设备之前会花费一段时间，所述网络设备例如是无线电网络控制器(RNC)。此外，在处理切换消息、在所述RNC与服务基站或UTRAN术语内的节点B之间建立连接、为新节点B内的UE分配无线电资源中同样会涉及一些延迟。关于所述测量和相关精确度要求的其它细节可从3GPP技术规范TS25.123“支持无线电资源管理(TDD)的要求”和TS25.225“物理层测量”内得到。

通常基于观测值与预定门限值之间的比较做出切换判定，其中以在各种情况下都最大化系统容量的方式选择所述门限值。然而，上述切换延迟会导致干扰，而往返的交换会引起额外的干扰，这归因于到旧小区的长时间连接。此外，如果信道条件并不适合于维持新小区内的连接，则会延迟对于不适当的切换判定的校正，并生成额外的干扰。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种优化的参数设置和容量。

所述目的是借助一种在蜂窝网内选择切换参数的方法实现的，所述方法包括步骤：

测量切换进程的延迟；以及

基于所述测量步骤的结果设置所述切换参数。

此外，上述目的是借助一种在蜂窝网内选择切换参数的网络设备实现的，所述设备包括：

测量装置，用于测量切换进程的延迟；

设置装置，用于响应于所述测量装置设置所述切换参数。

根据本发明的一个方面，提供了一种在蜂窝网中选择切换参数的方法，所述方法包括步骤：

a)通过测量确认模式往返延迟，并且基于所述测量的往返延迟估计对等信令延迟，测量切换进程的延迟；以及

b)基于所述测量步骤的结果，设置所述切换参数。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在蜂窝网中选择切换参数的方法，所述方法包括步骤：

a)通过使用公共时间基准，根据标准协议消息计算或推断切换进程的延迟，从而测量所述延迟；以及

根据本发明的再一个方面，提供了一种在蜂窝网中选择切换参数的方法，所述方法包括步骤：

a)基于事件报告传播时间并且使用时间戳来测量上行链路延迟，并且基于物理信道重新配置消息来测量下行链路延迟，测量切换进程的延迟；以及

b)基于所述测量步骤的结果，设置所述切换参数。

根据本发明的再一个方面，提供了一种用于在蜂窝网中选择切换参数的网络设备，所述设备包括：

a)测量装置，用于根据从无线电网络控制器到将被切换到的终端设备的确认模式信令，得到切换进程的延迟，从而测量所述延迟；以及

b)设置装置，用于响应于所述测量装置而设置所述切换参数。

a)测量装置，用于通过根据标准协议消息计算或推断切换进程的延迟，从而测量所述延迟；以及

a)测量装置，用于基于事件报告传播时间来测量上行链路延迟，并且基于物理信道重新配置消息来测量下行链路延迟，测量切换进程的延迟；以及

于是，通过基于所测量的切换延迟来设置或选择所述切换参数，可依据共同确定实际切换延迟的系统负载和物理配置来动态地最大化系统容量。因而可实现参数和容量最优化。因此，在各种情况下都可最大化系统容量。

所述切换参数可能是切换门限的滞后值或用于测量无线电连接传输质量的平均窗口中的至少一个。可能会基于所述测量步骤的结果动态调谐所述切换参数。当然也可基于所测量的切换延迟选择其它适当的切换参数。

所述切换延迟可能包括物理层协议信令的往返延迟、无线电网络控制设备与基站设备之间的延迟、终端设备处的测量延迟以及所述蜂窝网的处理延迟中的至少一个。具体而言，所述物理层协议可能是无线电资源控制协议。

所述测量步骤的结果可能会与预定门限相比较，所述门限在所述滞后值的情况下例如是200ms的门限。

所述设置步骤可能包括，当所测量的切换延迟小于所述预定门限时为所述切换参数设置第一值，而当所测量的切换延迟不小于所述预定门限时为所述切换参数设置第二值。

所述测量步骤可能包括，测量确认模式信令往返延迟，并基于所测量的往返延迟估计对等信令延迟。所述测量步骤尤其可能基于用于计数时间戳的计数操作。

作为选择，所述测量步骤可能包括通过使用公共时间基准，根据标准协议消息计算或推断所述延迟。

作为另一选择，所述测量步骤可能包括基于事件报告传播时间并使用时间戳来测量上行链路延迟，并且基于物理信道重新配置消息来测量下行链路延迟。

所述测量装置可能包括用于保持时间戳的帧计数器。

附图说明

以下将基于优选实施例并参照附图描述本发明，在附图中：

图1示出了其中可实施本发明的网络体系结构的示意性框图；

图2示出了指示所接收信号质量的测量定时行为和切换进程实例的框图；

图3示出了各个滞后值情况下的作为切换延迟函数的系统容量；

图4示出了根据优选实施例的切换参数选择功能的示意性框图；

图5示出了切换操作的协议信令的示意性信令图；以及

图6示出了根据优选实施例的滞后选择进程的示意性流程图。

具体实施方式

以下将基于诸如图1所示UTRAN的第三代WCDMA无线电接入网体系结构描述优选实施例。

图1示出了经由空中接口连接至第一节点B20和第二节点B22的终端设备或UE10。应当注意的是，所述节点B在第三代无线电接入网内是基站设备。在当前情况下，假定所述UE10预计从所述第二节点B22切换到所述第一节点B20。所述第一与第二节点B20、22经由对应的Iub接口连接到第一和第二无线电网络控制器(RNS)30、32，所述无线电网络控制器经由Iur接口彼此连接。所述节点B20、22是逻辑节点，其负责在一个或多个小区内到所述UE10的无线电传输/从所述UE10的无线电接收，以及终止到对应RNC30、32的Iub接口。所述RNC30、32负责控制无线电接入网内的无线电资源的使用和完整性。所述RNC30、32尤其负责控制从一个节点B到另一节点B的切换操作。此外，所述RNC30、32经由Iu-CS接口为电路交换业务提供到诸如UMTS网络的第三代核心网40的连接，并经由Iu-PS接口为分组交换业务提供到诸如UMTS网络的第三代核心网40的连接。对于包括多卖主环境内的切换支持的适当网络操作而言，开放标准化Iur接口是至关重要的。应当注意的是，在通常情况下，许多节点B都连接至相同的RNC。

在当前情况下，所述UE10由第二RNC32经由所述第二节点B22服务。因此，所述第二RNC32具有服务RNC(SRNC)功能，RNC可发挥与UE和UTRAN之间的特定连接相关的所述服务RNC(SRNC)功能。对于每个具有到所述UTRAN的连接的UE而言都存在一个SRNC。所述SRNC负责所述UE10与UTRAN之间的无线电资源控制(RRC)连接。

此外，假定所述第一RNC30具有控制RNC(CRNC)功能，RNC可发挥与特定的一组UTRAN接入点相关的所述控制RNC(CRNC)功能。对于任何UTRAN接入点而言，仅存在一个CRNC。所述CRNC对其UTRAN接入点的逻辑资源具有全面控制。UTRAN接入点是所述UTRAN内的执行无线电传输与接收的概念点。UTRAN接入点与一个特定小区相关，即对于每个小区而言存在一个UTRAN接入点。因此，所述接入点是无线电链路的UTRAN一侧端点。在图1内，所述第一与第二节点B20、22是UTRAN接入点。

图2示出了所述UE10处的所测量信号质量的定时行为。具体而言，垂直轴表示所测量的比例E_c/I₀，其对应于每调制比特的能量与总接收能量频谱分集的比例，包括在UE10的天线连接器处测量的信号和干扰。

在图2中，示范性切换控制跟踪候选小区，所述候选小区的质量对于传输和接收而言足够良好，但并未被选择为有效小区。如图2的点1所示，任何其主公共控制物理信道(P-CCPCH)的所接收信号编码功率超过第一预定电平T add的小区被加入候选组。如图2的点2所示，如果超过所述候选组的最大尺寸，则只有新小区的RSCP电平超过所述候选组内一个小区的RSCP电平特定的滞后门限值T，所述新小区方可能被加入所述候选组。然后，从所述候选组去除最弱的小区，而增加所述新小区。如图2的点3和4所示，如果所述UE从其功率测量中得知候选组小区的RSCP超过所述有效小区的RSCP所述滞后门限T，则新小区被选择为有效小区，而当前的有效小区成为候选组。就此而言，参考电平RSCP_ref在图2内指示参考有效小区的RSCP电平。在图2的点3和4之间，当小区B的所测量RSCP电平超过参考电平RSCP_ref时，服务于小区B的对应节点B被设置为有效状态。

从图2可知，所增加的滞后值T阻止不必要的频繁切换，所述不必要的频繁切换主要扰乱所述连接质量，减少系统总容量，并引入不必要的信令负载。此外，应当注意的是，将一段时间内的所测量的所接收信号编码功率(RSCP)值平均，以阻止归因于所述信号的短期改变的切换。

如图2的点5所示，如果小区的所测量RSCP降至第二预定电平T_drop之下，则所述UE起动定时器。如图2的点6所示，如果所述RSCP电平停留在所述第二门限T_drop之下一段预定时间，即保护时间GT，则从所述候选组删除对应基站。

因此，在所述滞后值T增加时切换数将会减少。这是可以预测的，因为对于将被选择的新节点B或基站而言，更高的滞后需要更高的RSCP，且由于所述RSCP电平的快速暂时变化，因而不会执行切换。因此，有效组更新率会变得更慢。

此外，所述平均窗口的长度对于切换数，从而对于有效组更新率同样具有明显的影响。换言之，所述平均窗口的扩大阻止了归因于快速信道改变的不必要切换。当所述平均窗口的滤波长度较高时，当所述UE 10在以高功率与另一节点B通信的同时渗透到相邻小区的区域时，会将一些延迟引入切换执行。这导致对于新节点B的高度干扰，从而导致所述系统的容量损失。

根据本发明的优选实施例，基于所测量的切换延迟来选择诸如滞后值T、平均窗口的长度的切换参数或其它适当的参数，从而最优化参数选择。

图3示出了各个滞后值下的作为切换延迟函数的系统容量。从图3可知，滞后值T＝1dB提供了低延迟值下的高系统容量，而滞后值T＝6dB提供了高延迟值下的高系统容量。所述系统容量此处被指示为每时隙每基站的UE数。

因此从图3可知，可依据所测量的切换延迟来选择所述滞后值T，从而提高系统总容量。具体而言，测量包括RRC往返延迟、RNC到节点B延迟、UE测量延迟和UTRAN处理延迟的切换延迟。然后，可将所测量的值与预定门限值相比较，并可基于所述比较结果选择适当的滞后值。此外，可根据测量结果动态调整所述滞后值T。

基于图3所示的测量情况和表示典型情况的参数，所述门限值或切换延迟例如可被设置为200ms。然后，如果所述延迟低于200ms，则为切换选择滞后值T＝1dB，否则使用滞后值T＝6dB。当然，基于应用的特定需要同样可选择其它适当的延迟门限值和滞后值。

图4示出了在图1的SRNC 32内实施的切换控制功能的示意性方框图。所述切换控制功能包括适合于生成经由对应节点B设备向对应UE提供的对应切换控制信令的切换控制单元326。基于所述切换控制信令，延迟测量单元322检测或测量或计算所述切换延迟，并将结果提供给滞后选择单元324，所述滞后选择单元324选择适当的滞后值T，并将其提供给所述切换控制单元326。应当注意的是，所述单元322、324和326可被实施为有形硬件单元，或是控制SRNC 32内的处理单元的子程序。

图3所示的切换延迟，例如所述切换操作的信令和判定延迟可由测量单元322基于在以下三个优选实施例内定义的不同方法测量。

根据第一优选实施例，可使用从所述SRNC 32信令到UE 10的RRC确认模式(AM)来测量切换延迟。在这种情况下，所述SRNC 32的延迟测量单元322适合于测量AM往返延迟，并且基于此估计对等信令延迟。与RRC信令的延迟门限的持续时间，例如200ms相比，一个帧的精确度，例如+/-10ms并不具有显著影响。所述测量可基于在延迟测量单元322内实施的帧计数器功能所提供的时间戳。就此而言，假定在确认同时保持所述信号的时间戳不会导致显著错误，所述错误归因于系统必需具有其它计数器，以确保适当的系统操作。

根据第二优选实施例，可在所述延迟测量单元322处使用公共时间基准。提供所述公共时间基准可能是为了提供位置业务，或其它标准RRC消息，然后根据所述消息计算或推断信令或切换延迟。

根据第三优选实施例，在从所述UE 10接收的信令上提供的时间戳可用于测量从所述UE 10到SRNC 32，或其它对应的切换判定实体的事件1G报告传播时间，以得到上行链路延迟。然后，可基于激活时间信息单元，根据物理信道重新配置消息直接确定下行链路延迟，所述物理信道重新配置消息例如在3GPP技术规范TS 25.311，章节10.2.22内定义。

图5示出了指示基于其可得到切换延迟的切换协议信令的示意性信令图。在步骤1中，将包括所测量RSCP值或其它任何指示所接收功率的值的测量报告从所述UE 10转发到SRNC 32。如果SRNC 32内的切换控制单元326判定启动切换操作，则在步骤2和3内将无线电链路建立请求经由CRNC 30发送和转发到服务于所述UE 10的节点B。响应于此，所述节点B 22在步骤4内将无线电链路建立响应转发到所述CRNC 30，所述CRNC 30在步骤5内将所述无线电链路建立响应转发到SRNC 32。最后，在步骤6中，所述物理信道重新配置消息被转发到所述UE 10，以启动信道重新配置。

如上所述，在步骤1内转发的测量报告和在步骤6内转发的物理信道重新配置消息可在第三优选实施例内分别用于测量上行链路延迟和下行链路延迟。

当然，其它往返测量方法也可用于在所述延迟测量单元322处得到所述切换延迟。

图6示出了根据以上第一到第三优选实施例的滞后选择或设置操作的一般示意性流程图。在步骤101内，根据第一到第三优选实施例，基于上述方法中的一个来测量所述往返延迟。然后，在步骤102内将测量结果与诸如200ms的预定延迟门限相比较。如果所测量的往返延迟小于所述预定门限，则在步骤104内设置滞后值T＝1dB，例行程序结束。另一方面，如果在步骤102内确定所测量的往返延迟不小于所述预定门限值，则在步骤103内设置滞后值T＝6dB，例行程序结束。因此，可得到滞后值T对于系统容量的适当调整。

作为选择，图6的流程图可能会返回测量步骤101，在此之后是滞后设置步骤103和104。因此，可得到所述滞后值的连续调整。

根据第四优选实施例，可基于所测量的切换延迟，例如往返延迟来选择用于确定所述P-CCPCH的RSCP的平均窗口长度。由于所述平均窗口的长度对于切换数和切换执行的延迟具有影响，可为所述平均窗口的不同长度得到如图3所示的类似联系。因此，可通过响应于所测量的延迟值选择所述平均窗口的适当长度，从而得到所述系统容量和切换参数的最优化。

最后，应当注意的是，可能会基于所测量的切换延迟来选择或设置其它任何适当的切换参数。此外，可在其它任何负责在对应蜂窝网内执行或控制切换的实体中执行在图4内指示的参数选择功能。此外，所述延迟测量并不仅限于所述第一到第三优选实施例的以上方法。可使用其它任何可得到的往返测量方法，或者甚至是其它适合于确定决定性的切换延迟的测量方法。优选实施例可能因而在所附权利要求书范围内有所改变。

Claims

1、一种在蜂窝网中选择切换参数的方法，所述方法包括步骤：

b)基于所述测量步骤的结果，设置所述切换参数。

2、一种在蜂窝网中选择切换参数的方法，所述方法包括步骤：

b)基于所述测量步骤的结果，设置所述切换参数。

3、一种在蜂窝网中选择切换参数的方法，所述方法包括步骤：

b)基于所述测量步骤的结果，设置所述切换参数。

4、根据权利要求1、2或3的方法，其中所述切换参数是切换门限的滞后值。

5、根据权利要求1、2或3的方法，其中所述切换参数是用于测量无线电连接的传输质量的平均窗口的长度。

6、根据权利要求1、2或3的方法，其中所述切换延迟包括物理层协议信令的往返延迟、无线电网络控制设备与基站设备之间的延迟、终端设备处的测量延迟、以及所述蜂窝网的处理延迟中的至少一个。

7、根据权利要求6的方法，其中所述物理层协议是无线电资源控制协议。

8、根据权利要求1、2或3的方法，其中基于所述测量步骤的结果，动态地调谐所述切换参数。

9、根据权利要求1、2或3的方法，还包括将所述测量步骤的结果与预定门限相比较的步骤。

10、根据权利要求9的方法，其中所述预定门限对应于200ms的滞后值。

11、根据权利要求10的方法，其中所述设置步骤包括步骤：

当所述测量的切换延迟小于所述预定门限时，将所述切换参数设置为第一值，当所述测量的切换延迟不小于所述预定门限时，将所述切换参数设置为第二值。

12、根据权利要求1的方法，其中所述测量步骤基于用于计数时间戳的计数操作。

13、一种用于在蜂窝网中选择切换参数的网络设备，所述设备包括：

14、一种用于在蜂窝网中选择切换参数的网络设备，所述设备包括：

15、一种用于在蜂窝网中选择切换参数的网络设备，所述设备包括：

16、根据权利要求13、14或15的设备，其中所述切换延迟包括物理层协议信令的往返延迟、无线电网络控制设备与基站设备之间的延迟、终端设备中的测量延迟以及所述蜂窝网的处理延迟中的至少一个。

17、根据权利要求16的设备，其中所述物理层协议是无线电资源控制协议。

18、根据权利要求13、14或15的设备，其中所述切换参数是切换门限的滞后值。

19、根据权利要求13、14或15的设备，其中所述切换参数是用于测量无线电连接的传输质量的平均窗口的长度。

20、根据权利要求14的设备，其中所述测量装置被设置为将公共时间基准用于计算或推断所述切换延迟。

21、根据权利要求13、14或15的设备，其中所述测量装置包括用于保持时间戳的帧计数器。

22、根据权利要求13、14或15的设备，其中所述网络设备是在所述蜂窝网中负责切换的设备。

23、根据权利要求22的设备，其中所述网络设备是无线电网络控制器。