CN1425259A - 无线通信系统中的小区状态消息传送 - Google Patents

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Abstract

无线通信系统包括耦合到基站的无线网络控制节点，用于通过该基站经无线电接口与移动台进行通信。基站包括一个或多个小区，每个小区有多个小区资源。从基站发送到无线网络控制节点的资源指示消息包括小区资源标识符并表示特定小区资源的状态。如果该小区资源标识符在每个小区环境以外不是唯一的，则将小区资源标识符与该资源指示消息中的小区标识符相关，以消除无线网络控制节点中的任何可能产生的模糊度。本发明的例示实现在第三代宽带CDMA蜂窝无线通信系统中的资源状态指示消息(RSIM)的“业务影响”部分中进行了描述。

Description

无线通信系统中的小区状态消息传送
发明领域
本发明涉及蜂窝无线通信，更具体地说，涉及来自无线基站的小区状态消息的报告和处理。本发明找到了宽带码分多址(WCDMA)通信系统中的一个例示应用。
发明背景和概述
直接序列码分多址(DS-CDMA)允许信号在时间和频率中进行重叠，使得来自多个用户的CDMA信号可以同时在同一频带或频谱中进行操作。原则上，被发射的源信息数字数据流被加到由伪随机噪声(PN)码生成器所产生的速率高的多的数据流上。这种较高比特率编码信号与较低比特率信息流的结合“扩展”了信息数据流的带宽。为每个信息数据流分配唯一PN或者扩频码(或者具有唯一时间偏置的PN码)，从而产生能够分别被接收站接收的信号。从收到的多个不同编码信号构成的复合信号中隔离出PN编码信息信号，并通过将该复合信号和与该PN编码信息信号有关的特定PN扩频码相关来对该PN编码信息信号进行解调。这个相反的解扩频操作“压缩”了接收信号，从而允许恢复原始数据，并且同时抑制了来自其它用户的干扰。
宽带CDMA系统包括一个或多个射频载波。每个射频载波包括若干扩频码，可以分配这些扩频码，从而提供不同的数据速率，以满足不同移动用户的要求。那些扩频码中的一些被用于业务信道，还有一些被用于诸如随机接入信道、寻呼信道、广播信道等的公共控制信道。为了在宽带CDMA系统中灵活地分配带宽和其它无线电资源，定义了“逻辑”小区。可以为这种逻辑小区分配多于一个的射频载波，从而允许分配与不同载波相关的资源属于同一小区，例如要求高比特率连接的单个移动台。附加载波有效地提供了更多业务信道。
宽带CDMA系统的一个实例是如图1所示的通用移动电信系统(UMTS)10。如云12所示，代表性的电路交换外部核心网可以是例如公共交换电话网(PSTN)和/或综合业务数字网(ISDN)。另外的电路交换外部核心网可对应于另外的公共陆地移动网(PLMN)13。如云14所示，典型的分组交换外部核心网可以是例如诸如因特网的IP网络。核心网被耦合到对应的网络业务节点16。PSTN/ISDN网12和其它PLMN网13被连接到诸如移动交换中心(MSC)的电路交换核心节点(CSCN)18，提供电路交换业务。UMTS 10可与例如全球移动通信系统(GSM)的现有蜂窝网共存。分组交换网14被连接到诸如通用分组无线电业务(GPRS)节点20的分组交换核心节点(PSCN)，适合于在GSM环境中提供分组交换类型的业务，这种节点有时被称为在服务GPRS业务节点(SGSN)。每个核心网业务节点18和20经无线接入网接口与UMTS地面无线电接入网(UTRAN)24连接。UTRAN 24包括一个或多个无线网络系统(RNS)25，每个无线网络系统具有一个无线网络控制器(RNC)26，无线网络控制器26被耦合到UTRAN 24中的多个基站(BS)28和RNC。
在UMTS 10中，经无线电接口的无线接入最好建立在宽带码分多址(WCDMA)的基础上，其中利用CDMA扩频码分配各个无线信道，每个扩频码可同时包括信道化码和扰码。当然，可以使用其它接入方法，例如GSM中使用的众所周知的TDMA接入。WCDMA提供宽带宽用于多媒体业务和其它高传输速率要求以及诸如分集切换的坚固特性和RAKE(分离多径)接收机，从而保证在多变环境中的高质量通信业务。为了使基站28识别来自特定移动台的传输，每个移动台被分配了其自身的扩频码。移动台也使用其自身的扩频码来识别来自基站的在通用广播或公共信道上的传输，或者识别特别针对该移动台的传输。扩频码将该扩频信号与所有出现在同一区域中的其它传输和噪声区别开来。
示意了桥接无线电接口的不同类型控制信道。例如，在前向或下行方向，有多种类型的公共控制信道，其中包括通用广播信道(BCH)(每个小区只有一个广播信道)、寻呼信道(PCH)以及前向接入信道(FACH)。在反向或上行方向，每当期望接入进行位置登记、呼叫开始、寻呼响应和其它类型的接入操作时，移动站使用随机接入信道(RACH)。
通常来说，每个无线电控制器包括耦合到数据处理电路的存储器，该存储器执行大量无线电和数据处理操作，这些操作是执行其控制功能和在RNC与其它诸如核心网业务节点、其它RNC和基站的实体之间进行通信所要求的。数据处理电路可包括适当程序设计或者配置的通用计算机、微处理器、微控制器、专用逻辑电路、DSP、ASCI等其中的任何一种，或者它们的组合。类似地，基站包括控制电路中的数据处理，这种处理除了进行与RNC通信相关的处理操作，还进行若干控制操作中与无线基站设备相关的测量。在每个移动台中使用了数据处理、存储和收发信电路。移动台还包括与扬声器、麦克风、小键盘、显示器的用户接口，并且通常由电池供电。
如图1所示，每个基站可包括一个或多个物理扇区，并且每个扇区提供对与该基站有关的某一地理区域的覆盖。参考图2中的实例，三个扇区1-3中的每个扇区具有相应的天线(一个或多个)、收发信硬件和数据及信号处理硬件，从而允许与移动台进行宽带CDMA通信。在本发明中，每个扇区被映射到一个或多个逻辑小区，并且每个小区可具有一个或多个射频载波。如图2中的实例所示，每个扇区包括四个载波f1-f4。小区1映射到具有小区载波f1和f2的基站扇区；小区2映射到小区载波f3；而小区3被映射到小区载波f4。相邻小区也可以具有相同载波。
图3中单个基站小区的可能组成部分的示例说明中概述了本发明中小区定义的进一步理解。小区包括主载波和零个或多个主要提供附加业务信道的辅助载波。在WCDMA系统中，每个载波可包含宽频带，如5MHz。小区的主载波具有一个主扩频码和零个或多个辅助扩频码。(扩频码可同时包括扰码和信道化码；然而特定CDMA码的细节对于理解本发明并不是必需的)。小区的每个辅助载波(如果有的话)具有一个或多个辅助扩频码。本定义中辅助载波的数目在下行方向(基站到移动台)与上行方向(移动台到基站)中可以不同。与每个信道化码相关的是一个或多个诸如公共控制物理信道(CCPCH)的物理信道，该物理信道可以被映射到一个或多个诸如广播信道(BCH)的传送信道。其它示例而非限制性的信道映射在图3中进行了示意和定义。
这种逻辑小区的定义在为移动台连接分配不同无线电资源方面提供了相当大的灵活性，这些移动台连接要求诸如语音、电子邮件、网页浏览、从万维网下载文件、视频等不同业务。如上所述，多个载波小区可以提供较高比特率机会，从而更好地为各种各样的移动连接服务。但是，这种灵活性和能力在每个基站中识别不同资源状态和能力改变方面增加了一些复杂性。
无线网络控制器(RNC)必须根据这种多载波小区定义来分配和监控诸如扩频码(与不同信道对应)的资源。如果资源在小区环境中被识别，如它们通常那样，则它们可能只在那个小区环境中是唯一的。因此，小区资源标识符在那个小区环境之外不是唯一的，所以，小区资源标识符向基站表示了可能的模糊度。例如，图4示意了一个简化的示例情况，其中基站的两个扇区1和2分别配置了三个小区。基站扇区1的三个小区用ID1、2和3标识。基站扇区2的三个小区用ID4、5和6标识。不幸的是，6个小区中的每个小区都将第一个信道资源标识为相同的信道ID“1”。这样，信道资源标识符是小区唯一的，但是在该小区外不是唯一的。简单表示资源能力变化的基站状态消息，例如信道容量下降或者分配给该信道的收发信机板中的错误或故障，不能够由RNC仅利用信道资源标识符确实解决。简单来说，RNC不知道小区资源状态属于哪个小区。结果，RNC可能必需为小区或者甚至整个基站中的所有资源采取诸如复位或重启操作的补救措施。
本发明中，从基站发送到无线网络控制节点的资源指示消息包括小区资源标识符，并且表示在那个小区中的特定资源状态。如果该小区资源标识符在小区之外不唯一，为了消除在无线网络控制节点中任何可能产生的模糊度，小区资源标识符与资源指示消息中对应的小区标识符进行特定关联。下面对宽带CDMA蜂窝无线通信系统中的资源状态指示消息(RSIM)的“业务影响”部分环境中小区标识符/小区资源标识符相关的非限制示例进行描述。附图的简短描述
本发明的上述和其它的目的、特性和优点将从以下对优选例示实施例的描述，以及对附图的描述中显而易见，图中相同标号表示相同部分。虽然许多图中示意了单独的功能模块和组件，但是本领域的技术人员应该理解，这些功能可以由单独硬件电路、由适当编程的数字微处理器或通用计算机、由专用集成电路(ASIC)、和/或由一个或多个数字信号处理器(DSP)来执行。
图1是可能有利地采用本发明的利用UMTS地面无线电接入网(UTRAN)的通用移动电话系统(UMTS)的功能模块图；
图2概念性地说明了基站中小区和扇区之间的映射；
图3概念性地说明了可以分配给基站中单个小区的小区资源；
图4是说明使用同一信道资源标识符的多个小区的示意图；
图5是说明采用本发明的一个示例的示例小区和小区资源配置和状态消息传递过程的流程图；
图6A示意了简化基站的功能模块图；
图6B示意了简化无线网络控制器的功能模块图；
图7从概念上示意了基站小区配置的简图；
图8从概念上示意了基站信道配置的简图；
图9A示意了依照本发明的一个示例的通用状态消息；
图9B示意了依照图9A的示例实施例的通用响应消息；
图10是说明依照本发明的示例实施例处理资源状态指示消息的过程的流程图；
图11概念性地示意了依照本发明的不同示例可以如何对图10中引用的资源状态指示消息进行修改的示例；以及
图12A-12D示意了依照本发明的不同示例资源状态指示消息的格式。
附图的详细描述
在以下描述中，为了解释而非限制，阐述了特定细节，比如特定实施例、网络结构、信号格式、技术等。从而提供对本发明的理解。但是，对于本领域的技术人员来说，显然，本发明可以在背离这些特殊细节的其它实施例中实践。省略了对众所周知的方法、接口、装置、协议和信令技术的详细描述，以避免用不必要细节混淆本发明的描述。
可以在宽带CDMA通信系统中有利地采用本发明，具体地说，在图1所示的UMTS地面无线电接入网(UTRAN)24中采用本发明。当然，本发明可以应用到其它类型的蜂窝网，其中小区被映射到基站中的物理资源，并且从基站向无线网提供关于这些小区及其相关资源的状态报告。为了解释的目的，以上描述的每个小区的定义是针对图2和3进行的。简单地说，每个小区可以与主射频载波和辅助射频载波以及与物理无线信道相关的扩频码相关，它们本身与传送信道相关。
图5中的流程图示意了整个基站的配置和状态报告过程。首先，对基站进行配置(例如由基站操作员使用PC或者其它装置或者由一个或多个程序脚本进行配置)，从而创建逻辑小区并将那些逻辑小区映射到物理基站扇区硬件资源(框40)。建立一些小区参数，包括本地小区标识符(本地小区ID)、相应的基站扇区标识符(扇区ID)、若干RF载波、特定辅助装置、使用发射机和/或接收机分集的可能性、最大下行功率能力(取决于扇区硬件配置)和其它参数。
然后，基站将这种小区扇区配置数据在例如资源状态指示消息(RSIM)的状态消息中发送给无线网络控制器(RNC)(框42)。响应于状态消息，RNC“建立”小区，并建立适当的小区参数，其中包括例如：本地小区ID(由BS使用)、小区ID(由RNC使用)、表示上行链路/下行链路的中央射频、最大发射功率、主扰码数、信道ID、(如P/S-SCH、P/S-CHICH、PCCPCH(BCH))、那些标识信道的对应功率值等。在建立小区时，RNC建立全局小区标识符(小区ID)并将其与操作员提供给基站的本地小区ID关联。RNC还建立中央频率，用于寻找小区内的上行和下行频率，或者，RNC还可以建立特定上行和下行频率数。在RNC建立小区之后，基站能够向RNC发送报告资源可用性、能力、错误、故障或其它消息的数据消息(框44)。
也是在小区创建之后，RNC配置包括诸如公共信道、业务信道等的不同无线信道的小区资源，以及小区资源参数(框46)。对于信道类型小区资源，小区资源参数的例子包括：信道ID、DL扰码、DL信道化码、UL中的扰码字数、各信道的不同功率值、不同链路的导频比特和指示符。
一旦完成小区资源配置，基站向RNC发送状态消息/报告。这种状态报告中包括的其中一个是小区资源能力/错误消息(框48)。例如，报告可以表示由相应的小区ID标识的小区资源为降低了30％的容量，或者小区资源正登记一个错误。为了允许RNC分辨那个小区的确切身份，状态消息还包括以某种方式与小区资源ID关联的小区ID。接下来在不影响小区或基站中其它完全能力/功能小区资源单元的情况下，RNC可以选择某种后续措施以补救(或者至少确定)所指示的问题(框52)。该补救措施可以是使用小区ID和小区资源的命令(如重启)的形式。
图6A示意了可用于实现本发明的基站(BS)的简化功能模块图。基站28包括耦合到两个或者更多扇区62的控制器60。每个扇区62包括耦合到多个无线电收发信机46和多载波功率放大器68的信号和数据处理硬件和软件64。每个扇区收发信机和多载波功率放大器是硬件小区资源的示例，同时扩频码是软件小区资源的示例。基站控制器60包括耦合到存储器72、基站操作员接口、以及RNC接口76的数据处理电路70。存储器72可以存储程序和数据，其中包括小区/扇区映射软件和表、小区参数、小区ID/小区资源ID映射软件和表(其中例示小区资源被图示为信道)、以及小区资源〔如信道〕参数。图6B示意了可用于实现本发明的无线网络控制器(RNC)的简化功能模块图。RNC 26具有控制器80，该控制器包括耦合到存储器84、RNC操作员接口和基站接口88的数据处理电路82。存储器72可以存储程序和数据，其中包括小区ID/小区资源ID映射、小区参数和小区资源参数。
以上描述并且在图6A和图6B中示意的基站和RNC对BS小区和BS小区资源进行配置和监控。图7概念性地示意了基站小区配置。首先，基站的操作员创建(或者删除)扇区，初始化已创建的扇区，然后创建(或者删除)映射到创建扇区中特定扇区的小区。基站操作员使用本地基站小区ID，将每个小区映射到特定的一个基站扇区。基站操作员还通过管理接口设置不同基站扇区和小区参数。一旦小区被创建，并且完成了映射和参数设定，就将配置消息从基站发送到RNC。RNC的操作员接着利用RNC小区ID而不是基站本地小区ID对那个小区、小区资源和相关参数进行其自身的配置或者建立。在基站中，小区资源ID可以在RNC中被映射到特定小区ID，从而提供对资源能力和错误/故障消息更有效的监控和处理。
状态消息从基站发送到RNC，然后RNC将响应消息送回给基站，以采取某种适当的(如补救或校正)措施。依照本发明，可以对两个消息进行格式化，从而以某种方式与小区资源ID进行关联或相关，所述小区资源ID与所报告的资源和该小区资源所在的对应小区ID对应。图9A示意了从基站发送到RNC的通用状态消息的例示的部分格式，所述消息包括关联小区ID和小区资源ID信息，以及降级能力和/或错误信息。通过关联小区ID和小区资源ID信息，RNC可以分辨要分析的特定小区资源，没有模糊度。根据这种分析，RNC可以将所有补救措施明确集中在该小区资源上，不影响其它不需要补救措施的小区资源。图9B示意了从RNC发送到基站的通用响应消息的部分格式。同样地，在小区和/或小区资源补救措施命令中小区ID和小区资源ID以某种方式进行相关。例示补救措施包括重启小区或者小区资源、除了重启小区或小区资源之外，还执行错误校正动作、以及降低小区或小区资源。
这种消息的一个非限制性示例是资源状态指示消息(RSIM)，这种RSIM被用于在组无线接入网的技术规范中规定的第三代蜂窝系统。“UTRAN Iub接口NBAP信令”的技术规范3G TS 25.433 V3.0.0通过引用结合到本文中。图12A中的RSIM包括“无故障”部分和“业务影响”部分。参见以上引用的技术规范中9.1.31章节。当在基站本地创建小区并且准备好由RNC进行建立时，基站使用RSIM的“无故障”部分报告小区能力。本地小区信息包括本地小区ID、增加/删除指示符、以及最大DL功率能力。
RSIM的“业务影响”部分被用于报告小区或者小区资源的降级能力或错误。为了描述而非限制，以下使用信道作为例示小区资源。如图12A所示，RSIM的业务影响部分包括：本地小区信息、公共控制端口、小区信息以及多个信道信息字段。本地小区信息字段包括本地小区ID和最大DL功率能力。通信控制端口信息字段包括通信控制端口ID、资源操作状态和可用性状态。小区信息字段包括小区ID、资源操作状态、可用性状态、最大DL功率能力和最小扩频因子。为诸如主SCH和辅助SCH、主CPICH和辅助CPICH、主CCPCH和辅助CCPCH、BCH、PCH、PICH、FACH、PRACH、RACH、AICH和PSCH的各个信道提供信道信息字段。信道信息字段包括各信道的公共物理信道ID、资源操作状态和可用性状态信息。
图10以流程图的形式示意了例示RSIM过程(框100)，RNC可以按照该过程分析从基站收到的RSIM消息。首先，RNC接收来自基站的RSIM(框102)。框104判断RSIM是否包含“无故障”信息。如果不包含，分析业务影响部分，从而判断是否出现任何类型的错误(框104)。报告的小区错误要求对整个小区采取校正措施，但是除了信道错误之外的错误可要求一些其它的校正措施(框110)。小区错误的一个示例是下行功率能力的损耗，可能要求相邻基站采取措施，通过增大其功率来接管对区域的覆盖。另一示例是在一个基站扇区去掉了一个小区载波或者除去天线分支的硬件错误。告知RNC特定的明确的错误位置是重要的，从而进行有效而集中的校正措施。
对于信道错误，RNC从RSIM确定小区ID和信道ID(框112)，使得RNC知道哪个特定信道有错误。通过这种特定信息，接下来RNC可进行诸如复位或者重启操作(如果需要)的信道特定校正措施，同时不必影响整个小区或者其它小区信道。可以从RNC通过在小区内建立新信道且除去故障信道“重启”信道。尽管这两种措施可以以任何次序进行，但是最好是在释放旧信道之前建立新信道。
有许多不同的方法在RSIM中将小区ID与信道ID关联。图11示意了几个非限制性的例子。首先，可以在每个信道信息字段中增加小区ID。这样，除了公共物理或者传送信道ID、资源操作状态和可用性状态之外，信道信息还包括小区ID。图12B示意了第一例示实现。
图12C示意了第二例示实现。信道标识符被定义为在基站中是唯一的，而不只在单个小区环境中唯一。信道标识符被唯一公共物理信道ID所代替。获得这种唯一性的一种方法是将小区ID和公共信道ID相结合，从而生成公共物理信道ID。
第三例示选择是为小区信息字段增加可用性状态，表示小区正常工作，但是标识信道发生错误。图12D示意了降级小区资源和可用性状态信息的增加。同样地，小区ID与特定小区资源(例如信道)ID关联。
这些例示实现中的每种实现都将小区ID与信道ID关联，使得RNC可明确地确定具有降级能力或其它错误的信道的身份。结果，RNC能够采取校正措施从而解决特定问题，并不影响其它小区资源的正常操作和整个容量。这种关联允许RNC和基站一起更有效地工作，这一点在RNC和基站由不同制造商制造时尤其有帮助。不如以上描述那些理想的备选方案要求在接收到的RSIM中检测到错误小区时，RNC检查RSIM中标识的所有信道的状态。通过检查报告的所有小区的所有信道，RNC知道哪个信道发生故障。这种方法可在小区级、例如图10的框108中实现。
尽管针对特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员应理解，本发明并不限于本说明书所描述和说明的特定例示实施例。除了以上示意和说明之外的不同格式、实施例和改动以及许多修改、变型和等效配置也可以被用于实现本发明。因此，本发明计划仅由所附权利要求书的范围进行限制。

Claims (15)

1.在具有无线网络控制节点(26)的无线通信系统(10)中，所述无线网络控制节点(26)被耦合到基站(28)，用于通过所述基站经无线电接口与移动台(30)进行通信，其中所述基站包括一个或多个小区，每个小区具有多个小区资源，从所述基站发送到所述无线网络控制节点的资源指示消息表示由小区资源标识符标识的特定小区资源的状态，其特征在于，所述小区资源标识符与所述资源指示消息中的小区标识符相关。
2.如权利要求1所述的资源指示消息，其特征在于，所述小区资源是无线信道资源。
3.如权利要求2所述的资源指示消息，其特征在于，所述消息具有信道信息字段，其中包括小区标识符、信道标识符和资源操作或可用性状态。
4.如权利要求2所述的资源指示消息，其特征在于，所述消息具有信道信息字段，其中包括组合了所述小区标识符和所述小区资源标识符的基站信道标识符以及资源操作或可用性状态。
5.如权利要求2所述的资源指示消息，其特征在于，所述消息具有小区信息字段，其中包括所述小区标识符、所述小区资源标识符以及资源操作或可用性状态。
6.如权利要求1所述的资源指示消息，其特征在于，多个小区可使用同一小区资源标识符。
7.如权利要求1所述的资源指示消息，其特征在于，所述消息表示所述小区资源的降级能力。
8.如权利要求1所述的资源指示消息，其特征在于，所述消息表示所述小区资源中的错误。
9.如权利要求2所述的资源指示消息，其特征在于，所述资源指示消息包括无故障部分和业务影响部分，所述业务影响部分包括与所述小区标识符有关的所述信道标识符。
10.在具有无线网络控制节点(26)的无线通信系统(10)中，所述无线网络控制节点(26)被耦合到基站(28)，用于通过所述基站经无线电接口与移动台(30)进行通信，所述基站包括：
多个基站扇区，每个扇区包括无线电收发信装置(62)；
控制器(60)，建立一个或多个小区，每个小区映射到所述扇区之一，并且被配置多个小区资源，
其特征在于，所述控制器将资源指示消息发送到所述无线网络控制节点，表示具有小区资源标识符的特定小区资源的降级能力或者错误，所述小区资源标识符与所述资源指示消息中的对应小区标识符相关。
11.如权利要求10所述的基站，其特征在于，所述小区资源是无线信道资源。
12.如权利要求10所述的基站，其特征在于，多个小区可使用同一小区资源标识符。
13.在具有无线网络控制节点(26)的无线通信系统(10)中，所述无线网络控制节点(26)被耦合到基站(28)，用于通过所述基站经无线电接口与移动台(30)通信，所述无线网络控制节点包括：
控制器，用于在所述基站中配置一个或多个小区，每个小区被配置多个小区资源，
其中，将所述控制器配置为分析从所述基站接收的资源指示消息，所述资源指示消息表示具有小区资源标识符的特定小区资源的降级能力或者错误，所述小区资源标识符与所述资源指示消息中的对应小区标识符相关，以及
其中，将所述控制器配置为确定是否应该生成关于明确指向所述特定小区资源的所述降级能力或错误的响应消息。
14.如权利要求13所述的无线网络控制节点，其特征在于，所述响应消息同时标识所述小区和所述小区资源。
15.如权利要求13所述的无线网络控制节点，其特征在于，多个小区可使用同一小区资源标识符。
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