CN1457612A - 基站选择 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统，包括：一个从站(110)，从站具有与多个主站(100a，100b，100c)的多个通信信道(226a，226b，226c)用于从一个或多个选择的主站到所述从站的数据分组的传输。主站(组)的选择在多个度量的基础上被执行，并且可以在从站、主站中被执行或者在主站和从站之间被共享。多个度量的使用使得实现了改良系统特性。一个或多个度量的数值可以被一个主站发送给从站或者反之亦然。度量可以在它们的值被发送之前被预处理或者合并。度量还可以是动态的并且部分地取决于系统特性的预测。

Description

基站选择
发明领域
本发明涉及一种无线通信系统，并且还涉及一种使用在这种系统中的主站和从站以及涉及一种操作这种系统的方法。虽然本说明特别参考通用移动电信系统(UMTS)来描述一个系统，但是应该理解，此种技术同样适合于使用在其他移动无线电系统中。
发明背景
在移动通信领域中，对于一个具有按需要以适当速率下载大数据块到移动站(MS)的系统有着不断增长的需求。此类数据例如可以是来自互联网的网页，或者包括视频段或类似内容。典型地，一个特别的MS将只是间歇地需要这种数据，因此固定频带宽度的专用链路是不适合的。为了满足UMTS中的这个要求，一个高速下行链路分组接入(HSDPA)方案正被开发，其可以帮助以高达4Mbps的速度转送分组数据给一个移动站。
在已知的无线通信系统中，在任何时间，一个MS通常与单个基站(BS)通信。在一个呼叫过程期间，MS可能希望探查对另一BS的转送，例如当由于该MS从它的BS移走而使通信链路质量恶化时，或者当不同小区的业务负载需要调整时。从一个BS转送到另外一个的过程被称为越区切换。
在按照当前UMTS规范操作的系统中，MS保持一个称为”工作组”的BS列表，利用它来指希望保持适当质量的无线链路。当MS处于专用信道模式中时，并且有多个BS在工作组中时，该MS处于与工作组中的BS的”软切换”中。在这种模式中，上行线路传输被工作组中的所有BS所接收，并且该工作组中所有BS发射大体上相同的下行链路信息给MS(典型情况下，数据和大部分的控制信息是相同的，除了功率控制命令可能不同)。这种”软切换”方法的一个缺点是：上行链路和下行链路发射功率对于每个单独的无线电链路不能被优化，因为只有一组功率控制命令在上行链路中被发射，同时，通过下行链路从不同BS发射来的功率控制命令可能导致对于上行线路传输功率冲突的需求。
正常的软切换过程特别适合于诸如语音链路之类的必须保持一个连续连接的实时业务。然而，对于分组数据链路，考虑到动态地改变无线电链路和业务情形来选择最佳BS用于对一个MS的每一数据分组的传输可能是有利的。如果在每一分组传输之前立即进行最佳BS的选择则可以获得改良的系统吞吐量，把在恶化状态中接收的分组数目最小化以及还把每一分组的总发射功率最小化。正如当前建议的，类似路径损耗和SIR(信号干扰比)之类的度量能被MS使用来选择哪一BS站点应该被用于下行链路分组的传输。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改良的快速站点选择机构。
按照本发明的第一方面，提供一种在从站和多个主站之间具有通信信道的无线通信系统，所述系统还包括：站点选择装置，用于选择多个主站中的一个或多个用于对所述从站发射数据，其中，所述站点选择装置响应于多个度量用于确定所述或者每一选择的主站用于另外的数据发射。
通过使用多个度量来选择最佳主站或主站组用于数据发射，则系统容量可以被提高。选择可以由从站、由一个或多个主站或者由一种组合方法来进行。由主站确定的度量可以被告知从站并且反之亦然。基于当前和早先的信息，度量可以采取预测值的形式。
按照本发明的第二方面，提供一种使用在一个从站和多个主站之间具有通信信道的一个无线通信系统中的主站，所述系统还包括：站点选择装置，用于选择所述多个主站的一个或多个用于对所述从站的数据发射，其中，站点选择装置响应于多个度量用于确定所述或者每一选择的主站用于另外的数据传输并且其中所述主站包括这种站点选择装置的至少一部分。
按照本发明的第三方面，提供一种使用在所述从站和多个主站之间具有通信信道的一个无线通信系统中的从站，所述系统还包括站点选择装置，用于选择所述多个主站的一个或多个用于对所述从站的数据发射，其中，站点选择装置响应于多个度量用于确定所述或者每一选择的从站用于另外的数据传输并且其中所述从站包括这种站点选择装置的至少一部分。
按照本发明的第四方面，提供一种操作在一个从站和多个主站之间具有通信信道的无线通信系统的方法，所述方法包括：选择所述主站的一个或多个来发射数据到所述从站，其中，主站的选择是以多个度量为基础的。
本发明是以不存在于现有技术中的认识为基础的，其改良的数据传输系统操作通过使用多个度量来做出一个站点选择判断而被实现。
附图说明
现在参考附图通过示例将更详细地描述本发明的实施例，附图中：
图1是一个无线通信系统的块示意图；和
图2是具有一个在软切换过程中的MS的一个无线通信系统的块示意图。
在附图中，相同的参考数字已被用来指示相应的特征。
最佳实施方式
参见图1，一个无线通信系统包含一个主站(BS)100和多个从站(MS)110。BS 100包括一个微控制器(μC)102，连接到天线装置106的收发信机装置(Tx/Rx)104，用于改变发射功率电平的功率控制装置(PC)107，以及用于连接到PSTN或其他适当网络的连接装置108。每一MS 110包括一台微控制器(μC)112、连接到天线装置116去的收发信机装置(Tx/Rx)114以及用于改变发射功率电平的功率控制装置(PC)118。从BS 100到MS 110的通信发生在一个下行链路信道122上，而从MS 110到BS 100的通信发生在一个上行链路信道124上。
处于软切换过程中的一个MS 110在图2中被说明，该MS 110具有与三个分别的BS：100a，100b，100c的三个双向通信信道226a，226b，226c，每一个包含一个上行链路和一个下行链路信道。在一个给定时隙中，MS 110在下行链路信道上接收来自每个BS：100a，100b，100c的大体上相同的数据，并且在上行链路信道上发射相同的数据到每一BS。在一个传统的UMTS系统中，每个MS 110接收由工作组中每一BS：100a，100b，100c各自确定的功率控制命令，但是只是发射上行链路功率控制命令的一组给所有的BS。
在我们共同悬而未决的未出版的英国专利申请0103716.7(申请者的标号PHGB010022)中公开的这种系统的一个修改版本中，一个MS110操作与每一BS：100a，100b，100c的并列功率控制环。这种修改在HSDPA中特别有用，其中，每一数据分组从BS：100a，100b，100c之一中被传送给MS 110，因为它允许在每一分组的基础上选择最佳BS。HSDPA的建议的实施例使用一种ARQ(自动重复请求)技术来确保每一数据分组的正确递送，因为在差的信道情形之下(由于多个重新发射)，准确的数据传输被视为比降低的系统吞吐量更重要。在我们共同悬而未决的未出版的英国专利申请0111407.3(申请者的标号PHGB010069)中公开的HSDPA实施例中，站点选择和ARQ的信令被合并来增加系统吞吐量和效率。
UMTS的HSDPA系统的建议的实施例使用一个修改的帧结构(具有标准10ms UMTS帧的小的次倍的一个持续时间)。分组持续时间是与帧周期相同的。帧结构具有用于站点选择信息的一个数据字段来指示下部构造，哪一小区站(或BS 100)被用于下一分组的发射。通常，这应该是以从可能适当的BSs：100a，100b，100c中发射的下行链路公共导频信道的测量中得到的路径损耗或SIR的估计为基础的。
可是，在上面概述的判断准则可能是次好的。例如，如果一个特定的BS 100已经被完全负载，那么它将不能发射附加的分组。因此，在选择那个BS 100作为发射站点的MS 110中没有点。
一个宽的准则范围可被用于站点选择，例如：
·使MS 110的能量消耗最小化(每一接收比特)；
·把无线电链路上的平均比特率最大化(通常只是在发射周期上被平均)；
·使平均传输延迟(例如从第一发射的开始到最后一个重新发射结束的平均时间)最小化；
·使可能由发送分组所引起的总干扰最小化；
·把覆盖范围最大化；和
·把总的系统吞吐量最大化。
给定干扰电平的一些估计，在MS 110和BS 100a，100b，100c之间的每一无线电链路可以估计开头五个准则。最后一个，虽然很清楚是最理想的，但是可能需要对于整个系统以经验为主地被导出而不是对于每一无线电链路或每一MS 110被导出。
如果它的接收机的功率消耗是MS 110能量消耗方面的主要因素，则这可以通过使接收机处于工作中以便正确接收一个分组(包括任何重发)所需要的时间最小化来被最小化。在这种情况下，开头两个标准实际上是相同的，并且可以或者不可以通过使重发数最小化来被满足。根据发射信道的衰落特性和所使用的特定的ARQ方案，例如以一个相对高的比特率同时具有一些重发来传送数据可能更好，而不是以一个相对低的比特率没有重发地发送之。
用于站点选择的准则可以根据系统负载改变。例如，在一个完全负载的系统中，干扰的最小化(具有允许更高吞吐量的目的)可以被认为是最重要的标准，而在一个较轻负载的系统中，使延迟或MS功率消耗最小化却是适当的。
对于每一BS 100a，100b，100c(或一个UMTS系统中的节点B)，在计算上面标准的数值中相关的一些因素是：
·从BS 100a，100b，100c到MS 110的路径损耗(这可以从对于其它信道到同一MS 110所需要的发射功率中被估计)；
·在BS处对于HSDPA的可用功率；
·在BS处可用于HSDPA的信道化码空间；
·在MS 110处的干扰电平；
·业务负载；
·信道质量(例如使用MIM0(多输入多输出)技术支持多个路径的潜力)；
·MS位置(在BS 100a，100b，100c使用聚束技术的小区中)；和
·MS功率要求(例如电池状态)。
上面的是动态(时间变化)数值，那么理想的是对于下一分组将被发送到其中的那一帧预知它们。
除了动态参数之外，一个静态参量范围是相关的。这些包括MS110(例如解调，解码，ARQ的缓冲空间)以及网络(或者BS 100a，100b，100c)(例如调制，编码，ARQ的缓冲空间)的容量。
这里还可以有相关的半静态参量，它们在一个呼叫的周期上将是恒定的，例如诸如延迟和差错率之类的应用要求。
一般来说，如果MS 110正在进行站点选择判断，则理想的是对于BS 100把它需要的度量数值发给MS 110，但是它不能另外测量这个度量数值。同样地，如果BS正在进行判断，则MS 110可以把度量信息发给BS 100。度量的某些组合可以通过在发信号之前把它们一起组合来被预处理。例如，一个BS 100可以向MS 110通知在HSDPA上当前可用的最大比特率(它取决于MS/BS组合的功率、信道化代码和调制能力)。适用于一个以上MS 110的度量数值可以在一个广播信道上被发射，而不是个别地被发送给每个MS 110。
一个联合判断可以被MS 110和BS 100作出。一个示例是：MS 110把一个以上的候选站点发给BS 100并且网络在它们之间选择。这通常将需要在BSs 100a，100b，100c之间发信号。
如上所述的可能性现在被应用来示出涉及UMTS中HSDPA的提供的实施例。
在第一方案中，站点选择判断在MS 110处被做出。一个已知UMTS系统通过在每一BS 100a，100b，100c的BCH(广播信道)上广播一些新的信息(通常慢慢地变化)来被修改。该信息可以包括：
·BS 100a，100b，100c的调制能力(例如，除了通常的QPSK之外，它是否支持16-QAM和/或64-QAM)。
·相对于CPICH(公共导频信道)的功率，BS当前可以使用于HSDPA的最大功率。例如，如果10％的功率被分配给CPICH，那么高达80％的功率可以被分配用于HSDPA，并且广播比将为“8”。
·BS 100a，100b，100c当前可以配置给HSDPA的最大信道化代码空间。这将识别潜在可用的信道化代码(组)。
除了上面的之外，附加的新信息(通常快速地变化)也在一个附加的物理层信道上被广播，这个附加的物理层信道被称为一个“HSDPA有效性指示符信道”(HAICH)并且它可能类似于一个CSICH(CPCH状态指示符信道)，正如在我们国际专利申请WO 01/10158中被公开的。在这种实施例中，广播信息将指示HSDPA信道化码的有效性。在一般情况中，HAICH可以是表示可用信道化码数目(或者预知数目)的一个多数值信号。如果HAICH信号表示在BCH上发送的信道化码的分级有效性，则信令比特的数目可以被降低。在最简单的情况中，HAICH可以是一个二进制标记，表示有关的BS 100a，100b，100c是否有备用容量。在这最后一个情况中，在BCH上与信道化码有关的信息只是规定哪些码可以被用于发射。
这个信息将使MS 110能够导出BS 100a，100b，100c可以提供的最大比特率(假定最大功率是可用的)。
MS 110本应由它被允许从中选择的BSs 100a，100b，100c组成员的较高层信令来被通知。然后它进行一个站点选择。如果选择标准是以最大可能比特率为基础的，那么这对于每个BS从下列度量中的一些或全部中可以被计算：
·被测量的CPICH功率；
·当前可用最大HSDPA功率(来自BCH)；
·可用的调制/编码方案组(来自BCH)；
·可用的信道化码数目(来自HAICH和来自BCH的可用代码空间)；和
·被测量的总噪声功率(包括来自其它BSs的干扰)。
假定最大可用功率被使用并且信道性质(例如衰落特性)的一些信息是可用的，则对于每一调制/编码方案和可用信道化码数目可以计算出误码率。这导致成功发送一个分组(包括重发)所需要的一个分组失败率和一个时间估计。为了这些目的，比特率是在分组中发送的比特数目除以全部所需的发射周期所花费的平均时间。最后，具有最高可用比特率的BS 100a，100b，100c将被选择，并且它的识另被发送给BS 100。这或者由物理层来执行，例如在我们共同悬而未决的未出版英国专利申请0111407.3(申请人的标号PHGB010069)中所公开的，或者利用一个较高层信号来执行。
有关的BS(组)本应被通知关于在HSDPA承载的建立/工作期间的MS 110能力(包括解调制能力)。因此对MS 110的分组传输现在可以(或者从选择的BS 100a，100b，100c或者可能地由网络选择的另外一个中)被计划。
第二方案类似于第一个，除了HAICH指示实际上可用的(或者盼望可用的)在BCH上发送的最大可能功率的小部分之外。在这种情况下，选择将是以最大功率的一个快速更新的数值和可用信道化码的一个更慢更新的数值为基础的。作为另外一个变化，对于HAICH可以传送有关功率和码两者有效性的信息。
在第三方案中，MS 110将使用BCH上并且在HAICH上被发送的任何相关信息以便对于每一BS 100a，100b，100c导出一些比较度量(例如最大可能的比特率)。这个度量然后可以被发给BS，它作出决定来选择一个站点(或者在结合与对BS来说已知的另外度量结合之后)。
可替代地，作为降低MS 110实现复杂性的一种可能性，MS可以从每一BS 100a，100b，100c中测量CPICH的功率并且将其发送给BS。网络然后可以确定分组(组)将从哪个站点被发送。
作为调度处理的一部分，网络也将需要选择一个调制/编码方案，被使用的一个或多个信道化码和一个功率电平。基于发送的测量值或者利用功率控制信息可以执行之。数据格式可以通过下行链路控制信道上的一个TFCI来被指示。
虽然上述的实施例已经是根据一个UMTS FDD系统，但是本发明不限制为使用在这种系统中而是可以被应用在一个宽范围的系统中，例如包括TDD(时分双工)。
实际上，在BS选择被再一次执行之前发射的数据总量可以超过一个分组，这取决于改变发射BS的系统开销。
在上述的实施例中，数据信道一次从一个BS中被发射给MS110。可是，在某些情况中对于数据信道同时地从一个以上的BS中被发射可能是有利的。例如，在三个BSs 100a，100b，100c是在闭环功率控制下的情形中，如果BS中的两个提供同样好的链路质量，最好具有类似的发射功率，则数据分组可以同时从那两个基站中被发射(在软切换期间按照一种类似的方式来发射)。
在上述实施例的一种变体中，在主站和从站之间可以有一个以上的数据链路。例如，本发明可以被应用到在不同频率的无线链路之间的选择，即使它们在同一对站之间，或者被应用到使用不同天线的无线链路。像被使用在站点选择中一样，上述的度量可被用于下行链路发射的性质的确定中，例如调制编码方案的选择和信道资源的分配。
上述描述与执行与本发明有关的各种任务的BS 100相关。实际上，这些任务可以是固定下部构造的各个部分的任务，例如在”节点B”中，它是与MS 110直接接口的固定下部构造的一部分，或者在无线网络控制器(RNC)中的更高级处。在这个说明书中，术语”基站”或者”主站”的使用因此是被理解为包括涉及本发明实施例的网络固定下部构造的各个部分。
在阅读本公开中，对本领域技术人员来说其他修改是很明显的。此类修改可以包括在无线通信系统与它的组件部分的设计、制造和使用中已知的以及代替或补充在此已经描述的特性而可以被使用的其他特征。
在本说明书和权利要求中，在一个元件前面使用“一个”不排除多个这种元件的存在。另外，“包括”不排除那些已经列出的之外其他元件或步骤的存在。

Claims (11)

1.一种在从站和多个主站之间具有通信信道的无线通信系统，所述系统还包括：站点选择装置，用于选择所述多个主站中的一个或多个用于对所述从站的数据发射，其中，所述站点选择装置响应于多个度量用于确定所述或者每一选择的主站用于另外的数据发射。
2.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：装置被提供用于动态地确定所述度量的至少一个。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述站点选择装置响应于下列度量的至少一个：在一个主站和所述从站之间的路径损耗；在一个主站处用于数据传输的可用功率；在一个主站处可用的信道化码；在所述从站处的干扰电平；业务负载；信道质量；和从站功率需求。
4.一种使用在一个从站和多个主站之间具有通信信道的一个无线通信系统中的主站，所述系统还包括：站点选择装置，用于选择多个主站的一个或多个用于对所述从站的数据发射，其中，站点选择装置响应于多个度量用于确定所述或者每一选择的主站用于另外的数据传输并且其中所述主站包括站点选择装置的至少一部分。
5.如权利要求4所述的主站，其特征在于：所述站点选择装置包括信令装置，用于发送与至少一个度量的值有关的信息给所述从站。
6.如权利要求5所述的主站，其特征在于：装置被提供用于在信息被发送给所述从站之前预先处理与至少一个度量有关的数据。
7.如权利要求5或6所述的主站，其特征在于：装置被提供用于发射所述度量的至少一些的值以便被所述信令装置通过通用广播信道所发送。
8.如权利要求5到7中任何一个所述的主站，其特征在于：所述系统还包括：一个度量广播信道并且装置被提供用于把所述度量的至少一些的值发送以便通过所述度量广播信道被信令装置发送。
9.如权利要求7或8所述的主站，其特征在于：通过一个广播信道被发送的一个度量涉及信道化码的有效性。
10.如权利要求4所述的主站，其特征在于：所述站点选择装置包括用于接收由所述从站发送的至少一个度量的值的装置。
11.一种使用在所述从站和多个主站之间具有通信信道的一个无线通信系统中的从站，所述系统还包括站点选择装置，用于选择所述多个主站的一个或多个用于对所述从站的数据发射，其中，站点选择装置响应于多个度量用于确定所述或者每一选择的从站用于另外的数据传输并且其中所述从站包括站点选择装置的至少一部分。
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