CN1643958A - 蜂窝网络中提供下行链路连接的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在蜂窝网络中提供下行链路连接的方法和系统。将指示选定小区的反馈信息发送到控制服务蜂窝网络小区(C1－C3)的至少两个网络单元(N1－N3)的中心网络单元(20)。中心网络单元根据反馈信息控制所述至少两个网络单元以便建立下行链路连接。因此，网络控制非中心网络单元(N1－N3)的下行链路传输以便减少由反馈信息接收错误引起的性能损失。所述反馈信息可以是在站点选择分集传输控制方案中获得的临时ID。

Description

蜂窝网络中提供下行链路连接的方法与系统

技术领域

本发明涉及的一种在蜂窝网络中，例如WCDMA(宽带码分多址)系统的一个无线接入网，提供下行链路连接的方法和系统。

背景技术

在第三代WCDMA系统中，下行链路的容量是系统容量的一个限制因素。因此，建议将站点选择分集传输功率控制(SSDT)作为无线接入网络中软切换模式的宏分集方法。

在软切换过程中，一个终端设备，例如一个移动台或用户设备，处于例如属于两个不同基站的两个扇区重叠的小区覆盖区域，在相应的第三代合作项目(3GPP)技术规范中称为B节点。终端设备监视从不同基站广播接收的信号，并将它们与一组阈值相比较，并相应地将其报告给基站。根据这个信息，网络指示该终端设备从其软切换小区活动集中添加或者删除这些基站连接。该活动集定义为向用户设备(UE)发送相同用户信息的一组基站或活动的小区。此外，在一个宏分集或软切换的情况下，在属于相同基站或B节点的扇区或小区之间完成软切换。这样，在这个例子中，移动台与基站之间的通信可以通过两个空间接口信道同时进行，每个扇区或活动小区分别用一个。这样在下行链路方向上需要使用两种不同代码，以便移动台能够区分信号。将SSDT工作方式总结如下。移动台从其活动集中选择至少一个小区作为“基本的”，其他小区分为“辅助的”。主要目的是在基本小区的下行链路上传输，这样就减少了由软切换模式中多种传输引起的干扰。第二个目的是不需要在更高协议层的网络介入就实现快速站点选择，这样保持了软切换的优点。

为了选择至少一个基本小区，为每个小区分配一个临时标识(ID)，并且移动台周期性地向活动小区通知一个基本小区的ID。作为响应，由移动台选定的非基本小区关闭其发射功率。移动台通过一个上行链路FBI(反馈信息)字段向活动小区传送基本小区的ID。这样，在SSDT期间给每个小区一个临时ID，并且这个ID作为站点选择信号使用。ID是二进制比特序列且按照无线帧结构传输ID代码。

移动台通过测量由活动小区发送的公共导引信道(CPICH)的接收信号代码功率(RSCP)周期性地选择一个基本小区。选择具有最高CPICH RSCP的小区作为基本小区。信噪比(SIR)也可以被用于基本小区的选择。移动台通过分配给SSDT使用(FBI S字段)的上行链路FBI字段的预定部分周期性地发送基本小区的ID代码。如果同时满足下列情况，一个小区的状态就为非基本的：

1.接收到的ID代码与自己的ID代码不匹配；

2.接收到的上行链路信号质量满足由网络定义的一个质量阈值Q_th；且

3.如果使用了上行链路压缩模式，ID代码损失少于N_ID/3比特(作为上行链路压缩模式的结果)，其中N_ID指示ID代码中的比特数目。

否则，小区状态为主要。

同时更新活动集中小区的状态(基本的或非基本的)。

这样，在SSDT中，一个移动台周期性地选择在到移动台的传输中具有最小传输路径损耗的活动小区或基站中的至少一个。然而，由于ID是通过空中接口传送的，ID的检测就可能发生错误。当发生ID检测错误时，就会发生所有活动基站同时关闭其输出功率的问题。另一方面，移动台可以从一个没有发送数据的假定基本基站接收到一个下行链路传输信号，这个信号是由一个次要基站发送的。第一个问题可能引起帧错误但不会导致附加干扰，然而第二个问题是一个更为严重的问题，因为在这种情况下，快速传输功率控制占据了不需要的第二基站的传输功率控制。由此带来的不需要的次要基站的高传输功率可能给其他用户带来高的附加干扰。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种建立下行链路连接的方法和系统，通过该方法和系统可以在不用冒着增加干扰的风险的情况下，提高下行链路的容量。

通过在蜂窝网络中提供下行链路软切换连接的方法实现这个目的，其中选择一个小区作为在站点选择功率控制方案中确定的基本小区，所述方法包括的步骤是：

提供选择功能，根据从至少两个小区接收到的下行链路信号特性的比较，选择所述蜂窝网络的所述小区；向控制所述至少两个小区的网络单元发送指示所述选择结果的反馈信息；及

根据所述反馈信息控制所述至少两个小区以便建立所述下行链路连接。

另外，通过在蜂窝网络中提供下行链路连接的系统实现以上目的，该系统包括：

具有选择功能的终端设备，根据从服务于各自小区的至少两个第一网络单元接收到的下行信号的比较，选择所述蜂窝网络的小区，其中所述终端设备能够向所述蜂窝网络传输指示所述选择结果的反馈信息；及

第二网络单元，用于接收所述反馈信息，并且根据所述反馈信息控制所述至少两个第一网络单元，以便建立所述下行链路连接。

此外，通过一种在蜂窝网络中提供下行链路连接的网络单元实现以上目的，所述网络单元包括：用于从终端设备接收反馈信息的接收装置；及提取所述反馈信息并将所述提取出的反馈信息传输到所述蜂窝网络的提取装置。

最后，通过一种在蜂窝网络中提供下行链路连接的网络单元实现以上目的，所述网络单元包括：

通过至少两个第一网络单元从终端设备接收反馈信息的接收装置；

检验所述反馈信息中提供的标识信息的检验装置；及

控制所述至少两个第一网络单元，以便建立所述下行链路连接的控制装置。

由于网络集中控制了基站的下行链路传输，因此能够显著地提高检验的准确性。由集中控制提高检验准确性，导致整体系统容量的改善。特别是，将一个相关终端设备的活动集的一个以上小区或基站的反馈信息组合起来以确保临时ID的准确检测。因此，能够降低由ID接收错误而导致的性能损失。可以认为所建议的解决方案是ID检测的一个补充的分集增益。此外，由于检测概率的提高可以使用一个较短的ID码，由此减少了第一和第二网络单元之间的通信延迟。

根据进一步的有利改进，可以在第二网络单元中提取标识信息，而反馈信息通过第一网络单元路由。

根据另一个有利改进，可以在第一网络单元提取标识信息并将其传递给第二网络单元。

所选的小区可以是在站点选择分集控制方案中确定的基本小区。

此外，控制步骤可以包括向至少两个第一网络单元中一个，即服务于所选小区的网络单元，传送传输命令。

可以通过WCDMA系统的专用物理数据信道提供下行链路连接。

最好是，该控制步骤可以包括一个基于相似函数(likenessfunction)的判定步骤，用所述判定步骤确定为下行链路连接所估计的基本小区。在这种情况下，相似函数可以被包括在反馈信息中。尤其是，该判定步骤可以依据预定的确定规则，将活动小区各自的各个相似函数进行总结以确定所估计基本小区的指标(index)。

第一网络单元可以是B节点或基站收发器，第二网络单元可以是无线网络控制器。另一种情况是，在宏分集情况下(即软切换)，第一网络单元可以是B节点的一扇区，第二网络单元可以是无线网络控制器。

附图说明

下面，参考附图根据优选实施例对本发明做详细介绍，其中：

图1示意了可以应用本发明的网络结构的示意性方框图；

图2根据该优选实施例示意了在系统中涉及的网络单元的方框图；

图3根据第一优选实施例示意了说明SSDT信令的信号系统图；及

图4根据第二优选实施例示意了说明SSDT信令的信号系统图。

具体实施方式

现在基于第三代WCDMA系统的无线接入网络结构，例如图1所示的通用移动电信系统陆地无线接入网络(UTRAN)来说明优选实施例。

根据图1，用户设备10通过无线接口连接到UTRAN的无线网络子系统(RNS)。例如该RNS包括三个B节点N1，N2，N3，用于向无线网络控制器(RNC)20路由数据流。注意术语“B节点”可以用更普通的术语“基站”来替代，它们具有相同的含义。B节点N1至N3用来分别服务小区C1至C3，而由于它们有重叠覆盖区域因此它们中至少一个的ID会被存储在该UE10的活动集中。RNC20拥有并控制在其领域内的无线资源，即与它相连的B节点N1至N3。它提供无线资源控制和移动管理功能，并且是UTRAN向至少一个核心网络(图1上部所示)提供的全部服务的服务接入点。

根据该优选实施例，通过将SSDT控制向网络位置，例如向RNC20，偏移，降低了由于ID接收错误导致的性能损失，这样无线接入网控制B节点N1至N3的专用物理数据信道(DPDCH)或专用物理信道(DPCH)的传输。

图2所示为UE10与RNC20之间的SSDT传输中涉及的网络单元的示意性方框图。UE10在DPDCH信道的FBI字段发送其指示基本小区临时ID的反馈信息。接着B节点N1至N3向RNC20发送所接收ID的软比特(softbit)或软值(softvalue)(FBI比特)。在图2中，优选实施例的相应部分如第一B节点N1和RNC20所示。尤其是，第一B节点N1包括收发器(TRX)12，用于与UE10之间收发数据。将接收到的数据提供给FBI提取单元14，在这里将包含在FBI字段内的信息提取出来并提供或发送给RNC20。注意在其它B节点N2和N3也提供了相同的部分或方框图。RNC20包括交换功能或交换部件22，用于选择B节点N1至N3中的至少一个，并且将从所选B节点接收的数据提供给ID检验函数或单元24，在这里例如根据一个确定规则估计或确定用于到UE10的下行链路传输的基本小区。将所估计的基本小区的标识或标志或ID提供给SSDT命令产生单元26，在所述单元26中产生接通或断开各个B节点N1至N3中至少一个的相应命令，并发送给交换部件22。因此，在RNC20实现了SSDT控制，由此降低了ID接受错误的概率。

注意上述B节点N1至N3和RNC20的功能可以用分立的硬件单元或控制一个处理器设备的软件程序实现。

图3所示为根据第一优选实施例的SSDT信令的信号系统图。在第一优选实施例中，实现了对所确定的基本小区的ID代码的集中式检测。B节点N1至N3向RNC20发送在FBI提取单元14中提取出的所接收ID的软比特或软值。RNC20检测来自一个活动集的ID软比特或软值之间的ID辅助MRC(最大比率合并)。注意术语“活动集”指在正常的软切换操作过程中为一个UE或移动终端发送的B节点的集合。在ID检验单元24中完成这种检验。在ID检验后，RNC20利用SSDT命令产生单元26通知B节点N1至N3断开或接通相关DPDCH或DPCH传输。

因此如图3所示，最初从每个B节点N1至N3向RNC20发送FBI比特。接着，ID检验后，向每个B节点N1至N3发送各自的SSDT命令。

图4所示的信令图简要说明了根据第二优选实施例的SSDT信令。在第二优选实施例中，B节点N1至N3被用于检验基本小区的临时ID，例如在FBI提取单元14。接着将所检验的ID发送给RNC20。根据收到的ID，RNC20在ID检验单元24中检验活动集中是否存在至少一个传输B节点。根据检验结果，RNC20在SSDT命令产生单元26中产生相应的交换命令，并且将这些命令发送给活动集中的一个或全部的B节点。根据例如下面说明的一个判定规则也可以实现这种分散的ID检验。

该判定规则可以依据可以在第一优选实施例的情况下应用于RNC20或者在第二优选实施例的情况下应用于B节点N1至N3的某种相似函数。第二优选实施例中可以将相似函数而不是ID软比特发送给RNC20。接着在ID检验单元24中，RNC20根据收到的相似函数做出判定。

下面根据相应的算法说明根据B节点与RNC20之间软变量连接的ID检验。在常规的SSDT方案中，在每个B节点分别检测临时ID。在这种情况下，所使用的判断规则如下：

$z^i=\arg \underset{z\∈\{1,...,b\}}{\max {\mathrm{\Ω}}^i}\left(z\right)----------\left(1\right)$

其中zⁱ是在第i个B节点中所估算的基本小区的指标，b是活动小区的数目。可以用例如下面的等式说明上面例子的相似函数：

${\mathrm{\Ω}}^i\left(z\right)=\underset{d=1}{\overset{\mathrm{ID}-\mathrm{code}-\mathrm{length}}{\mathrm{\Σ}}}{q}^i\left[d\right]c_z\left[d\right]--------\left(2\right)$

其中q[d]是所接收的第d个ID代码符号的软判定，c_z[d]是第z个ID代码的第d个ID编码符号。

与此相反，根据本发明的优选实施例，在RNC20集中检测临时ID。所使用的判断规则如下：

$z=\arg \max \left(\underset{z\∈\{1,...,b\}}{\underset{i=1}{\overset{b}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Ω}}^i\left(z\right)}\right)---\left(3\right)$

其中z是所估计的基本小区的指标。

正如已经提到的，可以在B节点或RNC20中计算相似函数并且可以通过上面等式(2)得到。

下面根据实际的例子说明本发明优选实施例与常规SSDT方案之间的性能差异。在该实例中，如图1所示，假定一个三方向的软切换，其中三个B节点包含在活动集中。假定一个16比特长度的ID代码，一个一般的无线信道环境，一个位于多个小区边界的UE位置，每个链路中一个12.2Kbit/s的话音信号和相等的路径损耗，与常规的SSDT方案相比可以获得1.2到2.3dB的增益。由于极大地降低了ID接收错误，可以认为根据本发明的SSDT方案的性能是具有理想ID反馈的SSDT性能。

在常规的SSDT解决方案中，当在主要B节点或基站中发生主要ID检测错误时，会存在最严重的错误情况。这种情况的发生是由于在上行链路和下行链路方向之间的快速衰落情况完全不相关。在根据本发明的SSDT方案中，由于集中ID检测中的额外分集增益极大地降低了发生这种错误的可能性。

在本发明中，B节点N1至N3与RNC20之间的通信延迟可能是一个问题。然而，可以通过例如使用一个较短的ID代码来解决这个问题。不过，由于检测正确性的提高，这种较短的ID代码不会导致性能损伤。

注意本发明可以用于任何提供了某种宏分集功能的蜂窝网络中。在不同的蜂窝网络中，不同功能实体的名称，例如RNC20或B节点N1至N3可以不同。优选实施例中使用的名称并不是要限制或限定本发明。此外，可以使用各种判定规则来确定或估计用于在中心网络单元即RNC20，或非中心网络单元即B节点N1至N3处下行链路传输的小区。因此在所附权利要求书的范围内优选实施例可以不同。

Claims (16)

1.一种在蜂窝网络中提供下行链路软切换连接的方法，其中选择一个小区作为在站点选择功率控制方案中确定的基本小区，所述方法包括步骤：

a)  提供选择功能，用以基于从至少两个小区(C1-C3)中接收到的下行链路信号特性的比较，选择所述蜂窝网络的所述小区；

b)向控制所述至少两个小区(C1-C3)的网络单元(20)传送反馈信息，以指示所述选择的结果；以及

c)基于所述反馈信息控制所述至少两个小区(C1-C3)，以便建立所述下行链路连接。

2.根据权利要求1的方法，还包括步骤：向所述反馈信息增加所述所选小区的标识信息，并且在所述网络单元(20)提取所述标识。

3、根据权利要求1的方法，还包括步骤：向所述反馈信息增加所述所选小区的标识信息，在所述至少两个小区(C1-C3)提取所述标识信息，并且将所述提取的标识信息传送到所述网络单元(20)。

4、根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述控制步骤包括向服务于所述所选小区的所述至少两个小区(C1-C3)中的一个传送传输命令。

5、根据前述权利要求中任一项的方法，其中通过WCDMA系统的专用物理数据信道(DPDCH)或专用物理信道(DPCH)设置所述下行链路连接。

6、根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述控制步骤包括基于相似函数的判定步骤，其中所述判定步骤用于为所述下行链路连接确定估计的基本小区。

7、根据权利要求7的方法，其中所述相似函数包含在所述反馈信息中。

8、根据权利要求7或8的方法，其中所述判定步骤基于下列判定标准：

$z=\arg \max \left(\underset{z\∈\{1,...,b\}}{\underset{i=1}{\overset{b}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Ω}}^i\left(z\right)}\right)$

其中z代表所估计的所述下行链路连接的基本小区的指标，b代表活动小区的数目，Ωⁱ代表所述至少两个小区的第i个小区的相似函数。

9、一种在蜂窝网络中提供下行链路连接的系统，所述系统包括：

a)终端设备(10)，具有基于对从服务于各自小区(C1-C3)的至少两个第一网络单元(N1-N3)接收到的下行链路信号的比较，选择所述蜂窝网络的小区的选择功能，其中所述终端设备(10)用于向所述蜂窝网络传输用以指示所述选择结果的反馈信息；及

b)第二网络单元(20)，用于接收所述反馈信息，并且基于所述反馈信息控制所述至少两个第一网络单元(N1-N3)，以便建立所述下行链路连接。

10、根据权利要求10的系统，其中所述第一网络单元是B节点(N1-N3)或者基站收发器，所述第二网络单元是无线网络控制器(20)。

11、根据权利要求10的系统，其中所述第一网络单元是B节点(N1-N3)的扇区，所述第二网络单元是无线网络控制器(20)。

12、根据权利要求10到12中任一项的系统，其中所述蜂窝网络是WCDMA无线接入网络。

13、一种在蜂窝网络中提供下行链路连接的网络单元，所述网络单元包括：

a)接收装置(12)，用于从终端设备(10)接收反馈信息；及

b)提取装置(14)，用于提取所述反馈信息并且将所述提取出的反馈信息传送到所述蜂窝网络。

14、根据权利要求14的网络单元，其中所述网络单元是B节点(N1-N3)或基站收发器。

15、一种在蜂窝网络中提供下行链路连接的网络单元，所述网络单元包括：

a)接收装置(22)，用于通过至少两个第一网络单元(N1-N3)从终端设备(10)接收反馈信息；

b)检查装置(24)，用于检查在所述反馈信息中设置的标识信息；及

c)控制装置(26)，用于控制所述至少两个第一网络单元(N1-N3)，以便建立所述下行链路连接。

16、根据权利要求16的网络单元，其中所述网络单元是无线网络控制器(20)。

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