CN1770918A - 无线系统中的使业务干扰减少的高速数据信道快速切换 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于控制无线通信系统的方法。所述方法包括将数据通信给第一基站，并选择停止与所述第一基站通信，开始与第二基站通信的切换时间。所述切换时间基于与通信到所述第一与第二基站相关的信道条件，例如SIR。

Description

无线系统中的使业务干扰减少的 高速数据信道快速切换

技术领域

本发明涉及电信，尤其涉及无线通信。

背景技术

在诸如蜂窝电话的无线电信领域内，系统通常包括多个分布在所述系统所服务的区域内的基站。所述区域内的各个固定或移动的用户可能经由一个或多个基站，接入所述系统和其它互连电信系统。一般而言，随着用户移动，当移动设备通过一个区域时，所述移动设备借助与一个和另一个基站通信来保持与所述系统通信。所述移动设备可能与最近的基站、具有最强信号的基站、具有足以接受通信的容量的基站等通信。

历史上，所述移动设备已用于话音通信，而信息传递对时间要求苛刻。换言之，如果延迟或丢失相对短暂的会话片断，则可能会实质上损害对方对于会话的理解。在所述移动设备断开与第一基站的通信并开始与第二基站通信的时期内，存在着通信将至少暂时断开或延迟的可能性。因此，对于话音通信而言，在CDMA和UMTS系统内开发出被称为软切换(SHO)的过程，以在重叠覆盖区的区域内具有多个连接，以便实质提高即使是在转换时期内仍保持会话不间断的可能性。

近年来，移动设备的操作已扩展到高速数据的领域，例如可在接入互联网或万维网时得到使用。与话音通信不同，高速数据的交换对于时间要求并不苛刻。换言之，在并不影响接收者“理解”所述数据的能力的情况下，暂时中断或延迟数据传输。因此，从一个基站到另一基站的转换时期内的暂时延迟或中断是可接受的。

然而，使用高速数据连接已扩展到对时间要求更苛刻的操作。例如，话音经由互联网协议(VoIP)是包括数字化话音信号、将数字化话音信号组织到分组内并经由高速数字连接发射所述分组的过程。接收方重新集合所述分组，并播放所述分组以生成声音通信。因此，可经由高速数据连接实现话音通信。如果实时执行所述过程，则会话可能通过高速数字连接发生。在所述高速数字连接正用于话音通信的情况下，转换时期变得重要，以避免延迟或中断会话。

本发明旨在克服或至少减少上述一个或多个问题的影响。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种用于控制通信系统的方法。所述方法包括将信息通信给第一基站，并选择开始与第二基站通信的切换时间。所述切换时间基于与通信到所述第一与第二基站相关的信道条件。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于控制通信系统的方法。所述方法包括从第一基站通信，并选择开始从第二基站通信的切换时间。所述切换时间基于与从所述第一与第二基站通信相关的信道条件。

附图说明

参照结合附图描述的具体实施方式来理解本发明，在附图中，相同的附图标记表示相同单元，在附图中：

图1A是根据本发明一个实施例的通信系统的框图；

图1B示出了可在其内使用图1A的通信系统的区域；

图2描述了在图1通信系统内使用的基站和移动设备的一个实施例的框图；以及

图3是说明图1和2通信系统的各个组件相互作用的流程图。

尽管本发明可具有各种修改和备选形式，但此处借助附图的实例示出和详细描述了本发明的特定实施例。然而，应当理解的是，此处特定实施例的描述并不是为了将本发明限于所公开的特定形式，而是相反，旨在涵盖属于所附权利要求书所定义的本发明精神和范围的所有修改、同等物和备选。

具体实施方式

以下将描述本发明的示范实施例。为清晰起见，此技术规范内并未描述实际实施方式的所有特征。当然应当理解的是，在部署任何所述实际实施例中，必须做出许多特定于实施方式的判定，以实现研发者的特定目的，例如符合于系统相关和商业相关的限制，这在每种实施方式下将会有所不同。此外，应当理解的是，这种研发努力可能是复杂和费时的，但对于受益于本发明的本领域技术人员而言是一种例行程序。

返回附图，尤其参照图1A，示出了根据本发明一个实施例的通信系统100。为了说明，图1A的通信系统100是通用移动电话系统(UMTS)，但应当理解的是，本发明适用于其它支持数据和/或话音通信的系统。所述通信系统100允许一个或多个移动设备120通过一个或多个基站130，与诸如互联网和/或公共电话系统(PSTN)160的数据网125通信。所述移动设备120可能采取各种设备中任何一种的形式，包括蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上电脑、数字寻呼机、无线卡和其它任何能够通过基站130接入所述数据网125和/或PSTN 160的设备。

在一个实施例中，多个基站130可借助一个或多个连接139耦合到无线电网络控制器(RNC)138，所述连接例如是T1/E1线或电路、ATM虚拟电路、电缆、光数字用户线(DSL)等。尽管示出了一个RNC 138，但本领域技术人员应当理解的是，多个RNC 138可用于与多个基站130接口。一般而言，所述RNC 138用于控制和协调与其连接的基站130。图1的RNC 138通常提供复制、通信、运行和系统管理业务，如下所述，还可能涉及在基站130之间转换的期间内协调移动设备120的转换。

如图1B所示，所述系统100所服务的区域170被分为多个区域或小区，每个所述区域或小区都与独立基站130相关。一般而言，每个小区都具有多个毗邻的相邻小区。例如，小区175具有六个相邻小区176-181，从而进入小区175的移动设备120可穿过所述相邻小区176-181中的一个。因此，在所述移动设备120从相邻小区176-181中的任何一个进入小区175时，所述移动设备可能必需从与所述小区175通信转换到与正进入的相邻小区176-181通信。

返回图1A，所述RNC 138还经由连接145耦合到核心网(CN)165，所述连接145可能采取多种形式中的任何一种，例如T1/E1线或电路、ATM虚拟电路、电缆、光数字用户线(DSL)等。一般而言，所述CN 165作为对于所述数据网125和/或公共电话系统(PSTN)160的接口操作。所述CN 165执行多种功能和操作，例如用户鉴权，但CN 165的结构和操作对于理解本发明而言无关，因此不再赘述。因此，为了避免混淆本发明，此处不再描述CN 165的细节。

因此，本领域技术人员应当理解，所述通信系统100使得所述移动设备120能够与数据网125和/或PSTN 160通信。然而，应当理解的是，图1A的通信系统100的配置本质上是示范性的，在并不背离本发明精神和范围的情况下，可在通信系统100的其它实施例内可使用更少或更多组件。

除非特别说明，或从语境中显而易见，诸如“处理”或“计算”或“算数”或“确定”或“显示”等是指计算机系统或类似电子计算设备的行为和过程，所述系统或设备将在所述计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理、电子量的数据转换为，其它类似地在所述计算机系统的存储器或寄存器或其它信息存储、传输或显示设备内表示为物理量的数据。

以下将参照图2，示出了与示例基站130和移动设备120相关的功能结构的一个实施例的框图。所述基站130包括接口单元200、控制器210、天线215和多个信道：例如共享信道220、数据信道230和控制信道240。在所述实施例内，所述接口单元200控制基站130与RNC 138之间的信息流(见图1A)。所述控制器210通常用于控制数据的传输和接收，控制经由天线215和多个信道220、230、240的信号，并经由所述接口单元200将至少部分的所接收信息通信给所述RNC 138。

所述移动设备120与基站130共享特定功能属性。例如，所述移动设备120包括控制器250、天线255和多个信道：例如共享信道260、数据信道270和控制信道280。所述控制器250通常用于控制数据的传输和接收，并控制经由天线255和多个信道260、270、280的信号。

一般而言，所述移动设备120内的信道260、270、280与基站130内的对应信道220、230、240通信。在控制器210、250的操作下，所述信道220、260；230、270；240、280用于引起对于从所述移动设备120到基站130的通信的受控预定。

以下将参照图3，示出了说明系统100的各个组件相互作用的流程图。在图3的流程图中，假定与移动设备120相关的高速数据传输正在进行，从而所述移动设备120正与基站A通信，但将转换为与基站B通信。最初，所述移动设备120在与基站A相关的小区内，正靠近和进入与基站B相关的小区。

图3示出了高速数据信道的切换进程，描述了可用于将所述高速数据信道从服务小区切换到目标小区的消息过程。一般而言，实际切换开始于RNC 138将无线电链路重新配置提交消息发送给服务节点B，以在所定义的“激活时间”停止所预定的传输。在发送“物理信道重新配置完成”消息之后，所述移动设备120在激活时间开始从所述目标小区“收听”预定信息。减少VoIP业务中断的一个重要因素是为从服务小区到目标小区的切换设置“激活时间”。历史上，所述“激活时间”被设置在无线电链路重新配置提交消息的较早阶段，并被在所述移动设备120发送“物理信道重新配置完成”时执行。在一些现有系统中，所述设置时间和执行时间可由显著时间量(例如从几百微秒到几秒不等)分隔。所述“激活时间”被基于信令消息(例如Iur、Iub和UU)的处理时间确定。在此间隔期间内，多种因素可能会消极地影响到无线电信道条件。例如，所述移动设备120可能离开所述服务小区，而无线电链路质量显著恶化，从而不再传递数据。移动设备120恰巧无法译码所述预定信息而错失所述数据。因此，指向移动设备120的VoIP业务可能在一段时间内被中断。在本发明一个实施例内，基于所述移动设备120与服务和目标基站之间的无线电链路的当前条件，仔细选择所述切换过程的激活时间。

在如图3所示的本发明第一实施例内，所述服务RNC 138-1确定，需要从所述移动设备120与源基站130-1之间的高速通信切换到所述移动设备120与目标基站130-2之间的高速通信。所述服务RNC138-1在300处准备RNSAP(无线电链路重新配置准备)消息，此消息被发射到漂移的RNC 138-2。

在所示实施例中，所述源和目标小区由不同基站130-1、130-2控制。所述漂移RNC 138-2在302处使用NBAP(节点B应用部分)消息“无线电链路重新配置准备”，请求所述源基站130-1执行同步无线电链路重新配置。所述源基站130-1在304处返回NBAP消息“无线电链路重新配置准备完毕”。

所述漂移RNC 138-2在306处使用NBAP消息“无线电链路重新配置准备”，请求所述目标基站130-2执行同步无线电链路重新配置。所述目标基站130-2在308处返回NBAP消息“无线电链路重新配置准备完毕”。所述漂移RNC 138-2在310处将RNSAP消息“无线电链路重新配置准备完毕”返回服务RNC 138-2。所述漂移RNC 138-2在312处使用ALCAP(接入链路控制应用协议)协议，启动建立新Iub数据传送承载。所述请求包括AAL2(ATM自适应层类型2)绑订身份，以将Iub数据传送承载绑订到高速数据信道。

所述服务RNC 138-1在314处使用ALCAP协议启动建立新Iur数据传送承载。所述请求包括AAL2绑订身份，以将Iur数据传送承载绑订到高速数据信道。建立指向所述目标基站130-2的高速数据信道传送承载。所述服务RNC 138-1在316处通过将RNSAP消息“无线电链路重新配置提交”传送给所述漂移RNC 138-2来继续。所述服务RNC 138-1以CFN(连接帧号)的形式选择激活时间。

所述漂移RNC 138-2在318处将包括激活时间的所述NBAP消息“无线电链路重新配置提交”传送给源基站130-1。类似地，所述漂移RNC 138-2在320处将包括激活时间的所述NBAP消息“无线电链路重新配置提交”传送给源基站130-2。在所指示的激活时间，所述原基站130-1停止发射，而目标基站130-2开始在高速数据信道上向所述移动设备120发射。

所述服务RNC 138-1还在322处将RRC(无线电资源控制)消息“物理信道重新配置”传送到移动设备120。在所指示的激活时间，所述移动设备120停止在所述源小区内接收高速数据，并在所述目标小区内开始接收高速数据。所述移动设备120在324处将RRC消息“物理信道重新配置完成”返回给所述服务RNC 138-1。所述漂移RNC138-2在326处使用ALCAP协议启动释放旧的Iub数据传送承载。类似地，所述服务RNC 138-1在328处使用ALCAP协议释放旧的Iur数据传送承载。

为了减少或最小化切换期间内的VoIP业务中断，需要恰当选择“激活时间”。所述“激活时间”由信令进程的处理时间确定。如果切换被设置得较迟，且无线电信道且所述服务小区的无线电信道条件恶化，则所述VoIP业务将不具有业务的开放窗口时期。如果所述激活时间被设置得太早，且相对于特定用户的目标小区的无线电信道条件不佳，则VoIP业务也将会中断。当RNC 138-1设置激活时间时，切换时间的问题在于不了解无线电信道条件。其需要L-3信令，以在通信设备120与RNC之间通信，以便识别最佳切换时间。然而，所述L-3信令延迟大到影响切换时间识别。因此，最小化切换期间内的VoIP业务中断的准则为正确估计所需信令处理时间，减少信令时间并在正确的时间切换到目标小区。

减少切换期间内的信令所需时间可改善切换过程。所述RNC 138使用来自有效组内的基站130的无线电信道条件，例如SIR(信干比)，或移动报告的最佳小区测量，以触发切换并估计理想的切换时间。然而，随着预测间隔变长估计精确度恶化。具体而言，无线电信道条件可能从几百毫秒到几秒动态改变。通过减小所属间隔，可显著改善切换过程。

所述基站130周期性将SIP测量报告给RNC 138。在一个实施例中，在80ms间隔内计算平均SIR，并将其报告给RNC 138。所述平均SIR测量可能在切换期间内用作每个分支的无线电信道条件的参考。所述平均上行链路SIR测量是下行链路无线电链路的CQE报告的长期均值的倒数。在本发明的一个实施例中，用于计算“激活时间”的算法如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{Serving}}<{\mathrm{Threshold}}_{\mathrm{Serving}}\\ {\mathrm{SIR}}_{T\arg \mathrm{et}}>{\mathrm{Threshold}}_{t\arg \mathrm{et}}\end{array}\right.$

其中SIR_serving和SIR_Target分别是服务小区和目标小区的SIR测量，而门限_Serving和门限_target分别是服务小区和目标小区的门限。当上行链路内环功率控制加速无线电链路移至具有良好信道条件的分支时，所述算法被基于切换期间内的链路不均衡来设计。因此，通过根据信令过程延迟正确设置门限来改善激活时间设置。

顺序执行将高速数据信道从服务小区切换到目标小区的通用信令进程。由于Iub无线电链路重新配置提交消息无需确认，因此可通过将Iub无线电链路重新配置消息发送到服务和目标小区，并几乎同时或时间上至少部分重叠地将UU RRC物理层重新配置消息发送到移动设备120，从而缩短延迟。这将会消除显著的延迟，仅引入最小过程延迟。

在Iub和UU信令消息同步以在激活时间提交无线电链路的切换的情况下，UU RNC物理信道重新配置消息的处理延迟是延迟的另一因素。物理信道重新配置的当前性能进程(见TS25.331的章节13..5.2)需要所述移动设备120在接收到UU信令消息之后80ms内执行该进程，并在下一TT1开始更新L1配置。TS34.108内所支持的所述DCCHRAB为1.7kbps、3.4kbps和13.6kbps，而TT1分别为80、40和10ms。最通常的测试进程为3.4kbps DCCH，而TT1为40ms。如果3.4kbpsDCCH用于携带高速数据信道切换的物理信道重新配置消息，则总延迟会超过120ms(80ms处理+40msTT1 DCCH接收)。此外，80ms执行延迟还被低信令RAB用于移动设备120处的高层协议与物理层之间的原语通信。使用具有10ms TTI的13.6kbps RAB将会减少执行时间和处理时间。其将会减少切换期间内的VoIP业务中断。

高速数据信道切换的一个显著问题是同步基站130-1和130-2处的缓存，因为在无线电链路重新配置提交指令之前建立了服务小区和目标小区两者的Iub链路。为了减少业务中断，所述RNC 138可在建立目标基站130-2的Iub数据链路之后，将VoIP数据发送到基站130-1和130-2。

所述目标基站130-2在“激活时间”之前不会预定任何传输，且并不了解源基站130-1处的预定信息。由于其它信道(例如UL DPCH)以软切换模式操作，因此目标基站130-2可在“激活时间”之前译码Ack/Nack和CQI信息，尽管它们预计发送到源基站130-1。由于切换期间内的链路不均衡，所述目标小区将会开始以擦除形式错误译码服务小区的Ack/Nack和CQI，而在“激活时间”之前逐渐移入正确译码。所述目标小区可判定每隔T_erasure间隔删除VoIP帧，如果Ack/Nack和CQI被擦除的话。所述T_erasure间隔为被最优化以最小化目标小区处的缓存占用的参数。如果在激活时间之前在目标小区处正确译码Ack，则所述目标小区可能确定删除下一VoIP分组。当在激活时间之前在切换期间内将VoIP分组发送到服务和目标小区时，此进程是高速数据信道的不协调VoIP计数。这将会避免VoIP分组的顺序传递的任何数据间隙，并最小化所述目标小区处的缓存占用。所建议的算法被称为“伪同步”，因为其行为类似于缓存同步。

本领域技术人员应当理解的是，在本文各个实施例内所示的各个系统层、例行程序或模块可能是可执行的控制单元(例如控制器210、250(见图2))。所述控制器210、250可能包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理器卡(包括一个或多个微处理器或控制器)或其它控制或计算单元。在本文被称为的存储设备可能包括一个或多个用于存储数据和指令的机器可读存储媒体。所述存储媒体包括不同形式的存储器，包括半导体存储设备，例如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦和可编程只读存储器(EPROM)、电子可擦和可编程只读存储器(EEPROM)和闪存；磁盘，例如硬盘、软盘、可拆卸盘；其它磁媒体，包括磁带；以及光媒体，例如压缩盘(CD)或数字影碟(DVD)。构成各个系统内的各个软件层、例行程序或模块的指令可能存储在对应的存储设备内。所述指令在由控制器210、250执行时使得对应系统执行所编程的行为。

上述特定实施例仅是说明性的，而对于受益于本发明教义的本领域技术人员而言，显然可以不同但对等方式修改和实践本发明。此外，并未对本文所示的构造或涉及的细节有任何限制，除了以下权利要求书所述的之外。因此，本发明方法、系统和各部分可能被实施在不同位置，例如无线单元、基站、基站控制器和/或移动交换中心。此外，如受益于本公开的本领域技术人员所理解，实施和使用所述系统所需的处理电路可被实施在专用集成电路、软件驱动的处理电路、固件、可编程逻辑设备、硬件、上述组件的分离部件或布置内。因此，显然可在本发明范围和精神内对上述特定实施例做出修改和更改和所有变更形式。因此，寻求的保护范围在以下权利要求书内阐述。

Claims (10)

1、一种用于控制通信系统的方法，所述方法包括：

将数据通信给第一基站；以及

选择开始与第二基站通信的切换时间，其中所述切换时间基于与和所述第一与第二基站进行通信相关的信道条件。

2、根据权利要求1的方法，其中所述选择开始与第二基站通信的切换时间还包括：

选择开始与所述第二基站通信的切换时间，其中所述切换时间基于与和所述第一和第二基站进行通信相关的SIR。

3、根据权利要求2的方法，其中所述选择开始与第二基站通信的切换时间，其中所述切换时间基于与和所述第一和第二基站进行通信相关的SIR还包括：

在与和所述第一基站进行通信相关的SIR低于预先预选门限时，选择开始与所述第二基站进行通信的切换时间。

4、根据权利要求2的方法，其中所述选择开始与第二基站通信的切换时间，其中所述切换时间基于与和所述第一和第二基站进行通信相关的SIR还包括：

在与和所述第二基站进行通信相关的SIR高于预选门限时，选择开始与所述第二基站进行通信的切换时间。

5、根据权利要求2的方法，其中所述选择开始与第二基站通信的切换时间，其中所述切换时间基于与和所述第一和第二基站进行通信相关的SIR还包括：

在与和所述第一基站进行通信相关的SIR低于预选门限，且与和所述第二基站进行通信相关的SIR高于预选门限时，选择开始与所述第二基站通信的切换时间。

6、根据权利要求1的方法，还包括将重新配置消息发送到所述第一和第二基站，以允许开始与所述第二基站通信。

7、根据权利要求6的方法，其中所述将重新配置消息发送到第一和第二基站，以允许开始与第二基站通信还包括：

几乎同时将所述重新配置消息发送到所述第一和第二基站，以允许开始与所述第二基站通信。

8、根据权利要求6的方法，其中所述将重新配置消息发送到第一和第二基站，以允许开始与第二基站通信还包括：

在重叠的时间间隔期间将所述重新配置消息发送给所述第一和第二基站，以允许开始与所述第二基站通信。

9、根据权利要求1的方法，其中所述将数据通信到第一基站还包括：

经由高速数据信道将数据通信给所述第一基站。

10、根据权利要求1的方法，还包括在选择所述切换时间之后，且在实际切换发生之前的第一时期期间，将数据通信给所述第一和第二基站。

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