CN1812286A - 在无线通信的频间切换过程中均衡小区负载 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在通信系统中的第一和第二小区上分配那些与多频带网络相关联的频带的方法和设备。该方法包括：确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，根据第一和第二小区的负载参数，在第一和第二小区中为移动无线设备选择一个目标小区，以便将移动无线设备从第一频带转移到第二频带。在一个实施例中，根据导频信道属性的测量结果以及负载参数，从而顾及目标小区集合的小区负载，可以为多频带网络中的移动无线设备选择恰当的频带，以便进行频间切换。通过将小区负载排序、选择以及用户从过载小区到目标小区的转移进行结合，可以避免不必要地将用户频间切换到负载相对较高的小区，从而提高了总的系统容量以及服务质量。

Description

在无线通信的频间切换过程中均衡小区负载
技术领域
本发明通常涉及电信领域，并且尤其涉及无线通信。
背景技术
一般来说，服务供应商或网络运营商在通信系统中的无线网络上为不同用户提供了多种多媒体数据和/或语音通信服务。为了提供这种数据和/或语音通信服务，这些供应商或运营商会对包括系统容量和吞吐量在内的无线电资源进行管理。通过使用这些无线电资源，移动无线设备的用户可以利用数据和/或语音通信服务中的任何一个或多个。通信系统可以在依照一个或多个协议的网络上交换这些服务的信息。为此目的，在数字蜂窝网络所服务的区域内部分布了多个基站。
在操作过程中，对区域内部的不同用户来说，无论用户是固定还是移动的，他都可以经由一个或多个基站来接入通信系统，并且由此可以接入其他互连的无线电信系统。每一个由基站覆盖的区域通常被称为小区。每一个基站被设置为在足以覆盖其小区的预选导频功率电平上执行发射操作，以便使组合效应覆盖整个区域。导频信道是在下行链路中广播的，由此允许对小区进行识别并对接收电平进行测量。
在用户经过某个网络服务区域时，移动无线设备将会通过与一个接一个的基站进行通信，来与无线电信系统保持通信。移动无线设备可以与最接近的基站进行通信，也可以与信号最强的基站进行通信，还可以与容量足以接受通信的基站以及其他基站进行通信。举例来说，在操作过程中，诸如用户设备(UE)之类的移动无线设备、移动终端或移动台(MS)通常会从一个小区变更到另一个小区。这种小区变更或转移过程通常被称为切换。
为了确定何时需要切换，移动无线设备与基站会在会话过程中执行某些测量。例如，GSM网络可以向移动无线设备广播所要测量的相邻小区的列表。测量结果可以发送到基站，并且还可以发送到无线电网络控制器(RNC)。所述无线电网络控制器将基站与核心网络(CN)相连。通过使用这些来自移动无线设备的测量结果，RNC可以在相邻小区中确定一个能够用于最终切换的小区。
为了运营诸如全球移动通信系统(GSM)网络之类的多频带2G网络，很多网络运营商或服务供应商使用了至少两个不同频段。例如，在美国(USA)市场通常使用的两个频段是850MHz的GSM850以及1900MHz的GSM1900，而在欧盟(EU)市场通常使用的是900MHz的GSM900以及1800MHz的GSM1800。第三代合作伙伴项目(3GPP)通用移动电话系统(UMTS，3G1x)可以在不同的频段工作。例如，诸如Gaithersburg，MD，USA的AWS Convergence Technologies，Inc.或Atlanta，GA，USA的Cingular Wireless之类的网络运营商或服务供应商拥有运营UMTS850或UMTS1900网络的双波段许可证。
在传统的基于3GPP标准的UMTS网络中，基站(节点B)是在大小约为2000MHz的载波频率上工作的，并且其最大发射功率为43dBm。在这个功率中约有10％被连续用于公共导频信道(CPICH)的发射。然而，大多数的频间(inter-frequency)切换算法是以通信系统中的移动无线设备所执行的主公共导频信道(P-CPICH)上的测量为基础的。这些导频信道测量结果将会反映用户接收到的信号的质量。例如，基于UMTS标准版本的频间切换算法使用了移动无线设备测量的P-CPICH(EC/I0)值。移动无线设备所要切换到的、处于其他频率上的小区是从接收信号质量最佳的目标小区集合中选择的小区。换言之，在目标小区集合内部，不同小区是依照测量得到的P-CPICH(EC/I0)级别排序的。基于所述排序，可以选择一个目标小区，其中移动无线设备将会从当前小区切换到这个目标小区。
对大多数多频带网络来说，基于UMTS标准的频间切换算法是将频间切换作为不同频带之间的硬切换来加以实现的(参见3GPPTS25.331 Radio Resource Control(RRC)，Protocol Specification(Release 6)；3GPP TR25.931 UTRAN Functions)。这种频间切换算法并未顾及硬切换的网络方面。
然而，在这种灵活的多频带网络中，希望得到相对较高的频谱效率，并且相对较高的频谱效率将会最大限度地利用非常高成本的频谱。此外，由于在不同频带上执行了恒定的频内(intra-frequency)切换和频间切换，因此，对那些使用高系统容量、更好的QoS以及用户满意度表示的频带资源而言，有效利用这些频带资源的无线电资源管理将是很难实现的。在不同频率上执行的不理想或不恰当的频内或频间切换将会降低数据/信息在移动台与基站之间发射的速率。吞吐量的下降还会导致无线电资源的使用效率低下，由此小区资源有可能产生相当低的数据传送速率，特别地，对高速的内容密集型数据和/或语音通信服务来说，这种情况是无法接受的。
发明内容
本发明旨在克服或者至少减小上述一个或多个问题的影响。
在本发明的一个实施例中，提供了一种用于在通信系统中的第一和第二小区上分配那些与多频带网络相关联的频带的方法。该方法包括：确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，根据第一和第二小区的负载参数而在第一和第二小区中为移动无线设备选择目标小区，以便将移动无线设备从第一频带转移(transfer)到第二频带。
在另一个实施例中，提供了一种用于对包含了第一和第二基站以及无线电网络控制器的通信系统进行控制的方法。该方法包括确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数。该方法还包括在移动无线设备上执行指令，以便从关联于第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率，并且在移动无线设备上执行指令，以便从关联于第二小区的第一基站或是从关联于第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率，以及在无线电网络控制器上执行指令，以便为移动无线设备的用户发起频间切换。最后，根据与第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的第一和第二公共导频信道的导频功率，从第一和第二小区中选择目标小区，以便将移动无线设备从关联于多频带网络的第一频带转移到第二频带。
在另一个实施例中，提供了一种通信系统，包括：与多频带网络相关联的第一和第二基站，耦合到第一和第二基站的无线电网络控制器，以及耦合到无线电网络控制器的存储器。该存储器可以保存那些用于为移动无线设备的用户发起频间切换的指令，其中所述移动无线设备确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，从关联于第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率，以及从关联于第二小区的第一基站或是从关联于第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率，并且根据与第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的第一和第二公共导频信道的导频功率而在第一和第二小区中选择目标小区，以便将移动无线设备从关联于多频带网络的第一频带转移到第二频带。
在另一个实施例中，提供了一种制品，该制品包括存储指令的计算机可读存储介质，其中在执行所述指令时，该指令促使通信系统确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，以便在通信系统中的第一和第二小区上分配那些与多频带网络相关联的频带，并且根据第一和第二小区的负载参数而在第一和第二小区中为移动无线设备选择目标小区，以便将移动无线设备从第一频带转移到第二频带。
在另一个实施例中，公开了一种制品，该制品包括用于存储指令的计算机可读存储介质，其中在执行所述指令时，该指令促使通信系统确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，以便控制包含了第一、第二基站以及无线电网络控制器的通信系统。所述指令可以在移动无线设备上执行，以便从关联于第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率。同样，在移动无线设备上还可以执行指令，以便从关联于第二小区的第一基站或是从关联于第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率。此外，在无线电网络控制器上还可以执行指令，以便为移动无线设备的用户发起频间切换。这样一来，根据与第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的第一和第二公共导频信道的导频功率，可以从第一和第二小区中选择目标小区，以便将移动无线设备从关联于多频带网络的第一频带转移到第二频带。
在一个示范性实施例中，提供了一种在通信系统中的第一和第二小区上分配那些与多频带网络相关联的频带的设备。该设备包括：用于确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数的装置，以及用于根据第一和第二小区的负载参数而在第一和第二小区中为移动无线设备选择目标小区、以便将移动无线设备从第一频带转移到第二频带的装置。
在另一个实施例中，提供了一种用于对包含了第一和第二基站以及无线电网络控制器的通信系统进行控制的设备。该设备包括：用于确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数的装置，用于在无线移动设备上执行指令、以便从关联于第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率的装置，用于在移动无线设备上执行指令、以便从关联于第二小区的第一基站或是从关联于第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率的装置，用于在无线电网络控制器上执行指令、以便为移动无线设备的用户发起频间切换的装置，以及根据与第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的第一和第二公共导频信道的导频功率而从第一和第二小区中选择目标小区、以便将移动无线设备从关联于多频带网络的第一频带转移到第二频带的装置。
附图说明
通过对下文中结合附图的描述加以参考，可以很好地理解本发明，其中类似的参考数字标识的是类似的部件，并且其中：
图1是依照本发明一个实施例的通信系统的框图；
图2A示意性描述了两个用于图1所示通信系统中的分级蜂窝结构的频带，其中将第一频率(f1)分配给宏小区，并且将第二频率(f2)分配给微小区，由此可以受益于依照本发明实施例中组合了两个频带的无线电资源；
图2B示意性描述了关于图1所示通信系统中的热点方案的另一个实施例，其中除了第一频率(f1)之外还将第二频率(f2)分配给热点，以便依照本发明实施例来划分热点；
图3描述了依照本发明一个实施例而将图1所示通信系统中的功率增大/噪声增大与系统负载相对比的图，以及典型的呼叫许可控制(CAC)阈值和拥塞控制(ConC)阈值；
图4是某个区域的格式表示，其中在所述区域中可以依照本发明一个实施例使用图1的通信系统以便在过载小区与目标小区上的无线通信频间切换中平衡负载；
图5是对不同组件的相互操作的实施例进行描述的流程图，其中所述组件包括移动无线设备上的导频功率测量算法以及无线电网络控制器上的基于小区负载的频间切换算法，并且所述无线电网络控制器与图1和4中的通信系统的第一和第二小区相耦合，以便在图4所示的过载或目标小区上分配与多频带网络相关联的频带；以及
图6是对控制策略的一个实施例进行描述的流程图，其中所述控制策略在图1～4的通信系统中使用，以便根据测量得到的导频信道的导频功率以及图4所示的过载和目标小区的负载参数来选择目标小区和处理频间切换。
虽然本发明可以采用各种修改和替换形式，但在附图中仅仅举例描述了本发明的具体实施例，并且在这里对本发明的具体实施例进行了详细描述。然而，应该理解，这里关于具体实施例的描述并不意味着将本发明局限于所公开的特定形式，与此相反，其意图是覆盖落入附加权利要求所限定的发明实质和范围以内的所有修改、等效内容和备选方案。
具体实施方式
在下文中将对本发明的说明性实施例进行描述。为了清楚起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。当然应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如符合那些与系统和业务有关的约束条件，其中所述约束条件会随实施方式不同而改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是复杂和费时的，但对得益于本公开的本领域技术人员来说，这种开发工作只是一个例行任务。
通常，无线电资源管理算法规定了依据主导频信道信息以及小区负载来进行频间切换，其中举例来说，所述主导频信道信息可以是第一和第二公共导频信道的导频功率。这种频间切换可以提高通信系统中的多频带网络的总容量及服务质量(QoS)。在这里提供了一种在通信系统中的第一和第二小区上分配与多频带网络相关联的频带的方法。该方法包括：确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，基于第一和第二小区的负载参数而在第一和第二小区中为移动无线设备选择目标小区，以便将移动无线设备从第一频带转移到第二频带。由于频间切换算法可以确保在不同频带中的增大的系统容量以及改进的QoS，因此该算法允许网络运营商和/或服务供应商通过充分利用频带资源来实现相对较高的频谱效率并且提高高成本频谱的使用率。
现在转到附图并且具体参考图1，描述了依照本发明一个实施例的通信系统100。图1中的通信系统100的实例包含通用移动电信系统(UMTS)，但是应该了解，本发明同样可以适用于其他那些支持数据和/或语音通信的系统。通过使用通信系统100，一个或多个移动无线设备105(1～N)可以经由一个或多个基站而与诸如因特网之类的数据网络110和/或公共电话系统(PSTN)115进行通信，其中所述一个或多个基站包含了第一和第二基站120(1～m)。
在一个实施例中，数据网络110可以是分组交换数据网络，例如依照网际协议(IP)的数据网络。在日期为1981年9月的名为“InternetProtocol”的征求意见资料(RFC)791中对其中一个IP版本进行了描述。不同类型的基于分组的数据网络的其他实例包括异步传输模式(ATM)、帧中继网络等。数据网络110可以是指一个或多个通信网络、信道、链路或路径，以及用于经由这些网络、信道、链路或路径来路由数据的系统或设备(例如路由器)。依照一个实施例，多频带网络至少部分是由UMTS协议定义的，其中所述多频带网络包括数据网络110和PSTN 115、第一和第二基站120(1～m)以及无线电网络控制器130。当然，其他实施例也可以在通信系统100中使用一个或多个类似协议。
本领域普通技术人员应该了解，通信系统100并不局限于移动无线设备105(1～N)以及第一和第二基站120(1～m)。此外，本领域技术人员还应该了解，通信系统100允许移动无线设备105(1～N)与数据网络110和/或PSTN 115进行通信。但是应该理解，图1中的通信系统100的结构实际上是作为示范的，并且在通信系统100的其他实施例中还可以使用更少的或附加的组件，而不会脱离本发明的实质和范围。例如，在通信系统100中可以包含任何期望数量的通信设备。此外，通信设备可以包含任何期望数量的移动无线设备105(1～N)和/或第一和第二基站120，并且还可以包括其他任何预期类型的设备。
在一个实施例中，移动无线设备105(1～N)与第一和第二基站120(1～m)之间可以依照任何一种或多种网络和/或通信协议来建立无线通信，这些网络和/或通信协议包括但不局限于UMTS协议、全球移动通信系统(GSM)协议、码分多址(CDMA)协议、例如宽带码分多址(WCDMA)协议等等。通过在通信系统中使用特定协议而经由无线通信介质来进行通信，这种处理只是一种设计选择，而且对本发明来说，这种处理并不是必需的。因此，在下文中只对通信系统100中那些对本发明而言至关重要的相关方面进行描述。
在第一基站120(1)耦合到第一天线125(1)的同时，第二基站120(m)也可以耦合到第一天线125(m)，以便与任何一个移动无线设备105(1～N)进行无线通信。移动无线设备105可以采取多种设备中任何一个的形式，其中包括蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数字寻呼机、无线卡以及其他任何能够通过第一和第二基站120(1～m)接入数据网络110和/或PSTN 115的设备。
依照一个实施例，第一和第二基站120(1～m)可以通过一个或多个连接135耦合到无线电网络控制器(RNC)130，其中所述连接可以是T1/E1线路或电路、ATM虚拟电路、电缆、光学数字用户线(DSL)等等。虽然在这里只描述了一个RNC130，但是本领域技术人员可以了解，在这里可以使用多个RNC 130以与大量基站120相对接。一般来说，RNC130可操作用于控制和协调与之相连的第一和第二基站120(1～m)。图1中的RNC 130通常提供了复制、通信、运行时间以及系统管理服务，并且如下文更详细论述的那样，当移动无线设备105(1)在第一与第二基站120(1～m)之间转移的时候，RNC可以对移动设备105(1)的转移进行协调。
依照一个实施例，RNC 130可以经由连接145耦合到核心网络(CN)140，其中所述连接可以采用多种形式中的任何一种，例如T1/E1线路或电路、ATM虚拟电路、电缆、光学数字用户线(DSL)等等。通常，CN 140是作为到数据网络110和/或公共电话系统(PSTN)115的接口工作的。CN 140执行诸如用户验证之类的多种功能和操作，但是对于理解和评价本发明来说，关于CN140的结构和操作的详细说明并不是必需的。因此，为了避免不必要地导致本发明不清楚，在这里并未给出关于CN 140的更多细节。
如图所示，移动无线设备105(N)包含了接收机150、发射机155、控制器160、天线165、用于存储指令的存储器170，其中所述指令可以是导频功率测量软件(S/W)175。在所示实施例中，控制器160对第一及第二基站120(1～m)与RNC 130之间的信息流动进行控制。RNC 130可以包括用于存储指令的存储器180，其中所述指令可以是基于小区负载的频间切换软件(S/W)185。然而，本领域技术人员应该了解，本发明并不局限于此。也就是说，导频功率测量S/W175与基于小区负载的频间切换S/W185的指令可以在任何预期数量的实体中执行，并且可以采用其它预期形式、例如固件和/或硬件逻辑电路保存。
在一个实施例中，发射机155可以使用天线165来发射控制器160提供的一个或多个编码信号，并且接收机150可以接收编码信号。同样，每一个基站120都能发射和接收信号。例如，移动无线设备105(1)可以经由空中接口而与第一和第二基站120(1～m)交换多种帧，其中包括控制帧、数据帧、填充帧、和空闲帧。
这样一来，通过使用S/W175，控制器160通常操作用于对数据和控制信号经由天线165而在多条信道上的发射和接收进行控制，其中所述信道包括共享信道、数据信道、控制信道，此外，分别借助于发射机155和接收机150，控制器160还操作用于往来于RNC 130进行信息通信。通过使用S/W185，可以使用多条信道来影响从移动无线设备105(N)到第一和/或第二基站120(1～m)的受控通信调度。
参考图2A，其中使用了两个用于图1所示通信系统100的频带来描述依照本发明实施例的分级蜂窝结构200。对分级蜂窝结构200来说，为宏小区205分配了第一频率(f1)，并且为微小区210分配了第二频率(f2)，由此可以从诸如多频带UMTS网络之类的多频带网络中的第一和第二频带的组合的无线电资源受益。宏小区205可以是相对较大的小区，例如数十平方英里的区域，这些小区经过优化，可以提供超出容量的覆盖率。而宏小区210则可以是蜂窝网络内部的相对较小的小区，由此通过允许将射频传输限制在很小的本地区域以内，使得能够重新使用更多频率。
依照一个特定实施例，对诸如以3GPP TS25.307规定的3GPP标准为基础的多波段UMTS网络、例如PSTN 115和/或数据网络110而言，该网络可以在两个不同频带(例如UMTS850、UMTS1900等等)上运营。如上所述，通过将导频功率测量S/W175以及基于小区负载的频间切换S/W185与这两个互不相同但却同时存在的(同处一地的)频带结合使用，可以在通信系统100中提供相对较高的系统容量以及相对较好的服务质量(QoS)。
参考图2B，该图示意性地将热点250描述成图1所示的通信系统100中的另一个例示方案，依照本发明的实施例，在所述方案中，除了分配第一频率(f1)之外还分配了第二频率(f2)，由此划分热点250。宏小区205中的热点250可以对应于这样一种情况，其中有数量相对较多的用户集中在了小区或扇区内部的相对较小的区域中，例如在礼堂聚集的观众。因此，对宏小区环境来说，热点250可以是指小区或扇区内部的某个单独的点。在一个实施例中，导频功率测量S/W175以及基于小区负载的频间切换S/W185可以相互协作地提高通信系统100的系统容量，同时显著提高QoS。
然而，在数据网络110这类UMTS网络中，小区负载是借助呼叫许可控制(CAC)和拥塞控制(ConC)并且通过功率增大/噪声增大测量而被控制的【参见Harri Holma、Antti Toskala：WCDMA forUMTS，John Wiley&Sons，2002】。一般来说，连接许可控制指的是在呼叫建立阶段(或是呼叫重新协商阶段)由数据网络110之类的网络执行的一组操作，由此可以确定可以接受还是应当拒绝连接请求(是否可以接纳重新分配请求)。
依照一个示范性实施例，连接许可控制允许数据网络110基于预定义的标准来管理来话呼叫、会话或是连接等级的业务量。连接许可控制允许小区依照目标函数来拒绝或许可一个或多个用户，同时确保任何新用户和有效用户的QoS。更具体的说，数据网络110中的切换可以在连接建立过程中使用CAC功能，以便确定被请求的连接的QoS是否违反现有连接的QoS。
此外，当需求超出了通信系统100的容量时，拥塞控制可以为数据网络110保持操作状态。特别地，ConC功能可以执行无线电资源和/或业务量管理，以便避免和/或防止出现诸如缓存溢出之类的不合需要的情形以及可能导致数据网络110发生故障的带宽不足。
参考图3，其中使用了一个流程图来对依照本发明实施例的图1所示通信系统100中的功率增大/噪声增大与系统负载之间的对比关系，并且还描述了典型的呼叫许可控制(CAC)阈值以及拥塞控制(ConC)阈值。连接许可控制可以基于连接许可控制阈值来限制不同类型的实时应用所发起的新的呼叫。在这种情况下，如图3所示，CAC阈值(thrCAC)指的是当使用时分多址调制时每种实时应用的新呼叫可以在无线移动电信系统中使用的时隙数量，并且其中所述系统可以是电信系统100。CAC阈值可以定义呼叫拦截和强制终止概率。如图3所示，ConC阈值(thrConC)可以指在数据网络110的传输层(L4)发送抑制(choke)消息之前所能缓存的最大可允许的帧储备(backlog)，也可以是指数据网络110的链路层(L2)在发送控制帧之前可以缓存的最大可允许的帧储备。
在一个实施例中，系统负载包含了小区负载，其中该负载是当前在某个小区中正遇到的负载。在不脱离本发明的实质和范围的情况下，小区负载可以用多种方式确定。例如，小区负载可以作为当前与小区相连的移动台的数量的函数来计算。作为选择，小区负载也可以作为不同移动无线设备105(1～N)与第一和第二基站120(1～m)之间的累积的传输速率的函数来确定。也就是说，一个重度使用者可以提出与三个相对轻度的用户所提出的请求相类似的请求。此外，小区负载还可以通过实际测得的小区发射功率与总的最大发射功率的比值来确定。
然而，在处于同一位置的同时，移动设备105(N)可以与一个以上的小区进行通信，例如与处于频带(f1)的小区以及处于频带(f2)的另一个小区进行通信。移动无线设备105(N)可以为每一个频带测量至少两条公共导频信道(CPICH)的导频功率，其中所述公共导频信道即为第一和第二公共导频信道，并且所述公共导频信道是在整个小区内部广播的。第一公共导频信道可以与第一频带(f1)相关联，其中所述第一频带来自与第一小区相关联的第一基站120(1)，而第二公共导频信道可以与第二频带(f2)相关联，并且所述第二频带来自与第二小区相关联的第一基站120(1)或是与第二小区相关联的第二基站120(m)。
依照一个实施例，在频间切换操作中，移动无线设备105(N)可以从它的原籍小区(例如频率(f1))切换到新的小区，其中所述原籍小区即为关联于第一基站120(1)的第一小区，而新小区则是(i)处于频率(f2)并与同一个第一基站120(1)相关联的小区，或者(ii)处于频率(f2)并与另一个基站、例如基站120(m)相关联的小区，此外，在常规或非频间切换过程中，所述新小区还可以是处于频率(f1)并与第二基站120(m)相关联的小区。也就是说，移动设备105(N)并不是在每一次频间切换过程中都会从一个基站变更到另一个基站。
对通信系统100中的小区来说，其小区负载有可能对目标小区集合中的小区的排序产生不利影响。特别地，以移动台这样的两个移动无线设备105(1)和105(N)为例，其中一个可以位于一个特定基站附近，而另一个则远离基站，由于存在包括不同路径损耗、小区内部和小区之间的干扰之类的因素，因此这些移动无线设备可以对第一和第二公共导频信道P-CPICH的EC/I0的不同的值进行测量。术语EC/I0可以表示信道的平均功率与总的信号功率的无量纲比值，其中所述信道通常是第一和第二公共导频信道。
更为特别的是，在图3中，负载参数L表示的是新用户到达之前的小区负载，而负载参数L′表示的则是新用户到达之后的小区负载。由于CPICH上具有较高的EC/I0，因此，在顾及了目标小区的负载参数L的同时，移动无线设备105(N)有可能希望从过载小区转移到目标小区。如果目标小区中的小区负载比CAC阈值等级(thrCAC)略低(ΔL)，那么用户切换到该小区有可能会导致产生负载L′，并且由此可以避免违反CAC阈值(thrCAC)。如果没有违反该阈值，那么基于小区负载的频间切换S/W185可以避免触发呼叫许可控制机制，否则所述机制将会导致目标小区中其他用户的链路质量出现严重恶化。换句话说，通过避免低效的频间切换，可以防止严重损耗网络容量。
与只使用P-CPICH的EC/I0值不同，基于小区负载的频间切换S/W185还借助类函数“f”而另外顾及了网络或系统负载量度。在这个函数中，可以将一个或多个依照信号质量(Ec/I0)的项与特定于负载的一个或多个项(g(L))通过数学运算结合在一起：
f ( E c I 0 , g ( L ) ) = ( α 1 E c I 0 ) · ( α 2 g ( L ) )
在这里，符号“°”表示数学运算，而α1和α2则是加权因子，它们可以由网络运营商或服务供应商进行调整，以便优化数据网络110。函数g(L)可以采用数学方式来顾及负载参数L与类函数“f”的映射，从而进行频间切换。如图3所示，作为例示，小区负载可以作为目标小区中的当前负载与CAC阈值(thrCAC)之间的差值而被测量。然后，函数g(L)＝ΔL＝thrCAC-L。在本实例中，类函数是如下给出的：
f ( E c I 0 , ΔL ) = ( α 1 E c I 0 ) · ( α 2 ΔL )
然而，相关领域的普通技术人员可以了解，任何预期函数都可用于函数g(L)，而不会脱离本发明的范围。通过使用类函数“f”，基于小区负载的频间切换S/W185可以通过顾及到特定于用户的信号质量以及系统负载，来对目标集合中的小区进行排序，以便在充分利用可用无线电资源的同时执行频间切换和负载均衡。
参考图4，该图描述的是依照本发明的一个实施例的区域400的格式表示，其中可以使用图1的通信系统100，以便在过载小区405与目标小区410(1)上进行的无线通信频间切换过程中均衡负载。其中举例来说，区域400可以是一个用于为用户提供诸如多媒体数据和/或语音通信服务之类的特殊服务的网络覆盖区域，该区域可以划分成将要由通信系统100提供服务的多个子区域，这些子区域被称为小区或扇区。网络覆盖区域可以是指这样一个地理区域，在所述区域中，设备能够以可接受的质量和性能等级来交换消息。例如，在一个实施例中，每一个小区都可以与单独的基站120相关联，并且每一个小区都可以具有多个邻接的相邻小区。如图所示，在过载小区405的周围可以围绕六个相邻小区410(1～6)。
在进入过载小区405时，移动无线设备105(1)可以转移到另一个小区，也就是从相邻候选小区410(1～6)中的目标小区集合405、410(1)中选择的第一小区410(1)。在图4中，假设相对于移动无线设备105(N)正在进行传输，由此移动无线设备105(N)正在与第一基站120(1)进行通信，但是即将转移到第二基站120(m)。这样一来，在移动无线设备105(1)从任何一个相邻小区410(1～6)进入过载小区405时，移动无线设备105(1)都有可能需要从与过载小区405进行通信转变成与目标小区进行通信，其中所述目标小区可以是用户可能进入的第一小区410(1)。
图5是对不同组件的相互操作的实施例进行描述的流程图，其中所述组件包括移动无线设备105(N)上的导频功率测量S/W175以及无线电网络控制器130上的基于小区负载的频间切换S/W185，并且所述无线电网络控制器130与图1和4中的通信系统100的第一基站120(1)以及第二基站120(m)是耦合的。导频功率测量S/W175以及基于小区负载的频间切换S/W185可以在图4所示的过载小区405以及目标小区410(1)上相互协作地分配那些与包含了数据网络110和PSTN 115的多频带网络相关联的频带。
在操作中，无线设备105(N)有可能希望从关联于第一基站120(1)的过载小区405转移进入到关联于第二基站120(m)的目标小区410(1)。在一个实施例中，当移动无线设备105(N)使用小区选择策略时，RNC130可以使用频间切换策略。从目标小区集合中选择用于频间切换的小区的处理是从块500开始的，其中将会确定与通信系统100中的小区405、410(1)相关联的负载参数L。
此外，移动无线设备105(N)可以测量某些与它的有效集中的第一和第二基站120(1～m)相关联的参数，其中包括公共导频信道的导频功率，由此可以确定通信质量。虽然移动无线设备105(N)只与一个当前服务的小区建立了通信会话，但是通过使用导频功率测量S/W175，所述移动无线设备105(N)还可以监视它的有效集中的其他基站的一个或多个信道，其中如果为了进行频间切换而实施了基于小区负载和导频功率等级的小区选择，那么所述有效集将是可用的。这样一来，通过使用测量得到的第一和第二基站120(1～m)中的每一个基站的导频功率以及目标小区集合的负载参数L，移动无线设备105(N)以及RNC 130可以确定目标小区和/或判定是否有理由进行频间切换。
在块505，RNC130通过使用频间切换S/W185，并且基于小区405、410(1)中的负载参数L而在与第一和第二基站120(1～m)相关联的候选小区405和410(1～6)当中为移动无线设备105(N)选择第一小区410(1)，从而构成目标小区集合405、410(1)。
如果有理由进行频间切换，那么RNC 130可以根据目标集合中的小区405、410(1)的负载参数L而将移动无线设备105(N)从第一频带转移到第二频带。在块510，通信系统100可以在至少两个小区、即第一小区405和第二小区410(1)上为众多信道上的用户分配那些与多频带网络相关联的频带。在例示实施例中，过载小区405和选定的目标小区410(1)分别受控于不同的基站120(1)和120(m)。
如图4所示，依照本发明的示范性实施例，RNC 130可以确定是否需要从移动无线设备105(N)与第一基站120(1)之间的通信切换成移动无线设备105(N)与第二基站120(m)之间的通信。为此目的，在这里可以使用消息传递处理来从过载小区405切换到目标小区410(1)。一般来说，实际小区切换是在RNC130向第一基站120(1)发送无线电链路重新配置执行消息以便停止规定时间的任何调度传输的时候开始的。在发送了“物理信道重新配置完成”消息之后，移动无线设备105(N)会在规定时间开始“侦听”来自目标小区410(1)的调度信息。
第一和第二基站120(1～m)可以周期性地将信号干扰比(SIR)的测量结果报告给RNC 130。RNC 130可以使用无线电信道状况反馈来触发从过载小区405到目标小区410(1)的切换，其中所述无线电信道状况反馈可以是来自有效集中的第一和第二基站120(1～m)的SIR或是移动报告的最佳小区测量结果。然而，本领域普通技术人员应该了解，这些测量结果或其他参数的任何预期组合同样可以确定所述切换。
一般来说，在本发明的一个实施例中，在RNC130执行的负载参数L的测量向移动无线设备105(N)指示最佳小区不是过载小区405之后，在选择小区的过程中可以使用常规信令来识别过载小区405。基于这些关于负载参数Z的测量结果，移动无线设备105(N)将会指示其新的主服务小区，即目标小区410(1)。一旦小区405、410(1～6)从移动无线设备105(N)那里接收到关于新的主服务小区的指示，那么所有小区都会向RNC130发送主/非主小区指示。RNC 130通过使用信令消息将用户平面业务量(plane traffic)切换到新的主或目标小区410(1)的传输端口，来做出响应。
例如，在软切换过程中，其中RNC130可以将下列信息发送到移动无线设备105(N)：无线设备105(N)应该正监视的小区；受到监视的任何新的小区的无线电信道信息。然而，RNC130也可以周期性地重新分配那些移动无线设备105(N)应该监视的有效集中的小区。
参考图6，该图是对图1～4的通信系统100中使用的控制策略的实施例进行描述的流程图，其中所述控制策略用于基于测量得到的第一和第二公共导频信道的导频功率以及图4所示的过载小区405和小区410(1)的负载参数，来选择将要从过载小区405转移到的目标小区410(1)，并且对频间切换进行处理。在块600，移动无线设备105(N)通过使用S/W175来执行指令，以便从与第一小区、即过载小区405相关联的第一基站120(1)测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率，并且从与第二小区、即目标小区410(1)相关联的第一基站120(1)或是从与第二小区、即目标小区410(1)相关联的第二基站120(m)测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率。
为了测量第一和第二公共导频信道的导频功率，在移动无线设备105(N)上，S/W175可以根据第一和第二公共导频信道的平均功率与总的信号功率的比值EC/I0来确定第一和第二小区405、410(1)的信号质量。同样，在块605，通过使用S/W185，RNC130可以通过执行那些为移动无线设备105(N)的用户发起频间切换的指令，来控制通信系统100。
在块610，S/W175和185可以相互协作地管理第一和第二基站120(1～m)中的无线电资源，以便确定在第一和第二基站120(1～m)中的至少一个基站与移动无线设备105(N)之间的通信。通过测量来自第一和第二基站120(1～m)的无线电发射功率以及噪声中的至少一个的变化，可以确定与第一和第二小区405、410(1)相关联的负载参数L。如块615所示，为了将移动无线设备105(N)从过载小区405转移到目标小区410(1)，在这里可以基于相应的负载参数L来对目标小区集合中的第一和第二小区405、410(1)进行排序。
此后，在块620，基于第一和第二小区405和410(1)的负载参数以及测量得到的第一和第二公共导频信道的导频功率，可以在候选小区405、410(1～6)当中为移动无线设备105(N)选择目标小区410(1)。为了在第一和第二小区405、410(1)中选择目标小区，可以确定一个过载小区，也就是说，基于测量得到的第一和第二公共导频信道的导频功率以及第一和第二小区405、410(1)的负载参数，可以指示第一小区405在第一和第二小区405、410(1)之中是相对过载的。RNC130对表明希望从过载小区405进行转移的移动无线设备105(N)做出响应，而从目标小区集合405、410(1)中选择目标小区410(1)，其中所述目标小区所具有的负载将会均衡通信系统100中的负载，由此充分避免用户以频间切换方式切换到负载高于过载小区405的小区。
在块625，通过使用如上所述的数学类函数“f”，RNC 130可以发起频间切换，其中所述类函数“f”将第一和第二公共导频信道的平均功率相对于来自第一和第二基站120(1～m)的总的信号功率EC/I0的比值与第一和第二小区405、410(1)中的负载参数L的值组合在一起。然后，如块630所示，移动无线设备105(N)可以从一个频带转移到另一个频带，例如从较高频带转移到较低频带，反之亦然。较高频带的实例包括2000MHz，较低频带的实例包括900MHz或450MHz。
因此，在多频带网络中，导频功率测量S/W175和基于小区负载的频间切换S/W185可以促使移动无线设备105(N)转移到预期频带。因此，在一个实施例中，通过在频间切换中对小区负载加以考虑，可以基于第一和第二导频信道属性的测量结果以及负载参数L来为多频带网络中的移动无线设备105(N)恰当地选择频带。这种在目标小区集合排序中引入负载的处理可以防止用户以频间切换方式转移到负载相对较高的小区，从而导致QoS恶化。因此，在某些实施例中，RNC 130可以提高总的系统容量以及数据网络110的QoS，以便实现显著较高的用户满意度。例如，通过监视IuB接口，可以追踪包括负载测量结果在内的无线电资源管理消息。
在上文中依照与计算机或控制器之类的计算设备相关联的存储设备或半导体存储器内部的软件或算法以及数据比特操作的符号表示而对本发明的各个部分以及相应的详细描述进行了介绍。其中这些描述和表示仅仅被本领域技术人员用以向本领域其他普通技术人员有效表述其工作实质。与通常情况中一样，这里使用的术语“算法”被视为是一种导致产生预期结果的前后一致的步骤序列。并且这些步骤需要对物理量进行物理操作。通常，这些物理量采用了能够执行存储、转移、合并、比较以及其他操作的光、电或磁信号的形式，但是这些形式并不是必需的。此外还可以证明，一般来说，出于公用目的，有时会将这些信号称为比特、数值、元素、符号、字符、项、数字等等，并且这种描述将是非常便利的。
然而应该了解，所有这些和相似的术语都是与恰当的物理量相关联的，并且这些术语只是适用于这些物理量的便利标注。除非特别说明或者可以从论述中明确了解，否则“处理”、“计算”、“运算”、“确定”或“显示”等之类的术语都是指计算系统或类似电子计算设备的操作和处理，其中所述系统和设备对计算机系统寄存器和存储器内部的那些被表示为物理、电子量的数据进行操作和转移，使之成为计算机系统存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显示设备内部以类似方式表示为物理量的其他数据。
此外还应该指出，本发明的软件实施方面通常是以某种程序存储介质的形式进行编码或是在某种传输介质上实现的。其中所述程序存储器可以是磁性(例如软盘或硬盘驱动器)或光学的(例如光盘只读存储器或“CDROM”)，也可以是只读或随机存取类型的。类似地，传输介质可以是绞合线对、同轴电缆、光纤或是本领域已知的其他适当的传输介质。本发明并不受限于任何指定实施方式的这些方面。
现在将参考附图来对本发明进行描述。出于说明目的，在附图中只对各种结构、系统和设备进行了示意性描述，以免因为本领域技术人员公知的细节而导致本发明不清楚。然而，这里包含的附图描述和说明了本发明的示范性实例。这里使用的词汇和短语应该理解和解释成与相关领域技术人员所了解的词汇和短语具有一致的含意。在这里一贯使用的术语或短语并没有特别定义这些术语或短语，也就是说，在这里并没有为这些术语和短语给出不同于本领域技术人员所了解的常规和惯用含义。要想为术语或短语规定特殊的含义，也就是不同于技术人员所了解的含义，那么在说明书中将会以定义形式来清楚阐述这种特殊定义，其中所述定义方式直接和明确地提供了关于这些术语或短语的特殊定义。
虽然在这里将本发明描述成是在电信网络环境中使用的，但是本发明也可以在其他连接环境中使用。例如，如上所述的两个或更多设备可以经由设备到设备之间的连接耦合到一起，其中所述连接可以是硬布线、射频信号(例如802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)、蓝牙等等)、红外耦合、电话线以及调制解调器等等。本发明可以应用于任何那些有两个或更多用户互连并且能够相互通信的环境。
本领域技术人员将会了解，这里的各个实施例中描述的各种系统层、例程或模块都可以是可执行控制单元。这些控制器单元可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理机板(包括一个或多个微处理器或控制器)或是其他控制或计算设备以及一个或多个存储设备内包含的可执行指令。存储设备可以包括一个或多个用于存储数据和指令的机器可读存储介质。这些存储介质包含了不同形式的存储器，其中包括：半导体存储器设备，例如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程序只读存储器(EEPROM)以及闪速存储器；磁盘，例如固定磁盘、软盘、可移动磁盘；其他磁介质，其中包括磁带；以及光学介质，例如光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)。用于构成不同系统中的各种软件层、例程或模块的指令可以保存在各个存储设备中。在由相应控制单元执行的时候，这些指令促使相应系统执行那些被编程的操作。
上文描述的特定实施例只是作为说明，对得益于这里的教导的本领域技术人员而言，本发明可以采用不同但却等效的方式来进行修改和实践，这一点是显而易见的。此外，除了下列权利要求所描述的内容之外，这里显示的结构或设计细节并未受到任何限制。因此，非常明显的是，上文中公开的特定实施例是可以变更或修改的，并且所有这些变化都被视为是处于本发明的实质和范围以内。相应地，这里寻求的保护范围是在下列权利要求中阐述的。

Claims (10)

1.一种用于在通信系统的第一和第二小区上分配与多频带网络相关联的频带的方法，该方法包括：
确定与通信系统中的所述第一和第二小区相关联的负载参数；以及
根据所述第一和第二小区的负载参数，在所述第一和第二小区中为移动无线设备选择目标小区，以便将所述移动无线设备从第一频带转移到第二频带。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在所述移动无线设备处，从关联于所述第一小区的第一基站测量与所述第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率；
在所述移动无线设备处，从关联于所述第二小区的所述第一基站或是从关联于所述第二小区的第二基站测量与所述第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率；以及
基于测量得到的所述第一和第二公共导频信道的导频功率以及所述第一和第二小区的负载参数，在多个信道上为所述移动无线设备的用户发起频间切换。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
基于所述第一和第二公共导频信道的平均功率与总的信号功率的比值，在所述移动无线设备处确定所述第一和第二小区的信号质量；以及
基于测量得到的所述第一和第二公共导频信道的导频功率以及所述第一和第二小区的负载参数，确定所述第一和第二小区中的过载小区。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
基于负载参数对所述第一和第二小区进行排序，以便将所述移动无线设备从所述过载小区转移到所述目标小区。
5.一种用于对包含了第一和第二基站以及无线电网络控制器的通信系统进行控制的方法，该方法包括：
确定与通信系统中的所述第一和第二小区相关联的负载参数；
在移动无线设备上执行指令，以便从关联于所述第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率；
在所述移动无线设备上执行指令，以便从关联于所述第二小区的所述第一基站或是从关联于所述第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率；
在所述无线电网络控制器上执行指令，以便为所述移动无线设备的用户发起频间切换；以及
根据与所述第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的所述第一和第二公共导频信道的导频功率，在所述第一和第二小区中选择目标小区，以便将所述移动无线设备从关联于多频带网络的所述第一频带转移到所述第二频带。
6.一种通信系统，包括：
与多频带网络相关联的第一和第二基站；
耦合到所述第一和第二基站的无线电网络控制器；以及
耦合到所述无线电网络控制器的存储器，其中所述存储器存储那些用于为移动无线设备的用户发起频间切换的指令，其中所述移动无线设备确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，从关联于所述第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率，并且从关联于所述第二小区的所述第一基站或是从关联于所述第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率，以及根据与所述第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的所述第一和第二公共导频信道的导频功率而在所述第一和第二小区中选择目标小区，以便将所述移动无线设备从关联于多频带网络的所述第一频带转移到所述第二频带。
7.一种制品，该制品包括用于存储指令的计算机可读存储介质，其中在执行所述指令时，该指令促使通信系统执行下述操作：
确定与通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，以便在通信系统中的所述第一和第二小区上分配那些与多频带网络相关联的频带；以及
根据所述第一和第二小区的负载参数，在所述第一和第二小区中为移动无线设备选择目标小区，以便将所述移动无线设备从第一频带转移到第二频带。
8.一种制品，该制品包含了用于存储指令的计算机可读存储介质，其中在执行所述指令时，该指令促使通信系统执行下述操作：
确定与下述通信系统中的第一和第二小区相关联的负载参数，以便控制该通信系统，其中所述通信系统包含了第一、第二基站以及无线电网络控制器；
在移动无线设备上执行指令，以便从关联于所述第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率；
在移动无线设备上执行指令，以便从关联于所述第二小区的所述第一基站或是从关联于所述第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率；
在所述无线电网络控制器上执行指令，以便为所述移动无线设备的用户发起频间切换；以及
根据与所述第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的所述第一和第二公共导频信道的导频功率，在所述第一和第二小区中选择目标小区，以便将所述移动无线设备从关联于多频带网络的所述第一频带转移到第二频带。
9.一种用于在通信系统中的第一和第二小区上分配那些与多频带网络相关联的频带的设备，该设备包括：
用于确定与通信系统中的所述第一和第二小区相关联的负载参数的装置；以及
用于根据所述第一和第二小区的负载参数而在所述第一和第二小区中为移动无线设备选择目标小区，以便将所述移动无线设备从第一频带转移到第二频带的装置。
10.一种用于对包含了第一和第二基站以及无线电网络控制器的通信系统进行控制的设备，该设备包括：
用于确定与通信系统中的所述第一和第二小区相关联的负载参数的装置；
用于在无线移动设备上执行指令，以便从关联于所述第一小区的第一基站测量与第一频带相关联的第一公共导频信道的导频功率的装置；
用于在所述移动无线设备上执行指令，以便从关联于所述第二小区的所述第一基站或是从关联于所述第二小区的第二基站测量与第二频带相关联的第二公共导频信道的导频功率的装置；
用于在所述无线电网络控制器上执行指令，以便为所述移动无线设备的用户发起频间切换的装置；以及
用于根据与所述第一和第二小区相关联的负载参数以及测量得到的所述第一和第二公共导频信道的导频功率而在所述第一和第二小区中选择目标小区，以便将移动无线设备从关联于多频带网络的所述第一频带转移到所述第二频带的装置。
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