专利名称：分组模式蜂窝移动无线系统的小区改变方法
技术领域：
本发明一般涉及移动无线系统。
背景技术：
在这些系统中，在电路模式业务和分组模式业务之间通常存在区别，电路模式业务主要是为对路由延迟敏感的业务(特别是例如话音)而设计的，但是在这样的系统中带宽使用不是最优化的；而分组模式业务，主要是为对路由延迟不是非常敏感的业务(特别是例如数据传输)设计的，但在这样的系统中带宽使用更为优化。
移动无线系统的一个例子是全球移动通信系统(GSM)，全球移动通信系统最初主要是为电话而开发的，后来通用分组无线系统(GPRS)被添加到其中以便提供分组模式业务。
图1略述了诸如GSM/GPRS系统的分组模式系统的结构，例如，所述结构主要包括-同移动站(MS)通信的基站收发信机(BTS)和基站收发信机控制器(BSC)，BTS和BSC的结合被称作基站收发信机子系统(BSS)，或更一般地被称作无线接入网络(RAN)，以及-诸如服务GPRS支持节点(SGSN)实体的实体，服务GPRS支持节点(SGSN)实体同BSS和网关GPRS支持节点(GGSN)实体通信，GGSN反过来和外部网络(未示出)通信，SGSN和GGSN的结合被称作网络子系统(NSS)，或更一般地被称作核心网(CN)。
BSS包含电路模式业务和分组模式业务的公共功能，以及分组模式业务的特定功能；后者由被称作分组控制单元(PCU)的BSS的特定实体所支持，所述分组控制单元在图1中没有具体示出。
对于这种系统的详细描述可参见由相应标准化组织出版的相应规范。
这些系统一般具有蜂窝结构，并且提供技术用于在呼叫期间改变小区。在用于电路模式的切换(小区间转换)技术和用于分组模式的小区重选技术之间通常存在区别。简单地说，切换技术在请求移动站连到新小区之前，需要新小区(目标小区)中资源的预留，而小区重选技术不需要任何这种资源的预留，当移动站接入重选的新小区(目标小区)时，它提交资源保留请求。
在对应于降低移动站的自主程度(或增加网络的控制程度，这实际上是一回事)的小区重选控制模式之间通常存在差别。
就GSM/GPRS系统来说，例如，如在由第三代合作计划(3GPP)出版的3GPP技术规范TS 05.08和TS 04.60中规定的那样-在第一控制模式NC0中，移动站考虑它执行的测量结果，自主决定实行这种转换，并且自己选择呼叫要被转换到的目标小区，-在第二控制模式NC1中，移动站考虑它执行的测量结果，自主决定实行这种转换，并且自己选择呼叫要被转换到的目标小区，而且还将测量结果发送给网络，-在第三控制模式中NC2中，网络考虑移动站发送给它的测量结果，决定实行这种转换并选择呼叫要被转换到的目标小区。
NC2控制模式也被称作由网络控制的小区重选。在这种情况下，网络在包含重选小区标识的分组小区改变命令消息中指示移动站进行小区重选。
NC0和NC1控制模式对应于由移动站控制的小区重选。在这种情况下，移动站自己决定小区重选。
此外，在分组模式下，根据上面的一种或另一种控制模式，一旦移动站已经确定了目标小区或者网络已经强制指派了目标小区，移动站必须象在3GPP技术规范TS 44.060中特别描述的那样执行一系列操作以连接到目标小区。
第一操作需要移动站捕获目标小区公共信道上广播的某些必要的系统信息。
第二操作在于执行用于接入到该目标小区的程序。
可能用到被称为单相接入方法和二相接入方法的两种方法中的任一种，以用来由移动站初始化数据传送，或者在移动站的初始阶段建立临时信息块流(TBF)。
简单来说，在单相接入方法中，网络用直接向移动站指示已分配资源的消息来响应来自移动站的请求。
在二相接入方法中，网络利用向移动站指示有限资源的消息来响应来自移动站的请求，移动站可以使用所述有限资源发送包括更详细的其需求的描述的消息，网络接着用指示已分配资源的消息来进行响应。
而且，在任一方法中，如果移动站没有在预定时间内得到来自网络的响应，它可以重复请求。
第三操作需要移动站相对于接收的信号，获得要应用于由移动站在目标小区发送的信号的定时提前量。必须记住在使用时分多址(TDMA)技术的系统中，特别是例如GSM/GPRS系统中，发送的信号被构造成包括可以分配给不同用户的时隙的帧。将定时提前量应用到由移动站发送的信号上是想要补偿移动站和基站收发信机之间的信号传播时间，以便信号在为其传送分配的时隙内在基站收发信机被接收，与传播时间无关。
第三操作一般包括以下步骤移动站将信号发送给新的基站收发信机，所述信号被称为接入突发，它具有不会干扰相邻时隙的足够短的持续时间，基站收发信机通过比较这些信号的发送和接收时间来估计它们的传播时间，新的基站收发信机将以这种方式确定并会被用在新小区的传播时间(即用在新小区中的定时提前量)发送给移动站。
一旦移动站接收到用在新小区中的定时提前量，传送最终可以在新小区恢复了。接着可以在目标小区中的发送期间内调整定时提前量的值。
很明显这种步骤相对冗长，并且因此容易明显地增加由小区改变引起的传送中断持续时间。虽然对于某些类型的业务，即分组模式事实上最初为之而设计的业务，这是可接受的，但是由于现在分组模式日益被用于某些类型的业务，对于这些业务，时延限制虽然不像电路模式业务的那样严格，但还是有要求，因而问题出现了。例如，在GPRS网络上使用的传送协议是传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)类型的应用中，由于相对短的业务中断(具有一秒级别的持续时间)，就比特率而言，性能大大降低。对于这种应用，传送中断时间的任何这种增加可以被认为是不可接受地降低了服务质量。
如在3GPP技术规范TS 44.060中特别描述的那样，已被提出的第一解决方案要求引入网络协助小区改变(NACC)模式。这种解决方案尤其使得移动站能够更快地获得关于目标小区的必要系统信息，并且在这种情况下，为了在退出服务小区之前获得信息，网络在专门的信令信道上向移动站发送所述信息。
已被提出的第二解决方案要求利用与电路模式业务采用的切换技术中使用的相似的原理，即当移动站还在服务小区时保留目标小区中的资源。在目标小区中分配给移动站的资源可以用消息传送给服务小区中的移动站，消息是例如象在3GPP技术规范TS 44.060中定义的分组小区改变命令消息或者分组时隙重新配置消息。详细参见以下文件-EP 1059820，-WO 00/79808，-3GPP TSG GERAN WG2#6bis，Aix-en-Provence，法国，2001年3月22-26日，Tdoc GERAN G2 010387议程(Agenda)条目7.2.5.6。
第二解决方案比第一解决方案更为有效地减少了传送中断时间。但是，如在上述文件中描述的那样，该第二解决方案意味着移动站必须在目标小区中恢复传送之前，利用上文提及的接入突发技术从网络获得关于目标小区的定时提前量。目前，包括连同作为第三操作提到的操作一起在上文略述的多种步骤的任何这样的技术大大地增加了传送中断的时间。上面的最后那篇文件附带指出由于该原因，传送中断的时间不可能被进一步减小。
发明内容
本发明的特别的目的是避免上述问题的一些或全部。本发明更一般的目的是提高这种系统的性能。
本发明的一个目的是进一步减小在分组模式移动无线系统中由于小区改变引起的传送中断时间。
本发明的一个方面提供了一种用于分组模式蜂窝移动无线系统的小区改变方法，在所述方法中，当移动站还在旧小区中时，通过网络将有关为移动站在新小区中分配的资源的信息用信号通知到所述移动站，以及，当所述移动站还在旧小区中时，也由网络将目的是使该移动站能确定会由所述移动站在新小区中应用的定时提前量的信息用信号通知到所述移动站。
本发明的另一个方面提供一种用于分组模式蜂窝移动无线系统的移动站，所述移动站包括-用于从网络接收由旧小区发送的并指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息的装置，和-用于利用公式TA1＝OTD+TA0，根据新小区与旧小区之间的测量的观测时间差OTD和用在旧小区中的定时提前量值TA0，确定用在新小区中的定时提前量值TA1的装置。
根据本发明的另一个特征，所述指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
本发明的再一个方面提供一种用于分组模式蜂窝无线系统的移动站，所述移动站包括-用于从网络接收由旧小区发送的并包括旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息的装置，-用于利用公式TA1＝OTD-RTD+TA0，根据新小区和旧小区之间的测量的观测时间差OTD、用在旧小区中的定时提前量值TA0和由旧小区发送的所述实时差RTD，确定用在新小区中的定时提前量值TA1的装置。
根据本发明的另一个特征，所述旧小区和新小区之间的实时差RTD是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
本发明的再一个方面提供一种用于分组模式蜂窝无线系统的移动站，所述移动站包括-用于从网络接收由旧小区发送的并将被用在新小区中的定时提前量值TA1的装置。
根据本发明的另一个特征，所述将被用在新小区中的定时提前量值TA1是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
本发明的再一个方面提供分组模式蜂窝移动网络设备，它包括-用于由旧小区将目的在于指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息发送给移动站的装置。
根据本发明的另一个特征，所述目的在于指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
本发明的再一个方面提供分组模式蜂窝移动网络设备，包括-用于由旧发送小区将包括旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息发送给移动站的装置。
根据本发明的另一个特征，所述旧小区和新小区之间的实时差RTD是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
本发明的再一个方面提供分组模式蜂窝移动网络设备，包括-用于由旧小区将包括用在新小区中的定时提前量值TA1的信息发送给移动站的装置。
根据本发明的另一个特征，所述用在新小区中的定时提前量是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
本发明的再一个方面提供一种分组模式蜂窝移动无线系统移动站，包括-用于向网络传送目的在于使网络能够获得旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息的装置。
根据本发明的另一个特征，所述信息包括新小区和旧小区之间的测量的观测时间差OTD和用在旧小区中并在新小区中被移动站发送到网络的定时提前量值。
根据本发明的另一个特征，所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的第一确认消息中被发送。
根据本发明的另一个特征，所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的第一上行链路信息块中发送的消息中被发送。
根据本发明的另一个特征，所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的小区更新消息中被发送。
本发明的再一个方面提供分组模式蜂窝移动无线网络设备，包括-用于从移动站接收目的在于使网络能够获得包括旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息的装置。
根据本发明的另一个特征，所述信息包括新小区和旧小区之间的测量的观测时间差OTD和用在旧小区中并被移动站在新小区中发送到网络的定时提前量值。
根据本发明的另一个特征，所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的第一确认消息中被发送。
根据本发明的另一个特征，所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的第一上行链路信息块中发送的消息中被发送。
根据本发明的另一个特征，所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的小区更新消息中被发送。
本发明的再一个方面提供一种分组模式蜂窝移动无线系统，其包括至少一个根据本发明的移动站。
本发明的再一个方面提供一种分组模式蜂窝移动无线系统，其包括至少一个根据本发明的网络设备。
在阅读了下面参考附图给出的本发明实施例的描述的基础上，本发明的其它目的和特征将变得清楚，其中-图1(已经描述过)是概述了GPRS蜂窝移动无线系统的一般结构的框图，和-图2是描述同步切换和伪同步切换原理的框图。
具体实施例方式
对于分组模式，本发明建议使用与开发用于电路模式的那些原理相似的原理，使用在3GPP技术规范TS 05.10中详细定义的同步、预同步和伪同步切换技术。
首先参考图2概述伪同步切换原理，图2显示了移动站MS和两个基站收发信机，其中站BTS0对应于服务小区而站BTS1对应于目标小区。
本申请一方面可替换地使用术语新小区和新基站收发信机，另一方面可替换地使用术语旧小区和旧基站收发信机。
作为一般规则，如果基站收发信机不同步，则需不仅要考虑在旧的和新的基站收发信机之间的传播时间差，还要考虑在两个站之间的同步偏移量。
在最一般的情形中OTD＝RTD+t1-t0其中-OTD是由同时收听基站收发信机BTS0和BTS1的移动站MS察觉到的观测时间差，-RTD是基站收发信机BTS0和BTS1间的实时差，也被称为基站收发信机间的同步偏移量，以及-t0是MS和BTS0间的传播时间，t1是MS和BTS1间的传播时间(因此t1-t0是对两个基站收发信台的传播时间差)。
伪同步切换的原理是基于这样的事实的移动站可以根据移动站已知的OTD与t0的值以及由网络获得的并在服务小区中发送给移动站的RTD值而确定传播时间t1(并由此确定用在新小区中的定时提前量)。
此外，网络可以根据由移动站在切换后立即发送给新基站收发信机BTS1的OTD和t0值以及由基站收发信机BTS1在切换后立即确定的t1值而获得RTD值。当然其它获得或估计RTD值的方法也是可能的。
同步切换的情形对应于基站收发信机BTS0和BTS1是同步的特殊情形。在这种特殊情况下，RTD等于零。
也必须记住预同步切换的原理是基于这样的事实的例如由于旧小区和新小区的特殊的地理位置，旧小区可以具有对将用在新小区中的定时提前量TA1的先验的了解。例如，如果旧小区是微小区而新小区是相应的伞状宏小区，基站收发信机BTS0就能够提供用在目标小区中的定时提前量TA1的好的估计。另一个可能发生的情形是向微小区的切换，在该微小区中由于小区范围小所以可以初始使用为零值的TA1。
下面是
具体实施例方式-对于同步TBF切换RTD等于零。移动站MS根据TA0(用在旧小区中的定时提前量)和它测量的OTD计算定时提前量TA1，并且立即在新小区中使用TA1。
指示TBF切换是同步的或RTD等于零的信息可以作为在新小区中给移动站MS分配资源的消息中的可选信息条目被基站收发信机BTS0发送到移动站MS，TBF切换是同步的和RTD等于零二者实际是一回事，所述消息为，例如以下消息中的一个分组上行链路指派(PUA)，分组下行链路指派(PDA)，分组时隙重新配置(PTR)，分组小区改变命令(PCCO)。
如果不包括可选信息，则不应用同步TBF切换程序并且移动站MS使用现有的程序。如果信息存在，移动站MS可以计算TA1并在新小区中立即使用它。
-对于伪同步TBF切换RTD可以作为在新小区中给移动站MS分配资源的消息中的可选信息条目由基站收发信机BTS0发送到移动站MS，例如下面消息中的一个分组上行链路指派(PUA)，分组下行链路指派(PDA)，分组时隙重新配置(PTR)，分组小区改变命令(PCCO)。
如果不包括可选信息，则不应用伪同步TBF切换程序并且移动站MS使用现有的程序。如果信息存在，移动站MS可以计算TA1并在新小区中立即使用它。
然而，例如，在下行链路传送(DL TBF)的情况下发送给基站收发信机BTS1的第一分组下行链路Ack/Nack(PDAN)确认消息中，以及例如，在上行链路传送(UL TBF)中发送给基站收发信机BTS1的第一上行链路信息块中(这需要定义新消息，例如通过修改现有的分组测量报告消息)，移动站MS可以给基站收发信机BTS1发送OTD+TA0。对于下行链路方向，另一种解决方案不使用PDAN消息因为，即使对于下行链路处理，移动站MS必须在某个时间通过新小区中的上行链路TBF实现小区更新，OTD+TA0还可以在这种情况下在上行链路信息块(UL信息块)中被发送(例如在修改的分组测量报告消息中)。
-对于预同步TBF切换TA1可以作为在新小区中给移动站MS分配资源的消息中的可选信息条目被基站收发信机BTS0发送到移动站MS，例如下面消息中的一个分组上行链路指派(PUA)，分组下行链路指派(PDA)，分组时隙重新配置(PTR)，分组小区改变命令(PCCO)。
如果不包括可选信息，则不应用预同步TBF切换程序并且移动站MS使用现有的程序。如果信息存在，移动站MS可以计算TA1并在新小区中立即使用它。
本发明的优点包括
-对于下行链路TBF(DL TBF)，移动站MS可以立即确认它在新小区接收的下行链路信息块(DL信息块)；不需要移动站MS在新小区发送接入突发并且不需要网络通过分组功率控制和定时提前量(PPCTA)消息向移动站MS发送定时提前量信息；所有这些缩短了业务中断时间；-对于上行链路TBF(UL TBF)，移动站MS可以在它的新小区的新配置中为它分配了上行链路状态标识(USF)后立即在上行链路方向发送有效的信息块；再者，不需要移动站MS在新小区中发送接入突发，并且不需要网络通过分组功率控制和定时提前量(PPCTA)消息向移动站MS发送定时提前量信息。在传送中断时间方面的总的改进至少等于MS和分组控制单元(PCU)间的往返时延，例如在远程PCU结构中，该时延可能达到160ms。
本发明还提供移动站、移动无线网络设备，以及所有包括适合于实现此处描述的根据本发明方法的任何一个实施例的装置的移动无线系统。
对于本领域技术人员来说，这些装置的详细实现没有特别的问题，因此，如上面的那样，除了说明它们的功能外就不需要更详细地描述这些装置了。
权利要求
1.一种用于分组模式蜂窝移动无线系统的小区改变方法，在所述方法中，当移动站还在旧小区中时，通过网络将关于为移动站在新小区中分配的资源的信息用信号通知到所述移动站，以及，当所述移动站还在旧小区中时，也由网络将目的是使该移动站能确定会由所述移动站在新小区中应用的定时提前量的信息用信号通知到所述移动站。
2.一种用于分组模式蜂窝移动无线系统的移动站，所述移动站包括-用于从网络接收由旧小区发送并指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息的装置，和-用于利用公式TA1＝OTD+TA0，根据新小区与旧小区之间的测量的观测时间差OTD和用在旧小区中的定时提前量值TA0，确定用在新小区中的定时提前量值TA1的装置。
3.根据权利要求2所述的移动站，其中所述指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
4.一种用于分组模式蜂窝无线系统的移动站，包括-用于从网络接收由旧小区发送并包括旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息的装置，-用于利用公式TA1＝OTD-RTD+TA0，根据新小区和旧小区之间的测量的观测时间差OTD、用于旧小区中的定时提前量值TA0和由旧小区发送的所述实时差RTD，确定用在新小区中的定时提前量值TA1的装置。
5.根据权利要求4所述的移动站，其中所述旧小区和新小区之间的实时差RTD是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
6.一种用于分组模式蜂窝无线系统的移动站，包括用于从网络接收由旧小区发送的并将被用在新小区中的定时提前量值TA1的装置。
7.根据权利要求6所述的移动站，其中将被用于新小区中的定时提前量值TA1是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
8.分组模式蜂窝移动网络设备，包括用于由旧小区将目的在于指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息发送给移动站的装置。
9.根据权利要求8所述的网络设备，其中所述目的在于指示旧小区和新小区之间的实时差RTD等于零的信息是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
10.分组模式蜂窝移动网络设备，包括用于由旧发送小区将包括旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息发送给移动站的装置。
11.根据权利要求10所述的网络设备，其中所述旧小区和新小区之间的实时差RTD是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
12.分组模式蜂窝移动网络设备，包括用于由旧小区将包括用在新小区中的定时提前量值TA1的信息发送给移动站的装置。
13.根据权利要求12所述的网络设备，其中用于新小区中的定时提前量是在新小区中给移动站分配资源的消息中被发送的。
14.一种分组模式蜂窝移动无线系统移动站，包括用于向网络传送目的在于使网络能够获得旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息的装置。
15.根据权利要求14所述的移动站，其中所述信息包括新小区和旧小区之间的测量的观测时间差OTD和用在旧小区中并在新小区中被移动站发送到网络的定时提前量值。
16.根据权利要求14或15所述的移动站，其中所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的第一确认消息中被发送。
17.根据权利要求14或15所述的移动站，其中所述信息在这样的消息中被发送，该消息由移动站在新小区中发送到网络的第一上行链路信息块中发送。
18.根据权利要求14或15所述的移动站，其中所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的小区更新消息中被发送。
19.分组模式蜂窝移动无线网络设备，包括用于从移动站接收目的在于使网络能够获得包括旧小区和新小区之间的实时差RTD的信息的装置。
20.根据权利要求19所述的网络设备，其中所述信息包括新小区和旧小区之间的测量的观测时间差OTD和用在旧小区中并被移动站在新小区中发送到网络的定时提前量值。
21.根据权利要求19或20所述的网络设备，其中所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的第一确认消息中被发送。
22.根据权利要求19或者20所述的网络设备，其中所述信息在这样的消息中被发送，该消息由移动站在新小区中发送到网络的第一上行链路信息块中发送。
23.根据权利要求19或20所述的网络设备，其中所述信息在由移动站在新小区中发送到网络的小区更新消息中被发送。
24.一种分组模式蜂窝移动无线系统，其包括至少一个根据权利要求2，3，4，5，6，7，14，15，16，17，18中任何一个的移动站。
25.一种分组模式蜂窝移动无线系统，其包括至少一个根据权利要求8，9，10，11，12，13，19，20，21，22，23中任何一个的网络设备。
全文摘要
一种用于分组模式蜂窝移动无线系统的小区改变方法，在所述方法中，当移动站还在旧小区中时，通过网络将关于为移动站在新小区中分配的资源的信息用信号通知到所述移动站，以及，当所述移动站还在旧小区中时，也由网络将目的是使该移动站能确定会由所述移动站在新小区中应用的定时提前量的信息用信号通知到所述移动站。
文档编号H04L12/56GK1589584SQ02823123
公开日2005年3月2日 申请日期2002年11月22日 优先权日2001年11月23日
发明者J·阿沙尔 申请人:埃沃柳姆公司