无线通信系统中的网络辅助小区重新选择及其方法

专利名称：无线通信系统中的网络辅助小区重新选择及其方法
技术领域：
本公开内容一般来讲涉及无线通信，更具体来讲涉及在分组数据交换期间，在无线通信网络、例如全球数字移动电话系统(GSM)和/或(UMTS)网络中的小区重新选择及其方法。
背景技术：
通用无线分组业务(GPRS)及其扩展集、用于GSM的增强型数据速率全球演进技术(EDGE)均允许在移动无线用户设备用户之间进行数据交换。GPRS/EDGE允许在数据传输特性是基于分组的、间歇的和非周期的、可能是少量数据传输而频繁的、以及可能是大量数据传输而很少发生的时候，有效地利用无线电和网络资源，所述少量数据传例如是小于500个八位组，而所述大量数据传输例如是传输超过几百K字节。
公共陆地移动网(PLMN)运营商最初是将GPRS/EDGE用于基于过剩的能力、例如在非峰值使用期间来产生附加收入。最初是设想使用户应用包括因特网浏览能力、电子邮件、文件传输及适用最佳工作数据传输的其他应用。然而，基于GPRS/EDGE的业务的市场已经显著地增长，并且现在构成在峰值使用期间的网络通信量的相当多的一部分。
网络控制小区选择(NCCS)和网络辅助小区选择(NACS)被引入GSM标准中，来增加通用无线分组业务(GPRS)第三代增强方案的效率，解决小区重新选择对于用户数据通过量的负面影响。
为了保持系统简单性，没有为GPRS/EDGE之上的最佳工作分组数据传输规定实时切换程序。在R5和先前的GPRS/EDGE规范中，是通过简单地允许移动用户设备(UE)与其在空闲模式中一样的方式进行选择，来实现小区改变的。这一程序使得移动UE放弃其在一个小区上的分组传输，并且在另一小区上彻底地重建正在进行的传输。
如果移动UE重新选择的新小区支持GPRS/EDGE数据服务并且具有足够的容量来支持额外的分组数据通信业务量，则这一简单的小区改变机制是非常有效的。然而，在系统操作中频繁发生的是在移动UE放弃旧小区上的操作并且试图重新选择一个新小区之后，往往由于新的小区不具有足够的容量来支持额外的分组数据通信业务量，以致该分组数据传输失败。移动UE随后必须等待并且设法重建该数据传输。同时，移动UE可能重新选择另一小区，该小区可能适应于其对于分组数据传输的要求。
在GPRS待用和就绪状态中，移动台通过监视在广播分配(BA)列表中规定的相邻小区的信号强度而自发地执行小区选择，该广播分配(BA)列表是在PBCCH上、或者在没有PBCCH的情况下而在BCCH上广播的。在分组传输模式操作期间，UE监视BA列表上指示的正在提供服务的小区载波和所有的相邻小区载波。在BCCH载波上的每一TMDA帧中相继地作出接收信号强度测量指示符(RSSI)。
重新选择决策过程使用接收信号电平平均值(RLA_P)，该接收信号电平平均值是作为5秒期间内采集的采样的连续观测平均值计算的，并且为每一BCCH载波维护该平均值。在计算期间尽可能均匀地分布被分配给每一载波的采样。对于一个有效的RLA_P，至少需要5个接收信号电平测量采样。
几个标准被用于GPRS小区重新选择。路径损耗标准参数C1表示用于GPRS的小区重新选择的最低信号电平。C1基于对应的RLA_P值，并且表示基于路径损耗和有关正在提供服务的小区的RSSI的假定而进行的链路预算计算。当C1是0dBM并且满足其他要求的时候，移动终端重新选择。小区等级标准参数C32用于在具有相同优先权的小区之中选择小区。对于正在提供服务的小区，C32等于C1。对于每一相邻小区，C32等于使用小区广播参数修正后的C1。用于分级小区结构(HCS)的信号电平阈值标准参数C31被用于评估优先化的分级GPRS。
移动台更新RLA_P，并且为正在提供服务的小区和每一或者每隔一个非服务小区(相邻小区)的新采集采样来确定C1、C31和C32，无论哪一个更大。如果该正在提供服务的小区的路径损耗标准参数C1低于零、并且如果一个适当的非服务小区(参见3GPP TS03.22)被确定为优于该正在提供服务的小区，则执行小区重新选择。一般来讲，最佳小区是具有C32的最大值的小区。当评估最佳小区的时候，从相邻小区的C32值中减去滞后参数值。滞后参数值是在正在提供服务的小区的PBCCH上广播的。对于在先前重新选择的15秒内发生的小区重新选择，RSSI的滞后值等于5dB。并且如果10秒内没有定位到适当的小区，则执行小区选择算法。
在分组数据交换期间，在郊区的和/或都市的环境中的静态的或者半静态的移动UE基本上通常可以每隔15至45秒，连续地在3至5个小区之中进行重新选择，每当发生重新选择，均导致需要重新建立分组数据传输。然而，频繁出现的高频率小区重新选择可能不利地影响用户数据通过量。
一旦仔细考虑了以下具体实施方式
部分以及如下所述的附图，公开内容的各方面、特征和优点对于本领域中普通技术人员将变得更加充分清楚直观。


图1是示例性的蜂窝式通信网络。
图2是示例性的处理流程图。
图3是示例性的移动台结构的一部分。
图4表示预测器的重新选择测量。
图5表示预测器的重新选择标准。
图6是用于将重新选择信息从移动台传送到网络的示例性消息。
图7是另一示例性的处理流程图。
具体实施例方式
在图1中，根据例如在分组数据交换期间进行的自发的小区重新选择，，最初位于小区A120中并且向小区B130移动的移动台110试图基于已知的自发重新选择协议，例如在小区A的路径损耗标准C1低于0dBm的时候，来重新选择至小区B。如果小区B不能支持该分组数据交换，则如果另一小区可用或者该移动台试图在稍后重新选择至小区B，该移动台必须重新选择至另一小区，例如重新选择至小区C。
在图2中的处理图表200中，依照一种操作模式，在块210处，移动台在重新选择之前向网络发送一个重新选择通信消息。该重新选择通信消息指示该重新选择很可能在不久后发生，或者指示重新选择即将发生。
在一个实施例中，该移动台结构包括重新选择预测器，该重新选择预测器预测何时很可能发生重新选择。在图3中的示例性的实现方式中，该重新选择预测器302在输入304处，从测量模块310那里接收C1参数值，该C1参数值是基于RSSI测量结果计算的。此处C1参数值是例示的，也可以替代地使用其他标准。
重新选择预测器包括用于指示何时很可能发生重新选择的输出306。例如在一个实施例中，移动台基于重新选择预测器的输出对发送给网络的上行链路测量报告中的“重新选择”位进行置位，以便向网络通知即将发生的重新选择。示例性的重新选择预测器还包括第二输出308，用于向虚拟承载电路(VB)、例如虚拟流式承载电路(VSB)或者移动台上的其它模块指示重新选择即将发生。输出306和308可以被交替地提供，或者同时提供这两个输出。
在图3中，重新选择是在需要重新选择的时候，由移动台上的重新选择执行模块320响应于重新选择命令来执行的。重新选择命令可能是由在网络或者移动台处的判定而引起的，这将在下文中更加详细的讨论。
在一个实施例中，一般来讲，重新选择是基于重新选择标准RC来预测，该重新选择标准RC是根据拟合近似对应的C1参数值集合的多条曲线的集合、并基于该曲线的系数来计算的。在示例性实施例中，该抛物线近似于多个yi＝C1参数值的集合，该多个yi＝C1参数值是基于在时间ti时的对应的RSSI测量结果。曲线系数a0，、a1和a2是作为使用最小二乘法的yi和ti的函数、并基于对应的C1参数值集合来计算的。在图4中，每一抛物线被计算，以近似5个C1参数值。对于每一新的C1参数值，生成一个新的抛物线系数集合，来近似5个最新的C1参数值。在图4中，所述第一抛物线基于时间ti至ti+4时的C1值，下一抛物线基于时间ti+1至ti+5时的C1值，并且下一抛物线基于时间ti+2至ti+6时的C1值，等等。对于每一抛物线，重新选择标准RC是在对应于最后的C1值的时间，使用关系式RC＝a0+a1tn+a2tn2来计算的。图4中图示出几个重新选择标准RC点。
重新选择预测器的示例性算法开始于基于第一个yj来找出所需的初始总和来进行n点滑动抛物线计算，其中yj是上述讨论到的根据GSM 3GPP标准的C1参数值，在对应瞬间tj处的重新选择价值准则St0=Σj=1ntj;Stt0=Σj=1ntjtj;Sttt0=Σj=1ntjtjtj;Sttt0=Σj=1ntjtjtjtj;Sy0=Σj=1nyi;]]>
Sty0=Σj=1ntjyj;Stty0=Σj=1ntjtjyj;]]>该重新选择标准计算基于以时间间隔ΔT分离的原始RSSI测量结果。
以下计算是从初始化i＝1开始执行的。
BEGINRSSIi＝get_RSSI_measurements(ti)；yi＝calculate_reselection_criteria(RSSIi)；//基于先前总和的当前总和B＝St(i)＝St(i-1)-ti-1+ti；C＝Stt(i)＝Stt(i-1)-ti-1ti-1+titi；F＝Sttt(i)＝Sttt(i-1)-ti-1ti-1ti-1+tititi；M＝Stttt(i)＝Stttt(i-1)-ti-1ti-1ti-1ti-1+titititi；P＝Sy(i)＝Sy(i-1)-yi-1+yi；R＝Sty(i)＝Sty(i-1)-ti-1yi-1+tiyi；S＝Stty(i)＝Stty(i-1)-ti-1ti-1yi-1+titiyi；//辅助参数D＝St(i)；E＝Stt(i)；K＝Stt(i)；L＝Sttt(i)；Q＝D/n；E＝E-QB；F＝F-QC；R＝R-QP；Q＝K/n；L＝L-QB；M＝M-QC；
S＝S-QP；Q＝L/E；//在时刻tn终止的滑动抛物线的系数a2＝(S-RQ)/(M-FQ)；a1＝(R-Fa2)/E；a0＝(P-Ba1-Ca2)/n；//基于近似计算的时刻tn的重新选择标准RC(tn)＝a0+a1tn+a2tn2i＝i+1；END图5是重新选择标准RC和系数a0、a1和a2的图解说明。当在几个连续曲线的端点估算的RC值下降的时候、并且当几个连续曲线中的至少一些的系数a0、a1和a2满足指示即将发生重新选择的状态的时候，判定重新选择即将发生，下文将更加详细地论述。在一个实施例中，当即将发生的重新选择的时候，发生重新选择的估计时间由关系来确定。Tr＝-a0(Td)/a1(Td).时间点Td是已经检测出可能的重新选择的时候，并且Tc＝Td+mΔT是当前时刻。在一个实施例中，当m＝3的时候，如下预测重新选择IF0＜RC(Tc)＜RC(Tc-ΔT)＜RC(Tc-2ΔT)＜RC(Td＝Tc-3ΔT)ANDa0(Td)＞0ANDa1(Td)＜0ANDsign[a2(Td-ΔT)]＜0ANDsign[a2(Td+ΔT)]＞0ANDsign[a0(Tc)]＞0ANDsign[a1(Tc)]＜0THEN，小区重新选择预测时间是Tr＝-a0(Td)/a1(Td).
重新选择预测器可以在连接期间连续地运行。每当预测重新选择的条件得以满足时，则更新Tr。当不再满足重新选择条件的时候，将不再预测小区重新选择。在2002年11月18日递交的、名称为“MethodAnd Apparatus for Predicting a Cell Change”的第60/427,190号美国临时专利申请中更加充分地论述了重新选择预测的这些及其他方面，其公开内容在此被全部引入以供参考。
在本发明的其他实施例或者实现方式中，可以用其它方式或者方案来预测、确定或者评估小区重新选择。另外，在某些应用中，不必精确地预测即将发生的重新选择何时发生，而只要由移动台以足以对本应是移动台执行的自发重新选择处理的工作产生干涉或者影响的充足时间向网络告知即可。
一旦网络从移动台接收到即将发生小区重新选择的指示，则该网络可以采取几种不同的动作。如果该网络发现命令移动终端到一特定小区并没有益处，例如如果移动终端的BA列表中的所有小区均有同等能力为移动终端提供服务、或者如果它对将被重新选择的小区不具有充分的了解，则该网络可能选择允许移动终端自发地实现小区重新选择。
在某些实现方式中，响应于从移动台接收的重新选择，该网络没有向该移动台发送通信消息。实际上，该移动台可能被编程为如果它未在向网络发送重新选择通信消息之后的某规定时间间隔内接收到答复，则自发地重新选择。这一方案减少了网络信令负荷。然而替代地，该网络也可以通过向移动台发送一肯定通信消息，来批准自发的重新选择。
在图2中，在块220处，在某些实施例中，移动无线通信设备响应于由移动台发送的重新选择通信消息，而从网络接收具有重新选择指令的通信消息。如果该网络意识到作为重新选择候选的一个或多个小区中的容量情况，则该网络可以通过将该网络希望移动终端重新选择的小区的小区索引发送到该移动台，来将该移动台引导到该特定小区。如果该网络意识到移动台位于或者接近路由区(RA)边缘，并且可能被重新选择的一个或多个小区位于与正在服务于该移动终端的路由区不同的路由区中，则该网络可以将该移动台引导到当前或者其他期望RA中的一特定小区。
允许网络控制或者辅助重新选择一般来讲减少了网络内部的信令负荷量，并且减少了分组数据交换期间的数据传输中的中断次数，包括减少SGSN重新分配的次数。
如果网络意识到移动终端可能移动离开该数据服务的覆盖范围，例如可能被重新选择的一个或多个小区不支持GPRS，则该网络可以提供该数据服务必须被终止的通信消息，从而提供某种预先通知，以便移动台可以从容地终止该数据交换。提前终止通知对于在分组数据交换发送或者接收数据的应用也可能有用。在其他实施例中，在网络无法命令移动终端重新选择可以提供继续的数据服务的小区的时候，网络不向移动台提供任何通信消息。
图6是用于将重新选择信息从移动台传送到网络的示例性消息600。在上述讨论到的示例性实施例中，该消息是测量结果消息，不过在其他实施例中，该信息可以被嵌入到任何其他的无线通信上行链路消息中。在一个实施例中，该示例性的消息包括重新选择即将发生位610，该位可以被置位或者不被置位，以便指示重新选择即将发生。在其他实施例中，除了重新选择位之外或者代替重新选择位，该消息还包括关于重新选择何时发生的信息，例如通过一组多个位620编码得到的时期，其存在可以指示即将发生重新选择。在其他实施例中，移动台向网络表明该移动终端意图重新选择到哪一小区。该消息还可以包括用于传送这一信息的位。
在某些实现方式中，所希望的是停用移动台上的特定自发重新选择模式，例如，所希望的可能是使移动无线通信设备上的小区等级参数无效。如果示例性的重新选择预测器是在GSM移动台中实现的，则所希望的可能是使C32重新选择标准无效。
在图7的示例性的处理流程图中，在块710处，移动台向网络表明它是否支持控制/辅助重新选择(NCARM)模式操作，例如该移动台是否能够执行重新选择预测。例如第一次加入到PLMN上时，或者在每一RAU期间，或者在每一数据会话一开始的时候，即在建立PDP环境的时候，将该信息从移动台传送到网络。如果来自移动台的指示是在RAU时提供的，则移动终端每次执行RAU的时候均提供它。如果来自移动终端的指示是在数据会话一开始的时候提供的，则移动终端每当建立PDP环境、以及重建现有PDP环境的时候提供该指示。该网络将在该移动终端连接到该网络的整个期间均保持该信息。
在图7中，在块720处，移动台响应于向网络发送网络控制/辅助重新选择模式支持通信消息，从网络接收重新选择控制通信消息。一般来讲，移动台基于来自网络的重新选择控制通信消息执行重新选择。
在一个实施例中，该网络基于相邻小区信号强度，向移动台发送通信消息，来停用移动台中的重新选择。例如在GSM通信系统中，网络向移动台发送滞后参数，以便停止使用用于重新选择的C32标准参数。停用C32标准参数的目的是严格地将小区重新选择限制到正在提供服务的小区上的RF状态，这可以通过上述讨论到的重新选择预测器模块、或者通过某些替代的重新选择预测器来预测重新选择，这些替代的重新选择预测器依赖于当前小区状态来预测重新选择。
在图7中，在块730处，如果在正在提供服务的小区内存在PBCCH，则该移动终端将使用重新选择预测器来确定预期何时发生小区改变，如块740处所示。在正在提供服务的小区中没有PBCCH的情况下，则网络为移动台提供不同于0dB的C1标准阈值，其是默认的C1值。如果在块750处网络提供替代的阈值，则移动终端使用重新选择预测器确定何时将发生重新选择，如块760处所示。否则，在块770处，如果PBCCH不存在，并且网络没有发送一个新的C1阈值，则移动台使用默认的5秒警告来确定在满足0dBm重新选择阈值条件之后的什么时候发生重新选择。
尽管已经以发明人建立其所有权并且使本领域中普通技术人员能够制作和使用本发明的方式，描述了本公开内容以及当前被认为是其最佳方式的方案，然而可理解的并且很显然的是，存在许多与此处公开的示例性实施例相等同的方案，并且可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下对其作出无数改进和变动，其不应被示例性实施例限制，而应由所附权利要求书来限制。
权利要求
1.一种在无线通信设备中的方法，所述方法包括进行分组数据交换；在分组数据交换期间向网络发送重新选择通信消息；响应于该重新选择通信消息，从网络接收新的小区分配。
2.根据权利要求1的方法，接收新的小区分配包括接收小区索引。
3.根据权利要求1的方法，接收新的小区分配包括接收当前路由区内部的新小区分配。
4.根据权利要求1的方法，向网络发送重新选择通信消息包括发送表明即将发生小区重新选择的指示。
5.根据权利要求4的方法，使用移动无线通信设备上的重新选择预测器来确定重新选择即将何时发生。
6.根据权利要求1的方法，在测量报告中向网络发送重新选择通信消息。
7.根据权利要求1的方法，重新选择到所分配的新小区，并且在该新小区上继续该分组数据交换。
8.根据权利要求1的方法，测使用移动无线通信设备上的重新选择预测器来预测将何时发生重新选择。
9.根据权利要求1的方法，通过将曲线近似到多个时间独立的信号强度测量结果、并且估计该曲线何时与对应于重新选择的阈值相交，来预测何时将发生重新选择。
10.一种在无线通信设备中的方法，所述方法包括将重新选择通信消息发送到网络；响应于该重新选择通信消息，从网络接收以下中的至少之一任何路由区中的新小区分配，当前路由区中的新小区分配，分组数据终止通信消息。
11.根据权利要求10的方法，在分组数据交换期间将重新选择通信消息发送到网络，响应于接收到新小区分配而重新选择到所分配的小区。
12.根据权利要求10的方法，在分组数据交换期间将重新选择通信消息发送到网络，响应于接收到分组数据终止指令而终止该分组数据交换。
13.根据权利要求10的方法，向网络发送重新选择通信消息包括发送表明即将发生重新选择的指示。
14.根据权利要求13的方法，使用移动无线通信设备上的重新选择预测器来确定重新选择即将何时发生。
15.根据权利要求10的方法，在测量报告中向网络发送重新选择通信消息。
16.一种在无线通信网络中的方法，所述方法包括从移动台接收重新选择通信消息；响应于来自移动台的该重新选择通信消息，发送以下中的至少之一任何路由区中的新小区分配，当前路由区中的新小区分配，分组数据终止通信消息。
17.一种在无线通信设备中的方法，所述方法包括向网络发送网络控制/辅助重新选择模式支持通信消息；响应于向网络发送网络控制/辅助重新选择模式，从网络接收重新选择控制通信消息；基于来自网络的该重新选择控制通信消息进行重新选择。
18.根据权利要求17的方法，响应于来自网络的重新选择控制通信消息，基于相邻小区信息停用该移动无线通信设备中的重新选择。
19.根据权利要求17的方法，响应于接收到重新选择控制通信消息，使移动无线通信设备上的小区等级参数无效。
20.根据权利要求17的方法，响应于接收到重新选择控制通信消息，使移动无线通信设备上的C32标准参数无效。
21.根据权利要求17的方法，当正在提供服务的小区中存在PBCCH的时候，使用移动无线通信设备上的重新选择预测器来进行重新选择。
22.根据权利要求17的方法，在正在提供服务的小区中没有PBCCH的情况下，接收新的重新选择阈值，并在接收新的重新选择阈值之后，使用移动无线通信设备上的重新选择预测器进行重新选择。
23.根据权利要求17的方法，在正在提供服务的小区中没有PBCCH的情况下并且在没有从网络接收到新的重新选择阈值的情况下，一旦满足重新选择阈值，即使用默认的警告间隔来进行重新选择。
24.一种在无线通信网络中的方法，所述方法包括接收送往网络的网络控制/辅助重新选择模式支持通信消息；响应从移动台接收网络重新选择模式支持通信消息，向移动台发送重新选择控制通信消息；该重新选择控制通信消息命令移动无线通信设备基于相邻小区信息而停用重新选择。
25.如权利要求24所述的方法，发送重新选择控制通信消息包括命令移动台响应于接收到该重新选择控制通信消息而使移动无线通信设备上的小区等级参数无效。
26.用于从移动无线通信设备传输到无线通信网络的无线通信上行链路消息，该消息包含至少一个重新选择位，指示即将发生移动无线通信设备重新选择的重新选择位状态。
27.权利要求26中的所述无线通信上行链路消息是测量结果报告。
28.根据权利要求26的无线通信上行链路消息，所述重新选择位的至少一个状态指示预测何时进行重新选择。
29.一种在无线通信设备中的方法，所述方法包括获得信号强度测量结果；基于函数集合计算重新选择标准，所述函数是基于信号强度测量结果来近似对应值的集合；基于所述重新选择标准和所述近似对应值集合的函数的至少一些系数来预测重新选择即将何时发生。
30.根据权利要求29的方法，估算重新选择标准何时将与重新选择阈值相交，向网络发送网络何时即将发生重新选择的重新选择通信消息；响应于该重新选择通信消息，从网络接收新的小区分配。
全文摘要
移动无线通信网络中的方法，包括从移动台向网络发送(210)重新选择通信消息，以及响应于所述重新选择通信消息从所述网络接收(220)小区重新选择辅助，例如新的小区分配。在一个实施例中，所述移动台停用小区重新选择。
文档编号H04L12/56GK1748433SQ200480003634
公开日2006年3月15日 申请日期2004年2月4日 优先权日2003年2月5日
发明者马克·派森, 尼尔斯·彼得·斯科夫·安德森, 斯蒂芬·豪威尔, 阿诺德·申斯通 申请人:摩托罗拉公司