专利名称：使用用户设备缓冲区占用率作为选择标准的软切换中的小区选择的制作方法
技术领域：
本发明涉及在蜂窝通信系统中使用的软切换技术。
背景技术：
在蜂窝移动通信系统中，每个基站具有与之相关的覆盖一定范围(覆盖区(footprint))的小区。小区覆盖区域内的用户设备通过向/从与小区相关的基站发送/接收无线信号，与该系统进行通信。不同小区的形状和大小可以不同并且可能随时间而变化。多个相邻小区的各个覆盖区域通常相互交迭，这样在任何给定时间，用户设备都可能能够与多于一个的基站进行通信。
如果用户设备位于两个或更多个小区交迭的区域中，则软切换可能在这些小区之间发生。在软切换期间，用户设备同时与两个或更多个基站进行通信。软切换用于使得在用户设备从一个小区移动到另一个小区时能够进行受控的切换，并利用交迭的小区覆盖来提高信号质量。如果用户设备停留在软切换区域中，它可以持续无限期地利用基站的分集。
在软切换期间，用户设备维护一个激活基站和候选基站的列表。激活基站是参与软切换操作的基站，也就是用户设备向其发送数据的基站。候选基站是用户设备能够知道但被确定为不适于数据传输的基站。在公知的软切换技术中，根据各小区中的信号质量的指标确定哪些基站应参与软切换操作。例如，用户设备可以测定从不同基站接收的信号的质量，并利用这些指标确定哪些基站应为激活基站。激活基站的选择随着来自一个基站的信号的减弱和来自另一个基站的信号的增强而被更新。
在公知的软切换技术中，基于到基站的无线信道的质量进行用于软切换的基站的选择。然而，依据本发明可以明白，软切换中的基站选择处理可以通过考虑其它因素而变得更加有效。具体的，选择用于软切换的基站时，可能期望考虑在小区内可能发生的拥塞量。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种选择在软切换期间使用的激活基站的方法，该激活基站用于从多个用户设备接收数据，所述方法包括确定每个所述用户设备的数据缓冲区中的数据量；比较所述用户设备的数据缓冲区中的数据量以获得相对指示符，所述相对指示符指示出一个用户设备的数据缓冲区与其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及依据所述相对指示符，选择一个基站作为激活基站。
通过基于用户设备缓冲区中的相对数据量选择基站，使得可以将基站可能遭遇的拥塞量考虑在内。例如，一个具有多个具有较满缓冲区的用户设备的基站可能接收到大量数据，因而所述基站可能变得拥塞。在这种情况下，可避开该基站。相反的，一个可能接收较少数据的基站就不太可能被拥塞，因而可能被选定。
所述相对指示符例如可以指示用户设备缓冲区与平均值相比的充满程度，或者指示用户设备缓冲区与最小值相比的充满程度。可以为每个用户设备获取多个相对指示符，在这种情况下可以同时获得用户设备缓冲区与平均值相比的充满程度的指示以及用户设备缓冲区与最小值相比的充满程度。通过使用这两个值，可以考虑到不同数据缓冲区的缓冲区占用率分布。
基站与在其小区内的所有用户设备进行通信，因此基站可能是进行用户设备的数据缓冲区中的数据量比较的最佳位置。因此优选地由基站执行比较步骤。但是，如果适合，所述比较步骤也可以在其它位置执行，如无线网络控制器(RNC)或用户设备自身等处。
如果由基站执行比较步骤，则所述方法可以进一步包括将用于每个用户设备的所述(或每个)相对指示符从基站发送到所述用户设备的步骤。通过这种方式，每个用户设备获知其它用户设备中的缓冲区状态。然后可以由用户设备执行选择基站的步骤。另选的，所述(或每个)相对指示符可以被发送到无线网络控制器，并且选择基站的步骤的步骤可以由无线网络控制器执行。
为了使基站比较用户设备的数据缓冲区中的数据量，该基站需要获得每个数据缓冲区中的实际数据量。为了达到此目的，在一个实施例中，用户设备确定其数据缓冲区中的数据量并将所述数据量的指示发送到基站。如果所有用户设备通过这种方式发送了其数据缓冲区中的数据量，则由基站负责确定相对指示符。
在某些情况下，用户设备基于常规方式发送其数据缓冲区中的数据量指示是不合适的。例如，如果存在许多用户设备，或上行链路中需要发送大量数据，则报告处理中涉及的额外传输可能将干扰量或拥塞量增加到一个无法接受的水平。这样，在第二实施例中，用户设备向基站发送一个待发送数据总量的指示，基站基于所述数据总量以及已经由基站从所述用户设备接收到的数据量确定用户设备数据缓冲区中的数据量。这可以减少上行链路的报告处理中所涉及的发送次数。
可以基于所述(或每个)相对指示符的历史记录选择基站作为激活基站。这样可以允许将长期趋势考虑在内，并且可以防止作出不合逻辑的软切换判定。但是，所述一个(多个)相对指示符的最新值可以与所述历史记录同时使用或替代其使用。
优选的，另外基于无线信道状况的指标选择基站作为激活基站。这样可以使得具有良好无线信道状况的基站可以优先于具有较差状况的基站而被选中。可以基于无线信道状况的历史记录选择基站作为激活基站，这可以改进软切换判定的作出过程。例如，如果无线信道状况的历史记录显示无线信道正在不断变差，则可以推断正在发生慢衰，在这种情况下所述基站可能会被取消作为激活基站的选定。如果历史记录显示无线信道状况在好与坏之间持续摆动，则可以推断正在发生快衰，未发生这些状况的基站可以被优选地选为激活基站。如果无线信道历史记录显示无线信道正在迅速变坏，则基站可能被立即舍弃。相反的，一个不断变好的候选基站可能被选为激活基站。
所述选择基站的步骤可以由用户设备执行，所述方法可以进一步包括从用户设备向基站发送所选定基站的指示。所述指示可以是，例如，选定基站的标识号，或指示特定基站是否被选定的标记。
在Fujistu Limited的名为“Virtually Centralized Uplink Scheduling”的共同待决英国专利申请(代理参考号P100261GB00)(在这里通过引用并入其全文)中，描述了一种上行链路调度技术，其中在上行链路传输调度中使用了用户设备缓冲区中的相对数据量信息。为此，基站向每个用户设备发送相对指示符，所述相对指示符指示所述用户设备的数据缓冲区与其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度。然后用户设备根据其收到的相对指示符对它们到基站的上行链路传输进行调度。
在本发明的一个优选实施例中，用于调度上行链路传输的从基站发送到用户设备的同一相对指示符也用于软切换的判定。这样，所述方法可以进一步包括根据所述(或每个)相对指示符调度上行链路传输的步骤。例如，各用户设备可以根据用于用户设备的所述(或每个)相对指示符确定其将数据发送到基站的速率和/或时间。总之，如果为了调度上行链路的传输的目的而传送了相对指示符，则进行软切换判定时使用这些相对指示符可以允许至少部分地基于小区内的预期拥塞级别进行判定，而不需要从基站向用户设备发送额外的信息。通过这种方式，上行链路调度和软切换都可以通过使用由基站发送的同一相对指示符得到增强。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于接收来自于多个用户设备的数据的基站，所述基站包括用于确定每个所述用户设备的数据缓冲区中的数据量的装置；用于比较所述用户设备的数据缓冲区中的数据量以获得相对指示符的装置，所述相对指示符指示用户设备的数据缓冲区与其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；用于发送所述相对指示符的装置；用于接收表明所述基站是否被选为用于用户设备的激活基站的信号的装置；以及用于在所述基站被选为激活基站的情况下为所述用户设备分配信道的装置。
所述相对指示符可以指示用户设备缓冲区与平均值相比的充满程度，或者所述相对指示符可以指示用户设备缓冲区与最小值相比的充满程度。所述比较装置可以被设置为生成用于每个用户设备的多个相对指示符。
所述发送装置可以被设置为将用于每个用户设备的所述相对指示符或每个相对指示符从所述基站发送到该用户设备，或者所述发送装置可以被设置为将所述(或每个)相对指示符发送到无线网络控制器。
根据本发明的第三方面，提供了一种用户设备，所述用户设备包括数据缓冲区；用于向基站发送与待发送数据量有关的信息的装置；用于从基站接收相对指示符的装置，所述相对指示符指示所述数据缓冲区与该基站所服务的其它所述用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及用于根据所述相对指示符选择基站作为激活基站的装置。
所述用户设备可以进一步包括用于确定数据缓冲区中的数据量的装置，并且与待发送数据量信息有关的信息可以是所述数据缓冲区中的数据量的指示。另选的，用户设备可以进一步包括用于确定一个呼叫中待发送的数据量的装置，并且与所述待发送数据量有关的信息可以为所述呼叫中待发送的数据量的指示。
所述接收装置可以被设置为从基站接收多个相对指示符。
所述用户设备可以进一步包括用于存储所述(或每个)相对指示符的历史记录的装置，并且所述选择装置被设置为根据所述(或每个)相对指示符的历史记录选择基站作为激活基站。所述选择装置可以被设置为另外根据所述无线信道状况的指标选择基站作为激活基站。所述用户设备可以进一步包括用于存储无线信道状况的历史记录的装置，并且所述选择装置可以被设置为根据所述无线信道状况的历史记录选择基站作为激活基站。
所述用户设备可以进一步包括用于发送一个选定基站的指示的装置。
所述用户设备可以进一步包括用于根据所述(或每个)相对指示符调度上行链路传输的装置。所述调度装置可以被设置为基于所述(或每个)相对指示符确定将数据发送到所述基站的速率和/或时间。
本发明还可以提供一种通信系统，其包括根据第二方面的基站和根据第三方面的用户设备。
在本发明的另一方面，提供了一种用于从多个用户设备接收数据的基站，所述基站包括处理单元，用于确定每个用户设备的数据缓冲区中的数据量，并比较用户设备的数据缓冲区中的数据量以获得相对指示符，所述相对指示符指示一个用户设备的数据缓冲区与其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；发送器，用于发送相对指示符；接收器，用于接收表明所述基站是否被选为一用户设备的激活基站的信号；以及信道分配器，用于在基站被选为激活基站的情况下对于所述用户设备分配信道。
在本发明的另一方面，提供了一种用户设备，所述用户设备包括数据缓冲区；发送器，用于向基站发送与待发送数据量有关的信息；接收器，用于从基站接收相对指示符，所述相对指示符指示所述数据缓冲区与所述基站所服务的其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及基站选择器，用于根据该相对指示符选择基站作为激活基站。
上述任何一个方面的特性可应用于任何其它方面。方法特性可通过设备方面提供，反之亦然。
在任一上述方面中，不同特性可以通过硬件实现，或作为软件模块在一个或更多个处理器上运行。
本发明也提供了一种用于执行本文所述的任何一种方法的计算机程序或一种计算机程序产品，以及一种存储有用于执行本文所描述的任何一种方法的程序的计算机可读介质。实现本发明的计算机程序可以存储在一种计算机可读介质上，也可以以从因特网网站提供的信号(如可下载的数据信号)的形式或任何其它形式存在。
下面将仅通过示例的方式，参照附图对本发明的优选特性进行描述，附图中图1示出蜂窝移动通信系统的总体视图；图2示出本发明第一个实施例中的用户设备的多个部件；图3示出组合度量值计算单元的多个部件；图4示出本发明第一个实施例中的基站的多个部件；图5示出本发明第二个实施例中的基站的多个部件；图6示出本发明一个实施例的操作示例。
具体实施例方式
蜂窝通信系统的概述图1示出了蜂窝移动通信系统的总体视图。该系统被特别设计为通过UMTS(通用移动通信系统)陆地接入网(UTRA)标准来使用。该系统包括连接到核心网络的多个无线网络子系统(RNS)。无线网络子系统处理所有无线相关的功能，而核心网络负责对呼叫以及与外部网络的数据连接进行交换和路由。每个无线网络子系统包括连接到多个基站(BS)的无线网络控制器(RNC)。基站管理与其覆盖区域(小区)内的用户设备(UE)的无线链接。无线网络控制器管理其小区的无线资源的使用；例如其负责硬切换判定和负载控制。
在基站与用户设备之间使用码分多址(CDMA)在空中传输数据。在CDMA中，采用唯一的扩频码对每个待传输的信道在较宽的频谱上进行扩频。在接收端，采用复制的扩频码将接收的信号解扩为原始信号。通过对不同信道使用不同的扩频码，不同信道可以在同一频段中同时进行传输。一般的，选择正交的扩频码以使信道间干扰最小化。CDMA可以与其它复用技术结合使用，如频分复用和时分复用。每个传输信道可以是专用信道(为单个用户保留)、公共信道(小区内的所有用户使用)、或共享信道(在多个用户之间基于时分复用共享)。也可以在每个方向上使用波束生成器以提供方向性波束(空分复用)。
如果用户设备位于两个或更多个小区交迭的区域中，则软切换可能在这些小区之间进行。例如，在图1中，UE2在由BS1和BS2服务的区域内，因而可以与上述两个基站都进行通信。在软切换期间，用户设备维护一个激活基站和候选基站的列表。从而需要判定哪个(些)基站将被作为激活基站。
本发明的实施例在本发明的实施例中，软切换判定基于获知从UE到基站的无线信道的质量、以及同一小区中其它UE的缓冲区中的数据量而进行。通过这种方式，在作出软切换判定时将该UE所面对的来自同一小区中的其它UE的拥塞量和竞争量考虑在内。
在小区内，依据每个源UE所传输的数据的时延容限将每个源UE分组到特定的服务组中。时延容限是数据分组到达其目的地的最大可接受时间的指标。例如，视频服务可能具有一个较低的时延容限，如100ms，而web服务可能具有较高的时延容限。
在软切换事件期间，每个源UE确定在其缓冲区中存在的待发的分组数据量。假设第n个源UE属于具有相同时延容限的第j个服务组，则每个源UE将所述值除以其数据缓冲区的最大长度以获得缓冲区占用率，如下Buffer_Norm_Ln(m)＝Ln(m)/Lmax，j，n＝1...Nj(1)其中，Ln(m)为缓冲区中的数据量，标记m表示当前TTI或软切换事件，N为小区内的源UE总数，Lmax，j为取决于服务组j的最大分组数据缓冲区长度。每个UE将上述值Buffer_Norm_Ln(m)乘以100并取整数部分以获得此处称为缓冲区占用率值的一个值。然后每个UE将该值发送到基站。另选的，可以发送0到1之间的实数值。
基站在上行链路上从其服务的每个UE接收缓冲区占用率值。基站还获悉分配给每个服务的最大数据缓冲区，这样基站就可以确定当前在每个源UE缓冲区中等待发送的分组数据量。基站根据源UE的服务类别对源UE进行分组。然后确定每个源UE发送的比率与每个类别中的最小比率的差值，如下Distance_minn(m)＝Buffer_Norm_Ln(m)-Buffer_Norm_Lmin，j(m)，n＝1...Nj(2)其中Nj表示当前在类别j中的UE数。
为了提高上述度量值的均一性，如果需要，可以通过将与最小值的差值除以所有差值的和，对与最小值的差值进行二次归一化和数学映射。
然后基站确定每个UE发送的比率与一类别UE的平均比率的差值。为此，基站首先确定接收比率的平均值，如下Avg_Ratioj(m)=1NjΣi=1NiBuffer_Norm_Li(m)---(3)]]>如果需要，可以通过将接收比率的平均值除以接收到的所有比率之和，对上述度量值进行二次归一化和数学映射。
与平均值的差值表示为Distance_Avgn(m)＝Buffer_Norm_Ln(m)-Avg_Ratioj(m)，n＝1...Nj(4)基站将与最小值的差值和与平均值的差值转换为两个信息字节并将其发送回当前软切换事件中的源UE。
假设处于软切换模式中的第i个源UE由软切换集合中的多个激活和候选基站服务。
SHO_SETi＝{Active_Nod e_Bp，Candidate_Node_Bq}，p＝1...P q＝1...Q(5)其中，SHO_SETi表示上述激活和候选基站的集合，Active_Node_Bp表示第p个激活基站，Candidate_Node_Bp表示第p个候选基站，P为激活基站的数量，Q为候选基站的数量。
处于软切换模式的UE从两个或更多个基站接收与最小值的差值和与平均值的差值。这些值指示该UE相对于相关小区内的其它UE而言，在相关上行链路中的待发送数据量方面的地位。这些值可以表示如下
Received_Dist_Minn(m)＝{Distance_minn，p(m)，Distance_minn.q(m)}p＝1...P，q＝1...Q(6)Received_Dist_Avgn(m)＝{Distance_Avgn，p(m)，Distance_Avgn，q(m)}p＝1...P，q＝1...Q(7)该UE还创建至每个基站的信道的特征分布，从而Channeln(m)＝{Chn，p(m)，Chn，q(m)}p＝1...P，q＝1...Q(8)其中Chn，p(m)是与从第k个源UE到第p个基站的上行链路中的信道质量有关的信息。
从软切换中涉及的基站发送的与最小值的差值和与平均值的差值被保存在分配给每个基站的独立缓冲区中。通过这种方式，可以为每个基站创建与最小值的差值和与平均值的差值的历史记录。这些历史记录可以表示如下Credit_min_Historyn，p(m)＝{Distance_minn，p(m)，...，Distance_minn，p(m-L)}(9)Credit_Avg_Historyn，p(m)＝{Distance_Avgn，p(m)，...，Distance_Avgn，p(m-L)}(10)结果为一种用于源UE的多拥塞历史记录缓冲机制。
UE与每个基站之间的信道质量历史记录也被保存，这样Channel_Historyn，p(m)＝{Chn，p(m)，…，Chn，p(m-L)}(11)其中L为历史记录缓冲区的长度。
源UE学习所有周围的相关小区或扇区中的所有激活和候选基站的拥塞历史的趋势。该UE将这些拥塞和信道历史记录相结合，为每个基站得到唯一的度量值，如下
Comb_Metricn,p(m)=CoChannel_Historyn,p(m),Crdeit_min_Historyn,p(m),Credit_Avg_Historyn,p(m)---(12)]]>其中Co为组合上述度量值的函数。例如，函数Co可以首先得到每个历史记录中的值的平均值，然后将这些不同平均值一起相乘。另选的或另外的，函数Co可以计算出每个历史记录中的值的趋势，并将这些趋势一起相乘。对这些不同值的任何其它适当的组合方式都可以使用。函数Co可以生成单个值，或者多个值。以上述方式组合不同历史记录使得与上行链路中的业务量拥塞和无线信道状况有关的信息可以用于软切换中。
在软切换模式下，UE不仅能够对基站在无线信道质量方面而且能够在该基站处理的业务量拥塞量、以及如果选定某个基站则该UE将面对的竞争量方面进行比较。例如，服务于多个具有满数据缓冲区的UE的基站可能被从激活集合中删除。即使该基站与其它现有激活集合成员相比其具有相当好的无线信道状况，也可能如此。
为了调度上行链路传输，UE基于最终度量值对传输形式(包括速率和等待时间)进行最终判定，所述最终度量值是从软切换模式中涉及的激活基站接收到的值的组合。所述最终度量值被定义为Decisive_Metricn(m)=CombinationReceivde_Dis_Minn(m),Receivde_Dis_Avgn(m),Channeln(m)---(13)]]>该组合处理Combination可以与软切换判定中使用的处理Co相似。但是，Combination处理无需包括不同值的历史记录。
第一实施例图2示出了本发明第一实施例中的用户设备的多个部件。参照图2，缓冲区10接收待发送的数据分组并将其基于先入先出方式存储。发送分组在上行链路调度器12的控制下从缓冲区10输出。
将指示当前所存储的分组数量的信号从缓冲区10输出到缓冲区占用率值计算单元14。该单元根据上述公式(1)将所存储分组的数量除以缓冲区的最大长度，以得到所存储分组占最大缓冲区长度的比率。该单元14然后将该值乘以100并取整数部分，以给出一个1到100之间的值，此处称为缓冲区占用率值。
将单元14计算出的缓冲区占用率值输出到复用器16。复用器16将该值插入到在上行链路中待发送到基站的控制信道。来自基站选择器38的输出也被复用到该控制信道。从缓冲区10输出的分组被插入一数据信道。然后由扩频器18对组合后的信号赋予信道码，并将该信号通过发送器20、天线收发转换开关(duplexer)22和天线24发送到基站。在用户设备具有两个或更多个激活基站的情况下，对于每个基站使用适当的信道码。
UE通过天线24、天线收发转换开关22和接收器26接收到来的信号。这些信号被输入到解扩器28，解扩器28对从软切换处理所涉及的不同基站(包括激活和候选基站)发送的控制信道进行分离。这些控制信道包括用于功率控制等的控制信息。在本实施例中控制信道还包括由软切换处理所涉及的基站发送的与平均值的差值和与最小值的差值。
信道质量指示器30对用户设备与基站之间的信道质量进行估计。任何适当的质量指标均可以被产生；例如，可以产生接收信号强度(RSS)或功率指标、误码率(BER)或帧错误率(FER)指标、或者信号干扰比(SIR)或信号与噪声干扰比(SINR)指标。该指标可以基于由基站广播的导频信号。例如，导频信号的强度可以作为信号质量的指标，或者基站也可以广播数据信道与导频信道的发送功率比，该比值可以结合导频信号强度使用来获得信号质量的指标。另选的，所述指标可以根据在用户设备中生成的用于下行链路功率控制的发送功率控制(TCP)信息(如功率增大/减小指示)导出。这些指标中的任何一个都可以基于多个测量周期中的测量历史记录或平均值作出。可以在需要时组合用于每个信道的两个或更多个指标。信道质量指示器30的输出被输入组合度量值计算单元32和判定度量值计算单元34。
解复用器36从控制信道中分离出与平均值的差值和与最小值的差值，并将这些值传送到组合度量值计算单元32和判定度量值计算单元34。每个组合度量值计算单元32将来自基站之一的与平均值的差值、与最小值的差值、以及信道质量值依据上述公式(12)进行组合，以产生用于该基站的组合度量值。如果需要，可以为每个基站计算多于一个的组合度量值；例如第一个度量值可以基于最新值，而第二个度量值可以基于不同值的历史记录。然后将不同的组合度量值输入到基站选择单元38。
基站选择单元38基于组合度量值选择一个或更多个作为激活基站的基站。例如，如果两个基站具有相似的无线状况，但一个基站服务于多个具有将满缓冲区的UE，则基站选择单元可能会选择另一个基站作为激活基站。如果两个基站所服务的UE的缓冲区具有相似的状况，则具有最好无线状况的基站可能被选为激活基站。如果两个基站情况相似，则它们可以都被选为激活基站。
基站选择单元的输出是选定基站的标识号。该号由复用器16复用到控制信道以传送到基站。另选的，基站选择单元38可以输出一个指示基站是否被选为激活基站的标记。这种情况下，上行链路中采用的编码告知基站该标记属于哪个UE。
判定度量计算单元34依据上述公式(13)对与平均值的差值、与最小值的差值、以及信道质量值进行组合，以产生最终度量值。如果需要，所存储分组的数目值(从缓冲区10输出)也可以用于计算判定度量值。将该判定度量值输出到调度器12，以在调度上行链路数据分组传输中使用。当存在两个或更多个激活基站时，所有激活基站的判定度量值的平均值可以用于进行调度判决，或者可以使用使传输速率最高的值，或者可以使用不同值的某一其它组合。该调度机制可以是前文引用的名为“Virtually Centralized Uplink Scheduling”的共同未决英国专利申请中所描述的。这样，与平均值的差值和与最小值的差值可以用于软切换和上行链路调度两者。
上述报告处理以适当的间隔重复进行。例如，缓冲区占用率值可以以每个时间传输间隔(TTI)在UE中计算出并发送到基站。类似的，与平均值的差值和与最小值的差值可以以每个TTI在基站中计算出并发送到源UE。在适当情况下，任何这些处理可以以每两个或更多个TTI执行。例如，当上行链路信道资源被完全使用时，或近似完全使用时，可能需要减少用于进行软切换判定而传送的数据量。在这种情况下，报告处理可能每几个TTI才执行一次。进行报告处理的间隔可能是变化的，例如，取决于小区或扇区中的业务量状况。
图3示出了组合度量值计算单元32的结构。参见图3，组合度量值计算单元32A从图2中的解复用器36之一接收针对特定基站的与平均值的差值和与最小值的差值。这些值分别存储在最小值差值缓冲区40和平均值差值缓冲区42中。单元32A还从图2中的相应信道质量指示器30接收信道质量指示值。信道质量指示值被存储在缓冲区44中。各缓冲区长度为L，基于先入先出方式操作，从而其存储前L个值。
缓冲区40、42和44的输出被分别输入到趋势计算单元46、48和50。每个趋势计算单元计算出相应缓冲区中的数据趋势。这可以通过，例如，对与缓冲区中数据相匹配的直线进行微分，并将该微分值映射到0至1之间的值而进行。趋势计算单元46、48和50的输出被输入到平均值计算单元52。平均值计算单元52计算各种趋势的平均值，在适当情况下对趋势进行加权。从而，单元52的输出值指示不同历史记录的平均趋势。该输出被输入到乘法器54。
这些与最小值的差值、与平均值的差值以及信道质量指示值也被输入到平均值计算单元56。该单元计算不同值的平均值，在适当情况下进行加权。从而，平均值计算单元56的输出是最新的与最小值的差值、与平均值的差值以及信道质量指示值。该值也被输入到乘法器54。在本例中，将两个单元52和56的输出在乘法器54中进行相乘，在适当的时候进行加权，得到单个组合度量值。该值被输入到图2中的基站选择器38。另选的，单元52和56的输出可以被单独地输入到基站选择器38。
基站选择单元38使用查找表以确定哪个(些)基站应作为激活基站。如上所述，每个用户设备维护一个激活和候选基站的列表。按照组合度量值的顺序在列表上排列这些基站。在任何时候，具有最优组合度量值的基站被选为激活基站。如果有其它基站具有近似良好的度量值，则这些基站也被选为激活基站。例如，任何时刻，总共三个基站可以为激活基站。但是，如果次优基站远劣于最优基站，则仅最优基站可以被选为激活基站。
激活和候选基站的列表被不断更新。这样，如果一个激活基站开始给出较差的组合度量值，则它可能被从激活列表中删除。在这种情况下，具有最优组合度量值的候选基站可以取代激活列表中的被删除的基站。类似的，基站可以被添加到候选基站列表中或从中删除。
图4示出第一实施例中的基站的多个部件。运行过程中，基站60接收来自天线61的信号并将这些信号传送到天线收发转换开关62。天线收发转换开关将接收信号与待发送信号分离，并将接收信号传送到接收器64。接收器对接收信号进行降频变换和数字化，并将信号传送到解扩器66。
解扩器66使用在上行链路中采用的信道码对源UE所发送的不同信道进行分离。每个解扩器66输出来自一个将该基站作为激活基站的UE的信道。选择使用哪个信道码，以及由此选择接收哪个上行链路信道，由信道分配单元68进行。
解扩器66的输出被输入到解复用器70。每个解复用器70从特定UE的控制信道中解复用出被所述UE选为激活基站的一个或多个基站的标识号。将不同标识号输入信道分配单元68。如果基站60已被特定UE选为激活基站，则信道分配单元68将分配一个数据信道以接收来自所述UE的数据传输。然后所述基站将仅对如下数据信道进行解扩该基站是该数据信道的激活基站。然而，基站60也可以继续从未将其选为激活基站的UE接收控制信道。这可以使得该基站在需要时可以成为激活基站。
作为选定基站的标识号的另选，可以从各UE接收对基站是否被选为激活基站进行指示的标记。在这种情况下，基站可以依据上行链路中使用的编码分辨该标记属于哪个UE。
从将该基站作为激活基站的源UE接收的数据分组被存储在缓冲区72中，对每个这样的源UE设置一个缓冲区。将数据分组按照用于前向发送调度规则从缓冲区72输出到目的UE。依据目的UE的位置，数据分组可以在基站自身的下行链路中，或通过无线网络子系统或核心网络，或通过公共交换电话网，或通过一个IP网络，或通过任何其它网络，被发送到目的UE。
解复用器70还分离出源UE发送的缓冲区占用率值。该缓冲区占用率值被输入到多个平均值差值计算单元74和多个最小值差值计算单元76。每个平均值差值计算单元74依据上述公式(3)和(4)计算源UE之一的缓冲区占用率值与该类别的平均缓冲区占用率值的差值。每个最小值差值计算单元76依据上述公式(2)计算源UE之一的缓冲区占用率值与该类别的最小缓冲区占用率值的差值。因而平均值差值计算单元74和最小值差值计算单元76的输出分别为针对每个源UE的与平均值的差值和与最小值的差值。
将与平均值的差值和与该最小值的差值输入到复用器78。每个复用器78将对于一个UE的与平均值的差值和与最小值的差值复用到待发送到该UE的控制信道。然后由扩频器80对不同控制信道赋予信道码，将这些控制信道通过发送器82、天线收发转换开关62和天线61发送到源UE。
第二实施例在第一实施例中，在每个软切换事件时从每个源用户设备向基站发送缓冲区占用率值，所述每个软切换事件可以是每个TTI或每几个TTI。但是，在某些情况下，因为所占用的信道资源，即使每几个TTI报告一次也不是所期望的。因此，在本发明的第二实施例中，不是每个调度事件都向基站发送缓冲区占用率值，而是基站基于在呼叫初始时向其发送的信息，结合其自己所得知的已从特定UE接收到了多少分组，对缓冲区占用率值进行估计。
在本实施例中，假设每个UE能够确定分组呼叫初始时待发送的分组数据量。则每个UE将该值发送给基站。随着通信进一步进行，基站基于这些收到的值以及已从每个UE接收到的分组数，估计每个UE缓冲区中剩余的数据量。如第一实施例中一样，由此获得的估计值可以用于确定与平均值的差值和与最小值的差值。
在第二实施例中，与平均值的差值和与最小值的差值被发送到UE，以按照与第一实施例中相同的方式进行上行链路调度。这样，该报告处理仍需要基于常规方式从基站向用户设备进行传输。但是，由于本实施例涉及将数据从用户设备向基站发送的情况，因此，用于报告处理的下行链路中的额外传输不会出现问题。
第二实施例中的用户设备与图2中所示的用户设备相似，除了设置分组总数指示器来替代缓冲区占用率计算单元14，所述分组总数指示器用于在分组呼叫开始时将该呼叫中的分组总数插入到控制信道中。
图5示出了第二实施例中的基站的多个部件。与图4所示的基站中相同的部件被赋予相同的附图标记，且不作进一步描述。参照图5，每个解复用器84将由源UE之一在分组呼叫开始时发送的分组总数值分离出来。这些值被存储在呼叫长度指示器86中。将用于前向发送到目的UE的数据分组输出到缓冲区88，为每个目的UE提供一个缓冲区。
对于每个软切换事件，在当前分组呼叫中从每个UE接收的分组数被从缓冲区88输出到接收分组数指示器90。呼叫长度指示器86和接收分组数指示器90的输出被输入到缓冲区占用率估计单元92。这些单元中的每一个针对一个源UE估计缓冲区占用率。这可以通过，例如，从该UE呼叫中的分组总数中减去接收到的分组数来获得。如果需要，也可以考虑UE缓冲区的预期填充速率。
缓冲区占用率估计单元92的输出是用于每个源UE的估计缓冲区占用率。将这些值输入到平均值差值计算单元94和最小值差值计算单元96。这些单元以与前面参照图4所述的单元74和76相似的方式，对于每个类别计算与平均值的差值和与最小值的差值。从而，平均值差值计算单元94和最小值差值计算单元96的输出是分别针对每个源UE的与平均值的估计差值和与最小值的估计差值。
将由此计算出的与平均值的差值和与最小值的差值输入到复用器78，在复用器78中将这些值复用到将发送到该UE的控制信道。然后将不同控制信道以与前面参照图4所述的相同方式发送到源UE。
如果需要，可以使用第一和第二实施例的组合。例如，一些源UE可以使用第一实施例以常规间隔报告它们的缓冲区占用率，而其它源UE可以使用第二实施例在基站处估计这些源UE的缓冲区占用率。每个UE可以例如根据其信道状况从一种技术切换到另一种技术。
示例下面将参照图6对本发明实施例中的软切换机制的操作示例进行描述。在本例中，软切换与一种上行链路调度机制相结合，该上行链路调度机制例如为在上文引用的名为“Virtually centralized uplink scheduling”的共同未决英国专利申请中所公开的调度机制。
参照图6，源UE A对将其数据分组发送到目的UE A的两个可用选择进行评估。假设节点B1(Node-B1)可以服务于UE A、B、C、D。源UE A、E、F、G可以由Node-B2服务。假设UE A所处的来自Node-B1和Node-B2的无线信道状况和SINR(信号与噪声干扰比)类似。可以看出，对于当前TTI或上行链路调度事件，源UE A的数据缓冲区为85％已满。同样含义的值对于UE B为20％，对于UE C为30％，对于UE D为10％。对于Node-B2，这些值对于UE E、F、G均为90％。假设所有源UE以相近的时延容限支持实时的分组流传输业务(如实时会话视频)。在图6中，Ci1表示从Node-Bi接收到的与平均值的差值，Ci2表示从Node-Bi接收到的与最小值的差值。可以看出UE A接收到C11＝49，这表明其缓冲区中的数据量远高于由Node-B1服务的所有UE的平均量。UE A也接收到C12＝75，表明其与Node-B1所服务的UE中的具有最小缓冲区数据量的UE相去甚远。UE A同时从Node-B2接收到C21＝-3.75和C22＝0。通过查看上述两值，源UE A意识到，虽然其缓冲区85％满，但其在Node-B2所服务的所有源UE中仍具有最小缓冲区长度。源UE A得到结论，如果选择Node-B2，它将面临严重的来自源UE E、F和G(其缓冲区已满)的竞争。这将导致分组传输时延和更严重的业务量拥塞。而如果源UE A选择Node-B1，则它将面临上行链路中较少的拥塞和较少的竞争。这将同时意味着UE A遭遇更少干扰。考虑到这些估计以及源UE A对于两个基站而言处在相似的无线状况的事实，源UE A选择Node-B1作为激活基站。
这样，在本发明的各实施例中，源UE可以意识到在该基站所服务的小区或扇区内的分组数据拥塞和无线信道的已有竞争量方面，其与给定基站所服务的其它UE相比的状况。通过使得源UE可以从激活集合中的所有激活基站得到该信息，以及使这些UE能够将该信息与软切换阈值相结合，可以实现更好更高效的软切换。从拥塞信用缓冲区获得的信用历史记录使得UE可以查看由任何特定激活或候选基站所服务的所有源UE中的分组数据拥塞和无线信道竞争的趋势。通过这种方式，UE可以预测未来可能从激活软切换集合中删除的候选基站(例如由于该基站的业务量拥塞增加)。如果接收的来自一个基站的信用历史记录逐渐变坏，则源UE将意识到该基站正在变得过分拥塞，并且可以被另一个可以更高效和更快速地处理分组数据的候选基站所替换。结果为无线分组通信提供一种更加高效的软切换机制，该机制使得诸如实时会话视频业务的连续实时流传输业务具有更好的QoS和更低的时延。在判定激活基站集合时，不仅涉及从基站接收到的值，而且涉及与候选基站与源UE之间的无线信道有关的可用信息。这使得可以进行面向分组拥塞的软切换。结果在流量负载和无线信道状况之间找到一种平衡。为了使作为报告处理的一部分发送的数据量最小化，可以由UE每隔几毫秒对报告进行发送或接收，并且可以仅由两个字节(16位)表示该报告。
其它实施例RNC具有流量负载状况的相关信息。该信息是RNC对整个蜂窝区域的全局认识和总体看法。考虑到该可用信息以及该RNC中已有的其它功能，优选的，可以将最终软切换判决留给RNC来进行。如果是这种情况，并且RNC中的信息更新速度较慢并且其定时与下行链路调度定时的不匹配可以被容忍，同时RNC可以负担用于将上行链路拥塞信用值传送到高层必要的通信以及额外的网络层开销计算，则一种另选的方法是将上行链路多拥塞信用值发送到RNC。结果是形成面向上行链路拥塞的、虚拟集中化分组上行链路调度和软切换的组合，其中最终软切换判决由RNC执行。然而，与这个混合处理相关的计算的主要部分分布于属于基站和源UE的处理器中。在这种情况下，RNC将能够确定Cell_Up和Cell_Down命令，并且通过考虑当前可用的上行链路多拥塞信用值执行软切换判决。
上述的不同实施例可以通过使用运行于处理器中的软件模块来实现，该处理器例如为数字信号处理器或任何其它类型的处理器。对于本领域技术人员而言，根据对于不同功能的说明进行这些模块的编程是显而易见的。本领域技术人员将意识到可以在任何适当的处理器上以任何适当的程序语言对这些模块进行编程。另选的，上述的部分或全部功能可以使用专用硬件来实现。
应当理解仅通过示例方式对本发明进行了描述，但是可以在本发明的范围内进行细节修改。例如，取代将各基站的与平均值的差值和与最小值的差值发送到每个用户设备，基站可以发送向各基站指示何时和/或以何速率来进行发送的信号。本发明可以通过CDMA之外的复用技术来使用，如时分多址(TDMA)、频分复用(FDM)、混合TDMA/CDMA、或任何其它适当的复用技术。
权利要求
1.一种选择在软切换过程中使用的激活基站的方法，所述激活基站用于从多个用户设备接收数据，所述方法包括确定每个所述用户设备的数据缓冲区中的数据量；比较所述用户设备的数据缓冲区中的数据量以获得相对指示符，所述相对指示符指示出用户设备的数据缓冲区与其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及依据所述相对指示符，选择基站作为激活基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相对指示符用于指示用户设备缓冲区与平均值相比的充满程度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相对指示符用于指示用户设备缓冲区与最小值相比的充满程度。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，为每个用户设备获得多个相对指示符。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述比较步骤由所述基站执行。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括将用于每个用户设备的所述相对指示符或每个相对指示符从所述基站发送到所述用户设备的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述选择基站的步骤由所述用户设备执行。
8.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，所述选择基站的步骤由无线网络控制器执行。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，用户设备确定其数据缓冲区中的数据量并将所述数据量的指示发送到所述基站。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，用户设备向所述基站发送待发送数据总量的指示，所述基站基于所述数据总量的指示以及已经由所述基站从所述用户设备接收到的数据量确定用户设备数据缓冲区中的数据量。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，基于所述相对指示符或每个相对指示符的历史记录选择基站作为激活基站。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，另外基于无线信道状况的指标选择基站作为激活基站。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，基于无线信道状况的历史记录选择基站作为激活基站。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述选择基站的步骤由所述用户设备执行，并且所述方法进一步包括从所述用户设备向所述基站发送所述选定基站的指示。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，进一步包括根据所述相对指示符或每个相对指示符调度上行链路传输。
16.根据权利要求15所述的方法，其中每个用户设备根据用于所述用户设备的所述相对指示符或每个相对指示符确定其将数据发送到所述基站的速率和/或时间。
17.一种用于接收来自多个用户设备的数据的基站，所述基站包括用于确定每个所述用户设备的数据缓冲区中的数据量的装置；用于比较所述用户设备的数据缓冲区中的数据量以获得相对指示符的装置，所述相对指示符指示用户设备的数据缓冲区与其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；用于发送所述相对指示符的装置；用于接收表明所述基站是否被选为用于用户设备的激活基站的信号的装置；以及用于在所述基站被选为激活基站的情况下向所述用户设备分配信道的装置。
18.根据权利要求17所述的基站，其中，所述相对指示符用于指示所述用户设备缓冲区与平均值相比的充满程度。
19.根据权利要求17所述的基站，其中，所述相对指示符用于指示所述用户设备缓冲区与最小值相比的充满程度。
20.根据权利要求17到19中任一项所述的基站，其中，所述比较装置被设置为生成用于每个用户设备的多个相对指示符。
21.根据权利要求17到20中任一项所述的基站，其中，所述发送装置被设置为将用于每个用户设备的所述相对指示符或每个相对指示符从所述基站发送到所述用户设备。
22.根据权利要求17到20中任一项所述的基站，其中，所述发送装置被设置为将所述相对指示符或每个相对指示符发送到无线网络控制器。
23.一种用户设备，包括数据缓冲区；用于向基站发送与待发送数据量有关的信息的装置；用于从基站接收相对指示符的装置，所述相对指示符指示所述数据缓冲区与所述基站所服务的其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及用于根据所述相对指示符选择基站作为激活基站的装置。
24.根据权利要求23所述的用户设备，进一步包括用于确定所述数据缓冲区中的数据量的装置，其中与待发送数据量信息有关的信息是所述数据缓冲区中的数据量的指示。
25.根据权利要求23所述的用户设备，进一步包括用于确定呼叫中待发送的数据量的装置，其中所述与待发送数据量有关的信息为所述呼叫中待发送数据量的指示。
26.根据权利要求23到25中任一项所述的用户设备，其中，所述接收装置被设置为从基站接收多个相对指示符。
27.根据权利要求23到26中任一项所述的用户设备，进一步包括用于存储所述相对指示符或每个相对指示符的历史记录的装置，其中所述选择装置被设置为根据所述相对指示符或每个相对指示符的历史记录选择基站作为激活基站。
28.根据权利要求23到27中任一项所述的用户设备，其中，所述选择装置被设置为另外根据无线信道状况的指标，选择基站作为激活基站。
29.根据权利要求28所述的用户设备，进一步包括用于存储无线信道状况的历史记录的装置，其中所述选择装置被设置为根据无线信道状况的历史记录选择基站作为激活基站。
30.根据权利要求23到29中任一项所述的用户设备，进一步包括用于发送所述选定基站的指示的装置。
31.根据权利要求23到30中任一项所述的用户设备，进一步包括用于根据所述相对指示符或每个相对指示符调度上行链路传输的装置。
32.根据权利要求31所述的用户设备，其中，所述调度装置被设置为根据所述相对指示符或每个相对指示符确定将数据发送到所述基站的速率和/或时间。
33.一种通信系统，包括根据权利要求17到22中任一项所述的基站和根据权利要求23到32中任一项所述的用户设备。
全文摘要
公开了一种在包含基站和多个用户设备的系统中使用的软切换技术。确定每个用户设备的数据缓冲区中的数据量，比较数据缓冲区中的数据量以获得相对指示符，所述相对指示符指示一个用户设备的数据缓冲区与其它用户设备的数据缓冲区相比的充满程度，并依据所述相对指示符选择基站作为激活基站。
文档编号H04W36/18GK1833460SQ200480022557
公开日2006年9月13日 申请日期2004年10月1日 优先权日2003年10月3日
发明者赛义德·阿备帝 申请人:富士通株式会社