专利名称：平滑硬切换方法及适用于该方法的移动台和基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及蜂窝无线电通信系统，并且尤其涉及用于平滑硬切换的方法、移动台和基站。
相关技术说明WCDMA(宽带码分多址)是根据3GPP标准化的蜂窝无线电通信系统。基于CDMA标准的网络通常包括一些RNC(无线电网络控制器)和更大数量的基站。基站为在称为小区的相应地理区域中的移动台提供无线电服务。小区可部分重叠。RNC控制相应的基站组，并具有到核心网络的连接，以建立从移动台经基站和RNC本身到核心网络的通信，实现进一步的连接。
当移动终端的用户移动并具有到另一终端的连接时，RNC控制正确的基站提供到移动台的无线电链路。这可包括在连接期间的基站更改，并且该更改称为切换。
WCDMA支持软切换，这表示不止一个基站为移动台提供无线电链路。在释放某条无线电链路时，始终有至少另一条通过支持通信的对应基站建立的无线电链路。并行提供到同一移动台的链路的无线电基站组在WCDMA标准中称为有效集。软切换的一个优点在于到移动台的连接是安全的，并提供良好的质量。但一个缺点是它的实施很复杂。并行链路不但在无线电链路上是必需的，而且在固定网络内到中央连接和分割点也需要。视并行链路的数量而定，并行链路还占用双倍或三倍的传输资源。
硬切换是软切换的一种替代选择，并且通过硬切换意味着在建立新无线电链路前停止通过旧链路的通信。硬切换比软切换更易于实施，并在第一和第二代蜂窝网络中使用，同时还得到如WCDMA的第三代标准的支持。但一个缺点是切换引起的中断困扰最终用户。当在建立新链路前延迟长时，情况尤其如此。另一个缺点在于有时在释放旧链路后可能偶尔未建立新链路。由于存在这些缺点，因此，应避免频繁执行硬切换。因此，直到目标基站比旧基站表现出一定级别的更佳质量才执行硬切换。在达到该级别前，移动台由于不受最佳基站的控制，因而可能导致无线电频谱干扰。
发明概述本发明针对在可以建立新无线电链路前的延迟和导致的通信中断的硬切换问题。
本发明通过以下操作解决了该问题，即通过相应的基站与移动台建立两条或更多条无线电链路，类似于软切换的情况。
然而，有效收发通过无线电链路之一进行，同时在移动台与其它一个或多个无线电基站之间建立的其它无线电链路准备用于传输。在移动台从第一基站切换到第二基站时，用于收发的无线电链路因而可迅速地更改为任一准备的无线电链路。
保持通过一组基站的多条准备的无线电链路的进程类似于基站有效集的建立。然而，它是与切换本身分离的进程。但切换的候选对象只是提供准备的无线电链路的该组基站。
本发明的一个优点在于从第一到第二基站的切换快速，并且用户体验到接收的高质量。另外，切换是安全的，这是因为在无线电链路已准备好时，建立有效通信的成功机会高。为此，平滑硬切换可有利地替换软切换进程。
与软切换相比，本发明的一个优点在于网络中无需分割器组合器节点。因此，可简化网络体系结构，并且还在网络中需要更少的传输容量。如果数据需要重新发射，则软切换情况下需要的分割和组合器节点还导致长延迟。因此，通过平滑硬切换，还将减少重新传输延迟。
图1是示出小区和基站的框图。
图2是本发明方法的流程图。
图3是WCDMA RAN体系结构的视图。
图4是根据现有技术软切换在无线电链路添加期间发射的信号图。
图5a和图5b是一个分成两页的在现有技术硬切换期间发送的信号图。
图6是在现有技术软切换链路添加期间发送的信号图。
图7是在现有技术软切换无线电链路去除期间发送的信号图。
图8a和图8b是一个分成两页的在现有技术软切换组合的无线电链路添加和去除期间发送的信号图。
图9a和图9b是一个分成两页的在本发明的平滑硬切换期间发送的信号图。
图10是无线电协议第2层在NodeB中终止的演进WCDMA体系结构框图。
图11是在根据图10的体系结构中执行的本发明无线电链路添加期间发送的信号图。
图12是在根据图10的体系结构中执行的本发明无线电链路去除期间发送的信号图。
图13是在根据图10的体系结构中执行的本发明组合的无线电链路添加和去除期间发送的信号图。
图14a和图14b是一个分成两页的在根据图10的体系结构中执行的本发明平滑硬切换期间发送的信号图。
图15是无线电协议第2层在NodeB中终止的替代系统体系结构。
图16是在根据图15的体系结构中执行的本发明无线电链路添加期间发送的信号图。
图17是在根据图15的体系结构中执行的本发明无线电链路去除期间发送的信号图。
图18a和图18b是一个分成两页的在本发明平滑硬切换期间发送的信号图。
图19是本发明相关的移动台结构部分的框图。
图20是本发明相关的一些基站结构的框图。
图21a和图21b是修改的消息及其内容表。
优选实施例说明图1是为相应小区C1-C5提供无线电通信支持的基站BS1-BS5示意图。在真正的无线电通信系统中，小区边界不明显，并且不同小区的覆盖重叠。图1中还公开了移动台MS，与第一无线电基站BS1建立了活动无线电链路。在图1中加阴影标记的一组小区C1-C3将结合图2的方法进一步描述。
图2公开本发明平滑硬切换的方法。在第一步骤S21中，在基站与移动台(例如图1的第一基站BS1和移动台MS)之间建立第一无线电链路，并且通过该无线电链路开始传输。用于传输的无线电链路称为活动无线电链路。
当在活动无线电链路上收发的同时，移动台MS进行有关与第一基站BS1相邻的基站BS2-BS5的测量。如果测量的来自无线电基站BS2-BS5中一个或多个基站的信号强度足够强，则在移动台MS与基站BS2-BS5之间准备无线电链路，参见图2的第二步骤S22。在准备状态中，无线电链路已建立，同步已获得但未激活，这表示它未用于实际的数据传输。支持与移动台MS之间的活动或准备的无线电链路的基站称为准备集。在示例中，第一、第二和第三基站BS1-BS3假设为形成准备集，并因此其相应的小区C1-C3在图1中加阴影标记。
在第二步骤S22中，无线电链路的准备以类似于分集软切换链路建立的方式进行，而在移动台MS中或在支持准备的无线电链路的第二和第三基站BS2、BS3中不进行用户数据的发射或接收。
在第三步骤S23中，评估活动无线电链路的无线电质量，并与一条或多条准备的无线电链路的估计无线电链路质量进行比较。切换根据质量的预定阈值判定。
如果第三步骤S23中的评估导致判定切换到准备集基站BS2、BS3中另一基站，例如第二基站BS2，则根据第四步骤S24，开始第二基站BS2支持的新活动无线电链路上的收发，并停止第一基站BS1支持的无线电链路上的收发。正如硬切换的情况一样，在从第一基站切换通信时，为实现经第二无线电基站传输，切换涉及在固定网络传输链路中的转换。不同于常规硬切换，在到移动台MS方向上的传输可在它已从旧基站停止前便从目标基站开始。这种任选的在切换期间并行发射的两个基站不同于常规软切换，不同之处在于这两个基站发射不同的用户数据。旧基站发射它为进行传输而已接收并在无线电传输资源可用前已缓冲的用户数据，而目标无线电基站在接收用户数据时便开始传输。
在第三步骤S23中为切换评估准备集基站BS1-BS3和第四步骤S24的可能的切换后，随后的第五步骤S25是评估和选择准备集的基站。评估和选择优选是以与软切换情况下选择有效集基站时相同的方式进行。添加到准备集中的候选对象是准备集基站BS1-BS3的邻基站BS4-BS5。
如果在第五步骤S25判定更改准备集中的基站BS2-BS5，则随后是步骤六S26，并且在添加基站BS4、BS5的情况下，准备与其之间的无线电链路，或者在基站BS2、BS3被忽略的情况下，释放其准备的无线电链路。
在第六步骤S26后，或者在第五步骤S25中判定不更改准备集的情况下，重复进行有关可能的切换的评估和判定的第三步骤S23。随后只要与移动台MS的通信继续，第三到第六步骤S23-S26便会循环重复进行。
如第二、第五和第六步骤S22、S25、S26中公开的选择基站BS1-BS3、添加基站BS1-BS3到准备集或从准备集去除基站BS1-BS3的进程类似于现有技术软切换情况下选择基站、添加基站到有效集或从有效集去除基站的进程，不同之处是添加基站到有效集表示软切换，而添加基站到准备集不涉及任何切换，只是在准备无线电信道。第三和第四步骤S23、S24的平滑硬切换是不同于控制准备集进程的一个单独进程，然而，只有在准备集内的基站BS1-BS3才是用于切换活动无线电链路的候选对象。
在为可能的切换评估准备集基站BS1-BS3的进程中，例如，在第三步骤S23中，在移动台MS中频繁进行有关与准备集基站BS1、BS2之间的准备的无线电链路的测量或有关准备集基站BS1-BS3的导频信道的测量以及在准备集基站BS1-BS3中进行有关来自移动台MS的上行链路无线电信道的测量。测量是准确的，并占用准备集基站BS1-BS3中及移动台MS中的资源。准备集基站BS1-BS3的数量例如应限为3。因此，基站选择还涉及从准备集释放基站BS1-BS3。
在如WCDMA的基于CDMA技术的通信系统中，物理信道由发射机使用的扩频码表征。当无线电链路切换到新基站时，在从基站到移动台方向上使用的物理信道更改。然而，在新基站为无线电链路服务时，移动台MS可像在切换前一样继续在同一物理信道上发射。
当然，图2中流程图描述的过程的不同部分可在移动台中或在如基站或中央节点的网元中实施。
平滑硬切换由于快速安全，因而可有利地比普通硬切换更频繁地进行。为避免太频繁的硬切换，目标基站一般需要提供优于服务基站的无线电质量一定级别程度的无线电质量。这导致在现有技术切换完成前移动台可能不利地干扰目标小区中的业务。产生此情况的一个原因是只有支持活动无线电链路的基站可调节移动台MS的发射功率。使用本发明的平滑硬切换时，切换可更频繁和快速地进行，并因而在提供与移动台MS之间的准备的无线电链路的基站中减少了上行链路干扰。
图2的平滑硬切换过程可在不同的无线电通信系统、蜂窝系统及室内系统中实施。
当在WCDMA系统中实施该方法时，在准备状态中即在处于活动状态前的无线电链路建立了专用物理控制信道而不是专用物理数据信道。在专用物理控制信道上发送的控制信息用于保持准备的无线电链路同步并记录正确的功率电平。专用物理信道只需要在下行链路方向上即从基站到移动台的方向上建立。当无线电链路进入活动状态时，保持专用物理控制信道，并且建立专用物理数据信道。
当应用WCDMA术语时，术语在无线电链路上发射、接收或收发始终指在专用物理数据信道上发射、接收用户数据，并因此表示活动状态的无线电链路。然而，在准备状态的无线电链路在专用物理控制信道上的情况下，物理层控制信息的发射、接收还可以继续进行。
现有技术WCDMA体系结构关于如在根据3GPP标准化的WCDMA(宽带码分多址)系统中采用的本发明，将提供有关网络节点与基站之间信令的其它详细实施例。由于3GPP标准用于表示若干节点的字词与通常在谈及蜂窝无线电系统时使用的字词不同，因此，在本发明的WCDMA实施的公开内容中将使用3GPP特定的措词或缩略词。这还将参照图3进行，该图是本专利/申请的优先权日前熟知的WCDMA系统的一些基本节点的示意图。应注意的是，节点和接口的描述是为了便于理解本发明，因而可能不全面。图3公开在3GPP标准中名为用户设备并缩写为UE的移动台MS。在进一步的说明中，UE将用于表示WCDMA移动台，并且MS是图3的参考标记。基站BS1-BS3在WCDMA标准中命名为NodeB，并因而在进一步说明中也将如此命名，而参照图3使用参考标记BS1-BS3。缩写为RNC 31、32的两个无线电网络控制器31、32控制相应多个连接的NodeB BS1-BS3通过相应Iub接口的无线电链路建立，并通过Iur接口连接到其它RNC 31、32。RNC 31、32具有Iu接口，用于建立到核心网络33的通信链路以进一步链接到其它无线电网络或其它类型的网络，如公共交换电话网络PSTN 34。在UEMS与一个或多个NodeB之间通过Uu接口建立无线电链路。
如果UE MS已开始通过受第一RNC 31控制的NodeB BS4的通信，并随后在通信切换到受第二RNC 32控制的NodeB BS1-BS3期间，两个RNC均将保持对通信一定的控制。第一RNC 31将充当用于与UE MS之间的通信链路的SRNC(服务无线电网络控制器)，并负责其与核心网络33的连接。第二RNC 32充当用于与UE MS之间的通信的DRNC(漂移RNC)，并经其控制的任一基站BS1-BS3，为SRNC 31提供通信链路支持。如果未从受SNRC 31控制的NodeB进行切换，则它也起到DRNC的作用。
WCDMA中的现有技术信令过程在下面进一步描述本发明时，将先描述标准化过程的相关信令图以理解本发明信令方案的不同之处。
现有技术软切换信令图4是在添加新NodeB到有效集的软切换过程期间在RNC 31、NodeB和UE之间发送的消息图，并且其包括在添加的NodeB与UE之间建立活动无线电链路。UE、NodeB和RNC 32的性能受软件程序的控制，并且其以协议栈方式组织，协议栈带有处理通信中对应功能的不同栈层。因此，这三个节点之间发送的消息由节点中的不同协议层处理。图4的消息图中示出接收或发起消息的协议层。这些协议层有L1，例如UE、NodeB和RNC中的第1层或物理层，和UE与RCN相关的RRC(无线电资源控制层)。另外，如果不同的RNC充当DRNC和SRNC，则L1功能和信令由DRNC处理，而RRC层功能和信令由SRNC处理。
消息传输在图4中从上向下进行，并由确定应添加新NodeB到有效集NodeB的RNC发起。RNC确定是基于UE进行的有关与有效集NodeB相邻并报告到RNC的NodeB的测量。
图4中示出软切换的初始确定41。随后，信令过程开始，SRNC-RRC通过消息CPHY_RL-Setup-Req向新NodeB L1发送命令42以开始在指定无线电信道上收发。NodeB立即开始收发43，并通过将CPHY-RL-Setup-CNF消息发送44到RNC-RRC而确认此操作。随后，RNC-RRC通过将命令CPHY_RL-Setup-Req发送到RNC-L1，指示45其自己的L1为与新NodeB之间的信道打开用户数据连接。随后，RNC-RRC通过有效集更新命令，命令46UE-RRC添加新NodeB到有效集。在收到此命令时，UE的RRC层通过消息CPHY-RL-Setup-REQ命令47 UE-L1开始在无线电链路上从新NodeB接收48。UE通过发送有效集更新完成消息而向RNC-RRC确认49从新NodeB的接收开始。UE-L1还通过向UE-RRC发送消息CPHY-RL-Setup-CNF，确认411在信道上从新NodeB的接收。
添加新NodeB包括在该NodeB中开始发射和接收，而在UE MS中只开始接收。原因是来自移动台的上行链路信道由所有有效集NodeB解码的一个扩频码表征。在下行链路中，有效集NodeB使用不同的扰码表征相应的下行链路信道。UE分别接收相应的下行链路信道。
与软切换过程的某些部分相关联的延迟也在图4的信令图中示出。该过程的当在NodeB BS中和在RNC 32中建立新无线电链路时的第一部分大致用20-30ms，这无关紧要。该过程从在RNC中进行判定时到UE确认有效集更新的总延迟大致为200-400ms。
现有技术硬切换现在将参照图5a和图5b描述现有技术硬切换消息方案。图5a和图5b的信令节点和协议与图4中相同并在上面已描述。在图5a中，通过由SRNC确定501的频率间切换而开始消息交换。
新NodeB中的发射和接收最初由RNC-RRC通过消息CPHY-RL-Setup-REQ命令502新NodeB而开始。发射和接收立即开始503a，并且新NodeB通过向RNC-RRC发送消息CPHY-RL-Setup-CNF而确认503b此操作。接着，RNC-RRC通过命令CPHY-RL-Setup-REQ请求504 RNC-L1打开与新NodeB之间的无线电链路。随后，RNC-RRC通过向UE-RRC发送物理信道重新配置命令，命令505 UE执行硬切换。UE-RRC通过消息CPHY-RL-release-REQ命令506 UE-L1停止在以前NodeB支持的无线电链路上收发507，并接着命令508 UE-L1在新NodeB支持的无线电信道上开始收发509。其它进程在图5b中继续。在可以通过新无线电链路开始通信前，UE需要执行510 L1同步和L2连接的重建512。这涉及在切换期间不丢失分组的控制。当L1同步和L2重建完成时，UE-RRC通过向RNC的第2层信令协议发送513物理信道重新配置完成消息而通知RNC-RRC有关此操作。RNC-RRC随后通过发送514 CPHY-RL-Release-REQ，开始释放以前NodeB支持的无线电链路。以前的支持NodeB随后停止在该无线电链路上收发，并通过命令CPHY-RL-Release-CNF向RNC-RRC确认516此操作。最后，RNC-RRC命令517 RNC-L1通过Iub释放到以前NodeB的链路。
在图5a和图5b中信令方案的右侧示出的是用于在新NodeB中和在UE中建立新无线电链路的估计时间，并且就发明者所知，在本专利/申请的优先权日之前，这些估计时间并非公众已知。值得注意的是，在UE中用于建立无线电链路的时间预计大大长于200-400ms，而在NodeB中用于建立链路的时间大约为20-30ms。建立UE无线电链路需要长时间的原因是L1同步和L2连接重建。延迟不利地影响通信链路的最终用户感受。
在具有RNC终止的无线电协议的标准化WCDMA体系结构中实施的本发明实施例根据在本专利/申请的优先权日的WCDMA标准，无线电协议在RNC中终止。在下面的实施例中，假设如在本专利/申请的优先权日为WCDMA所标准化的一样，无线电协议在RNC中终止。假设的体系结构在图3中概括示出。
准备集的控制图6是在添加新无线电链路到准备集的进程期间发送的消息图，并且其与参照图2所述方法中在第二和第六步骤S22、S26中无线电链路的准备一致。发送消息的顺序基本上与上面参照图4所述的软切换情况中现有技术链路添加的顺序相同。主要的不同之处在于无线电链路建立不应表示在NodeB中或在UE中接收和发射的开始。因此，消息被修改，并且“准备的”被添加到在RNC与NodeB之间和在UE与RNC内部不同协议层之间发送的已修改消息62、64、64、67a、67b的名称上。在从RNC到UE的方向上，已修改消息是向UE指示应添加到准备集的无线电信道的准备集更新66和在相反方向上指示UE已建立新无线电链路但链路上无有效接收的准备集更新完成69。
在消息图中，“建立无线电链路”和“释放无线电链路”的活动指建立和释放准备的无线电链路，也就是说，在从NodeB到UE的方向上建立和释放控制信道。“开始rx/tx”和“停止rx/tx”指激活和停用对应于在准备期间已建立的控制信道的数据信道，也就是说开始收发实际用户数据的数据信道。开始和停止rx/tx在本申请的所有信令图中有此含义。
与链路添加相关联的延迟预计大致与软切换的情况相同(约200-400ms)。
准备集中无线电链路的同步对于每个NodeB可以不同，这意味着不同的NodeB无需同步。UE和对应的NodeB均负责经控制信道保持准备的无线电链路的同步。当活动无线电链路切换到准备的无线电链路之一时，UE要根据新无线电链路的同步发送其上行链路发射并接收其下行链路接收。
UE的功率由实际与UE进行通信的活动NodeB控制。然而，其它NodeB也可侦听UE的传输，并在控制信道上将功率控制命令发送回UE。UE不服从这些功率控制命令，它们只用于向每个NodeB保持适当功率电平的估计，该估计可用于在切换到新NodeB时快速调整到适当的功率。然而，此功率估计的使用是任选的。
图7中示出从准备集去除无线电链路的消息图。该进程与软切换情况下使用的进程相同，不同之处是消息被修改以指示要去除在准备状态中的无线电链路。
更详细地，信令由去除准备集无线电链路之一的SRNC判定70触发。SRNC-RRC将准备集更新消息发送71到UE-RRC。UE-RRC命令72a UE-L1释放73其接收机要释放的链路，并且接收机确认72b该释放。随后，UE-RRC通过准备集更新完成消息确认74该释放。接着，SRNC-RRC通过命令CPHY-RL_-Release-REQ，命令75 NodeB停用76无线电链路的数据信道，并从NodeB接收确认77 CPHY-RL_-Release-CNF。最后，RNC-RRC命令78 RNC-L1释放该数据信道。
最终，图8a和图8b中示出组合的无线电链路添加和去除进程。这作为图6的无线电链路添加和图7的去除进程的组合而获得。在图8a和图8b的组合进程中，从SRNC-RRC到UE-RRC的准备集更新消息是准备到新NodeB的无线电链路和释放到旧NodeB的无线电链路两者的命令86。
本发明的平滑硬切换图9a和图9b中示出平滑硬切换进程的消息图。图9a中公开的进程的第一部分与在新NodeB的无线电链路建立91-94相关联，大致与图5a和图5b的硬切换方案相同。但不同之处在于根据本发明的平滑硬切换，在新NodeB被添加到准备集时，实际的无线电链路已准备好。因此，在实际切换时，无线电链路只需激活，这将导致在新NodeB开始用户数据的接收和发射。与硬切换相比，这将缩短一定的延迟，但预期它不大，这是因为无线电链路建立进程本身的延迟也不大(大约20-30ms)，并且它由RNC与NodeB之间的信令延迟确定。预期的延迟在图9a和图9b中的信令图的右侧示出。
与现有技术硬切换方案相比，与实际链路更改相关联的本发明的平滑硬切换进程的其余部分大不相同。要实现平滑硬切换，引入新消息，链路激活消息95，并且该消息由RNC发送到UE以在UE触发切换。UE激活96a、97到新NodeB的无线电链路，这意味着UE开始在新链路上接收97，并且它立即将链路激活完成98发送回RNC。此时，UE具有与两个NodeB之间的并行无线电链路，并且由于用户数据业务可开始在新链路上流动，因此，L2切换进程可视为已完成。在发射缓冲区中的待处理分组前可保持旧无线电链路。在旧无线电链路可以停用时，RNC向UE发送链路停用消息99，这触发UE停止在旧链路上接收910、911。UE通过向RNC发送链路停用完成消息912而确认停用。
随后，RNC指示913旧NodeB停用该无线电链路，而该NodeB然后停止收发914并向RNC确认915此操作。最后，RNC停用916其自己到旧NodeB的链路。
旧链路的停用还可由UE发起。应注意的是，旧链路在平滑硬切换进程期间未释放，它只是被停用，但在做出有关释放它的单独判定前，它仍保持在准备集中。
在切换过渡期间，即到旧和新NodeB的无线电链路均处于活动状态期间，UE的功率受两个NodeB控制。如果UE能够向这两个NodeB不同地设置其发射功率电平，则它根据接收的功率控制命令单独设置到每条链路的功率。如果UE不能单独设置功率电平，则它使用以下策略设置其功率。如果任一NodeB命令增加，则它增加功率，并且如果所有NodeB指示降低，则它降低功率。对于下行链路发射功率，UE可单独控制每个NodeB的发射功率，或者它可只发送一个共同功率控制命令到所有NodeB，这种情况下，在从任一NodeB接收的功率电平太弱时命令功率增加，并且在从所有NodeB接收的功率电平足够高时命令功率降低。切换完成后，UE的功率将只受活动NodeB控制。
当L2协议位于RNC中时，这种情况下在切换期间可持续保持L2连接。还要注意的是，在图中，与原硬切换方案的情况不同，UE不执行与RNC的L2链路重建。
当比较图9a和图9b的平滑硬切换图的链路激活进程和原硬切换方案的物理信道重新配置进程，将发现本发明的平滑硬切换进程比原硬切换的进程更简单。这意味着通过平滑硬切换可实现大的切换延迟增益。平滑硬切换进程的主要优点在于切换期间由于BS更改的先接后断类型，无线电链路基本上是持续的。在切换期间，无需无线电链路建立、无线电链路同步和L2链路重建。因此，与SHH情况下链路更改相关联的延迟预期甚至大大小于有效集更新进程(＜＜200-400ms)。
由于平滑硬切换进程中的先接后断，因此，它还可能类似于软切换。但一个重要不同之处在于对于软切换情况，需要网络节点分割在到UE MS的方向上若干NodeB要接收的数据流，并在从通过若干节点并行接收的移动台数据的方向上，将数据组合成一个流。对于平滑硬切换，无需此类分割和组合。
具有NodeB终止的无线电协议的演进WCDMA体系结构中实施的本发明实施例将公开在演进WCDMA体系结构中实施的发明的其它信令图，该体系结构将当前的RNC功能分割到两个节点中。图10公开了演进无线电接入网络的节点。RS节点132(无线电服务器节点)执行无线电资源控制功能。图10还公开了NodeB BS1-BS3和UE MS。在示例中，NodeB BS1-BS3包括在UE MS的准备集100中，并且第一NodeB BS1支持与UE MS之间的活动无线电链路。用户数据传输链路在图10中用从UE MS通过活动无线电链路到第一NodeB BS1再到用户数据平面节点133的实线示出。UE MS与准备集的第二和第三NodeB BS1-BS3之间准备的无线电链路用虚线示出。RS节点132控制到准备集NodeB BS1-BS3的链路和到UE MS的活动无线电链路，这些链路全部用点线示出。
在图10的演进体系结构中，用户平面L2协议移到NodeB BS1-BS3。
准备集的控制图11中示出了在假设NodeB终止的无线电协议的情况下用于添加新无线电链路到准备集的消息图。该消息图基本上与RNC终止的情况的消息图相同。不同之处在于在NodeB终止的情况下，消除了RNC中的L1无线电链路建立，这可导致一些最低延迟缩短。然而，NodeB终止和RNC终止的情况中准备集更新的总延迟预期大致相同。
图12和图13中分别示出了用于无线电链路去除和组合的无线电链路添加与去除的消息图。
本发明的平滑硬切换图14a和图14b中示出了在NodeB终止的无线电协议情况下平滑硬切换进程的消息图。与RNC终止的情况相比，不同之处在于在切换进程期间在UE与新NodeB之间需要L2链路重建，并且L2缓冲区还可能要移动。然而，由于在旧NodeB的待处理分组可在过渡期间与新链路并行保持活动状态的旧无线电链路上发射，因此，一般不需要移动L2缓冲区。否则，平滑硬切换进程与在具有RNC终止的无线电协议的WCDMA中实施时一样。与RNC终止的情况相比，L2链路建立为总切换进程增加了一定的附加延迟。然而，在两种情况下切换进程的总延迟预期在相同的数量级上。
不含无线电服务器节点的NodeB终止的无线电协议的替代体系结构在NodeB终止的无线电协议的情况下，通过去除无线电服务器节点，可进一步简化该体系结构。图15中公开了简化的体系结构。NodeB可直接互相通信。当本发明在图15的体系结构中实施时，有关添加NodeB到准备集/从准备集去除NodeB的判定和有关实际切换的判定由UE MS做出。UE MS命令NodeB BS1-BS3准备、激活或停用其对应的无线电链路。记得在前两种情况这些命令是由RNC或无线电服务器节点发送。RRC协议还从无线电服务器移到NodeBBS1-BS3。
准备集的控制图16中示出了添加新无线电链路到准备集的消息图。无线电链路添加在UE中触发，并且对应的准备集更新消息发送到UE MS与其具有活动无线电链路的NodeB。活动NodeB将请求经固定网络转发到候选NodeB。候选NodeB准备无线电链路，但未开始有效收发，并经活动NodeB向UE确认此操作。最后，UE准备与候选NodeB之间的无线电链路。
图17中示出了无线电链路去除的消息图。UE通过经活动无线电链路发送命令发起去除，并且活动NodeB经固定网络将该命令转发到应释放的NodeB。有关释放的确认以相同的方式从释放NodeB发送回UE。最后，UE释放准备的无线电链路。
平滑硬切换在图18a和图18b中，公开了平滑硬切换进程。在图18a中通过UE触发切换而发起该进程。UE经已经建立的活动无线电链路命令候选NodeB激活其准备的无线电链路。直到新活动无线电链路建立，才释放旧活动无线电链路。
或者，对于图16、图17、图18a和图18b的信令图，可能的是，UE使用随机接入信道将请求直接发送到候选NodeB。
方法总论在平滑硬切换的信令图中，在释放旧活动无线电链路前便开始使用新活动无线电链路。先接后断的过渡平滑、安全，因此是优选的过渡。或者可实施先断后接的解决方案，这意味着在激活新无线电链路前释放旧活动无线电链路。
常规蜂窝无线电网络移动性管理功能涉及网络转换，以在切换时经旧和新基站在已建立的链路之间更改数据流。为实施本发明，假设此类移动性管理功能在网络中存在，并且因此，在切换期间，在到移动台方向上的数据流从一个基站转换到另一基站。但不同之处在于在先接后断过渡时，在转换数据流前建立了链路。
移动台图19是本发明相关的移动台MS中一些结构的框图。移动台包括接收机链1901-1905、发射机链1908-1512和适用于平滑硬切换操作的切换部分1906、1907。首先在接收机链中，接收机单元1901接收物理信号，保持物理信道的同步，测量信号强度和干扰，并执行正确接收信号所需的所有其它物理层功能。接收机单元1901的输出耦合到解扰和去复用单元1902，该单元去除不同发射基站BS添加的扰码，并且还根据不同基站BS1-BS3对业务信道去复用。根据平滑硬切换方案，移动台一般一次只与一个基站BS1进行通信。只在切换过渡期间，它可与两个基站BS1、BS2并行通信。该图示出了在与两个基站BS1、BS2进行通信时更一般的情况。
接着在接收机链1901-1905中，解调、解扩和信道解码单元1903执行解调，通过去除相应的扩频码分离不同的业务和控制信道，并且它执行信道解码。输出是分别来自每个基站BS1、BS2的单独数据业务信道和控制信道。通过业务信道接收的数据流及逻辑控制信道上的更高层控制信息馈入RLC/MAC协议单元1905，而第1层控制信息由控制信道处理单元1904处理。控制信道处理单元1904抽取基站BS1、BS2发送的功率控制命令，并将它馈入在发射机链1908-1912最后的发射机单元1912。发射机单元1912负责表达(formulate)正确的物理信号，根据接收的功率控制命令设置发射功率电平，并通过空中接口发送出信号。RLC/MAC协议单元1905将有关无线电链路准备或其释放的控制命令转发到切换部分(1906-1907)。
在发射机链1908-1912中，方框基本上具有接收机侧那些功能的反功能。因此，数据在RLC/MAC处理器单元1908中处理，并且相应接收基站的控制信息由控制信道生成器1909处理，并且两个单元1908、1909的数据和控制信息馈入信道编码、扩频和调制器单元1910。在发射机链中的下一单元是加扰单元1911，并且最后的单元是发射机1912。
在移动台MS的切换部分1906、1907，切换控制单元1906负责管理切换，准备无线电链路和释放它们。切换控制单元1906具有到无线电链路建立/释放管理单元1907的输出、来自无线电接收机1901的输入、来自接收机链中RLC/MAC处理器单元1905的输入及到发射机链中对应节点1908的输出，以从网络接收和发射控制数据。因此，切换控制单元1906可经RLC/MAC协议与RNC 32进行控制通信，并且它可从RNC 32接收有关准备集更新或执行切换的命令。
或者，当网络中既没有RNC 31也没有无线电服务器节点132时，移动台MS中的切换控制单元将基于从接收机单元1901接收的测量并任选地基于通过活动无线电链路从网络接收的测量，做出有关准备集基站和任何切换本身的判定。
当切换控制单元1906要添加或释放准备状态的信道时，它指示无线电链路建立/释放管理单元1907准备或释放接收机和发射机侧所有其它单元中的无线电信道。因此，在要执行切换时，切换控制单元1906先指示无线电链路建立/释放管理单元1907激活准备的无线电信道并随后停用旧的活动无线电链路，并且无线电链路建立/释放管理单元1907控制接收机和发射机链上所有其它单元进行此操作。
相对于上面结合不同系统体系结构公开的信令图，切换控制单元处理在UE-RRC协议层上的消息，而无线电链路建立/释放管理单元1907处理UE-L1功能。
基站的物理结构可实施为图19中公开的结构。图19的不同实体执行的功能可在信令处理器单元中实施，信令处理器单元可由若干功能实体共享。物理发射机1912和接收机1901单元应为不同的实体，并且发射机和接收机链1901-1905、1908-1912也应不同。
基站图16是本发明相关的一些基站BS结构的框图。基站结构类似于移动台中的结构。与移动台相比，主要不同之处在于BS包括若干对接收机链2001-2005和发射机链2009-2012，每条链用于支持与相应移动台之间的无线电链路。在其它方面，基站BS中指配给一个移动台的接收机和发射机链2001-2005、2009-2012与移动台MS中的对应链很相似。
视情况而定，基站BS中的切换控制单元2006可从RNC 32或无线电服务器节点132接收有关无线电链路准备、有关释放准备的无线电链路或有关激活准备的链路或停用活动链路的命令。切换控制单元2006经无线电链路建立/释放管理单元2007根据命令控制操作，无线电链路建立/释放管理单元2007控制在接收机和发射机链2001-2005、2008-2012中不同实体中的操作。
切换控制单元2006还可从其自己的接收机单元2001接收测量报告，这些测量报告可转发到RNC 32，或者在网络中无RNC 32或无线电服务器节点132的情况下，测量报告由切换控制单元2006用于切换判定。在后一情况下，切换控制单元2006与移动台或其它基站中的相同功能进行控制通信。
权利要求
1.一种适用于蜂窝通信系统的切换方法，包括以下步骤，通过移动台(MS)与第一基站(BS1)之间的第一无线电链路收发(S21)，其特征在于以下其它步骤为所述移动台(MS)与第二基站(BS2)之间的收发准备(S22、S25、S26)第二无线电链路；将所述收发从所述第一基站切换(24)到所述第二基站。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述准备步骤包括评估基站(BS2-BS5)以被包括在由支持与所述移动台之间的准备的无线电链路的一个或多个基站组成的准备集中。
3.如权利要求3所述的方法，其中选择一个或多个新基站(BS4、BS5)以准备与所述移动台(MS)之间的无线电链路，并且使一个或多个基站不再支持准备的无线电链路。
4.如权利要求1所述的方法，其中只有提供准备的无线电链路到所述移动台MS的一个或多个基站(BS2、BS3)是用于所述切换的候选对象。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述准备步骤包括，建立从所述第二基站(BS2)到所述移动台(MS)的专用控制信道。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述准备步骤还包括，在所述控制信道上从所述第二基站(BS2)发射控制数据，以及通过接收所述控制数据，将所述移动台(MS)中的接收机链(1901-1905)与所述第二基站(BS2)同步。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述准备步骤还包括，通过在所述第一无线电链路上接收，将所述第二基站(BS2)中的接收机链(2001-2005)与所述移动台(MS)同步。
8.如权利要求1所述的方法，其中在所述切换期间，在所述第一无线电链路上停止传输前开始所述第二无线电链路上的传输，同时通过所述第一和第二无线电链路并行发射的数据不同。
9.一种移动台，包括，接收机链(1901-1905)，发射机链(1908-1912)，其中所述接收机链和发射机链(1901-1905、1908-1912)分别适用于通过第一基站(BS1)服务的可交换第一无线电链路接收和发射，其特征在于还包括用于控制所述接收机链以准备用于与第二基站(BS2)进行收发的第二无线电链路的装置(1906-1907)。
10.如权利要求9所述的移动台(MS)，其中所述控制装置(1906-1907)安排用于通过控制所述接收机链以通过所述第二无线电链路接收控制信息而控制所述第二无线电链路的准备。
11.如权利要求10所述的移动台(MS)，其中所述接收机链适用于通过在所述第二无线电链路上接收来自所述第二无线电基站的控制信息，将接收与所述第二基站同步。
12.如权利要求10所述的移动台(MS)，其中所述控制装置(1906-1907)适用于响应通过所述第一无线电链路接收的命令准备所述第二无线电信道。
13.如权利要求10所述的移动台(MS)，其中所述控制装置(1906-1907)适用于基于所述移动台对从与所述第一基站相邻的基站接收的信号强度进行的测量，为所述第二无线电链路的准备选择所述第二基站。
14.如权利要求9或10所述的移动台(MS)，其中所述接收机链(1901-1905)安排用于当在所述第一和第二无线电链路上的用户数据不同时通过所述两条无线电链路并行接收所述用户数据。
15.如权利要求9、10或14所述的移动台(MS)，所述接收机链(1901-1905)包括用于接收无线电信号的接收机单元(1901)；解扰和去复用单元(1902)，具有来自所述接收机单元(1901)的输入，并安排用于并行将所述第一和所述第二无线电链路解扰和去复用，以及分别输出所去复用和解扰的第一和第二无线电链路；解调、解扩和信道解码单元(1903)，具有至少一个来自所述解扰和去复用单元(1902)的输入以分别接收所述第一和第二无线电链路，并安排用于将在相应的所述第一和第二无线电链路上接收的专用数据信道解调、解扩和信道解码，以及在至少一个输出上提供分别在第一和第二无线电链路上接收的专用数据信道的基带信号；以及无线电链路控制处理器单元(1905)，具有至少一个来自所述解调、解扩和信道解码单元(1903)的输入，用于分别接收在相应的所述第一和第二无线电链路上接收的所述数据信道的基带信号，并接收控制命令，以及将有关所述第二无线电链路的准备的命令转发到所述控制装置(1906-1907)。
16.一种基站(BS)，包括，用于连接到RNC(32)的第一接口，或者分别用于与其它基站和与核心网络的通信的第二和第三接口，相应一个或多个，接收机链(2001-2005)，以及发射机链(2008-2012)，其中所述接收机链和发射机链对适用于分别通过到移动台(MS)的可交换第一无线电链路接收和发射，其特征在于还包括用于控制所述接收机链和发射机链(2001-2005，2008-2012)对以便为与所述移动台(MS)进行收发准备所述第一无线电链路的装置(1906-1907)。
17.如权利要求16所述的基站(BS)，其中所述控制装置(2006-2007)安排用于通过与来自所述移动台(MS)的传输同步而控制所述第一无线电链路的准备。
18.如权利要求16或17所述的基站(BS)，其中所述控制装置(2006-2007)安排用于通过在所述第一无线电链路上建立到所述移动台(MS)的专用控制信道而控制所述第一无线电链路的准备。
19.如权利要求16或17所述的基站(BS)，其中所述控制装置(2006-2007)安排用于响应通过所述第一或第二接口接收的命令控制所述第一无线电链路的准备。
20.如权利要求16或17所述的基站(BS)，其中所述控制装置(2006-2007)安排为，通过控制所述接收机链(2001-2005)以通过所述第一无线电链路接收用户数据并将所接收的用户数据解码以及将它转发到所述第一或第三接口而控制所准备的第一无线电链路的激活，以及控制所述发射机链(2008-2012)以通过所述第一无线电链路发射通过所述第一或第三接口接收的用户数据。
全文摘要
本发明涉及蜂窝无线电通信系统，并且尤其涉及用于平滑硬切换的方法、移动台和基站。平滑硬切换包括在选定的基站中为与移动台之间的潜在通信准备无线电链路。这类似于在现有技术软切换中为有效集选择基站。但不同之处在于只有一条无线电链路有效用于传输。由于有了准备，因此，与常规硬切换相比，从活动到准备的无线电链路的切换快速且安全，而要求的系统体系结构复杂度低于常规软切换。平滑硬切换可替代软切换。
文档编号H04B7/185GK1969578SQ200480043319
公开日2007年5月23日 申请日期2004年6月15日 优先权日2004年6月15日
发明者G·米克洛斯, A·拉奇 申请人:艾利森电话股份有限公司