专利名称：毫微微小区基站以及用于触发与用户终端的无线连接从宏小区基站转移到毫微微小区基 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信，更具体而言涉及无线通信。
背景技术：
无线通信系统是公知的。许多这种系统是蜂窝式的，因为无线覆盖是由聚在一起的多个被称为小区的无线覆盖区域来提供的。每个小区中设置ー个用于提供无线覆盖的基站。传统的基站在相对大的地理区域中提供覆盖，并且对应的小区通常被称为宏小区。能够在宏小区中建立尺寸更小的小区。比宏小区更小的小区有时候被称为微小区、微微小区或毫微微小区，但是对于比宏小区更小的小区我们一般使用术语毫微微小区。、一种用于建立毫微微小区的方法是提供在宏小区的覆盖区域之内的相对有限的范围之中进行操作的毫微微小区基站。毫微微小区基站的使用的一个示例是在建筑物之中提供无线通信覆盖。毫微微小区基站具有相对低的发射功率，并且因此每个毫微微小区具有比宏小区更小的覆盖区域。毫微微小区基站主要用于属于具体住宅或办公室的用户。毫微微小区基站可以是私有接入或公共接入。在私有接入的毫微微小区基站中，接入仅限于注册用户，例如家庭成员或具体雇员群体。在公共接入的毫微微小区基站中，其他用户也可以使用该毫微微小区基站，但服从保护注册用户所接收的服务质量的特定约束条件。ー种已知类型的毫微微小区基站使用宽带因特网协议连接作为“回程”，即用于连接到核心网。ー种类型的宽带因特网协议连接是数字用户线路(DSL)。DSL将毫微微小区基站的DSL发射器-接收器(“收发器”)连接到核心网。DSL允许经由将被支持的毫微微小区基站所提供的语音呼叫以及其他服务。毫微微小区基站还包括连接到天线的射频(RF)收发器以用于进行无线通信。—种已知类型的毫微微小区基站是全球移动通信系统(UMTS)基站路由器。毫微微小区基站有时候被称为毫微微基站(femto)。毫微微小区基站的ー个已知的问题是当连接到宏小区基站的用户终端处于毫微微小区中吋，特别是在该毫微微小区基站使用与宏小区基站不同的载波频率的情况中，如何使得该用户終端能够转移到与该毫微微小区基站的连接。第一种已知的方法是将毫微微小区包括到可能切換到的邻居小区的列表中。在该列表中通过毫微微小区使用的主扰码来识别毫微微小区。将该列表存储在宏小区基站中。该方法的缺点在于处于毫微微小区中的用户终端将有可能在该用户終端处于空闲模式中时仍保持连接到宏小区基站，并且来自宏小区基站的信号仍然具有足够好的质量。即使当该用户終端处于设置了毫微微小区基站的建筑物中时这也可能发生。第二种方法是定义分层小区结构，以便随后向用户终端通知该用户終端当前所位于的宏小区之中可能用于小区重选的具体毫微微小区基站。该方法不适用于不易配备该信息的传统用户终端。第三种方法是向毫微微小区提供与宏小区的公共陆地移动电话网络(PLMN)标识符不同的PLMN标识符，并且相应地配置用户終端。具体而言，用毫微微基站的PLMN标识符来配置每个用户终端的(通用)用户身份模块(u) SIM，以使得用户终端能够使用毫微微小区基站的PLMN标识符来连接到毫微微小区基站。该方法是费カ的，并且不适用于一些类型的用户终端。
发明内容
读者可參考所附独立权利要求。在从属权利要求中列出了一些优选的特征。本发明的一个示例是ー种用于触发与用户终端的无线连接从宏小区基站转移到毫微微小区基站的方法。该方法包括该毫微微小区基站在该宏小区的载波频率上向该用户终端发送触发信号，该用户終端通过尝试将该连接转移到该毫微微小区基站来进行反应。 ー些优选实施方式使得用户终端能够执行到本地毫微微基站的无线连接的转移，例如小区重选或切換。这些实施方式增强了网络容量，并且降低了用户终端所需的传输功率，并且因此提高了它们的电池的寿命。优选地，由该毫微微小区基站在重复时隙的第一部分中发送该触发信号，并且该毫微微小区基站在该重复时隙的第二部分中发送导频信号，该第一部分和该第二部分在时间上不重叠。优选地，由具有单个无线信号发生器的毫微微小区基站生成该触发信号和导频信号。在一些实施方式中，毫微微基站在检测到毫微微小区中不存在用户终端时，不进行发射。这降低了对宏小区基站和其他毫微微基站的干扰。
现在将通过示例的方式并且參考附图来描述本发明的实施方式，其中图I是示出了根据本发明的第一实施方式的无线通信网络的示图，图2是示出了图I中所示的一个宏小区之中的示例性毫微微小区基站布局的示图；图3是示出了图2中所示的毫微微小区基站中的ー个毫微微小区基站的示图；图4是用于以下三种情况中的姆ー种情况的一系列的三个信号强度对时间图(A)在毫微微小区中没有已向毫微微基站注册的用户终端，(B)在毫微微小区中有处于空闲模式并且已向毫微微基站注册的用户终端，以及(C)在毫微微小区中有处于连接模式并且已向毫微微基站注册的用户終端。
具体实施例方式我们现在描述包括毫微微小区基站的网络，然后更详细地查看如何鼓励或迫使用户终端在从宏小区到毫微微小区的转移变得适合时进行该转移。当用户终端处于空闲模式时该转移有时候被称为小区重选，并且当用户终端处于活动模式，即呼叫连接时，该转换有时候被称为切換。
网络如图I和图2中所示，网络10用于无线通信，用户终端34可以在网络10中进行漫游，网络10包括两种类型的基站，即宏小区基站和毫微微小区基站(后者有时候被称为“毫微微基站”)。在图I和图2中为了简化起见显示了一个宏小区基站22。每个宏小区基站具有通常被称为宏小区的无线覆盖区域24。宏小区24的地理范围取决于宏小区基站22的能力和周围地形。在宏小区24中，每个毫微微小区基站30在对应的毫微微小区32之中提供无线通信。毫微微小区是ー种无线覆盖区域。毫微微小区32的无线覆盖区域比宏小区24的无线覆盖区域小得多。例如，毫微微小区32的大小对应于用户的办公室或住宅。如图I中所示，由无线网络控制器RNC 170管理网络10。无线网络控制器RNC 170例如通过经由回程通信链路160与宏小区基站22进行通信来控制操作。无线网络控制器170维护邻居列表，该邻居列表包括关于基站所支持的小区之间的地理关系的信息。另外，无线网络控制器170维护位置信息，该位置信息提供关于用户设备在无线通信系统10之中的位置的信息。无线网络控制器170可操作来经由电路交换网络和分组交换网络路由业务。对于电路交换业务，提供了无线网络控制器170可以与之通信的移动交换中心250。移动交换中心250与诸如公共交换电话网(PSTN) 210这样的电路交换网络通信。对于分组交换业务，网络控制器170与服务通用分组无线支持节点(SGSN) 220和网关通用分组无线支持节点(GGSN) 180通信。GGSN然后与分组交换核心190，如因特网通信。MSC 250,SGSN 220,GGSN 180和运营商IP网络构成所谓的核心网253。由运营商IP网络215将SGSN 220和GGSN 180连接到毫微微小区控制器/网关230。经由因特网190将毫微微小区控制器/网关230连接到毫微微小区基站32。到毫微微小区控制器/网关230的这些连接是宽带因特网协议连接(“回程”)连接。在图2中，为了简单起见显示了三个毫微微小区基站30和对应的毫微微小区32。对于宏小区24之中的移动终端34而言，能够用已知的方式与宏小区基站22通信。当移动终端34进入该移动终端为了在毫微微小区基站30之中通信而注册的毫微微小区32中时，希望将与该移动终端的连接从宏小区转移到毫微微小区。在图3中所示的示例中，移动终端34的用户是离毫微微小区32最近的32’的优选用户。如图2中所示，经由宽带因特网协议连接(“回程”)36将毫微微小区基站30连接到核心网(图2中未显示)，并且因此连接到通信“世界”的其余部分(图2中未显示)。“回程”连接36允许毫微微小区基站30之间通过核心网(未显示)的通信。宏小区基站也连接到核心网(图2中未显示)。转移到毫微微小区基站通过鼓励或迫使连接到宏小区的用户终端连接到另ー个小区，来触发将用户终端从与宏小区的连接转移到与该用户终端变为位于其中的毫微微小区的连接。使用下文所给出的两种主要的方法。ー种方法涉及生成信号以干扰来自宏小区基站的信号，以便触发小区重选。另ー种方法是向用户终端发送宏小区禁止命令，以使用户终端改为选择毫微微小区。使来自宏小区的信号质量低于可接受门限当用户终端位于毫微微小区之中时，特别是当宏小区和毫微微小区使用不同的载波频率并且宏小区的信号质量良好时，希望触发用户终端开始小区重选过程。这是通过使得宏小区信号质量下降到低于门限来完成的。通过确定宏小区的载波频率和主扰码以及宏小区的与信噪比(记为Ec/No)相关的接收信号強度指示符(RSSI)来推断将要应用的干扰信号。这些是通过由毫微微小区检测来自宏小区的信号来确定的，将该过程称为嗅探(sniffing)。毫微微小区还具有由用户終端在操作期间所进行的类似测量的记录。使用这些测量来计算用户终端所经历的信噪比，并且因此提供对用于将信号水平(Ec)人为地降低到合适的程度所需要的噪声信号水平(No)的确定。来自毫微微小区的人为噪声干扰信号具有与宏小区所使用的信号相同的參数设置，如载波频率和扰码。干扰信号导致来自宏小区的信号，如导频信号的接收质量劣化到一 定程度，使得小区重选的频率与公共陆地移动网络(PLMN)中所使用的那些频率不同。在PLMN中使用的频率包括毫微微小区的频率。具体而言，使得Ec/No比低于网络为可接受连接所设置的门限。因此，驱使用户终端执行所谓的频率间小区捜索，换句话说，寻找在不同的载波频率上操作的另ー个小区，以便转而连接到该小区。在确定要应用的干扰信号水平时，毫微微小区考虑将在毫微微小区之中发生的信号衰减，如将在毫微微小区基站与位于毫微微小区的边缘处的用户终端之间发生的信号衰减。下文更详细地描述该方法。毫微微小区基站如图3中所示，毫微微小区基站30包括发射器40和接收器42，发射器40和接收器42两者都连接到传输控制器44。控制器44连接到干扰信号发生器46，干扰信号发生器46经由交换机48连接到天线50。交换机48在传输控制器44的控制之下进行操作以选择性地将天线50要么连接到干扰信号发生器46要么连接到发射器40。天线50还连接到接收器42和嗅探器52两者。嗅探器是ー种用于检测毫微微小区基站30所驻留的宏小区覆盖区域24中的宏小区基站22的载波频率处的信号的电路。操作向网络20中的多个毫微微小区30分配ー组主扰码，其中每个毫微微小区使用一个主扰码。还向毫微微小区提供关于毫微微小区所位于的宏小区以及其他邻近宏小区的信息，具体而言是对于每个宏小区不同的參数值，如扰码和频段。如上所述，毫微微小区基站包括用于测量来自宏小区基站的信号的嗅探器。毫微微小区基站30的传输控制器44用于基于它自己的接收信号強度测量并且基于由各用户终端随着时间推移所报告的关于从宏小区接收的信号強度的测量的组合，对宏小区进行评级。毫微微小区基站然后调整它在宏小区的參数值上，换句话说在宏小区的载波频率和扰码上的干扰发射信号，使得在毫微微小区的边缘处的信噪比处于将触发用户终端进行针对要连接到的新小区的频率间捜索的门限上。如下文所更详细地解释的，在周期性的时隙的一部分中发送该干扰信号。当检测到用户终端正处于毫微微小区中时，毫微微小区基站还在该时隙的其余部分的至少一部分中发送导频信号。通过这种方式，由于干扰信号和导频信号是在不同时间发送的，所以在可选择的实施方式(未显示)中，干扰(IF)信号发生器46与发射器40是同一无线电装置。毫微微小区基站能够检测毫微微小区中的用户终端是否是它希望连接的用户终端，例如针对可能的连接所注册的用户终端，或者禁止成功地连接到毫微微小区基站的用户终端。在将宏小区连接的用户终端识别为禁止与毫微微小区基站连接的情况中，不生成干扰信号以避免鼓励用户终端连接到该毫微微小区基站。将干扰信号突发的持续时间和周期选择为确保用户终端经历来自宏小区基站的信号的充分劣化，使得频率间小区捜索在可用于该PLMN的那些载波频率当中发生。例如，已发现在2. 56秒的重复时隙中时长为O. 56秒的干扰信号足以触发该频率间小区捜索。我们现在考虑四种情况(i)在毫微微小区中没有用户终端， (ii)在毫微微小区中有用户终端，但是该用户终端未向毫微微小区注册(在下文中记为情况A)，(iii)在毫微微小区中有用户终端，该用户終端处于空闲模式并且已向毫微微小区注册(在下文中记为情况B)，以及(iv)在毫微微小区中有已向毫微微小区基站注册但是处于与宏小区基站的呼叫连接模式中的用户终端，并且存在处于连接到该毫微微小区的呼叫连接模式中的其他用户終端(在下文中记为情况C)。依次考虑这四种情況。在毫微微小区中没有用户终端在毫微微小区基站检测到在毫微微小区中不存在用户终端时，毫微微小区在预定时间内停止传输。这是通过毫微微小区基站基于位置区域更新和路由区域更新信令来保持哪个用户终端在空闲模式中连接到它自身的记录来完成的。在毫微微基站检测到不存在其所连接到的处于连接模式的用户终端时，并且在定时器到期之后，毫微微基站对被记录为处于与其自身的空闲模式连接中的用户终端进行轮询，以确定哪个移动终端仍然处于该毫微微小区之中。如果这些用户终端中的任何一个用户終端仍然处于该毫微微小区之中，那么接收到对该轮询的响应，否则毫微微基站推断所有用户终端已离开该毫微微小区，并且因此在预定的相对长的时段内关闭发射器44和干扰信号发生器46。在该时间期间，毫微微基站保持它的接收器42和嗅探器52活动。在可以被视为具有网络“侦听”功能的嗅探器52在上行链路方向中检测到在宏小区的载波频率上出现噪声时，就认为连接到该宏小区基站的用户终端已进入毫微微小区。根据该情况，见图4和下文的相关文本，至少重启干扰信号。现在參考图4描述另外三种情况(情况A、B、C)。(A)在毫微微小区中有用户终端,佰是该用户终端未向毫微微小区沣册在该情况中，毫微微基站关闭它的发射器40，以便不在其指定的载波频率和扰码上发送它的通常信号，但是保持其接收器42和嗅探器52活动。并且，如图4中所示(情况A)，毫微微基站在2. 56秒的时隙之中的O. 56秒的突发56内发射干扰信号54。在该情况中，毫微微基站仅在该时间的大约20%之中进行发射,这对节省功率和保持对邻近宏小区的干扰相对低两者而言都有益。
当存在来自用户终端的响应时，有两种可能。在情形变成以下的情况B的情形吋，当用户终端处于空闲模式中时，用户终端驻扎到毫微微基站，即连接到毫微微基站的任何尝试都获得成功。可选择地，驻扎尝试不成功，即由于用户终端不是毫微微基站的注册用户并且因此不被准许连接，所以不允许用户终端驻扎。在后一种情况中，毫微微基站在ー个时段内停止在宏小区的频率和扰码上发射干扰信号。这是为了避免驻扎尝试进ー步重复失败，并且如果在用户终端与宏小区之间存在任何正在进行的呼叫连接则避免该呼叫连接劣化。(B)在毫微微小区中有用户终端，该用户终端处于空闲模式并且已向毫微微小区麵如图4中所示(情况B)，毫微微基站在2. 56秒的时隙之中的O. 56秒的突发56’内发射干扰信号54’。
由于存在驻扎在该毫微微基站的用户终端，所以该毫微微基站还在干扰信号突发56’之后的时隙期间的突发60内发射导频信号58。如图4中所示(情况B)，该时隙可以使得在整个时隙持续时间内不发送导频信号，在该情况中増加导频信号的功率以进行补偿。在图4中所示的示例(情况B)中，在时隙的非重叠的不同部分中发送干扰信号和
导频信号。可选择地可以代替发射器40和干扰信号发生器46，由仅具有用于生成两种信号的ー个无线电装置的毫微微小区基站来生成该信号。(C)在毫微微小区中有已向毫微微小区基站沣册佰是处于连接到宏小区基站的呼叫连接模式中的用户终端，并且存在处于连接到毫微微小区的呼叫连接模式中的其他用户终端如图4中所示(情况C)，毫微微基站在2. 56秒的时隙之中的O. 56秒的突发56”内发射干扰信号54”。该干扰信号触发现在处于毫微微小区中的用户终端将连接模式活动的呼叫连接切换到毫微微小区基站。由于存在驻扎在该毫微微基站的用户终端，所以该毫微微基站还在干扰信号突发56”之后的时隙期间的突发60’内发射导频信号58’。如图4中所示(情况C)，该时隙可以使得在整个时隙持续时间内不发送导频信号，在该情况中増加导频信号的功率以进行补偿。在图4中所示的示例(情况C)中，在时隙的非重叠的不同部分中发送干扰信号和导频信号，以便填充该时隙持续时间。可选择地可以代替发射器40和干扰信号发生器46，由仅具有用于生成两种信号的ー个无线电装置的可选择毫微微小区基站(未显示)来生成该信号。另ー种方法向用户终端发送宏小区禁止命令在另ー个实施方式中(未显示)，用于触发小区重选的另ー种方法是毫微微小区基站在宏小区的载波频率上发射信号，该信号包括指示用户终端禁止与宏小区连接的指令。该信号使用该宏小区的载波频率和扰码參数。在该实施方式中，在用于来自毫微微基站的正常传输的时隙中创建临时传输间隙，并且在那些间隙中的突发中以宏小区载波频率来发送该信号。这被称为非连续传输。在其他一些实施方式中，向毫微微小区基站提供多个无线电装置以支持不同频率上的时间重叠的传输。在该方法中，向网络中的毫微微小区分配ー组主扰码，其中每个毫微微小区使用ー个主扰码。还向毫微微小区提供关于毫微微小区所位于的宏小区以及其他邻近宏小区的信息，具体而言是对于每个宏小区不同的參数值，如扰码和频段。毫微微小区基站包括用于测量来自宏小区基站的信号的嗅探器。毫微微小区基站的传输控制器用于基于它自己的接收信号強度测量并且基于由各用户终端随着时间推移所报告的关于从宏小区接收的信号強度的测量的组合，对宏小区进行评级。毫微微小区基站然后将它在宏小区的參数值上，换句话说，在宏小区的载波频率和扰码上的发射信号调整到一定水平，使得用户终端能够正确地解码该信号。在毫微微小区的边缘处该信号水平也足以匹配宏小区的信号水平。 该信号是接入类禁止信号，其将宏小区禁止在处于毫微微小区中的那些用户终端之外。如下文更详细地解释的，在周期性的时隙的一部分中发送该信号。毫微微基站还发送SIB 11广播信号，该信号包括关于邻居小区和它自身的信息。用户终端接收并且解码该广播信号并且用于选择将要连接到的新小区。毫微微小区基站能够检测处于毫微微小区中的用户终端是否是它希望连接的用户终端，例如针对可能的连接所注册的用户终端，或者禁止成功地连接到毫微微小区基站的用户终端。在将宏小区连接的用户终端识别为后一种类型的用户终端的情况中，不生成禁止信号以避免鼓励用户终端连接到该毫微微小区基站。综沭在不脱离本发明的基本特征的情况下本发明可以体现于其他具体形式中。例如毫微微小区基站可以使用宏小区基站用于导频信号的载波频率或者专用载波频率。在所有情况下仅将所述实施方式视为是说明性的而不是限制性的。因此本发明的范围是由所附权利要求而不是由前文的描述所指示的。要将落入权利要求的等同方式的含义和范围中的所有改变包括在该权利要求的范围中。本领域技术人员将容易地认识到可以由编程的计算机来执行各种上述方法的步骤。一些实施方式涉及程序存储设备例如数字数据存储介质，程序存储设备是机器或计算机可读的并且编码有机器可执行的或计算机可执行程序指令，其中所述指令执行上述方法的ー些或全部步骤。程序存储设备可以是例如数字存储器、磁存储介质(如磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光可读数字数据存储介质。一些实施方式涉及被编程为执行上述方法的所述步骤的计算机。
权利要求
1.一种用于触发与用户终端的无线连接从宏小区基站转移到毫微微小区基站的方法，所述方法包括 所述毫微微小区基站在所述宏小区的载波频率上向所述用户终端发送触发信号， 所述用户终端通过尝试将所述连接转移到所述毫微微小区基站来进行反应。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述触发信号是干扰信号，用于将从所述宏小区基站接收的信号的信噪比降低到低于门限，以便触发所述用户终端对要连接到的基站的进一步选择。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述干扰信号的水平设置为使得刚好在所述毫微微小区边缘之内的用户终端经历刚好足够的干扰以将所述信噪比降低到刚好低于所述门限。
4.根据权利要求I所述的方法，其中，所述触发信号是对所述用户终端的命令，用于禁止所述用户终端连接到所述宏小区基站，以便触发所述用户终端对要连接到的基站的进一步选择。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，由所述毫微微小区基站在重复时隙的第一部分中发送所述触发信号，并且所述毫微微小区基站在所述重复时隙的第二部分中发送导频信号，所述第一部分和所述第二部分在时间上不重叠。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述毫微微小区基站包括单个无线信号发生器，并且由所述发生器生成所述触发信号和导频信号。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，在来自所述毫微微小区的广播信号中发送将要由所述用户终端在尝试连接到所述毫微微小区基站中使用的关于所述毫微微小区基站的信息。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，对于确定了在所述毫微微小区中不存在可连接到所述毫微微小区基站的用户终端的时段，所述毫微微小区基站不发射信号但是在所述宏小区的上行链路频率上进行接收，以便检测连接到宏小区基站的用户终端是否正进入所述毫微微小区。
9.一种包括发射器并且还包括触发信号发生器的毫微微小区基站，所述触发信号用于触发与用户终端的无线连接从宏小区基站转移到所述毫微微小区基站，所述毫微微小区包括天线，所述天线可操作来在所述宏小区的载波频率上向所述用户终端发送所述触发信号。
10.根据权利要求9所述的毫微微小区基站，还包括控制器，所述控制器可操作来设置所述触发信号的水平，使得所述触发信号用作对于来自所述宏小区基站的信号的干扰信号，用于使所述用户终端从所述基站接收的信号的信噪比低于门限，以便触发所述用户终端对要连接到的基站的进一步选择。
11.根据权利要求9或10所述的毫微微小区基站，其中，在所述毫微微小区基站检测到在所述毫微微小区中不存在用户终端时，所述毫微微小区基站在给定时间内停止传输。
12.根据权利要求9到11中的任意一项所述的毫微微小区基站，其中，在所述毫微微小区中检测到用户终端时，发送所述触发信号。
13.根据权利要求12所述的毫微微小区基站，其中，在所述毫微微小区基站确定所述用户终端未向所述毫微微小区基站注册时，停止所述触发信号的发送，以便不准许所述用户终端成功地连接到所述毫微微小区基站。
14.根据权利要求9到13中的任意一项所述的毫微微小区基站，其中，在所述毫微微小区基站确定所述毫微微小区中有已向所述毫微微小区基站注册的用户终端时，由所述毫微微小区基站发送所述触发信号和导频信号两者。
全文摘要
提供了一种用于触发与用户终端的无线连接从宏小区基站转移到毫微微小区基站的方法。该方法包括该毫微微小区基站在该宏小区的载波频率上向该用户终端发送触发信号，该用户终端通过尝试将该连接转移到该毫微微小区基站来进行反应。
文档编号H04W36/30GK102668635SQ201080051099
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年11月10日
发明者H·克劳森, L·G·萨缪尔, M·沙希德, M·费恩特 申请人:阿尔卡特朗讯