用于检测并缓解针对远处小区的上行链路和下行链路之间的不平衡的通信装置、基站、系 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通信系统。本发明特别地但并非排他地涉及在如当前在关联的第三代合作伙伴计划(3GPP)标准文档中所定义的长期演进(LTE)系统中建立无线连接。
【背景技术】
[0002]根据LTE标准进行工作的通信系统通常包括演进型通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)和演进型分组核心(EPC)网络。E-UTRAN的基站(eNB)经由基站的小区中的一个或多个小区向诸如移动电话等的用户设备(UE)提供到核心网(因而到其它用户设备或其它网络节点)的接入。
[0003]使用如3GPP TS 36.331中所定义的无线资源控制(RRC)协议来控制移动电话和基站之间的通信。RRC处理移动电话和无线接入网络之间的层3的控制面信令，并且包括用于广播系统信息、寻呼、连接的建立和解除、无线承载的建立、重配置和释放、移动过程以及功率控制等的功能。
[0004]在任何给定时间，移动电话可以以“RRC空闲模式”(其中，没有发生数据通信)或“RRC连接模式”(其中，在移动电话与其服务基站之间可能发生数据通信)进行工作。
[0005]在以RRC连接模式进行工作的移动电话在通信系统所覆盖的区域内到处移动时，根据信号条件以及诸如所请求的服务质量、所使用的服务的类型和整体系统负荷等的其它要求，来将这些移动电话从一个小区(即，由基站所运营)切换至另一小区(由同一基站或不同基站运营)。用于使移动电话切换至新小区的触发可以基于特定移动电话所进行的小区的测量。在3GPP TS 36.331标准的第5.5.4部分中详述了触发的类型和移动电话要进行的相关测量。总之，这些触发通常可以涉及在移动电话的服务小区(或相邻小区)与预先定义的阈值或预先确定的偏移值相比变得更好(或变得更差)的情况下的事件。3GPPTS 36.300标准的第10.1.2部分中描述了整个移动序列的更多详情，其中该部分描述基站所进行的测量的配置和后续的切换触发。
[0006]另一方面，在处于RRC空闲模式的情况下，移动电话被编程为选择具有良好质量的信号的“服务”小区进行驻留，以使得在要相对于这些移动电话传输新数据的情况下，这些移动电话可以受益于良好的信号条件。在例如由于空闲移动电话改变位置、因而该移动电话检测到与当前服务小区相比信号质量更好的新小区的事件中，该移动电话可以进行所谓的小区重选过程(即，针对空闲用户设备的一种切换)。然而，由于无线网络在整个跟踪区域(即，包括预先定义的一组小区的较大地理区域)内发送系统信息和UE特定寻呼消息、由此使得可以与空闲模式的移动电话所驻留的当前小区无关地相对于该移动电话发起通信，因此该移动电话不向网络通知所选择的新小区，只要该新小区处于同一“跟踪区域”内即可。在内容通过引用包含于此的3GPP TS36.304标准中公开了小区重选过程的更多详
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[0007]为了受益于最低能量消耗并且释放有价值的系统资源，移动电话只要有可能就返回至RRC空闲模式。基站控制其小区内的各移动电话的各种工作模式之间的转变。由于基站和移动电话之间的RRC连接的建立和终止需要信令消息的交换因而利用有价值的系统资源、并且还需要若干时间来完成，因此在如内容通过引用包含于此的3GPP TS 36.331标准中所定义的特定情形下允许从连接模式到空闲模式的转变。例如，服务基站可能仅在确认了不存在更多的要相对于特定移动电话传输的数据(例如，上行链路缓冲器和下行链路缓冲器这两者均为空)之后，才指示移动电话进入RRC空闲模式。
[0008]在空闲移动电话要再次发送数据的情况下(或者在活动的(active)移动电话第一次进入基站的小区的情况下)，为了分配到通信资源，该移动电话通过将具有适当格式的RRC连接请求消息发送至基站来发起所谓的RRC连接建立过程。然而，在进行RRC消息(或任何其它数据)的通信之前，该移动电话需要与基站进行所谓的随机接入过程(RandomAccess Procedure)，以确保针对与该基站的通信建立了更低层、特别是介质访问控制(MAC)层。
[0009]随机接入过程包括移动电话向基站发送随机接入前导码(Random AccessPreamble)(预定义的位模式)，从而便于使基站的收发器和移动电话的收发器同步。基站通过发送随机接入响应(Random Access Response)来对随机接入前导码作出响应，之后可以使用下层的MAC层所提供的服务来在移动电话和基站之间执行例如RRC信令的调度传输。
[0010]由于基站仅指定其覆盖区域内的所有用户设备可用的特定时隙、并且不分配用于在初始接入期间发送随机接入前导码的UE特定时隙(但在切换期间可以进行专用资源分配)，因此一个以上的移动电话可能会同时尝试发起各自的随机接入过程，这可能导致这些移动电话中的至少一个不能进入该过程的下一阶段。然而，由于预期在随机接入前导码的传输之后、由基站在给定时间段内发送随机接入响应，因此在移动电话处未能接收到这种响应(或接收到不正确响应)可以表示多个用户设备所进行的同时通信。因此，移动电话被配置为在从各次失败尝试起经过了预定义时间之后，重新发送随机接入前导码。可以限制允许尝试的次数，并且一旦达到该预定义的极限，则可以重置MAC层，例如以避免由于随机接入前导码的频繁重传而导致其它移动电话的不必要的中断。
[0011]由于与MAC层有关的通信(例如，随机接入过程)和/或MAC层的工作状态(例如，是否被重置)对于RRC层而言是透明的，因此RRC层不能确定针对传递至MAC层以供发送至基站的RRC连接请求信令消息没有接收到任何响应的原因。因此，作为附加的故障安全机制，RRC层在请求基站针对给定的移动电话建立RRC连接时启动计时器(被称为“T300”)，并且在预定时间段之后(例如，在“T300”计时器到期时)确定RRC连接失败。还可以向更高层指示RRC连接失败，例如以在移动电话的显示器上显示适当的错误消息。在失败的情况下，RRC层可以(经由MAC层)向同一基站重新发送RRC连接请求信令消息，从而将在MAC层触发新的随机接入过程。同样可以限制允许RRC层尝试与同一小区建立连接的次数。一旦达到极限，移动电话可能无法经由该小区建立RRC连接，但该移动电话然后可以尝试经由不同小区建立RRC连接。
[0012]总之，MAC层和RRC层这两者实现故障安全机制，以确保即使在初始通信失败的情况下也可以与基站建立RRC连接。然而，在一些情形中，上述机制可能不够，并且在移动电话和基站之间可能无法建立RRC连接(因而无法建立任何数据的通信)。
[0013]在一个特定情形中，作为移动电话从基站所接收到的下行链路信号的测量强度和基站从该移动电话正确地接收上行链路信号的能力之间的地理和/或环境引起的通信不平衡的结果，移动电话可能不正确地选择了小区。在该情形中，例如，移动电话可以选择在该移动电话的位置处测量信号功率最强的小区。然后，移动电话将尝试与运营所选择的小区的基站建立RRC连接(并且进行关联的随机接入过程)。然而，在该情形中，作为地理/环境引起的不平衡的结果，可能由于地理/环境因素(例如，在不会使信号明显劣化的情况下在长距离内承载电磁波的湖面)所引起的基站的信号的非常规传播因而已出现了移动电话所测量到的特别强的下行链路信号。另一方面，例如由于移动电话具有即使在完美的信号传播条件下也根本不足以到达基站的最大功率限制，因此可能无法实现移动电话的上行链路信号的同样良好的传播。而这可能导致基站根本不能接收到移动电话的随机接入前导码传输、或者导致基站不能正确地接收随机接入前导码传输以允许基站和移动电话之间的适当同步。然后，移动电话将不会接收到预期的随机接入响应。
[0014]因此，在这种地理/环境引起的通信不平衡的情况下，移动电话不能与基站建立RRC连接。代替地，从MAC层的角度，可以继续重复地向同一基站重传随机接入前导码，直到MAC层被重置为止，而未曾在MAC层实现基站和移动电话之间的正确同步。从RRC层的角度，在尝试发起与运营所选择的小区的基站的RRC连接的情况下，启动T300计时器。T300计时器到期表示RRC连接尝试失败，因而针对同一小区与同一基站发起新的RRC连接建立过程(假定例如由于移动电话保持静止以及/或者引起上述信号传播的环境因素保持相同，因此被继续测量/观察的小区具有最强信号)。
[0015]为了尝试解决上述的地理/环境引起的通信不平衡问题所考虑的一个选项是基于“网络部署”的方法。在这种方法中，网络运营商首先必须正确地识别出经历上述连接失败问题的小区。一旦识别出这些小区，则可以在受影响区域中部署一个或多个附加基站，以使得可以优先于如以上所论述的受到环境因素所影响的小区而选择这些附加基站所运营的小区。可以通过运营商使用专用测试设备对网络进行测试(例如，执行所谓的“路测(drive test)”)来实现这些受到不利影响的小区的识别。因此，尽管由于部署附加基站需要附加网络设备、网络规划和更多路测的巨大投资并且自然将花费时间来实现因而这种方法对于提供短期到中期的解决方案而言可能不那么有效，但从长期看，这种方法可以有益地解决地理/环境引起的通信不平衡问题。此外，这种测试通常昂贵并且具有由于与路测相关联的车辆排放而产生的不期望的环境影响。
[0016]所考虑的另一选项如下:如果移动电话经历了连接失败问题、例如在移动电话在同一小区内第二次达到RRC请求的允许最大重传次数的情况下，则该移动电话可以尝试自己解决该问题。例如，移动电话可以自主地临时向与具有最强测量信号的小区不同的小区(例如，信号强度与最强小区信号相比在偏移值内的小区)进行小区重选。另外，网络例如还可以通过广播作为系统信息的一部分的适当指示来向其小区内的移动电话指示是否允许这种“自主”小区重选。在任一情况下，在有限的时间段之后，移动电话返回至其正常操作并且(例如，基于更新后的信号测量)选择此时具有最强信号的小区。然而，由于新选择的小区可能是先前导致重复的连接建立失败的同一小区，因此该解决方案也无法容易地解决移动电话所经历的连接失败问题。此外，如果遵循该选项，则网络不具有与移动电话所经历的连接失败以及/或者所选择的小区是否具有最强信号有关的足够信息，因而网络运营商无法识别并解决这种地理/环境引起的通信不平衡问题。此外，移动电话仅可以判断为RRC/MAC通信反复失败，但无法判断失败是由地理/环境因素还是其它因素(例如，小区拥塞)所引起的。因此，在失败是由于拥塞所引起的情况下，该基于UE的解决方案可能导致大规模的小区重选，而因为这种(有可能反复发生的)大规模的小区重选只会增加通信系统的负荷，因此应避免这种小区重选。
【发明内容】
[0017]因此，本发明的目的是提供一种克服或至少缓解上述问题中的一个或多个的改进的通信系统和该通信系统的改进的组件。
[0018]在一个方面中，本发明提供一种通信装置，其用在通信系统中，在所述通信系统中，基站运营能够由所述通信装置在如下区域中选择的小区，其中在所述区域中，所述通信装置向运营该小区的基站所进行的连接尝试存在失败风险，所述通信装置包括:选择部件，用于在所述通信装置位于所述通信装置向运营所述小区的基站所进行的连接尝试存在失败风险的所述区域中的情况下，选择所述小区；尝试部件，用于在选择了所述小区的情况下，在所述区域内尝试发起与运营所述小区的所述基站的连接；识别部件，用于识别用以发起所述连接的各次尝试的连续失败；记录部件，用于记录标识出发生了用以发起所述连接的各次尝试的连续失败的信息；以及报告部件，用于按报告时机将标识出发生了用以发起所述连接的各次尝试的连续失败的所述信息报告至所述通信系统。
[0019]所述通信装置向运营所述小区的基站所进行的连接尝试存在失败风险的所述区域可以包括如下区域，其中在该区域中，来自所述基站的下行链路信号比来自其它基站的下行链路信号强，但所述基站无法成功地接收到来自所述通信装置的上行链路信号。
[0020]所述通信装置还可以包括测量部件，所述测量部件用于测量与所述通信装置附近的多个小区相关联的各个下行链路信号强度，所述多个小区包括能够由所述通信装置在所述通信装置向运营该小区的基站所进行的连接尝试存在失败风险的区域中选择的所述小区，以及所述选择部件被配置为能够从所测量到的所述各个下行链路信号强度中选择所测量到的下行链路信号强度最高的小区。
[0021]所述尝试部件被配置为能够在选择了所述小区的情况下，尝试经由所述小区来建立无线资源控制即RRC连接和/或媒体访问控制即MAC连接。
[0022]所述尝试部件被配置为能够通过发送标识出需要所述连接的信息来尝试发起所述连接，以及所述识别部件被配置为能够通过判断为没有接收到针对标识出需要所述连接的所述信息的响应，来识别出用以发起所述连接的尝试的失败。
[0023]所述尝试部件被配置为能够通过将标识出需要所述连接的信息发送至所述基站来尝试发起所述连接，以及所述识别部件被配置为能够通过判断为接收到针对标识出需要所述连接的所述信息的、表示所述基站没有正确地接收到标识出需要所述连接的所述信息的响应，来识别出用以发起所述连接的尝试的失败。
[0024]所述识别部件被配置为能够在发送了标识出需要所述连接的所述信息之后、在预定义的时间窗(例如，包括至少一个预定义子帧的预定义时间窗)内未能接收到所述响应的情况下，识别出用以发起所述连接的尝试的失败。
[0025]标识出需要所述连接的所述信息包括使所尝试的所述连接同步和/或识别所述通信装置时所使用的前导码(例如，随机接入信道前导码)。
[0026]所述识别部件被配置为能够在接收到所述响应之前计时器(例如，T300计时器)到期的情况下，识别出用以发起所述连接的尝试的失败。
[0027]所述识别部件被配置为能够在识别出在多个状况下针对同一小区没有(正确地)接收到所述响应的情况下，识别出用以发起所述连接的各次尝试的连续失败。
[0028]用于尝试发起与运营至少一个小区的至少一个基站的所述连接的所述尝试部件被配置为能够经由所述至少一个小区与所述至少一个基站发起随机接入过程。在这种情况下，用于尝试发起与运营所述至少一个小区的所述至少一个基站的所述连接的所述尝试部件被配置为能够响应于接收到用以与所述通信系统建立RRC连接的请求，来发起所述随机接入过程。
[0029]标识出发生了用以发起所述连接的各次尝试的连续失败的所述信息包括:标识出在所述至少一个小区中发生了连续的无线资源控制即RRC连接建立失败和/或连续的媒体访问控制即MAC连接建立失败的信息。
[0030]所述报告部件被配置为能够使用至少一个信令消息来报告标识出发生了用以发起所述连接的各次尝试的连续失败的所述信息。所述至少一个信令消息包括至少一个“UE信息响应”消息。所述至少一个信令消息包括至少一个信息元素即IE。所述至少一个信息元素包括以下信息元素中的至少一个信息元素:用于表示发生了连续连接建立失败的信息元素(例如，“Consecutive Conn Est Fail” IE);用于表示所发生的连续连接建立失败的次数的信息元素(例如，“Num of Consecutive Conn Est Fail，，IE);以及用于表示发生了随机接入响应失败的信息元素(例如，“RAR failure” IE)。
[0031]标识出发生了用以发起所述连接的各次尝试的连续失败的所述信息包括以下的用于进行标识的信息中的至少一个信息:标识所选择的所述小区的信息；标识所述通信装置的地理位置的信息；标识用以发起所述连接的各次尝试的连续失败所发生的时间的信息；标识所选择的所述小区的信号强度的信息；标识至少一个相邻小区的信号强度的信息；以及标识出检测到随机接入响应的信息。
[0032]所述报告部件被配置为能够在向所选择的所述小区或另一小区(例如，