用于在通信网络中使用的网络节点和移动设备、操作网络节点和移动设备的方法、以及计 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]所述的技术涉及通信网络，具体地，涉及用于允许移动设备使用延长系统帧号(SFN)周期操作的技术，例如，以用于延长不连续接收(DRX)周期的目的。
【背景技术】
[0002]在典型的蜂窝无线电系统中，无线电或无线终端(也称作移动站和/或用户设备单元(UE))经由无线电接入网(RAN)向一个或多个核心网进行传送。无线电接入网(RAN)覆盖地理区域，该地理区域被划分为小区区域，其中每一个小区区域由基站(例如，无线电基站(RBS))提供服务，在一些网络中，基站也可以称作例如“NodeB”(在通用移动电信系统(UMTS)网络中)或“eNodeB”(在长期演进(LTE)网络中)。小区是由基站站点处的无线电基站设备提供无线电覆盖的地理区域。每一个小区由本地无线电区域中的标识来进行标识，其中，该标识在小区内广播。基站通过在射频上操作的空中接口与基站范围内的用户设备单元(UE)进行通信。
[0003]在一些无线电接入网中，多个基站可以(例如，通过陆地线或微波)连接到无线电网络控制器(RNC)或基站控制器(BSC)。无线电网络控制器监视并协调与之相连的多个基站的各种活动。无线电网络控制器通常连接到一个或多个核心网。
[0004]通用移动电信系统(UMTS)是从全球移动通信系统(GSM)演进而来的第三代移动通信系统。通用陆地无线电接入网(UTRAN)实质上是针对用户设备单元(UE)使用宽带码分多址(WCDMA)的无线电接入网。
[0005]在称作第三代合作伙伴计划(3GPP)的论坛中，电信提供商提出并商定针对第三代网络(特别是UTRAN)的标准，并且研究了增强数据速率和无线电容量。第三代合作伙伴计划(3GPP)已经开始进一步演进基于UTRAN和GSM的无线电接入网技术。已经发布了针对演进通用陆地无线电接入网(E-UTRAN)规范的大量版本，并且与大多数规范一样，标准很可能演进。演进通用陆地无线电接入网(E-UTRAN)包括长期演进(LTE)和系统架构演进(SAE)。
[0006]长期演进(LTE)是3GPP无线电接入技术的变型，其中，在3GPP无线电接入技术中，无线电基站节点(经由接入网关(AGW))连接到核心网而不是无线电网络控制器(RNC)节点。通常，在LTE中，无线电网络控制器(RNC)节点的功能分布在无线电基站节点(在LTE中，eNodeB)和AGW之间。因此，LTE系统的无线电接入网(RAN)具有有时被称作“扁平”架构的架构，这种“扁平”架构包括不向无线电网络控制器(RNC)节点报告的无线电基站节点。
[0007]蜂窝网络的当前流行的未来展望包括在彼此之间(或者与应用服务器)进行通信而无需人机交互的机器或其他自主设备。典型的场景是具有不频繁地发送测量结果的传感器，其中，每次传输将包括仅少量数据。这种类型的通信在文献中被称作机器到机器(M2M)通信或者在3GPP中被称作机器型通信(MTC)。
[0008]蜂窝系统(例如，3GPP WCDMA、LTE)中的UE最常见的是电池驱动的，因此这些设备的功耗是重要因素。
[0009]在MTC的上下文中，很多设备被预期为也是电池操作的。传感器和其他设备可以驻留在远端位置，并且部署的设备的数量可能很大，以至于替换或频繁地给这些类型的设备中的电池进行再充电实际上将是不可行的。因此，重要目标旨在当考虑针对当前蜂窝系统的改进时减小功耗。
[0010]减小电池功耗的现有方式是使用不连续接收(DRX)，其特征在于除了在配置的间隔处之外，UE的接收机被关闭。
[0011 ]目前，针对EUTRA和UTRA，最长的指定DRX循环长度分别是2.56秒和5.12秒。然而，延长DRX循环长度以超出当前指定的值对于进一步减小电池功耗将是有益的，特别是有益于没有机会定期地给电池交互充电的MTC设备。虽然更长的DRX循环长度自然引起下行链路中更大的延迟，但是这对于诸如MTC设备产生的业务等的延迟不敏感业务而言通常将不是问题。
[0012]然而，DRX循环长度当前受到系统帧号(SFN)周期的限制。SFN由UE用于与网络保持同步，并且用作定时参考。在LTE中，SFN周期是等于10.24秒的1024个无线电帧，并且在高速分组接入(HSPA)中，SFN周期是等于40.96秒的4096个无线电帧。
[0013]在LTE中，UE需要10个比特来确定SFN，这是因为它取1024个不同的值。这些比特中的8个比特由网络在主信息块(MIB)中的系统帧号字段中广播。MIB被广播40ms，在此期间，相同的信息(包括系统帧号字段中的值)重复四次(即，每隔10ms)。因为MIB仅承载SFN的比特中的8个比特，因此UE从不同的加扰码中隐式地获取最后2个比特(其在40ms周期内提供SFN的四个值)，其中，不同的加扰码用于在每一个10ms周期内广播的MIB的四个副本。
【发明内容】
[0014]在长于SFN周期(针对LTE，等于10.24秒的1024个无线电帧，并且针对高速分组接入(HSPA)，等于40.96秒的4096个无线电帧)的DRX循环长度的情况下，将必须存在给SFN周期编写索引以在延长DRX循环长度内将其区分开的方式。例如，如果针对LTE的DRX循环长度被延长为40.96秒，则将必须给该延长DRX循环长度内出现的四个SFN周期编写索引以使UE将其区分开。该索引可以对应于使用附加比特来延长SFN范围。如果例如使用了两个索引/扩展比特，则这将被视为使用从1至4的索引给每一个SFN周期(1024个帧)加标签或者将最大SFN从1024个无线电帧扩展为4096个无线电帧。然而，应当注意的是，这些附加比特将仅由被配置为使用延长DRX操作的UE读取，这是因为传统UE(S卩，根据早前的标准版本配置的UE)将不能解释比1024更大的SFN值。
[0015]因此，必须找到从网络向UE传送这些附加SFN比特的有用方式。
[0016]—种可能的解决方案是将附加SFN比特包括在由网络向UE广播的系统信息(SI)中。SI包括MIB和UE与网络进行可靠通信所需的其他信息。其他信息分布在以不同的方式调度的不同系统信息块(SIB)之间。如上所述，SFN的8个比特被放置在以固定周期调度的MIB中，SFN的其他2个比特是根据加扰码得到的，其中加扰码与在40ms周期广播的MIB的每一个副本一起使用。诸如小区ID和小区限制接入(barring)信息等的其他SI被放置在系统信息块类型1(SIB1)中，SIB1也是周期性地调度的但是具有与MIB不同的固定周期。存在包含其他SI并且被动态调度的各种其他SIB。为了找到动态调度的SIB，UE需要获取调度列表字段，调度列表字段包括在SIB1中并且指示动态调度的SIB的调度。换言之，获取其他SIB需要首先获取SIB类型1。
[0017]因此，如果附加的SFN比特包括在现有的SIB中或者为了该目的引入的新的SIB中，则UE将首先需要读取SIB1以获得包含附加比特的SIB的调度信息。这意味着如果UE正在从非常长的DRX循环醒来，则UE通常将需要读取至少三个信息块以获得整个延长的SFN，这对MTC UE的电池寿命将具有不利影响。
[0018]即使附加比特被直接放入SIB1中，对读取该SIB的需要可能对电池寿命具有足够坏的影响，从而使得该方案不可行。在图1(针对最差情况场景)中示出了该负面影响。最差情况场景将是将必须每个DRX循环读取SIB1—次，其中读取时间为80ms，并且假定最差无线电条件加上10ms同步时间。通过使用简单的功耗模型，针对该最差情况场景相对于DRX循环长度绘制了电池寿命。在该模型中，假定仅针对长于10.24秒的DRX循环长度必须读取SIB1，这使得曲线中出现离散步长(discrete step)。其他曲线显示了针对在传输之前的两个固定启动时间(10ms和100ms)的电池寿命。不出意外，在离散步长之前，当必须读取SIB1时的电池寿命等于10ms的固定同步时间的电池寿命，在离散步长之后，当必须读取SIB1时的电池寿命非常接近100ms固定同步时间的电池寿命。
[0019]鉴于将附加SFN比特包括在SIB1中或其他SIB中的问题，优选的是将附加比特包括在具有其他SFN比特的MIB中，这是因为MIB当前由UE使用以获得SFN。然而，因为MIB非常频繁地被广播，因此需要具有非常小的有效载荷。
[0020]当前，在MIB中存在10个“空闲”比特，这些“空闲”比特不具有定义的功能或目的，其可以用于指示附加SFN比特。然而，空闲比特旨在允许在EUTRAN的寿命期间使用新特征来增强EUTRAN，并且在将这些比特分配用于新的目的之前必须深思熟虑。
[0021]因此，使用这些比特中的例如多于两个比特可能很困难，尤其是因为所有新UE中仅非常小的一部分可以利用(或能够利用)延长DRX循环。不幸的是，如果仅使用一个或两个比特，贝U电池寿命方面的增益不太大。由Ericsson和ST-Ericsson在日本福R市向RAN2#82(2013年5月20-24 日)提交的题为 “Analysis of standardizat1n impacts of MTCeUEPC0P solut1ns”的文档R2-131691对使用延长DRX的功耗进行建模，并且建议DRX循环长度应当增加至少10倍(这需要至少四个附加SFN比特)以获得显著增益，尤其是对于较长的到达间隔时间(inter-arrival-time)。
[0022]因此，总的来说，MIB中足够的空闲比特可以专用于延长DRX循环的目的是不切实际或非常不可能的。使用仅一个或两个比特来延长SFN，因此DRX循环将不会针对例如MTC设备提供足够的电池消耗增益。
[0023]鉴于将用于延长SFN的附加比特包括在MIB中的这些困难，方案提供了信号通知延长SFN的备选方式。具体地，不是发送用于SFN的一个或多个附加比特，而是使用MIB中(来自当前可用的空闲比特中的)单个比特作为参考比特(在本文中称作“时间参考比特”或“时间戳”)来指示延长的SFN周期中的第一(或另一指定)SFN周期。也即是说，在该时间参考比特被设置为例如“1”的情况下，这可以指示MIB在延长SFN周期中的第一(或另一指定)SFN周期中，并且在构成延长SFN周期的其他SFN周期中，时间参考比特将被设置为例如“0”。通过这种方式，一旦UE发现MIB中的该“时间参考比特”，UE就可以跟踪延长SFN索引或附加SFN比特本身。
[0024]虽然使用时间参考比特意味着在存在至第一(或另一指定)SFN周期的回绕并且识别第一(或另一指定)SFN周期之前UE可能花费多个SFN周期，但是折中在于只需要在MIB中使用单个附加比特来信号通知延长的SFN周期，该延长的SFN周期可以是传统SFN周期的长度的很多倍。
[0025]然而，因为在贯穿每一个SFN周期广播的每一个MIB中将“时间参考比特”被设置为相同的值，因此UE在搜索第一(或指定)SFN周期时针对每一个SFN周期读取MIB—次将是足够的。这意味着在该搜索期间使用DRX的UE将有效地切换到更短的DRX循环(例如，等于传统SFN周期)，这将仅对电池消耗具有较小的影响(与使用延长的SFN周期实现的较长DRX循环所获得的改善相比)。因为将在无线电资源控制(RRC)连接建立或切换回复时从网络向UE提供时间戳/时间参考比特(例如，在设置时间参考比特之前的定时信息，例如，剩余时间)，因此UE将极少地(例如，在重新校准的情况下)需要切换到该较短的DRX循环以找到时间参考比特。
[0026]因此，根据上述内容，频繁广播的MIB(UE无论如何需要读取该MIB以获得SFN)可以用于扩展SFN范围以具有延长的DRX循环(S卩，延长超出SFN周期)，同时只需要广播一个附加信息比特。通过这种方式提供延长的DRX循环可以提供较大的电池消耗改善。将理解的是，延长SFN范围可以用于除了提供延长DRX循环之外的其他或附加目的。
[0027]虽然参照延长SFN周期以实现比传统SFN周期更长的DRX循环描述了本文给出的技术，但是将理解的是，延长SFN周期可以用于不同于DRX的目的，并且不限于使用或可以使用DRX的UE(因此例如不限于MTC UE)。
[0028]根据一个特定方案，提供了操作通信网络中的网络节点以提供针对移动设备的定时信息的方法，所述网络定义比网络中的预定义周期更长的延长周期，网络中的每一个预定义周期对应于发送预定义的多个帧所花费的时间。所述方法包括:向移动设备广播多个信息块IB，每一个IB指示预定义的多个帧中的当前帧号以及时间参考比特，时间参考比特指示当前预定义周期是否是延长周期中的多个预定义周期中的特定预定义周期。
[0029]在一些实施例中，网络节点用于提供针对在不连续接收(DRX)模式中操作的移动设备的定时信息，其中，针对移动设备的最大DRX循环周期对应于延长周期的长度，并且时间参考比特指示当前预定义周期是否是最大DRX循环周期/延长周期中的多个预定义周期中的特定预定义周期。
[0030]在一些实施例中，网络中的预定义周期是系统帧号SFN周期，并且帧号是SFN。在一些实施例中，预定义的多个帧包括1024或4096个帧。
[0031]在一些实施例中，时间参考比特指示当前预定义周期是否是最大DRX循环周期/延长(SFN)周期中的预定义周期中的第一预定义周期。
[0032]在一些实施例中，一个或多个IB是主信息块MIB。
[0033]在一些实施例中，广播的步骤包括:随着IB的每一次广播递增当前帧号。在当前帧号等于预定义的多个帧中的帧的数量的情况下，针对下一个IB将当前帧号重置为初始值并且根据下一个预定义周期是否是延长(SFN)周期中的预定义周期中的特定预定义周期来确定下一个IB中的时间参考比特的值。
[0034]在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤:向移动设备发送关于在设置时间参考比特之前预定义周期的数量的指示。