CN101518128B - 对使用先进接收机的终端进行网络间切换优化 - Google Patents

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CN101518128B CN2007800358081A CN200780035808A CN101518128B CN 101518128 B CN101518128 B CN 101518128B CN 2007800358081 A CN2007800358081 A CN 2007800358081A CN 200780035808 A CN200780035808 A CN 200780035808A CN 101518128 B CN101518128 B CN 101518128B
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Abstract

本发明提供了适于基于终端或用户设备(UE)性能来调整用于开始HO测量的阈值的方法和装置。可以由网络来确定用于开始HO测量和用于执行HO的阈值。在确定进行这些过程之前，基于实际UE性能来调整这些阈值。通过应用以dB来表示的偏移来实现这种调整，所述偏移捕获了先进接收机与用于设置这些阈值的标准接收机相比的有效SIR改善。其中，所述偏移取决于使用的接收机类型、接收机天线的数量、多路径信道轮廓、活动无线链路的数量以及UE中当前活动的服务/连接模式。

Description

对使用先进接收机的终端进行网络间切换优化
背景技术
本发明涉及蜂窝电信网络。更具体并且非限制性地，本发明致力于一种对使用先进接收机的终端或用户设备(UE)进行网络间切换(HO)优化的***和方法。
这里所使用的以下缩写应该具有以下意义：
BLER块错误率
BS基站
CE码片均衡器
CM压缩模式
CPICH公共导频信道
DCCH专用控制信道
GRAKE通化耙
GSM全球移动通信***
HSDPA高速下行链路分组接入
HO切换
IRAT RAT间
L3层3RRC
LMMSE线性最小均方误差
PDP功率时延曲线
RAB无线接入承载
RAT无线接入技术
RF射频
RRC无线资源控制
RRM无线资源管理
RSCP接收信号码功率
RSSI接收信号强度指示
SHO软HO
SIR信号干扰比
SNR信噪比
UE用户设备
WCDMA宽带码分多址
典型蜂窝移动通信网络(网络)由许多小区组成，每个小区都允许终端或UE在有限的地理区域内维持与该网络的连接。当UE在该网络所覆盖的区域周围移动时，它随时都通过无线链路连接到能够以“最小成本”来提供这种连接的小区，其中所述成本通常涉及在该无线链路上进行传输所需要的信号功率。通常但是非必要的是，服务小区是物理上最接近UE的小区。随着时间流逝，该网络会执行HO过程以将该UE的连接从一个小区传递给另一个小区。在一些***中，UE可以使用几个并行的无线链路在几个小区上同时维持连接。这称为SHO。
在许多种情况下，给定地理区域中有几个不同网络是活动的，这些网络可能是由不同运营商管理的。一些网络可能无法在整个区域提供基本完整(例如100％)的覆盖，连接到特定网络的UE可能在一些位置会失去它的连接。为了避免对用户体验不利(例如掉线的呼叫或数据连接)，原始网络可以安排另选方式来通过无缝地切换到可以在该位置处提供覆盖的另一网络而继续该连接。这可以使用(1)属于同一运营商的另一网络或(2)属于另一运营商的网络来完成，在这种情况下，UE“漫游”到该另一运营商。
情况(1)的例子是运营商同时运营了WCDMA和GSM网络，并且当WCDMA覆盖变弱时将WCDMA用户切换至GSM。因为接入技术在HO处理中发生了改变，所以这种情况被称为IRAT HO。一种RAT内的连接即将丢失并不是运营商可以选择强制IRAT HO的唯一原因。如果用户在不同RAT之间的重新分配改善了网络的总容量，那么也可以进行IRATHO。
情况(2)的例子是运营商仅拥有WCDMA网络，在覆盖不足的情况下，该运营商引导UE漫游到与其签订有协议的另一运营商的网络。这对于新运营商创办他们的网络而言是一种有成本效益的方式，在初次运营时不需要100％的覆盖。然而，在呼叫漫游到另一网络之后，原始运营商会损失来自这些呼叫的收益。
如果UE测量到的有用信号强度降低到某一阈值以下，则触发到另一网络的HO。网络可以连续向UE信号通知该阈值。网络基于期望的BLER或作为UE处的SIR的函数的吞吐量性能，利用加载并采用UE中的标准接收机的当前网络的知识来动态调整该阈值。在WCDMA中，标准接收机是单天线耙状接收机。
因为是IRAT HO序列，所以WCDMA RRM过程对于本领域的实践者而言一般是已知的。
通过应用更先进的接收机结构，可以显著改善UE接收机在体验到的BLER、吞吐量或网络消耗的平均传输功率方面的性能。例如，已经证明使用双接收机天线链和/或应用干扰抑制的WCDMA UE在体验到的BLER、吞吐量或网络消耗的平均传输功率方面提供了明显的改善。这意味着在UE处于WCDMA网络的标准覆盖区域内的同时改善了性能。但是除此之外，先进UE接收机使得覆盖区域自身能够扩大，因为性能限制(或在更极端情况下，连接终止)，所以信号电平阈值更低并且这些接收机将会遭遇进一步远离小区中心的情况。
已有HO管理方案的主要缺点在于：执行到另一网络的HO的决定是基于测得的信号强度与未考虑实际改善后的UE性能的固定阈值的比较而作出的。结果，具有先进接收机的UE不必要地反转离开(revert away)网络，这会浪费网络资源、限制运营商的收益，并且可能降低用户的体验。此外，每个HO过程都隐含了运营商在所用信令资源方面的额外成本，以及由于并行地进行测量(例如WCDMA中的压缩模式)而导致的潜在UE性能降低。
运营商面临了上述缺点。如果不指示低于固定阈值的用户漫游离开他们的网络，而是可以以他们实际性能最大限度地始终维持针对具有先进接收机的UE的连接，则漫游发生数将显著减少。这意味着针对具有先进终端的用户而言有效覆盖区域的扩大和针对运营商而言收益的提高，特别是因为用户一旦漫游离开，就不会自动返回到原始网络。
因此，人们希望能有一种考虑实际UE接收机性能而不是使用固定HO阈值的HO决定***。在(2005年11月29日递交、标题为“CellSelection in HSDPA Communication Systems”的序列号为11/289,001的美国)申请的相关申请中，描述了用于改善HSDPA小区选择的调整HO措施(如同WCDMA中的Ec/lo)的概念。如本领域所已知的，功率共享是CDMA***中多用户接入的基础。在这种***中，覆盖测试对信号(RSCP)干扰(RSSI)比、Ec/lo进行测量，用dB(分贝)来表示。Ec/lo是导频信号的一个码片持续期内信号能量与干扰加噪声的功率谱的比率。此公开描述了通过考虑PDP以及对小区负载的估计，调整Ec/lo以便更好地反映HSDPA性能。然而，此概念基本上仅适于HSDPA频率间切换，因此不适于促成这里公开的使用先进接收机的IRAT/网间HO。
拥有一种克服了之前技术的缺点、适于促成使用先进接收机的IRAT/网间HO的***和方法是有益的。本发明就提供了这种***和方法。
发明内容
本发明是一种适于调整基于实际UE性能启动HO测量的阈值的***和方法。用于启动HO测量和执行HO的阈值是由网络确定的。在确定是否进行这些过程之前，基于实际UE性能来调整所述阈值。这种调整是通过应用以dB来表示的偏移(offset)而实现的，该偏移捕获了所述先进接收机与用来设置所述阈值的标准接收机相比的有效SIR改善。其中，所述偏移取决于所使用的接收机类型、接收机天线的数量、多路径信道轮廓(profile)、活动无线链路的数量以及所述UE中当前活动的服务/连接模式等。
附图说明
在下面的部分中，将参照图中例示的示范实施方式来描述本发明，图中：
图1是在将CPICH RSCP用作HO判据的情况下比较HO处理与示例阈值的图；
图2是根据本发明第一实施方式的UE的框图；
图3是本发明第一实施方式的方法的流程图；
图4例示了本发明第二实施方式中的操作序列。
具体实施方式
为了更全面地理解本发明的操作，我们来描述先进接收机在WCDMA中的操作。从3GPP中WCDMA技术的初始标准化开始，标准接收机结构就已经是单天线耙状接收机，这种单天线耙状接收机能够有效地收集和利用可从正在衰落的多路径传播信道获得的信号能量。这是通过为每个多路径分量指派解扩器来实现的，所述解扩器的扩频码的基准拷贝(reference copy)被延时了与相应多路径分量的路径延迟相等的量。然后，解扩器(耙指)的输出进行相干组合，从而产生符号估计。耙状接收机需要知道多路径延迟和对于所有路径的信道脉冲响应的值。耙状接收机的性能的适当量度是组合之后的SNR，如果来自所有路径的信号能量都被利用，则所述SNR被最大化。耙状组合中的隐含假设是：每个靶指观察到的信号的减损(噪声和干扰)分量都是非相关的，在这种情况下，耙状接收机是最佳的线性接收机。
然而，单天线耙状接收机性能受多种因素的限制。一个性能限制方面是信道(特别是具有少数几个多路径分量的信道)的衰落特性。第二，由于发射机和接收机脉冲成形的效果或者由于传播信道中大量多路径分量的组合效果，减损信号之间可能存在相当大的相关性。
为了改善耙状接收机性能，人们已经开发出了多种先进接收机类型。一种这样的先进接收机类型是双天线接收机，其中通过两个分离的天线(RF和前端处理分支)来接收信号。如果这两个分支充分(在电气和空间上)分开，则由于阵列增益(接收到了更多信号能量)和分集增益(强衰落的可能性降低)，双天线耙状接收机(RAKE2)将表现出改善的性能。结果，接收机的BLER性能得到了改善。
另一种先进接收机类型包含了均衡化(例如LMMSE CE、GRAKE)。这种接收机考虑了减损相关性，并且在很大程度上抵消了信道所导致的正交性损失。这有效地白化了不想要的信号分量、降低了它的功率，并改善了组合之后的SNR。
也可以对RAKE2和GRAKE接收机进行组合，所得结构(GRAKE2)生成了一种以最佳方式组合了分集与干扰抑制的接收机，从而进一步改善了性能。在典型情况下，GRAKE2是WCDMA的最佳线性接收机。可以通过应用非线性操作(例如通过在检测感兴趣的数据符号之前减去已知的干扰信号分量而进行干扰消除)来进一步改善接收机性能。
不管先进接收机类型是哪种，都可以通过所得的平均组合SIR改善(ASIR)来表征它较之耙状接收机的性能优点。例如，取决于接收机类型、使用的天线数量、多路径信道轮廓、US是否在SHO中、当前调用的RAB/服务，这种改善对于不同接收机配置和场景也有所不同。然而，通过将场景分类成可管理的类别集C＝{c1，...，cN}，对于每个类别的SIR增益ΔSIR(ci)可以(例如通过测量或仿真)而被预先确定和制表。
为了描述前面的先进接收机类型所运行的环境，我们考虑从WCDMA到GSM的HO处理。UE不断地监测针对活动集(active set)中每个小区的WCDMA CPICH RSCP和SNR。测量每70ms被更新，并且可以被报告给网络。网络保持了应该开始不同的HO相关活动的阈值。然后，将报告值与相关阈值进行比较，如果测量表示在UE处接收到的信号电平正变得太弱，则决定开始IRAT测量。可以由UE或网络来作出这种决定，在后一种情况下，可以通过RRC级“测量控制”消息将此决定传送至UE。在本实施例中，“事件2d”被触发，并且UE将开始针对最近的GSM小区测量GSM RSSI(RXLEV)。
为了在另一频率上进行测量，UE进入CM，由此来自BS的所有信息在更短的时间间隔内被传输，并且某一时间百分比(例如50％)可以被UE用来重新调谐到另一频率并执行测量。然后，这些结果在“测量报告”消息中也被报告给网络。通常来讲，一旦UE被指示了执行频率间测量，它就会保留在CM下，直到(a)信号质量充分改善，从而不会马上发生连接丢失(“事件2f”)，或者(b)另选网络被认为具有比目前网络更好的信号质量(“事件3a”)并且进行了HO。
图1的曲线图100中描绘了具有示例阈值的使用CPICH RSCP作为HO判据的HO处理。这里可以看到，在本发明的第一实施方式中，网络进行广播，并且UE知道用于定义HO相关事件的阈值。时间t处的最新UE测量被表示为γ(t)，而事件e的阈值被表示为τ(e)(所有SIR值都用dB给出)。然后，UE确认任何感兴趣的事件(e∈E)的条件是否得到了满足：
F(e，τ(e)，γ(t))＝1，
其中F()是用于根据规范来触发事件的判据集。一种这样的指令的例子可以是事件2d：
Figure G2007800358081D00071
如果事件e被确定，则UE向网络发送通知该事件的消息。然后，网络可以用针对UE的例如开始附加测量、执行HO等的进一步指令进行响应。
如之前所提及的，阈值τ(e)典型地基于耙状接收机性能。在本发明的第一实施方式中，UE将通过在决定处理中引入标识是否触发了E中的任何事件的校正项来考虑改善后的接收机性能：
F(e，τ(e)-D，γ(t))＝1。
在一个实施方式中，可以通过定义当前接收机与信道类别c(t)并执行查表以找出对应的平均SIR增益来确定D，
D＝ΔSIR(c(t))。
在另一实施方式中，一旦信道估计和组合加权是可行的，就可以计算两个即时SIR值：当前有效接收机SIR，SIR(t)(该计算通常作为普通接收机操作的一部分来完成)；和附加的耙状接收机SIR，SIRRAKE(t)，该计算是复杂度较低的操作。然后，如下来确定校正项
D＝SIR(t)-SIRRAKE(t)。
图2中例示了根据本发明第一实施方式的UE的框图。其中可以看到，在框“L3决定处理器201”处接收最新的UE测量γ(t)，该处理器201还从网络接收τ(e)。UE测量γ(t)是从基带处理器206，或者更准确来说，从作为其一部分的路径搜索器205提供的。在其他实现中，可以从一些其他基带处理阶段提供γ(t)。L3决定处理器201确认对于任意感兴趣的事件(e∈E)的条件是否如上面提到的那样得到了满足。如果事件e被确定，则UE经由调制器202和前端发射机203向网络发送通知该事件的消息。然后，网络可以用针对UE的例如开始附加测量、执行HO等的进一步指令来进行响应。
控制单元204将通过在L3决定处理器201的决定处理中引入标识是否触发了E中的任何事件的校正项来考虑改善后的接收机性能。在一个实施方式中，如上面的等式3中所提到的，在传送给L3决定处理器时，可以通过定义当前接收机和信道类别c(t)并执行查表以找出对应的平均SIR增益来确定D。
图2的UE，具体来说，L3决定处理器按照图3的流程图300中观察到的操作顺序进行操作。图3的流程图确认E中所有感兴趣的事件。处理开始于步骤301。在步骤302，UE从网络接收用于定义HO相关事件的阈值。事件e的阈值被表示为τ(e)。在步骤303，进行时间t处被标示为γ(t)的测量。在步骤304，如上所述来确定D。然后，在步骤305，设定第一感兴趣事件。在步骤306，UE根据下式来确认针对任意感兴趣的事件的条件(e∈E)是否得到了满足：
F(e，τ(e)，γ(t))＝1。
在步骤307，如果事件e被确定，则UE向网络发送通知该事件的消息。然后，网络可以在步骤308用针对UE的例如开始附加测量、执行HO等的进一步指令来进行响应。如果要确认其他事件，则在步骤309设置下一事件，随后在步骤306确认该事件。处理结束于在步骤310。
注意，任何后续的HO相关动作都由BS以发送到UE的单独命令来加以指示，而在流程图中并未示出。
在本发明的第二实施方式中，阈值τ(e)未被广播，并且UE不知道当前的阈值。在本实施方式中，UE将UE测量结果γ(t)发送给网络，然后该网络针对E中的事件来评估相关条件。换言之，等式(1)中表达的决定处理发生在网络中而不是UE中。
在本发明的第二实施方式中，UE通过在报告RSCP值之前适当修改它来考虑改善后的接收机性能。即，UE不报告γ(t)的实际值，而是报告：
γeff(t)＝γ(t)+D，
校正项D按照等式(3)或等式(4)来确定。
实现本发明第二实施方式的UE的框图与图2中看到的框图类似。主要区别在于：对测量γ(t)应用偏移D并且将调整后的测量发送给网络，而不是在UE中执行L3决定处理并向网络发送事件标志。
图4例示了本发明第二实施方式中的操作的序列。在某些情况下，几种RAB或服务在UE中同时进行，它们由于先进接收机而可能体验不同的有效SIR改善效果。在这种情形下，应该选择最小的SIR改善作为校正项D。这保证了最敏感服务的需要被考虑在内，并且避免了针对任何服务的不适当的信号电平降低。流程图400开始于步骤401。在步骤402，进行时间t处被表示为γ(t)的测量。在步骤403，如上所述来确定D。然后，在步骤404，将γeff(τ)＝γ(t)+D报告给网络。在步骤405，处理结束。
作为一种选择，可以将RSCP用作γ(t)，这里公开的HO判据。另选的是，可以通过将CPICH Ec/lo量度(measure)用作这种判据来执行该过程。另选阈值的调整将遵循相同原则。
通过在应用本发明的实施方式的网络中具有先进接收机的UE而获得了以下优点：网络中每个小区的可用覆盖区域对于具有先进接收机的UE而言增大了；避免了不必要的到其他网络的HO情况；以及由于UE中的并行测量而导致的UE性能降低和/或***能力减小被最小化。
网络将获得以下益处：由于漫游到另一运营商的网络而导致的原始运营商的收益损失会减少；可用网络能力(即运营商的硬件投资)被更充分地利用；以及更少的网络资源被用于HO信令。
本领域技术人员将认识到，可以在广泛的应用范围内修改和改变本申请中描述的创新概念。例如，已经就从WCDMA到GSM的HO描述了本发明。然而，本发明并不限于这样的情境。例如，所描述的阈值调整方法还可以应用于其他技术之间的HO、使用相同技术的两个网络之间的HO，甚至可以应用于相同网络内的频率间切换。只要有益地避免不必要地开始可能损耗网络信令资源和/或容量的测量和HO处理，就可以实现本发明。因此，专利的主题范围不应该被限制于上面公开的任何特定示例性技术，而应该由所附权利要求来限定。

Claims (24)

1.一种通过用户设备来优化网络间切换HO的方法，该方法包括以下步骤：
基于实际UE性能，通过应用偏移来调整网络用于开始HO测量的阈值τ(e)，该偏移捕获了先进接收机与用于设置所述阈值的标准接收机相比的有效改善；以及
基于调整后的阈值，执行网络间HO。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整步骤包括应用捕获了先进接收机与用于设置所述阈值的标准接收机相比的有效信号干扰比SIR改善的、以dB来表示的偏移。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中基于从由以下参数构成的组中选择的至少一个参数来计算所述偏移：接收机的类型；接收机天线的数量；多路径信道轮廓；活动无线链路的数量；以及所述UE中当前活动的服务/连接模式。
4.根据权利要求1所述的方法，该方法在从WCDMA网络到GSM网络的HO处理中使用。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法在从GSM网络到WCDMA网络的HO处理中使用。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整阈值的步骤使用公共导频信道CPICH、接收信号码功率RSCP作为HO判据。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整阈值的步骤使用Ec/lo值作为HO判据，其中Ec/lo是导频信号的一个码片持续期内信号能量与干扰加噪声的功率谱的比率。
8.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：所述网络广播所述阈值。
9.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：通过所述UE来确认针对任何感兴趣的事件e∈E的条件是否得到了满足：
F(e，τ(e)，γ(t))＝1，
其中F()是用于触发符合规范的事件的指令集，时间t处的最新UE测量值被表示为γ(t)，而事件e的阈值被表示为τ(e)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述事件e表示为2d：
Figure FSB00000721672600021
其中所述UE被指示来测量最近GSM小区的GSM RSSI(RXLEV)。
11.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括以下步骤：如果事件e被确定，则由所述UE向所述网络发送通知该事件e的消息。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括以下步骤：所述网络用针对所述UE的开始附加测量的进一步指令来进行响应。
13.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括以下步骤：所述网络用针对所述UE的执行HO的进一步指令来进行响应。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述阈值τ(e)基于耙状接收机性能。
15.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括以下步骤：所述UE通过在决定处理中引入标识是否触发了E中的任何事件的校正项D来考虑改善后的接收机性能：
F(e，τ(e)-D，γ(t))＝1。
16.根据权利要求15所述的方法，该方法还包括以下步骤：通过定义当前接收机与信道类别c(t)并执行查表以找出对应的平均SIR增益来确定D：
D＝ΔSIR(c(t))。
17.根据权利要求15所述的方法，该方法还包括以下步骤：
一旦信道估计和组合加权是可行的，就计算两个即时SIR值：当前有效接收机即时SIR--SIR(t)；和附加的耙状接收机即时SIR--SIRRAKE(t)，并且
如下来确定所述校正项
D＝SIR(t)-SIRRAKE(t)。
18.一种通过用户设备来优化网络间切换HO的方法，该方法包括以下步骤：
所述用户设备UE将UE测量结果γ(t)发送给网络；
所述网络评估针对任何感兴趣的事件e∈E，触发切换测量的条件F(e，τ(e)，γ(t))＝1是否得到了满足，
其中F()是用于触发符合规范的事件的指令集，时间t处的最新UE测量被表示为γ(t)，而事件e的阈值被表示为τ(e)，
该方法还包括以下步骤：所述UE在发送测量结果γ(t)之前，根据实际接收机性能，通过应用偏移来对其进行修正，所述偏移捕获了先进接收机与用于设置所述阈值的标准接收机相比的有效改善。
19.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括以下步骤：所述UE在报告接收信号码功率RSCP值之前对其进行适当修正。
20.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括以下步骤：所述UE报告γeff(t)＝γ(t)+D，其中校正项D是从以下中选择的：
D＝ΔSIR(c(t))，即，通过定义当前接收机与信道类别c(t)并执行查表以找出对应的平均SIR增益来确定D，或
D＝SIR(t)-SIRRAKE(t)，其中SIR(t)是当前有效接收机即时SIR，以及SIRRAKE(t)是附加的耙状接收机即时SIR。
21.一种用于优化网络间切换的用户设备UE中的装置，该装置包括：
L3决定处理器，其适于从基带处理器接收测量值γ(t)，并从网络接收阈值τ(e)，所述L3决定处理器适于基于所述测量值γ(t)和所述阈值τ(e)来确认用于触发切换测量的针对任何感兴趣的事件e∈E的条件是否得到了满足；并且
如果事件e被确定，则所述L3决定处理器适于通过调制器和所述UE的前端发射机向所述网络发送该事件的消息，
该装置还包括连接到所述L3决定处理器的控制单元，该控制单元适于在决定处理中引入校正项D，该校正项捕获了先进接收机与用于设置所述阈值的标准接收机相比的有效改善。
22.根据权利要求20所述的装置，其中，在传送给所述L3决定处理器时，可以通过定义当前接收机和信道类别c(t)并执行查表以找出对应的平均SIR增益来确定校正项D。
23.一种用于优化网络间切换的移动通信终端，该移动通信终端包括：
基带处理器，其适于产生要在网络间切换时使用的测量结果，
控制单元，其适于基于实际接收机性能，通过应用偏移来调整网络用于开始切换测量的阈值，所述偏移捕获了先进接收机与用于设置所述阈值的标准接收机相比的有效改善，以及
决定处理器，其适于将所述测量结果与调整后的阈值进行比较。
24.一种用于优化网络间切换的移动通信终端，该移动通信终端包括：
基带处理器，其适于产生要在网络间切换时使用的测量结果，
控制单元，其适于基于实际终端接收机性能，通过应用偏移来修正所述测量结果，所述偏移捕获了先进接收机与用于设置网络用来开始切换测量的阈值的标准接收机相比的有效改善，
前端发射机，其适于将经过所述决定处理器修正的测量结果发送给网络。
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