发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种用于控制移动台在基站之间进行切换的方法和基站,通过将接纳控制和切换决策分布在多个基站上进行,没有在多个基站上进行用于移动台接入的专用资源的预留,也无需向其它基站发送额外的不必要的消息,从而节省了资源,并且使切换决策时间仍然保持较佳的响应度。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于控制移动台进行切换的方法,其中所述移动台从源基站向多个候选目标基站中的一个切换。所述方法包括以下步骤:
在所述源基站处生成切换候选列表,所述列表包括所述多个候选目标基站;
将所述切换候选列表合并到切换请求中;
基于所述切换候选列表由源基站向多个候选目标基站中的一个候选目标基站发送所述切换请求;
确定所述候选目标基站对切换请求的接纳程度;
基于所述接纳程度,确定是否向其下一个候选目标基站中继切换请求;
如果需要进行切换请求的中继,则更新所述切换请求并且将所述更新的切换请求中继到所述下一个候选目标基站;
在所述中继的候选目标基站处重复进行所述确定接纳程度的步骤到所述更新并中继切换请求的步骤,直到一个候选目标基站完全接纳或者中继完所述切换候选列表上的所有候选目标基站为止;
确定切换的目标基站;
将与所述切换的目标基站关联的标识符合并到切换响应中;以及
将所述切换响应发送到所述源基站。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于控制切换的基站,包括:
用于生成切换候选列表的装置;
用于将所述切换候选列表合并到切换请求的装置;
发送/接收装置,用于接收/发送切换请求或切换响应;
用于确定对切换请求的接纳程度的装置;
用于基于所确定的接纳程度,确定是否向其下一个候选目标基站中继切换请求的装置;
用于如果需要进行切换请求的中继,则更新并控制发送所述切换请求的装置;
用于基于所确定的接纳程度来确定切换的目标基站的装置;以及
用于将与所述切换的目标基站关联的标识符合并到切换响应的装置。
根据本发明的再一个方面,还提供了一种移动通信***,包括多个上述的基站和移动台。
具体实施方式
下面,将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图4示出了根据本发明的实施例的用于控制移动台在基站之间进行切换的方法的流程图。本发明的实施例的方法所应用的移动通信***包括移动台、基站,而基站可以基于与移动台的关系分为源基站和目标基站。优选的,本发明的实施例的方法可应用在演进的通用地面无线接入E-UTRA中,那么基站为演进的NodeB,即eNB。
如图4所示,在步骤S400,确定需要进行切换。具体地,当移动台的接收信号劣化时,其进行接收信号强度的测量,并向源基站发送该测量报告。源基站在收到来自移动台的测量报告后,确定是否需要进行切换。
接下来,在步骤S405,源基站生成候选目标基站列表,该列表包括多个候选目标基站并根据与各个基站的信道的优劣进行排序。在步骤S410,源基站将该列表合并到切换请求中。如图5所示,本发明的实施例使用的切换请求除了前述的SAE承载上下文、当前最优目标基站等信息之外,还携带候选目标基站列表,其包含各个候选目标基站的标识符NB-ID1、NB-ID2等。
接下来,在步骤S415,基于所生成的切换候选列表,源基站向多个候选目标基站中的一个候选目标基站发送切换请求。而这个目标基站一般是切换候选列表中所示的最优切换候选基站,在下文中,将其称为第一目标基站。
在步骤S420,当接收到切换请求时,第一目标基站确定对切换请求的接纳程度。由于切换请求承载了用户请求的无线承载RB数目、各个RB的业务特性以及各自的QoS要求,根据本小区的无线资源占用和负载状况,第一目标基站可以确定哪些RB可以接纳,并确定各个RB可满足的QoS要求。目标基站在完成接纳计算过程后,会产生接纳信息,其中包含可接纳的RB和相应的可达到的QoS。根据所产生的接纳信息,可以确定该MS被基站接纳的程度。比较简单直观的接纳程度机制,就是接纳的RB数量与请求的RB数量的比值。优选的,可以使用接纳后可达到的QoS值作为加权因子。同时,基站还需要为这些预计可接纳的RB配置相应的资源(如用户标识C-RNTI、接入参数、***信息块SIB),并预留C-RNTI以防止同时出现过多的接入用户。
之后,在步骤S425,基于所确定的接纳程度,确定是否向其下一个候选目标基站中继切换请求。如果所确定的接纳程度为完全接纳,则第一目标基站将不再进行切换请求的中继;否则将切换请求中继到其下一个候选目标基站。该下一个候选目标基站是原始列表中的紧临第一目标基站之后的那个基站。
在本发明的实施例中,具有多个候选目标基站,因此在第一目标基站处一般不进行步骤S430的中继是否完成的判定。
如果需要进行切换请求的中继(步骤S425-是),则在步骤S435对切换请求进行更新。第一目标基站通过将已接收到切换请求的候选目标基站从切换候选列表中删除,即将自己的标识符从候选列表中删除来对之进行更新。
在基站处还通过将自己确定的接纳程度与切换请求指示的当前最优目标基站的接纳程度进行比较,确定基站本身还是切换请求指示的当前最优目标基站的接纳程度为较高的一个,接纳程度较佳的基站则是当前最优目标基站。如果第一目标基站的接纳程度比当前最优目标基站高,则需要对切换请求中的当前最优目标基站进行相应的更新,将第一目标基站对应的标识符、接纳的RB列表和QoS信息以及分配的C-RNTI等信息更新到切换请求的当前最优目标基站中。
之后,在步骤S440,将更新的切换请求中继到下一个候选目标基站。该基站在该切换请求携带的切换候选列表,即已更新的切换候选列表中排在最前列。在下文中,将其称为第二目标基站。
如果不需要进行中继(步骤S425-否),则第一目标基站完全接纳切换请求,则其就是切换的目标基站(步骤S445)。
在中继的候选目标基站上重复执行如上所述的步骤S420到步骤S440,直到中继完切换候选列表上的所有候选目标基站为止(步骤S430-是)。
在步骤S445,确定切换的目标基站。该步骤基于接纳程度来确定切换的目标基站。具体的,通过与所接收的切换请求指示的当前最优目标基站的接纳程度的比较,基站来确定具有较佳接纳程度的目标基站,从而这个具有最佳的接纳程度的基站为切换的目标基站。优选的,执行确定的基站为最后接收切换请求的候选目标基站。本领域的技术人员可以理解,其他基站也可以基于切换请求中指示的当前最优目标基站来确定切换的目标基站。
之后,在步骤S450,将与切换的目标基站关联的标识符合并到切换响应中。如图6所示,切换的目标基站为接纳的目标基站,则将其NB-ID添加到切换响应(HO响应)的接纳的目标基站中,同时,也将该基站对应的接纳的RB列表和QoS信息添加到HO响应的SAE承载上下文中,将分配的C-RNTI以及其它需要告知移动用户的信息添加到HO响应的切换命令中。优选的,执行该步骤的基站为最后接收切换请求的基站。
最后,在步骤S455,将切换响应发送到源基站。本领域的技术人员可以理解,虽然优选的由最后接收切换请求的候选目标基站直接将该切换响应发送给源基站,然而还存在其它基站,也可以将切换响应传送到源基站。
优选的,在本发明实施例的切换控制过程中,当基站在比较接纳程度来确定具有较佳的接纳程度的基站时,如果当前最优目标基站进行了变动,则其立即向原当前最优目标基站发送“切换请求取消”消息,以便该目标基站取消为接入移动台而预留的资源。
可见,在本发明的实施例的整个切换过程中,始终只有一个目标基站为接入移动台而预留资源,从而节省了资源。当出现完全接纳切换请求时,也不会继续中继切换请求,从而避免了额外的不必要的切换请求和响应过程。
下面将详细描述在不同情况下使用本发明的方法时各个***单元之间发送的消息。
图7例示了根据本发明的第一实施例的用于控制移动台在基站之间进行切换的方法的信息流图。
如图7所示,第一实施例中的MS在步骤7.1向源基站发送测量报告。如上所述,源基站在步骤7.2向诸如eNB1的第一目标基站发送切换请求。第一目标基站确定接纳程度为完全接纳。于是,在步骤7.3,第一目标基站将切换响应发送给源基站。于是在步骤7.4,源基站将切换命令发送给MS。最后,在步骤7.5,MS向第一目标基站进行HO确认。至此,完成切换过程。
在本发明的第一实施例中,第一目标基站不需要中继HO请求,因为第一目标基站完全接受了该请求。因此,与现有的解决方案相比,节省了不必要的发送切换请求和接收切换响应的步骤。在本发明的第一实施例中,所使用的切换请求和切换响应如图5和图6所示,其原理与在前一实施例中描述的类似,在此不再赘述。
图8例示了根据本发明的第二实施例的用于控制移动台在基站之间进行切换的方法的信息流图。
如图8所示,MS在步骤8.1向源基站发送测量报告。如上所述,源基站在步骤8.2向第一目标基站发送切换请求。在本发明的第二实施例中,第一目标基站确定接纳程度为部分接纳。因此,在步骤8.2,第一目标基站将切换请求中继到第二目标基站。第二目标基站也进行接纳程度的确定,如果仍然为部分接纳,并且中继没有完成,则其继续将切换请求向下一目标基站进行转发。在此,其确定接纳程度为完全接纳,则在步骤8.3,第二目标基站将切换请求取消发送给第一目标基站,以便其取消为接入移动台而预留的资源。在步骤8.4,第二目标基站向源基站发送完全接纳的切换响应。步骤8.5与第一实施例中的发送切换命令步骤类似。最后,在步骤8.6,MS向第二目标基站进行HO确认。至此,完成切换过程。
在本发明的第二实施例中,第一目标基站部分接纳请求,于是切换将尝试下一个目标基站,在此为诸如eNB2的第二目标基站,发送到第二目标基站的切换请求包含在第一目标基站上进行的确定,例如当前最优目标基站以及接纳程度。如果第二目标基站完全接受HO请求,它将发送“切换请求取消”到第一目标基站,也将直接发送完全接纳的切换响应到源基站。在本发明的第二实施例中,仅在单一基站上为移动台接入而将专用资源预留一段时间:2倍的时延(HO请求、HO请求取消)。
图9例示了根据本发明的第三实施例的用于控制移动台在基站之间进行切换的方法的信息流图。
如图9所示,MS在步骤9.1向源基站发送测量报告。接下来,在步骤9.2源基站向第一目标基站发送切换请求。在本发明的第三实施例中,第一目标基站确定接纳程度为部分接纳。因此,在步骤9.2,第一目标基站将切换请求中继到第二目标基站。第二目标基站也进行接纳程度的确定,其确定为不能接纳该切换请求,如果中继结束,则第二目标基站为最后接收切换请求的基站,其确定第一目标基站为接纳程度较佳的切换的目标基站。在步骤9.3,第二目标基站直接向源基站发送第一目标基站基本接纳的切换响应。之后,在步骤9.4,源基站向MS发送HO命令。最后,在步骤9.5,MS向第一目标基站进行HO确认。至此,完成切换过程。
在本发明的第三实施例中,第一目标基站部分接纳HO请求,于是将HO请求中继到下一目标基站。如果第二目标基站不能接受该HO请求并且中继结束,则第二目标基站可以将具有指示第一目标基站部分接纳的HO响应直接发送到源基站。
当然,在MS的所有候选切换目标基站中,存在都部分接受的情况,这样将对切换请求进行更新并继续在目标基站中中继切换请求,直到将候选目标基站列表中的所有基站都中继完,并在最后接收切换请求的目标基站上进行切换的目标基站的确定。在本发明的实施例中,将切换决策和接纳控制分布在多个基站上,由多个基站协同操作,从而有利于更灵活的实施基站之间的负载均衡。
图10例示了根据本发明的基站的框图,这种基站可以实施如上所述的用于控制移动台在基站之间进行切换的方法。如图10所示,基站10包括:发送/接收装置101,用于接收/发送切换请求或切换响应;用于生成切换候选列表的装置102;用于将切换候选列表合并到切换请求的装置103;用于确定对切换请求的接纳程度的装置104;用于确定是否中继切换请求的装置105,其基于所确定的接纳程度,确定是否向其下一个候选目标基站中继切换请求;用于切换请求的更新装置106,如果需要进行切换请求的中继,则该装置更新切换请求并控制发送该切换请求;确定切换的目标基站的装置107,用于基于所确定的接纳程度来确定切换的目标基站;以及用于将与切换的目标基站关联的标识符合并到切换响应的装置108。
在本发明的实施例中,基站10的发送/接收装置101接收到切换请求后,将切换请求传送给用于确定接纳程度的装置104和生成切换候选列表的装置102。装置104基于本小区的负载开销等进行接纳程度的计算,原理与前述相同,在此不再赘述。并将接纳程度输出给装置105,用于基于该接纳程度来确定是否中继切换请求,如果接纳程度为完全接纳,则不再进行切换请求的中继;否则将控制更新装置106对切换请求进行更新,再由装置106控制发送/接收装置101将更新过的切换请求中继到其下一个候选目标基站。
更新装置106将对切换请求中的切换候选列表进行更新,首先将从接收的切换请求中提取出切换候选列表,将基站10对应的标识符NB-ID从该列表中删除,本领域的技术人员可以理解,还存在多种方式来对列表进行更新,例如重新调整各个基站的排列顺序等。
当通过将来自装置104的接纳程度与接收到的切换请求指示的当前最优目标基站的接纳程度的比较,确定当前最优目标基站进行了变动时,更新装置106可以将具有较佳的接纳程度的目标基站作为当前最优目标基站来对切换请求进行更新,将诸如接纳的RB列表和QoS信息等关于该基站的信息替换到切换请求中。
在这种过程中,更新装置106可以控制接收/发送装置101向原当前最优目标基站发送“切换请求取消”消息,以便该目标基站取消预留的资源。
当基站10作为最后接收切换请求的目标基站时,其可以用于确定切换的目标基站的确定装置107将基于接纳程度来进行确定。通过将来自装置104的接纳程度与所接收的切换请求指示的当前最优目标基站的接纳程度进行比较,从中确定具有较佳接纳程度的目标基站为切换的目标基站。
装置107将所确定的切换目标基站的信息传送到装置108,进行切换响应的生成。装置108将切换的目标基站的标识符NB-ID合并到切换响应中,并将该基站对应的信息例如接纳的RB列表和QoS信息添加到SAE承载上下文中,将其分配的C-RNTI以及其它需要告知移动用户的信息添加到切换命令中。之后通过接收/发送装置101将该切换响应发送到源基站。
当基站10作为源基站时,其通过接收/发送装置101接收来自MS的测量报告。而切换候选列表的生成装置102通过该测量报告来生成切换候选列表,并将其输出给用于合并切换候选列表的装置103。
装置103将产生切换请求,该切换请求包含切换候选列表。
所产生的切换请求通过接收/发送装置101基于切换候选列表发送给第一候选目标基站。
本领域的技术人员将理解,图10所示的基站可以包括许多额外的未示出的部件,例如监控装置和基带处理装置等。由于此类额外组件并不是理解本发明所必需的,因此它们并未在图10中示出或在此进一步被讨论。
本领域的普通技术人员可以理解上述的方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现,例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供这样的代码。本实施例的基站和移动通信***可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现,也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现,也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
本发明的实施例的优点在于:
A)可以完成切换而无需现有技术中的不必要的步骤或过程,例如当第一目标基站完全接纳切换请求时还同时向第二目标基站发送切换请求和/或接收切换响应。
B)可以节约在目标基站上为移动台接入而预留的专用资源。下面的表1和表2是资源成本和接纳控制时延的对照表。在此,资源成本用资源占用期间的时间长度作为测量标准。在下面的对照表中,为了平均计算,假定存在4个候选目标基站。并且每个目标基站接受HO请求的概率分别是0.4、0.3、0.2、0.1。其中T为每个基站处理HO请求的时间。不失一般性,假设各个基站的处理时间相同。则两种方案的最差情况和最佳情况对照如下:
| 现有的方案 | 本发明的方案 |
最差情况 | (N-1)*2T | (N-1)*2T |
最佳情况 | (N-1)*2T | 0 |
平均 | (N-1)*2T | 2T |
表1 HO接纳控制的资源占用
| 现有的方案 | 本发明的方案 |
最差情况 | 2T | (N+1)*T |
最佳情况 | 2T | 2T |
平均 | 2T | 3T |
表2 HO接纳控制的时延
可见,本发明的实施例提供的解决方案在改进资源占用和时延方面的效果极佳。
虽然以上结合具体实施例对本发明的用于控制移动台在基站之间进行切换的方法和基站以及无线通信***进行了详细描述,但本发明并不限于此,本领域普通技术人员能够理解可以对本发明进行多种变换、替换和修改而不偏离本发明的精神和范围;本发明的保护范围由所附权利要求来限定。