移動通信網內連接的高效處理的製作方法
2023-06-26 14:13:06
專利名稱：移動通信網內連接的高效處理的製作方法
技術領域：
本發明與移動通信有關，具體地說，與高效率地分配和使用移動通信網內的資源有關。
背景技術：
和概要當前的移動通信網通常與公用交換電話網(PSTN)和綜合服務數字網(ISDN)連接在一起工作。這兩種網絡都是電路交換網，處理帶寬較窄的業務。然而，諸如網際網路之類的分組交換網就處理帶寬寬得多的業務。雖然一些有線通信終端，例如個人計算機，能夠應用較寬的分組交換網帶寬，但無線的移動無線電終端卻處於相當不利的地位，因為無線接口的帶寬相對有限，這將移動終端隔離在分組交換網之外。在第二代全球移動通信系統(GSM)的移動通信系統中，引入了普通分組無線電業務(GPRS)來處理「突發性」業務，諸如電子郵件消息、網際網路信息及其他數據的非經常性傳輸。由於GPRS是分組交換業務，與無論數據實際上是否發送都為移動臺用戶保留的效率通常較低的電路交換業務相比，它只在實際發送數據時才需要無線電信道資源。GPRS分組交換業務使射頻頻譜能高效地分配給語音和數據呼叫，允許信道為一些用戶同時共享。
即使GSM為移動用戶提供電路交換和分組交換兩種業務，但GSM及其他第二代移動通信系統仍然有著其無線電帶寬窄的問題。用現有的這一代移動通信系統還不能實際達到提供甚高速數據傳送率和支持增強承載業務所需要的無線電接入。現在正在興起基於寬帶碼分多址(W-CDMA)無線電接入的第三代移動系統。與諸如頻分多址(FDMA)和時分多址(TDMA)之類的窄帶接入方法不同，在某種程度上也與「常規的」CDMA不同，W-CDMA當前支持5MHz至15MHz的帶寬，而以後有望支持甚至更大的帶寬。除了帶寬寬，W-CDMA還由於在衰落的環境中和在基站之間的透明越區切換(軟越區切換)和基站扇區之間的透明越區切換(更軟越區切換)時提供穩健的操作改善了業務質量。多路徑衰落有助於例如用RAKE接收機和改進的信號處理技術提高接收信號質量，這與衰落要大大降低信號質量的窄帶移動通信系統正好相反。
當前的GSM系統的另一個缺點是它基本上提供兩類服務業務通過一種諸如移動通信交換中心(MSC)節點之類的網絡業務節點提供的電路交換業務，以及通過另一種諸如GPRS節點的網絡業務節點提供的分組交換業務。有一組信道用於電路交換業務，而另一組信道用於分組交換業務。在為了滿足經常改變的移動用戶的需要而混合搭配一些特定業務上沒有多大的靈活性。相反，W-CDMA系統可以提供各式各樣的業務，能靈活地分配資源和提供所請求的服務。實際上，是用單一組信道來支持電路交換和分組交換兩種業務。通過對當前的一項具體業務的需要進行分析，考慮到系統中通信資源的當前情況靈活和動態地分配現有的通信資源。
圖1示出了一個典型的第三代W-CDMA系統，這個系統有時稱為通用移動電信系統(UMTS)。UMTS 10包括一個示為雲霧狀的具有代表性的面向連接的外部核心網絡12，例如可以是PSTN或ISDN網。一個示為雲霧狀的具有代表性的非連接性的外部核心網絡14例如可以是網際網路。這兩個核心網絡與一個相應的業務節點16連接。核心網絡12連接到一個示為移動業務交換中心節點18的提供電路交換業務的面向連接的業務節點。在現有的GSM模型中，移動業務交換中心18通過接口A連接到基站系統(BSS)22，再通過接口Abis連接到無線電基站23。網際網路那樣的非連接性的網絡14連接到適合提供分組交換業務的GPRS節點20。核心網絡業務節點18和20都通過無線電接入網(RAN)接口連接到UMTS陸地無線電接入網(UTRAN)24。UTRAN 24包括多個無線電網控制器(RNC)26。每個RNC 26與多個基站(BS)28連接，而且還與UTRAN 24內的任何其他RNC連接。基站28與移動臺(MS)30之間的無線電通信通過無線接口進行。
在這個優選的典型實施例中，無線電接入以WCDMA為基礎，各個無線電信道分配有使用的WCDMA擴頻碼。UTRAN 24為外部核心網絡12和14(最終為外部核心網絡的終端用戶)提供通過無線電接口與移動臺通信的服務，而不必請求為提供這些服務所必需的具體無線電資源。UTRAN 24基本上對業務節點、外部網絡和用戶隱藏了那些詳細情況，而只不過是由一個業務節點16向UTRAN 24請求一個「邏輯」無線電接入「載體(bearer)」。無線電接入載體相應於UTRAN實際通過UTRAN和無線電接口運載用戶數據的業務。所謂「連接」相應於所有的無線電接入載體加上與一個具體移動臺關聯的控制信令的集體。
UTRAN 24的任務是以靈活、高效和最佳的方式將移動臺連接映射到一些實際傳送信道上。因此，每個業務節點只是為一個移動臺請求一個或多個無線電接入載體，每個載體可以具有一個關聯的業務質量。業務質量可以包括例如所要求的比特率、在信息傳送前的延遲量、最小誤碼率等。UTRAN 24響應對支持一個連接的無線電接入請求，指配通過UTRAN 24的傳輸資源(例如一個ATM傳送連接)和無線電接口上的無線電信道(例如一個擴頻碼)。
在將一個無線電接入連接映射到一個或多個具體無線電信道上的過程中，UTRAN 24靈活地均衡和優化若干參數，包括業務質量、射程(移動臺與基站之間的距離)、業務負荷量和移動臺發射功率。RNC 26可以從兩種不同的無線電信道中選擇一個無線電信道來支持一個移動臺連接用一個專用信道還是一個共用信道。這兩種無線電信道的差別在於為信道保留無線電資源的程度。對於一個專用無線電信道，分配給這個具體移動臺的是作為擴頻碼和功率/幹擾的資源。一個共用無線電信道是一個在若干移動臺之間動態共享的資源(擴頻碼)。根據所請求的業務質量和當前業務情況，RNC 26可以選擇運載與無線電接入承載業務請求關聯的信息的無線電信道的類型。
例如，如果需要保證延遲小的高業務質量，RNC 26可以將連接映射到一個專用信道上。而且，一個專用信道支持包括軟切換和更軟切換的分集切換以及快速功率控制。這些特色改善了CDMA通信中的通信質量，而且也保證了對一個連續數據流的高效傳送。對於延遲要求不嚴的不常有或小容量的分組數據，RNC 26可以將一個連接映射到一個共用(共享)分組信道上。一個專用信道由於即使在沒有信息發送時也保持專用，因此可能在使用無線電資源上效率不高，而一個共用型信道提供的是非連接性的傳送，可以調度成更有效地利用這個無線電信道的資源。
選用最好的信道類型即使在單個無線電接入載體的壽命期間可能也是重要的。實際上，由於下列情況可以啟動轉換支持一個正在進行的無線電接入載體的信道的類型·信道條件有改變·在連接中增添或撤消了一個無線電接入載體
·要發送的分組數據量有顯著改變例如，在一個移動臺與網絡之間存在一個連接，具有一個為後臺分組數據建立的無線電接入載體。這個連接用的是一個共用信道。如果用戶發起一個語音呼叫，於是就要建立一個另外的對於語音的無線電接入載體。這個連接因而包括兩個無線電接入載體。由於語音要求一個需要專用信道的延遲小和保留資源的無線電接入載體，因此這個連接將轉到一個專用信道上。作為另一個例子，為了支持一個開始有大量的數據通過一個無線電接入載體發送的連接，可以建立一個專用信道。在那樣傳輸後，只有少量或突發性的數據，這在一個共用的分組型信道上發送可以更有效，於是就導致從一個專用信道到一個支持這個連接的共用信道的轉換。此外，如果數據量或業務狀況或其他因素需要，再將這個連接轉回一個專用信道可能是有作用的甚至是必需的。
然而，為了充分利用無線電資源接納所請求的業務、適應當前業務狀況等而進行的信道類型轉換要付出「信道轉換代價」。建立和撤消一個信道需要一定的數據處理資源和延遲時間來執行。例如，在從一個共用型信道轉換到一個專用信道前，為一個連接服務的「服務」RNC(可能還有支持這個連接的其他RNC)必須首先保留在服務RNC(和任何其他支持RNC)與基站之間的傳輸資源，而且請求基站為這個連接建立硬體和軟體資源。在從一個專用信道轉換到一個共用型信道後，服務RNC命令基站釋放所有與這個專用連接有關的基站資源，而且還釋放這個連接在UTRAN內的專用信道傳輸資源。每次信道類型轉換都要為多個並行傳輸載體(如果這個連接需要多個業務和/或多個傳送信道支持的話)付出建立/釋放代價。在使用一個專用信道時，通常每無線電接入載體有一個傳送信道。每個傳送信道使用它自己的UTRAN傳輸資源，例如在使用一個專用信道時一個在RNC與基站之間的AAL2/ATM連接。從一個共用型無線電信道轉換到一個專用無線電信道還可能需要其他過程，包括例如在RNC保留分集越區切換資源。在另一個方向從一個專用信道轉換到一個共用信道，代價就不那麼大，因為這個共用信道在系統配置時就已經建立而且通常只要系統運行就一直保持著。
所希望的是在不犧牲信道類型轉換提供的靈活性和效率的情況下儘可能減小信道類型轉換代價。
在越區切換操作期間也要付出信道轉換代價。雖然越區切換操作通常提供移動性及其他優點，例如分集越區切換可以改善通信的質量，但是在每個涉及移動臺越區切換操作的小區內增添和釋放這個移動臺連接都要付出代價。一個支持這個連接的新的小區的代價包括例如網絡發信號要求保留在基站內的一些資源、建立一個在網絡與基站之間的傳輸資源、在移動臺與基站之間發信號要求增添一個特定的小區，以及在一個小區不再支持一個連接時以反向執行這些操作。在軟越區切換過程中，在將一個小區增添到一組當前支持一個連接的小區前，一個服務RNC必須首先請求(可能還通過另一個支持RNC)基站為這個特定連接建立硬體和軟體資源以及建立在服務RNC與基站之間(可能還通過一個支持RNC)的傳輸資源。如果命令移動臺從當前這組小區中釋放一個小區，服務RNC(可能還有其他支持RNC)釋放在RNC與基站之間的傳輸資源以及在基站內的資源。在一些並行業務需要多個傳送信道的情況下，每增添/撤消一個小區就要導致建立/釋放一些並行傳輸資源。
在越區切換中增添和撤消小區要使用寶貴的無線電資源，而且由於無線電環境的迅速改變會經常觸發增添和撤消小區。因此，增添和撤消小區如能越快，越區切換操作就越能適應當前的無線電環境。時常會有一個移動臺位於兩個或更多個小區之間的邊界，在這種情況下，可能在一個連接期間要若干次增添和撤消小區，以便優化無線電性能，例如減小由於快速多路徑衰落的影響等。如果對於每增添/撤消一個小區都要用到剛才說明的在RNC與基站之間的建立和釋放過程，那末執行軟越區切換的速率就受到所要承擔的數據處理和執行每次添加或撤消小區中的延遲的限制。
本發明的一個目的是提供在移動通信系統中資源的靈活和高效率的分配。
本發明的一個目的是將包括諸如與信道類型轉換和越區切換操作關聯的延遲的信道轉換代價減到最小。
本發明的一個目的是對於不同的情況，包括無線電環境、用戶數據通信量等，為處理支持一個特定連接的無線電資源和無線電網資源提供不同程度的自適應性本。例如，在一些情況下可能所希望的是根據條件的改變提供迅速的無線電資源分配以優化無線電接口性能，而在無線電接入網內不立即作出響應。
本發明通過在一個移動通信系統內提供一些高效率的信道轉換提供了上面所述的一些問題的解決方案，達到了這些和其他一些目的。總的來說，首先，建立一個第一信道來支持一個通過一個無線電接入網至一個移動臺的連接。接著，如果第一信道不再用來支持這個連接，在一段時間內仍然保持這個第一信道的一個部分。這樣，如果又需要第一信道支持這個至移動臺的連接，只要重新激活第一信道的這個所保持的部分，從而避免了與信道建立和釋放操作關聯的信道轉換代價。第一信道的這個所保持的部分可以與例如無線電接入網內的資源關聯。第一信道的另一個與支持無線電接入網與移動臺之間的連接的一個無線電信道資源相應的部分可以在第一信道不再用來支持這個連接後釋放，以便使這個無線電信道資源可供其他移動臺連接使用。
無線電信道資源可以看作單個資源或多個資源。在後一種情況下，多個無線電信道資源可以包括例如(1)擴頻碼或其他物理無線電信道，以及(2)功率資源。在有些情況下可能最好是只釋放多個無線電信道資源中的一個。例如，釋放功率資源只是停止用一個指配的擴頻碼進行的傳輸。然而，擴頻碼本身並不釋放給其他連接使用。這提供了特別快速的釋放和重新建立過程，因為避免了與RNC進行擴頻碼去分配和再分配的信號傳送。可以通過所建立的專用傳送信道和無線電信道「帶內」發送一個簡單的「傳輸開通」或「傳輸截止」信號。此外，這樣減小了幹擾電平，這在基於擴頻的通信系統內是非常合乎需要的。
在一個例子中，第一信道可以相應於只是為與移動臺的連接保留的專用型信道。連接轉到一個與不是為哪個移動臺保留的也就是說由多個移動臺共享的共用信道相應的第二種信道。本發明使連接可以迅速和高效地轉回專用信道。
在另一個例子中，第一信道是按照越區切換操作在移動臺與無線電接入網之間建立的多個信道中的一個信道。在越區切換操作期間，連接從一個建立第一信道的第一無線電接入網小區移交給一個建立一個支持從無線電接入網至移動臺的連接的第二信道的第二無線電接入網小區。
信道的在不再用來支持連接後的一段時間內保持的部分可以包括多個子部分。這些子部分中的任何子部分在信道不再需要時都可以按需要保持或釋放。例如，第一子部分可以是與在一個諸如圖1中的RNC之類的無線電網控制節點內的資源關聯的。第二子部分可以相應於在這個無線電網控制節點與一個基站之間的鏈路上的傳輸資源。第三子部分可以是與在一個基站內的資源關聯的。第四子部分可以相應於多個無線電資源中的一個。
通過保持第一信道的一個或多個部分，就可以減小與重建第一信道關聯的信令和處理器代價以及延遲。此外，用來使在基站與移動臺之間的信道完善的無線電資源可以迅速和有選擇地釋放。迅速釋放和再建立信道使得迅速再分配無線電資源成為可能，從而保證了有限的無線電資源可以得到最佳利用。
附圖簡要說明從以下對優選實施例的說明和附圖所例示的情況可以清楚地看到本發明的上述和其他一些目的、特色和優點。在這些附圖中，一些標註字符所標註的是一些圖中相同的組成部分。這些圖不一定是按比例的，而只是強調例示本發明的原理。
圖1為一個可以採用本發明的典型移動通信系統的功能方框圖；圖2為例示按照本發明進行信道轉換的例行程序的流程圖；圖3為例示在圖1所示的系統的背景中本發明的信道類型轉換的典型實施例的功能方框圖；圖4為示出按照本發明的信道類型轉換典型實施例設計的典型過程的流程圖；圖5為與第一信道類型轉換實施例關聯的典型信令傳送圖；圖6為例示移動通信系統內軟越區切換和更軟越區切換的功能方框圖；圖7為例示應用於圖1所示的系統情況的本發明的第二典型實施例的功能方框圖；圖8為例示實現第二實施例的典型過程的流程圖；以及圖9為示出可以用於本發明的第一和第二實施例的RNC控制器的典型實現情況的功能方框圖。
發明詳細說明在以下說明中，作為解釋而不是限制，闡述了一些具體情況，諸如一些具體的實施例、過程、技術等，以便能對本發明有全面的理解。然而，對於熟悉該技術領域的人員來說顯然可以看到，本發明可以用不同於這些具體情況的實施方式實現。例如，本發明是以兩個實施例為例進行說明的。這些實施例只是例子而已，決不是對由所明確的本發明的專利保護範圍有所限制。在其他實例中，省略了對一些眾所周知的方法、接口、設備和信令技術的詳細說明，以免不必要的細節反而使本發明的說明模糊不請。
圖2例示了一個信道轉換例行程序(方框32)的流程圖，用來說明可以在實現本發明中使用的典型過程。當然，熟悉該技術領域的人員可以理解，也可以採用其他一些步驟和過程。首先，建立一個第一信道來支持一個通過UTRAN或其他無線電接入網至一個移動臺的連接(方框33)。如上所述，作為說明，所謂「連接」指的是一個在一個移動臺與另一個用戶(例如核心網絡用戶或其他移動臺)之間的「邏輯」連接。這個連接可以包括與這個移動臺關聯的一個或多個數據流，例如，一個語音數據流、一個視頻數據流、一個文件傳送數據流、一個電子郵件型數據流等。建立程序包括將邏輯連接映射到一個實際與移動臺傳送連接信息的物理信道上。
方框34檢測連接本身或網絡的一個或多個條件的改變。例如，連接的發送信息量有顯著改變，業務需求增加或減少，移動臺當前所在的小區內幹擾電平改變，移動臺移動到一個要啟動越區切換操作的位置，等等。因此，通過一個第二信道建立這個連接(方框35)。即使這個連接現在是建立在第二信道上，但是仍保持第一信道的一個或多個部分(方框36)，雖然第一信道的這些部分不再使用。另一方面，也可以釋放與第一信道關聯的一個或多個資源(方框37)。例如，在典型的寬帶CDMA系統內最好釋放與一個擴頻碼相應的無線電資源，使它可以供另一個移動臺連接使用。此後，如果再用第一信道重建這個連接(方框39)，只要重新激活所保持的第一信道的一個或多個部分，從而避免了否則就必須執行的信道撤消和建立過程。對於第一信道的那些在步驟37釋放的一個或多個資源，分配新的資源來代替釋放了的那些資源。
本發明的優點之一是有著可以指定一個信道的一些部分保持較長時間而另一些部分較迅速地釋放的靈活性。例如，在無線電接入網內信道的一些部分可以較適合前一種處理，而一些無線電資源可以較適合後一種處理(雖然不見得在所有情況下都這樣)。此外，可以根據需要改變將信道的一些部分指定為保持較久或釋放較迅速的部分。
現在來看圖3，圖中示出了可以採用本發明的用於信道類型轉換的非限制性的第一典型實施例的移動通信系統10的功能方框圖。無線電網控制器(RNC)26(為了簡明起見只示出了一個RNC)包括若干功能實體，諸如分組處理實體50、信道類型轉換實體52、共用信道調度實體54、分集越區切換單元56、傳送處理實體58之類，所有這些實體都受RNC控制實體60控制。RNC傳送處理實體58與基站的傳送處理實體62對接。基站28還包括共用信道處理實體64、專用信道處理實體66和無線電收發信機68，所有這些實體都受基站控制實體72控制。無線電收發機可以是獨立的。
以上這些實體的功能可以例如在媒體接入控制(MAC)協議層執行。在MAC層，來自一個邏輯連接的信息映射到物理傳送媒體上，物理傳送媒體包括一些由多個移動臺共享的共用型物理信道和分配給移動臺在一段特定時間內使用的專用信道。當然，也可以包括其他類型的信道。分組處理實體50與信道類型轉換實體52連接。RNC控制實體60對連接或網絡的條件的各種改變進行檢測，控制信道類型轉換實體52將與連接相應的信息分組轉給共用信道調度實體54或分集越區切換實體56。共用信道調度實體54收集這個連接和可能還有其他一些連接的數據分組，將它們提供給傳送處理實體56和62和基站共用信道處理實體64，再通過無線電接口發送。分集越區切換實體56將與連接相應的數據分組通過傳送處理實體58和62、基站專用信道處理實體66和無線電收發信機68發送給兩個或更多個基站小區(如果移動臺當前處在越區切換工作狀態)。RNC控制實體60和基站控制實體72為移動臺在上行鏈路傳送的連接數據協調這些操作以及一些類似的操作。
共用信道的各個鏈路或部分、信道類型轉換實體52、共用信道調度實體54、傳送處理實體58和62、共用信道處理實體64、無線電收發信機68都是在這個移動通信系統配置時建立和配置的。因此，對於各個連接來說不需要撤消或重建共用信道。移動臺30隻要用公共控制信道擴頻碼在所配置的準永久性控制信道上進行發送或接收。另一方面，專用信道通常是分別為每個移動臺連接建立和撤消的，建立和撤消要付出相應的數據處理和延遲代價。可以減小與信道類型轉換實體52根據來自RNC控制實體60的命令實施的信道類型轉換關聯的代價，情況如下。
專用信道可以分成兩個或更多個通道鏈路。在圖3所示的這個非限制性例子中，例示了四個通道鏈路。通道鏈路1相應於在RNC內包括分集越區切換實體56的專用信道所需的資源。通道鏈路1需要以下信道建立和撤消功能分配分集越區切換實體56和連接到由58提供的傳輸資源上。通道鏈路2相應於在RNC 26的傳送處理實體58與基站28的傳送處理實體62之間的鏈路上的傳輸資源。通道鏈路2的信道建立和撤消功能包括分配/釋放鏈路上的傳輸資源和發送建立/釋放傳送通道的信號(例如，對於AAL2/ATM情況，可以用協議Q.AAL2來發在RNC與BS之間建立AAL2連接的信號)。通道鏈路3相應於在BS內的包括傳送處理實體62與無線電收發信機68之間的信道鏈路的資源。通道鏈路3需要以下信道建立和撤消功能分配/釋放在BS硬體設備內的信號處理資源。最後，通道鏈路相應於無線電鏈路本身，包括以下建立和撤消功能分配/釋放擴頻碼和發送功率。保留、建立和撤消通道鏈路1、2和3需要數據處理資源和時間來實現。如果專用信道連接支持多個數據流/業務/載體就特別是這樣，因為對於每個數據流/業務/載體通常至少要建立/釋放通道鏈路2和3。
按照本發明的這個非限制性例子，通道鏈路1、2和3在最初為一個連接保留和建立後可以在這個連接轉換到共用信道後保持一段時間，使得在支持這個連接的信道類型由信道類型轉換實體52轉回到一個專用信道時就不需要重複這些鏈路的保留和建立過程。而且，在最初進行從一個專用信道到一個共用信道的信道類型轉換時，不需要執行通道鏈路1、2和3的撤消過程。另一方面，因為無線電資源在移動通信系統內是珍貴的資源，所以通道鏈路4在連接轉到一個共用信道上時可以不予保持。因此，通道鏈路4予以釋放，以後如果連接轉回專用信道，再用傳統的過程進行保留和重建。為了使這無線電資源可供其他連接使用，支付與通道鏈路4關聯的建立和撤消代價通常是值得的。
或者，也可以有選擇地對待這些無線電信道資源。例如，無線電信道資源可以包括(1)擴頻碼(或其他類型的物理無線電信道)，以及(2)功率資源。在有些情況下可能最好是只釋放功率資源而保持已經分配的擴頻碼。釋放功率資源只是停止用一個指配的擴頻碼進行的傳輸。雖然擴頻碼本身不釋放因此不能在其他連接中使用，但是保持擴頻碼提供了一個特別快速的釋放和重建過程。不需要與RNC交流擴頻碼去分配和再分配的信令。代之，可以在所建立的專用UTRAN傳送信道和無線電信道上「帶內」發送一個簡單的「傳輸開通」或「傳輸截止」信號。除了進一步減小信道類型轉換代價和延遲，還減小了幹擾電平，這在基於擴頻的通信系統中是很可取的。
當然，不必一起保持所有的通道鏈路或部分通道鏈路或保持同樣的時間。實際上，可以根據使一個特定種類的通道鏈路資源在UTRAN內可用與撤消一些通道鏈路和在連接轉回專用信道時設置這些通道鏈路的數據處理和延遲代價折衷考慮保持這些通道鏈路中的就一兩個通道鏈路或其一些部分。另一方面，三個通道鏈路1、2和3和/或通道鏈路4的一部分可以處理為單個UTRAN通道鏈路(至少在概念上)，在UTRAN與移動臺之間的通道鏈路4或只是通道鏈路4的一部分在信道類型轉換操作後不保持時保持一段時間。如果這段時間在連接轉回前滿期，就釋放所保持的通道鏈路，供UTRAN用來支持其他連接。
圖4以流程圖例示了一組與信道類型轉換例行程序(方框100)相應的過程。從UTRAN至移動臺建立一個第一類型的信道連接，包括建立包括至少一個無線電接入網通道鏈路和一個無線電資源通道鏈路的兩個信道通道鏈路(方框102)。使用了一個以上的如結合圖3所說明的無線電接入網鏈路。在圖3這個例子中，這個第一類型的信道是一個由RNC控制實體60建立的專用信道。RNC控制實體60檢測到需要將這個連接轉換到一個第二信道類型(例如由於當前小區內的通信業務負荷有改變)時，就向信道類型轉換實體52發布一個信道類型轉換命令(方框104)。信道類型轉換實體52將連接從第一類型的信道轉換到一個第二類型的信道。在圖3這個例子中，第二類型的信道相應於一個由多個移動臺共享的共用型信道(方框106)。釋放第一信道的一個或多個無線電資源，即通道鏈路4或其一部分(例如，釋放功率資源)，以便使這樣的資源可供其他移動臺連接使用(方框108)。將在UTRAN內為這個連接已建立的通路鏈路或其部分在釋放前保持一段預定時間(方框110)。
RNC控制實體60檢測到需要將連接從第二類型的信道轉回第一類型的信道(例如，通信業務負荷再次改變或業務升級)時，就向信道類型轉換實體52發布一個信道類型轉換命令(方框112)。實體52利用已經建立和保持著的UTRAN通道鏈路或其部分將連接轉回第一類型的信道(例如，圖3中的一個專用信道)(方框114)。每個所保持的通道鏈路或其部分只不過是重新激活，而不用為這鏈路或其部分付出通常的信道撤消和建立代價。然後為連接分配新的無線電資源(例如，與圖3中通道鏈路4或其部分相應的資源)(方框116)。
圖5是一個非限制性的典型信令交流圖，例示了信道類型轉換器、RNC控制器、基站控制器和移動臺執行的各個功能和控制信號。最初，RNC控制器為一個支持一個與移動臺的連接的專用信道分配無線電資源，例如一個或多個擴頻碼和功率資源。為專用信道保留和配置一個分集切換單元，相應於通道鏈路1。將一個專用信道建立請求消息發送給基站控制實體，於是基站控制實體在基站內保留和建立必要的專用信道處理資源，包括建立通道鏈路3和4。在完成時，基站控制器向RNC控制器發回一個專用信道建立確認消息(ACK)。RNC控制器和基站控制器雙方為這個專用信道建立一個傳送鏈路，相應於圖3中的通道鏈路2建立了專用信道後，RNC控制器由於檢測到有一個條件改變，就向RNC信道類型轉換實體發送一個轉換連接消息，要求將連接從專用信道轉換到共用信道上。RNC控制器向移動臺發送一個轉換連接消息(DCH→CCH)。信道類型轉換實體和移動臺雙方發送確認消息(ACK)。然後，RNC控制器向基站控制器發送一個命令，要求釋放這個專用信道的無線電資源或其部分(通道鏈路4)，基站控制器在釋放了那些無線電資源時發送一個確認消息(ACK)。
此後的某一時間，由於條件的某種改變，RNC控制器決定轉回專用信道。RNC控制器向雙方信道類型轉換實體和向基站控制器發布一個轉到專用信道的消息。如果與那些鏈路關聯的預定時間還沒有滿期，RNC和基站的控制實體就重新激活所保持的鏈路或其部分。基站控制器還建立無線電資源來代替先前釋放的通道鏈路4或其部分，完善專用信道後，再向移動臺發布一個轉到專用信道的命令。移動臺和信道類型轉換實體雙方在信道類型轉換完成時向RNC控制實體發送一個確認消息。
本發明的另一個典型應用是用于越區切換。在一個移動臺在一個移動通信網內移動時，它接收從一個或多個基站小區發送的信號，這些信號的信號質量要比從其他基站小區接收的好。有三種類型的越區切換，包括硬越區切換、軟越區切換和更軟越區切換，而本發明可以用於所有這三種越區切換。在硬越區切換中，在新的基站小區「構成」連接前連接與老的基站小區「斷開」。在軟越區切換中，在連接與老的基站小區斷開前與新的基站小區構成連接。在更軟越區切換中，將基站小區的概念擴展到各個基站扇區天線，一個或幾個扇區天線向一個相應扇形小區發射信號。在連接與老的扇形小區斷開前與一個新的扇形小區構成連接(就像軟越區切換那樣)。
圖6例示了在軟越區切換中的移動臺，在基站小區A與基站小區B之間建立有一個連接。基站小區A和B雙方都支持一個至移動臺30的連接。類似，在更軟越區切換的例圖中，基站扇形小區5和6各支持一個對移動臺30的連接。在移動臺30移動到離開這對支持至這個移動臺的連接的小區足夠遠的時候，就撤消或斷開這個連接。然而，經常會有一個移動臺的位置可能在兩個小區覆蓋的交疊區域附近來回出入的情況。結果，這個移動臺可能多次與一個或幾個小區進行移進和移出的越區切換。每次重啟一個越區切換操作，就要付出與轉換信道關聯的信道建立和撤消代價。在這個典型的越區切換實施例中，本發明大大地減小了這種「代價」。
現在來看圖7，圖中以功能方框圖的形式例示了各個通道鏈路，這些通道鏈路用來建立一個越區切換信道，支持在一個如圖1所示那樣的移動通信系統內的移動臺連接。由於這個例子是以支持兩個基站小區之間的分集越區切換的CDMA系統為背景的，因此說明就針對與支持移動臺連接所用的專用信道DCH1和DCH2關聯的分集越區切換單元。然而，熟悉該技術領域的人員可以理解，所給出的這種應用也可以用於兩個以上的基站小區、兩個或更多個扇形小區和採用硬越區切換的非CDMA系統。
如上面結合圖3所述，在核心網絡業務節點16與移動臺30之間的連接是通過UTRAN 24建立的。處理去向和來自核心網絡業務節點16的分組的分組處理器50與分配給這個專用信道支持越區切換連接的分集越區切換單元56連接。專用信道的標為通道鏈路1的第一部分相應於在分集越區切換單元56與傳送處理實體58之間的鏈路。第二部分相應於將兩個傳送處理實體58(一個對一個基站)與在兩個基站23內的相應傳送處理實體62連接起來的在圖7中示為對於DCH1和DCH2的通道鏈路2。專用信道的支持這個連接的第三部分相應於在兩個基站28內的在各自的傳送處理實體62與無線電收發機68之間的對於DCH1和DCH2的相應通道鏈路3。最後，專用信道的無線電部分相應於在兩個基站無線電收發機63與移動臺30之間的通道鏈路4。如上所述，這些通道鏈路分別相應於在RNC內的資源、RNC-BS傳輸連接資源、在基站內的資源和無線電資源。每個通道鏈路或其部分的功能與以上類似的，例如建立/釋放在這些節點內的資源、交流信令和分配/釋放無線電資源等。
下面將結合圖8所示流程圖說明可以在本發明的越區切換典型應用中實現的典型過程。RNC控制實體60建立一個從UTRAN 24至移動臺30的第一專用信道DCH1，包括建立分集越區切換單元56和兩個或更多個支持通道鏈路。如果有兩個支持通道鏈路，例如，第一個可以相應於一個通過UTRKN 24的通道鏈路，而第二個可以相應於在UTRAN與移動臺之間的無線電資源通道鏈路。當然，如圖7所示，UTRAN通道鏈路也可以分解成諸如通道鏈路1-3之類的多個通道鏈路(方框202)。此外，每個通道鏈路可以分解為多個部分，例如，通道鏈路4可以包括一個擴頻碼資源和一個發送功率資源。RNC控制實體60在UTRAN 24與移動臺30之間建立一個第二專用信道DCH2，包括兩個或更多個支持通道鏈路一個或幾個UTRAN通道鏈路和一個無線電資源通道鏈路(方框204)。
方框206指出越區切換操作已經完成，不再需要專用信道DCH1支持對移動臺30的連接。釋放與為DCH1保留的通道鏈路4相應的無線電資源或其部分，以便使它們可供其他移動臺連接使用。相反，將為支持這個連接的專用信道DCH1建立的其他UTRAN通道鏈路或其部分保持一段預定時間(方框208)。後來，原來指配了專用信道DCH1的小區重啟越區切換(方框210)。RNC控制實體60判定預定時間是否已滿期(方框212)。如果已滿期，釋放所保持的UTRAN通道鏈路或其部分。因此，利用通常的信道建立過程在這個特定的小區內建立一個新的專用業務信道來支持這個至移動臺的連接(方框214)。另一方面，如果還沒有滿期，RNC控制實體60就只要重新激活為專用信道DCH1保持的UTRAN通道鏈路，再指配一個與圖7中通道鏈路4相應的新的無線電資源支持這個連接。
因此，在一個移動臺在兩個基站小區之間來回移動時，本發明通過將UTRAN 24內的一個或幾個通道鏈路保持一段預定時間可以節約數據處理資源和減小與信道建立和撤消關聯的越區切換延遲。如在第一典型實施例中那樣，可以將UTRAN通道鏈路中的一個、一些、全部或有些部分保持一段預定時間，以便在越區切換的情況下進行高效率的信道類型轉換操作。
如果與無線電資源相應的通道鏈路4看作為多個資源，就可以只釋放通道鏈路4的與這些無線電資源之一相應的一個部分。例如，可以將擴頻碼資源保持一段時間，以免付出必須去分配然後不久再為這個連接重新分配一個擴頻碼的代價。另一方面，發送功率資源可以只是通過停止傳輸予以釋放。在RNC與基站之間需要傳送的只是一個簡單的停止傳輸命令，繼之以一個起動傳輸命令，如果通道鏈路4需重建的話。這些簡單的命令可以通過所建立的傳輸資源，即在基站與RNC之間的通道鏈路，帶內傳送。
因此，對於這個軟越區切換例子來說，可以遵循以下典型過程。首先，利用包括擴頻碼和發送功率資源的相應無線電資源建立至BS1的專用信道DCH1和至BS2的專用信道DCH2。然後，通過發信號給移動臺邏輯上釋放專用信道DCH1。然而，將大部分為DCH1保留的資源保持一段預定時間。通過用在RNC與BS1之間保留的傳送連接向BS1發送一個停止傳輸消息，停止在DCH1上傳輸。擴頻碼保持保留，以減小幹擾。在需要重建DCH1時，RNC用傳送連接向BS1發送另一個帶內信號，即起動傳輸信號，用保留的先前指配的擴頻碼激活傳輸。然後RNC發信號給移動臺，指出DCH1已經重建。
此外，每個所保持的通道鏈路可以有一個關聯的計數器。圖9所示的這個例子示出了關聯的通道鏈路計數器252、254和256，這些計數器接到RNC控制器60內的一個CPU 250上。使用的計數器的個數可以取決於要保持的鏈路的個數。如果保持多個無線電資源中的一個，可以使用一個第四計數器。在分配有專用信道DCH1的基站的RNC控制器檢測到不再需要DCH1時，CPU 250向各個通道鏈路計數器252、254和256發送一個信號，啟動計數，可以是從零遞增到一個預置值，也可以是從一個預置值遞減到零。每一個計數器可以各有它自己的相應計數值，這個計數值不需要與另一個計數器的計數值相同。這些計數器各自向上或向下計數到相應的滿期值，一達到滿期值就向CPU 250提供一個指示。於是CPU 250產生一個釋放保持著的相應UTRAN通道鏈路的通道鏈路控制信號。這些計數器提供了可以根據各個通道鏈路1-3相對其他通道鏈路的緊缺情況分別處理的靈活性。
雖然本發明是結合具體實施例進行說明的，但熟悉該技術領域的人員可以認識到本發明並不局限於在這裡說明和例示的這些具體實施例。除了所示出和說明的那些之外的各種格式、具體表現和修改以及許多改型、變型和等效設備也都可以用來實現本發明。因此，本發明的專利保護範圍僅由所附權利要求書限定。
權利要求
1.一種用於一個包括多個移動臺和一個具有多個基站的無線電網的無線電通信系統的方法，所述方法包括下列步驟(a)最初在一個第一類型的信道上建立一個與一個移動臺的連接，包括建立第一信道的一個從無線電網至一個基站的第一通道鏈路和第一信道的一個從基站至一個移動臺的第二通道鏈路；(b)將連接從第一信道轉換到一個第二信道上；以及(c)此後，利用最初建立的第一通道鏈路的至少一個部分在第一信道上重建這個連接。
2.權利要求1的方法，其中所述第一和第二信道是不同類型的信道。
3.權利要求1的方法，其中所述第一信道是一個專用信道，而第二信道是一個共用信道。
4.權利要求1的方法，其中所述重建步驟(c)還包括下列步驟為連接的第一信道分配一個新的第二通道鏈路。
5.權利要求1的方法，其中所述第二通道鏈路包括多個無線電資源，所述重建步驟(c)還包括下列步驟利用多個無線電資源中的至少一個從最初建立的第二通道鏈路保持下來的無線電資源和為連接分配另一個新的無線電資源重建在第一信道上的連接。
6.權利要求1的方法，其中所述第一通道鏈路包括多個部分，所述重建步驟(c)包括利用所有的最初建立的多個部分。
7.權利要求1的方法，其中對於所述重建步驟(c)，重新激活最初建立的第一通道鏈路。
8.權利要求1的方法，其中所述多個基站連接到一個無線電網控制器上，其中所述第一通道鏈路包括一個與一個無線電網控制節點關聯的第一部分、一個在無線電網控制節點與一個基站之間的第二部分和一個與基站關聯的第三部分，其中所述至少一個部分相應於所述三個部分中的任何一個部分。
9.權利要求8的方法，其中所述三個部分中的兩個部分用於重建步驟(c)。
10.權利要求1的方法，其中所述重建步驟(c)包括只利用為第二通道鏈路分配的一個部分的無線電資源。
11.權利要求1的方法，所述方法還包括下列步驟在步驟(b)的轉換後將第一通道鏈路的至少一個部分保持一段預定時間，以及檢測這段預定時間是否已經滿期；如果沒有，在重建步驟(c)中利用最初建立的第一鏈路的至少這個部分。
12.一種用於一個包括多個移動臺和一個包括多個基站的無線電網的無線電通信系統的方法，所述方法在建立一個支持一個通過一個無線電接入網至一個移動臺的連接的第一信道後，將第一信道的一個部分在第一信道不再用來支持這個連接後保持一段時間，以後，用第一信道的所保持的部分將與重新激活第一信道再次支持這個至移動臺的連接關聯的建立代價減到最小。
13.權利要求12的方法，其中所述第一信道的這個部分與在無線電接入網內的資源關聯，而第一信道的另一個部分相應於一個用來支持無線電接入網與移動臺之間的連接的無線電信道資源。
14.權利要求13的方法，其中所述第一信道的與多個無線電信道資源中的一個無線電信道資源關聯的另一個部分在第一信道不再用來支持這個連接後釋放，以便使這個無線電信道資源可供其他移動臺通信使用。
15.權利要求12的方法，所述方法還包括下列步驟建立一個與所述部分關聯的值；在第一信道不再使用的時刻開始計數；以及在計數值達到這個值時釋放所保持的部分。
16.權利要求12的方法，其中所述第一信道是在移動臺與無線電接入網之間建立的用于越區切換操作的多個信道中的一個信道。
17.權利要求16的方法，其中所述連接在越區切換操作期間從一個建立第一信道的第一無線電接入網小區移交給一個建立一個支持通過無線電接入網至移動臺的連接的第二信道的第二無線電接入網小區。
18.權利要求12的方法，其中所述第一信道相應於一個暫時供移動臺專用的專用型信道，而所述連接轉到一個與不是供哪個移動臺專用的共用型信道相應的第二信道上。
19.權利要求12的方法，其中所述無線電網包括一個與多個基站連接的無線電網控制節點，而其中所述第一信道包括幾個子部分，這些子部分包括一個與無線電網控制節點關聯的第一子部分、一個在無線電網控制節點與這些基站中的一個基站之間的第二子部分和一個與這個基站關聯的第三子部分。
20.權利要求19的方法，其中在權利要求12中的所述部分相應於三個子部分中的一個或幾個子部分。
21.權利要求18的方法，所述方法還包括下列步驟設立一個與第一子部分關聯的第一值、一個與第二子部分關聯的第二值和一個與第三子部分關聯的第三值；在第一信道不再使用的時刻開始計數；以及在計數值達到第一、第二或第三值時相應釋放所保持的第一、第二或第三子部分。
22.一種用於一個包括多個移動臺和一個具有多個各與一個基站關聯而都接到一個無線電網控制器上的小區的無線電網的無線電通信系統的越區切換方法，所述方法包括下列步驟最初在一個第一小區內的一個第一信道上建立一個與一個移動臺的連接，這個第一信道具有多個鏈路；在一個第二小區內的一個第二信道上建立與移動臺的連接；釋放第一信道，使它不再支持與移動臺的第一連接；保持第一信道的多個鏈路中的一個鏈路或其部分；以及在第一小區內重建與移動臺的連接時激活這個撤消信道的所保持的鏈路或其部分。
23.權利要求22的方法，其中所述第一小區相應於一個第一基站而所述第二小區相應於一個第二基站，其中所述越區切換是一個硬越區切換。
24.權利要求22的方法，其中所述第一小區相應於一個第一基站而所述第二小區相應於一個第二基站，其中所述越區切換是一個軟越區切換。
25.權利要求22的方法，其中所述第一小區相應於一個第一基站扇區而所述第二小區相應於一個第二基站扇區，其中所述越區切換是一個更軟越區切換。
26.權利要求22的方法，其中所述多個鏈路的另一個鏈路相應於用來支持在無線電接入網與移動臺之間的連接的多個無線電信道資源，所述釋放步驟包括釋放這些無線電信道資源中的一個無線電信道資源，以便使這個無線電信道資源可供其他移動臺通信使用。
27.權利要求26的方法，所述方法還包括下列步驟建立一個與所述鏈路關聯的值在第一信道撤消的時刻開始計數；以及在計數值達到這個值時釋放所保持的鏈路。
28.一種用於一個包括多個移動臺和一個具有多個基站的無線電網的無線電通信系統的無線電網控制節點，所述無線電網控制節點包括一個信道類型轉換器，用來從一個第一類型的信道和一個第二類型的信道中的選擇一個信道來支持一個與一個移動臺的連接；一個控制器，用來最初在第一信道上建立與一個移動臺的連接，其中第一信道包括第一和第二信道鏈路，而此後控制信道類型轉換器將連接從第一信道轉換到第二類型的信道上，其中所述控制器控制信道類型轉換器將連接從第二信道轉換到第一信道上，利用最初建立的第一或第二信道鏈路的一個部分在第一信道上重建連接。
29.權利要求28的無線電網控制節點，其中所述無線電網控制節點是一個基站。
30.權利要求28的無線電網控制節點，其中所述無線電網控制節點與多個基站連接，所述控制器建立第一信道的一個從無線電網至一個基站的第一通道鏈路和第一信道的一個從基站至移動臺的第二通道鏈路。
31.權利要求30的無線電網控制節點，其中所述第一通道鏈路包括一個在RNC內信道轉換器與一個傳送處理接口之間的第一資源、一個在RNC的傳送處理接口與一個基站之間的第二傳輸資源和一個在這個基站內基站傳送處理接口與一個無線電收發信機之間的第三資源，其中所述至少一個部分相應於第一、第二和第三資源中的任何一個。
32.權利要求28的無線電網控制節點，所述無線電網控制節點還包括一個配合第一鏈路的第一計數器，用來檢測一段第一預定時間是否已經滿期；一個配合第二鏈路的第二計數器，用來檢測一段第二預定時間是否已經滿期；以及一個配合第三鏈路的第三計數器，用來檢測一段第三預定時間是否已經滿期，其中，在第一、第二或第三計數器檢測到相應第一、第二或第三段時間滿期時，控制器相應釋放所保持的第一、第二或第三鏈路。
33.權利要求28的無線電網控制節點，其中所述第二通道鏈路包括多個無線電資源，所述控制器在重建第一信道支持連接時分配多個無線電資源中的一個新的無線電資源和利用最初為第一信道鏈路建立的多個無線電資源中的另一個無線電資源。
34.權利要求28的無線電網控制節點，其中所述控制器在將連接轉換到第二信道後將第一通道鏈路的至少一個部分保持一段預定時間，所述無線電網控制節點還包括一個與第一通道鏈路相應的計數器，用來檢測一段預定時間是否已經滿期，以及其中所述計數器檢測到這段時間滿期時，控制器釋放所保持的第一鏈路。
35.一種用於一個包括多個移動臺和一個具有多個各與一個基站關聯而都接到一個無線電網控制器上的小區的無線電網的無線電通信系統的設備，所述設備包括最初在一個第一小區內保留一個第一信道支持一個與一個移動臺的連接的裝置；在一個第二小區內的一個第二信道上建立與移動臺的連接的裝置；釋放第一信道、使它不再支持與移動臺的最初連接的裝置；保持第一信道的一個部分的裝置；以及在第一小區內重建與移動臺的連接時激活第一信道的所保持的部分的裝置。
36.權利要求35的設備，其中所述第一小區相應於一個第一基站而所述第二小區相應於一個第二基站，其中所述越區切換是一個軟越區切換。
37.權利要求35的設備，其中所述第一小區相應於一個第一基站扇區而所述第二小區相應於一個第二基站扇區，其中所述越區切換是一個更軟越區切換。
38.權利要求35的設備，其中所述保持裝置保持一個或幾個與無線電網和第一小區關聯的信道鏈路，而釋放一個從第一小區至移動臺的信道鏈路或其部分，供在其他連接中使用。
39.一種用於一個包括多個移動臺和一個具有多個各與一個基站關聯而都接到一個無線電網控制器上的小區的無線電網的無線電通信系統的方法，所述方法包括下列步驟最初保留一個第一信道支持一個與一個移動臺的連接，這個第一信道具有多個支持在一個基站和一個移動臺之間的連接的資源；在一個第二信道上建立與移動臺的連接；釋放第一信道的多個資源中的一個資源，使它不再支持與移動臺的連接；保持第一信道的多個資源中的另一個資源；以及在重建第一信道再次支持與移動臺的連接時激活所保持的第一信道的資源。
40.權利要求39的方法，其中所述一個無線電資源包括一個發送功率資源，而所述另一個無線電資源包括一個擴頻碼。
全文摘要
本發明在一個移動通信系統中提供了高效率的信道轉換過程。首先,建立一個第一信道來支持一個通過一個無線電接入網至一個移動臺的連接。以後,如果第一信道不再用來支持這個連接,在一段時間內仍然保持這個第一信道的一個部分。這樣,如果又需要第一信道支持這個至移動臺的連接,只要重新激活第一信道的所保持的部分,從而減小了與信道建立和撤消操作關聯的信道轉換代價。第一信道的所保持的這個部分可以與在無線電接入網內的一些資源關聯。第一信道的另一個與例如支持無線電接入網與移動臺之間的連接的一個無線電信道資源相應的部分可以在第一信道不再用來支持這個連接後釋放,以便使這個無線電信道資源可供其他移動臺連接使用。在一個典型實施例中,第一信道相應於一個為這個與移動臺的連接保留的專用型信道,而連接被轉到一個與不是為哪個移動臺保留的也就是說由多個移動臺共享的共用信道相應的第二類型的信道上。在另一個典型實施例中,第一信道是按照越區切換操作在移動臺與無線電接入網之間建立的多個信道之一。本發明使連接可以迅速和高效地從共用信道轉回專用信道(第一典型實施例)和轉回一個先前支持這個連接的小區(第二典型實施例)。
文檔編號H04W36/18GK1356006SQ00808750
公開日2002年6月26日 申請日期2000年3月21日 優先權日1999年4月9日
發明者P·H·維拉斯 申請人:艾利森電話股份有限公司