估计移动性状态的方法 |
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| 申请号 | CN201180072671.3 | 申请日 | 2011-08-12 | 公开(公告)号 | CN104094649B | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 华为技术有限公司; | 发明人 | 彼得·莱格; 亨里克·奥鲁佛松; 张宏卓; | ||||
| 摘要 | 根据本 发明 的一个方面，一种用于估计蜂窝式无线通信系统中移动 节点 的移动性状态的方法实现了所述目的；所述移动性状态由至少一个计数器(cR，cH)估计，(cR，cH)表示当所述移动节点处于空闲模式时，移动节点的小区重选事件的数目，和/或当所述移动节点处于活动模式时，所述移动节点的切换事件的数目；所述方法的特征在于所述至少一个计数器(cR，cH)基于所述移动节点在两个连续的小区重选事件或者两个连续的切换事件之间经过的路程排除小区重选事件或者切换事件。此外，本发明还涉及一种网络节点的方法、一种 计算机程序 、一种计算机程序产品以及一种网络节点设备。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于估计蜂窝无线通信系统中移动节点的移动性状态的方法，所述移动性状态通过至少一个计数器(cR，cH)估计，(cR，cH)表示当所述移动节点处于空闲模式时，移动节点的小区重选事件的数目，和/或当所述移动节点处于活动模式时，所述移动节点的切换事件的数目；所述方法的特征在于所述至少一种计数器(cR，cH)基于所述移动节点在两个连续的小区重选事件或者两个连续的切换事件之间经过的路程排除小区重选事件或者切换事件。 |
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| 说明书全文 | 估计移动性状态的方法技术领域背景技术[0002] 移动节点，比如LTE系统中的用户设备（UE），根据其移动的速度可能存在不同的移动性状态。移动节点的移动性状态表示移动节点的速度。 [0003] 目前的LTE规范包括基于以下方面的UE移动性状态估计：当UE处于空闲模式时，过去的小区重选次数；或者当UE处于活动模式时，过去的切换次数。UMTS系统中的小区重选遵循类似的规则。 [0004] 这些类型的系统中的移动性状态估计基于小区重选计数器或者切换计数器的使用（取决于UE模式）。 [0005] 在空闲模式中，遵循3GPP TS36.304中，“空闲模式下的用户设备（UE）过程”的规则。如果参数[TCRmax，NCR_H，NCR_M和TCRmaxHyst]被发送至服务小区的系统信息广播，除了正常移动性状态以外，高移动性状态和中等移动性状态也适用。 [0006] 应用以下状态检测标准： [0007] ·中等移动性状态标准，如果一段时间内小区重选次数TCRmax超过NCR_M并且不超过NCR_H； [0008] ·高移动性状态标准，如果一段时间内小区重选次数TCRmax超过NCR_H。 [0009] 如果相同小区连续两次被重选，UE不应将相同两小区之间的连续重选计入移动性状态检测标准中。 [0011] -如果检测到高移动性状态标准： [0012] -进入高移动性状态。 [0013] -否则如果检测到中等移动性状态标准： [0014] -进入中等移动性状态。 [0015] -否则如果一段时间TCRmaxHyst内未检测到中等或高移动性状态： [0016] -进入正常移动性状态。 [0017] 当UE处于活动模式时，除了以切换次数替代小区重选次数以外，其它规则相同，并且将参数随测量配置消息发送至UE。 [0018] 在空闲模式中，由UE估计/确定的移动性状态能够用于修改小区重选规则：对于中等或高移动性状态，UE可以将偏移添加至发送的Qhyst（迟滞值）并且按系数缩放Treselection（小区重选计时器值）。这些缩放因素是由网络发送的参数，并且是可选的。因此，还可以关闭速度相关缩放。 [0019] 在活动模式中，由UE确定的移动性状态能够用于在触发测量过程中修改触发时间（TTT）参数。触发测量用于一个小区到另一小区的切换。当UE检测到在与TTT相等的时间间隔中，相邻小区的“偏移”dB强于当前服务小区时，UE通常将测量报告发送至eNB。TTT参数能够用于调整切换的计时。TTT的速度缩放的使用示例在于确保将较短TTT用于较快运行的UE，使得UE可以在较早的时间点开始切换过程。这样通过确保服务小区的更好链路质量提高了切换的可靠性。 [0020] 现有3GPP标准中使用的当前移动性估计方法在宏观小区部署（由具有数百米直径的高功率小区（>20W）组成）中性能差，且在异构网络（HetNet）部署（由直径小于100米的宏观小区和低功率小区（<10W）混合组成）中性能非常差低功率小区通常称为微观小区或微微观小区。在宏观小区（唯一）部署中，移动性状态对UE所循的路径以及UE的速度敏感。在HetNet部署中，还有一个额外的缺点就是小区大小在宏观小区和低功率节点之间变化显著。因此，固定速度的UE的切换频率很大程度上依赖于UE是否经过宏观小区或低功率小区。这使得移动性状态估计不准确。 [0021] 根据现有技术方案已经提出：基于L1时间偏移测量或功率测量进行UE的速率估计是可能的。还存在很多基于网络的速度/速率估计方法，例如eNB处的多普勒（Doppler）估计。在此方案中，定时提前（L1时间偏移）用于速率估计。使用定时提前估计速度的问题在于其对UE的路径敏感—如果UE在基站的恒定距离处（以弧形或圆形）移动，TA将不会变化。相似的预留适用于功率测量方法。它还对无线遮蔽敏感。 [0022] 根据另一现有技术，其提出能够通过选择性地将小区重选计入UE移动性状态估计来提高UE移动性状态估计。频率层之间产生的重选将从计数中排除。此种方法仅适用于空闲模式移动性。 发明内容[0023] 本发明的目的在于，提供一种缓解和/或解决现有技术解决方案缺点的方法，更确切地说，涉及一种提供移动节点的更准确移动性状态估计的方法。 [0024] 根据本发明的一个方面，一种用于估计蜂窝无线通信系统中移动节点的移动性状态的方法实现了这些目的，所述移动性状态通过至少一个计数器（cR，cH）估计，（cR，cH）表示当所述移动节点处于空闲模式时，移动节点的小区重选事件的数目，和/或当所述移动节点处于活动模式时，所述移动节点的切换事件的数目；其中所述至少一个计数器（cR，cH）基于所述移动节点在两个连续的小区重选事件或者两个连续的切换事件之间经过的路程排除小区重选事件或者切换事件。 [0025] 根据本发明的另一个方面，一种网络节点中用于估计蜂窝无线通信系统中移动节点的移动性状态的方法实现了这些目的，所述网络节点用于在所述蜂窝无线通信系统中进行通信并且所述移动性状态通过至少一个计数器（cR，cH）估计，（cR，cH）表示当所述移动节点处于空闲模式时，移动节点的小区重选事件的数目，和/或当所述移动节点处于活动模式时，所述移动节点的切换事件的数目；其中所述至少一个计数器（cR，cH）基于所述移动节点在两个连续的小区重选事件或者两个连续的切换事件之间经过的路程排除小区重选事件或者切换事件。 [0026] 本发明还涉及用于执行本发明的任一方法的一种计算机程序和一种计算机程序产品。 [0027] 根据本发明的又一个方面，一种用于估计蜂窝无线通信系统中移动节点的移动性状态的网络节点设备实现了这些目的，所述网络节点设备用于所述蜂窝无线通信系统中的通信，并且所述移动性状态态通过至少一个计数器（cR，cH）估计，（cR，cH）表示当所述移动节点处于空闲模式时，移动节点的小区重选事件的数目，和/或当所述移动节点处于活动模式时，所述移动节点的切换事件的数目；其中所述至少一个计数器（cR，cH）基于所述移动节点在两个连续的小区重选事件或者两个连续的切换事件之间经过的路程排除小区重选事件或者切换事件。 [0028] 本发明提供了一种更准确的估计处于空闲和/或活动模式下移动节点的移动性状态的方法。该方法解决了现有技术的缺点，例如： [0029] ·由UE所循的路径产生的不准确性： [0030] ○例如，在仅宏观小区的网络中，当移动节点穿过基站附近的小区时，[0031] ○例如，在密集市区网络中，当由高度遮蔽引起的零星越区覆盖的快速切换发生时； [0032] ·对覆盖范围小的小区执行切换所产生的不准确性。 [0033] 本发明还容易在现有的如LTE等无线通信系统中实施，并且具有低复杂性。 [0035] 附图旨在阐明和解释本发明的各个实施例，其中： [0036] -图1所示为两个UE以相同的速度穿过HetNet网络。上层UE经历了七次切换，然而下层UE仅经历了两次切换，导致两个UE的不同的移动性状态（分别为快速和正常）。 [0037] -图2示出了当将切换数排除在移动性状态估计计数器之外时的不同情形。 [0038] -图3示出了当将切换数排除在移动性状态估计计数器之外时的情形。 [0039] -图4示出了当定时提前用于排除切换数的情况；以及 [0040] -图5示出了分别为宏观小区和微观小区的RSRP滚降。 具体实施方式[0041] 如上所述，目前用于移动性状态估计的3GPP标准有其缺点，例如低移动性估计准确性。发明人已经认识到目前方法没有考虑到UE所循的路径，这导致即使是同样大小的小区，也会导致每秒不同的切换次数，以及不同的移动性状态。这在图2和图3中示出。此示例的效果部分来自经过的路径（图2，情形（2a）、（2b）和（3））以及部分来自遮蔽衰弱，其会造成零星越区覆盖而导致短暂停留的“快速切换”（图3）。快速切换是指由小区A切换到B再到C，其中B处的停留时间非常短。快速切换的特殊情形是当A等于C时，此种情形被称为“乒乓”。 [0042] 此外，发明人还认识到当前方法没有考虑到小区大小并且仅用于宏观小区的场景以优化仅高速率UE的移动性。在将来的HetNet网络中，将存在不同大小的小区、直径为几百米的宏观小区以及直径小于100米的微微观小区。因此，切换计数测量法将是非常差的测量UE移动性状态的方法，从而如果固定速度的UE经过宏观小区，其可以确定状态为“正常”，但当UE经过一些微微观小区时，状态可以转变为“中等”或“高”。图1示出了当两个具有相同速度的UE循着不同的路径经过HetNet网络并经历差异很大的切换次数的情形。上层UE经过若干微微观小区并进行七次切换，下层UE仅进行两次切换。 [0043] 图2和图3示出了切换场景，其中移动节点在切换之间经过的路程比典型切换中移动节点经过宏观小区的显著缩短。图2示出了： [0044] ·（1）向/从小小区（例如，微微观小区）切换 [0045] ·当宏观小区中的路径非常短时向/从宏观小区切换 [0046] ○（2a）穿过小区的边缘 [0047] ○（2b）穿过小区的边缘（返回到相同小区） [0048] ○（3）围着小区的中心 [0049] 图3示出了： [0050] ○（4）切换至小区的小块越区覆盖（小块的越区覆盖在高度遮蔽的环境例如城市的中心是常见的）。 [0051] 出于以上原因，本发明提供了一种使用计数器cR，cH的移动性状态估计方法，其中基于移动节点在两个连续的小区重选事件或两个连续的切换事件之间经过的路程排除小区重选事件或者切换事件。在这种场景下，经过的路程意味着UE在小区重选或者切换之间经过的路径的长度。 [0052] 因此，可以使用现有3GPP解决方案，但在某些情况下，可以通过从目前的计算方法中排除小区重选数或切换数改进现有3GPP解决方案。这样，本发明提供了一种低复杂性并更准确的方法。 [0053] 根据本发明的一项实施例，路程没有被精确地测量出来，但可以通过包括小区大小消息的信令信息推断出来。例如，路程可能被推断为少于或等于小区直径。小区大小信息可以优选通过通信系统中各小区进行广播，并且信息可以包括其自身大小和/或相邻小区大小的小区大小信息。 [0054] 小区大小信息可指示小区是否是小小区或大小区。显然，微微观小区是小小区，而宏观小区是大小区。例如，根据又一实施例，小小区的小区直径可以小于大小区的小区直径的一半。 [0055] 如果所述信息与其自身小区大小有关，那么基站（eNB）可以使用位指示符广播所述信息。所述信息可通过现有系统中的广播控制信道（BCCH）发送。例如，各eNB的各小区在系统信息中通过BCCH广播该小区是否是小小区。UE读取BCCH，例如，切换之后确定小区是否是小小区。向小小区的切换数或小区重选数没有计入，即，在此情形中排除，因为其表示图2中的情形（1）。 [0056] 进一步地，各小区可广播，例如，在系统信息中，为小小区的相邻小区的列表。这可能是物理小区ID（PCI）值的列表。或者，更经济的做法是，发送不是小小区的相邻小区的PCI值的列表。估计移动性状态时不计入向小小区的切换数或小区重选数。 [0057] 根据本发明的另一实施例，从由通信系统中的移动节点或者一个或多个基站执行的无线传播测量推断出路程。存在若干种使用无线传播测量来推断路程的方法，并且下面的描述揭示了本发明范围之内的一些示例。 [0058] 使用定时提前（仅用于活动模式） [0059] 定时提前（TA）为LTE中用于调整上行链路上UE传输定时的机制，使传输到达eNB处的准确时间窗口（子帧）。由于UE从eNB处进一步移动，因此定时进一步提前以补偿无线传输增加的时间。在eNB处计算TA并定期将TA发送至UE。当UE处于非活动状态时，UE的TA更新可能被中止以节省电池寿命，在这种情况下，UE丢失了上行链路同步。当再次需要传输数据时，UE重新获得同步并且重新建立正确的TA。当UE处于活动模式时，可能会有频繁的包传输，否则UE将会进入空闲模式。因此当UE穿过宏观小区时有理由期待UE的多次TA更新。TA粒度为0.52μs，对应于78m的路程（TA等于从eNB到UE之间的往返时间）。 [0060] 应注意，TA给出了一种真正的测量从UE至eNB的路程（以米计算）的方法。TA还用于UMTS中的TDD（TD-CDMA）而不是FDD（WCDMA）。 [0061] 根据本发明，UE利用了TA，使得如果出现以下情况，排除切换数： [0062] i.UE停留在小区期间，最大TA小于阈值TTA1；和/或 [0063] ii.UE停留在小区期间，TA的变化不超某一过阈值TTA2。 [0064] 这些阈值可通过相同的消息传递至UE，这个消息携带3GPP现有技术中用于移动性状态检测的参数。即，在RRCConnectionReconfiguration消息中。 [0065] 情况（i）解决了图2所示的排除情形（1）和（3）。如果小区很小，则TA将会非常低，并且同样地，如果UE经过小区中心附近，TA也将会非常低。 [0066] 情况（ii）解决了所有排除情形（1）至（4）。可以通过维护最小TA值和最大TA值确定变量（如果遵循，如情况（i）中的使用）。此实施例中，UE的额外复杂度很低。 [0067] 本实施例中可能阈值的示例为： [0068] ·TTA1为1.1μs—这意味着UE必须从小区中心移动至少156m。 [0069] ·TTA2为0.52μs—这意味着UE与小区中心的距离必须变化至少78m。 [0070] 图4示出了当TTA1=1.1μs并且TTA2=0.52μs时如何使用TA。示出了UE经过的A、B和C三个小区。这些切换不涉及额外的小区ID。小区B中的TA值以同心圆示出，当在粒度为0.52μs的TA的步骤中，TA的值分别为1x0.52μs、2x0.52μs和3x0.52μs。该图还示出了每次切换之后的切换数，如带下划线的数字。根据以下详细规则进行计算。第一次A到B切换之后计数增加至1。下一次重回A的切换被确认为落回类型（2a），因为尽管TA的最大值大于TTA1，小区B中的TA的变化小于阈值TTA（2 等于TA的1个单位）并且计数恢复为初始值零。UE然后再次迅速切换至B，不会产生同阈值TTA2一样大小的TA变化。这也是一次（2a）事件并且计数恢复至值1。当UE经过小区C时，TA变化阈值已经超过并且TA的最大值大于TTA1，这是一次常规的切换并且计数增至2。应注意，TA的使用仅适用于当UE处于活动模式时。 [0072] 到达UE的路径损耗随着与eNB的距离变化而显著变化。UE通过获取eNB广播的参考信号发射功率并且减去已测量的参考信号接收功率（RSRP）可以计算出路径损耗。示例：参考信号发射功率为20dBm（在15kHz的带宽中）并且RSRP为–80dBm，得出路径损耗为100dB。这使得UE能够将类似的标准应用到使用TA做移动性状态估计的UE。 [0073] 如果出现以下情况，将切换数从计数中排除： [0074] i.UE停留在小区期间，最大的测量路径损耗小于阈值TPath1；和/或 [0075] ii.UE停留在小区期间，测量的路径损耗的变化不超过阈值TPath2。 [0076] 路径损耗测量对影响无线传播的因素非常敏感，例如遮蔽、视线通道等。因此，此方法没有TA方法可靠，但当TA方法缺少信息时此方法是很有用的，例如，快速运行且停留时间短的UE不能提供足够的TA更新到UE。 [0077] 在活动模式下，阈值可以在RRCConnectionReconfiguration消息中传递至UE，在空闲模式下，阈值可以包括在系统信息SystemInformationBlockType3中。 [0078] 移动节点的发射功率（仅用于活动模式） [0079] 在LTE中，上行链路发射功率（每资源块）具有两个部件。每资源块的功率=基本开环工作点+动态偏移前者具有两个部件： [0080] ·半静态基础等级，P0；和 [0081] ·开环路径损耗补偿部件。 [0082] 后者（开环部分）使用UE下行路径损耗的估计，如上所述，使得UE发射功率随路径损耗的增加而增加。因此，UE发射功率还可以类似的方法使用，但由于功率还取决于其它因素并且路径损耗补偿可能没有开启，这很可能是不可靠的。 [0083] 如果出现以下情况，将切换数从计数中排除： [0084] i.UE停留在小区期间，最大UE发射功率小于阈值TTxPower1；和/或 [0085] ii.UE停留在小区期间，UE发射功率的变化不超过某个阈值TTxPower2。 [0086] 这些阈值可通过相同的消息传递至UE，这个消息携带3GPP现有技术中用于移动性状态检测的参数。即，在RRCConnectionReconfiguration消息中。 [0087] 参考信号接收功率的变化率 [0088] 此实施例预计到，在宏观-至-微微观或微微观-至-宏观切换中的目标与服务小区之间，信号强度（RSRP）的差异按照距离，比宏观-至-宏观小区切换的变化更快。UE可以很容易地测量相对于时间的ΔRSRP的变化率。因此，向或从微微观小区进行的切换或小区重选的数目可以从移动估计计数器中排除。 [0089] 如果出现以下情况，将切换数或小区重选数从计数中排除： [0090] ·服务小区或目标小区的参考信号接收功率（RSRP）的变化率大于阈值TRSRP。 [0091] 图5示出了由UE测量的两个宏观小区之间不同位置的RSRP。另外，示出了来自单个微微观小区的RSRP。注意在从宏观小区处发生切换的时候—即大约是两个小区的RSRP相同的时候，微微观小区的RSRP的快速下降。相反，宏观至宏观切换的标志是RSRP值随距离变化很慢。 [0092] 或者，仅仅使用提交时目标RSRP或分发时源RSRP的变换率，来识别小小区。 [0093] 在活动模式下，ΔRSRP阈值的变化率可通过相同的消息传递至UE，这个消息携带3GPP现有技术中用于移动性状态检测的参数。即，在RRCConnectionReconfiguration消息中。在空闲模式下，阈值可以包括在系统信息SystemInformationBlockType3中。 [0094] 此实施例对UE速度敏感—如果UE速度非常快，将会观察到宏观-至-宏观切换的变化率非常高。它还对遮蔽敏感。 [0095] 因此，本发明可利用如现存3GPP方法来实施，该方法使用以时间间隔划分的小区重选数或切换数的计数器，并且规定在何种情况下应将切换数（或小区重选数）从计数中排除。这使小区内路径长度的分布更加紧密，同时移动性状态估计也可以更准确。 [0096] 从计数中去除多少次切换（或小区重选次数）？存在许多不同可能的规则，以下描述了这样一个规则。情形（1）、（2b）和（4）中，在经过另一小区内的较短路程之后，UE返回至原小区（小小区或第二小区中的一小块越区覆盖）。在这些情形中，切换计数恢复至原始值（即，前两次切换之前）。在情形（2a）和（3）中，UE在小区（如B）内经过很短的路程，小区在其它两个小区（A和C）之间传输—此处不计算退出切换。 [0097] 应当包括或不包括多种是否是切换（或者小区重选）的指示的组合。可以使用逻辑运算符AND和逻辑运算符OR组合不同的方法。或者，可以为各标准估计模糊真值。真值表示状态为真的概率。例如，根据TA，排除一次切换的真值可能为0.7，并且根据UE路径损耗的真值可能为0.4。可以使用模糊AND运算采用两者的最小值得出值0.4，并且将其与阈值0.55比较（因此决定不排除所述切换）。如果UE配置有基于阈值的无线传播测量，同时其通过信令信息显性通知哪个小区为小小区，然后，当UE进入和退出小小区时（根据显性信令），此次切换未被计入，而不考虑来自基于其它无线传播测量的方法的推荐。 [0098] 除了以上讨论的方法以外，还可能存在识别小小区的其它方法： [0099] ·UE可以将小区参考信号发射功率与阈值比较—小区越小，发射功率越低。 [0100] ·如果停留时间短且UE知道了其速率很低（例如，通过多普勒测量），则所述小区可能是小小区。 [0101] 此外，本发明还涉及网络节点中的方法和网络节点设备。网络节点中的方法和网络节点设备涉及上述方法和其在蜂窝通信系统中的实施例，其表示上述方法和设备可以在本发明的范围内进行修改。 |
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