在移动WiMAX系统中提供更快切换的装置、方法和计算机程序产品

摘要

这里提供一种方法，用于在无线通信系统上降低切换时延，该方法包括：在目标基站处接收切换请求；以及在所述目标基站处接收切换确认消息之前，向所述移动台发送用于说明移动台切换资源分配的信息。

说明书

技术领域

一般而言，本发明的示例性和非限制实施例涉及无线通信系统、方法、设备和计算机程序产品，以及更具体地，涉及将移动设备从一个固定无线网络节点向另一个进行切换的技术。

背景技术

如下定义在说明书中出现的各种缩写：

HO切换

MS移动台移动台

BS基站

DCD下行链路信道描述符

UCD上行链路信道描述符

VoIP基于互联网协议的话音

UL上行链路

DL下行链路

IE信息单元

WiMAX全球微波接入互操作性(IEEE 802.16标准)

切换是MS从一个BS提供的空中接口迁移至另一BS提供的空中接口的处理。根据目前IEEE 802.16e 2005(2006年2月出版)的标准，HO处理包括以下主要步骤(还可参照图1，其示出MS启动的HO情况)：

A.小区重选择：MS可使用从解码的MOB_NBR-ADV(邻居BS通告)消息获取的邻居BS信息，或可请求调度扫描间隔或扫描的休眠间隔，以及为了在切换到潜在目标BS时评估MS感兴趣的信息可能对邻居BS测距。不必结合任一特定的、预期的HO决策来发生小区重选择处理。

B.HO决策和启动：切换由MS从服务BS切换至目标BS的决策开始。该决策可在MS处或在服务BS处发起。HO决策经由MOB_MSHO-REQ(MS HO请求)消息(图1中的消息1)或MOB_BSHO-REQ(BS HO请求)消息来通知MS切换的意图而完成。随后的步骤用于目标BS处的网络重新进入。当MS开始网络重新进入过程时，其停止与服务BS的传输。

C.到目标BS下行链路的同步：MS同步到目标BS的DL传输，并获取DL和UL传输参数。如果MS先前接收了MOB_NBR-ADV消息(其包括目标BS ID、物理频率、下行链路信道描述符(DCD)和上行链路信道描述符(UCD))，则可缩短该过程。如果目标BS通过基干网络先前从服务BS接收了HO通知，则于是目标BS可分配由UL-MAP指示的基于非竞争的初始测距时机。

D.测距：MS和目标BS进行切换测距。测距处理的目的在于从目标BS获取用于定时、频率和功率的调节参数。

E.MS环境的终止：切换中的最终步骤。MS环境的终止被限定为，服务BS终止属于MS的所有连接以及与该所有连接相关联的环境。

在步骤D之后，MS可建立与目标BS的连接。

图1示出与MS启动的HO(正常标准化的情况)的HO处理相关的各种必要消息。除了接收UL-MAP(图1中的消息7)之外，在图中没有包括小区重选择和网络重新进入。如图1所示，HO时延开始于MS发出MOB_MSHO-REQ的时间，HO中断时间(假设L3连续，当在承载信道上没有由MS发送或接收数据时的切换期间的时间间隔)从MS发出MOB_HO-IND的时间开始。从图1可以看出，仅在目标BS从服务BS接收到HO确认信息(图1中的消息6)之后，发送UL-MAP消息(其包括Fast_Ranging_IE)。Fast_Ranging_IE包括MS所需的用于说明所分配的、唯一的CDMA测距代码和测距子信道(例如在时间和频率中)的信息。实践中，很可能由于在服务和目标BS之间的传输时延而使得步骤5和步骤7之间的时间很长，特别在BS之间不存在直接连接时，必须通过回程网络路径来传递消息的情况。

对于移动WiMAX的很合理的需求是支持连接的连续性，特别在例如VoIP和实时流的实时应用的情况。在这些示例性情况下，应该最小化HO中断时间。

根据当前所指定的HO过程，在MS可开始测距处理之前，MS必须从UL-MAP(图1中的消息7)接收子信道分配信息。因为BS之间的可能较长的传输时间，所以如果目标BS仅在从服务BS接收到HO确认消息(图1中的消息6)之后发出这个消息，则MS接收UL-MAP可需要不期望的较长的时间。

发明内容

在本发明的示例性方面中，提供一种方法，包括：在目标基站处接收移动台切换请求；以及在所述目标基站处接收切换确认消息之前，向所述移动台发送用于说明移动台切换资源分配的信息。

在本发明的示例性方面中，提供一种方法，包括：向目标基站发送移动台切换请求；以及在向所述目标基站发送切换确认消息之前，与切换响应消息一起从所述目标基站接收用于说明移动台切换资源分配的信息。

在本发明的另一示例性方面中，提供一种方法，包括：从移动台向当前服务基站发送移动台切换请求；以及在从移动台发送用于说明移动台切换指示消息的信息之前，在所述移动台处接收用于说明移动台切换资源分配的信息。

在本发明的另一示例性方面中，提供一种计算机程序产品，包括在有形计算机可读介质上实现的程序指令，在执行所述程序指令时引起以下操作，包括：在目标基站处接收移动台切换请求；以及在所述目标基站处接收切换确认消息之前，向所述移动台发送用于说明移动台切换资源分配的信息。

在本发明的另一示例性方面中，提供一种基站，包括：接收机、发射机以及处理器，其中当作为目标基站运行时；所述接收机适于接收信号，其中所述信号包括移动台切换请求；所述处理器适于在所述接收机接收切换确认消息之前，响应于所述移动台切换请求分配资源用于所述移动台切换；以及所述发射机适于在所述接收机接收切换确认消息之前，发送用于说明所述移动台切换资源分配的信息。

在本发明的另一示例性方面中，提供一种移动台，包括：处理器；发射机，适于发送切换请求和切换指示消息；以及接收机，适于接收用于说明目标基站的资源分配的信息，其中在发送所述切换请求之后并且在发送所述切换指示消息之前接收所述信息。

附图说明

在结合所附的附图阅读时，本发明实施例的以上和其他方面在以下具体实施方式部分中将变得更加清楚，其中：

图1是示出MS发起的HO(正常标准化的情况)的消息流图。

图2是根据本发明示例性实施例示出MS发起的HO的的消息流图(选项1：空中接口和协议两者向后兼容)。

图3是根据本发明示例性实施例示出MS发起的HO的消息流图(选项2：空中接口向后兼容)。

图4是根据本发明示例性实施例示出网络/BS发起HO的消息流图。

图5示出适用于在实现本发明示例性实施例时使用的各种电子设备的简化框图。

具体实施方式

一般而言，本发明的示例性实施例涉及在移动无线WiMAX通信网络中的移动性管理。具体地，本发明的示例性实施例提供一种实现快速HO的技术，以降低关于HO的总数据传输中断时间。

本发明的示例性实施例通过引入有效网络信号以实现更快HO来处理和解答HO时延的问题。更详细地，通过向MS提供与图1所示的传统情况相比更早接收UL-MAP消息的协议，HO时延和HO中断时间均可得到显著降低。HO准备阶段期间的Fast_Ranging_IE的分配能够以更加有效的方式利用无线电资源。

应注意，在开始时，尽管在移动无线WiMAX通信网络(即IEEE802.16e)的环境中描述了本发明的示例性实施例，但是本发明的示例性实施例不限于仅通过这种特定的移动无线网络类型来使用，并且可整体地或部分地使用和/或整体地或部分地适用于可在服务网络节点和目标网络节点之间发生移动设备HO的其他类型的移动无线网络中。

在进一步描述本发明的示例性实施例之前，参照图5，其示出适用于在实现本发明的示例性实施例中使用的各种电子设备的简化框图。在图5中，无线网络1适用于经由至少一个BS 12与MS 10通信。在这个非限制性实例中，网络1被假定为移动无线WiMAX通信网络，并且可包括经由数据链路13耦合至BS 12的网络控制单元(NCE)14。MS 10包括：数据处理器(DP)10A；存储器(MEM)10B，其存储程序(PROG)10C；以及适当的射频(RF)收发器10D，用于与BS 12进行双向无线通信，BS12也包括：DP 12A；MEM 12B，其存储PROG 12C；以及适当的RF收发器12D。NCE 14也包括至少一个DP 14A以及存储相关PROG 14C的MEM 14B。PROG 10C和12C被假定为包括程序指令，其在由相关DP执行时，使得电子设备能够根据本发明的示例性实施例运行，如以下更详细讨论。

为了图5的完整性，示出至少一个第二BS，其称为BS 12’。在HO事件期间，BS 12可认为是服务或源BS，即当前MS 10与之连接并在关联服务小区中通信的BS，并且BS 12’可认为是目标BS，即在完成HO过程之后MS 10与之连接并与目标小区通信的BS。应注意，在实践中，服务小区和目标小区至少部分地彼此重叠。还应注意，在一些典型的HO事件期间，初始地可存在多个潜在的或候选的目标BS 12’。

还应注意，所示的在BS 12和BS 12’之间的数据链路13的连接不旨在指示直接连接，在实践中，这个连接可通过具有一个或多个插入的网络单元的网络回程来构成。

一般地，MS 10的各个实施例可包括但不限于，蜂窝电话、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携式计算机、具有无线通信能力的图像捕获设备(例如数码相机)、具有无线通信能力的的游戏机、具有无线通信能力的音乐存储器和播放器件、允许无线互联网接入和浏览的互联网器件、以及结合这些功能的组合的便携式单元或终端。

本发明的示例性实施例可通过与MS 10的DP 10A协作的BS 12和12’的DP 12A可执行的计算机软件、或者通过软件和硬件的组合来实现。

MEM 10B、12B和14B可以是适合于本地技术环境的任意类型，并且可通过使用任意适合的数据存储技术实现，例如基于半导体的存储器设备、磁存储设备和系统、光存储设备和系统、固定存储器和可移动存储器。DP10A、12A和14A可以是适合于本地技术环境的任意类型，并且可包括作为非限制实例的通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)以及基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。

本发明的示例性实施例提供MS 10的有效技术，以在其同步至目标BS 12’之后很快接收UL-MAP消息。由于MOB_NBR-ADV的操作和扫描过程，与目标BS 12’的同步时间可以很短。

对于从MS 10发起HO决策的情境，描述了提供较早的UL-MAP(其包括Fast_Ranging_IE)的两个不同技术。用于较早发送UL-MAP消息(比根据传统实践进行的更早)的第一技术是在目标BS 12’处设置定时器12E，定时器在这里还称为发送定时器，其中对于目标BS 12’设置定时器12E以开始向MS 10分配唯一子信道和CDMA代码并发送UL-MAP。还可设置释放所保留的资源的不同定时器。应注意，在图5中，每个BS示出为包括定时器12E，定时器在这里还称为释放定时器，因为每个定时器可有时用作目标BS。还应注意，假设定时器12E可包含能够独立设置和运行的多个定时器功能(例如定时器#1、定时器#2等)。

第二技术如此运行，即在服务BS 12向MS 10发送回MOB_BSHO-RSP(见图1中的消息4)之后，同时服务BS 12可经由HO预确认消息通知推荐的目标BS 12’以分配唯一CDMA测距代码和测距子信道。在接收到HO预确认消息之后立即地，并且如果该消息为“是”(其表示将该BS(多个)选择为目标BS(多个))，则目标BS(多个)12’(应注意，在实践中，目标BS 12’的数目可大于1)可向MS分配HO测距代码和子信道，并发出UL-MAP消息。

对于从BS 12或在网络1中的其他一些位置发起HO决策的情境，除了以上两个技术之外，另一技术包括在MOB_BSHO-REQ消息中的UL-MAP，这是从来自目标BS 12’的HO响应中导出的。同时，服务BS 12向目标BS 12’和其他邻居BS通知选择结果。因此，在接收到HO取消消息之后，仅目标BS 12’保持MS 10的资源，并且所有其他BS释放测距代码和测距子信道，由此保存无线电资源。

在MS 10从服务BS 12断开并尝试与目标BS 12’同步时，开始网络重新进入。如果从MS扫描过程获得的目标BS 12’参数仍旧有效，则同步处理过程可更快地进行。仅在从目标BS 12’接收到UL-MAP之后，MS 10就可开始向目标BS 12’发送测距请求。

在MS 10做出与最终目标BS 12’相关的决策的情况下，为了使得MS10尽可能快地获得UL-MAP消息(在以下图2和3中描述)，本发明的示例性实施例考虑两个方案选项。对于BS或网络做出最终目标BS 12’的决策的那些情境，以下参照图4公开和描述另一技术。

应注意，在随后的图2、3和4的描述中，没有具体提及的所有其他HO相关处理过程被假定为没有从目前IEEE 802.16e 2005标准中已经描述的那些过程进行改变。

首先讨论MS 10做出关于HO目标的决策的那些实施例。在图2和3(和4)中，根据示例性实施例，通过使用星号(＊)指示改进的消息接发和操作。在图2、3和4中，垂直轴代表时间，指定为“节省”的部分指示通过使用根据示例性实施例的改进的信令而在HO中断时间中节省的时间量。

参照图2，与正常操作相反，在目标BS 12’处(一个或多个目标BS 12’)在消息2中从服务BS 12接收HO请求，并且如果目标BS 12’接受HO请求，则其启动定时器#1(图1中所示的定时器12E中的一个)以发出UL-MAP消息，其包括用于MS 10的测距子信道和CDMA测距代码的分配信息。定时器#1的值可由系统优化参数构成，所述系统优化参数至少部分地取决于BS 12、12’之间的传输时延以及在BS 12、12’和MS 10处的处理时间。当定时器#1期满时，目标BS 12’向MS 10发送UL-MAP消息(消息7’)。

由于可能在MOB_MSHO-REQ/MOB_BSHO-RSP消息中包括多于一个BS 12’，所以优选地，所有潜在目标BS 12’运行第二定时器#2，以控制在多久时间里为MS 10分配测距子信道和CDMA测距代码。在目标BS 12’从服务BS 12接收到HO确认消息(消息6)的情况下，定时器#2被自动停止。如果没有从服务BS 12接收到HO确认消息，则在定时器#2期满时，目标BS(多个)12’(为到MS 10的HO而没有选择的那些)释放为MS 10分配的资源。

由于与图1的串行情况相比，信令和相关操作中的至少一些并行发生，所以这个方案最小化了由于在BS之间的长传输时延引起的任何影响。根据图2的实施例，可通过比较步骤7和步骤7’来清楚看出在时间节省方面实现的优点。从消息流可观察到，只要MS 10从服务BS 12断开，并且如果同步参数仍然有效(这是非常可能的)，则MS 10可非常迅速地获取必要的UL-MAP消息。然而，在传统情况下，MS 10需要等待UL-MAP消息和相关参数，直到在服务BS 12和目标BS 12’处的处理时间之后，再加上在两个BS 12和12’之间的传输时间(可能不确定)。

应注意，图2中所示的第一选项的方案与传统过程完全向后兼容，除了很容易实现的定时器12E。

在实践中，目标BS 12’在UL-MAP消息中指示上行链路帧的位置(隙)，其中与这个BS相关的每个MS应放置他们发送的UL数据。为处于切换中的MS 10保留UL隙(根据在HO_Response和MOB_BSHO-RSP中向源BS 12和MS 10传递的Fast_Ranging_IE)，并在连续的UL-MAP消息中指示UL隙直到定时器#2期满。定时器#2保证对于其他MS 10释放所保留的上行链路资源(例如对于HO失败的情况)。本发明的示例性实施例假定MS 10能够接收UL-MAP消息7’，之后其能够向目标BS发送数据(测距请求消息)，并且假定目标BS 12’开始对MS10如常地分配/调度上行链路传输时机。

图3中示出另一方案选项，并由此示出本发明的附加示例性实施例。

由于在传统处理中，在从服务BS 12接收到HO请求之后，目标BS 12’(至少一个目标BS 12’)发送HO响应。服务BS 12接收响应消息，并向MS 10发送MOB_BSHO-REP，作为对MOB_MSHO-REQ的响应消息。此外，在处理来自可能不同的目标BS 12’的HO响应消息之后，服务BS 12在步骤6’向选择的目标BS 12’发送HO预确认信息。这个“HO预确认，，消息(这个名称简单说明消息的功能)的内容不同于在选择的目标组以内(“是”)以及在该组以外(“否”)的那些目标BS 12’。选择标准是取决于方案的，并且可与消息MOB_BSHO-REP中包括的BS的选择标准相同。

接收HO预确认消息的那些BS 12’准备分配用于MS 10的测距子信道和测距CDMA代码。并且目标BS 12’向MS 10发出UL-MAP消息。由于可有多于一个的BS 12’接收HO预确认消息，所以优选地，限定定时器#2以控制目标BS 12’在多久时间里保存为MS 10分配的资源。如果接收到到HO确认消息(消息6)，则定时器#2自动停止。

注意到，在图2和3的实施例中，每个潜在目标BS 12’可需要至少临时地分配用于MS 10的测距资源。然而，由于是MS 10做出关于目标BS 12’的最终决策，所以这种情形将不可避免，除非如下所述由服务BS 12或由网络1选择最终目标BS 12’。

在该网络或BS选择最终目标BS 12’的情况下，这对应于如图4所示在MOB_BSHO-REQ中仅包括一个目标BS 12’的情境。

本实施例的基本处理原理如下。在步骤1，服务BS 12经由HO请求消息检查用于MS 10 HO的邻居BS的可用性。如果一个邻居BS同意HO，则这个BS在到达服务BS 12的HO响应消息中(消息2中)包括测距子信道和测距CDMA代码信息。尽管这个信息示出为“Fast_Ranging_IE”，但是这个特定名称是示例性的而非限制性的。同时，邻居BS启动定时器#2，以控制维持用于MS 10的资源分配的时间量。在步骤3，基于一些标准(与可能方案特定的)，服务BS 12选择最终目标BS 12’并将来自选择的目标BS 12’的UL-MAP(Fast_Ranging_IE)包括在MOB_BSHO-REQ消息中。服务BS 12还通过HO取消消息(3’)通知非选择的邻居BS，并且在从服务BS 12接收到HO取消消息3’时，这些BS释放为MS 10保留的资源(并自动停止定时器#2)。同时，服务BS 12可向选择的目标BS 12’发送HO预确认消息3”，以向选择的目标BS 12’通知MS 10的HO。选择的目标BS 12’在一些时间内维持为MS 10分配的资源。在MS 10做出HO目标的最终决策并向服务BS 12发出MOB_HO-IND(消息4)之后，MS 10从服务BS 12断开，并立即使用在MOB_BSHO-REQ中包括的UL-MAP消息以确定测距资源信息，而无需等待来自目标BS 12’的任何其他消息。因此，不需要UL-MAP(消息6)。在MS 10没有HO的情况下，如果定时器#2期满，则目标BS 12’释放为MS 10保留的资源。

应注意，以上参照图2和3所述的实施例还可应用于BS或网络做出最终目标BS 12’的选择的情况。

通过使用这些示例性实施例，可明显降低HO时延和HO中断时间。

优点包括但不限于，提供简单和有效的技术来改进HO性能。此外，可实现在候选目标BS(多个)中改进的无线电资源的保留。注意到，在HO准备阶段期间Fast_Ranging_IE的分配可明显地实现改进的HO时延性能。此外，参照图2所述的实施例与已经限定的HO过程完全向后兼容，除了可在BS中容易实现的定时器。还应注意，在图3中，启动HO的MS10与已经指定的空中接口完全向后兼容。

(A)基于以上内容，清楚地，本发明的示例性实施例提供一种方法、装置和计算机程序产品(多个)，其中通过在目标BS从当前服务BS接收到HO确认消息之前从至少一个潜在目标BS发送用于说明MS HO资源分配的信息来降低HO时延。

(B)如先前段落中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，其中响应于在从当前服务BS接收到HO请求之后启动的定时器的期满，发送用于说明MS HO资源分配的信息。

(C)如段落(A)中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，其中在向当前服务BS发送HO响应消息之后，响应于接收到从当前服务BS接收的肯定的HO预确认消息，发送用于说明MS HO资源分配的信息。

(D)如段落(A)中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，其中响应于接收到HO请求消息，通过HO响应消息发送用于说明MS HO资源分配的信息。

(E)如段落(B)和(C)中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，其中直接向MS发送用于说明MS HO资源分配的信息。

(F)如段落(D)中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，其中向当前服务BS发送用于说明MS HO资源分配的信息，所述当前服务BS作为MOB_BSHO-REQ消息的一部分向MS转发用于说明MS HO资源分配的信息。

(G)如段落(A)-(F)中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，还包括：在发送用于说明MS HO资源分配的信息时，潜在目标BS启动释放定时器，以及在释放定时器期满时，随后释放MS HO资源分配。

(H)如段落(A)-(G)中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，其中用于说明MS HO资源分配的信息包括：用于说明所分配的唯一CDMA测距代码和测距子信道的信息。

(I)如段落(A)-(H)中的方法、装置和计算机程序产品(多个)，在与IEEE 802.16e兼容的网络中实现。

一般地，在图2-4中所示的各种消息流和方框可看作方法步骤，和/或从计算机程序代码的操作得到的操作，和/或被构成为执行相关功能的多个耦合的逻辑电路元件。

一般地，各个示例性实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合中实现。例如，一些方面可以在硬件中实现，而其他方面可以在可由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实现，尽管本发明不限于此。尽管本发明的示例性实施例的各个方面可作为方框图、流程图示出和描述，或使用一些其他图形化表示，但是可以很好地理解，这里所述的这些方框、装置、系统、技术或方法可在作为非限制性实例的硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或一些组合中实现。

因此，应理解，本发明的示例性实施例的至少一些方面可在例如集成电路芯片和模块的各个组件中实现。集成电路的设计总体来讲是高度自动化过程。复杂和强大的软件工具可用于将逻辑级设计转换成便于在半导体衬底上制造的半导体电路设计。这种软件工具可使用很好建立的设计规则、以及预存储的设计模块的库自动确定导体路线以及在半导体衬底上定位组件。一旦完成了对半导体电路的设计，则所得到的设计可按标准化的电子格式(例如Opus、GDSII等)发送至半导体制造厂商，以制造为一个或多个集成电路器件。

根据以上描述，在结合附图阅读时，对本发明的以上示例性实施例的各种修改和改变对于本领域普通技术人员变得显而易见。然而，任意和所有修改仍旧落入本发明的非限制和示例性实施例的范围内。

例如，尽管以上在WiMAX IEEE 802.16型系统的环境中描述了示例性实施例，但是还应注意，本发明的示例性实施例不限于仅使用这一个特定类型的无线通信系统，他们可在其他无线通信系统中获得利益。

此外，本发明的各个非限制和示例性实施例的特征中的一些在缺少其他特征的相应使用的情况下可获得利益。因此，以上描述应理解为仅是本发明的原理、教导和示例性实施例的例示，而不对其进行限制。