从移动基站的切换

本申请是申请日为2019年01月11日，申请号为201980014411.7(国际申请号为PCT/EP2019/050677)，发明名称为“从移动基站的切换”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及蜂窝电信网络中的方法。尤其是，本发明涉及确定蜂窝电信网络中的用户设备(UE)的移动性状态估计的方法。

背景技术

蜂窝电信网络包括多个基站，基站各自具有覆盖区域。用户设备(UE)通常是移动的，并且在多个基站的覆盖区域内以及覆盖区域之间行进。蜂窝电信网络提供了几种处理，称为小区重选和切换，以允许UE在不丢失服务的情况下从一个基站的覆盖区域移动到另一基站的覆盖区域。

蜂窝电信网络中的一个参数是UE的速度(或其估计)，UE的速度在长期演进(LTE)协议中被称为“移动性状态估计”。当UE处于连接模式时，服务基站估计UE的该参数，以便将UE分类成三个移动性状态(例如，“正常”、“快速”或“非常快速”)中的一者，基于该移动性状态，基站为该UE配置多个移动性相关参数(例如，测量报告触发)。

当UE首次连接到蜂窝电信网络中的基站时(例如，在加电之后)，基站会将UE分类成具有“正常”移动性状态估计，并且将使用相关联的移动性相关参数。此后，在UE在基站的相应覆盖区域之间移动时，UE将在基站之间转移。经过几次这样的切换，基站将基于切换请求消息中包含的信息更准确地估计UE的移动性状态。从服务基站到目标基站的切换请求消息包括“UE历史记录(UE History)”字段，该“UE历史记录”字段针对该UE的包括当前服务基站的最后16个服务基站指示：各个服务基站的标识符、UE停留在那些服务基站中的各个服务基站的覆盖区域中的时间以及那些服务基站的各个覆盖区域的近似大小。然后，目标基站可以根据该历史信息来估计UE的移动性状态。

现代蜂窝电信网络还使用移动基站，其中，基站可以通过自供电移动或通过固定到移动的车辆(诸如，火车或汽车)来移动。它们在需求突然增加和/或固定基础设施难以部署或昂贵的地区尤其有用。当UE连接到移动基站时，如果UE相对于移动基站的参照系以相同或相似的速度移动，则可以正确地将UE识别成具有“正常”移动性状态估计。然而，如果移动基站和UE二者都相对于非移动基站的参照系相对快速地移动，则如果非移动基站是从移动基站切换的目标基站，则会出现问题。也就是说，如果UE历史记录信息指示UE已经在移动基站的覆盖区域内很长时间，则目标基站会将UE分类成“正常”移动性状态估计并基于该估算设置其移动性相关参数(例如，测量报告触发)。然而，如果UE和服务基站二者都是移动的并且相对于目标基站的参照系相对快速地移动，使得UE会被更正确地描述成相对于目标基站的参照系“快”或“非常快”，那么这些移动性相关参数将是不适当的。然后，UE将经历较差的服务质量(QoS)。

因此，期望缓解以上问题中的一些或全部。尤其是，期望在从移动服务基站到目标基站的转移之后，UE的移动性状态估计被正确地分类。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种蜂窝电信网络中的方法，该蜂窝电信网络具有第一基站和第二基站，其中，第一基站相对于参照对象移动并为用户设备(UE)服务，该方法包括以下步骤：识别UE相对于参照对象的相对速度；准备消息以将UE转移到第二基站，该消息包括一个或更多个信息元素以指示UE相对于参照对象的相对速度，其中，可以根据指示UE相对于参照对象的相对速度的一个或更多个信息元素来估计UE的移动性状态；以及通过将消息发送到第二基站来发起UE从第一基站到第二基站的转移，其中，该消息包括一个或更多个信息元素以指示UE相对于参照对象的相对速度。参照对象可以是静止的(例如，地球)。

转移可以是包括以下项的组中的一者：切换和小区重选。

所述一个或更多个信息元素可以包括第一信息元素和第二信息元素，该第一信息元素表示服务基站的覆盖区域的大小，该第二信息元素表示UE已经被定位在第一基站的覆盖区域内的时间，其中，可以基于UE相对于参照对象的相对速度来修改时间的值。

第一基站可能能够经由到施主基站的施主连接而连接到核心联网实体，并且所述一个或更多个信息元素可以包括第一信息元素和第二信息元素，该第一信息元素表示施主基站的覆盖区域的大小，该第二信息元素表示施主基站已经用作第一基站的施主的时间。

UE相对于第一基站的相对移动可以使得：如果第一基站相对于参照对象静止，那么UE被定位在第一基站的覆盖区域内较短时间，并且时间值可以被减小。

UE相对于第一基站的相对移动可以使得：如果第一基站相对于参照对象静止，那么UE被定位在第一基站的覆盖区域内较长时间，并且时间值可以被增大。

该方法还可以包括以下步骤：第二基站基于指示UE相对于参照对象的相对速度的一个或更多个信息元素来估计UE的移动性状态。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括指令的计算机程序产品，当该程序由计算机执行时，该指令使计算机执行本发明的第一方面的方法。该计算机程序可以存储在计算机可读数据载体上。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于蜂窝电信网络的网络节点，该蜂窝电信网络包括被适配成相对于参照对象移动并为用户设备UE服务的基站，其中，网络节点包括存储器和处理器，该处理器被配置成实现根据本发明的第一方面的方法的步骤，其中，网络节点是第一基站或UE。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将参照附图通过仅示例的方式来描述本发明的实施方式，其中：

图1是本发明的蜂窝电信网络的第一实施方式的示意图；

图2是图1的网络的第一地面基站的示意图；

图3是图1的网络的移动基站的示意图；

图4a至图4c例示了图3的移动基站相对于图1的网络的第一地面基站和第二地面基站移动；

图5是本发明的方法的第一实施方式的流程图；

图6a至图6c例示了本发明的第二实施方式中的移动基站；以及

图7是本发明的方法的第二实施方式的流程图。

具体实施方式

现在将参照图1至图3描述本发明的蜂窝电信网络1的第一实施方式。蜂窝电信网络1包括第一地面基站10和第二地面基站20以及移动基站30。在该实施方式中，移动基站30是无人机(UAV)，并且其为用户设备(UE)40服务。

在图2中更详细地示出了第一地面基站10。第一地面基站10包括均经由总线19连接的第一收发器11、处理器13、存储器15以及第二收发器17。在该实施方式中，第一收发器11是被配置用于经由长期演进(LTE)协议进行无线通信的天线，并且第二收发器17是用于与蜂窝电信网络1的核心网络(未示出)和其它基站的有线通信的光纤连接。第一地面基站10被配置成使用第一收发器11与蜂窝网络1的UE(例如，UE 40)通信以提供语音和/或数据通信服务。

第一地面基站10在存储器15中存储“UE历史记录”数据库。针对第一地面基站10服务的各个UE，该数据指示有关第一地面基站10以及该UE的多达十五个先前服务基站的信息。该信息包括它们的标识符(例如，E-UTRAN小区全球标识符，eCGI)、它们的覆盖区域的近似大小(例如，非常小、小、中或大)以及UE停留在其覆盖区域内的时间。如将在下面描述的本发明的方法的实施方式中更详细地说明的，该信息可以用于定义UE的移动性状态估计(即，速度估计)。

第二地面基站20与第一地面基站10基本相同，使得第二地面基站20可以使用LTE协议与UE(例如，UE 40)通信，并且可以经由光纤连接与核心网络通信。

在图3中更详细地示出了移动基站30，并且该移动基站30也类似于第一地面基站10并包括均经由总线39连接的第一收发器31和第二收发器37、处理器33和存储器35。然而，第二收发器37是用于与蜂窝网络1的核心网络通信的无线通信接口，在该实施方式中，这是经由地面基站实现的。因此，移动基站30可以经由其第一收发器31为UE 40服务，并且与该UE相关联的任何数据业务经由移动基站30和第一地面基站10或第二地面基站20在UE与核心网络之间传输(也就是说，第一地面基站10或第二地面基站20可以用作移动基站30的“施主”基站)。

在该实施方式中，移动基站30包括使得移动基站30能够产生升力的多个转子、控制其飞行的多个致动器和传感器(它们在处理器33的自主飞行功能的控制下进行操作)以及电源。此外，移动基站30包括：全球导航卫星系统(GNSS)功能(诸如，全球定位系统(GPS)功能)，以便确定其位置(及其时间导数，诸如，速度和加速度)；指南针，以确定其方位；以及高度计，以确定其高度。

现在将参照图4a、图4b、图4c和图5描述本发明的方法的第一实施方式。在该实施方式中，移动基站30为UE 40服务并使用第一地面基站10作为施主基站。如图4a的示意图所示，移动基站30以第一速度移动(如图4a中其相应的箭头所示)，UE40也以第一速度或与第一速度基本相同的速度移动(如图4a中其相应箭头所示)，并且第一地面基站10和第二地面基站20二者都是静止的。因此，UE 40相对于移动基站30基本保持静止，而UE 40和移动基站30二者都相对于第一地面基站10和第二地面基站20移动。图4a、图4b和图4c例示了在时间t、t+1和t+2的网络，示出了移动基站30和UE 40朝着第二地面基站20的位置的行进。

在时间t+2处，移动基站30和UE 40移动到第二地面基站的覆盖区域内的位置。在步骤S1中，如图5所示，满足条件以发起UE 40从移动基站30到第二地面基站20的切换。因此，移动基站30准备切换请求消息，在该实施方式中，该切换请求消息是根据以下步骤准备的。

在步骤S3中，移动基站30从其针对UE 40的UE历史记录数据库中检索数据。下表中表示了此数据：

表1：例示存储在移动基站30的存储器中的针对UE 40的UE历史记录的表

在步骤S5中，移动基站30对包括第一部分和第二部分的切换请求消息进行编译，该第一部分包括对第二地面基站20接受针对UE 40的切换并且此后向UE 40提供语音和/或数据通信服务的请求，该第二部分是包括在步骤S3中检索到的UE历史记录信息的UE历史记录信息元素。

在步骤S7中，移动基站30修改针对UE 40的UE历史记录信息元素的一个或更多个值。在该实施方式中，移动基站30修改“UE停留在基站的覆盖区域中的时间”的值，以指示如果移动基站30是静止的，那么UE 40停留在基站的覆盖区域中的时间段。这可以通过以下方法实现：

·移动基站30使用GPS测量来确定其自身的速度v

·移动基站30基于到达角度和/或UE位置报告来确定其与UE 40的相对速度

·移动基站30按照

·移动基站30基于“基站的覆盖区域的大小”(＝Size

在步骤S9中，移动基站30向第二地面基站20发送切换请求消息。在步骤S11中，第二地面基站20确定该切换可以进行。在步骤S13中，第二地面基站20利用来自切换请求消息的UE历史记录信息元素中的数据来填充其相应的UE历史记录数据库，该数据包括针对移动基站30的“UE停留在基站的覆盖区域中的时间”的修改后的时间值，并且在步骤S15中，基于该信息来估计UE 40的移动性状态。由于修改了该时间值，使得其表示UE相对于静止对象而不是相对于移动基站30的速度，所以第二地面基站20将估计UE 40的准确地反映了其相对于(也是静止的)第二地面基站20的速度的移动性状态。在步骤S17中，第二地面基站20基于该移动性状态估计来设置移动性相关参数，诸如，测量报告参数。与如果根据从原始时间值“Time

在步骤S19中，目标基站20(经由移动基站30)向UE发送切换请求确认消息。这包括RRC连接重新配置参数，该RRC连接重新配置参数包括(或从中得出)在步骤S17中确定的移动性相关参数。

在以上实施方式中，移动基站30和UE 40具有在相同方向上的速度。然而，本领域技术人员将理解，该方法同样适用于其它情形，诸如，当UE 40由相对于UE 40在相反方向上行进的移动基站30服务时。也就是说，确定UE 40与移动基站30之间的相对速度的步骤将通过对两个相对速度一起求和而考虑到这一点(其中，一个值将会由于在相反方向上而当然为负值)。这将导致如果移动基站30是静止的，则时间值被修改以指示UE在移动基站30的覆盖区域中更长时间。然后，目标基站可以解释修改后的UE历史记录信息元素，以估计与如果未修改时间值则所估计的移动性状态(例如，“快速”)相比更适于较慢移动的UE的移动性状态(例如，“正常”)。

在上面的示例中，UE和移动基站30以相同的速度移动(例如，它们二者都在相同的移动车辆(诸如，火车)上行进)，使得可以通过仅确定在单个轴上的速度来实现本发明(实际上，有可能仅使用标量速度来实现本发明)。本领域技术人员还将理解的是，可以将以上方法扩展成覆盖其中UE和移动基站30不仅沿着单个轴移动的情形。即，以上概述的方法可以扩展成覆盖二维坐标系中的运动。以这种方式，可以在两个轴上解析UE 40相对于静止对象的相对速度，然后可以基于这两个相对速度中的较大者来修改时间值。

本领域技术人员还将理解的是，目标基站可以使用附加因素来估计UE的移动性状态。即，如果目标基站自身是移动基站，则其可以使用UE相对于静止对象的相对速度、其自身与UE之间的相对速度(例如，基于UE位置报告)二者以及目标基站的覆盖区域的大小来估计UE的移动性状态。因此，服务基站基于UE相对于静止对象(诸如，地球)的相对速度来修改时间值是有益的，使得目标基站可以任何合适的方式来解释该时间值。服务基站还可以修改时间值以指示UE相对于任何参照对象的相对速度，服务基站和目标基站都可以计算出它们相对于该参照对象的相对速度，以便实现以上实施方式的方法。然而，相对于静止对象(诸如，地球)的相对速度需要较少的处理步骤。

在以上实施方式中，服务基站修改UE停留在其覆盖区域内的时间值。然而，本领域技术人员将理解的是，服务基站也可以修改其覆盖区域的大小以实现相同的技术益处。以这种方式，服务基站可以通过将其覆盖区域修改成大于或小于其实际覆盖区域(例如，“小”至“中”或“大”至“中”)来传达UE和静止对象的相对速度，以指示UE相对于静止对象的相对速度大于或小于其相对于服务基站的速度。然而，修改时间值是有益的，因为存在覆盖区域大小的选项的有限集合，并且该方法会失去准确性。

本发明的以上实施方式还具有的技术优势在于，以与现有基站向后兼容的方式解决了当UE从移动服务基站转移时UE移动状态估计不正确的问题。也就是说，通过根据标准化消息(例如，切换请求消息的UE历史记录IE)修改指示UE的速度的值，服务基站可以促使(encourage)任何目标基站估计UE的正确移动性状态。

在以上实施方式中，服务基站20经由到另一基站的施主连接而具有到核心网络的连接。然而，这不是必须的，因为服务基站20可以经由任何合适的方法(例如，微波链路、无线局域网(WLAN)等)连接到核心网络。

还存在服务基站如何修改UE历史记录信息元素以传达UE相对于静止对象的相对速度的其它示例，现在将对此进行描述。

现在将参照图6a、图6b、图6c和图7描述本发明的方法的第二实施方式。在该实施方式中，蜂窝电信网络还包括第三地面基站50，该第三地面基站与第一地面基站和第二地面基站一样，也可以用作移动基站30的施主基站。在该实施方式中，UE40被定位在移动基站30的覆盖区域内，并且由移动基站30服务。在时间t处，如图6a所示，移动基站30和UE 40二者都在第一地面基站10的覆盖区域内，该第一地面基站10充当移动基站30的施主基站。

移动基站30被配置成利用关于UE的先前服务基站的信息来填充其UE历史记录数据库。然而，在该实施方式中，UE历史记录数据库被修改，使得需要到核心网络的施主连接的各个先前基站(例如，该第二实施方式的移动基站30)被关于其一个或更多个施主基站的信息替换。因此，在该示例中，UE历史记录包括关于移动基站的施主基站(第一地面基站10)和多达十五个先前基站(该先前基站以前直接为UE服务或者用作到以前为UE服务的基站的施主基站)的信息。关于施主基站的信息包括：施主基站的标识符(eCGI)、施主基站的覆盖区域的近似大小(例如，非常小、小、中或大)以及施主基站用作移动基站的施主的时间。如将在根据此第二实施方式的方法的以下描述中将详细描述的，该信息被用在切换消息中以促使目标基站更准确地估计UE的移动性状态。现在将对此进行描述。

如图6b所示，移动基站30和UE 40二者在时间t+1都从第一地面基站的覆盖区域移动到第二地面基站的覆盖区域，并且第二地面基站20成为移动基站30的施主基站。响应于移动基站30检测到其正在由新施主基站服务，其利用关于第二地面基站20的信息来更新其UE历史记录数据库(并且有关第一地面基站10的信息保留在数据库中作为先前施主基站)。

如图6c所示，在时间t+2处，移动基站30和UE 40二者都从第二地面基站的覆盖区域移动到第三地面基站的覆盖区域，并且第三地面基站50成为移动基站30的施主基站。再次，移动基站30利用关于新施主基站的信息来更新其UE历史记录数据库，并且有关第一地面基站10和第二地面基站20的信息保留在数据库中。此外，满足条件，使得触发UE 40从移动基站30到第三地面基站50的切换(步骤S21)。

在该触发之后，在步骤S23中，移动基站30从存储器中检索UE历史记录数据库内的所有条目。如上所述，这包括关于针对移动基站30的(多达)最后十六个先前基站(该先前基站以前直接为UE服务或用作以前为UE服务的基站的施主基站)的数据，该数据包括它们各自的标识符、它们各自的大小以及各个施主基站为移动基站30服务的时间。

在步骤S25中，移动基站30准备具有第一部分和第二部分的切换请求消息，该第一部分包括对第三地面基站50接受UE 40的切换并此后向UE 40提供语音和/或数据服务的请求，该第二部分包括UE历史记录信息元素。在该实施方式中，使用以下处理来填充UE历史记录信息元素。

在步骤S27中，移动基站30确定目标基站是否是当前施主基站。如果该确定是否定的(使得目标基站不是当前的施主基站)，则利用该数据填充UE历史记录信息元素而不进行任何改变(步骤S29a)。然而，在该实施方式中，步骤S27中的确定是肯定的，因此，在步骤S29b中，移动基站30修改最后施主基站(第三地面基站50)的数据，以使用移动基站的标识符和移动基站的覆盖区域大小(时间值保持相同以表示第三地面基站50已经成为移动基站30的施主的时间)。

在步骤S31中，移动基站30向第三地面基站50发送切换请求消息。在步骤S33中，第三地面基站50确定切换可以进行。在步骤S35中，第三地面基站50利用来自切换请求消息的UE历史记录信息元素中的数据来填充其相应的UE历史记录数据库，该数据包括关于各个先前基站的信息，并且在步骤S37中，基于该数据估计UE 40的移动性状态。因此，UE 40好像UE以前由第一(静止)基站10和第二(静止)基站20服务而不是由移动基站30服务一样使用它们各自的覆盖区域大小和UE停留在它们各自的覆盖区域内的时间(基于移动基站30使用各个基站作为施主的时间)来估计移动性状态。由于这两个先前施主基站是静止的，所以这再次传达了UE相对于静止对象的速度，使得目标基站可以准确地估计其移动性状态。然后，第三地面基站50基于该更准确的移动性状态来确定UE 40的移动性相关参数。在步骤S39中，第三地面基站50(经由移动基站30)向UE发送切换请求确认消息。这包括RRC连接重新配置参数，该RRC连接重新配置参数包括(或从中得出)这些移动性相关参数。

在以上第二实施方式中，如果最近的施主是目标基站，则移动基站30利用其自己的数据来修改UE历史记录IE中的条目，但是时间值保持为目标基站已经成为移动基站的施主的时间。这样的益处是，其避免由将来的切换引起的任何混乱，否则UE历史记录IE可能会指示第三地面基站是服务基站，并且也是紧接在前服务基站。然而，这不是必须的。在另选情形中，移动基站30可以修改UE历史记录IE，使得基站标识符包括虚设数据(dummy data)。

本领域技术人员还将理解的是，上述实施方式也可以应用于UE处于空闲(IDLE)模式并且正在“小区重选”处理下从移动基站转移到另一基站的情况。在本发明的第一实施方式的空闲模式实现方式中，UE可以例如使用GPS确定其自身的速度(即，其相对于静止对象的相对速度)。然后，UE可以基于在一定时间段内执行的小区重选的次数来估计其移动性状态，该时间段被修改以考虑其实际速度。即，UE计算如果移动基站30是静止的那么UE被定位在移动基站的覆盖区域内的时间(例如，基于移动基站的覆盖区域的大小及UE自己的速度)，而不是使用UE被定位在移动基站覆盖区域内的实际时间，以便更准确地估计其移动性状态。在第二实施方式的空闲模式实现方式中，移动基站30还可以广播关于其施主基站的信息，并且UE可以将施主基站的信息而不是移动基站的信息用于其移动性状态估计。

针对LTE协议描述了上述实施方式，其中，UE的速度估计被明确称为移动性状态估计。然而，术语“移动性状态”涵盖任何蜂窝通信协议中的所有形式的UE速度估计。

本领域技术人员将理解，在本发明的要求保护的范围内，特征的任何组合都是可能的。