动态波段调度的系统和方法

专利名称：动态波段调度的系统和方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，具体地，涉及用于在可用波段上动态地调度设备的系统和方法。
背景技术：
移动通信系统使用无线资源进行传输。在现有的系统中，无线资源通常位于频谱的一个局部区域内，下面将这种区域称为“波段”。例如，蜂窝移动无线系统可以使用大约850 MHz波段中的无线资源。在一些示例中，波段可包括分离的段，一些用于发射(S卩，从网络至移动UE (用户设备)设备的通信)，另一些用于接收(即，从UE设备至网络的通信)。这统称为频分双工(FDD)。然而，一些无线通信系统针对发射和接收使用相同的波段资源，尽管发射和接收在时间上是分离的。这统称为时分双工(TDD)。随着通信设备的使用激增， 通常使用不同的技术，给服务分配了多个不同的波段。因此，现代通信系统在多个波段上伸展，而所述多个波段有时在频率上是分开的，并且其通信属性变化很大
发明内容


为了更完整地理解本方法、无线接入网络和移动UE(用户设备)设备的特征和优点，现在参考详细说明以及附图，不同附图中的对应数值表示对应的部分，附图中图I示出了根据本公开的实施例的无线接入网络的系统示意图；图2示出了多个波段，无线接入网络可以根据本公开的实施例而操作在这些波段上；图3A示出了根据本公开的实施例的、在UE设备处操作用于请求分配波段的方法的流程图；图3B示出了根据本发明的实施例的、在网络节点处操作用于将UE设备分配到特定波段的方法的流程图；图3C示出了根据本公开的实施例的、可以用于确定要将一个或更多个UE设备分配到其上的适当波段的输入的示意图；图4是根据本公开的实施例的、操作用于分配多个波段上的无线资源的基站的功能方框图；图5是根据本公开的实施例的、操作用于分配多个波段上的无线资源的基站控制器的功能方框图；以及图6是根据本公开的实施例的、UE设备的功能方框图。
具体实施例方式将特定波段分配到服务或地理区域主要是为了管理方便和过去商业上的安排。然而，由于具有不同频率，不同无线波段通常具有不同的属性，例如衰落、散射、占用率和成本。此外，UE(用户设备)设备可能由于使用的方法和在区域中其他UE设备的使用而具有不同的限制。这些限制可以包括例如对延迟、差错和多普勒频移的灵敏度。在当前的无线通信系统中，具有特定服务限制的移动UE(用户设备)设备通常并未被最优地分配到具有适当属性的波段。通过最优化地将UE设备分配到适当波段，网络可以实现服务的改进和对频谱更有效的使用。从UE设备的观点看，对波段的最优分配可以在诸如服务质量、成本和电池寿命方面，改善客户的满意度。在此公开了一种无线接入网络，其使用多个波段的可用无线资源，并根据移动UE设备的限制和条件以及可用波段的属性(可能在频率上远离)来动态地或半静态地分配这些无线资源。所公开的无线接入网络的实施例采用不同无线波段的属性的区别，通过将可用波段的属性与使用波段的UE设备的需求和限制进行最佳匹配，来将每个UE设备分配到适当的波段。现在参考附图，更具体地，参考图1，图I示出了核心通信网络102的示例通用无线接入网络(RAN) 100，其中，可以实践本专利公开的一个或更多个实施例，以将适当波段上的带宽分配给无线接入网络100上的无线UE设备108。通信网络102可以包括提供语音和 数据通信之一或二者的一个或更多个核心网络。通信网络102还可包括与公共交换电话网络(PSTN)的连接，与诸如互联网之类的各种服务提供商的连接，以及与其他通信网络(未特别示出)的连接。RAN 100包括使用动态分配的多个波段与UE设备108进行通信的多个基站106。基站106可以彼此连接，以便在UE设备从一个区域移动到另一个区域时执行UE设备的切换。这些连接可以是直接链接，或者经由控制多个基站的基站控制器(BSC) 110来连接。每个基站106配备有能够使用多个无线波段和无线波形与UE设备108进行通信的无线装置，所述无线波形可包括不同的无线接入技术(RAT)。如本实施例所示，基站106被示出为各具有两个天线，这表示基站可以同时在两个分离的波段上操作，但是这仅是示例性的，而不是对本公开的限制，基站可以被配置为同时控制多个波段上的操作。在一个实施例中，无线接入网络100是来自无线接入技术LTE-A(长期演进-高级)中多个波段上的信道的汇集。LTE-A是对通用移动通信系统(UMTS)的增强的集合，UMTS包括全IP联网架构和每个基站106与多个核心网络(CN)相连的能力。波段的汇集可以包括来自多个载波的信道，并且可以在基站或基站控制器处管理对波段的分配。在LTE-A实施例中，可以在所汇集的信道上使用相同的无线接入技术，例如，在从基站至UE设备的下行链路上的正交频分复用(OFDM)和从UE设备至基站的上行链路上的单载波频分复用(SC-FDMA)。在频分复用(FDM)中，在单个传输路径(例如缆线或无线系统)上同时发射多个信号。每个信号在其自身的唯一频率范围或载波内传播，由数据(例如文本、语音、视频等)对该信号进行调制。OFDM技术将数据分发到彼此“正交”的多个子载波上，S卩，它们的确定信号的点积等于零。子载波以精确的频率分开，但与FDM系统中通常需要“保护”波段不同，在子载波频率之间并不需要“保护”波段。在典型的地面广播情形下，存在多径信道，其中，由于各种对象的反射，发射信号使用不同长度的各种路径，到达接收机。由于信号的多个版本彼此干扰，非常难以提取原始信号；0FDM可以提供较低的多径失真。在备选实施例中，RAN 100是使用不同无线接入技术(例如，UMTS和WLAN)的不同波段上的信道的汇集。然而，与每个基站使用单个无线接入技术的当前系统不同，基站106可以分配多个波段上的资源，可以使用不同的RAT。与前一示例一样，也可以在基站或基站控制器处管理分配。在备选实施例中，基站控制器110与多个不同技术的基站106相连，并且可以在适当的情况下控制所汇集波段中的任意波段至UE设备的分配。针对本专利申请，可以以已知或迄今未知的无线接入技术和网络协议的任何组合来实现RAN 100。例如，RAN 100可以包括UMTS地面无线接入网络(UTRAN)、无线局域网(WLAN)、数字增强无线技术(DECT) ,GSM EDGE无线接入技术(GERAN)、全球微波协作接入(WiMAX)网络等的组合。如可从下面看出的，将描述本专利申请的用于向UE设备分配适当无线波段的实施例，而不管任何特定无线网络实现方式。在至少一些实施例中，RAN 100可以适配其发射/接收技术，即调制类型、编码率、信令速率和功率，以符合所选波段。在一些情况下，由于波段的属性、或UE设备或其业务量的限制和条件，会改变附加RAT属性(例如，子载波间隔或可变RAT属性)或RAT自身。网络可以使RAT适配于波段、UE设备的需求、或波段的属性与UE设备的限制和条件的某种组 合，以便改善波段的属性与UE设备条件和限制的映射。例如，由于多普勒频移，子载波间隔可能对于较高速率的移动台或具有较高频移的波段会改变。在该示例中，针对经受高多普勒频移的信道，且针对高速移动而导致它们的发射频率存在较高多普勒频移的移动服务，RAT可以使用较大的子载波间隔。例如，在使用OFDM的系统中，RAT可以通过使用每隔一个子载波，来适配其子载波间隔，以便提高应用的子载波间隔，以适应较高的多普勒频移。被省略或从标准RAT格式插入的子载波的其他组合也可以用于适配OFDM以适应各种多普勒频移。例如，这可以包括非均匀情况，其中保留用作系统导频信号的子载波，以便能够继续使用标准解码器。然而，可以省略用于业务的相邻子载波，以便避免在这些携带业务的子载波中由于多普勒频移而引起干扰。通过不影响导频信号或子载波位置，不会影响不知晓这种修改但是需要导频信道的UE设备。例如，在LTE版本8系统中，对于所有移动设备共同使用导频信道，这称为公共参考信号或CRS。在一些实施方式中，改变子载波间隔或者省略或插入子载波的修改不会影响CRS位置，因此传统LTE版本8UE设备仍然能够使用这些CRS来进行解调。此外，由于不同信道对于多普勒频移可能具有不同的灵敏度，所以子载波的省略可以是非均匀的。例如，特定控制信道能够比特定数据信道对多普勒频移更加灵敏，因此针对数据信道可以省略更多的子载波。继续参考图1，UE设备108配备有用于在多个波段上且在多种技术下操作的无线装置。在UE设备108的一些实施例中，UE设备包含单个天线。尽管UE设备被配置成在多个波段上操作，但是通信一次仅局限于单个波段。在该实施例中，UE设备可用于在两种不同技术之间执行时间共享，以便以对于用户而言似乎是同时的方式在不同波段上操作。在另一实施例中，UE设备108包含两个天线，并且能够支持在工作于不同波段的两根天线上同时操作。如图I所示，UE设备108A、108B、108C各使用多个无线波段与一个或更多个基站106A、106B、106C通信。UE设备108A被示出为在两个分离波段上与基站106A通信，例如用于控制信号的第一波段和用于语音通信的第二波段。UE设备108B也被示出为在两个分离波段上与基站106B通信，例如语音信道和数据信道。UE设备108C被示出为使用第一波段与基站106B通信，例如用于语音通信，并使用第二波段与基站106C通信，例如用于数据通信。图2示出了根据实施例、可以在RAN 100中使用的多个波段中的一些波段。作为示例示出了 700、850和1800MHz的移动通信波段、2. 4GHz的WLAN波段、TV波段的交错通信信道(所谓的TV白色间隔或TV-WS)、3. 65GHz波段和60GHz波段。所公开波段以及并未特别提及的其他波段在频率上变化较大，并且具有不同特性，所述不同特性可以包括固有的物理特性以及所分配的特二者性，例如由管理组织或网络运营商所确定的那些特性。并不是所有不同波段均具有这些特性差异，但是所公开的实施例可以采用或避免在实际情况下可能出现的一些差异。与波段相关联的属性包括以下项·信道改变的速率，即短期衰落特性；·散射；·频率选择性，例如，波段内的频率选择性衰落；·传播/穿透损耗；
·多普勒频移，S卩，由于UE设备远离基站或靠近基站的运动而引起的频率偏移；·大气或环境吸收性,例如,与传输介质有关；·传播特性，例如，范围、物体、地面、云雾等的反射率；·长期衰落特性；·发射和接收装置的损耗和性能； 自然或人为的干扰条件；·规则的差异；·所应用的无线接入技术(RAT)的差异；·在波段中改变或适配RAT的能力；·所支持的RAT配置或特征(例如TDD、FDD等)的差异，·成本，可包括针对无线接入网络、服务提供商、回程传输等的一个或更多个的成本；·影响延迟的因素的差异，例如需要重传的误差、编码、业务负载；以及 带宽。除了与不同波段相关联的特性之外，在将波段上的带宽分配给一个或更多个UE设备时还考虑UE设备和相关联的业务的限制和条件。为了简便起见，在本申请的其它部分，将UE设备和与之相关联的业务的限制和条件称为与UE设备相关联的特性或与业务相关联的特性，两个术语中的一个术语涵盖各个UE设备的特性和累积业务量的特性。例如，可能影响在不同波段中的调度的、与UE设备相关联的特性包括·所请求的服务的类型，例如语音或数据通信；· UE设备的运动速度；· UE设备的位置；·与发射机，即，基站，的临近度；·波段质量；·终端能力(例如，用于MMO的天线数目、RAT、RAT配置、数据速率等)；· UE设备成本结构(针对RAT、波段、服务、订阅等)；·业务对延迟的灵敏度； 在接入网上或在网络附近的业务量；以及·由于业务引起的干扰。
图3A-3C提供用于示出根据本申请的实施例的、可以在对用于分配给一个或更多个UE设备的波段的选择中使用的各种方法。首先参考图3A，示出了在UE设备处操作的方法。UE设备的注册模块最初经由在具有不同特性的多个波段上操作的RAN，注册301到通信网络。UE设备的业务条件模块确定303与移动用户设备相关联的特性的值，波段条件模块确定305与多个波段中的每个波段相关联的对应特性的值。当UE设备需要建立通信时，UE设备的波段选择模块根据业务条件模块和波段条件模块的确定，确定303多个波段中要请求分配的特定波段。在所公开的实施例中，UE设备主动参与对要操作的波段的确定。在备选实施例中，UE设备向无线接入网络提供波段条件模块和业务条件模块中的至少一个所收集的信息，以辅助对波段的选择。尽管该方法被示出为在该点结束，但是UE设备可以继续监视特性，并在条件改变时请求分配到不同的波段。现在参考图3B，示出了根据实施例、在网络节点处操作的方法。在该实施例中，网络节点确定311与通过给定接入点可用的波段相关联的至少一个特性，并还确定313与这些波段上的业务相关联的至少一个特性。在至少一些实施例中，在网络节点处从一个或更多个UE设备接收与至少一个特性有关的信息。在一些实施例中，如下面进一步详细讨论 的，可处理所收集的信息，以有用的格式来提供信息。网络节点确定315是否应该修改当前分配。当新的设备进入区域并请求服务时，或者当波段或相关联的业务的特性发生改变时，可能需要或希望修改。如果需要或希望修改，则针对受到改变影响的每个UE设备，选择317适当的波段。向网络节点中管理波段的分配和调度的模块提供新的选择。网络节点可以针对每个UE设备选择适当的波段，或者可以从UE设备接收针对特定分配的请求。无论是否需要改变分配，该方法均返回以确定311波段的特性和业务的特性，因为对波段及其业务的条件和限制的任何改变会弓I起对动态分配的改变。现在参考图3C，更详细地讨论将可用波段中的带宽分配给UE设备的信息的收集和使用。可以在UE设备108或网络(例如，基站106、基站控制器110等)处实现确定由UE设备使用的适当波段的过程。可以收集与给定波段上的传输有关的各种特性。这些特性可包括波段的物理特性和属性302、在波段上操作的基站的特性和属性304、在波段上操作的网络的特征和特性306、波段操作在其中的环境的特性和属性308以及与波段相关的任意其他特性和属性310。还可以收集与UE设备及其业务和环境有关的条件和限制。这些可包括与传输有关的条件和限制312、同与传输相关的服务有关的条件和限制314、与UE设备有关的条件和限制316、与UE设备操作在其中的环境有关的条件和限制318以及与UE设备或UE设备参与的传输有关的其他条件和限制320。在图3C中，通过点线将所收集的各种信息单元并入附图的其他部分，以指示所有信息流并不完备、可用、必需、甚至需要。最少，应该采集或已知或推断出以某种方式与可用波段相关的至少一个参数(例如其频率)、或者与可用波段上的传输相关的至少一个参数，以及与UE设备相关的至少一个参数(例如其身份、其业务或环境)，以便稍后在该过程中将UE设备映射到适当的波段。在所收集的信息中，可以在使用分配给相应UE设备的特定波段之前对信息的某些部分进行过滤。例如，可以滤出324与该波段有关的一个或更多个感兴趣的特性，以针对每个波段产生特性和特征列表，在列表上针对每个特性排列相对等级328。类似地，可以滤出326与UE设备及其传输有关的感兴趣的特性，以针对每个传输和UE设备产生特性和特征列表，针对每个特性排列相对等级332。过滤可包括从所收集信息中筛选或提取相关部分，或处理该信息，以便将相关部分传递给调度机制。过滤可包括在时间上对参数进行滤波，以减少判决中的波动，并稳定控制过程。还可以包括信息单元的转换或组合，产生用于输入到调度机制的有用度量。将与传输波段和UE设备及其相关业务有关的所收集信息(过滤或未过滤的)作为输入提供给规定将UE设备的传输映射到特定波段上的优先级的机制330。对何种信息相关的控制以及通常对过滤操作的控制会受到来自其他源(例如网络、UE设备和外部单元)的输入322以及来自调度机制判决(未特意示出)的反馈的影响。可按照一个或更多个规则的集合，将所采集的信息输入到调度机制并相应地进行处理。图3C所示的机制的示例是以较低波段中调度相对“快速”运动的UE设备，而在较高波段中调度相对“慢速”的UE设备。同与波段相关联的特性有关的信息可以指示包括可能的波段的可用性和频率在内的参数。同与UE设备相关联的特性有关的信息可以指示包括UE设备的相对速率在内的参数。然后调度机制可以根据映射 规则和可用信息，将要调度的UE设备的分配映射到适当的波段。可以将该信息传递给影响无线资源管理的系统，基于系统的配置，无线资源管理可包括无线资源请求、分配和调度。与频段相关联的各种特性和与UE设备相关联的特性的组合可以导致采用或避免某些组合的调度机制。提供以下示例性实施例，以给出可用于在各种波段上调度UE设备的特定实施例的思想。这些实施例仅作为示例，而不是对本申请的限制。在一个实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑波段中的散射以及终端与基站之间的距离。较低的频段(例如，700MHz)比高频(例如，3. 4GHz)的频段的散射小。因此，对于长距离通信，优选较低的频段。多波段选择器可以被配置成用于针对与距基站较远(例如，几十公里)的UE设备的通信选择较低波段，并对与更靠近基站(例如，几十米)的UE设备的通信选择较高波段。按照这种方式，通信系统可通过使系统之间的干扰最小化，并允许在网络及其覆盖区域之间在各UE设备中的更优的频率复用，更有效地使用其无线频谱资源。在备选实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑由于UE设备和基站之间的相对速度引起的影响。较低波段(例如，700MHz)具有较小的由于给定UE设备相对基站的运动的相对速度而引起的多普勒频率改变。针对与以通常较高速度运动的UE设备的通信，优选较低波段，以减少接收机中用于频率校正的处理。相反，针对与以较低相对速度运动的UE设备的通信，优选较高波段，例如3. 4GHz,因为所需频率校正的处理较少。还存在根据相对速度来针对UE设备选择不同波段的其他原因，例如切换的复杂度和迅速性、业务的本质和对切换的易感性。例如，与较低波段相比，较高波段的小区大小通常更大。因此，优选地将以高速运动的UE设备分配给较低波段，以减少在小区之间切换的频率。在另一备选实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑衰落的影响。较低频段(例如，700MHz)在比较高频更长的持续时间上经历衰落。这种衰落通常是由于UE设备的运动或由于环境中的物体引起的。典型地，在700MHz处具有几毫秒持续时间的深信号衰落在3. 4GHZ处可能持续少于I毫秒。因此，针对在较低波段操作的UE设备，使用适配于长持续时间衰落并容忍误差和重传的调制和编码方案是有利的。类似地，针对在较高波段操作的UE设备，使用适配于短持续时间衰落且不太需要重传的调制和编码方案是有利的。因此，无线接入网络可以根据可用波段和所需业务性能，适配调制和编码选项的使用。在另一备选实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑所提供的通信服务的类型。一些系统可以在终端和网络之间提供不同类型的通信服务，包括语音和数据服务。语音服务可通过通常较低的数据速率、同步传输、低延迟和良好的误差容忍而区分，而数据服务通常是异步的脉冲传输，具有灵活的延迟容忍和较低的误差容忍。针对语音服务传输，选择较低波段是有利的，而针对数据服务传输，选择较高波段是有利的。当UE设备同时使用语音和数据服务时，多个波段可以有效以给终端用户提供多个服务。然而，为了最小化UE设备中的功耗，UE设备一次仅操作在一个波段上是有利的。因此，在服务分布在多个波段上时，调度器优选地在不同时间在不同无线波段中调度活动。因此，波段和服务被时间复用，以节约无线功率资源并最小化干扰。根据业务类型和无线资源限制而进行的多个波段上的这种调度可以改善用户满意度，包括所预期的电池寿命。在另一备选实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑干扰的影响。在一些通信系统中，一些波段中的干扰有时比其他波段中的干扰大，无论是由于自然引起的还是其他通信系统活动的结果。针对UE设备选择具有较低干扰量的波段是有利的。因此，通信系统可以向UE设备分配具有较低干扰和干扰其他服务的可能性较低的波段中的带宽。这种分配方法可以最小化对其他业务的干扰，并且由于较低水平的干扰，使得无线接入网 络能够利用高级通信技术，例如高阶调制、低编码率和多输入多输出(MIMO)传输。有利的是，RAN对其波段的使用进行组织，以将波段专用于使用这种高级通信技术的通信，尤其是使用MMO秩(例如，传输流的数目比特定秩或其他不同MMO模式大)的UE设备。这种组织可以改善这些技术的性能。在另一备选实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑UE设备的能力。通信系统可以组织针对UE设备的波段选择，使得根据波段将具有类似能力的设备分离。例如，可以将具有MMO能力的UE设备分到具有低干扰等级的波段。可以在针对覆盖和可靠性优选的波段(例如700MHz)中分配用于RAN的管理和操作的广播信令信道，而可以将用于本地管理或各个UE设备的信令通信分配到适用于所涉及的各个UE设备的位置和能力的其他波段。还可以经由不同波段发射信令和业务通信，以适应本地信道可用性。可以通过使用移动通信系统内在的信令能力和所分配信道，管理并向各个UE设备发信号通知各个波段至各个服务(例如，信令和业务)的分配。在另一备选实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑频率选择性。在一些通信系统中，有时一些波段内的频率选择性比其他波段高。频率选择性是由多径或其他信道现象引起的，因此波段内所分配无线资源的不同部分具有不同的信道增益。在以以下方式使用频率选择性调度的情况下频率选择性是有利的在UE设备观测到最佳信道条件的无线资源部分中选择针对UE设备的波段。在其他系统中，频率选择性针对跨越在波段内相对宽带的频率空间上的宽带传输，提供一些分集，因为频率分集可以减轻无线资源的各个窄带部分的时间衰落的影响。在其他一些系统中，在衰落的频率选择性较弱(即平坦衰落)的波段中，系统采用某种形式的波束赋形是有利的，波束赋形是用于控制换能器阵列上的信号的接收或发射的方向的信号处理技术。在频域使用信道估计过程以提高传输能力是有利的。由于具有不同水平的频率选择性的波段的这些和其他相关益处，针对不同UE设备选择不同波段以有益于无线接入网络的性能是有利的。在又一实施例中，在选择UE设备使用的波段中，主要考虑无线接入技术和相关联属性的选择。在该实施例中，可以适配选择用于给定波段的无线接入技术或接入技术的特定属性，以更好地符合UE设备或相关联业务的条件和限制。如上所述，具有较高相对速率的UE设备由于它们的运动速率而可能会导致较高的频移，即多普勒频移。在使用多载波、多个接入技术(例如，OFMD)的系统的上行链路中，在多个UE设备共享带宽且它们各自的多普勒频移关于子载波间隔既不同且非常显著时，网络处这些上行链路信号的接收会劣化。在这种情况下，针对涉及高速UE设备的传输，通过以下方式适配无线接入技术，以减轻多普勒频移的相关影响是有利的例如使用较大子载波间隔、省略一些子载波(即，使用每隔一个子载波)、或使用具有较大子载波间隔的无线接入技术。由于UE设备使用的特定波段的适用性部分地取决于改变无线接入技术或无线接入技术的相关联属性的能力，因此适配接入技术的这种能力也是在各个波段上调度UE设备要考虑的属性。该适配还可包括例如以下上行链路信道针对以较低速率相对基站运动的UE设备，使用标准子载波间隔，并且针对以较高速率相对基站运动的其他移动设备，使用每隔一个子载波间隔。在另一实施例中，在选择UE设备使用的波段时，主要考虑网络和UE设备之一或二 者的成本。在该实施例中，基于成本来将给定波段上的带宽分配给UE设备，成本可能是对于网络和用户二者均重要的因素。网络侧的成本可以包括多个提供商成本、运营成本、许可、功率和回程传输成本。类似地，UE设备侧的成本可包括许可成本、电池功率、服务提供商协议和漫游条件。尽管网络根据其自身的成本限制来在波段上调度UE设备是有利的，但是在吸引和维护客户中还考虑UE设备在各个波段上操作时的成本结构也是有利的。应该注意到，不一定需要在网络和UE设备二者处针对成本进行针对波段映射的参数优化。在一些情况下，可以作为一侧(例如UE设备侧)的条件来考虑成本，而可以作为另一侧(例如，网络)的条件来考虑另一参数，即数据率、RAT或性能。尽管作为分离的系统公开了这些实施例，每个系统主要考虑单个条件，但是多波段选择器可以在选择UE设备的波段中考虑任意数目的这些条件或这些条件的组合。在使用多个条件时，程序可以允许将优先级与每个条件相关联，并且可以允许网络侧的管理员、UE设备侧的用户或二者来管理这些优先级。例如，加权系统可关联要使用的给定权重，以指定各个条件对网络或用户的重要性。在根据网络需求做出的最希望的选择和根据UE设备或用户的需求做出的最希望的选择之间可能存在冲突。可以将调解这些冲突需求的任意方法并入所公开的实施例中。在理想选项不可用或与其他限制冲突的情况下，选择程序还可以开发次优解决方案。在一个实施例中，针对给定UE设备的可能条件的权重和优先级可以存储在简档中，并且还可以依赖于设备的运营商。简档还可以响应于与波段、网络或二者的特征有关的输入，指示适当的权重和优先级。该简档可以存储在UE设备自身中，或者存储在附着到网络的存储实体中。可以动态地或半静态地选择适当波段以服务UE，其中半静态选择是动态波段选择的附属情况，其中动态选择基于更长期的现象。在半静态情况下，针对UE设备选择特定波段是基于与波段相关联的特性和与UE设备相关联的特性的。在至少一个实施例中，选择发生在最初进入系统时，UE设备和RAN交换与影响传输的各种参数有关的信息。一旦建立了，可以由包括波段属性的改变、UE设备限制和条件的改变、UE设备相对于服务基站的运动、业务改变、干扰或影响波段属性、无线接入网络或UE设备的一个或多个方面的其他改变在内的因素，改变针对UE设备所选择的波段。
针对UE设备对频段的选择还可以以动态方式出现。多波段选择器可考虑包括短期业务因素、数据传输类型、干扰条件等在内的因素。还可以由于可用信息的故障或改变，而不一定改变与波段相关联的实际属性或与UE设备相关联的属性，出现针对UE设备对不同波段的动态选择。例如，如果诸如信道质量指示符或预编码器索引的信道度量在某个时间变为不可用，则继续依赖于该信道度量信息的特定类型的通信方案(例如，MIMO传输)可能不太有利。如果波段当前用于MMO类型的传输，则选择适合该设备仍然能够支持的通信方法的不同波段将有益于系统性能。可以根据配置，由UE设备或网络做出在适当无线波段上调度UE设备的波段选择。此外，UE设备和网络节点可以交换任意一方实体要使用的信息。例如，UE设备可以向网络提供UE设备已经收集的信息，并且相应地接收网络收集的信息。UE设备可以向网络请求特定波段，或与网络节点协商以确定针对UE设备和网络的需求的最佳匹配。根据包括服务类型在内的因素来在多个波段上调度UE设备也是有利的。例如，可以针对单个UE设备，在分离的波段上调度同时发生的语音和数据业务。典型地，这种“同时发生”调度可以通过在分离的波段上对传输进行交织来实现，以节约无线资源和UE设备中的电池寿命。还可以在不同于语音或数据业务的不同波段中调度网络信令和广播服务。 为了对多波段操作提供支持，可以将多个模块添加到传统通信系统的装置中，或者包括在未来的系统设计中。第一模块配置用于确定一个或更多个UE设备的适当波段，并将所确定的信息提供给网络的适当单元；该模块通常被称为多波段选择器。多波段选择器可以从两个其他模块接收输入配置用于确定与无线波段相关联的属性的模块，即波段条件模块；以及配置用于分析与UE设备相关联的属性的模块，即业务条件模块。可以以存储在网络和UE设备之一或二者内存储的计算机代码的形式来实现这些模块，并且可以提供作为计算机可读介质上的计算机程序，计算机可读介质可以加载到网络节点或UE设备。可以理解，在其他实施例中，以硬件、固件或硬件、软件和固件的任意组合来实现这些模块。当在UE设备中实现时，这些模块具有确定针对各个UE设备的操作的适当波段的主要功能，但是还可以将设备所收集的信息提供给网络节点。当在网络节点中实现时，这些模块用于指导多个UE设备至适当波段的分配，但是类似地，可以以交互方式与UE设备共享信息，并且可以接收来自UE设备的推荐和请求。波段条件模块可以利用从相关波段中在先传输所导出的信息，或者可以使用来自相关波段的模型(即来自文献或波段建模)的基本信息。一些信息是静态的，具有每个波段的通用传播模型的形式，而一些信息可以由收发机根据波段操作的测量而报告。在至少一个实施例中，波段条件模块使用信道模型，与在本地系统进行的测量作为补充，本地测量用于导出信道模型的适当参数。业务条件模块在基站的监控下收集并存储与一个或更多个基站和一个或更多个UE设备之间的业务有关的信息，并分析通信业务以便可以针对UE设备选择适当波段。业务条件模块可以利用来自通信网络的信令信道的信息来导出业务信息，并且可以将控制消息和命令提供给无线设备，以辅助选择所希望的波段和无线操作参数，例如功率水平、信道、调制、编码、定时等。对于运动的UE设备，业务条件模块可以通过GPS位置的改变、信道改变速率、多普勒频移、来自基站的反馈或其他方法来测量运动速度。在其他情况下，可以根据所测量的运动速度来导出多普勒频移。
波段条件模块和业务条件模块二者使得它们各自的信息可用于多波段选择器，以促进针对出现在多波段选择器模块所服务的基站的覆盖区域内的每个UE设备进行适当波段的选择。依据多波段选择器模块的特定实施例是网络的一部分还是UE设备的一部分，模块使用每个UE设备的业务条件信息和多波段条件模块，针对一个或更多个UE设备的操作选择波段。所述选择被提供给基站和各个UE设备处的无线收发机，以便UE设备操作在所选波段和信道中。图4-6提供了基站、基站控制器和UE设备中的这些模块的示例实施例。首先参考图4，示出了基站400的实施例的功能方框图，基站400操作用于执行无线接入网络中的动态波段调度，例如，图I中的基站106。基站400包括多个无线收发机418，每个无线收发机与天线419相连，并且基站400还包含与基站控制器(未示出)的连接。在一个实施例中，每个收发机操作在单个波段中，不同收发机操作在所提供波 段中的不同波段中。在至少一个实施例中，每个收发机操作在多个波段上，并且在需要时可以被配置用于处理当前业务的需求。在至少一些实施例中，每个收发机操作用于在需要时改变所使用的无线接入技术或调节无线接入技术的属性。处理器422与存储器424相连，并且与收发机418、多波段选择器416以及信号处理模块420交互。多波段选择器模块416与每个收发机418通信，并且与业务条件模块414以及信道条件模块412通信。模块412、414、416共同操作用于指导将适当波段中的带宽分配给与基站400通信的UE设备。在图5所示的实施例中，示出了基站控制器500的实施例的功能方框图，基站控制器500操作用于执行无线接入网络中的动态波段调度，例如，图I中的BSC 110。BSC 500包含基站接口模块502A、502B，502A、502B通过数字交换网络504与核心网络以及相关联的服务网络相连。尽管仅示出了两个基站接口模块502，应该理解，基站控制器500可以控制几十个或更多的基站，每个基站具有至基站控制器500的独立的接口 502。基站接口模块502和数字交换网络504共同形成BSC 500的交换系统501。BSC 500还包含控制部分510，控制部分510包含与存储器(未特意示出)相连的通信处理器506以及用于选择适当波段以分配给UE设备的模块,例如多波段选择器模块516、业务条件模块514和波段条件模块512。模块512、514、516操作用于引导将适当波段中的带宽分配给与BSC 500所控制的任意基站通信的UE设备。模块512、514、516还操作用于与操作在相关联的基站上的UE设备共享任意所收集的信息，以便能够在通信系统的所有单元之间进行平滑操作。图6示出了为了本专利公开而作为UE设备(例如UE设备108)操作的通信设备600的实施例的方框图。提供对UE设备的实施例的整体控制的微处理器602在操作上与能够在多个波段上且在需要时在多个接入技术中操作的通信子系统604相连。通信子系统604通常包括一个或更多个接收机608以及一个或更多个发射机614以及相关联的组件，例如一个或更多个本机振荡器(LO)模块619和处理模块(例如数字信号处理器(DSP) 612)。对于通信领域的技术人员而言显而易见的是，通信模块604的特定设计可以基于移动设备意在操作在其中的波段和接入技术(例如，CDMA、GSM、WLAN、LTE-A等)。然而，无论何种特定设计，由天线606通过适当接入架构接收的信号被提供给接收机608，接收机可以执行公共接收机功能，例如信号放大、下变频、滤波、信道选择、模数(A/D)转换等。类似地，处理要发射的信号，包括调制和编码(例如，由DSP 612执行)，并提供给发射机614以进行数模(D/A)转换、上变频、滤波、放大并经由天线616在空中无线接口上发射。在至少一个实施例中，可以复制通信模块604以便移动通信设备600能够同时操作在多个波段上并且具有使用多输入多输出(MIMO)来操作的能力。在一些通信模块(604)的实施例中，接收天线(606)和发射天线(616)可以组合到单个装置中，并适当地与接收机(608)和发射机(614)相连。一些实现方式还可包括多根天线，用于使用诸如分集的技术来改善性能。微处理器602还可与其他设备子系统接口连接，例如辅助输入/输出(1/0)618、串行端口 620、显示器622、键盘/键区624、扬声器626、麦克风628、随机存取存储器(RAM)630以及任意其他设备子系统(统统标记为参考数字633)，例如定时器机制。为了控制访问，关于可拆卸存储模块(通用/订户身份模块(U/SM)或可拆卸用户身份模块(RUM))，还可以提供接口 634，与微处理器602通信。在一个实现方式中，U/S頂或RUM接口 634可以利用U/SM或RUM卡操作，U/SIM或RUM卡具有多个关键配置644和其他信息646，例如缺省内容配置简档、策略管理器、备选网络信息以及可以补充基于本地存储器的信息的标识和订户相关数据。可以在诸如闪存635的持久性存储器模块(即，非易失性存储器)中包含操作系统软件和应用服务逻辑软件。在一个实现方式中，可以将闪存635划分为不同区域，例如针 对计算机程序(例如，服务处理逻辑)的存储区域636以及数据存储区域，诸如设备状态637、地址簿639、其他个人信息管理器(PM)数据641以及其他数据存储区域(统统标记为参考数字643)。此外，提供用于使用信道和业务的条件和限制来进行多波段选择的模块，以有利于上面详细地描述的一个或多个实施例。在该实施例中模块648被示出为单个模块，尽管波段条件模块、业务条件模块和多波段选择器的功能被包括在该模块中。在至少一个实施例中，多波段选择模块648包括无线资源和请求机制，用于与网络节点针对分配波段以进行通信进行协商。在至少一个实施例中，分离的无线资源和请求模块(未具体示出)接收来自多波段选择模块648的输入。在一些情况下，模块648仅将UE设备已经存储或收集的信息提供给网络，以用在波段选择中，而在其他情况下，模块648可以在波段选择中具有优先级，无线接入网络仅在特定情况下才越权，例如在由于业务或其他原因而导致网络无法在所请求的波段上容纳UE设备时。还可以在模块648和无线接入网络中的对应模块之间共享对波段的选择。本领域技术人员参考本文可以认识到，尽管本公开的实施例包括与图4的基站、图5的BSC或图6所示的UE设备类似的装置，但是关于所示出的各种模块，在硬件、软件或固件上存在多种改变和修改。相应地，关于本专利公开的实施例，这些附图中所示的装置应该当作示意性的，而不是限制性的。在参考说明书之后，所示实施例的各种修改和组合以及其他实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，所附权利要求涵盖任何这种修改或实施例。
权利要求
1.一种无线接入网络中的节点(400，500)，所述无线接入网络操作在具有不同特性的多个波段，所述网络节点包括 波段条件模块(412，512)，确定与所述多个波段相关联的特性的值； 业务条件模块(414，514)，确定与从所述无线接入网络请求带宽的用户设备相关联的对应特性的值；以及 多波段选择器模块(416，516)，至少部分地基于所述波段条件模块和所述业务条件模块所做的确定，将用户设备分配到第一波段，其中，响应于与用户设备相关联的特性的改变，所述多波段选择器模块将用户设备分配到第二波段。
2.根据权利要求I所述的节点，其中，所述节点从用户设备接收用于确定第一波段的信息。
3.根据权利要求I所述的节点，其中，与所述多个波段相关联的特性是以下之一短期衰落，散射，频率选择性，传播损耗，穿过损耗，多普勒频移，大气和环境吸收性，传播，长期衰落，发射和接收装置的性能，干扰条件，规则的差异，所应用无线接入技术的差异，改变无线接入技术的能力，无线接入技术配置成本的差异，影响延迟和带宽的因素的差异。
4.根据权利要求I所述的节点，其中，与用户设备相关联的特性包括以下之一所请求的服务类型，用户设备相对于该用户设备正在与之进行通信的基站的运动速度，用户设备与基站的临近度，波段质量，用户设备的能力，对所寻求的连接的延迟的灵敏度，以及业务量。
5.根据权利要求I所述的节点，其中，所述多波段选择器模块被配置用于在用户设备更接近基站时将用户设备分配到较高的波段，而在用户设备远离基站时将用户设备分配到较低的波段。
6.根据权利要求I所述的节点，其中，所述多波段选择器模块被配置成如果用户设备使用诸如高阶调制、低编码率和多输入多输出之类的高级通信技术，则所述多波段选择器模块将用户设备分配到具有低干扰的频段。
7.根据权利要求I所述的节点，其中，所述多波段选择器被配置用于在相同波段中分配具有类似能力的用户设备。
8.根据权利要求I所述的节点，其中，所述多波段选择器被配置用于改变或修改在给定波段中使用的无线接入技术。
9.根据权利要求8所述的节点，其中，所述多波段选择器被配置用于选择以下之一改变子载波间隔，以及在正交频分复用接入技术中省略一些子载波。
10.根据权利要求9所述的节点，其中，子载波的省略是非均匀的，以保护用于导频信令的子载波。
11.根据权利要求9所述的节点，其中，根据业务子载波组的多普勒频移，非均匀地省略子载波。
12.根据权利要求I所述的节点，其中，所述节点是基站和基站控制器之一。
13.根据权利要求I所述的节点，其中，所述无线接入网络包括使用不同无线接入技术的波段的集合。
14.根据权利要求I所述的节点，其中，所述无线接入网络可操作在长期演进高级无线接入技术中。
15.一种可在无线接入网络的节点中操作的方法，所述无线接入网络操作在具有不同特性的多个波段，所述方法包括 确定(311)与所述多个波段相关联的特性的值； 确定(313)与从所述无线接入网络请求带宽的用户设备相关联的特性的值；以及 至少部分地基于所述确定，将用户设备分配(317)到第一波段； 其中，在与用户设备相关联的特性改变时，多波段选择器模块将用户设备分配到第二波段。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，与所述多个波段相关联的特性是以下之一短期衰落，散射，频率选择性，传播损耗，穿过损耗，多普勒频移，大气和环境吸收性，传播，长期衰落，发射和接收装置的性能，干扰条件，规则的差异，所应用无线接入技术的差异，改变无线接入技术的能力，无线接入技术配置成本的差异，影响延迟和带宽的因素的差异。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，与用户设备相关联的特性包括以下之一所请求的服务类型，用户设备相对于该用户设备正在与之进行通信的基站的运动速度，用户设备与基站的临近度，波段质量，用户设备的能力，对所寻求的连接的延迟的灵敏度，以及业务量。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括从用户设备接收用于确定第一波段的信息。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法在用户设备更接近相应基站时将用户设备分配到较高的频段，而在用户设备远离相应基站时将用户设备分配到较低的频段。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，如果用户设备使用诸如高阶调制、低编码率和多输入多输出之类的高级通信技术，则所述方法将用户设备分配到具有低干扰的波段。
21.根据权利要求15所述的方法，其中，在用户设备具有类似能力时，所述方法将用户设备分配到相同波段。
22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法改变或修改在第一波段中使用的无线接入技术。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法被配置用于选择以下之一改变子载波间隔，以及在正交频分复用接入技术中省略一些子载波。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，子载波的省略是非均匀的，以保护用于导频信令的子载波。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，根据业务子载波组的多普勒频移，非均匀地省略子载波。
全文摘要
本发明公开了一种方法和设备，允许通信系统在多个波段和接入技术之间操作，并基于波段的特性、业务条件、正在递送的服务和其他考虑，动态地向UE(用户设备)设备分配波段。
文档编号H04B7/00GK102884852SQ201080066692
公开日2013年1月16日 申请日期2010年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者罗伯特·诺瓦克, 戴维·斯蒂尔 申请人:捷讯研究有限公司