协调非许可频带内的基站下行链路传输的制作方法

本申请与2014年7月10日提交的美国专利申请14/328,517相关。

技术领域

本公开总体上涉及无线通信，并且更具体地涉及无线通信系统的非许可频带中的下行链路传输。

背景技术：

非许可频带是不需要使用的许可并且因此可被任何设备使用以传输或接收射频信号的射频频谱部分。例如，工业、科学和医疗(ISM)无线电频带是国际性上被保留用于非许可通信的无线电频谱部分。ISM无线电频带包括中心频率为2.4GHz且带宽为100MHz的频带、中心频率为5.8GHz且带宽为150MHz的频带、中心频率为24.125GHz且带宽为250MHz的频带、以及其他频带。非许可频带可以与许可给特定服务提供商的许可频带形成对比，并且可以仅用于由服务提供商授权的无线通信。在非许可频带中传输或接收信号的无线通信设备通常被称为节点。例如，提供到网络和用户设备或通过到基站或接入点的空中接口接入网络的其他设备的无线连接的基站或接入点可以被称为无线通信系统中的节点。

利用非许可频带的无线通信系统(诸如Wi-Fi系统)易于出现“隐藏节点问题”。例如，如果两个用户设备在同一接入点的范围内，但是相距太远而彼此不能意识到，则两个用户设备彼此“隐藏”。接入点或基站也可以通过距离或中间障碍物彼此隐藏。彼此隐藏的节点不能协调分组的传输和接收，例如，以实施两个节点之间的时间共享。因此，由彼此隐藏的节点传输的分组可能在接收节点处冲突，接收节点每次只能解码一个分组。因此，意图用于接收节点的分组在与由隐藏节点传输的其他分组冲突的情况下可能错过或丢失。隐藏节点问题可能由于在接入点的站之间存在障碍物而加剧。例如，建筑物穿透损耗通常在11到20dB的量级。因此，室内接入点可以向室外基站隐藏，即使它们可以在物理上彼此靠近。类似地，同一建筑物中的两个用户设备在被建筑物内的一个或多个墙壁、门或其他障碍物分开的情况下可能彼此隐藏。

载波感测多路访问(CSMA)协议可以用于检测或避免可能由隐藏节点问题导致的冲突。在CSMA中，传输节点监测非许可频带中的信道以确定其当前是否正用于其它传输以及仅在信道未被占用的情况下才传输。可以使用请求发送/空闲发送(RTS/CTS)协议来增强CSMA协议。RTS/CTS协议尝试通过以下方式来减少冲突：在传输节点检测到空闲的非许可信道的情况下，允许传输节点发送指示传输节点想要向接收节点传输信息的RTS帧。如果接收节点也确定非许可信道是空闲的，则接收节点用如下CTS帧进行答复，该CTS帧指示在一段时间间隔内传输节点不受限制地在非许可信道上传输信息。检测该CTS帧的其它节点避免在CTS帧中指示的时间间隔期间在非许可信道上进行传输。然而，如果一些或所有相邻接入点或基站没有“听到”由用户设备传输的RTS或CTS帧，则载波感测协议可能不能有效地防止下行链路传输的冲突。

附图说明

通过参考附图，本公开可以被更好地理解，并且其许多特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。在不同附图中使用相同的附图标记表示类似或相同的项。

图1是根据一些实施例的无线通信系统的第一示例的示图。

图2是根据一些实施例的无线通信系统的第二示例的示图。

图3是根据一些实施例的无线通信系统的第三示例的示图。

图4是根据一些实施例的无线通信系统的第五示例的示图。

图5是示出根据一些实施例的用于使用基站之间的接口来保留一个或多个非许可频带的信号流的示例的信令图。

具体实施方式

基站可以通过以下方式来防止在一个或多个非许可频带中的其下行链路传输与在非许可频带中的来自其他基站的下行链路传输之间的冲突或者至少降低该冲突的概率：在基站与相邻基站之间的接口上传输信号以指示基站正在使用或意图使用一个或多个非许可频带用于下行链路传输。相邻基站然后可以避免在来自基站的信号中指示的一个(或多个)非许可频带上传输下行链路信号，直到相邻基站接收到基站已经释放该一个(或多个)非许可频带的指示，或者直到保留的持续时间已经过去。基站的一些实施例可以存储指示空闲的用于下行链路传输的多个非许可频带的子集以及已经由其他基站保留用于下行链路传输的多个非许可频带的子集的信息。基站可以使用所存储的信息来选择非许可频带的子集用于下行链路传输或者限制由用户设备监测的子集，例如在测量间隙期间。例如，可以指令用户设备监测空闲的子集，并且绕过已经由其他基站保留用于下行链路传输的子集的监测，由此减少用户设备为了监测非许可频带而消耗的功率。

图1是根据一些实施例的无线通信系统100的第一示例的示图。无线通信系统100包括多个无线通信节点101、102、103、104(这里统称为“节点101到104”)。节点101到104的实施例可以是诸如接入点或站等无线收发器。例如，节点101、103可以是诸如移动单元、移动终端、用户设备、接入终端等的站。节点102、104可以是用于提供到节点101、103的无线连接的无线接入点。节点102、104也可以被称为基站或eNodeB。节点102、104可以通过下行链路(或前向链路)向节点101、103传输信号。节点101、103可以通过上行链路(或反向链路)向节点102、104传输信号。

节点101到104可以被配置成在许可频带或非许可频带中通过空中接口进行通信。如本文中所使用的，短语“非许可频带”将被理解为指代不需要使用的许可并且因此可以被节点101到104中的任何节点使用以传输或接收射频信号的射频频谱部分。例如，非许可频带可以包括但不限于国际上被保留用于非许可通信的工业、科学和医疗(ISM)无线电频带。非许可频带可以由中心频率和带宽来定义。例如，ISM无线电频带包括中心频率为2.4GHz且带宽为100MHz的频带、中心频率为5.8GHz且带宽为150MHz的频带、中心频率为24.125GHz且带宽为250MHz的频带、以及其他频带。如本文中所使用的，短语“许可频带”将被理解为指代被许可给一个或多个特定服务提供商并且可以仅被用于被服务提供商授权的节点101到104的无线通信的射频频谱部分。例如，美国联邦通信委员会(FCC)向Verizon Wireless许可698到704MHz和728到734MHz的频带，并且向AT&T许可710到716MHz和740到746MHz的频带，不过两者都可以被称为“700MHz服务”。

节点101到104的实施例可以在非许可频带的子集上进行通信。例如，中心频率为5GHz且带宽为400MHz的非许可频带可以被细分为20个非许可频带的集合，20个非许可频带中的每个具有20MHz的带宽。节点102、104因此可以使用20MHz非许可频带中的一个或多个用于到节点101、103的下行链路传输。节点102、104的一些实施例可以将非许可频带中的一个或多个与一个或多个许可频带聚合，使得能够同时在非许可频带和许可频带中向节点101、103传输数据。

节点102、104可以由不同的服务提供商操作或者可以根据不同的协议(例如，长期演进(LTE)标准或IEEE 802.11标准)操作，并且因此节点102、104可能不能协调在非许可频带中的下行链路传输。此外，节点102、104可能由于它们的分离或者由于插入在节点102、104之间的障碍物(图1中未示出)而彼此隐藏。在所示实施例中，节点102与节点101相邻并且正在尝试通过在非许可频带的下行链路信道上传输分组来与节点101通信，如箭头105所示。由节点102在非许可频带中通过下行链路信道传输的信号也可以由节点103来接收，如虚线110所示。节点104还可以尝试通过非许可频带的下行链路信道向节点103传输分组，如箭头115所示。节点104还可以能够在许可频带的上行链路或下行链路信道上与节点103通信，例如根据LTE标准。

可以在节点102、104之间建立接口120。接口120的一些实施例是对等接口，其中节点102、104是接口120的端点。例如，节点102可以将节点104标识为如下的相邻节点：其可以生成可能与通过一个或多个非许可频带的来自节点102的下行链路传输发生干扰或冲突的下行链路传输。因此，节点102、104可以建立接口120，使得节点102、104可以通过在接口120上交换消息来彼此直接通信。因此，接口120可以通过在中间网络上封装或用隧道传输消息来实现，例如通过向标识目的地节点的消息附加报头。对等接口可以与用于在非许可频带中携带传统RTS/CTS消息的空中接口形成对比。传统的RTS/CTS消息可以被监测非许可频带的任何节点听到，而通过接口120传输的消息仅被节点102、104听到。每个节点102、104可以与其他节点建立多个接口。例如，节点102可以与可以在非许可频带上进行传输的每个相邻节点建立对等接口。

接口120可以用于协调非许可频带中的下行链路传输。例如，为了防止由节点102、104在非许可频带上传输的分组之间的冲突或至少降低该冲突的概率，节点104可以通过接口120传输信号，以保留非许可频带中的一个或多个用于下行链路传输。如本文中所使用的，术语“保留”将被理解为表示传输节点通知接收节点，传输节点正在(或将要)在保留的非许可频带上进行传输，并且接收节点应当避免非许可频带上的下行链路传输。然而，术语“保留”不必然表示接收节点需要响应于接收到保留而采取任何特定动作。

节点102可以在节点104指示的时间间隔内避免保留的非许可频带中的下行链路传输。例如，节点102可以响应于从节点104接收到保留而避免下行链路传输，直到节点104提供释放一个或多个非许可频带的信号。又例如，由节点104通过接口120传输的保留可以包括指示用于一个或多个非许可频带的保留的开始时间或结束时间的信息。节点102可以使用保留信息来选择其他非许可频带(其不与保留的非许可频带交叠)用于例如到节点101的下行链路传输。

节点104还可以提供指令节点103监测一个或多个保留的非许可频带用于下行链路传输的信息。可以在许可频带上提供该信息。节点103的一些实施例可以监测保留的非许可频带，以确定保留的非许可频带是否是空闲的以用于下行链路传输。如本文中所使用的，术语“空闲”将被理解为指示非许可频带中的信号的参数的测量值(诸如信噪比、接收信号强度指示符等)低于如下阈值的值：该阈值的值指示非许可频带空闲用于其他节点的传输并且通过非许可频带的信道传输的分组不可能与其他节点传输的分组冲突。节点103的一些实施例可以在通过另一个许可或非许可频带的通信中的测量间隙期间执行测量。例如，节点103可以将收发器从第一频带调谐到第二频带(从而在第一频带处创建测量间隙)，以在第二频带中执行测量。

图2是根据一些实施例的无线通信系统200的第二示例的示图。无线通信系统200包括提供到相应地理区域或小区205、206的无线连接的基站201、202。如本文中所使用的，术语“基站”指代可以提供无线连接的任何设备，其包括但不限于eNodeB、基站路由器、接入点、宏小区、微小区、城域小区、毫微微小区、微微小区等。基站201、202的一些实施例可以对应于图1所示的节点102、104。

基站201、202可以提供到用户设备210、211、212(统称为“用户设备210到212”)的无线连接。基站201、202和用户设备210到212的一些实施例在一个或多个许可频带的上行链路和下行链路信道上进行通信。基站201、202还可以通过一个或多个非许可频带向用户设备210到212传输下行链路信号。例如，基站201、202可以通过非许可频带F1到FN的集合向用户设备210到212传输下行链路信号，非许可频带F1到FN的集合可以包括400MHz带宽中的20个20MHz非许可频带。因此，基站201、202可以将许可频带的一个或多个下行链路信道与非许可频带的子集中的一个或多个下行链路信道聚合，以增加用于到用户设备210到212的下行链路传输的总带宽。

基站201、202通过接口215进行通信，以保留非许可频带的子集用于下行链路传输。例如，基站201、202可以通过在诸如由LTE标准定义的X2接口的接口215上传输控制平面或用户平面信令来保留该子集。例如，基站202可以保留包括非许可频带F1的非许可频带的子集用于当前或未来的下行链路传输。因此，基站202可以通过接口215向基站201传输保留，基站201可以存储指示保留的信息。例如，基站201可以包括存储指示非许可频带的状态的信息的数据结构220。数据结构220存储指示非许可频带F1已由基站202保留的信息，如数据结构220中的标签BS2所指示的。基站202还包括存储指示非许可频带的状态的信息的数据结构225。例如，数据结构225存储指示其已保留(RSVD)非许可频带F1的信息。

基站201可以使用数据结构220中的信息来选择非许可频带的子集用于例如到用户设备211的下行链路传输。例如，基站201可以确定基站202已经保留了频率F1，因此基站201可以选择频率F2用于到用户设备211的下行链路传输。然后，基站201可以通过接口215向基站202传输保留，基站202可以存储指示保留的信息。例如，数据结构220可以存储指示非许可频带F2已经由基站201保留的信息，如数据结构220中的标签BS1所指示的。因此，基站202可以避免在非许可频带F2中进行下行链路传输。

在一些实施例中，信令可以通过接口215从一个基站被“推送”到另一个基站，使得接收基站不需要请求该信息或对推送的信令进行响应。因此，通过接口215推送保留可以减少接口215上的信令开销并且减少接口215变为过载的可能性。通过接口215接收的信令可以用于标识邻居。例如，基站201可以响应于在接口215上接收到非许可频带F1的保留而将基站202标识为邻居。因此，基站201可以将基站202包括在接收非许可频带的后续保留的邻居的列表中。

通过接口215推送信息可以由基站201、202处的事件来触发。例如，响应于基站201决定使用非许可频带F2用于到用户设备211的下行链路传输，基站201可以通过接口215向基站202推送信息。对于另一示例，响应于基站201决定保留非许可频带F2用于在随后的时间间隔中到用户设备211的下行链路传输，基站201可以通过接口215向基站202推送信息。基站还可以通过接口215推送信息以释放非许可频带的子集的保留。例如，基站201可以通过接口215向基站202推送信息，以响应于基站201中断将非许可频带F2用于到用户设备211的下行链路传输而释放非许可频带F2的保留。

基站201可以提供信令230以指令用户设备211监测非许可频带F2，以验证在非许可频带F2中是否存在任何其他干扰。如本文中所讨论的，用户设备211可以在测量间隙期间监控非许可频带F2或其他非许可频带。基站201、202还可以向其他用户设备210、212提供小区获取信息，使得用户设备210、212可以在保留的非许可频带F2或其他非许可频带中执行相邻基站的小区检测。小区获取信息可以包括指令用户设备210、212调谐到可以通过解码主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)获得的特定频率或小区标识符的频带规划标识符。用户设备210、212可以通过测量间隙执行小区检测，以尝试使用所标识的频率或小区从一个或多个相邻基站获取小区信息。然后，用户设备210、212可以将在小区检测过程期间收集的信息反馈给相应的服务基站201、202。例如，用户设备210、212可以反馈标识在非许可频带F2中进行传输的其他相邻基站的信息。基站201、202的一些实施例可以使用由用户设备210到212提供的信息来将基站标识为邻居。

图3是根据一些实施例的无线通信系统300的第三示例的示图。无线通信系统300包括提供到相应地理区域或小区305、306、307(这里统称为“小区305到307”)的无线连接的基站301、302、303(这里统称为“基站301到303”)。基站301到303可以提供到用户设备310(为了清楚起见，在图3中仅示出一个)的无线连接。基站301到303和用户设备310的一些实施例在一个或多个许可频带的上行链路和下行链路信道上进行通信。基站301到303还可以通过一个或多个非许可频带向用户设备310传输下行链路信号。非许可频带的集合至少包括子集F1和F2。

基站302已经保留非许可频带的子集F1用于下行链路传输。因此，基站302已经向基站301通知了保留，使得基站301避免在子集F1上进行下行链路传输，如本文中所讨论的。基站301接收用于向用户设备110传输的信息，并且选择非许可频带的子集F2，用于信息到用户设备110的下行链路传输。基站301通过接口315向基站302传输对子集F2的保留302，并且通过接口320向基站303传输对子集F2的保留。因此，基站302、303可以避免在子集F2上进行下行链路传输。

实际上，由基站301向基站302、303中的每个传输的保留用作“请求发送”消息，尽管保留与传统的RTS消息不同，因为保留仅被连接至相应接口315、320的基站“听到”。例如，基站302没有听到通过接口320传输的保留，并且基站303没有听到通过接口315传输的保留。基站301到303的实施例可以可选地对通过接口315、320传输的保留进行响应以确认保留的接收。因此，响应消息可以用作“空闲发送”消息。

图4是根据一些实施例的无线通信系统400的第四示例的示图。无线通信系统400包括支持到用户设备410的无线连接的基站405。用户设备410可以通过空中接口与基站405交换信号来接入网络415。基站405或用户设备410的一些实施例可以对应于图1所示的节点101到104中的一个或多个。基站405和用户设备410可以在许可频带中通过一个或多个上行链路信道420以及一个或多个下行链路信道425进行通信。基站405和用户设备410还可以在非许可频带中通过补充下行链路信道430进行通信。如本文中所讨论的，可以在基站405与一个或多个其他基站434之间建立接口432。接口432的一些实施例可以由网络415支持。

基站405的一些实施例包括耦合到天线445的传输器(TX)435和接收器(RX)440。因此，传输器435可以在许可频带中通过下行链路信道425传输信号，或者在非许可频带中通过补充下行链路信道430传输信号。接收器440可以通过上行链路信道420接收信号。基站405包括用于存储诸如处理器指令、用于传输的数据、接收的数据等信息的存储器450。处理器455可以用于例如通过执行存储在存储器450中的指令来处理用于传输的信息，处理接收的信息，或者执行本文中所讨论的其他操作。处理器455还可以用于生成用于通过接口432向一个或多个其他基站434传输的保留，如本文中所讨论的。基站405还可以通过接口432从其他基站434接收保留，如本文中所讨论的。

处理器455的一些实施例可以用于生成配置信息，该配置信息用于配置用户设备410以监测非许可频带的下行链路信道430。例如，用户设备410可以被配置成监测已经由基站405保留用于下行链路通信的非许可频带的子集。用户设备410的一些实施例可以被配置成提供指示下行链路信道430空闲用于无线通信的信号。配置信息可以包括标识非许可频带的一个或多个子集、诸如400MHz的非许可频带的一个或多个20MHz块的信息。

处理器455可以能够从非许可频带的可用子集之中进行选择。例如，存储器450可以用于存储数据结构，诸如图2所示的数据结构220、225。存储器450因此可以存储指示非许可频带的一个或多个子集是否已经由基站405保留用于下行链路传输、由其他基站434保留用于下行链路传输、或者可用于被保留用于当前或随后的下行链路传输。因此，处理器455可以选择未被保留用于其它基站434的下行链路传输的非许可频带的一个或多个子集。存储器450的一些实施例也可以用于存储指示如下内容的信息：保留的非许可频带中的下行链路传输的开始时间、该下行链路传输的结束时间、该下行链路传输的持续时间等。

用户设备410的一些实施例包括耦合到天线470的传输器(TX)460和接收器(RX)465。传输器460可以在许可频带中通过上行链路信道420传输信号。接收器465可以在许可频带中通过下行链路信道425并且在非许可频带中通过补充下行链路信道430接收信号。用户设备410包括非许可(UL)频带监测器475，其可以用于监测非许可频带的一个或多个子集，诸如已经被保留用于补充下行链路信道430上的传输的子集。例如，非许可频带监测器475可以测量补充下行链路信道430上的信号，以确定补充下行链路信道430是否空闲。非许可频带监测器475还可以用于监测由基站405指示的非许可频带的其他子集。用于通过测量或感测非许可频带来确定非许可频带是否空闲用于传输的技术在本领域中是已知的。例如，接收器465和非许可频带监测器470可以用于在传输器460不在非许可频带的至少一部分中传输的测量间隙期间测量补充下行链路信道430上的信号强度。

图5是示出根据一些实施例的用于使用基站之间的接口来保留一个或多个非许可频带的信号流500的示例的信令图。信号流500中的信号在第一基站(BS1)与一个或多个第二基站(BS2)的集合505之间的一个或多个接口上传输，其可以对应于图1所示的节点102、104。在信号510处，第二基站的集合505向第一基站提供指示非许可频带的一个或多个子集已被保留用于下行链路传输的一个或多个保留。如本文中所讨论的，保留在第一基站与一个或多个第二基站之间的一个或多个接口上提供。在框515，第一基站在数据结构、诸如图2所示的数据结构220、225中存储指示所保留的频率的信息。

第一基站可以接收用于通过下行链路向用户设备(UE)传输的信息。在框520，第一基站因此可以选择非许可频带的一个或多个子集用于下行链路传输。非许可频带的子集可以用于在许可频带上传输附加信息的同时传输该信息。在框520处选择的子集被选择为不同于所存储的先前由第二基站的集合505保留的子集。在信号525，第一基站通过在接口上向一个或多个第二基站传输保留来保留所选择的子集，一个或多个第二基站然后可以避免在非许可频带的保留的子集上进行下行链路传输，如本文中所讨论的。例如，在块530，一个或多个第二基站可以存储指示保留的子集的信息。一个或多个第二基站的一些实施例可以可选地在信号535提供指示保留的接收的响应。

在信号540，第一基站提供信息以配置用户设备来监测(在框545)非许可频带的保留的子集。用户设备的一些实施例可以感测保留的子集以确定任何其他基站是否在保留的子集上进行传输。因此，用户设备可以可选地在信号550处提供指示所保留的子集是否空闲用于下行链路传输的响应。在信号550，第一基站通过非许可频带的保留的子集向用户设备传输下行链路信息。通过下行链路的信息的传输可以在由保留指示的持续时间内继续，或者直到第一基站在信号560处向一个或多个第二基站传输非许可频带的保留的子集的释放。

在一些实施例中，上述技术的某些方面可以由执行软件的处理系统的一个或多个处理器来实现。软件包括在非暂态计算机可读存储介质上存储或有形地实施的一个或多个可执行指令集。软件可以包括当由一个或多个处理器执行时操纵一个或多个处理器以执行上述技术的一个或多个方面的指令和某些数据。非暂态计算机可读存储介质可以包括例如磁盘或光盘存储设备、诸如闪存的固态存储设备、高速缓存、随机存取存储器(RAM)或其他非易失性存储器设备等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的可执行指令可以是由一个或多个处理器解释或以其他方式可执行的源代码、汇编语言代码、目标代码或其他指令格式。

计算机可读存储介质可以包括由计算机系统在使用期间可访问以向计算机系统提供指令和/或数据的任何存储介质或存储介质的组合。这样的存储介质可以包括但不限于光学介质(例如，压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、蓝光盘)、磁介质(例如软盘、磁带或磁性硬盘驱动器)、易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或高速缓存)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)或闪存)或基于微机电系统(MEMS)的存储介质。计算机可读存储介质可以嵌入在计算系统中(例如，系统RAM或ROM)，固定地附接到计算系统(例如，磁性硬盘驱动器)，可移除地附接到计算系统(例如，光盘或基于通用串行总线(USB)的闪存)，或者经由有线或无线网络耦合到计算机系统(例如，网络可访问存储(NAS))。

注意，并不需要上面在一般性描述中描述的所有活动或元素，可能不需要特定活动或设备的一部分，并且除了所描述的那些，还可以执行一个或多个另外的活动，或者还可以包括其他元素。此外，列出活动的顺序不必然是它们被执行的顺序。此外，已经参考具体实施例描述了这些概念。然而，本领域的普通技术人员理解，在不脱离下面的权利要求中所阐述的本公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

上面已经关于特定实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，可以导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更加明显的益处、优点、问题的解决方案和任何特征不应被解释为任何或所有的权利要求的关键的、必需的或基本的特征。此外，上面公开的特定实施例仅是说明性的，因为所公开的主题可以以对于受益于本文的教导的本领域技术人员显而易见的不同但等效的方式修改和实践。除了在下面的权利要求中描述的之外，本文所示的构造或设计的细节并非意在限制。因此，显而易见的是，上面公开的特定实施例可以被改变或修改，并且所有这些变化都被认为在所公开的主题的范围内。因此，本文中寻求的保护如下面的权利要求中所述。