用于无线接入虚拟化的系统和方法与流程

本申请要求2012年10月18日递交的发明名称为“用于无线接入虚拟化的系统和方法(systemandmethodforradioaccessvirtualization)”的第61/715,702号美国临时申请案以及2013年8月23日递交的发明名称为“用于无线接入虚拟化的系统和方法(systemandmethodforradioaccessvirtualization)”的第13/974,810号美国非临时申请案的在先申请优先权，这两个在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。

本发明通常涉及一种用于无线通信的系统和方法，以及在具体实施例中，涉及一种用于无线接入虚拟化的系统和方法。

背景技术

一般地，传输点的超密集部署使得未来无线网络中的干扰会占更主导的地位。小区间干扰将限制小区边缘用户设备(ue)的性能。基本上，由于来自相邻小区或重叠小区的干扰，传统无线网络拓扑导致小区边缘ue处的性能有限。现有的小区形成和ue-小区关联机制造成了许多小区边缘ue。管理或缓减小区间干扰的技术已被研究，例如小区间干扰协调(icic)、协作多点(comp)和干扰抵消(ic)。然而，这些技术无法解决存在大量小区边缘ue的根本问题。

技术实现要素：

本发明的优选实施例提供一种用于无线接入虚拟化的系统和方法，通过本发明的优选实施例，这些和其它问题一般性地可被解决或避免，而且通常可获得技术上的优势。

根据实施例，一种用于无线网络中的无线接入虚拟化的方法包括：网络控制器为网络中的无线节点定义一种或多种操作模式。该一种或多种操作模式包括超级收发器模式，其中该超级收发器模式根据目标无线节点的邻域关系配置虚拟传输点与虚拟接收点协作通信。该方法还包括为该无线节点选择该一种或多种操作模式中的一种，并且将选择的操作模式以信号方式发送至该第一无线节点。

根据另一实施例，网络控制器包括：处理器、用于存储由该处理器执行的程序的计算机可读存储介质和用于将选择的操作模式以信号方式发送至网络中的无线节点的发射器。该程序包括进行以下操作的指令：为该网络定义一种或多种操作模式，以及为该无线节点选择该一种或多种操作模式中的一种。该一种或多种操作模式包括超级收发器模式。该超级收发器模式根据目标无线节点的邻域关系配置虚拟传输点与虚拟接收点协作通信。

根据另一实施例，一种用于无线网络中的无线接入虚拟化的方法包括：网络中的第一网络设备接收选择的操作模式，并且根据该选择的操作模式与该网络中的第二网络设备通信。该选择的操作模式为一种或多种操作模式中的一种。该一种或多种操作模式包括超级收发器模式。该超级收发器模式根据目标无线节点的邻域关系配置虚拟传输点与虚拟接收点协作通信。

根据本发明的又一实施例，网络设备包括：处理器和用于存储由该处理器执行的程序的计算机可读存储介质。该程序包括进行如下操作的指令：以信号方式发送该网络设备的协作传输能力或协作接收能力，接收选择的操作模式以及根据该选择的操作模式与第二网络设备通信。该选择的操作模式为一种或多种操作模式中的一种。该一种或多种操作模式包括超级收发器模式。该超级收发器模式根据目标无线节点的邻域关系配置虚拟传输点与虚拟接收点协作通信。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：

图1为根据各种实施例进行操作的网络的框图；

图2为根据各种实施例的在超级传输模式下操作的网络的框图；

图3为根据各种实施例的在超级接收模式下操作的网络的框图；

图4为根据各种实施例的在超级收发器模式下操作的网络的框图；

图5为根据各种实施例的网络控制器操作的流程图；

图6为根据各种实施例的网络设备操作的流程图；

图7为可用于实施各种实施例的计算系统的框图。

具体实施方式

下面对实施例的实施和使用进行详细论述。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的创造性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。

各种实施例在具体上下文中进行描述，该具体上下文是指云无线接入网络(cran)。然而，各种实施例还可以应用于其它网络，其中一组网络传输点可以由一个或多个控制器控制。各种实施例可以在长期演进(lte)接入网络(例如，4g、未来5g及以上)、lte设备(例如，基站(bs)和用户设备(ue))以及未来的高级设备中实施。

一般地，当前用于解决小区间干扰的网络技术将发射器和接收器分开考虑。例如，一个或多个传输节点(例如，bs)可以向其覆盖区域中的接收节点(例如，ue)联合传输信息。又例如，一个或多个接收节点(例如，ue)可以联合接收来自关联传输节点(例如，bs)的信息。然而，这类方案仍依赖于特定覆盖区域中特定bs和ue之间的网络关联。

各种实施例提供了网络控制器，该网络控制器定义用于在网络中传输数据的各种操作模式。这些操作模式中的至少一种操作模式可以是超级收发器模式，其中发射器和接收器均根据目标无线节点(例如，目标ue)的邻域关系虚拟化。也就是说，虚拟传输点和虚拟接收点允许到目标无线节点的联合传输和联合接收。基于该目标无线节点的邻域关系，网络中无线节点的子集构成虚拟传输点和虚拟接收点，以使得将联合传输和联合接收的复杂度降低至可管理的程度。

在超级收发器操作模式下，数据传输不再依赖传统的bs与ue关联机制。因此，小区边缘或小区边界的存在被最小化或消除，并且从根本上解决了小区间干扰问题。超级收发器可以用于向无线节点提供可扩展数据管道以用于数据传输。数据管道的配置可以由信道资源分配以及虚拟传输点和虚拟接收点的构成定义。可扩展数据管道的数据吞吐量水平可以动态地进行配置，以满足目标无线节点(例如，目标ue)的不同服务(例如，不同订阅水平)的不同服务质量(qos)要求。集中控制器可以用于将各种超级收发器进行最优分组以及对传输进行调度。

图1示出了根据各种实施例进行操作的网络100的框图。该网络100可以为cran。网络100使用cran架构通过云计算、多核处理器、光纤连通性和智能无线系统技术虚拟化传输点。网络100还可以使用设备对设备(d2d)通信和/或回程链路通信提供虚拟接收点。

网络100包括多个无线节点，例如bs102和ue104。bs102和ue104之间的通信可以由集中网络控制器106管理，该集中网络控制器106可以定义多种用于通信的操作模式并且为每个无线节点(例如，bs102和ue104)选择特定的操作模式。应注意，控制器106可以是单独的实体或共站址于其它实体中(例如，bs102中)。

为简洁起见，图1示出了管理网络100的单个控制器106。然而，网络100可以被划分为多个簇(例如，cran簇)以管理控制器部署复杂度。当网络100被划分为多个簇时，控制器106可以根据簇的大小和复杂度仅管理网络100中的一个簇或该多个簇的子集。其它控制器106可以管理网络100中的剩余cran簇。此外，控制器106可以对网络100中的簇进行协调管理以避免覆盖区域之间的干扰和小区边缘类型边界。例如，处于两个控制器106之间的簇边界的无线节点可以由这两个控制器106联合管理。又例如，控制器106可以由一个或多个较高层次的控制器管理。簇边界处的无线节点可以由可应用较高层次控制器管理。当然，较高的簇控制的其它层，例如全局簇控制器，还可以用于依赖于网络复杂度和配置来管理网络100。

网络100中的数据传输可以通过控制器106提供的可扩展数据管道完成。一般地，通过动态地配置可扩展数据管道的大小(例如，其数据吞吐量水平)并且为传输选择传输节点，来提供可扩展数据管道。控制器106可以动态地配置可扩展数据管道的吞吐量，以满足无线节点的不同服务的服务质量(qos)要求，而不是为传输分配多个特定整数大小的资源块。例如，控制器106可以为ue配置具有高吞吐量的数据管道以接收大数据(例如，流电影)，而为ue配置低吞吐量以接收小数据(例如，小包传输)。数据管道大小也可以通过通信操作模式的选择来确定。例如，当一个以上传输节点传输数据包和/或一个以上接收节点接收数据包时，分配的信道资源可以少于正常操作模式(即单个传输节点向单个接收节点传输)下会分配的信道资源。此外，控制器106可以根据为目标接收节点选择的操作模式，为数据管道选择传输点。

控制器106为无线节点(例如，bs102和ue104)之间的通信定义各种操作模式。该各种操作模式包括超级收发器模式。该各种操作模式还可以包括正常传输模式、超级传输模式、超级接收模式或其组合。正如下文更为详细的解释，在超级收发器模式中，多个协作传输节点向多个协作接收节点传输数据。正常传输模式为标准/传统操作模式，在该模式下，单个传输节点(例如，bs102)通过任意合适的框架与单个接收节点(例如，ue104)通信，该合适的框架可以包括干扰抵消技术或其它干扰管理方案。控制器106可以根据目标ue104的邻域关系(例如，目标ue相对于网络100中的可用bs的物理位置、无线信号路径损耗统计、接收信号强度等等)为到目标ue104的传输选择特定的bs102。

超级传输模式通常为协调传输节点(例如，多个bs)与单个接收节点(例如，ue)通信的操作模式。在超级传输模式中，各个接收节点(例如，ue104)可以不执行数据的协作接收。

图2示出了根据各种实施例的在超级传输模式下操作的网络100。为了简化涉及网络中所有可用传输节点的联合传输的高度复杂的性质，网络100中的传输节点可以被划分至cran簇200。在图2中，cran簇200示为由单个控制器106管理。或者，cran簇200可以由单独的控制器106控制(例如，当cran簇200较大或需要的信号处理管理能力比单个控制器106能够提供的更强大时)。每个cran簇200可以被进一步划分为虚拟传输点202(也称为cran子簇202)。每个虚拟传输点202可以包括多个传输节点(例如，bs102)，该多个传输节点向接收节点(例如，ue104)协作传输数据。虚拟传输点202中的传输节点进行的协作传输可以通过例如回程通信链路进行协调。每个虚拟传输点202中的bs的数目可以根据网络配置而变化。

cran簇200和虚拟传输点202可以动态地进行分组，以根据可用传输点和目标接收节点之间的邻域关系(例如，无线信号路径损耗统计、接收信号强度、地理环境等等)向接收节点(例如，ue104)提供协作传输。具体地，该动态分组可以由控制器106执行以避免小区边缘接收节点的形成。例如，2013年7月1日递交的发明名称为“用于分组和选择传输点的系统和方法(systemandmethodforgroupingandselectingtransmissionpoints)”的第13/932761号美国专利申请案中描述了用于对cran簇200和虚拟传输点202进行分组的方案，该申请以引入的方式并入本文本中。

超级接收模式通常是单个传输节点(例如，bs)与多个协作接收节点(例如，多个ue)通信的操作模式。在超级接收模式下，各个传输节点(例如，bs)可以不执行数据的协作传输。

图3示出了根据各种实施例的在超级接收模式下操作的网络100。图3示出了与两个虚拟接收点300通信的bs102。每个虚拟接收点300包括用于协作接收传输和对传输进行解码的多个接收节点(例如，ue104)。ue104可以通过使用例如d2d通信与虚拟接收点300中的其它ue104通信来协作接收传输。虽然图3示出了具有四个或五个接收节点的虚拟接收点300，但是虚拟接收点中的接收节点的数目是可以变化的，例如虚拟接收点中的接收点的数目依赖于能够协作接收的接收器的可用性、附近接收器的可用资源等等。

虚拟接收点300由接收节点间的协作形成，这提供了许多优点，例如空间、时间和频率的多样性，从而提升了系统容量和覆盖。接收节点协作增加了抗衰落和干扰的鲁棒性并减少了网络无线站点的整体数目。接收节点协作在进一步最小化操作和维护成本的同时，能够维持期望的qos水平。

一般地，通过特定信道资源的来自于bs102的传输可以以虚拟接收点300中的特定目标接收节点104t为目标。每个虚拟接收点300中的剩余接收节点可以称为助手接收器并且提高目标接收节点的接收质量。例如，与目标接收器104t相比，助手接收器可以具有与bs102之间建立的更好的传输信道。因此，助手接收器可以接收旨在针对目标接收器104t的一部分或全部传输。该助手接收器随后可以通过例如d2d通信向目标接收器104t转发接收到的传输。2012年10月5日递交的发明名称为“基于终端对无线网络中的虚拟传输和接收进行分组(terminalbasedgroupingvirtualtransmissionandreceptioninwirelessnetworks)”的第13/646549号美国专利申请案中公开了对使用虚拟接收点进行通信的更为详细的描述，该申请以引入的方式并入本文本中。

超级收发器模式通常为多个传输节点(例如，多个bs)与多个接收节点(例如，多个ue)协作通信的操作模式。在超级收发器模式下，虚拟传输点与虚拟接收点通信以传输数据。

图4示出了根据各种实施例的在超级收发器模式下操作的网络100。在超级收发器模式下，虚拟传输点202使用可扩展数据管道与虚拟接收点300通信。数据包由虚拟传输点202中的传输节点(例如，bs102)联合或协作传输。旨在针对目标接收器104t的传输由可应用的虚拟接收点300中的协作接收节点联合或协作接收。

控制器106可以基于目标接收器104t的邻域关系将传输节点和接收节点分别分组为虚拟传输点和虚拟接收点。目标接收器104t的邻域关系通常是指目标接收器104t相对于能够在网络100中进行协作传输/接收的其它可用接收节点和传输节点的相对信道质量(例如，无线信号路径损耗统计、接收信号强度、地理位置等等)。例如，控制器106可以通过基于目标无线节点104的相对位置和接收信号强度选择最佳的、能够进行协作传输的传输节点来构造虚拟传输点202，以使得目标无线节点104t不位于小区边缘/边界。控制器106也可以基于目标无线节点104t附近的可用协作接收节点构造虚拟接收点300。

此外，当目标接收器104t的物理位置改变时，与目标接收器104t对应的虚拟传输点和虚拟接收点可以由控制器106可根据该目标接收器104t的新邻域关系动态地重配置。因此，将传输节点和接收节点分别分组为虚拟传输点202和虚拟接收点300可以是以目标接收节点为中心的。也就是说，该分组可以依赖于网络100中的目标接收节点的邻域关系。图4中的虚拟传输点202和虚拟接收点300的特定配置仅仅是可能的配置的示例，各种实施例中还考虑了其它配置。

控制器106为网络100中的每个无线节点选择操作模式。选择的操作模式对于网络100中的不同无线节点可以变化或可以不变化。例如，网络100中的不同无线节点可以同时在正常传输模式、超级传输模式、超级接收模式、超级收发器模式及其组合下操作。控制器106将选择的操作模式以信号方式发送至网络100中的每个无线节点，无线节点根据它们的选择的操作模式与网络100通信。控制器106也可以根据选择的传输模式和其它考虑(例如，qos要求)向无线节点提供可扩展数据管道以用于传输。

控制器106可以根据服务要求、特定服务的qos要求、网络负载、发射节点能力、接收节点能力、应用、业务类型、能量效率等等，执行无线节点的操作模式的选择。无线节点执行数据的协作传输和/或协作接收的能力是为无线节点选择操作模式的因素。控制器106知道网络100中每个无线节点的协作传输能力和协作接收能力。例如，接收无线节点可以将其协作接收能力以信号方式发送至控制器106。接收节点的协作接收能力可以依赖于其执行d2d通信的能力。传输无线节点可以将其协作传输能力以信号方式发送至控制器106。如果无线节点不能进行协作传输和/或协作接收，控制器106可以相应地选择合适的操作模式并且可以半静态地将选择的操作模式以信号方式发送至该无线节点。

在各种实施例中，操作模式选择也可以考虑其它因素，例如服务要求、传输(例如，数据包)的qos要求、网络负载、能量效率等等。例如，对于低服务要求或低qos传输，控制器106可以不在协作传输/接收上消耗网络资源。又例如，如果接收节点和传输节点之间的信道质量是好的，则协作传输和接收可以是不必要的。因此，控制器106可以通过为具有好的已有信道质量的无线节点选择正常传输模式来节约网络资源。又例如，如果网络100的网络负载较轻(例如，存在足够数量的网络资源用于所有调度的传输)，则控制器106可以确定协作传输/接收是不必要的。控制器106可以选择正常传输模式用于传输，从而简化计算成本(例如，降低解码联合传输的成本)。又例如，网络100可以禁用一些传输点以节约能量，因此，协作传输能力可以未被启用。类似地，协作接收可以在接收节点处被禁用以节约能量。控制器106可以根据启用的超级传输/接收能力选择操作模式。在这些实施例中，当控制器106在选择操作模式时考虑其它因素，例如服务要求、qos要求、网络负载、能量效率，等等，则控制器106可以根据网络100和/或传输中的任何变化动态地将选择的操作模式以信号方式发送至无线节点。

图5为根据各种实施例的网络控制器操作的流程图。在步骤500中，网络控制器定义用于网络中的传输的一种或多种操作模式。该操作模式至少包括超级收发器模式，在该模式下，虚拟传输点根据目标无线节点的邻域关系与虚拟接收点协作通信。该操作模式还可以包括正常传输模式、超级传输模式、超级接收模式或其组合。正常传输模式被定义为一种单个传输节点与单个接收节点通信的操作模式。超级传输模式被定义为一种多个传输节点与单个接收节点协作通信的操作模式。超级接收模式被定义为一种单个传输节点与多个协作接收节点通信的操作模式。

在步骤502中，网络控制器可以获取关于网络中无线节点的协作传输能力和/或协作接收能力的信息。例如，无线节点可以基于其执行d2d通信的能力、其使用回程链路与其它传输节点协调传输的能力，等等，将该无线节点的协作接收能力以信号方式发送至网络控制器。在步骤504中，该网络控制器为该无线节点选择操作模式。操作模式的选择可以根据该无线节点的协作传输能力(例如，当无线节点是传输节点时)或协作接收能力(例如，当该无线节点是接收节点时)。操作模式的选择也可以考虑其它因素，例如服务要求、qos要求、网络负载，等等。在步骤506中，该网络控制器将选择的操作模式以信号方式发送至该无线节点。

在步骤508中，该网络控制器可以向无线节点提供可扩展数据管道以用于传输。该可扩展数据管道可以根据选择的操作模式配置(即可以根据选择的操作模式选择传输/接收点)。该数据管道的吞吐量可以根据无线节点的服务的qos要求动态地配置。

图6为根据各种实施例的网络设备操作的流程图。在步骤600中，网络设备将其协作传输能力和协作接收能力以信号方式发送至网络控制器。网络设备的协作接收能力可以取决于其执行d2d通信的能力(例如，当该设备为ue时)或其通过回程链路通信的能力(例如，当该设备是bs时)。该网络设备的协作传输能力可以取决于其通过在回程链路上与其它传输节点通信来协作传输数据的能力(例如，当该设备是bs时)或其d2d通信的能力(例如，当该设备是ue时)。在步骤602中，该网络设备接收选择的操作模式。该选择的操作模式是由该网络控制器为网络定义的若干操作模式中的一种。该定义的操作模式至少包括超级收发器模式，在该模式下，虚拟传输点根据目标无线节点的邻域关系向虚拟接收点协作传输数据。该选择的操作模式可以根据该网络设备的协作传输能力(例如，当该网络设备是传输节点时)或该网络设备的协作接收能力(例如，当该网络设备是接收节点时)完成。在步骤604中，网络设备根据选择的操作模式使用例如该控制器根据选择的操作模式提供的可扩展数据管道来传输/接收数据。

图7是处理系统的框图，该处理系统可以用于实现本文公开的设备和方法。特定设备可以利用所示的所有部件或仅利用该部件的子集，而集成水平可以随设备而异。此外，设备可以包括部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。该处理系统可以包括处理单元，该处理单元配备一个或多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、按键、键盘、打印机、显示器等。该处理单元可以包括中央处理器(cpu)、存储器、大容量存储设备、视频适配器以及连接至总线的i/o接口。

该总线可以是任意类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线、存储控制器、外围总线或视频总线等等。该cpu可以包括任意类型的电子数据处理器。该存储器可以包括任何类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、同步dram(sdram)、只读存储器(rom)或其组合等等。在实施例中，该存储器可以包括在开机时使用的rom以及执行程序时使用的用于程序的dram和数据存储器。

该大容量存储设备可以包括任何类型的存储设备，该存储设备用于存储数据、程序和其它信息，并使得该数据、程序和其它信息通过总线可访问。该大容量存储设备可以包括例如下列中的一项或多项：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等等。

该视频适配器和该i/o接口提供接口以将外部输入输出设备耦合至该处理单元。如图所示，输入输出设备的示例包括耦合至该视频适配器的显示器和耦合至该i/o接口的鼠标/键盘/打印机。其它设备可以耦合到该处理单元，并且可以利用附加的或更少的接口卡。例如，可以使用串行接口卡(未示出)将串行接口提供给打印机。

该处理单元还包括一个或多个网络接口，该网络接口可以包括以太网电缆等有线链路和/或到接入节点或到不同网络的无线链路。该网络接口允许该处理单元通过该网络与远程单元进行通信。例如，该网络接口可以通过一个或多个发射器/发射天线和一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在实施例中，该处理单元耦合到局域网或广域网以用于数据处理，并且该处理单元与远程设备，例如其它处理单元、互联网、远程存储设施等进行通信。

虽然本发明已参考说明性实施例进行了描述，但此描述并不旨在限制本发明。在参考该描述后，本领域普通技术人员会显而易见地认识到该说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例。因此，所附权利要求书旨在涵盖任何此类修改或实施例。