无线通信网络中的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本文描述的实施方式通常涉及网络接入单元以及网络接入单元中的方法。特别地，本文描述了一种机制，用于在异构无线通信网络中选择用户设备和无线网络节点之间的信号路径。
【背景技术】
[0002]用户设备(UE)，也称为移动站、无线终端和/或移动终端，可以在无线通信网络中进行无线通信，无线通信网络有时也称为蜂窝无线系统。通信可以例如在用户设备之间、UE和有线连接的电话之间和/或UE和服务器之间通过无线接入网络(RAN)以及可能的一个或多个核心网络进行。无线通信可以包括各种通信服务，例如语音、消息、数据包、视频以及广播等。
[0003]该用户设备进一步还可被称为移动电话、蜂窝电话、具备无线能力的平板电脑或者笔记本电脑等。在本上下文中用户设备可例如是便携的、袖珍的、手持的、包含于电脑中的或者车载的移动设备，能够通过无线接入网络与例如为另一个用户设备或者服务器的另一个实体进行语音和/或数据通信。
[0004]该无线通信网络覆盖的地理区域被划分为小区区域，每个小区区域被无线网络节点或者基站所服务，基站例如是无线基站(RBS)或者基站收发信台(BTS)，其在一些网络中基于所使用的技术和/或术语可以被称为“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或者“B node”。
[0005]有时，表述“小区”可以用于表示无线网络节点本身。然而，小区在标准术语中还可以用于由位于基站站点的无线网络节点提供无线覆盖的地理区域。位于基站站点上的一个无线网络节点可以服务一个或多个小区。无线网络节点可以通过在无线电频率上工作的空中接口与各自无线网络节点范围内的任一 UE通信。
[0006]在一些无线接入网络中，一些无线网络节点可以通过例如陆上线路或者微波与例如在通用移动通信系统(UMTS)中的无线网络控制器(RNC)连接。该RNC有时也叫做基站控制器(BSC)，例如在GSM中，其可以管理并协调与其连接的多个无线网络节点的各种活动。GSM是全球移动通信系统的缩写(原为移动特别小组(Groupe Special Mobile))。
[0007]在第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)中，无线网络节点可以被称为eNodeB或者eNB，可以通过例如无线接入网关的网关与一个或者多个核心网络连接。LTE基于GSM/EDGE以及UMTS/HSPA网络技术，通过使用不同的无线电接口以及核心网络的改善，增加了容量和速度。
[0008]先进的LTE，即LTE版本10以及更高的版本被设定以通过成本效益方式提供更高的比特率，同时，其完全符合国际电信联盟(I TU)为先进的国际移动电信GMT)设定的要求，也称为4G。
[0009]在本上下文中，下行链路、下游链路或者前向链路等表述可以用于从无线网络节点到UE的传输路径。上行链路、上游链路或者反向链路等表述可以用于相反方向的传输路径，即从UE到无线网络节点。
[0010]图1A示出了LTE系统架构的概览。LTE的高级网络架构包括以下三个主要组件:UE、演进的UMTS陆地无线接入网络(E-UTRAN)以及演进分组核心(EPC)』PC是核心网络。
[0011]归属签约用户服务器(HSS)组件已经从UMTS和GSM向前推进，并且为一个包含所有网络运营商的用户信息的中央数据库。
[0012]分组数据网络(PDN)网关(P-GW)使用SGi接口与外界即TON通信。每个分组数据网络由接入点名称(APN)标识。P-GW与UMTS和GSM中的GPRS支持节点(GGSN)和服务GPRS支持节点(SGSN)的角色相同。
[0013]服务网关(S-GW)充当路由器，并且在基站和P-GW之间转发数据。
[0014]移动性管理实体(MME)通过信令消息和HSS控制移动的高级别操作。
[0015]策略控制和计费规则功能(PCRF)是未在上述图中示出的组件，但它是负责策略控制决策，以及用于控制保存在P-GW中的策略控制执行功能(PCEF)中的基于流的计费功能。
[0016]每个基站或无线电网络节点通过S1接口与EPC连接，并且它还可以通过主要用于切换时的信令和分组转发的X2接口与邻近的eNB连接。服务网关和TON网关之间的接口被称为S5/S8。有两种略微不同的实现方式，如果两个设备在同一网络中，则为S5接口，如果在不同网络，则为S8接口。
[0017]图1B示出了包括两个无线网络节点，一个中继节点(RN)和一个W1-Fi接入点(AP)的异构网络(Hetnet)。如图所示，一个想要附着网络的UE通常具有多个可能的路径来这样做。
[0018]在这样的异构网络中，可以直接与无线网络节点建立连接，或者也可以通过中继节点(RN)、接入点或者相邻的无线网络节点的转发来建立连接。一种现有技术的小区选择方法基于参考信号接收功率(RSRP)，其也被称为接收信号强度指示(RSSI)和/或接收信道功率指示符(RCPI)，该方法假定下行链路和上行链路的无线信道传播模型是相同的。在这种方案中，UE与从其接收到最强下行链路功率的节点相关联。
[0019]基本原理包括以下步骤:
[0020](a)每个网络节点发送导频信号；
[0021](b)UE测量从服务网络节点和相邻网络节点和/或中继节点接收到的导频信号强度RSRP;
[0022](c)UE向服务网络节点上报测量结果；以及
[0023](d)服务网络节点决定UE是否应附着到无线网络节点、中继节点、接入点或相邻的无线网络节点。
[0024]通常情况下，UE被指示连接到发射最高接收导频功率的网络节点，但是会增加偏移或阈值以避免UE在小区边界频繁切换(兵兵效应)。
[0025]这种方法的一个问题是，它基于下行链路和上行链路的信道传播模型相同这一假设，然而情况可能并非如此。例如，不可避免地加入到传输信号的噪声，其可以通过如热噪声以及来自接收机输入电路的电子噪声的多种干扰影响而产生，或通过来自接收器天线拾取的辐射电磁噪声的干扰而产生。通常，干扰噪声可以被划分成功率相关部分(f(P))和常数部分(c)，其中功率相关部分是传输功率(P)的函数:
[0026]噪音=f(p)+c
[0027]由于和传输功率相当小的UE相比，无线网络节点的传输功率非常高，因此，对于下行链路传输来讲，该恒定噪声部分可能是总的相加的噪声中一个可以忽略的部分，然而它可能是上行链路传输中的一个主导部分，并且反之亦然。因此，一个在下行链路中产生可接受的信号与干扰加噪声比(SINR)的路径在上行链路中可能会有相当严重的噪音，或者可能反之亦然。可使用任何类似测量替代SINR，例如信噪比(SNR或S/N)、信号干扰比(SIR)、信号对噪声加干扰比(SNIR)、信号与噪声和失真比(SINAD)、信号量化噪声比(SQNR)，或者任何与有用信号的功率水平与干扰背景噪声的水平的比较相关的类似测量或比率。
[0028]现有技术的连接机制的另一个问题是，在异构网络中，服务无线网络节点不知道所有可能的连接选项。例如，该服务无线网络节点可能不知道UE已经接入的任何W1-Fi接入点。这可以通过让用户/UE选择W1-Fi连接来解决。但是，UE可能具有甚至更少的关于可能的可选择连接路径的信息。同样，用户可能只有有限的技术技能/兴趣，只是希望获得尽可能好的网络连接。进一步的，服务无线电网络节点可能不知道网络中其他节点的上行链路的接收质量。
[0029]进一步地，现有技术的连接机制强调网络吞吐量，然而UE可能对节省传输电量并由此延长再次装载电池的时间间隔更有兴趣。
[0030]由此看来在UE接入异构网络的方法中仍然有改善的空间。
【发明内容】
[0031]因此，一个目的是消除至少一些上述缺点，并且改善异构无线通信网络中用户设备(UE)的性能。
[0032]该目的和其它目的是通过所附独立权利要求的特征实现的。进一步的实施方式通过从属权利要求、说明书以及附图显而易见。
[0033]根据第一方面，提供了一种网络接入单元中使用的方法，用于在异构无线通信网络中选择用户设备和无线网络节点之间的信号路径。除了无线网络节点，所述异构无线通信网络还包括中继节点和所述网络接入单元。所述方法包括从所述用户设备接收接入请求。并且，所述方法包括确定在所述用户设备和所述无线网络节点之间传输数据的通信性能指标。进一步，所述方法还包括确定所述用户设备和所述无线网络节点之间的可选连接路径。所述方法进一步包括基于确定的所述通信性能指标选择所述用户设备和所述无线网络节点之间的连接路径。
[0034]根据所述第一方面，在所述方法的第一种可能实施方式中，所述选择连接路径还包括选择用于在所述用户设备和所述无线网络节点之间传输数据包的协作中继方案。
[0035]根据所述第一方面或所述方法的第一种可能实施方式，在所述方法的第二种可能实施方式中，所述确定在所述用户设备和所述无线网络节点之间传输数据的通信性能指标独立地在上行链路和下行链路执行。进一步地，所述选择所述用户设备和所述无线网络节点之间的连接路径独立地在所述上行链路和所述下行链路执行。
[0036]根据所述第一方面或之前所述的任一种实施方式，在所述方法的第三种可能实施方式中，所述方法还包括收集与确定的所述用户设备和所述无线网络节点之间的连接路径相关的信号测量报告，其中所述选择连接路径基于确定的所述通信性能指标以及收集的所述信号测量报告。
[0037]根据所述第一方面或所述方法的第三种可能实施方式，在所述方法的第四种可能实施方式中，所述信号测量报告从包括于所述异构无线通信网络中的所述用户设备，以及所述中继节点和无线网络节点分别收集。
[0038]根据所述第一方面，在所述方法的第五种可能实施方式中，所述方法还包括确定与所述用户设备的地理位置相关的信息，并且其中所述连接路径是通过使用确定的与所述用户设备的地理位置相关的信息从数据库请求所述连接路径的引用而选择的。进一步地，所述数据库包括网络布局图和存储的经验信息，所述存储的经验信息包括与不同的UE位置相关联的连接路径的分布模式。
[0039]根据所述方法的第五种可能实施方式，在所述方法的第六种可能实施方式中，所述与所述用户设备的地理位置相关的信息包括所述用户设备测量的地理坐标、所述用户设备测量的信号测量的信号指纹、和/或所述无线网络节点所做的对所述用户设备的方向和距离估计。
[0040]根据所述第一方面或之前所述的任一种实施方式，在所述方法的第七种可能实施方式中，在所述用户设备和所述无线网络节点之间传输数据的通信性能指标包括，例如节能偏好、服务质量(QoS)、系统吞吐量中的任一种。
[0041]根据所述第一方面或所述方法的第三、第四、第五、第六和/或第七种可能实施方式，在所述方法的第八种可能实施方式中，用于在所述用户设备和所述无线网络节点之间传输数据包的所述协作中继方案包括中继，通过多径、多跳的分集合并，和/或网络编码。
[0042]根据所述第一方面或之前所述的任一种实施方式，在所述方法的第九种可能实施方式中，所述异构无线通信网络包括移动性管理实体MME，所述网络接入单元共同位于所述MME 中。
[0043]根据所述第一方面或之前所述的任一种实施方式，在所述方法的第十种可能实施方式中，由于用户设备移动性，所述网络接入单元周期性地重复执行前述动作中的任一、一些或所有动作，由此实现所述用户设备和所述无线网络节点之间的连接路径的重选择。
[0044]根据第二方面，提供了一种网络接入单元，用于在异构无线通信网络中选择用户设备和无线网络节点之间的信号路径。所述异构无线通信网络还包括中继节点和所述网络接入单元。所述网络接入单元包括接收器，用于从所述用户设备接收接入请求。另外，所述网络接入单元包括处理器，用于确定在所述用户设备和所述无线网络节点之间传输数据的通信性能指标，还用于确定所述用户设备和所述无线网络节点之间的可选连接路径，此外还用于基于确