具有分配的接入类别的无线通信系统和相关方法
【专利摘要】一种无线通信系统包括私有LTE基站、商用载波LTE基站、及移动无线通信设备。该移动无线通信设备包括LTE收发器、存储器及耦接到LTE收发器和存储器的控制器。该控制器基于使用特性值的优先级在存储器中存储分配的AC值、在存储器中存储随机的AC值、并且确定是对私有LTE基站还是对商用载波LTE基站的接入可用。当私有LTE基站可用于接入时，基于分配的AC值和从私有LTE基站接收到的私有LTE阻止值进行连接。当商用载波LTE基站可用于接入时，基于随机的AC值和商用载波阻止值进行连接。
【专利说明】具有分配的接入类别的无线通信系统和相关方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，并且更具体地，涉及长期演进无线通信系统和相关方法。
【背景技术】
[0002]典型的无线通信系统包括互相交换数据的多个无线通信设备。在一些无线通信系统(例如基础设施网络)中，该系统还可以包括用于管理无线通信设备之间的通信的无线基站。换句话说，每个系统内部的通信将会经无线基站进行交换。在其它无线通信系统(例如网状网络和自组(ad hoc)无线网络)中，无线基站可以被省略，即，无线通信设备可以直接地相互通信。
[0003]无线通信设备可以基于无线通信协议互相通信。如在通过引用被整体结合于此的3GPP TS 22.0il V8.9.0 (2009-09)技术规范中所公开的，第三代合作伙伴项目长期演进(3GPP LTE)无线通信协议是旨在提供城域网的稳健技术。特别地，LTE无线协议通常称作第四代蜂窝协议。
[0004]LTE无线通信协议可以提供:增加的带宽、低时延以及提高的信号穿透力。而且，LTE无线通信协议提供用于语音和数据两者的完全分组交换协议，以及很容易集成到传统系统中的简化的基础设施。
[0005]LTE无线通信协议的一个潜在缺陷可能包括在经受高用户密度的网络扇区中表现欠佳，例如，在诸如大容量体育馆的体育赛事之类的大事件期间。在这些情形期间，网络吞吐量可能会显著地降低，实际上使无线通信系统不工作。
[0006]在LTE无线通信协议中包括一种解决这个缺陷的方法，该方法包括阻止因子(barring factor)特征。在LTE无线通信协议中，每个移动无线通信设备具有与其关联的接入类别，该接入类别包括0-15。在LTE无线通信系统中，接入类别11-15为特殊用户保留，即，类别15-PLMN人员；类别14-紧急服务；类别13-公共事业(例如，水/气供应商)；类别12 -安全服务；及类别11 -PLMN使用。
[0007]当无线通信设备连接到无线网络时，该设备被随机分配从0-9中的类别。在其中LTE无线通信系统可能需要节流使用的情形中，网络运营商可以使用阻止因子特征。当无线通信设备首先连接到无线通信系统时，该设备接收常备阻止率(当基站在阻止模式下运行时)并且该设备产生随机数。如果随机数小于该阻止率，则该设备继续连接到网络。否则，该设备终止到LTE无线通信系统的连接过程。这个方法的缺陷是，由于移动无线通信设备是基于随机产生的数来阻止的，因此阻止率被随机地应用而没有任何对用户实际优先级的考虑。
[0008]对LTE无线通信系统中的优先级的另一种方法在Wang等人的美国专利申请公开N0.2008/0200146中公开。Wang等人使用11_15接入类别来提供优先级，该优先级类似于具有给打紧急电话的特殊配置的典型LTE无线通信系统的优先级。
【发明内容】
[0009]鉴于上述背景，因此，本发明的一目的是提供能够处理高使用应用(high useapplicat1n)的LTE无线通信系统。
[0010]根据本发明的这个及其它目的、特征和优点是通过如下LTE无线通信系统提供的，该LTE无线通信系统包括私有(private) LTE基站、商用载波LTE基站及包括LTE收发器、存储器和耦接到LTE收发器和存储器的控制器的移动无线通信设备。该控制器配置为基于使用特性值的优先级在存储器中存储分配的接入类别(AC)值、在存储器中存储随机的AC值、及确定是对私有LTE基站还是对商用载波LTE基站的接入是可用的。当私有LTE基站可用于接入时，则无线通信设备将基于分配的AC值和从私有LTE基站接收到的私有LTE阻止值连接到私有LTE基站，并且当商用载波LTE基站可用于接入时，则基于随机的AC值和从商用载波LTE基站接收到的商用载波阻止值连接到商用载波LTE基站。有利地，移动无线通信设备可以在标准的LTE无线通信系统中和私有化的专用优先级LTE通信系统两者中运打。
[0011]更具体地，控制器可以配置为基于分配的AC值和随机的AC值中的一个来产生比较阻止率，并且把该比较阻止率与私有LTE阻止值和商用载波阻止值中的一个进行比较。控制器可以配置为当比较阻止率大于或等于相应私有LTE阻止值时，停止连接到私有LTE基站。控制器还可以配置为当比较阻止率大于或等于商用载波阻止值时，停止连接到商用载波LTE基站。控制器可以配置为在阻止时间值到期后，重新启动对私有LTE基站或商用载波LTE基站的连接。
[0012]另一个方面致力于操作LTE移动无线通信设备的方法。该方法包括基于使用特性值的优先级在LTE移动无线通信设备的存储器中存储分配的AC值、在存储器中存储随机的AC值及确定是对私有LTE基站还是对商用载波LTE基站的接入可用。该方法还包括当私有LTE基站可用于接入时，则基于分配的AC值和从私有LTE基站接收到的私有LTE阻止值连接到私有LTE基站，并且当商用载波LTE基站可用于接入时，则基于随机的AC值和从商用载波LTE基站接收到的商用载波阻止值连接到商用载波LTE基站。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是根据本发明的LTE无线通信系统的示意图。
[0014]图2是说明来自图1的系统中的移动无线通信设备的操作的流程图。
[0015]图3是说明来自图1的系统中的移动无线通信设备的操作的更详细的流程图。
[0016]图4是在图1的LTE无线通信系统中的优先级化的AC的示意图。
【具体实施方式】
[0017]现在将在下文中参考附图对本发明进行更完全的描述，其中在附图中示出了本发明的优选实施例。但是，本发明可以在许多不同的形式中体现并且不应当被认为是限定到本文所阐述的实施例。而是，这些实施例的提供是为了使本公开内容更透彻和完整，并且将把本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。贯穿所有的图，相同的标号指代相同的要素。
[0018]首先参考图1，现在描述根据本发明的LTE无线通信系统10。该LTE无线通信系统10包括私有LTE基站11 (图2:公共安全PLMN)和商用载波LTE无基站12。商用载波LTE基站12是诸如全球移动通信系统(GSM)或码分多址(CDMA)蜂窝网络(例如，如由Verizon无线或ATT无线网络提供)之类的商用载波蜂窝网络的一部分。
[0019]LTE无线通信系统10包括移动无线通信设备13，其中移动无线通信设备13包括LTE收发器15、耦接到LTE收发器的天线17、存储器14、和耦接到LTE收发器和存储器的控制器16。例如，控制器16可以包括集成电路(IC)微处理器，诸如可从加州Santa Clara的NVIDIA公司得到的双核Tegra处理器，或者可以包括软件模块。
[0020]另外参考图2-3及其中的流程图80，50，现在描述操作移动无线通信设备13的方法(方框81，51)。控制器16配置为基于使用特性值的优先级在存储器14中存储分配的AC值(方框83)。特别地，分配的AC值利用典型的LTE随机AC，S卩，AC值0_9。有利地，虽然典型的LTE系统把所有的公共安全设备归到AC 14 (紧急服务)中，但是移动无线通信设备13能够利用已存在的AC 0-9来提供在优先化中所期望的粒度。
[0021]例如，存储器14可以包括订户识别模块(SM)卡的一部分，并且分配的AC值可以存储在其中。分配的AC值用于与私有LTE基站11协作使用，私有LTE基站11是诸如公共安全通信网络或政府城域网之类的私有蜂窝通信网络的一部分。控制器16配置为存储包括第一响应者用户值或维护用户值中的至少一个的使用特性值的优先级。总之，使用特性值的优先级为私有蜂窝通信网络的运营商把移动无线通信设备13的用户的相对重要性分成等级。在一种示例性实施例中，第一响应者用户将比通常的维护用户具有更高的优先级。
[0022]分配的AC值可经多种方法编程到移动无线通信设备13的存储器14中。一种这样的方法可以包括在把移动无线通信设备13发放给用户之前，私有蜂窝通信网络的运营商把分配的AC值预先编程到该设备中。在另一种实施例中，用户可以随后把分配的AC值编程到存储器14中或变改变预先编程的现有值。
[0023]对于商用载波LTE基站12上的操作，控制器16确定随机的AC值并把它存储在存储器14中(方框85)。在一种实施例中，控制器16执行随机过程来确定随机的AC值，以及在另一种实施例中，商用载波LTE基站12提供这种值，该值经由LTE收发器15被接收。
[0024]在工作期间，移动无线通信设备13穿越不同的地理区域，这些地理区域可能在或者可能不在商用载波LTE基站12和私有LTE基站11的网络覆盖范围内。作为首要事项，控制器16确定它能够扎营(连接)到私有LTE基站11还是商用载波LTE基站12上(方框87，53)。换句话说，控制器16配置为确定是对私有LTE基站11还是对商用载波LTE基站12的接入可用。控制器16通过从私有LTE基站11或者商用载波LTE基站12下载接收到的网络标识值(例如，公共陆地移动网(PLMN)标识号码)来确定覆盖的这种可用性(方框55)(例如，在所说明的实施例中，标记的广播信息元素)。当私有LTE基站11或商用载波LTE基站12可用时，作为初始小区配置过程的一部分，移动无线通信设备13确定网络运营商是否已经进行受限接入模式，即，利用阻止特征(方框57)。
[0025]当私有LTE基站11可用于接入时，控制器16配置为然后基于所分配的AC值和从私有LTE基站接收到的私有LTE阻止值连接到私有LTE基站11 (方框89，59)。私有LTE无线通信系统的运营商确定是否使用LTE的阻止特征并且取决于使用动态来选择性地设置私有LTE阻止值。在一些实施例中，私有LTE基站11配置为基于该私有LTE基站的位置来设置私有LTE阻止值。例如，如果在城市的区域已发生紧急情况，则私有LTE基站11的运营商可以降低发送到在紧急区域中的设备的私有LTE阻止值，从而确保诸如第一响应者和执法的高优先级用户可以可靠地使用该私有LTE基站。
[0026]当商用载波LTE基站12可用于接入时，控制器16配置为然后基于随机的AC值和从商用载波LTE基站接收到的商用载波阻止值来连接到商用载波LTE基站12(方框91)。同样，商用载波做出关于是否利用LTE的阻止特征的决定。有利地，移动无线通信设备13在到商用载波LTE基站12的连接过程期间像通常那样运行，但当连接到私有LTE基站11时，则利用专用优先级连接过程(方框93)。
[0027]更具体地，并且取决于哪个基站可用于接入，控制器16配置为基于分配的AC值(私有LTE基站11)和随机的AC值(商用载波LTE基站12)中的一个来产生比较阻止率。例如，控制器16说明性地把分配的AC值或随机的AC值除以10。控制器16配置为然后把该比较阻止率与私有LTE阻止值和商用载波阻止值中的一个(取决于移动无线通信设备13尝试连接到哪个基站)进行比较(方框61，63)。
[0028]无论移动无线通信设备13尝试与哪个基站进行连接，控制器16配置为当比较阻止率大于或等于相应私有LTE阻止值或商用载波阻止值时，停止连接到私有LTE基站11或商用载波LTE基站12。换句话说，移动无线通信装置13被阻止连接到相应基站。在方框65，控制器16检查移动无线通信设备13的AC值是否在阻止列表中。如果移动无线通信装置13被阻止，则控制器16配置为在阻止时间值到期后，重新启动到私有LTE基站11或商用载波LTE基站12的连接(方框67)。在可替换的方案中，移动无线通信设备13可以进入小区重新选择过程，即，控制器16寻找要连接到的其它基站(方框69)。
[0029]控制器16配置为当比较阻止率小于相应私有LTE阻止值和商用载波阻止值时，继续连接到私有LTE基站11或商用载波LTE基站12(方框71，73，75)。换句话说，移动无线通信设备13的用户的AC值没有被阻止。
[0030]在其中移动无线通信设备13有权使用多个LTE基站的应用中。特别地，移动无线通信设备13的控制器16可以配置为，当私有LTE基站11和商用载波LTE基站12两者可用于接入时，则基于优选的接收到的网络标识值来连接到基站。例如，控制器16可以存储优选的PLMN ID并连接到与该优选的PLMN ID关联的基站。在私有用户的情况下，移动无线通信设备13会配置为当在两者的覆盖范围中时，优选私有PLMN ID LTE基站11。在其中控制器16被私有LTE基站11阻止，但具有商用网络覆盖的情况下，它将连接到商用LTE基站12。
[0031]有利地，在对通常的网络基础设施进行很少改动的情况下，移动无线通信设备13就能够与私有LTE基站11或商用载波LTE基站12协作。并且，私有LTE基站11的网络运营商可以逐个站点地调整私有LTE阻止率，从而对网络使用提供增强的控制。此外，移动无线通信设备13对网络基础设施来说像通常那样工作，从而保持遵守LTE标准。
[0032]另一方面致力于操作LTE移动无线通信设备13的方法。该方法包括基于使用特性值的优先级在LTE移动无线通信设备13的存储器14中存储分配的AC值、在存储器中存储随机的AC值、并且确定是对私有LTE基站11还是对商用载波LTE基站12的接入可用。该方法还包括当私有LTE基站11可用于接入时，则基于所分配的AC值和从私有LTE基站接收到的私有LTE阻止值来连接到私有LTE基站11，并且当商用载波LTE基站12可用于接入时，则基于随机的AC值和从商用载波LTE基站接收到的商用载波阻止值来连接到商用载波LTE基站12。
[0033]现在参照图4，图示95说明了 LTE无线通信系统10中的优先级化的AC的示例性实施例。特别地，AC 11-15具有基于LTE无线通信协议的典型分配。随机类别0-9已被重新分配以提供详细的和分层的AC布置。特别地，ACO分配给第一响应者，以给他们最高的优先级；AC1分配给执法；AC2分配给紧急医疗服务；AC3分配给市政命令与控制；AC4分配给火灾预防；AC5分配给医护人员；AC6没有分配并且保留开放用于将来的扩展；以及AC7-9分配给不同级别的公共事业人员。
【权利要求】
1.一种长期演进(LTE)无线通信系统包括: 私有LTE基站； 商用载波LTE基站；和 移动无线通信设备，包括LTE收发器、存储器和耦接到所述LTE收发器和所述存储器的控制器，所述控制器被配置为 基于使用特性值的优先级在所述存储器中存储分配的接入类别(AC)值， 在所述存储器中存储随机的AC值， 确定对所述私有LTE基站还是对所述商用载波LTE基站的接入可用， 当所述私有LTE基站可用于接入时，则基于分配的AC值和从所述私有LTE基站接收到的私有LTE阻止值连接到所述私有LTE基站，及 当所述商用载波LTE基站可用于接入时，则基于随机的AC值和从所述商用载波LTE基站接收到的商用载波阻止值连接到所述商用载波LTE基站。
2.如权利要求1所述的LTE无线通信系统，其中，所述控制器配置为，当所述私有LTE基站和所述商用载波LTE基站两者可用于接入时，则基于优选的接收到的网络标识值连接到基站。
3.如权利要求1 所述的LTE无线通信系统，其中，所述控制器配置为: 基于分配的AC值和随机的AC值中的一个来产生比较阻止率；及 把该比较阻止率与私有LTE阻止值和商用载波阻止值中的一个进行比较。
4.如权利要求3所述的LTE无线通信系统，其中，所述控制器配置为当比较阻止率大于或等于相应私有LTE阻止值时，停止连接到所述私有LTE基站；并且其中，所述控制器配置为当比较阻止率大于或等于商用载波阻止值时，停止连接到所述商用载波LTE基站。
5.如权利要求4所述的LTE无线通信系统，其中，所述控制器配置为在阻止时间值到期后重新启动到所述私有LTE基站或所述商用载波LTE基站的连接。
6.如权利要求3所述的LTE无线通信系统，其中，所述控制器配置为当比较阻止率小于相应私有LTE阻止值或商用载波阻止值时，继续连接到所述私有LTE基站或所述商用载波LTE基站。
7.如权利要求1所述的LTE无线通信系统，其中，所述控制器配置为存储包括第一响应者用户值和维护用户值中的至少一个的使用特性值的优先级。
8.一种操作长期演进(LTE)移动无线通信设备的方法，该方法包括: 基于使用特性值的优先级在LTE移动无线通信设备的存储器中存储分配的接入类别(AC)值； 在存储器中存储随机的AC值； 确定是对私有LTE基站还是对商用载波LTE基站的接入可用； 当私有LTE基站可用于接入时，则基于分配的AC值和从私有LTE基站接收到的私有LTE阻止值连接到私有LTE基站；及 当商用载波LTE基站可用于接入时，则基于随机的AC值和从商用载波LTE基站接收到的商用载波阻止值连接到商用载波LTE基站。
9.如权利要求8所述的方法，还包括:当私有LTE基站和商用载波LTE基站两者可用于接入时，则基于优选的接收到的网络标识值连接到基站。
10.如权利要求8所述的方法，还包括:基于分配的AC值和随机的AC值中的一个来产生比较阻止率 '及把该比较阻止率与私有L TE阻止值和商用载波阻止值中的一个进行比较。
【文档编号】H04W48/02GK104041129SQ201380004703
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】R·H·约翰逊, G·N·亨德森 申请人:哈里公司