具有移动基站的蜂窝通信系统和用于与其结合的方法和装置的制造方法
【专利说明】
[0001 ] 本申请为于2012年9月26日提交、申请号为201180016202.X、发明名称为"具有移 动基站的蜂窝通信系统和用于与其结合的方法和装置"的中国专利申请的分案申请。所述 母案申请的国际申请日为2011年1月27日，国际申请号为PCT/IL2011/000096。
[0002] 相关申请案
[0003] 要求2010年1月28日申请的第203568号W色列专利申请和2010年6月17日申请的 第206455号W色列专利申请的优先权。
技术领域
[0004] 本发明设及移动通信网络并且特定来说设及蜂窝通信网络。
[0005] 发明背景
[0006] 已知许多移动通信网络，包括4G网络。已知"移动自组网络"（MA肥T)技术。E-UTRAN 是已知标准。已知WiMAX和3G网络系统。
[0007] 已知MA肥T算法描述在化日(1 Alnaj jar和化hao 化en的 "SNR/RP aware Routing Algorithm Cross-Layer Design for MA肥rajWMN，第I卷，第2号，2009年 11月）。
[000引说明书中所提到的所有公开和专利文件和其中直接或间接引用的公开和专利文 件的公开内容W引用的方式并入本文中。 发明概要
[0009] 本发明的某些实施方案试图提供一种中间法，其可基于E-UTRAN标准并且经由动 态改变其连接W保持其自身与移动站同步的移动中继层实施无线回传解决方案。
[0010] 本发明的某些实施方案试图提供一种蜂窝通信网络，其中存在移动通信装置、固 定核屯、和通常至少一个固定基站和至少一个移动基站。移动基站延伸网络的"范围"使得最 远移动元件与移动和/或固定基站会话，在其等之后及等等W连续跳反向至核屯、。
[0011] 某些实施方案试图提供移动通信基站，每个移动通信基站上具有了解如何向其移 动基站报告其所见的基站的"移动电话功能"（除输入/输出，诸如拨号和响铃外）。
[0012] 某些实施方案试图在移动基站上(与移动基站同位置)提供无线电管理器，所述无 线电管理器经由无线电与其它移动基站上的"同级"无线电管理器通信。
[0013] 某些实施方案试图提供上述通信网络配置所提供的信息的使用W使个别移动基 站能够确定其是否应接受转向它的移动通信装置或其是否应因其了解所述移动通信装置 由于个别移动基站目前不良地背面连接至核屯、或根本未连接，而其它移动基站更好地连接 而在他处可W表现更好而拒绝所述移动通信装置。相比之下，在没有移动基站的传统系统 中，固定的基站总是背面连接至核屯、。
[0014] 某些实施方案试图提供一种用于实施包括移动的网络基础设施的E-UTRAN网络的 系统，所述系统包括多个移动中继（HiRS)，每个移动中继容纳通常小型的E-UTRAN基站 (rBS)、E-UTRAN移动站(rMS)和具有标准E-UTRAN通信层的本地无线管理单元(rRM)，所述通 信层与其同位置移动站(rMS)和其同位置基站(rBS)通信W收集描述连接至同位置基站的 至少一个和优选所有移动站的信道质量的特征的信息W及其自身的同位置移动站的测量 值。本地无线管理单元通常还包括带内多跳回传功能，所述功能可取代E-UTRAN rRM中使用 信道质量信息使移动站与基站相关的传统大致专用决策层。
[0015] 本发明的某些实施方案试图提供一种战术通信网络，其基础设施移动，通常非基 于展现水平拓扑的"移动自组网络"（MANET)架构（其中每个节点充当用户终端或无连接的 两个节点之间的中继），也非基于经典的蜂窝架构（其中基站并非设计用于任何移动）。而 是，预期只有移动用户移动。
[0016] 带内多跳回传功能可操作W通过创建新的替代路由取代因地形或其它运动导致 的干扰而丢弃的路由来提高针对地形或其它干扰的抗扰性，其中每个新的替代路由包括最 终用户移动站与其所连接的移动中继之间的段和包括在路由中充当节点的移动中继之间 的链路的回传段。功能可包括测量每个区段的质量并且找到提供至核屯、网络的最佳质量连 接的路由或段组合。
[0017] 整个网络基础设施移动的战术通信网络因 MANET技术实现更方便的数据共享W及 获得更大的态势感知而采用MANET技术。
[0018] "移动自组网络"（MA肥T)是通过无线电链路连接的移动路由器的自治系统。路由 器自由地任意移动并且自行任意组织;所W，网络的无线拓扑可快速且不可预见地变化。每 个节点充当一个路由器，为其它节点转发数据包。当节点移动时，点到点链路可因地形干扰 或仅仅因为其移动超出其它节点的范围而被丢弃。所W，当节点落入W及落出网格时持续 强调运种网络稳定性。
[0019] 本发明的的某些实施方案采用E-UTRAN集中架构，其中存在用固定回传（101)'固 定至'固定位置的固定基站。基础设施（100)的移动部分包含根据E-UTRAN的职责行动的移 动中继。与MANET拓扑(其中整个网络移动且移动节点之间的连接可快速且不可预见地改变 且其中当节点落入W及落出网格时持续强调网络稳定性)相反，本发明的某些实施方案基 于集中法和网络（101)的固定部分稳定的假设。中继层（100)位于网络侧(其中存在标准的 固定基站)和接入侧(其中存在标准的移动站(肥/MS层））之间。如图1和图10所示，为了与一 侦化勺标准基站(sBS似及另一侧的标准移动站(MS)通信，移动中继层已在运个E-UTRAN网络 中实施带内多跳移动回传，其中其充当针对静态基站(BS)的移动站和针对移动站(MS)的基 站。在本方法中，网络的拓扑保持相对稳定。网络的连接集中并且取决于固定基站和中继 层。在此情况下，即使中继节点之一因地形干扰而被丢弃，影响仍因网络与MANET不同针对 位于安全和固定位置的核屯、网络集中而消除。即使一个节点被丢弃，流量通过其它中继节 点W及针对核屯、网络的静态基站回传。
[0020] 本发明的某些实施方案提供将集中法(在核屯、网络中）和分布法(在中继网络中） 组合为一个解决方案的管理方法。
[0021] 现描述标准蜂窝通信网络的管理方法。蜂窝通信系统基于位于被选择用于提供最 佳通信条件和网络覆盖的地点的基站。每个基站通常长时间（月、年)位于固定地点且因此 至基站的回传固定并且可采用将基站连接至核屯、网络的El线、光纤或微波链路。在运类典 型蜂窝网络中，作为用户手持装置的移动单元是从一个地点移动到另一个地点的唯一移动 网络元件且网络应跟随用户W提供连接和电信服务。
[0022] 在运样一种标准蜂窝网络中，应维持所要的用户比特率和服务质量，而不管用户 在覆盖区域内的移动性。在无线系统中，作为一项基本的RRM技术，适当的移交是确保所要 用户性能的关键。移交执行通常由用户反馈触发:测量报告和/或网络配置的事件。不同类 型的测量值和事件也导致不同种类的移交。重要的是，在移交后维持用户质量W避免'往复 转换'效应和使与移交程序相关的发信最小化。
[0023] 移动站测量可W如下:在E-UTRAN中，主要针对移动性指定下列S个下行链路邻近 小区测量值：
[0024] ?参考符号接收功率(RSRP)
[0025] ?参考符号接收质量(RSRQ):RSRQ = RSRP/载波RSSI [00%]参 E-UTRA 载波 RSSI
[0027] RSRP和RSRQ测量由移动站(MS)针对被称作参考符号的小区专口的已知导频序列 上的每个小区执行，所述移动站是E-UTRA移动终端。E-UTRA载波RSSI在整个载波内测量;如 增强型LTE中所定义，其是来自相同载波或其它载波上的所有小区（包括服务小区）的总接 收功率和噪声，其中可使用数个分量载波。优选将两个基于参考符号的测量(RSRP和RSRQ) 用于移动决策。
[002引一般地，可将RSRP和RSRQ分别视作'信号强度'型和'信号质量'型测量。在WCDMA 中，CPICH RSCP和CPICH Ec/No分别是相应的'信号强度'和'信号质量'测量。换句话说，E-UTRAN RSRP和RSRQ测量分别类似于WCDMA CPICH RSCP和CPICH Ec/No测量。如在E-UTRAN 中，在WCDMA中，CPICH Ec/No是CPICH RSCP对UTRA载波RSSI的比率。
[0029] 邻近小区测量通常在200ms或甚至更长的长时间周期内平均化W滤除小尺度衰落 效应。额外的网络配置的时域滤波可用于进一步滤除衰落效应。
[0030] 有关MS还可能要求从某些最小数量的小区中测量和报告邻近小区测量值(例如， E-UTRAN中的RSRP和RSRQ)。在E-UTRAN中，运个数量在服务载波频率(或通常称作频内）上的 8个小区（由一个服务小区和屯个邻近小区组成）。对于在非服务载波频率上执行的测量，此 数量稍低(例如，4至6个小区）。
[0031] 现描述针对移动性的MS报告事件。取代请求MS报告整个测量质量，MS可被配置来 仅报告接着由测量报告触发的事件。事件随后报告给网络。事件可细分为绝对事件和相对 事件。绝对事件的实施例是当服务小区RSRP降至低于绝对阔值时。另一个实例包括服务小 区的RSRQ降至低于绝对阔值。
[0032] 相对事件的实例是当邻近小区的RSRQ变得强于服务小区的RSRQ达特定容限（即， 相对阔值)之时。评估事件所设及的小区可在服务小区的载波频率上操作或y可在不同载波 频率上操作，例如，服务小区在载波频率Fl上，而邻近小区在载波频率F2上。响应一个或多 个上述事件的发生，网络可采取进一步行动，诸如移交决策，运可能需要网络发送移交命令 至MS。
[0033] 上述测量和事件用于移动决策。通常存在两种移动情形：
[0034] ?空闲模式移动:小区重选
[0035] ?连接模式移动:移交
[0036] 小区重选通常是MS自治功能，无需任何直接的网络干设。MS上的小区重选决策基 于有关服务小区和目标小区的下行链路测量。网络可配置MS来将RSRP或/和RSRQW及相关 绝对阔值或相对阔值用于小区重选。配置通过在广播信道上传输相关信息和参数来执行。 所W，在一定程度上，MS小区重选行为仍由网络控制。标准还规定在执行小区重选时管控MS 行为的一些规则。
[0037] 另一方面，移交完全由网络通过明确的MS专用命令和规格中的标准化规则控制。 报告的事件专用于移交。此外，实际测量报告还可被网络用于执行移交。
[0038] 新的4G商用蜂窝通信网络已采用基于许多小型Pico-Femto小区而非宏小区的新 架构。运种联网法(用可采用的调制码技术)实现W有效得多的方式利用频谱W及提供宽带 通信服务，同时克服恶劣的城市环境。此外，为了降低回传成本并且提高频谱利用率，在一 些情况下，用中继取代基站，所述中继将接入频谱用于回传流量。在此情况下，运样一种网 络的挑战之一设及网络的路由和无线电资源管理(RRM)。
[0039] 在上述情形中，依据回传带宽相对稳定的假设，基站(或中继）和回传网络固定并 且位于固定地点上，固定地点事先选择W提供最佳的流量处理能力。
[0040] 本发明的某些实施方案设及特定情形，其中基站移动，且回传性能可W显著变化。
[0041] 本发明的某些实施方案试图提供一种用于实施战术移动无线网络的改进方法。如 今存在两种对立方法来实施运样一种无线网络。第一种是蜂窝法。运种方法在其涵盖基站 和移动站的意义上类似于当前的蜂窝网络。但是，如今传统基站不计划进行任何移动;预期 只有移动用户移动。为了使基站能够移动，需要解决数个挑战，诸如实施应能够动态改变其 连接W保持与所服务的用户同步及维持动态变化的频率方案W避免干扰的无线回传。用于 移动无线网络的另一个可用的竞争解决方式是"移动自组网络"（MNET)，其展现水平拓扑， 其中每个节点充当用户终端或无连接的两个节点之间的中继。运样一种网络面临维持应跟 踪快速、动态变化的连接的有效路由的极大挑战。其还面临在维持服务质量和水平的同时 支持多个服务网络的极大困难。本发明的某些实施方案提出运两种方法之间的中间方法。 本发明的某些实施方案实施多跳中继而非MA肥T。网络涵盖:宏基站，其通常是计划位于固 定位置的唯一节点；中继站，其作为W无线方式从上级中继或从宏基站馈入的基站(通常是 小基站）。每个中继能够服务移动站和下级中继。因回传路由和频率分配仅受限于中继，而 MS路由和频率分配通过传统的移交程序完成的事实，所W动态路由和频率分配问题程度明 显比使用MANET网络的情况低。运种网络可W非常类似4G蜂窝网络的方式支持多服务能力。 路由跟踪同样由于其拓扑因是树形而非网状拓扑而简单得多的事实，而更便捷。
[0042] 本发明的某些实施方案提供管理其部分基站移动的4G E-UTRAN LTE(或WiMAX)蜂 窝网络的无线电资源的方法。如上所述W及如图10所示，通常取代整个网络移动（运是 MANET假设），本文所示和描述的方法假设一种联网情况，其中其基础设施的一部分是固定 的并且固定至固定位置，而网络的另一部分随用户的移动站移动。本发明的某些实施方案 将与固定部分相关的集中式管理方法和与网络的移动部分相关的分布式管理方法组合成 一个管理解决方案。
[0043] 在运样一种网络中，固定的基础设施的回传稳定，而移动基础设施的回传可能因 地形干扰或仅仅因为其移动超出固定基站的范围而被丢弃。
[0044] 为了解决"移动"的E-UTRAN/WiMAX网络的问题，本发明的某些实施方案可利用带 内回传解决方案。在此情况下，通过向每个移动基站添加一个标准移动站而将其转化成移 动中继。本发明的某些实施方案设及图1所描绘的网络拓扑的特定情况，其中网络的标准基 站层划分为两层：
[0045] ?-个静态基站层一一位于固定位置并且在常规条件下W及根据E-UTRAN的标准 规则行动的sBS(2)和
[0046] ?另一个移动基站层一一与回传移动站-rMS(51)-起实际作为移动中继站(63) 的巧S (63)。
[0047] 为了克服归因于中继移动性的回传变化问题，本发明的某些实施方案非WMESH或 MANET拓扑而是W将集中式和分布式无线电管理组合成一个路由和无线电资源管理(RRM) 解决方案的新方法作为其网络管理解决方案的基础。运种方式描绘在图7中。网络RRM划分 为两个实体：
[004引参位于MME(或WiMAX网络中的ASN GW)内的集中化RRM实体(62)和
[0049] ?位于各中继中的中继无线电资源管理器一一rRM巧8)、（59)、（50)的分布式网络 (60)。
[0050] 图7中的D i SNe tRM (61)是在标准的集中式RRM活动与分布式rRMs网络活动之间协 调的实体。在所有最终用户移动站具有至稳定的固定基站的连接的情况中，Dis化tRM更新 分布式rRM且网络管理由位于MME(62)中的主RRMW集中方式完成。在回传链路因地形干扰 或仅仅因为其移动超出稳定的固定基站(sBS)的范围而被丢弃的情况中，rRM投入操作并且 通过利用移动中继之间的多跳路由而提供回传连接。
[0051] 根据某些实施方案，提供一种方法W通过将rMS回传测量结果和最终用户MS测量 值组合成一个质量等级结果(QGR)(根据所述质量等级结果执行移交小区