CN102293040A - 用于提供无线扩展网络的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于提供无线扩展网络的方法和装置。在一方面，一种装置包括配置成标识由主网络和扩展网络中的一者提供的选中的上行链路(UL)信道和选中的下行链路(DL)信道中的至少一者的扩展电路，以及配置成切换至选中的UL和DL信道中的至少一者的处理电路。一种设备包括用于获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数的装置，用于基于链路参数来标识被指派主网络和扩展网络两者上的传输信道的客户端的装置，以及向客户端传送消息以指示所指派的传输信道的装置。

Description

用于提供无线扩展网络的方法和装置
背景
领域
本发明一般涉及无线通信系统的操作，尤其涉及用于提供无线扩展网络以提高主网络的容量和性能的方法和装置。
背景
无线蜂窝网络通常在许可频谱中工作。然而，许可频谱的可用性和/或其规定往往限制了网络能够支持的用户和服务的数目。例如，典型的蜂窝网络通过使用多个基站来覆盖地理区域，其中每个基站覆盖该区域的一部分。在此类网络中，每个基站服务其覆盖区域内的数个客户站。现代蜂窝网络往往提供语音服务和数据服务两者。随着对较高等级服务的需求持续增加，这些网络的容量由于许可频谱的有限可用性而接近极限。
因此，需要一种提高通常利用许可频谱的无线网络的容量和/或性能的机制。
概述
提供了(包括方法和装置的)网络扩展系统，该网络扩展系统用于用扩展网络来高效率地扩展主网络以提高容量和/或性能。
在一方面，提供一种用于网络通信的装置。该装置包括配置成标识选中的上行链路(UL)信道和选中的下行链路(DL)信道中的至少一者的扩展电路，其中选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中选中的DL信道由主网络和扩展网络中的一者提供。该装置还包括配置成切换至选中的UL和DL信道中的至少一者的处理电路。
在一方面，提供一种用于网络通信的方法。该方法包括标识选中的UL信道和选中的DL信道中的至少一者，其中选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中选中的DL信道由主网络和扩展网络中的一者提供。该方法还包括切换至选中的UL和DL信道中的至少一者。
在一方面，提供一种用于网络通信的设备。该设备包括用于标识选中的UL信道和选中的DL信道中的至少一者的装置，其中选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中选中的DL信道由主网络和扩展网络中的一者提供。该设备还包括用于切换至选中的UL和DL信道中的至少一者的装置。
在一方面，提供一种用于网络通信的装置。该装置包括配置成获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数的处理电路，配置成基于链路参数来标识被指派主网络和扩展网络两者上的传输信道的客户端的扩展控制电路。该装置还包括配置成向客户端传送消息以指示所指派的传输信道的收发机电路。
在一方面，提供一种用于网络通信的方法。该方法包括获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数，以及基于链路参数来标识被指派主网络和扩展网络两者上的传输信道的客户端。该方法还包括向客户端传送消息以指示所指派的传输信道。
在一方面，提供一种用于网络通信的设备。该设备包括用于获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数的装置，以及用于基于链路参数来标识被指派主网络和扩展网络两者上的传输信道的客户端的装置。该装置还包括用于向客户端传送消息以指示所指派的传输信道的装置。
其它方面将在检阅了下文中所阐述的附图简述、描述、以及权利要求之后而变得显而易见。
附图简述
通过参照以下结合附图考虑的描述，本文所述的以上方面将变得更易于显而易见，附图中：
图1示出了解说典型的蜂窝网络的示例性部署的图示；
图2示出了根据网络扩展系统来解说包括主网络和覆盖主网络的扩展网络的示例性网络部署的图示；
图3示出了解说示例性网络部署的图示，该示例性网络部署解说未许可频谱是如何在网络扩展系统中用于容量卸载的；
图4示出了解说在网络扩展系统中使用的示例性频率信道的频率图；
图5示出了根据网络扩展系统来解说用于提供主网络和扩展网络的示例性网络蜂窝小区的图示；
图6示出了在网络扩展系统中使用的示例性基站；
图7示出了在图6的基站中使用的示例性收发机电路；
图8示出了解说在网络扩展系统中使用的调度算法的框图；
图9示出了在网络扩展系统中使用的用于提供分配和调度的示例性方法；
图10示出了在网络扩展系统中使用的示例性设备；
图11示出了在图10的设备中使用的示例性收发机电路；以及
图12示出了根据网络扩展系统的用于操作设备的示例性方法。
描述
以下描述描述了用于用扩展网络来高效率地扩展主通信网络的网络扩展系统的诸方面。例如，主通信网络包括旧式无线蜂窝网络，诸如利用许可频谱的CDMA网络。然而，应当注意，主通信网络不限于CDMA网络，并可包括任何其他类型的通信网络。
该系统用于允许通过扩展网络的使用来扩展主网络。例如，扩展网络可利用在主网络的地理区域内可用的未许可传输频谱。对于更具体的示例，未许可传输频谱可包括可用的TV空白空间频谱或任何其他可用的传输频谱。通过利用可用的传输频谱来扩展主网络，扩展系统用于提高网络容量和/或性能。
图1示出了解说典型的蜂窝网络100的示例性部署的图示。网络100包括一个或多个收发机基站104驻留在其中的多个蜂窝小区102。应当注意，网络100是解说性的，因为实际的部署不具有这种常规的蜂窝小区结构。在每个蜂窝小区102内，用户设备用于利用收发机基站来彼此通信或与网络的其他蜂窝小区中的设备通信。网络100利用许可频谱并因此在特定的规定和功率要求下工作以提供可在每个蜂窝小区内工作的选中数目个设备之间的通信。因此，网络100解说了容量和/性能可能由于许可、规定或其他传输限制而受限的示例性主网络。
根据网络扩展系统，通过利用结合网络100工作的扩展网络来向网络100提供附加的容量和/或性能。扩展网络在与网络100相同的地理区域内的可用传输频谱(该传输频谱可能是未许可的)中工作。扩展网络的容量可能小于主网络，因为扩展网络可能受到传输功率限制、传播特性或其他约束的约束。因此，扩展网络的范围或覆盖可能小于主网络100的范围或覆盖；然而，仍可以通过结合主网络来操作扩展网络的方式获得容量和/或性能的提高。
图2示出了根据网络扩展系统来解说包括主网络和覆盖主网络的扩展网络的示例性网络部署200的图示。
主网络的每个蜂窝小区202由用于提供利用主网络的设备之间的通信的主基站收发机204覆盖。主网络的每个蜂窝小区202还包括扩展网络的包括扩展基站收发机208的一个或多个蜂窝小区206。在一个实现中，扩展网络的扩展基站位于与主网络的主基站相同的位置处。扩展网络的扩展基站远离主基站并遍及每个主蜂窝小区的区域也是可能的。
在一种配置中，扩展网络中的每个扩展基站能够接入有线网络以启用与中央网络控制器的通信。然而，在另一种配置中，主基站能够接入有线网络，而扩展网络中的扩展基站不能直接接入有线网络。在这种配置中，扩展基站具有与主基站的无线通信链路以间接地访问中央控制器。在另一种配置中，远程扩展基站无线地连接至选中的能够(有线或无线地)接入主网络的扩展基站。因此，在这种配置中，选中的扩展基站能够接入网络，而远程扩展基站(中继站)经由选中的扩展基站间接地连接至网络。这种配置提供了多跳扩展网络。
在网络扩展系统的操作期间，在主网络和扩展网络之一或两者上向客户端设备提供服务。向客户端设备提供的服务包括语音、数据、多媒体服务或任何数目的其他类型服务。该系统用于确定使用主网络或扩展网络或这两个网络的组合来向选中的客户端设备提供哪些服务。以下描述确定网络选择和服务递送的系统操作。
一种选择使用哪个网络来提供服务的方法为容量卸载方法，其中由扩展网络来扩增主网络以提高总网络容量。一种替换方法为将扩展网络用作对主网络的增强，其中具有严格的等待时间或其他要求的服务(例如，语音和多媒体服务)由主网络提供并且不具有此类要求的服务(例如，数据传输)由扩展网络提供。
在各种实现中，用于扩展网络的频谱可以是以下频谱类型中的任何一种频谱类型或其组合。
1.许可频谱
2.未许可频谱(即，诸如2.4GHz和5GHz频带之类的频带)
3.许可频带中的未许可操作(例如，TV空白空间)
例如，如目前在美国采用的，未许可频谱可包括诸如2.4GHz和5GHz频带之类的频带。许可频带中的未许可操作可包括TV空白空间频带。
扩展网络的空中接口通常是从主网络的空中接口推导的。扩展网络不必携带主网络的所有控制消息，因为这些消息已由主网络携带。假定任何客户端设备能够始终接入主网络，但是主网络不具有处置正被服务的设备的所有服务请求的能力。扩展网络中的空中接口还可包括诸如频谱感测能力之类的认知无线电扩展。此频谱感测能力被使用在准许未许可设备在不由许可服务使用的信道中工作的频带中。此频带的典型示例为未使用TV信道中的未许可操作，也被称为TV空白空间信道。主网络可被用来交换所有频谱感测测量结果，以使得能够分析在区域中的诸设备处确定的对每个网络的信号质量测量。这简化了扩展网络的空中接口的设计。
在扩展网络包括扩展基站和中继站的实现中，扩展基站与中继站之间的链路和中继站与客户端设备之间的链路在相同的频率信道或不同的频率信道上工作。如果多个未使用信道是可用的，那么优选将不同的信道用于基站与中继站之间的链路和中继站与客户端之间的链路。
容量卸载
在一个实现中，网络扩展系统作为容量卸载网络来工作以将主网络负载的一部分卸载到扩展网络。例如，扩展网络可在未许可传输频谱中工作，并且使用该未许可频谱来向客户端提供选中的网络服务。
图3示出了解说示例性网络部署300的图示，该示例性网络部署解说未许可频谱是如何在网络扩展系统中用于容量卸载的。图3的部署包括蜂窝小区群302，其中每个蜂窝小区包括具有主基站和扩展基站的至少一个传输塔台304。在一种操作模式中，区域306中的位于每个传输塔台周围的固定用户或便携式用户由作为扩展网络的一部分的利用未许可传输频谱的扩展基站服务，而蜂窝小区的其余部分308中的用户由作为主网络的一部分的利用许可传输频谱的主基站服务。
因此，在图3所示的网络300的部署中，提供扩展网络以在未许可频带中服务良好几何条件(即，高SINR)的用户，并且提供主网络以在许可频带中服务其余用户。扩展网络的这种配置实现了非常简单的安装，因为不需要将附加的基站站点添加至主网络。
图4示出了解说在网络扩展系统中使用的示例性频率信道的频率图400。例如，频率图400示出在主(旧式)无线网络中使用的频率信道，如在402处所示。频率图400还示出可供用作扩展网络的一部分的频率信道，如在404处所示。在此示例中，扩展信道404位于先前分配给电视传输的被称为TV空白空间的未许可频谱中。
如图4中所示，主网络信道包括上行链路信道406和下行链路信道408。在此示例中，上行链路和下行链路具有约1900MHz的载波频率，其中信道分隔约为30MHz-50MHz，如由附图标记410所标识的。然而，扩展信道404位于与主信道402分隔约1GHz(如由附图标记412所标识的)的约600MHz处。因此，网络扩展系统通过允许上行链路406或下行链路408中的一者被指派至扩展频谱的方式来提供增强的信道分隔。对将上行链路和下行链路信道指派至扩展频谱的更详细描述将稍后描述。
基于图4中解说的主传输频谱和扩展传输频谱，在网络内工作的基站和设备可被配置成支持如下的四种操作模式。
1.模式1：主上行链路和主下行链路
2.模式2：主上行链路和扩展下行链路
3.模式3：扩展上行链路和主下行链路
4.模式4：扩展上行链路和扩展下行链路
图5示出了用于提供在网络扩展系统中使用的主网络和扩展网络的示例性网络蜂窝小区500。例如，网络蜂窝小区500可以是图3中所示的网络蜂窝小区302。网络蜂窝小区500包括传输塔台502、主基站504、扩展基站506、多个设备508、和扩展控制电路510。
网络蜂窝小区500用于支持以上描述的四种操作模式。例如，主基站504提供主UL和DL通信信道。扩展基站506提供扩展UL和DL通信信道。在这种实现中，扩展控制电路510用于确定设备508中的哪个设备将由主网络和扩展网络服务和/或确定将由主网络和扩展网络提供哪些服务。
如图5中所解说的，主基站504包括1900MHz收发机电路512并且扩展基站506包括600MHz收发机电路514。应当注意，扩展控制电路510可被实现为自立设备或整合在主基站504或扩展基站506中。在另一实现中，扩展控制电路510的功能可被分布在主基站与扩展基站之间。在又一实现中，主基站和扩展基站可被组合成包括扩展控制电路510的功能的单个设备。
扩展控制电路510基于利用诸如可用频谱、功率要求、信号质量特性、数据类型等的各种因素的一个或多个算法来作出关于扩展信道的指派的决定。以下是由扩展控制电路510用来决定扩展网络的指派的因素列表。对在网络扩展系统中如何指派主信道和扩展信道的更详细描述将稍后描述。应当注意，以下列表仅是示例性的并且其他因素可由扩展控制电路510考虑用来指派主信道和扩展信道。
1.可用频谱
2.传输功率准则
3.网络容量准则
4.要提供的服务类型
图5中解说了以上描述的四种操作模式。例如，设备516工作在模式1中，以使得设备516利用主上行链路和下行链路信道。设备518工作在模式3中，以使得设备518利用主下行链路和扩展上行链路信道。设备520工作在模式2中，以使得设备520利用扩展下行链路和主上行链路信道。设备522工作在模式4中，以使得设备522利用扩展下行链路和扩展上行链路信道。
如由设备520解说的，每个设备包括设备扩展电路524。设备扩展电路524用于允许设备决定该设备使用哪些信道来与主网络或扩展网络通信。在操作期间，设备520接收来自主基站504或扩展基站506的切换消息，该切换消息允许设备扩展电路524控制设备520以切换至指定的UL和/或DL信道。对设备扩展电路524的更详细描述将稍后提供。
图6示出了在网络扩展系统中使用的示例性基站600。为了描述的清楚和简单，图5中所示的主基站504、扩展基站506和扩展控制电路510的功能被纳入到基站600中。应当注意，在其他实现中，网络扩展系统的功能可分布在一个或多个设备中。基站600包括处理电路602、扩展控制电路604、1900MHz收发机电路606和600MHz收发机电路608，这些电路都耦合至数据总线610。应当注意，基站600仅代表一个实现，并且其他实现是可能的。
处理电路602包括CPU、处理器、门阵列、硬件逻辑、存储器元件、和/或硬件执行的软件中的至少一者。因此，处理电路602包括用于执行机器可读指令并控制基站600的一个或多个其他功能元件的逻辑。处理电路602还用于在通信信道614上提供与其他网络实体(诸如中央网络控制器)的通信。
1900MHz收发机电路606包括用于在主网络上与远程设备或系统传达数据或其他信息的硬件和/或硬件执行的软件。例如，收发机电路606用于在主UL信道和主DL信道上与网络设备通信。例如，使用DL，收发机电路606用于使用作为分发波形的一部分的一个或多个传输帧来向经联网设备传送配置信息。DL上的通信还包括切换消息，该切换消息被提供以允许设备决定主网络和扩展网络上的信道指派。在UL上，与基站600处于通信的设备可传送设备和/或网络信息，诸如信道参数或其他网络状态信息。
600MHz收发机电路608包括用于在扩展网络上与远程设备或系统传达数据或其他信息的硬件和/或硬件执行的软件。例如，收发机电路608用于在扩展UL信道和扩展DL信道上与网络设备通信。例如，使用DL，收发机电路608用于使用作为分发波形的一部分的一个或多个传输帧来向经联网设备传送配置信息。DL上的通信还包括切换消息，该切换消息被提供以允许设备决定主网络和扩展网络上的信道指派。在UL上，与基站600处于通信的设备可传送设备和/或网络信息，诸如信道参数或其他网络状态信息。
扩展控制电路604用于决定使用扩展网络来服务哪些设备。扩展控制电路604还用于决定在扩展网络上提供哪些服务。扩展控制电路604用于执行分配算法和调度算法，这些算法决定如何向主网络和扩展网络指派设备和服务。以下提供对分配和调度算法的更详细描述。在确定了分配和调度算法的结果之后，扩展控制电路604向处理电路602传递该信息。处理电路602用于使用通过收发机电路606和/或收发机电路608发送的切换消息来向设备通知这些指派。
在一个实现中，网络扩展系统包括计算机程序产品，该计算机程序产品具有存储或实施在机器可读介质上的一条或多条程序指令(“指令”)或“代码”集。当这些代码由至少一个处理器执行时，例如由处理电路602处的处理器执行时，这些代码的执行使该处理器提供本文中所描述的网络扩展系统的功能。例如，机器可读介质包括软盘、CDROM、存储器卡、FLASH存储器设备、RAM、ROM、或与主基站600接口的任何其他类型的存储器设备或机器可读介质。另外，这些代码集可从外部设备或通信网络资源下载到主基站600中。这些代码集在被执行时使主基站600提供如本文中所描述的网络扩展系统的诸方面。
图7示出了在图6中所示的基站中使用的示例性收发机电路。例如，收发机电路702适于用作图6中所示的基站600的收发机电路606。收发机电路704适于用作图6中所示的基站600的收发机电路608。
收发机电路702包括用于在主网络上提供UL和DL传输信道的1900MHz双工器。收发机电路704包括600MHz可调谐发射滤波器706、600MHz可调谐接收滤波器708和循环器710。收发机电路704用于在扩展网络上提供UL和DL传输信道。
用于容量增强的资源分配
为了解说容量增强，两个基站服务蜂窝小区内的客户站，如图5中所示。因此，在每个蜂窝小区内，每个客户站可由主网络、扩展网络、或其组合来服务。这两个网络中的每一个网络在它自己的频带中工作。在此示例中，主网络在许可频带中工作，并且扩展网络在未许可频带中工作。这些频带中的每个频带具有其自己的传输功率规定。作为示例，考虑许可频谱位于1900MHz频带中，而未许可频谱位于600MHz UHF(TV)频带中。未许可基站发射功率的值被限于低于许可频带中准许的值。然而，在这种情形中，可导致未许可频带的较低频率中的路径损耗比较高频率许可频带中的路径损耗少。
在操作期间，扩展控制电路604用于根据以下算法来向这两个网络分配和调度资源。为了此算法的目的，假定在蜂窝小区中有N个客户站。
1.向蜂窝小区中的每个客户端指派索引(i)，其中1≤i≤N。
2.在主(即，旧式)频带中为蜂窝小区中的每个客户站计算链路质量指示符(SINRi，主)。
3.在扩展(即，未许可)频带中为蜂窝小区中的每个客户站计算链路质量指示符(SINRi，扩展)。
4.以下输入被提供给调度算法
a.SINRi，主
b.SINRi，扩展
c.对每个用户的吞吐量要求
d.为每个用户服务的平均吞吐量
e.每个用户的功率净空
5.长期调度：对于每个用户，调度算法决定用户将在其中工作的频带
6.短期调度：对于每个用户，调度算法决定每个TTI(传送时间区间)分配给用户的资源(功率、带宽和时间)。
调度算法
由于主频带和扩展频带一般而言具有不同的传播特性和发射限制，因而在系统中使用类似的频带类时，调度功能设计不同于常规的调度算法。具体而言，由网络扩展系统在两个阶段中执行调度，如图8中所示。
图8示出了解说由网络扩展系统执行的调度算法800的框图。为了此描述的目的，提供对模式1-3的调度。在这种情形中，没有客户端被指派模式4，然而，在其他调度实现中，模式4可被利用。调度算法800包括将用户分配到这三种模式之一的第一阶段802。调度算法800包括分配用于每种模式的资源的第二阶段804。在一个实现中，该调度算法由扩展控制电路604执行。
在第一阶段802中，扩展控制电路604计算来自所有用户的长期衰落统计。长期衰落统计反应路径损耗和荫蔽衰落。在给定发射导频功率为已知的前提下，这可在收到导频功率电平中捕获。第一阶段还将以下各项用作输入：功率净空、所要求的服务质量(QoS)、移动性、发射限制、以及将扩展传输频带和主传输频带区分开来的任何一般性特征。因此，第一阶段的功能(或即长期调度器)在于将不同的用户分配到这三种模式(m1-m3)中的一种模式。
在第二阶段804中，扩展控制电路604基于短期衰落状况来向每个模式内的不同用户分配时间、频率和功率资源，该短期衰落状况可从信道实现并还可从平均受服务吞吐量速率来计算。
以下描述调度器的操作。将假定用户总数为N，并且这三种模式中的用户的初始数目为N1＝N，N2＝N3＝0。
如果扩展频带不可用
将所有用户分配到模式1(N1＝N，N2＝0，N3＝0)。停止长期调度器。
否则
寻找具有所要求的QoS或移动性状况的不由扩展频带满足的用户。将这些用户分配到模式1(N1用户)。
对于其余(N-N1)个用户
a.所有用户最初使用模式1来计算长期衰落统计。为每个用户从上行链路中的收到功率(Pi)计算平均路径损耗和荫蔽。每个用户还报告可用的功率净空(PHi)。使用最小分组格式来传送导频。
b.根据(包括荫蔽的)平均路径损耗增益以降序来对这些用户进行排序。
c.从列表顶部开始，将具有PHi＝0的所有用户分配到模式3。这些用户是覆盖盲区中的蜂窝小区边缘用户，这些蜂窝小区边缘用户可能在具有信道衰落波动的主频带中遭受高中断概率。将这些用户分配到模式3将通过UL中较好的传播状况而实质上增大他们的PH(这有助于消除或减小覆盖盲区)。
d.更新模式3(N3)中的用户数。假定其余用户最初在模式2中(N2＝N-N1-N3)。
e.计算每个用户可达成的平均速率。由每个用户达成的平均速率取决于操作模式、长期衰落统计和相同模式中与该用户共享频谱的用户数。例如，在模式k中的用户(i)的平均速率可由下式近似计算：
R i = B k N k · log ( 1 + SINR i , k )
其中Bk和Nk分别表示模式k中的信道带宽和用户数。
f.根据选中的公平性准则来计算所有用户的速率的效用函数。例如，如果公平性准则是长期比例公平性，那么如下计算效用函数。
U ( R i ) = Σ i = 1 N log ( R i )
g.将具有最高路径损耗的用户从模式2移到模式3。
h.更新N2和N3。如以上的(e)和(f)中那样更新速率和效用函数。
i.如果效用函数增大，则行进至操作(g)，否则停止长期调度阶段。
在所有用户都已被分配到这三种模式之后，开始每种模式内的短期调度。这可以通过将常规调度器技术用作短期比例公平性(PF)或EGoS调度的方式进行。例如，如果使用比例公平性调度，那么对于模式k中的用户子集，调度使以下成本函数最大化的用户i。
PF i ( t ) = r i ( t ) H i ( t )
其中ri(t)是用户i在时间t所要求的吞吐量并且是信道实现的函数，而Hi(t)是向用户i服务的平均经平滑吞吐量。以上的成本函数对于多载波系统而言可以是通用的。
在一个实现中，如果新用户加入系统，那么使用如以上的类似步骤。对长期调度器的更新速率取决于用户的移动性水平。由于长期衰落统计的变化速率要比信道实现的速率慢，因而长期调度器在比短期调度更大的时标上发生。
取决于所要求的准则，不同的成本函数可被用来设计长期调度器。例如，可以使用使总吞吐量最大化的成本函数、最大吞吐量和任何一般的公平性准则。长期调度函数的另一可能输入为蜂窝小区间干扰。例如，取决于对毗邻蜂窝小区造成的干扰程度，用户可能从一个频带移到另一频带。这可被认为是负载平衡准则。
图9示出了在网络扩展系统中使用的用于提供分配和调度的示例性方法900。为了清楚起见，以下参照图6中所示的基站600来描述方法900。例如，处理电路602执行一个或多个代码集以控制基站600执行以下描述的功能。
在框902处，标识客户端设备。处理电路602用于标识主网络中的客户端。
在框904处，获得与主网络和扩展网络相关联的客户端链路参数。例如，处理电路602用于从收发机电路606获得与主网络相关联的客户端链路参数。处理电路602还用于获得与扩展网络相关联的客户端链路参数。例如，可以由使用主网络的收发机电路606从客户端接收与扩展网络相关联的客户端链路参数。在另一实现中，可以由使用扩展网络的收发机电路608从客户端接收与扩展网络相关联的客户端链路参数。因此，处理电路602用于确定与主网络和扩展网络中的一者或两者相关联的客户端链路参数。
在框906处，执行长期调度以确定哪些客户端将由主网络和扩展网络服务。因此，长期调度如以上所描述的那样决定每个客户端的操作模式。在一个实现中，扩展控制电路604接收来自处理电路602的客户端链路参数并使用以上描述的算法来执行长期调度。例如，在一个实现中，基于QoS、移动性、发射限制、长期衰落、功率净空、和扩展频带可用性中的至少一者来执行长期调度。
在框908处，执行短期调度以确定由主网络和扩展网络向每个客户端分配的资源。例如，扩展控制电路604使用以上描述的算法来执行短期调度。例如，在一个实现中，执行短期调度以确定向每个客户端分配的时间、频率、和功率资源中的至少一者。
在框910处，向该设备传送切换消息以指派主网络和扩展网络上的通信信道。例如，处理电路602生成这些切换消息以由收发机电路606向这些设备进行传输。一旦这些设备接收到切换消息，这些设备就用于调谐至所指派的可在主网络和扩展网络中的一者或两者上的通信信道。
因此，方法900用于提供在网络扩展系统的诸方面中使用的分配和调度。应当注意，方法900仅是一个实现并且方法900的操作可被重新安排或以其他方式在各个方面的范围内被修改。因此，在本文中描述的各个方面的范围内的其他实现是可能的。
图10示出了在网络扩展系统中使用的示例性设备1000。例如，设备1000适合用作图5中所示的设备520。设备1000包括处理电路1002、设备扩展电路1004和收发机电路1006，这些电路都耦合至数据总线1008。应当注意，设备1000仅代表一个实现，并且其他实现是可能的。
处理电路1002包括CPU、处理器、门阵列、硬件逻辑、存储器元件、和/或硬件执行软件中的至少一者。因此，处理电路1002包括用于执行机器可读指令并控制设备1000的一个或多个其他功能元件的逻辑。
收发机电路1006包括用于允许设备1000在主网络和/或扩展网络上传达数据或其他信息的硬件和/或硬件执行的软件。收发机电路1006用于在扩展UL和DL信道上进行通信，如1012处所示。收发机电路1006还用于在主UL和DL信道上进行通信，如1010处所示。例如，设备扩展电路1004用于控制收发机电路1006确定设备将使用UL和DL信道中的哪个信道来与网络实体通信。
设备扩展电路1004包括CPU、处理器、门阵列、硬件逻辑、存储器元件、和/或硬件执行软件中的至少一者。设备扩展电路1004用于接收切换消息并基于这些消息来确定设备将哪些UL和DL信道用于网络通信。切换消息指定在其中设备确定将哪些UL和DL信道用于网络通信的传输模式。对设备扩展电路1004的操作的更详细描述将稍后提供。
在一个实现中，网络扩展系统包括计算机程序产品，该计算机程序产品具有存储或实施在机器可读介质上的一条或多条程序指令(“指令”)或“代码”集。当这些代码由至少一个处理器执行时，例如由处理电路1002处的处理器执行时，这些代码的执行使该处理器提供本文中所描述的网络扩展系统的功能。例如，机器可读介质包括软盘、CDROM、存储器卡、FLASH存储器设备、RAM、ROM、或与设备1000接口的任何其他类型的存储器设备或机器可读介质。另外，这些代码集可从外部设备或通信网络资源下载到设备1000中。这些代码集在被执行时使设备1000提供如本文中所描述的网络扩展系统的诸方面。
图11示出了在图10中所示的设备1000中使用的示例性收发机电路1100。例如，收发机电路1100适合用作图10中所示的收发机电路1006。收发机电路1100包括1900MHz双工器1102、第一开关1104、第二开关1106和600MHz带通滤波器1108。
1900MHz双工器1102耦合至第一开关1104和第二开关1106。从1900MHz双工器1102向第二开关1106传递由1900MHz天线从主网络接收的信号。从第一开关1104向1900MHz双工器1102传递要在主网络上传送的信号。以类似的方式，从600MHz带通滤波器1108向第二开关1106传递由600MHz天线在扩展网络上接收的信号。从第一开关1104向600MHz带通滤波器1108传递要在扩展网络上传送的信号。
因此，来自设备的传输信号1110通过第一开关1104并可基于第一开关1104的位置而在主网络或扩展网络上传送。从主网络或扩展网络接收到的信号流动至第二开关1106，该第二开关1106将这些信号中的一个信号选择为要由设备处理的收到信号1112。例如，设备扩展电路1004用于控制开关1104和1106的操作以控制设备1000的操作模式。因此，收发机电路1100在由主网络和扩展网络提供的UL和DL信道的任何组合上提供通信。
图12示出了根据网络扩展系统的用于操作设备的示例性方法1200。为了清楚起见，以下结合图10中所示的设备1000和图11中所示的收发机电路1100来描述方法1200。例如，处理电路1002执行一个或多个代码集以控制设备1000执行以下描述的功能。
在框1202处，执行对主网络的注册。例如，图5中所示的设备508用于通过与主基站504通信来对主网络进行注册。使用主UL和DL信道来执行注册。在一个实现中，处理电路1002用于控制收发机电路1006在主UL和DL信道上传送和接收信息以执行对主网络的注册。
在框1204处，作出关于是否已在当前的DL信道上接收到切换消息的决定。处理电路1002作出这个决定。如果尚未接收到切换消息，则方法行进至框1210。如果已接收到切换消息，则方法行进至框1206。
在框1206处，解码该切换消息。设备扩展电路1004解码接收到的切换消息并标识已被指派给设备的UL和DL信道。所指派的UL和DL信道中的每个信道可以在主网络或扩展网络上。因此，设备扩展电路1004确定由设备使用的操作模式。
在框1208处，执行对所指派的上行链路和/或下行链路信道的切换。处理电路1004控制收发机电路1006切换已被指派给设备的UL和DL信道中的一者或两者。例如，开关1104和1106被设置到恰适的位置以允许主网络或扩展网络上的DL通信和主网络或扩展网络上的UL通信。因此，处理电路1004控制收发机电路1006以允许设备1000使用以上描述的四种传输模式中的任一种传输模式来工作。
在框1210处，使用当前选择的UL和DL信道进行网络通信。
因此，方法1200用于允许设备使用恰适的UL和DL信道与主网络和扩展网络通信。应当注意，方法1200仅是一个实现并且方法1200的操作可被重新安排或以其他方式在各个方面的范围内被修改。因此，在本文中描述的各个方面的范围内的其他实现是可能的。
对以上描述的实施例的硬件实现的描述是示例性的。如本领域中已知的，结合本文中公开的方面描述的各个说明性逻辑、逻辑框、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中描述的功能的任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的方面描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在无线通信设备中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在无线通信设备中。
提供前面对所公开的方面的描述是为了使本领域任何技术人员皆能制作或使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他方面——例如即时消息接发服务或任何普通无线数据通信应用中，而不会脱离本发明的精神或范围。由此，本发明并非旨在被限定于本文中示出的方面，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征一致的最广义的范围。本文中专门使用措辞“示例性的”来表示“起到示例、实例、或例示的作用”。本文中描述为“示例性”的任何方面不必被解释为优于或胜过其他方面。
相应地，尽管已在此说明和描述了网络扩展系统的各方面，但应将认识到可在不脱离其精神实质或本质特征的前提下对各方面作出各种修改。因此，这里的公开和描述旨在为说明性而非限制在所附权利要求中阐述的本发明的范围。

Claims (37)

1.一种用于网络通信的装置，所述装置包括：
扩展电路，配置成标识选中的上行链路(UL)信道和选中的下行链路(DL)信道中的至少一者，其中所述选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中所述选中的DL信道由所述主网络和所述扩展网络中的一者提供；以及
处理电路，配置成切换至所述选中的UL信道和DL信道中的至少一者。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括配置成接收切换消息的收发机，并且其中所述扩展电路被配置成基于所述切换消息来标识所述选中的UL和DL信道中的至少一者。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扩展网络利用未许可频谱。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述未许可频谱包括TV空白空间。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扩展网络利用自由频谱。
6.一种用于网络通信的方法，所述方法包括：
标识选中的上行链路(UL)信道和选中的下行链路(DL)信道中的至少一者，其中所述选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中所述选中的DL信道由所述主网络和所述扩展网络中的一者提供；以及
切换至所述选中的UL和DL信道中的至少一者。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括接收切换消息的收发机，并且其中所述标识包括基于所述切换消息来标识所述选中的UL和DL信道中的至少一者。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述扩展网络利用未许可频谱。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述未许可频谱包括TV空白空间。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述扩展网络利用自由频谱。
11.一种用于网络通信的设备，所述设备包括：
用于标识选中的上行链路(UL)信道和选中的下行链路(DL)信道中的至少一者的装置，其中所述选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中所述选中的DL信道由所述主网络和所述扩展网络中的一者提供；以及
用于切换至所述选中的UL和DL信道中的至少一者的装置。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，进一步包括用于接收切换消息的收发机的装置，并且其中所述用于标识的装置包括基于所述切换消息来标识所述选中的UL和DL信道中的至少一者。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述扩展网络利用未许可频谱。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述未许可频谱包括TV空白空间。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述扩展网络利用自由频谱。
16.一种用于网络通信的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
包括用于执行以下动作的代码的机器可读介质：
标识选中的上行链路(UL)信道和选中的下行链路(DL)信道中的至少一者，其中所述选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中所述选中的DL信道由所述主网络和所述扩展网络中的一者提供；以及
切换至所述选中的UL和DL信道中的至少一者。
17.一种用于在主网络和扩展网络上进行通信的移动设备，所述移动设备包括：
天线；
扩展电路，配置成标识选中的上行链路(UL)信道和选中的下行链路(DL)信道中的至少一者，其中所述选中的UL信道由主网络和扩展网络中的一者提供，并且其中所述选中的DL信道由所述主网络和所述扩展网络中的一者提供；以及
耦合至所述天线的处理电路，所述处理电路被配置成切换至所述选中的UL信道和DL信道中的至少一者。
18.一种用于无线通信的装置，所述装置包括：
处理电路，配置成获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数；
扩展控制电路，配置成基于所述链路参数来标识被指派所述主网络和所述扩展网络两者上的传输信道的客户端；以及
收发机电路，配置成向所述客户端传送消息以指示所指派的传输信道。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述扩展控制电路被配置成执行算法以标识由四种传输模式中的每一种传输模式服务的部分客户端，其中所述四种传输模式中的每一种传输模式包括基于所述链路参数从所述主网络和所述扩展网络选择的相应的上行链路(UL)信道和基于所述链路参数从所述主网络和所述扩展网络选择的相应的下行链路(DL)信道。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述算法包括长期调度以基于QoS、移动性、发射限制、长期衰落、功率净空和扩展频带可用性中的至少一者来标识所述部分客户端。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述算法包括短期调度以决定向每个客户端分配的时间、频率和功率资源中的至少一者。
22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述收发机电路被配置成向每个客户端传送切换消息以指示已被指派的各个UL和DL传输信道。
23.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述链路参数包括相对于所述主网络和所述扩展网络的信号强度测量。
24.一种用于网络通信的方法，所述方法包括：
获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数；
基于所述链路参数来标识被指派所述主网络和所述扩展网络两者上的传输信道的客户端；以及
向所述客户端传送消息以指示所指派的传输信道。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述标识包括执行算法以标识由四种传输模式中的每一种传输模式服务的部分客户端，其中所述四种传输模式中的每一种传输模式包括基于所述链路参数从所述主网络和所述扩展网络选择的相应的上行链路(UL)信道和基于所述链路参数从所述主网络和所述扩展网络选择的相应的下行链路(DL)信道。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述执行包括长期调度以基于QoS、移动性、发射限制、长期衰落、功率净空和扩展频带可用性中的至少一者来标识所述部分客户端。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述执行包括短期调度以决定向每个客户端分配的时间、频率和功率资源中的至少一者。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述传送包括向每个客户端传送切换消息以指示已被指派的各个UL和DL传输信道。
29.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述链路参数包括相对于所述主网络和所述扩展网络的信号强度测量。
30.一种用于无线通信的设备，所述设备包括：
用于获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数的装置；
用于基于所述链路参数来标识被指派所述主网络和所述扩展网络两者上的传输信道的客户端的装置；以及
用于向所述客户端传送消息以指示所指派的传输信道的装置。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述用于标识的装置包括用于执行算法以标识由四种传输模式中的每一种传输模式服务的部分客户端的装置，其中所述四种传输模式中的每一种传输模式包括基于所述链路参数从所述主网络和所述扩展网络选择的相应的上行链路(UL)信道和基于所述链路参数从所述主网络和所述扩展网络选择的相应的下行链路(DL)信道。
32.如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述用于执行的装置包括用于长期调度以基于QoS、移动性、发射限制、长期衰落、功率净空和扩展频带可用性中的至少一者来标识所述部分客户端的装置。
33.如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述用于执行的装置包括用于短期调度以决定向每个客户端分配的时间、频率和功率资源中的至少一者的装置。
34.如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述用于传送的装置包括用于向每个客户端传送切换消息以指示已被指派的各个UL和DL传输信道的装置。
35.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述链路参数包括相对于所述主网络和所述扩展网络的信号强度测量。
36.一种用于网络通信的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
包括用于执行以下动作的代码的机器可读介质：
获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数；
基于所述链路参数来标识被指派所述主网络和所述扩展网络两者上的传输信道的客户端；以及
向所述客户端传送消息以指示所指派的传输信道。
37.一种用于在主网络和扩展网络上进行通信的基站，所述基站包括：
至少一个天线；
耦合至所述至少一个天线的处理电路，所述处理电路被配置成获得与主网络和扩展网络相关联的链路参数；
扩展控制电路，配置成基于所述链路参数来标识被指派所述主网络和所述扩展网络两者上的传输信道的客户端；以及
收发机电路，配置成向所述客户端传送消息以指示所指派的传输信道。
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