CN103120009A - 移动网络、对应的接入节点、处理单元和用于操作该移动网络的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个系统，包括处理单元、被适配为与多个移动终端进行通信的多个接入节点以及被适配为连接所述接入节点和与核心网接驳的无线回程末端的无线回程链路，根据本发明：-所述处理单元从所述多个接入节点中动态地确定要保持不使用的接入节点和将要用于支持所述移动终端的通信的接入节点，所述确定考虑用于减少活动接入节点与移动终端之间的干扰的至少一个优化标准；所述处理单元确定所述移动终端与所述活动接入节点之间的映射，-所述无线回程链路包括所述无线回程末端与所述接入节点之间的点对多点连接。

Description

移动网络、对应的接入节点、处理单元和用于操作该移动网络的方法

技术领域

本发明涉及电信领域，并且更具体地涉及移动网络。

背景技术

通常已知的移动无线电通信网络是基于蜂窝架构的系统。该系统从第二代GSM网络到第三代CDMA、UMTS网络或它们的演进，再到第四代LTE或LTE高级网络。该系统的原理依赖于以这样一种方式分布基站的事实，在该方式中基站在预定义的区域中提供连续的无线电覆盖。每个基站监察一个小区，该小区的大小依赖于多个因子，例如但不限于在发射器的天线处用于与该小区中的终端进行通信的最大辐射功率。当终端想要建立与网络的通信时，其首先识别其位于哪个小区，并且由对应的小区的基站执行网络准入过程。

图1表示已知的蜂窝通信网络的简化说明。所表示的蜂窝网络示出了基站和位于其中一个基站的覆盖区域中并且因此与该基站进行通信的终端。蜂窝网络的原理在于基站对位于其小区中的终端进行服务，同时小区具有预定义的大小。用于建立基站与核心网或如3GPP中定义的增强型分组核心之间的连接的回程链路可以是形式为点对点连接的无线链路或有线链路。

该蜂窝网络并且特别是最新的LTE高级网络的性能已经达到了通过使用如联合处理COMP(协作多点)或MIMO(多输入多输出)的技术仅可以部分地克服并且具有大量的附加处理复杂度的极限。蜂窝网络中最具挑战性的部分在于小区边缘，在小区边缘的干扰情况阻止它获得良好的服务质量。

即使利用如联合处理COMP或网络MIMO的高级特征也证实难以在小区边缘处实现质量良好的用户体验，并且在网络中引入了高的复杂度，同时在不同基站之间必须交换大量数据以用于以用户数据吞吐量为代价的协作目的。

本发明的一个具体目的在于提供用于应付上述缺点的新的移动网络基础设施。

本发明的另一个目的在于提供网络节点、处理单元和用于操作该移动网络的方法。

发明内容

本发明针对解决一个或多个上述问题的影响。下文给出了本发明的简化的概要以提供对本发明的一些方面的基本理解。该概要不是本发明的详尽概述。其不意图标识本发明的关键或重要元素或者界定本发明的范围。其唯一目的在于以简化的形式给出一些构思作为稍后讨论的更详细的描述的序言。

具体地由根据权利要求1的系统、根据权利要求9的处理单元和根据权利要求11的方法实现上文给出的这些目的以及下文出现的其他目的。

本发明给出了用于建立不再是小区定向的无线网络的解决方案。改为根据用户需求和位置建立移动网络。动态地分配服务接入节点，同时网络架构动态地适应于用户需求。

动态无线回程系统仅动态地连接需要用最大吞吐量来对活动用户进行服务同时产生最小干扰的那些接入节点。

该构思实现动态回程，其中接入节点不具有预定义的蜂窝覆盖或者到具体区域的固定分配，而是受用于监察移动网络的一部分的处理单元24控制。

根据本发明，该移动网络包括处理单元，该处理单元具有确定可用接入节点中的哪些接入节点需要是活动的并且哪些接入节点不需要被用于对请求与该网络进行通信的终端进行服务的功能。动态地执行该确定，从而考虑终端和所请求通信类型和/或服务的演进布局(landscape)。

该处理单元还负责确定该终端与应该对该终端进行服务的接入节点之间的映射。该映射是动态的并且符合先前对该活动的和未使用的接入节点的确定。该映射不依赖于通常的(例如六边形)小区边界。

此外，该处理单元管理该接入节点与无线回程末端单元之间的点对多点无线回程链路。该无线回程链路的该管理优选地是动态的并且考虑对活动的和未使用的接入节点的该确定。随后控制回程链路仅对具有需要的容量并且具有可能来自一组自适应多天线传输方案的适配的传输方案的活动接入节点进行服务。

在一个附加实施方式中，该回程链路和该接入链路处于不同的频带中，从而一个链路的操作不干扰第二个链路的操作。

在另一个附加实施方式中，该回程链路和该接入链路处于相同的频带中，从而该处理单元应该考虑回程/接入间干扰，同时除了仅终端布局之外还选择该活动的和未使用的接入节点。

根据本发明的方法给出了提供非常灵活的网络架构的优点，该网络架构能够快速地进行调整，同时确保最低的可能干扰并且因此节省能量，从而增加了网络吞吐量(特别是小区边缘吞吐量)、频谱效率、网络可用性。

本发明的另一个优点在于不仅在网络的接入部分而且在网络的无线回程部分提供自适应链路管理，从而允许更加灵活并且成本有效的部署并且在网络的操作期间节省能量。

在从属权利要求中定义了本发明的附加的有利特征。

附图说明

在阅读通过非限制性的说明所给出的优选实施方式的以下描述之后并且通过附图，本发明的其他特征和优点将显现，其中：

图1显示了现有技术的蜂窝网络；

图2显示了根据本发明的移动网络的一个实施方式；

图3显示了根据本发明的处理单元的一个实施方式；

图4显示了根据本发明用于操作移动网络的方法的一个实施方式。

具体实施方式

可以通过专用硬件以及能够与合适的软件相关联地执行软件的硬件的使用来提供附图中所示的各种元件(包括任意功能框)的功能。当由处理器来提供功能时，可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器(其中一些可以是共享的)来提供该功能。此外，术语“处理器”、“控制器”或“单元”的明确使用不应该被解释为排他性地是指能够执行软件的硬件并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括其他硬件，传统的和/或定制的。类似地，附图中所示的任意方框仅仅是概念性的。可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制与专用逻辑的交互或者甚至手动地执行它们的功能，如从上下文所更具体地理解的，可由实施者选择具体的技术。

已经结合现有技术描述了图1。

图2显示了根据本发明的移动网络的一个实施方式。该移动网络包括接入节点21、终端22、无线回程末端23和处理单元24。终端22经过无线接入链路连接到接入节点21，接入节点21自身经过点对多点回程链路连接到无线回程末端23。

终端22可以是具有被适配为连接到接入节点21的无线电收发器的任意类型的固定或移动用户设备。

接入节点21a、21b、21c可以是通常的基站、家庭基站、地铁基站、中继节点、远程无线电头端、它们的混合或被适配为建立用户终端与移动网络之间的连接的任意类型的等效设备。接入节点21a、21b、21c可以使用单天线系统，但是可以有利地使用自适应多天线传输系统以用于到达终端22。

无线回程末端23是被适配为生成到接入节点21的点对多点链路的一件设备。无线回程末端23优选地将网络的无线电接入部分与核心网(未表示)接驳。将无线回程组织成(例如30-80GHz的)点对多点网络。使用自适应波束成形阵列来连接到接入节点21a、21b、21c是有利的。

无线回程末端23的收发器优选地包括自适应多天线系统，该自适应多天线系统允许收发器通过在该多天线系统处使用适配的发射权重来创建朝向将要被服务的接入节点21a、21b、21c的波束。该波束成形可以是二维(依赖于方位角)或三维(依赖于方位角和仰角)方式的。在一个优选实施方式中，使用自适应多天线系统来自适应地选择性地生成仅朝向已经根据本发明被处理单元24选择为活动的接入节点21a、21c的子集的波束。

无线回程末端优选地考虑来自处理单元24的信息，以调度回程流量，定义可用的合适的自适应多天线传输方案，并且计算天线权重。

在另一个优选实施方式中，可以在回程链路上使用自适应调制。这特别提供了更好地对与移动终端分布和干扰情况相关的约束进行管理的优点。

点对多点链路可以经过单个发射器向多个接入节点21a、21b、21c传输同一数据流，接入节点21a、21b、21c将依次从数据流中提取出被寻址到它们的数据和/或它们需要用于它们的运行的数据(无线回程末端23处的单天线系统以及多天线系统中的任意一个可以被适配为执行该实施方式)。可替换地，无线回程末端23可以选择性地经过点对多点回程链路使用诸如SDMA(空分多址)的技术向不同的接入节点21a、21b、21c传输不同的数据流。在该情况下，无线回程末端23处的多天线系统是强制性的。

在本实施方式中，假设仅一个无线回程末端。然而本领域技术人员将理解，在移动网络中可以存在多个无线回程末端，每个无线回程末端负责建立到一组接入节点的回程无线链路。一个无线回程末端与一组接入节点之间的分配可能优选地是动态的。

在本发明的第一实施方式中，由朝向接入节点21a、(21b)、21c的回程链路使用的频带与用于接入节点21a、(21b)、21c与终端22之间的接入链路的频带不同。可能的实现将是针对该接入链路使用2.5GH频带，同时针对回程链路使用30-50GH范围内的频带。

在本发明的另一个实施方式中，回程链路和接入链路二者共享同一频带，导致了接入链路与回程链路之间的干扰。当选择活动接入节点并且将终端映射到活动接入节点时处理单元24需要考虑该干扰。

在一个附加实施方式中，组合接入节点与核心网之间经过回程末端的无线和有线回程链路是可行的。

处理单元24被适配为从多个可用接入节点21中动态地确定将要保持不使用的接入节点21b和将要用于支持移动终端22的通信的接入节点21a、21c。该确定考虑减少移动终端与服务于该终端的活动接入节点之间的干扰的至少一个优化标准。

例如，根据现有技术将要由接入节点21b进行服务的移动终端22a将经历来自接入节点21c的高干扰。

这归因于以下事实：考虑到围绕接入节点的通常的六边形小区结构25，终端22a位于接入节点21b和21c的小区边缘，其中全部接入节点是活动的并且对位于其覆盖之下的终端进行服务。在最坏情况下，位于小区21b和小区21c的小区边缘的移动终端22a处于信噪比极低(SINR＝0dB或者甚至更低)的区域中并且当两个接入节点都活动时不能用保证服务质量来对其进行服务。在图2中由围绕接入节点21a、21b、21c的较小的六边形25示出了针对终端22a的该小区边缘情况。

根据本发明并且为了避免小区边缘缺陷，处理单元24测试由移动终端22a经历的干扰情况是否将更好并且如果基站21b将保持不使用则整个系统作为整体是否将经历更少的干扰。处理单元24因此还确定移动终端与活动接入节点之间的合适的映射。然后重新分配落入基站21b的地理覆盖区域之下的移动终端，并且由自身保持活动的相邻基站21a、21c对该移动终端进行服务。

优选地，处理单元24执行优化算法来找出用于当前移动终端拓扑和通信请求的最佳可行干扰情况。

该优化算法寻求最小化在系统中或在系统的区域中作为整体经历的干扰。

用于执行该优化的可行的方式是以这样一种方式选择活动节点和不使用节点，在该方式中没有移动终端位于SINR低于预定义阈值的区域中。这对应于没有终端位于接入节点的小区边缘中的情况。这可以通过该优化算法避免终端位于来自服务小区的信号将处于由相邻小区产生的干扰范围中的区域的事实来进行说明。使用该优化算法导致了围绕活动接入节点的覆盖区域的大小和几何形状正在动态地改变的事实。

小区结构26是接入节点21b保持不使用并且接入节点21a和21c负责对应当由接入节点21b进行服务的终端进行服务的事实的结果。将要注意到，小区结构26并不自然而然地是六边形的，并且仅仅为了简单起见被画成六边形的。在未放置终端的区域中，可能存在在根据本发明的系统中的小区26之间出现的一些覆盖孔洞。小区26的大小在如下波束处更加被定向，其中接入节点生成该波束以确保对由处理单元24分配给它们的全部终端进行覆盖。

可见，考虑到没有用户出现或者流量需求低或者相反具有高需求的用户可用，这导致活动接入节点的小区边缘持续移动。用户因此可以改变对基站/小区的依附而无需移动，仅仅因为处理单元中的系统优化算法对小区结构进行了重组织。

可选择地，可以向活动接入节点21a、21c中的多个活动接入节点动态分配一个待服务的终端22a，以便向/从该终端进行联合发送/接收。

对于本领域技术人员而言将清楚的是，直接或间接地导致干扰情况的优化的任意标准将要被视为落入本发明的范围中。

特别地，如果能量消耗降低优化标准或任意其他优化标准(例如但不限于下文所述的优化标准)有助于减少活动接入节点与移动终端之间的干扰，这应该被理解为用于减少活动接入节点与移动终端之间的干扰的标准。

在处理单元24处可能使用的附加优化标准可以例如是以下之中的一个或多个：降低无线电接入网中整体的或者该无线电接入网的区域中的能量消耗，最大化到移动终端的吞吐量，优化回程容量，优化回程链路的能量消耗。

在本发明的一个优选实施方式中，将要由接入节点进行服务的地理区域的大小基于以规律的时间间隔在处理单元24处执行的确定和优化过程而改变。终端到接入节点的该分配根据终端移动和流量改变的频繁更新产生了动态非蜂窝多接入节点网络方法。

在移动网络中存在多个无线回程末端23的情况下，处理单元24可以负责向每个无线回程末端23分配一组接入节点。该分配也可以依赖于预定义的标准而随时间动态改变。

当多个无线回程末端可用时，在回程链路上应用网络MIMO类型的传输可能是有利的。

在本发明的一个实施方式中，处理单元24是用于控制无线回程末端23和接入节点21的集中式单元。在一个可替换的实施方式中，处理单元24是移动网络中可能分布在接入节点21a、21b、21c、无线回程末端23和/或核心网中的其他实体之间的分布式功能。

在一个优选实施方式中，根据在处理单元24处的优化的结果，动态地接通并且切断朝向不同接入节点21a、21b、21c的无线回程链路。在该情况下，表示的接入节点21a和21c是活动的，同时接入节点21b不使用。因此，朝向21a和21c的回程链路保持建立，同时朝向接入节点21b的无线回程链路被切断

图3显示了根据本发明的处理单元24的一个实施方式。

处理单元24包括用于从多个接入节点中动态地确定将要保持不使用的接入节点和将要用于支持移动终端的通信的接入节点的装置241。该确定考虑用于减少活动接入节点与移动终端之间的干扰的至少一个优化标准。

由于活动节点的选择的动态方面，对于本领域技术人员而言将清楚的是如果必须执行新的选择，则必须以规律的时间间隔执行检查。如果移动终端正快速地移动或者如果信道正快速地改变，则该选择需要在非常短的时间段之后改变。可以使用如下不同的情况找出用于修改选择的触发点：在固定时间间隔上重选、触发之后重选......

处理单元24进一步包括用于确定移动终端与由装置241选择的活动接入节点之间的映射的装置242。

基于实际用户分布和流量要求，装置242评估终端到可用接入节点的分配，以便优化以下标准中的一些或全部：

·最小化在终端处由于来自不同的基站的传输导致的干扰

·最大化用户的吞吐量(例如到用户的平均吞吐量、小区边缘吞吐量、加权的和速率......)

·无线回程容量/回程可用性

·在无线回程系统中(在回程节点之间或如果使用SDMA通信对基站进行服务则来自一个回程节点)的干扰

·能量消耗

·用户的请求流量需求

装置242可以向一个终端分配多个接入点，以便获得联合传输。

处理单元24进一步包括用于根据哪些接入节点已被装置241选择作为活动接入节点来动态地管理朝向接入点的点对多点连接的装置243。

可替换地，装置243可以根据用于对所述活动接入节点进行服务所需要的回程容量，管理朝向接入节点的点对多点连接。对于本领域技术人员而言将清楚的是装置243还可以根据前文所述的两个标准管理点对多点连接。

在本发明的一个优选实施方式中，装置241从将能够执行选择的所述接入节点接收信息。该信息可以包括由不同接入节点进行的去往终端的信道质量测量、接入节点的(估计)数目和/或位于该接入节点附近的接入节点的(估计)位置、关于其他相邻接入节点的信息和用户参数。由接入节点例如通过上行链路信号处理或通过对由终端经由合适的控制信道发送的控制信息的评估，获得该信息。

图4显示了用于操作移动网络的方法的一个实施方式，该移动网络包括被适配为与多个移动终端进行通信的多个接入节点以及被适配为连接接入节点和与核心网接驳的无线回程末端的无线回程链路。该方法包括以下步骤：

步骤41包括从多个接入节点中动态地确定将要保持不使用的接入节点和将要用于支持与移动终端进行的通信的接入节点，该确定考虑用于减少活动接入节点与移动终端之间的干扰的至少一个优化标准。

可以进一步精炼步骤S41，因为可以另外应用其他优化标准。该优化标准的示例是：降低无线电接入网中的能量消耗、最大化到所述移动终端的吞吐量、优化回程容量、降低该无线回程链路的能量消耗。

在步骤41处的该确定优选地基于从接入节点和/或从可以报告关于区域中的用户终端的数目和/或终端的位置的信息的终端接收的信息，其他测量(如在上行链路的反馈信道上报告的SINR/BER测量)也可用作对将要使用的接入节点以及可以保持不使用的接入节点进行的合适的确定的基础。

步骤42包括确定移动终端与活动接入节点之间的映射。

优选地以确保针对每个终端SINR高于预定义的阈值的方式完成在步骤41处的活动接入节点的确定和移动终端到活动接入节点的映射。然后避免小区边缘的差的性能。

步骤43包括建立无线回程链路，该无线回程链路包括无线回程末端与接入节点之间的点对多点连接。步骤43优选地仅建立朝向活动节点的无线回程链路。

对于本领域技术人员而言将清楚的是可以并非顺序地执行三个步骤41、42、43，而是可以将全部三个步骤41、42、43互相联系起来，以在它们之间交换信息。

功能之间的交互也是可能的，以进一步改善结果。

Claims (15)

1.一种系统，包括：

处理单元(24)，

多个接入节点(21a、21b、21c)，其被适配为与多个移动终端(22、22a)进行通信，以及

无线回程链路，其被适配为连接所述接入节点(21、21a、21b、21c)和与核心网接驳的至少一个无线回程末端(23)，

所述处理单元(24)从所述多个接入节点(21)中动态地确定将要保持不使用的接入节点(21b)和将要用于支持所述移动终端(22、22a)的通信的活动接入节点(21a、21c)，所述确定考虑减少活动接入节点与移动终端之间的干扰的至少一个优化标准，

所述处理单元确定所述移动终端(22、22a)与所述活动接入节点(21a、21c)之间的映射，

所述无线回程链路包括所述至少一个无线回程末端(23)与所述接入节点(21、21a、21c)之间的点对多点连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理单元(24)根据所述接入节点中的哪些接入节点是活动接入节点(21a、21c)并且/或者根据用于对所述活动接入节点(21a、21c)进行服务所需要的回程容量，来动态地管理所述点对多点连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其中在所述回程链路上使用自适应多天线传输。

4.根据权利要求1所述的系统，其中在所述回程链路上使用自适应调制。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述接入节点(21a、21b、21c)是下述之一：基站、中继节点、小节点、无线电头端。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述活动接入节点(21a、21c)使用自适应多天线传输以用于到达其被分配的移动终端(22)。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述回程链路和所述接入链路被操作于不同的频带中。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述回程链路和所述接入链路被操作于相同的频带中。

9.一种用于在移动通信网络中使用的处理单元(24)，所述移动通信网络包括被适配为与多个移动终端(22、22a)进行通信的多个接入节点(21、21a、21b、21c)和被配置为连接所述接入节点(21、21a、21b、21c)和与核心网接驳的至少一个无线回程末端(23)的无线回程链路，所述处理单元(24)包括：

用于从所述多个接入节点中动态地确定将要保持不使用的接入节点和将要用于支持所述移动终端的通信的接入节点的装置(241)，所述确定考虑减少活动接入节点与移动终端之间的干扰的至少一个优化标准，

用于确定所述移动终端与所述活动接入节点之间的映射的装置(242)，

用于根据所述接入节点中的哪些接入节点是活动接入节点并且/或者根据用于对所述活动接入节点进行服务所需要的回程容量，来动态地管理点对多点连接的装置(243)。

10.根据权利要求9所述的处理单元，所述处理单元部分地分布于所述接入节点中。

11.一种用于操作移动网络的方法，所述移动网络包括被适配为与多个移动终端(22、22a)进行通信的多个接入节点(21a、21b、21c)和被适配为连接所述接入节点(21a、21b、21c)和与核心网接驳的至少一个无线回程末端(23)的无线回程链路，所述方法包括步骤：

从所述多个接入节点中动态地确定将要保持不使用的接入节点和将要用于支持与所述移动终端进行的通信的接入节点，所述确定考虑减少活动接入节点与移动终端之间的干扰的至少一个优化标准，

确定移动终端与活动接入节点之间的映射，

建立包括所述至少一个无线回程末端与所述接入节点之间的点对多点连接的无线回程链路。

12.根据权利要求11所述的方法，其中使用至少包括下述之一的其他优化标准来确定将要保持不使用的接入节点和活动接入节点：降低无线电接入网中的能量消耗、最大化到所述移动终端的吞吐量、优化回程容量、降低所述无线回程链路的能量消耗。

13.根据权利要求11所述的方法，其中将要由接入节点进行服务的地理区域的大小基于在处理单元处确定的终端到接入节点的所述映射而动态地改变。

14.根据权利要求11所述的方法，其中对将要保持不使用的接入节点的所述动态确定和对移动终端与活动接入节点之间的映射的所述确定确保针对每个终端，SINR高于阈值。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：

在接入节点处评估与在其相邻区域中的终端的位置和/或数目相关的信息；

向所述处理单元发送所述信息。

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