CN106537990A - 针对接入信号广播的网络设备、用户设备和方法 - Google Patents

针对接入信号广播的网络设备、用户设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用户设备和网络节点。用户设备(10)包括收发器(11)，收发器(11)被配置成：在未连接至任何无线电通信网络的情况下广播接入信号SA，其中接入信号SA包括用户设备(10)的标识信息；从无线电通信网络接收响应于接入信号SA的广播的接入响应信号SR，其中接入响应信号SR包括对分配的用于无线通信系统(30)中的通信的至少一个频谱段的指示；以及使用分配的所述至少一个频谱段与无线电通信网络的至少一个网络节点(20a、20b、...、20n)通信。网络节点(20)包括收发器(21)和处理器(22)；其中，收发器(21)被配置成从用户设备(10)接收广播的接入信号SA，其中广播的接入信号SA包括用户设备(10)的标识信息；其中，处理器(22)被配置成基于广播的接入信号SA来分配用于用户设备(10)的通信的至少一个频谱段，以及其中，收发器(21)还被配置成向用户设备(10)发送接入响应信号SR，其中接入响应信号SR包括对分配的用于无线通信系统(30)中的通信的所述至少一个频谱段的指示，分配的所述至少一个频谱段是根据与频谱段相关联的性能指标分配的。网络节点可以与提供与另外频谱段相关联的另外性能指标的其他网络节点进行协作，以便选择最合适的服务网络节点和频谱节点，以在吞吐量、频谱效率和能量消耗方面使总体网络性能最大化。

Description

针对接入信号广播的网络设备、用户设备和方法
技术领域
本发明涉及用于无线通信系统的网络节点和用户设备。此外，本发明还涉及对应的方法、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
为了满足业务需求和连接的激增，用于通信系统的无线电技术正逐步朝向以下方面转变：形成无线电接入网络基础设施的网络节点处的可用频谱的更灵活利用以及具有较小覆盖区域的低功率网络节点的更密集部署。
关于该点，可以通过与具有潜力和资源以提供期望服务的网络节点建立的更加灵活和动态的连接来改善用户体验质量(例如，在平均数据速率方面)。因此，用户设备应当连接至未必提供最佳信号强度但是具有更多可用资源或者等价地每频率资源具有较少业务负荷的网络节点。
为了该目的，考虑以下系统：在该系统中，使得网络节点能够仅以可用频带的一部分进行操作或者仅激活可用频带的一部分，其中，可用频带的一部分在下文中被称为频谱段。换言之，将在网络节点处可用的频带划分成许多频谱段。例如，频谱段可以是3GPP长期演进LTE系统的部分或者全部组成载波。在另一示例中，频谱段可以是与在网络节点处可用的无线电接入技术(radio access technology，RAT)相关联的部分频带或全部频带。在网络节点处可用的频谱段可以不必在频域中连续，也不必具有相等的大小(即，带宽)。此外，网络节点处的频谱段的大小可以是静态的或随着时间可动态配置的以适应例如负荷、业务、需求或其他与频谱段有关的网络参数。术语“可用”指频谱段是网络节点的资源。因此，网络节点可以自主确定或可以被配置成使用/激活网络节点可以通过其进行操作的一个或更多个频谱段。
关于该点，可以根据业务/服务需求、业务类型、干扰模式以及以频谱的较大部分或多个RAT进行操作的能量成本来适应性调整对网络节点处可用的频带和RAT的利用。转而，控制并且使网络侧频谱利用灵活的问题变成以下问题：将用户设备关联/连接至频谱段并且因此关联/连接至可以提供用户设备所期望的服务的相应网络节点，而非保证与提供最佳信号强度的网络节点连接。
因此，用于网络节点处灵活频谱利用的资源分配方法应包括更先进的小区关联和频间负荷平衡方案，这些方案适应性调整网络节点处的频谱利用以便符合用户的业务/服务需求和网络的能量成本。
在传统的蜂窝无线电系统中，用户设备通过以下方式来接入网络：首先搜索由网络节点发送的同步信号并且测量相关联的参考信号的强度，然后将接入请求发送至提供最强接收信号的网络节点。
为了该目的，用户设备接收作为广播信道的一部分的一组前导序列，其中，所述前导序列被允许用于发起关于网络节点的随机接入。因此，随机接入(random access，RACH)信号携带特定于网络节点的信息，即该网络节点意在接收其的信息。响应于此，网络节点向用户设备提供临时网络标识、提供用于上行同步的时间提前以及要用于在接入程序的后续步骤中建立无线承载的一组时频资源。最终，建立无线承载并且可以交换数据。
因此，传统方案要求用户设备首先通过监听、解码和测量由网络节点发送的下行参考信号的强度来检测网络的存在。然后，用户设备尝试在提供最佳信号强度的网络节点处接入网络。然而，这不确保网络资源的最佳使用，也不向用户保证最佳服务。
例如，假设网络节点n将可用时频无线电资源的相等份额应用于所服务的用户设备，可以通过以下香农约束将理论上可实现的平均用户数据速率建模为：
其中，Wn和Ln为接入节点n的频率带宽和业务负荷(例如，表达为所服务的活跃用户的平均数目)，而SINRm,n为用户m从接入节点n所经受的信号与噪声加干扰比。
根据该公式清楚的是，具有较低业务负荷Ln’<Ln的网络节点n’可以提供较高的平均数据吞吐量——尽管提供最差的信号强度(即，当SINRm,n’<SINRm,n时)。
虽然现有传统方案例如3GPP高级长期演进(Long Term Evolution Advanced，LTE-A)系统针对已经连接至系统的用户设备已经解决了该问题，例如通过用于在网络节点之间平衡/转移业务负荷的机制，但是当前不存在适用于不具有与系统的先前连接的用户设备的方案。
在上述传统方案中，用户设备通过提供与从多个网络节点接收的信号强度有关的反馈来在小区关联、切换和负荷平衡程序方面辅助网络。然而，这不足以保证用户设备连接至或切换至具有提供所需服务的潜力的网络节点。
相关技术的缺点是：在检测同步信号和测量关联至一个或多个网络节点的参考信号时，用户设备尝试在提供最佳信号强度而未必是最佳服务的网络节点处接入网络。相关技术系统例如3GPP LTE提供了用于一旦建立了连接则将用户设备重定向至或卸荷至较好的网络节点的额外程序。
然而，这在初始随机接入之后需要额外的系统资源，并且总体程序在用户设备最终连接至能够提供最佳服务的网络节点之前会需要几百毫秒。
相关技术的第二个缺点是其需要用户设备首先搜索和检测网络的存在，而不是网络搜索和检测用户设备的存在。因此，用户设备可以基于仅与下行参考信号的信号强度有关的信息来选择用于连接至网络的接入点。反之，如果系统必须通过检测用户设备的存在而不是用户设备检测系统的存在来做出决定，则其将需要更多信息以将用户设备关联至最佳网络节点和频带。
最终，用于接入无线电通信系统的相关技术程序在频域中不具有良好的伸缩性，例如在接入节点可以被配置成以多个(甚至非连续的)频带并且以多种无线电接入技术操作时。
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供减轻或解决传统方案的缺点和问题的方案。
本发明的实施方式的另一目的是提供以下方案：通过该方案，用户设备可以在没有预先获知覆盖的无线电通信系统的情况下通过一个或多个频谱段和/或无线电接入技术来接入无线电通信网络。
本发明的实施方式的又一目的是提供无线电网络中的用于无线电通信系统中的网络节点处的灵活/自适应频谱利用的资源分配方案。
上述目的通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中可以得到另外的有利实施方式。
根据本发明的第一方面，以用于无线通信系统的用户设备来实现上述和其他目的，用户设备包括收发器，所述收发器被配置成：
在未连接至任何无线电通信网络的情况下广播接入信号SA，其中，接入信号SA包括用户设备的标识信息，
从无线电通信网络接收响应于接入信号SA的广播的接入响应信号SR，其中，接入响应信号SR包括对分配的用于无线通信系统中的通信的至少一个频谱段的指示，
使用分配的所述至少一个频谱段来与无线电通信网络的至少一个(例如，分配的)网络节点通信。
通过广播接入信号SA而非向指定网络节点发送接入信号，可以实现多个网络节点接收该接入信号SA并且可以相应地评估该信号。基于所接收的接入信号，网络节点可以彼此通信以确定要用于用户设备与网络通信的至少一个合适的频谱段(例如，符合UE需求并且当前具有低的负荷)。该频谱段或这些频谱段被在接入响应信号SR中指示给用户设备。因此，本发明的实施方式使得能够实现将用户设备有效分配至可用频谱段，而无需在传统系统中执行的类似小区检测、同步、初始信号强度测量的步骤。由此，使得接入程序加速并且从开始便已经可以避免将用户设备从具有强信号的网络节点重定向至具有较低负荷的网络节点的额外程序。
考虑以下无线通信系统：在该无线通信系统中，网络节点可以被配置成以一个或更多个频带进行操作，并且每个频带被划分成许多本公开内容中所称的频谱段。在LTE术语中，频谱段可以是频率组成载波的一部分或者是整个频率组成载波。在另一示例中，频谱段可以是与在网络节点处可用的特定无线电接入技术(radio access technology，RAT)相关联的频带的一部分或者整个频带。在网络节点处可用的频谱段可以不必在频域中是连续的，也不必具有相等的大小(即，带宽)。此外，网络节点处的频谱段的大小可以是静态的或者是随时间可动态配置的以适应于例如负荷、业务、需求或与频谱段有关的其他网络参数。由此，可以将甚至关联至多个RAT的在网络节点处可用的总频谱带宽视为由多个频谱段形成的虚拟频谱带宽。
此外，考虑的是，由用户设备广播的接入信号SA不具有指定的接受者(例如，接入信号SA没有接受者地址)。因此，可以将接入信号SA理解为信标信号。
而且，本描述中和对应权利要求中的“或”要被理解为涵盖“和”和“或”的数学OR，而不应理解为XOR(异或)。
在根据第一方面的用户设备的第一可能实施形式中，接入信号SA还包括至少一个参考信号。
使用第一可能实施形式，无线电通信网络可以检测用户设备的存在并且基于接入信号SA中的参考信号来进行与用户设备相关联的信道测量。基于信道测量，无线电通信网络(例如，中央网络控制器或网络的接入节点)可以向用户设备分配合适的频谱段。
在根据第一方面的用户设备的第二可能实施形式中，接入信号SA还包括下述中的一个或更多个用户设备信息：服务类型；订阅类型；业务类型；所需业务量；所需平均或最小或最大数据业务量；所需平均或最小或最大带宽；支持的无线电接入技术；支持的频带；优选频带；支持的频谱段；以及优选频谱段。
使用第二可能实施形式，具有这些特征的接入信号使得无线电通信网络能够识别进入通信系统的新的潜在用户设备、获取其需求或服务类型，并且利用该信息来确定是否准许用户设备进入网络以及应当将新的用户设备与哪些资源(例如，频带、网络节点)相关联。因此，该可能的实施形式使得通信系统能够通过额外考虑新的用户设备的通信能力(例如，支持的RAT和频带)及其服务需求(例如，在数据速率、业务类型、业务量等方面)来准许新的用户设备进入。
在根据第一方面的用户设备的第三可能实施形式中，接入响应信号SR还指示所述至少一个(分配的)网络节点的标识；以及其中，收发器还被配置成基于接入响应信号SR来得到所述至少一个(分配的)网络节点的标识。
第三可能实施形式使得在用户设备接入无线电通信网络时能够实现对于用户设备至频谱段和网络节点的快速准入控制。
在根据第一方面的用户设备的第四可能实施形式中，收发器还被配置成以专用广播信道来广播接入信号SA。
第四可能实施形式使得可以避免与通信系统中传输的其他信号的冲突和干扰，从而提高成功检测并且解码接入信号的可靠性并且降低由广播的接入信号引起的与由已经连接至通信系统的其他用户设备发送的信号的干扰。另外的优点是减小了接收器(网络节点)的搜索空间，从而降低复杂性。
在根据第一方面的用户设备的第五可能实施形式中，收发器还被配置成以一个或更多个分离的频谱段来广播接入信号SA。
使用第五可能实施形式，用户设备可以通过以不同频谱段进行广播来宣布其存在。这使得用户设备能够被准许使用无线通信系统中可用的一个或更多个频带或无线电接入技术。另外，其使得无线电通信网络能够获知用户设备的通信能力并且由此准许用户设备以最合适的频谱段并且以最合适的无线电接入技术进行通信。
根据本发明的第二方面，上述及其他目的以用于无线通信系统的网络节点进行实现，所述网络节点包括收发器和处理器；其中，所述收发器被配置成：
从用户设备接收广播的接入信号SA，其中，广播的接入信号SA包括用户设备的标识信息；其中，处理器被配置成：
基于广播的接入信号SA来分配用于用户设备的通信的至少一个频谱段；以及其中，收发器还被配置成：
向用户设备发送接入响应信号SR(响应于接收到广播的接入信号SA)，其中，接入响应信号SR包括对分配的用于无线通信系统中的通信的至少一个频谱段的指示。
通过接收广播的接入信号SA而非仅接收直接定址于网络节点的接入信号，可以实现多个网络节点接收该接入信号SA并且可以相应地评估该信号，而无需用户设备预先建立与网络节点的连接。基于所接收的接入信号，网络节点确定要用于用户设备与网络通信的至少一个合适的频谱段(例如，符合UE需求并且当前具有低的负荷)。该频谱段或这些频谱段被在接入响应信号SR中指示给用户设备。因此，本发明的实施方式使得能够实现将用户设备有效分配至可用频谱段，而无需在传统系统中执行的类似小区检测、同步、初始信号强度测量的步骤。由此，使得接入程序加速并且从开始便已经可以避免将用户设备从具有强信号的网络节点重定向至具有较低负荷的网络节点的额外程序。
在根据第二方面的网络节点的第一可能实施形式中，接入响应信号SR还包括针对分配的所述至少一个频谱段的在下述中的一个或更多个网络信息：支持的业务类型；支持的业务量；支持的服务；以及分配的至少一个网络节点的网络标识。
第一可能实施形式使得网络节点能够根据不同频谱段所支持的业务类型和业务量来将用户设备关联至频谱段或网络节点或无线电接入技术。第一可能实施形式还使得网络节点能够基于所支持的服务类型来将用户设备关联至频谱段。
在根据第二方面的网络节点的第二可能实施形式中，处理器还被配置成：
基于所接收的所述广播的接入信号SA来估计网络节点处的第一可用频谱段的第一通信性能指标；其中，收发器还被配置成：
从无线通信系统的至少一个另外的网络节点接收第二通信性能指标，其中，第二通信性能指标与用户设备和所述另外的网络节点处的第二可用频谱段相关联；其中，处理器还被配置成：
基于第一通信性能指标和所接收的第二通信性能指标(例如，基于这两个通信性能指标的比较)，向用户设备分配第一频谱段或者向用户设备分配第二频谱段。
第二可能实施形式使得无线电通信网络能够基于用户设备在不同网络节点处的不同频谱段中可实现的性能指标来向用户设备分配频谱段。
在根据第二方面的网络节点的第三可能实施形式中，所述处理器还被配置成：
基于所接收的所述广播的接入信号SA来针对网络节点处的多个可用频谱段估计相应通信性能指标，以及
基于所估计的通信性能指标来向用户设备分配所述多个可用频谱段中的频谱段。
第三可能实施形式使得无线电通信网络能够基于用户设备在同一网络节点处的不同频谱段中可实现的性能指标来向用户设备分配频谱段。
在根据第二方面的第二或第三实施形式的网络节点的第四可能实施形式中，通信性能指标包括下述中的一个或更多个：可实现的数据速率；可实现的最大或最小或平均数据速率；可实现的频谱效率；可实现的最大或最小或平均频谱效率；可实现的时延；可实现的最大或最小或平均时延；以及频率资源的最大或最小或平均数目。
第四可能实施形式使得能够基于上述估计来实现用户设备向网络节点和频谱段的分配。
在根据第二方面的第二、第三或第四实施形式中的任何实施形式的网络节点的第五可能实施形式中，处理器还被配置成基于前述通信性能指标中的任何通信性能指标通过满足以下标准之一来分配所分配的至少一个频谱段s★或所分配的至少一个网络节点n★：
其中αn∈[0，1]，
其中αn∈[0，1]，
其中αn∈[0，1]，
其中，是在网络节点n处可用的频谱段s的大小；是由网络节点n指示的相应利用；是由网络节点n针对用户设备m在频谱段s中提供的频谱效率的估计；是对使用网络节点n处的频谱段s的能量成本的指示；是从用户设备m接收到广播的接入信号SA的一组网络节点；以及是在网络节点处可用的一组频谱段s。
第五可能实施形式使得网络节点能够对要激活或要用于准许新的用户设备进入通信系统的频谱段进行能量感知选择。因此，响应信号SR还可以包括对分配的用于无线通信系统中的通信的至少一个网络节点的指示。网络节点可以通过在激活/使用频谱段的能量成本与用于用户设备的可用频率资源、期望数据速率或频谱效率之间进行权衡来将用户设备关联至频谱段。
在根据第二方面的网络节点的第六可能实施形式中，广播的接入信号SA还包括下述中的一个或更多个用户设备信息：服务类型、订阅类型、业务类型、所需业务量、所需平均或最小或最大数据业务量、所需平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频带、优选频带、支持的频谱段和优选频谱段；以及其中，处理器还被配置成：
基于所述一个或更多个用户设备信息来分配所述至少一个频谱段。
第六可能实施形式使得网络能够通过比较对于不同频谱段和/或网络节点的可实现性能指标来向用户设备分配一个或更多个频谱段，这些频谱段不必共同位于同一网络节点处。换言之，不仅基于一个或更多个网络节点处的信号强度/质量的测量而且基于在从用户设备接收信号的不同网络节点处可用的不同频谱段的大小和业务负荷等来将用户设备分配至频谱段和/或网络节点。另外，无线电通信网络可以将不同的业务服务捆绑至不同的频谱段。例如，这将使得网络操作者能够引导具有某类型的业务(例如，语音、视频等)的所有用户设备通过特定频谱段被服务。其还可以使得网络操作者能够区分上行业务需求和下行业务需求。
在根据第二方面的网络节点的第七可能实施形式中，收发器还被配置成：
从一个或更多个其他网络节点接收至少一个网络报告消息，其中，所述至少一个网络报告消息包括与用户设备相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、业务类型、业务量、所需平均或最小或最大数据业务量、所需平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频带、优选频带、支持的频谱段和优选频谱段；以及其中，处理器还被配置成：
基于与用户设备相关联的所述一个或更多个信息元素来向用户设备分配所述至少一个频谱段。
第七可能实施形式使得无线电通信网络能够通过使用与用户设备相关联的信息元素来改进频谱段向用户设备的分配。
在根据第二方面的网络节点的第八可能实施形式中，收发器还被配置成：
从一个或更多个其他网络节点接收至少一个网络报告消息，其中，所述至少一个网络报告消息包括与在所述一个或更多个其他网络节点处的至少一个可用频谱段相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、平均接收功率、业务负荷、利用水平、带宽和传输功率；以及处理器还被配置成：
基于与在所述一个或更多个其他网络节点处的所述至少一个可用频谱段相关联的所述一个或更多个信息元素来向用户设备分配所述至少一个频谱段。
第八可能实施形式使得无线电通信网络能够通过使用与在网络的所述一个或更多个其他网络节点处的至少一个可用频谱段相关联的信息元素来改进频谱段向用户设备的分配。
根据本发明的第三方面，上述及其他目的通过在用于无线通信系统的用户设备中的方法来进行实现，该方法包括：
在未连接至任何无线电通信网络的情况下广播接入信号SA，其中，接入信号SA包括用户设备的标识信息；
从无线电通信网络接收响应于接入信号SA的广播的接入响应信号SR，其中，接入响应信号SR包括对分配的用于无线通信系统中的通信的至少一个频谱段的指示；
使用分配的所述至少一个频谱段来与无线电通信网络的至少一个(例如，分配的)网络节点通信。
在根据第三方面的用户设备中的方法的第一可能实施形式中，接入信号SA还包括至少一个参考信号。
在根据第三方面的用户设备中的方法的第二可能实施形式中，接入信号SA还包括下述中的一个或更多个用户设备信息：服务类型；订阅类型；业务类型；所需业务量；所需平均或最小或最大数据业务量；所需平均或最小或最大带宽；支持的无线电接入技术；支持的频带；优选频带；支持的频谱段；以及优选频谱段。
在根据第三方面的用户设备中的方法的第三可能实施形式中，接入响应信号SR还指示所述至少一个(分配的)网络节点的标识；以及方法还包括基于接入响应信号SR来得到所述至少一个(分配的)网络节点的标识。
在根据第三方面的用户设备中的方法的第四可能实施形式中，以专用广播信道来广播接入信号SA。
在根据第三方面的用户设备中的方法的第五可能实施形式中，以一个或更多个分离的频谱段来广播接入信号SA。
根据本发明的第四方面，上述及其他目的通过在用于无线通信系统的网络节点中的方法来进行实现，该方法包括：
从用户设备接收广播的接入信号SA，其中，广播的接入信号SA包括用户设备的标识信息；
基于广播的接入信号SA来分配用于用户设备的通信的至少一个频谱段；
向用户设备发送接入响应信号SR(响应于接收到广播的接入信号SA)，其中，接入响应信号SR包括对分配的用于无线通信系统中的通信的所述至少一个频谱段的指示。
在根据第四方面的网络节点中的方法的第一可能实施形式中，接入响应信号SR还包括针对分配的所述至少一个频谱段的在下述中的一个或更多个网络信息：支持的业务类型；支持的业务量；支持的服务；以及分配的至少一个网络节点的网络标识。
在根据第四方面的网络节点中的方法的第二可能实施形式中，该方法还包括：
基于所接收的所述广播的接入信号SA来估计网络节点处的第一可用频谱段的第一通信性能指标；
从无线通信系统的至少一个另外的网络节点接收第二通信性能指标，其中，第二通信性能指标与用户设备和所述另外的网络节点处的第二可用频谱段相关联；
基于第一通信性能指标和所接收的第二通信性能指标来向用户设备分配第一频谱段或者向用户设备分配第二频谱段。
第二可能实施形式使得无线电网络能够基于用户设备在不同频谱段中可实现的性能指标来向用户设备分配频谱段。
在根据第四方面的网络节点中的方法的第三可能实施形式中，该方法还包括：
基于所接收的所述广播的接入信号SA来针对网络节点处的多个可用频谱段估计相应通信性能指标，以及
基于所估计的通信性能指标来向用户设备分配所述多个可用频谱段中的频谱段。
第三可能实施形式使得无线电网络能够基于用户设备在不同频谱段中可实现的性能指标来向用户设备分配频谱段。
在根据第四方面的第二或第三实施形式的网络节点中的方法的第四可能实施形式中，通信性能指标包括下述中的一个或更多个：可实现的数据速率；可实现的最大或最小或平均数据速率；可实现的频谱效率；可实现的最大或最小或平均频谱效率；可实现的时延；可实现的最大或最小或平均时延；以及频率资源的最大或最小或平均数目。
第四可能实施形式使得能够基于上述估计来实现用户设备向网络节点和频谱段的分配。
在根据第四方面的第二、第三或第四实施形式中的任何实施形式的网络节点中的方法的第五可能实施形式中，方法还包括基于前述通信性能指标中的任何通信性能指标通过满足以下标准之一来分配所分配的至少一个频谱段S★或所分配的至少一个网络节点n★：
其中αn∈[0，1]，
其中αn∈[0，1]，
其中αn∈[0，1]，
其中，是在网络节点n处可用的频谱段s的大小；是由网络节点n指示的相应利用；是由网络节点n针对用户设备m在频谱段s中提供的频谱效率的估计；是对使用网络节点n处的频谱段s的能量成本的指示；是从用户设备m接收到广播的接入信号SA的一组网络节点；以及是在网络节点处可用的一组频谱段s。
第五可能实施形式使得网络节点能够对要激活或要用于准许新的用户设备进入通信系统的频谱段进行能量感知选择。因此，响应信号SR还可以包括对分配的用于无线通信系统中的通信的至少一个网络节点的指示。网络节点可以通过在激活/使用频谱段的能量成本与用于用户设备的可用频率资源、期望数据速率或频谱效率之间进行权衡来将用户设备关联至频谱段。
在根据第四方面的网络节点中的方法的第六可能实施形式中，广播的接入信号SA还包括下述中的一个或更多个用户设备信息：服务类型、订阅类型、业务类型、所需业务量、所需平均或最小或最大数据业务量、所需平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频带、优选频带、支持的频谱段以及优选频谱段；以及该方法还包括：
基于所述一个或更多个用户设备信息来分配所述至少一个频谱段。
在根据第四方面的网络节点中的方法的第七可能实施形式中，该方法还包括：
从一个或更多个其他网络节点接收至少一个网络报告消息，其中，所述至少一个网络报告消息包括与用户设备相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、业务类型、业务量、所需平均或最小或最大数据业务量、所需平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频带、优选频带、支持的频谱段以及优选频谱段；
基于与用户设备相关联的所述一个或更多个信息元素来向用户设备分配所述至少一个频谱段。
在根据第四方面的网络节点中的方法的第八可能实施形式中，该方法还包括：
从一个或更多个其他网络节点接收至少一个网络报告消息，其中，所述至少一个网络报告消息包括与在所述一个或更多个其他网络节点处的至少一个可用频谱段相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、平均接收功率、业务负荷、利用水平、带宽以及传输功率；
基于与在所述一个或更多个其他网络节点处的所述至少一个可用频谱段相关联的所述一个或更多个信息元素来向用户设备分配所述至少一个频谱段。
网络节点中的方法和用户设备中的方法的优点与对应设备权利要求中的那些优点相同。
另外指出的是，本发明还涉及包括根据本发明的至少一个网络节点和至少一个用户设备的无线通信系统。此外，对应的在无线通信系统中的方法包括在网络节点中的方法和在用户设备中的方法。
本发明还涉及计算机程序，其特征在于代码装置，该计算机程序在由处理装置运行时使得所述处理装置执行根据本发明的任何方法。此外，本发明还涉及包括计算机可读介质和上述计算机程序的计算机程序产品，其中，所述计算机程序被包括在计算机可读介质中，所述计算机可读介质包括以下中的一个或更多个：ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器、EEPROM(电EPROM)和硬盘驱动器。
本发明的实施方式使得包括本发明网络节点的无线电通信网络能够将想要接入无线电通信网络的新的用户设备配置成在一个或多个频谱段中进行操作和/或以一个或多个无线电接入技术进行操作，从而绕过在相关技术中通常由用户设备要求的若干步骤例如小区检测、同步、初始信号强度测量，由此使接入程序加速并且避免了用于将用户设备从具有强信号的网络节点重定向至具有较低负荷的网络节点的额外程序。
另外，通过将用户设备分配至频谱段而非分配至物理(或逻辑)网络节点，使得能够在所谓的虚拟无线电接入网络中实现资源调度，其中，服务用户设备的无线电网络节点的标识没有展现给用户设备。
此外，本发明的实施方式还使得无线电通信网络能够基于根据至无线通信系统的新的准入查询而预计的业务、当前业务分配、当前频谱利用和可用频谱来控制和平衡业务在无线通信系统中可用的多个频谱段、网络节点和无线电接入技术之间的分配。
此外，本发明的另外应用和优点根据以下详细描述将变得明显。
附图说明
附图意在解释和说明本发明的不同实施方式，在附图中：
-图1示出根据本发明的实施方式的用户设备；
-图2示出根据本发明的实施方式的用户设备中的方法的流程图；
-图3示出根据本发明的实施方式的网络节点；
-图4示出根据本发明的实施方式的网络节点中的方法的流程图；
-图5示出包括本发明的实施方式的无线通信系统；
-图6示出用户设备与网络节点之间的信令；
-图7示出用户设备与两个网络节点之间或者与网络节点和网络控制节点之间的信令；
-图8示出包括本发明的实施方式的另一无线通信系统；
-图9示出包括本发明的实施方式的再一无线通信系统；以及
-图10示出包括本发明的实施方式的再一无线通信系统。
具体实施方式
当无线电通信系统中的网络节点可以被配置成以多个频谱段和/或以多种无线电接入技术进行操作时，问题在于：在用户设备接入系统时确定用户设备应当被配置成以哪些频谱段和/或以哪种无线电接入技术进行操作以便符合用户的业务/服务需求、在频带之间平衡业务以及使网络的能量成本最小化。
为了解决传统方案的这些及其他问题，本发明的实施方式涉及用户设备和网络节点设备。
图1示出根据本发明的实施方式的用户设备10。用户设备10包括收发器11，收发器11被配置成在未连接至任何无线电通信网络的情况下广播接入信号SA。接入信号SA包括用户设备10的标识信息。在一个示例中，网络标识信息可以包括用于针对某一无线电接入技术含义明确地识别用户设备10的指示符/数字。在另一示例中，用户设备10在未连接至无线电通信网络的情况下可以处于空闲模式、非连接模式或处于通电状态(搜索网络)。
用户设备10的收发器11还被配置成从无线电通信网络接收响应于接入信号SA的广播的接入响应信号SR。接入响应信号SR包括对分配的至少一个频谱段的指示，用户设备10可以通过分配的所述至少一个频谱段在无线通信系统中通信。收发器11还被配置成使用分配的所述至少一个频谱段与无线电通信网络的至少一个网络节点通信。图1所示的用户设备10在该示例中还包括与收发器11可通信地耦接的处理器12。
在图2的流程图中示出在用户设备10中使用的对应方法。该方法包括：在用户设备10未连接至任何无线电通信网络的情况下广播110接入信号SA，其中，接入信号SA包括用户设备10的标识信息。此外，该方法包括：从无线电通信网络接收120接收响应于接入信号SA的广播的接入响应信号SR，其中，接入响应信号SR包括对分配的至少一个频谱段的指示。此外，该方法包括：使用分配的所述至少一个频谱段来与无线电通信网络的至少一个网络节点通信130。
图3示出根据本发明的实施方式的网络节点20。网络节点20包括彼此可通信地耦接的收发器21和处理器22。收发器21被配置成从用户设备10接收广播的接入信号SA，其中，广播的接入信号SA包括用户设备10的标识信息。处理器22被配置成基于广播的接入信号SA来分配用于用户设备10进行通信的至少一个频谱段。收发器21还被配置成向用户设备10发送接入响应信号SR(响应于接收到广播的接入信号SA)，其中，接入响应信号SR包括对分配的所述至少一个频谱段的指示。
图4的流程图中示出在网络节点20中使用的对应方法。该方法包括：从用户设备10接收210广播的接入信号SA，其中，广播的接入信号SA包括用户设备10的标识信息。此外，该方法包括：基于广播的接入信号SA来分配220用于用户设备10进行通信的至少一个频谱段。此外，该方法包括：向用户设备10发送230接入响应信号SR(响应于接收到广播的接入信号SA)，其中，接入响应信号SR包括对分配的所述至少一个频谱段的指示。
图5示出用户设备10广播接入信号SA(以虚线箭头示出)的示例，其中接入信号SA被网络节点20a、20b、20c、20d(网络节点20a、20b、20c、20d形成图3所示的网络节点的可能实施形式)接收。网络节点20b和网络节点20c可以各自向用户设备10发送接入响应信号SR(以实线箭头示出)。用户设备10接收接入响应信号SR。响应于接收到接入响应信号SR，用户设备10开始与网络节点20b和网络节点20c通信。图5还示出用户设备10的负荷(黑色)被如何分别添加至上述网络节点20b和网络节点20c的其他负荷。可以看出，在该示例中用户设备10如何被分配了网络节点20b处的第二可用频谱段和第四可用频谱段以及网络节点20c处的第一可用频谱段。在该示例中，发送接入响应信号SR的网络节点20b和网络节点20c也是用户设备10与其建立连接的网络节点20b和网络节点20c。
图6示出无线通信系统30中用户设备10与网络节点20之间的基本信令。可以看到用户设备10广播接入信号SA。网络节点20接收接入信号SA并且作为响应向用户设备10发送接入响应信号SR。用户设备10接收接入响应信号SR并且使用分配的频谱段开始通信。
因此，想要接入通信网络的用户设备10例如在至少一个频谱段中发送接入信号SA，而无需预先获知在其附近的任何通信网络或者预先与在其附近的任何通信网络同步。接入信号SA意图在至少一个频谱段中向在用户设备10的附近的任何通信网络宣布用户设备10的存在以及用户设备10接入无线电资源的意愿。
在至少一个频谱段中从用户设备10接收到接入信号SA的通信网络以及通信网络的至少一个网络节点20使用该接入信号SA来确定应当将哪些频谱段、RAT和网络节点20a、20b、20c、...、20n用于服务用户设备10。该信息然后在接入响应信号SR中被发送至用户设备10。在从通信网络接收到接入响应信号SR时，用户设备10可以使用所指示的频谱段来发起与通信网络(例如，与通信网络的一个或更多个网络节点)的通信。
在考虑各性能度量诸如平均数据速率、平均频谱效率、时延等的情况下实现将用户设备10分配至一个或更多个频谱段和/或无线电接入技术，其中，所述性能度量表达了可以由系统中使用不同频带和/或无线电接入技术的不同网络节点向用户设备10提供的服务。
与传统方案相反，准许新的用户设备10进入通信网络以及与至少一个频谱段(和对应的网络节点)相关联不仅基于从用户设备10发送的并且在通信网络的各个网络节点20a、20b、20c、...、20n处测量的信号的接收信号强度，而且基于各个网络节点在所支持的不同频谱段中(可能甚至在不同频带和/或无线电接入技术中)的业务负荷/拥塞。
在本发明的实施方式中，接入信号SA还包括对于接收器即网络节点而言已知的至少一个参考信号。参考信号可以与广播接入信号的包括用户设备10的标识信息的部分呈时间或频率复用。在一个示例中，参考信号在从包括用户设备10的标识信息的广播接入信号SA起的一段时间间隙之后被发送。这具有以下优点：使得通信网络能够首先检测到用户设备10的存在并且然后基于参考信号来进行与用户设备10相关联的信道测量。为该目的，参考信号可以以取决于用户设备标识信息的发送序列来表征。
在本发明的实施方式中，接入信号SA还包括与用户设备10相关联的在下述中的一个或更多个用户设备信息：
·服务类型；
·订阅类型；
·所需业务的类型(例如，上行、下行、语音、视频、流送等)；
·所需业务量；
·所需平均/最大/最小数据业务量；
·所需无线电资源的平均/最大/最小量；
·用户设备支持的无线电接入技术能力；
·支持的频谱段或支持的频带；
·优选频谱段或优选频带。
来自用户设备10的具有这些特征的接入信号SA使得通信网络能够识别进入通信系统的新的潜在用户设备10、获取用户设备的需求或服务类型并且利用该信息来确定是否准许用户设备10进入通信网络以及应当将新的用户设备10关联至哪些资源(例如，频谱段和频带、网络节点)。
因此，方法具有以下益处：使得通信网络能够通过额外考虑用户设备10的通信能力(例如，所支持的RAT和频带)、用户设备10的服务需求(例如，在数据速率、业务类型、业务量等方面)来准许新的用户设备10进入。例如，用于发送接入信号的时频资源可以通过取决于无线电接入技术的规范来预先定义并且由此对于发送器(例如，用户设备)和接收器(例如，网络节点)二者而言是已知的。
在本发明的实施方式中，网络节点20向用户设备10发送还包括下述中的一个或更多个网络信息的接入响应信号SR：
·支持的业务类型；
·支持的业务量；
·支持的服务；以及
·分配的至少一个网络节点的网络标识。
与接入信号SA类似，用于发送接入响应信号SR的时频资源可以通过取决于无线电接入技术的规范来预先定义，或者与频谱接入信号所使用的时频资源相同，由此对于发送器和接收器二者而言是已知的。
在本发明的实施方式中，由网络节点20发送的接入响应信号SR是指定给特定用户设备10的。这可以例如通过以基于用户设备10标识的指示符所生成的调制序列对消息进行调制来实现。这样的益处是使得仅预期的用户设备10能够接收并解码接入响应信号SR。
在本发明的实施方式中，网络节点20将与用户设备10相关联的在下述中的信息元素通过网络报告消息发送给至少一个其他网络节点20(例如，网络控制节点)：通信性能指标、业务类型、业务量、所需平均或最小或最大数据业务量、所需平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频带、优选频带、支持的频谱段和优选频谱段。
在本发明的实施方式中，网络节点20将与在一个或更多个其他网络节点20a、20b、20c、...、20n处的至少一个可用频谱段相关联的在下述中的信息元素通过网络报告消息发送给至少一个其他网络节点(例如，网络控制节点)：通信性能指标、平均接收功率、业务负荷、利用水平、带宽和发射功率。
分配问题(将用户设备10分配至至少一个频谱段和/或至少一个网络节点)可以如图7(a)所示由每个网络节点各自解决或者可以如图7(b)所示由网络控制节点集中解决。
在图7(a)中，用户设备10广播接入信号SA，其中该接入信号SA被一个或更多个网络节点20a、20b、20c、...、20n接收。接收广播接入信号的每个网络节点20可以估计用户设备10在至少一个频谱段中的性能指标。当在网络节点之间交换携带有与用户设备10有关的信息和/或与网络节点20a、20b、20c、...、20n有关的信息的报告消息时，每个网络节点可以如“解决分配问题”框所示各自确定频谱段和网络节点针对用户设备的关联。然后，由网络节点中的至少一个网络节点(例如，由用户设备已经被关联至的网络节点)向用户设备10发送接入响应信号SR。
在图7(b)中，用户设备10广播接入信号SA，其中该接入信号SA被一个或更多个网络节点20a、20b、20c、...、20n接收。接收到接入信号SA的网络节点将对应的报告消息发送至(公共)网络控制节点。基于报告消息，网络控制节点如“解决分配问题”框所示确定至少一个频谱段和至少一个网络节点针对用户设备10的关联。然后，该关联被作为频谱分配信号(a)指示给预期的网络节点。预期的网络节点向用户设备10发送相应的接入响应信号SR。
因此，网络节点和/或控制或协调一组网络节点20a、20b、20c、...、20n的操作的网络控制节点能够收集关于在一个或更多个其他网络节点20a、20b、20c、...、20n处的至少一个频谱段的与用户设备10相关联的信息，例如对可实现的性能的估计、业务类型和/或业务量等。使用该信息，网络节点或网络控制节点确定用于用户设备10的频谱段的最佳分配，从而根据前述实施方式解决分配问题。此外，网络节点20a、20b、20c、...、20n可以交换上述信息以改进频谱段和/或网络节点的分配。
网络节点20处的可用频谱段(或者，甚至整个可用频带)的负荷或利用可以通过以下来表示：(平均/最小/最大)业务负荷的估计；准许使用所述频谱段的用户设备的(平均/最小/最大)数目的估计；准许使用至少一个频谱段并且被积极调度以进行通信的用户设备的(平均/最小/最大)数目的估计。另外，可用频谱段的负荷可以包括对负荷变化的指示。
对平均提供的负荷或业务强度的估计在帧水平上是平均帧到达率与帧处理和传输时间的乘积，而在服务水平上是平均服务请求到达率(或用户到达率)与平均服务时间的乘积。该信息使得用户设备10能够估计由网络节点在某个频带所提供的平均每用户频谱效率。通过额外指示频率带宽，使得用户设备10能够估计在某个频带可实现的平均数据吞吐量。
在本发明的实施方式中，网络节点20是控制通信网络中的多个网络节点的频谱段利用和/或无线电接入技术的网络控制节点。网络控制节点可以是归属于通信系统的无线电接入网络(radio access network，RAN)的网络节点(例如，基站、NodeB、增强NodeB和超级NodeB(uNodeB)等)或者在通信系统的核心网络部分中的网络节点。
图8示出包括多个网络节点20a、20b、20c、20d和示例性用户设备10的通信系统30的示例。通信系统30的一个网络节点20d为网络控制节点。用户设备10在通信系统30中广播接入信号SA。该接入信号SA被在可及范围中的每个网络20a、20b、20c、20d接收。网络控制节点20d经由以点划箭头示出的回程链路与其他网络节点20a、20b、20c交换网络报告消息(例如，从接入信号SA得到的信号强度、可用频谱段的负荷)。在该示例中，网络控制节点20d发送接入响应信号SR，该接入响应信号SR向用户设备10指示向网络节点20b处的两个不同频谱段以及向网络节点20c处的一个频谱段的分配。用户设备10开始与网络节点20b和网络节点20c通信，图8示出用户设备10的负荷(黑色)被如何分别添加至上述网络节点20b和网络节点20c的负荷。换言之，网络控制节点20d被配置成将用户设备10同时分配至至少两个不同网络节点20b、20c处的至少两个不同频谱。这两个网络节点可以均不同于网络控制节点20d。控制节点20d被配置成在接入响应信号SR中向用户设备10指示以上分配。此外，用户设备10被配置成从网络控制节点20d接收接入响应信号SR并且使用在接入响应信号SR中指示的相应频谱段来与两个网络节点20b、20c建立连接。
图9示出包括多个网络节点20a、20b、20c、20d和示例性用户设备10的通信系统30的示例。通信系统30的一个网络节点20d为网络控制节点。用户设备10在通信系统30中广播接入信号SA，其中该接入信号SA被网络节点20a、20b、20c接收。根据该示例可以看出，控制节点20d不一定必须接收接入信号SA，这是因为至少另一网络节点20a、20b、20c(不是控制节点)从用户设备10接收到这样的接入信号SA并且向网络控制节点20d报告这样的接收已足够了。因此，网络控制节点不必需要在用户设备10的可及范围中。网络控制节点20d经由以点划箭头示出的回程链路与其他网络节点20a、20b、20c交换网络报告消息。在该示例中，网络控制节点20d确定用户设备10向网络节点20b处的两个不同频谱段以及向网络节点20c处的一个频谱段的分配。该分配被报告至所分配的网络节点20b、20c。此后，网络节点20b和网络节点20c各自发送接入响应信号SR，接入响应信号SR向用户设备10指示向相应网络节点20b、20c处的相应频谱段的分配。然后，用户设备10使用所分配的频谱段发起与网络节点20b和网络节点20c的通信。此外，图9示出用户设备10的负荷(黑色)被如何分别添加至上述网络节点20b和网络节点20c的负荷。图9中的示例还区别于图8中的示例：在图9的示例中，被分配给用户设备10的网络节点它们本身向用户设备10发送接入响应信号SR(还指示所分配的网络节点10处的频谱段)。这具有减小网络控制节点20的负荷的优点。与此相反，在图8的示例中，网络控制节点向用户设备10发送接入响应信号SR。这具有以下优点：即使对于将用户设备10同时分配至多个网络节点的情况，仅一个接入响应信号SR便足够了。
图10示出通信系统30，其与图9所示的通信系统的区别在于网络控制节点20d存在于无线通信系统30的核心网络侧。用户设备10在通信系统30中广播接入信号SA，其中该接入信号SA被网络节点20a、20b、20c接收。网络控制节点20d经由以点划箭头示出的回程链路与其他网络节点20a、20b、20c交换网络报告消息。在该示例中，网络控制节点20d确定用户设备10向至少一个频谱段的分配并且将这报告给网络节点20a、20b、20c。网络节点20b和网络节点20c各自发送向用户设备10指示至少一个频谱段的分配的接入响应控制信号SR。用户设备10开始与网络节点20b和网络节点20c通信，图10示出用户设备10的负荷(黑色)被如何分别添加至上述网络节点20b和网络节点20c的负荷。
在本发明的实施方式中，网络节点20基于下述中的一个或更多个通信性能指标(例如，网络节点20基于接收到的接入信号SA所估计的)来确定用户设备10向在通信系统的至少一个网络节点中可用的频谱段的分配：
·可实现的数据速率；
·可实现的最大或最小或平均数据速率；
·可实现的频谱效率；
·可实现的最大或最小或平均频谱效率；
·可实现的时延；
·可实现的最大或最小或平均时延；以及
·频率资源的最大或最小或平均数目。
在本发明的实施方式中，网络节点20基于与用户设备10相关联的在下述中的一个或更多个用户设备10信息来确定用户设备10向通信系统30的至少一个网络节点中可用的至少一个频谱段的分配：
·服务类型，
·订阅类型、业务类型，
·所需业务量，
·所需平均或最小或最大数据业务量，
·所需平均或最小或最大带宽，
·支持的无线电接入技术，
·支持的频谱段或支持的频带，以及
·优选频谱段或优选频带。
一个益处是使得通信网络能够通过比较不同频谱段和/或网络节点的可实现性能指标来将用户设备10与一个或更多个频谱段——不一定布置在同一网络节点处——相关联。换言之，不仅基于在一个或更多个网络节点处的信号强度/质量的测量而且基于业务负荷、从用户设备接收信号的不同网络节点处可用的不同频谱段的大小等来将用户设备10关联至频谱段和/或网络节点。
另外，方法使得网络能够将不同的业务服务捆绑至不同频谱段。例如，这将使得网络操作者能够引导具有某类型业务(例如，语音、视频等)的所有用户设备通过特定频谱段被服务。其还使得网络操作者能够区分上行业务需求和下行业务需求。
在本发明的实施方式中，网络节点20基于下述中的一个或更多个通信性能指标来将至少一个频谱段s和相应网络节点n分配给用户设备m：
·可实现的数据速率；可实现的最大或最小或平均数据速率；
·可实现的频谱效率；
·可实现的最大或最小或平均频谱效率；
·可实现的时延；可实现的最大或最小或平均时延；以及
·频率资源的最大或最小或平均数目。
换言之，网络节点20通过针对用户设备10关于不同的网络节点和频谱段比较前述性能指标并且选择满足以下标准之一的对(n★,s★)来将至少一个频谱段s和相应网络节点n分配给用户设备m：
其中，表示在网络节点n处可用的频谱段s的大小，是由网络节点n指示的相应利用(例如，业务负荷、被调度的用户设备的平均/最小/最大数目等)，而是由网络节点n针对用户设备m在频谱段s中提供的频谱效率的估计。
此外，是与用户设备m相关的一组网络节点，而是在网络节点处可用的一组频谱段s。因此：
·量表示由用户设备在网络节点n处的频谱段s中可实现的平均数据吞吐量的估计；
·量表示由用户设备在网络节点n处的频谱段s中可实现的平均频谱效率的估计；
·量表示由用户设备在网络节点n处的频谱段s中可获得的频率资源的平均数目的估计。
进一步公开的是公式(1)解决以下整数线性规划(integer linear program，ILP)问题：
最大化
服从于
其中，如果用户设备m与网络节点n处的频谱段s相关联，则决策变量等于一，否则等于零。不等式约束规定用户设备可以与多达Km个频谱段相关联。为了实现所公开的方法，网络节点应通过至少交换具有与中的一个或更多个有关的信息的报告消息来进行协调。熟练的读者可以意识到，通过将目标函数中的以的连续单调函数例如进行替换，产生相同的结果。
进一步公开的是，如图7(a)和图7(b)分别所示，公式(4)中的分配问题可以由每个网络节点各自解决或者由网络控制节点集中解决。
用于用户设备10的频谱段(和网络节点)的最佳选择包括经由公式(1)得到的最佳k∈[1,km]频谱段。可以通过对最小和/或最大平均数据吞吐量添加约束例如来修改公式(4)中的问题，在该情况下网络节点将用户设备与最佳k∈[1,km]频谱段相关联，从而产生在范围[rm,min,rm,max]中的聚合平均数据速率。因此，方法使得能够确定用于服务用户设备的最佳频谱段和相应网络节点以便使其平均数据吞吐量最大化。另外，通过考虑不同网络节点处的不同频谱段的业务负荷，方法使得用户设备能够使用具有较低利用的频谱段，从而平衡网络节点处的频间负荷。
熟练的读者可以认识到公式(2)和公式(3)可以用于在类似的考虑下解决类似的问题，其中，可以通过相应地替换公式(4)中的目标函数来使相应问题公式化。
在本发明的实施方式中，网络节点n在不与其他网络节点协作的情况下向用户设备m分配其可用频谱段s中的至少一个频谱段，只要频谱段满足：
使用相同的理由，可以证明，在网络节点之间不存协作的情况下，公式(5)解决以下整数线性规划(integer linear programming，ILP)问题：
最大化
服从于
网络节点20通过凭借公式(5)选择最佳k∈[1,Km]频谱段来确定用于用户设备的频谱段的最佳分配。
也可以通过对最小和/或最大平均数据速率添加约束来修改公式(8)中的问题，使得网络节点将用户设备与最佳k∈[1,Km]频谱段相关联，从而产生在范围[rm,min,rm,max]中的聚合平均数据速率。与本发明的前述实施方式相比，该实施方式具有不需要网络节点之间的协作并且减小了信令开销的优点。
公式(6)和公式(7)解决类似的问题，其中相应问题通过相应地替换目标函数被公式化为公式(8)。
在本发明的实施方式中，网络节点20基于能量成本以及在不同网络节点和频谱段s处可实现的平均吞吐量或平均频谱效率的任一者的估计来将至少一个频谱段s和相应网络节点n分配给用户设备m，只要对n★，s★)分别满足：
其中，是在网络节点n处可用的频谱s的利用，是由网络节点n针对用户设备m在频谱段s中提供的频谱效率的估计，以及是对使用网络节点n处的频谱段s的能量成本的指示。系数αn∈[0，1]允许以用户设备的高数据吞吐量(即，公式(9))或频谱效率(即，公式(10))的优先化来交换频谱利用的能量效率。因此，方法使得在向用户设备分配频谱段时能够考虑网络能量节省。
在网络节点n在不与其他网络节点协作的情况下将用户设备m关联至其可用频谱段s中的至少一个频谱段的特殊情况下，公式(9)和公式(10)可以分别简化为：
在本发明的实施方式中，网络节点20基于所接收的广播接入信号SA来估计网络节点处的第一可用频谱段的第一通信性能指标。此后，网络节点20从至少一个另外的网络节点接收第二通信性能指标，该第二通信性能指标与用户设备10和所述另外的网络节点处的第二可用频谱段相关联。最终，网络节点20基于第一通信性能指标和所接收的第二通信性能指标向用户设备10分配第一频谱段或第二频谱段。
在本发明的实施方式中，网络节点20基于所接收的广播接入信号SA针对网络节点处的多个可用频谱段来估计相应通信性能指标。此后，网络节点20基于所估计的通信性能指标来向用户设备10分配所述多个可用频谱段中的频谱段。
在本发明的一个实施方式中，网络节点20从一个或更多个其他网络节点接收网络报告消息。网络报告消息包括与用户设备10相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、业务类型、业务量、所需的平均或最小或最大数据业务量、所需的平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频谱段和优选频谱段。基于与用户设备10相关联的所述一个或更多个信息元素，网络节点20向用户设备10分配频谱段。
在本发明的一个实施方式中，网络节点20从一个或更多个其他网络节点接收网络报告消息。网络报告消息包括与在所述一个或更多个其他网络节点处的至少一个可用频谱段相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、平均接收功率、业务负荷、利用水平、带宽和传输功率。基于与在所述一个或更多个其他网络节点处的至少一个可用频谱段相关联的所述一个或更多个信息元素，网络节点向用户设备10分配频谱段。
本发明的上述实施方式涉及无线电通信网络的用于向用户设备分配频谱段的网络节点20a、20b、20c、...、20n之间的网络间信息交换。本发明的这些实施方式还可以通过图8至图10来理解，在图8至图10中不同的网络节点20a、20b、20c、20d被配置成交换不同的网络报告消息。
根据本发明的实施方式的网络节点20可以如上所述为无线电通信网络的网络控制节点或网络节点(如图8和图9所示)，但也可以是无线通信网络30的核心网络的一部分(如图10所示)。网络控制节点可以例如为无线电接入网络中的NodeB或者核心网络中的逻辑节点，例如LTE系统中的操作管理维护(operation administration maintenance，OAM)节点、移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)或无线电控制节点。
根据本发明的实施方式的用户设备10可以是具有与无线电通信网络通信的能力的任何无线通信设备，例如LTE系统中的UE。用户设备10可以例如是膝上型计算机、移动电话、平板计算机、智能电话等。
此外，可以以具有代码装置的计算机程序来实现根据本发明的任何方法，其中，计算机程序在由处理装置运行时使得处理装置执行方法的步骤。计算机程序被包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质可以包括基本上任何存储器，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。
而且，技术人员将认识到的是，本发明设备、网络节点设备和用户设备包括具有例如函数、装置、单元、元件等形式的用于执行本方案的必要通信能力。其他这样的装置、单元、元件和功能的示例为被合适地布置在一起以执行本方案的处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、解速率匹配器、映射单元、乘法器、决策单元、选择单元、开关、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收器单元、发送器单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、电源单元、馈电线、通信接口、通信协议等。
特别地，本发明设备的处理器可以包括例如可以解释和执行指令的中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、微处理器或其他处理逻辑的一个或更多个实例。因此，表述“处理器”可以表示包括多个处理电路例如上述那些中的任何、一些或全部的处理电路系统。处理电路系统还可以执行用于数据的输入、输出和处理的数据处理功能，包括数据缓冲和设备控制功能，例如呼叫处理控制、用户接口控制等。
最后，应当理解的是，本发明并不限于上述实施方式，而是还涉及和包括在所附独立权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (18)

1.一种用于无线通信系统(30)的用户设备(10)，所述用户设备(10)包括收发器(11)，所述收发器(11)被配置成：
在未连接至任何无线电通信网络的情况下广播接入信号SA，其中，所述接入信号SA包括所述用户设备(10)的标识信息，
从无线电通信网络接收响应于所述接入信号SA的广播的接入响应信号SR，其中，所述接入响应信号SR包括对分配的用于所述无线通信系统(30)中的通信的至少一个频谱段的指示，
使用分配的所述至少一个频谱段与所述无线电通信网络的至少一个网络节点(20a、20b、...、20n)通信。
2.根据权利要求1所述的用户设备(10)，其中，所述接入信号SA还包括至少一个参考信号。
3.根据权利要求1或2所述的用户设备(10)，其中，所述接入信号SA还包括下述中的一个或更多个用户设备信息：服务类型；订阅类型；业务类型；所需业务量；所需平均或最小或最大数据业务量；所需平均或最小或最大带宽；支持的无线电接入技术；支持的频带；优选频带；支持的频谱段；以及优选频谱段。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用户设备(10)，其中，所述接入响应信号SR还指示所述至少一个网络节点(20a、20b、...、20n)的标识；以及其中，所述收发器(11)还被配置成基于所述接入响应信号SR来得到所述至少一个网络节点(20a、20b、...、20n)的标识。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用户设备(10)，其中，所述收发器(11)还被配置成以专用广播信道来广播所述接入信号SA。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用户设备(10)，其中，所述收发器(11)还被配置成以一个或更多个分离的频谱段来广播所述接入信号SA。
7.一种用于无线通信系统(30)的网络节点(20)，所述网络节点(20)包括收发器(21)和处理器(22)；其中，所述收发器(21)被配置成：
从用户设备(10)接收广播的接入信号SA，其中，所述广播的接入信号SA包括所述用户设备(10)的标识信息；其中，所述处理器(22)被配置成：
基于所述广播的接入信号SA来分配用于所述用户设备(10)的通信的至少一个频谱段；以及其中，所述收发器(21)还被配置成：
向所述用户设备(10)发送接入响应信号SR，其中，所述接入响应信号SR包括对分配的用于所述无线通信网络(30)中的通信的所述至少一个频谱段的指示。
8.根据权利要求7所述的网络节点(20)，其中，所述接入响应信号SR还包括针对分配的所述至少一个频谱段的在下述中的一个或更多个网络信息：支持的业务类型；支持的业务量；支持的服务；以及分配的至少一个网络节点(20a、20b、...、20n)的网络标识。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的网络节点(20)，其中，所述处理器(22)还被配置成：
基于所接收的所述广播的接入信号SA来估计所述网络节点处的第一可用频谱段的第一通信性能指标；其中，所述收发器(21)还被配置成：
从所述无线通信系统(30)的至少一个另外的网络节点接收第二通信性能指标，其中，所述第二通信性能指标与所述用户设备(10)以及在所述另外的网络节点处的第二可用频谱段相关联；其中，所述处理器(22)还被配置成：
基于所述第一通信性能指标和所接收的第二通信性能指标来向所述用户设备(10)分配所述第一频谱段或者向所述用户设备(10)分配所述第二频谱段。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的网络节点(20)，其中，所述处理器(22)还被配置成：
基于所接收的所述广播的接入信号SA来针对所述网络节点处的多个可用频谱段估计相应通信性能指标，以及
基于所估计的相应通信性能指标来向所述用户设备(10)分配所述多个可用频谱段中的频谱段。
11.根据权利要求9或10所述的网络节点(20)，其中，所述通信性能指标包括下述中的一个或更多个：可实现的数据速率；可实现的最大或最小或平均数据速率；可实现的频谱效率；可实现的最大或最小或平均频谱效率；可实现的时延；可实现的最大或最小或平均时延；以及频率资源的最大或最小或平均数目。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的网络节点(20)，其中，所述处理器(22)还被配置成基于前述通信性能指标中的任何通信性能指标通过满足以下标准之一来分配所分配的至少一个频谱段s★或所分配的至少一个网络节点n★：
其中αn∈[0，1]，
其中αn∈[0，1]，
其中αn∈[0，1]，
其中，是在网络节点n处可用的频谱段s的大小；是由网络节点n指示的相应利用；是由网络节点n针对用户设备m在频谱段s中提供的频谱效率的估计；是对使用网络节点n处的频谱段s的能量成本的指示；是从用户设备m接收到所述广播的接入信号SA的一组网络节点；以及是在网络节点处可用的一组频谱段s。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的网络节点(20)，其中，所述广播的接入信号SA还包括下述中的一个或更多个用户设备信息：服务类型、订阅类型、业务类型、所需业务量、所需平均或最小或最大数据业务量、所需平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频带、优选频带、支持的频谱段和优选频谱段；以及其中，所述处理器(22)还被配置成：
基于所述一个或更多个用户设备信息来分配所述至少一个频谱段。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的网络节点(20)，其中，所述收发器(21)还被配置成：
从一个或更多个其他网络节点接收至少一个网络报告消息，其中，所述至少一个网络报告消息包括与所述用户设备(10)相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、业务类型、业务量、所需平均或最小或最大数据业务量、所需平均或最小或最大带宽、支持的无线电接入技术、支持的频带、优选频带、支持的频谱段和优选频谱段；以及其中，所述处理器(22)还被配置成：
基于与所述用户设备(10)相关联的所述一个或更多个信息元素来向所述用户设备(10)分配所述至少一个频谱段。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的网络节点(20)，其中，所述收发器(21)还被配置成：
从一个或更多个其他网络节点接收至少一个网络报告消息，其中，所述至少一个网络报告消息包括与在所述一个或更多个其他网络节点处的至少一个可用频谱段相关联的在下述中的一个或更多个信息元素：通信性能指标、平均接收功率、业务负荷、利用水平、带宽和传输功率；以及所述处理器(22)还被配置成：
基于与在所述一个或更多个其他网络节点处的所述至少一个可用频谱段相关联的所述一个或更多个信息元素来向所述用户设备(10)分配所述至少一个频谱段。
16.一种在用于无线通信系统(30)的用户设备(10)中的方法，所述方法包括：
在未连接至任何无线电通信网络的情况下广播(110)接入信号SA，其中，所述接入信号SA包括所述用户设备(10)的标识信息；
从无线电通信网络接收(120)响应于所述接入信号SA的广播的接入响应信号SR，其中，所述接入响应信号SR包括对分配的用于所述无线通信系统(30)中的通信的至少一个频谱段的指示；
使用分配的所述至少一个频谱段与所述无线电通信网络的至少一个网络节点(20a、20b、...、20n)通信(130)。
17.一种在用于无线通信系统(30)的网络节点(20)中的方法，所述方法包括：
从用户设备(10)接收(210)广播的接入信号SA，其中，所述广播的接入信号SA包括所述用户设备(10)的标识信息；
基于所述广播的接入信号SA来分配(220)用于所述用户设备(10)的通信的至少一个频谱段；
响应于接收到所述广播的接入信号SA，向所述用户设备(10)发送(230)接入响应信号SR，其中，所述接入响应信号SR包括对分配的用于所述无线通信系统(30)中的通信的所述至少一个频谱段的指示。
18.一种计算机程序，所述计算机程序具有用于当所述计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求16至17所述的方法的程序代码。
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