CN106664742B - 通信网络和方法 - Google Patents

Abstract

一种通信网络，包括被布置成向多个移动设备传送数据和从其传送数据的多个基站，以及至少一个第一基站，其可操作成建立与来自多个移动设备的所选移动设备的第一无线通信链路，所述第一无线通信链路使得所选移动设备能够同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路传送数据。

Description

通信网络和方法

技术领域

本发明涉及通信网络，诸如蜂窝通信网络，包括布置成向移动设备传送数据和从其传送数据的基站。特别地，但是不排他地，本发明涉及用于增加这样的通信网络的特定区域内的通信容量的网络、装置和方法。

背景技术

通信网络（诸如蜂窝通信网络）通常包括连接到核心网络的空间分散的基站。每一个基站支持到给定覆盖区域（例如小区）内的移动设备的通信链路。这样的网络的用户经常不是在地理上均匀分布的。而是，他们趋向于集中在诸如城镇和城市之类的特定区域中。诸如都市中心、火车站、机场等等之类的某些区域很可能经历特别高密度的用户。

每一个基站仅能够在到单独的移动设备的服务质量开始降低之前支持某个水平的数据通信。因此，在高用户密度的区域中，为了提供充足的通信容量，常规地网络被布置有较高数目的基站，其提供较大数目的较小小区。在仅偶尔经历高密度的用户的区域（例如主办音乐节的郊区区域或周围和包括体育馆的区域）中，蜂窝通信网络提供商还可以部署附加的永久基站以提供较高数目的较小小区。然而，这是低效的，因为不同于经历一致地高的用户密度的区域，在大多数时间内，附加通信容量可能未被使用或使用不足。可替换地，临时基站可以被部署并且仅在高用户密度的时段期间使用。然而，这在逻辑上可能是困难的并且要求网络运营商保留正常不被使用的潜在大量的物理基础设施。类似地，可能难以针对意外地或不可预测地经历高用户密度的网络内的区域高效地提供附加通信容量。

发明内容

依照本发明的第一方面，提供了一种通信网络，其包括被布置成向多个移动设备传送数据和从其传送数据的多个基站。所述多个基站还包括至少一个第一基站，其可操作成建立与来自多个移动设备的所选移动设备的第一无线通信链路，所述第一无线通信链路使得所选移动设备能够同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路传送数据。依照本发明的该方面，提供了一种技术，由此包括多个基站的通信网络的特定部分的通信容量可以通过经特殊适配的基站（第一基站）和经特殊选择的移动设备（所选移动设备）的提供而增加。经适配的基站被布置成建立与所选移动设备的无线通信链路，其使得所选移动设备能够至少临时地自身充当基站。

用于增加通信网络中的通信容量的常规技术依赖于简单地添加另外的常规基站。相比之下，依照本技术的某些实施例，移动设备自身可以被配置成临时地充当基站。这增加通信容量但是不要求部署附加的常规基站。而且，通过选择适当定位的移动设备，网络的特定区域的通信容量可以在动态的基础上增加。这意味着经历用户密度方面的偶然或意外或不可预测的增加的通信网络的区域内的通信容量可以被临时且因而高效地增加。

可选地，所述另外的无线通信链路通过由所选移动设备提供的临时基站无线电接口来提供。

可选地，每一个临时基站无线电接口对应于由所述多个基站中的其它基站提供的基站无线电接口。

可选地，第一无线通信链路提供用于向通信网络的核心网络传送数据和从其传送数据的回程通信链路。

可选地，通信网络还包括网络控制元件。第一基站可操作成响应于网络控制元件确定是否满足至少一个重选准则而建立与多个移动设备中的第二所选移动设备的第二无线通信链路。第二无线通信链路使得第二所选设备能够同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路的第二集合以用于经由第二无线通信链路在网络中传送数据。

可选地，第一基站响应于满足重选准则而停止向所选移动设备提供第一无线通信链路。

可选地，如果网络控制元件确定第一基站处的第一无线通信链路的信噪比（SINR）已经下降至低于阈值水平或者所选移动设备处的第一无线通信链路的信噪比（SINR）已经下降至低于阈值水平则满足重选准则。

可选地，如果网络控制元件确定所选移动设备已经提供第一无线通信链路达等于或大于阈值时间段的时间段则满足重选准则。

可选地，如果网络控制元件确定等于或小于能量的阈值量的能量的量在所选移动设备的电池单元中可用则满足重选准则。

可选地，第一基站可操作成响应于网络控制元件基于与第二所选设备相关联的一个或多个选择参数而从可用于向其它移动设备提供另外的无线通信链路的多个移动设备的集合中选择第二所选设备而建立与第二所选设备的第二无线通信链路。

可选地，选择参数包括指示第二所选设备是否是外部供电的参数。

可选地，选择参数包括指示是否阈值量的能量在第二所选设备的电池单元中可用的参数。

可选地，选择参数包括指示第二所选设备可以向其提供另外的无线通信链路的第二集合的多个移动设备中的移动设备的数目的参数。

可选地，第一基站可操作成响应于网络控制元件从可用于向其它移动设备提供另外的无线通信链路的多个移动设备的集合中随机地选择第二所选设备而建立与第二所选设备的第二无线通信链路。

可选地，第一无线通信链路的下行链路信道和/或上行链路信道，或者第一无线通信链路的下行链路信道和/或上行链路信道和第二无线通信链路的下行链路信道和/或上行链路信道通过定向波束提供。

可选地，第一基站被合并在飞行器中。

可选地，第一基站可操作成建立与来自多个移动设备的另外的所选移动设备的另外的无线通信链路。所述另外的无线通信链路使得所述另外的所选移动设备和所选移动设备能够依照物理层网络编码布置来向两个或更多移动设备中的两个提供所述另外的无线通信链路。

可选地，第一基站可操作成建立与来自多个移动设备的另外的所选移动设备的另外的无线通信链路。所述另外的无线通信链路使得所述另外的所选移动设备和所选移动设备能够依照协调多点（CoMP）布置来向两个或更多移动设备中的一个或多个提供所述另外的无线通信链路。

典型地，所选移动设备包括用于向两个或更多移动设备提供所述另外的无线通信链路的经适配的收发器。

依照本发明的第二方面，提供了一种在包括被布置成向多个移动设备传送数据和从其传送数据的多个基站的通信网络中传送数据的方法。所述方法包括建立所述多个移动设备中的所选移动设备与所述多个基站中的第一基站之间的第一无线通信链路，以及凭借第一无线通信链路，同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路传送数据。

依照本发明的第三方面，提供了一种用于在根据本发明的第一方面的通信网络中操作的基站。所述基站可操作成建立与来自多个移动设备的所选移动设备的第一无线通信链路。第一无线通信链路使得所选移动设备能够同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路在通信网络中传送数据。

依照本发明的第四方面，提供了一种用于在根据本发明的第一方面的通信网络中操作的移动设备。所述移动设备包括收发器，其可操作成建立与基站的第一无线通信链路并且当建立第一无线通信链路时。收发器可操作成同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路传送数据。

可选地，所述另外的无线通信链路通过由收发器提供的临时基站无线电接口来提供。

可选地，所述收发器被布置成使得临时基站无线电接口对应于由通信网络的其他基站提供的基站无线电接口。

依照本发明的第五方面，提供了一种操作根据本发明的第一方面的通信网络中的移动设备的方法。所述方法包括，在移动设备处，建立与基站的第一无线通信链路并且当建立第一无线通信链路时，同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路传送数据。

可选地，所述方法还包括通过临时基站无线电接口提供所述另外的无线通信链路。

可选地，每一个临时基站无线电接口对应于由通信网络的其它基站提供的基站无线电接口。

依照本发明的第六方面，提供了一种计算机程序，包括当实现在计算机处理器（例如移动设备的处理器）上时使计算机处理器执行根据本发明的第五方面的方法的指令。

依照本发明的第七方面，提供了一种计算机程序产品，其上存储依照本发明的第六方面的计算机程序。

依照本发明的第八方面，提供了一种大体上如本文参照随附各图描述的那样构造和布置的装置。

依照本发明的第九方面，提供了大体上如本文参照随附各图描述的那样的方法。

在权利要求中定义本发明的各种方面和特征。

附图说明

现在将在后文中仅通过示例的方式参照随附各图来描述本发明的某些实施例，其中：

图1提供了示出常规蜂窝通信网络的配置的简化示意图；

图2和3提供了依照本发明的示例布置的通信网络的示意图；

图4提供了确定移动设备是否可用于被配置为临时基站的可用性算法的示例的图；

图5提供了图示确定当前被配置为临时基站的移动设备是否应当被重配置成充当移动设备的重选算法的示例的图；

图6提供了用于在被配置为临时基站的两个移动设备之间切换移动设备的切换过程的示意图；

图7提供了可配置成充当临时基站的移动设备的功能元件的示例的示意图，以及

图8提供了回程基站的示例的示意图。

在各图中相同的参考标号是指相同的部分。

具体实施方式

图1提供了示出常规蜂窝通信网络101的配置的简化示意图。这样的网络的示例包括2G（例如GSM）、3G（例如UMTS）和4G（例如LTE）网络等。

通信网络101包括布置成经由基站无线电接口向多个移动设备104、105传送数据和从其传送数据的多个基站102、103。基站无线电接口是包括无线上行链路和无线下行链路信道的无线通信链路。数据经由无线上行链路信道从移动设备传送至基站并且数据经由无线下行链路信道从基站传送至移动设备。

基站均经由回程通信链路106、107和网络基础设施108连接到核心网络109。回程通信链路是布置成承载基站与网络的其余部分之间的用户数据和信令数据（即控制平面数据）的高容量数据链路。

核心网络109典型地执行数据路由和设备移动性管理功能。

其内移动设备可以发送数据和从基站接收数据的区域被称为“覆盖区域”。例如，第一基站103提供第一覆盖区域110，其使得能够在第一多个移动设备104与第一基站103之间传送数据。第二基站102提供第二覆盖区域111，其使得能够在第二多个移动设备105与第二基站102之间传送数据。第一和第二覆盖区域110、111在切换区113中重叠。如本领域中已知的，在覆盖区域之间移动的移动设备依照切换过程在切换区113中从一个基站切换到另一个。

覆盖区域中的高数目的移动设备可以造成由通信网络提供给该覆盖区域中的移动设备的服务质量方面的下降。典型地，这是因为基站仅具有有限的通信容量。也就是说，在任何一个时刻，基站仅能够支持与其覆盖区域内的移动设备的有限数目的无线通信链路和/或仅能够支持某个总上行链路数据速率（即在任何一个时刻在所有各种上行链路信道上传送的数据总量）和某个总下行链路数据速率（即在任何一个时刻在所有各种下行链路信道上传送的数据总量）。这些约束典型地由基站无线电接口的带宽限制所施加。当基站逼近或达到通信容量限制时，存在各种不合期望的后果。由单独的无线通信链路提供的数据速率可能下降；建立无线通信链路的尝试可能失败，已经建立的通信链路可能中断等等。

包括回程基站和增强移动设备的通信网络

如以下更加详细阐述的，依照本发明的示例，通信网络被提供有经特殊适配的“回程”基站。这些基站被布置成选择性地建立与经特殊适配的移动设备的临时高数据容量无线通信链路。经特殊适配的移动设备包括增强功能，其使得它们至少临时地被重配置成充当网络内的基站。当充当基站时，经特殊适配的移动设备提供基站无线电接口，其独立于由永久基站提供的任何现有基站无线电接口并且在独立于任何现有永久回程通信链路的回程通信链路（即临时无线回程通信链路）上向核心网络传送数据和从其传送数据。临时无线回程通信链路通过回程基站的提供使得经特殊适配的所选移动设备能够临时充当基站。这提供完全分离并且附加于由网络内的常规基站提供的通信容量的通信容量。结果，该技术允许临时增加网络的特定部分的通信容量，例如特别拥挤的覆盖区域，其中提供覆盖区域的基站正在达到其通信容量限制。

图2提供了依照本发明的某些实施例布置的通信网络210的示意图。利用对应的参考标号来提供图1中所示的常规网络101的相同部分。

图2中所示的通信网络对应于图1中所示的常规网络的那样，除了提供回程基站201之外。如同常规基站102、103一样，回程基站201经由回程通信链路206并且经由网络基础设施108连接到核心网络109。

回程基站201被布置成建立与增强移动设备203的临时无线回程通信链路202。临时无线回程通信链路202充当将增强移动设备203与网络的其余部分连接的回程基站链路。

临时无线回程通信链路202包括用于从回程基站向增强移动设备发送数据的下行链路信道（从回程基站传输并且由增强移动设备接收），以及用于从回程基站向增强移动设备发送数据的上行链路信道（从增强移动设备传输并且由回程基站接收）。增强移动设备203被提供有使得其能够操作为常规移动设备的常规功能以及还有使得其能够在经由临时无线回程通信链路与回程基站连接时临时充当基站的附加功能。也就是说，结合临时无线回程通信链路202的建立，增强移动设备203可以被临时配置成充当基站并且提供临时基站无线电接口，其使得移动设备能够向核心网络传送数据和从其传送数据。如将理解的，这意味着增强移动设备可以同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由临时无线回程通信链路传送数据。将理解的是，在以下描述中对“移动设备”的引用可以是指常规移动设备（即缺少增强移动设备的附加功能的移动设备）和当前充当移动设备的增强移动设备。

增强移动设备203可以向临时覆盖区域204内的移动设备传送数据和从其传送数据。

临时基站无线电接口是由常规基站提供给单独的移动设备的无线通信链路的等效类型（即具有无线上行链路和下行链路信道）。也就是说，临时基站无线电接口对应于由所述多个基站中的其它基站提供的基站无线电接口。

在一些示例中，由增强移动设备提供的临时基站无线电接口使得其对常规移动设备而言表现为常规基站无线电接口。也就是说，当增强移动设备203被配置成充当临时基站时，临时基站无线电接口使得第一覆盖区域中的常规移动设备105检测到和“预占（campon）”到由增强移动设备203提供的基站无线电接口，就像它是诸如第二基站102之类的常规基站那样。

将理解的是，为了提供如以上所描述的临时基站无线电接口，增强用户设备包括合适的硬件，诸如收发器单元，其被适当地适配成提供这样的无线电接口。这包括提供所有相关无线电接口和管理去往和来自移动设备以及去往和来自网络的其余部分的相关控制计划信令的硬件和软件组件。

当增强移动设备203被配置为临时基站时，很可能其功率消耗将增加并且正常对用户可用的资源（诸如用于运行应用的处理器带宽等等）将减少。相应地，在一些示例中，网络被布置成限制增强移动设备被配置为临时基站的时间段。以下更加详细地解释这可以如何实现的示例。

图2示出不连接到回程基站的第二增强移动设备204。第二增强移动设备204包括附加功能，使得其能够临时充当基站，但是在图2中所示的示例中，在不存在已建立的临时无线回程通信链路的情况下，第二增强移动设备204充当常规移动设备。如以下更加详细阐述的，在某个时间段之后，或者响应于特定事件，回程基站被布置成终止（即停止提供）与第一增强移动设备203的临时无线回程通信链路202并且建立与第二增强移动设备204的第二无线回程通信链路205。这在以下更加详细描述的图3中示出。当建立第二临时通信链路205时，第二增强移动设备204被配置成充当临时基站并且提供第二临时覆盖区域213。这在图3中示出。以此方式，在其中存在多个增强移动设备的网络中，充当临时基站的负担（具有功率消耗方面的可能增加和正常对用户可用的处理资源方面的减少）可以跨多个设备分布。

充当临时基站的特定增强移动设备的选择和操作由网络控制元件管理。图2和3示出连接到回程基站201的网络控制元件207。以下更加详细地描述网络控制元件的操作。

网络控制元件

网络控制元件207包括增强移动设备寄存器208和处理器209。网络控制元件207经由控制链路212连接到核心网络109。增强移动设备寄存器208存储针对网络210中的增强移动设备中的每一个的身份和相关联的状态数据。状态数据涉及增强移动设备的当前状态的特定属性。

处理器209被布置成依照各种算法处理增强移动设备寄存器208中的信息。在一些示例中，这些算法包括确定哪些增强移动设备可用于充当临时基站的可用性算法；确定当前充当临时基站的增强基站何时应当被重配置成充当移动设备的重选算法，以及确定哪个增强移动设备应当接下来被配置成充当基站的选择算法。

当网络控制元件207确定特定增强移动设备应当被配置成充当临时基站时，其被布置成向所讨论的增强移动设备发送合适的重配置消息。典型地，重配置消息将经由控制平面消息从核心网络发送到增强移动设备并且经由常规基站或充当基站的另一增强移动设备传输至增强移动设备。该消息还可以初始化用于建立临时无线回程通信链路的过程。

当网络控制元件207确定当前被配置成充当临时基站的增强移动设备应当被重配置成充当移动设备时，则可以发送另一重配置消息。可以经由控制平面消息和核心网络发送该消息，如以上所描述的，或者可以在临时无线回程通信链路上从网络控制元件直接发送该消息。

可用性算法

在一些示例中，增强移动设备寄存器208维护与每一个增强移动设备相关联的可用性指示器。网络控制元件207仅选择用于与回程基站201连接的增强移动设备，如果增强移动设备寄存器208中的相关联的可用性指示器指示增强移动设备可用于充当基站的话。处理器被布置成依照可用性算法处理状态数据。可用性算法的输出确定可用性指示器。在一些示例中状态数据包括涉及每一个增强移动设备的以下参数中的一个或多个：

网络内的当前位置；

电池单元中可用的当前能量水平的指示；

在与增强移动设备的通信范围中的另外的移动设备的数目（即增强移动设备可以向其提供基站无线电接口的移动设备的数目）的指示；

指示是否用户指定增强移动设备不应当充当基站的用户偏好数据；

自从增强移动设备最后充当临时基站以来的时间长度；

增强移动设备是否连接到外部功率源，以及可以在回程基站与增强移动设备之间建立的临时无线回程通信链路的质量。

如果可用性算法确定这些参数中的任何一个使得特定增强移动设备不能充当基站，处理器209将可用性指示器设置成指示增强移动设备不能充当基站。另一方面，如果可用性算法确定没有参数排除增强移动设备充当基站，处理器209将可用性指示器设置成指示增强移动设备能够充当临时基站。

图4提供了图示可用性算法的示例的图。

用于特定增强移动设备的可用性算法可以周期性地、连续地或响应于处理器确定已经发生针对特定增强移动设备的状态数据中的改变而运行。

重选算法

在操作期间，处理器209还被布置成运行临时基站重选算法，其确定条件是否使得当前被配置为临时基站的增强移动设备应当被重配置成再次充当移动设备。这通过确定是否已经满足各种重选准则来实现。为此目的，增强移动设备寄存器208被布置成维护附加会话状态数据，如果增强移动设备当前正在充当临时基站的话。该附加会话状态数据包括与增强移动设备和回程基站之间的临时无线回程通信链路的上行链路信道和下行链路信道相关联的信噪比（SINR）；指示增强移动设备已经充当临时基站多久的计数器和增强移动设备的电池单元中的能量是否已经下降至低于阈值水平的指示。

通过使用移动设备寄存器中的会话状态数据，处理器209执行重选算法以确定是否已经满足重选准则。在一些示例中，如果发生以下事件中的至少任何一个则重选算法确定已经满足重选准则：

如果回程基站处或增强移动设备处的临时无线回程通信链路的信噪比（SINR）下降至低于阈值水平（即如果回程基站处所接收到的上行链路的SINR下降至低于阈值水平或者如果增强移动设备处所接收到的下行链路的SINR下降至低于阈值水平）；

如果充当临时基站的增强移动设备的电池单元中的能量水平下降至低于阈值水平；

或者如果充当临时基站的增强移动设备已经充当了临时基站（即提供临时基站无线电接口）达阈值时间段。

图5提供了图示重选算法的示例的图。用于特定增强移动设备的重选算法可以周期性地、连续地或响应于处理器确定已经发生针对特定增强移动设备的状态数据中的改变而运行。

选择算法

一旦处理器209已经确定满足重选准则，另一增强移动设备被配置成充当临时基站。例如，参照图2和3，一旦处理器209已经执行了与第一增强移动设备203有关的重选算法并且确定例如第一增强移动设备的电池单元中的能量水平已经下降至低于阈值水平（例如低于总容量的50%），第二增强移动设备203被配置成充当临时基站。

为了标识要被配置为临时基站的另一增强移动设备，处理器209执行选择算法。选择算法可以在已经执行重选算法之前、在其期间或在其之后执行。选择算法选择增强移动设备寄存器中的可用性数据指示可用于充当临时基站的增强移动设备之一。在其中存在可用的仅一个增强移动设备的情形中（例如，图2和3中图示的简单示例），则该增强移动设备被选择算法所选择。

然而，如果多个增强移动设备可用则选择算法着手进行标识哪个增强移动设备应当接下来充当临时基站的过程。在一些示例中这基于随机选择而完成。在其它示例中，这基于各种选择参数而完成，其例如基于保存在增强移动设备寄存器中的状态数据。在一些示例中，选择参数确定按定量优先化水平的每一个选择参数的属性的可用增强移动设备的优先化次序。可以在重要性方面对不同的选择参数排序，其中排序越重要的选择参数越可能导致特定增强移动设备被选择。在其中增强移动设备具有与其相关联的数个选择参数的情况下，评分机制可以用于对选择参数的总效应求和。具有最高得分的增强移动设备然后被选择算法所选择。如果两个或更多增强移动设备具有相等的得分，则这些增强移动设备之一可以被随机选择。

用作选择参数的状态数据包括：

自增强移动设备最后充当临时基站以来的时间长度；

在电池单元中可用的能量的量；

增强移动设备是否连接到外部功率源；

可以在回程基站与增强移动设备之间建立的临时无线回程通信链路的质量；

增强移动设备的物理位置，

以及增强移动设备可以向其提供基站无线电接口的移动设备的数目。

将理解到，通过基于增强移动设备可以向其提供基站无线电接口的其它移动设备的数目来选择可用的增强移动设备（例如优先化可以向最高数目的其它移动设备提供基站无线电接口的增强移动设备），则可以以可能经历通信拥塞的网络的特定区域为目标以缓解拥塞。这还可以通过选择已知或预计到要经历通信容量问题的区域中的增强移动设备而使用位置状态数据来实现。

参照增强移动设备寄存器，将理解到，例如指示增强移动设备已经充当了临时基站多久的会话数据计数器的某些类型的状态数据可以被维护在网络控制元件处而不从增强移动设备接收任何另外的数据。然而，例如指定临时无线通信链路的SINR或增强移动设备是否当前由外部功率源供电的状态数据的其它类型的状态数据可以最方便地在增强移动设备处被监视。该状态数据典型地从增强移动设备传送至网络控制元件。任何合适的通信信道可以用于将这种类型的状态数据从增强移动设备传送至网络控制元件。例如，如果在增强移动设备与回程基站之间建立临时无线回程通信链路，则增强移动设备可以经由临时无线回程通信链路向网络控制元件传送状态数据。

然而，如果未建立临时无线回程通信链路，则增强移动设备被布置成经由建立在网络控制元件与增强移动设备之间的通信信道经由常规基站和核心网络以及控制链路212向网络控制元件传送状态数据。

在一些示例中，使用诸如位置数据库之类的网络内的现有基础设施来最方便地监视（例如归属位置寄存器（HLR））某些类型的状态数据。这包括与特定移动设备的位置有关的状态数据，诸如每一个增强移动设备的物理位置和每一个增强移动设备的潜在临时覆盖区域内的移动设备的数目。

为了确定多少移动设备在潜在临时覆盖区域内，可以使用任何合适的技术。例如这可以基于在当前充当临时基站的增强移动设备的临时覆盖区域内并且位于所讨论的增强移动设备附近的移动设备的数目来确定。可替换地，这可以基于从移动设备内的卫星位置功能（诸如GPS接收器）导出并且被传送回到网络的位置数据；关于所讨论的增强移动设备的当前位置的信息，以及所讨论的增强移动设备可以提供的临时覆盖区域的估计大小的组合。

切换

一旦处理器209已经执行了重选算法并且确定已经满足重选准则并且已经执行了选择算法以确定充当临时基站的下一增强移动设备，就执行切换过程，由此当前由充当基站的增强移动设备支持的移动设备被“切换”到将开始充当临时基站的另一增强移动设备。切换过程可以由网络控制元件207来管理。也就是说，如以上所描述的，网络控制元件207确定何时选择充当临时基站的另一增强移动设备并且确定将是哪个增强基站。然而，如以下所阐述的，与将移动设备从一个增强移动设备切换到另一个相关联的配置步骤可以由回程基站201发送和接收。参照图6进一步解释切换过程。

在第一步骤S601处，回程基站201向第二增强移动设备发送重配置消息，其命令第二增强移动设备重配置为临时基站。还与第二增强移动设备204建立第二临时无线回程通信链路205。第二增强移动设备204然后被配置成充当临时基站。

在第二步骤S602处，第二增强移动设备204向回程基站201发送配置完成消息。

在第三步骤S603处，回程基站201向当前充当临时基站的第一增强移动设备203发送切换消息。切换消息使第一增强移动设备203将其当前利用基站无线电接口支持的任何移动设备切换到第二增强移动设备204。这在第四步骤S604处通过第一与第二增强移动设备之间的切换消息的交换来实现。在第四步骤S604处交换的切换消息可以依照或等同于当在基站之间切换移动设备时交换的常规切换消息。一旦移动设备从第一增强移动设备203到第二增强移动设备204的切换完成，在第五步骤S605处，第一增强移动设备203向回程基站201发送切换完成消息。

在第六步骤S606处，回程基站201向第一增强移动设备203发送消息以将其重配置成充当移动设备，并且在第七步骤S607处，第一增强移动设备向回程基站201发送确认该过程完成的消息并且第一临时无线回程通信链路202终止。

之前由第一增强移动设备在其充当基站时支持的一些移动设备可能不被第二增强移动设备所支持，例如因为它们在由第二增强移动设备提供的第二临时覆盖区域301外。这些移动设备，在切换步骤S604期间，被切换到常规基站，例如提供第二覆盖区域111的第二基站102。

增强移动设备

图7提供了增强移动设备701的功能元件的示例的示意图。将理解到，移动设备701典型地包括未示出的另外的组件，例如诸如触敏屏幕、麦克风和扬声器等之类的用户输入/输出部件。增强移动设备701包括用于经由天线阵列传输和接收数据的收发器单元702。增强移动设备还包括功能选择单元703，其被布置成选择性地将移动设备功能单元704连接到收发器单元702或临时基站功能单元705。

移动设备功能单元704实现与常规移动设备的操作相关联的功能，其使得用户能够执行正常用户设备活动，诸如做出和接收语音呼叫、在互联网上冲浪、使用互联网连接的应用程序等等。

基站功能单元705实现与提供基站无线电接口和允许数据被传送到其它移动设备和从其传送相关联的功能。

在操作期间，当增强移动设备被配置成充当移动设备时，也就是说，当增强移动设备从网络控制元件接收到重配置消息时，功能选择单元703将移动设备功能单元705连接到收发器单元702并且增强移动设备充当常规移动设备。然而，当网络控制元件选择增强移动设备以重配置为临时基站时，收发器单元702建立与回程基站的临时无线回程通信并且功能选择单元703将基站功能单元连接到收发器单元702。收发器单元702然后向临时覆盖区域内的移动设备提供无线通信链路，如以上所描述的。也就是说，收发器单元702向临时覆盖区域内的相关移动设备提供上行链路信道和下行链路信道。基站功能单元705提供必备功能以管理这些无线通信链路，例如基站/移动设备控制信道。要向前传送至核心网络的从移动设备接收到的数据从收发器单元702经由临时无线回程通信链路发送至回程基站。类似地，要转发到特定移动设备的从核心网络接收的数据由收发器单元703接收，由基站功能单元705适当地处理并且然后被收发器单元702传输至相关移动设备。

将理解到，图7中所示的功能单元说明由示例增强移动设备执行的功能。在一些示例中，这些功能单元可以在物理上分离的单元中显现。然而，在其它示例中，增强移动设备可能包括单个处理器单元和其上以软件实现功能选择单元703、移动功能单元704和基站功能单元705的功能的存储器单元。也就是说，移动功能单元704和基站功能单元705可以实现在处理单元上作为分离的软件模块。更具体地，在一些示例中，增强移动设备可以原始地配置有提供与移动设备功能单元704相关联的功能的软件。然而，可以从服务器下载应用，其包括当在移动设备的硬件上运行时提供功能选择单元703和基站功能块705的功能的软件。

例如，应用可以包括计算机可实现的指令，其当在增强移动设备的处理器上运行时控制增强移动设备通过以下来对从网络控制元件接收到重配置消息进行响应：

将增强移动设备重配置成充当临时基站；

建立和维护与回程基站的临时无线回程通信链路；

充当用于临时覆盖区域内的移动设备的基站；以及

响应于接收到第二重配置消息，着手进行如图6中所详述的切换过程，终止临时无线回程通信链路并且然后将增强移动设备重配置成充当移动设备。

体现应用的计算机程序可以存储在服务器上或诸如CD ROM、软盘或固态存储器设备之类的任何合适的计算机程序产品上。

增强移动设备的示例可以包括经适当适配的用户设备，诸如智能电话、平板电脑、个人计算机、游戏控制台和其它类似设备。

如图7中所示，在一些示例中增强移动设备实际上具有两种操作模式：作为移动设备和作为临时基站。然而，在一些示例中，增强移动设备可以被提供有充足的物理资源（例如处理容量和合适的收发器）以同时作为临时基站和作为移动设备来执行。

在一些示例中，如果增强移动设备被布置成同时充当移动设备和临时基站，去往和来自移动设备的上行链路和下行链路传输将在使用双工器的情况下（如果需要的话）由适当分离的资源（例如信道、资源块等）提供或者在充分分离的频带上提供。

回程基站

图8提供了回程基站801的示例的示意图。回程基站801包括连接到天线阵列803和处理单元804的收发器单元802。收发器单元802和天线阵列803在与增强移动设备建立的临时无线回程通信链路上发送和接收数据。处理单元804提供用于经由回程通信链路从核心网络发送和接收数据以及经由到网络控制元件的连接从网络控制元件发送和接收数据的接口。

在一些示例中，天线阵列803包括定向天线并且临时无线回程通信链路的下行链路信道（即从回程基站传输并且由增强移动设备接收的链路）由定向无线电波束提供。在其它示例中，可以使用其它定向波束，诸如定向光学波束，并且在回程基站中提供对应的光学传输硬件。

在一些示例中，增强移动设备被提供有用于经由定向波束向回程基站传输上行链路的定向天线。在其它示例中，可以使用其它定向波束，诸如定向光学波束，并且在增强移动设备中提供对应的光学传输硬件。

一般将理解到，临时无线回程通信链路可以由用于将回程基站201与增强移动设备连接的任何合适部件提供。在其它示例中，临时无线通信链路的下行链路信道可以由光学链路提供。在这样的示例中，增强移动设备的收发器单元702将被适当地适配成经由光学链路接收数据。

回程基站可以以任何合适的形式物理地实现。在一些示例中，回程基站安装在网络内的永久或半永久位置处。在其它示例中，回程基站可以是可以从一个位置到一个位置四处移动的移动单元。在该示例中，回程基站可以被临时安装以补充网络的特定区域的通信容量。在其它示例中，回程基站可以合并在诸如飞行器（比如飞艇）之类的交通工具内。在这样的示例中，将回程基站连接到核心网络的回程通信链路可以由合适的数据链路（诸如微波通信链路或卫星通信链路）提供。

在图2和3中，在连接到回程基站201的单个网络元件方面描述网络控制元件207。由网络控制元件执行的功能包括监视增强移动设备；确定哪些增强移动设备可用于被配置为临时基站；确定何时当前被配置为临时基站的增强移动设备应当被重配置成充当移动设备；选择要被配置为临时基站的新的增强移动设备并且管理切换过程。然而，将理解到，这些功能可以由在物理上或逻辑上遍及网络分布的一个或多个任何合适的网络元件来执行。在一些示例中，网络控制元件可以位于回程基站内，因而参照图2，例如，网络控制元件207将位于回程基站201内。如将领会到的，这将去除对于控制链路212的需要。在其它示例中，网络控制元件可以位于核心网络内。在一些示例中，部署在网络内的所有回程基站可以在逻辑上和/或物理上连接到单个网络控制元件。在其它示例中，网络可以包括数个网络控制元件，其中的每一个连接到回程基站的子集。

软件定义的联网

在一些示例中，增强移动设备可以提供基于软件定义的联网技术的临时基站。如已知的，通过使用软件定义的联网，移动设备连接到“虚拟”基站，其物理位置由于附加软件定义网络应用层的提供而对移动设备保持透明。在这样的示例中，虚拟基站与增强移动设备在其被配置为临时基站时相关联。在切换过程期间，虚拟基站被配置成跨原始增强移动设备和新选择的增强移动设备进行操作。虚拟基站然后与原始增强移动设备解除关联，原始增强移动设备然后被重配置成充当移动设备。可替换地，在切换期间，虚拟基站简单地从第一增强移动设备转换到第二增强移动设备。依照软件定义的联网技术，该过程对移动设备保持透明。

图2和3中所示的网络是示出第二覆盖区域111中的仅两个增强移动设备和单个回程基站201的简单示例。然而，在一些实现方式中，网络可以包括许多回程基站，其中的每一个可以操作在特定小区中或跨多个小区操作。类似地，多个回程基站可以在单个小区中操作。

另外，单独的回程基站可以能够同时支持多于一个临时无线回程通信链路并且从而支持与同时充当用于一个或多个移动设备的基站的多个增强移动设备的同时通信。

在另外的示例中，可以使用高级技术，诸如协调多点（CoMP）和物理层网络编码。

在其中使用协调多点（CoMP）技术的示例中，两个或更多增强移动设备可以同时充当临时基站并且向一个或多个移动设备提供协调链路（即临时基站接口）。

在其中使用物理层网络编码的示例中，两个或更多增强移动设备可以同时充当临时基站并且向两个或更多移动设备提供协调链路（即临时基站接口）。

如以上所提到的，在一些示例中，增强移动设备的用户可能够指定他们不希望其增强移动设备被配置成充当临时基站。这可以通过经由由运行在增强移动设备上的计算机程序（诸如如以上所描述的应用）控制的图形用户接口录入偏好数据。

在一些示例中，网络可以被布置成提供用于使得其能够周期性地充当临时基站的增强移动设备的特定优选条件。指示可以充当临时基站的特定增强移动设备的数据可以从网络控制元件207发送至核心网络。作为响应，核心网络可以被布置成在这些特定增强移动设备充当移动设备时为其提供更高的数据带宽。可替换地或此外，用户可以接收诸如降低的月账单之类的金融奖励。

在一些示例中，包括请求数据的来自核心网络的消息可以被发送至特定增强移动设备。请求数据向用户指示网络正在请求他们（用户）允许其设备充当临时基站。这样的消息可以被发送至当前正经历或预计要经历通信容量问题的网络区域中的增强移动设备。在一些示例中，如果用户通过准许其设备充当临时基站来对这样的消息做出反应（例如通过向如以上所描述的应用输入偏好数据，或通过下载应用和输入偏好数据），则该用户可以被优选条件奖励，如以上所描述的。以此方式，可以通过“众包（crowd sourcing）”提供附加的通信容量。

将理解到，本发明的原理可以实现在任何类型的经适当修改的通信网络中，其采用多个基站以向移动设备传送数据和从其传送数据。这包括蜂窝通信网络，诸如2G（例如GSM）、3G（例如UMTS）和4G（例如LTE）网络。任何合适的无线电接口可以用于提供充当临时基站的增强移动设备与移动设备之间的无线连接的上行链路和下行链路信道，包括时分多址（TDMA）接口；频分多址（FDMA）接口；码分多址（CDMA）接口和正交频分多址（OFDMA）接口。

已经一般地遍及说明书而使用了术语“覆盖区域”。然而，将理解到，该术语覆盖与在移动通信网络的上下文中的术语“小区”相同的概念。

遍及该说明书的描述和权利要求，单数涵盖复数，除非上下文另行要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，说明书要理解为设想到多个以及单个，除非上下文另行要求。

结合本发明的特定方面、实施例或示例描述的特征、整数、特性或群组要理解为适用于本文所描述的任何其它方面、实施例或示例，除非与其不兼容。在本说明书（包括任何随附权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以组合在任何组合中，除了其中至少一些特征和/或步骤相互排斥的组合。本发明不限于任何前述实施例的任何细节。本发明扩展到在本说明书（包括任何随附权利要求、摘要和附图）中公开的特征的任何新颖的一个或新颖的组合或者如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

读者的关注针对结合本申请与本说明书同时或在此之前提交的并且与本说明书一起开放公众查阅的所有论文和文档，并且所有这样的论文和文档的内容通过引用并入本文。

Claims (25)

1.一种通信网络，包括：

被布置成向多个移动设备传送数据和从其传送数据的多个永久基站，以及

至少一个第一回程基站，其可操作成建立与来自多个移动设备的所选移动设备的第一回程无线通信链路，所述第一回程无线通信链路独立于任何现有永久回程通信链路，所述第一回程无线通信链路使得所选移动设备能够操作为临时基站并且同时向多个移动设备的两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一回程无线通信链路传送数据。

2.根据权利要求1所述的通信网络，其中另外的无线通信链路由所选移动设备提供的临时基站无线电接口提供。

3.根据权利要求2所述的通信网络，其中

每一个临时基站无线电接口对应于由所述多个永久基站中的其它基站提供的基站无线电接口。

4.根据任何前述权利要求所述的通信网络，其中

第一回程无线通信链路提供用于向通信网络的核心网络传送数据和从其传送数据的回程通信链路。

5.根据权利要求1所述的通信网络，其中

通信网络还包括网络控制元件并且第一回程基站可操作成响应于网络控制元件确定是否满足至少一个重选准则而建立与所述多个移动设备的第二所选移动设备的第二回程无线通信链路，所述第二回程无线通信链路使得第二所选设备能够同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路的第二集合以用于经由第二回程无线通信链路在网络中传送数据。

6.根据权利要求5所述的通信网络，其中

第一回程基站响应于满足重选准则而停止向所选移动设备提供第一回程无线通信链路。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的通信网络，其中

如果网络控制元件确定第一基站处的第一无线通信链路的信噪比（SINR）已经下降至低于阈值水平或者所选移动设备处的第一无线通信链路的信噪比（SINR）已经下降至低于阈值水平则满足重选准则。

8.根据权利要求5所述的通信网络，其中

如果网络控制元件确定所选移动设备已经提供第一无线通信链路达等于或大于阈值时间段的时间段则满足重选准则。

9.根据权利要求5所述的通信网络，其中

如果网络控制元件确定等于或小于能量的阈值量的能量的量在所选移动设备的电池单元中可用则满足重选准则。

10.根据权利要求5所述的通信网络，其中

第一回程基站可操作成响应于网络控制元件基于与第二所选设备相关联的一个或多个选择参数而从可用于向其它移动设备提供另外的无线通信链路的多个移动设备的集合中选择第二所选设备而建立与第二所选设备的第二回程无线通信链路。

11.根据权利要求10所述的通信网络，其中

选择参数包括指示第二所选设备是否是外部供电的参数。

12.根据权利要求10所述的通信网络，其中

选择参数包括指示是否阈值量的能量在第二所选设备的电池单元中可用的参数。

13.根据权利要求10所述的通信网络，

其中选择参数包括指示第二所选设备能够向其提供另外的无线通信链路的第二集合的多个移动设备中的移动设备的数目的参数。

14.根据权利要求5所述的通信网络，其中

第一回程基站可操作成响应于网络控制元件从可用于向其它移动设备提供另外的无线通信链路的多个移动设备的集合中随机地选择第二所选设备而建立与第二所选设备的第二回程无线通信链路。

15.根据权利要求1所述的通信网络，其中

第一回程无线通信链路的下行链路信道和/或上行链路信道，或者第一回程无线通信链路的下行链路信道和/或上行链路信道和第二回程无线通信链路的下行链路信道和/或上行链路信道通过定向波束提供。

16.根据权利要求1所述的通信网络，其中

第一回程基站被合并在飞行器中。

17.根据权利要求1所述的通信网络，其中

第一回程基站可操作成建立与来自多个移动设备的另外的所选移动设备的另外的无线通信链路，所述另外的无线通信链路使得另外的所选移动设备和所选移动设备能够依照物理层网络编码布置来向两个或更多移动设备中的两个提供另外的无线通信链路。

18.根据权利要求1所述的通信网络，其中

第一回程基站可操作成建立与来自多个移动设备的另外的所选移动设备的另外的无线通信链路，所述另外的无线通信链路使得另外的所选移动设备和所选移动设备能够依照协调多点（CoMP）布置来向两个或更多移动设备中的一个或多个提供另外的无线通信链路。

19.一种在包括布置成向多个移动设备传送数据和从其传送数据的多个永久基站的通信网络中传送数据的方法，所述方法包括：

建立多个移动设备中的所选移动设备与第一回程基站之间的第一回程无线通信链路以使得所选移动设备操作为临时基站，所述第一回程无线通信链路独立于任何现有永久回程通信链路，以及

凭借第一回程无线通信链路，同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一回程无线通信链路传送数据，其中所述另外的无线通信链路通过由所选移动设备提供的临时基站无线电接口来提供。

20.一种用于在根据权利要求1至19中任一项的通信网络中操作的基站，所述基站可操作成建立与来自多个移动设备的所选移动设备的第一无线通信链路，所述第一无线通信链路独立于任何现有永久回程通信链路，所述第一无线通信链路使得所选移动设备能够同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路在通信网络中传送数据，其中所述另外的无线通信链路通过由所选移动设备提供的临时基站无线电接口来提供。

21.一种用于在根据权利要求1至18中任一项的通信网络中操作的移动设备，所述移动设备包括：

收发器，其可操作成建立与基站的第一无线通信链路，所述第一无线通信链路独立于任何现有永久回程通信链路，并且当建立第一无线通信链路时，其中

所述收发器可操作成同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路传送数据，其中所述另外的无线通信链路通过由收发器提供的临时基站无线电接口来提供。

22.根据权利要求21所述的移动设备，其中

收发器被布置成使得临时基站无线电接口对应于由通信网络的其他基站提供的基站无线电接口。

23.一种操作根据权利要求1至18中任一项的通信网络中的移动设备的方法，所述方法包括，在移动设备处：

建立与基站的第一无线通信链路，所述第一无线通信链路独立于任何现有永久回程通信链路，并且当建立第一无线通信链路时，

同时向两个或更多移动设备提供另外的无线通信链路以用于经由第一无线通信链路传送数据，其中所述方法还包括通过由临时基站提供的临时基站无线电接口提供所述另外的无线通信链路。

24.根据权利要求23所述的方法，其中

每一个临时基站无线电接口对应于由通信网络的其它基站提供的基站无线电接口。

25.一种计算机可读介质，包括当实现在计算机处理器上时使计算机处理器执行根据权利要求22至23中任一项的方法的指令。

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