CN111148184B - 用户设备、接入节点设备、中央网络控制器以及对应方法 - Google Patents

用户设备、接入节点设备、中央网络控制器以及对应方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用户设备、接入节点设备以及中央网络控制器。用户设备(10)包括收发器(11)，所述收发器被配置成与无线通信网络(20)同步，所述收发器(11)还被配置成向所述无线通信网络(20)的一个或更多个接入节点设备(30)广播包括至少一个参考信号的信标信号。接入节点设备(30)包括收发器(31)，所述收发器被配置成从与所述无线通信网络(20)同步的用户设备(10)接收被广播的信标信号；并且接入节点设备还包括处理器(32)，所述处理器被配置成根据所接收到的被广播的信标信号导出信息并且将所导出的信息用于所述无线通信网络(20)的网络过程。此外，本发明还涉及对应的方法、计算机程序以及计算机程序产品。

Description

用户设备、接入节点设备、中央网络控制器以及对应方法
技术领域
本发明涉及用户设备以及对应的用于无线通信的网络设备。此外，本发明还涉及对应的方法、计算机程序以及计算机程序产品。
背景技术
在传统系统中，随机接入(Random Access，RA)过程是第一个过程，在该第一个过程中，无线通信系统的无线网络获知用户设备(User Device，UD)在试图与网络建立连接。在这个阶段，UD不具有任何可用的资源或信道来向网络通知其要进行连接的意愿，所以UD会通过共享的媒介来发送其请求。在同一区域中可能存在许多其他UD发送相同的请求，在这种情况下，在来自不同UD的请求之间还存在冲突的可能。这样的RA过程被称为基于竞争的RA过程。在成功的RA过程之后，UD才能够开始与所连接的接入节点(Access Node，AN)进行数据传输。主要在3GPP TS 36.321以及在TS 36.213中规定了用于长期演进(Long TermEvolution，LTE)的RA过程。
LTE使用RA过程用于UD(或者在LTE中，用户设备(User Equipment)，UE)与无线网络的AN进行连接并且获得上行(Uplink，UL)的定时提前。此外，RA处理在两个或更多个UD同时试图进行连接时可能发生的冲突。在传统系统中，在每个切换决定之后，UD通过RA过程来与新AN进行连接建立。RA是通过使用来自UD的前导码消息来启动的。如果AN可以成功地对前导码解码，则AN向UD发送RA响应，该RA响应包含UL定时提前、临时的小区无线网络临时标识符(Cell Radio Network Temporary Identifier，C-RNTI)值以及针对Msg3(在基于竞争的RA过程中第一次调度的UL传输的3GPP术语)的UL授权，该RA响应要被用于无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接建立。
另一方面是已经处于连接状态的UD的移动性。在现有的传统系统中，切换决定是基于在称为测量间隙的时间段期间由UD进行的测量。测量间隙的位置是通过网络规定的参数来规定。当前，例如在LTE系统中，为大小区解决了移动性和RA过程问题，在大小区中，UN并非不断地从一个小区切换至另一小区。因此在LTE中，UD了解宏小区AN的动态并且决定这些宏小区AN中的哪一个提供最佳信号。然而，当发生切换时，需要UD通过RA过程来与新AN建立连接。
发明内容
本发明的解决方案的目的在于提供一种缓解或解决传统解决方案的缺点和问题的解决方案。
根据本发明的第一方面，使用一种用户设备来实现上面提及的目的和另外的目的，所述用户设备包括收发器，所述收发器被配置成与无线通信网络同步，所述收发器还被配置成向所述无线通信网络的一个或更多个接入节点设备广播包括至少一个参考信号的信标信号。
根据本发明的第二方面，使用一种用于无线通信网络的接入节点设备来实现上面提及的目的和另外的目的，所述接入节点设备包括：
收发器，所述收发器被配置成从与所述无线通信网络同步的用户设备接收被广播的信标信号；以及
处理器，所述处理器被配置成根据所接收到的被广播的信标信号导出信息并且将所导出的信息用于所述无线通信网络的网络过程。
根据本发明的第三方面，使用一种用于无线通信网络的中央网络控制器来实现上面提及的目的和另外的目的，所述中央网络控制器包括：
收发器，所述收发器被配置成从所述无线通信网络的至少一个接入节点设备接收根据最初由用户设备广播的信标信号导出的信息；
处理器，所述处理器被配置成：基于从所述至少一个接入节点设备接收到的信息，决定所述无线通信网络的哪个接入节点设备(或哪些接入节点设备)将连接至所述用户设备；以及组装出连接建立信息，所述连接建立信息指示所述用户设备将与其建立连接的所述无线通信网络的至少一个接入节点设备；以及
其中，所述收发器还被配置成将所述连接建立信息转发至将与所述用户设备建立连接的至少一个接入节点设备。
根据本发明的第四方面，通过一种在用户设备中的方法来实现上面提及的目的和另外的目的，所述方法包括以下步骤：
与无线通信网络同步；以及
向所述无线通信网络的一个或更多个接入节点设备广播包括至少一个参考信号的信标信号。
根据本发明的第五方面，通过一种在用于无线通信网络的接入节点设备中的方法来实现上面提及的目的和另外的目的，所述方法包括以下步骤：
从与所述无线通信网络同步的用户设备接收被广播的信标信号；
根据所接收到的被广播的信标信号导出信息；以及
将所导出的信息用于所述无线通信网络的网络过程。
根据本发明的第六方面，通过一种在用于无线通信网络的中央网络控制器中的方法来实现上面提及的目的和另外的目的，所述方法包括以下步骤：
从所述无线通信网络的多个接入节点设备接收根据最初由用户设备广播的信标信号导出的信息；
基于从至少一个接入节点设备接收到的信息，决定哪个接入节点设备将连接至所述用户设备；
组装出连接建立信息，所述连接建立信息指示所述用户设备将与其建立连接的所述无线通信网络的至少一个接入节点设备；以及
将所述连接建立信息转发至将与所述用户设备建立连接的至少一个接入节点设备。
本发明还涉及一种特征在于代码装置的计算机程序，所述代码装置在被处理装置运行时使所述处理装置执行根据本发明的任何方法。此外，本发明还涉及一种包括计算机可读介质和所提及的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，并且计算机可读介质包括以下组中的一项或更多项：ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电EPROM)以及硬盘驱动器。
参考信号是其内容对于通信链路端的发送者和预期接收者二者而言完全已知的信号。因此，参考信号可以例如用于确定信道系数，信道系数可以用于多种事情，包括信道均衡、预编码、定位、信号质量评估、调制编码方案选择等。还可以使用参考信号进行UD定位。
与传统解决方案相比，本发明的解决方案具有至少以下优势。
因为网络而非UD可以通过测量所述信标信号来处理与移动性和信道质量相关的问题，所以减小了UD中的功耗。
因为网络还可以在RA过程期间即时地测量UD位置和信道并且针对UD决定一个或更多个服务AN，所以允许更灵活的RA过程。因此本发明的解决方案还意味着由于信标信号而使得UD定位和UD移动预测得到改进。
此外，因为网络可以经由距UD最近的一个或更多个AN来监视UD并且指导数据业务，所以能够改进移动性控制。这也意味着通过使UD避开切换而使得UD进程和信令得到简化。
本发明的实施方式还使得能够将在时分双工(Time Division Duplex，TDD)系统中所有相邻AN处的最新CSI用于先进的CoMP和多用户多输入多技术，包括干扰估计。
此外，本发明的实施方式还使得能够进行更准确的干扰协调，这是因为由于每个AN都可以从在信标的范围内的所有UD接收信标所以每个可能的链路均为公知的。因此，干扰可以被协调，这提高了频谱效率。这对于密集网络而言是重要的方面。
根据第一方面的实现形式，所述信标信号还包括所述用户设备的标识信息。当信标信号包括标识信息时，在信标信号未被调度时用户设备可以被识别。例如，当用户设备类似在RA过程中以基于竞争的方式发送信标信号时。另一方面是当用户设备很少仅出于移动性跟踪目的而发送信标信号时，在用户设备移动至另一区域之后用户设备仍可以被识别。
根据第一方面的实现形式，所述信标信号还包括以下组中的一个或更多个信息元素，所述组包括：所述用户设备的性能、所述信标信号的发送功率水平、所述信标信号的功率余量、与所述信标信号相关联的信道状态信息以及所述用户设备的服务供应商标识。通过将性能信息包括在信标信号中，网络可以获知例如在RA过程中网络是否能够支持用户设备。信标信号还可以用于在信标发送功率被动态地控制的情况下传递功率水平和功率余量信息。如果网络需要来自下行信道的CSI信息，则信标可以传递CSI信息。TDD系统中这类信标的要点在于摆脱了CSI信息报告。例如，如果用户设备发送CSI报告，则网络会能够估计用户所经历的来自相邻接入节点的干扰泄漏。
根据第一方面的实现形式，所述用户设备被配置成：
在所述用户设备未连接至所述无线通信网络的接入节点设备中的任何接入节点设备的情况下，将所述用户设备的标识信息包括在所述信标信号中并且作为随机接入过程的一部分而发送所述信标信号；以及
在所述用户设备连接至所述无线通信网络的至少一个接入节点设备的情况下，不将所述标识信息包括在所述信标信号中。当用户设备不为网络所知时，需要某种标识符。然而，当用户设备已连接并且被调度时，标识符会消耗物理资源，因此将其省略。
根据第一方面的实现形式，所述收发器还被配置成使用所述无线通信网络的专用广播信道来广播所述信标信号。通过使用专用广播信道，经协调的区域中的所有接入节点可以接收信标信号，而无需扫描所有可用信道。
根据第一方面的实现形式，所述收发器还被配置成：接收包括连接建立信息的信标响应信号，以及基于所述连接建立信息与所述无线通信网络(的至少一个接入节点)建立连接。由此，可以与用户设备进行连接。可以从收发器将与其连接的接入节点发送信标响应信号，或者也可以通过所述无线通信网络的另一接入节点来发送信标响应信号。
根据所述实现形式，所述收发器还被配置成：接收包括信标发送间隔控制信息的信标控制信号，以及根据所述信标发送间隔控制信息来广播信标信号。由此，可以将信标信令最优化以例如减小开销。
根据第一方面的实现形式，所述信标信号还包括探测参考信号。
根据第二方面的实现形式，所述网络过程包括以下中至少之一：随机接入过程、用于给所述用户设备分配服务接入节点设备的联合过程、信道估计过程、无线资源管理过程、或者所述用户设备的移动性控制过程。由此，信标信号中的信息可以有利地用于不同的网络过程。
根据第二方面的实现形式，所述收发器还被配置成向所述用户设备发送信标控制信号，所述信标控制信号包括信标发送间隔控制信息。由此，可以将信标信令最优化例如以减小信令开销。
根据第二方面的实现形式，所述收发器还被配置成将所述所导出的信息转发至所述无线通信网络的一个或更多个另外的接入节点设备，以及从所述无线通信网络的一个或更多个另外的接入节点设备接收根据所述信标信号导出的另外的信息；以及
所述处理器被配置成：基于所述所导出的信息和所接收到的信息，决定所述无线通信网络的接入节点设备中的哪个接入节点设备将连接至所述用户设备。由此，可以以分布式方式来执行经协调的网络过程，如经协调的波束形成、资源调度和干扰控制。
根据第二方面的实现形式，所述收发器还被配置成：将所述所导出的信息转发至中央网络控制器，以及从中央网络控制器接收连接建立信息，连接建立信息指示所述用户设备将与其建立连接的所述无线通信网络的至少一个接入节点设备。由此，可以以集中式方式来执行经协调的网络过程，如经协调的波束形成、资源调度和干扰控制。
根据第二方面的实现形式，所述收发器还被配置成向所述用户设备发送信标响应信号，所述信标响应信号包括连接建立信息，所述连接建立信息指示所述用户设备将与其建立连接的所述无线通信网络的至少一个接入节点设备。
应当认识到，如作适当变动，本发明的方法可以被修改以完全地对应于本发明的发送器设备和接收器设备的所有实施方式。
应当注意，根据以下详细描述，本发明的另外的应用和优势将变得明显。
附图说明
附图意在阐明和解释本发明的不同实施方式，在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施方式的用户设备；
图2示出了根据本发明的一种实施方式的在用户设备中的方法；
图3示出了根据本发明的一种实施方式的接入节点设备；
图4示出了根据本发明的一种实施方式的在接入节点设备中的方法；
图5示出了无线通信系统中用户设备对信标信号进行广播以及多个AN如何接收信标信号；
图6示出了根据本发明的一种实施方式的中央网络控制器；
图7示出了根据本发明的一种实施方式的在中央网络控制器中的方法；
图8示出了AN网状网络中的信标信令的示例；
图9示出了使用中央网络控制器的信标信令的示例；
图10示出了AN网状网络中的信标信令的另一示例；
图11示出了使用中央网络控制器的信标信令的示例；以及
图12示出了本发明的实施方式的性能结果。
具体实施方式
未来，密集蜂窝网络部署将是提高网络性能和数据速率的一个关键方面。由于传统无线蜂窝网络系统在移动性问题方面依赖于UD(用户设备)测量结果，所以UD必须不断地测量自身小区和相邻小区，才能使得UD可以选择最佳服务小区候选并且向网络报告测量结果。因为在测量间隙期间AN不能够发送或接收数据，所以这并不高效，并且在置于不连续接收(Discontinuous Reception，DRX)非活动时间中的测量间隙期间进行的测量消耗能量。此外，大量切换和连接建立进程消耗时间和频率资源以及能量。
还预期，UD被预期由多个AN同时服务而非由单个AN服务。则更高效且有时甚至必须的是网络对哪些AN应当服务特定UD具有全面的控制。在这样的场景中，对于UD而言了解所有AN的动态并且为网络提供测量结果会对计算有高要求并且是低效的。因此，必须重新考虑切换的构思来允许无缝移动性，即使是对于高速UD也是如此。此外，在AN间距离小于100米的密集部署中，UL/DL定时差并不重要并且可以仅使用循环前缀来处理。因此，在每次切换之后，不需要UD如目前在LTE中进行的那样通过RA过程获得最初的UL定时提前。
因此，本发明的实施方式允许以UD为中心而非传统地以小区为中心或以网络为中心来对无线网络进行控制。目的在于将移动性控制的负担从UD改变至无线网络。通过这种方式，UD减小了能耗并且网络能够以最佳的可能方式来服务UD，而无需为了处理小区改变而携带有UD测量结果或对UD的控制信息的额外信令。这意味着UD不需要了解“小区”，更确切地说，不需要了解服务UD的一个或更多个AN。在具有多用户多输入多输出(Multi UserMultiple Input Multiple Output，MU-MIMO)的以UD为中心的方法中，小区的构思变得没有必要。
本公开内容中的用户设备(user device，UD)应当意味着被布置成连接至无线通信系统以进行通信的任何通信设备。这样的设备的示例有移动电话、智能电话、平板计算机、膝上型计算机等。
如上所述，所提出的解决方案使在例如小小区密集部署网络中的RA过程和UD移动性更灵活。UD不需要出于切换目的对网络进行测量，并且在每次切换之后不需要RA过程——仅在与网络的最初连接建立期间需要RA过程。在连接至网络时，UD仅需要获知其被期望何时进行发送，并且通过在指定时间从UD接收所述信标信号，网络负责必要的服务参数。所提出的构思在TDD系统中非常有用，这是因为该构思使得能够利用信道互惠以基于UL信标信号来估计下行(Downlink，DL)信道状态信息(Channel State Information，CSI)(对应于信道的质量)，并且不需要显式CSI反馈。然而，要指出，本发明的实施方式并不限于TDD系统。
本发明的实施方式的背景在于无线蜂窝网络中用于处理连接建立和UD移动性的传统技术不高效。传统技术被设计用于半径相当大的小区，在这些小区中，UD通常并非不断地进行切换。然而，在未来的系统中，蜂窝网络的密集化是用以提供高数据速率并且处理在人口密集区域如城市区域中UD数量增大的一个关键方面。发明人认识到，在这样的无线网络中，更高效的是，网络了解多个UD，而不是根据传统的解决方案那样每个单独的UD试图决定UD应当使用可能有交叠的AN或网络中的哪一个。因此，与传统解决方案相比，本发明的实施方式尤其提供了用于连接建立和移动性控制的更高效的技术。
本发明的以UD为中心的无线网络构思依赖于网络控制的移动性和连接建立。这基于由UD广播的信标信号，根据信标信号，网络的可能的网络控制器和/或(相邻)AN可以测量UD位置并且针对特定UD选择最佳服务AN或一组多个服务AN。此外，可以通过中央网络控制器来协调AN间干扰，中央网络控制器会获知网络的UD的位置、信号质量以及所预测的移动。替选地，AN可以在相邻AN之间共享信息，并且AN可以以分布式方式在无更高控制器实体的情况下协调UD的移动性。
本发明的实施方式依赖于各种被广播的信标信号，这些被广播的信标信号并非专用于特定接收器AN。信标信号被UD广播以使得能够进行以UD为中心的网络控制。因此根据实施方式可以在无线通信网络的专用广播信道中广播信标信号。此外，信标信号还可以包括用于诸如调度请求等的其他网络方面的控制数据。
图1示出了根据本发明的一种实施方式的UD 10。UD 10包括收发器11，收发器11被配置成与无线通信网络20(图5中所示)同步。收发器11还被配置成向无线通信网络20的一个或更多个接入节点设备30广播包括至少一个参考信号的信标信号。在图1中，UD包括用于发送信标信号的发送天线单元(Tx)。
图2示出了UD 10中的对应方法的流程图。本方法包括以下步骤：
·100与无线通信网络同步；以及
·110向所述无线通信网络的一个或更多个接入节点设备广播包括至少一个参考信号的信标信号。
此外，图3示出了根据本发明的一种实施方式的AN 30。AN 30包括收发器31，该收发器31被配置成从与无线通信网络20同步的用户设备10接收被广播的信标信号。AN还包括处理器32，该处理器32被配置成根据所接收到的被广播的信标信号导出信息并且将所导出的信息用于无线通信网络20的网络过程。在该示例中，AN 30还包括用于从一个或更多个UD接收信标信号的接收器天线单元(Rx)。AN是UD可以通过其接入网络的无线网络设备。因此，AN是网络的一部分，并且具有用于提供这样的连接的功能和性能。AN例如可以是基站、无线电主机单元(radio head unit)等。
网络过程可以是以下中至少之一：随机接入过程、用于给用户设备10分配服务AN设备的联合过程、信道估计过程、无线资源管理过程、或者所述用户设备10的移动性控制过程。
图4示出了根据本发明的一种实施方式的在AN 30中的对应方法的流程图。本方法包括以下步骤：
·300从与所述无线通信网络同步的用户设备接收被广播的信标信号；
·310根据所接收到的被广播的信标信号导出信息；以及
·320将所导出的信息用于所述无线通信网络的网络过程。
图5示出了在包括无线网络20的无线通信系统中UD 10如何向无线网络的一个或更多个AN广播信标信号，其中，无线网络具有不同网络设备之间的通信接口。UD 10在例如专用信标广播信道中广播信标信号。在这种情况下，AN 30a、AN 30b和AN 30c接收信标信号并且将信标信号中的信息用于任何合适的网络过程。在图5中，中央网络控制器40也是无线网络20的一部分。AN 30a、AN 30b和AN 30c可以将信标信号中的信息转发至中央网络控制器40，中央网络控制器40可以通过选择AN、确定连接建立信息并且将连接建立信息发信令传输至所选择的AN来将一个或更多个AN分配给UD。所选择的AN可以在接收到连接建立信息之后启动相关的一个或更多个网络过程。
然而，如果网络过程是RA，则在信标信号中应当存在至少某种临时标识符，这意味着：根据一种实施方式，信标信号还包括UD的标识信息。
当UD连接至无线网络时，信标信号可以(通过网络)被调度，然后仅特定参考信号消息就足够用以进行测量并且了解系统的UD的动态。此外，例如当这样的实施方式与传统LTE一起使用时，信标信号可以包括探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)作为参考信号。
此外，当UD处于连接模式(或处于用户被识别出的某种另外的模式)时，可能存在有例如仅利用很少的子载波调度的信标，使得UD可以在空间域中被高效地定位和调度，并且可能存在例如通过利用整个波段或某子波段对候选进行调度而发送的另一信标信号。通过接收和测量这些更广的信标，AN 30或中央网络控制器40可以进一步优化动态调度决定并且精确地计算用于例如MU-MIMO或CoMP传输的预编码。
根据一种实施方式，UD被配置成：在UD未连接至接入节点设备中的任一接入节点设备的情况下，将UD的标识信息包括在信标信号中并且作为RA过程的一部分而发送信标信号；以及在UD连接到至少一个AN设备的情况下，不将所述标识信息包括在所述信标信号中。
例如，在UD与网络同步并且接收到必要的系统信息之后，UD通过在网络规定的随机接入信道中发送“RA信标消息”来开始连接建立。根据在RA过程开始之前接收到的系统信息来获得针对该RA信道的频率和时间分配。对于随机接入信道(Random Access Channel，RACH)，例如可以使用整个波段的特定时隙，使得网络可以测量和估计UD的整个系统带宽使用效率。同时网络可以更新在范围内的所有协作AN处的CSI。
用于RA的信标信号可以包含单独的UD标识(Identity，ID)，可能还包含UD性能和参考信号，或者该信标信号可以仅包含所生成的前导码序列和参考信号(但是信标未被寻址至特定AN，即信标没有目的地地址)。
替选地，用于RA的信标信号还可以包括与UD相关联的服务供应商(ServiceProvider，SP)的地址或标识。这将使得SP能够作用于UN以进行DL业务。当AN检测到用于RA的信标信号时，AN可以将根据该信标信号导出的信息转发至(连接至特定区域中的所有AN的)中央网络控制器，中央网络控制器等待一小段时间以检测其他AN是否接收到同一用于RA的信标信号且将信息转发至中央控制器。在此之后，例如在CoMP的情况下，中央控制器可以基于由AN提供的参考信号测量结果来为UD选择最佳服务小区(由一个AN覆盖)或一组多个服务小区(由多个AN覆盖)。此后，一个AN被选中以向UD发送“确认”(如信标响应信号)。这样的信标响应信号可以但并非必须指示UD将与其建立连接的一个或更多个AN。发送这样的信标响应信号的AN并非必须需要是UN将与其连接的AN中之一，不过发送这样的信标响应信号的AN可以是UN将与其连接的AN中之一。
相应地，本发明的实施方式还涉及一种用于无线通信网络20的中央网络控制器40。参照图6，中央网络控制器40包括收发器41，该收发器41被配置成从无线通信网络20的至少一个接入节点设备30接收根据最初由用户设备10广播的信标信号导出的信息。中央网络控制器40还包括处理器42，该处理器42被配置成：基于从至少一个接入节点设备30接收到的信息，决定哪个接入节点设备将与用户设备10连接；并且组装出连接建立信息，该连接建立信息指示用户设备10将与其建立连接的无线通信网络20的至少一个接入节点设备。此外，收发器41还被配置成将连接建立信息转发至将与用户设备10建立连接的至少一个接入节点设备30。
图7示出了在中央网络控制器40中的对应方法的流程图。本方法包括以下步骤：
·400从所述无线通信网络的多个接入节点设备接收根据最初由用户设备广播的信标信号导出的信息；
·410基于从至少一个接入节点设备接收到的信息，决定哪个接入节点设备将连接至所述用户设备；
·415组装出连接建立信息，该连接建立信息指示所述用户设备将与其建立连接的所述无线通信网络的至少一个接入节点设备；
·420将所述连接建立信息转发至将与所述用户设备建立连接的至少一个接入节点设备。
根据另外的实施方式，例如在CoMP场景中，收发器可以将连接建立信息转发至将与用户设备10建立连接的多个接入节点设备。
所上所述，图5还示出了AN如何将根据所接收到的信标信号导出的信息转发至中央网络控制器40，其中，中央网络控制器40在适当的处理之后将连接建立信息转发至将与用户设备10建立连接的至少一个接入节点设备。因此，本AN还被配置成接收连接建立信息并且根据连接建立信息而连接至UD。
可选地，可以在足以允许进行信道估计的信号质量下以CoMP方式从接收到RA信标的所有AN发送“确认”。
另一解决方案是使用更分布式的方法(其中不涉及中央控制器)，其中在相邻AN之间各个AN可以联合决定它们中的哪一个是用于服务每个UD的最佳AN。注意，在这种情况下，不需要在接收到信标信号之后立即发送“确认”，而是在为了该目的所保留的稍后的时间窗口中发送“确认”。这使得能够以集中式或分布式方式来作出与服务AN有关的决定。
此外，在RA期间，UD可以i)利用基于网络参考信号的测量结果来估计合适的发送功率，或者ii)使用固定功率用于RA信标信号，或者iii)利用直至接收到响应为止的功率斜升。因此，该信息可以被包括在所述信标信号中。
此外，UD可以例如通过来自AN的确认/响应消息来将发送功率水平或功率余量信息包括在信标信号中，从而用于更准确的网络驱动的发送功率控制。为了避免冲突，如果未及时接收到信标响应信号，则可以利用随机回退时间。从一个或更多个AN发送至UD的信标响应信号可以包含针对RRC连接请求的分配，或者网络可以在无需单独请求的情况下使用规定的时间/频率资源来传输RRC连接建立。
当建立了RRC连接时，UD可以开始在规定的时隙/频隙向无线网络发送探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)信标(或任何其他合适的参考信号)。SRS信标通过网络而被调度，并且将包含导频信号，网络可以根据其来估计UD信道状况。为了得到更高效的波段使用，还可以将跳频或伪正交代码用于SRS信标。然而，在每个AN仅具有很少UD的真正密集网络中，有利的会是在特定时隙中使用整个工作带宽用于信标传输以进行精确的信道测量。另一方面，在空闲模式下跟踪移动装置移动时，或者在同一信标时段中需要调度多个UD的情况下，还可以利用例如通过OFDMA与跳频结合来进行的多次接入。
SRS信标可以被接收范围内的所有AN接收并转发至中央控制器。中央控制器能够调度SRS信标以使得在邻近UD之间不会发生冲突。基于从多个AN接收到的信标信息，中央控制器然后可以测量UN的上行信号质量、位置，预测UN移动，预测与其他UN的DL干扰，以及相应地针对AN选择适当的DL/UL协作模式。
位置估计可以基于例如使用可用信息(信号强度、到达时间等)的三边测量法。例如可以基于位置历史或根据所接收到的信标信号的被观察到的多普勒平移而估计的速度来预测UD移动。可以基于以下事实来估计小区间干扰：AN可以根据SRS信标来估计针对每个UD的CSI。这使得AN(或中央控制器)能够估计DL传输给并非由特定AN服务的UD引起了多少干扰(泄漏)。从而，中央控制器可以引导AN天线，进行切换决定、小区间干扰协调，以及将所传输的数据转发至正确的AN。替选地，可以利用网状方法(无中央控制器的情况下)，并且AN可以通过与相邻AN通信来处理UN移动性问题。
根据一种实施方式，由UD广播的信标信号的间隔可以是动态的并且可以由无线网络来控制。因此，本AN还可以被配置成向用户设备10发送信标控制信号，该信标控制信号包括信标发送间隔控制信息。UD 10接收信标控制信号并且根据包括在所接收到的信标控制信号中的所述信标发送间隔控制信息来广播信标信号。
因此，可以给具有高移动性的UD分配频率更高的信标发送间隔。另一方面，静态UD如与基础设施相关的传感器(例如功率计等)不需要这么频繁的信标发送间隔。此外，还可以例如在空闲模式与连接模式之间利用具有不同间隔的不同类型的信标信号，即与UD不连续发送周期相关。
通过接收和测量由系统的UD广播的信标信号，无线网络可以基于UD位置和所经历的干扰来形成动态映射，该动态映射可以用于链路适配，从而减小了UD对测量结果的需要以及向无线网络报告测量结果的需要。
图8至图11示出了在密集小小区部署中可以如何利用来自UD的信标消息的示例。图8和图9中的示例示出了下述使用情况，即RA信标至少包括唯一UD ID以及UD性能如所支持的频带、所支持的通信协议等。
当未建立RRC连接的UD开始连接建立时，UD开始利用专用于随机接入传输的频率和时间资源来发送针对RA的信标信号。UD可以例如通过获得由AN周期性发送的系统信息块来获得RA资源时隙。当一个或更多个AN发现UD，则可以建立RRC连接。具有RRC连接的UD然后可以开始在所分配的频率和时间资源上发送参考信号信标，以使得AN可以了解UD的动态并且针对UD来测量信道状况。在图8和图10中，AN处于网状网络中。在图9和图11中，无线网络由中央控制实体来控制。
在图8中，UD 10广播RA信标信号，RA信标信号被一个或更多个AN 30接收。在F8:1，UD等待RA信标响应并且在未接收到响应的情况下在回退时间之后重新发送信标。在F8:2，一个AN被分配成采用UD的环境并且与UD建立连接。在F8:3，UD 10具有专用RRC参数并且UD10可以开始发送SRS信标。在F8:4，UD 10根据专用RRC参数或者与数据传输穿插(intersperse)的信标分配授权来发送周期性SRS信标。在F8:5，相邻AN共享SRS信标测量结果和载荷结果。可以由可以更好地服务UD 10的AN请求切换。
在图9中，UD 10广播RA信标信号，RA信标信号被一个或更多个AN 30接收。在F9:1，UD 10等待RA信标响应并且在未接收到响应的情况下在回退时间之后重新发送信标。在F9:2，接收到信标的每个AN 30将RA信标信息转发至中央网络控制器40。信息可以包含类似例如接收时间、信号水平、SP ID、UD ID等的参数。在F9:3，控制器等待看某一另外的AN是否已经得到了具有更佳信号质量的同一信标，并且响应会通过最佳超小区AN。在F9:4，一个AN被分配成采用UD的环境并且与UD 10建立连接。在F9:5，UD 10根据专用RRC参数或者与数据传输穿插的信标分配授权来发送周期性SRS信标。在F9:6，每个AN将SRS信标信息转发至控制器40。在F9:7，控制器40从AN收集信标并且基于SRS信标测量结果来对UD作出移动性决定。作为示例，控制器40可以基于SRS信标测量结果来启动将UD 10从一个AN切换至另一AN。
在图10中，UD 10广播RA信标信号，RA信标信号被一个或更多个AN 30接收。在F10:1，UD等待RA信标响应(RA信标响应可以包括UD ID、RRC连接请求等)并且在未接收到响应的情况下在回退时间之后重新发送信标。在F10:2，一个AN被分配成采用UD的环境并且与UD建立连接。在F10:3，UD 10具有专用RRC参数并且UD 10可以开始发送SRS信标。在F10:4，UD根据专用RRC参数或者与数据传输穿插的信标分配授权来发送周期性SRS信标。在F10:5，相邻AN共享SRS信标测量结果和载荷结果。可以由可以更好地服务UD 10的AN请求切换。
在图11中，UD 10广播RA信标信号，RA信标信号被一个或更多个AN 30接收。在F11:1，UD 10等待RA信标响应并且在未接收到响应的情况下在回退时间之后重新发送信标。在F11:2，每个AN将RA信标信息转发至控制器40。信息可以包含类似例如接收时间、信号水平、SP ID、UD ID等的参数。在F11:3，控制器等待看某一另外的AN是否已经得到了具有更佳信号质量的同一信标，并且所述响应会通过最佳超小区AN。在F11:4，一个AN被分配成采用UD的环境并且与UD建立连接。在F11:5，UD具有专用RRC参数并且UD可以开始发送SRS信标。在F11:6，UD根据专用RRC参数或者与数据传输穿插的信标分配授权来发送周期性SRS信标。在F11:7，每个AN将SRS信标转发至控制器。在F11:8，控制器从AN收集信标并且基于SRS信标测量结果来对UD作出移动性决定。
在图8和图9中，UD利用包括所需UD信息的用于RA的信标信号，以使得网络可以识别UD。
在图10和图11中的示例中，示出了下述UD情况，即用于RA的信标信号至少包括含有所生成的随机UN标识符的RA前导码序列。图8至图11中的示例之间的功能差别在于RRC连接建立。在图8和图9中，UD具有预定义的标识符并且因此应当不可能发生下述冲突，即同一AN接收具有同一标识符的两个或更多个前导码。如果随机前导码序列被随机地选择，则可能两个UD使用同一标识符来结束。因此，在图9和图10中，考虑了前导码的冲突情况。例如，如果两个UD同时结束发送RRC连接请求，则仅两个UD中的一个UD将得到响应。另一UD在随机回退时间之后从头开始RA过程。
在图8和图10中，UD发送了更类似于LTE RA前导码的用于RA的信标信号。当AN发现UD试图建立RRC连接时，则AN开始握手进程，以使得可以为UD分配唯一标识符并且可以建立RRC连接。在图9和图11中，单独的控制器节点40接收信标信息并且作出与用于无线网络的一个或更多个服务AN有关的决定。
在下文中，计算LTE与所提出的解决方案之间的功耗的比较。假设LTE UD(更确切的说，LTE术语中的UE)仅在活动时间期间每10ms在PUCCH上报告其CSI/PMI/RI，并且测量间隙间隔为40ms。假设在可能情况下测量间隙被置于DRX非活动时段。DRX活动时间被设置为1ms，所以1ms的DRX周期表示恒定的DL接收。对于将使用信标用于UN移动性和信道估计的网络而言，在该示例中，UD将在活动时间期间每1ms发送总计10μs的信标以及在DRX的特定时机(即，UD有可能睡眠)期间每100ms发送10μs的信标。图12中示出了结果。
在图12中可以看出，虽然TX比RX消耗更多能量，但是与频繁的CSI报告和测量间隙使用相比，信标实际会消耗相当少量的能量。这是由于占空比相对较低。在恒定接收期间，功耗与这些参数相当。
本发明的实施方式意在用于对即将到来的无线接入技术(Radio AccessTechnique，RAT)的部署，但是也可以用于类似LTE的对传统系统的未来发行。此外对于LTE，可以引入新的相似类型的切换特征，这会使得无线网络能够处理各小区之间的UD的移动性，而无需UN意识到切换。原因在于，在该系统中，LTE要求UE测量结果，并且报告以及切换过程具有太多信令和延迟。通常认为，对于LTE，可以使用小小区来仅服务静态UE。然而，在未来的通信系统中，还可以使得密集小小区部署能够有灵活的移动性支持，或者不再形成仅传统小区控制区域或所谓的“超小区”。
如上所述，所述信标信号可以包含网络所需的各种信息元素(如UD ID、UD性能信息、TX功率水平或功率余量、CSI、参考信号等)，并且出于各种目的，可能存在若干种类的信标，如RA、空闲模式和连接模式、活动时间和例如针对DRX时间的时机。信标发送间隔可以通过网络来动态地控制，使得高移动性UD更频繁地发送信标以向网络提供更准确的位置信息。如果UD不移动或者UD处于空闲模式，则UD可以更不频繁地发送信标信号以使功耗和频谱使用最优化。
还认识到，本发明的UD、AN和中央网络控制器的所有实施方式具有对应的方法，这些方法是本发明的解决方案的一部分。
此外，根据本发明的实施方式的任何方法可以以具有代码装置的计算机程序来实现，代码装置在由处理装置运行时使处理装置执行方法的各步骤。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必要地包括任何存储器，如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。
此外，本领域技术人员认识到本发明的设备包括例如为功能、装置、单元、元件等形式的必要的通信性能用于执行本发明的解决方案。其他这样的装置、单元、元件和功能的示例有：处理器、存储器、收发器、控制逻辑器件、编码器、解码器、映射单元、复用器、决定单元、选择单元、交换机、交错器、解交错器、调制器、解调器、输入装置、输出装置、天线、放大器、RX单元、TX单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、接口、通信协议等，这些被适当地布置在一起。
特别地，本发明的设备的处理器可以包括例如以下中的一个或更多个实例：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)、微处理器或可以编译和执行指令的其他处理逻辑器件。表达“处理器”从而可以表示包括多个处理电路——例如以上所述的那些中的任何、一些或全部——的处理电路装置。处理电路装置可以进一步执行用于输入、输出和处理数据的数据处理功能，包括数据缓冲和设备控制功能，如呼叫处理控制、用户界面控制等。
最后，应当理解的是，本发明并不限于以上描述的实施方式，而是涉及并且包含所附独立权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (17)

1.一种用户设备(10)，其特征在于，包括收发器(11)，所述收发器被配置成与无线通信网络(20)同步，所述收发器(11)还被配置成向所述无线通信网络(20)的一个或更多个接入节点设备(30)发送包括至少一个参考信号和所述用户设备(10)的标识信息的信标信号；
其中，所述用户设备(10)被配置成：
在所述用户设备未连接至所述无线通信网络(20)的所述接入节点设备(30)中的任一接入节点设备的情况下，将所述用户设备(10)的标识信息包括在所述信标信号中并且作为随机接入过程的一部分而发送所述信标信号。
2.根据权利要求1所述的用户设备(10)，其特征在于，所述收发器(11)还被配置成向所述无线通信网络(20)的一个或更多个接入节点设备(30)发送包括至少一个参考信号和所述用户设备(10)的标识信息的信标信号，具体包括所述收发器(11)还被配置成在随机接入过程中成向所述无线通信网络(20)的一个或更多个接入节点设备(30)发送包括至少一个参考信号和所述用户设备(10)的标识信息的信标信号。
3.根据权利要求1或2所述的用户设备(10)，其特征在于，所述信标信号还包括下述组中的一个或更多个信息元素，所述组包括：所述用户设备(10)的性能、所述信标信号的发送功率水平、所述信标信号的功率余量、与所述信标信号相关联的信道状态信息以及所述用户设备(10)的服务供应商标识。
4.根据权利要求1或2所述的用户设备(10)，其特征在于，所述收发器(11)还被配置成使用所述无线通信网络(20)的专用广播信道来广播所述信标信号。
5.根据权利要求1或2所述的用户设备(10)，其特征在于，所述收发器(11)还被配置成：接收包括连接建立信息的信标响应信号，以及基于所述连接建立信息来与所述无线通信网络(20)建立连接。
6.根据权利要求5所述的用户设备(10)，其特征在于，所述收发器(11)还被配置成：接收包括信标发送间隔控制信息的信标控制信号，以及根据所述信标发送间隔控制信息来广播信标信号。
7.一种用于无线通信网络(20)的接入节点设备(30)，其特征在于，所述接入节点设备(30)包括：
收发器(31)，所述收发器被配置成在随机接入过程中从与所述无线通信网络(20)同步的用户设备(10)接收信标信号，所述信标信号包括至少一个参考信号和所述用户设备(10)的标识信息；以及
处理器(32)，所述处理器被配置成根据所接收到的被广播的信标信号导出信息并且将所导出的信息用于所述无线通信网络(20)的网络过程；
其中，在所述用户设备未连接至所述无线通信网络(20)的所述接入节点设备(30)中的任一接入节点设备的情况下，将所述用户设备(10)的标识信息包括在所述信标信号中并且作为随机接入过程的一部分而发送所述信标信号。
8.根据权利要求7所述的接入节点设备(30)，其特征在于，所述网络过程包括以下中至少之一：随机接入过程、用于给所述用户设备(10)分配服务接入节点设备(30)的联合过程、信道估计过程、无线资源管理过程、或者所述用户设备(10)的移动性控制过程。
9.根据权利要求7或8所述的接入节点设备(30)，其特征在于，所述收发器(31)还被配置成向所述用户设备(10)发送信标控制信号，所述信标控制信号包括信标发送间隔控制信息。
10.根据权利要求7或8所述的接入节点设备(30)，其特征在于，
所述收发器(31)还被配置成：将所述所导出的信息转发至所述无线通信网络(20)的一个或更多个另外的接入节点设备(30)，以及从所述无线通信网络(20)的一个或更多个另外的接入节点设备(30)接收根据所述信标信号导出的另外的信息；以及
所述处理器(32)被配置成：基于所述所导出的信息和所接收到的信息，决定所述无线通信网络(20)的所述接入节点设备(30)中的哪个接入节点设备将连接至所述用户设备(10)。
11.根据权利要求7或8所述的接入节点设备(30)，其特征在于，所述收发器(31)还被配置成：将所述所导出的信息转发至中央网络控制器(40)，以及从所述中央网络控制器(40)接收连接建立信息，所述连接建立信息指示所述用户设备(10)将与其建立连接的所述无线通信网络(20)的至少一个接入节点设备(30)。
12.根据权利要求7或8所述的接入节点设备(30)，其特征在于，所述收发器(31)还被配置成向所述用户设备(10)发送信标响应信号，所述信标响应信号包括连接建立信息，所述连接建立信息指示所述用户设备(10)将与其建立连接的所述无线通信网络(20)的至少一个接入节点设备。
13.一种用于无线通信网络(20)的中央网络控制器(40)，其特征在于，所述中央网络控制器(40)包括：
收发器(41)，所述收发器被配置成从所述无线通信网络(20)的至少一个接入节点设备(30)接收根据最初由用户设备(10)广播的信标信号导出的信息；
处理器(42)，所述处理器被配置成：基于从所述至少一个接入节点设备(30)接收到的所述信息，决定所述无线通信网络(20)的哪个接入节点设备将连接至所述用户设备(10)；以及组装出连接建立信息，所述连接建立信息指示所述用户设备(10)将与其建立连接的所述无线通信网络(20)的至少一个接入节点设备；以及
其中，所述收发器(41)还被配置成将所述连接建立信息转发至将与所述用户设备(10)建立连接的至少一个接入节点设备(30)；
其中，在所述用户设备未连接至所述无线通信网络(20)的所述接入节点设备(30)中的任一接入节点设备的情况下，将所述用户设备(10)的标识信息包括在所述信标信号中并且作为随机接入过程的一部分而发送所述信标信号。
14.一种在用户设备(10)中的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
与无线通信网络(20)同步(100)；以及
向所述无线通信网络(20)的一个或更多个接入节点设备(30)广播(110)包括至少一个参考信号的信标信号；
其中，在所述用户设备未连接至所述无线通信网络(20)的所述接入节点设备(30)中的任一接入节点设备的情况下，将所述用户设备(10)的标识信息包括在所述信标信号中并且作为随机接入过程的一部分而发送所述信标信号。
15.一种在用于无线通信网络的接入节点设备(30)中的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
从与所述无线通信网络(20)同步的用户设备(10)接收(300)被广播的信标信号；
根据所接收到的被广播的信标信号导出(310)信息；以及
将所导出的信息用于(320)所述无线通信网络(20)的网络过程；
其中，在所述用户设备未连接至所述无线通信网络(20)的所述接入节点设备(30)中的任一接入节点设备的情况下，将所述用户设备(10)的标识信息包括在所述信标信号中并且作为随机接入过程的一部分而发送所述信标信号。
16.一种在用于无线通信网络(20)的中央网络控制器(40)中的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
从所述无线通信网络(20)的多个接入节点设备(30)接收(400)根据最初由用户设备(10)广播的信标信号导出的信息；
基于从至少一个接入节点设备接收到的所述信息，决定(410)哪个接入节点设备将连接至所述用户设备(10)；
组装出(415)连接建立信息，所述连接建立信息指示所述用户设备(10)将与其建立连接的所述无线通信网络(20)的至少一个接入节点设备；以及
将所述连接建立信息转发(420)至将与所述用户设备(10)建立连接的至少一个接入节点设备(30)；
其中，在所述用户设备未连接至所述无线通信网络(20)的所述接入节点设备(30)中的任一接入节点设备的情况下，将所述用户设备(10)的标识信息包括在所述信标信号中并且作为随机接入过程的一部分而发送所述信标信号。
17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其具有在计算机上运行时执行根据权利要求14至16中任一项所述的方法的程序代码。
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