СЕТЕВОЕ УСТРОЙСТВО, УСТРОЙСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ И СПОСОБЫ ТРАНСЛЯЦИИ СИГНАЛА ДОСТУПА Российский патент 2018 года по МПК H04W48/16 H04W8/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сетевому узлу и устройству пользователя для систем беспроводной связи. Кроме того, настоящее изобретение относится также к соответствующим способам, компьютерной программе и компьютерному программному продукту.

Уровень техники

Для удовлетворения возрастающего запроса на трафик и возможности подключения, технологии радиосвязи для систем связи постепенно смещается в сторону более гибкого использования имеющегося частотного спектра в сетевых узлах, формируя инфраструктуру сети радиодоступа, а также в направлении более плотных схем развертывания маломощных сетевых узлов с небольшой зоной покрытия.

В этом контексте качество взаимодействия пользователя (например, средняя скорость передачи данных) может быть повышено за счет более гибких и динамических соединений, установленных с сетевыми узлами, имеющими потенциал и ресурсы для обеспечения требуемой услуги. Таким образом, устройства пользователя должны быть подключены к сетевым узлам, которые не обязательно обеспечивают наилучший уровень сигнала, а имеют больше доступных ресурсов или меньшую интенсивность трафика на частотный ресурс.

С этой целью рассматривается система, в которой сетевые узлы выполнены с возможностью работать или активироваться только на части доступного частотного диапазона, далее именуется как сегменты спектра частот. Другими словами, доступный частотный диапазон на сетевом узле разбивается на несколько сегментов спектра частот. Например, сегмент спектра частот может быть частью или всей составляющей несущей 3GPP Долгосрочное развитие, LTE, системы. В другом примере сегмент спектра частот может быть частью или всем частотным диапазоном, ассоциированным с технологией радиодоступа (RAT), доступной на сетевом узле. Сегменты спектра частот, доступные на сетевом узле, не обязательно должны быть смежными в частотной области и не должны иметь одинаковый размер (то есть ширину полосы пропускания). Кроме того, размер сегментов спектра частот на сетевом узле может статически или динамически конфигурироваться в течение периода времени, чтобы адаптироваться, например, к нагрузке, трафику, запросу или другим сетевым параметрам, относящихся к сегментам частотного спектра. Термин «доступен» указывает на то, что сегмент частотного спектра является ресурсом сетевого узла. Таким образом, сетевой узел может автономно определять или может быть выполнен с возможностью использовать/активировать один или несколько сегментов спектра частот, с помощью которых он может работать.

В этом контексте использование доступных частотных диапазонов и RATs на сетевом узле может применяться в зависимости от запроса на трафик/услуги, типа трафика, интерференционной картины, а также затрат энергии при работе на большей части частотного спектра или множества RATs. В свою очередь, необходимо решить техническую задачу обеспечения более гибкого способа управления и использования спектра на стороне сети, что становиться задачей ассоциирования/подключения устройств пользователя к сегменту(ам) спектра частот и, следовательно, к соответствующему сетевому узлу(ам), который может обеспечить требуемую службу для устройства пользователя, вместо поддержания соединения с сетевым узлом, который обеспечивает наилучший уровень сигнала.

Таким образом, способы выделения ресурсов для гибкого использования спектра на сетевых узлах должны содержать усовершенствованные схемы ассоциации сот и балансировки межчастотной нагрузки, которые адаптируют использование частотного спектра на сетевых узлах таким образом, чтобы соответствовать запросам на трафик/обслуживание пользователей и сетевым энергетическим затратам.

В традиционных системах сотовой радиосвязи устройства пользователя получают доступ к сети с помощью поиска первых сигналов синхронизации, передаваемых сетевыми узлами, и измерения величины соответствующих опорных сигналов, и затем путем передачи запроса на доступ в сетевой узел, который обеспечивает самый сильный принятый сигнал.

С этой целью устройство пользователя принимает как часть широковещательного канала набор последовательностей преамбулы, разрешенных для использования при инициировании произвольного доступа с сетевым узлом. Таким образом, сигнал произвольного доступа (RACH) несет информацию, относящуюся к сетевому узлу, который предназначен для его приема. В ответ на это сетевой узел обеспечивает временной идентификатор сети для устройства пользователя, упреждение для синхронизации восходящей линии связи и набор частотно-временных ресурсов, которые будут использоваться для установления радиоканала на последующих этапах процедуры доступа. В конечном счете, радиоканал устанавливается и может быть осуществлен обмен данными.

Таким образом, традиционные решения требуют от устройства пользователя сначала обнаружить присутствие сети путем прослушивания, декодирования и измерения силы опорных сигналов нисходящей линии связи, передаваемых сетевыми узлами. Затем устройство пользователя пытается получить доступ к сети на сетевом узле, который обеспечивает наилучшую силу сигнала. Это, однако, не гарантирует наилучший способ использования сетевых ресурсов и не гарантирует предоставление наилучшего сервиса для пользователей.

Например, предполагая, что сетевой узел n применяет равную долю доступных частотно-временных ресурсов радиосвязи для обслуживаемых устройств пользователя, теоретически достижимая средняя скорость передачи пользовательских данных может быть смоделирована посредством предела Шеннона

где W_n и L_n являются шириной полосы частот и нагрузкой трафика (например, выраженные как среднее число активных обслуживаемых пользователей) узла n доступа, в то время как SINR_m,n является соотношением сигнал-шум плюс помехи для пользователя m узла n доступа.

Как видно из этого уравнения, сетевой узел n’ с пониженной нагрузкой трафика L_n’ < L_n может обеспечить более высокую среднюю скорость передачи данных, несмотря на более низкую силу сигнала (то есть когда SINR_m,n’ < SINR_m,n.

В то время как существующие традиционные решения, такие как 3GPP усовершенствованное долгосрочное развитие (LTE-A) система, решают эту техническую задачу для устройств пользователя, уже подключенных к системе, например, с помощью механизмов балансировки/сдвига нагрузки трафика между сетевыми узлами, но в настоящее время нет решения, которое применимо к устройствам пользователей, не имеющих предварительного соединения с системой.

В указанных традиционных решениях устройство пользователя оказывает содействие сети при ассоциации соты, хэндовере и процедуры балансировки нагрузки, обеспечивая обратную связь на основании величины принимаемого сигнала от нескольких сетевых узлов. Этого, однако, недостаточно, чтобы гарантировать, что устройство пользователя подключено или обеспечивается хэндовер сетевому узлу, который способен предложить необходимую услугу.

Недостатком предшествующего уровня техники является тот факт, что при обнаружении сигналов синхронизации и измерения опорных сигналов, ассоциированных с одним или несколькими сетевыми узлами, устройством пользователя пытается получить доступ к сети на сетевом узле, который предлагает наилучший уровень сигнала, но не обязательно самый высокий уровень обслуживания. Системы предшествующего уровня техники, такие как 3GPP LTE, обеспечивают дополнительные процедуры для перенаправления или разгрузки устройства пользователя на наилучший сетевой узел после установления соединения.

Тем не менее, это требует дополнительных системных ресурсов после первоначального произвольного доступа, и для выполнения общей процедуры может потребоваться нескольких сотен миллисекунд до того, как устройство пользователя, в конце концов, установит соединение с сетевым узлом, способным обеспечить наилучшее обслуживание.

Вторым недостатком предшествующего уровня техники является то, что устройство пользователя сначала должно осуществить поиск и обнаружение присутствия в сети, а не наоборот. Таким образом, устройство пользователя может выбрать точку доступа для подключения к сети на основании информации, относящейся исключительно к силе сигнала опорного сигнала нисходящей линии связи. Наоборот, если система должна была принять решение путем обнаружения присутствия устройства пользователя, а не наоборот, то требуется больше информации для ассоциации устройства пользователя с наилучшим сетевым узлом и частотным диапазоном.

И наконец, процедуры согласно предшествующему уровню техники для получения доступа к системе радиосвязи хорошо не масштабируются в частотной области, например, когда узлы доступа могут быть выполнены с возможностью работать в нескольких частотных диапазонах (преимущественно несмежных) и с несколькими технологиями радиодоступа.

Сущность изобретения

Задачей вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение решения, которое смягчает или устраняет недостатки традиционных решений.

Еще одной целью вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение решения, с помощью которого устройство пользователя может получить доступ к сети радиосвязи посредством одного или нескольких сегментов частотного спектра и/или технологии радиодоступа без предварительной информации наложенных систем радиосвязи.

Еще одна цель вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в предоставлении решений по распределению ресурсов в радиосети для гибкого/адаптивного использования спектра на сетевых узлах в системе радиосвязи.

Вышеописанные цели решаются посредством объекта изобретения независимых пунктов формулы изобретения. Дополнительные предпочтительные варианты реализации могут быть описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, упомянутые выше и другие цели, достигаются с помощью устройства пользователя для системы беспроводной связи, причем устройство пользователя содержит приемопередатчик, выполненный с возможностью:

транслировать сигнал S_А доступа, когда оно не подключено к любой сети радиосвязи, в котором сигнал S_А доступа содержит информацию об идентификаторе устройства пользователя,

принимать сигнал S_R ответа доступа из сети радиосвязи в ответ на вещание сигнала S_А доступа, в котором сигнал S_R ответа доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот для связи в системе беспроводной связи,

устанавливать связь по меньшей мере с одним (например, присвоенным) сетевым узлом сети радиосвязи с использованием по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот.

Посредством трансляции сигнала S_А доступа, а не посылкой сигнала доступа в выделенный сетевой узел, может быть достигнуто то, что множество сетевых узлов принимают этот сигнал S_А доступа и могут соответствующим образом оценить этот сигнал. На основании принятого сигнала доступа сетевые узлы могут взаимодействовать друг с другом для определения по меньшей мере одного подходящего сегмента частотного спектра (например, при определении требований устройства пользователя и имеющие в настоящее время низкую нагрузку), который будет использоваться для установления связи устройством пользователя с сетью. Этот сегмент спектра частот или эти сегменты спектра частот указываются устройству пользователя в сигнале S_R ответа доступа. Следовательно, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают эффективное распределение устройств пользователя на доступные сегменты спектра частот без необходимости выполнения этапов, таких как обнаружение соты, синхронизацию, измерений уровней исходных сигналов, как это выполняется в обычных системах. Таким образом, процедура доступа ускоряется, и дополнительные процедуры для перенаправления устройства пользователя из сетевого узла с сильным сигналом к ​​сетевому узлу с более низкой нагрузкой, можно избежать уже с самого начала.

Считается, что система беспроводной связи, где сетевые узлы могут быть выполнены с возможностью работать в одном или нескольких частотных диапазонах, при этом каждый частотный диапазон разделен на несколько, в этом описании называется сегментами спектра частот. В LTE терминологии, сегмент спектра может быть частью составляющей частоты несущей или всей составляющей частоты несущей. В другом примере сегмент спектра частот может быть частью частотного диапазона или всем частотным диапазоном, ассоциированным с конкретной технологией радиодоступа (RAT), доступной на сетевом узле. Сегменты спектра частот, доступные на сетевом узле, не обязательно должны быть смежными в частотной области и не иметь одинаковый размер (то есть ширину полосы пропускания). Кроме того, размер сегментов спектра частот на сетевом узле может быть статически или динамически конфигурируемым по времени, чтобы адаптироваться, например, к нагрузке, трафику, запросу или другим сетевым параметрам, относящимся к сегментам спектра частот. Таким образом, общую ширину частотного спектра, доступную на сетевом узле, по существу, ассоциированную с несколькими RATs, можно рассматривать полосу пропускания виртуального спектра, образованного несколькими сегментами спектра частот.

Кроме того, считается, что сигнал S_А доступа, транслируемого устройством пользователя, не имеет выделенных получателей (например, сигнал S_А доступа не имеет адреса получателя). Следовательно, сигнал S_А доступа может рассматриваться как сигнал радиомаяка. Более того, «или» в этом описании и соответствующих пунктах формулы изобретения, следует понимать как математическое ИЛИ, которое охватывает «и» и «или» и не следует рассматривать как XOR (исключающее ИЛИ).

В первом возможном варианте реализации устройства пользователя в соответствии с первым аспектом, сигнал S_А доступа дополнительно содержит по меньшей мере один опорный сигнал.

В первом возможном варианте реализации сеть радиосвязи может обнаружить наличие устройства пользователя и производить измерения канала, ассоциированные с устройством пользователя, на основании опорного сигнала в сигнале S_А доступа. На основании измерений характеристик канала, сеть радиосвязи (например, центральный контроллер сети или узел доступа сети) может назначить соответствующий сегмент спектра частот для устройства пользователя.

Во втором возможном варианте реализации устройства пользователя в соответствии с первым аспектом, сигнал S_А доступа дополнительно включает в себя один или более элементов информации об устройстве пользователя в группе, содержащей: тип услуги; тип подписки; тип трафика; объем необходимого трафика; требуемый средний или минимальный или максимальный трафик данных; требуемая средняя или минимальная или максимальная пропускная способность; поддерживаемые технологии радиодоступа; поддерживаемые частотные диапазоны; предпочтительные частотные диапазоны; поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот.

Во втором возможном варианте реализации сигнал доступа с этими характеристиками позволяет сети радиосвязи идентифицировать новое потенциальное устройство пользователя, подключенного к системе связи, получить информацию о своих требованиях или вида услуг, и использовать эту информацию для определения, следует ли допустить устройство пользователя к сети и к каким ресурсам (например, частотный диапазон(ы), сетевой узел (узлы)) новое устройство пользователя должно быть ассоциировано. Таким образом, этот возможный вариант реализации позволяет системе связи признать новое устройство пользователя посредством дополнительного рассмотрения своих возможностей связи (например, поддерживаемый RAT и частотные диапазоны) и требований к обслуживанию (например, с точки зрения скорости передачи данных, типа трафика, объем трафика и т.д.).

В третьем возможном варианте реализации устройства пользователя в соответствии с первым аспектом, ответный сигнал S_R доступа дополнительно указывает идентификатор по меньшей мере одного (присвоенного) сетевого узла; и в котором приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью извлекать идентификатор по меньшей мере одного (присвоенного) сетевого узла, на основании ответного сигнала S_R доступа.

Третий возможный вариант реализации позволяет обеспечить управление ускоренным допуском устройства пользователя к сегментам спектра частот и сетевым узлам при доступе к сети радиосвязи.

В четвертом возможном варианте реализации устройства пользователя в соответствии с первым аспектом, приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью транслировать сигнал S_А доступа в выделенном широковещательном канале.

Четвертый возможный вариант реализации позволяет избежать столкновения и помех с другими сигналами, передаваемые в системе связи, тем самым, повышая надежность успешного обнаружения и декодирования сигнала доступа и уменьшая уровень помех, создаваемые транслируемым сигналом доступа, для сигналов, передаваемые другими устройствами пользователя, уже подключенными к системе связи. Еще одно преимущество состоит в уменьшении пространства поиска для приемника (сетевого узла(ов)), тем самым снижая уровень сложности. В пятом возможном варианте реализации устройства пользователя в соответствии с первым аспектом, приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью транслировать сигнал S_А доступа в одном или более отдельных сегментах спектра частот.

В пятом возможном варианте реализации устройство пользователя может заявить о своем присутствии посредством вещания в различных сегментах спектра частот. Это позволяет устройству пользователю получить допуск к одному или нескольким частотным диапазонам или технологиям радиодоступа, доступным в системе беспроводной связи. Кроме того, это позволяет сети радиосвязи получить информацию о коммуникационных возможностях устройства пользователя и, таким образом, допустить устройство пользователя для установления связи в наиболее подходящем сегменте спектра частот с наиболее подходящей технологией радиодоступа.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, упомянутые выше и другие цели, достигаются с помощью сетевого узла в системе беспроводной связи, причем сетевой узел содержит приемопередатчик и процессор; в котором приемопередатчик выполнен с возможностью:

принимать транслируемый сигнал S_А доступа с устройства пользователя, в котором транслируемый сигнал S_А доступа содержит информацию идентификации устройства пользователя; в котором процессор выполнен с возможностью:

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот устройству пользователя для связи на основании транслируемого сигнала S_А доступа; и в котором приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью:

передавать ответный сигнал S_R доступа в устройство пользователя (в ответ на прием транслируемого сигнала S_А доступа), в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот для связи в системе беспроводной связи.

Принимая транслируемые сигналы S_А доступа, а не только принимая сигналы доступа непосредственно адресованные сетевому узлу, множество сетевых узлов принимают этот сигнал S_А доступа и могут соответствующим образом оценить этот сигнал, без необходимости заранее устройству пользователя устанавливать соединение с сетевым узлом. На основании принятого сигнала доступа сетевой узел определяет по меньшей мере один подходящий сегмент спектра частот (например, установленные требования к UEs и имеющие в настоящее время низкую нагрузку), который будет использоваться для связи устройством пользователя с сетью. Этот сегмент спектра частот или эти сегменты спектра частот указываются устройству пользователя в ответном сигнале S_R доступа. Следовательно, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают эффективное распределение доступных сегментов спектра частот устройствам пользователя без необходимости выполнения таких операций, как обнаружение соты, синхронизации, измерения уровней исходных сигналов, как выполненные в обычных системах. Таким образом, процедура доступа ускорена и дополнительные процедуры для перенаправления устройства пользователя из сетевого узла с сильным сигналом к сетевому узлу с более низкой нагрузкой можно избежать уже с самого начала.

В первом возможном варианте реализации сетевого узла в соответствии со вторым аспектом, ответный сигнал S_R доступа дополнительно содержит по меньшей мере один присвоенный сегмент спектра частот, один или более элементов информации сети в группе, содержащей: поддерживаемые типы трафика; поддерживаемый объем трафика; поддерживаемые услуги; и сетевой идентификатор по меньшей мере одного присвоенного сетевого узла.

Первый возможный вариант реализации позволяет сетевому узлу ассоциировать устройство пользователя с сегментами спектра частот или сетевой узел или технологию доступа в зависимости от типа трафика и объема трафика, поддерживаемые различными сегментами спектра частот. Первый возможный вариант реализации дополнительно обеспечивает возможность сетевому узлу ассоциировать устройство пользователя с сегментами спектра частот на основании поддерживаемого типа услуг.

Во втором возможном варианте реализации сетевого узла в соответствии со вторым аспектом, процессор дополнительно выполнен с возможностью:

оценивать первый показатель эффективности связи для первого доступного сегмента спектра частот на сетевой узле на основании принятого транслируемого сигнала S_А доступа; в котором приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью:

принимать, по меньшей мере, из дополнительного сетевого узла системы беспроводной связи второй показатель эффективности связи, в котором второй показатель эффективности связи ассоциирован с устройством пользователя и вторым доступным сегментом спектра частот на дополнительном сетевом узле; в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью:

присваивать, основываясь на первом показателе эффективности связи и принятого второго показателя эффективности связи (например, на основании результата сравнения между этими двумя показателями эффективности связи), первый сегмент спектра частот устройству пользователя или второй сегмент спектра частот устройству пользователя.

Второй возможный вариант реализации позволяет сети радиосвязи присваивать сегменты спектра частот устройству пользователя на основании показателей эффективности устройств пользователя в различных сегментах спектра частот в различных сетевых узлах.

В третьем возможном варианте реализации сетевого узла в соответствии со вторым аспектом процессор дополнительно выполнен с возможностью

оценивать для множества доступных сегментов спектра частот на сетевом узле соответствующий показатель эффективности связи на основании принятого транслируемого сигнала S_А доступа, и

присваивать сегмент спектра частот множества доступных сегментов спектра частот устройству пользователя на основании оценочных показателей эффективности связи.

Третий возможный вариант реализации позволяет сети радиосвязи присваивать сегменты спектра частот устройству пользователя на основании показателей эффективности устройства пользователя в различных сегментах спектра частот на том же сетевом узле.

В четвертом возможном варианте реализации сетевого узла, в соответствии со вторым или третьим вариантами осуществления второго аспекта, показатель (и) эффективности связи содержит (ат) один или более из группы, содержащей: достижимая скорость передачи данных; достижимая максимальная, минимальная или средняя скорости передачи данных; достижимая эффективность использования спектра; достижимая максимальная, минимальная или средняя спектральная эффективность; достижимая задержка; достижимая максимальная, минимальная или средняя задержка; и максимальное, минимальное или среднее число частотных ресурсов.

Четвертый возможный вариант реализации позволяет назначить устройство пользователя на сетевые узлы и сегменты спектра частот на основании упомянутых оценок.

В пятом возможном варианте реализации сетевого узла по любому из второго, третьего или четвертого вариантов осуществления второго аспекта, процессор дополнительно выполнен с возможностью присваивать по меньшей мере один присвоенный сегмент s^⋆ спектра частот или по меньшей мере один присвоенный сетевой узел n^⋆, на основании любого предшествующего показателя (ей) эффективности связи, удовлетворив один из следующих критериев:

где W_n^s является размером сегмента s спектра частот, доступного на сетевом узле n; λ_n^s является соответствующим показателем использования, указанным сетевым узлом n; c^s_m,n является оценкой спектральной эффективности, предоставляемой сетевым узлом n в сегменте s спектра частот для устройства m пользователя; E_n^s является показателем стоимости энергии для использования сегмента s спектра частот на сетевом узле n; N(m) представляет собой набор сетевых узлов, которые приняли широковещательный сигнал S_A доступа из устройства m пользователя; и S(n) является набором сегмента s спектра частот, доступный на сетевом узле n ∈ N(m).

Пятый возможный вариант реализации позволяет сетевому узлу обеспечивать энергозависимый выбор сегментов частотного спектра, которые будут активированы или использоваться для допуска новых устройств пользователя в систему связи. Таким образом, ответный сигнал S_R может дополнительно содержать индикацию по меньшей мере одного назначенного сетевого узла для связи в системе беспроводной связи. Сетевой узел может ассоциировать устройство пользователя с сегментом(ми) частотного спектра, принимая компромиссное решение между затратами энергии активации/использования сегмента частотного спектра и ожидаемой скоростью передачи данных, эффективностью использования спектра или имеющимися частотными ресурсами для устройства пользователя.

В шестом возможном варианте реализации сетевого узла, в соответствии со вторым аспектом, транслируемый сигнал S_А доступа дополнительно содержит один или более элементов информации устройства пользователя в группе, содержащей: тип услуги, тип подписки, тип трафика, требуемый объем трафика, требуемый средний, минимальный или максимальный объем данных трафика, необходимую среднюю, минимальную или максимальную ширину полосы пропускания, поддерживаемые технологии радиодоступа, поддерживаемые диапазоны частот и предпочтительные диапазоны частот; поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот, и в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот, основываясь на одном или более элементах информации об устройстве пользователя.

Шестой возможный вариант реализации позволяет сети присваивать один или более сегментов спектра частот устройству пользователя, не обязательно расположенному в том же сетевом узле, путем сравнения достижимого показателя эффективности для разных сегментов спектра частот и/или узлов сети. Другими словами, устройство пользователя назначено сегменты спектра частот и/или сетевые узлы на основании не только результатов измерения силы/качества сигнала на одном или нескольких сетевых узлах, но также в зависимости от нагрузки трафика, размера различных сегментов частотного спектра, доступных на различных сетевых узлах, принимающие сигнал от устройства пользователя и т.д. Кроме того, сеть радиосвязи может объединять различные услуги трафика для разных сегментов спектра. Например, это позволит оператору сети направить все устройства пользователя с определенным типом трафика (например, голос, видео и т.д.) для обслуживания конкретными сегментами спектра. Кроме того, предоставляется возможность оператору сети различать запрос трафика между восходящей и нисходящей линией связи.

В седьмом возможном варианте реализации сетевого узла, в соответствии со вторым аспектом, приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью:

принимать по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета от одного или более других сетевых узлов, в котором по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета содержит один или более информационных элементов, ассоциированных с устройством пользователя в группе, содержащей: показатель эффективности связи, тип трафика, объем трафика, средний, необходимый минимальный или максимальный объем трафика данных, необходимую среднюю, минимальную или максимальную ширину полосы частот, поддерживаемые технологии радиодоступа, поддерживаемые диапазоны частот, предпочтительные диапазоны частот, поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот; и в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью:

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот устройству пользователя на основании одном или более информационных элементов, ассоциированных с устройством пользователя.

Седьмой возможный вариант реализации обеспечивает сети радиосвязи улучшить распределение сегментов радиочастотного спектра для устройства пользователя посредством использования информационных элементов, ассоциированных с устройством пользователя.

В восьмом возможном варианте реализации сетевого узла, в соответствии со вторым аспектом, приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью:

принимать по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета от одного или более других сетевых узлов сети, в котором сообщение с сетевым отчетом содержит по меньшей мере один или более информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах в группе, содержащей: показатель эффективности связи, среднюю принятую мощность, нагрузку трафика, уровень загрузки, ширину полосы пропускания и мощность передачи; и процессор дополнительно выполнен с возможностью:

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот устройству пользователя на основании на одном или более информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах.

Восьмой возможный вариант реализации обеспечивает возможность сети радиосвязи улучшить распределение сегментов радиочастотного спектра для устройств пользователя посредством использования информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах сети.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, упомянутые выше и другие цели, достигаются с помощью способа в устройстве пользователя для системы беспроводной связи, причем способ содержит:

вещание сигнала S_А доступа, когда отсутствует соединение с любой сетью радиосвязи, в котором сигнал S_А доступа содержит информацию идентификации устройства пользователя;

прием ответного сигнала S_R доступа из сети радиосвязи в ответ на трансляцию сигнал S_А доступа, в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного из присвоенных сегментов спектра частот для связи в системе беспроводной связи;

установление связи по меньшей мере с одним (например, присвоенным) сетевым узлом сети радиосвязи посредством использования по меньшей мере одного из назначенных сегментов спектра частот.

В первом возможном варианте реализации способа в устройстве пользователя, в соответствии с третьим аспектом, сигнал S_А доступа дополнительно содержит по меньшей мере один опорный сигнал.

Во втором возможном варианте реализации способа в устройстве пользователя, в соответствии с третьим аспектом, сигнал S_А доступа дополнительно содержит один или более информационных элементов устройства пользователя в группе, содержащей: тип услуги; тип подписки; тип трафика; необходимый объем трафика; необходимый средний, минимальный или максимальный объем трафика данных; необходимая средняя, минимальная или максимальная ширина полосы частот; поддерживаемые технологии радиодоступа; поддерживаемые диапазоны частот; предпочтительные диапазоны частот; поддерживаемые сегменты спектра частот; и предпочтительный сегмент спектра частот.

В третьем возможном варианте реализации способа в устройстве пользователя, в соответствии с третьим аспектом, ответный сигнал S_R доступа дополнительно указывает на идентичность по меньшей мере одного (присвоенного) сетевого узла; и способ дополнительно содержит получение идентификатора по меньшей мере одного (присвоенного) сетевого узла, на основании ответного сигнала S_R доступа.

В четвертом возможном варианте реализации способа в устройстве пользователя, в соответствии с третьим аспектом, сигнал S_А доступа транслируется в выделенном канале широковещательной передачи.

В пятом возможном варианте реализации способа в устройстве пользователя, в соответствии с третьим аспектом, сигнал S_А доступа передается в одном или нескольких отдельных сегментах спектра частот.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, упомянутые выше и другие цели достигаются с помощью способа в сетевом узле системы беспроводной связи, причем способ содержит:

прием транслируемого сигнала S_А доступа из устройства пользователя, в котором широковещательный сигнал S_А доступа содержит информацию об идентификаторе устройства пользователя;

присваивание по меньшей мере одного сегмента спектра частот для связи устройству пользователя, на основании транслируемого сигнал S_А доступа;

передачу ответного сигнала S_R доступа в устройство пользователя (в ответ на прием транслируемого сигнала S_А доступа), в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот для связи в системе беспроводной связи.

В первом возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии с четвертым аспектом ответный сигнал S_R доступа дополнительно содержит по меньшей мере один присвоенный сегмент спектра частот, один или более информационных элементов сети в группе, содержащей: поддерживаемые типы трафика; поддерживаемый объем трафика; поддерживаемые услуги; и сетевой идентификатор по меньшей мере одного присвоенного сетевого узла.

Во втором возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии с четвертым аспектом, способ дополнительно содержит:

оценку первого показателя эффективности связи для первого доступного сегмента частотного спектра в сетевом узле на основании принятого широковещательного сигнала S_А доступа;

прием, по меньшей мере, из дополнительного сетевого узла системы беспроводной связи второго индикатора эффективности связи, в котором второй показатель эффективности связи ассоциирован с устройством пользователя и вторым доступным сегментом спектра частот на дополнительном сетевом узле;

присвоение, основываясь на первом показателе эффективности связи и принятого второго показателя эффективности связи, первого сегмента спектра частот устройству пользователя или второго сегмента спектра частот устройству пользователя.

Второй возможный вариант реализации обеспечивает возможность сети радиосвязи присваивать сегменты спектра частот устройству пользователя на основании показателей эффективности, достигаемых устройством пользователя в различных сегментах спектра частот.

В третьем возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии с четвертым аспектом, причем способ дополнительно содержит

оценку для множества доступных сегментов спектра частот на сетевом узле соответствующего показателя эффективности связи на основании принятого транслируемого сигнала S_А доступа, и

присвоение сегмента спектра частот множества доступных сегментов спектра частот устройству пользователя на основании оценочных показателей эффективности связи.

Третий возможный вариант реализации предоставляет возможность сети радиосвязи присваивать сегменты спектра частоты устройству пользователя на основании показателей эффективности, достигаемых устройством пользователя в различных сегментах спектра частот.

В четвертом возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии со вторым или третьим вариантами реализации четвертого аспекта, индикатор(ы) эффективности связи содержит(ат) один или более в группе, содержащей: достижимую скорость передачи данных; достижимую максимальную, минимальную или среднюю скорости передачи данных; достижимую эффективность использования спектра; достижимую максимальную, минимальную или среднюю спектральную эффективность; достижимую задержку; достижимую максимальную, минимальную или среднюю задержку; и максимальное, минимальное или среднее число частотных ресурсов.

Четвертый возможный вариант реализации обеспечивает присвоение устройства пользователя сетевым узлам и сегментам спектра частот на основании упомянутых ранее оценок.

В пятом возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии с любым вторым, третьим или четвертым вариантами реализации четвертого аспекта изобретения способ дополнительно содержит присвоение по меньшей мере одного присвоенного сегмента s^⋆ спектра частот или по меньшей мере одного присвоенного сетевого узла n^⋆, на основании любого из предшествующего индикатора(ов) эффективности связи, удовлетворив один из следующих критериев:

,

где W_n^s является размером сегмента s спектра частот, доступного на сетевом узле n; λ_n^s является соответствующим показателем использования, указанным сетевым узлом n; c^s_m,n является оценкой спектральной эффективности, предоставляемой сетевым узлом n в сегменте s спектра частот для устройства m пользователя; E_n^s является показателем стоимости энергии для использования сегмента s спектра частот на сетевом узле n; N(m) представляет собой набор сетевых узлов, которые приняли широковещательный сигнал S_A доступа из устройства m пользователя; и S(n) является набором сегмента s спектра частот, доступный на сетевом узле n ∈ N(m).

Пятый возможный вариант реализации позволяет сетевому узлу осуществлять энергозависимый выбор сегментов частотного спектра, которые будут активированы или использоваться для допуска новых устройств пользователя в системе связи. Таким образом, ответный сигнал S_R может дополнительно содержать индикацию по меньшей мере одного присвоенного сетевого узла для связи в системе беспроводной связи. Сетевой узел может ассоциировать устройство пользователя с сегментом(ми) частотного спектра, посредством нахождения оптимального соотношения между затратами энергии активации/использования сегмента спектра частот и ожидаемой скоростью передачи данных, эффективностью использования спектра или имеющимися частотными ресурсами для устройства пользователя.

В шестом возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии с четвертым аспектом, транслируемый сигнал S_А доступа дополнительно содержит один или более информационных элементов устройства пользователя в группе, содержащей: тип услуги, тип подписки, тип трафика, требуемый объем трафика, требуемый средний, минимальный или максимальный трафик данных, требуемую среднюю, минимальную или максимальную пропускную способность, поддерживаемые технологии радиодоступа, поддерживаемые диапазоны частот, предпочтительные диапазоны частот, поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот; и способ дополнительно содержит

присвоение, меньшей мере, одного сегмента частотного спектра, основываясь на одном или более информационных элементах об устройстве пользователя.

В седьмом возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии с четвертым аспектом, способ дополнительно содержит:

прием по меньшей мере одного сообщения сетевого отчета из одного или более сетевых узлов, в котором по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета содержит один или более информационных элементов, ассоциированных с устройством пользователя в группе, содержащей: показатель эффективности связи, тип трафика, объем трафика, требуемый средний или минимальный или максимальный трафик данных, требуемую среднюю или минимальную или максимальную пропускную способность, поддерживаемые технологии радиодоступа, поддерживаемые диапазоны частот, предпочтительные диапазоны частот, поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот;

присвоение по меньшей мере одного сегмента спектра частот устройству пользователя на основании одного или более информационных элементов, ассоциированных с устройством пользователя.

В восьмом возможном варианте реализации способа в сетевом узле, в соответствии с четвертым аспектом, способ дополнительно содержит:

прием по меньшей мере одного сообщения сетевого отчета из одного или более других сетевых узлов, в котором по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета содержит один или более информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах в группе, содержащей: индикатор эффективности связи, среднюю принятую мощность, нагрузку трафика, уровень загрузки, ширину полосы пропускания и мощности передачи;

присвоение по меньшей мере одного сегмента спектра частот устройству пользователя на основании одного или более информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах.

Преимущества способов в сетевом узле и в устройстве пользователя такие же, как те, которые описаны для соответствующего устройства.

Дополнительно следует отметить, что настоящее изобретение также относится к системе беспроводной связи, содержащей по меньшей мере один сетевой узел и по меньшей мере одно устройство пользователя в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, соответствующий способ в системе беспроводной связи содержит способ в сетевом узле и способ в устройстве пользователя.

Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, отличающейся тем, что код, при выполнении средством обработки, вызывает упомянутое средство обработки выполнить любой способ в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащий машиночитаемый носитель информации и упомянутую компьютерную программу, в котором упомянутая компьютерная программа содержится на машиночитаемом носителе информации и содержит одно или нескольких наименований из группы: ROM (постоянное запоминающее устройство), PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство), EPROM (стираемое PROM), флэш-память, EEPROM (электрически EPROM) и жесткий диск.

Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют сети радиосвязи, содержащей настоящие сетевые узлы, конфигурировать новое устройство пользователя, желающее получить доступ к сети радиосвязи для работы в одном или нескольких сегментах спектра частот и/или посредством одной или несколькими технологиями радиодоступа в обход нескольких этапов, которые, как правило, требуется выполнить устройству пользователя в предшествующем уровне техники, такие как, обнаружение сот, синхронизация, измерения мощности начального сигнала, тем самым, ускоряя процедуру доступа и предотвращает выполнение дополнительных процедур, перенаправляя устройство пользователя из сетевого узла с сильным сигналом на сетевой узел с более низкой нагрузкой.

Кроме того, путем присвоения устройств пользователя сегментов спектра частот, а не физических (или логических) сетевых узлов, обеспечивается планирование ресурсов в так называемой виртуальной сети радиодоступа, где идентификатор узлов радиосети, обслуживающие устройство пользователя не сообщается устройству пользователя.

Более того, варианты осуществления настоящего изобретения также обеспечивают возможность сети радиосвязи управлять и сбалансировать распределение трафика между несколькими сегментами спектра частот, сетевыми узлами и технологиями радиодоступа, доступные в системе беспроводной связи, основываясь на трафике, ожидаемом от новых запросах на допуск в системе беспроводной связи, текущем распределении трафика, текущем использовании спектра и доступном спектре.

Дополнительные области применения и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из приведенного ниже подробного описания.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи предназначены для разъяснения и объяснения различных вариантов осуществления настоящего изобретения, на которых:

фиг. 1 показывает устройство пользователя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 показывает блок-схему алгоритма способа в устройстве пользователя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 3 показывает сетевой узел в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 показывает блок-схему алгоритма способа в сетевом узле в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5 иллюстрирует систему беспроводной связи, содержащую варианты осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6 иллюстрирует сигнализацию между устройством пользователя и сетевым узлом;

фиг. 7(а) и фиг. 7(b) иллюстрируют сигнализацию между устройством пользователя и двумя сетевыми узлами или сетевым узлом и узлом управления сетью;

фиг. 8 иллюстрирует еще систему беспроводной связи, содержащей варианты осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 иллюстрирует еще дополнительную систему беспроводной связи, содержащую варианты осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 иллюстрирует еще дополнительную систему беспроводной связи, содержащей варианты осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Когда сетевые узлы в системе радиосвязи могут быть выполнены с возможностью работать в нескольких сегментах спектра частот и/или с несколькими технологиями радиодоступа, то необходимо решить техническую задачу для определения сегментов спектра частот и/или технологий радиодоступа для устройства пользователя, выполненные с возможностью работать при получения допуска к системе, чтобы выполнять требования трафика/обслуживания пользователей, для балансировки трафика между диапазонами частот и для минимизирования энергетических затрат в сети.

Для решения этих и других технических задач варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству пользователя и устройству сетевого узла.

Фиг. 1 показывает устройство 10 пользователя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 пользователя содержит приемопередатчик 11, выполненный с возможностью транслировать сигнал S_А доступа, когда он не подключен ни к любым сетям радиосвязи. Сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства 10 пользователя. В одном примере информация идентификатора сети может содержать индикатор/число, которое однозначно идентифицирует устройство 10 пользователя для определенной технологии радиодоступа. В другом примере устройство 10 пользователь может находиться в режиме ожидания, в режиме без соединения или при включении питании (поиск в сети), когда оно не подключено к сети радиосвязи.

Приемопередатчик 11 устройства 10 пользователя дополнительно выполнен с возможностью принимать ответный сигнал S_R доступа из сети радиосвязи в ответ на вещание сигнала S_A доступа. Ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот, с помощью которого устройство 10 пользователя может взаимодействовать в системе беспроводной связи. Приемопередатчик 11 также выполнен с возможностью взаимодействовать по меньшей мере с одним сетевым узлом сети радиосвязи, используя по меньшей мере один присвоенный сегмент спектра частот. Устройство 10 пользователя, показанное на фиг. 1, также содержит процессор 12 в этом примере, который соединен с возможностью взаимодействовать с приемопередатчиком 11.

Соответствующий способ для использования в устройстве 10 пользователя, показан на блок-схеме алгоритма на фиг. 2. Способ содержит вещание 110 сигнала S_A доступа, когда устройство 10 пользователя не подключено к любой сети радиосвязи, в котором сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства 10 пользователя. Кроме того, способ содержит: прием 120 ответного сигнала S_R доступа из сети радиосвязи в ответ на вещание сигнала S_A доступа, в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот. Кроме того, способ содержит: коммуникацию 130 по меньшей мере с одним сетевым узлом сети радиосвязи с использованием по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот.

Фиг. 3 показывает сетевой узел 20, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Сетевой узел 20 содержит приемопередатчик 21 и процессор 22, которые соединены друг с другом. Приемопередатчик 21 выполнен с возможностью принимать транслируемый сигнал S_A доступа из устройства 10 пользователя, в котором транслируемый сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства 10 пользователя. Процессор 22 выполнен с возможностью присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот для связи устройством 10 пользователя на основании транслируемого сигнала S_А доступа. Приемопередатчик 21 также выполнен с возможностью передавать ответный сигнал S_R доступа в устройство 10 пользователя (в ответ на прием транслируемого сигнала S_A доступа), в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот.

Соответствующий способ для использования в сетевом узле 20, показанный на блок-схеме алгоритме на фиг. 4. Способ содержит прием 210 транслируемого сигнала S_A доступа из устройства 10 пользователя, в котором широковещательный сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства 10 пользователя. Кроме того, способ содержит присвоение 220 по меньшей мере одного сегмента спектра частот для взаимодействия с устройством 10 пользователя на основании транслируемого сигнала S_А доступа. Кроме того, способ содержит передачу 230 ответного сигнала S_R доступа в устройство 10 пользователя (в ответ на прием транслируемого сигнала S_A доступа), в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот.

На фиг. 5 показан пример, в котором устройство 10 пользователя транслирует сигнал S_A доступа (как показано пунктирными стрелками), который принимается сетевыми узлами 20а, 20b, 20с, 20d (которые формируют возможные формы реализации сетевого узла, показанного на фиг. 3). Сетевые узлы 20b и 20c каждый может передавать ответный сигнал S_R доступа (показан сплошными стрелками) в устройство 10 пользователя. Устройство 10 пользователя принимает ответные сигналы S_R доступа. В ответ на прием ответного сигнала S_R доступа устройство 10 пользователя начинает осуществлять связь с сетевыми узлами 20b и 20с. Как дополнительно проиллюстрировано на фиг. 5, нагрузка (в черном цвете) устройства 10 пользователя добавляется в другим нагрузкам, указанных сетевых узлов 20b и 20c соответственно. Можно видеть, что в этом примере устройству 10 пользователю присваивается второй и четвертый доступный сегмент спектра частот на сетевом узле 20b и первый доступный сегмент спектра на сетевом узле 20с. В этом примере сетевые узлы 20b, 20с, которые передают ответные сигналы S_R доступа, также являются сетевыми узлами 20b, 20с, с которыми устройство 10 пользователя устанавливает соединение.

Фиг. 6 иллюстрирует основную сигнализацию в системе 30 беспроводной связи между устройством 10 пользователя и сетевым узлом 20. Можно видеть, что устройство 10 пользователя осуществляет широковещательную передачу сигнала S_A доступа. Сетевой узел 20 принимает сигнал S_A доступа и передает ответный сигнал S_R доступа в устройство 10 пользователя в ответ. Устройство 10 пользователя принимает ответный сигнал S_R доступа и начинает осуществлять связь с использованием присвоенного сегмента (ов) спектра частоты.

Следовательно, устройство 10 пользователя намерено получить доступ к сети связи посредством передачи сигнала S_А доступа, например, по меньшей мере в одном сегменте частотного спектра без необходимости получения предварительной информации или предварительной синхронизации с любой сетью связи, в непосредственной близости. Сигнал S_A доступа предназначен для объявления о наличии устройства 10 пользователя в любой сети связи в непосредственной близости от устройства 10 пользователя по меньшей мере в сегменте спектра частоты и намерение устройства 10 пользователя получить доступ к радиоресурсам.

Прием сигнала S_A доступа из устройства 10 пользователя по меньшей мере в одном диапазоне частот, сеть радиосвязи и по меньшей мере один сетевой узел 20 сети связи использует этот сигнал S_A доступа для определения сегментов спектра частоты, RAT(s) и сетевых узлов 20а, 20b, 20с, ..., 20n, которые должны использоваться для обслуживания устройства 10 пользователя. Эта информация затем передается в ответном сигнале S_R доступа в устройство 10 пользователя. При приеме ответного сигнала S_R доступа из сети связи, устройство 10 пользователя может инициировать установление связи с сетью связи (например, с еще одним сетевым узлом сети связи), используя присвоенный сегмент(ы) спектра частоты.

Присвоение устройства 10 пользователя одному или более сегментам спектра частот и/или технологий радиодоступа осуществляется с учетом метрики эффективности сети, таких как средняя скорость передачи данных, средняя спектральная эффективность, задержки и т.п., представляющие услугу, которая может быть предоставлена устройству 10 пользователя различными сетевыми узлами в системе, используя различные диапазоны частот и/или технологии радиодоступа.

В отличие от традиционных решений, допуск нового устройства 10 пользователя в сеть связи и ассоциирование по меньшей мере с одним сегментом спектра частот (и соответствующим сетевым узлом) основывается не только на величине мощности принятого сигнала, переданного устройством 10 пользователя и измеренное на отдельных сетевых узлах 20а, 20b, 20с, ..., 20n сети связи, а скорее на основании величины нагрузки трафика/загруженности отдельных сетевых узлов в поддерживаемых различных сегментах спектра частот (возможно, даже в разных диапазонах частот и/или технологиях радиодоступа).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сигнал S_А доступа также содержит по меньшей мере один опорный сигнал, который известен приемнику(ам), т.е. сетевому узлу(ам). Опорный сигнал может быть по времени или по частоте мультиплексирован с частью вещания сигнала доступа, содержащей идентификационную информацию устройства 10 пользователя. В одном примере опорный сигнал передается после временного интервала с момента широковещательной передачи сигнала S_A доступа, содержащий информацию об идентификаторе устройства 10 пользователя. Это имеет преимущество, которое позволяет сети связи, во-первых, обнаруживать присутствие устройства 10 пользователя и затем производить измерения канала, ассоциированного с устройством 10 пользователя на основании опорного сигнала. С этой целью, опорный сигнал может быть охарактеризован переданной последовательностью, зависящей от идентификационной информации устройства пользователя.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сигнал S_A доступа дополнительно содержит один или более информационных элементов об устройстве пользователя, ассоциированных с устройством 10 пользователя в группе:

- Тип услуги;

- Тип подписки;

- Тип (например, канал восходящей линии связи, канал нисходящей линии связи, голос, видео, потоковая передача и т.д.) требуемого трафика;

- Требуемый объем трафика;

- Требуемый средний/максимальный/минимальный трафик данных;

- Требуемое среднее/максимальное/минимальное количество ресурсов радиосвязи;

- Поддерживаемые возможности технологии радиодоступа устройства пользователя;

- Поддерживаемые сегменты спектра частот или поддерживаемые диапазоны частот;

- Предпочтительные сегменты спектра частот или предпочтительные диапазоны частот.

Сигнал S_A доступа из устройства 10 пользователя с этими характеристиками позволяет сети связи идентифицировать новое потенциальное устройство 10 пользователя, поступающее в систему связи, получить требования устройства пользователя или типа услуг и использовать эту информацию для определения того, следует ли допустить устройство 10 пользователя в сеть связи и в которой ресурсы (например, сегменты спектра частот и диапазон(ы) частот, сетевой узел(ы)) нового устройства 10 пользователя должны быть ассоциированы.

Таким образом, способ имеет преимущество, что позволяет сети связи допустить новое устройство 10 пользователя посредством дополнительного рассмотрения коммуникационных возможностей (например, поддерживаемых RAT и частотных диапазонов) устройства 10 пользователя, требований службы устройства 10 пользователя (например, скорость передачи данных, тип трафика, объем трафика и т.д.). Например, частотно-временные ресурсы для передачи сигнала доступа могут быть заранее определены спецификацией в зависимости от технологии доступа к сети и, таким образом, будучи известными как передатчику (например, устройству пользователя), так и приемнику (например, сетевому узлу).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 передает на устройство 10 пользователя ответный сигнал S_R доступа, дополнительно содержащий один или более сетевых информационных элементов в группе, содержащей:

- Поддерживаемые типы трафика;

- Поддерживаемый объем трафика;

- Поддерживаемые услуги; и

- Сетевой идентификатор по меньшей мере одного назначенного сетевого узла.

Аналогично сигналу S_A доступа, частотно-временные ресурсы для передачи ответного сигнала S_R доступа могут быть заранее определены спецификацией в зависимости от технологии доступа к сети или могут быть такими же, которые используются сигналом доступа к спектру, таким образом, будучи известными как передатчику, так и приемнику.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения ответный сигнал S_R доступа, переданный сетевым узлом 20, предназначен для конкретного устройства 10 пользователя. Это может быть реализовано, например, путем модуляции сообщения с последовательностью модуляции, генерируемой на основании показателя идентификации устройства 10 пользователя. Преимущество этого способа заключается в обеспечении приема только предназначенным устройством 10 пользователя и декодирования ответного сигнала S_R доступа.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 передает информационные элементы, ассоциированный с устройством 10 пользователя, в сообщении сетевого отчета по меньшей мере в один другой сетевой узел 20 (например, узел управления сетью) в группе, содержащей: индикатор эффективности связи, тип трафика, объем трафика, требуемый средний, минимальный или максимальных трафик данных, требуемую среднюю, минимальную или максимальную ширину полосы пропускания, поддерживаемую технологию радиодоступа, поддерживаемые диапазоны частот, предпочтительные диапазоны частот, поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 передает информационные элементы, ассоциированный по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частоты на одном или более других сетевых узлах 20а, 20b, 20с, ..., 20n, в сообщении сетевого отчета по меньшей мере в один другой сетевой узел (например, узел управления сетью) в группе, содержащей: индикатор эффективности связи, средняя принятая мощность, нагрузка трафика, уровень загрузки, ширина полосы пропускания и мощность передачи.

Задача присвоения (присвоение устройства 10 пользователя по меньшей мере одному сегменту спектра частот и/или по меньшей мере одному сетевому узлу) может быть решена либо индивидуально каждым сетевым узлом, как показано на фиг. 7(а), или централизованно узлом управления сетью, как показано на фиг. 7(b).

На фиг. 7(а) устройство 10 пользователя транслирует сигнал S_А доступа, который принимается одним или несколькими сетевыми узлами 20а, 20b, 20с, ..., 20n. Каждый сетевой узел 20, принимающий широковещательный сигнал доступа, может оценить показатель эффективности для устройства 10 пользователя по меньшей мере одного сегмента спектра частот. При обмене сообщениями с отчетами между сетевыми узлами, несущие информацию, относящуюся к устройству 10 пользователя и/или информацию, относящуюся к сетевым узлам 20a, 20b, 20с, ..., 20n, каждый сетевой узел может индивидуально определять ассоциацию сегментов спектра частот и сетевых узлов для устройства пользователя, как указано в секции «решение задачи присвоения». Ответный сигнал S_R доступа затем передается по меньшей мере одним из сетевых узлов (например, сетевой узел(ы), к которому устройство пользователя ассоциируется) в устройство 10 пользователя.

На фиг. 7(b) устройство 10 пользователя транслирует сигнал S_А доступа, который принимается одним или несколькими сетевыми узлами 20а, 20b, 20с, ..., 20n. Сетевые узлы, которые принимают сигнал доступа, передают соответствующие сообщения отчета в узел управления (общий) сети. На основании сообщений отчета узел управления сетью определяет ассоциацию по меньшей мере одного сегмента спектра частот и по меньшей мере один сетевой узел для устройства 10 пользователя, как указано в секции «решения задачи присвоения». Ассоциация затем указывается запланированному сетевому узлу(ам) в качестве сигнала(ов) о присвоении спектра частот. Предназначенный сетевой узел(узлы) передает соответствующий ответный сигнал S_R доступа в устройство 10 пользователя.

Таким образом, сетевой узел и/или узел управления сетью осуществляют управление или координацию работы группы сетевых узлов 20а, 20b, 20с, ..., 20n , предоставляя возможность получать информацию, такую как, оценки достижимой производительности, тип и/или объем трафика и т.д., ассоциированную с устройством 10 пользователя в отношении, по меньшей мере, сегмента спектра частот на одном или более других сетевых узлах 20а, 20b, 20с, ..., 20n. С помощью этой информации, сетевой узел или узел управления сетью определяет наилучшее распределение сегментов частотного спектра для устройства 10 пользователя для решения задачи присвоения в соответствии с предшествующими вариантами осуществления. Кроме того, сетевые узлы 20а, 20b, 20с, ..., 20n могут обмениваться вышеупомянутой информацией для повышения качества присваивания сегментов частотного спектра и/или сетевых узлов.

Нагрузка или использование доступного сегмента частотного спектра (или даже весь доступный диапазон частот) на сетевом узле 20 может быть представлена: оценкой нагрузки трафика (средняя/минимальная/максимальная); оценкой (среднее/минимальное/максимальное) количества устройств пользователя, допущенных к упомянутому сегменту спектра частот; оценкой (среднее/минимальное/максимальное) количества устройств пользователя, допущенных, по меньшей мере, к сегменту частотного спектра и активно запланирован для связи. Кроме того, нагрузка имеющегося сегмента спектра частот может включать в себя индикацию изменения нагрузки.

Оценка средней предлагаемой нагрузки или интенсивности трафика на уровне кадра является произведением средней скорости поступления кадров и времени обработки кадра и передачи, и на уровне услуг является произведением средней скорости поступления запроса на обслуживание (или скорость прибытия пользователя) и среднего времени обслуживания. Эта информация позволяет устройству 10 пользователя оценить среднюю величину спектральной эффективности для каждого пользователя, предлагаемую в определенном диапазоне частот сетевым узлом. Дополнительно к индикации ширины полосы частот, устройство 10 пользователя получает возможность оценивать среднюю пропускную способность данных, достижимую в определенном диапазоне частот.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 является узлом управления сетью, который управляет процессом использования сегментов частотного спектра и/или технологиями радиодоступа для множества сетевых узлов в сети связи. Узел управления сетью может быть сетевым узлом, находящимся в сети радиодоступа (RAN) системы связи (например, базовая станция, узел B и усовершенствованный NodeB, ультра NodeB (uNodeB) и т.д.) или сетевой узел в базовой сети части системы связи.

Фиг. 8 иллюстрирует пример системы 30 связи, содержащей множество сетевых узлов 20а, 20b, 20с, 20d и примерное устройство 10 пользователя. Один сетевой узел 20d системы 30 связи представляет собой узел управления сетью. Устройство 10 пользователя транслирует сигнал S_A доступа в системе 30 связи. Этот сигнал S_А доступа принимается каждым сетевым узлом 20а, 20b, 20с, 20d в границах досягаемости. Узел управления сетью 20d осуществляет обмен сообщениями с отчетом (например, силы сигнала, полученной из сигнала S_А доступа, и загрузки доступных сегментов частотного спектра) через линию транзитного соединения с другими сетевыми узлами 20а, 20b, 20с, которые иллюстрируются пунктирной и штрихпунктирной стрелками. В этом примере узел 20d управления сетью передает ответный сигнал S_R доступа, указывающий устройству 10 пользователя на присвоение двух различных сегментов частотного спектра на сетевом узле 20b и на один сегмент спектра частот на сетевом узле 20с. Устройство 10 пользователя начинает осуществлять связь с сетевыми узлами 20b и 20c, и, как это показано на фиг. 8, нагрузка (в черном цвете) устройства 10 пользователя добавляется к нагрузкам указанных сетевых узлов 20b и 20c, соответственно. Другими словами, узел 20d управления сетью выполнен с возможностью одновременно присваивать устройство 10 пользователя по меньшей мере двум различным спектрам частоты по меньшей мере двум различным сетевым узлам 20b, 20с. Эти два сетевых узла могут оба отличаться от узла 20d управления сетью. Узел 20d управления выполнен с возможностью указывать на присвоение устройства 10 пользователя в ответном сигнале S_R доступа. Кроме того, устройство 10 пользователя выполнено с возможностью принимать ответный сигнал S_R доступа из узла 20d управления сетью и устанавливать соединение с двумя сетевыми узлами 20b, 20c, используя соответствующие сегменты спектра частот, указанные в ответном сигнале S_R доступа.

На фиг. 9 показан пример системы 30 связи, содержащей множество сетевых узлов 20а, 20b, 20с, 20d и иллюстративно устройство 10 пользователя. Один сетевой узел 20d системы 30 связи представляет собой узел управления сетью. Устройство 10 пользователя осуществляет вещание сигнала S_А доступа в системе 30 связи, который принимается сетевыми узлами 20а, 20b, 20c. Из этого примера видно, что узел 20d управления не обязательно должен принять сигнал S_А доступа, поскольку достаточно, по меньшей мере, чтобы другой сетевой узел 20а, 20b, 20с (который не является узлом управления) принял такой сигнал S_А доступа из устройства 10 пользователя и отчитался о таком приеме узлу 20d управления сетью. Таким образом, узел управления сетью не обязательно должен быть в пределах досягаемости устройства 10 пользователя. Узел 20d управления сетью обменивается сообщениями с сетевым отчетом через канал транзитного соединения с другими сетевыми узлами 20а, 20b, 20с, который показан с помощью пунктирной и штрихпунктирной стрелками. В этом примере узел 20d управления сетью определяет присвоение устройства 10 пользователя двум разным сегментам спектра частот на сетевом узле 20b и одному сегменту спектра частот на сетевом узле 20с. Информация о данном присвоении сообщается назначенным сетевым узлам 20b, 20с. Сетевые узлы 20b и 20c затем каждый передает ответный сигнал S_R доступа, указывающий о присвоении устройства 10 пользователя соответствующим сегментам частотного спектра в соответствующем сетевом узле 20b, 20с. Устройство 10 пользователя затем инициирует процедуру установления связи с сетевыми узлами 20b и 20с с использованием назначенных сегментов частотного спектра. Кроме того, как показано на фиг. 9, нагрузка (в черном цвете) устройства 10 пользователя добавляется к нагрузке указанных сетевых узлов 20b и 20c, соответственно. Пример на фиг. 9 дополнительно отличается от примера на фиг. 8 тем, что в примере, показанном на фиг. 9, сетевые узлы, которые назначены на устройство 10 пользователя, сами по себе передают ответный сигнал S_R доступа (с указанием также присвоенных сегментов частотного спектра на сетевом узле) на устройство 10 пользователя. Это дает преимущество в том, что нагрузка узла 20 управления сетью снижается. В отличие от этого, в примере, показанном на фиг. 8, узел управления сетью передает ответный сигнал S_R доступа на устройство 10 пользователя. Это имеет преимущество, которое заключается в том, что даже для одновременного назначения устройства 10 пользователя множеству сетевых узлов, достаточно использовать только один ответный сигнал S_R доступа.

Фиг. 10 показывает систему 30 связи, которая отличается от системы связи, показанной на фиг. 9 в том, что узел 20d управления сетью находится на стороне базовой сети системы 30 беспроводной связи. Устройство 10 пользователя транслирует сигнал S_А доступа в системе 30 связи, который принимается сетевыми узлами 20а, 20b, 20с. Узел 20d управления сетью обменивается сообщениями с сетевым отчетом через канал транзитного соединения с другими сетевыми узлами 20а, 20b, 20с, который показаны пунктирными и штрихпунктирными стрелками. В этом примере узел 20d управления сетью определяет присвоение устройства 10 пользователя, по меньшей мере, сегменту спектра частот и сообщает об этом сетевым узлам 20а, 20b, 20c. Сетевые узлы 20b и 20c каждый передает управляющий ответный сигнал S_R доступа, указывающий устройству 10 пользователя присваивание по меньшей мере одного сегмента спектра частот. Устройство 10 пользователя начинает осуществлять связь с сетевыми узлами 20b и 20c и, как показано на фиг. 10, нагрузка (в черном цвете) устройства 10 пользователя добавляется к нагрузке указанных сетевых узлов 20b и 20c, соответственно.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 определяет присвоение устройства 10 пользователя сегменту спектра частот, доступного по меньшей мере в одном сетевом узле системы связи, на основании одного или более показателей эффективности связи (который сетевой узел 20, например, оценивает на основании принятого сигнала S_A доступа) в группе:

- достижимая скорость передачи данных;

- достижимая максимальная, минимальная или средняя скорость передачи данных;

- достижимая эффективность использования спектра;

- достижимая максимальная, минимальная или средняя спектральная эффективность;

- достижимая задержка;

- достижимая максимальная, минимальная или средняя задержка; и

- максимальное, минимальное или среднее число частотных ресурсов.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 определяет присвоение устройства 10 пользователя, по меньшей мере, сегменту частотного спектра, доступного по меньшей мере на одном сетевом узле системы 30 связи на основании одного или более информационных элементах устройства 10 пользователя, ассоциированных с устройством 10 пользователя в группе, содержащей:

- Тип услуги;

- Тип подписки;

- Тип (например, канал восходящей линии связи, канал нисходящей линии связи, голос, видео, потоковая передача и т.д.) требуемого трафика;

- Требуемый объем трафика;

- Требуемый средний/максимальный/минимальный трафик данных;

- Требуемое среднее/максимальное/минимальное количество ресурсов радиосвязи;

- Поддерживаемые возможности технологии радиодоступа устройства пользователя;

- Поддерживаемые сегменты спектра частот или поддерживаемые диапазоны частот;

- Предпочтительные сегменты спектра частот или предпочтительные диапазоны частот.

Одним из преимуществ является предоставление возможности сети связи ассоциировать устройство 10 пользователя с одним или более сегментами спектра частот, и не обязательно совместно расположенными на том же сетевом узле, путем сравнения достижимого показателя эффективности для разных сегментов частотного спектра и/или узлов сети. Другими словами, устройство 10 пользователя ассоциируется с сегментом частотного спектра и/или сетевыми узлами на основании не только результатов измерений силы/качества сигнала на одном или нескольких сетевых узлах, но и на основании нагрузки трафика, размера различных сегментов спектра частот, доступных на различных сетевых узлах, посредством приема сигнала от устройства пользователя и т.д.

Кроме того, способ позволяет сети объединять различные услуги трафика для разных сегментов спектра. Например, это позволяет оператору сети направить все устройства пользователя с определенным типом трафика (например, голос, видео и т.д.) для обслуживания конкретными сегментами спектра. Кроме того, это позволяет оператору сети различать запрос трафика канала восходящей и нисходящей линии связи.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 присваивает по меньшей мере один сегмент s спектра частот и соответствующий сетевой узел n устройству m пользователя на основании одного или более показателей эффективности связи в группе, содержащей:

- достижимая скорость передачи данных;

- достижимая максимальная, минимальная или средняя скорость передачи данных;

- достижимая эффективность использования спектра;

- достижимая максимальная, минимальная или средняя спектральная эффективность;

- достижимая задержка;

- достижимая максимальная, минимальная или средняя задержка; и

- максимальное, минимальное или среднее число частотных ресурсов.

Другими словами, сетевой узел 20 присваивает по меньшей мере один сегмент s спектра частот и соответствующий сетевой узел n устройству m пользователя путем сравнения указанных выше показателей эффективности устройства 10 пользователя по отношению к различным сетевым узлам и сегментам спектра и выбирать пару , удовлетворяя один из следующих критериев:

(1)

(2)

(3)

где является размером сегмента s спектра частот, доступного на сетевом узле n; λ_n^s является соответствующим показателем использования, указанным сетевым узлом n (например, нагрузка трафика, среднее/минимальное/максимальное количество запланированных устройств пользователя; является оценкой спектральной эффективности, предоставляемой сетевым узлом n в сегменте s спектра частот для устройства m пользователя.

Более того, N(m) представляет собой набор сетевых узлов, релевантных для устройства m пользователя, и S(n) является набором сегментов s спектра частот, доступный на сетевом узле n ∈ N(m). Следовательно:

- величина представляет оценку средней величины пропускной способности данных, достигаемую устройством пользователя в сегменте s спектра на сетевом узле n;

- величина представляет собой оценку средней спектральной эффективности, достигаемую устройством пользователя в сегменте s спектра на сетевом узле n;

- величина представляет собой оценку среднего числа частотных ресурсов, получаемых устройством пользователя в сегменте s спектра на сетевом узле n.

Дополнительно раскрывается, что формула (1) решает следующую задачу целочисленного линейного программирования (ILP)

(4)

где решение переменной равно единице, если устройство m пользователя ассоциировано с сегментом s спектра частот на сетевом узле n, и нулю в противном случае. Ограничение типа неравенства определяет, что устройство пользователя может быть ассоциировано вплоть до K_m сегментами спектра. Для реализации раскрытого способа сетевые узлы должны согласовать, по меньшей мере, посредством обмена сообщением с информацией отчета, относящейся к одному или более из следующего: , , , , Специалист в данной области может понять, что при замене в целевой функции на непрерывную монотонную функцию , например, дает тот же результат.

Дополнительно раскрывается, что задача присвоения в уравнении (4) может быть решена либо индивидуально каждым сетевым узлом, или централизованно узлом управления сетью, как показано на фиг. 7(а) и 7(b) соответственно.

Оптимальный выбор сегментов частотного спектра (и сетевых узлов) для устройства 10 пользователя состоит из лучших сегментов спектра, вычисленных с помощью уравнения (1). Задача в уравнении (4) может быть изменена путем добавления ограничений минимальной и/или максимальной средней скорости передачи данных, таких как , в этом случае сетевой узел ассоциирует устройство пользователя с лучшими сегментами спектра, дающие совокупную среднюю скорость передачи данных в диапазоне . Таким образом, способ позволяет определить наилучший сегмент (ы) частотного спектра и соответствующий сетевой узел (ы) для обслуживания устройства пользователя, так чтобы максимизировать его среднюю пропускную способность. Кроме того, принимая во внимание нагрузку трафика различных сегментов спектра в различных узлах сети, способ обеспечивает возможность осуществить допуск устройств пользователя сегментам спектра с меньшей нагрузкой, таким образом, осуществляя балансировку межчастотную нагрузку на сетевых узлах.

Для специалиста в данной области техники очевидно, что уравнение (2) и (3) могут быть использованы для решения аналогичных задач с аналогичным рассмотрением, где соответствующая задача может быть сформулирована путем замены целевой функции в уравнении (4), соответственно.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел n присваивает устройство m пользователя по меньшей мере одному из доступных сегменту s спектра частот без координации с другими сетевыми узлами, как сегмент спектра удовлетворяет условию:

(5)

(6)

(7)

С аналогичными аргументами можно доказать, что при отсутствии координации между сетевыми узлами, уравнение (5) решает следующие задачи целочисленного линейного программирования (ILP)

(8)

Сетевой узел 20 определяет оптимальное распределение сегментов частотного спектра для устройства пользователя, выбрав лучшие сегменты спектра посредством уравнения (5).

Задача в уравнении (8) также может быть изменена путем добавления ограничений минимальной и/или максимальной средней скорости передачи данных, так что сетевой узел ассоциирует устройство пользователя с лучшими сегментами спектра, что приводит к получению совокупной усредненной скорости передачи данных в диапазоне . По сравнению с предшествующими вариантами осуществления настоящего изобретения, этот вариант имеет преимущество, которое заключается в том, что не требуется координация между сетевыми узлами и уменьшаются издержки на сигнализацию.

Уравнения (6) и (7) решают подобные задачи, причем соответствующая задача формулируется в виде уравнения (8) путем замены целевой функции соответствующим образом.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 присваивает по меньшей мере один сегмент s спектра частот и соответствующий сетевой узел n устройству m пользователя на основании затрат энергии и либо оценкой, либо средней величиной пропускной способности или средним значением спектральной эффективности, достижимой на различных сетевых узлах и сегменте s спектра, как пара , удовлетворяющая соответственно

(9)

(10)

(11)

где использование спектра s частот доступного на сетевом узле n, является оценкой спектральной эффективности, обеспеченная сетевым узлом n в сегменте s спектра частот для устройства m пользователя, и является показателем стоимости энергии для использования сегмента s спектра на сетевом узле n. Коэффициент позволяет принять оптимальное решение относительно приоритета высокой скорости передачи данных (то есть уравнение (9)) или спектральной эффективности (то есть уравнение (10)) устройства пользователя для энергетической эффективности использования спектра. Таким образом, способ позволяет учитывать экономию сетевой энергии при присвоении сегментов спектра частот устройствам пользователя.

В частном случае, в котором сетевой узел n ассоциирует устройство m пользователя по меньшей мере с одним из его доступных сегментов s спектра частот без согласования с другими сетевыми узлами, то уравнения (9) и (10) можно упростить, соответственно, как

(12)

(13)

. (14)

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 оценивает первый показатель эффективности связи для первого доступного сегмента спектра частот в сетевом узле на основании принятого транслируемого сигнала S_A доступа. После этого сетевой узел 20 принимает по меньшей мере из одного дополнительного сетевого узла второй показатель эффективности связи, который ассоциирован с устройством 10 пользователя и вторым доступным сегментом спектра частот на дополнительном сетевом узле. И наконец, сетевой узел 20 присваивает первый сегмент частотного спектра или второй сегмент радиочастотного спектра устройству 10 пользователя на основании первого показателя эффективности связи и принятого второго показателя эффективности связи.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 оценивает для множества доступных сегментов спектра частот на сетевом узле соответствующий показатель эффективности связи на основании принятого транслируемого сигнала S_A доступа. После этого сетевой узел 20 присваивает сегмент частотного спектра множества доступных сегментов спектра частот устройству 10 пользователя на основании оценочных показателей эффективности связи.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 принимает сообщение сетевого отчета от одного или более других узлов сети. Сообщение сетевого отчета содержит один или несколько информационных элементов, ассоциированных с устройством 10 пользователя в группе, содержащей: показатель эффективности связи, тип трафика, объем трафика, требуемое среднее, минимальное или максимальное значение трафика данных, требуемое среднее, минимальное или максимальное значение пропускной способности, поддерживаемые технологии радиодоступа, поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот. На основе одного или более информационных элементов, ассоциированных с устройством 10 пользователя, сетевой узел 20 присваивает сегмент(ы) частотного спектра устройству 10 пользователя.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения сетевой узел 20 принимает сообщение сетевого отчета от одного или более других сетевых узлов. Сообщение сетевого отчета содержит один или несколько информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах, в группе, содержащей: индикатор эффективности связи, среднюю принимаемую мощность, нагрузку трафика, уровень использования, пропускная способность и мощность передачи. На основании одного или более информационных элементов по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах, сетевой узел присваивает сегмент(ы) спектра частот устройству 10 пользователя.

Приведенные выше варианты осуществления настоящего изобретения относятся к процессу обмена межсетевой информации между сетевыми узлами 20а, 20b, 20с, ..., 20n сети радиосвязи для присвоения сегментов спектра частот устройствам пользователя. Кроме того, эти варианты осуществления настоящего изобретения могут быть описаны со ссылкой на фиг. 8-10, где различные сетевые узлы 20а, 20b, 20c, 20d выполнены с возможностью обмена различными сообщениями сетевых отчетов.

Варианты осуществления сетевого узла 20, согласно настоящему изобретению, могут, как описано выше, быть узлом управления сетью или сетевым узлом сети радиосвязи (как показано на фиг. 8 и 9), но также могут быть частью базовой сети системы 30 беспроводной связи (как показано на фиг. 10). Узел управления сетью может, например, быть NodeB в сети радиодоступа или логическим узлом в базовой сети, таким как узел эксплуатации, администрирования и технического обслуживания (OAM) в системе LTE, узел управления мобильностью (MME) или узел управления радиосвязью.

Варианты осуществления настоящего устройства 10 пользователя, в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой любое устройство беспроводной связи с возможностями устанавливать связь с сетью радиосвязи, например, UEs в системах LTE. Устройство 10 пользователя может, например, быть ноутбуком, мобильным телефоном, планшетным компьютером, смартфоном и т.д.

Более того, любой способ, в соответствии с настоящим изобретением, может быть реализован в компьютерной программе, имеющей код, при выполнении которого средством обработки, вызывает средство обработки выполнить этапы способа. Компьютерная программа содержится на машиночитаемом носителе информации компьютерного программного продукта. Машиночитаемый носитель информации может содержать, по существу, любую память, например, ROM (постоянное запоминающее устройство), PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство), EPROM (стираемое PROM), флэш-память, EEPROM (электрически EPROM) и жесткий диск.

Кроме того, как очевидно для квалифицированного специалиста, что существующие устройства, устройство сетевого узла и устройство пользователя содержат необходимые коммуникационные возможности в виде, например, функции, средств, узлов, элементов и т.д., для выполнения настоящего решения. Примеры других таких средств, узлов, элементов и функций могут содержать: процессоры, память, буферы, логику управления, кодеры, декодеры, устройства согласования скорости, устройства согласования скорости со снижением, блоки отображения, мультипликаторы, блоки принятия решения, блоки выбора, переключатели, перемежители, обратные перемежители, модуляторы, демодуляторы, входные блоки, выходные блоки, антенны, усилители, приемные блоки, блоки передатчика, DSPs, MSDs, TCM кодер, TCM декодер, блоки питания, силовые фидеры, коммуникационные интерфейсы, протоколы связи и т.д., которые соответствующим образом используются совместно для выполнения настоящего решения.

В частности, процессоры современных устройств могут содержать, например, один или более экземпляров центрального процессора (CPU), блоков обработки, схему обработки, процессор, специализированную интегральную схему (ASIC), микропроцессор или другую логику обработки, которая может интерпретировать и выполнять инструкции. Выражение «процессор» может, таким образом, представляют собой схему обработки, включающую в себя множество обрабатывающих схем, таких как, например, любую, некоторую или все из тех, которые упомянуты выше. Блок обработки может дополнительно выполнять функции обработки данных для ввода, вывода и обработки данных, содержащие буферные данные, и функции управления устройствами, такие как управление обработкой вызовов, управление пользовательским интерфейсом или тому подобное.

В заключение следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, но также относится к и включает в себя все варианты осуществления в пределах объема прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение относится к устройству пользователя и сетевому узлу. Технический результат - получение доступа к сети радиосвязи посредством одного или нескольких сегментов частотного спектра и/или технологии радиодоступа без предварительной информации наложенных систем радиосвязи. Для этого устройство (10) пользователя содержит приемопередатчик (11), выполненный с возможностью транслировать сигнал S_А доступа, когда отсутствует соединение с любой сетью радиосвязи, принимать ответный сигнал S_R доступа в ответ на вещание сигнала S_A доступа, устанавливать связь по меньшей мере с одним сетевым узлом (20а, 20b, ..., 20n) сети радиосвязи. Сетевой узел (20) содержит приемопередатчик (21) и процессор (22); в котором приемопередатчик (21) выполнен с возможностью принимать транслируемый сигнал S_A доступа, в котором транслируемый сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства (10) пользователя; в котором процессор (22) выполнен с возможностью присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот для связи для устройства (10) пользователя; и в котором приемопередатчик (21) дополнительно выполнен с возможностью передавать ответный сигнал S_R доступа в устройство (10) пользователя. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Мобильное устройство связи (10) пользователя для системы (30) беспроводной связи, причем

устройство (10) пользователя содержит приемопередатчик (11), выполненный с возможностью:

транслировать сигнал S_А доступа при отсутствии соединения с любой сетью радиосвязи, в котором сигнал S_А доступа содержит информацию об идентификаторе устройства (10) пользователя,

принимать ответный сигнал S_R доступа из сети радиосвязи в ответ на вещание сигнала S_А доступа, в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот для связи в системе (30) беспроводной связи,

устанавливать связь по меньшей мере с одним сетевым узлом (20а, 20b, ..., 20n) сети радиосвязи с использованием по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот.

2. Устройство (10) пользователя по п. 1, в котором сигнал S_A доступа дополнительно содержит по меньшей мере один опорный сигнал.

3. Устройство (10) пользователя по п. 1, в котором сигнал S_A доступа дополнительно содержит один или более информационный элемент об устройстве пользователя в группе, содержащей: тип услуги; тип подписки; тип трафика; необходимый объем трафика; необходимый средний, минимальный или максимальный трафик данных; необходимую среднюю, минимальную или максимальную пропускную способность; поддерживаемые технологии радиодоступа; поддерживаемые диапазоны частот; предпочтительные диапазоны частот; поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот.

4. Устройство (10) пользователя по п. 1, в котором ответный сигнал S_R доступа дополнительно указывает идентификатор по меньшей мере одного сетевого узла (20а, 20b, ..., 20n); и в котором приемопередатчик (11) дополнительно выполнен с возможностью получать идентификатор по меньшей мере одного сетевого узла (20a, 20b, ..., 20n) на основании ответного сигнала S_R доступа.

5. Устройство (10) пользователя по п. 1, в котором приемопередатчик (11) дополнительно выполнен с возможностью транслировать сигнал S_A доступа в выделенном канале широковещательной передачи.

6. Устройство (10) пользователя по п. 1, в котором приемопередатчик (11) дополнительно выполнен с возможностью транслировать сигнал S_A доступа в одном или нескольких отдельных сегментах спектра частот.

7. Сетевой узел (20) для системы (30) беспроводной связи, причем сетевой узел (20) содержит приемопередатчик (21) и процессор (22); в котором приемопередатчик (21) выполнен с возможностью:

принимать транслируемый сигнал S_A доступа из устройства (10) пользователя, в котором транслируемый сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства (10) пользователя; в котором процессор (22) выполнен с возможностью:

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот для связи для устройства (10) пользователя на основании транслируемого сигнала S_A доступа; и в котором приемопередатчик (21) дополнительно выполнен с возможностью:

передавать ответный сигнал S_R доступа в устройство (10) пользователя, в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного присвоенного сегмента спектра частот для связи в системе (30) беспроводной связи.

8. Сетевой узел (20) по п. 7, в котором ответный сигнал S_R доступа дополнительно содержит по меньшей мере для одного присвоенного сегмента спектра частот один или более информационных элементов сети в группе, содержащей: поддерживаемые типы трафика; поддерживаемый объем трафика; поддерживаемые услуги; и сетевой идентификатор по меньшей мере одного присвоенного сетевого узла (20а, 20b, ..., 20n).

9. Сетевой узел (20) по п. 7, в котором процессор (22) дополнительно выполнен с возможностью:

оценивать первый показатель эффективности связи для первого доступного сегмента спектра частот на сетевом узле на основании принятого транслируемого сигнала S_А доступа; в котором приемопередатчик (21) дополнительно выполнен с возможностью:

принимать по меньшей мере из дополнительного сетевого узла системы (30) беспроводной связи второй показатель эффективности связи, в котором второй показатель эффективности связи ассоциирован с устройством (10) пользователя и вторым доступным сегментом спектра частот на дополнительном сетевом узле; в котором процессор (22) дополнительно выполнен с возможностью:

присваивать, основываясь на первом показателе эффективности связи и принятом втором показателе эффективности связи, первый сегмент спектра частот устройству (10) пользователя или второй сегмент спектра частот устройству (10) пользователя.

10. Сетевой узел (20) по п. 7, в котором процессор (22) дополнительно выполнен с возможностью:

оценивать для множества доступных сегментов спектра частот на сетевом узле соответствующий показатель эффективности связи на основании принятого транслируемого сигнала S_A доступа и

присваивать, основываясь на оценочных соответствующих показателях эффективности связи, сегмент спектра частот множества доступных сегментов спектра частот устройству (10) пользователя.

11. Сетевой узел (20) по п. 9, в котором индикатор(ы) эффективности связи содержит(ат) один или более в группе, содержащей: достижимую скорость передачи данных; достижимую максимальную, минимальную или среднюю скорость передачи данных; достижимую эффективность использования спектра; достижимую максимальную, минимальную или среднюю спектральную эффективность; достижимую задержку; достижимую максимальную, минимальную или среднюю задержку; и максимальное, минимальное или среднее число частотных ресурсов.

12. Сетевой узел (20) по п. 9, в котором процессор (22) дополнительно выполнен с возможностью присваивать по меньшей мере один присвоенный сегмент s^⋆ спектра частот или по меньшей мере один присвоенный сетевой узел n^⋆, на основании любого предшествующего индикатора(ов) эффективности связи, удовлетворяя один из следующих критериев:

где является размером доступного сегмента спектра s частот на сетевом узле n; является соответствующим показателем использования, указанного сетевым узлом n; является оценкой спектральной эффективности, предоставляемой сетевым узлом n в сегменте s спектра для устройства m пользователя; является показателем стоимости энергии для использования сегмента s спектра частот на сетевом узле n; N(m) представляет собой совокупность сетевых узлов, которые приняли широковещательный сигнал S_A доступа из устройства m пользователя; и S(n) представляет собой набор доступных сегментов s спектра частот на сетевом узле n ∈ N(m).

13. Сетевой узел (20) по п. 7, в котором транслируемый сигнал S_A доступа дополнительно содержит один или более информационных элементов об устройстве пользователя в группе, содержащей: тип услуги; тип подписки; тип трафика; необходимый объем трафика; необходимый средний, минимальный или максимальный трафик данных; необходимую среднюю, минимальную или максимальную пропускную способность; поддерживаемые технологии радиодоступа; поддерживаемые диапазоны частот; предпочтительные диапазоны частот; поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот; и в котором процессор (22) дополнительно выполнен с возможностью:

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот, основываясь на одном или более информационном элементе об устройстве пользователя.

14. Сетевой узел (20) по п. 7, в котором приемопередатчик (21) дополнительно выполнен с возможностью:

принимать по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета из одного или нескольких других сетевых узлов, в котором по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета содержит один или более информационных элементов, ассоциированных с устройством (10) пользователя, в группе, содержащей: показатель эффективности связи, тип трафика, объем трафика, необходимый средний, минимальный или максимальный трафик данных; необходимую среднюю, минимальную или максимальную пропускную способность; поддерживаемые технологии радиодоступа; поддерживаемые диапазоны частот; предпочтительные диапазоны частот; поддерживаемые сегменты спектра частот и предпочтительные сегменты спектра частот; и в котором процессор (22) дополнительно выполнен с возможностью:

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот устройству (10) пользователя на основании одного или более информационных элементов, ассоциированных с устройством (10) пользователя.

15. Сетевой узел (20) по п. 7, в котором приемопередатчик (21) дополнительно выполнен с возможностью:

принимать по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета из одного или более других сетевых узлов, в котором по меньшей мере одно сообщение сетевого отчета содержит один или более информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах в группе, содержащей: индикатор эффективности связи, среднюю принятую мощность, нагрузку трафика, уровень загрузки, ширину полосы пропускания и мощность передачи; и процессор (22) дополнительно выполнен с возможностью:

присваивать по меньшей мере один сегмент спектра частот устройству (10) пользователя на основании одного или более информационных элементов, ассоциированных по меньшей мере с одним доступным сегментом спектра частот на одном или нескольких других сетевых узлах.

16. Способ доступа в устройстве (10) пользователя для системы (30) беспроводной связи, причем способ содержит:

трансляцию (110) сигнала S_A доступа, когда отсутствует соединение с любыми сетями радиосвязи, в котором сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства (10) пользователя;

прием (120) ответного сигнала S_R доступа из сети радиосвязи в ответ на трансляцию сигнала S_A доступа, в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного из присвоенных сегментов спектра частот для связи в системе (30) беспроводной связи;

установление связи (130) по меньшей мере с одним сетевым узлом (20а, 20b, ..., 20n) сети радиосвязи с использованием по меньшей мере одного из присвоенных сегментов спектра частот.

17. Способ доступа в сетевом узле (20) для системы (30) беспроводной связи, причем способ содержит:

прием (210) транслируемого сигнала S_A доступа из устройства (10) пользователя, в котором широковещательный сигнал S_A доступа содержит информацию об идентификаторе устройства (10) пользователя;

присвоение (220) по меньшей мере одного из сегментов спектра частот для связи устройству (10) пользователя на основании транслируемого сигнала S_A доступа;

передачу (230) ответного сигнала S_R доступа в устройство (10) пользователя в ответ на прием транслируемого сигнала S_A доступа, в котором ответный сигнал S_R доступа содержит индикацию по меньшей мере одного из присвоенных сегментов спектра частот для связи в системе (30) беспроводной связи.