[发明专利]蜂窝网络中的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及蜂窝网络中的自组织连网。更具体地说，本发明涉及支持在蜂窝网络的用户设备之间的自组织连网的方法、用户设备和网络节点。

背景技术

通用移动电信系统(UMTS)是设计为继承GSM的第三代移动通信技术之一。3GPP长期演进(LTE)是第三代合作伙伴计划(3GPP)内改进UMTS标准以在诸如更高数据率、改进的频谱和能量效率及降低的成本等方面应对将来要求的一个项目。通用地面无线电接入网络(UTRAN)是UMTS的无线电接入网络，并且演进UTRAN (E-UTRAN)是LTE系统的无线电接入网络。

在图1a中所示的E-UTRAN中，用户设备(UE)150a-b无线地连接到一般称为eNodeB (eNB)并且有时随便地称为无线接入点的演进无线电基站(RBS) 130a-b。eNB 130a-b经S1接口直接连接到核心网络(CN) 110，并且也经X2接口相互连接。然而，在UTRAN中，无线电基站或NodeB (NB)经无线电网络控制器(RNC)连接到CN，而无线电网络控制器控制连接到它的NB。UE因此可使用上述基础设施相互进行通信。

在其最简单的形式中，无线自组织网络由动态形成相互之间的连接以形成网络的独立无线节点组成。在所谓的无基础设施模式中，自组织网络不要求诸如UMTS或LTE系统等任何中央基础设施，并且可基于最新技术发展发现机制和各个节点决策，使用在自组织网络节点中实现的分布式算法，“自行”增长或缩小。为使无线节点形成自组织网络，需要允许节点进行通信的标准化协议集，尤其需要有利于在自组织网络内建立安全通信链路的鉴定过程。

能够使用许多不同的无线技术形成自组织网络，并且蓝牙是最常见的技术之一。蓝牙自组织网络可使用安全简易配对(SSP)协议来交换进行装置发现、连接建立和交换公共安全性密钥所必要的消息。另外，SSP允许包含有关节点物理通信能力的初步信息的所谓输入/输出(I/O)能力交换。

在将来的无线网络中，如图1b中以示意图方式所示，不同类型的UE可能想要在连接到蜂窝网络时形成无线自组织网络。蜂窝电话、膝上型计算机、带有无线接口的装置及个人区域网络(PAN) 150a-c应因此能够形成自组织网络160并交换信息以便相互提供服务。例如，在文件下载（客户端-服务器或对等）应用中，UE可形成自组织网络以便交换大的音频和视频文件和其它数字内容。在实时应用中，无线接入点或RBS附近的用户设备可充当朝向远离接入点或RBS并且有兴趣接收例如某些无线电或电视节目或其它音频或视频内容的其它UE的中继节点。由于认识到这些需求，标准化组织中在指定支持基于UE到网络通信的常见无线通信服务和基于对等(P2P) UE到UE通信的自组织网络服务的E-UTRAN。这种系统将在下文中称为在基础设施模式中的自组织网络。

将自组织能力引入UMTS标准套件有利于基于用户之间的P2P关系的新服务。在此P2P环境中，不但蜂窝运营商提供无线服务到订户，而且只要此类服务的供应和需求发现彼此的存在，订户便也能够相互提供服务。例如，去到机场的客户可提供播客无线电(pod radio)、游戏、文件分发和其它P2P服务到有兴趣的对等体或寻找来自有兴趣的对等体的pod无线电、游戏、文件分发和其它P2P服务。

在现有无线自组织标准和解决方案中，存在对交换无线节点能力（如与天线配置、支持的频带、载波聚合、定位等有关的能力）的有限支持，这是因为当前无线自组织解决方案在UE能力方面是同性质的。当前解决方案是基于设计用于自组织网络的无基础设施模式的信标信号和问候(HELLO)消息，并且这些基于消息的通告在带有蜂窝及自组织能力的UE存在并且其中UE在能力方面同性质的情形下在资源上是低效的。

如上所提及的一样，UE可能将能够在将来的基础设施模式自组织模式中相互交换范围广得多的服务，类似于今天的允许不同能力的UE接收范围广泛的服务的多RAT网络。然而，无论是由于有兴趣接收某个服务还是供应某个服务而愿意形成自组织网络的UE需要在能力方面兼容以便以频谱和能量高效的方式进行通信，或者甚至能够完全通信。例如，配有多个天线并且支持闭环多输入多输出(MIMO)模式转换、天线选择和MIMO秩适应的UE应能够在自组织网络中时利用这些能力。实际上，在基础设施模式中的自组织网络的成功将取决于此类兼容UE找到彼此并且在兼容模式中操作以便需求和供应各种服务的能力。