[发明专利]5G无线接入网络中的连接建立

说明书

为了与用户设备UD建立多AP RRC连接，在多个AP的覆盖区域中的UD选择适合的AP作为集群集候选，并向UD选择的临时服务AP报告该列表。多AP连接本身由集群集管理器CSM建立。CSM从每个AP收集关于控制信道和负载的信息，以选择将在集群中的AP、将成为服务AP的AP，以及与UD建立多AP连接。为此描述了多个消息交换。一旦建立了多AP连接，如果UD与服务AP的连接失败，则UD可以切换到集群集中的另一个AP，而不必重新建立新的RRC连接。这对于受到严重遮蔽效应(诸如mmWave 5G)影响的网络尤其有用。

技术领域

所描述的发明涉及无线通信，更具体地，涉及在用户设备(UD)与无线接入网络之间无线连接的建立，其特征在于缺乏诸如在视线(LOS)类型的无线通信特性中观察到的稳健性。这些特性对于正在开发5G无线接入技术(RAT)的毫米波(mmWave)频谱而言非常普遍。

背景技术

将更大量数据无线地传输到更多移动用户的持续需求推动了现有无线接入技术的适应性以及新无线接入技术的发展。一个这样的新发展是第五代(5G)无线网络，这些网络被设计为提供大约10Gbps(每秒千兆位)的峰值数据速率，其中目标延迟要求约为1毫秒，以服务具有超低延迟性能要求的应用。5G不是利用已经用于传统蜂窝频带的频谱，而是寻求利用毫米波(mmWave)频带中约GHz或更高数量级的大块连续频谱的可用性，例如，参见M.Cudak、A.Ghosh、T.Kovarik、R.Ratasuk、T.Thomas、F.Vook和P.Moorut所著的“朝向基于毫米波的未来4G(B-4G)技术前行(Moving Towards mmWave-Based Beyond-4G(B-4G)”，(Proc.IEEE VTC-Spring 2013，2013年6月2-5日)。

mmWave频带允许由集成电路(IC)芯片级的极小元件构成的多元件天线阵列，这些元件可以通过无线电力组合来提供大天线增益和足够的功率输出，以帮助补偿该频带中的严重路径损耗特性。这种大带宽和新颖的设备架构的结合允许mmWave蜂窝提供约10Gbps级的峰值速率和足够的容量以满足未来的需求。

然而，mmWave频带中的传播特性比传统蜂窝频率更具挑战性。mmWave频带处的衍射实际上不存在，并且传播行为类似于可见光。通过大多数物体的传输衰减到树叶和其它常见障碍物都可能产生严重遮蔽的程度。mmWave频带中的严重遮蔽损耗特性意味着在城市部署方案中，如果视线(LOS)被障碍物(例如，树木、行人或卡车)阻挡，则用户设备(UD)与它的服务AP之间的无线链路将被中断，如在A.Talukdar、M.Cudak和A.Ghosh所著的“毫米波5G系统的切换速度(Handoff Rates for Millimeterwave 5G Systems)”，(Proc.IEEE VTC-Spring 2014，2014年5月18-21日)中进一步所描述的。其它类型的LOS阻挡甚至可能由诸如手部或身体旋转的用户运动而引起。为了在存在障碍物的情况下向用户提供可靠的连接，mmWave接入点(AP)网络构建有足够的AP冗余，以使得在LOS阻挡的情况下，用户设备(UD)的网络连接可以经由另一个AP而快速重新路由。

图1是用于UD的典型5G无线环境的概念图。mmWave网络中的每个UD由一组AP(称为其集群集)服务。有关5G集群集的更多细节可以在共同拥有的美国专利申请序列号NO.14/597,970(2015年1月15日提交)中看到，该申请涉及集群集管理。通常基于UD对AP的可接入性来选择UD的集群集的成员。在集群集内的AP中，可以选择一个特定AP作为UD的服务AP，网络通过该AP与UD通信，而在集群集中的其它AP被指定为备用AP。UD通过保持与符号和帧结构、下行链路(DL)和上行链路(UL)控制信道的同步来保持与其集群集的每个成员的连续连接，并且UD还通过针对DL和UL通信而选择最佳波束来保持波束同步。

UD的集群集由集群集管理器(CSM)配置和管理；网络中的每个UD都有一个CSM的逻辑实例。CSM的位置应当靠近集群集中的AP，以使能与这些AP和UD的低延迟通信。在图1中，针对所示UD的集群集包含三个AP，并且用于该UD的CSM被示为与这些AP中的一个个位于同一地点。