CN102017722A - 使用回程质量信息进行服务基站的选择 - Google Patents

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CN102017722A CN2009801141894A CN200980114189A CN102017722A CN 102017722 A CN102017722 A CN 102017722A CN 2009801141894 A CN2009801141894 A CN 2009801141894A CN 200980114189 A CN200980114189 A CN 200980114189A CN 102017722 A CN102017722 A CN 102017722A
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Abstract

本发明提供了通过考虑候选基站的回程质量为终端选择服务基站的技术。在一种设计中,基站确定用于指示其当前回程质量的回程质量信息。基站(例如)在通过空中向终端发送的开销消息中发送回程质量信息,或者在向相邻基站或网络控制器发送的回程消息中发送回程质量信息。服务器选择实体接收终端的至少一个候选基站的回程质量信息。服务器选择实体还确定每个候选基站的至少一个度量。从而,服务器选择实体根据回程质量信息以及至少一个候选基站的至少一个度量为终端选择服务基站。

Description

使用回程质量信息进行服务基站的选择
本专利申请要求于2008年4月22日递交的、名称为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR BACKHAUL QUALITY INFORMATION EXCHANGEAMONG BASE STATIONS”的美国临时申请No.61/046,996的优先权,该临时申请已经转让给本申请的受让人,故以引用方式将其明确地并入本文。
技术领域
概括地说,本发明涉及通信,具体地说,本发明涉及无线通信网络中为终端选择服务基站的技术。
背景技术
为了提供诸如话音、视频、分组数据、消息和广播之类的各种通信内容,广泛部署了无线通信网络。这些无线网络是通过共享可用网络资源能够支持多个用户的多址网络。这些多址网络的例子包括码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络以及单载波FDMA(SC-FDMA)网络。
无线通信网络包括能够支持多个终端通信的多个基站。在任何给定时刻,一个终端位于零个或多个基站的通信覆盖区域内。如果多于一个基站可用,则期望选择合适的基站来服务该终端,从而该终端能够获得良好的性能,同时提高网络容量。
发明内容
本文描述了在无线通信网络中为终端选择服务基站的技术。在一方面,通过考虑候选基站的回程质量来选择服务基站。每个候选基站是终端的潜在服务基站。当终端首次接入网络或从当前服务基站进行切换时,服务器选择实体为终端选择服务基站。服务器选择实体可以是终端、当前的服务基站或一些其它网络实体。服务器选择实体获得候选基站的回程质量信息,并使用这一信息为终端选择服务基站。
在一种设计中,基站确定用于指示其当前回程质量的回程质量信息。回程质量信息包括该基站的回程的剩余容量、回程的全部容量、回程容量的当前负载或利用率、回程的能量效率等等。基站发送供服务器选择实体使用的回程质量信息。在一种设计中,基站生成包括回程质量信息的开销消息,并通过空中下载向终端发送该开销消息。在另一种设计中,基站生成包括回程质量信息的回程消息,并经由回程向相邻基站发送该消息,或向作为服务器选择实体运行的网络控制器发送该消息。
在另一种设计中,服务器选择实体(例如)通过来自每个候选基站的开销消息或回程消息来接收终端的至少一个候选基站的回程质量信息。服务器选择实体还确定每个候选基站的至少一个度量。随后,服务器选择实体根据回程质量信息以及至少一个候选基站的至少一个度量为终端选择服务基站。
在另一种设计中,终端从至少一个候选基站中的每个候选基站接收开销消息。终端根据从每个候选基站接收的开销消息来获得该候选基站的回程质量信息。终端根据回程质量信息有助于选择服务基站。在一种设计中,终端根据回程质量信息来选择服务基站。在另一种设计中,终端向其当前的服务基站发送回程质量信息。当前服务基站(i)使用回程质量信息为终端选择新的服务基站,或(ii)将回程质量信息转发到服务器选择实体。
在下文中将进一步详细描述本发明的各个方面和特征。
附图说明
图1示出了无线通信网络。
图2示出了使用混合自动重传(HARQ)进行的数据传输。
图3示出了具有中继的无线通信网络。
图4示出了支持中继的帧结构。
图5和图6分别示出了用于传送基站的回程质量信息的过程和装置。
图7和图8分别示出了用于进行服务器选择的过程和装置。
图9和图10分别示出了用于接收回程质量信息的过程和装置。
图11示出了终端和基站的方框图。
具体实施方式
本申请中所描述的技术可以用于各种无线通信网络,比如CDMA、FDMA、TDMA、OFDMA、SD-FDMA以及其它网络。术语“系统”和“网络”经常交换使用。CDMA网络可以实现无线技术,比如通用陆地无线接入(UTRA)、cdma2000等等。UTRA包括宽带CDMA(WCDMA)和CDMA的其它变型。cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络实现无线技术,比如全球移动通信系统(GSM)。OFDMA系统可以实现无线技术,比如演进的UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、
Figure BPA00001248948800031
等等。UTRA和E-UTRA是通用移动通信系统(UMTS)的一部分。3GPP长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)是UMTS使用E-UTRA的新版本,其在下行链路上使用OFDMA,在上行链路上使用SC-FDMA。在名为“第三代合作伙伴项目”(3GPP)的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A和GSM。在名为“第三代合作伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文档中描述了cdma2000和UMB。
图1示出了包括多个基站和其它网络实体的无线通信网络100。为了简单起见,图1仅仅示出了两个基站120和122以及一个网络控制器150。基站可以是与多个终端进行通信的固定站,并可将其称为接入点、节点B、演进节点B(eNB)等等。基站提供对特定地理区域的通信覆盖。可将基站的整个覆盖区域划分成多个较小的区域,每个较小的区域由各个基站子系统提供服务。根据使用的上下文,术语“小区”是指基站的覆盖区域和/或服务这一覆盖区域的基站子系统。
基站为宏小区、微微小区、毫微微小区或一些其它类型的小区提供通信覆盖。宏小区覆盖相对较大的地理区域(例如,半径为几公里的区域)并支持无线网络中具有服务订阅的全部终端的通信。微微小区覆盖相对较小的地理区域,并支持具有服务订阅的全部终端的通信。毫微微小区覆盖相对较小的地理区域(例如,家庭),并支持与该毫微微小区相关联的一组终端(例如,属于此家庭的居民的终端)的通信。宏小区的基站称为宏基站。微微小区的基站称为微微基站。毫微微小区的基站称为毫微微基站或家庭基站。
无线网络100还包括多个中继站。中继站是从上游站接收数据传输和/或其它信息并向下游站发送数据传输和/或其它信息的站。上游站可以是基站、另一个中继站或终端。下游站可以是终端、另一个中继站或基站。中继站还可以是为其它终端中继传输的终端。
网络控制器150与一组基站相耦合,并协调和控制这些基站。网络控制器150经由回程124与基站120进行通信,并经由回程126与基站122进行通信。基站120和122也可彼此之间(例如)直接通信或通过无线或有线回程间接通信。每个基站的回程可以使用任何接口实现,并具有任意容量。
终端110可以是无线网络100支持的多个终端中的一个。终端110可以是固定的或移动的,并可以称为接入终端(AT)、移动站(MS)、用户设备(UE)、用户单元、站等等。终端110可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持设备、膝上型计算机、无绳电话、无线本地环路(WLL)站等等。终端110可通过下行链路和上行链路与基站进行通信。下行链路(或前向链路)是指从基站到终端的通信链路,上行链路(或反向链路)是指从终端到基站的通信链路。
无线网络100支持HARQ,以便改善数据传输的可靠性。对于HARQ,发射机发送数据传输,并且如果需要的话会发送一个或多个附加的传输,直到接收机对数据进行正确地解码,或者已经发送了最大数量的传输,或者遇到其它一些终止条件为止。
图2示出了在上行链路上使用HARQ的数据传输的例子。可将该传输时间线划分成多个帧单元。每个帧覆盖预定的时间段,例如,1毫秒(ms)。帧也称为子帧、时隙等等。
基站120有数据要发送到终端110。基站120处理数据分组,并在下行链路上发送分组的传输。终端110接收下行链路传输,并对接收的传输进行解码。如果分组被正确地解码,则终端110发送确认(ACK),如果分组被错误地解码,则终端110发送否定确认(NAK)。基站120接收ACK/NAK反馈,并且如果接收到NAK则发送分组的另一次传输,如果接收到ACK则发送新分组的传输或结束操作。分组的传输以及ACK/NAK反馈以相似的方式继续。
为下行链路和上行链路中的每一个定义索引为0到M-1的M个HARQ交织,其中M可以等于4、6、8或其它一些值。每个HARQ交织包括由M个帧分开的多个帧。一个分组在一个HARQ交织上发送,该分组的全部传输可以在相同的HARQ交织的不同帧中发送。该分组的每个传输可称为HARQ传输。
无线网络100可以是仅具有一种类型基站(例如,仅为宏基站,或仅为家庭基站)的同构网络。无线网络100也可以是具有不同类型基站(例如,宏基站、微微基站、家庭基站、中继站等等)的异构网络。这些不同类型的基站在不同的功率级进行发送,具有不同的覆盖区域并对无线网络中的干扰具有不同的影响。
终端110可以处于多个基站的覆盖区域内。选择这些多个基站中的一个基站对终端110提供服务。对服务基站的选择称为服务器选择。选择具有最好的接收信号质量的基站作为服务基站。接收信号质量由信号和噪声及干扰比(SINR)、信噪比(SNR)、载波干扰比(C/I)等等加以量化。在下文中的描述中大多使用SINR和C/I来表示接收信号质量。选择具有最好的下行链路SINR的基站作为服务基站具有以下缺点:
·在宏基站、微微基站和/或家庭基站混合存在时无效,
·如果选择的基站是具有受限式关联的家庭基站而终端110不是受限集的成员时,则不可能实现,
·对于中继站无效。
在一方面中,根据一个或多个度量来选择服务基站。通常,根据一个或多个参数来定义度量,这些参数可以是测量的或指定的。将一些度量视作为约束,而另一些作为优化变量。这些约束用于判断给定的候选基站能否选做服务基站。通过要求度量在预定的阈值之上或之下来定义约束。可根据基站容量来设置阈值,或者阈值可以与一组基站中的最小值或最大值相关。可以使用优化变量来确定最合适的基站作为选择。例如,可以选择具有最佳度量的候选基站,其中“最好的”依赖于怎样定义该度量,可以指的是最高值或最低值。选择的候选基站与其它候选基站相比具有较低的SINR。这种服务基站选择方案可提供某些优势,例如,降低网络中的干扰。
还可以根据一个或多个条件来选择服务基站。条件用于确保能够选择合适的基站。例如,一个家庭基站仅在其符合终端110能够接入该家庭基站的条件下才会被选择。再举一个例子,一个基站仅在其能够为终端110的QoS业务提供最小的服务质量(QoS)保证的情况下才会被选择。
在一种设计中,可使用以下度量来选择服务基站:
·发射能量度量-指示发射能量,
·路径损耗-指示基站和终端之间的信道增益,
·有效几何因子(geometry)-指示接收信号质量,
·预计的(projected)数据率-指示终端可支持的数据率,
·控制信道可靠性-指示控制信道的可靠性。
下文中将详细描述每个度量。其它的度量也可用于服务器选择。
可使用上面给出的任何度量的结合针对下行链路和/或上行链路选择服务基站。在一种设计中,在下行链路和上行链路上选择单个基站对终端110提供服务。在这个设计中,如果用于下行链路的最好基站与用于上行链路的最好基站不同,则期望选择离下行链路和上行链路的最好基站不远的服务基站。在另一种设计中,在下行链路上选择一个基站对终端110提供服务,在上行链路上选择另一个基站对终端110提供服务。在这种设计中,可以根据任何度量选择每个链路的服务基站。
对于加性高斯白噪声(AWGN)信道和包括单发射天线和单接收天线的1×1天线配置,如下确定发射能量度量。发射天线输出处的能量和接收天线输出处的能量可以表示为:
E b , tx = E b , rx h = E s , rx r · 1 h = E s , rx h · log 2 ( 1 + C / T ) , 等式(1)
其中h是从发射天线输出到接收天线输出的信道增益,
Eb,tx是发射天线输出处的每比特能量,
Eb,rx是接收天线输出处的每比特能量,
Es,rx是接收天线输出处的每符号能量,
r是光谱效率,单位为比特/秒/赫兹(bps/Hz),
C是接收的信号功率,
I是接收的干扰功率。
等式(1)示出了AWGN信道和1×1天线配置的发射能量度量。也可以针对衰落信道和其它的天线配置来确定发射能量度量。
对于下行链路,发射天线输出是在基站,接收天线输出是在终端110。对于上行链路,发射天线输出是在终端110,接收天线输出是在基站。C是期望信号的接收功率。I是期望信号的干扰和热噪声的接收功率。C和I是总的接收功率Prx的不同分量,可以表示为Prx=C+I。
在线性区域中使用log2(1+x)≈x/ln2的近似值。从而,等式(1)可以表示为:
E b , tx = E s , rx · ln 2 h · C / I = ln 2 · ( C / S ) h · C / I = ln 2 · I h · S = ln 2 · I · p S , 等式(2)
其中,Es,rx=C/S,S是符号率,p=1/h是路径损耗。
如等式(2)中所示,发射能量度量Eb,tx与干扰I和路径损耗p成正比,与信道增益h和符号率S成反比。等式(2)用于计算下行链路的发射能量度量Eb,tx,DL,以及上行链路的发射能量度量Eb,tx,UL。根据由基站发送的导频来估计下行链路的路径损耗。假设上行链路的路径损耗等于下行链路的路径损耗。上行链路上的干扰与下行链路上的干扰不同。下行链路上的干扰由终端110进行测量,并用于计算Eb,tx,DL。可使用每个候选基站处上行链路上的干扰来计算Eb,tx,DL。每个基站广播该基站受到的干扰,其可用于计算Eb,tx,UL。对于下行链路和上行链路,干扰均取决于正被计算发射能量度量的基站。此外,对于不同的HARQ交织,干扰也是不同的。在这种情况下,对每个激活的HARQ交织来估计发射能量度量,候选基站在该激活的HARQ交织中为终端110调度数据传输。
在图1中所示的例子中,选择基站120或者122作为终端110的服务基站。基站120和122在下行链路上相互干扰。以如下方式计算Eb,tx,DL
·如果针对下行链路在基站120和122之间执行干扰抑制,则用于计算基站120或122的Eb,tx,DL的干扰I是环境噪声和来自其它基站的干扰之和。这种情况通常使得选择路径损耗最低的基站。
·如果针对下行链路在基站120和122之间不执行干扰抑制,则用于计算基站120的Eb,tx,DL的干扰I是环境噪声和来自基站122以及其它基站的干扰之和。同样地,用于计算基站122的Eb,tx,DL的干扰I包括来自基站120的干扰。
还通过考虑是否在上行链路上执行干扰抑制来计算Eb,tx,UL
在一个设计中,选择Eb,tx,DL最低的基站,以便降低下行链路上的干扰。选择Eb,tx,UL最低的基站,以便降低上行链路上的干扰。如等式(2)所示,Eb,tx与路径损耗成正比。选择路径损耗最低的基站,以便降低干扰并提高网络容量。即使这个基站的下行链路SINR较低,例如,受到一个约束,这个约束在下行链路上不受热噪声限制,也会选择这个基站。Eb,tx(替代SINR或C/I)的使用会促成选择路径损耗较小的较低功率基站,该基站能够更有效地服务终端110。
如下确定有效几何因子。基站的标称(nominal)几何因子可表示为:
G nom , k = C avg , k I avg , k , 等式(3)
其中,Cavg,k为基站k的平均接收信号功率,
Iavg,k为基站k的平均接收干扰功率,
Gnom,k为基站k的标称几何因子。
下行链路的有效几何因子可以表示为:
log ( 1 + G DL , eff , k ) = F k M · Σ m = 1 M log ( 1 + C avg , k I m , k ) , 等式(4)
其中,Im,k是基站k在HARQ交织m的接收干扰功率,
Fk是由基站k分配的典型的资源部分,
GDL,eff,k是基站k的有效下行链路几何因子。
Fk是基站k分配给典型终端的资源部分。Fk的值在0和1之间(或者0≤Fk≤1),并且由基站k广播,或由终端110获知。例如,对于家庭基站Fk可以等于1,对于宏基站,Fk为小于1的值。Fk也可以基于小区中终端的数量。还可以为每个终端单独设置Fk,并(例如)通过信令将其发送到该终端。
等式(4)使用容量函数log(1+C/I)将每个HARQ交织的几何因子Cavg,k/Im,k转变为容量。对全部M个HARQ交织的容量求和,并除以M以得出平均下行链路容量。随后,根据平均下行链路容量和分配的典型资源量来计算有效的下行链路几何因子。等式(4)假设全部M个HARQ交织可用于终端110。也可以对M个HARQ交织的子集执行该求和。
上行链路的有效几何因子可表示为:
log ( 1 + G UL , eff , k ) = F k M · Σ m = 1 M log ( 1 + D · pCo T k Io T m , k ) , 等式(5)
其中,IoTm,k是基站k在HARQ交织m的干扰与热噪声比,
pCoTk是在基站k处上行链路导频的载波与热噪声比,
D是关于导频PSD的期望数据功率谱密度(PSD),
GUL,eff,k是基站k的有效上行链路几何因子。
由基站k广播IoTm,k,或由终端110根据下行链路导频测量来估计IoTm,k。使用功率控制机制对基站k处的终端110的pCoTk进行调整,以便达到上行链路的期望性能。根据在基站k处终端110的期望数据PSD和上行链路导频PSD来确定D。D也可以由基站k分配(例如,通过第1层或第3层信令),或者由终端110运行分布式功率控制算法来确定。D还取决于终端110的功率放大器(PA)的净空高度(headroom)、使用的干扰抑制方案等等。数据的载波与热噪声比CoTk可以表示为CoTk=D·pCoTk
等式(5)使用容量函数将每个HARQ交织的几何因子转变为容量。随后,等式(5)对全部M个HARQ交织的容量取平均,并根据平均上行链路容量来计算有效上行链路几何因子。
等式(4)和(5)分别为下行链路和上行链路上的空中传输提供有效的下行链路和上行链路几何因子。基站通过回程向网络实体发送数据。有效下行链路和上行链路几何因子的计算要考虑回程的带宽,如下所示:
log ( 1 + G DL , eff , k ) = F k M · Σ m = 1 M min ( B k , log ( 1 + C avg , k I m , k ) ) , 等式(6)
log ( 1 + G UL , eff , k ) = F k M · Σ m = 1 M min ( B k , log ( 1 + D · CoT k IoT m , k ) ) , 等式(7)
其中Bk是基站k的归一化回程带宽,单位为bps/Hz。
每个候选基站的预计的数据率根据有效几何因子来确定,如下所示:
RDL,k=Wk·log(1+GDL,eff,k),                等式(8)
RUL,k=Wk·log(1+GUL,eff,k),                等式(9)
其中,Wk是基站k的可用带宽,
RDL,k是基站k的下行链路的预计的数据率,
RUL,k是基站k的上行链路的预计的数据率。
Wk是基站k的整个系统带宽。作为另一种选择,Wk可以是系统带宽的部分,并由基站k广播。也可以以其它方式来确定预计的数据率,例如使用有效几何因子以外的其它参数。
终端110根据等式(2)来确定每个候选基站的下行链路和上行链路发射能量度量Eb,tx,DL和Eb,tx,UL。终端110还确定每个候选基站的有效下行链路和上行链路几何因子GDL,eff,k和GUL,eff,k和/或下行链路和上行链路预计的数据率RDL,k和RUL,k。用于确定发射能量度量、有效几何因子以及预计的数据率的各个参数由终端110进行测量,由候选基站进行广播,或以其它方式获得。
宏基站根据由终端报告的信息预定(reserve)某些HARQ交织,以便改善毫微微基站或家庭基站的有效下行链路几何因子。从而使得(例如)根据发射能量度量选择毫微微基站或家庭基站而不是宏基站。
如上所述,根据每个候选基站的参数来确定该基站的度量。这种方法假设在基站经由回程与其它网络实体进行通信时无中继部署。对于有中继部署的情况,数据在到达回程之前会经由一个或多个中继站转发。通过考虑中继站的性能来确定度量。
图3示出了具有中继的无线通信网络102。为了简单起见,图3仅示出了一个基站130和一个中继站132。终端110通过直接接入链路140与基站130直接进行通信。基站130经由有线回程146与网络控制器150进行通信。作为另一种选择,终端110经由中继接入链路142与中继站132进行通信。中继站132经由中继回程链路144与基站130进行通信。
图4示出了用于网络102的帧结构400。将每一帧划分成多个时隙1到S。在图4所示的例子中,每帧中的时隙1用于中继回程链路144。每帧中剩余的时隙2到S用于直接接入链路140和中继接入链路142。通常,每个链路可以使用任何数量的时隙。
再次参照图3,对于到基站130的直接接入链路140,终端110具有预计的数据率Rd,对于到中继站132的中继接入链路142,终端110具有预计的数据率Ra。对于到基站130的中继回程链路144,中继站132具有数据率Rb。Ra和Rb由光谱效率给出,从而,中继站132的预计的数据率Rr可表示为:
R r = R a · R b R a + R b . Eq(10)
等式(10)假设仅有一个终端得到服务,并且以最优方式在中继接入链路142和中继回程链路144之间实现分离(split)。如果中继接入链路142和中继回程链路144之间的分离是预定的(例如,由基站130根据一些标准来设置),则可以计算中继接入链路和回程链路的数据率(替代光谱效率)。随后,将预计的数据率Rr表示为Rr=min(Ra,Rb),并且将其与直接接入链路140的数据率Rd相比较。当存在多个中继站时,Ra的贡献进行缩放,以解决中继接入链路142上的空分多址(SDMA)。例如,如果存在N个中继站同时进行发送,则使用N*Ra。在任何情况下,如等式(10)中所示,在计算中继站132的预计的数据率时考虑中继接入链路142和中继回程链路144。中继站132的发射能量度量Eb,tx也可以计算为中继接入链路142的Eb,tx和中继回程链路144的Eb,tx之和。
为每个候选基站确定下行链路和上行链路的发射能量度量、有效下行链路和上行链路几何因子、预计的下行链路和上行链路数据率和/或其它度量。这些度量用于以各种方式进行服务器选择。在一些设计中,直接使用这些度量来选择服务基站。例如,在一种设计中,选择RDL,k最高和/或RUL,k最高的基站,以便获得终端110的最高数据率。在另一设计中,选择Eb,tx,DL最低和/或Eb,tx,UL最低的基站,以便分别获得下行链路和上行链路上的最低干扰。
在其它设计中,可以根据函数将多个度量相结合,以便获得整体度量。从而选择整体度量最好的基站。在一种设计中,在Eb,tx,DL和/或Eb,tx,UL低于预定阈值的所有基站中选择RDL,k和/或RUL,k最高的基站。这种设计为终端110提供最高的数据率,同时将干扰维持在目标等级之下。对于这种设计,根据RDL,k和/或RUL,k定义整体度量,并且如果Eb,tx,DL和/或Eb,tx,UL超过预定阈值则将整体度量设置为零。
一个或多个控制信道用于支持下行链路和上行链路上的数据传输。选择服务基站,以便针对所有控制信道都能够达到期望的可靠性,这样能够确保可靠的数据服务。控制信道的性能由其接收信号质量来确定,接收信号质量由SINR、SNR、C/I、CoT等等给出。测量每个控制信道的接收信号质量,并将其与适当的阈值相比较,以便判断控制信道是否充分可靠。也可以根据误差率和/或其它度量来确定控制信道的可靠性。如果认为控制信道充分可靠,则选择该基站。通常,根据接收信号质量(例如,SINR、SNR、C/I、CoT等等)、控制信道性能(例如,消息误差率、擦除率等等)和/或其它信息来确定控制信道的可靠性。如果控制信道的接收信号质量超过预定的质量阈值,其误差率或擦除率低于预定阈值等等,则认为该控制信道满足控制信道可靠性。
也可以根据终端和/或网络效用度量(utility metric)来选择服务基站。在一种设计中,根据以下各式之一针对每个候选基站来定义网络效用度量:
U k = 1 L · Σ l = 1 L T l , k , 等式(11)
U k = 1 L · Σ l = 1 L log ( T l , k ) , 等式(12)
U k = 1 L · Σ l = 1 L 1 T l , k , 等式(13)
其中,Tl,k是由基站k服务的终端l的吞吐量,
L是由基站k服务的终端的数量,
Uk是基站k的网络效用度量。
等式(11)提供了由基站k服务的全部终端的吞吐量的算术平均值,并可用于最大化整体吞吐量。等式(12)提供了这些终端的吞吐量的对数平均值,并可用于达到比例公平。等式(13)提供了多个终端的吞吐量的调和平均值,并可用于达到相等的服务等级(GoS)。将一组基站的平均吞吐量相加,以便获得这些基站的总吞吐量或整体效用度量U。根据不同的候选基站的效用度量Uk、整体效用度量U和/或诸如发射能量度量Eb,tx,DL和/或Eb,tx,UL的其它度量、有效几何因子GDL,eff,k和/或GUL,eff,k、预计的数据率RDL,k和/或RUL,k等等来选择服务基站。
每个基站经由回程与核心网络进行通信。在大多数当前通信网络中,假设不同基站的回程质量参数是相似的。因此,在进行服务器选择时不考虑回程质量。
终端110可以在多个基站的附近范围内,这些基站可具有随时间波动的非常不同的回程质量。回程质量的广泛变化在具有不同类型基站的异构网络中更加普遍,这样的异构网络具有到达核心网络的不同类型的回程。基站的回程质量会限制基站对终端110提供服务的能力。
在另一方面,通过考虑候选基站的回程质量来为终端110选择服务基站。当终端首次接入网络或从当前的服务基站进行切换时,服务器选择实体(或决策实体)为终端110选择服务基站。服务器选择实体可以是终端110、当前的服务基站或其它一些网络实体。服务器选择实体获得候选基站的回程质量信息,并使用这些信息为终端110选择服务基站。服务器选择实体可以以各种方式获得候选基站的回程质量信息。
在一种设计中,基站在通过空中广播的开销消息中告知其回程质量。终端110从由该终端检测到的候选基站中接收开销消息。终端110根据开销消息来确定候选基站的当前回程质量。在一种设计中,终端110可以是服务器选择实体,并通过考虑候选基站的回程质量来选择其服务基站。在另一种设计中,服务器选择实体可以是终端110以外的实体。随后,终端110向服务基站发送候选基站的回程质量信息,(例如)作为扩展导频报告的一部分。在一个设计中,服务基站是服务器选择实体,并使用回程质量信息为终端110选择新的服务基站。在另一种设计中,服务基站不是服务器选择实体。随后,服务基站将从终端110接收的回程质量信息转送到服务器选择实体,用于为终端110选择新的服务基站。对于所有设计,通过空中传输告知回程质量使得切换决策实体获得候选基站的回程质量信息,即使在附近的不同基站之间没有合适的回程连接的情况下也是如此。
在另一种设计中,基站(例如使用不同基站之间的回程)向其相邻区域中的其它基站报告其回程质量。随后,每个基站通过考虑相邻基站的回程质量对其终端执行服务器选择。
在其它设计中,基站(例如,通过回程)向作为服务器选择实体的网络实体报告其回程质量。随后该网络实体通过考虑候选基站的回程质量对终端执行服务器选择。
基站定期地(例如)在通过空中发送到终端的开销消息中传送其回程质量,或在发送到一个或多个网路实体的回程消息中传送回程质量。基站的回程质量信息包括(例如)基站的回程的剩余容量、回程的全部容量、回程容量的当前负载/利用率、回程的能量效率等等。如果该回程是(例如,中继站的)无线回程链路(其由于RF信道波动而变化),则回程的能量效率尤其相关。
服务器选择实体(例如)通过开销消息和/或回程消息来获得终端110的全部候选基站的当前回程质量。服务器选择实体使用这个信息为终端110选择服务基站,(例如)进行初次接入或切换。从而服务器选择实体除了具有其它度量(例如,接入信道质量)之外,还具有关于与每个候选基站相关联的回程质量/成本的信息,这些其它度量通常用于选择服务基站。这将允许服务器选择实体选择更加合适的基站来服务终端110。
通常,可由终端110或者诸如基站或网络控制器之类的网络实体来执行服务器选择。基站(例如,经由广播信道和/或单播信道)发送信息,以便使得终端110计算度量。随后,终端110根据计算的度量和可用的信息来选择服务基站。或者,终端110向网络实体发送计算的度量和/或其它信息。随后,网络实体根据可用的信息为终端110选择服务基站。服务基站经由切换消息或一些其它消息与终端110进行通信。
基站发送可用于服务器选择的各种类型的信息。在一种设计中,基站(例如)经由广播信道发送以下各项中的一个或多个:
·下行链路和上行链路上的可用HARQ交织的数量和/或索引,
·分配给终端的资源的部分Fk
·不同的HARQ交织和/或不同频率子带的干扰电平Im,k,例如,实际值和目标值,
·下行链路和上行链路上的中间或尾部的数据率,
·QoS保证,例如,是否能达到50ms延迟,
·回程质量信息,例如,回程带宽Bk等等,
·有效等方向辐射功率(EIRP),
·功率放大器(PA)输出功率最大值,
·接收机噪声系数,
·如果基站是电池供能的,则该基站的电池功率等级。
如上所述,可使用诸如M、Fk、Im,k和Bk的一些参数来计算度量。其它参数诸如QoS保证、中间或尾部数据率等等可用做约束。EIRP和PA输出功率的最大值可用于估计路径损耗,路径损耗在随后用于计算度量。结合IoT的噪声系数可用于计算总的干扰功率。基站的电池功率级(如果其是为电池供电的)用于为连接到基站的终端制定切换决策。
基站还(例如)经由单播信道发送以下各项中的一项或多项:
·期望的用户体验,
·向其它基站的切换边界的偏移,例如,根据路径损耗微分,
·由于将基站带入和带出基站而导致的网络效用的期望变化。
终端110向执行服务器选择的网络实体发送以下各项中的一项或多项(例如,在扩展导频报告中):
·候选基站和干扰基站的导频强度,
·候选基站和干扰基站的路径损耗,
·每个候选基站的计算的度量,例如,发射能量度量、标称几何因子、有效几何因子和/或预计的数据率,
·从其它基站接收的广播信息,
·终端110的当前性能,例如,数据率、延迟等等。
对于初次接入,终端110根据来自候选基站的广播信息和由终端110获得的测量结果进行服务器选择。终端110还使用最好的下行链路SINR来建立最初的连接。对于切换,终端110向候选基站发送扩展导频报告,并接收可用于服务器选择的单播和/或广播信息。
通常,可根据由基站和中继站发送的任何类型的导频进行导频测量。例如,可根据由基站发送的和由基站用于同步、捕获等等的标准导频进行测量。也可以根据重新使用率较低的导频或前导码(LRP)进行测量,重新使用率较低的导频或前导码(LRP)是在给定的时间和/或频率资源由较少的基站和/或中继站以较低的时间和/或频率重新使用率发送的导频。重新使用率较低的导频可受到较小的干扰,并从而得出更正确的导频测量。
图5示出了用于传送回程质量信息的过程500的一种设计。过程500可由基站(如下文所述)或其它一些实体(例如,中继站)执行。基站确定用于指示其当前回程质量的回程质量信息(方框512)。回程质量信息包括基站的回程的剩余容量、回程的全部容量、回程容量的当前负载或利用率、回程的能量效率和/或其它信息。
基站发送回程质量信息,以便供服务器选择实体用于为终端选择服务基站(方框514)。在一种设计中,基站生成包括回程质量信息的开销消息,并通过空中向终端发送该开销消息。在另一种设计中,基站生成包括回程质量信息的回程消息,并经由回程向至少一个网络实体发送该消息。至少一个网络实体包括至少一个相邻基站或作为服务器选择实体的网络控制器。基站定期地发送回程质量信息,以便传送其当前的回程质量。
图6示出了用于传送回程质量信息的装置600的一种设计。装置600包括模块612,用于为基站确定回程质量信息,以及模块614,用于从基站发送回程质量信息以便供服务器选择实体用于为终端选择服务基站。
图7示出了执行服务器选择的过程700的设计。过程700由服务器选择实体执行,服务器选择实体可以是终端、终端的当前服务基站或一些其它网络实体。服务器选择实体接收终端的至少一个候选基站的回程质量信息,其中每个候选基站是该终端的潜在服务基站(方框712)。在一种设计中,服务器选择实体可以是终端。终端从每个候选基站接收开销消息,并根据开销消息来获得该候选基站的回程质量信息。在其它设计中,服务器选择实体可以是当前的服务基站或网络控制器。服务器选择实体经由回程从每个候选基站接收消息,并根据该消息获得该候选基站的回程质量信息。
服务器选择实体还可确定每个候选基站的至少一个度量(方框714)。每个候选基站的至少一个度量包括发射能量度量、有效几何度量、预计的数据率度量、效用度量和/或其它度量。服务器选择实体根据回程质量信息和至少一个候选基站的至少一个度量为终端选择服务基站(方框716)。在一种设计中,终端执行过程700以便选择其服务基站。在另一种设计中,当前的服务基站执行过程700以便为终端选择新的服务基站。在另一种设计中,指定为终端选择服务基站的网络实体执行过程700。
图8示出了用于执行服务器选择的装置800的一种设计。装置800包括模块812,用于接收终端的至少一个候选基站的回程质量信息;模块814,用于确定每个候选基站的至少一个度量;以及模块816,用于根据回程质量信息和至少一个候选基站的至少一个度量为终端选择服务基站。
图9示出了用于接收回程质量信息的过程900的一种设计。过程900可由终端(如下文中所述)执行,或由其它一些实体(例如,中继站)执行。终端从该终端的至少一个候选基站中的每个候选基站接收开销消息(方框912)。终端根据从每个候选基站接收的开销消息来获得该候选基站的回程质量信息(方框914)。
终端根据至少一个候选基站的回程质量信息,有助于为该终端选择服务基站(方框916)。在方框916的一种设计中,终端根据至少一个候选基站的回程质量信息来选择其服务基站。在方框916的另一种设计中,终端向其当前的服务基站发送回程质量信息。例如,终端生成包括回程质量信息的扩展导频报告,并向当前服务基站发送该报告。
图10示出了用于接收回程质量信息的装置1000的一种设计。装置1000包括模块1012,用于从终端的至少一个候选基站中的每个候选基站接收开销消息;模块1014,用于根据从每个候选基站接收的开销消息来获得该候选基站的回程质量信息;以及模块1016,用于根据至少一个候选基站的回程质量信息有助于为该终端选择服务基站。
图6、8和10中的模块包括处理器、电子设备、硬件设备、电子组件、逻辑电路、存储器等等或者它们的任意结合。
图11示出了终端110和基站120的一种设计的方框图。在这一设计中,基站120装备有T个天线1134a到1134t,终端110装备有R个天线1152a到1152r,其中,通常T≥1并且R≥1。
在基站120,发射处理器1120从数据源1112接收一个或多个终端的数据,根据一个或多个调制和编码方案对每个终端的数据进行处理(例如,编码和调制),并向所有终端提供数据符号。发射处理器1120还从控制器/处理器1140接收广播和控制信息(例如,用于服务器选择的信息),处理该信息,并提供开销符号。发射(TX)多输入多输出(MIMO)处理器1130将数据符号、开销符号和导频符号进行复用。处理器1130处理(例如,预编码)经复用的符号,并向T个调制器(MOD)1132a到1132t提供T个输出符号流。每个调制器1132处理各个输出符号流(例如,进行OFDM、CDMA等等)以便获得输出抽样流。每个调制器1132对输出抽样流进行进一步处理(例如,转换成模拟信号、放大、滤波和上变频),以便获得下行链路信号。来自调制器1132a到1132t的T个下行链路信号分别经由T个天线1134a到1134t发送。
在终端110,R个天线1152a到1152r从基站120接收下行链路信号,并分别向解调器(DEMOD)1154a到1154r提供接收的信号。每个解调器1154对各自的接收信号进行调节(例如,滤波、放大、下变频和数字化),以便获得接收抽样,并进一步对接收抽样进行处理(例如,进行OFDM、CDMA等等),以便获得接收符号。MIMO检测器1160对来自R个解调器1154a到1154r(如果可用的话)的接收符号进行MIMO检测,并提供经检测的符号。接收处理器1170对经检测的符号进行处理(例如,解调和解码),向数据宿1172提供终端110的经解码的数据,并向控制器/处理器1190提供经解码的广播和控制信息。信道处理器1194对用于服务器选择的参数(例如,信道增益h、路径损耗p、信号功率C、干扰I等等)进行测量。
在上行链路上,在终端110,来自数据源1178的数据和来自控制器/处理器1190的控制信息(例如,用于服务器选择的信息或用于识别已选择的服务基站的信息)由发射处理器1180进行处理,由TX MIMO处理器1182(如果可用的话)进行预编码,由调制器1154a到1154r进行调节并经由天线1152a到1152r发出。在基站120,来自终端110的上行链路信号由天线1134进行接收,由解调器1132进行调节,由MIMO检测器1136进行检测,并由接收处理器1138进行处理,以便得出由终端110发送的数据和控制信息。
控制器/处理器1140和1190分别管理基站120和终端110处的操作。在基站120处的处理器1140和/或其它处理器和模块执行或管理图5中的过程500、图7中的过程700和/或本文描述的技术的其它过程。在终端110处的处理器1190和/或其它处理器和模块执行或管理图7中的过程700、图9中的过程900和/或本文描述的技术的其它过程。存储器1142和1192分别为基站120和终端110存储数据和程序代码。针对下行链路和/或上行链路上的传输,调度器1144对终端进行调度,并为调度的终端分配资源。通信(Comm)单元1146经由回程支持与其它基站和网络控制器150进行通信。
本领域技术人员应当理解,信息和信号可以使用多种不同的技术和方法来表示。例如,在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
本领域技术人员还应当明白,结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性,上面对各种示例性的部件、方框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件,取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用,以变通的方式实现所描述的功能,但是,这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。
用于执行本申请所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合,可以实现或执行结合本申请的实施例所描述的各种示例性的逻辑框图、模块和电路。通用处理器可以是微处理器,或者,该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合,例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合,或者任何其它此种结构。
结合本申请的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,且可向该存储介质写入信息。当然,存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然,处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
在一个或多个示例设计方案中,所描述的功能可以实现为硬件、软件、固件或它们的任何组合。当在软件中实现时,该功能可以是计算机可读介质上存储的并传输的一个或多个指令或代码。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质,这些介质包括有助于将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的任何介质。存储介质可以是通用计算机或专用计算机能够访问的任何可用介质。举个例子,但是并不仅限于,这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备,或者能够用于以指令或数据结构的形式携带或存储所需程序代码,并能够被通用或专用计算机或通用或专用处理器访问的任何其它介质。而且,任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。举个例子,如果用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或无线技术比如红外、无线和微波,从网站、服务器或其它远程源传输软件,则该同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或无线技术比如红外、无线和微波也包含在介质的定义中。本申请中所用的磁盘和光盘包括CD光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字视频光盘(DVD)、软磁盘和蓝光盘,其中磁盘磁性地复制数据,而光盘通过激光光学地复制数据。上述的组合也包括在计算机可读介质的范围内。
为使本领域技术人员能够实现或者使用本发明,上面提供了对本发明的描述。对于本领域技术人员来说,对这些实施例的各种修改都是显而易见的,并且,本申请定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此,本发明并不限于本文给出的示例,而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (32)

1.一种用于无线通信的方法,包括:
确定基站的回程质量信息;
从所述基站发送所述回程质量信息,以便供服务器选择实体用于为终端选择服务基站。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,发送所述回程质量信息包括:
生成包括所述基站的所述回程质量信息的开销消息,
将所述开销消息通过空中发送到终端。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,发送所述回程质量信息包括:
生成包括所述基站的所述回程质量信息的消息,
将所述消息通过回程发送到至少一个网络实体。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述至少一个网络实体包括:
至少一个相邻基站或作为所述服务器选择实体运行的网络控制器。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述回程质量信息由所述基站定期地发送,并指示所述基站的当前回程质量。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述回程质量信息包括以下各项中的至少一个:
所述基站的回程的剩余容量、所述回程的全部容量、回程容量的当前负载或利用率、所述回程的能量效率。
7.一种用于无线通信的装置,包括:
用于确定基站的回程质量信息的模块;
用于发送回程质量信息的模块,其发送所述基站的所述回程质量信息,以便供服务器选择实体用于为终端选择服务基站。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述用于发送回程质量信息的模块包括:
用于生成包括所述基站的回程质量信息的开销消息的模块,
用于将所述开销消息通过空中发送到终端的模块。
9.根据权利要求7所述的装置,其中,所述用于发送回程质量信息的模块包括:
用于生成包括所述基站的回程质量信息的消息的模块,
用于通过回程向至少一个网络实体发送所述消息的模块。
10.一种用于无线通信的方法,包括:
接收终端的至少一个候选基站的回程质量信息,每个候选基站是所述终端的潜在服务基站;
根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息,为所述终端选择服务基站。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,接收回程质量信息包括:
在所述终端接收来自每个候选基站的开销消息,
根据从每个候选基站接收的所述开销消息来获得所述候选基站的回程质量信息。
12.根据权利要求10所述的方法,其中,接收回程质量信息包括:
经由回程从每个候选基站接收消息,
根据从每个候选基站接收的所述消息来获得所述候选基站的回程质量信息。
13.根据权利要求10所述的方法,还包括:
确定每个候选基站的至少一个度量,其中,进一步根据每个候选基站的至少一个度量来选择所述终端的服务基站。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,每个候选基站的至少一个度量包括以下各项中的至少一项:
发射能量度量、有效几何度量、预计的数据率度量、效用度量。
15.根据权利要求10所述的方法,其中,接收回程质量信息和选择服务基站由所述终端执行。
16.根据权利要求10所述的方法,其中,接收回程质量信息和选择服务基站由所述终端的当前服务基站执行,以便为所述终端选择新的服务基站。
17.根据权利要求10所述的方法,其中,接收回程质量信息和选择服务基站由指定为所述终端选择服务基站的网络实体执行。
18.一种用于无线通信的装置,包括:
用于接收回程质量信息的模块,其用于接收终端的至少一个候选基站的回程质量信息,每个候选基站是所述终端的潜在服务基站;
用于选择服务基站的模块,其根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息,为所述终端选择服务基站。
19.根据权利要求18所述的装置,其中,所述用于接收回程质量信息的模块包括:
用于在所述终端接收来自每个候选基站的开销消息的模块,
用于根据从每个候选基站接收的所述开销消息来获得所述候选基站的回程质量信息的模块。
20.根据权利要求18所述的装置,其中,所述用于接收回程质量信息的模块包括:
用于经由回程从每个候选基站接收消息的模块,
用于根据从每个候选基站接收的所述消息来获得所述候选基站的回程质量信息的模块。
21.根据权利要求18所述的装置,还包括:
用于确定每个候选基站的至少一个度量的模块,其中,进一步根据每个候选基站的至少一个度量来选择所述终端的所述服务基站。
22.一种用于无线通信的方法,包括:
从终端的至少一个候选基站中的每个候选基站接收开销消息,每个候选基站是所述终端的潜在服务基站;
根据从每个候选基站接收的所述开销消息来获得所述候选基站的回程质量信息;
根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息,有助于为所述终端选择服务基站。
23.根据权利要求22所述的方法,其中,有助于为所述终端选择服务基站包括:
根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息,为所述终端选择所述服务基站。
24.根据权利要求22所述的方法,其中,有助于为所述终端选择服务基站包括:
向所述终端的当前服务基站发送所述至少一个候选基站的所述回程质量信息。
25.根据权利要求22所述的方法,其中,有助于为所述终端选择服务基站包括:
生成包括所述至少一个候选基站的所述回程质量信息的扩展导频报告,
向所述终端的当前服务基站发送所述扩展导频报告。
26.一种用于无线通信的装置,包括:
用于接收开销消息的模块,其从终端的至少一个候选基站中的每个候选基站接收开销消息,其中,每个候选基站是所述终端的潜在服务基站;
用于获得回程质量信息的模块,其根据从每个候选基站接收的所述开销消息来获得所述候选基站的回程质量信息;
用于有助于为所述终端选择服务基站的模块,其根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息,有助于为所述终端选择服务基站。
27.根据权利要求26所述的装置,其中,所述用于有助于为所述终端选择服务基站的模块包括:
用于根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息为所述终端选择所述服务基站的模块。
28.根据权利要求26所述的装置,其中,所述用于有助于为所述终端选择服务基站的模块包括:
用于向所述终端的当前服务基站发送所述至少一个候选基站的所述回程质量信息的模块。
29.一种用于无线通信的装置,包括:
至少一个处理器,用于:
从终端的至少一个候选基站中的每个候选基站接收开销消息,其中,每个候选基站是所述终端的潜在服务基站;
根据从每个候选基站接收的所述开销消息来获得所述候选基站的回程质量信息;
根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息,有助于为所述终端选择服务基站。
30.根据权利要求29所述的装置,其中,所述至少一个处理器用于:
根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息,为所述终端选择所述服务基站。
31.根据权利要求29所述的装置,其中,所述至少一个处理器用于:
向所述终端的当前服务基站发送所述至少一个候选基站的所述回程质量信息。
32.一种计算机程序产品,包括:
计算机可读介质,包括:
用于使至少一个计算机从终端的至少一个候选基站中的每个候选基站接收开销消息的代码,其中,每个候选基站是所述终端的潜在服务基站,
用于使所述至少一个计算机根据从所述候选基站接收的所述开销消息来获得每个候选基站的回程质量信息的代码,
用于使所述至少一个计算机根据所述至少一个候选基站的所述回程质量信息有助于为所述终端选择服务基站的代码。
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