CN102577467B - 用于基站组中的负载均衡的基站、方法和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站、方法和计算机程序产品。所述基站可操作来与组内其他基站协作地支持与用户设备进行的无线通信，所述基站包括：传输逻辑，可操作来产生具有用于支持与用户设备进行的无线通信的覆盖区域的小区；接收逻辑，可操作来接收用于指示所述组内的基站经历的用户设备通信负载的负载信息；以及覆盖区域调整逻辑，可操作来确定所述覆盖区域需要的变化以改变所述组内至少一个基站经历的用户设备通信负载。由此可见，组内每个基站可以接收关于该组内其他基站上的用户负载的信息，并且能够调整它的覆盖区域以使得通信负载重新均衡，从而实现资源的有效利用并且优化组内每个基站的整体性能。具有相互协作和优化的覆盖的基站组与其他可能的方式相比可以获得更高的终端用户数据速率和改进的服务质量。

Description

用于基站组中的负载均衡的基站、方法和计算机程序产品

技术领域

本发明涉及基站、方法和计算机程序产品。

背景技术

在蜂窝无线通信系统中，经由被称为小区的区域来提供无线覆盖。每个小区中设置一个基站以提供无线覆盖区域。传统基站在相对大的地理区域上提供覆盖，这些小区通常被称为宏小区。在宏小区内通常可以提供更小规模的小区。这种更小规模的小区有时被称为微小区、微微小区或者毫微微小区。这种小小区(small cell)通常是通过提供小小区基站来建立的，该小小区基站在宏小区的无线覆盖区域内提供具有相对有限范围的无线覆盖。小小区基站的传输功率相对较低，因此和宏小区的覆盖区域相比，每个小小区提供较小的覆盖区域，例如覆盖一个办公室或一个住宅。这种小小区基站组可以共同提供一个无线小小区网络。

在宏小区提供的通信覆盖较弱或者用户希望使用本地提供的可选通信链路的地方，通常由小小区基站来提供这种小小区，以与核心网进行通信。这种情况可能出现在例如用户有一个预先存在的通信链路，并且该用户希望优先于宏小区网络提供商提供的通信链路而使用这条链路来与核心网通信。提供无线小小区网络的小小区基站组可以通过使用例如遍及住宅楼或办公楼分布的多个小小区基站来共同向遍及分布在这些建筑物各处的用户设备提供扩展的本地覆盖，这使得这些基站中的每一个都可以低于由单个小小区基站提供覆盖时所需要的功率进行发射。

然而，大规模的基站部署使得对基站的控制难以实现。

因此，需要提供一种用于控制基站的改进技术。

发明内容

根据第一方面，提供了一种基站，可操作来与组内其他基站协作地支持与用户设备进行的无线通信，所述基站包括：传输逻辑，可操作来产生具有用于支持与用户设备进行的无线通信的覆盖区域的小区；接收逻辑，可操作来接收用于指示所述组内的基站经历的用户设备通信负载的负载信息；以及覆盖区域调整逻辑，可操作来确定覆盖区域需要的变化以改变所述组内至少一个基站经历的用户设备通信负载。

第一方面认识到基站的无线覆盖优化是改进组内每个基站的整体性能的重要因素。具有相互协作和优化的覆盖的基站组与其他可能方式相比可以获得更高的终端用户数据速率以及改进的服务质量。然而，第一方面也认识到实现覆盖优化需要进行谨慎的权衡以协调相互冲突的目标。而且，因为网络提供者可能几乎不能或完全不能对每一个体基站的精确位置进行控制，所以第一方面认识到覆盖区域的相互协作变得难以实现。

现有的覆盖优化技术通常使用集中式的计算方案来确定网络的基站配置。然而，第一方面认识到使用这种方案需要每个基站与中央实体通信，这将显著地增加通过整个网络传输的信令数据的数量。同时，这种方案或者要求基站安装人员提供关于基站位置和配置的准确信息，或者要求在基站中提供复杂的功能以使这些基站能够自动提供这些信息。然而，如果这些信息不准确或者不完整，那么覆盖区域的优化就不可能实现。因此，提供了一种在基站间实现分布式联合覆盖优化的技术。尽管这种技术对部署在无线小小区网络中的基站具有特别效用，但是也要认识到，在诸如宏小区基站的其他基站或网络节点中，类似的功能也是有益的。

因此，提供了一种基站，其可以与组(如无线小小区网络)内的其他基站一同操作，以支持与用户设备进行的无线通信。提供了传输逻辑，其可以产生具有用于支持与用户设备进行的无线通信的覆盖区域的小区(如宏小区、微小区、微微小区或者毫微微小区)。提供了接收逻辑，其可以接收关于组内其他基站正经历的通信负载的信息。提供了覆盖区域调整逻辑，其可以确定覆盖区域需要的那些变化以改变组内的基站经历的通信负载。由此可见，组内的每个基站可以接收关于该组内其他基站上的用户负载的信息，并且可以调整它的覆盖区域以重新进行通信负载均衡，从而实现资源的有效利用并且优化组内每个基站的整体性能。通过组内的协作，省却了对获取并且向中央实体传递准确的配置和位置信息的需求。相反，通过在本地进行权衡以协调相互冲突的本地目标，可以实现覆盖优化。应当理解，可以直接地或通过其他网络节点(如网关)从组内相邻的基站获得负载信息，或者可以从用户设备传递的测量报告中获得负载信息。具有相互协作调和优化的覆盖的基站组与其他可能的方式相比可以获得更高的终端用户数据速率和改进的服务质量。

在一个实施例中，覆盖区域调整逻辑可操作来确定在由上限阈值和下限阈值所界定的预定范围内覆盖区域需要的变化。因此，可以进行变化的范围通常被限定在一个特定的范围内，以帮助提高系统整体的稳定性和收敛性。

在一个实施例中，当所述基站支持的所述用户设备通信负载低于该组的平均用户设备通信负载，但是没有超过所述基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来将所述覆盖区域增大到不超过由所述预定范围的所述上限阈值所限定的最大覆盖区域，以增加所述基站经历的所述用户设备通信负载。因此，需要确定基站当前正支持的负载小于该基站可以支持的最大负载，并且也小于用于该组内的基站的平均负载，那么这可能表明，该基站仍然有容量来承担更多的负载而其他基站承载了超过它们应公平分担的负载。因此，可以增加该基站的覆盖区域。增加覆盖区域有可能使得正对相邻基站施加通信负载的用户设备切换到该基站，从而重新均衡组内基站上的负载。此外，通过确保覆盖的增加不超过最大阈值，可以对该基站的最大覆盖区域进行限制，以防止任何一个基站不必要地主要控制一个区域，否则可能会导致对网络整体性能产生不利影响。

在一个实施例中，当所述基站经历的所述用户设备通信负载超过该组的平均用户设备通信负载，并且超过所述基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来减小所述覆盖区域，以减少所述基站经历的所述用户设备通信负载。因此，需要确定该基站当前正支持的负载超过该基站可以支持的最大负载，并且也超过组内的基站的平均负载，那么这可能表明，基站没有容量来承担更多的负载而其他基站承载了小于它们应公平分担的负载。因此，减小该基站的覆盖区域。减小基站的覆盖区域有可能使得正在对该基站施加负载的用户设备切换到其他基站，从而再次重新均衡组内基站间的负载。

在一个实施例中，当所述覆盖区域减小到低于所述下限阈值时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来降低所述下限阈值。应当理解，如果已经减小的覆盖区域提供了小于下限阈值的覆盖区域时，则有可能用于当前负载的下限阈值过高，这是由于基站超出了其容量并支持比组内其他基站更多的用户负载。通过降低下限阈值，可以将覆盖区域减小到使得所述基站能够进行合理操作并且有助于重新进行负载均衡的数量。

在一个实施例中，当基站经历的用户设备通信负载超过所述组的平均用户设备通信负载，但是没有超过所述基站经历的预定的最大用户设备通信负载时，以及当从所述负载信息中识别出的作为用于支持所述基站不再支持的用户设备通信负载的候选者的基站没有超过这些基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来将所述覆盖区域减小到不小于由所述预定范围的所述下限阈值所限定的最小覆盖区域，以减少所述基站经历的用户设备通信负载。因此，确定所述基站上的当前负载是否小于所述基站的最大负载但是超过了所述组的平均负载，从而表明该基站与需要的相比严重地过载了。然而，不应简单地减小它的覆盖区域，而应进一步地确定，如果减小所述基站的覆盖区域，则必然经历负载增加的那些基站是否有容量来承担这些额外的负载。仅当那些基站确实有容量来承担额外的负载时，才可以减小覆盖区域。否则，由于该基站仍有足够的容量来容纳额外的负载，所以所述覆盖区域可以不改变。由此可见，仅当这样做不会对组内的其他基站产生过度危害时，才能进行覆盖区域的减小。

在一个实施例中，接收逻辑可操作来接收用于指示所述组内的基站支持的用户设备的接收机灵敏度的接收机灵敏度信息，以及覆盖区域调整逻辑可操作来根据所述接收机灵敏度信息确定所述覆盖区域的所述减小是否会导致产生所述组内的所述基站不再支持的用户设备通信负载，如果是，则阻止所述减少。因此，可以提供关于组内的基站正支持的用户设备的接收机灵敏度的信息。应该理解，该信息可以由用户设备自身提供，并且可以经由用户设备附接的基站或者经由一些其他网络节点直接传递到基站。如果根据接收灵敏度信息确定这样做会导致用户设备不再被组内的基站支持，则可以阻止减小所述基站的覆盖区域。应该理解，如果允许减小，那么要么用户设备会经历掉话，要么会导致用户设备切换回该组所位于的任意重叠小区(诸如宏小区)。

在一个实施例中，指示所述组内的基站经历的用户设备通信负载的信息包括指示所述组内的基站支持的用户设备数目的信息，以及所述覆盖区域调整逻辑可操作来确定通过改变它的导频信道发射功率而产生的所述覆盖区域需要的变化，以便通过改变所述组内的所述至少一个基站支持的用户数目来改变所述组内所述至少一个基站经历的所述用户设备通信负载。因此，可以提供所述基站支持的用户设备数目。可以利用改变导频发射功率水平来改变覆盖区域。应当理解，增加或降低导频信道发射功率可以导致增加或者减小基站正支持的用户设备数目。

在一个实施例中，由上限阈值和下限阈值所界定的预定范围包括由上限导频信道发射功率阈值和下限导频信道发射功率阈值界定的预定导频信道发射功率范围。因此，在从每个相邻基站接收到用户负载信息后，基站可以计算由所有基站分担的平均用户负载。基站的当前负载与所有基站分担的平均负载之间的差值代表了在它的覆盖区域内将要被调整的目标用户数目。然后该基站可以在最小导频发射功率阈值和最大导频发射功率阈值内调整它的导频发射功率(从而调整它的覆盖)，以获得期望数目的用户，或者向其他基站或从其他基站切换期望数目的用户。最大导频发射功率阈值通常是固定的，并取决于网络运营商分配给该导频信道的基站发射总功率的大小，而下限阈值是可以改变的，以适应该基站个体的操作条件。

在一个实施例中，当所述基站支持的所述用户设备数目低于所述组内的基站支持的平均用户设备数目，但是没有超过所述基站可支持的预定的最大用户设备数目时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来将所述覆盖区域增大到不超过由所述预定范围的所述上限阈值所限定的最大覆盖区域，以增加所述基站支持的用户设备数目。通过增加导频信道发射功率，组内其他基站正支持的用户设备很可能切换到所述基站，从而减少那些其他基站正支持的用户设备数目，并且增加所述基站正支持的用户设备数目。此外，通过增加导频信道发射功率可以填补可能存在的任意覆盖空洞。

在一个实施例中，当所述基站支持的用户设备数目超过所述组内的基站支持的平均用户设备数目，并且超过了所述基站可支持的预定的最大用户设备数目时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来减小所述覆盖区域，以减小所述基站支持的用户设备数目。通过降低导频信道发射功率，所述基站当前正支持的用户设备很可能会切换到组内的其他基站，从而降低了所述基站正支持的用户设备数目，并且增加了所述组内其他基站正支持的用户设备数目。此外，降低导频信道发射功率有助于最小化可能存在于相邻基站间的任意覆盖重叠。

在一个实施例中，当所述基站支持的用户设备数目超过所述组内的基站支持的平均用户设备数目，但是没有超过所述基站可支持的预定的最大用户设备数目时，以及当从指示所述基站支持的用户设备数目的所述信息中识别出的作为支持所述基站不再支持的用户设备的候选者的基站没有超过这些基站可支持的预定的最大用户设备数目时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来将所述覆盖区域减小到不小于由所述预定范围的所述下限阈值所限定的最小覆盖区域，以减少所述基站支持的用户设备数目。

在一个实施例中，所述接收逻辑可操作来接收向所述基站支持的用户设备提供的服务质量的指示，以及响应于所述指示，所述覆盖区域调整逻辑可操作来调整所述预定范围的所述下限阈值，以便改变可由所述预定范围定义的所述最小覆盖区域。通过使用特定时间段内测量的覆盖度量(例如服务质量)，可以对所述组内的基站提供的整体覆盖进行评估，以帮助最小化覆盖空洞和/或重叠。

在一个实施例中，所述覆盖区域调整逻辑可操作来执行以下至少一项：当所述服务质量指示表明正在向所述基站支持的用户设备提供小于或者等于预定服务质量的服务质量时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来将所述预定范围的所述下限阈值增加第一预定数量；以及当所述服务质量指示表明正在向所述基站支持的用户设备提供大于预定服务质量的服务质量时，所述覆盖区域调整逻辑可操作来将所述预定范围的所述下限阈值减小第二预定数量。因此，可以增加该阈值以帮助去除覆盖空洞，同时可以降低该阈值以帮助使任意覆盖重叠最小化。应该理解，通常，基站的覆盖区域可以为它的发射信号可以被用户设备以高于某个特定阈值的信号强度接收的地理区域。覆盖缺口代表接收的基站信号通常低于所述特定阈值的区域，而覆盖重叠代表用户设备以大于特定阈值接收到两个或更多基站信号的区域。

在一个实施例中，第一预定数量大于第二预定数量。设置降低步长远低于增加步长有助于确保覆盖主要由增加步长控制并且覆盖逐步降低。因此，基站可以监测特定时间段内的覆盖度量值(例如包括用户掉话概率或覆盖重叠系数的度量)。如果特定度量的测量值超过相应的最大可允许阈值，那么通常可以将基站的最小导频发射功率阈值增加固定的步长大小。然而，如果测量的度量值小于最大可允许阈值，那么可以逐渐减小基站的最小导频发射功率阈值。

在一个实施例中，覆盖区域调整逻辑可操作来以低于基于负载信息评估覆盖区域是否需要变化的频率来基于服务质量指示评估下限阈值是否需要变化。因此，评估下限阈值的速率可能远低于评估覆盖区域的速率，从而有助于提高系统的收敛性。因此，通过在每个基站单独运行的且包含两个更新周期的算法来自适应地设置最小导频发射功率阈值，其中两个更新周期包括实现用户负载均衡的较高频率的导频发射功率更新和最小化覆盖空洞与重叠的较低频率的最小导频发射功率阈值更新。

根据本发明的第二个方面，提供了一种方法，包括以下步骤：产生具有用于支持与用户设备进行的无线通信的覆盖区域的小区；接收用于指示与组内的其他基站协作操作以支持与用户设备进行的无线通信的基站经历的用户设备通信负载的负载信息；以及确定覆盖区域需要的变化以改变组内至少一个基站经历的用户设备通信负载。

在一个实施例中，确定步骤包括：确定在由上限阈值和下限阈值所界定的预定范围内覆盖区域需要的变化。。

在一个实施例中，确定步骤包括：当基站支持的用户设备通信负载低于组内平均用户设备通信负载但没有超过该基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，将覆盖区域增大到不超过由预定范围的上限阈值所限定的最大覆盖区域，以增加该基站经历的用户设备通信负载。

在一个实施例中，确定步骤包括：当基站经历的用户设备通信负载超过组内平均用户设备通信负载且超过该基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，减小覆盖区域以减少该基站经历的用户设备通信负载。

在一个实施例中，确定步骤包括：当覆盖区域减小为低于下限阈值时，降低所述下限阈值。

在一个实施例中，确定步骤包括：当基站经历的用户设备通信负载超过组内平均用户设备通信负载但没有超过该基站经历的预定的最大用户设备通信负载时，以及当从负载信息识别出的作为支持所述基站不再支持的用户设备通信负载的候选者的基站没有超过这些基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，将覆盖区域减小到不小于由预定范围的下限阈值所限定的最小覆盖区域，以减少该基站经历的用户设备通信负载。

在一个实施例中，确定步骤包括：接收用于指示组内的基站支持的用户设备的接收机灵敏度的接收机灵敏度信息，以及确定步骤包括：根据接收机灵敏度信息来确定覆盖区域的减小是否会导致产生组内的基站不再支持的用户设备通信负载，如果是，则阻止该减少。

在一个实施例中，指示组内基站经历的用户设备通信负载的负载信息包括指示组内基站支持的用户设备数目的信息，以及确定步骤包括：确定通过改变它的导频信道发射功率而产生的覆盖区域需要的变化，以便通过改变组内至少一个基站支持的用户数目来改变组内的至少一个基站经历的用户设备通信负载。

在一个实施例中，由上限阈值和下限阈值所界定的预定范围包括通过上限导频信道发射功率阈值和下限导频信道发射功率阈值界定的预定的导频信道发射功率范围。

在一个实施例中，确定步骤包括：当基站支持的用户设备数目低于组内基站支持的平均用户设备数目，但是没有超过该基站可支持的预定的最大用户设备数目时，将覆盖区域增大到不超过由预定范围的上限阈值所限定的最大覆盖区域，以增加该基站支持的用户设备数目。

在一个实施例中，确定步骤包括：当基站支持的用户设备数目超过组内基站支持的平均用户设备数目，并且超过该基站可支持的预定的最大用户设备数目时，减小覆盖区域，以减少该基站支持的用户设备数目。

在一个实施例中，确定步骤包括：当基站支持的用户设备数目超过组内基站支持的平均用户设备数目，但是没有超过该基站可支持的预定的最大用户设备数目时，以及当从指示所述基站支持的用户设备数目的所述信息中识别出的作为支持所述基站不再支持的用户设备的候选者的基站没有超过这些基站可支持的预定的最大用户设备数目时，将覆盖区域减小到不小于由预定范围的下限阈值所限定的最小覆盖区域，以减少该基站支持的用户设备数目。

在一个实施例中，接收步骤包括：接收向基站支持的用户设备提供的服务质量的指示，以及确定步骤包括：响应于所述指示，调整预定范围内的下限阈值，以便改变可由预定范围定义的最小覆盖区域。

在一个实施例中，确定步骤包含以下至少一项：当服务质量指示表明正在向基站支持的用户设备提供小于或者等于预定服务质量的服务质量时，将所述预定范围的所述下限阈值增加第一预定数量；以及当服务质量指示表明正在向所述基站支持的用户设备提供大于预定服务质量的服务质量时，将所述预定范围的所述下限阈值减小第二预定数量。

在一个实施例中，所述第一预定数量大于所述第二预定数量。

在一个实施例中，确定步骤包括以低于基于负载信息评估覆盖区域是否需要变化的频率来基于服务质量指示评估下限阈值是否需要变化。

根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序产品，当在计算机上执行时，其可操作来执行所述第二方面的方法步骤。

在所附的独立和从属权利要求中提出了其他具体和优选的方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征适当地结合，并且可以与这些权利要求中明确提出的那些特征之外的特征相结合。

附图说明

参考附图，下面将进一步描述本发明的实施例，其中：

图1示出了根据一个实施例的通信网络的主要组件；

图2示出了在图1所示的一个宏小区中的毫微微小区的一般部署；

图3更详细地示出了图1的无线通信网络中的毫微微小区的特定部署；

图4示意性地示出了更新周期；

图5是示出负载均衡更新的主要处理步骤的流程图；以及

图6是示出覆盖更新的主要处理步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施例的无线通信系统，总体上用10标记。用户设备44在无线通信系统10中漫游。提供了支持相应的宏小区24的基站22。提供了地理上分布的多个这种基站，以便向用户设备44提供宽的覆盖区域。当用户设备44在基站22支持的宏小区24中时，可以在相关联的无线链路上建立用户设备44和基站22之间的通信。每个基站通常支持多个扇区。通常地，基站中不同的天线支持相关联的扇区。当然，应该认识到图1中示出了典型通信系统中存在的所有用户设备和基站中的一个小子集。

无线通信系统10由无线网络控制器170管理。无线网络控制器170通过与基站22在回程通信链路160上通信来控制无线通信系统10的操作。网络控制器170还通过用户设备各自的无线链路与用户设备44通信以有效地管理无线通信系统10。

无线网络控制器170维护包含关于基站支持的小区间的地理关系的信息的邻居列表。此外，无线网络控制器170维护用于提供关于无线通信系统10中的用户设备的位置的信息的位置信息。无线网络控制器170可操作来通过电路交换和分组交换网络来路由业务。因此，提供了无线网络控制器170可以通信的移动交换中心250。移动交换中心250然后可以与电路交换网络(例如公共交换电话网络(PSTN)210)通信。同样地，网络控制器170与服务通用分组无线服务支持节点(SGSN)220和网关通用分组无线服务支持节点(GGSN)180通信。GGSN然后与分组交换核心190(例如互联网)通信。

更详细地如图2所示，提供了小小区基站，在本示例中是毫微微小区基站F_A到F_C，每一个毫微微小区基站F_A到F_C在安装了相关联的毫微微小区基站的建筑物附近提供了一个毫微微小区A到C。毫微微小区A到C在这些建筑物附近为用户提供本地通信覆盖。每个毫微微小区基站F_A到F_C经由毫微微小区控制器/网关230通信。当毫微微小区基站F_A到F_C检测到用户设备进入其范围内时，进行基站22和毫微微小区基站F_A到F_C之间的切换或漫游事件。通常毫微微小区基站F_A到F_C使用用户宽带互联网连接240(例如ADSL、电缆、以太网等)作为回程。

毫微微小区基站F_A到F_C是在住宅或企业环境中提供高质量的蜂窝服务的低功率、低成本、用户部署的基站。与目前的将复杂且可靠性高的基站部署到由网络所有者决定的战略性位置的宏小区方案相比，毫微微小区基站F_A到F_C由用户本地提供。这种毫微微小区基站F_A到F_C在宏小区网络服务质量可能低的区域提供本地覆盖。因此，毫微微小区基站F_A到F_C在对于网络运营商而言困难的地方提供了改进的服务质量。为了降低毫微微小区基站F_A到F_C的成本并且减少复杂度以及毫微微小区对宏小区内其他用户设备的干扰的影响，毫微微小区基站F_A到F_C的发射功率相对较低，从而将毫微微小区的大小限制到几十米或更少的范围内。毫微微小区基站F_A到F_C具有扩展的自动配置和自我优化能力以实现简单的即插即用部署。因此，它们被设计成自动集成到现有的宏蜂窝无线网络10中。

图3示出了在一个既定的地理区域内联合提供覆盖的毫微微小区基站F_A到F_C的集群或组。毫微微基站组形成了无线小小区网络。通常，在底层宏小区24中提供无线小小区网络。底层宏小区2旨在满足高移动性用户的需求以及提供宽的地理覆盖范围。形成无线小小区网络的毫微微基站组旨在向用户设备提供本地覆盖。当用户设备在形成无线小小区网络的不同的毫微微小区A到C之间移动时，期望仍由那些毫微微基站支持用户设备，避免将用户设备切换到底层宏小区24。

每个基站的覆盖区域是用户设备接收机能够以大于某特定门限的信号强度来接收所发射的信号的地理区域。当然，覆盖取决于很多因素，例如信号发射强度、用户设备处的接收机灵敏度、发射机和接收机之间的衰减以及经历的任何其他噪声和干扰。因此，区域11是从各个毫微微基站接收到的信号低于该特定阈值的覆盖缺口或空洞。重叠区域8、9、10表示有来自两个基站的信号强度大于该特定阈值的那些区域。

本文公开的技术力图通过改变每个基站提供的覆盖区域来在无线小小区网络内执行优化以力图满足以下目标。第一目标是均衡共址基站间的用户负载以实现无线资源的高效利用。第二目标是最小化无线小小区网络内的任意无线覆盖空洞或缺口。第三目标是最小化相邻基站间的任意覆盖重叠；换句话说，使用可能的最低发射功率来达到前两个目标。使用每个基站可以获得的本地状态信息来执行所述优化。从连接的用户设备传回到基站的测量报告中和/或从相邻基站直接地或经由中央节点(例如毫微微控制器/网关230)提供的信息中获取该信息。每个基站然后利用该信息并且基于预定的算法做出本地决定，以帮助无线小小区网络共同更好地实现这些目标。具体而言，每个基站对它的导频信道发射功率执行频繁更新以改变该基站的覆盖区域，从而调整该基站和/或相邻基站上的负载。

每个基站存储最大导频信道发射功率阈值和最小导频信道发射功率阈值。最大导频信道发射功率阈值是固定的，取决于网络设计者分配给该导频信道的基站发射总功率的大小。最小导频信道发射功率阈值由预定的算法自适应地设置。对导频信道发射功率进行更频繁的更新，并在这两个阈值之间调整导频信道发射功率水平。如图4所示意性的示出的，不那么频繁地进行最小导频信道发射功率阈值的更新。

在收到与相邻基站相关联的用户负载信息后，每个基站计算这些基站分担的平均用户负载。基站的当前负载以及相邻基站分担的平均用户负载的差代表了在基站覆盖区域内要调整的目标用户数目。如下面将会详细描述地，基站然后在阈值内适当地调整它的导频信道发射功率，从而调整它的覆盖区域，以获得期望数目的用户或者将期望数目的用户切换到相邻基站以便进行负载再均衡。

每个基站也监测覆盖度量(例如包括掉话概率和/或覆盖重叠系数和/或特定时间段内的其他服务质量度量的度量)的值。如果特定度量的测量值超过相应的最大可允许阈值，由于超过期望阈值表明覆盖不足，因此将基站的最小导频信道发射功率阈值增加一个特定步长。然而，如果测量的度量低于最大可允许阈值，由于向用户设备提供了超过所需的服务质量并且基站可以降低它的发射功率，因此逐步降低基站的最小导频信道发射功率阈值。

如图3所示，每个基站F_A、F_B、F_C可操作来和组内的相邻基站通信或者感知这些相邻基站。为了使得下面的描述更清晰，通过示例的方式，将基站F_A称为“本地”基站。将相邻基站F_B和F_C称为相邻基站。本地基站F_A可操作来执行导频信道信号测量以直接地或者通过测量报告检测位于附近的相邻基站。本地基站F_A还可以通过回程网络执行查询和响应过程以直接从相邻基站或者从毫微微小区控制器/网关230集中存储的信息中获得关于它的邻居的信息。在任何情况下，相邻基站是导频信道功率变化能够对本地基站的性能产生显著影响和反之亦然的那些基站。

如上所述，每个基站周期性地从所支持的用户设备和相邻基站收集信息，然后基站周期性地调整它的导频信道发射功率的下限阈值，以周期性地最小化覆盖空洞和任何重叠。每个基站在设置的上限阈值和下限阈值之间频繁地改变它的导频信道发射功率，以均衡无线小小区网络内相邻基站间间的负载，现在将对此进行详细描述。

图5是示出进行负载更新时每个基站的操作的流程图。如前所述，与图6中所示的覆盖更新相比，这些负载均衡更新更频繁地进行。

在步骤S10，本地基站在当前更新时隙k中确定当前用户负载L_0，k(通常为基站当前支持的活动用户数目，但也可以包括其他负载度量，例如所支持的用户当前所需的传输带宽)。

在步骤S20，本地基站确定每个相邻基站的负载L_i，k，其中i＝1到N-1，N为邻居集群或组中的基站的总数目(例如在图3的示例中N为3)。

在步骤S30，本地基站然后根据算法计算基站目标负载，其中L_T，k为当前在时隙K中更新的本地基站的目标负载，C为本地基站容量(通常为基站所支持的最大活动用户数目或某些其他负载度量，例如该基站所支持的最大通信带宽)。然后该目标负载可以用来提供本地基站正支持的负载多于还是少于组内其他基站正支持的平均负载的指示。

在步骤S40，进行关于基站上的当前用户负载L_0，k是否大于该基站的目标负载L_T，k的确定。如果当前用户负载L_0，k小于目标负载L_T，k(表示当前用户负载小于基站的最大容量C)，那么处理进行到步骤S45。在步骤S45，进行关于基站上的当前用户负载L_0，k是否等于该基站的目标负载L_T，k的确定。如果当前用户负载L_0，k等于目标负载L_T，k，那么不改变导频信道发射功率，并且处理进行到步骤S90。如果当前用户负载L_0，k小于但不等于目标负载L_T，k(表示当前用户负载小于基站的最大容量C)，那么处理进行到步骤S50，其中执行程序3：Inc_Pwr_Underloaded(如下所示)，因为基站以小于目标水平的水平操作，这表示组内其他基站正支持更多的负载并且本地基站仍有用于接收更多的负载的容量；然后通过增加导频信道发射功率来增加本地基站的覆盖区域，以使得用户设备从组内负载较重的基站切换到本地基站，并且处理进行到步骤S90。如果当前用户负载L_0，k大于目标负载L_T，k，表明基站正在支持大于它的负载分担的负载，那么处理进行到步骤S60。

在步骤S60，进行当前用户负载L_0，k是否大于本地基站的容量C的确定。如果当前用户负载L_0，k大于本地基站的容量C，那么表明本地基站过载，并且需要通过对用户设备进行切换来降低它的负载，然后处理进行到步骤S70，其中执行程序1：Dec_Pwr_Overloaded。如果用户负载L_0，k小于或等于本地基站的容量C，那么处理进行到步骤S70，其中执行程序2：Dec_Pwr_Underloaded，据此本地基站力图降低其发射功率，但仅在有可能这么做的时候；因此在任何功率降低发生之前进行组内其他基站是否可以承载该负载的确定。

在步骤S90，处理返回到步骤S10以在下一个时隙计算用户负载。

程序1：Dec_Pwr_Overloaded

1：对于每个所连接的移动接收机，计算它的RPSS差，即

2：以升序顺序对所计算的所有移动接收机的进行排序。

3：在数组中存储排序后的

4：通过下式降低基站导频发射功率

5：ifthen

6： $P_{\mathrm{tx},\min }^{\mathrm{thr}}=P_{\mathrm{tx}}$

7：end if

8：转到程序2：Dec_Pwr_Underloaded。

程序2：Dec_Pwr_Underloaded

程序3：Inc_Pwr_Underloaded

1：对于每个与邻居连接的移动接收机，计算它的RPSS差，即自身导频信号和邻居基站导频信号间的

2：以升序顺序对上述计算的RPSS差进行排序，并存储到数组中。

3：通过下式增加基站导频发射功率

因此，可以看出本地基站采用算法将它的用户负载调整到所计算的所有N个相邻基站的平均值。给定本地基站的当前用户负载，它通过回程收集它的邻居的用户负载。然后计算邻居集合的平均负载(包含它自己的负载)。然后，本地基站比较它的当前用户负载和邻居集合的平均负载，并且降低或增加导频发射功率以切换或者获得期望的用户。如果当前用户负载大于它的容量(L₀＞C；过载的情形)，采用程序Dec_Pwr_Overloaded来丢掉多余用户。对于(C，L₀＞L_T)情况，本地基站使用程序Dec_Pwr_Underloaded，仅在用户可以被另一个毫微微小区接收时才丢掉该用户。对于负载不足(L₀＜L_T)的情况，程序Inc_Pwr_Underloaded增加BS的导频发射功率以获得需要数目的用户(L_T-L₀)。

如上所述，周期性地改变最小导频信道发射功率阈值从而有助于最小化覆盖空洞和任何重叠。测量某个预定时间段内的覆盖度量，基站比较测量度量和预定的阈值，并且相应地确定增加或降低最小导频信道发射功率阈值。增加最小导频信道发射功率阈值有助于去除覆盖空洞，同时降低最小导频信道发射功率阈值有助于最小化任意覆盖重叠。通常，降低步长将被设定为远低于增加步长P_step以确保基站覆盖逐步降低以及覆盖主要由增加步长控制。这是因为覆盖重叠没有覆盖空洞对用户设备的服务质量产生不利影响的可能性高。

现在转到图6，在步骤S100，测量覆盖度量ζ_0，k。

在步骤S110，进行关于测量的覆盖度量ζ_0，k是否超过预定阈值的确定。如果测量的覆盖度量ζ_0，k没有超过阈值表明没有向用户设备提供足够的服务，则在步骤S120，将最小导频信道发射功率阈值增加预定的步长P_step。如果在步骤S110确定测量的覆盖度量ζ_0，k小于或等于阈值那么处理进行到步骤S130。

在步骤S130，进行当前发射功率P_tx是否等于最小导频信道发射功率阈值的确定。如果不是，则不做改变并且处理进行到步骤S150。如果确定导频信道发射功率P_tx等于最小导频信道发射功率阈值则在步骤S140，将最小导频信道发射功率阈值降低预定的步长之后，处理进行到步骤S150。

在步骤S150，暂停进一步的处理，直到以B为时间周期的下一个更新时隙为止。

因此，可以看出与集中式方案相比，使用分散式/分布式算法使得基站能够做出本地决定以达到全局目标。分散式联合覆盖优化算法在每个毫微微小区基站单独运行，并且致力于实现用户负载均衡以及覆盖空洞和重叠的最小化。每个基站存储最大导频发射功率阈值和最小导频发射功率阈值。该最大导频功率阈值是固定的，并且取决于网络设计者分配给该导频信道的基站发射总功率的大小。该最小导频功率阈值由算法自适应设定。在每个基站上单独运行的算法包括两个更新周期：用于实现用户负载均衡的更频繁的导频发射功率更新，以及用于覆盖空洞和重叠的最小化处理的不频繁的最小导频发射功率阈值更新。负载均衡更新更频繁的原因是为了满足用户的移动性要求以及为了在用户位置改变之前收敛到均衡的负载。

术语：

N-邻居集群内基站的总数目，使得每个基站有N-1个邻居。

C-基站容量(例如最大活动用户数目)。

η-移动接收机的接收机灵敏度。

L₀-当前更新的基站的用户负载(活动用户数目)。

L_T-当前更新的基站的目标用户负载。

-基站最小导频功率阈值(自适应的)。

-基站最大导频功率阈值(固定的)。

ξ^thr-覆盖空洞度量ξ的阈值。

P_rx-接收的导频信号强度(RPSS)。

P_rx，L-接收的最低导频信号强度。

-从最佳基站接收的导频信号强度。

-从次最佳基站接收的导频信号强度。

$P_{\mathrm{rx}}^{\mathrm{diff}}=P_{\mathrm{rx}}^B-P_{\mathrm{rx}}^{\mathrm{NB}}.$

-最低的

本领域技术人员容易理解，上述各种方法的步骤可以通过编程的计算机来执行。此处，某些实施例也旨在涵盖程序存储设备(例如数字数据存储介质)，其是机器或计算机可读的并且对机器可执行或计算机可执行的指令程序进行编码，其中，所述指令执行所述的上面描述的方法的部分或全部步骤。该程序存储设备例如可以是数字存储器、磁性存储介质(如磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。这些实施例也旨在涵盖编程为执行上面描述的方法的所述步骤的计算机。

图中所示的各种元件的功能，包括标示为“处理器”或“逻辑”的任何功能块，可通过使用专用硬件以及与合适的软件相关联的能够执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，该功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或部分可以共享的多个单独的处理器来提供。此外，术语“处理器”、“控制器”或“逻辑”的明确使用不应被解释为专指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。也可以包括其他常规的和/或定制的硬件。同样地，图中所示的所有切换也仅是概念性的。其功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互，甚至手动地实现，随着对上下文更具体的理解，具体技术是实施者可选择的。

本领域技术人员应当理解，本文的任何框图代表体现本发明原理的说明性电路的概念性视图。同样应当理解，任何流程图、流程表、状态转换图、伪代码等都表示可以由计算机可读介质实质上表示从而由计算机或处理器执行的各种过程，不管是否明确地展示了此类计算机或者处理器。

说明和附图仅仅示例了本发明的原理。因此应当理解，本领域技术人员能够设计出虽然未在本文中明确描述或示出，但是体现本发明原理、并且包含在本发明的精神和范围中的各种布置。此外，本文所述的全部示例在原则上仅意图用于教学的目的，以辅助读者理解本发明的原理和发明人对于推动本领域所贡献的构思，并且要将其理解为不限于这些具体阐述的示例和条件。此外，本文用于阐述本发明的原理、方案和实施方式的全部陈述以及它的具体示例意图包括它们的等同方式。

Claims (12)

1.一种基站，其可操作来与组内其他基站协作地支持与用户设备进行的无线通信，所述基站包括：

传输装置，可操作来产生具有用于支持与用户设备进行的无线通信的覆盖区域的小区；

接收装置，可操作来接收用于指示所述组内的基站经历的用户设备通信负载的负载信息；以及

覆盖区域调整装置，可操作来确定在由上限阈值和下限阈值所界定的预定范围内所述覆盖区域需要的变化以改变所述组内至少一个基站经历的用户设备通信负载；

其中当所述基站经历的所述用户设备通信负载超过所述组的平均用户设备通信负载，并且超过所述基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，所述覆盖区域调整装置可操作来减小所述覆盖区域，以减少所述基站经历的所述用户设备通信负载；并且

其中当所述覆盖区域减小到低于所述下限阈值时，所述覆盖区域调整装置可操作来降低所述下限阈值。

2.根据权利要求1所述的基站，其中当所述基站支持的所述用户设备通信负载低于所述组的平均用户设备通信负载，但是没有超过所述基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，所述覆盖区域调整装置可操作来将所述覆盖区域增大到不超过由所述预定范围的所述上限阈值所限定的最大覆盖区域，以增加所述基站经历的所述用户设备通信负载。

3.根据权利要求1所述的基站，其中当所述基站经历的所述用户设备通信负载超过所述组的平均用户设备通信负载，但是没有超过所述基站经历的预定的最大用户设备通信负载时，以及当从所述负载信息中识别出的作为支持所述基站不再支持的用户设备通信负载的候选者的基站没有超过这些基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，所述覆盖区域调整装置可操作来将所述覆盖区域减小到不小于由所述预定范围的所述下限阈值所限定的最小覆盖区域，以减少所述基站经历的所述用户设备通信负载。

4.根据权利要求3所述的基站，其中所述接收装置可操作来接收用于指示所述组内的基站支持的用户设备接收机灵敏度的接收机灵敏度信息，以及覆盖区域调整装置可操作来根据所述接收机灵敏度信息确定所述覆盖区域的所述减小是否会导致产生所述组内的所述基站不再支持的用户设备通信负载，如果是，则阻止所述减少。

5.根据权利要求1所述的基站，其中用于指示所述组内的基站经历的用户设备通信负载的所述负载信息包括用于指示所述组内的所述基站支持的用户设备数目的信息，以及所述覆盖区域调整装置可操作来确定通过改变它的导频信道发射功率而产生的所述覆盖区域需要的变化，以便通过改变所述组内的所述至少一个基站支持的用户数目来改变所述组内所述至少一个基站经历的所述用户设备通信负载。

6.根据权利要求5所述的基站，其中由上限阈值和下限阈值所界定的所述预定范围包括由导频信道发射功率上限阈值和导频信道发射功率下限阈值所界定的预定导频信道发射功率范围。

7.根据权利要求5所述的基站，其中当所述基站支持的所述用户设备数目低于所述组内的基站支持的平均用户设备数目，但是没有超过所述基站可支持的预定的最大用户设备数目时，所述覆盖区域调整装置可操作来将所述覆盖区域增大到不超过由所述预定范围的所述上限阈值所限定的最大覆盖区域，以增加所述基站支持的所述用户设备数目。

8.根据权利要求5所述的基站，其中当所述基站支持的所述用户设备数目超过所述组内的基站支持的平均用户设备数目，并且超过了所述基站可支持的预定的最大用户设备数目时，所述覆盖区域调整装置可操作来减小所述覆盖区域，以减小所述基站支持的所述用户设备数目。

9.根据权利要求5所述的基站，其中当所述基站支持的所述用户设备数目超过所述组内的基站支持的平均用户设备数目，但是没有超过所述基站可支持的预定的最大用户设备数目时，以及当从用于指示所述基站支持的用户设备数目的所述信息中识别出的作为支持所述基站不再支持的用户设备通信负载的候选者的基站没有超过这些基站可支持的预定的最大用户设备数目时，所述覆盖区域调整装置可操作来将所述覆盖区域减小到不小于由所述预定范围的所述下限阈值所限定的最小覆盖区域，以减少所述基站支持的所述用户设备数目。

10.根据权利要求1所述的基站，其中所述接收装置可操作来接收向所述基站支持的用户设备提供的服务质量的指示，以及响应于所述指示，所述覆盖区域调整装置可操作来调整所述预定范围的所述下限阈值，以便改变可由所述预定范围限定的最小覆盖区域。

11.根据权利要求10所述的基站，其中所述覆盖区域调整装置可操作来执行以下至少一项：

当所述服务质量指示表明正在向所述基站支持的用户设备提供小于或者等于预定服务质量的服务质量时，将所述预定范围的所述下限阈值增加第一预定数量；以及

当所述服务质量指示表明正在向所述基站支持的用户设备提供大于预定服务质量的服务质量时，将所述预定范围的所述下限阈值减小第二预定数量。

12.一种用于无线通信的方法，包括以下步骤：

产生具有用于支持与用户设备进行的无线通信的覆盖区域的小区；

接收用于指示基站经历的用户设备通信负载的负载信息，所述基站与组内其他基站协作地操作以支持与用户设备进行的无线通信；以及

确定在由上限阈值和下限阈值所界定的预定范围内覆盖区域需要的变化以改变所述组内至少一个基站经历的用户设备通信负载；

当所述基站经历的所述用户设备通信负载超过所述组的平均用户设备通信负载，并且超过所述基站可支持的预定的最大用户设备通信负载时，减小所述覆盖区域，以减少所述基站经历的所述用户设备通信负载；以及

当所述覆盖区域减小到低于所述下限阈值时，降低所述下限阈值。