CN103155648A - 用于决定无线网络中的潜在的负载均衡操作的方法和用于无线网络的网络元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于决定是否在具有第一小区的无线网络(11)中执行潜在的负载均衡操作(57)的方法(41)，其中第一小区具有嵌入其中的第二小区。为了改善网络(11)的总体性能，建议了一种用于决定包括具有第一小区(13)的第一基站(15)和至少一个具有第二小区(19)的第二基站(21)的无线网络(11)中的潜在的负载均衡操作(57)的方法(41)，该第一小区(13)与该第二小区(19)至少部分地彼此重叠。该方法(41)包括：评估(57)潜在的负载均衡操作对总体性能度量(M)的影响，所述度量(M)表征该第一小区(13)和至少一个第二小区(19)的性能；以及如果所述评估根据该性能度量(M)指示该潜在的负载均衡操作(57)将改善该性能则发起该负载均衡操作(57)。

Description

用于决定无线网络中的潜在的负载均衡操作的方法和用于无线网络的网络元件

技术领域

本发明涉及一种用于决定包括具有第一小区的第一基站和至少一个具有第二小区的第二基站的无线网络中的潜在的负载均衡操作的方法，该第一小区和第二小区至少部分地彼此重叠。此外，本发明涉及一种被布置用于执行该方法的无线网络的网络元件，如宏基站或微微基站。

背景技术

在本领域中已知分层蜂窝网络。分层网络典型地具有相对大的宏小区。比宏小区更小的所谓的微微小区至少部分地被嵌入到宏小区中。向宏小区注册并且位于被嵌入在该宏小区中的微微小区的覆盖区域中移动终端可以执行从宏小区到微微小区的切换，从而将原始在该宏基站与该终端之间传递的数据流量切换到该微微基站。

在许多情况下，微微小区改善蜂窝网络的总体性能，因为宏基站可以将位于微微小区中的至少一些终端切换到微微基站，从而这些终端感觉到更好的服务质量并且宏基站具有更多无线电资源可用于对保持向宏基站注册的终端进行服务。

具体地，如果宏基站和微微基站使用同一无线资源，则微微小区的尺寸取决于由宏基站以及由微微基站用于在这些无线电资源或该无线资源的一部分上进行传输的传输功率。例如，如果微微基站的传输功率不能增加或者如果宏传输功率相对高，则宏基站与微微基站之间的干扰导致相对低的微微小区尺寸。低传输功率导致相对大的微微小区，因为干扰相对低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于决定潜在的负载均衡操作的方法，该负载均衡操作允许协调宏基站与至少一个微微基站的操作，从而改善宏小区与嵌入在该宏小区中的微微小区的整体性能。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于决定是否在包括具有第一小区的第一基站和至少一个具有第二小区的第二基站的无线网络中执行负载均衡操作的方法，其中该第一小区和该第二小区至少部分地互相重叠。该方法包括：评估潜在的负载均衡操作对总体性能度量的影响，所述度量表征该第一小区和该至少一个第二小区的性能；以及如果所述评估根据该性能度量指示所述潜在的负载均衡操作将改善该性能则执行该负载均衡操作。该性能度量可以表征或者依赖于该第一小区和该第二小区的总体吞吐量和/或到向该第一基站或第二基站注册的终端的资源指配的公平性。然而，在特定实施方式中，该性能度量可以依赖于该无线网络的不同特性。

通过在执行该负载均衡操作之前借助该性能度量来评估该负载均衡操作，该方法根据该性能度量预测该负载均衡操作是否将最有可能改善该性能。因此，可以避免不合适的负载均衡操作并且可以改善在吞吐量、公平性等等方面的总体性能。

优选地，该网络是分层次蜂窝网络，该第一小区是宏小区并且该第二小区是微微小区，该微微小区的覆盖区域小于该宏小区的覆盖区域，并且其中该第一基站是控制该宏小区的宏基站并且该第二基站是控制该微微小区的微微基站。该宏小区与该微微小区至少部分地彼此重叠，即该微微小区可以完全地位于该宏小区内，或者该微微小区可以位于该宏小区的小区边界上，从而仅该微微小区的一部分位于该宏小区内。

在一个优选实施方式中，所述评估包括计算与该第一小区和该至少一个第二小区的当前操作状态相关的该性能度量的当前值，并且计算如果将要执行该负载均衡操作则与该第一小区和该至少一个第二小区的将出现的操作状态相关的该性能度量的预测值。可以将该当前值与该预测值彼此比较。该方法可以根据该比较决定是否执行该负载均衡操作。

在另一个优选实施方式中，基于无线电资源管理模型来确定性能度量的该值，并且该度量优选地是最小终端比特率。

该总体性能度量表征包括至少部分地与第一小区重叠的至少一个第二小区的该第一小区的该性能并且因此与多个小区和对应的基站相关。在一个实施方式中，该方法包括确定小区特定性能度量的至少一个小区特定值，所述小区特定值表征该第一小区或该第二小区的性能并且根据该至少一个小区特定值确定该当前值和/或该预测值。

关于该负载均衡操作的决定与该第一基站和该至少一个第二基站相关。因此，希望在该第一基站与所涉及的第二基站之间协调关于是否执行该负载均衡操作的决定。在一个优选实施方式中，通过与网络元件优选地与该第一基站和/或该第二基站交换该小区特定值、该总体性能度量的该值和/或用于指示所述评估是否根据该性能度量指示该潜在负载均衡操作将改善该性能的指示，来执行该协调。

在一个实施方式中，执行该负载均衡操作包括触发终端从该第一小区到该第二小区或从该第二小区到该第一小区的切换。根据该实施方式，使用该性能度量评估潜在切换。如果该评估显示切换将改善该第一小区与至少一个第二小区的组合性能，则执行切换。否则，推迟或完全取消该切换。

优选地，该方法包括向切换目标基站传输至少一个参数，该参数表征与该终端相关的无线电条件，优选地该终端与至少一个基站之间的路径损失。

在一个实施方式中，执行该负载均衡操作包括限制由该第一基站在该第一小区和该第二小区的无线电资源的一部分上传输的信号的传输功率。限制该传输功率典型地增大第二小区尺寸，从而位于该第一小区内的更多终端可以向该第二小区注册。然而，增加该第二小区的尺寸并不总是改善总体性能。例如，如果已经存在大量向该第二小区注册的终端并且如果在第二小区中存在相对高的负载，则增加该第二小区的尺寸使得甚至更多终端向该第二小区注册将不会改善总体性能，因为大量终端共享第二小区而第一小区仅很少被使用。然而，如果第二小区几乎是空的，则增加该第二小区的尺寸改善总体性能，因为该第二小区可以接通可以离开该第一小区并且向该第二小区注册的更多终端。如果合适，当根据该性能度量的该评估限制该传输功率时允许该第二小区的尺寸半静止地增加。

优选地，该无线电资源的该部分对应于时间间隔优选地该无线网络的帧结构的帧或子帧或者该帧或该子帧的一部分。具体地，该第一基站可以限制该帧或该子帧的至少一部分内的该传输功率，优选地完全抑制信号传输。在时间同步系统的情况中，该第一基站仅在该帧或该子帧的用于传输用于移动管理的参考符号(例如导频)的部分中进行传输，而该帧或该子帧的剩余部分完全未被该第一基站使用。该第一基站的该抑制方式还消除了对该子帧的用于控制信道的部分的干扰。当在长期演进(LTE)系统中应用该方法时，该第一基站可以抑制子帧的除了用于传输参考符号(导频)的那些部分之外的全部部分中的传输。这些子帧又被称为几乎空白子帧(ABS)。

在一个实施方式中，该方法包括恢复所述限制该传输功率。例如，如果不再需要该第二小区的大尺寸，则该第一小区可以停止限制该传输功率并且使用该无线电资源的对应部分来与向该第一基站注册的终端进行通信。

优选地，该方法包括评估恢复限制该传输功率对总体性能度量的影响，并且如果所述评估根据该性能度量指示所述恢复将改善该性能则恢复所述限制。

为了评估该性能度量的该影响，该方法可以包括计算与该当前操作状态相关的该性能度量的该当前值，计算如果恢复限制该传输功率则与将最有可能出现的操作状态相关的该性能度量的预测值。为了决定恢复限制该传输功率，可以将该性能度量的该当前值与该性能度量的该预测值进行比较。

优选地，该方法可以包括确定小区特定性能度量的至少一个小区特定值，所述小区特定值表征该第一小区或该第二小区的该性能，并且其中从提交的相对于预定义的阈值的负载信息近似地导出一个小区的该预测值。

在本发明的一个实施方式中，该方法包括从该第一基站向该第二基站传输切换请求消息，并且用信令向该第二基站传输该无线电资源的这样一部分，其中如果该第二基站接受由该切换请求指定的切换则该第一基站想要限制该部分上的该传输功率。这允许组合上述两个负载均衡操作，即触发切换并且限制传输功率。

在一个实施方式中，该方法包括从该第二基站向该第一基站传输限制请求，以用于请求该第一基站限制在无线电资源的一部分上传输的信号的传输功率。优选地，该方法包括从该第一基站向该第二基站传输切换请求并且从该第二基站接收切换拒绝，该切换拒绝指示该第二基站是否由于到该终端的控制信道无线电条件不充分而不能接受该切换请求。在一个实施方式中，该方法包括从该第一基站向该第二基站传输切换请求，并且如果从该第二基站接收到与所述切换请求相关的切换拒绝则限制该第一基站在该无线电资源的一部分上传输的该信号的该传输功率。因此，在一个实施方式中，该方法包括切换拒绝指示该第二基站由于到该终端的控制信道无线电条件不充分而不能接受所请求的切换。在接收到该切换拒绝之后并且在限制了该传输功率之后，该第一基站可以向该第二基站传输其他切换请求。在正常情况下，限制该传输功率应该已去除到该终端的不充分的控制信道条件并且该第二基站应该能够接受该请求的切换。

在一个实施方式中，该方法包括从该第二基站向该第一基站传输限制请求，以用于请求该第一基站限制在该无线电资源的一部分上传输的该信号的该传输功率。具体地，当在LTE系统中应用该方法时，该限制请求可以是用于请求该第一基站将几乎空白子帧(ABS)插入到该LTE的帧结构中的静音请求。

在一个实施方式中，在单个网络元件上优选地在基站上执行所述评估。例如可以在该第二基站向该第一基站传输特定于该第二小区的值的情况下仅由该第一基站计算该性能度量。具体地，该第二基站可以仅计算特定于该第二小区的度量的当前值并且向该第一基站传输该值。

根据一个实施方式，提供无线网络的网络元件，所述网络包括具有第一小区的第一基站和至少一个具有第二小区的第二基站，该第一基站与该第二基站至少部分地彼此重叠，其中该网络元件包括被布置用于评估潜在的负载均衡操作对总体性能度量的影响的控制装置，所述度量表征该第一小区与该至少一个第二小区的性能，并且如果所述评估根据该性能度量指示该潜在的负载均衡操作将改善该性能则执行该负载均衡操作。该控制装置可以包括例如被编程用于执行根据其实施方式在上文进行了描述的本发明的方法的处理器或微机。

优选地，该网络元件是该第一基站或该至少一个第二基站，该网络元件的控制装置被布置用于执行根据其实施方式在上文进行了描述的本发明的方法。

附图说明

在附图中显示并且在下文中详细描述本发明的优选实施方式和其他优点：

图1显示了蜂窝通信网络；

图2显示了图1中所示的蜂窝网络的网络元件；

图3显示了图1中所示的网络中的资源分配的示图；

图4显示了用于操作图1中所示的网络的网络元件的方法的流程图；以及

图5显示了在图1中所示的蜂窝网络的微微基站与宏基站之间交换的信令消息的序列图。

具体实施方式

说明书和附图仅仅示出了本发明的原理。因此将认识到本领域技术人员将能够想到虽然本文没有明确地描述或显示但是体现本发明的原理并且被包括在它的精神和范围中的各种布置。此外，本文阐述的全部示例原则上仅明确地意图用于教学的目的以辅助读者理解本发明的原理和本发明人对于推进本领域所贡献的构思，并且要被理解为不限于该具体阐述的示例和条件。此外，本文阐述本发明的原理、方面和实施方式以及它们的具体示例的全部语句意图包括它们的等同形式。

图1显示了具有多个宏小区13的蜂窝网络11。每个宏小区13具有宏基站15，宏基站15被布置用于控制宏小区13，具体地用于控制位于宏小区13内并且向宏小区13的宏基站15注册的终端17。在所示实施方式中，单个宏基站15被指配给三个宏小区13。在另一个实施方式中，仅一个宏小区13被指配给一个宏基站15。

此外，蜂窝网络11具有多个微微小区19，它们中的每一个具有微微基站21。在所示示例性实施方式中，每个微微基站21确切地控制一个微微小区19和向对应的微微基站21注册的终端17。由微微基站21传输的无线电信号的最大传输功率小于由宏基站15发送的无线电信号的最大传输功率。因此，微微小区19的尺寸即微微小区的覆盖区域小于宏小区13的尺寸。微微小区19与至少一个宏小区13重叠。微微基站21优选地位于终端17的密度相对高的区域内。位于微微小区19内的终端17的至少一部分可能离开宏小区13并且向微微小区19的微微基站21注册。这样，在具有高的终端17密度的区域中安装微微基站21有助于改善位于具有高终端密度的该区域内的终端17的用户所经历的服务质量和/或信道容量。

蜂窝网络11可以是长期演进(LTE)或高级长期演进(高级LTE)移动通信系统的一部分。由第三代合作伙伴计划(3GPP)规定LTE和高级LTE二者。但是本发明不限于LTE或高级LTE。在LTE中基站13、15被称为增强型节点B(eNodeB)。终端17通常被称为用户设备(UE)。也可以结合不同类型的蜂窝网络或移动通信系统来应用本发明。

图2更详细地显示了网络11的网络元件如宏基站15和微微基站21。每个基站15、21具有与用于向终端17传输无线电信号并且用于接收由终端17发送的无线电信号的天线25相耦合的收发器23。

基站15、21具有被连接到用于将基站15、21彼此互连的互连装置(如互连网络29)的互连网络接口电路27。当使用LTE时，基站15、21可以根据所谓X2接口彼此通信。

此外，基站15、21包括控制装置31，如优选地包括被编程用于执行用于操作基站15、21的方法的处理器的控制电路。具体地，控制装置31可以被配置优选地被编程用于执行用于决定无线网络11中的潜在的负载均衡操作的方法。下文描述用于决定潜在的负载均衡操作的示例性方法。

当操作具有至少部分地位于宏小区13的覆盖之中的至少一个微微小区19的网络11时，应该最大化全部小区13、19的总体吞吐量和由终端17看到的服务质量。为此目的，网络11可以执行负载均衡操作以便将负载从宏小区13移动到微微小区19并且反之亦然。

如果宏小区13和微微小区19使用相同的无线电资源，具体地如果使用同一无线电载波，则可以使用时域小区间干扰协调(ICIC)以便协调控制信道上的干扰。如果小区13、19都使用多载波，则可以使用频域ICIC以便协调控制信道上的干扰。

因为微微基站21具有相对小的形状因子并且由于规章限定，与由宏基站15发射的信号的功率相比由微微基站21发射的信号的功率低。因此，因此，微微小区19的覆盖区域A₁比宏小区13的覆盖区域更小。在仅少量终端17向微微小区19注册的情况下，可能的负载均衡操作可以包括降低由宏基站15用于传输无线电传输资源32的一部分的最大传输功率以便增加微微小区19的覆盖区域。由宏基站15在无线电资源32的该部分中使用的传输功率的降低减少宏基站15与微微基站21的终端17之间的干扰，从而微微基站21可以接通距微微基站21相当远的终端17。因此，降低或限制宏基站在无线电资源32的该部分上的最大传输功率导致微微小区19的覆盖区域A₂增加(见图1)。由于减少宏基站的干扰而导致的微微小区19的覆盖区域的增加又被称为“占地(footprint)增加”。

理论上，还可能通过增加由微微基站21使用的传输功率来增大微微小区19的覆盖区域。但是，在许多情况下，微微基站21的传输功率受微微基站21的小的形状因子的限制或受到规章限定的限制。

图3在公共时间轴上显示了由宏小区M₁的宏基站15和微微小区P₁的微微基站21发射的信号的传输功率P。无线电传输资源32包括在小区M₁和小区P₁二者中使用的载波33。网络11维持帧结构35。帧结构35包括连续的无线电帧37。在图3中，仅显示了一个无线电帧37。每个无线电帧37被分割成多个子帧S₁、......、S_R，其中R指示单个无线电帧37中的子帧的总数。如从图3中可以看出的，小区M₁和小区P₁的基站15、21关于帧结构35具体地无线帧37和子帧S₁、......、S_R的定时而相对于彼此同步。

如图3的顶部的图所示，将具有有限传输功率的子帧S₃插入到宏基站15的子帧S₁、......、S_R的序列中。当使用LTE时，宏基站15在该子帧S₃期间仅传输必不可少的参考符号。因此，仅子帧S₃的被分配用于对应的参考符号的那部分被宏基站15使用，而在该子帧S₃的剩余部分期间宏基站15完全不进行传输。因此，子帧S₃还被称为几乎空白子帧(ABS)。

在另一个实施方式中，将由小区M₁的宏基站15发射的信号的传输功率P限制到用于子帧S₃的降低功率等级。在另一个实施方式中，小区M₁的宏基站15在整个子帧S₃期间完全不进行传输。

由于相当大地降低了小区M₁的宏基站21发射的信号的传输功率，所以在子帧S₃期间降低了与由小区P₁的微微基站15发射的信号的干扰。因此，小区P₁的微微基站21可以接通相对远离微微基站21的终端17。换句话说，小区P₁的覆盖区域增加。

在子帧S₃中位于增加的覆盖区域A₂中的终端17可以接收由微微基站21发射的控制信道信号(例如LTE的物理下行链路控制信道PDCCH)而不会经历来自小区P₁的宏基站15的干扰。此外，如果向微微基站21注册的终端17驻留在增加的覆盖区域A₂内，则在子帧S₃中微微小区P₁的数据信道(例如LTE的物理下行链路共享信道PDSCH)不经历来自小区P₁的宏基站15的干扰。优选地，用信令向终端17传输在此期间宏基站15的传输功率被减低的子帧S₃，以便避免当将ABS插入到无线电帧37中时可能发生的信道估计、信道状态测量和无线电/或链路故障检测的问题、

因此位于增加的覆盖区域A₂内但是并不位于常规的覆盖区域A₁内的终端17优选地被调度在功率被宏基站15限定的子帧中，因为它们随后可以接收来自微微基站21的控制信道(PDCCH)。

在所示实施方式中，微微基站21不改变被发射到微微区P₁中的信号的传输功率。用于全部子帧S₁、......、S_R的传输功率一直是P_pico。

在所示实施方式中，仅一个具有降低的传输功率的子帧S₃被插入到无线电帧37中。然而，可以将多个具有有限的传输功率的子帧(例如ABS)插入到单个无线电帧37中。

如果微微小区P₁的覆盖区域增加则更多终端17可以向小区P₁注册。结果，宏小区M₁的负载被移到微微区P₁。这样，在子帧S₁、......、S_R期间限制传输功率(例如将ABS插入无线电帧37中)就是负载均衡操作。

然而，增加微微小区19的覆盖区域并不总是改善网络11的性能。例如，如果已经存在多个使用单个微微小区19的终端17，则向该微微小区19增加附加终端17并不改善总体性能，因为微微小区19已经严重过载。在该情况下，位于微微小区19的覆盖区域中的一些终端应该留在宏小区13中。因此不需要插入具有有限的传输功率的子帧S₃。此外，避免插入具有有限的传输功率的子帧S₃或去除以前插入的具有有限的传输功率的子帧增加网络11的性能，因为宏基站15具有更多无线电传输资源32可用于与未向微微基站19注册的终端17进行通信。因此，在本发明的实施方式中，依赖于网络11的操作状态半静态地进行是否插入具有有限的传输功率的子帧S₃的决定。

第二类型的负载均衡操作触发终端17的通信会话从一个基站15、21到另一个基站21、15的切换。宏基站15与微微基站21之间的切换立即在基站15、21之间转移由该终端17引起的网络负载。

图4显示了用于根据网络11特别是宏小区13和至少部分地位于宏小区13内的所有微微小区19的当前操作状态半静态地决定是否执行负载均衡操作(例如插入具有有限传输功率的子帧或触发宏小区13与微微小区19之间的切换)的方法。在方法41的开始43之后，在方框45中评估潜在的负载均衡操作对表征宏小区13和至少部分地位于宏小区13中的所有微微小区19的性能的总体性能度量M的影响。

方框45包括计算与宏小区13和微微小区19的当前操作状态相关的性能度量M的当前值M_cur的步骤47。此外，方框45包括计算与如果执行负载均衡操作则将出现的假设操作状态相关的性能度量M的预测值M_pre的步骤49。在步骤47和49之后，执行步骤51，步骤51比较性能度量M的当前值M_cur与预测值M_pre并且确定该负载均衡操作是否将改善由性能度量M表征的性能。步骤51进行关于是否应该执行负载均衡操作的决定d。

可以用分布式的方式执行方法41。例如，网络11的多个网络元件(如宏基站15和微微基站21)可以执行图4中所示的至少一些步骤。为了协调对于是否应该在这些网络元件15、21之间执行负载均衡操作的决定，方法41可以包括步骤53，步骤53与其他网络元件15、21交换性能度量M的值M_cur、M_pre和/或基于这些值M_cur、M_pre进行的决定。然后执行分支55，以用于明确地决定是否执行负载均衡操作。步骤55可以根据决定d和/或信息交换53的结果进行决定。如果步骤55决定应该执行负载均衡操作(Y)，则执行方法41的用于触发或者执行负载均衡操作的步骤57。否则(N)跳过步骤57并且方法41终止。在执行了步骤55之后，终止方法41。

在一个实施方式中，如果决定d指示应该执行负载均衡操作并且步骤53显示其他网络元件15、21已经进行了相同的决定d，则分支55决定执行负载均衡操作。在另一个实施方式中，网络元件15、21对相同的输入参数独立地执行相同的方法并且得到相同的决定。在其他不同的实施方式中，网络元件15、21可以协商是否应该用不同的方式执行负载均衡操作。在又一个实施方式中，省略步骤53并且分支55仅根据决定d进行决定。

可以重复地或周期性地执行方法41。在一个实施方式中，每当确定了潜在的负载均衡操作并且需要决定是否执行该负载均衡操作时执行方法41。

在一个优选实施方式中，度量M包括无线电资源管理模型(RRM模型)的结果。这些性能度量包括以下至少一个：小区吞吐量、终端17的最小吞吐量(例如与吞吐量相关的特定百分点例如第五个百分点)、小区13、19中的最小终端比特率、平均或最大分组延迟或者表征到个体终端17的无线电资源分配的总体公平性的公平性度量。

RRM模型可以适应以下输入参数中的一个或多个：向小区13、19注册的终端17的数目、终端17的流量特征(例如所需要比特率)、终端17所经历的干扰、服务小区13、19的信道、在基站15、21与终端17之间的路径损失。在一个实施方式中，终端17是否可被特定基站15、21接通，具体地基站15、21的控制信道是否可以被终端17接收的事实形成RRM模型的输入参数。

RRM模型可以仅使用以上参数的一部分。例如，可以提供用于建模平均终端吞吐量的相当简单的RRM模型。

负载均衡操作57可以包括宏小区13与微微小区19之间的切换61。如下文的等式所示，在切换发生之前(符号“noHO”)在假设切换将发生(符号“HO”)的情况下评估性能度量。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{PerfP}1\left(\mathrm{noHO}\right)=\mathrm{RRMpico}\left(\mathrm{noHO}\right)\\ \mathrm{PerfM}1\left(\mathrm{noHO}\right)=\mathrm{RRMmacro}\left(\mathrm{noHO}\right)\end{array}\right\}{M}_{\mathrm{cur}}$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{PerfP}1\left(\mathrm{HO}\right)=\mathrm{RRMpico}\left(\mathrm{HO}\right)\\ \mathrm{PerfM}1\left(\mathrm{HO}\right)=\mathrm{RRMmacro}\left(\mathrm{HO}\right)\end{array}\right\}{M}_{\mathrm{pre}}$

组合切换之前的情况产生性能指示符M_cur并且组合切换之后预测的操作状态产生预测指示符值M_pre。当实现组合性能的总体改善时进行切换决定，即如果M_pre＞M_cur则执行切换。

如以上等式所示，可以根据小区特定性能度量的值PerfP1()、PerfM1()计算总体性能度量M的M_cur值和M_pre。可以通过使用小区特定无线电资源模型RRMpico()、RRMmacro()来计算这些值。在一个优选实施方式中，基站15、21交换小区特定值PerfP1()、PerfM1()和/或总体值M_cur、M_pre。步骤53可以包括在基站15、21之间交换作为当前和预测值的小区特定性能度量的值PerfP1()、PerfM1()并且/或者交换总体性能度量M的值M_cur和M_pre。在一个实施方式中，宏基站15计算与宏小区M1相关的小区特定性能度量的值PerfM1()并且/或者微微基站21计算与微微小区P1相关的小区特定性能度量的值PerfP1()。在该情况下，宏基站15不需要计算PerfP1的值并且微微基站21不需要计算PerfM1的值。

在一个实施方式中，可以通过向目标基站15、21发送关于指定终端17的信息(例如指定终端17到服务小区和/或干扰小区的路径损失)，促进对切换之后的操作状态的上述预测评估。

负载均衡操作还可以包括限制由宏基站15在无线电传输资源32的一部分上发送信号的传输功率(步骤63)。传输资源32的该部分可以对应于时间间隔例如子帧S₁、......、S_R。具体地，可以如上所述将至少一个ABS插入到帧结构35中。

在一个实施方式中，宏基站15提供被发送到微微基站21的用于添加一个或多个ABS的切换请求消息。微微基站21在评估性能度量时考虑该提供的ABS。由于在微微小区19中由于所提供ABS而改善性能具体地控制信道性能，所以将更有可能执行切换。

在另一个实施方式中，微微基站21不提供用于将ABS插入到帧结构35中的切换请求消息。这可能导致如性能度量的估计值所指示的性能在执行潜在的切换之后降低，从而切换将不发生。然而，微微基站21可以向宏基站15发送切换拒绝消息，该消息包括对于该切换拒绝是由于到终端17的位置的控制信道条件不充分的指示。在接收到该切换拒绝消息之后，宏基站21可以改变ABS配置，具体地宏基站15可以在帧结构45中添加ABS并且向微微基站21发送切换请求消息。

在两个上述实施方式中，结果从宏基站15到微微基站21的切换与限制由宏基站15在无线电传输资源42的一部分上发送的信号的传输功率结合。

在一个实施方式中，微微基站21可以向宏基站15发送合格的静音请求65，如图5中所示。提供发送静音请求65，微微基站21请求在宏小区13的帧结构35中添加ABS。静音请求65可以包括作为性能度量M_cur的一部分或总体度量M的当前值M_cur的当前值PerfP1(curABS)，和作为性能度量M_pre的一部分或该度量M_pre自身的预测值PerfP1(newABS)。预测值PerfP1(curABS)表征如果插入ABS则微微基站21将具有的估计性能。宏基站15接收静音请求65或者可能多个静音请求并且在没有附加ABS的情况下评估它自己的性能，以及当添加ABS时评估预测性能。通过将多个性能度量组合到两个总体性能度量M_cur和M_pre中并且比较它们，进行添加ABS的决定。为了进行该决定，可以执行方法41。当估计将改善多个小区(一个或多个微微小区19和一个宏小区13)的总体性能时，设置附加ABS，否则不设置。

下文的等式显示了如何计算总能性能度量M的值M_cur和M_pre：

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{PerfP}1\left(\mathrm{curABS}\right)=\mathrm{RRMpico}\left(\mathrm{curABS}\right)\\ \mathrm{PerfM}1\left(\mathrm{curABS}\right)=\mathrm{RRMmacro}\left(\mathrm{curABS}\right)\end{array}\right\}{M}_{\mathrm{cur}}$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{PerfP}1\left(\mathrm{newABS}\right)=\mathrm{RRMpico}\left(\mathrm{newABS}\right)\\ \mathrm{PerfM}1\left(\mathrm{newABS}\right)=\mathrm{RRMmacro}\left(\mathrm{newABS}\right)\end{array}\right\}{M}_{\mathrm{pre}}$

通过当前值M_cur评估在将附加ABS插入帧结构35之前的操作状态curABSE。通过预测值M_cur评估在附加ABS的潜在插入之后预测的操作状态newABS。如果预计将实现总体性能的总体改善则进行关于是否插入ABS的最终决定。如以上等式中所示，可以计算基于小区特定无线电资源模型确定的小区特定性能度量的值PerfP1()、PerfM1()。可以根据小区特定值PerfP1()、PerfM1()确定总体性能度量M的值M_cur、M_pre。在一个实施方式中，可以结合评估可能的切换，如上所述地在基站15、21之间交换值PerfP1、PerfM1、M_cur和/或M_pre。

可以自动地恢复插入ABS(步骤63)的负载均衡操作。为此目的，宏基站15和/或微微基站21可以重新计算总体性能度量以便评估去除ABS是否将提高网络11的性能。基站15、21可以再次与评估ABS设置的可能的恢复结合，如上所述地在基站15、21之间交换值PerfP1、PerfM1、M_cur和/或M_pre。

在一个实施方式中，可以由宏基站15通过从至少一个微微基站21请求负载信息来开始去除ABS的决定过程。优选地，微微基站21向微微基站21指示意图向正常(非ABS)子帧声明哪个ABS。此外，宏基站15可以请求与当前操作状态相关的小区特定性能度量或者总体性能度量以及假设从帧结构35中去除一个ABS的前提下的预测性能度量。

此外，宏基站15计算与宏小区13相关的当前和预测性能度量，并且决定总体性能即值M_cur和M_pre。可以如上所述根据小区特定值PerfM1、PerfP1来确定值M_cur和M_pre。如果比较值M_cur和M_pre显示去除ABS将改善总体性能，则将ABS恢复成正常子帧，否则不恢复。

在一个实施方式中，彼此独立地进行切换决定和关于添加或去除ABS的决定。在该实施方式中，微微基站21可能已经确定这样一种子帧的固定集合，其中在该子帧期间微微基站21例如通过将这些子帧作为ABS来处理而使用有限的传输功率。因此，小区边界区域(除了区域A₁之外的区域A₂)中向宏基站15注册的终端17的切换一直是可行的，因为可以由微微基站21在一个这样一种子帧中通过控制信道接通终端17，其中在该子帧期间限制宏基站15的传输功率(例如在ABS期间)。如果一个微微小区19中的负载进一步增加，则微微基站21可以通过发送合格的静音请求(见图5)从宏基站21请求至少一个其他ABS。

在另一个实施方式中，配置这样一种子帧的非固定的集合，其中在该子帧期间限制宏基站15的传输功率(如ABS)。在该情况下，用于向宏基站15注册并且位于微微小区19的小区边界区域中的终端17的切换请求将失败，因为微微基站21不能与过于远离微微基站21的该终端17通信。在该实施方式中，由微微基站21发送回到宏基站15的切换拒绝消息可以包括由于到终端的不充分的控制信道条件而拒绝切换的指示，其中到终端的不充分的控制信道条件是由于微微小区19中的ABS失去资源限定而导致的。在接收到该指示之后，宏基站15可以向它的帧结构35添加至少一个ABS并且再次请求该切换。

关于用于切换决定或传输功率的限制的执行标准，可以使用小区的最小终端比特率。例如，如果估计在执行切换的情况下微微小区19与宏小区13的两个最小比特率中的最小值将增加，则切换发生，否则不发生。

在一个实施方式中，由单个网络元件例如宏基站15或其中一个微微基站21执行评估45。至少一个基站15、21可以根据由该基站15、21控制的小区13、19的负载向所述单个网络元件用信令传输这样一种参数，该参数表征负载值优选地表征扩展覆盖区域(除了区域A₁之外的区域A₂)中的负载。假设由宏基站15设置潜在改变的ABS，该参数可用于导出优选地微微小区19的当前或预测性能值。可以在静音请求中传递该参数。这允许接收方可以使用它的当前和预测度量来参与评估并且基于该信息进行决定。该负载值还对应于扩展覆盖区域(除了区域A₁之外的区域A₂)中的终端17的数目n_p或者向小区13、19注册的终端的数目n_p、n_m。在一个实施方式中，相对于预定义的负载阈值量化表征该负载的该参数，并且其可以仅具有少量离散值，从而可以由1个比特、2个比特、3个比特、4个比特或甚至更多比特的集合表示该参数。该比特集合可以容易地被集成到该静音请求中。

通常，无线电资源管理模型(RRM模型)通过评估可以例如通过网络元件如基站15、21或终端17的操作状态的测量过程或获取所容易地获得的参数，估计网络11、小区组(例如宏小区13和至少部分地位于宏小区13中的微微小区19)或单个小区13、19的性能。

在下文中描述两个示例性RRM模型。第一RRM模型允许计算用于这样一种切换决定的性能度量，其中在该切换决定中宏小区中的一些子帧具有有限传输功率(如ABS)。

在简化的近似中，可以由以下等式表达用于微微小区的切换决定的性能度量(具有一系列假设)。可以如下近似微微小区的吞吐量(假设在具有有限传输功率的子帧中对进入或外出终端进行服务)。

$\mathrm{RRM}\_\mathrm{pico}\left(\mathrm{xHO}\right)=\frac{(\mathrm{MSF}/10)*N_{\mathrm{RB}}}{\mathrm{NPMUE}+x}\underset{b=1}{\overset{\mathrm{NPMUE}+x}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Th}\left(\mathrm{SIR}\left({\mathrm{PMUE}}_b\right)\right)+$

$\frac{(\mathrm{NSF}/10)*N_{\mathrm{RB}}}{\mathrm{NPNUE}}\underset{b=1}{\overset{\mathrm{NPNUE}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Th}\left(\mathrm{SIR}\left({\mathrm{PNUE}}_b\right)\right)$

RRM_Pico(xHO)给出微微小区的吞吐量。假设在具有有限传输功率的子帧中的可用资源均匀地分布在因为位于重叠区域(除了区域A₁之外的区域A₂)中而必须在具有有限传输功率的子帧中被服务的PMUE之间，并且正常子帧中的可用资源均匀地分布在因为位于微微小区的中心区域(图1中的区域A₁)而可以在正常子帧中被服务的PNUE之间。

可以由以下等式表达用于宏小区的切换决定的性能度量的评估。

$\mathrm{RRM}\_\mathrm{Macro}\left(\mathrm{xHO}\right)=\frac{(\mathrm{NSF}/10)*N_{\mathrm{RB}}}{\mathrm{NMUE}-x}\underset{b=1}{\overset{\mathrm{NMUE}-x}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Th}\left(\mathrm{SIR}\left({\mathrm{MUE}}_b\right)\right)$

RRM_Marco(xHO)给出在无线电帧上平均的宏小区的吞吐量。假设正常子帧中的可用资源均匀地分布在MUE之间，因为它们仅可以在正常子帧中被服务。

在以上等式中使用的符号的含义如下：

N_RB 用于给定频段的可用物理资源块(PRB)的数目

MSF 每个无线电帧(10个子帧)的静音(近乎空白)的子帧的数目

NSF 每个无线电帧(10个子帧)的正常子帧的数目

NPMUE 在每个无线帧的静音的子帧中被服务的微微UE的数目

NPNUE 在每个无线电帧的正常子帧中被服务的微微UE的数目

NMUE 在宏基站中被服务(在正常子帧中被服务)的宏UE的数目

Th(SIR(PUE_b))来自用于UE_b的一个PRB的吞吐量(单位比特/秒)(UE_b的频谱效率)

可以应用具有这些简化的相同的方法来获得例如小区中的最小终端比特率并且将其作为RRM_Pico(xHO)。

在下文中，当在宏小区中静音一些子帧(即一些子帧是ABS)时给出用于附加ABS设置的性能度量的一个示例。在一个简化的近似中，可以由以下等式表达用于微微小区的附加ABS设置决定的性能度量(具有一系列假设)。

$\mathrm{RRM}\_\mathrm{pico}\left(\mathrm{xABS}\right)=\frac{[(\mathrm{MSF}+m)/10]*N_{\mathrm{RB}}}{\mathrm{NPMUE}}\underset{b=1}{\overset{\mathrm{NPMUE}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Th}\left(\mathrm{SIR}\left({\mathrm{PMUE}}_b\right)\right)+$

$\frac{[(\mathrm{NSF}-m)/10]*N_{\mathrm{RB}}}{\mathrm{NPNUE}}\underset{b=1}{\overset{\mathrm{NPNUE}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Th}\left(\mathrm{SIR}\left({\mathrm{PNUE}}_b\right)\right)$

RRM_Pico(xABS)给出微微小区的吞吐量。必须注意到被分类在静音或正常子帧中的UE的数目NPMUE和NPNUE也可以依赖于静音子帧设置m。

可以由以下等式简化表达用于宏小区的附加ABS设置的性能度量的评估。

$\mathrm{RRM}\_\mathrm{Macro}\left(\mathrm{xABS}\right)=\frac{[(\mathrm{NSF}-m)/10]*N_{\mathrm{RB}}}{\mathrm{NMUE}}\underset{b=1}{\overset{\mathrm{NMUE}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Th}\left(\mathrm{SIR}\left({\mathrm{MUE}}_b\right)\right)$

RRM_Macro(xABS)给出在无线电帧上平均的宏小区的吞吐量。

在这些等式中使用的附加符号具有以下含义：

可以应用具有这些简化的相同的方法来得到例如小区中的最小终端比特率并且将其作为用于从其导出ABS设置决定的性能指示。

总而言之，本发明的实施方式允许改善无线网络具体地包括宏小区13和至少一个至少部分的与宏小区13重叠的微微小区19的无线电小区集合的总体性能。为此目的，本发明的实施方式执行关于限定宏基站15的资源使用具体地限制无线电传输资源32的一部分的传输功率的决定，包括在宏小区13的帧结构35中插入ABS。此外，可以执行关于恢复这些限定的决定。此外，如果宏基站15的控制信道不再接通终端17或者为了卸载到微微基站21的流量，则可以进行关于终端17从宏基站15到微微基站21的切换的切换决定。另外，可以执行关于终端17从微微基站21到宏基站13的切换相关的决定。如果终端17不再被由微微基站21传输的控制信道接通，则进行这些决定。如果微微小区13中的流量已经增加并且流量应该将该流量卸载到宏小区13，则也可以确定从微微基站21到宏基站15的切换是必要的。通过这些决定，应该改善用于终端17的服务质量例如系统中的最小终端比特率或者宏小区和至少一个微微小区19二者的总体吞吐量或者另一个质量标准。

可以通过专用硬件以及能够与合适的软件相关联地执行软件的硬件提供附图中所示的包括被标记为“处理器”或“控制装置31”的任何功能方框的各种元件的功能。当由处理器来提供功能时，可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器(其中一些可以是共享的)来提供该功能。此外，术语“处理器”、“控制器”或“逻辑”的明确使用不应该被解释为排他性地是指能够执行软件的硬件并且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)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括其他硬件，常规的和/或定制的。类似地，附图中所示的任意交换机仅仅是概念性的。可以由通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑，通过程序控制与专用逻辑的交互或者甚至手动地执行它们的功能，如从上下文所更具体地理解的，可由实施者选择具体的技术。

本领域技术人员应该认识到，本文的任意方框图表示体现本发明的原理的示例性电路的概念性视图。类似地，将要认识到任意流程图、流程示图、状态转换图、伪代码等等表示可以基本上用计算机可读介质来表示并且因而由计算机或处理器执行的各种过程，而不管是否明确显示了该计算机或处理器。本领域技术人员将容易认识到可以通过编程计算机来执行各种上述方法的步骤。在这里，一些实施方式还意图覆盖程序存储设备，例如数字数据存储介质，其可以是机器或计算机可读的并且编码有机器可执行的或计算机可执行的指令程序，其中所述指令执行上述方法的一些或全部步骤。该程序存储设备可以是例如数字存储器、磁存储介质如磁盘和磁带、硬盘驱动器或光可读数字数据存储介质。该实施方式还意图覆盖被编程为执行上述方法的所述步骤的计算机。

Claims (15)

1.一种用于决定无线网络(11)中的潜在的负载均衡操作(57)的方法(41)，所述无线网络(11)包括具有第一小区(13)的第一基站(15)和至少一个具有第二小区(19)的第二基站(21)，所述第一小区(13)与所述第二小区(19)至少部分地彼此重叠，其中所述方法(41)包括评估(45)所述潜在的负载均衡操作(57)对总体性能度量(M)的影响，所述度量(M)表征所述第一小区(13)和至少一个第二小区(19)的性能，以及如果所述评估根据所述性能度量(M)指示所述潜在的负载均衡操作(57)将改善所述性能则执行所述负载均衡操作(57)，其特征在于所述方法(41)包括从所述第二基站(21)向所述第一基站(15)传输限制请求，以用于请求所述第一基站(15)限制(63)在无线电资源(32)的一部分(S₃)上传输的信号的传输功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述网络是蜂窝网络(11)，所述第一小区是宏小区(13)并且所述第二小区是微微小区(19)，所述微微小区(19)的覆盖区域小于所述宏小区(13)的覆盖区域，以及其中所述第一基站是控制所述宏小区(13)的宏基站(15)并且所述第二基站是控制所述微微小区(19)的微微基站(21)。

3.根据权利要求1或2所述的方法(41)，其中所述评估(45)包括计算(47)与所述第一小区(13)和所述至少一个第二小区(19)的当前操作状态相关的所述性能度量(M)的当前值(M_cur)，以及计算如果将要执行所述负载均衡操作(57)则与所述第一小区(13)和所述至少一个第二小区(19)的将出现的操作状态相关的所述性能度量(M)的预测值(M_pre)。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中基于无线电资源管理模型来确定性能度量(M)的值(M_cur、M_pre)，所述性能度量优选地包括最小终端比特率。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法(41)，其中所述方法(41)包括确定小区特定性能度量的至少一个小区特定值(PerfM1、PerfP1)，所述小区特定值(PerfM1、PerfP 1)表征所述第一小区(13)或所述第二小区(19)的所述性能，以及根据所述至少一个小区特定性能度量(PerfM1、PerfP1)的当前值和预测值来确定所述当前值(M_cur)和/或所述预测值(M_pre)。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法(41)，其中所述方法(41)包括与网络元件(15、21)，优选地与所述第一基站(15)和/或所述第二基站(21)交换(53)作为当前值和预测值的所述小区特定值(PerfM1、PerfP1)、和/或所述总体性能度量的所述值(M_cur、M_pre)和/或关于所述评估(45)是否根据所述性能度量(M)指示所述潜在的负载均衡操作(57)将改善所述性能的指示(d)。

7.根据前述权利要求中的一项所述的方法(41)，其中执行所述负载均衡操作包括触发终端从所述第一小区(13)到所述第二小区(19)或从所述第二小区(19)到所述第一小区(13)的切换(61)。

8.根据权利要求7所述的方法(41)，其中所述方法(41)包括向切换目标基站(15、21)传输至少一个参数，所述参数表征与所述终端(17)相关的无线电条件，优选地表征所述终端(17)与至少一个基站(15、21)之间的路径损失。

9.根据前述权利要求中的一项所述的方法(41)，其中执行所述负载均衡操作(57)包括限制(63)由所述第一基站(15)在所述第一小区(13)和所述第二小区(19)的无线电资源(32)的一部分上传输的信号的传输功率，所述部分优选地对应于时间间隔，所述时间间隔优选为所述无线网络的帧结构(35)的帧或子帧(S₃)或者所述帧或所述子帧(S₃)的一部分。

10.根据权利要求9所述的方法(41)，其中所述方法包括恢复所述限制所述传输功率并且评估恢复限制(63)所述传输功率对所述总体性能度量(M)的影响，以及如果所述评估根据所述性能度量指示所述恢复将改善所述性能则恢复所述限制(63)。

11.根据权利要求5到10中的一项所述的方法(41)，其中所述方法包括确定小区特定性能度量的至少一个小区特定值(PerfM1、PerfP 1)，所述小区特定值(PerfM1、PerfP 1)表征所述第一小区(13)或所述第二小区(19)的所述性能，并且其中从提交的相对于预定义的阈值的负载信息近似地导出一个小区的所述预测值。

12.根据权利要求7到11中的一项所述的方法(41)，其中所述负载均衡操作包括从所述第一基站(15)向所述第二基站(21)传输切换请求消息，并且用信令向所述第二基站(21)传输所述无线电资源(32)中所述第一基站(15)想要限制其上的所述传输功率的一部分。

13.根据权利要求7到11中的一项所述的方法(41)，其中所述负载均衡操作(57)包括从所述第一基站(15)向所述第二基站(21)传输切换请求，并且从所述第二基站(21)接收切换拒绝，所述切换拒绝指示所述第二基站是否由于到所述终端(17)的控制信道无线电条件不充分而不能接受请求的切换。

14.一种用于无线网络(11)的网络元件(15、21)，所述网络(11)包括具有第一小区(13)的第一基站(15)和至少一个具有第二小区(19)的第二基站(21)，所述第一小区(13)与所述第二小区(19)至少部分地彼此重叠，其中所述网络元件(15、21)包括控制装置(31)，所述控制装置(31)被布置用于评估(45)潜在的负载均衡操作(57)对总体性能度量(M)的影响，以及如果所述评估(45)根据所述性能度量(M)指示所述潜在的负载均衡操作将改善所述第一小区(13)与至少一个第二小区(19)的性能则执行所述负载均衡操作(57)，所述度量(M)表征所述性能，其特征在于所述控制装置(31)被布置用于从所述第二基站(21)向所述第一基站(15)传输限制请求，以用于请求所述第一基站(15)限制(63)在无线电资源(32)的一部分(S₃)上传输的信号的传输功率。

15.根据权利要求14所述的网络元件，其中所述网络元件是所述第一基站(15)或所述至少一个第二基站(21)，所述网络元件的所述控制装置(31)被布置用于执行根据权利要求1到14中的一项所述的方法(41)。

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