CN104041166A - 用于在无线通信系统中通过多个基站向移动站合作提供通信服务的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了用于在无线通信系统中通过合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的方法和装置。所述方法包括：通过主BS配置包括至少一个从BS的第一合作小区；向包括在所述第一合作小区中的所述至少一个从BS发送用于请求资源分配的资源请求消息；从所述至少一个从BS的每个接收包括对于资源分配请求的资源批准控制结果的资源请求响应消息；基于所述资源请求响应消息来改变组成所述第一合作小区的成员BS；以及向在所述第一合作小区中被服务的MS分配资源。

Description

用于在无线通信系统中通过多个基站向移动站合作提供通信服务的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于在无线通信系统中通过多个基站(BS)向移动站(MS)合作提供通信服务的方法和装置。

背景技术

在无线通信系统中包括的MS可以具有取决于MS移动路径而灵活地或自适应性地形成的虚拟小区。可以将虚拟小区认为是形成用于BS之间的合作通信的一种合作小区。合作小区可以包括至少一个BS，并且如果合作小区包括两个或更多BS，则BS可以同时或不同时向MS发送相同或不同的数据。

例如，在合作小区包括两个BS的情况中，一个BS可以分配合作小区的资源，充当主BS，并且另一个BS可以与主BS合作地向MS提供服务，充当从BS。因为合作小区取决于MS的移动路径而灵活地形成，所以BS的角色在合作小区是也是灵活的。具体地，第一合作小区中的主BS可以改变为另一个BS，并且形成为向第一MS提供服务的第一合作小区中的主BS可以在形成为向第二MS提供服务的第二合作小区中作为从BS工作。

在一个BS以这样的方式而同时属于几个不同的合作小区的情况中，需要资源分配方案来有效地分配每个BS的资源。可以将资源分配方案分类为集中式控制方案和分布式控制方案，在集中式控制方案中每个合作小区的主BS分配合作小区中所有BS的资源，在分布式控制方案中每个合作小区的每个BS分别地分配其资源。

作为背景信息呈现以上信息仅为了帮助对本公开的理解。至于以上的任何是否可以应用作为本发明的现有技术，没有进行任何确定也没有进行任何声明。

发明内容

技术问题

然而，在集中式控制方案中，在BS同时属于多个合作小区的情况中，如果从每个合作小区的主BS接收到的资源分配命令以重复的方式指令分配相同资源，则资源分配冲突可能发生。在这种情况下，如果每个合作小区的主BS通过与其他BS的信令来协调资源分配以便防止资源分配冲突，则大量的开销和时间延迟可能发生。

另外，分布式控制方案通过合作小区的原来的小区间合作可能在改善系统收益(yield)方面不是高效的。因此，需要能够更高效地分配合作小区的资源的资源分配方案。

解决方案

本发明的示范性实施例的各方面是解决至少上述问题和/或缺点以及提供至少下述优点。因此，本发明的一方面是提供用于在无线通信系统中通过多个基站(BS)合作配置和/或重新配置合作小区来向一个移动站(MS)提供通信服务的方法和装置。

本发明的另一方面是提供用于确定在基于合作小区的无线通信系统中提供通信服务的主BS和从BS的方法和装置。

此外，本发明的另一方面是提供用于在基于合作小区的无线通信系统中的主BS和从BS之间的高效的资源分配的合作方法和装置。

根据本发明的一方面，提供了一种无线通信系统中由合作地工作的多个BS向MS提供服务的方法。该方法包括：通过主BS配置包括至少一个从BS的第一合作小区；向包括在第一合作小区中的至少一个从BS发送用于请求资源分配的资源请求消息；从所述至少一个从BS的每个接收包括用于资源分配请求的资源批准控制结果的资源请求响应消息；根据资源请求响应消息来改变组成第一合作小区的成员BS；以及向在第一合作小区中被服务的MS分配资源。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过无线通信系统中合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的BS装置。该BS装置包括：控制器，用于通过主BS配置包括至少一个从BS的第一合作小区，用于根据从属于第一合作小区的至少一个从BS的每个接收的并且包括对于资源分配请求的资源批准控制结果的资源请求响应消息来改变在第一合作小区中包括的成员BS，并且用于向在第一合作小区中被服务的MS分配资源；发送器，用于向属于第一合作小区的从BS发送用于请求资源分配的资源请求消息；以及接收器，用于从已接收到资源请求消息的至少一个从BS的每个接收资源请求响应消息。

根据本发明的又另一方面，提供了一种无线通信系统中由合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的方法。该方法包括：通过主BS配置包括至少一个从BS的第一合作小区；在确定改变第一合作小区的主BS时，向至少一个从BS发送用于请求改变主BS的主BS请求消息；从所述至少一个从BS的任何一个接收指示成为主BS的可能性的确认(ACK)；将来自已发送ACK的所述至少一个从BS的任何一个的从BS确定为第一合作小区的新的主BS；向MS和第一合作小区的所有从BS发送指示所确定的新的主BS的主BS改变消息；以及由所确定的新的主BS与至少一个从BS合作地向MS提供服务。

根据本发明的又另一方面，提供了一种无线通信系统中用于通过合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的基站(BS)装置。该BS装置包括：控制器，用于通过主BS配置包括至少一个从BS的第一合作小区，用于将已发送指示成为主BS的可能性的确认(ACK)的从BS确定为第一合作小区的新的主BS，并且用于控制所确定的新的主BS与至少一个从BS合作向MS提供服务；发送器，用于如果控制器确定改变第一合作小区的主BS，则向所述至少一个从BS发送用于请求改变主BS的主BS请求消息，并且用于向MS和第一合作小区的所有从BS发送指示所确定的新的主BS的主BS改变消息；以及接收器，用于从所述至少一个从BS的一个接收ACK。

根据本发明的又另一方面，提供了一种无线通信系统中由合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的方法。该方法包括：通过主BS配置资源分配-合作小区并共享用于资源分配的信息；考虑属于资源分配-合作小区的所有BS的MS来分配资源以便最优化系统的性能；在属于资源分配-合作小区的BS之间交换关于资源分配的信息；解决在资源分配期间可能发生的资源分配之间的冲突；以及使用已解决冲突的新的资源分配信息来向MS提供服务。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过无线通信系统中合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的基站(BS)装置。该BS装置包括：控制器，用于通过主BS配置资源分配-合作小区，用于共享用于资源分配的信息，用于考虑属于资源分配-合作小区的所有BS的MS来分配资源以便最优化系统的性能，并且用于解决在资源分配期间可能发生的资源分配之间的冲突；以及发送器，用于向属于资源分配-合作小区的BS发送关于资源分配的信息，并且用于使用已解决冲突的新资源分配信息来向MS提供服务。

从以下结合附图公开了本发明的示范性实施例的详细描述中，本发明的其他方面、优点和显著特征将对本领域技术人员变得明显。

有益效果

如从前述描述中显然的，本发明的示范性实施例提供了在无线通信系统中通过多个BS合作向一个MS提供通信服务的方法，可以更高效地使用有限的资源，从而为提供给MS的服务质量级别的改善作贡献。

另外，根据本发明的示范性实施例，在集中式控制方案或分布式控制方案中同时属于几个不同的合作小区的BS可以防止因为从不同合作小区的主BS接收到的资源分配命令以重复的方式分配相同的资源而可能发生的冲突。

附图说明

从以下结合附图的描述中，本发明的某些示范性实施例的以上和其他方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1示出根据本发明的第一实施例的在通信系统中配置云小区的过程；

图2示出根据本发明的第二实施例的在通信系统中重新配置云小区的过程；

图3示出根据本发明的第三实施例的在基于云小区的通信系统中改变主基站(BS)的过程；

图4示出根据本发明的第四实施例的在基于云小区的通信系统中改变主BS的过程；

图5示出根据本发明的示范性实施例的通过通信系统中的BS配置和重新配置云小区的过程；

图6示出根据本发明的示范性实施例的在基于云小区的通信系统中改变主BS的过程；

图7示出在根据本发明的示范性实施例的分布式控制方案中由主BS分配资源到将主BS自身设置为主BS的MS的过程；

图8示出根据本发明的示范性实施例的在其中多个BS向一个MS提供服务的通信系统中的用于执行配置和/或重新配置云小区的操作以及改变云小区中的主BS的操作的BS装置；以及

图9示出根据本发明的示范性实施例的用于执行由MS接收从多个BS提供的服务的操作的移动站(MS)装置。

遍及附图，相同的附图参考标号将被理解为指代相同的元件、特征和结构。

具体实施方式

提供参照附图的以下描述来帮助对如权利要求及其等同内容所限定的本发明的示范性实施例的全面理解。它包括各种特定的细节来帮助理解，但是这些应被认为仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对在此描述的实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简明，省略公知功能和结构的描述。

本发明的示范性实施例提供了用于在其中多个基站(BS)同时或在不同时间向一个移动站(MS)发送相同或不同的数据的小区中由多个BS向一个MS提供通信服务的方法和装置。换言之，本发明的示范性实施例提供了形成用于BS之间的合作通信的合作小区。合作小区在此也可以被称为云小区。

图1示出根据本发明的第一实施例的在通信系统中配置云小区的过程。

参照图1，通信系统包括MS100、第一BS102、第二BS104、第三BS106和第四BS108。

MS100在步骤110中执行到其相邻BS之一(例如，第一BS102)的网络进入操作，然后第一BS102在步骤112中作为主BS工作。作为主BS工作的第一BS102在步骤114中向MS100发送测量指示消息以指令MS100测量其相邻BS的信道，并且MS100在步骤122中测量第一BS102至第四BS108的信道，并且在步骤124中使用测量报告消息向当前主BS或第一BS102发送测量结果。测量报告消息可以定期发送，或者可以通过来自主BS的命令而间歇地发送。

在接收到测量报告消息时，第一BS102在步骤126中基于包括在测量报告消息中的相邻BS的信道状态，在相邻BS当中确定将构成云小区的成员，诸如成员BS。第一BS102在根据某一标准具有优秀的信道状态的BS当中确定或选择将构成云小区的成员。第一BS102将在所确定的云小区成员当中的具有最优秀的信道状态的BS确定为主BS，并且将其他BS确定为从BS。如在此使用的术语“主BS”可以指代分配云小区的资源的BS，并且如在此使用的术语“从BS”可以指代与主BS合作地提供服务给MS的BS。

在步骤128和130中，第一BS102向与在步骤126中确定的云小区成员对应的每个BS发送云小区邀请消息，用于邀请BS成为或充当云小区的成员。云小区邀请消息包括指示接收消息的第二BS104和第三BS106的每个被邀请成为云小区的主BS或从BS的信息。

在接收到云小区邀请消息时，第二BS104和第三BS106的每个通过步骤132和134中的批准控制来确定是否接受邀请而成为云小区成员。之后，第二BS104和第三BS106在步骤136和138中使用云小区邀请响应消息来向第一BS102发送确定结果。在用于接受成为云小区成员的邀请的确认(ACK)的情况中，BS使用云小区邀请响应消息发送指示邀请接受的指示符，而在用于不接受或拒绝成为云小区成员的邀请的否认(NACK)的情况中，BS使用云小区邀请响应消息发送指示邀请否定的指示符。

当发送NACK时，BS可以指示拒绝邀请的原因，或者换言之，NACK的原因。NACK的原因可以包括受邀请的BS的小区负载、可用资源量、BS已属于的其他云小区的数量和任何其他类似和/或合适的原因。具体地，如果以下至少一个，则BS可能拒绝成为云小区成员的邀请：(i)受邀请的BS的小区负载高，(ii)因为用于MS先占用的资源的高使用使得可用于新MS的资源量小，以及(iii)BS已经属于的其他云小区的数量大于预定数量。

在步骤140、142和144中，基于云小区邀请响应消息，第一BS102向MS100和成员，诸如第二BS104和第三BS106发送包括云小区的主BS和至少一个从BS的列表的配置信息，以及关于它将向其提供服务的MS的信息。

在从第一BS102接收到配置信息时，BS取决于配置信息而作为主BS或从BS工作。例如，第一BS102在步骤146中作为第一从BS工作，第二BS104在步骤148中作为主BS工作，并且第三BS106在步骤150中作为第二从BS工作。因此，云小区包括充当主BS的第二BS104，以及充当从BS的第一BS102和第三BS106。

图2示出根据本发明的第二实施例的在通信系统中重新配置云小区的过程。

虽然将作为示例在图2中考虑包括主BS202、第一从BS204和第二从BS206的云小区，但是本发明不限于此，并且云小区可以包括一个主BS和一个或多个从BS。

在步骤210和212中，主BS202在每个调度周期向第一从BS204和第二从BS206发送用于请求资源分配的资源请求消息。即使发送资源请求消息的时间不在预定的调度周期，主BS202也可以在任何时间向第一从BS204和第二从BS206发送资源请求消息。资源请求消息包括关于需要的资源量的信息，以及服务中的业务(traffic)的类型，诸如实时业务、非实时业务等。在服务中的业务的类型是实时业务的情况中，资源请求消息可以另外包括关于最大可允许延迟时间(也可以称为“最大延迟时间”)的信息。

在接收到资源请求消息时，第一从BS204和第二从BS206分别在步骤214和216中执行资源批准控制以便确定是否批准资源分配请求。第一从BS204和第二从BS206首先响应于对于类型是实时业务的业务的请求来分配资源。如果存在对于实时业务的多个请求，则从BS首先响应于最大延迟时间短的请求来分配资源。如果最大延迟时间相同，则资源首先分配给第一从BS204和第二从BS206当中的、在另一云小区中作为主BS工作的从BS。

之后，在步骤217和218中，响应于资源请求消息，第一从BS204和第二从BS206均向主BS202发送包括资源批准结果的资源请求响应消息。

如果分配的资源量与主BS202请求的相同，则资源请求响应消息作为ACK消息发送，而如果不能分配主BS202请求的资源量，则资源请求响应消息作为NACK消息发送。NACK消息可以仅包括指示资源分配的拒绝的信息，并且还可以包括从资源块#0开始的、主BS202可以为MS200分配的可分配资源量，以及拒绝资源分配的原因。拒绝资源分配的原因的示例可以是以下中的任何：(1)第一从BS204和第二从BS206所属于的另一云小区的业务优先级更高；(2)第一从BS204和第二从BS206所属于的另一云小区的最大延迟时间更短；以及(3)第一从BS204和第二从BS206均是第一从BS204和第二从BS206所属于的其他云小区中的主BS。然而，本发明不限于此，并且拒绝原因可以是任何适合的原因。

在图2的本示范性实施例中将假设，第一从BS204已批准来自主BS202的资源分配请求，并且第二从BS206已拒绝来自主BS202的资源分配请求。

在步骤220中，主BS202可以基于在资源请求响应消息中包括的批准结果来重新配置云小区。具体地，主BS202确定将参与通信的至少一个从BS，并且确定将从云小区成员中排除的至少一个从BS。在图2中，已经批准资源分配请求的第一从BS204可以被确定为将参与与主BS202的合作通信的从BS，并且如果第二从BS206响应于资源分配请求已发送NACK消息预定次数或更多次，则第二从BS206可以被确定为将从云小区成员中排除的从BS。

之后，主BS202在步骤224中向被确定参与合作通信的第一从BS204发送指示其使用资源的意图的资源分配消息，并且在步骤226中向被确定从云小区成员中排除的第二从BS206发送包括指示从云小区中排除第二从BS206的信息的云小区信息消息。在步骤222中，主BS202向MS200发送云小区资源分配消息，其指示从哪些BS分配云小区的全部资源。虽然在图2中假设主BS202向第一从BS204发送指示其使用资源的意图的资源分配消息，但是对于本领域普通技术人员将显然的是主BS202取决于其决定可以发送指示其不使用资源的意图的资源分配消息。因为主BS202以这样的方式使用第一从BS204的资源，所以主BS202和第一从BS204可以分别在步骤228和230中合作地向MS200发送数据。

主BS202可以在另一云小区中充当从BS，并且下面描述的步骤232至236将被假设为主BS202在另一云小区中作为从BS工作的情况。主BS202在步骤232中从另一云小区的主BS(即，第三BS208)接收用于请求资源分配的资源请求消息，在步骤234中执行资源批准控制，并且在步骤236中向第三BS208发送包括资源批准控制结果的资源请求响应消息。

如上所述，已经参照图1和2通过举例方式描述了配置云小区，并且通过作为云小区的成员的从BS，通过资源批准控制而与主BS合作地发送数据的过程。下面将描述当主BS和从BS在合作地发送数据的同时改变主BS的过程。

图3示出根据本发明的第三实施例的在基于云小区的通信系统中改变主BS的过程。

参照图3，通信系统包括MS300、主BS302、第一从BS304和第二从BS306。主BS302、第一从BS304和第二从BS306组成第一云小区，并且假设第一从BS302和第二从BS304是第二云小区的成员。

在步骤310中，如果第一云小区的主BS302不能向MS300提供最小服务质量(QoS)或者如果其信道状态低于阈值持续预定时间，则它确定改变第一云小区的主BS。信道状态信息可以从测量报告消息中获取，测量报告消息例如从MS300或从任何其他适合的资源中接收。

在确定改变主BS后，主BS302在步骤312和314中向作为第一云小区的成员的第一从BS304和第二从BS306的每个发送主BS请求消息，用于请求成为主BS。主BS请求消息包括主BS302服务的业务类型(诸如实时业务或非实时业务)，以及需要的最小资源量。如果主BS302服务的业务是实时业务，那么主BS请求消息还可以包括最大延迟时间。主BS302发送主BS请求消息到的第一从BS304和第二从BS306可以是信道质量大于或等于阈值的BS。

在接收到主BS请求消息时，第一从BS304和第二从BS306分别在步骤316和318中通过主BS批准控制确定它们是否可以向MS300提供最小服务质量，或者确定作为它们所属于的另一云小区的第二云小区的主BS和第一云小区的主BS302的优先级，并且分别在步骤320和322中，取决于考虑结果，响应于主BS请求消息而向主BS302发送ACK消息或NACK消息。基于主BS请求消息，从BS304和306均取决于资源分配优先级来分配资源，确定它们是否可以支持在主BS请求消息中请求的所需要的最小资源量，并且如果它们可以支持需要的最小资源量，则发送ACK消息。

从BS响应于对类型是实时业务的业务的请求而分配资源。如果存在对于实时业务的多个请求，则从BS响应于最大延迟时间短的请求来分配资源。如果最大延迟时间相同，则将资源分配给第一从BS304和第二从BS306当中的、在另一云小区中作为主BS工作的从BS。

如果从BS因为它不能支持在主BS请求消息中请求的所需要的资源量而发送NACK消息，那么从BS可以在NACK消息中包括下面的拒绝原因。拒绝原因的示例可以是以下中的至少一个：(1)第一从BS304和第二从BS306所属于的另一云小区的业务优先级更高；(2)第一从BS304和第二从BS306所属于的另一云小区的最大延迟时间更短；以及(3)第一从BS304和第二从BS306均是第一从BS304和第二从BS306所属于的其他云小区中的主BS。然而，本发明不限于此，并且拒绝原因可以是任何适合的原因。

将在图3的示范性实施例中假设第一从BS304在步骤320中发送ACK消息，并且第二从BS306在步骤322中发送NACK消息。主BS302在步骤324中将发送ACK消息的第一从BS304确定为新的主BS，并且在步骤326、328和330中向新的主BS、向第一从BS304和第二从BS306的每个以及MS300发送主BS改变消息，其包括指示主BS的改变的信息。虽然未显示，但是主BS302可以在步骤324中确定新的主BS以及还确定至少一个新的从BS。

之后，主BS302确定为新的主BS的第一从BS304在步骤326中接收到主BS改变消息时在步骤334在第一云小区中作为主BS工作，主BS302在步骤322中作为第一从BS工作，并且第二从BS306在步骤328中接收到主BS改变消息后在步骤336中作为第二从BS工作。

虽然在图3的示范性实施例中作为示例假设仅从第一从BS304接收到ACK，但是可以从两个或更多从BS接收ACK，并且如果从两个或更多从BS的每个接收到ACK，则主BS302可以考虑其他信道状态和小区负载，并且如果它们的信道状态更好或相同，则将具有更低的小区负载的一个从BS确定为新的主BS。

如果从第一从BS304和第二从BS306均接收到NACK，那么主BS302比较与NACK一起接收到的拒绝原因，选择其拒绝原因的优先级更低的一个从BS，并且将所选择的从BS确定为第一云小区的新的主BS。下面将更详细地描述在从第一从BS304和第二从BS306均接收到NACK时的确定新的主BS的操作。

图4示出根据本发明的第四实施例的在基于云小区的通信系统中改变主BS的过程。

参照图4，通信系统包括第一MS400、第一BS402、第二BS404、第三BS406、第四BS408和第五BS410。另外，假设通信系统包括第一云小区和第二云小区。第一云小区包括MS400、作为主BS工作的第一BS402、以及作为从BS工作的第二BS404和第三BS406。第二云小区包括第二MS(未显示)、作为从BS工作的第二BS404、以及作为主BS工作的第五BS410。明确地，在图4的本示范性实施例中，假设第二BS404是包括在第一和第二云小区两者中的BS。

如果作为主BS工作的第一BS402在步骤420中从作为从BS工作的第二BS404和第三BS406接收到指示拒绝成为主BS的NACK消息，那么第一BS402在步骤422中通过比较与NACK消息一起接收到的拒绝原因来选择一个从BS，并且将所选择的从BS确定为新的主BS。

在从第二BS404和第三BS406的每个接收到NACK消息时，如果存在发送在第一BS402接收到的NACK消息中包括的拒绝原因当中的拒绝原因(1)的BS，那么第一BS402向发送拒绝原因(1)的BS发送主BS推动(push)消息。如果存在发送拒绝原因(1)的多个BS，则第一BS402从BS当中选择具有最好的信道状态的BS，并且向所选择的BS发送主BS推动消息。如果信道状态相同，则选择具有低小区负载的BS，并且如果小区负载也相同，则随机选择BS。

如果仅存在一个发送在接收到的NACK消息中包括的拒绝原因当中的拒绝原因(2)的BS，那么第一BS402向发送拒绝原因(2)的BS发送主BS推动消息。如果存在发送拒绝原因(2)的多个BS，那么第一BS402从BS当中选择具有最好的信道状态的BS，并且向所选择的BS发送主BS推动消息。如果信道状态相同，则选择具有低小区负载的BS，并且如果小区负载也相同，则随机选择BS。

如果仅存在一个发送在接收到的NACK消息中包括的拒绝原因当中的拒绝原因(3)的BS，那么第一BS402在步骤424中向第一MS400发送测量指示消息以寻找另一个附近的BS，而不发送主BS推动消息。具体地，第一BS402向第一MS400发送测量指示消息用于命令通过测量其相邻BS的信道来寻找新的BS，并且在步骤426中向第二BS404发送主BS推动消息用于推动成为新的主BS。

在接收到主BS推动消息时，第二BS404在步骤430中向第一BS402发送用于批准对于主BS的推动的ACK消息，作为第一云小区的主BS工作，并且在步骤428中向作为其所属于的另一云小区(即第二云小区)的主BS的第五BS410发送主BS改变消息，指示其改变为第一云小区的主BS。

在接收到主BS改变消息时，第五BS410在步骤434中调整随着第二BS404成为第一云小区的主BS而改变的第二云小区的资源分配，并且在步骤436中使用资源分配消息向第二BS404发送调整结果。

第一BS402在步骤438、440和442中向第二BS404和第三BS406和第一MS400发送主BS改变消息，主BS改变消息包括指示随着第一BS402在步骤422中将第二BS404确定为新的主BS，第一云小区的主BS改变为第二BS404的信息。

接收到测量指示消息，第一MS400在步骤432中测量第一BS402和第二BS404至第四BS408的信道，并且在步骤444中使用测量报告消息向当前主BS，即，第二BS404发送测量结果。测量报告消息可以定期发送，或者可以通过来自主BS的命令而偶发地发送。

之后，如果第二BS404没有向第一MS400提供最小服务质量，或者其信道状态小于阈值达预定时间，那么第二BS404在步骤446中确定改变第一云小区的主BS，并且基于包括在从第一MS400中接收到的测量报告消息中的相邻BS的信道状态而将具有最优秀的信道状态的第四BS408确定为主BS。

之后，在步骤448中，第二BS404向被确定为主BS的候选的第四BS408发送主BS请求消息，用于请求成为第一云小区的主BS。在接收到主BS请求消息时，第四BS408在步骤450中通过主BS批准控制确定它是否可以向第一MS400提供最小服务质量，并且如果它可以向第一MS400提供最小服务质量，则在步骤452中向第二BS404发送用于接受主BS请求消息的ACK消息。之后，在步骤454至460中，第二BS404向第一BS402、第一MS400、第三BS406和第四BS408的每个发送主BS改变消息，指示第一云小区的主BS从第二BS404到第四BS408的改变。

图5示出根据本发明的示范性实施例的通过通信系统中的BS配置和重新配置云小区的过程。

参照图5，在步骤501中，作为主BS工作并被称为主BS的BS向MS发送测量指示消息，用于指令测量它的相邻BS的信道状态。在步骤503中，主BS从MS接收包括关于相邻BS的信道测量结果的测量报告消息。

在步骤505中，主BS基于接收到的测量报告消息，配置包括具有优秀的信道状态的BS(例如，信道状态大于或等于阈值的BS)的云小区。在步骤507中，主BS向所有云小区成员，即，从BS和MS，发送包括在步骤505中配置的云小区的配置信息的消息。

如果在步骤509中确定预定的调度周期已经到来或者主BS在分配给其的资源之外需要额外的资源，则主BS在步骤511中向组成云小区的从BS发送用于请求资源分配的资源请求消息。在步骤513中，主BS从所述从BS接收包括关于确定是否批准或接受资源分配请求的批准控制结果的资源请求响应消息。

在步骤515中，主BS取决于批准控制结果确定要包括在云小区的重新配置期间重新配置的云小区中的至少一个从BS和要从其排除的至少一个从BS，并且取决于确定结果重新配置云小区。对于云小区的重新配置，主BS可以额外地考虑从MS定期接收的测量报告消息。具体地，在云小区的重新配置期间，主BS确定包括可以向MS提供所请求的资源达阈值时间或更长时间的从BS，并且在云小区的重新配置期间，确定排除不能向MS提供所请求的资源达阈值时间或更长时间的从BS。

在步骤517中，主BS向在云小区的重新配置期间被确定包括的从BS发送指示它使用资源的意图的资源分配消息，并且向在云小区的重新配置期间被确定排除的从BS发送包括指示它从云小区排除的信息的云小区信息消息。另外，主BS向MS发送云小区资源分配消息，指示从哪些BS分配云小区的全部资源。

图6示出根据本发明的示范性实施例的在基于云小区的通信系统中改变主BS的过程。

参照图6，在步骤601中，如果主BS没有提供最小服务质量，或者如果它的信道状态少于阈值达预定时间或更长，则它确定改变第一云小区的主BS。在步骤603中，主BS向组成第一云小区的每个从BS发送用于请求成为主BS的主BS请求消息。

在步骤605中，主BS确定是否从所述从BS接收到指示成为主BS的可能性的响应消息，诸如ACK/NACK消息。主BS在从任何一个从BS接收到ACK消息时进行到步骤607，并且在接收到NACK消息时进行到步骤613。

首先，在步骤607中从任何一个从BS接收到ACK消息时，主BS在步骤609中将发送ACK消息的从BS确定为第一云小区的新的主BS，并且在步骤611中向所确定的新的主BS、向组成第一云小区的从BS以及MS发送指示主BS的改变的主BS改变消息。

虽然在图6的示范性实施例中作为示例假设从一个从BS接收到ACK，但是不本发明不限于此，并且可以从至少两个从BS或者从任何其他合适的源接收到ACK。如果从至少两个从BS接收到ACK，那么主BS将基于其他信道状态和小区负载选择的一个从BS确定为新的主BS。

接下来，在步骤613中从任何一个从BS接收到NACK消息时，主BS比较与NACK消息一起接收到的拒绝原因，选择具有优先级更低的拒绝原因的一个从BS，并且在步骤615中将所选择的从BS确定为新的主BS。

在步骤617中，主BS向在步骤615中确定的新的主BS发送用于所确定的新的主BS成为主BS的推动消息。在步骤619中，主BS确定是否接收到对于批准对于新的主BS的推动的ACK消息。在接收到ACK消息时，主BS在步骤611中向所确定的新的主BS、向组成第一云小区的从BS以及MS发送指示主BS的改变的主BS改变消息。然而，在步骤619中未能接收到ACK消息时，主BS返回到步骤615。

虽然未显示，但是如果如在步骤615中确定的新的主BS被包括在第一云小区也包括在另一云小区(即，第二云小区)中，那么被确定为新的主BS的BS向第二云小区的主BS发送指示它改变为第一云小区的主BS的主BS改变消息，并且从第二云小区的主BS接收资源分配消息，该资源分配消息包括关于随着在第二云小区中包括新的主BS而调整的资源分配的结果。

图7示出在根据本发明的示范性实施例的分布式控制方案中由主BS分配资源到将主BS自身设置为主BS的MS的过程。

根据参照图1和2描述的过程以及本发明的示范性实施例的其他过程配置用于每个MS的云小区。每个MS可以从主BS或从BS接收数据，并且可以由主BS确定用于每个MS的资源分配。多个BS组成资源分配-合作小区。资源分配-合作小区是相对于一个主BS配置的小区，不同于相对于MS配置的合作小区。具体地，资源分配-合作小区相对于特定的主BS形成，并且可以包括将特定的主BS设置为它的主BS或从BS的MS的另一主BS或从BS。

基于分布式控制方案的资源分配过程在下面的四个步骤中实现。

1)信息共享步骤

在信息共享步骤701中，在资源分配-合作小区中的BS之间共享在调度分配步骤703中向每个MS分配资源所需要的所有信息。具体地，在信息共享步骤701中共享的信息包括用来计算用于在调度分配步骤703中向MS分配资源的特定度量的信息，诸如信道状态信息(CSI)、干扰链路信息，以及任何其他相似和/或合适的信息。CSI可以包括用于指示每个MS以及属于该MS的云小区的每个BS之间的信道状态和质量的信息。干扰链路信息可以包括每个MS经受的干扰量大于或等于阈值所在的BS的索引信息。

2)调度分配步骤

在调度分配步骤703中，每个主BS使用在信息共享步骤701中共享的信息向资源分配-合作小区中所有BS的MS分配资源，并且确定它将分配到属于主MS的MS的资源。每个主BS向MS分配资源以便最大化特定的度量，诸如BS的平均数据速率的总和以及BS的发送功率的总和，其中考虑MS之间的公平性，其考虑在资源分配-合作小区中的所有BS来计算。主BS取决于其可用资源量，在资源分配-合作小区中所有BS的MS当中选择一个或一些MS作为资源分配的目标。可以根据下面的等式(1)来选择MS。

$U^{*}=\arg \underset{U}{\max }\underset{U\⋐\left\{k\right|k\∈M_j\mathrm{forj}\∈S_i\}}{\mathrm{\Π}}(1+\frac{R_k}{(T-1)R_k^{\′}})$ ....等式(1)

等式(1)用于选择MS用于可以是主BS的第i个BS中的资源分配。等式(1)用于从将资源分配-合作小区中的BS设置为它的主BS或从BS的所有MS当中寻找MS的组U*，其中这组U*是最大化特定度量的MS。通过将相对于属于该组的MS的所有(1+R_k/((T-1)*R_k')相乘而获得的值用作特定度量的示例。

在等式(1)中，R_k表示当目前分配资源时向第k个MS发送数据可以用的数据速率，即，吞吐量，而R_k'表示直到资源被分配的用于第k个MS的平均数据速率，即直到先前的时隙的第k个MS的平均数据速率。表示用来计算平均数据速率的窗口大小，即，表示计算平均数据速率采用均值所在的时间或间隔。S_i表示在以第i个BS为中心配置的资源分配-合作小区中的一组BS，也包括第i个BS，并且M_j表示具有第j个BS作为它们的主BS的一组MS。

3)信息交换步骤

在信息交换步骤705中，调度分配结果和在接下来的步骤(即，冲突解决步骤706)中需要的另外的信息在资源分配-合作小区中的BS之间交换。在BS之间交换的调度分配结果是用于属于主BS使用等式(1)选择的组U*中的主BS的MS的资源分配信息。然后，用于属于组U*的所有MS的资源分配信息可以被交换以帮助冲突解决步骤706或重新调度分配步骤。另外的信息包括用于每个资源的分配的优先级信息。优先级信息表示每个分配相对于系统性能的重要性。作为示例，等式(1)中的(1+R_k/((T-1)*R_k')的值可以用作用于第k个MS的资源分配的优先级信息。作为另一示例，MS接收的服务的最小延迟时间值的倒数可以用作优先级信息。

4)冲突解决步骤

冲突可能在由不同BS分配的资源之间发生。具体地，如果相同的资源被分配到不同MS，则可能是冲突已在两个资源分配之间发生的情况。

在冲突解决步骤706中，在其中冲突已经发生的具有相同资源的BS中根据预定义的规则来解决冲突。例如，可以比较用于其中已经发生冲突的两个资源分配的、可以在信息交换步骤705中获取的优先级信息，来使低优先级资源分配无效。在冲突的解决之后获得的新的资源分配信息被递送到与冲突有关的MS的主BS。

在冲突解决步骤706之后，每个BS根据解决了冲突的新资源分配信息来向MS发送数据。如果BS是主BS，那么它可以向其他MS重新分配安全的资源。调度分配步骤703、信息交换步骤705和冲突解决步骤706可以重复执行，并且在完成重复之后，每个BS可以根据关于在调度分配步骤703中分配的资源的信息或根据在冲突解决步骤706中的新的资源分配信息来向MS发送数据。

图8示出根据本发明的示范性实施例的在其中多个BS向一个MS提供服务的通信系统中的用于执行配置和/或重新配置云小区的操作以及改变云小区中的主BS的操作的BS装置。

根据本示范性实施例，图8中的BS装置可以执行如图7的示范性实施例中所示的由主BS向将主BS设置为它们的主BS的MS分配资源的操作。然而，本发明不限于此，并且图8的BS装置可以执行BS装置的其他合适的操作。

参照图8，BS包括发送器800、接收器810和控制器820。

首先，将对通过BS配置和重新配置云小区的操作进行描述。如果发送器800向MS发送用于指令测量它的相邻BS的信道的测量指示消息，并且接收器810从MS接收到包括信道测量结果的测量报告消息，则控制器820可以基于接收到的测量报告消息，配置包括其信道状态大于或等于阈值的BS的第一云小区，并且可以控制发送器800向组成第一云小区的每个从BS和MS发送第一云小区的成员信息。

如果主BS需要除了分配给其的资源之外的另外的资源，则控制器820可以控制发送器800向组成第一云小区的从BS发送用于请求资源分配的资源请求消息，并且可以控制接收器800从每个从BS接收包括用于确定是否批准资源分配请求的批准控制结果的资源请求响应消息。之后，控制器820可以根据批准控制结果重新配置第一云小区。

接下来，将对由BS改变云小区中的主BS的操作进行描述。控制器820可以如上所述配置包括一个主BS和至少一个从BS的第一云小区，并且如果控制器820确定改变第一云小区的主BS，则控制器820可以控制发送器800向至少一个从BS的每个发送用于请求成为主BS的主BS请求消息，并且可以控制接收器810从至少一个从BS的任何一个接收指示成为主BS的可能性的ACK消息。

之后，控制器820可以将发送ACK的从BS确定为第一云小区的新的主BS，并且可以控制发送器800向MS和至少一个从BS的每个发送指示所确定的新的主BS的主BS改变消息。在通过接收器810从至少两个从BS的每个接收到NACK和相应拒绝原因时，控制器820可以比较接收到的拒绝原因，将具有更低优先级的拒绝原因的从BS确定为新的主BS，并且控制发送器800向所确定的新的主BS发送用于所确定的新的主BS成为主BS的推动消息。

图9示出根据本发明的示范性实施例的用于执行由MS接收从多个BS提供的服务的操作的MS装置。

根据本示范性实施例，图9中的MS装置可以是主BS已经在如图7的示范性实施例中所示的向将主BS设置为它们的主BS的MS分配资源中向其分配资源的MS。然而，本发明不限于此，并且本示范性实施例的MS装置可以是使资源根据任何合适的方式分配的MS。

参照图9，MS包括发送器900、接收器910和控制器920。如果接收器910从包括在第一云小区中的主BS接收到用于指令MS测量它的相邻BS的信道的测量指示消息，那么控制器920控制发送器900发送包括用于相邻BS的信道测量结果的测量报告消息。在接收器910从主BS接收到关于在包括主BS和至少一个从BS的第一云小区中包括的成员的信息之后，然后控制器920接收主BS和至少一个从BS合作提供的服务。

在检测到主BS从第一云小区的BS到新的主BS的改变时，控制器920控制接收器910从主BS接收主BS改变消息，其指示被确定为新的主BS的BS。

虽然已经参照其某些示范性实施例显示和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同内容所限定的本发明的精神和范围的情况下可以在此进行形式和细节上的各种改变。

Claims (18)

1.一种用于在无线通信系统中通过合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的方法，该方法包括：

通过主BS配置包括至少一个从BS的第一合作小区；

向包括在所述第一合作小区中的所述至少一个从BS发送用于请求资源分配的资源请求消息；

从所述至少一个从BS的每个接收包括对于资源分配请求的资源批准控制结果的资源请求响应消息；

基于所述资源请求响应消息来改变组成所述第一合作小区的成员BS；以及

向在所述第一合作小区中被服务的MS分配资源。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述资源请求消息包括关于需要的资源量和服务中的业务类型的信息，并且

其中，如果服务中的业务类型是实时业务，则所述资源请求消息包括关于服务中的业务的最大可允许延迟时间和服务质量的信息。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述资源请求响应消息包括确认(ACK)消息和否认(NACK)消息中的至少一个，

其中，所述NACK消息包括所述主BS可以分配用于所述MS的资源量，并且包括拒绝资源分配的原因，并且

其中，将发送所述NACK消息预定次数或更多次的从BS确定为从成员BS排除。

4.如权利要求1所述的方法，其中，配置所述第一合作小区包括：

通过所述主BS向所述MS发送测量指示消息用于指令所述MS测量相邻BS的信道；

从所述MS接收包括信道测量结果的测量报告消息；

基于接收到的测量报告消息，将信道状态大于或等于阈值的BS确定为所述第一合作小区的成员BS；

向所确定的成员BS发送邀请消息用于邀请所确定的成员BS成为所述第一合作小区的主BS或从BS；

从每个所确定的成员BS接收包括对于所述邀请消息的邀请接受结果的邀请响应消息；以及

向所确定的成员BS和所述MS发送所述第一合作小区的配置信息。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述邀请响应消息包括确认(ACK)消息和否认(NACK)消息中的至少一个，

其中，所述NACK消息包括指示所确定的成员BS拒绝邀请的原因的拒绝原因，并且

其中，拒绝原因包括小区负载、可用资源量和受邀请的成员BS已经所属的其它合作小区的数量中的至少一个。

6.如权利要求4所述的方法，进一步包括：

如果所述主BS需要除了分配给所述主BS自身的资源之外的另外的资源或者如果调度周期已经出现，则通过所述主BS向所确定的成员BS发送所述资源请求消息；

从每个成员BS接收所述资源请求响应消息；以及

基于接收到的资源请求响应消息来重新配置所述第一合作小区；

其中，如果所述从BS不向所述MS提供所请求的资源，则每个从BS拒绝所述资源分配请求，并且

其中，如果所述从BS拒绝来自所述主BS的资源分配请求预定次数或更多次，则所述主BS重新配置所述第一合作小区以便不包括所述从BS。

7.一种被适配于执行权利要求1-6之一的方法的基站(BS)装置。

8.一种用于在无线通信系统中通过合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的方法，所述方法包括：

通过主BS配置包括至少一个从BS的第一合作小区；

向所述至少一个从BS发送主BS请求消息用于请求改变所述第一合作小区的所述主BS；

从所述至少一个从BS的任何一个接收指示成为所述第一合作小区的新的主BS的可能性的确认(ACK)消息；

从所述至少一个从BS当中确定已发送ACK消息的从BS成为所述第一合作小区的新的主BS；

向所述MS和所述第一合作小区的所有从BS发送指示所确定的新的主BS的主BS改变消息；以及

由所确定的新的主BS与所述至少一个从BS合作地向所述MS提供服务。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：

从已接收到所述主BS请求消息的所述至少一个从BS接收否认(NACK)消息和拒绝原因；

如果接收到的拒绝原因的数量是两个或更多个，则比较接收到的拒绝原因并将其拒绝原因的优先级更低的从BS确定为所述第一合作小区的新的主BS；

向所确定的新的主BS发送用于所确定的新的主BS成为所述第一合作小区的主BS的推动消息；以及

在从所确定的新的主BS接收到用于批准成为主BS的ACK消息时，向所述MS和所述第一合作小区的所有从BS发送指示所确定的新的主BS的主BS改变消息；

其中，所述拒绝原因包括小区负载、可用资源量和所述至少一个从BS已经所属的其它合作小区的数量中的至少一个。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

如果所确定的新的主BS包括在所述第一合作小区和第二合作小区中，则通过所确定的新的主BS向第二合作小区的主BS发送主BS改变消息，其指示所确定的新的主BS自身已经改变为所述第一合作小区的主BS；以及

从所述第二合作小区的主BS接收包括调整的资源分配结果的资源分配消息。

11.如权利要求8所述的方法，其中，在从已接收到所述主BS请求消息的至少两个从BS接收到所述ACK消息时，所述第一合作小区的所述主BS考虑信道状态和小区负载中的至少一个，将已发送所述ACK消息的至少两个从BS之一确定为所述第一合作小区的新的主BS，并且

其中，如果所述主BS没有向所述MS提供预定的最小服务质量或者如果信道状态小于阈值达预定时间，则所述主BS确定改变所述第一合作小区的主BS。

12.一种被适配于执行权利要求8-11之一的方法的基站(BS)装置。

13.一种用于在无线通信系统中通过合作工作的多个基站(BS)向移动站(MS)提供服务的方法，该方法包括：

通过主BS配置资源分配-合作小区并共享用于资源分配的信息；

考虑属于所述资源分配-合作小区的所有BS的MS来分配资源以便最优化所述系统的性能；

在属于所述资源分配-合作小区的BS之间交换关于所述资源分配的信息；

解决在所述资源分配期间可能发生的资源分配之间的冲突；以及

使用已解决冲突的新的资源分配信息来向所述MS提供服务。

14.如权利要求13所述的方法，其中，解决冲突的步骤包括：

比较其间已发生冲突的两个资源分配的优先级信息；以及

使两个资源分配当中的低优先级资源分配无效，

其中，所述优先级信息是指示资源分配相对于所述系统的性能的重要性的信息，并且

其中，在信息共享期间获取所述优先级信息。

15.如权利要求13所述的方法，其中，分配资源的步骤包括：

基于可用资源量，通过所述主BS选择所述资源分配-合作小区中的所有BS的至少一个MS作为资源分配的目标；以及

使用用于属于所述主BS的MS的资源分配信息来向所选择的至少一个MS分配资源。

16.如权利要求15所述的方法，其中，基于下面的等式来选择所述至少一个MS，

$U^{*}=\arg \underset{U}{\max }\underset{U\⋐\left\{k\right|k\∈M_j\mathrm{forj}\∈S_i\}}{\mathrm{\Π}}(1+\frac{R_k}{(T-1)R_k^{\′}})$

其中，R_k表示当目前分配资源时向第k个MS发送数据所用的数据速率，R_k'表示直到资源被分配的对于第k个MS的平均数据速率，表示用于计算平均数据速率的窗口尺寸，S_i表示相对于第i个BS配置的资源分配-合作小区中的BS组，并且M_j表示具有第j个BS作为其主BS的MS组。

17.如权利要求13所述的方法，其中，用于资源分配的信息包括信道状态信息和干扰链路信息中的至少一个。

18.一种被适配于执行权利要求13-17之一的方法的基站(BS)装置。