CN104081853A - 在通信系统中选择工作参数的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一基站的方法包括:根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数,以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。所述方法还包括与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
Description
本发明要求2012年2月3日递交的发明名称为“在通信系统中选择工作参数的系统和方法(System and Method for Selecting Operating Parameters in aCommunications System)”的第13/366188号美国非临时申请案的在先申请优先权,该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中。
技术领域
本发明大体涉及数字通信,尤其涉及一种在通信系统中选择工作参数的系统和方法。
背景技术
在许多第二代(2G)和第三代(3G)通信系统中,基站(通常还称为控制器、通信控制器、NodeB、演进型NodeB等)自己决定如何选择用于传输的用户(通常还称为移动台、订户、终端、用户设备等)。此外,发射功率电平、数据速率等工作参数可在延长的时间段内保持不变。
为了尝试提升网络能力,已经开发出了多入多出(MIMO)技术,其中基站和/或移动台配备有多根天线(例如,多根发射天线、多根接收天线或多根发射天线和多根接收天线)。常用的MIMO技术涉及传输的预编码以将传输塑造为面向预期接收方。预编码还可应用于MIMO接收器。MIMO通信系统中使用的预编码信息也是一种工作参数。
用于提升网络能力的另一技术为多点协作处理(CoMP)。一般而言,CoMP方案采用多个发射器和/或接收器以共同优化传输参数。在利用CoMP的通信系统中,CoMP配置是另一种工作参数。
发明内容
本发明的示例实施例提供了一种在通信系统中选择工作参数的系统和方法。
根据本发明的示例实施例,提供一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一基站的方法。所述方法包括根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数,以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。所述方法还包括与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
根据本发明的另一示例实施例,提供一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一内部基站的方法。所述方法包括根据所述集群内的所述第一内部基站的工作参数的第一参数设置、所述集群内的第二内部基站的所述工作参数的内部初始化参数设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的外部初始化参数设置使用第一效用函数生成第一结果。所述方法还包括根据所述集群内的所述第一内部基站的所述工作参数的第二参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第二结果。所述方法另外包括接收来自所述第二内部基站的第三结果,所述第三结果由第二效用函数使用所述第一内部基站的所述第一参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成。所述方法进一步包括接收来自所述第二内部基站的第四结果,所述第四结果由所述第二效用函数使用所述内部基站的所述第二参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成。所述方法还包括根据所述第一结果和所述第三结果的总和与所述第二结果和所述第四结果的总和的比较选择所述内部基站的所述第一或第二参数设置,从而产生首选的参数设置,以及使用所述首选的参数设置作为所述内部基站的新的初始化参数设置。
根据本发明的另一示例实施例,提供第一基站。所述第一基站包括处理器和可操作地耦合到所述处理器的发射器。所述处理器根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数,以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群以外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。所述发射器与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
实施例的一项优势在于通过将所述通信系统划分为多个集群使得确定通信系统中的基站的工作参数设置的复杂度降低。因此,可在不需要大量计算资源的情况下完成所述工作参数设置的确定。
实施例的另一项优势在于提出了用于确定基站的工作参数设置的集中式技术和部分分布式技术。因此,实施方式具有很大的灵活性。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点,现在参考以下结合附图进行的描述,其中:
图1a示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信系统;
图1b示出了根据本文所述的示例实施例的两个基站的发射功率的示例图;
图2a示出了根据本文所述的示例实施例的具有中央控制器的示例通信系统,其中通信系统划分为多个非重叠的集群;
图2b示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信系统,其中通信系统划分为多个非重叠的集群;
图3a示出了根据本文所述的示例实施例的在通信系统的一个集群中选择基站的工作参数设置过程中的操作的示例流程图;
图3b示出了根据本文所述的示例实施例的优化一个集群中基站的工作参数设置过程中的操作的示例流程图;
图4a示出了根据本文所述的示例实施例的当集群控制器参与确定工作参数设置时发生在集群控制器中的操作的示例流程图;
图4b示出了根据本文所述的示例实施例的当基站为其UE调度传输时发生在基站中的操作的示例流程图;
图5a示出了根据本文所述的示例实施例的当集群控制器参与分布式版本的工作参数选择时发生在集群控制器中的操作的示例流程图;
图5b示出了根据本文所述的示例实施例的当基站参与分布式版本的工作参数选择时发生在基站中的操作的示例流程图,其中所述基站正选择其工作参数设置;
图5c示出了根据本文所述的示例实施例的当基站参与分布式版本的工作参数选择时发生在基站中的操作的示例流程图,其中所述基站协助另一基站选择其工作参数设置;
图6示出了根据本文所述的示例实施例的当集群控制器参与集中式版本的工作参数选择时发生在集群控制器中的操作的示例流程图;
图7a示出了根据本文所述的示例实施例的示例第一通信设备;
图7b示出了根据本文所述的示例实施例的以分布式方式工作的示例参数选择单元的细节视图;
图7c示出了根据本文所述的示例实施例的以集中式方式工作的示例参数选择单元的细节视图;
图8示出了根据本文所述的示例实施例的示例第一通信设备。
具体实施方式
下文将详细讨论对当前示例实施例及其结构的操作。然而,应了解,本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明本发明的具体结构和操作本发明的方法,并不限制本发明的范围。
本发明的一项实施例涉及确定通信系统中基站的工作参数设置,所述通信系统被划分为多个集群。例如,作为优化过程的一部分,集群控制器根据集群中基站的工作参数的初始化或先前设置以及其它集群中基站的工作参数的初始化或先前设置选择集群中基站的工作参数设置或协调该选择。其它集群共享该集群中基站的所选工作参数设置,这样会引起工作参数设置的额外选择。例如,一旦基站接收到其所选的工作参数设置,基站可估计其服务的用户设备的情况并随后基于估计的情况调度其用户设备并设置用户设备的数据速率。
将结合具体上下文中的示例实施例来描述本发明,所述特定上下文为符合第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)且支持MIMO和/或CoMP操作的通信系统。然而,本发明还可以应用于符合其它标准(例如,IEEE 802.16、WiMAX等等)的通信系统,以及不符合标准的通信系统。
图1a示出了通信系统100。通信系统100包括多个基站,这些基站可能或可能不具有不同的发射功率能力。例如,一些基站可被分类为全发射功率(fulltransmit power)基站,例如宏基站(macro BS),包括macro BS105、macro BS107和macro BS109。而其它基站可被分类为低功率基站,例如微微基站(pico BS),包括pico BS110、pico BS112和pico BS114。低功率基站的另一示例为毫微微小区。
通信系统100还包括多个用户设备(UE),例如UE120和UE122。如图1a所示,macro BS105向UE120进行传输而pico BS110向UE122进行传输。然而,来自macro BS105的传输也会影响UE 122,而来自pico BS110的传输也会影响UE120。此外,来自macro BS109的传输也会影响UE120。
通信系统100的基站可划分为多个非重叠的集群。一般而言,一个集群可包括一个或多个基站,且由于集群不重叠,单个基站仅属于一个集群。具有多个基站的集群可称为CoMP集合。一个集群中的基站可具有相同或不同的标识号码。如图1所示,第一集群130包括macro BS105和pico BS110;第二集群132包括macro BS107、pico BS112和pico BS114;以及第二集群134包括macroBS109。应注意,图1示出了通信系统100的多个非重叠的集群的说明性示例,且对于通信系统100而言,非重叠集群的其它配置是可能的。
图1b示出了两个基站的发射功率的图150。图150描绘了用于10个时隙的几乎空白子帧(ABS)技术。在时隙1、4和7中,基站1发送ABS子帧。因此,在这些子帧中不存在或存在很少基站1对基站2的UE的干扰,因此基站2可以较高数据速率向其UE发送。
尽管论述集中在通信系统划分为多个非重叠的集群,但本文所呈现的示例实施例可与重叠的集群一起运作,也可与非重叠的和重叠的集群的组合一起运作。因此,关于非重叠的集群的论述不应被解释成对示例实施例的范围或精神的限制。
图2a示出了具有中央控制器的通信系统200,其中通信系统200划分为多个非重叠的集群。通信系统200包括集群205、207、209和211。根据第一示例实施例,每个集群包括负责确定其集群内的基站的工作参数设置的集群控制器。此外,集群控制器还与其它集群控制器和/或中央控制器协调以共享工作参数设置。例如,集群205包括耦合到macro BS220、macro BS222、pico BS224和picoBS226的集群控制器215,而集群207包括耦合到macro BS232的集群控制器230。根据第二示例实施例,在通信系统中的基站的子集中的基站负责确定它们自身的工作参数设置。
通信系统200还可包括中央控制器235。中央控制器235可耦合到通信系统200中多个非重叠集群的集群控制器。中央控制器235负责协调集群控制器的操作、协调共享来自集群控制器的工作参数设置、确定集群控制器何时发起确定工作参数设置、确定集群控制器何时停止确定工作参数设置等等。应注意,通信系统可具有多个中央控制器,尤其是当存在大量集群时。多个中央控制器可相互耦合,它们可以分层方式布置或者它们可以是不相交的。
根据第一示例实施例,集群控制器可通过X2接口等高速接口耦合到基站。类似地,集群控制器可通过X2接口等高速接口耦合到中央控制器235。然而,通过高速接口耦合集群控制器、基站和中央控制器还可应用于本文论述的其它示例实施例。
图2a示出了通信系统250,其中通信系统250划分为多个非重叠的集群。通信系统250包括集群255、257、259和261。然而,通信系统250中的集群控制器(例如,通过X2接口等高速接口)直接相互耦合而不是耦合到中央控制器。集群控制器自身负责协调集群控制器的操作、协调共享来自集群控制器的工作参数设置、确定集群控制器何时发起确定工作参数设置、确定集群控制器何时停止确定工作参数设置等等。
例如,在基于正交频分复用(OFDM)的通信系统(例如,3GPP LTE或3GPP LTE-A)的下行链路中,待发送给UE的数据在资源块(RB)上发送,其中每个RB包括若干子载波和若干OFDM符号。RB的工作参数包括发射功率电平p和预编码矩阵U。根据示例实施例,可从K个发射功率电平的离散集中选择第i个基站的发射功率电平pi,表示如下:
p∈{p1,p2,...,pK} (1)
然而,一般而言,可从可能值的非离散集中得出发射功率电平。然而,预编码矩阵U可自适应地设计为匹配信道特征。预编码矩阵U还可选自M个可能预编码矩阵的集合,表示如下:
U∈{U1,U2,...,UM} (2)
将Ui表示为零方向(null direction)而不是预编码的方向是有益的(即发射预编码器Ui的向量Vi是正交的,即<Ui,Vi>≤ε)。
根据第一示例实施例,可根据效用函数F(pk,Um)选择工作参数的设置,工作参数包括发射功率电平、预编码器、传输的调制编码方案、参考信号的位置(例如,信道状态信息参考信号)、导频信号增强水平(pilot signal boosting level)、频率选择调度或频率分集调度、切换参数(例如,范围扩展、效用值等等)、天线仰角、天线模式、传输秩(transmission rank)等等。然而,根据效用函数选择工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。效用函数可以是工作参数之间关系的数学表达式并且可用于将设置分配给工作参数。例如,效用函数可根据工作参数之间的关系提供数量测度(quantitative measure)的指示,例如第i个UE的瞬时数据速率ri;或数据速率的函数,例如其中ravg为第i个UE的平均数据速率。效用函数的结果可以是将特定工作参数设置应用到效用函数的结果。可设计效用函数使得工作参数设置的集合可最大化RB组(RBG)的效用函数。
例如,使用效用函数及其效用函数结果(例如,瞬时数据速率或瞬时数据速率的函数)从工作参数的可能设置中选择特定工作参数设置如下:当UE在第n个发送时间间隔(TTI)内发送信道状态信息(CSI)等反馈信息或一般而言,信道质量指示(CQI)时,基站确定第n个TTI处的干扰ITTI=n,其中干扰可以根据(例如由下行链路中的参考信号接收功率(RSRP)或上行链路中的探测参考信号(SRS)测得的)长期路损信息确定。第n个TTI处的干扰表示如下:
其中βi为UE和相邻基站BSi之间的路损,L为相邻基站的数目,以及Pi,TTI=n为第n个TTI处的BSi的工作参数设置(例如,发射功率电平)。应注意,不排除干扰平均的使用,在使用干扰平均的情况下由先前工作参数的函数替换Pi,TTI=n。例如,该函数可以是TTI内的滑动窗口,UE在该TTI内执行干扰测量。
当确定UE在第(n+k)个TTI内的瞬时数据速率时,基站可重计算第(n+k)个TTI处的干扰,表示如下:
随后,根据以MCS级别为形式的反馈信息(例如,CQI),基站可在第n个TTI处将MCS级别转换为SINR值SINRTTI=n以解释短期衰落。通常,可使用查找表执行MCS级别到SINR值的转换。随后第(n+k)个TTI处的调整的SINR可通过如下公式确定:
根据调整的SINR,可为UE选择MCS级别。再一次,可使用查找表实施从调整的SINR到MCS级别的转换,该查找表与用于将MCS级别转换为SINR值的查找表相同或不同。根据定义,MCS级别指定了码率和UE的瞬时数据速率。如果需要,可将函数应用于瞬时数据速率。例如,其中ravg为第i个UE的平均数据速率,ri为第i个UE的瞬时数据速率。瞬时数据速率或瞬时数据速率的函数,即效用函数结果,可用于选择工作参数设置。
为了获取基站的效用函数值,可以例如,使用最大函数选择多个UE的效用函数值。然而,可考虑其它服务质量因素,例如延迟约束、重传优先级等等。
根据第一示例实施例,可能存在多种方式来选择一个集群中基站的工作参数设置。选择工作参数设置的一种方式是根据特定或随机的顺序按顺序为每个基站选择工作参数设置,这个过程是优化过程的一部分。本文描述了按顺序选择工作参数设置,其为优化过程的一部分。选择工作参数设置的另一方式是为集群中的基站执行穷举搜索。选择工作参数设置的另一方式是结合顺序排序的区域在一个区域内执行穷举搜索。然而,一个集群中基站的工作参数设置的选择还可应用于本文论述的其它示例实施例。
根据第一示例实施例,选择工作参数设置可能是一个多步骤过程。第一步可包括一个集群内的联合优化,其中一个集群内的实体优化集群内的基站的工作参数,该集群采用该集群外的基站的初始化设置。第二步可包括集群间信息共享。例如,在对选择工作参数设置进行联合优化之后,其它集群可通过广播等方式共享该信息。集群可利用该信息执行或不执行额外优化。
图3a示出了在通信系统的一个集群中选择基站的工作参数设置过程中的操作300的流程图。操作300可表示当集群控制器(例如,集群控制器215和集群控制器230)参与确定通信系统的基站的工作参数设置时发生在集群控制器中的操作。
操作300可开始于初始化集群的基站的工作参数设置(方框305)。根据第一示例实施例,在首次执行选择工作参数的设置之后,工作参数设置可以设为默认的工作参数设置,其中默认设置可由通信系统的运营商、该通信系统符合的技术标准等规定。初始化工作参数设置可用在后续设置中直到选择了工作参数的实际设置。然而,将工作参数设为默认设置还可应用于本文所论述的其它示例实施例。
集群控制器可使用集群中基站的初始化工作参数设置以及集群外基站的初始化工作参数设置优化集群中基站的工作参数设置(方框307)。根据第一示例实施例,集群控制器可根据所选处理顺序按顺序优化基站的工作参数设置,且当优化第i个基站的工作参数设置时,集群控制器可根据以下项为第i个基站的各个可能工作参数设置确定效用函数结果:第i个基站的各个可能工作参数设置、集群内各基站的初始化工作参数设置以及集群外基站的初始化工作参数设置。然而,按顺序优化工作参数设置的集群控制器还可应用于本文论述的其它示例实施例。下文将对工作参数设置优化提供详细论述。
集群控制器可与其它集群中的基站共享该集群中基站的工作参数设置(方框309)。集群控制器可直接与其它集群控制器共享工作参数设置或与中央控制器共享工作参数设置。
集群控制器可执行检查以确定其是否应继续选择该集群中基站的工作参数设置(方框311)。例如,如果集群控制器具有足够的计算资源和/或时间用于选择,那么集群控制器可继续选择该集群中基站的工作参数设置或该集群中一些基站的工作参数设置。如果集群控制器没有足够的计算资源和/或时间来为所有基站选择工作参数设置,那么集群控制器可为基站的子集选择工作参数设置。
集群控制器可向集群中的基站发送工作参数设置(方框313),基站可使用这些工作参数设置估计它们服务的UE的度量(方框315)。基站可利用这些UE的度量调度UE以及调整UE的数据速率(方框317)。下文提供了对基站的操作的详细描述。
图3b示出了优化集群中基站的工作参数设置的过程中的操作350的流程图。操作350可表示当基站或集群控制器选择工作参数设置时发生在基站(分布式算法)或集群控制器(集中式算法)中的操作,该操作为优化操作的一部分。
操作350可开始于各基站获取该集群中其它基站的初始化工作参数设置(方框355)。各基站可从集群控制器或直接从其它基站接收初始化工作参数设置。
对于第i个基站而言(方框357),正如根据集群控制器指定的所选处理顺序所确定的那样,例如,可以根据第i个基站的可能工作参数、集群中其它基站的初始化工作参数设置以及集群外基站的工作参数设置确定第i个基站的效用函数结果(方框359)。
可通过选择优化第i个基站的实际工作参数设置的效用函数结果的总和的工作参数设置执行对工作参数设置的选择(方框361)。例如,可选择最大化(或最小化)与工作参数设置对应的效用函数结果的总和的工作参数设置作为最佳工作参数设置。应注意,最大化总和或最小化总和是优化标准的示例。
随后可将所选工作参数设置与该集群中的其它基站共享(方框363)且如果该集群中存在更多具有未选择工作参数设置的基站(方框365),那么操作350可返回方框357以选择另一第i个基站。如果已经为该集群中所有的基站选择了工作参数设置,那么可以存储所选工作参数设置以供后续使用(方框367)。
由于各基站的工作参数可以随每传输时隙改变以最大化通信系统性能,因此各基站能够自适应地选择其UE的数据速率。因此,可利用周围基站的发射功率信息以及从UE到相邻基站的路损。基站间可共享发射功率信息,而路损可来源于UE报告的相邻基站的参考信号接收功率报告、相邻基站处的上行链路接收信号、基站到UE的距离或以上项的组合等信息。
一般而言,在通信系统中,UE可通过使用信道质量指示(CQI)来报告其可能的数据速率。当UE报告其CQI时,基站可基于相邻基站的瞬时发射功率和UE的路损记录其它基站对UE的干扰量I1。当基站出于调度目的计算UE的可能数据速率时,根据对发射功率以及相邻基站的波束成形的当前了解再次计算来自其它基站的干扰量I2。干扰差ΔI=I2-I1可用于调整UE的实际数据速率。例如,如果ΔI>0,按比例增加数据速率,反之亦然。
通常,如果传输时的干扰不同于UE报告CQI时的干扰,那么可相应地调整传输秩。例如,如果干扰减少,那么可以增加传输秩以获取更高的数据速率。
工作参数设置的选择可应用于单个TTI中的RBG的任意组合。例如,有可能基于每RBG或每TTI应用工作参数设置的选择。基于每RBG的工作参数设置的应用意味着可以独立于其它RBG优化单个RBG的工作参数。例如,考虑一种发射功率为工作参数的情形,每TTI的发射功率设置可强加另一约束,即最大化一个TTI中所有RBG的效用,表示如下:
每TTI的发射功率设置意味着一个TTI内所有RBG上的功率电平都是相同的。因此,每个TTI应用的性能可能比每个RBG应用的差。
图4a示出了当集群控制器参与确定工作参数设置时发生在集群控制器中的操作400的示例流程图,该操作是优化过程的一部分。操作400可表示当集群控制器(例如,集群控制器215和集群控制器230)参与确定通信系统的基站的工作参数设置时发生在集群控制器中的操作。
通信系统可划分为具有多个基站的非重叠集群,这意味着通信系统中的各基站都属于单个集群。出于论述的目的,假设Fi(pi,k,Ui,m)为第i个基站的效用函数,其中i={1,2,...,N}且N为针对RBG的非重叠集群中的基站数目。根据第一实施例,用公式表示效用函数,这样可以通过最大化单个集群内的基站的所有效用函数的总和来确定工作参数的设置。或者,用公式表示效用函数,这样可以通过最小化单个集群内的基站的所有效用函数的总和来确定工作参数的设置。应注意,最大化总和或最小化总和是优化标准的示例。然而,用公式表示效用函数还可应用于本文论述的其它示例实施例。
操作400可开始于集群控制器将该集群中基站的工作参数初始化为初始设置(方框405)。如上文所述,工作参数可包括发射功率电平、预编码器、传输的调制编码方案、参考信号的位置(例如,信道状态信息参考信号)、导频信号增强水平、频率选择调度或频率分集调度、切换参数(例如,范围扩展、效用值等等)、天线仰角、天线模式、传输秩等等。例如,如果工作参数为发射功率电平,那么工作参数的初始设置可以是全发射功率或一部分全发射功率,例如一半、四分之一等等。根据第一示例实施例,对于初始确定第一传输周期内基站的工作参数设置而言,集群控制器将基站的工作参数初始化为由通信系统的运营商、通信系统遵循的技术标准、关于工作参数的信息等预指定的初始设置。然而,集群控制器将基站的工作参数初始化为由通信系统的运营商、通信系统遵循的技术标准、关于工作参数的信息等预指定的初始设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。然而,对于工作参数设置的后续确定而言,集群控制器可利用较早传输周期(例如,紧邻当前传输周期之前的传输周期)内确定的工作参数、较早传输周期内确定的工作参数设置的平均值(或例如加权平均值、加权总和等某个其它函数)等。
集群控制器可选择该集群中基站的工作参数设置(方框410)。例如,基于资源块组(RBG)选择基站的工作参数设置,一旦为特定RBG选择了工作参数设置,发射功率电平等一些工作参数的未使用部分可由具有RBG的其它基站使用,这些具有RBG的其它基站利用所有的对应工作参数获取额外的性能提升。例如,如果工作参数为发射功率电平,且在特定基站的一个RBG中,所选发射功率电平不是全发射功率电平,那么在全发射功率电平处具有所选发射功率电平的其它基站可利用一个RBG中未使用的发射功率电平来获取额外的性能增益。又例如,如果一个RBG仅使用一部分全发射功率电平,那么一个RBG的未使用的能量可用于其它RBG以进一步提升(例如,小区边缘UE的)性能,考虑到对总发射电平的约束,这可以基于每根发射天线或基于每个基站发射天线池。
根据第一示例实施例,可根据基站的工作参数的可能设置、该集群中基站的工作参数的初始设置以及该集群外基站的工作参数的初始设置选择基站的工作参数设置。使用该集群外基站的工作参数的初始设置有助于通过显著减少所做的计算的计算空间来简化对该集群中基站的工作参数设置的选择。所减少的计算的计算空间有助于减少执行所选网络实体(例如,集群控制器、基站、在通信系统中执行选择基站的工作参数设置所使用的计算的专用实体等等)上的计算负载,从而实现优化。然而,根据基站的工作参数的可能设置、该集群中基站的工作参数的初始设置以及该集群外基站的工作参数的初始设置进行的基站的工作参数设置的选择还可应用于本文论述的其它示例实施例。
此外,将通信系统划分为多个非重叠的集群还有助于通过减少单个集群中的基站数目来减少计算的计算空间。可以在集群中的基站数目和多个非重叠集群中的集群数目与选择集群中基站的工作参数所涉及的集群控制器的数目和计算复杂度之间作出权衡。通常,如果集群相对较少,则集群控制器的数目较小,从而减少了实施成本。然而,由于较少的集群中的每个集群都具有较多的基站,因此单独的集群控制器、基站、专用实体等具有较高的计算负载。相反,如果存在许多集群,那么大量的集群控制器有可能造成更高的实施成本,但是单独的集群控制器、基站、专用实体等具有较少的计算负载。应注意,由于具有合适的信令,集群控制器可以是单个集群中的基站,在该集群中,基站在忽略集群中其它小区和/或基站所做的对工作参数设置的选择的同时(即假设所做的对工作参数设置的选择为默认的和/或先前已选的选择)确定其工作参数设置。
根据第一示例实施例,可以根据所选该集群中基站的处理顺序做出对该集群中基站的工作参数设置的选择。一般而言,所选处理顺序可指定该集群中基站的连续处理顺序。由于优化问题可以是非凸性问题,因此所选处理顺序会影响性能。有助于缓解问题的一种方式在于使若干次迭代的优化具有不同的所选处理顺序。例如,如果一个集群中存在四个基站,那么所选处理顺序的示例可以是基站1、基站3、基站4和基站2。所选处理顺序可以由集群控制器选择,由通信系统的运营商预定义、在技术标准中规定等等。例如,可以根据基站类型、到集群控制器的距离、与集群控制器的连接的带宽、基站支持的UE的数目、基站支持的UE的优先级等因素得到所选的处理顺序。然而,根据所选处理顺序选择工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。
对于所选处理顺序中的第一基站而言,可使用该集群中其它基站的工作参数的初始设置和该集群外基站的初始设置来选择工作参数设置。一旦选择了第一基站的工作参数设置,第一基站的所选工作参数设置随后可用于集群中剩余基站的工作参数的选择,替换第一基站的工作参数的初始设置。可继续选择该集群中基站的工作参数设置,直到选择完该集群中剩余基站的工作参数设置,从而完成优化过程。下文将对工作参数设置的选择提供详细论述。根据第一示例实施例,为了减少复杂度并允许不同的基站并行执行它们的操作,在其它基站选择它们自身的工作参数设置之前不将第一基站的操作参数设置传递给其它基站。然而,在其它基站选择它们自身的工作参数之前不将第一基站的工作参数设置传递给其它基站还可应用于本文论述的其它示例实施例。
根据第一示例实施例,每次选择集群中基站的工作参数设置时,该集群的所选处理顺序可保持不变。或者,每次选择集群中基站的工作参数设置时,该集群的所选处理顺序可改变。或者,随机选择一个集群的所选处理顺序。或者,每次选择集群中基站的工作参数设置时,随机选择该集群的所选处理顺序。然而,选择工作参数设置时所选处理顺序改变或保持不变还可应用于本文论述的其它示例实施例。
根据第一示例实施例,当选择工作参数设置时,所选工作参数设置可能不同于之前的工作参数设置。因此,如果所选工作参数设置不同于之前的工作参数设置,那么可能增加一种施加罚因子(penalty)的额外约束条件(例如,效用函数结果减小)。此外,可根据所选工作参数设置和之前的工作参数设置之间的差异调整罚因子。然而,增加该种施加罚因子的额外约束条件还可应用于本文论述的其它示例实施例。
此外,UE以及其它基站共享工作参数设置,因此在UE以及其它基站共享所选工作参数的过程中会产生信令开销。例如,在符合3GPP LTE的通信系统中,可在发送用户特定参考信号(通常称为解调参考信号(DMRS))的过程中实现信令开销,这些信号在发送时占用了网络资源。可以施加另一约束以反映UE和其它基站共享所选工作参数设置相关的信令开销。
如前所述,可使用分布式技术或集中式技术执行对该集群中基站的工作参数设置的选择。在分布式技术中,基站可负责执行选择工作参数设置中使用的计算。基站在选择工作参数设置之后共享(交换)所选工作参数设置并继续直到选择了该集群中基站的工作参数设置。在集中式技术中,集群控制器或专用实体执行选择工作参数设置中使用的计算。一旦选择了该集群中基站的工作参数设置,可将工作参数设置分发到该集群的基站。
由于选择了工作参数设置,集群控制器可与其它集群共享该集群中基站的工作参数设置(方框415)。根据第一示例实施例,通信系统中所有的其它集群可以共享工作参数设置。或者,到该集群的指定距离内的集群(即相邻集群)可共享工作参数设置。然而,共享工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。
根据第一示例实施例,当其它集群选择工作参数设置时,该工作参数设置可用于更新其它集群使用的工作参数的初始设置。然而,更新其它集群使用的工作参数的初始设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。
集群控制器随后可执行检查以确定其是否将继续选择集群中基站的工作参数设置(方框420)。随着从其它集群接收新选择的工作参数设置,集群外基站的工作参数的初始设置可能改变。因此,该集群中基站的工作参数设置也可能改变。因此,如果存在足够的计算资源、时间等,例如集群控制器可重新选择该集群中基站的至少一些工作参数设置。此外,集群控制器可决定重新选择该集群中基站的至少一些工作参数设置,但其可决定延迟重新选择直到更多计算资源、时间等可用。如果集群控制器重新选择至少一些工作参数设置(即方框410),那么集群控制器可将重选的工作参数设置共享给其它集群(即方框415)。集群控制器可重复方框420以确定其是否应继续选择该集群中基站的工作参数设置。换言之,选择工作参数设置和共享所选工作参数设置可重复多次。集群控制器将工作参数设置发送到该集群中的基站(方框425)。
根据第一示例实施例,一旦选择了工作参数设置,集群控制器可进一步改变一些UE的服务基站(或类似地,服务小区)分配以帮助提升通信系统的整体性能。例如,集群控制器可给pico BS重新分配由macro BS服务的UE以帮助提升整体通信系统性能。从macro BS到pico BS的UE的重新分配可有助于增加整体增益。然而,服务基站的改变还可应用于本文论述的其它示例实施例。
根据示例实施例,除了重新分配服务基站和小区以外,有可能使用多点操作,例如具有多个基站和/或多个UE的协作多点(CoMP)操作,向单个接收器或多个接收器进行传输以实施较大资源元素。例如,多个基站和/或小区可向单个UE进行一部分单个传输。又例如,多个UE可反馈信息到单个基站或小区。然而,CoMP操作的使用还可应用于本文论述的其它示例实施例。
如前所述,基站的工作参数设置的选择可并行或按顺序发生。当工作参数设置的选择并行发生时,每个集群的基站的工作参数设置的选择可同时或基本上同时发生。例如,在具有三个集群的通信系统中,每个集群的集群控制器可同时为其基站和其它集群控制器选择工作参数设置。然而,当工作参数设置的选择按顺序发生时,每个集群的基站的工作参数设置的选择可根据优选的顺序一次发生一个。由于工作参数设置的顺序选择,在其它集群中的集群控制器为它们的基站选择工作参数设置之前,其它集群共享可共享来自一个集群的所选工作参数设置。
图4b示出了当基站为其UE调度传输时发生在基站中的操作450的流程图。操作450可表示当基站为其UE调度传输时发生在基站(例如图2中的macroBS220、macro BS222、pico BS224、pico BS226、macro BS232等)中的操作。应注意,调度传输包括分配在向UE进行传输中待使用的网络资源以及选择其它参数,例如数据速率、调制和编码方案等等。
操作450可开始于基站可选地从集群控制器接收工作参数设置(方框455)。操作450通常在选择工作参数设置之后发生。根据第一示例实施例,例如,如果在集群控制器、专用实体等处以集中式方式执行对工作参数设置的选择,那么基站可从集群控制器、专用实体等接收其自身和集群中其它基站的工作参数设置。根据第二示例实施例,如果以分布式方式执行对工作参数设置的选择,即基站参与对工作参数设置的选择,那么基站已经具有其自身和该集群中其它基站的工作参数设置且不需要从集群控制器、专用实体等接收工作参数设置。
基站可为其每个UE估计度量(方框460)。根据第一示例实施例,由基站估计的度量可包括信号干扰噪声比(SINR)、信噪比(SNR)等等。然而,估计度量还可应用于本文论述的其它示例实施例。基站可使用以下项估计度量:基站自身和该集群中其它基站的工作参数设置、该集群外基站的工作参数设置、该集群中UE和其它基站之间的信道的路损值、UE提供的反馈信息(包括参考信号接收功率(RSRP)测量、信道质量指示(CQI))、秩指示、预编码器索引等等)。应注意,基站可根据信道状况不理会UE提供的反馈信息。
例如,基站可通过UE提供的RSRP测量估计其自身和UE之间信道的路损。此外,基站能够估计干扰级别。基站指导UE使用的关于反馈信息的测量,因此基站知道基站使用了哪些资源用于测量。此外,基站还可使用来自UE的CQI反馈和来自其它基站的发射功率电平、UE位置信息、来自UE的邻居列表、来自其它基站的上行链路路损信息、来自UE的显式反馈或其组合来帮助改进度量估计。
此外,基站(可能和该基站中的其它基站一起)估计集群外基站的增益并相应地调整工作参数设置。在没有得到UE到集群外基站的路损的情况下,基站可在较低工作参数设置上放置更多权重以估计集群外基站的增益。此外,基站可从该集群外的基站接收信息来帮助估计增益和/或路损。此外,可将增益和/或路损的默认或预期值提供给其它基站以在缺少实际值的情况下做出更好的估计。
基站可根据估计的度量调度UE以供传输(方框465)。根据第一示例实施例,基站根据估计的度量从其UE中选择UE。例如,基站可选择具有高SINR值的UE而不是具有低SINR值的UE。然而,根据估计的度量选择UE还可应用于本文论述的其它示例实施例。根据示例实施例,基站还可使用其它选择标准来选择UE。然而,其它选择标准的使用还可应用于本文论述的其它示例实施例。其它选择标准可包括UE优先级、可用网络资源、UE服务历史、发送到UE的信息量等等。
除了调度UE,基站可根据估计的度量调整被调度UE的数据速率。例如,如果基站估计的度量(例如,SINR)较低,那么基站可降低第一被调度UE的数据速率;如果基站估计的度量较高,那么基站可提高第二被调度UE的数据速率。
根据第一示例实施例,可利用调制编码方案(MCS)自适应来调整被调度UE的数据速率。可能存在若干不同的MCS自适应过程。然而,调整被调度UE的数据速率的MCS自适应还可应用于本文论述的其它示例实施例。
第一MCS自适应过程可包括在调度UE以计算每个RBG中UE的瞬时数据速率期间的MCS自适应。当UE在第n个发送时间间隔(TTI)内发送信道状态信息(CSI)等反馈信息时,基站确定第n个TTI处的干扰ITTI=n,其中干扰可以根据(例如由下行链路中的RSRP或上行链路中的探测参考信号(SRS)测得的)长期路损信息确定。第n个TTI处的干扰表示如下:
其中βi为UE和相邻基站BSi之间的路损,L为相邻基站的数目,以及Pi,TTI=n为第n个TTI处的BSi的工作参数设置(例如,发射功率电平)。应注意,不排除干扰平均的使用,在使用干扰平均的情况下由先前工作参数的函数替换Pi,TTI=n。例如,该函数可以是TTI内的滑动窗口,UE在该TTI内执行干扰测量。
当确定UE在第(n+k)个TTI内的瞬时数据速率时,基站可重计算第(n+k)个TTI处的干扰,表示如下:
随后,根据以MCS级别表示的反馈信息(例如,CQI),基站可在第n个TTI处将MCS级别转换为SINR值SINRTTI=n以解释短期衰落。随后第(n+k)个TTI处的调整的SINR可通过如下公式确定:
根据调整的SINR,可为UE选择MCS级别(和瞬时数据速率)。如果基站知道UE的信道矩阵而不是量化的CQI反馈,那么调整的SINR可以得到提高。由于具有对信道矩阵的了解,基站能够改变传输秩、预编码器以及每层的SINR。
第二MCS自适应过程可包括在完成工作参数设置和基站间共享工作参数设置之后的MCS自适应。第二MCS自适应过程可用于确定被调度UE的最终数据速率。第二MCS自适应过程可执行如下:
基于相邻基站的更新的工作参数设置调整对每个UE的干扰;
基站可确定每个UE的效用函数结果并向具有最大效用函数结果的UE分配RBG;以及
如果UE分配有多个RBG,可计算多个RBG中的平均SINR。为UE选择单个MCS级别用于所有分配给UE的RBG。此外,可为不同的RBG分配不同的MCS级别。
根据第一示例实施例,为了进行数据速率(MCS)调整,基站可平均UE报告的反馈信息(例如,SINR、CQI等等)。然而,平均UE报告的反馈信息还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,基站可平均时间窗内报告的反馈信息而不是最近报告的反馈信息(例如,SINR、CQI等等)。或者,基站可使用从RSRP报告中得出的长期SINR用于数据速率(MCS)调整。
根据第一示例实施例,当基站(例如,在子帧中)没有数据发送时,基站可发送完全空白的数据子帧以最小化干扰。然而,发送完全空白的数据子帧还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,在符合3GPP LTE的通信系统中,基站可发送多播广播单频网(MBSFN)子帧。应注意,尽管完全空白数据子帧可能不包括任何数据(或在一些实例中,包括少量的数据),但完全空白数据子帧可包括控制信息。
根据第一示例实施例,在传输失败导致基站重传消息的情况下,基站可利用其当前工作参数设置而不是使用原本用于发送该消息的工作参数设置重传该消息。然而,使用当前工作参数设置重传还可应用于本文论述的其它示例实施例。
图5a示出了当集群控制器参与分布式版本的工作参数选择时发生在集群控制器中的操作500的示例流程图。操作500可表示当集群控制器(例如,集群控制器215和集群控制器230)参与以分布式方式选择通信系统的基站的工作参数设置时发生在集群控制器中的操作。
操作500可开始于集群控制器为集群中的基站选择处理顺序(方框505)。根据第二示例实施例,处理顺序可以由集群控制器选择,由通信系统的运营商预定义、在技术标准中规定等等。然而,选择处理顺序还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,可以根据基站类型、到集群控制器的距离、与集群控制器的连接的带宽、基站支持的UE的数目、基站支持的UE的优先级等因素得到处理顺序。
根据第二示例实施例,处理顺序可用于排除或包括某些类型的基站或特定基站。然而,使用处理顺序排除或包括某些基站还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,处理顺序可用于简单地通过不在处理顺序中列出微微基站排除微微基站选择工作参数设置。类似地,可通过不在处理顺序中列出特定基站来排除特定基站。尽管微微基站被视为集群的一部分,且在为宏基站选择工作参数设置中可能考虑到它们,但是微微基站通常是低功率设备,因此不需要为微微基站选择工作参数设置以在为选择宏基站等其它基站选择工作参数设置时减少计算复杂度。
集群控制器可根据所选处理顺序开始优化集群中基站的工作参数设置(方框510)。例如,如果对于具有四个基站的集群而言,所选处理顺序可以是基站1、基站3、基站4和基站2,那么集群控制器可开始选择工作参数设置,这样首先选择基站1的工作参数设置,接着选择基站3、基站4和基站2的工作参数设置。集群控制器可与其它集群共享(交换)工作参数设置(方框515)。根据第二示例实施例,通信系统中所有的其它集群共享可共享工作参数设置。然而,共享工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。或者,到该集群的指定距离内的集群(即相邻集群)可共享工作参数设置。
通常,一个集群中基站的工作参数设置可随不同TTI而异。因此,可在每个TTI内进行工作参数设置的选择。然而,在每个TTI内进行工作参数设置的选择要求大量计算资源,该资源可能不可用或用在了其它地方。
根据第二示例实施例,半静态工作参数设置选择可用于减少执行工作参数设置选择的次数,从而减少计算要求。然而,半静态工作参数设置选择还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,先前TTI中的工作参数设置可用于当前TTI而不是选择新的工作参数设置。此外,历史信息可用于选择哪些工作参数设置将用于该TTI。例如,历史信息可用于选择相应TTI中最常用的工作参数设置。
根据第二示例实施例,采样和保持工作参数设置选择可用于减少执行工作参数设置选择的次数,从而减少计算要求。然而,采样和保持工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,可在一个TTI内选择工作参数设置且可将该所选工作参数设置用在多个后续TTI内。多个后续TTI中的TTI数目也是一个预配置的值,其可能取决于通信系统的运行状况、UE移动性等等。
根据示例实施例,延迟的工作参数设置可用于减少执行工作参数设置选择的次数,从而减少计算要求以及在选择工作参数设置中允许通信和/或处理延迟。然而,延迟的工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,可在第k个TTI内选择工作参数设置,但不应用所选工作参数设置直到第(k+C)个TTI,其中C为表示UE调度周期的常数。在实际需要工作参数设置之前之前选择它们可以释放根据实时要求的计算限制。
图5b示出了当基站参与分布式版本的工作参数选择时发生在基站中的操作550的流程图,其中基站选择它的工作参数设置。操作550可表示当基站参与以分布式方式选择通信系统的基站的工作参数设置时发生在基站(例如图2中的macro BS220、macro BS222、pico BS224、pico BS226、macro BS232等)中的操作。
操作550可开始于基站初始化其工作参数设置(方框555)。根据第二示例实施例,初始化工作参数设置可包括基站确定工作参数的可能设置。然而,基站确定可能设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。例如,如果工作参数为发射功率电平,那么初始化工作参数设置包括为基站确定可能的发射功率电平的集合。然而,如果工作参数为预编码器,那么初始化工作参数设置包括确定基站可能使用的可能预编码器的集合,或相反基站可能不使用的空编码器(null precoder)的集合(即,何处不生成干扰的指示)。
基站可与集群中的其它基站共享(交换)工作参数设置,即工作参数的可能设置(方框557)。基站可从集群中的其它基站接收效用函数结果(方框559)。根据第二示例实施例,集群中的其它基站根据基站共享的工作参数设置以及来自集群外的基站的工作参数的初始设置确定它们的效用函数结果。然而,基站根据工作参数设置以及集群外的基站的初始设置确定它们的效用函数结果还可应用于本文论述的其它示例实施例。
例如,考虑一种情况:通信系统中具有一个包含两个基站(第一基站(BS1)和第二基站(BS2))的集群和两个其它集群,其中第一基站选择它的工作参数设置。此外,如果工作参数为发射功率电平,对于集群中的第一基站而言,存在发射功率电平(TPL1_1和TPL1_2)的两个可能设置,而对于集群中的第二基站而言,存在发射功率电平的三个可能设置(TPL2_1、TPL2_2和TPL_2_3)。随后,第一基站与第二基站共享发射功率电平(TPL1_1和TPL1_2)并从第二基站接收效用函数结果。例如,第二基站可如下确定其效用函数:
Utility(BS2,TPL1_1)=Utility_Function_BS2(TPL1_1,initialized_BS2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2);以及
Utility(BS2,TPL1_2)=Utility_Function_BS2(TPL1_2,initialized_BS2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2),
其中Utility(BS2,X)表示针对工作参数设置X的来自第二基站的效用函数结果,initialized_BS2是第二基站的工作参数的初始设置,initialized_outsidecluster_1是第一其它集群的工作参数的初始设置,以及initialized_outsidecluster_2是第二其它集群的工作参数的初始设置。
基站可为其可能的工作参数设置确定其自身的效用函数结果(方框561)。根据第二示例实施例,基站为其可能的工作参数设置和集群中其它基站的初始设置(或先前选择的工作参数设置)以及其它集群中基站的初始设置(或先前选择的工作参数设置)确定其自身的效用函数结果。然而,基站为其可能的工作参数设置和其它基站的初始设置确定其自身的效用函数结果还应用于本文论述的其它示例实施例。
例如,回到上述具有两个基站的集群的情况,基站都未选择工作参数。那么第一基站可如下确定其效用函数结果:
Utility(BS1,TPL1_1)=Utility_Function_BS1(TPL1_1,initialized_BS2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2);以及
Utility(BS1,TPL1_2)=Utility_Function_BS1(TPL1_2,initialized_BS2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2)。
又例如,考虑一种情况:第一基站已经确定了它的工作参数设置,而第二基站正在选择它的工作参数设置,那么第一基站可将效用函数结果提供给第二基站,效用函数结果表示如下(例如,假设第一基站已经选择了TPL1_2作为其工作参数):
Utility(BS1,TPL2_1)=Utility_Function_BS1(TPL1_2,TPL2_1,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2);
Utility(BS1,TPL2_2)=Utility_Function_BS1(TPL1_2,TPL2_2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2);和
Utility(BS1,TPL2_3)=Utility_Function_BS1(TPL1_2,TPL2_3,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2)。
第二基站可如下确定其效用函数:
Utility(BS2,TPL2_1)=Utility_Function_BS2(TPL1_2,TPL2_1,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2);
Utility(BS2,TPL2_2)=Utility_Function_BS2(TPL1_2,TPL2_2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2);和
Utility(BS2,TPL2_3)=Utility_Function_BS2(TPL1_2,TPL2_3,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2)。
由于基站的效用函数结果已确定且已经从集群中的其它基站接收了效用函数结果,所以基站可最佳地选择它的工作参数设置(方框563)。根据示例实施例,基站可将与各可能工作参数设置有关的效用函数结果相加并选择产生最大和值的工作参数设置。根据替代性示例实施例,基站可将与各可能工作参数设置有关的效用函数结果相加并选择产生最小和值的工作参数设置。
例如,回到上述具有两个基站的集群的情况,第一基站可执行两种求和(各用于两种可能的工作参数设置):
Summation(TPL1_1)=Utility(BS2,TPL1_1)+Utility(BS1,TPL1_1);以及
Summation(TPL1_2)=Utility(BS2,TPL1_2)+Utility(BS1,TPL1_2),
其中Summation(X)是工作参数设置X的总和。
又例如,回到上述情况,但由于第一基站已经确定了其工作参数,所以第二基站可执行三种求和(各用于三种可能的工作参数设置):
Summation(TPL2_1)=Utility(BS1,TPL2_1)+Utility(BS2,TPL2_1);
Summation(TPL2_2)=Utility(BS1,TPL2_2)+Utility(BS2,TPL2_2);以及
Summation(TPL2_3)=Utility(BS1,TPL2_3)+Utility(BS2,TPL2_3)。
在上文呈现的对方框563的描述中,基站在工作参数设置选择中考虑其自身的效用函数结果和来自集群中其它基站的效用函数结果。然而,基站还可能在工作参数设置选择中考虑来自集群外的基站的效用函数结果。
通常,当并行选择集群的基站的工作参数设置时,很难计算集群内的基站的工作参数设置对集群外的基站的效用函数结果的影响。然而,有可能估计对集群外的基站的效用函数结果的影响。当选择该集群内的基站的工作参数设置时可考虑所估计的对该集群外的基站的效用函数结果的影响。
例如,考虑到表示为BSk的基站,假设BSk的工作参数设置表示为Pj,那么通信系统的效用函数可表示如下:
U(wholesystem|P(BSk)=Pj)=Uin(P(BSk)=Pj)+Uout(P(BSk)=Pj)=W(BSk,Pj)×Uin(P(BSk)=Pj),
其中
以及效用函数权重W(BSk,Pj)可表示为:
应注意,Uin(P(BSk)=Pj)包括BSk的效用函数。
实际上,当并行执行工作参数设置的选择时,很难确定该集群外的基站的效用函数结果。然而,有可能从长期效用函数结果近似计算效用函数权重W(BSk,Pj)。例如,考虑将信息从基站BSi发送到相邻基站BSk的情况。对于各RBG,信息可包括:被调度UE的效用函数结果;以及被调度UE的邻居列表。邻居列表可提供关于哪些相邻基站需要更新效用函数权重的信息。表1示出了基站BSi的示例邻居列表。
效用RBG-1 | 效用RBG-2 | 效用RBG-3 |
邻居列表RBG-1 | 邻居列表RBG-2 | 邻居列表RBG-3 |
BS2、BS3、BS4 | BS3 | BS3、BS4 |
表1:示例邻居列表
如表1所示,基站BS2仅需要更新它在RBG-1中的效用函数权重,而基站BS4需要更新它在RBG-1和RBG-3中的效用函数权重,且基站BS3需要更新它在RBG-1、RBG-2和RBG-3中的效用函数权重。
根据第二示例实施例,使用集群中的基站和集群外的基站的效用函数结果的长期平均值计算效用函数权重W(BSk,Pj),然而,可使用其它数学函数。然而,使用长期平均值计算效用函数权重还可应于到本文论述的其它示例实施例。例如,每当相应基站包括在受影响的基站提供的邻居列表信息中时,在每TTI(或在指定的TTI)内可更新集群中的基站和该集群外的基站的效用函数结果。更新效用函数结果可表示如下:
和
其中和分别是确定该集群内的基站和该集群外的基站的新累积的效用函数权重中的历史效用函数结果的累积的效用权重所使用的常数。
此外,如果没有得到从UE到一些基站的路损信息,那么应用所选工作参数设置的效用权重可能很困难。如果这些基站的工作参数设备改变了,那么可能无法估计来自这些基站的干扰。有可能将不同权重应用到和效用。向一些设置添加更多权重以估计一些基站的性能增益和/或损失,这些基站到UE的路损是未知的。当基站使用特定工作参数设置时还有可能交换基站间的吞吐量增益和/或损失,周围基站可估计与该基站使用默认或初始化工作参数设置的情况相比的性能差异。估计的增益和/或损失可用于确定效用权重。
基站可与该基站中的其它基站共享所选工作参数设置(方框565)。基站还向集群控制器报告所选工作参数设置(方框567)。
图5c示出了当基站参与分布式版本的工作参数选择时发生在基站中的操作575的流程图,其中基站协助另一基站选择工作参数设置。操作575可表示当基站参与以分布式方式选择通信系统的基站的工作参数设置时发生在基站(例如图2中的macro BS220、macro BS222、pico BS224、pico BS226、macro BS232等)中的操作。
操作575可开始于基站从已经选择了工作参数设置的一个或多个基站接收工作参数设置(方框580)。如前所述,基站可根据所选处理顺序选择它们的工作参数设置,且基站在协助其它基站选择工作参数设置时使用所选工作参数设置。如果该集群中存在一个或多个还未选择工作参数设置的基站,那么可使用与这些基站关联的初始化工作参数设置。
基站可从正选择工作参数设置的基站接收可能的工作参数设置(方框582)。基站随后可根据可能的工作参数设置、已经选择了工作参数设置的基站的所选的工作参数设置、集群中还未选择工作参数设置的基站的初始化工作参数设置、集群外的基站的初始化设置,或其组合确定其效用函数结果。
例如,考虑一种情况:通信系统中具有一个含有两个基站(第一基站(BS1)和第二基站(BS2))的集群和两个其它集群,其中第二基站协助第一基站选择工作参数设置。此外,工作参数为发射功率电平,对于集群中的第一基站而言,存在发射功率电平(TPL1_1和TPL1_2)的两个可能设置,而对于集群中的第二基站而言,存在发射功率电平的三个可能设置(TPL2_1、TPL2_2和TPL_2_3)。第二基站可如下确定其效用函数:
Utility(BS2,TPL1_1)=Utility_Function_BS2(TPL1_1,initialized_BS2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2);和
Utility(BS2,TPL1_2)=Utility_Function_BS2(TPL1_2,initialized_BS2,initialized_outsidecluster_1,initialized_outsidecluster_2)。
基站可与正在选择其工作参数设置的基站共享效用函数结果(方框586)并随后从正在选择其工作参数设置的基站接收所选的工作参数设置(方框588)。
图6示出了当集群控制器参与集中式版本的工作参数选择时发生在集群控制器中的操作600的流程图。操作600可表示当集群控制器(例如,集群控制器215和集群控制器230)参与以集中式方式选择通信系统中基站的工作参数设置时发生在集群控制器中的操作。
操作600可开始于集群控制器初始化其集群中基站的工作参数设置(方框605)。集群控制器还可为其集群中的基站选择处理顺序(方框610)。
集群控制器可根据所选处理顺序选择一个基站进行工作参数设置选择(方框615)。对于所选的基站而言,由于所选的基站的工作参数设置,集群控制器可确定所选的基站以及该集群中的其它基站的效用函数结果(方框620)。根据第一示例实施例,对于集群内或外的还没有选择工作参数设置的基站而言,集群控制器可使用初始化的工作参数设置。然而,对于还没有选择工作参数设置的基站来说,使用初始化的工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。为了优化工作参数设置,集群控制器可选择最大化(或最小化)例如,集群中基站的效用函数结果总和的工作参数设置(方框625)。
集群控制器随后可执行检查以确定是否存在需要选择工作参数设置的任意额外基站(方框630)。如果存在额外基站,那么集群控制器可返回方框615以和另一基站重复工作参数设置选择过程。如果不存在更多基站,那么集群控制器可存储所选的工作参数设置以供后续使用(方框635)。
在具有不同能力的基站(例如macro BS和pico BS)的异构通信系统中,macro BS可为发射功率电平等一些工作参数选择设置,这些设置可比额定值更低以帮助由pico BS服务的UE。为了增加由pico BS服务的UE的增益,当在UE从macro BS接收控制信令的同时搜索服务基站或使用pico BS发送数据时,可通过应用小区选择偏倚增加由pico BS服务的UE的数目。
此外,在某些情况下,一些基站的发射功率电平可能为零。这意味着这些基站的对其它基站的UE的干扰太大。在这种情况下可关闭来自这些基站的控制信号和导频信号。例如,可以通过使用符合3GPP LTE的通信系统中的MBSFN子帧实现关闭控制信号和导频信号。
图7a示出了第一通信设备700的图。通信设备700可以是通信系统的集群的集群控制器或通信系统中选择工作参数设置的专用实体的实施方式。通信设备700可用于实施本文所论述的各种实施例。如图7a所示,发射器705用于发送消息、工作参数设置、效用函数结果、基站处理顺序信息等等,接收器710用于接收消息、工作参数设置、效用函数结果等等。发射器705和接收器710可具有无线接口、有线接口或其组合。
参数初始化单元720用于初始化通信设备700控制的集群中的基站的工作参数。参数初始化单元720可将工作参数设置初始化为默认或预定义的设置或先前选择的设置。参数选择单元722用于选择通信设备700控制的集群中的基站的工作参数设置。参数选择单元722可以以分布式方式或集中式方式运行。下文详细描述了用于分布式操作或集中式操作的参数选择单元722。参数共享单元724用于将工作参数设置与集群中的其它基站以及集群外的基站共享。内存730用于存储初始化的工作参数设置、所选的工作参数设置、处理顺序信息、效用函数结果等等。
通信设备700的组件可实施为特定的硬件逻辑块。在替代性实施例中,通信设备700的组件可实施为在处理器、控制器、专用集成电路等中执行的软件。在又一替代性实施例中,通信设备700的组件可实施为软件和/或硬件的组合。
例如,发射器705和接收器710可实施为专用硬件块,而参数初始化单元720、参数选择单元722和参数共享单元724可以是在处理器715(例如微处理器、数字信号处理器、定制电路或者现场可程序设计逻辑数组的定制编译逻辑数组)中执行的软件模块。
图7b示出了以分布式方式运行的参数选择单元750的详细视图。一般而言,当以分布式方式运行时,参数选择单元750将选择工作参数设置的操作转给集群中的基站。处理顺序选择单元752用于为集群中的基站选择工作参数设置选择顺序。例如,可以根据基站类型、到集群控制器的距离、与集群控制器的连接的带宽、基站支持的UE的数目、基站支持的UE的优先级等因素得到所选的处理顺序。初始化单元754用于根据工作参数设置选择顺序开始集群中基站处的操作来为集群中的基站选择工作参数设置。
图7b示出了以集中式方式运行的参数选择单元770的详细视图。一般而言,当以集中式方式运行时,参数选择单元770执行选择集群中基站的工作参数设置的操作。处理顺序选择单元772用于为集群中的基站选择工作参数设置选择顺序。例如,可以根据基站类型、到集群控制器的距离、与集群控制器的连接的带宽、基站支持的UE的数目、基站支持的UE的优先级等因素得到所选的处理顺序。
基站选择单元774用于根据工作参数设置选择顺序选择尚未选择工作参数设置的基站。效用函数确定单元776用于根据可能的参数设置、初始化的工作参数设置、所选的工作参数设置、不在该集群中的基站的初始化设置,或其组合确定效用函数结果。参数选择单元778用于确定与各种可能的工作参数设置有关的效用函数结果的总和以通过选择最大化(或最小化)总和等的工作参数设置优化工作参数设置选择。
图8示出了第二通信设备800的图。通信设备800可以是通信系统的基站的实施方式。通信设备800可用于实施本文所论述的各种实施例。如图8所示,发射器805用于发送消息、工作参数设置、效用函数结果等等,接收器810用于接收消息、工作参数设置、效用函数结果等等。发射器805和接收器810可具有无线接口、有线接口或其组合。
估计单元820用于估计通信设备800服务的UE的度量(例如SINR、SNR等等)。调度单元822用于根据估计的度量调度UE用于传输。根据示例实施例,调度单元822根据估计的度量从其UE中选择UE。例如,调度单元822可选择SINR值较高的UE而非SINR值较低的UE。根据示例实施例,调度单元822还可使用其它选择标准来选择UE。其它选择标准可包括UE优先级、可用网络资源、UE服务历史、发送到UE的信息量等等。调整单元824用于根据估计的度量调整被调度UE的数据速率。例如,如果基站估计的度量(例如,SINR)较低,那么基站可降低第一被调度UE的数据速率;如果基站估计的度量较高,那么基站可提高第二被调度UE的数据速率。
效用函数确定单元826用于根据可能的参数设置、初始化的工作参数设置、所选的工作参数设置、该集群中的基站的初始化设置、不在该集群中的基站的初始化设置,或其组合确定效用函数结果。参数选择单元828用于确定与各种可能的工作参数设置有关的效用函数结果的总和以通过选择最大化(或最小化)总和等的工作参数设置优化工作参数设置选择。工作参数共享单元830用于与其它基站以及集群控制器共享工作参数设置。存储器840用于存储初始化的工作参数设置、所选的工作参数设置、处理顺序信息、效用函数结果等等。
通信设备800的组件可实施为特定的硬件逻辑块。在替代性实施例中,通信设备800的组件可实施为在处理器、控制器、专用集成电路等中执行的软件。在又一替代性实施例中,通信设备800的组件可实施为软件和/或硬件的组合。
例如,发射器805和接收器810可实施为专用硬件块,而估计单元820、调度单元822、调节单元824、效用函数确定单元826、参数选择单元828和参数共享单元830可以是在处理器815(例如微处理器、数字信号处理器、定制电路或者现场可程序设计逻辑数组的定制编译逻辑数组)中执行的软件模块。
尽管已详细描述本发明及其优点,但应理解,在不脱离所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下,可在本文中进行各种变更、替代和更改。
Claims (26)
1.一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一基站的方法,其特征在于,所述方法包括:
根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数,以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。
与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,各所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果分别与所述工作参数多种设置中的一种设置相关联,其中优化所述工作参数包括:
为所述工作参数的所述多种设置中的每种设置确定所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果的总和;以及
基于对所述工作参数的所述多种设置的每种设置的所述总和的比较选择所述多种设置中的一种作为所述第一基站的优化的工作参数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,选择所述多种设置的一种设置包括在多种设置中选择总和最大的设置。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,选择所述多种设置的一种设置包括在多种设置中选择总和最小的设置。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述工作参数包括发射功率电平、预编码器索引、传输的调制和编码方案、参考信号的位置、导频信号增强水平、频率选择调度或频率分集调度、切换参数、天线仰角、天线模式、传输秩或其组合。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一效用函数包括所述第一基站服务的用户设备的瞬时数据速率或所述第一基站服务的所述用户设置的所述瞬时数据速率的函数。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括根据来自与所述第一基站关联的所述第一效用函数的更新的第一效用函数结果和来自与所述第二基站关联的所述第二效用函数的更新的第二效用函数结果优化所述第二基站的工作参数,以及根据所述第一基站的所述优化的工作参数、所述第二基站的所述工作参数的多种设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述更新的第一效用函数结果和所述更新的第二效用函数结果。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括:
从所述外部基站接收优化的外部参数;
更新具有所述优化的外部参数的所述外部基站的所述工作参数的所述第二初始化设置;以及
重复优化所述工作参数。
9.一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一内部基站的方法,其特征在于,所述方法包括:
根据所述集群中的所述第一内部基站的工作参数的第一参数设置、所述集群中的第二内部基站的所述工作参数的内部初始化参数设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的外部初始化参数设置使用第一效用函数生成第一结果;
根据所述集群中的所述第一内部基站的所述工作参数的第二参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第二结果;
接收来自所述第二内部基站的第三结果,所述第三结果通过第二效用函数使用所述第一内部基站的所述第一参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成;
接收来自所述第二内部基站的第四结果,所述第四结果通过所述第二效用函数使用所述内部基站的所述第二参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成;
根据所述第一结果和所述第三结果的总和与所述第二结果和所述第四结果的总和的比较选择所述内部基站的所述第一或第二参数设置,从而产生首选的参数设置;以及
使用所述首选的参数设置作为所述内部基站的新的初始化参数设置。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,根据所述集群外的所述外部基站的加权效用函数结果选择所述工作参数。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,从将数学函数应用到所述第一结果、将所述数学函数应用到所述第二结果、将所述数学函数应用到所述第三结果、将所述数学函数应用到所述第四结果以及将所述数学函数应用到所述集群外的所述外部基站的所述加权效用函数结果所产生的值中确定所述加权效用函数结果。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,使用所述首选的参数设置包括:
根据所述选择的参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的第一参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第五结果;
根据所述选择的参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的第二参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第六结果;
将所述第五结果和所述第六结果发送到所述第二内部基站;以及
接收所述第二所选的参数设置作为所述第二内部基站的新的初始化参数设置。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,进一步包括:
将所述首选的参数设置与所述外部基站交换;以及
重复使用所述第一效用函数来生成所述第一结果,使用所述第一效用函数生成所述第二结果,接收所述第三结果,接收所述第四结果,以及选择所述参数设置。
14.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述工作参数包括发射功率电平、预编码器索引、传输的调制和编码方案、参考信号的位置、导频信号增强水平、频率选择调度或频率分集调度、切换参数、天线仰角、天线模式、传输秩或其组合。
15.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,选择所述参数设置包括:
如果所述第一结果和所述第三结果的总和大于所述第二结果和所述第四结果的总和,那么选择所述第一内部基站的所述第一参数设置;以及
如果所述第一结果和所述第三结果的总和小于所述第二结果和所述第四结果的总和,那么选择所述第一内部基站的所述第二参数设置。
16.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,选择所述参数设置包括:
如果所述第一结果和所述第三结果的总和小于所述第二结果和所述第四结果的总和,那么选择所述第一内部基站的所述第一参数设置;以及
如果所述第一结果和所述第三结果的总和大于所述第二结果和所述第四结果的总和,那么选择所述内部基站的所述第二参数设置。
17.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述首选的参数设置是为后续时间实例选择的。
18.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述首选的参数设置是为后续时间实例选择的且对指定数目的时间实例有效。
19.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,进一步包括:
根据所述首选的参数设置为由所述第一内部基站服务的用户设备估计信道度量;以及
根据所述估计的信道度量调度所述用户设备。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,所述信道度量包括信号干扰噪声比。
21.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,根据所述集群内的所述第二内部基站的所述工作参数的所述内部初始化参数设置、所述第一内部基站和所述用户设备之间的第一信道的第一路损值、所述第二内部基站和所述用户设备之间的第二信道的第二路损值、所述用户设备提供的反馈信息或其组合估计所述信道度量。
22.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,进一步包括根据所述估计的信道度量调整与所述用户设备相关的数据速率。
23.第一基站,其特征在于,包括:
处理器,用于根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数,以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。
可操作地耦合到所述处理器的发射器,所述发射器用于与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
24.根据权利要求23所述的基站,其特征在于,所述处理器用于确定所述工作参数的所述多种设置中的每种设置、所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果的总和,以及用于基于对所述工作参数的所述多种设置的每种设置的所述总和的比较选择所述多种设置中的一种作为所述第一基站的优化的工作参数。
25.根据权利要求23所述的基站,其特征在于,所述处理器用于根据来自与所述第一基站关联的所述第一效用函数的更新的第一效用函数结果和来自与所述第二基站关联的所述第二效用函数的更新的第二效用函数结果优化所述第二基站的工作参数,以及根据所述第一基站的所述优化的工作参数、所述第二基站的所述工作参数的多种设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述更新的第一效用函数结果和所述更新的第二效用函数结果。
26.根据权利要求23所述的基站,其特征在于,进一步包括可操作地耦合到所述处理器的接收器,所述接收器用于接收来自所述外部基站的优化的外部参数,所述处理器用于使用所述优化的外部参数更新所述外部基站的所述工作参数的所述第二初始化设置。
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