CN106576246B

CN106576246B - 小小区资源分配装置和方法、计算机存储介质

Info

Publication number: CN106576246B
Application number: CN201580044551.0A
Authority: CN
Inventors: F·萨弗瑞; A·图克马诺夫; M·沙克尔顿; R·麦肯齐
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: EP3183931A1; EP3183931B1; CN106576246A; US20170230835A1; WO2016026656A1; US10182352B2

Abstract

小小区资源分配装置和方法、计算机存储介质。本发明提供了在小小区的网络中分配资源的方法和用于实现所述方法的装置，该方法包括以下步骤：第一小小区检测到其资源需求超过其资源分配；第一小小区选择由第二小小区使用的新资源；以及第一小小区向第一或第二小小区分配新资源，其中，新资源被分配给第一小小区的概率基于第一小小区的资源需求。

Description

小小区资源分配装置和方法、计算机存储介质

技术领域

本发明涉及小小区系统中的资源分配。

背景技术

4G网络是第四代移动通信技术标准，并且包括WiMAX和高级LTE网络标准。4G网络包括支持可以安装在私人家里(被称为毫微微接入点或毫微微小区)或室外区域(被称为城域小区或微微小区，这取决于覆盖区域)中的小型基站的新架构。这些小区被总称为小小区。

期望广泛采用小小区。然而，因为小小区被设计为由最终用户来部署，具有来自移动网络运营商(MNO)的最小干预，所以出现若干问题。例如，如果两个小小区具有交叠覆盖区域(如图1所示，并且下文中称为“相邻小小区”)但是使用相同频率和时隙来传输，那么来自这两个相邻小小区的信号将彼此干扰，并且显著减小数据吞吐量。因为干扰在网络的同一层级上的两个元件之间，所以这种形式的干扰被称为共层级(co-tier)。在来自宏小区和小小区的信号使用相同频率和时隙时在所述信号之间也可能存在干扰，被称为交叉层级干扰。为了解决这些问题并且使得网络中的干扰最小化，MNO采用各种资源管理技术。

第一种技术涉及MNO使用集中式资源管理节点来向网络中的每个小小区分配资源块(即，在频率/时隙空间中离散化的资源单元)。集中化节点能够确定每个小小区的资源要求，然后能够以公平方式分配资源。集中化资源管理节点的示例可以在“ResourceAllocation with Interference Avoidance in OFDMA Femtocell Networks”(Liang等人，IEEE Transactions on Vehicular Technology，2012年6月)中且在国际专利申请公开No.2012/139653中找到。然而，随着小小区网络的尺寸增大，存在控制流量的对应增加。

因此，因为期望广泛采用小小区系统，所以该解决方案不理想。

另选解决方案是资源分配的分布式方法，使得每个小小区独立地确定它自己的资源分配。这可以涉及在小小区基于算法计算它自己的资源分配之前确定它的相邻小小区的资源要求。与上述集中式节点方法相比，这具有减少网络上的控制流量的量的益处，但是使用该技术，资源分配倾向于常常太保守(因为避免干扰比使最大化吞吐量对于MNO更优选)。

中国专利申请公开号103379498A公开了一种资源分配方法，在该资源分配方法中，第一基站确定它的频谱使用信息并且向第二基站发送该频谱使用信息。第二基站然后基于该信息向它自己或向第一基站分配空闲资源。这是分布式资源分配的形式，但是一些控制信息在基站之间传递。

因此，期望减轻上述问题中的一些或全部。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种在小小区的网络中分配资源的方法，该方法包括以下步骤：第一小小区检测出它的资源需求超过它的资源分配；第一小小区选择正由第二小小区使用的新资源；以及第一小小区向第一小小区或第二小小区分配新资源，其中，新资源被分配给第一小小区的概率基于第一小小区的资源需求。

本发明提供了一种小小区可以自己分配已经由另一个小小区使用的资源的分布式资源分配架构，其中，资源被分配给小小区的概率基于小小区的资源需求。以该方式，公平地分配网络的资源，使得与具有更小资源需求的小小区相比，具有更大资源需求的小小区更可能分配有网络中的资源。

此外，本发明的方法以分布式方式来应用，使得网络中的每个小小区可以确定它的资源需求，并且可以在它的资源需求大于它的资源分配时捕获另外资源。因此，网络中的总资源被动态地分布为使得它们对网络中的变化情况作出反应。

新资源被分配给第一小小区的概率可以与第一小小区的资源需求和它的资源分配的比率成比例。由此，通过将小小区的资源分配以及它的资源需求考虑在内，本发明的方法确保资源跨小小区的网络的公平分布。

新资源被分配给第一小小区的概率可以同第一小小区的资源需求和它的资源分配的比率与第二小小区的资源需求和它的资源分配的比率的和成反比。以此方式，小小区不太可能捕获与大资源剩余相比具有小资源剩余的另一个小小区的资源，这再次激励资源关于网络的公平分布。

该方法还可以包括以下步骤：第一小小区向它自己迭代地分配新资源，直到它的资源分配满足它的资源需求为止。

该方法还可以包括以下初始步骤：第一小小区确定第二小小区的资源块分配，其中，在第一小小区选择正由第二小小区使用的新资源的步骤之前，该方法还可以包括以下步骤：第一小小区向它自己分配空闲资源，直到不存在另外空闲资源为止。因此，本发明可以在分配当前使用的资源之前分配空闲资源(即，未被交叠覆盖区域中的相邻小区使用的那些资源)。这确保所有资源在被重新分配之前在网络中使用。

该方法还可以包括以下步骤：第一小小区选择正由第二小小区和第三小小区使用的新资源；以及第一小小区基于第一小小区的资源需求向第一小小区或第二小小区和第三小小区两者分配新资源。由此，本发明的方法还可以重新分配由多于一个小小区使用的资源(例如，在资源由彼此不具有交叠覆盖区域的两个相邻小小区使用的情况下)。

还提供了一种包含计算机可执行代码的计算机程序，该计算机代码在计算机上执行时，使得计算机执行本发明的第一方面的方法的步骤。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在小小区的网络中分配资源的装置，该装置包括：检测器，该检测器被配置为检测第一小小区的资源需求超过它的资源分配；选择器，该选择器被配置为选择正由第二小小区使用的新资源；以及资源分配器，该资源分配器被配置为向第一小小区或第二小小区分配新资源，其中，新资源被分配给第一小小区的概率基于第一小小区的资源需求。

新资源被分配给第一小小区的概率可以与第一小小区的资源需求和它的资源分配之间的比率成比例。概率还可以同第一小小区的资源需求和它的资源分配的比率与第二小小区的资源需求和它的资源分配的比率的和成反比。

资源分配器可以被配置为向第一小小区迭代地分配资源，直到它的资源分配满足它的资源需求为止。

检测器还可以被配置为检测第二小小区的资源分配；并且资源分配器还可以被配置为向第一小小区分配空闲资源，直到不存在另外空闲资源为止。

选择器可以被配置为选择正由第二小小区和第三小小区使用的新资源；并且资源分配器可以被配置为基于第一小小区的资源需求向第一小小区或第二小小区和第三小小区两者分配新资源。

附图说明

为了可以更好地理解本发明，现在将参照附图仅通过示例来描述本发明的实施方式，附图中：

图1示出了宏小区、以及具有交叠覆盖区域的第一和第二毫微微小区；

图2例示了本发明的第一实施方式的电信网络，该电信网络具有宏小区以及第一、第二和第三毫微微小区，其中，第一和第二毫微微小区具有交叠覆盖区域；

图3是图2的第一毫微微小区的示意图；

图4是资源块的示意图；

图5是图2的网络中的示例资源分配的图形表示；

图6是示出了本发明的方法的第一实施方式的流程图；

图7是根据图6的方法由第一毫微微小区产生的数据集的图形表示；

图8示出了本发明的第二实施方式的电信网络，该电信网络具有宏小区以及第一、第二和第三毫微微小区，其中，第一毫微微小区与第二和第三毫微微小区具有交叠覆盖区域；

图9是示出了本发明的方法的第二实施方式的流程图；以及

图10是根据图9的方法由第一毫微微小区产生的数据集的图形表示。

具体实施方式

图2中示出了电信网络1的第一实施方式。电信网络1包括宏小区以及围绕宏小区的覆盖区域分布的第一、第二和第三毫微微小区10、20、30。用户设备UE能够在宏小区与多个毫微微小区10、20、30中的任一个之间漫游，并且参与与宏小区或毫微微小区中的任一个的通信会话。本领域技术人员将理解，每个毫微微小区10、20、30可以参与与许多UE的许多通信会话，使得对毫微微小区的资源需求可以大致根据UE的数量和每个UE上使用的特定服务而变化(例如，均流处理直播视频的多个UE将对毫微微小区具有非常大的资源需求，而处于空闲模式的一个或多个UE将具有较少或没有资源需求)。资源需求的该变化还可能突然变化(诸如当直播视频流结束时)，使得针对每个毫微微小区的资源分配算法应高度适于不断变化的资源条件，由此确保网络中的总带宽根据此时毫微微小区的资源需求被分派到毫微微小区。

如图所示，第一和第二毫微微小区10、20具有交叠覆盖区域，使得它们为相邻毫微微小区。第三毫微微小区30的覆盖区域与第一或第二毫微微小区10、20不交叠。因此，从第一和第二毫微微小区10、20至它们在交叠覆盖区域内的UE的传输由于高干扰电平而无法使用相同资源块(然而，第一和第二毫微微小区10、20可以使用相同资源块用于到不在交叠覆盖区域中的UE的传输，这是因为如果到该UE的传输的功率电平确保传输不进入交叠覆盖区域，则不存在干扰风险)。为了避免对于到交叠覆盖区域内的UE的传输的干扰，第一和第二毫微微小区10、20实现本发明的方法来为这些传输分配它们的资源块。在详细说明本发明的方法之前，将描述毫微微小区和资源块的总体概述。

在该实施方式中，毫微微小区10、20、30均根据LTE协议栈来操作。图3中示出了第一毫微微小区10的示意图(并且本领域技术人员将理解，第二和第三毫微微小区20、30具有类似配置)，其示出了天线13、RF前端15、处理器17(该处理器17包括基带处理器17a和应用处理器17b)、存储器18以及回程19(例如，ADSL终端单元ATU)。如本领域中已知的，RF前端15是适于处理经由天线13发送和接收的RF信号的模块，基带处理器17a充当适于执行普通RF传输功能(例如，编码、解码、误差检测等)的移动终端部件，并且应用处理器17b充当适于处理高级功能的终端设备部件。处理器17连接到RF前端15、存储器18以及ATU 19。

在该实施方式中，基带处理器17a适于根据LTE协议栈(即，L1、MAC、RLC、PDCP、RRC)通信。因此，基带处理器17a充当用于为到驻扎在毫微微小区上的任何UE的它自己的传输分配资源块的调度器。

现在将参照图4更详细地描述资源块。资源块表示用于LTE空中接口的资源的基本单元。当在第一毫微微小区10与UE之间传递数据时，第一毫微微小区的调度器(在这种情况下为基带处理器17a的MAC调度器)必须为传递分配一些资源块。资源块占用时域中的单个0.5ms时隙，该时隙被划分为多个(通常6或7个)正交频分多址(OFDMA)符号，并且在频域中被划分为12个子载波(均为15Hz)。因此，资源块限定72个或84个资源元素的栅格，其中，每个资源元素可以容纳单个调制符号。由此，用于数据传输的位速率由分配给频域中的传输的资源块数量(并且由此均容纳一个符号的资源元素的数量)和所使用的调制技术来限定。

图5示出了用于第一、第二以及第三毫微微小区10、20、30的示例资源块分配(本领域技术人员将理解，图5表示资源块的矩阵，其中，矩阵中的每个单元具有图4中所示的形式)。在该示例中，一些资源块在第一与第三毫微微小区10、30之间被共享，一些资源块在第二与第三毫微微小区20、30之间被共享，并且一些资源块不被毫微微小区中的任一个使用。本领域技术人员将理解，第三毫微微小区30可以在没有针对任何功率电平的任何干扰风险的情况下与第一和第二毫微微小区10、20之一共享资源块(因为它们的覆盖范围不交叠)。

现在将参照图6描述适应第一毫微微小区10的资源块分配的方法。在步骤S1中，每个毫微微小区向它的相邻毫微微小区(即，与毫微微小区具有交叠覆盖区域的所有毫微微小区)发送上行链路高干扰指示UHII和相对窄带传输功率RNTP消息。这些消息是X2消息，并且指示分别分配给该毫微微小区用于上行链路和下行链路传输的每个资源块的身份。每个毫微微小区的处理器被配置为处理这些消息，以便填充(populate)指示所有相邻毫微微小区的资源块分配的数据集，该数据集然后被存储在存储器中。此外，每个毫微微小区被配置为以常规间隔(例如，每100ms)发送这些消息，使得可以用所有相邻毫微微小区的资源块分配来定期地更新数据集。

因此，在该实施方式中，第一毫微微小区10和第二毫微微小区20两者每100ms向彼此发送UHII和RNTP消息，并且第一和第二毫微微小区10、20填充分别指示第二和第一毫微微小区20、10的资源块分配的数据集。图7中图形地示出了存储在存储器18中的数据集(本领域技术人员将理解，数据集仅表示相邻毫微微小区的资源块分配，因此是图5中所示的网络的资源块分配的一部分)。因为第三毫微微小区30在该实施方式中不具有任何相邻毫微微小区，所以它不接收任何UHII或RNTP消息，因此不填充对应数据集。

返回到图6，第一毫微微小区10然后在检查是否响应于UHII和RNTP消息从相邻毫微微小区接收任何资源状态更新RSU消息(步骤S3)之前，等待预定量时间(在步骤S2中)。在该方法的第一阶段中，不存在RSU消息，并且以下描述将最初从步骤S3跳至S5(这将在回顾时对于读者变得清楚)。

在步骤S5中，第一毫微微小区10确定它的资源分配是否大于它的资源需求。在该第一示例中，第一毫微微小区10确定它的当前资源分配小于它的当前资源需求，由此移至步骤S6。第一毫微微小区10可以通过确定它服务的所有UE(即，瞬间的和有保证的)所要求的总位速率且基于所使用的特定调制技术将该位速率转换成资源块的对应数量来计算它的当前资源需求。资源需求作为值r被存储在存储器18中。第一毫微微小区10也将其当前资源分配(即，当前被分配给第一毫微微小区的资源块的数量)作为值n存储在存储器18中。因此，处理器17可以通过将值r与n进行比较来检测出它的资源需求已经增大且它当前的分配已经不再支持它的资源需求。例如，如果r除以n的值超过1，则第一毫微微小区10可以确定当前资源分配不再支持资源需求。第一毫微微小区10然后可以通过从r减去n计算所要求的额外资源块的数量。

在以下示例中，第一毫微微小区10计算它需要六个额外资源块来满足当前资源需求，并且增加它的资源分配，以用以下方式满足该需求。

网络1操作分布式资源分配架构，使得每个毫微微小区被配置为自己分配资源块。在步骤S6中，第一毫微微小区10通过首先查阅数据集以确定是否存在也是当前分配给它的相邻任何资源块的空闲(即，未被任何相邻毫微微小区使用)的任何资源块来向它自己分配资源块。如图7所示，存在五个这种空闲资源块(A、B、D、E以及F)。基于从空闲资源块的随机选择来分配要分配的第一资源块(步骤S7)。

本领域技术人员将理解，可以通过基带处理器17a更新它的MAC调度器以使用空闲资源块并且向驻扎在第一毫微微小区10上的所有UE发送对应更新调度信息来分配资源块。第一毫微微小区10然后可以使用该资源块开始从驻扎在该基站10上的UE中的任一个发送和接收传输。

在向自己分配空闲资源块(在步骤S7中)之后，该方法然后返回到步骤S1，使得第一毫微微小区10发送反映它的新资源块分配的UHII和RNTP消息的下一次迭代，并且所有相邻毫微微小区都用该新信息更新它们的数据集。然后重复上述处理(即，直到步骤S7并返回到步骤S1)，使得第一毫微微小区10向它自己迭代地分配所有五个空闲资源块。

在该实施方式中，第一毫微微小区10必须在它具有满足需求的足够资源之前分配一个或更多资源块。因此，在步骤S6中，在五个空闲资源块已经被分配给第一毫微微小区10之后，第一毫微微小区10确定不存在可用的另外空闲资源块。因此，处理移至步骤S8，在步骤S8中，第一毫微微小区10然后查阅数据集，以确定是否存在仅由一个邻居使用的、与当前分配给第一毫微微小区的任何资源块相邻的任何资源块。如图7所示，资源块C满足这些准则。此外，资源块A和B上方的资源块以及资源块D、E和F上方的资源块也满足这些准则。由此，第一毫微微小区10被配置为随机地选择这些资源块中的一个(在该示例中，选择资源块C)，然后该资源块被分配给第一毫微微小区10(步骤S9)。

该方法然后返回到步骤S1，使得第一毫微微小区10向第二毫微微小区20发送其UHII和RNTP消息的下一次迭代，UHII和RNTP消息已经被更新为指示第一毫微微小区10已经分配有资源块C。由此，在该实施方式中，第二毫微微小区20接收UHII和RNTP消息，并且将它的对应数据集更新为指示第一毫微微小区10也在使用资源块C。响应于检测到该冲突，第二毫微微小区20向第一毫微微小区10发送指示第二毫微微小区的当前资源需求的消息。在该实施方式中，指示资源需求的消息是资源状态更新RSU消息。RSU消息也是X2消息，并且包括复合可用容量CAC值(在0至100之间)，该值的大小可以被按比例缩放为指示毫微微小区的资源需求。

在该实施方式中，RSU消息包括根据以下函数配置的CAC值：

其中，r_i是毫微微小区i的资源需求(即，毫微微小区i满足其需求所要求的资源块的数量)，n_i是毫微微小区i的资源分配(即，当前分配给毫微微小区i的资源块的数量)，max函数将资源需求r_i与资源分配n_i的比率返回直至最大值10，并且floor函数返回整数值。由此，在该示例中，第一毫微微小区10具有9个资源块的资源分配(参见图5)，但是具有15个资源块(即，9个加上另外6个)的资源需求。由此，第一毫微微小区10具有复合可用容量值16。在该示例中，第二毫微微小区20具有28个资源块的资源分配和20个的资源需求。由此，第二毫微微小区20具有复合可用容量值7。

由此，复合可用容量指示与该毫微微小区的资源需求成比例的0至100之间的值。

现在将更详细地描述步骤S2至S4。在步骤S1中向相邻毫微微小区发送更新后的UHII和RNTP消息之后，第一毫微微小区10等待已经从它的邻居发送的任何RSU消息预定时间段(在该实施方式中为50ms)(步骤S2)。因此，第一毫微微小区10具有在发送UHII和RNTP消息之后等待一时间段的计时器(该计时器由处理器17来实现)。在该示例中，第一毫微微小区10接收存储在存储器18中的来自第二毫微微小区20的RSU消息(步骤S3)。在计时器期满时，该方法进行到步骤S4，在该步骤S4中，第一毫微微小区10被配置为执行基于比赛的算法，以确定两个毫微微小区10、20中的哪一个应该“赢得”资源块(即，哪一个被允许继续使用资源块)且哪一个应该“输掉”资源块(即，不再被允许使用资源块)。在该实施方式中，第一毫微微小区10执行具有两个可能结果(即，获胜者＝[第一毫微微小区，第二毫微微小区])的算法，在该算法中，第一毫微微小区10赢得资源块的概率P₁由以下给出：

其中，r_i是毫微微小区i的资源需求，n_i是毫微微小区i的当前资源分配，并且α是非线性参数。在该实施方式中，CAC值被用作毫微微小区的资源需求。根据该算法，第一毫微微小区10将赢得比赛的概率与它的资源需求r和它的当前资源分配n的比率成比例，并且与第一和第二毫微微小区的需求和它们的资源分配的比率的和成反比。因此，第一毫微微小区10的资源赤字(即，资源需求超过资源分配的量)越大，它将被允许继续使用资源块的可能性越大。该概率在第二毫微微小区20具有较大资源赤字的情况下偏移。

在第一示例中，第一毫微微小区10赢得竞争，并且被允许继续使用资源块C。本发明的方法返回到步骤S1，并且向第二毫微微小区20发送UHII和RNTP消息的下一次迭代，指示第一毫微微小区10仍然在使用资源块C。响应于接收到更新后的UHII和RNTP消息，第二毫微微小区20确定它输掉比赛，并且不再使用该资源块。因此，第二毫微微小区20通过更新它的MAC调度器并且向驻扎在第二毫微微小区20上的所有UE发送更新后的调度信息来停止使用资源块C。

第一毫微微小区10等待来自相邻毫微微小区的任何RSU消息预定量时间(步骤S2)。在该示例中，第一毫微微小区10不接收任何RSU消息，并且进行到步骤S5。因为第一毫微微小区10现在具有另外六个资源块，所以确定它可以满足资源需求并返回到步骤S1。因此，该方法在步骤S1与S5之间连续地循环，直到资源分配不再满足需求为止。

在另一个示例中，第一毫微微小区10输掉竞争，并且不被允许继续使用资源块C。因此，第一毫微微小区10通过更新它的MAC调度器来停止使用资源块C。因此，发送到第二毫微微小区20的UHII和RNTP消息的下一次迭代指示第一毫微微小区10不使用资源块C。作为响应，第二毫微微小区20确定它赢得比赛，因此被允许继续使用资源块C。第一毫微微小区10然后可以在处理的下一次迭代中挑战资源块A和B上方的资源块、或资源块D、E以及F右边的资源块(但是本领域技术人员将理解，在现实世界场景中，很可能存在当前被分配到其它毫微微小区的其它资源块，并且第一毫微微小区10可以在处理的下一次迭代中挑战那些资源块)。

因此，本发明提供了一种在小小区网络中分配资源块以使得每个小小区可以捕获它的相邻小区的资源块的分布式方法。然后，为了确定哪个小小区应继续使用该资源块，小小区参与竞争，其中，获胜者(并且因此资源块的未来所有者)可能是具有最大资源赤字的小小区。这允许小小区网络在网络中公平地分配资源块，使得向具有最大需要的小小区分配更大量资源，并且具有更大资源剩余的小小区(即，资源分配大于它的资源需求)更可能输掉与挑战者的竞争。此外，因为小小区可以自主地捕获资源块(例如，在频率/时隙域中扩展它们的资源“领土”)，并且然后以公平方式解决任何冲突，所以跨小小区网络的资源分配是高度动态的，并且在不使用集中化资源管理单元的情况下对不断变化的资源需求做出反应，这将另外引发由于控制流量的增加而导致的显著资源处罚。

现在将参照图8描述本发明的第二实施方式。在该实施方式中，第一毫微微小区10与第二和第三毫微微小区20、30两者具有交叠覆盖区域，但是第二和第三毫微微小区20、30彼此不具有交叠覆盖区域。因此，第一毫微微小区10无法使用与第二或第三毫微微小区相同的资源块用于到分别与第二或第三毫微微小区的交叠覆盖区域中的任何UE的传输，但是第二和第三毫微微小区可以使用相同资源块用于所有传输。

现在将参照图9描述适应第一毫微微小区10的资源块分配的方法的第二实施方式。在步骤S1中，第一、第二以及第三毫微微小区10、20、30均定期地向彼此发送指示它们的资源块分配的UHII和RNTP消息。在接收到这些消息时，每个毫微微小区被配置为填充并且更新数据集，该数据集指示相邻毫微微小区的身份和被分配给毫微微小区的资源块的身份。图10中表示了由第一毫微微小区10填充的数据集(本领域技术人员将理解，因为第一、第二以及第三毫微微小区仅是网络中的小小区并且第二和第三毫微微小区与第一毫微微小区10具有交叠覆盖区域，所以由第一毫微微小区10填充的数据集也是跨网络的整体资源分配，如图5所示)。

与第一实施方式中相同，第一毫微微小区10然后等待预定时间段(步骤S2)，并且确定它是否已经接收到任何RSU消息(步骤S3)。在该示例中，第一毫微微小区未接收到任何RSU消息，使得该方法从步骤S3跳至步骤S5，在步骤S5中，第一毫微微小区10检测出第一毫微微小区需要增加它的资源分配。这可以以与第一实施方式相同的方式来计算，并且在该示例中，第一毫微微小区10再次计算出其需要额外六个资源块以满足第一毫微微小区的当前资源需求，并且由此移至步骤S6。

第一毫微微小区10然后通过首先查阅数据集以确定是否存在也是与当前分配给它的任何资源块相邻的空闲(即，未被任何相邻毫微微小区使用)的任何资源块来向它自己迭代地分配资源块(步骤S6)。如图10所示，存在三个这种空闲资源块(A、B以及F)。这三个资源块然后(通过循环通过步骤S1至S7，直到已经分配了所有三个资源块为止)被迭代地随机分配给第一毫微微小区10。

在该方法的下一次迭代中，不存在来自相邻毫微微小区的RSU消息，并且不存在剩余的空闲资源块(使得该方法从步骤S3跳至步骤S5且从步骤S6跳至步骤S8)。因此，第一毫微微小区10查阅数据集，以确定是否存在与正由仅一个其它相邻毫微微小区使用的与第一毫微微小区的当前资源块分配相邻的任何资源块。第一毫微微小区10确定资源块D和E满足这些准则，由此移至步骤S9。

在步骤S9中，第一毫微微小区10向它自己随机地分配资源块中的一个(资源块D)，并且因此更新它的MAC调度器。该方法然后返回到步骤S1，并且第一毫微微小区10向第二和第三毫微微小区20、30发送指示第一毫微微小区10已经被分配有资源块D的更新后UHII和RNTP消息。第一毫微微小区10然后等待预定时间段(步骤S2)，并且确定它是否已经接收到来自相邻小区的任何RSU消息(步骤S3)。在该实施方式中，第二和第三毫微微小区20、30将它们的数据集更新为指示第一毫微微小区10正在使用资源块D。然而，第三毫微微小区30确定与它自己的资源块分配存在冲突，并且向第一毫微微小区10发送指示它的当前资源块需求的RSU消息。与第一实施方式中相同，第一毫微微小区10进行比赛，以确定哪个毫微微小区应该继续使用该资源块(步骤S4)。

在该示例中，第一毫微微小区10赢得比赛，因此拥有资源块D，并且处理返回到步骤S1。在下一次迭代中，处理从步骤S3跳至步骤S5，并且第一毫微微小区10确定它的资源需求仍然超过它的分配(两个资源块)，并且重复步骤S8和步骤S9(在因为不存在空闲资源块而从步骤S6跳至步骤S8之后)，以向它自己分配资源块。处理再次通过步骤S1至S4返回，使得第一毫微微小区10响应于更新后的UHII和RNTP消息接收RSU消息，并且进行另外比赛。再次，第一毫微微小区10赢得比赛并因此拥有资源块E。

处理再次返回到步骤S1，并且在下一次迭代中从步骤S3跳至步骤S5。第一毫微微小区10确定它的资源需求仍然超过它的分配(现在为一个资源块)。然而，现在不存在空闲资源块(在步骤S6中确定)或不存在正由一个其它相邻毫微微小区使用的资源块(在步骤S8中确定)。因此，该方法跳至步骤S10，在步骤S10中，第一毫微微小区10查阅数据集，以确定是否存在正由两个相邻毫微微小区使用的与第一毫微微小区的当前资源块分配相邻的任何资源块。如图10所示，资源块C以及资源块A和B上方以及资源块D、E和F右边的资源块满足这些准则。因此，第一毫微微小区10随机地选择这些资源块中的一个(在该示例中为资源块C)。

在步骤S11中，第一毫微微小区10通过更新它的MAC调度器开始使用该资源块。该处理返回到步骤S1，并且第一毫微微小区10向第二和第三毫微微小区20、30发送指示第一毫微微小区10正在使用资源块C的更新后UHII和RNTP消息。第二和第三毫微微小区20、30两者更新它们的数据集，并且确定存在冲突。因此，第二和第三毫微微小区20、30两者向第一毫微微小区10发送指示它们的当前资源分配的RSU消息。

第一毫微微小区10在步骤S2中等待预定时间段，并且在步骤S3中接收来自第二和第三毫微微小区20、30的RSU消息两者。本领域技术人员将理解，各种毫微微小区之间的传输延迟将不同(例如，第一与第二毫微微小区之间的物理线路可以短于第一与第三毫微微小区之间的物理线路)。因此，第一毫微微小区10在它接收来自第三毫微微小区30的RSU消息之前接收到来自第二毫微微小区20的RSU消息。

在步骤S4中，第一毫微微小区10然后被配置为单独且顺序地与每个相邻毫微微小区进行比赛(与上述第一实施方式相同)。由此，第一毫微微小区10进行与第二毫微微小区20的第一竞争(竞争的结果是第一或第二毫微微小区10、20可以继续使用资源块C)，然后进行与第三毫微微小区30的第二竞争(竞争的结果是第一或第三毫微微小区10、30可以继续使用资源块C)。第一毫微微小区10仅在它赢得每一场竞争时可以使用资源块。

在第一示例中，第一毫微微小区10赢得与第二毫微微小区20的竞争和与第三毫微微小区30的竞争。因此，第一毫微微小区10可以继续使用资源块。处理返回到步骤S1，并且向所有相邻毫微微小区发送UHII和RNTP消息的下一次迭代(这指示第一毫微微小区10正在使用资源块C)。第二和第三毫微微小区20、30接收新UHII和RNTP消息，并且确定因为新UHII和RNTP消息仍然指示第一毫微微小区10正在使用资源块C，它们输掉了竞争。第二和第三毫微微小区20、30然后从它们的分配去除该资源块。在该示例中，第一毫微微小区10现在已经被分配有六个资源块，因此满足它的资源需求(在步骤S5中确定)。本发明的方法然后继续循环通过步骤S1至S5(使得第一毫微微小区10继续发送定期UHII和RNTP消息并监测它自己的资源需求)，直到它检测出资源需求超过它的资源分配为止。

在另一个示例中，第一毫微微小区10输掉与第二和第三毫微微小区20、30的竞争中的一个或两者。因此，不允许第一毫微微小区10继续使用资源块C并将其从第一毫微微小区的分配去除。在UHII和RNTP消息的下一次迭代中，该消息指示第一毫微微小区10不再使用资源块C。第二和第三毫微微小区20、30在接收到该消息时，确定它们空闲地使用资源块C，由此第一毫微微小区10输掉竞争。

由此，本发明通过以下方式来向毫微微小区迭代地分配资源块：首先分配空闲资源块，然后分配仅由一个相邻毫微微小区使用的资源块，然后分配仅由两个相邻毫微微小区使用的资源块，以此类推，直到毫微微小区被分配有满足其资源需求的足够资源块为止。

上述具体实施方式已经被描述为使用来自当前LTE标准的消息示出本发明的实现。然而，本领域技术人员将理解，本发明可以以许多方式(使用当前或定制消息)来实现。即，不是使用UHII和RNTP消息来指示资源块使用，并且不是使用RSU消息来指示资源需求，该方法可以通过使用指示毫微微小区的资源需求和资源分配的定制消息来实现。例如，毫微微小区可以均向每一个其它毫微微小区定期地发送定制消息(该消息指示该毫微微小区的资源需求和资源分配两者)，并且如果一个毫微微小区需要增加其资源分配，则该毫微微小区基于该数据选择一个资源块，并且使用上述算法来确定哪个毫微微小区应被分配有该资源块。

此外，上述RSU消息通过使用特定公式在0至100之间按比例缩放资源需求来指示对毫微微小区的资源需求，该资源需求然后可以被包括在RSU消息中，作为复合可用容量值。然而，本领域技术人员将理解，该公式的使用不是必要的。

此外，本领域技术人员将理解，上述UHII和RNTP消息不指示毫微微小区所使用的所有资源块，而是指示可能干扰来自相邻小区的传输的资源块。由此，这些消息提供实现本发明的方法的足够信息。然而，如上面所述的，其它消息可以用于提供由毫微微小区使用的资源块的详尽说明。

在以上描述中，基于比赛的算法被用于确定哪个毫微微小区可以使用资源块，其中，仅比赛的获胜者可以继续使用资源块。然而，本领域技术人员将理解，因为传输将仅在那些资源块被传输到相邻毫微微小区的交叠覆盖区域中时被干扰，所以可以应用更复杂的方法。因此，如果在应用上述算法之后不再允许毫微微小区使用该资源块，则该毫微微小区可以不使用该资源块用于到交叠覆盖区域中的传输，但是可以继续使用该资源块用于该区域之外的传输(例如，通过使用该资源块适应用于传输的功率电平)。

此外，本领域技术人员将理解，第一毫微微小区不必须使用以上具体算法来确定哪个毫微微小区应被分配有资源块。即，本发明可以确保第一毫微微小区通过使用第一毫微微小区的资源需求作为任何分配算法的因子来以公平方式分配资源。可以通过还使用第一毫微微小区的资源分配或资源块的当前所有者的资源需求或分配作为另外因子来进一步改进分配算法。本领域技术人员还将理解，将在分配算法中使用非线性参数也不是必要的，但是允许网络运营商通过修改该数量(例如，更高数量将强调资源需求和资源分配的比率之间的差，由此使得具有最大资源赤字的毫微微小区更可能赢得竞争)调制两个毫微微小区之间的竞争。

在上述实施方式中，如果挑战毫微微小区输掉针对资源块的竞争，那么它在处理的下一次迭代中挑战另一个资源块。在多个毫微微小区的网络中，挑战毫微微小区可以保持最近挑战的结果的存储，然后选择当前未被分配给挑战毫微微小区最近输给的毫微微小区的另一个资源块来挑战。在另外改进中，挑战毫微微小区可以将所有相邻毫微微小区的(来自定期UHII和RNTP消息和任何最近RSU消息的)当前资源分配和资源需求存储在存储器中，然后挑战由具有资源需求和资源分配的最小比率的毫微微小区当前拥有的资源块。这使得挑战毫微微小区更可能赢得竞争(如果挑战毫微微小区输掉竞争，那么它可以挑战由具有资源需求和资源分配的下一个最小比率的毫微微小区拥有的资源块，以此类推)。

在第二实施方式中，挑战毫微微小区进行与两个其它毫微微小区的竞争，以决定哪个毫微微小区可以继续使用该资源块。这些竞争可以以接收RSU消息的顺序来进行。在改进中，挑战毫微微小区可以进行与最强邻居(即，具有资源需求和资源分配的最大比率的邻居)的竞争。因为挑战毫微微小区更可能输掉该竞争，所以首先进行该竞争更高效(因此如果挑战毫微微小区输掉，则可以更早发出更新后的RHII和UHII消息)。

上述算法在毫微微小区的资源需求超过它的资源分配时实现。本领域技术人员将理解，如果对毫微微小区的资源需求显著增加(例如，由于UE使用诸如直播视频的密集数据服务)时或在资源分配减少(例如，由于网络中也实现本发明的方法的另一个毫微微小区从第一毫微微小区捕获资源块)时，这可能发生。

上述实施方式描述了小小区网络中的资源块(还称为物理资源块)的分配。在书写时，资源块是在LTE网络中使用的当前标准资源单元，但是本领域技术人员将理解，本发明还可以应用于当前或未来小小区系统中的任何资源单元(诸如各个子载波)。

在上述实施方式中，第一毫微微小区查阅数据集，以确定哪些资源块与第一毫微微小区的当前分配相邻且是空闲的或当前由一个或更多个相邻毫微微小区使用。第一毫微微小区然后可以尝试捕获这些资源块。第一毫微微小区仅捕获与它的当前资源块分配相邻的资源块不是必要的。然而，本领域技术人员将理解，通过仅使用组中的资源块，然后可以降低网络中的干扰电平，并且UE调度可以更高效。

本领域技术人员还将理解，在单个处理单元中实现本发明的方法不是必要的。即，该方法的一个或更多个步骤可以在可以被集成到毫微微小区中或单独单元中的一个或更多个处理单元中实现。例如，处理单元可以包括：检测器模块，该检测器模块被配置为检测出毫微微小区的资源超过它的分配；选择器模块，该选择器模块被配置为选择正由另一个毫微微小区使用的新资源；以及资源分配器模块，该资源分配器模块被配置为向毫微微小区或另一个毫微微小区分配新资源。此外，本领域技术人员将理解，本发明适用于所有形式的小小区(诸如微微小区、微小区或城域小区(metrocell))，而不仅仅是毫微微小区。

在上述实施方式中，毫微微小区以100ms的常规间隔发送UHII和RNTP消息。本领域技术人员将理解，时间间隔是100ms或间隔是定期的不是必要的。例如，消息可以在随机长度的时间间隔之后被发出，这确保随机化任何所产生的竞争的顺序。在另一个布置中，时间间隔可以为定期的，并且在毫微微小区之间被同步。

本领域技术人员将理解，特征的任何组合在如所要求保护的本发明的范围内是可以的。

Claims

1.一种在小小区的网络中分配资源的方法，所述方法包括以下步骤：

第一小小区检测出所述第一小小区的资源需求超过所述第一小小区的资源分配；

所述第一小小区选择正由第二小小区使用的新资源；以及

所述第一小小区确定是否将向所述第一小小区或所述第二小小区分配所述新资源，其中，所述新资源被分配给所述第一小小区的概率与所述第一小小区的资源需求和所述第一小小区的资源分配的比率成比例，并且与a)所述第一小小区的资源需求和所述第一小小区的资源分配的比率和b)所述第二小小区的资源需求和所述第二小小区的资源分配的比率之和成反比。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述新资源被分配给所述第一小小区的所述概率P₁由以下公式来限定：

其中，r₁是小小区i的所述资源需求，n_i是小小区i的当前资源分配，并且α是非线性参数。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

所述第一小小区向所述第一小小区迭代地分配新资源，直到所述第一小小区的资源分配满足所述第一小小区的资源需求为止。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括以下初始步骤：

所述第一小小区确定所述第二小小区的资源块分配；

并且在所述选择的步骤之前，

所述第一小小区向所述第一小小区分配空闲资源，直到不存在另外空闲资源为止。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

所述第一小小区选择正由所述第二小小区和第三小小区使用的新资源；以及

所述第一小小区基于所述第一小小区的资源需求向所述第一小小区或所述第二小小区和所述第三小小区两者分配所述新资源。

6.一种非暂时性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包含计算机可执行代码，所述计算机可执行代码在计算机上被执行时，使得所述计算机执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。

7.一种用于在小小区的网络中分配资源的装置，所述装置包括：

处理器，所述处理器执行以下步骤：

检测出第一小小区的资源需求超过所述第一小小区的资源分配；

选择正由第二小小区使用的新资源；以及

向所述第一小小区或所述第二小小区分配所述新资源，

其中，所述新资源被分配给所述第一小小区的概率与所述第一小小区的资源需求和所述第一小小区的资源分配的比率成比例，并且与a)所述第一小小区的资源需求和所述第一小小区的资源分配的比率和b)所述第二小小区的资源需求和所述第二小小区的资源分配的比率之和成反比。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述新资源被分配给所述第一小小区的所述概率P₁由以下公式来限定：

其中，r_i是小小区i的所述资源需求，n_i是小小区i的当前资源分配，并且α是非线性参数。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理器被配置为向所述第一小小区迭代地分配资源，直到所述第一小小区的资源分配满足所述第一小小区的资源需求为止。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述处理器还被配置为检测所述第二小小区的所述资源分配，并且向所述第一小小区分配空闲资源，直到不存在另外空闲资源为止。

11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理器被配置为选择正由所述第二小小区和第三小小区使用的新资源，并且基于所述第一小小区的资源需求向所述第一小小区或所述第二小小区和所述第三小小区两者分配所述新资源。