CN106851805B

CN106851805B - 下行链路传输功率最优化的方法、无线系统和天线系统

Info

Publication number: CN106851805B
Application number: CN201610902512.6A
Authority: CN
Inventors: S.文卡特拉曼; K.P.谢赫
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: US20150319711A1; CN106851805A; KR102006373B1; KR102247920B1; CN103797717A; EP3291450B1; JP6388893B2; US9020555B2; JP2014517557A; EP2700174A4; KR20190100343A; JP2016197888A; KR20140021645A; US9693321B2; US20110244914A1; CN106102155B; EP3291450A1; EP2700174B1; JP5961682B2; CN103797717B

Abstract

下行链路传输功率最优化的方法、无线系统和天线系统。公开了一种用于动态地使与用户设备进行通信的室内分布式天线系统的性能最优化的系统和方法。该用户设备测量描述下行链路信号的信息。服务模块收集此信息并确定用于每个天线单元的最优化功率水平。服务模块可以将分布式天线系统内的仅一个天线单元功率水平或天线单元的子集最优化。天线单元中的一个或多个然后以该最优化功率水平来发射下行链路信号。最优化功率水平可以小于初始功率水平。在另一方面，系统增强了用于多载波基站的性能。

Description

下行链路传输功率最优化的方法、无线系统和天线系统

本申请是分案申请，其母案申请的发明名称是“用于采用分布式天线系统的异构无线接入网络中的性能增强的系统和方法”，其母案申请的申请日是2012年4月4日，其母案申请的国家申请号是：201280027262.6，其母案申请的国际申请号是：PCT/US2012/032184。

技术领域

本发明一般地涉及与无线电话技术有关的方法和系统。更具体地，本发明涉及采用分布式天线系统的无线系统和相关方法。

背景技术

现代无线电话系统常常采用分布式天线系统（“DAS”）以便与小区区域内的用户进行通信。用于DAS的传输功率必须被最优化以增强网络容量。然而，常规无线系统并未基于小区区域内的用户的实时要求来将小区容量最优化。

相应地，存在使采用分布式天线系统的无线电话系统的性能最优化的需要。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种用于使分布式天线系统的下行链路传输功率最优化的方法，包括向分布式天线系统中的多个单独天线单元提供公共下行链路信号，并且基于所收集的用户信息来改变天线单元的增益以增强系统性能。

在优选实施例中，用于使分布式天线系统的下行链路传输功率最优化的方法进一步包括从用户设备（UE）收集描述下行链路信号的信息，该信息包括由UE报告的下行链路信号的峰值数据速率。收集信息可以进一步包括收集由UE报告的下行链路信号的最大可持续数据速率，以及收集具有超过QOS阈值的QOS（服务质量）的 UE的数目。改变天线单元的增益可以包括减少一个或多个天线单元的增益以减少多路径干扰。改变天线单元的增益可以包括改变分布式天线系统的总增益。改变天线单元的增益可以进一步包括改变个别天线单元的链路增益。可以将天线单元在被内壁所分离的室内空间中进行分组，以及改变天线单元的增益可以包括独立地改变天线单元的分组的增益。

在另一方面中，本发明提供了一种用于使分布式天线系统的下行链路传输功率最优化的方法，包括从第一天线单元和第二天线单元向用户设备（UE）发射具有第一功率水平的公共下行链路信号，其中，第一天线单元和第二天线单元被物理分离，收集描述由EU报告的下行链路信号的信息，基于收集的信息来确定第一天线单元和第二天线单元的下行链路传输功率应何时被更新，以及从第一天线单元和第二天线单元发射具有第二功率水平的下行链路信号。

在用于使分布式天线系统的下行链路传输功率最优化的方法的优选实施例中，收集描述下行链路信号的信息优选地包括收集由UE报告的下行链路信号的下行链路数据速率，收集由UE报告的下行链路信号的信号质量信息，以及收集由UE报告的位置信息。确定第一天线单元和第二天线单元的下行链路传输功率应何时被更新可以进一步包括基于所收集的信息来估计当前平均容量并且将当前平均容量与先前平均容量相比较。当当前平均容量小于先前平均容量时，第二功率水平可以小于第一功率水平。当当前平均容量大于先前平均容量时，第二功率水平可以大于第一功率水平。所述方法可以进一步包括将第二功率水平与最大功率阈值相比较，并且当第二功率水平超过最大功率水平时，将第二功率水平减少至第一功率水平。收集描述下行链路信号的信息可以进一步包括收集由UE报告的下行链路信号的峰值数据速率，收集由UE报告的下行链路信号的最大可持续数据速率，以及收集具有超过QOS阈值的QOS（服务质量）的UE的数目。确定第一天线单元和第二天线单元的下行链路传输功率应何时被更新可以进一步包括基于所收集的信息来估计当前平均容量并且将当前平均容量与先前平均容量相比较。第一天线单元和第二天线单元可以位于室内。下行链路信号可以包括单个扇区载波信号。

在另一方面中，本发明提供了一种分布式天线系统，包括提供下行链路信号的分布式天线系统服务模块，以及第一天线单元和第二天线单元，其被传输电缆耦合到分布式天线系统服务模块以接收下行链路信号并被配置用于无线地发射下行链路信号，其中，第一天线单元和第二天线单元被物理分离。所述分布式天线系统服务模块被配置用于基于从多个用户设备（UE）收集的信息来控制第一和第二天线单元的传输功率水平，所述多个用户设备（UE）从天线单元接收下行链路信号并向天线单元发射上行链路信息。

在分布式天线系统的一个优选实施例中，第一和第二天线单元位于室内并覆盖单个空间的单独服务区域。所述分布式天线系统可以进一步包括第三天线单元和第四天线单元，其被传输电缆耦合到分布式天线系统服务模块并被配置用于无线地发射下行链路信号，其中，所述第三天线单元和所述第四天线单元在被墙壁分离的第二空间中与第一和第二天线单元物理分离。分布式天线系统服务模块可以被配置用于基于从多个用户设备（UE）收集的信息来控制第三和第四天线单元的传输功率水平，所述多个用户设备（UE）在第二空间中从第三和第四天线单元接收下行链路信号并向天线单元发射上行链路信息。

在另一方面中，本发明提供了一种用于使分布式天线系统的下行链路传输功率最优化的方法。所述方法包括从在多个载波上操作的多载波基站收集个别的载波负荷信息，并且基于所收集的载波负荷信息将用于所述多个载波中的至少一个载波的下行链路传输功率改变成与至少一个其他载波不同的值。

在优选实施例中，改变下行链路传输功率进一步包括确定所述多个载波中的载波具有大于预定义阈值的载波负荷，并且增加用于具有大于预定义阈值的载波负荷的载波的下行链路传输功率。该方法优选地进一步包括确定用于多个载波的下行链路传输功率操作参数，并且确定用于具有大于预定义阈值的载波负荷的载波的下行链路传输功率的可用剩余增加。增加用于具有大于预定义阈值的载波负荷的载波的下行链路传输功率优选地进一步包括将下行链路传输功率增加小于或等于下行链路传输功率的所确定的可用增加的量。增加下行链路传输功率可以进一步包括确定用于所述多个载波的总可用功率水平，基于下行链路传输功率操作参数和收集的载波负荷信息来确定比例因数，以及确定总可用功率水平和比例因数的乘积。确定总可用功率水平优选地基于下行链路传输功率操作参数和收集的载波负荷信息。该方法优选地进一步包括当所收集的载波负荷小于载波负荷阈值时将下行链路传输功率重置成基线值。该方法优选地进一步包括确定具有载波负荷的载波超过第二预定义阈值时的时间，并且将具有载波负荷的载波超过第二预定义负荷阈值时的时间与时间滞后阈值相比较。该方法可以进一步包括基于从多个载波收集的载波负荷信息来生成载波的排序列表，并且改变下行链路传输功率进一步包括改变用于在载波的排序列表中排序最高的载波的下行链路传输功率。

在另一方面中，本发明提供了一种无线系统，包括接收具有多个载波的多载波通信信号的多载波基站，该多载波基站包括将多载波通信信号放大的一个或多个多载波放大器系统。该无线系统进一步包括被耦合到基站并提供下行链路信号的一个或多个天线，以及用于将用于所述多个载波中的至少一个载波的下行链路传输功率改变成与至少一个其他载波不同的值的功率管理控制单元。

在优选实施例中，功率管理控制单元包括用于收集所述多个载波的负荷信息并向多载波放大器系统提供下行链路传输功率水平的值的负荷收集装置。该负荷收集装置可以被耦合到网络并从网络收集负荷信息。该负荷收集装置替换地可以被耦合到多载波基站并从多载波基站收集负荷信息。该控制单元优选地进一步包括被配置用于对载波生成功率水平控制信号的功率管理判定引擎，其中，所述功率水平控制信号是基于收集的负荷信息。

在另一方面中，本发明提供了一种无线分布式天线系统，包括接收具有多个载波的多载波通信信号的多载波基站，该多载波基站包括将多载波通信信号放大的一个或多个多载波放大器系统。所述无线分布式天线系统进一步包括具有多个单独天线系统的分布式天线系统，该分布式天线系统被耦合到多载波基站并提供下行链路信号，以及控制单元，其被耦合到多载波基站以及收集所述多个载波的负荷信息并且将下行链路传输功率的不同值提供给多载波放大器系统。

在优选实施例中，所述控制单元进一步被配置用于从多载波基站收集负荷信息。替换地，所述控制单元进一步被配置用于从网络收集负荷信息。所述控制单元优选地进一步包括从所述多个载波收集负荷信息的分布式天线系统管理服务器，以及对载波生成功率水平控制信号的功率管理判定引擎。所述功率管理判定引擎优选地被配置用于基于收集的负荷信息和下行链路功率操作参数来确定功率水平控制信号。所述无线系统优选地进一步包括接收具有多个第二载波的第二多载波通信信号的第二多载波基站，该第二多载波基站包括将第二多载波通信信号放大的一个或多个第二放大器，以及具有多个第二单独天线系统的第二分布式天线系统，该第二分布式天线系统被耦合到第二多载波基站且提供第二下行链路信号。该控制单元优选地被耦合到第二多载波基站以及从所述多个第二载波收集负荷信息并且将下行链路传输功率的值提供给所述多个第二载波。

在以下详细描述中阐述了本发明的另外的特征和方面。

附图说明

图1是根据本发明的服务于多个室内房间的分布式天线系统（“DAS”）的表示。

图2是图示出用于使分布式天线系统内的远程天线单元的下行链路传输功率最优化的示例性过程的流程图。

图3是根据本发明的实施例的由基站子系统控制的DAS的表示。

图4是用于从载波收集负荷信息并确定用于载波的传输功率水平的基站子系统和控制单元的示意性框图。

图5是图示出用于使载波的下行链路传输功率最优化的示例性过程的流程图。

图6A是图示出用于生成用于载波的负荷的排序列表的示例性过程的流程图。

图6B是图示出用于估计载波负荷的示例性过程的流程图。

图6C是图示出用于确定用于每个载波的剩余功率的示例性过程的流程图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种用于动态地使室内分布式天线系统的性能最优化以便与诸如蜂窝式电话、智能电话或其他移动设备的用户设备进行通信的系统和相关方法。与室内分布式天线系统相关联的主要问题是多路径衰落。在实施例中，用户设备测量描述由天线单元发射的下行链路信号的信息，诸如下行链路数据速率、接收信号的质量、以及用户设备的位置。服务模块收集此信息并确定用于每个天线单元的最优化功率水平。在优选实施例中，服务模块可以使分布式天线系统内的仅一个天线单元或天线单元的子集最优化。天线单元中的一个或多个然后以该最优化功率水平来发射下行链路信号。在优选实施例中，该最优化功率水平可以减少。结果，增强了室内分布式天线系统的性能。

现代移动通信网络要求增强的效率和性能。可以通过在峰值使用时间期间增加网络容量、在保持信号质量和网络覆盖的同时增强用于移动数据设备的数据速率、以及降低对共位无线服务的有害干扰来达到这些目标。现代智能电话发射和接收语音信号和数据信号两者，其对无线系统施加附加需求以对动态变化的无线业务量进行响应。此外，通信标准的技术进步和演进进一步对无线服务提供商施加需求，因为通信介质快速地从语音过渡至按需数据。

分布式天线系统（“DAS”）已在室内位置上被用来在大型办公楼、医院、体育场、购物中心以及诸如大学校园的室外集合地点中提供更好的信号覆盖、改善网络容量、以及增加数据速率。典型DAS是遍布在期望的地理区域上且被光纤或同轴电缆连接回到供体节点的小型服务天线的集合，在供体节点处基站信号被耦合到DAS网络上。DAS技术使得载波能够通过将宏小区地点划分成更小的区域来减少覆盖区域中的间隙和宏网络中的哑点。

DAS网络的传统部署涉及到DAS天线单元或节点和远程单元的静态设计，其中，天线单元以每载波的固定目标功率水平进行操作。这种传统方法在给定区域中提供了一定质量的覆盖。传统部署仅考虑宏信号路径损耗和信号强度作为设计实践的一部分，但是不能针对特定部署情况或对于特定容量来对系统参数进行微调。

在传统DAS系统（无源和有源两者）中，使用- 75 dBm的接收信号水平作为用于DAS系统的一般设计指南。然而，如果这些接收信号水平导致显著的多路径，则在一些操作条件下，如果能够改善正交性，则将接收信号水平从- 75 dBm减少至- 85dBm是非常有利的。这要求DAS系统有能力在各个接入节点处远程地控制增益/发射机功率（及其他操作参数），其具有的目的是使接收信号水平（或路径损耗）最优化以在特定环境和操作要求中增加正交性。

诸如3G系统或3.5 G HSDPA（“高速下行链路分组接入”）系统的第三代系统支持1.8、3.6、7.2和14.0 Mbit/s（“兆位每秒”）的下行链路速度。更高的下行链路速度在HSPA+的情况下是可用的，其提供高达42 Mbit/s和在3GPP标准的版本9的情况下的84 Mbit/s的下行链路速度。对于具有10 MHz的带宽或以上的系统而言，OFDM（“正交频分复用”）相比于CDMA（“码分多址”）提供固有的优点。在10至20 MHz的范围内的带宽是利用高级天线架构可达到的，该高级天线架构诸如是多输入多输出（“MIMO”）或自适应天线系统（“AAS”）。极高的峰值数据速率是可达到的，因为OFDM与基于CDMA协议的那些相比要求较少的复杂计算。HSDPA采用在正交相移键控（“QPSK”）的WCDMA和诸如16正交调幅（“16 QAM”）的高级调制方案中所使用的调制。根据无线电信道的条件，还可以采用不同水平的前向纠错（即，信道编码）。例如，四分之三编码率要求发射的位的四分之三是用户位且位的四分之一是纠错位。选择和快速更新最佳调制和编码率的过程被称为链路自适应。

HSDPA自适应的另一优点是其与WCDMA的全兼容性，并且因此其能够在较新的WCDMA网络中被部署为仅软件升级。最初，具有版本5 HSDPA能力的设备将能够以3.6 Mbps峰值速率来进行发射。增强型上行链路协议（“EUL”）的版本6，其也被称为HSUPA（“高速上行链路分组接入”），将提供改善的吞吐量、减少的等待时间以及增加的容量。EUL以及增强型专用信道（“E-DCH”）提供高达5.8Mbps的数据速率。HSDPA和EUL的组合被称为HSPA。为了进一步提升峰值数据速率和容量，3GPP版本7引入了HSPA演进（也被称为HSPA+），其支持MIMO、下行链路中的64QAM以及上行链路中的16QAM。版本8通过64QAM和MIMO的组合或通过使用具有64QAM调制的双载波来支持42 Mbps的下行链路位速率。

支持高数据速率的这些技术要求无线电链路自适应，其完全利用用于无线环境中每个通信链路的信道容量来使基于调度的系统的吞吐量最大化。主要在室外情况中部署常规高数据速率无线链路。室内无线系统由于增加的路径损耗和快速变化的多路径信号而提出附加挑战，这向由E-DCH所支持的信号处理技术中引入复杂化。E-DCH主要被开发为供在城市、郊区以及农村环境中使用。

为了解决这些室内（建筑物中）部署挑战，本发明的实施例提供了一种远程可管理有源DAS，其能够基于操作参数来实现动态系统最优化。这些操作参数包括但不限于峰值数据速率、可持续最大数据速率、给定QOS（“服务质量”）水平下的UE的数目（“用户设备”）。DAS系统通过在HSPA中采用协作多码最优化来展示性能灵活性。采用HSPA 7.2协议的系统优选地在没有多路径干扰的环境中进行操作以获得代码正交性的完全益处。

本发明的实施例与常规DAS系统形成对比。诸如HSPA上版本7 MIMO的常规方法提出应增加传输信号强度以补偿多路径效应。本发明的实施例可以被应用于其他无线电接入技术（“RAT”），诸如但不限于Wi-Fi、WiMax及其他开发中的技术。能够在中立主机有源HDAS中实现RATS，尤其是在具有无线电接入负荷和平衡及多模、多频带UE的高业务量情况下，是容易单付得起的，同时提供高水平QOS，否则用单个无线电接入实现方式是不可能的。此外，诸如用于体育场的一些部署，DAS系统需要使所选区域中的增益最小化，尤其是当使小区分离时（即扇区化DAS）。选择性地控制重叠区域中的增益的能力将减少扇区间干扰。

本发明的实施例包括一种灵活的远程管理系统，其能够通过改变每个天线的路径中的总DAS增益和链路增益来使路径中的每天线的EIRP最优化。此外，实施例可以改变个别的重发器增益（如在低功率zin波节点的情况下），其目的是更改有效信道，以便使系统性能最大化。因此，期望的是采用有源DAS系统和方法，其在提供用于增强型无线服务的手段的同时避免上述限制。

模拟提出的是，有源DAS系统与常规系统相比展示出增强的性能。用于HS-DSCH（“高速下行链路共享信道”）上的接收信号的SINR（“信号干扰加噪声比”）由以下公式给出。

公式（1）

其中，α是正交性因数，P_own是来自服务基站或天线的总接收功率，P_HS-DSCH=是HS-DSCH信道上的总接收功率，P_other是来自另一基站的总接收功率，并且SF₁₆是16的扩展因数。

公式1和正交性因数α是在分析HSPA网络的性能时很好地确立的参数。多路径环境能够影响扩频代码的正交性，导致来自其他代码的小区间干扰。这一点的影响被(1 -α)^*P_own捕捉在公式的分母中。来自另一代码的功率能够导致减少SINR以及因此吞吐量的自干扰。

表1：DAS系统的模拟性能

以上的表1是图示出DAS的效果的模拟。Ec/Io表示每芯片的能量与干扰比（SINR的另一度量），其不包括正交性因数α的影响。当考虑正交性因数时，在表1中图示出缺少正交性的影响。对于具有通常在-16dB至-13 dB的范围内的Ec/Io的宏网络而言，吞吐量是如所陈述的。然而，在DAS网络中，Ec/Io通常由于重发器而更大且可以是-10 dB。然而，为了获得最好的性能，正交性因数也必须是低的。注意的是，可用链路增益在62%—200%的范围内被改善。

表1图示出两个方面。首先，DAS部署的一个优点改善了HSPA网络的性能（如果DAS功率被设置成提供-10 dB Ec/Io）。其次，表1图示出拥有具有高正交性程度的部署的优点。这两个方面突出了DAS系统的重要性，其自动地调整DAS功率放大器的功率直至实现最大性能。

图1是根据本发明的服务于多个室内房间的DAS系统8的表示。DAS系统8包括DAS服务模块30和多个远程天线单元，诸如远程天线单元20a和22a。DAS服务模块30包括被耦合到用于外部通信的光纤馈电线（fiber optic feed）10的控制器60以及专用控制和监视信道12。GSP天线34和供体服务天线32也被耦合到控制器60。控制器被耦合到诸如62a的接口，其经由电缆24a—24f被耦合到远程天线单元。

内部结构18a—18d表示楼层或封闭空间的轮廓，例如，办公楼中的多个楼层。内部结构18a—18d可以具有内部障碍物，诸如墙壁36a—36d。在本非限制性示例中，诸如18d的每个内部结构可以具有两个远程天线单元，诸如远程天线单元20d和22d。然而，可想到遍及内部结构所定位的一个或多个远程天线单元的使用。诸如20d和22d的远程天线单元与诸如UE 16c和16b的UE进行通信。

这些远程天线单元中的每一个在内部结构内发射下行链路信号，其在到达UE之前行进多个路径。结果，UE接收到发射信号的多个拷贝的叠加，其可能导致相长和相消干扰。多路径干扰可以随着用户在内部结构内移动而显著地影响提供给用户的服务质量。例如，UE 16b经由路径40a和40c从远程天线单元20d和22d分别直接接收下行链路信号。另外，UE16b还经由路径40b和40d分别接收下行链路信号，该下行链路信号部分地被墙壁36a和36b反射。因此，对UE 16的服务质量取决于穿过路径40a—40c的下行链路信号的总干扰。用户可以随着用户在内部结构18d内移动而经历不同水平的服务质量。

在其他情况中，被UE接收到的下行链路信号由于遮蔽而衰减。例如，UE 16c可以从远程天线单元20d接收已衰减下行链路信号，因为信号穿过墙壁36c。来自远程天线单元22d的下行链路信号的强度可以较强，因为UE 16通过开口38来接收下行链路信号。类似地，UE16a将从远程天线单元20a接收到较强的传输信号，因为路径40f是无障碍路径。UE 16a将从远程天线单元22a接收到较弱信号，因为路径40e被墙壁36e阻隔。

因此，利用多个远程发射机支持单载波的DAS系统8可以基于所支持的技术和环境来使用于每个远程天线单元的传输功率水平最优化。为服务于给定区域的每个DAS集群请求来自UE或移动站的与下行链路速率或信道质量有关的反馈信息。此反馈信息被分析以确定所服务的集群中的平均数据速率。在DAS网络重发宏信号的情况下，可以使用来自移动站的GPS信息来将分析仅约束到由DAS所服务的区域。来自服务于集群的所有DAS远程天线单元的下行链路传输功率从P_initial开始被逐步增加。算法继续增加功率直至集群容量饱和。此算法能够被用于重发单个扇区信号的集群或实现同一频率的再使用的集群。

图2是图示出用于使分布式天线系统8内的远程天线单元的下行链路传输功率最优化的示例性过程的流程图。本质上，该过程从UE收集信号信息并确定系统的平均容量C_i。如果自从先前的迭代以来容量已改善，则传输功率P_tx增加，并收集下一组信号信息。另一方面，如果自从先前的迭代以来平均容量C_i尚未改善，则减少传输功率P_tx。传输功率P_tx不能超过最大功率水平P_max。

具体地，该过程在步骤210处开始。传输功率P_tx被设置成初始功率水平P_initial且初始容量C_i-1被设置成0（步骤212）。从诸如UE 16b和16c的UE收集信号信息（步骤214）。该信号信息可以包括但不限于下行链路数据速率、由UE所接收的下载信号质量、UE的位置信息、峰值数据速率、下行链路信号的最大可持续数据速率和/或具有超过QOS阈值的QOS（“服务质量”）的UE的数目。基于用于DAS集群的所收集信号信息来估计平均容量C_i（步骤216）。将当前估计的容量C_i与先前平均容量C_i-1相比较（步骤218）。如果系统的平均容量已经改善，则过程前进至步骤220。如果容量尚未改善，则过程前进至步骤224，其减少传输功率P_tx并在步骤226处终止。传输功率P_tx被增加并被设置成P_tx +ΔΡ（步骤220）。在实施例中，针对诸如远程天线单元20d和22d的所有远程天线单元增加传输功率P_tx。在优选实施例中，针对诸如仅远程天线20d的仅一个远程天线或所有远程天线单元的子集增加传输功率P_tx。然后将传输功率P_tx与最大传输功率P_max相比较（步骤222）。最大传输功率P_max可以是用于个别远程天线单元的最大功率，或者可以是用于一组远程天线单元的最大传输功率，或者可以是整个DAS系统8的最大传输功率。如果传输功率P_tx小于最大传输功率P_max，则过程前进至步骤214。否则，过程前进至步骤224。传输功率P_tx被减少并被设置成P_tx -ΔΡ（步骤224）。该过程在步骤226处终止。

如上文所讨论的，室内、散射环境的存在是有害的。而且，来自相邻远程天线单元的信号可能增加多路径衰落。对于此类情况而言，可能有益的是，实际上将来自每个远程天线单元的下行链路传输功率减少至使总范围最小化的水平。

实施例提供了用于使采用频带选择功率管理的异构系统性能最优化的系统和方法。在实施例中，收集用于每个载波的负荷容量和下行链路传输功率操作参数。下行链路传输功率操作参数可以包括用于每个载波的最小、最大、标称以及当前传输功率水平。控制单元基于负荷和下行链路传输功率操作参数来确定用于载波的最优化下行链路传输功率水平。增加用于所选载波的传输功率水平直至使载波负荷容量最优化。随后可以在减少载波负荷时将功率水平减少至基线性能参数。

传统上，部署DAS网络以便增强经历低信号强度的区域中的宏蜂窝式信号覆盖。这些系统还已经被用来提供繁重业务量部署中的一致覆盖，诸如在体育场中和会议中心，作为对容量问题的解决方案。在这两个情况中的任一下，通常的实践是，使DAS网络迎合多个载波和多个技术，尤其是在中立主机部署中。这是通过采用每频带功率放大器或者替换地采用被用于重复来自和去往基站设备的信号的若干个宽带低功率放大器来实现的。在大多数应用中，每个载波具有在操作期间保持的预设功率水平输出。

可以使用频带选择性功率管理来使异构系统性能最优化。下面描述的技术经由DAS网络中的功率管理来解决性能最优化，该DAS网络支持从2G至4G的具有和没有MIMO的多个技术，并增强当前DAS网络支持未来技术和载波的能力。

此类DAS系统的部署和供应是基于确定每个载波所需的功率，以便除了保持未来扩展所需的一些裕度之外，还提供用于每种技术的一致良好的覆盖。此类供应策略随着要求支持的技术的数目增加而变得低效。本发明以成本有效的方式提供了对此问题的解决方案，使得能够以降低的成本来适应附加载波。

并且，随着部署多载波，每个载波上的负荷可能由于用户使用模式上的变化和新技术的采用而不一致。较旧的载波仍可能需要被支持以便保持用于某些技术的最小覆盖。能够通过跨载波的智能功率管理而利用跨载波的使用和容量上的不一致性来向经历更大使用的技术提供更大的容量和吞吐量。

图3描述了经由线路301与一个或多个多载波基站子系统300通信耦合的DAS系统8。图4呈现多载波基站系统300中的一个的示例性示意框图。所述一个或多个多载波基站子系统300可以包括被耦合到网络305的第一多载波子系统302a。多载波基站子系统300可以进一步具有一般地用302n图示为“n”的其他多载波子系统，其也被耦合到网络305。第一多载波子系统302a包括由载波收发机331a和332a所表示的一个或多个载波收发机。载波收发机331a和331a被耦合到第一多载波功率放大器双工系统335a，其经由被描绘为图3中的线路301的线路301a向DAS系统提供语音和数据通信信号。同样地，“第n”子载波子系统302n包括由载波收发机331n和332n所表示的一个或多个载波收发机。载波收发机331n和332n被耦合到对应的多载波系统功率放大器双工系统335n，其经由线路301n来提供语音和数据通信信号。

多载波基站子系统300进一步包括控制单元340，其具有DAS管理服务器342和功率管理判定引擎344。DAS管理服务器342经由信号线路310a、311a、310n以及311n从诸如第一子系统301a和第n子系统301n的基站子系统中的一个或多个收集负荷信息。在实施例中，DAS管理服务器342可以经由例如链路306从网络305收集负荷信息。如下面所讨论的，DAS管理服务器342基于所收集的负荷信息来确定载波的排序列表。功率管理判定引擎344经由控制线320a、320n、320a和320n来确定用于每个载波的功率水平。

在每个DAS功率放大器（“PA”）处可用的总功率被表示为P_total。用于载波“c”的总标称功率预算可以被表示为P_{c_nominal}。用于载波“c”的最小功率预算可以被表示为P_{c_min}以及最大功率预算可以被表示P_{c_max}。

每个载波被配置有P_{c_nominal}、P_{c_min}和P_{c_max}的值。另外，可以基于载波是采用单个发射天线还是两个发射天线（用于有MIMO能力的载波）来配置不同的值。需要以基于用功率增益实现的容量增益的技术为基础来设计参数。

DAS管理服务器从跨载波提供服务的所有基站收集负荷信息“L_c”以便基于每载波的利用率来确定排序列表。在实施例中，DAS管理服务器可以从例如网络收集负荷信息。替换地，能够通过测量每载波的平均RF信号功率并将其与已校准全负荷测量结果相比较来确定每载波的负荷的度量。

当特定载波上的负荷超过预先配置的阈值L_high时，可以响应于系统负荷上的变化来手动或以自动的方式触发功率管理算法。自动触发可以进一步包括滞后以确保电流负荷事件持续且在对前一触发的系统响应达到稳态之后发生任何重新分配分析。

如下识别符合功率借用和功率共享的载波的列表。可以基于负荷向两个列表中的一个预先分配载波。如果L_{c_current} < L_low，则可以将载波添加到“功率共享”的列表。如果L_{c_current} > L_high，则可以将载波添加到“功率借用”的列表。

功率管理判定引擎如下确定P_c。总剩余功率由下式给出

其中，由下式给出用于每个载波的P_{surplus_c}

其中f(L_c)表示支持负荷L_c所需的功率比例因数，并且P_{c_min}是用来确保用于载波“c”的最小覆盖的阈值。

由下式给出到载波c的所请求功率提升

其中，f(L_c)表示当前利用率，其在标称负荷下等于1。

对于每个载波而言，由下式给出实际功率提升

其中

且表示载波c中的相对功率需要。

在实施例中，还可以使用其他实施方式来完成用于重新分配功率的实际公式化，这些其他实施例还可以进一步包括加权因数以对功率到一个载波相比于另一个的共享赋予优先级。

对于共享列表中的每个载波而言，

。

然后可以例如通过某种形式的可变信号衰减手段在对每个信号进行缩放的功率放大器的输入端处实现分配给每个载波的适当增益，使得能够使用在本领域中众所周知的技术，诸如VVA（可变电压衰减器），来输送每载波的适当功率。

功率重新分配可以随着某些载波上的时间敏感负荷减少而还原回到基线参数。

实施例可以被用来权衡某些载波中的较低利用率（和所需容量）以改善其他被更繁重地使用的载波中的性能和容量。实施例可以通过选择性地提升能够受益于高功率的载波（类似于有MIMO能力的或使用较高阶QAM的那些载波）来有利地改善总体网络性能。

实施例还允许现有DAS网络的过量供应和管理，致力于引入附加载波。未被一些载波所利用或处于某些时段的剩余功率能够被智能地分配给有需要的其他载波作为延迟新DAS升级的策略。

图5是图示出根据以上一般描述的用于使载波的下行链路传输功率最优化的示例性过程的流程图。在步骤510处发起自动功率重新分配。确定诸如用于每个载波的最小、最大、标称以及当前传输功率水平的下行链路传输功率操作参数（步骤512）。用于每个DAS功率放大器（“PA”）的总功率被表示为P_total。用于载波“c”的总额定功率水平被表示为P_{c_nominal}。用于载波“c”的最小功率水平和最大功率水平分别被表示为P_{c_min}和P_{c_max}。

如上文所讨论的，每个载波被配置有P_{c_nominal}、P_{c_min}和P_{c_max}的值。在实施例中，可以基于载波是采用单个发射天线还是两个发射天线（用于有MIMO能力的载波）来配置这些参数的不同的值。需要基于以功率增益实现的容量的技术和改进来确定参数。

在实施例中，DAS管理服务器342从跨载波提供服务的所有基站收集负荷信息“L_c”以便基于每载波的利用率来确定所收集的负荷信息（步骤514）。在实施例中，DAS管理服务器342可以经由链路306从网络5收集载波负荷信息。在这些非限制性示例中，可以以各种形式来表示所收集的负荷信息，诸如排序列表或作为全负荷测量结果的比例。

例如，图6A描绘了图示出用于生成用于载波的负荷的排序列表的示例性过程的流程图。该过程在步骤610处开始，并且收集用于来自所有基站（BS）的所有载波的负荷信息（步骤612）。生成基于该负荷信息的载波的排序列表（步骤614），以及过程结束（步骤616）。

替换地，可以通过测量每载波的平均RF信号功率并将其与已校准全负荷测量结果相比较来确定每载波的负荷的度量，如在图6B中所描绘的。过程开始（步骤620），并且计算每载波的平均RF信号功率P_c（步骤622）。基于P_current和P_{full_load}的比值来计算L_c的估计（步骤624）。此过程在步骤626处结束。

参考图5，在实施例中，可以响应于系统负荷中的具体变化来触发功率管理控制，例如当特定载波上的负荷L_c超过预先配置的阈值L_high时（步骤516）。在实施例中，该触发还可以包括滞后以确保电流负荷事件持续且在对前一触发的系统响应达到稳态之后发生任何重新分配分析（步骤518）。例如，确定自从L_c被检测为大于L_high以来所过去的时间T_c并将其与预定阈值T_hysteresis相比较（步骤518）。在实施例中，当L_c下降至L_high以下时将T_c重置为零。T_hysteresis是负荷超过L_high以便要求传输功率水平上的变化所需要的时间量。此特征确保系统不对载波负荷中的瞬时波动作出反应。如果T_c大于T_hysteresis，则过程继续至步骤520。否则，过程返回至步骤514，在那里从载波收集负荷信息。

在实施例中，功率管理控制继续至如下确定传输功率的增加。首先，确定总剩余P_surplus（步骤520）。如本文所使用的，剩余和总剩余功率水平分别地指的是用于载波的可用功率和用于多个载波的总可用功率。例如，可以由当前传输功率与使载波在给定区域内发射所需的最小功率水平之间的差来表示用于载波的可用功率。

图6C是图示出用于确定用于每个载波的剩余功率（即可用功率）的过程的示例性、非限制性示例的流程图。过程在步骤630处开始，并继续至步骤632，其中，载波指定参数c和P_surplus的值被设置成零。将载波指定参数c与载波的总数Num_Carriers相比较（步骤634）。如果载波指定参数c小于载波的总数Num_Carriers，则计算P_surplus（步骤636）。否则，该过程结束（步骤640）。

由以下表达式给出总剩余功率

其中，可以用下式基于传输功率信息来确定用于每个载波的P_surplus

其中f(L_c)表示支持负荷L_c所需的功率比例因数，并且P_{c_min}是用来确保用于载波“c”的最小覆盖的阈值。f(L_c)表示当前利用率，其在标称负荷下等于1。在实施例中，可以将f(L_c)被表达为

将载波指定参数c增量一（步骤638），并且过程返回至步骤634。

参考图5，确定用于每个载波P_{c_req}的所请求功率提升（步骤522）。可以由以下公式来给出对于载波c的所请求功率提升P_{c_req}

。

对于每个载波而言，确定可以由以下公式给出的实际功率提升P_{c_boost}（步骤524）

其中

是表示由载波c所需的相对功率的比例因数。注意的是，用于重新分配功率的实施例还可以包括其他方法，该其他方法还可以包括加权因数以对功率到一个载波相比于另一个的共享赋予优先级。

对于功率共享列表中的每个载波而言，将载波功率P_c重置成P_c = P_{c_current} +P_{c_boost}（步骤526）。功率控制过程然后返回至步骤514。

在实施例中，可以通过各种方法来控制分配给每个载波的适当增益，诸如通过对每个信号进行缩放以便能够输送每载波的适当功率的功率放大器的输入处的某种形式的可变信号衰减。例如，然后可以激活控制线320a、321a、320n和321以改变用于给定载波的多载波功率放大器双工系统335a和335n的增益。功率重新分配可以随着某些载波上的时间敏感负荷被减少而还原回到基线参数。

本发明已经主要被描述为用于动态地使用于从分布式天线系统发射到诸如蜂窝式电话或智能电话的用户设备的下行链路信号的传输功率水平最优化的系统和装置。在这点上，出于说明和描述的目的提出了用于使用于下行链路信号的传输功率水平最优化的系统和装置。此外，本描述并不意图使本发明限于在本文中公开的形式。相应地，符合以下教导、技术以及相关领域的知识的变形和修改在本发明的范围内。本文所描述的实施例还意图解释对于实践同此公开的本发明所已知的模式，并使得本领域的其他技术人员能够等效地利用本发明或替换实施例，以及具有由本发明的特定的一个或多个应用或一个或多个使用所有必要考虑的各种修改。

Claims

1.一种具有远程天线单元的分布式天线系统（DAS）的控制器，其中所述控制器用于：

至少部分地基于从至少一个用户设备接收的信号信息经由公共下行链路信号控制远程天线单元的下行链路传输功率水平。

2.如权利要求1所述的控制器，其中，信号信息基于由至少一个用户设备报告的下行链路数据速率。

3.如权利要求1所述的控制器，其中，信号信息基于由至少一个用户设备报告的下行链路信号质量信息。

4.如权利要求1所述的控制器，其中，信号信息基于具有超过QOS（服务质量）阈值的QOS的用户设备的数目。

5.如权利要求1所述的控制器，其中，信号信息基于由至少一个用户设备报告的位置信息。

6.如权利要求1所述的控制器，其中，控制远程天线单元的下行链路传输功率水平包括控制所有远程天线单元的下行链路传输功率水平。

7.如权利要求1所述的控制器，其中，控制远程天线单元的下行链路传输功率水平包括控制个别天线单元的下行链路传输功率水平。

8.如权利要求1所述的控制器，其中，控制远程天线单元的下行链路传输功率水平包括选择性地控制重叠区域中的下行链路传输功率水平以减少扇区间干扰。

9.一种分布式天线系统（DAS），包括：

远程天线单元，用于与用户设备通信；以及

控制器，用于至少部分地基于从用户设备中的至少一个接收的信号信息经由公共下行链路信号控制远程天线单元的下行链路传输功率水平。

10.如权利要求9所述的DAS，其中，信号信息基于由用户设备中的至少一个报告的下行链路数据速率。

11.如权利要求9所述的DAS，其中，信号信息基于由用户设备中的至少一个报告的下行链路信号质量信息。

12.如权利要求9所述的DAS，其中，信号信息基于具有超过QOS（服务质量）阈值的QOS的用户设备的数目。

13.如权利要求9所述的DAS，其中，信号信息基于由用户设备中的至少一个报告的位置信息。

14.如权利要求9所述的DAS，其中，控制远程天线单元的下行链路传输功率水平包括控制所有远程天线单元的下行链路传输功率水平。

15.如权利要求9所述的DAS，其中，控制远程天线单元的下行链路传输功率水平包括控制个别天线单元的下行链路传输功率水平。

16.如权利要求9所述的DAS，其中，控制远程天线单元的下行链路传输功率水平包括选择性地控制重叠区域中的下行链路传输功率水平以减少扇区间干扰。