CN107113857A - 第四代无线电移动网络的调度方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于在无线电移动网络(100)中调度用于使用载波聚合传输数据流(f)的服务小区/无线电资源分配对(ak)的方法(200)。每个服务小区/无线电资源分配对包括服务小区以及被分配用于使用载波聚合传输数据流(f)的其无线电资源。在每个调度周期(k)，该方法(200)包括：在所述数据流(f)中，确定(210‑220)在当前调度周期(k)尚未完成传输的活动数据流(fa)，以及对于每个活动数据流(fa)，迭代：‑确定(225)适于提供所述活动数据流(fa)的传输的候选服务小区(sc,Sak)；‑对于每个候选服务小区(sc,Sak)的每个无线电资源，确定(230)用于该活动数据流(fa)的信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))；‑根据所述信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))以及根据对其它活动数据流(fa)引起的干扰的指示将加权参数(W)与每个候选服务小区/无线电资源对相关联；‑基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数(W)，在所述候选服务小区/无线电资源对中确定(240‑245)潜在分配对(sc *,r*)，并且计算(250)可以由到目前为止确定的分配对和潜在分配对发送的潜在数据量(dtemp)，以及‑如果(255)所述潜在数据量(dtemp)高于可以由到目前为止为所有活动数据流(fa)确定的分配对发送的总数据量(dcurr)，则将所述潜在分配对(sc *,r*)识别(260)为分配对(ak)。

Description

第四代无线电移动网络的调度方法和系统
技术领域
本发明一般而言涉及无线通信网络，诸如无线电移动或蜂窝网络，例如2G、3G、4G或LTE/高级-LTE(LTE-Advanced)，以及鉴于新的即将到来的技术，5G(或更高的)蜂窝网络。更具体地，本发明涉及异构蜂窝网络，并且涉及用于高效地管理无线电资源块在这样的蜂窝网络中的分配的方法。
背景技术
蜂窝网络(例如2G、3G、LTE/高级-LTE和即将到来的5G蜂窝网络)允许数据流量(也称为流量负载)在相应陆地区域(小区)上辐射无线电波的固定位置收发器基站(或节点)和小区内的用户装备(例如，诸如蜂窝电话之类的用户终端)之间进行高速传输。
蜂窝网络在传播和性能方面已经实验了显著的增长，并且为了面对数据流量需求的指数增长，蜂窝网络最近已经演进成异构蜂窝网络(HetNets)。广义上讲，每个异构蜂窝网络既包括识别所谓的宏小区的相对高功率和宽覆盖的节点(以下称为主节点或宏节点)，又包括识别宏小区内的小小区以便增强整体覆盖和容量的数个较低功率、较小覆盖的节点(以下称为辅助节点或小节点，例如微、微微、毫微微节点)。
但是，异构蜂窝网络还引入了技术问题，最突出的问题是共享相同频谱无线电资源的不同蜂窝层之间产生的干扰。为了减轻这些问题，已经提出了诸如“小区间干扰协调(Inter Cell Interference Coordination)”(ICIC)的技术，其包括“小区范围扩展(CellRange Expansion)”并且为处于小区边缘处的用户装备应用“几乎空白子帧(Almost BlankSub-frames)”(ABS)，以及载波聚合。
载波聚合允许同时使用几个分量载波来提供聚合带宽(例如，高达100MHz)，以便满足针对高峰数据速率的“高级国际移动电信(International MobileTelecommunications-Advanced)”(IMT-Advanced)要求。各个分量载波可以具有LTE支持的不同带宽(例如，从1.4MHz到20MHz的范围)，并且通常可以属于不同频带。这意味着不同的分量载波也可以具有非常不同的覆盖区域，因为传播条件可能从一个分量载波到另一个分量载波变化很大。从这个角度来看，与异构蜂窝网络结合使用的载波聚合可以是有效的干扰减轻技术。
已经在一些现有技术工作中研究了具有载波聚合能力的异构蜂窝网络。
在2011年6月的IEEE Communications Magazine中由K.I.Pedersen、F.Frederiksen、C.Rosa、H.Nguyen、L.G.U Garcia和Y.Wang所写的“Carrier Aggregationfor LTE-Advanced：Functionality and Performance Aspects”中，以及在2009年9月的IEEE Communications Magazine中由L.G.U.Garcia、K.I.Pedersen和P.E.Mogensen所写的“Autonomous Component Carrier Selection:Interference Management in Local AreaEnvironments for LTE-Advanced”中，作者提出了最终用作低功率小区之间的干扰协调技术的自主载波选择算法。
在IEEE Transactions on Communications中由X.Lin、J.G.Andrews和A.Ghosh所写的“Modelling,Analysis and Design for Carrier Aggregation in HeterogeneousCellular Networks”中，作者提出了使用比例公平调度算法用于具有载波聚合的LTEHetNets的负载感知模型。使用该模型，作者分析了与载波聚合和不同的频带部署配置结合的偏移(biasing)的影响。
在2013年的IEEE GLOBECOM中由H.Wang、C.Rosa和K.Pedersen所写的“Analysisof Optimal Carrier Usage for LTE-A Heterogeneous Networks with MulticellCooperation”中，作者给出了用于宏小区和微小区的几个载波部署配置之间的比较，并且然后分析了对于每种配置在小区之间应用协作技术的益处。作者解决了将专用载波分配给宏小区和微小区、以及所有载波在所有小区可用(共同信道配置)的极端配置情况以及两种其它混合配置。他们还考虑了两种蜂窝协作技术，eICIC和“站点间/站点内CA(inter/intrasite CA)”，其允许用户连接到不同载波上的两个不同基站(多流CA)。
在2010年5月的IEEE Transactions on Wireless Communications中由Y.Wang、K.I.Pedersen、T.B.Sorensen和P.E.Mogensen所写的“Carrier Load Balancing andPacket Scheduling for Multi-Carrier Systems”中，作者提出了两步程序，其中在不同载波之间的负载平衡在资源根据基于比例公平的调度器进行分配之前被执行。针对传统用户之间的负载平衡提出了两种方法：一种将新用户分配给具有最低负载的载波的轮询(round-robin)方案，以及一种将新用户在载波上随机分派的移动散列(mobile hashing)方案，其目的是确保长期跨载波的平衡的负载。启用CA的用户将在所有可用的CC上被自动分派。提出了两种版本的比例公平调度算法：独立调度方案，其中每个CC上的用户独立于其它CC进行调度，以及跨CC调度，其中考虑其它CC中的调度而执行调度。后一版本旨在增强对不支持载波聚合的用户的公平性。
在K.Sundaresan和S.Rangarajan的“Energy Efficient Carrier AggregationAlgorithms for Next Generation Cellular Networks”，IEEE ICNP 2013中，作者解决了在其中出于节能目的用户仅被分派可用载波的子集的场景中的资源分配问题。
发明内容
本申请人已经认识到，所引用的现有技术解决方案中没有完全令人满意的。事实上，在Pedersen和Garcia的工作中，没有解决关于一旦载波选择被执行时资源分配的问题，在Lin和H.Wang的工作中，没有解决资源分配问题(而是使用比例公平的调度器来调度在每个载波处可用的资源)，而在Sundaresan的工作中，干扰方面没有被处理，因为作者只考虑了单小区的LTE网络。
鉴于上述情况，本申请人已经处理了制定以下这样的简单且有效的解决方案的问题：该解决方案旨在在LTE网络中进行组合异构双层网络和载波聚合的无线电资源分配。更具体地，与以上提到的工作不同，所提出的解决方案通过处理由于网络的异构性而发生(transpire)的两个问题(即小区间干扰，以及由具有潜在的非常不同的传播和覆盖特性的多个载波的可用性强加的复杂性)在资源分配问题上得到解决，此外，所提出的解决方案联合地解决载波选择和资源分配，同时考虑到在为具有启用CA和传统终端的两种用户服务的网络场景中的干扰。
本发明的一个或多个方面在独立权利要求中阐述，其中本发明的有利特征在从属权利要求中指示，其措辞通过引用被逐字地包含于此(其中任何有利的特征参考将比照分析(mutatis mutandis)应用于任何其它方面的本发明的具体方面被提供)。
更具体地，本发明的一个方面涉及用于在无线电移动网络中调度服务小区/无线电资源分配对以用于使用载波聚合传输数据流的方法，其中每个服务小区/无线电资源分配对包括服务小区以及该服务小区的被分配用于使用载波聚合来传输数据流的无线电资源。在每个调度周期，该方法包括：
在所述数据流中，确定其传输在当前调度周期尚未完成的活动数据流，以及
对于每个活动数据流，迭代：
-确定适于提供活动数据流的传输的候选服务小区；
-对于每个候选服务小区的每个无线电资源，确定用于该活动数据流的信号与噪声加干扰比估计；
-根据所述信号与噪声加干扰比估计以及根据对其它活动数据流引起的干扰的指示来将加权参数与每个候选服务小区/无线电资源对相关联；
-基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数，在所述候选服务小区/无线电资源对中确定潜在分配对，并且计算可以由到目前为止确定的分配对和潜在分配对传输的潜在数据量，以及
-如果所述潜在数据量高于可以由到目前为止针对所有活动数据流确定的分配对传输的总数据量，则将所述潜在分配对识别为分配对。
根据本发明的实施例，在所述数据流中，所述确定活动数据流还包括向每个活动数据流分派指示活动数据流剩余要完成传输的数据量相对于传输时限的紧急度值，并且对于每个活动数据流的所述迭代包括通过减小分派给其的紧急度值来对每个活动数据流进行迭代。
根据本发明的实施例，对于每个候选服务小区的每个无线电资源，所述信号与噪声加干扰比估计基于：
在候选服务小区和与正在评估的活动数据流相关联的用户装备之间经历的衰减。
根据本发明的实施例，所述衰减根据城市传播模型进行计算。
根据本发明的实施例，所述衰减依赖于：
与候选服务小区相关联的网络节点的天线增益，
天线图案因子，以及
在网络节点和用户装备之间经历的路径损耗。
根据本发明的实施例，所述确定信号与噪声加干扰比估计还包括，对于每个活动数据流：
根据所述信号与噪声加干扰比估计来确定可以在当前调度周期期间由每个候选服务小区/无线电资源对传送的第一数据量；以及
将当前调度周期期间由候选服务小区/无线电资源对实际传送的第二数据量确定为所述第一数据量与尚未传输的活动数据流的数据之间的最小值。
根据本发明的实施例，对于每个活动数据流，对其它活动数据流引起的干扰的所述指示包括由所述其它活动数据流经历的干扰之和给出的污染值。
根据本发明的实施例，根据所述信号与噪声加干扰比估计以及根据对其它活动数据流引起的干扰的指示来将加权参数与每个候选服务小区/无线电资源对进行的所述关联包括，对于每个活动数据流：
通过将所述第二数据量除以所述污染值来计算加权参数。
根据本发明的实施例，在所述数据流中，所述确定在当前调度周期尚未完成传输的活动数据流、以及所述迭代是通过评估无线电移动网络的每个无线电资源来执行的。
根据本发明的实施例，所述识别所述潜在分配对作为分配对还包括对于所有活动数据流，使得等于刚被识别为分配对的所述潜在分配对的每个候选服务小区/无线电资源对不可用，一旦使得所有候选服务小区/无线电资源对不可用，该方法就停止。
根据本发明的实施例，对于所有活动数据流，所述使得等于刚被识别为分配对的所述潜在分配对的每个候选服务小区/无线电资源对不可用是通过将与活动数据流相关联的对应加权参数归零来实施的。
根据本发明的实施例，所述确定候选服务小区包括：
如果没有主服务小区被分派给活动数据流所属的用户装备，则将功率/衰减比高于预定义的阈值功率/衰减比的每个服务小区确定为候选服务小区，或者
如果活动数据流所属的用户装备不支持载波聚合，则将被包括在与该用户装备相关联的主服务小区集合中的每个服务小区确定为候选服务小区，否则，如果活动数据流所属的用户装备确实支持载波聚合，则将以下服务小区确定为候选服务小区：
被包括在主服务小区集合和辅助服务小区集合中的每个服务小区，以及
以下这样的每个服务小区
-其网络节点被包括在与该用户装备相关联的主服务小区集合中，并且其分量载波不与主服务小区和辅助服务小区中的任一个相关联，以及
-其功率/衰减比高于所述预定义的阈值功率/衰减比。
根据本发明的实施例，所述确定候选服务小区包括：
如果没有主服务小区被分派给活动数据流所属的用户装备，则将功率/衰减比高于预定义的阈值功率/衰减比的每个服务小区确定为候选服务小区，或者
如果活动数据流所属的用户装备不支持载波聚合，则将被包括在与该用户装备相关联的主服务小区集合中的每个服务小区确定为候选服务小区，否则，如果活动数据流所属的用户装备确实支持载波聚合，则将以下服务小区确定为候选服务小区：
被包括在主服务小区集合和辅助服务小区集合中的每个服务小区，以及
以下这样的每个服务小区
-其分量载波不与主服务小区和辅助服务小区中的任何一个相关联，以及
-其功率/衰减比高于所述预定义的阈值功率/衰减比。
根据本发明的实施例，该方法还包括：在所述识别所述潜在分配对作为分配对之后：
如果没有主服务小区被分派给活动数据流所属的用户装备，则将所述分配对的服务小区识别为提供RRC连接的主服务小区，或者否则识别为提供聚合分量载波的辅助服务小区。
根据本发明的实施例，基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数，在所述候选服务小区/无线电资源对中所述确定潜在分配对包括将具有最大加权参数的候选服务小区/无线电资源对识别为潜在分配对。
本发明的另一方面涉及用于在无线电移动网络中调度服务小区/无线电资源分配对以用于使用载波聚合传输数据流的控制模块，其中每个服务小区/无线电资源分配对包括服务小区和该服务小区的被分配用于使用载波聚合来传输数据流的无线电资源，其中在每个调度周期，控制模块被配置为：
在所述数据流中，确定在当前调度周期尚未完成传输的活动数据流，以及
对于每个活动数据流，迭代：
-确定适于提供活动数据流的传输的候选服务小区；
-对于每个候选服务小区的每个无线电资源，确定用于该活动数据流的信号与噪声加干扰比估计；
-根据所述信号与噪声加干扰比估计以及根据对其它活动数据流引起的干扰的指示来将加权参数与每个候选服务小区/无线电资源对相关联；
-基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数，在所述候选服务小区/无线电资源对中确定潜在分配对，并且计算可以由到目前为止确定的分配对和潜在分配对传输的潜在数据量，以及
-如果所述潜在数据量高于可以由到目前为止针对所有活动数据流确定的分配对传输的总数据量，则将所述潜在分配对识别为分配对。
本发明允许通过考虑小区间干扰和多载波约束两者而高效地在异构蜂窝网络中分配无线电资源。
此外，本发明允许与不支持载波聚合的用户装备的兼容性，其不需要改变蜂窝网络通信协议或基础设施。
最后但同样重要的是，本发明所要求的低计算复杂度使得它尤其适于在任何蜂窝网络中使用，并且在其任何适当的一侧使用。实际上，本发明可以在提供无线电资源分配功能和用户请求管理的蜂窝网络的任何点处运行。
附图说明
通过以下对其一些示例性和非限制性实施例的描述，所提出的解决方案的这些和其它特征及优点将变得清楚；为了其更好的可理解性，以下描述应当参考附图进行阅读，附图中：
图1示意性地示出了其中可以应用本发明的蜂窝网络的一部分，以及
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的适于在蜂窝网络中使用的分配算法的活动流程。
具体实施方式
参考附图，在图1中示意性地示出了根据本发明的实施例的蜂窝网络100的一部分。
蜂窝网络100(例如，符合3GPP LTE/高级-LTE标准，并且允许基于载波聚合的数据流传输)包括数量B个收发站(或网络节点，例如，eNodeB的网络节点部分)105b(b＝1,2,3,4，...B，在所讨论的示例中B＝15)，其中包括相对高功率和宽覆盖的区域网络节点(或宏节点1051-1053)和用于增加蜂窝网络100容量的较低功率、较小覆盖的区域网络节点(例如，微微、微和/或毫微微节点)(或小节点1054-10515)。
网络节点105b被配置为允许蜂窝网络100的数量U个用户装备UEu(例如，移动电话)(u＝1,2,3...，U—在所绘出的示例中，U＝8)交换数据流(例如，web浏览、收发电子邮件、语音或多媒体数据流)。像往常一样，在请求(即，必须发送或必须接收)数据流的第u个用户装备UEu落入宏节点和小节点覆盖区域两者内的情况下，它可以分别由宏节点或小节点中的任一个服务，即，宏节点或小节点中的任一个可以充当用于该第u个用户装备UEu的服务网络节点。为了考虑实际场景，下面将考虑支持载波聚合的用户装备UEu和不支持载波聚合的用户装备UEu两者作为根据本发明的蜂窝网络100的潜在受益者。
为了完整性，如本领域普通技术人员众所周知的，网络节点105b形成无线电接入网络。进而，无线电接入网络又通常与一个或多个核心网络(诸如核心网络CN)可通信地耦合，核心网络可以与诸如互联网和/或公共交换电话网(未示出)之类的其它网络耦合。优选地，如由运营商和蜂窝网络制造商所设想的，由于新的复杂任务以及蜂窝网络预期处理的数据流量的不断增加，无线电接入网络和核心网络CN之间的耦合通过光纤连接OF实现，但是这不应该被限制性地解释。
如图中可见，在核心网络CN(如示例性示出的)或无线电接入网络中提供了控制模块(或控制器)110，以用于从网络节点105b收集信道质量信息和从用户装备UEu收集更高层的需求(诸如内容请求)，以及根据收集到的信道质量信息和内容请求，调度无线电资源分配，即：
(i)哪个网络节点105b应当充当用于服务每个内容请求的服务网络节点(即，允许数据流向/从相应的第u个用户装备UEu传输)；
(ii)每个服务网络节点应当在哪个可用分量载波上服务内容请求。在所考虑的场景中，c＝1，2，...，C的分量载波集合在网络节点105b处可用–每个第c分量载波由中心频率fc和带宽wc定义(例如，由LTE/LTE-A标准支持，并且范围从1.4MHz到20MHz)，并且包括数量r＝1，2，3，...，Rc个无线电资源(例如，如果wc＝10MHz，则Rc＝50)–在蜂窝网络100中可用的无线电资源R的总数量为R＝∑CRC。为了确保蜂窝网络100中的向后兼容性，每个网络节点/分量载波组合将被认为是相应的服务小区。根据载波聚合原理，每个服务小区可以或者是处理RRC连接的主服务小区，或者是用于提供可以在载波聚合过程中使用的附加分量载波的辅助服务小区(辅助服务小区根据需要被添加和移除，而主服务小区仅在切换(handover)时才改变)。因此，每个第u个用户装备UEu(或者支持或者不支持载波聚合)与主服务小区(不支持载波聚合的任何第u个用户装备UEu通过使用标准LTE版本8过程连接到其)相关联，而支持载波聚合的每个第u个用户装备UEu还与一组(例如，一个或多个)辅助服务小区相关联，该辅助服务小区提供要为该第u个用户装备UEu(所关联的数据流的传输)进行聚合的附加分量载波；
以及
(iii)要采用哪个无线电资源以用于数据流传输。
根据本发明，调度算法200(其重要方法步骤的流程图在图2中示出)在每个第k个时间步骤(调度周期)在控制器110处实现，以用于有效地调度服务小区/无线电资源对的分配以用于在网络节点105b和用户装备UEu之间传输数据流–每个服务小区/无线电资源对包括用于传输相应的数据流的服务小区及其无线电资源。
根据本发明的实施例，服务小区/无线电资源对的调度分配在子帧的基础上进行，因此在其间重复分配算法200的每个第k个时间步骤持续1毫秒(即，对于每一帧k＝1,2,3，...，K＝10)。
如应当容易理解的，当程序在计算机上运行时，调度算法200可以由被包括在计算机程序中的适当代码手段(means)来执行。
在下面，为了简洁起见，将仅考虑从网络节点105b到用户装备UEu的通信(下行链路通信)和单播下载流量–无论如何，本发明的原理可以等同地应用于上行链路通信中的载波聚合。
调度算法200是启发式算法，用于基于在控制器110处可用的信息来构建干扰感知分配集，该干扰感知分配集由ak全局表示并且包括被分配用于在第k时间步骤处的数据流传输的服务小区/无线电资源对(以下称为分配对)的集合。如下文更好地讨论的，调度算法200还考虑关于内容请求的信息，诸如其大小和可接受的传递时间。
调度算法200通过以适当的初始化值(例如，0)初始化(步骤205)分配集合ak开始，此后针对每个第r个无线电资源迭代后面的步骤210-270(如在图中由循环控制L1概念性示出的)–如从以下描述中将更好地理解的，每个第r个之上的迭代以及因此对于每个第k个时间步骤的至少R次迭代允许在每个第k个时间步骤评估所有(可用和不可用的)无线电资源至少一次。
然后(步骤210)，调度算法200通过在数据流f的总集合F中识别活动数据流集合来进行，即其传输在当前第k个时间步骤之前或在当前第k个时间步骤处开始并且尚未完成的活动数据流fa的集合–在不失一般性的情况下，在以下描述中，每个第u个用户装备UEu将被假定为在每个第k个时间步骤仅与一个活动数据流fa相关联。根据本发明的实施例，如果数据流f在其已经开始的时间步骤在当前第k个时间步骤之前或在当前第k个时间步骤处并且直到第k个时间步骤为止传输的数据流f的总数据量低于数据流f的总数据量，则数据流f被识别为活动数据流fa，即：
其中：
-e(f)∈K表示数据流f在其开始的时间步骤，
-tk(f)表示直到第k个时间步骤为止传输的每个数据流f的总数据量(tk(f)因此指示其传输已经在当前第k个时间步骤完成的相应数据流f的数据量)，以及
-lf表示数据流f的总数据量。
优选地，虽然不是必须的，但是活动数据流集合中的每个活动数据流fa被分派(步骤215)有紧急度值(urgency(fa))，该紧急度值指示活动数据流fa在传输时限gfa(例如，从活动数据流fa开始的时间窗口)内完成传输的紧急度，并且等于仍然剩余要完成的活动数据流fa的数据量与在传递期限到期之前仍然剩余的时间之间的比，即：
其中，与以上类似：
-e(fa)表示活动数据流fa在其已开始的时间步骤，
-tk(fa)表示直到第k个时间步骤为止传输的每个活动数据流fa的总数据量，以及
-lfa表示活动数据流fa的总数据量。
然后，活动流集合的活动数据流fa基于所分派的紧急度值urgency(fa)优选地进行分类(步骤220)。甚至更优选地，所述分类通过减小紧急度值urgency(fa)来实施，使得旨在迭代地调度用于每个活动数据流fa的分配对的后面的步骤在每次迭代中首先考虑最“优先的”活动数据流fa。
应当注意，当活动数据流fa在每个第k个时间步骤内被更新至少两次时(诸如，如本文示例性假定的，当活动数据流fa更新发生刚好在具有相应的活动数据流fa的新服务小区/无线电资源对被添加到分配集合ak之后)，对于每个第r个无线电资源重复步骤210-220是有利的(并且尤其优选的)。但是，根据未示出的替代实施例，步骤210-220可以在每个第k个时间步骤仅执行一次(例如，由于在每个第k个时间步骤内很少或没有活动数据流fa更新)，在这种情况下，步骤210-220将在步骤205之后(并且在循环控制L1之前)立即执行。
如在图中通过循环控制L2概念性地示出的，对于活动流集合的每个活动数据流fa(或等同地，对于与其相关联的每个第u个用户装备UEu)，迭代后面的步骤225-235。
更具体地，对于活动流集合的每个活动数据流fa(也称为正在评估的活动数据流fa)，候选服务小区集合(即，蜂窝网络100的服务小区s的总集合S中的候选服务小区sc的集合)根据主Pcell(u)服务小区集合和辅助Scell(u)服务小区集合在步骤225处被定义(主Pcell(u)服务小区集合和辅助Scell(u)服务小区集合分别包括主服务小区和辅助服务小区，可能地与每个第u个用户装备UEu相关联)。
优选地，如下文所讨论的，候选服务小区s的集合的定义基于是实现单流载波聚合还是多流载波聚合来进行。根据单流载波聚合，每个第u个用户装备UEu一次只能由一个网络节点105b用在该网络节点105b处可用的全部载波服务，而根据多流载波聚合，每个第u个用户装备UEu可以由多个网络节点105b服务，只要它们在不同的分量载波上即可。
用于在单流载波聚合场景中定义候选服务小区sc的集合的示例性伪代码可以基于以以下方式检查所有网络节点105b：
其中：
-P/A表示在服务小区sc和第u个用户装备UEu之间的传输功率与经历的衰减之间的比(下文称为功率/衰减比)；
-THP/A表示预定义的功率/衰减比阈值(例如，THP/A＝-70dBm)；
-Uca表示支持载波聚合的用户装备UEu的集合，Unoca表示不支持载波聚合的用户装备UEu的集合，–因此，U＝Uca∪Unoca)；以及
-b*表示候选服务小区sc的网络节点105b。
换言之，如果没有主服务小区被分派给正在评估的活动数据流fa所属的第u个用户装备UEu(即，用于该第u个用户装备UEu的主服务小区集合Pcell(u)为空)，则其功率/衰减比P/A(在其与该第u个用户装备UEu之间)高于所述预定义的功率/衰减比阈值THP/A的每个服务小区s被识别为候选服务小区sc并被添加到候选服务小区集合
否则(即，用于该第u个用户装备UEu的主服务小区集合Pcell(u)不为空)，如果第u个用户装备UEu不支持载波聚合(即，它属于集合Unoca)，则被包括在与该第u个用户装备UEu相关联的主服务小区集合Pcell(u)中的每个服务小区s被识别为候选服务小区sc(并且被添加到候选服务小区集合)。相反，如果第u个用户装备UEu确实支持载波聚合(即，它属于集合Uca)，则以下服务小区：
-被包括在主Pcell(u)和辅助scell(u)服务小区集合中的服务小区s，以及
-其第b个网络节点105b被包括在与该第u个用户装备UEu相关联的主服务小区集合Pcell(u)中、并且其第c个分量载波不与主和辅助服务小区中的任一个相关联的服务小区，以及
-其功率/衰减比P/A(在其与该第u个用户装备UEu之间)高于所述预定义的功率/衰减比阈值THP/A的服务小区
被识别为候选服务小区sc并被添加到候选服务小区集合
在多流载波聚合场景中用于定义候选服务小区sc的集合的示例性伪代码可以基于以以下方式检查所有网络节点105b(其中P/A、THP/A、Uca和Unoca表示上面的相同实体)：
换言之，如果没有主服务小区被分派给正在评估的活动数据流fa所属的第u个用户装备UEu(即，用于该第u个用户装备UEu的主服务小区集合Pcell(u)为空)，则其功率/衰减比P/A(在其与该第u个用户装备UEu之间)高于所述预定义的功率/衰减比阈值THP/A的每个服务小区s被识别为候选服务小区sc并被添加到候选服务小区集合
否则(即，用于该第u个用户装备UEu的主服务小区集合Pcell(u)不为空)，如果第u个用户装备UEu不支持载波聚合(即，它属于集合Unoca)，则被包括在与该第u个用户装备UEu相关联的主服务小区集合Pcell(u)中的每个服务小区s被识别为候选服务小区sc(并且被添加到候选服务小区集合)。相反，如果第u个用户装备UEu确实支持载波聚合(即，它属于集Uca)，则以下服务小区：
-被包括在主Pcell(u)和辅助scell(u)服务小区集合中的服务小区s，以及
-其第c个分量载波不与主服务小区和辅助服务小区中的任一个相关联的服务小区s(在服务小区集合S中)，以及
-其功率/衰减比P/A(在其与该第u个用户装备UEu之间)高于所述预定义的功率/衰减比阈值THP/A的服务小区s(在服务小区集合S中)
被识别为候选服务小区sc并被添加到候选服务小区集合
如在图中由循环控制L3概念性示出的，对于每个候选服务小区sc的每个第r个无线电资源，迭代以下操作(在步骤230处实施)(直到候选服务小区集合中的所有无线电资源已被考虑，这种条件导致调度算法200从循环控制L3退出)。
更具体地，对于每个候选服务小区sc的每个第r个无线电资源，对于正在评估的活动数据流fa，信号与干扰加噪声比估计(下文称为估计)被确定如下：
其中：
-P(sc,u)表示当到与正在评估的活动数据流fa相关联的第u个用户装备UEu的传输发生时，候选服务小区sc的传输功率–这种传输功率P(sc,u)依赖于服务网络节点类型(即，它是宏节点还是小节点)；
-A(sc,u)表示候选服务小区sc与和正在评估的活动数据流fa相关联的第u个用户装备UEu之间经历的衰减，并且优选地根据城市传播模型—诸如在2009年12月的ITU-R，“Guidelines for evaluation of radio interface technologies for IMT-Advanced”，报告ITU-R M.2135-1中指定的那些模型—来计算，即：
A(sc,u)＝GT+AP(θb,u)-PL(sc,u)
其中
GT是与候选服务小区相关联的网络节点的天线增益，
AP(θb,u)是天线图案因子，其依赖于第b个网络节点105b的天线最大方向和该天线与第u个用户装备UEu之间的方向之间的角度θ(b,u)，并且
PL(sc,u)是网络节点和第u个用户装备UEu之间经历的路径损耗(后者依赖于由服务小区sc使用的分量载波的中心频率fc、网络节点和第u个用户装备UEu之间的距离，依赖于它们之间的视线(LoS)条件，以及发送和接收天线高度)；并且
表示由第r个无线电资源上的第u个用户装备UEu经历的总干扰并且优选地等于：
P(si,ui)/A(si,u)作为由第u个用户装备UEu所经历的、由在相同第c个分量载波的相同第r个无线电资源上操作的另一服务小区si引起的干扰。
然后，还对于活动数据流集合的每个活动数据流fa，根据所述估计和根据对蜂窝网络100的其它活动数据流fa(例如，一些或如本文示例性所假定的全部)引起的干扰(下文称为污染)的指示，为每个候选服务小区-无线电资源对计算加权参数W，和将加权参数W与每个候选服务小区-无线电资源对相关联。
根据本发明的实施例，为了实现这一点，估计被用于提取(仍然在步骤230处)可以由每个候选服务小区/无线电资源对在(当前)第k个时间步骤传送的活动数据流fa的数据量(例如，基于D.Martìn-Sacristàn、J.F.Monserrat、J.Cabrejas-Penuelas、D.Calabuig、S.Garrigas、N.Cardona在2009年Waves中所写的“3GPP long termevolution:Paving the way towards next 4G”)，此后，由候选服务小区/无线电资源对在(当前)第k个时间步骤期间实际传送的数据量作为数据量与尚待传输的活动数据流fa的数据之间的最小值，即：
然后(仍然在步骤230处)，对于每个候选服务小区/无线电资源对，考虑每个分配可能生成的干扰而计算污染(pollution)值。为了本发明的目的，对于正在评估的每个活动数据流fa，污染值可以被定义为如果那个特定候选服务小区/无线电资源对被添加到分配集合ak，则对蜂窝网络100中的(例如，所有)其它活动数据流fa引起的潜在干扰，并且优选地被计算为由所述其它活动数据流fa所经历的干扰的总和，即：
如果ak∪(s,f,r)，
ua是具有与正在评估的活动数据流fa不同的活动流量流fa的用户装备。
此后，步骤235，污染值被归一化，并且加权参数W被获得(每一个用于每个活动数据流fa的每个候选服务小区/无线电资源对)如下：
然后，如在图中由循环控制L4概念性示出的，对于每个活动数据流fa迭代后面的步骤240-255，直到用于每个活动数据流fa的候选服务小区/无线电资源对被添加到分配集合ak。
更具体地，对于每个活动数据流fa，并且在候选服务小区/无线电资源对(具有相关联的加权参数W)中，基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数W确定潜在的(候选服务小区/无线电资源)分配对(sc *,r*)。优选地，在候选服务小区/无线电资源对中，根据预定的选择标准(预定的选择标准不限制本发明)，潜在分配对(sc *,r*)被确定为与最佳加权参数W相关联的候选服务小区/无线电资源对。根据本发明的实施例，这样的预定选择标准包括相对于阈值加权参数的比较。可替代地(如在所考虑的示例中)，或者附加地，这样的预定选择标准包括将最佳加权参数W确定为最大加权参数W(步骤240)，即：
s*,r*←argmaxs,rW
并且正在评估的潜在分配对(sc *,r*)被添加到临时分配集合ak temp(步骤245)–临时分配集合ak temp因此包括到目前为止确定的所有分配对(即，当前分配集合ak)和正在评估的潜在分配对，即：
然后(步骤250)，可以由到目前为止确定的分配对和潜在分配对(即，根据临时分配集合ak temp)传输的潜在数据量dtemp被计算如下：
其中
χk(sc,fa)表示属于在第k个时间步骤期间由候选服务小区sc在所有分配的无线电资源上传送的活动数据流fa的总数据量，即：
此后，如果潜在数据量dtemp高于可以由到目前为止为所有活动数据流fa确定的分配对(即，当前分配集合ak)传输的总数据量dcurr，则潜在分配对(sc *,r*)被识别为(实际的)分配对(并且被添加到分配集合ak)，其中该总数据量等于：
这概念上在判定步骤255处示出，其中执行旨在评估潜在分配对(sc *,r*)是否增加可以通过蜂窝网络100传送的总数据量(即，dtemp>dcurr)的检查。在肯定的情况下(判定步骤255的退出分支Y)，潜在分配对(sc *,r*)被永久地添加到分配集合ak(步骤260)，否则(判定步骤255的退出分支N)，对于另一个潜在分配对(用于相同的活动数据流fa)，重复迭代(reiterate)步骤240-255。
优选地，当潜在分配对(sc *,r*)被永久地添加到分配集合ak时，与和所有其它活动数据流fa相关联的所有候选服务小区/无线电资源对(sc *,r*)相关联的加权参数W被设置为0，从而使得该特定候选服务小区/无线电资源对(sc *,r*)一旦被添加到分配集合ak，它就对于其它活动数据流fa不可用。这确保在后面的迭代中，下一个最佳分配对被选择。
如应当容易理解的，虽然未示出，但是每当加权参数W被全部设置为0时，它意味着满足根据本发明的干扰约束的潜在候选服务小区/无线电资源都不能被分配给任何其它活动数据流fa，调度算法200从循环控制L4退出(并直接继续到步骤275，在那里它结束)。
然后(步骤265)，刚刚添加的分配对的服务小区被识别为用于与这种分配对相关联的活动数据流fa所属的第u个用户装备UEu的主服务小区Pcell(u)或辅助服务小区scell(u)。根据本发明的实施例，如果没有主服务小区被分派给所述第u个用户装备UEu，则刚刚被添加的分配对的服务小区被识别为主服务小区(并且被添加到用于第u个用户装备UEu的主服务小区集合Pcell(u))，或者否则，识别为提供聚合分量载波的辅助服务小区(并且被添加到用于第u个用户装备UEu的辅助服务小区集合scell(u))。
因此，根据所讨论的实施例的调度算法200承认空的主Pcell(u)和辅助scell(u)服务小区集合，并且自始至终为每个用户装备UEu选择主或辅助小区。但是，作为替代，可以提供预定义的(固定的，不可更改的)主Pcell(u)和辅助scell(u)服务小区集合，在这种情况下，调度算法200可以被配置为仅通过考虑在这些集合中指示的服务小区来调度用户装备UEu(即，相关联的活动数据流fa)。
然后(步骤270)，潜在数据量dtemp被设置为可以由到目前为止确定的分配集合ak(并且包括最后被添加到分配集合ak的潜在分配对(sc *,r*)和相应的活动数据流fa)传输的(实际)总数据量dcurr，即：
dcurr＝dtemp
并且在以下第(k+1)个时间步骤传输的每个活动数据流fa的总数据量(表示为tk+1(fa))相对于直到第k个时间步骤为止传输的相同活动数据流fa的总数据量(即，tk(fa))被更新，如下：
并且在调度算法200的下一次运行时与新的数据流f请求一起用作输入(在步骤210处)。
然后，对于每个活动数据流fa，迭代步骤240-270，直到活动数据流fa完成(在这种情况下，如从循环控制L4的“结束”箭头概念性示出的，调度算法200继续到步骤275)，此后，对于每个第r个无线电资源，迭代步骤210-270，直到所有无线电资源被评估(环路连接L1)。应当注意，并不是在服务小区处可用的所有无线电资源都必须被分配–实际上，当对在该无线电资源上由其它服务小区服务的用户装备引起高干扰时，避免无线电资源的分配。
最后，调度算法200输出分配集合ak(步骤275)。如从上述应当容易理解的，分配集合ak包括服务小区/无线电资源对，每一个与相应的活动数据流fa相关联–或者，以其它方式指出的，分配集合ak包括服务小区/无线电资源/活动数据流三元组(triplets)。
自然地，为了满足局部和具体要求，本领域技术人员可以对上述解决方案应用许多逻辑和/或物理的修改和变更。更具体地，虽然已经参照本发明的优选实施例以一定程度的特殊性描述了本发明，但是应当理解，形式和细节以及其它实施例的各种省略、替换和改变是可能的。特别地，本发明的不同实施例甚至可以在没有前述为了提供对其更透彻的理解而阐述的具体细节的情况下进行实践；相反，众所周知的特征可能已经被省略或简化，以避免用不必需的细节妨碍本描述。此外，明确的意图是结合本发明的任何公开实施例描述的具体元素和/或方法步骤可以并入到任何其它实施例中。
更具体地，根据本发明的实施例的解决方案适宜于通过等同的方法来实现(通过使用类似的步骤、移除一些不是必需的步骤、或者添加另外的可选步骤)；此外，步骤可以以不同的顺序、同时或以交错的方式(至少部分地)执行。
此外，如果蜂窝网络具有不同的结构或包括等效的组件，或者它具有其它操作特征，那么类似的考虑适用。在任何情况下，其任何组件可以被分成若干个元件，或者两个或更多个组件可以被组合成单个元件；此外，每个组件可以被复制以支持对应操作的并行执行。还应当注意，不同组件之间的任何交互通常不需要是连续的(除非另外指示)，并且它既可以是直接的又可以是通过一个或多个中间体间接的。
此外，虽然已经基于LTE/高级-LTE标准对蜂窝网络进行了明确引用，但是应当理解，本申请人的意图不限于实现任何特定的无线通信系统架构或协议。在这方面，还有可能提供的是，通过合适的简单修改，所提出的调度算法也可以应用于其它蜂窝网络，诸如即将到来的5G(及以上)蜂窝网络。

Claims (15)

1.一种用于在无线电移动网络(100)中调度服务小区/无线电资源分配对(ak)以用于使用载波聚合来传输数据流(f)的方法(200)，其中每个服务小区/无线电资源分配对包括服务小区以及该服务小区的被分配用于使用载波聚合来传输数据流(f)的无线电资源，在每个调度周期(k)，该方法(200)包括：
在所述数据流(f)中，确定(210-220)在当前调度周期(k)尚未完成传输的活动数据流(fa)，以及
对于每个活动数据流(fa)，迭代：
-确定(225)适于提供活动数据流(fa)的传输的候选服务小区(sc,Sak)；
-对于每个候选服务小区(sc,Sak)的每个无线电资源，确定(230)用于该活动数据流(fa)的信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))；
-根据所述信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))以及根据对其它活动数据流(fa)引起的干扰的指示来将加权参数(W)与每个候选服务小区/无线电资源对相关联；
-基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数(W)，在所述候选服务小区/无线电资源对中确定(240-245)潜在分配对(sc *,r*)，并且计算(250)能够由到目前为止确定的分配对和潜在分配对传输的潜在数据量(dtemp)，以及
-如果(255)所述潜在数据量(dtemp)高于能够由到目前为止针对所有活动数据流(fa)确定的分配对传输的总数据量(dcurr)，则将所述潜在分配对(sc *,r*)识别(260)为分配对(ak)。
2.如权利要求1所述的方法(200)，其中在所述数据流(f)中，所述确定(210-220)活动数据流(fa)还包括向每个活动数据流(fa)分派(215)指示剩余要完成传输的活动数据流的数据量相对于传输时限的紧急度值(urgency(fa))，并且其中对于每个活动数据流(fa)的所述迭代包括通过减小分派给每个活动数据流(fa)的紧急度值(urgency(fa))来对该活动数据流(fa)进行迭代。
3.如权利要求1或2所述的方法(200)，其中对于每个候选服务小区(sc,Sak)的每个无线电资源，所述信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))基于：
在候选服务小区(sc,Sak)和与正在评估的活动数据流(fa)相关联的用户装备(UEu)之间经历的衰减A(sc,u)。
4.如权利要求3所述的方法(200)，其中所述衰减(A(sc,u))依赖于：
与候选服务小区(sc,Sak)相关联的网络节点(105b)的天线增益(GT)，
天线图案因子(AP(θb,u))，以及
在网络节点(105b)和用户装备(UEu)之间经历的路径损耗(PL(sc,u))。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中所述确定(230)信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))还包括，对于每个活动数据流(fa)：
根据所述信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))确定(230)能够在当前调度周期(k)期间由每个候选服务小区/无线电资源对传送的第一数据量以及
将当前调度周期期间由候选服务小区/无线电资源对实际传送的第二数据量确定(230)为所述第一数据量与尚未发送的活动数据流的数据之间的最小值。
6.如权利要求5所述的方法(200)，其中对于每个活动数据流(fa)，对其它活动数据流(fa)引起的干扰的所述指示包括由所述其它活动数据流(fa)经历的干扰之和给出的污染值。
7.如权利要求6所述的方法(200)，其中根据所述信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))以及根据对其它活动数据流(fa)引起的干扰的指示将加权参数(W)与每个候选服务小区/无线电资源对进行所述关联(235)包括，对于每个活动数据流(fa)：
通过将所述第二数据量除以所述污染值来计算(235)加权参数(W)。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中在所述数据流(f)中所述确定(210-220)在当前调度周期(k)尚未完成传输的活动数据流(fa)、以及所述迭代是通过评估无线电移动网络(100)的每个无线电资源来执行的。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中所述识别(260)所述潜在分配对(sc *,r*)作为分配对(ak)还包括对于所有活动数据流(fa)，使得等于刚被识别为分配对(ak)的所述潜在分配对(sc *,r*)的每个候选服务小区/无线电资源对不可用(260)，一旦使得所有候选服务小区/无线电资源对不可用，该方法(200)就停止。
10.如权利要求9所述的方法(200)，其中对于所有活动数据流(fa)，所述使得等于刚被识别为分配对(ak)的所述潜在分配对(sc *,r*)的每个候选服务小区/无线电资源对不可用(260)是通过将与活动数据流(fa)相关联的对应加权参数(W)归零来实施的。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中所述确定(225)候选服务小区(sc,Sak)包括：
如果没有主服务小区被分派给活动数据流(fa)所属的用户装备(UEu)，则将功率/衰减比(P/A)高于预定义的阈值功率/衰减比(THP/A)的每个服务小区(s,S)确定为候选服务小区(sc,Sak)，或者
如果活动数据流(fa)所属的用户装备(UEu)不支持载波聚合，则将被包括在与该用户装备(UEu)相关联的主服务小区集合(Pcell(u))中的每个服务小区(s,S)确定为候选服务小区(sc,Sak)，否则，如果活动数据流(fa)所属的用户装备(UEu)确实支持载波聚合，则将以下这样的服务小区确定为候选服务小区(sc,Sak)：
被包括在主服务小区集合(Pcell(u))和辅助服务小区集合(scell(u))中的每个服务小区(s,S)，以及
以下这样的每个服务小区(s,S)
-该服务小区的网络节点(105b)被包括在与该用户装备(UEu)相关联的主服务小区集合(Pcell(u))中，并且该服务小区的分量载波不与主(Pcell(u))服务小区和辅助(scell(u))服务小区中的任一个相关联，以及
-该服务小区的功率/衰减比(P/A)高于所述预定义的阈值功率/衰减比(THP/A)。
12.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述确定(225)候选服务小区(sc,Sak)包括：
如果没有主服务小区被分派给活动数据流(fa)所属的用户装备(UEu)，则将功率/衰减比(P/A)高于预定义的阈值功率/衰减比(THP/A)的每个服务小区(s,S)确定为候选服务小区(sc,Sak)，或者
如果活动数据流(fa)所属的用户装备(UEu)不支持载波聚合，则将被包括在与该用户装备(UEu)相关联的主服务小区集合(Pcell(u))中的每个服务小区(s,S)确定为候选服务小区(sc,Sak)，否则，如果活动数据流(fa)所属的用户装备(UEu)确实支持载波聚合，则将以下这样的服务小区确定为候选服务小区(sc,Sak)：
被包括在主服务小区集合(Pcell(u))和辅助服务小区集合(scell(u))中的每个服务小区(s,S)，以及
以下这样的每个服务小区(s,S)
-该服务小区的分量载波不与主(Pcell(u))服务小区和辅助(scell(u))服务小区中的任何一个相关联，以及
-该服务小区的功率/衰减比(P/A)高于所述预定义的阈值功率/衰减比(THP/A)。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法(200)，还包括在所述识别(260)所述潜在分配对(sc *,r*)作为分配对(ak)之后：
如果没有主服务小区被分派给活动数据流(fa)所属的用户装备(UEu)，则将所述分配对的服务小区识别(265)为提供RRC连接的主服务小区，或者否则识别为提供聚合分量载波的辅助服务小区。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其中基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数(W)，在所述候选服务小区/无线电资源对中，所述确定(240-245)潜在分配对(sc *,r*)包括将具有最大加权参数(W)的候选服务小区/无线电资源对识别(240)为潜在分配对(sc *,r*)。
15.一种用于在无线移动网络(100)中调度服务小区/无线电资源分配对(ak)以用于使用载波聚合来传输数据流(f)的控制模块(110)，其中每个服务小区/无线电资源分配对包括服务小区和该服务小区的被分配用于使用载波聚合来传输数据流(f)的无线电资源，其中在每个调度周期(k)，控制模块(110)被配置为：
在所述数据流(f)中，确定(210-220)在当前调度周期(k)尚未完成传输的活动数据流(fa)，以及
对于每个活动数据流(fa)，迭代：
-确定(225)适于提供活动数据流(fa)的传输的候选服务小区(sc,Sak)；
-对于每个候选服务小区(sc,Sak)的每个无线电资源，确定(230)用于该活动数据流(fa)的信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))；
-根据所述信号与噪声加干扰比估计(SINRr k(sc,u))以及根据对其它活动数据流(fa)引起的干扰的指示来将加权参数(W)与每个候选服务小区/无线电资源对相关联(235)；
-基于与候选服务小区/无线电资源对相关联的加权参数(W)，在所述候选服务小区/无线电资源对中确定(240-245)潜在分配对(sc *,r*)，并且计算(250)能够由到目前为止确定的分配对和潜在分配对传输的潜在数据量(dtemp)，以及
-如果(255)所述潜在数据量(dtemp)高于能够由到目前为止针对所有活动数据流(fa)确定的分配对传输的总数据量(dcurr)，则将所述潜在分配对(sc *,r*)识别(260)为分配对(ak)。
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