CN108353287B - 负载重新平衡系统与方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种负载重新平衡系统与方法。节点B根据所述节点B的多个载波的有效利用率从所述多个载波中选择载波子集，根据所述载波子集的有效利用率从所述载波子集中确定重载载波和轻载载波，将分配给所述重载载波的移动设备选择作为切换候选，并且对所述选择的移动设备执行从所述重载载波到所述轻载载波的切换。

Description

负载重新平衡系统与方法

相关申请交叉引用

本申请要求于2015年11月3日提交的序列号为14/931,306、题为“负载重新平衡系统与方法”的美国非临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明通常涉及无线通信，并且在具体实施例中涉及无线通信网络中的负载重新平衡技术和机制。

背景技术

接入无线网络的移动设备通常在发出呼叫的节点B(node B)上具有几个载波(即，几个频率信道)的选择。静态负载平衡可被限定为用于在节点B上选择最佳载波来初始地主持呼叫的网络策略。例如，移动设备可以针对具有最轻负载的载波。由于用于为移动设备选择载波的标准可能随时间发生变化，可以采用动态负载平衡来将正在进行的呼叫转移到更好的载波。例如，最初为移动设备选择的载波可能随时间而变得过载。当移动设备的呼叫正在进行时，移动设备可以移动到具有更轻负载的载波。

合理分配载波之间的负载变得越来越重要和复杂。无线网络通过增加更多的频谱(即，更多的载波)来继续适应迅速的增长，这增加了允许的载波选择以及通常用于优化或改进性能的机会。此外，市场内的频谱分配继续散布在广泛不同的频带间。因此，可用于选择的载波散布在多个频带上，无线电信道的特性显著不同。在旨在平衡载波之间的负载分配的任一战略中，这些差异必须考虑到。例如，如果移动设备在具有更轻负载的新(或目标)载波上遇到较差信道条件，则将该移动设备移动到所述新载波可能不是最好的解决方案。

载波之间的负载分配策略在行业内有所不同。许多服务提供商仅追求静态负载平衡，因为相比于潜在的性能优势，动态负载平衡的成本被视为是高的。例如，动态负载平衡的成本可以包括选择移动哪个移动设备的计算负担，以及与在载波之间移动或“切换”呼叫相关联的可能的性能退化。这些退化可以包括呼叫掉线、更长的延迟、吞吐量降低以及信道误差增加。

在一些情况下，可以采用静态负载平衡，并且其后跟随动态负载平衡，其中，动态负载平衡通常通过为当前呼叫尝试发现并通常执行网络最优负载分配来执行。这种负载分配可以是基于若干因子确定的“最终状态”，这些因子可以包括每个载波的负载和无线电特性。在确定这种最终状态时也可以考虑诸如服务优先级等其它因子。例如，服务提供商可以偏好或优先考虑用于特定类型的业务的某些载波，例如，载波N仅处理声音业务。一旦计算出期望的最终状态，可以通过在载波之间执行一个或多个切换(其被称为“载波间切换”)来将总负载设置成(或移动朝向)这种最终状态。最终状态的计算和切换的后续执行可以基于指示载波之间负载的某种不平衡的触发，例如，不等数量的用户、或不相等的小区发射功率等。“最优”最终状态的计算在计算上可能既复杂又昂贵。例如，每个移动设备可能需要为大量候选目标载波测量(其为计算成本)并报告(其为信号开销成本)在其位置处的无线电信道条件，以便网络计算出最优解决方案。这些计算和开销成本增加了动态负载平衡的其它成本(例如，在载波间切换中呼叫掉线的风险)。

虽然具体的策略有所不同，常见的“最优”最终状态可以是载波之间的负载分配，其中，每个载波的用户数相等。相关的计算成本最小，并且切换执行起来简单。然而，这个策略忽略了载波上散布的用户的性能存在潜在的巨大差异。作为简单的示例，对于总共6个用户相等地散布在两个载波上，存在使每个载波上有3个用户的20个不同的负载分配解决方案。通常，仅以每个载波上的用户相等为目标的策略认为这些解决方案中的每个同等有效。然而，每个解决方案实际上导致不同的载波性能。例如，载波A上具有用户1、2和3且载波B上具有用户4、5和6的解决方案的网络性能与载波A上具有用户1、4和5且载波B上具有用户2、3和6的解决方案的网络性能是不一样的。

更复杂但不太常见的方法可能试图确保接近小区站点的用户(其可以称为“近端”用户)设置在具有较高频率的载波上，远离小区站点的用户(其可以称为“远端”或“边缘”用户)设置在具有较低频率的载波上。此方法基于无线电物理学，其规定在较高的频率处信号损失因距离而较高，并且在较低的频率处信号损失因距离而较低。因此，这种方法中的最终状态以无线电信号随距离而遭受最小损失的频率来设置远端用户(即，距离小区站点最远的用户)。此方法试图以牺牲额外的复杂性为代价来实现更好的性能，所述额外的复杂性由，例如，需要识别“近端”与“远端”之间的界限以及需要对每个用户设备(userequipment，UE)的当前和目标载波处的无线电条件的测量结果进行收集并处理而引起。此外，不包含多次切换的成本，并且性能仅经由无线电信号强度的(较差)代理而间接考虑。

发明内容

技术优势通常通过对负载重新平衡系统与方法进行描述的本公开的实施例得以实现。

根据实施例，提供了一种方法，所述方法包括：由节点B根据所述节点B的多个载波的有效利用率从所述多个载波中选择载波子集。所述载波子集包括至少两个载波，所述至少两个载波中的每个均具有大于利用率阈值的有效利用率。根据所述多个载波中相应载波的测量利用率以及载波性能和载波利用率之间的关系来获得所述相应载波的有效利用率。所述方法还包括：由所述节点B根据所述载波子集的有效利用率从所述载波子集中确定重载载波和轻载载波，并且当标准满足时，由所述节点B将分配给所述重载载波的移动设备选择作为切换候选。所述方法还包括由所述节点B对所述选择的移动设备执行从所述重载载波到所述轻载载波的切换。还提供了一种用于执行该方法的节点B。

附图说明

为了更全面地理解本公开及其优点，现结合附图参见以下描述，其中：

图1A示出了无线通信网络的实施例的框图；

图1B示出了载波性能随负载变化的实施例的曲线图；

图2A示出了节点B上的载波的性能曲线的实施例的曲线图；

图2B示出了节点B上的载波的性能曲线的另一个实施例的曲线图；

图3A示出了载波的性能曲线和载波的基准曲线的实施例的曲线图；

图3B示出了载波的性能曲线和载波的有效利用率的实施例的曲线图；

图4示出了负载重新平衡方法的实施例的流程图；

图5示出了用于从节点B的多个载波中生成载波子集的方法的实施例的流程图；

图6示出了用于选择由载波承载的移动设备进行切换的方法的实施例的流程图；

图7示出了处理系统的实施例的框图；以及

图8示出了收发器的实施例的框图。

除非另有说明，不同附图中的相应标号和符号通常指代相应的部件。对附图进行绘制以清楚地说明各实施例的相关方面，并且并不一定按比例绘制。

具体实施例

在下文中详细讨论了本公开的实施例的形成和使用。然而，应当理解，本文中公开的概念可以在各种特定上下文中进行体现，并且本文中讨论的具体实施例仅仅是说明性的，并不用于限制权利要求的范围。此外，应当理解，在不脱离所附权利要求书所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在本文中做出各种改变、替换和修改。

本公开的各方面提供一种无线通信网络中的节点B的多个载波之间的负载重新平衡方法。所述负载重新平衡方法通过当检测到载波之间足够的负载不平衡时在载波之间递增地并迭代地移动用户设备(user equipment，UE)来避免潜在性能退化、计算复杂性和信号开销的高成本。根据一些实施例，可以选择这样一种移动设备，其载波间切换通常可以最佳地有益于所有用户设备上的统计性能分布，并将其移动到目标载波，从而重新平衡载波之间的负载。在重新平衡负载之后，可以评估网络的性能，并且可以重复负载重新平衡方法。

图1A示出了用于传送数据的网络100。网络100包括具有覆盖区域101的节点B110、多个移动设备120和回程网络130。如图所示，节点B 110建立与移动设备120的上行链路(短划线)和/或下行链路(点划线)连接，其用于将数据从移动设备120向节点B 110承载，反之亦然。通过上行链路/下行链路连接承载的数据可以包括移动设备120之间传送的数据以及通过回程网络130传送到远端(未示出)或从远端传送的数据。如本文中所使用的，术语“节点B”是指用于向网络提供无线接入的任一组件(或组件集合)，例如，增强的基站(eNB)、基站、宏小区、毫微微小区(femtocell)、Wi-Fi接入点(access point，AP)或其它无线使能设备。基站可以根据诸如长期演进(long term evolution，LTE)、高级LTE(LTE advanced，LTE-A)、高速分组接入(High Speed Packet Access，HSPA)、Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac等一个或多个无线通信协议提供无线接入。如本文中所使用的，术语“移动设备”是指能够与节点B建立无线连接的任一组件(或组件集合)，诸如用户设备(UE)、移动站(station，STA)和其它无线使能设备。在一些实施例中，网络100可以包括各种其它无线设备，诸如中继、低功率节点等。

根据一些实施例，可以在测量间隔评估节点B内每个载波的负载或利用率，可以选择节点B的所有载波的子集进行进一步的评估。该子集可以包括利用率超过预设阈值的两个或更多个载波，预设阈值可以称为利用率阈值。在一个实施例中，每个载波可以具有特定于各个载波的不同的阈值，并且阈值可以由服务提供商进行调整。可选地，对于所有载波，可以使用同一阈值。在本公开的全文中，术语“负载”和“利用率”可以互换使用，并且术语“载波”和“信道”可以互换使用。

本领域普通技术人员将认识到载波利用率的量度的许多变化、替换和修改。本领域普通技术人员也将认识到利用率的任一量度可以基于场景或服务进一步细化并进行采用。在以下描述中，利用率可被视为长期演进(LTE)资源块(resource block，RB)利用率的每个载波度量，在本公开中仅出于说明的目的，并且不应当被解释为限制了权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到也可以采用其它的量度或量度的组合，并且其同等适用于接下来的讨论。

载波利用率可以通过对可以称为载波的测量利用率的载波利用率进行测量来获得，并且可以用于从节点B上的多个载波中选择载波子集。根据一些实施例，在选择子集时使用每个载波的有效利用率，而不是使用测量利用率。载波的有效利用率为由这样的因子所调整的载波的测量利用率，所述因子反映了测量利用率对载波性能的影响，或反映了载波对利用率的特定敏感度(或利用率引起的特定性能退化)。在一个实施例中，可以根据载波的测量利用率以及载波性能和载波利用率之间的非线性关系来获得载波的有效利用率。载波的负载或利用率与载波性能高度相关。无线网络的现场观测表明，载波性能通常随载波负载或载波利用率非线性地退化，并且这种退化或载波性能和载波利用率之间的关系对每个载波而言是唯一的。图1B示出了不同信道(或载波)1至N的载波性能随载波利用率或负载变化的实施例的曲线图150。图1B示出了多个曲线图152，每个包括载波的性能曲线。每个性能曲线表示特定载波的载波性能和载波利用率之间的关系。如曲线图152中的性能曲线所示，信道1至N具有相同的载波非线性，或者具有随负载的相同性能退化。根据一些实施例，不同的信道可以具有不同的载波非线性，其由曲线图154所示，其中，相比于信道1，信道N被示出为对其负载更敏感。图1B中所示的每个曲线可以称为载波的非线性性能-利用率曲线、载波的负载曲线或性能曲线。

根据一些实施例，对于节点B上的N个载波，每个载波均具有可用的对应的性能曲线，与N个载波中的每个载波各自的测量利用率对应的每个载波的有效利用率可以通过使用以下算法1来获得：

假设x＝载波利用率

假设p_i(x)＝第i个载波在x的性能曲线

假设p_i ^-1(x)＝p_i(x)的反函数

假设p_W(x)＝所有载波之间的基准(“最差”)非线性曲线

假设x₁，...x_N是载波1......载波N的测量利用率

假设x_1eff，...x_Neff是载波1......载波N的有效利用率

则载波i的有效利用率是：

P_W(x_ieff)＝p_i(x_i)或

可以通过构造单个性能曲线，即，单个非线性性能-利用率曲线，来为N个载波生成上述算法1中示出的基准曲线p_w，其满足对所有x和i而言，p_W(x)≤p_i(x)。也就是说，基准曲线p_w由N个载波的性能曲线中的点形成，其中，每个点相对于具体利用率在所有N个载波上具有最差性能。因此，基准曲线表示所有N个载波上的所有可能的负载的最差性能情景。如果N个性能曲线均不相交，则N个载波的基准曲线可以是具有最差非线性或最差性能退化的N个性能曲线中的一个。

图2A示出了节点B上的三个载波的性能曲线的实施例的曲线图200。曲线图200的横轴表示载波利用率，纵轴表示载波性能。曲线202、204和206分别表示载波1、2和3的性能曲线。在本示例中，曲线202、204和206彼此不相交，并且载波3的曲线206示出了随负载的最差性能退化，并且被选择为基准曲线。

图2B示出了三个载波的性能曲线的实施例的曲线图220。曲线图220的横轴表示载波利用率，纵轴表示载波性能。曲线222、224和226分别表示载波1、2和3的性能曲线。曲线222和226在点(x1，y1)相交。在本示例中，可以根据上述算法1生成三个载波的基准曲线，并且基准曲线对于所有利用率x和所有三个载波而言满足p_W(x)≤p_i(x)。在本示例中生成的基准曲线由曲线图230中的曲线228示出，曲线图230是曲线图200的再现。如图所示，基准曲线228为黑色虚线，构造有一段曲线222和一段曲线226。

图3A示出了三个载波的性能曲线的实施例的曲线图300。类似于图2A和图2B，曲线图300的横轴表示载波利用率，纵轴表示载波性能。曲线302、304和306分别表示载波1、2和3的性能曲线。曲线302、304和306彼此不相交，因此三个载波的性能曲线中具有最差载波性能的一个被选择为三个载波的基准曲线，即，曲线306被选择为基准曲线p_w(x)。随着基准曲线的建立，可以将载波的负载调整成有效负载。在一个实施例中，载波1具有测量利用率x₁，载波2具有测量利用率x₂，载波3具有测量利用率x_w。测量利用率满足x₂＞x₁＞x_w，从而载波2具有最高的测量利用率。然而，三个载波中的每个的性能曲线表明虽然载波2具有最高的负载，但负载x₂对其性能的影响不如载波1上的负载x₁对其性能的影响那么高，因为载波2在负载x₂的性能比载波1在负载x₁的性能高。载波负载对载波性能的这种影响可以通过计算并将载波的有效利用率相对于基准曲线进行比较而捕获到。图3B示出了曲线图320，其包括与图3A中所示相同的性能曲线302、304和306。图3B还示出了分别与三个载波的测量利用率x₁、x₂和x_w相对应的有效利用率x_leff、x_2eff和x_2eff(其是x_w)。在一个实施例中，与载波的测量的利用率相对应的有效利用率可以通过将测量利用率归一化成载波的基准曲线而计算出。例如，如图3B所示，与载波1的测量利用率x₁相对应的有效利用率可以通过查看基准曲线306上的点来确定，其中，所述点的性能与对应于曲线302上的测量利用率x₁的性能相同。由于载波3的性能曲线与基准曲线相同，载波3的有效利用率保持与其测量利用率x_w相同。三个载波的有效利用率满足x_1eff＞x_2eff＞x_w，这表明载波1在三个载波之间负载最重(有效)，因为其特定负载导致最差的性能。

根据一些实施例，节点B内载波的用于生成基准曲线并确定载波的有效利用率的性能曲线p(x)可以通过无线通信网络直接观测随时间的性能量度和利用率量度而获得，并且可以定期更新有新信息。本公开中的术语“性能”可指任何适用的性能量度的使用，如呼叫可保持性、呼叫可接入性、呼叫吞吐量或几个这种量度的加权组合。服务提供商可以根据确保客户体验时其对可用的性能量度的相对重要性的看法来确定要使用哪种性能量度。根据一些实施例，当节点B内所有载波的性能曲线均不可用时，本公开的实施例可以假设所有载波的性能曲线是相同的，因此每个载波的有效利用率等于相应载波的测量利用率。如上面所讨论的，可以从节点B内的所有载波中选择载波子集，并且所述子集包括多个载波，每个载波均具有大于阈值的有效利用率。例如，节点B可以在测量间隔测量节点B的每个载波的利用率，并确定与每个载波的测量利用率相对应的有效利用率。然后，节点B可以判断是否每个载波均具有大于利用率阈值的有效利用率。如果载波的有效利用率大于利用率阈值，该载波将被选择到子集中。如所讨论的，可以将载波的有效利用率与特定于载波的利用率阈值进行比较，并且每个载波均可以具有用于生成子集的不同的利用率阈值。

根据一些实施例，在选择了载波子集之后，可以从子集中识别或者确定重载载波(即，载波H)和轻载载波(即，载波L)，并且来自载波H的移动设备可以被移动到载波L，以便重新平衡节点B的所有载波之间的负载。在一个实施例中，重载载波可以是载波子集之间负载最重的载波。在另一个实施例中，轻载载波可以是载波子集之间负载最轻的载波。本领域普通技术人员可以认识到许多用于限定重载载波和轻载载波的变化、替换和修改。在下面的实施例中，负载最重的载波和负载最轻的载波将用作载波H和载波L，这仅仅出于示意性目的，并且不应限制权利要求的范围。在一个实施例中，可以使用有效利用率而非测量利用率来识别载波H和载波L。在一个实施例中，载波H可以是具有最高有效利用率的载波。为了识别载波L，可以采用每个载波的测量利用率和局部非线性(即，性能曲线的局部锐度)的组合，以便将添加的负载所造成的载波特定的性能影响结合到载波L的确定中。在一个实施例中，可以通过以下算法2的任一变型来选择载波L：

假设x＝载波利用率

假设p_i(x)＝第i个载波在x的性能曲线

假设p_L(x)＝载波L的性能曲线

假设x₁，...x_N是载波1......载波N的测量利用率

假设x_L是载波L的测量利用率

假设dx_L是从H移动到L的增加到新的单个UE的L的负载

载波dx_i是从H移动到载波i的增加到新的单个UE的载波i的负载

载波L满足：

本示例中的负载最轻的载波表示增加的负载的引入在所有载波间对其载波性能影响最小的载波，或者表示在所有载波中，随着载波的增加，其载波性能具有最小退化的载波。上述算法2是仅出于示意性目的的示例，并且本领域普通技术人员将认识到用于限定和/或确定负载最重的载波的许多变化、替换和修改。性能曲线的局部斜率(即，导数)可以作为性能观测的一部分从无线通信网络中获得，并且如果需要，可以定期更新。dx的值可以由服务提供商基于对节点B的载波上的性能-负载曲线的观测来设置。在一个实施例中，dx的值可以在所有载波上设置为相同的。可选地，dx的值可以在每个载波的基础上设置。

在一些实施例中，在选择了载波H和载波L之后，检查载波H和载波L中每个的有效利用率。如果载波H和载波L之间的有效利用率的差不超过阈值，则不执行负载重新平衡，并且本公开的实施例进行到下一个测量间隔，以选择另一个载波子集。阈值可以由服务提供商调整。

如果载波H和载波L之间的有效利用率的差超过阈值，则在一个实施例中，可以对负载最重的载波(即，载波H)上的移动设备进行评估，并且可以将其中一个移动设备选择为从载波H移动(即，切换)到载波L的候选。根据一些实施例，可以基于对设备路径损耗和/或载波H和载波L之间的(有效)负载的差的函数进行评估来选择这种移动设备。在一些其它实施例中，可以基于服务提供商确定的其它因子来选择候选设备。在一个实施例中，可以仅基于路径损耗来选择移动设备。例如，可以将到主节点B(即，主小区站点)路径损耗(即，传播损耗)最大的移动设备选择为从载波H移动到载波L的候选，以重新平衡主节点B的所有载波的负载。本领域普通技术人员将认识到，可以以许多不同的方式测量并报告移动设备的路径损耗。例如，设备可以报告回辐射自节点B的已知强度的导频或控制信号的接收信号强度。移动设备的路径损耗可以对照由上限PLmax和下限PLmin限定的路径损耗范围来检查。如果路径损耗没有落入路径损耗范围内或在上限和下限之间，将设备排除在行动候选之外，并且可以考虑并检查具有下一个最大路径损耗的设备。如果载波H上没有移动设备落入路径损耗范围内，节点B将不会采取行动来重新平衡负载，即，节点B不对任一移动设备执行从载波H的切换，并且将进行到下一个测量间隔，以选择新的载波子集进行负载重新平衡。在本公开中，术语“移动设备”和“设备”可以互换使用，并且术语“移动(move)”和“切换(handover或者handoff)”可以互换使用。

上限和下限可以是由服务提供商设置的可调整的阈值。上限和下限可以称为路径损耗界限对，对于可能被考虑作为载波H和载波L的每个特定载波对而言可以是唯一的。在一个实施例中，设置下限的目的是确保任一考虑移动的设备不会太“接近”主节点B。例如，可能载波H上的负载非常重，并且载波H上的所有用户靠近小区站点均紧密地聚集在一起。在这种情况下，移动载波H上具有最大路径损耗的设备可能具有边际效益。在一个实施例中，设置上限的目的是确保任一考虑移动的设备不会离主节点B太“远”。如果要移动的设备太远，则设备切换到“目标”载波L失败的可能性可能上升。

上述选择具有最高路径损耗的设备以从载波H切换到载波L的示例仅用于说明，并且不应当被解释为限制权利要求的范围。在选择用于切换的移动设备时，也可以采用基于路径损耗以及载波H和载波L之间的(有效)负载差的各种其它有用函数。在所有这些情况下，边界PLmax和PLmin可仍然适用，但可能会作相应的调整。

根据一些实施例，可以给载波承载的每个移动设备分配优先级值P，并且可以在选择用于切换的设备时考虑载波H上的移动设备的优先级。设备的优先级P可以是与设备历史(过去)、设备性能、设备未来、节点B/扇区性能和网络性能相关的一个或多个可用参数的函数。在一个实施例中，可以将设备的优先级P计算为下载历史、缓冲器中等待的数据以及设备的用户体验(例如，数据速率)量度的函数，其可以表示为：P＝P(x1，x2，x3)＝(w2*x2)/(w1*x1+w3*x3)，其中，x1是在限定的过去时间间隔(或历史)已经传递的总比特，x2是在限定的未来时间间隔(或未来)缓冲器中等待的要传递的总比特，并且x3是在限定的过去时间间隔的用户体验数据速率(例如，每个用户在总等待时间传递的总比特)。传递的总比特和限定的过去时间间隔可以和与x1相关的传递的总比特和限定的过去时间间隔相同或不同。w1、w2和w3是加权因子，并且可以是可选择的或可调整的。

在P＝x2/(x1+k*x3)的示例中，x2可以表示计划为设备传递的总比特。如果x2较大，则可以将设备设置为具有较高优先级；否则，如果x2较小或为零，则可以将设备设置为具有较小优先级，即，如果设备不将任何负载设置在其要移动到的载波上，则其移动很可能没有太大益处。对于两个具有可比较x2的设备，较低优先级可能分配给具有较好历史(例如，x1较大)和/或较好用户体验(即，k*x3)的设备。计算优先级的示例仅出于示意性目的，而不应被解释为限制了优先级P的定义。在本公开的实施例内可以使用任一基于捕获设备过去、设备未来、用户体验以及节点、扇区和网络性能的参数的函数。

根据一些实施例，当候选设备根据设备路径损耗和/或载波H和载波L之间的(有效)负载的差的函数的评估进行选择时，例如，当选择具有最大路径损耗的候选设备时，候选设备的优先级此时可以计算并评估出。如果候选设备的优先级不超过优先级阈值，可以将该候选设备排除在切换候选的考虑之外，并且可以检查下一个候选设备，例如，具有第二最高路径损耗的下一个设备，并选择其用于切换。如果载波H上没有设备具有超过优先级阈值的优先级，则不执行切换。优先级阈值可以由服务提供商调整，并且对于不同的载波H而言可以是通用的或不同的。在一个实施例中，在不存在计算优先级所需的信息的情况下，将对候选设备进行评估，就如其优先级超过优先级阈值一样，即，可以将超过阈值的任意值P分配给候选设备，并且即使没有优先级信息，候选设备的切换仍然可以平均地产生显著的性能增益。

在一个实施例中，优先级阈值可以由服务提供商调整，并且对于可以被看作载波H的每个载波而言可以是特定的。优先级阈值的目的是增加从载波H移动到载波L的每次切换或每个设备的益处。例如，具有最高路径损耗的设备可能在其缓冲器中绝对没有数据等待。在这种情况下，将设备从载波H移动到载波L不会在下一个测量间隔具有任何影响，因为其不会将进一步负载设置在载波L上。在本示例中，可以分配低的优先级给设备，并且将其排除在切换考虑之外。如果要考虑用于切换的下一个候选设备，例如，具有下一个最高路径损耗的设备，可能具有显著数量的数据等待，并且因此可能准备在下一个测量间隔在载波H上设置重载，则可以将高优先级分配给设备，并且将其选择作为切换到载波L的候选。

根据一些实施例，当选择用于切换的候选移动设备时，可以对候选移动设备执行从载波H到载波L的切换(或者切换)。在执行了候选设备的切换之后，可以基于切换的结果调整PLmin和PLmax的值。鉴于载波H和L之间的潜在不同的覆盖特性(例如，由于不同的无线电信道特性)，切换可能不成功。如果切换失败，可以减小上限PLmax的值，并且节点B进行重复上述方法实施例的下一个测量间隔。在一个实施例中，如果当前上限已经低于可以由服务提供商在每个载波的基础上设置的阈值，则当前上限不进行调整并且将保持不变。这种策略使特定载波L和H的选择标准更加保守。也就是说，鉴于切换失败，在下一次考虑载波对L和H之间的切换时，节点B可能只考虑稍微“接近”节点B的设备。如果切换成功，则可以增加上限PLmax的值。在一个实施例中，如果当前上限已经超过可以由服务提供商在每个载波的基础上设置的阈值，则当前上限可以不进行调整并且保持不变。如果当前上限从未调整过，增加当前上限可能使特定载波对L和H的选择标准更加乐观。也就是说，鉴于切换成功，在下一次执行载波对L和H之间的切换时，可以考虑离节点B“更远”的设备。如果先前已调整(例如，减小)了当前上限PLmax，当前上限的增加可能会抵消或补偿所述减小，从而防止PLmax保持在减小的值，或者甚至可能通过一系列未补偿的减小而收敛成不切实际的低值。

上限PLmax的每次迭代(或每次切换)增加和减小调整的大小(或步长大小)可以是由服务提供商调整的参数或值，并且对于可以用作本公开的实施例中的载波H和载波L的每个载波对而言可以是特定的。本领域普通技术人员将认识到用于限定“切换失败”的许多变化、替换和修改。例如，切换失败可以是试图将呼叫从载波H移动到载波L所造成的呼叫掉线。可选地，切换失败可以表示不管触发而拒绝任何载波间切换的常见“故障-安全”或“否决”机制的动作。例如，节点B可以扫描目标载波并决定其条件不足以有利于尝试切换。在另一个实施例中，切换失败可能更通常是指与切换相关联的任何意外的或不期望的性能退化水平。例如，当用户设备吞吐量的中值不按预期增加时，发生切换失败。可以使用切换失败的各种限定，这取决于服务提供商的选择和其对载波间切换尝试的保守性。所有这些变化均可在本公开的实施例内适用。

在统计上，与载波上的最差路径损耗相关联的设备消耗了该载波的负载资源不成比例的大部分，但却可能经历与设备位置处其它载波的信道条件不太相似的信道条件。因为可以对网络进行调谐，使得每个载波具有相同的小区边缘，即，覆盖区域范围相似，所以出现相似性。具有最高路径损耗的设备很可能接近该边缘。因此，从高负载载波中移除这种设备将大量负载资源从高负载载波释放出来(即，缓解了高负载载波)。此外，将设备设置在负载最小的载波上最低程度地改变了其信道条件(因为接近边缘)，同时使设备接入大量未使用的负载资源。这种效果组合可以有利地改变所有用户(即，所有载波上的用户)上的性能(例如，吞吐量)统计分布。具体地，在某种边际成本为90％的情况下，5％至50％的负载分配得到提高。性能和边际成本之间的折衷是有利的，因为90％的用户通常已经相当满意，并且相应地，从轻微退化下的较低百分比(例如，5％、50％)显著提高到该较高百分比是确保所有用户的总体满意体验所需要的。“边缘”用户(5％)的增益是特别重要的，因为这些用户通常在性能方面受损最严重。通过通常最小的设备移动以及通常简单的设备选择算法来实现性能的这种改善，所述通常最小的设备移动降低了任何与切换相关联的性能退化的可能性，从而增强了服务提供商启用本公开中体现的特征的愿望。

图4示出了由N个载波上传送的节点B进行的负载重新平衡方法400的实施例的流程图。所述方法开始于步骤402并且进行到步骤404，在步骤404中，节点B根据N个载波的有效利用率从N个载波中生成或选择载波子集。载波子集包括多个载波，每个载波具有大于阈值的有效利用率。如上面所讨论的，载波在测量利用率下的有效利用率可以通过使用这样的因子调整载波的测量利用率来获得，所述因子反映了测量利用率(其是载波的性能曲线上的载波利用率)对载波性能的影响。在一个实施例中，载波在测量负载下的有效利用率可以通过使用上述算法1来获得。例如，可以根据节点B的N个载波的N个性能曲线来生成N个载波的基准曲线，然后可以通过定位基准曲线上的点来获得载波在测量负载下的有效利用率，所述基准曲线的性能与对应于载波的性能曲线上的测量负载的性能相同。如果载波的有效利用率反映了载波的载波利用率对载波性能的影响，或者反映了载波性能和载波利用率之间的非线性关系，则也可以应用其它用于利用测量利用率计算或确定载波的有效利用率的方法或算法。

方法400进行到步骤406以确定载波子集内负载最重的(或最高度负载的)载波(即，载波H)和负载最轻的载波(即，载波L)，使得来自负载最重载波的移动设备可以被移动到负载最轻载波，从而重新平衡N个载波之间的负载。可以将具有最高有效利用率的载波选择为最高度负载的载波。可以根据上述算法2来确定负载最轻的载波，其中，添加额外的负载到负载最轻载波可对N个载波间负载最轻的载波产生最小影响。在不脱离本公开的精神的情况下，也可以应用其它用于限定并确定负载最重载波和负载最轻载波的改变。当确定了负载最重载波和负载最轻载波时，方法400可以在标准满足时从负载最重载波中选择移动设备作为切换候选以移动到负载最轻载波。在一个实施例中，方法400可以在步骤408中检查负载最重载波和负载最轻载波的有效利用率之间的差是否大于阈值。如果差小于阈值，则方法400返回到步骤402中的起点，并重复负载重新平衡方法。如果负载最重载波和负载最轻载波的有效利用率之间的差超过阈值，这满足标准，则方法400进行到步骤410，以选择从最高度负载载波移动到负载最轻载波的移动设备。本领域普通技术人员将认识到设置标准的许多变化、替换和修改。根据一些实施例，可以基于设备路径损耗和/或负载最重载波和负载最轻载波之间的(有效)负载的差的函数的评估来选择该移动设备。例如，可以将到主节点B的路径损耗最大的由载波H承载的移动设备中的一个选择作为候选设备进行移动。如上面所讨论的，移动设备的路径损耗可以对照预定要求来检查，如果其路径损耗满足预定要求，接着计算并评估该设备的优先级值。如果移动设备的优先级也满足某个预定要求，将该移动设备选择作为切换候选。在步骤412中，如果没有移动设备被选择作为候选，则方法400返回到步骤402中的起点。如果选择了移动设备，方法400在步骤414中执行切换，以将选择的候选从最高度负载的载波移动到负载最轻的载波。在成功切换之后，方法400返回到步骤402中的起点。

图5示出了用于从节点B的N个载波中选择载波子集的方法500的实施例的流程图。方法500在步骤502中测量或评估N个载波中的每个的利用率或负载。在步骤504中，根据N个载波的性能曲线生成基准曲线。然后，方法500在步骤506中根据所生成的基准曲线和N个载波中的每个的相应的测量的或评估的利用率来确定N个载波中的每个的有效利用率。方法500可以对照利用率阈值检查N个载波中的每个的有效利用率，以确定是否可将载波选择到子集中。例如，方法500在步骤508中可以检查载波1、载波2、……和载波N的有效利用率是否分别大于利用率阈值1、利用率阈值2、……和利用率阈值N。如果载波的有效利用率超过其对应的利用率阈值，则在步骤510中，将该载波选择到子集中。否则，如果载波的有效利用率不超过其对应的利用率阈值，则不考虑所述载波。如上面所讨论的，利用率阈值1、2、3……N可以相同或彼此不同，其可以由服务提供商确定并调整。

图6示出了用于选择由载波，例如，如上面所讨论的最高度负载的载波(即，载波H)，承载的移动设备进行切换的方法600的实施例的流程图。在本实施例中，路径损耗用于设备选择。所述方法在步骤602中获得由载波承载的每个移动设备的路径损耗信息，并且在步骤604中选择具有最大路径损耗的移动设备作为候选设备用于切换。方法600可以检查候选设备的路径损耗是否落入由上限PLmax和下限PLmin限定的范围内。如果候选设备的路径损耗未落入所述范围内，则方法600进行到步骤608以将该设备排除在用于切换的候选设备的考虑之外。然后，方法600进行到步骤610以检查载波上是否存在可考虑用作切换候选的任何其它移动设备。如果仍然剩下至少一个移动设备，则方法600返回步骤604以选择载波上的另一个设备作为具有第二最大路径损耗的候选。如果载波上没有剩下供考虑的移动设备，则方法600在步骤612结束。

在步骤606中，如果候选设备的路径损耗落入所述范围内，则方法600可以在步骤614中为选择的候选设备计算优先级值。如上面所讨论的，设备的优先级P可以是与设备历史(过去)、设备性能、设备未来(例如，将由移动设备发送的数据)、节点B/扇区性能和网络性能相关的一个或多个可用参数的函数，并且可相应地计算出来。然后，在步骤616中，可以对照优先级阈值，检查候选设备的计算的优先级值。如果计算的优先级不大于优先级阈值，则方法进行到步骤608，其中，将该候选设备排除在候选考虑之外。如果计算的优先级大于优先级阈值，则方法600进行到步骤618，其中，选择该设备，并且方法600可以在步骤612结束。可以执行切换以从载波移动该选择的候选设备。

如果方法600中的载波是如本公开的实施例所讨论的最高度负载的载波，并且选择候选设备以从最高度负载的载波切换到负载最轻的载波以重新平衡负载，则候选设备的切换可以在步骤618之后执行。如图6所示，当在步骤620中执行候选设备的切换时，可以基于切换结果在步骤622中调整上限PLmax。在一个实施例中，如果切换失败，则可以减小上限PLmax的值，如果切换成功，则可以增加上限PLmax的值。在另一个实施例中，如果切换失败，并且上限PLmax的当前值大于第一预定阈值，则可以减小上限PLmax的值；否则，方法600不改变上限PLmax。如果切换成功，并且上限PLmax的当前值小于第二预定阈值，则可以增加上限PLmax的值；否则，方法600不改变上限PLmax。方法600此时可以进行到如图4所示的起点402。

图7示出了用于执行本文中描述的方法的处理系统700的实施例的框图，其可以安装在主机设备中。如图所示，处理系统700包括处理器704、存储器706和接口710-714，其可以(或者可以不)如图7所示进行布置。处理器704可以是适于执行计算和/或其它处理相关任务的任一组件或组件集合，并且存储器706可以是适于存储由处理器704执行的编程和/或指令的任一组件或组件集合。在实施例中，存储器706包括非暂时性计算机可读介质。接口710、712、714可以是使处理系统700与其它设备/组件和/或用户通信的任一组件或组件集合。例如，接口710、712、714中的一个或多个可以适于将数据、控制或管理消息从处理器704传送到安装在主机设备和/或远程设备上的应用程序。作为另一个示例，接口710、712、714中的一个或多个可以适于使用户或用户设备(例如，个人计算机(personal computer，PC)等)与处理系统700交互/通信。处理系统700可以包括未在图7中描绘的额外组件，诸如长期储存设备(例如，非易失性存储器等)。

在一些实施例中，处理系统700包括在正接入电信网络或一部分电信网络的网络设备中。在一个示例中，处理系统700位于无线或有线电信网络中的网络侧设备，诸如基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用程序服务器或电信网络中的任何其它设备。在其它实施例中，处理系统700位于接入无线或有线电信网络的用户侧设备，诸如移动站、用户设备(UE)、个人计算机(PC)、平板电脑、可佩戴的通信设备(例如，智能手表等)或任何其它适于接入电信网络的设备。

在一些实施例中，接口710、712、714中的一个或多个将处理系统700连接到适于通过电信网络发送并接收信令的收发器。图8示出了适于通过电信网络发送并接收信令的收发器800的框图。收发器800可以安装在主机设备中。如图所示，收发器800包括网络侧接口802、耦合器804、发送器806、接收机808、信号处理器810和设备侧接口812。网络侧接口802可包括适于通过无线或有线电信网络发送或接收信令的任一组件或组件集合。耦合器804可以包括适于促进通过网络侧接口802的双向通信的任一组件或组件集合。发送器806可以包括适于将基带信号转换成适合于通过网络侧接口802发送的调制载波信号的任一组件或组件集合(例如，上变频器、功率放大器等)。接收器808可以包括适于将通过网络侧接口802接收的载波信号转换成基带信号的任一组件或组件集合(例如，下变换器、低噪声放大器等)。信号处理器810可以包括适于将基带信号转换成适合于通过设备侧接口812通信的数据信号的任一组件或组件集合，或反之亦然。设备侧接口812可以包括适于在信号处理器810和主机设备内的组件(例如，处理系统700、局域网(local area network，LAN)端口等)之间传送数据信号的任一组件或组件集合。

收发器800可以通过任一类型的通信介质发送并接收信令。在一些实施例中，收发器800通过无线介质发送并接收信令。例如，收发器800可以是适于根据诸如蜂窝协议(例如，长期演进(LTE)等)、无线局域网(wireless local area network，WLAN)协议(例如，Wi-Fi等)或任何其它类型的无线协议(例如，蓝牙、近场通信(near field communication，NFC)等)等无线电信协议进行通信的无线收发器。在这样的实施例中，网络侧接口802包括一个或多个天线/辐射元件。例如，网络侧接口802可以包括单个天线、多个单独的天线或者配置用于多层通信的多天线阵列，例如，单输入多输出(single input multiple output，SIMO)、多输入单输出(multipleinput single output，MISO)、多输入多输出(multipleinput multiple output，MIMO)等。在其它实施例中，收发器800通过有线介质，例如，双绞线、同轴电缆、光纤等，发送并接收信令。特定的处理系统和/或收发器可以利用所示出的所有组件，或仅利用这些组件的子集，并且集成级别可能随设备而有所不同。

在一个实施例中，收发器包括用于由节点B根据节点B的多个载波的有效利用率从多个载波中选择载波子集的装置，载波子集包括至少两个载波，所述至少两个载波中的每个均具有大于利用率阈值的有效利用率，其中，根据多个载波中相应载波的测量利用率以及载波性能和载波利用率之间的关系来获得相应载波的有效利用率。收发器还包括用于由节点B根据载波子集的有效利用率从载波子集中确定重载载波和轻载载波的装置和用于当标准满足时由节点B将分配给重载载波的移动设备选择作为切换候选的装置。收发器还包括用于由节点B对所述选择的移动设备执行从重载载波到轻载载波的切换的装置。

所述选择装置用于根据多个载波的性能曲线生成基准曲线，其中，多个载波中相应载波的性能曲线表示载波性能和载波利用率之间的关系，基准曲线表示与性能曲线的载波利用率对应的多个载波上的最低载波性能；并且根据多个载波中相应载波的测量利用率和基准曲线确定多个载波中的每个的有效利用率；以及基于多个载波的有效利用率从多个载波中选择载波子集。

生成基准曲线包括生成满足p_W(x)≤p_i(x)的基准曲线，其中，p_i(x)是多个载波的第i个载波的性能曲线，x表示载波利用率，并且p_W(x)是基准曲线。确定多个载波中的每个的有效利用率包括根据

确定多个载波中的每个的有效利用率，其中，x_ieff是多个载波中的测量利用率为x_i的第i个载波的有效利用率，p_i(x)是多个载波中的第i个载波的性能曲线，x表示载波利用率，x_i是多个载波中的第i个载波的测量利用率，

表示基准曲线的反函数。确定多个载波中的每个的有效利用率包括将多个载波中相应载波的测量利用率归一化成基准曲线。从载波子集中确定重载载波和轻载载波包括从载波子集中选择具有最大有效利用率的载波作为重载载波。从载波子集中确定重载载波和轻载载波还可以包括从载波子集中选择载波作为轻载载波，当负载添加到所述载波时，所述载波的载波性能具有最小退化。在一个实施例中，当重载载波的有效利用率和轻载载波的有效利用率之间的差大于阈值时，所述标准满足。在一个实施例中，将分配给重载载波的移动设备选择作为切换候选包括根据路径损耗选择移动设备。

在一个实施例中，将分配给重载载波的移动设备选择作为切换候选包括从分配给重载载波的多个移动设备中选择具有最大路径损耗的移动设备。收发器还可以用于当选择的移动设备的路径损耗落入路径损耗范围内时计算选择的移动设备的优先级值，其中，根据设备历史、设备性能、要发送的数据、节点B性能、扇区性能和网络性能中的一个或多个计算优先级值。

虽然已经对说明书进行了详细描述，但应当理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和修改。此外，本公开的范围并不限定于本文中所描述的具体实施例，因为本领域普通技术人员根据本公开将容易地领会到目前存在的或以后开发的流程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤基本上可以执行与本文描述的对应实施例相同的功能或基本上实现与本文描述的对应实施例相同的结果。因此，所附权利要求书旨在在其范围内包括这些流程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims (16)

1.一种负载重新平衡方法，包括：

由节点B根据所述节点B的多个载波的性能曲线生成基准曲线，其中，所述多个载波中相应载波的性能曲线表示载波性能和载波利用率之间的关系，并且其中，所述相应载波的性能曲线通过直接观测随时间的性能量度和利用率量度而获得，所述基准曲线表示与所述性能曲线的所述载波利用率对应的所述多个载波上的最低载波性能；

由所述节点B根据所述多个载波中相应载波的测量利用率和所述基准曲线确定所述多个载波中的每个的有效利用率，其中，确定所述多个载波中的每个的有效利用率包括将所述多个载波中所述相应载波的所述测量利用率归一化成所述基准曲线，所述载波利用率是通过对所述多个载波中所述相应载波的所述测量利用率进行测量获得的；

由所述节点B根据所述多个载波的所述有效利用率从所述多个载波中选择载波子集，所述载波子集包括至少两个载波，所述至少两个载波中的每个均具有大于利用率阈值的有效利用率；

由所述节点B根据所述载波子集的有效利用率从所述载波子集中确定重载载波和轻载载波；

当标准满足时，由所述节点B将分配给所述重载载波的移动设备选择作为切换候选；以及

由所述节点B对所述选择的移动设备执行从所述重载载波到所述轻载载波的切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述基准曲线包括生成对于所有x和i而言满足p_W(x)≤p_i(x)的基准曲线，其中，p_i(x)是所述多个载波的第i个载波的性能曲线，x表示载波利用率，并且p_W(x)是所述基准曲线。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定所述多个载波中的每个的有效利用率包括根据

确定所述多个载波中的每个的有效利用率，其中，x_ieff是所述多个载波中的测量利用率为x_i的第i个载波的有效利用率，p_i(x)是所述多个载波中的所述第i个载波的性能曲线，x表示载波利用率，x_i是所述多个载波中的所述第i个载波的测量利用率，

表示所述基准曲线p_W(x)的反函数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，从所述载波子集中确定重载载波和轻载载波包括从所述载波子集中选择具有最大有效利用率的载波作为所述重载载波。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，从所述载波子集中确定重载载波和轻载载波包括从所述载波子集中选择载波作为所述轻载载波，当负载添加到所述载波时，所述载波的载波性能具有最小退化。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当所述重载载波的有效利用率和所述轻载载波的有效利用率之间的差大于阈值时，所述标准满足。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将分配给所述重载载波的移动设备选择作为切换候选包括根据路径损耗选择所述移动设备。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将分配给所述重载载波的移动设备选择作为切换候选包括从分配给所述重载载波的多个移动设备中选择具有最大路径损耗的移动设备。

9.根据权利要求1或2所述的方法，还包括当所述选择的移动设备的路径损耗落入路径损耗范围内时计算所述选择的移动设备的优先级值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，根据设备历史、设备性能、要发送的数据、节点B性能、扇区性能和网络性能中的一个或多个计算所述优先级值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，对所述选择的移动设备执行从所述重载载波到所述轻载载波的切换包括：当所述选择的移动设备的所述计算的优先级值大于优先级阈值时，对所述选择的移动设备执行从所述重载载波到所述轻载载波的切换。

12.一种节点B，包括：

处理器，以及

非暂时性计算机可读存储介质，其存储由所述处理器执行的编程，所述编程包括用以执行以下操作的指令：

根据所述节点B的多个载波的性能曲线生成基准曲线，其中，所述多个载波中相应载波的性能曲线表示载波性能和载波利用率之间的关系，并且其中，所述相应载波的性能曲线通过直接观测随时间的性能量度和利用率量度而获得，所述基准曲线表示与所述性能曲线的所述载波利用率对应的所述多个载波上的最低载波性能；

根据所述多个载波中相应载波的测量利用率和所述基准曲线确定所述多个载波中的每个的有效利用率，其中，通过将所述多个载波中所述相应载波的所述测量利用率归一化成所述基准曲线来确定所述多个载波中的每个的有效利用率，所述载波利用率是通过对所述多个载波中所述相应载波的所述测量利用率进行测量获得的；

根据所述多个载波的所述有效利用率从所述多个载波中选择载波子集，所述载波子集包括至少两个载波，所述至少两个载波中的每个均具有大于利用率阈值的有效利用率；

根据所述载波子集的有效利用率从所述载波子集中确定重载载波和轻载载波；

当标准满足时，将分配给所述重载载波的移动设备选择作为切换候选；以及

对所述选择的移动设备执行从所述重载载波到所述轻载载波的切换。

13.根据权利要求12所述的节点B，其中，当所述重载载波的有效利用率和所述轻载载波的有效利用率之间的差大于阈值时，所述标准满足。

14.根据权利要求12或13所述的节点B，其中，根据路径损耗将所述移动设备选择作为切换候选。

15.根据权利要求12或13所述的节点B，其中，所述编程包括用以执行以下操作的进一步指令：当所述选择的移动设备的路径损耗落入路径损耗范围内时计算所述选择的移动设备的优先级值。

16.根据权利要求12或13所述的节点B，其中，当所述选择的移动设备的所述计算的优先级值大于优先级阈值时，对所述选择的移动设备执行所述切换。

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