CN112399445A - 基于高空平台的蜂窝无线电接入网络的配置 - Google Patents

Abstract

蜂窝无线电接入网络由高空平台（HAP）提供。HAP具有定义多个波束的天线系统，使得波束提供单独的地理覆盖区域。无线电接入网络包括多个小区，每一个小区与多个波束中的至少一个相关联。针对多个小区中的每一个和/或多个波束中的每一个，识别相应负载。基于针对多个小区的负载和/或针对多个波束的负载，针对以下中的一个或多个设置配置：多个小区的总数；多个小区与多个波束之间的关联；以及针对多个小区中的每一个的带宽和/或功率。

Description

基于高空平台的蜂窝无线电接入网络的配置

技术领域

本公开涉及配置由高空平台（HAP）（诸如飞船或卫星（在本公开中被认为是HAP））提供的蜂窝无线电接入网络。

背景技术

蜂窝无线通信网络通过允许移动终端通过由小区形成的无线电接入网络（RAN）以接入网络来提供宽的地理覆盖，每一个小区具有特定的地理覆盖区域。在该上下文中，小区是指具有小区标识符（小区ID）的基站（RAN接入节点），例如，如在第三代合作伙伴项目（3GPP）标准中所使用的。小区的覆盖区域可以重叠，并且这可以帮助避免没有覆盖的区域。小区的虚拟化可以允许小区的更灵活且更低成本的部署。然而，仍然存在没有蜂窝无线网络覆盖的某些区域，例如在所述区域中小区的部署是危险的、困难的、昂贵的或其组合。这尤其可能发生在农村区域和发展中国家中。

使用高空平台（HAP）来提供小区，特别是使用4G或5G，以允许地面上的覆盖，因为其将由典型的移动网络运营商（MNO）站点进行，从而允许由在陆地网络中支持该RAN的相同移动终端进行接入。在本公开的上下文中，卫星将被认为是一种类型的HAP，并且该术语包括任何类型的无线电平台，其通常在20km以上的高度中操作，并且优选地在相对于地球的指定的、标称的、固定的点处操作。如本文中所使用的术语HAP不应与在国际电信联盟（ITU）无线电规则中使用的术语“高空平台站”混淆，其具有比本公开的术语HAP更窄的定义。由HAP基础设施提供的RAN涉及复杂性。

首先参考图1，示出了通过HAP（例如卫星10）提供的示例性蜂窝RAN的示意性架构。HAP 10充当基带系统30与终端用户（例如，包括移动终端的任何基于SIM的设备，未示出）之间的中继器。基带系统30生成用于由HAP 10发射的无线电信号，并且还处理由HAP 10接收的基带信号。因此，基带系统30提供较低水平的基站功能（并且可以是虚拟化的或非虚拟化的）。在这种情况下，示出了7个单独的中间信号（如在附图的其它部分中使用类似的点线或虚线指示对应关系）。每一个中间信号表示用于相应小区的基带载波信号，每一个载波信号具有相应带宽。这些被提供给HAP网关天线单元50，所述网关天线单元50充当混合器、多路复用器和地面站无线电装置。特别是当HAP 10是卫星时，网关天线单元50与HAP 10之间的传输频率通常在Ku-频带或Q-频带中。由此通过天线50进行基带系统30与HAP 10之间的通信。7个中间信号（在这种情况下，对于使用正交频分复用（OFDM）信号的LTE信号）被发射到由第一中间信号51、第二中间信号52、第三中间信号53、第四中间信号54、第五中间信号55、第六中间信号56和第七中间信号57在频率上多路复用的HAP 10。中间信号各自表示相应载波信号。对于每一个信号的带宽是不同的，并且它由图1中的宽度来描绘。

HAP 10使用单独的、相应波束来发射七个无线电信号。使用第一波束来发射第一载波51以提供第一覆盖区域91（所示的左上区域）、使用第二波束来发射第二载波52以提供第二覆盖区域92（所示的中心区域）、使用第三波束来发射第三载波53以提供第三覆盖区域93（所示的顶部区域）、使用第四波束来发射第四载波54以提供第四覆盖区域94（所示的右上区域）、使用第五波束来发射第五载波55以提供第五覆盖区域95（所示的右下区域）、使用第六波束来发射第六载波56以提供第六覆盖区域96（所示的下部中心区域）、以及使用第七波束来发射第七载波57以提供第七覆盖区域97（左下区域）。HAP 10和终端用户之间的通信在标准化的3GPP无线电接入频带中。每一个载波信号在相应分配的频率信道内被发射。

由此，HAP 10能够管理大量的无线网络小区，并且它们可以通过定向波束在特定区域上进行通信（即，发射和/或接收）。然而，HAP在功率和带宽两者上都受到限制。带宽限制尤其适用于HAP 10和天线单元50之间的链路。基带定尺寸（dimensioning）直接链接到要处理的小区的数量。因此，在提供RAN时可由HAP用于发射（和/或接收）的总带宽是有限的。无论使用何种形式的HAP，都可以适用相同的问题。

在任何情况下，业务需求可能是相当不均匀的。该需求不仅可以在短时间段（数小时、一天和/或一周）内急剧改变，而且HAP覆盖也可以以具有低人口密度的区域为目标，使得许多小区可以处于非激活的（没有业务需求）达较高比例的时间。

由第三代合作伙伴项目（3GPP）设置的标准要求4G网络在整个载波带宽上发射特定于小区的参考信号（CRS），即使小区是非激活的。在现有3GPP标准中定义的小区的信道带宽是1.4、3、5、10、15和20 MHz。所允许的信道带宽取决于操作频带（例如，参见http:// niviuk.free.fr/lte_bandwidth.php）。对于非激活的小区，最佳的是使用最小载波带宽，例如对于频带8（900 MHz GSM）是1.4MHz，因此每一个小区将需要这种量的HAP带宽，即使没有任何活动。因此，HAP 10广播7个波束以定义7个小区，尽管这些波束中的四个（使用第四载波54、第五载波55、第六载波56和第七载波57）具有最小载波带宽并且可能是空闲的。这意味着使用1.4 x 4 = 4.6 MHz的HAP带宽来向空闲的区发信号。此外，每一个小区将消耗一些基带资源和所需功率以保证期望的覆盖水平。因此，提高由HAP提供的蜂窝网络的效率是期望的。

发明内容

相对于该背景，本公开提供了一种根据权利要求1所述的用于配置由诸如卫星或飞船的高空平台（HAP）提供的蜂窝无线电接入网络的方法、根据权利要求14所述的计算机程序和根据权利要求15所述的配置系统。参考权利要求并且在下面的描述中公开了其它优选的特征。

响应于小区和/或波束负载（例如，根据业务和/或用户），根据每一个小区与一个或多个HAP波束的关联、其载波带宽和/或载波功率来调整资源分配（特别是调整每一个小区的配置）可以提高资源管理的效率。资源分配可以通过设置HAP传输的配置来实现。可以实现这种方法以允许资源对业务的实时动态适配，例如，使得对于HAP的功率和对于HAP的带宽（和/或小区和波束之间的关联）被优化以最大化性能而不浪费基带要求。本公开的方法可以被实现为计算机程序和/或实现为配置系统。

在优选实施例中，HAP信号（用于由HAP发射或由HAP接收）在基带系统（例如在地面站处）和HAP之间传送。HAP将从基带系统接收的HAP信号重发为下行链路（由HAP发射）和/或在上行链路（由HAP接收）中向基带系统发送HAP信号。因此，HAP信号可以在任一方向（或实际上两个方向）上传送。该方法对于4G（或其它基于OFDM的）无线电接入网络可能是特别有益的。

配置数据有利地从基带系统传送（在本公开的上下文中的传送包括发射和/或接收）到HAP。配置数据指示配置集，特别是作为表或查找表。

可以以多种方式设置（和/或调整）配置。例如，可以增加或减少小区的数量和/或可以改变小区和波束之间的关联。可以利用两个小区替换与两个或更多个波束相关联的当前小区，所述两个小区的每一个与当前小区的波束中的至少一个相关联，由此将当前小区分割成两个（或更多个）新小区。这可以响应于负载（例如关于业务和/或用户的数量）的增加而被执行。经由HAP传送的小区的总数可以具有预定最大数量。附加地或可替代地，两个或更多个当前小区（每一个与至少一个波束相关联）可以合并到与所述波束（与当前小区相关联）中的一些或全部相关联的新小区中。这可以响应于负载的减小而执行。可以基于负载来设置一个或多个新小区的带宽和/或功率。

在另一示例（其可以与本文中公开的其它示例组合）中，可以基于负载来设置任何当前小区的带宽和/或功率。例如，假设不超过预定最大水平，则可以基于负载增加或负载为高来增加小区的带宽和/或功率。相反，可基于负载减小或负载为低来减小小区的带宽和/或功率。在实施例中，这可以是在采取其它步骤之前对负载改变的第一响应。

可以基于小区承载高于或低于阈值水平（对于高负载情况和低负载情况，不同的水平是可能的）的负载和/或承载具有高于或低于阈值水平（同样，对于增加负载情况和减少负载情况，不同的水平是可能的）的增加速率的负载来识别用于任何配置改变（分割、合并（margining）和/或资源调整）的小区（以及到那些小区的波束的映射）。

用于设置配置的负载可以基于实际和/或预测负载。此外，用于设置配置的负载可以基于小区负载和/或波束负载。小区负载可以基于以下中的一个或多个：接入相应小区的用户（移动）终端的数量；小区负载比，例如作为使用的物理资源块（PRB）的百分比；对于相应小区的总上行链路和/或下行链路吞吐量；以及接入相应小区的用户终端的类型（例如，无论用户终端是智能电话、机器类型通信设备和其它可能）。波束负载可以例如基于在HAP处接收的用于波束的信号电平和/或具有使用波束的连接的用户（用户终端）的数量。

附图说明

可以以各种方式将本公开的方法付诸实践，现在将仅通过示例的方式并且参考附图来描述各种方式之一，在附图中：

图1示出了针对通过HAP提供的示例性蜂窝RAN的示意性架构；

图2示出了根据本公开的具有可替代小区管理方法的图1的示意性架构的一部分；

图3示意性地图示了多小区布置，其示出了小区中的不同负载；

图4描绘了图1的示意性架构，其示出了根据本公开的实施例的信令交换；

图5图示了根据本公开的实施例的流程图；以及

图6示出了根据本公开的配置系统的示意性框图。

具体实施方式

图1中所示的布置表示静态小区管理，其中每一个小区与相应单个波束相关联，使得对于每一个小区的波束覆盖是固定的并且由波束指纹（fingerprint）给出。此将参考特定示例进一步解释，特定示例涉及管理大量波束（这可以是数百或数千，例如多达5000个波束）的HAP。每一个波束覆盖特定的区域，例如直径为数十千米。波束之间的小重叠是可能的。虽然本文中的示例聚焦于HAP提供的RAN上，但是可以使用任何其它形式的高空平台（HAP），诸如飞船、飞机、气球或类似物。如上所述，即使没有业务，必须在所有波束中发送信令（特别是物理广播信道PBCH、主同步信号PSS、辅同步信号SSS和/或CRS）。提供这个以便确保在任何时间尝试接入网络的任何用户的服务。4G中的载波带宽的选项是1.4、3、5、10和20MHz。

基带系统（例如当使用卫星时，其可以位于或连接到地面站）和HAP之间的链路具有有限数量的可以被管理的小区。例如，最大HAP链路带宽是14GHz并且最大HAP功率是10kW，并且如之前解释的，每一个小区的最小带宽是1.4MHz（即使是空闲的）以用于信令。在静态小区管理的情况下，在每一个小区被分配了5000个波束中的单个相应波束的情况下，如果2%的小区（即100个小区）是空闲的，则至少100x1.4= 140MHz将被浪费用于信令。可替代地，用于静态小区管理的10MHz小区的最大数量将通过针对

求解1.4·（5000−

）+10·

=14000来给出，使得仅10MHZ带宽的813个小区是可能的。潜在地，14000-813x10 = 5870MHz将被浪费用于信令或非常低的业务。

参考图2，示出了具有可替代的小区管理方法的图1的示意性架构的一部分。如图1中描绘的在示出了相同特征的情况下，采用相同的参考标号。

在图2的方法中，修改的第四载波58用于提供具有与图1的第四覆盖区域94、第五覆盖区域95、第六覆盖区域96和第七覆盖区域97相对应的单个多波束覆盖区域98的单个小区。这只需要1.4MHz的HAP带宽。这表示动态小区管理方法，与可能导致浪费HAP和基带资源两者的静态小区管理相比，该方法可以允许在带宽和其它资源利用方面的显著的效率益处。

此外，具有较高需求的小区（诸如由图2中的第一载波51、第二载波52和第三载波53所提供的小区）应当被分配有较高带宽，而非激活的小区不应当消耗多于最小带宽。附加地（或可替代地），应当相应地调整小区下行链路的传输功率，以便优化HAP功率。

概括地说，因此可以考虑一种用于配置由诸如HAP或飞船的HAP提供的蜂窝无线电接入网络（RAN）的方法。HAP具有定义多个波束（例如，固定的最大数量的波束）的天线系统，使得波束提供单独的地理覆盖区域（在地球上，可选地，其中每一个波束的地理覆盖是固定的）。RAN包括多个小区，每一个小区与多个波束中的至少一个相关联（即，对于小区，在相应一个或多个覆盖区域中使用相关联的一个或多个波束来向一个或多个用户终端提供通信）。对于多个小区中的每一个和/或多个波束中的每一个，识别相应负载（例如，特定于小区和/或波束的业务负载和/或附着到小区或由小区服务的用户的数量）。基于多个小区的小区负载来设置配置。该配置对于以下中的一个或多个是有利的：多个小区的总数（例如，增加或减少小区的总数）；多个小区与多个波束之间的关联；以及对于多个小区中的每一个小区的带宽和/或功率（和/或基带处理资源）。换句话说，该配置表示分配给HAP提供的小区的资源，包括波束、载波或传输带宽和传输功率。该配置还可以表示正提供的小区的总数。

该解决方案提供了高效的资源管理，其可以实时动态地适配成业务或小区条件，特别是使得HAP功率和带宽被优化以最大化性能而不浪费基带要求。该方法可以以计算机程序（例如，被配置成在由处理器执行时执行该方法，诸如相应地具有指令）、（例如，在非暂时性计算机可读介质上）包括计算机程序的计算机程序产品的形式来实现。附加地或可替代地，其可使用逻辑电路（包括数字逻辑）、可编程存储器或电路、可再编程逻辑（例如，FPGA设备）或等效装置来实现。在另一示例中，该方法可使用配置系统来实现，配置系统经布置以与HAP对接，并且由此相应地配置由所述HAP提供的蜂窝无线电接入网络。这可以是地面站（或基带系统）和/或HAP的一部分，例如在RAN或核心网络基础设施的基带部分或其它部分内或耦合到RAN或核心网络基础设施的基带部分或其它部分。

在一些实施例中，可以根据算法来设置配置，该算法可以是优化算法。例如，设置配置的步骤可以包括联合优化以下中的两个或更多个：（i）多个小区的总数；（ii）多个小区与多个波束之间的关联；和（iii）以下中的一个或多个：链路带宽；基带处理资源；以及基于多个小区和/或多个波束的负载的多个小区中的每一个小区的功率。

可选地，在地面站和HAP之间传送（如上所述，这可以包括发射和/或接收）（基带）“中继器”信号。特别地，根据所设置的配置，“中继器”信号可以包括用于蜂窝无线电接入网络的上行链路和/或下行链路信号。因此，“中继器”信号可以由此定义由HAP接收和/或发射的信号，以实现蜂窝无线电接入网络。HAP信号可以例如根据4G或5G（NR）来定义一个或多个OFDM信号。改变OFDM信号的带宽、功率谱密度和其它资源分配的能力使其非常适合于这种方法。

下面将详述根据该概括描述的另外的特征。作为示例，将首先讨论更具体的实现方式。

参考图3，示意性地图示了多小区布置，其示出了小区和波束中的不同负载。该图中的每一个六边形与HAP的单个波束对应。示出了：城市区域100；道路通过的区域110；农村区域120；以及空闲区域130。如上所述，将每一个波束分配给不同小区将是直截了当实现的，但是将导致带宽浪费，尤其是在空闲区域130中，其包括多于所示的波束的数量的50%。道路区域110将可能需要高频率的切换。

在动态小区管理的情况下，其中每一个小区使用一个或多个波束来适应于业务需求，可以在具有低或零吞吐量的覆盖区域（例如，空闲区域130）中向相同的1.4MHz小区（或所使用的频带中允许的最小带宽）分配若干波束，以减小浪费在信令上的基带系统30和HAP10之间的链路的带宽。在这种情况下，将通过求解表达式1.4+10·

=14000中的

来给出10MHz小区的最大数量，这意味着1399个10MHz带宽的小区将是可能的，并且对于信令将仅需要1.4MHz的小区，以便总共提供1400个小区。这允许非密集区域共享到单个小区。每一个小区的带宽还可以适应于业务需求，使得带宽和功率两者都被优化。例如，农村区域120可以设置有覆盖两个波束的单个小区。高移动性区域（诸如道路110）可以设置有覆盖三个波束的单个小区，这可以避免对频繁切换的需要。城市区域100可以具有仅具有一个波束的单个小区。

如果波束负载请求在一个或多个给定波束中创建新的小区时，则可以在一个或多个给定波束中创建新的小区，以及如果波束负载在该区域中减小时，则任何小区可以被删除并且那些波束可以被另一现有的小区吸收。对于5000个波束在多达1400个小区之间的分布，该问题可以被视为聚类化问题。

然而，在该实施例中，信令变得更加复杂，因为小区和波束之间的关系可以动态地（或至少半静态地）改变。而且，如果小区使用多于一个波束，则需要向HAP通知关于用户位于哪个波束。

参考图4，描绘了图1的示意性架构，其示出了示例性信令交换。在步骤210中，HAP10从地面上的移动终端以及在由HAP 10的波束提供的覆盖区域中接收信号。这允许对于来自HAP 10处的移动终端的上行链路传输的接收功率的测量。在步骤220中，HAP 10将每一个波束的接收到的上行链路信号提供给基带系统30。因此，对于每一个波束（具有相应标识符或波束ID），可以在基带系统30处检测新用户的活动。在一些实施例中，可以从HAP 10向基带系统30发信号通知每一个波束检测到的用户。

在步骤230中，基带系统30（或相关联的系统）针对每一个小区收集负载统计数据。这可以通过使用计数器来实现。它允许基带系统30建立查找表，其中从在上行链路中接收到的信号中获取信息。然后，在步骤240中，基带系统30（或相关联的系统）可以使用算法来确定配置数据，包括小区的适当数量、波束和小区之间的映射、每一个小区的带宽和每一个小区的功率。该信息也被添加到查找表中。在步骤250中，配置数据（优选地以查找表的形式）被传送到HAP 10。HAP 10还设置有对应地配置的下行链路传输信号。如由配置数据所设置的，HAP 10然后发射映射在波束上的不同小区的下行链路传输信号。还应当注意，HAP 10和基带系统30之间的控制信道可以用于信令，但是这没有示出。

下面示出了根据上述的实施例的示例查找表。这还指示该信息是对小区配置算法的输入还是该算法的输出。在该示例中，三个小区被定义在六个波束上。第一小区（小区ID1）使用三个波束。该小区是适度负载的，每一个波束具有的用户在2个和8个用户之间。因此，设置中等小区带宽（5MHz）和中等小区传输功率（42dBm）。这可以与农村区域对应，如图3中所示。第二小区（小区ID 2）仅使用一个HAP波束。小区大量加载有20个用户。因此，设置高小区带宽（10MHz）和高小区传输功率（45dBm）。根据图3，这可以与城市区域对应。第三小区（小区ID 3）使用两个波束，但不具有用户。因此，设置最小小区带宽（1.4MHz）和最小小区传输功率（36dBm）。

因此，提供了一种基于负载信息来配置小区的算法。算法的范围是可能的，并且通常，这可以被认为是关于约束（关于每一个小区的最小和最大带宽和功率）的优化问题。也可以适用其它约束。参考图5，图示了示出用于该配置的示例算法的流程图。这动态地定义了波束和小区之间的关系，以及每一个小区的最佳带宽和功率。

到算法的输入由查找表提供，并且这允许小区被它们的当前负载（和/或预测负载）分类。小区负载（如在基带单元30处收集的）可以是要理解为解决带宽限制的关键参数。在该算法中使用以下三个类别：低负载的小区；中等负载的小区和高负载的小区。可关于小区负载定义阈值以确定如何对小区进行分类。

低负载的小区未被有效地使用。因此，该算法试图合并映射到这些小区的波束并且仅使用一个小区。用于合并的候选小区被识别（例如，由于跨所识别的小区的负载之和小于100%）。还考虑波束负载（例如，在大多数或所有波束上每一个波束的具有零用户的小区可以是适当的候选）。基于合并小区的预测负载，适当地设置合并小区的带宽和功率。这潜在地允许节省带宽，该带宽可以在其它地方使用。设置功率以维持与合并之前类似（或相同）的功率密度。

相反，高负载的小区通常需要更多的带宽。如果当前小区带宽小于最大允许的带宽（例如，10MHz），则增加带宽（不高于最大允许的带宽），并且相应地调整小区传输功率，通常维持类似（或相同）的功率密度。如果当前小区带宽处于最大允许的带宽，则小区可以适合于分割。例如，具有最大带宽、使用多于一个波束以及具有跨不同波束的用户的小区表示用于分割的候选小区。首先，取决于波束负载来识别要在不同小区之间分割的波束，例如与多于零个用户通信的波束。现有的单个小区可以由多于一个小区替换，其中波束在新小区之间划分（尽管在实践中，现有小区可以是简单配置有较少波束的新小区中的一个）。然后根据相应小区的预测负载设置新小区（视情况而定，其可以包括预先存在的小区）中的每一个的带宽和功率。功率调整维持与在小区分割之前类似（或相同）的功率密度。

在最佳条件下考虑中等负载的小区。因此，不修改它们的配置，以便避免不必要的网络改变。在进行了所有配置之后，相应地更新查找表。

根据先前讨论的一般术语，可以理解，设置配置的步骤可以包括将配置数据（例如以表或查找表的形式）从基带系统（例如在地面站处）传送到HAP，该配置数据指示设置配置。

存在用于对于多个小区的总数以及多个小区与多个波束之间的关联设置配置的多个选项。这些选项不是相互排斥的，因为可以针对不同的小区或小区的组执行不同的选项。一个选项（小区分割）包括利用与第一波束相关联的第一替代（新的或现有的）小区和与第二波束相关联的第二替代（新的或现有的）小区来替换与多个波束中的第一和第二波束相关联的当前小区。因此，第一或第二替代小区可以是当前小区。可替代地，这可以被表示为利用两个小区替换与包括多个波束中的至少两个波束的波束子集相关联的一个小区，这两个小区中的每一个与波束子集的至少一个波束相关联。在任一表示中，可以响应于当前小区或波束和/或另一小区或波束的业务负载的增加或高业务负载来执行这种由多个小区（使用相同波束）替换一个小区，如将在下面讨论的。

在这种情况下，针对多个小区中的每一个的带宽和/或功率设置配置可包括基于多个小区的小区负载来针对第一替代小区和/或第二替代小区的带宽和/或功率设置配置。在这方面，针对第一替代小区和/或第二替代小区的功率设置配置可以包括针对与第一替代小区和/或第二替代小区相关联的每一个波束的功率设置配置。附加地或可替代地，针对第一替代小区和/或第二替代小区的带宽设置配置可以包括针对第一替代小区的所有波束和/或第二替代小区的所有波束的带宽设置配置（因为带宽是每一个小区的特性，而不是每一个波束的特性）。在实施例中，针对多个小区的总数设置配置可以包括将当前小区和/或第一和第二波束识别为承载高于高负载阈值水平的负载和/或识别为承载具有高于增加阈值水平的增加速率的负载。换句话说，这可以识别高负载的小区和/或波束。

优选地，例如通过利用与第一波束相关联的第一替代小区和与第二波束相关联的第二替代小区来替换与多个波束中的第一波束和第二波束相关联的当前小区（即，小区分割）来增加小区的总数，这取决于一个或多个因素。例如，该因素可以包括多个小区的总数小于小区的预定最大数量。换句话说，不执行小区分割以便将多个小区的总数增加到大于小区的预定最大数量（尽管多个小区的总数等于小区的预定最大数量是可能的）。可以考虑的另一个因素是，由多个小区使用的总带宽（即，每一个小区的带宽之和）小于预定最大带宽（其可以由基带系统和HAP之间的链路的带宽来定义）。另外的因素可以是当前小区带宽处于预定带宽。

在另一选项（小区合并）中，利用与一个波束和另一波束相关联的替换小区替换与多个波束中的一个波束相关联的第一现有小区和与多个波束中的另一个波束相关联的第二现有小区。可替代地，这可以被表示为利用与第一波束和第二波束相关联的新小区替换与多个波束中的至少一个第一波束相关联的第一小区和与多个波束中的至少一个第二波束相关联的第二小区。在任一表示中，可以响应于针对以下中的一个或多个的负载的减少来执行这种由单个小区（使用相同的波束）替换多个小区：第一现有小区；第二现有小区；以及另一个小区，如将在下面讨论的。附加地或可替代地，该办法可被用于维护用于波束或波束集的小区，并且发射用于新波束或波束集的相同小区，由此扩展小区的地理覆盖区域。

在这种情况下，针对多个小区中的每一个的带宽和/或功率设置配置可以包括基于多个小区的小区负载来针对替换小区的带宽和/或功率设置配置。在实施例中，针对多个小区的总数设置配置可以包括将第一和第二现有小区和/或一个和另一个波束识别为携带低于低负载阈值水平的负载和/或识别为携带具有高于降低阈值水平的降低速率的负载。换句话说，这可以识别低负载的小区。

另外的选项包括针对多个小区中的每一个的带宽设置配置。可以例如响应于针对小区和/或另一小区的高负载或增加的负载而增加小区的带宽，特别是如果小区的带宽小于预定最大带宽。附加地或可替代地，可以例如响应于针对小区和/或另一小区的低负载或负载的降低而减小小区的带宽。如以上讨论的，可以在分割小区之前执行一个或多个小区的带宽的这种改变。

又一选项包括针对多个小区和/或波束中的每一个的功率设置配置。这尤其可以在小区的带宽改变之后完成。例如，如果所有多个小区的总功率小于预定最大功率，则可以增加小区或波束的功率。这可以响应于针对小区和/或另一小区的高负载或负载的增加而完成。可以在增加小区带宽时完成，以保持功率谱密度相同或类似（在预定公差内）。可以减小小区或波束的功率。在一种方法中，这可以是响应于针对小区或波束和/或另一小区或波束的低负载或负载的减小。可以在减小小区带宽时完成，以保持功率谱密度相同或类似（在预定公差内）。

针对多个小区中的每一个和/或多个波束中的每一个，识别相应负载可以包括以下各项中的一项或两项：针对多个小区中的一个或多个和/或针对多个波束中的一个或多个确定当前负载（尤其用于确定是否分割和/或合并小区）；以及针对多个小区中的一个或多个预测未来负载（尤其用于设置小区的带宽和/或功率）。预测可以基于先前和当前负载、时间、时期、具有相邻覆盖区域的小区中的负载和其它参数。例如，针对多个小区中的每一个，识别相应负载可以基于以下中的一个或多个：接入相应小区的移动终端的数量；小区负载比，例如作为所使用的PRB的百分比；相应小区的总上行链路和/或下行链路吞吐量；以及接入相应小区的移动终端的类型。波束负载可以基于在HAP处接收的用于波束的信号电平和/或具有使用波束的连接的用户的数量。

现在参考图6，示出了配置系统300的示意性框图。如上所述，配置系统可以形成RAN的现有部分的一部分，例如基带系统，或者它可以是通常耦合到RAN的单独的单元或服务器（例如，基带系统）。配置系统300包括：输入310；处理部件320；以及输出330。配置系统300可以由具有适当接口的计算机（服务器）来体现，例如如下所讨论。

输入310可以包括到RAN的另一部分（例如，基带系统）的接口。输入310可以被配置成针对多个小区中的每一个和/或多个波束中的每一个接收关于相应负载的信息。这可以是负载或可用于确定负载的信息。处理部件320（例如，处理器或处理器组）然后被配置成基于针对多个小区的负载和/或针对多个波束的负载来确定针对以下中的一个或多个的配置：多个小区的总数；多个小区与多个波束之间的关联；以及多个小区中的每一个的带宽和/或功率。然后，输出330例如通过基带系统或其它通信链路将该配置传送给HAP。输入310和输出330可以是单独的接口，或者它们可以由到配置系统300的联合输入/输出接口提供。

尽管现在已经描述了具体实施例，但是本领域技术人员将理解，各种修改和变化是可能的。此外，还提供了参考一个实施例或参考多个实施例所示的任何特定特征的组合，即使该组合未在本文中被明确地详细描述。

应当注意，讨论了用于基于（业务）负载信息来配置小区的特定算法，但是其它算法也是可能的。这些算法可以以与上述方式类似的方式或以不同的方式使用负载信息。可以基于以下中的一个或多个来调整小区配置：小区的负载；具有相邻覆盖区域的小区的负载；以及各个波束的负载（并且负载可以是实际的和/或预测的）。

尽管本文中描述了查找表，但是可以考虑替代方案，诸如信息元素、配置信号或其它类型的信令。配置系统的其它设计和布置也是可能的。

图1的具体架构仅是示例，并且可替代架构是可能的。例如，基带可以与所讨论的基带相比不同地实现，并且可以采用其它接口。本文中描述的方法不仅可适用于4G和5G；可以使用其它无线电接入技术。

Claims (15)

1.一种用于配置由高空平台HAP提供的蜂窝无线电接入网络的方法，所述HAP具有定义多个波束的天线系统，使得所述波束提供单独的地理覆盖区域，所述无线电接入网络包括多个小区，每一个小区与所述多个波束中的至少一个相关联，所述方法包括：

针对所述多个小区中的每一个和/或所述多个波束中的每一个识别相应负载；

基于针对所述多个小区的所述负载和/或针对所述多个波束的所述负载，针对以下中的一个或多个设置配置：所述多个小区的总数；所述多个小区与所述多个波束之间的关联；以及所述多个小区中的每一个的带宽和/或功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中设置配置的所述步骤包括：

将配置数据从基带系统传送到所述HAP，所述配置数据指示所述设置配置。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括：

在基带系统和所述HAP之间传送HAP信号，所述HAP信号包括根据所述设置配置的用于所述蜂窝无线电接入网络的上行链路和/或下行链路信号，使得所述HAP信号定义由所述HAP接收和/或发射的信号以实现所述蜂窝无线电接入网络。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述HAP信号定义一个或多个OFDM信号。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中针对所述多个小区的所述总数和所述多个小区与所述多个波束之间的所述关联设置配置的所述步骤包括：

利用与第一波束相关联的第一替代小区和与第二波束相关联的第二替代小区来替换与所述多个波束中的所述第一波束和所述第二波束相关联的当前小区；和/或

利用与一个波束和/或另一波束相关联的替换小区来替换与所述多个波束中的所述一个波束相关联的第一现有小区和与所述多个波束中的所述另一个波束相关联的第二现有小区。

6.根据权利要求5所述的方法，其中针对所述多个小区中的每一个的所述带宽和/或功率设置配置的所述步骤包括：

基于针对所述多个小区和/或所述多个波束的所述负载针对所述第一替代小区和/或第二替代小区的带宽和/或功率设置配置；和/或

基于针对所述多个小区和/或所述多个波束的所述负载针对所述替换小区的所述带宽和/或功率设置配置。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中针对所述多个小区的所述总数设置配置的所述步骤包括：

将所述当前小区和/或所述第一和第二波束识别为承载高于高负载阈值水平的负载和/或识别为承载具有高于增加阈值水平的增加速率的负载；和/或

将所述第一和第二现有小区和/或所述一个波束和另一个波束识别为携带低于低负载阈值水平的负载和/或识别为携带具有高于降低阈值水平的降低速率的负载。

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中针对所述多个小区的所述总数设置配置的所述步骤包括取决于由所述多个小区使用的总带宽小于预定最大带宽而增加所述多个小区的所述总数。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中针对所述多个小区中的每一个的所述带宽设置配置的所述步骤包括：

响应于针对小区和/或另一小区的所述负载的增加，如果针对所述小区的所述带宽小于预定最大带宽，则增加针对所述小区的所述带宽；或

响应于针对小区和/或另一小区的所述负载的减小，减小针对所述小区的所述带宽。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中针对所述多个小区中的每一个的所述功率设置配置的所述步骤包括：

响应于针对小区或波束和/或另一小区或波束的所述负载的增加或响应于针对所述小区的带宽的增加，如果针对所有所述多个小区的总功率小于预定最大功率，则增加针对所述小区或波束的所述功率；或

响应于针对小区或波束和/或另一小区或波束的所述负载的减小或响应于针对所述小区的带宽的减小，减小针对所述小区或波束的所述功率。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中设置配置的所述步骤包括基于针对所述多个小区和/或所述多个波束的所述负载联合优化以下中的两个或更多个：（i）所述多个小区的总数；（ii）所述多个小区与所述多个波束之间的所述关联；以及（iii）所述多个小区中的每一个的带宽和/或功率。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中针对所述多个小区中的每一个和/或所述多个波束中的每一个识别相应负载包括以下步骤中的一个或两个：

确定针对所述多个小区中的一个或多个和/或所述多个波束中的一个或多个的当前负载；和

预测针对所述多个小区中的一个或多个和/或所述多个波束中的一个或多个的未来负载。

13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中：

针对所述多个小区中的每一个，识别相应负载是基于以下中的一个或多个：接入所述相应小区的用户终端的数量；小区负载比；所述相应小区的总上行链路和/或下行链路吞吐量；以及接入所述相应小区的用户终端的类型；和/或

针对所述多个波束中的每一个，识别相应负载是基于以下中的一个或多个：在所述HAP处接收的用于所述波束的信号电平；以及使用所述相应波束接入小区的用户终端的数量。

14.一种计算机程序，其被配置成在由处理器执行时执行任一前述权利要求所述的方法。

15.一种配置系统，其经布置以与高空平台HAP对接，并且由此根据权利要求1到13中的任一项所述的方法配置由所述HAP提供的蜂窝无线电接入网络。

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