TWI461086B - 天線管理裝置和方法 - Google Patents

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Description

天線管理裝置和方法
本發明係關於無線通訊領域，尤其係關於一種天線管理裝置和方法。
隨著電腦和通訊技術的迅猛發展，全球資訊網路正在快速向基於網際通訊協定(IP，Internet Protocol)的次世代網路(Next Generation Network,NGN)演化。次世代網路的另一項重要特徵係多種無線電技術同時存在，而形成異質無線存取網路(heterogeneous radio access network)。
第1圖示出了先前技術中的異質無線存取網路的示意圖。如第1圖所示，異質無線存取網路組成豐富多樣：從覆蓋範圍上可以分為廣域網路(Wide Area Network,WAN)、都會區網路(Metropolitan Area Network,MAN)、區域網路(Local Area Network,LAN)、個人區域網路(Personal Area Network,PAN)；從網路架構上可以分為單點對多點(Point-to-Multipoint)之單跳網路(Single-hop Network)、多跳網路(Multi-hop Network)、網狀網(Mesh Network)、隨意網路(Ad Hoc)等。該些無線存取網路之中全部或部分透過有線或無線方式存取基於IP之核心網路(Core Network)，以便為使用者獲取服務。因此可以將存取網路連接至異質存取網路管理器(Heterogeneous Access Network Manager)，透過該裝置對存取網路進行管理。
異質無線存取網路從無線電技術、覆蓋範圍、網路架構、網路性能等各角度皆具豐富內涵，它們在地理分佈上形成立體覆蓋，共同作用以便為使用者提供無處不在而內容豐富之無線多媒體訊務。相對而言，該些存取網路所使用的無線頻譜資源稀少。
在次世代網路中，一方面，無線存取網路透過基於IP的核心網路互聯，可以進行資訊交互，為提高資源利用率提供了良機。另一方面，異質的無線存取網路形成立體覆蓋，存在資源競爭和干擾，為資源有效利用帶來了困難。因此，需要設計一種有效的天線管理裝置和方法，以實現次世代網路的資源高效利用。
在下文中給出了關於本發明的簡要概述，以便提供關於本發明的某些方面的基本瞭解。應當瞭解，這個概述並非關於本發明的窮舉性概述。它並非意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也非意圖限定本發明的範圍。其目的僅僅係以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍後論述的更詳細描述的前序。
本發明旨在至少解決先前技術中的上述技術問題，提高頻譜資源的複用機會，從而實現次世代網路的資源高效利用。
依據本發明的一個態樣，提供了一種天線管理方法，包括：從被管理的存取網路收集資源使用資訊；依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內；以及將無線資源分配結果傳送至每個無線鏈路集群所在的存取網路。
依據本發明的另一態樣，提供了一種天線管理裝置，包括：資源使用資訊收集器，用於從被管理的存取網路收集資源使用資訊；以及天線排程器，包括：天線選擇器，用於依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；鏈路集群劃分器，用於將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；以及資源排程器，用於為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內，並將無線資源分配結果傳送至每個無線鏈路集群所在的存取網路。
在依據本發明的上述態樣的方法和裝置中，將被管理的存取網路中參與天線排程的存取網路劃分到不同的天線排程集合中，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群；對天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內。由此，盡可能多的存取網路能夠使用相同頻譜資源在干擾允許範圍內同時工作，增加了頻譜複用的機會，實現了資源高效利用的目的。另外，與以單個無線鏈路為單位分配資源的狀況相比，以無線鏈路集群為單位分配無線資源，降低了天線排程所需的計算量。
另外，本發明的另一態樣還提供了一種電腦程式產品，該電腦程式產品儲存有電腦可讀取的指令代碼，該指令代碼當由電腦讀取並執行時，使得該電腦執行天線管理處理，該天線管理處理包括：從被管理的存取網路收集資源使用資訊；依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內；以及將無線資源分配結果傳送至每個無線鏈路集群所在的存取網路。
此外，本發明的另一態樣還提供了一種儲存媒體，該儲存媒體承載儲存有電腦可讀取的指令代碼的程式產品，該指令代碼當由電腦讀取並執行時，使得該電腦執行天線管理處理，該天線管理處理包括：從被管理的存取網路收集資源使用資訊；依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內；以及將無線資源分配結果傳送至每個無線鏈路集群所在的存取網路。
下面將參照附圖來說明本發明的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特徵可以與一個或複數個其它附圖或實施方式中示出的元素和特徵相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域習知技藝者已知的組件和處理的表示和描述。
依據本發明實施例之天線管理裝置的位置可以靈活設置。第2圖示出了依據本發明實施例之天線管理裝置與無線存取網路的關係示意圖。例如，如第2圖中(a)部分所示，依據本發明實施例的天線管理裝置可以駐留在異質存取網路管理器內，以對異質存取網路管理器管轄範圍內的異質無線存取網路進行天線管理。如第2圖中(b)部分所示，天線管理裝置可以駐留在某個存取網路的基幹網路內，對該存取網路內若干鄰近的細胞(cell)進行天線管理。如第2圖中的(c)部分所示，天線管理裝置也可以駐留在某個存取網路的基地台BS1內，對該存取網路本身以及鄰近的其它存取網路構成的異質存取網路進行天線管理。
第3圖示出了依據本發明之一實施例的天線管理裝置的示意性框圖。其中，天線管理裝置300包括資源使用資訊收集器310，用於從被管理的存取網路收集資源使用狀態資料；以及天線排程器320，用於依據資源使用資訊收集器310收集的資源使用狀態資料，對存取網路進行天線排程，並將天線排程結果傳送至存取網路。
可選地，天線管理裝置300還可以包括第3圖中以虛線框示出的資源使用效率分析器330，用於分析資源使用狀態資料，發現資源利用率低的存取網路，以及發起天線排程。另外，可選地，天線管理裝置300還可以包括儲存裝置，以儲存所收集的無線存取網路的資源使用狀態資料。該儲存裝置例如係第3圖中以虛線框示出的資源使用狀態資料庫(Data Base，第3圖中顯示為DB)340。可以瞭解，資源使用狀態資料也可以儲存在其它形式的儲存裝置中。
應當瞭解，以虛線框示出的上述各個組件只係較佳的或可替選的實現方式，而非必須包括在天線管理裝置300中。另外，應當瞭解，除了資源使用資訊收集器310和天線排程器320之外，天線管理裝置300還可以包括以虛線框示出的上述各個組件的任意組合。
以下結合第4圖至第13圖來說明依據本發明實施例的天線管理裝置的運作流程。
第4圖示出了本實施例的天線管理裝置所實施的天線管理方法的流程圖。在步驟S410中，天線管理裝置300的資源使用資訊收集器310從被管理的存取網路收集資源使用狀態資料。本領域習知技藝者可以瞭解，資源使用資訊收集器310收集的資源使用狀態資料例如係各個存取網路使用的無線資源、採用的無線電技術、資源利用率隨時間或空間的變化狀況等等。
另外，資源使用資訊收集器310還可以收集來自被管理的存取網路的天線排程請求，將在後面描述。在本文中，資源使用狀態資料和天線排程請求皆可被稱為資源使用資訊。
在步驟S420中，天線排程器320中的天線選擇器321依據資源使用狀態資料，從被管理的存取網路中選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合。其中，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合。
在步驟S430中，天線排程器320中的鏈路集群劃分器322將天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群(cluster)。此處，作為示例，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路。
然後，在步驟S440中，天線排程器320中的資源排程器323為天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內。此處，無線資源可以係時域(time domain)資源、頻域(frequency domain)資源、碼域(code domain)資源或者它們的任意組合。
天線排程器320透過將參與天線排程的存取網路組成天線排程集合、將每個存取網路的無線鏈路劃分為無線鏈路集群以及為天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，來完成天線排程。
隨後，在步驟S450中，天線排程器320中的資源排程器323將無線資源分配結果作為天線排程結果傳送至無線鏈路集群所在的存取網路。
應當注意，此處給出的步驟並沒有執行順序的限制。例如，劃分無線鏈路集群的步驟S430也可以在組成天線排程集合的步驟S420之前進行，並且可以針對被管理的每個存取網路進行無線鏈路集群劃分。
下面將參照第5圖和第6圖所示的流程圖來說明利用資源使用資訊收集器310進行資訊收集的過程。資源使用資訊收集器310可以透過週期性地向被管理的存取網路傳送資訊收集請求來收集資源使用資訊，也可以透過接收被管理的存取網路主動傳送的資訊資料來收集資源使用資訊。第5圖和第6圖分別示出了這兩種狀況的示例。
在第5圖的示例中，由資源使用資訊收集器310主動收集資源使用資訊。這種收集方式一般週期性地發生。
在步驟S510中，天線管理裝置，具體而言，係資源使用資訊收集器310，向各存取網路傳送資訊收集請求，例如資訊收集請求信號(signaling)InfoCollect_request 。依據需要，該信號中可以攜帶要收集的目標資訊的識別符。這樣，存取網路可據此傳送相應的資訊，以減小網路流量。
在步驟S520中，各存取網路收到資訊收集請求後依據自身是否有資訊更新來判斷是否進行資訊傳送。
如有資訊更新，則在步驟S530中，存取網路將資訊收集回應信號InfoCollect_reply 設置為True 並傳送至天線管理裝置，以通知天線管理裝置存取網路有資訊傳送。如沒有資訊更新，則在步驟S560中，存取網路將InfoCollect_reply 設置為False 並傳送至天線管理裝置，以通知天線管理裝置存取網路無資訊傳送。
資源使用資訊收集器310收到回應信號後進行判斷。若回應信號InfoCollect_reply 為True ，則在步驟S540中，資源使用資訊收集器310做好接收準備，並向存取網路傳送資訊接收信號Info Receive_ready 。若回應信號InfoCollect_reply 為False ，則資源使用資訊收集器310不做任何運作。
存取網路收到Info Receive_ready 後，在步驟S550中，傳送資訊資料InfoData 給天線管理裝置。
在第6圖的示例中，由存取網路發起資源使用資訊收集。這種收集方式一般在存取網路的性能出現急劇變化時發生。
在步驟S610中，存取網路向天線管理裝置300，具體而言，向資源使用資訊收集器310傳送資訊傳送請求，例如資訊傳送請求信號InfoSend_request 。
在步驟S620中，資源使用資訊收集器310收到請求後依據狀況判斷是否進行資訊接收。
若同意接收，則在步驟S630中，資源使用資訊收集器310將資訊傳送回應信號InfoSend_reply 設置為True 並傳送至存取網路，以通知存取網路允許接收。若拒絕接收(例如，由於當前網路負載較重)，則在步驟S650中，資源使用資訊收集器310將InfoSend_reply 設置為False 並傳送至存取網路，以通知存取網路拒絕接收。
存取網路收到為True 的InfoSend_reply 後，傳送資訊資料InfoData 給資源使用資訊收集器310。若存取網路收到為False 的InfoSend_reply ，則不做任何運作。
依據本發明的一個實施例，資源使用資訊收集器310收到資訊資料後，對資訊資料進行分類。若係天線排程請求信號AntennaSchedule _request ，則將該信號轉送給天線排程器320，以發起天線排程。若係資源使用狀態資料，則將該資料存入儲存裝置，如資源使用狀態資料庫340，並向資源使用效率分析器330傳送資訊分析請求信號InfoAnolyze _request ，以發起資源使用效率分析。
在依據本發明的實施例中，資源使用狀態資料庫340主要用於儲存天線管理裝置300所管轄的存取網路的資源使用狀態資料。該資料庫340的內容可以包含存取網路內部資訊和存取網路之間的資訊。存取網路內部資訊主要係透過收集資源使用狀態資訊來獲得的。存取網路內部資訊包括例如存取網路所使用的頻譜資源、所採用的無線電技術、存取網路的體系結構(如天線特徵及其分佈、細胞覆蓋範圍、多跳網路中的鏈路關係等)、存取網路的資源使用狀況統計資料。其中，存取網路的資源使用狀況統計資料可以包括功率控制隨時間變化狀況、無線資源的利用率隨時間變化狀況、使用者的信號雜訊比隨位置變化狀況、使用者數隨時間變化狀況等統計資料。存取網路之間的資訊包括例如存取網路之間的相對位置和距離(具體而言，指天線間的相對位置和距離)、存取網路間干擾狀況的統計資訊等。存取網路之間的資訊可以使用各種已有方法來獲得。例如，在GPS普遍使用的今天，可以利用GPS來定位各個存取網路的具體物理位置，從而計算存取網路之間的相對位置和距離。
資源使用狀態資料庫340可以由資源使用資訊收集器310提供資料和更新，為天線排程器320和資源使用效率分析器330提供運作所需的資料。
下面將結合第7圖說明資源使用效率分析器330的運作。第7圖示出了依據本發明之一實施例的由資源使用效率分析器分析資源使用效率並發起天線排程的流程圖。在步驟S710中，資源使用效率分析器330透過分析資源使用資訊收集器310所收集的資源使用狀態資料來確定資源利用率低的存取網路。例如，資源使用效率分析器330可以查詢資源使用狀態資料庫340，選取資源利用率低於預定閾值UtilizationRate Th 的存取網路，作為觀測目標集合U 。存取網路的資源利用率可以用過去某段時間內系統傳輸量與系統容量的比值的平均值表示。
在步驟S720中，資源使用效率分析器330判斷資源利用率低是否係由干擾造成的。資源利用率低有多種因素造成，例如可能係工作的使用者數量少，可能係訊務總頻寬需求量低，可能係來自其它存取網路的干擾造成，等等。通常，干擾造成的資源利用率低才需要進行天線排程。作為示例，資源使用效率分析器330可以透過以下方法來判斷資源利用率是否由干擾造成：對於步驟S710中選取的存取網路集合U ，觀測其中每個存取網路在過去某段時間內的平均信號雜訊比SNR 。若平均信號雜訊比低於預定閾值SNR Th ，則表明該存取網路受到的干擾較大，可以認為其資源利用率低係由干擾造成的。若平均信號雜訊比高於預定閾值SNR Th ，則表明該存取網路受到的干擾較小，可以認為其資源利用率低非由干擾引起的，並可以將該存取網路從集合U 中除去。透過上述方法最終得到的存取網路集合U 中的元素為資源利用率低且受干擾嚴重的存取網路，需要進行天線排程。當然，也可以使用已有的其它方法來判斷資源利用率低是否由干擾引起。
若在步驟S720中判斷存取網路的資源利用率低係由干擾造成的，表明需要啟用天線排程，則資源使用效率分析器330在步驟S730中發起天線排程。或者說，當集合U 不為空時，資源使用效率分析器330發起天線排程。這可以透過向天線排程器320傳送天線排程請求信號AntennaSchedule_request 來進行。若在步驟S720中判斷存取網路的資源利用率低並非由干擾造成的，則資源使用效率分析器330在步驟S740中確定存取網路不需要進行天線排程。
除了進行資源利用率分析之外，資源使用效率分析器330還可以用於維護資源使用狀態資料庫。資源利用率分析的部分結果有助於以後的天線管理，因此可以在判斷是否需要進行天線排程之後將其存入資源使用狀態資料庫340。例如，將步驟S720中判斷為干擾引起資源利用率低、從而需要進行天線排程的存取網路進行標記。在資源使用資訊收集器310進行資訊收集時，可以專門針對該些標記的存取網路，以提高天線管理裝置的效率。
如上所述，天線排程器320對存取網路進行天線排程以分配無線資源的運作可以由存取網路發起，或者由資源使用效率分析器330發起。天線排程器320依據可從資源使用狀態資料庫340中獲得的資源使用狀態資料，將參與天線排程的存取網路組成天線排程集合，並為天線排程集合中的無線鏈路集群分配無線資源，以完成天線排程。
以下結合第8圖和第9圖來說明天線排程器320中的天線選擇器321選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合的運作。
如第8圖所示的實施例中，在步驟S810中，天線選擇器321依據存取網路的網路特徵，例如覆蓋範圍、地理分佈、使用的頻譜資源、採用的無線電技術、頻譜利用效率等因素，選擇存取網路組成候選天線排程集合。使用相同頻譜資源的存取網路被劃分至同一候選天線排程集合中。作為示例，以下給出選擇存取網路組成候選天線排程集合的兩種方法。
在一種方法中，假設天線管理裝置300所管轄的無線存取網路集合為V，其中每個元素表示一個存取網路v V 。可用的資源集合為S ，其中每個元素s S 表示一段頻譜資源。天線選擇器321從V 中選取使用頻譜資源s 1 S 的無線存取網路，組成候選天線排程集合U 1 ；從V 中選取使用頻譜資源s 2 S 的無線存取網路，組成候選天線排程集合U 2 ；以此類推，從V 中選出I 個需要進行天線排程的不相交的候選天線排程集合U 1 ,U 2 ,...,U I ，即Σ1 i I U i V 並且 U i ∩ U j = Φ , 1 i ≠j I ，作為候選天線排程集合。
在另一種方法中，假設天線管理裝置300所管轄的無線存取網路集合為V ，從資源使用效率分析器330得到需要進行天線排程的存取網路集合U 。U 中的每個存取網路ν U 的資源利用率低，且資源利用率低係由干擾引起的。將V 中與ν 使用相同頻譜資源的存取網路組成候選集合U 1 ；將U -U 1 作為新的集合U ，並對新的集合U 進行上述運作直至其為空集。這樣，可以從V 中選出I 個不相交的集合U 1 ,U 2 ,...,U I ，即 U i V 並且 U i ∩ U j = Φ ,1 i ≠ j I ，作為候選天線排程集合。
繼續參考第8圖，在步驟S820中，天線選擇器321詢問候選天線排程集合中的存取網路是否參加本次天線排程。天線選擇器321向U 1 中的存取網路傳送參加排程請求信號JoinSchedule_request (U 1 )，詢問其是否加入本次U 1 集合的天線排程；向U 2 中的存取網路傳送信號JoinSchedule_request (U 2 )，詢問其是否加入本次U 2 集合的天線排程；依次詢問其它所有的集合U 3 ,...,U I 。
然後，在步驟S830中，天線選擇器321接收各存取網路關於是否參加天線排程的回饋。各存取網路依據自己對資源佔用的優先順序、資源利用率和性能統計結果確定是否參與本次天線排程，並透過參加排程回應信號JοinSchedule_reply 回饋給天線選擇器：若為True 則表明參加；若為False 則表明不參加。各存取網路還可以將各自的資源需求量以及預排程(pre-schedule)結果返回給天線選擇器321作為天線排程的參考資訊。
在步驟S840中，天線選擇器321依據各存取網路的回饋，最終確定各天線排程集合U 1 ,U 2 ,...,U 1 。例如，可以從候選天線排程集合中除去不參與本次排程的存取網路，或者將不參與排程的存取網路標記出來。
存取網路的回饋可以包括下面若干種類型。
(1)存取網路v 1 對頻譜資源佔用優先順序高，並且統計顯示其資源利用率較高，因此存取網路v 1 選擇沿用自己的排程方案而不參加天線排程。但為確保自己不受到其它存取網路的干擾，存取網路v 1 將自己的排程結果，即預排程結果回饋給天線選擇器321，希望天線管理裝置在進行天線排程時避免對其產生干擾。
(2)同樣係優先順序高的存取網路v 2 由於過去一段時間資源利用率較低，所以同意參加天線排程，希望性能得到提升。
(3)存取網路v 3 對資源佔用優先順序低，在與優先順序高的使用者存在資源競爭時無法得到資源，並且統計顯示較長一段時間內該存取網路取得資源的機會較少。因此v 3 希望參與天線排程，以得到更多資源使用機會。
(4)存取網路v 4 對資源佔用優先順序低，過去一段時間儘管沒有參加天線排程但性能仍然不錯，因此希望沿用自己的排程方案不參加天線排程。
得到回饋結果後，天線選擇器321依據是否參與天線排程以及對頻譜使用的優先順序別將候選集合中的存取網路分為4類：第1類為頻譜使用優先順序高但不參加天線排程；第2類為頻譜使用優先順序高並參加天線排程；第3類為頻譜使用優先順序低但不參加天線排程；第4類為頻譜使用優先順序低並參加排程。
對於不同類型的存取網路，天線管理裝置300可以採取不同的處理策略。例如，對第1類存取網路，將其提供的預排程結果作為天線排程的參考，在進行無線資源分配時，儘量避免對該排程結果產生影響。對第2類存取網路進行天線排程並優先分配無線資源，保證其具有高的資源利用率。對第3類存取網路不進行任何運作。對第4類存取網路進行天線排程，但對無線資源使用機會不予以保證。
第9圖示出了天線選擇器321選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合的運作的另一個示例。與第8圖的不同之處在於，在第9圖的示例中，天線選擇器321先詢問天線管理裝置所管轄的存取網路是否參加天線排程，然後選擇參加排程的存取網路組成天線排程集合。如圖所示，在步驟S910中，天線選擇器321詢問天線管理裝置所管轄的存取網路是否參加天線排程。在步驟S920中，天線管理器321接收各個存取網路關於是否參加天線排程的回饋。在步驟S930中，天線管理器321依據存取網路的回饋，選取參與天線排程的存取網路組成天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路劃分到同一候選天線排程集合中。
在組成了天線排程集合之後，天線排程器320中的鏈路集群劃分器322將天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，資源排程器323為天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得所有無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內。天線排程的目標實際就係參與排程的存取網路中的無線鏈路集群。
在無線網路中，排程的目標通常係要參加排程的存取網路中的無線鏈路。無線網路尤其係無線通訊網路中無線鏈路數量龐大，並且排程需要週期性進行。為了降低排程所需的計算量，在本發明中對無線鏈路進行了集群化，形成無線鏈路集群，以無線鏈路集群作為排程單位。
作為示例，一種可能的無線鏈路集群化方法為：對於有中央控制節點的網路，基礎建設(infrastructure)節點(如，基地台和中繼站)間每個無線鏈路獨立構成無線鏈路集群；包含基礎建設及其直接服務的使用者間的無線鏈路構成該基礎建設和使用者間的無線鏈路集群，具體而言，基礎建設與複數個其直接服務的使用者之間的下行無線鏈路可以組成一個或複數個無線鏈路集群，基礎建設與複數個其直接服務的使用者之間的上行無線鏈路可以組成一個或複數個無線鏈路集群。
對於對等(peer-to-peer)網路：每個無線鏈路獨立構成一個無線鏈路集群。
總之，一個無線鏈路集群可以由同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路組成。
為了方便描述，在依據本發明的實施例中可以採用以下參數來描述無線鏈路集群。
(a)無線鏈路集群識別符Link _id
無線鏈路集群標識涉及到天線識別符Antenna _id 和鏈路集群方向識別符Direction _id 。天線識別符Antenna _id 係天線在其所屬異質存取網路管理器管轄範圍內具有的唯一標識，可以由細胞識別符Cell _id 以及天線在該細胞的天線識別符Subcell _id 構成。鏈路集群方向識別符Direction _id 只針對有中央控制節點的存取網路。鏈路集群方向有兩個：上行鏈路集群UL 係資料流(data flow)流向中央控制節點的方向，下行鏈路集群DL 係資料流遠離中央控制節點的方向。
下面作為示例給出一種可能的標識方法。對於有中央控制節點的網路，基礎建設節點(如，基地台和中繼站)間的無線鏈路集群(包含單個無線鏈路)由傳送天線以及接收天線來標識，記做(txAntenna _id ,rxAntenna _id )。基礎建設節點和使用者間的無線鏈路集群由天線及鏈路集群方向來標識。具體而言，下行鏈路集群由發射天線及下行鏈路集群方向標識，記做(txAntenna _id ,DL )，此時的無線鏈路集群包含了由該基礎建設與複數個其直接服務的使用者之間的下行無線鏈路；上行鏈路集群由接收天線及上行鏈路集群方向標識，記做(rxAntenna _id ,UL )，此時的無線鏈路集群包含了由該基礎建設與複數個其直接服務的使用者之間的上行無線鏈路。
當基礎建設與複數個其直接服務的使用者之間的下行(或上行)無線鏈路組成複數個無線鏈路集群時，通常係將基礎建設中之一者發射(或接收)天線與其直接服務的使用者之間的下行(或上行)無線鏈路劃分為一個無線鏈路集群。因此，在這種狀況下，也可以使用以上無線鏈路集群識別符來很好地區分不同的無線鏈路集群。
對於對等網路，無線鏈路集群(包含單個無線鏈路)則由所包含的無線鏈路的傳送天線和接收天線來標識，記做(txAntenna_id ,rxAntenna_id )。
(b)發射天線類型txAntenna_type
無線鏈路集群的發射天線類型包括全方向天線(Omni-directional Antenna)、定向天線(Directional Antenna)、智慧天線(Smart Antenna)，以及天線集合。其中天線集合用於描述具有相同接收節點的複數個上行鏈路構成的無線鏈路集群。天線類型透過天線波束來描述。採用3個參量(δ ,θ ,r )來描述天線波束，參見第10圖中的(a)部分。第10圖示出了依據本發明之一實施例的天線排程目標的標記法的示意圖。在圖中，o 為天線位置。x 為參考方向，對於同一異質存取網路管理器管轄範圍內的天線，將選用相同的參考方向。θ 係天線波束的輻射角。例如，全方向天線的θ 值為360° ，120度定向天線的θ 值為120° ，智慧天線的θ 值取值範圍為0~360° 。δ 係天線波束的輻射角相對於參考方向的偏向角，全方向天線的δ 值一般取0° 。r 係天線波束的輻射半徑，可定義為從天線位置到信號強度衰減到預定閾值以下的位置的平均距離。功率控制的結果將影響r 的取值，通常功率控制使r 在0~r max 範圍內取得若干離散值，r max 為r 的最大值。天線集合的波束描述將由天線集合中各發射天線的天線波束的包絡來描述。天線集合波束的包絡定義為包含所有發射天線的天線波束的面積最小的凸曲線。實際計算中，為了較少計算量，可以採用包含所有天線波束的面積最小的扇形(包括圓)來近似描述無線鏈路集群的發射天線的天線波束。若近似為圓則將無線鏈路集群的發射天線當作全方向天線處理，即無線鏈路集群的發射天線類型為全方向天線；若近似為扇形，則將無線鏈路集群的發射天線當作定向天線處理，即無線鏈路集群的發射天線類型為定向天線。扇形的頂點或圓形的圓形即為近似出的定向天線或全方向天線的位置。在本文中，無線鏈路集群的天線波束係指集群中發射天線的天線波束。依據以上說明，上行無線鏈路集群的天線波束係依據其天線集合中各個發射天線的天線波束的包絡近似得出的天線波束。
(c)無線鏈路集群的頻寬需求向量BW _req
頻寬需求向量中的元素表示採用功率控制時不同功率等級對應的天線波束覆蓋區域內的無線鏈路的頻寬需求。
在本文的無線鏈路集群標識方法下，對於有中央控制節點的網路，基礎建設和使用者間的一個下行無線鏈路集群可以代表發射節點相同而接收節點不同的複數個無線鏈路。考慮到功率控制將使得高品質信號的覆蓋範圍產生變化，這樣自然地將無線鏈路集群對應的多點進行了劃分。下行頻寬需求向量形成，如第10圖中的(b)部分所示，天線o 的天線波束(δ ,θ ,r )有3個功率等級，它們高品質信號分別覆蓋C 1區域；C 1和C 2區域；以及C 1、C 2和C 3區域。相應地，在天線波束的輻射半徑方向上劃分出了三個頻寬需求區域C 1、C 2和C 3。其中，天線o 係無線鏈路集群中的無線鏈路的同一發射節點的天線。此處，定義C 1的頻寬需求為C 1區域內的節點和天線o 構成的所有無線鏈路的下行頻寬需求之和，C 2和C 3以此類推。而該無線鏈路集群的頻寬需求向量(對應於第一頻寬需求，其可以係預先確定的，作為示例，通常係實際頻寬需要)係由C 1、C 2、C 3的頻寬需求構成的含有3元素的1維向量。在對等點網路中，各無線鏈路集群只有唯一的發射節點和接收節點，因此該無線鏈路集群的頻寬需求向量都係僅含有1個元素的1維向量。而對於有中央控制節點的網路，基礎建設和使用者間的一個上行無線鏈路集群代表接收節點相同而發射節點不同的複數個無線鏈路。當形成下行無線鏈路集群的頻寬需求向量時，其對應的各頻寬需求區域內的上行無線鏈路的上行頻寬需求之和就形成與該下行無線鏈路集群對稱的上行無線鏈路集群的頻寬需求向量，上行無線鏈路集群的波束也隨之確定。由於無線通訊鏈路的對稱性，下行無線鏈路集群中的各個無線鏈路的通訊方向反向時，該些反向的無線鏈路就構成與該下行無線鏈路集群對稱的上行無線鏈路集群，該下行無線鏈路集群中的發射節點即為與其對稱的上行無線鏈路集群中的接收節點，下行無線鏈路集群中的接收節點即為與其對稱的上行無線鏈路集群中的發射節點，反之亦然。仍以第10圖中的(b)部分為例，定義上行無線鏈路集群的頻寬需求區域C 1的頻寬需求為C 1區域內的節點和天線o 構成的所有無線鏈路的上行頻寬需求之和，上行無線鏈路集群的波束就由C 1區域內的節點和天線o 構成的所有上行無線鏈路波束的包絡表示；C 2和C 3以此類推。而該上行無線鏈路集群的頻寬需求向量(對應於第一頻寬需求，其可以係預先確定的，作為示例，通常係實際頻寬需要)係由C 1、C 2、C 3的上行頻寬需求構成的含有3元素的1維向量。
藉助於無線鏈路集群的頻寬需求向量，可以將存取網路的頻寬需求區域化，使得天線排程的細微性更細，資源利用率進一步提高。
在天線排程器320為天線排程集合中的存取網路的無線鏈路集群分配無線資源時，需要使無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內。因為同一天線排程集合中的存取網路使用相同的頻譜資源，無線鏈路集群間同時使用相同資源進行資料傳輸時可能會產生相互干擾的情形。這也稱為天線排程的相斥制約。此處，可以使用互斥度這個概念來表示鏈路集群間相互干擾的程度。
互斥度的取值範圍為[0,1]。其中0表示完全不互斥，即無線鏈路集群間同時使用相同資源進行資料傳輸時完全互不干擾。1表示完全互斥，即無線鏈路集群間完全不能同時使用相同資源。其它值表示互斥程度介於兩者之間，並且值越大互斥程度越大。例如，假設兩個無線鏈路集群a 和b 之間相隔足夠遠的距離，當它們使用相同資源時，a 的發射信號對於b 鏈路集群的接收者所產生的干擾可以忽略不計(其信號雜訊比高於一個極高的門限值)，就可以認為a 對b 的互斥度為0，記做a b =0。再例如，某發射節點與兩個不同信號接收節點間存在兩個無線鏈路集群c 和d ，若該發射節點僅裝配單套發射系統，則c 和d 無法同時工作，因此c 和d 完全互斥，記做c d =1且d c =1。值得注意的係，相斥制約關係不存在對稱性，即a b 和b a 不一定相等。
使無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內，就係要使無線鏈路集群之間的互斥度在預定值以下。
對於兩個傳送節點或接收節點存在交集的無線鏈路集群，由於物理原因(例如，只配備了單套信號收發裝置的天線)導致的無線鏈路集群間的完全互斥情形，可以直接分析得到。而且在設備不發生更換的情形下，這種互斥情形不會發生改變。
對於傳送和接收節點不存在交集的兩個無線鏈路集群，可以透過測量或計算得到互斥度。設兩個無線鏈路集群a 和b ，a 的發射和接收天線分別記做a _tx 和a _rx ，b 的發射和接收天線分別記做b _tx 和b _rx 。此處，當一個無線鏈路集群中包含多條無線鏈路時，可以採用無線鏈路集群中的所有發射天線和接收天線進行以下的測量和計算。然而，為了運作簡便，也可以採用天線集合波束的包絡所對應的近似的發射天線或者只採用處於無線鏈路集群的邊緣的天線進行以下的測量和計算，例如，對於下行無線鏈路集群，可以採用處於集群中邊緣的接收節點的天線作為接收天線；對於上行無線鏈路集群，可以採用處於集群中邊緣的發射節點的天線作為發射天線，或者採用天線集合波束的包絡所對應的近似的發射天線作為發射天線。
測量：在特定的時間槽裡a _tx 向a _rx 傳送信號，b _tx 向b _rx 傳送信號，同時a _rx 計算接收到的a _tx 的信號與b _tx 發射信號帶來的雜訊的信號雜訊比。同樣，b _rx 可計算接收到的b _tx 的信號與a _tx 發射信號帶來的雜訊的信號雜訊比。
計算：已知a _tx 和a _rx 的距離、b _tx 和a _rx 的距離以及a _tx 和b _tx 的信號發射功率，就可以計算得到信號雜訊比。同理，可以計算得到。
再將測量或計算得到的信號雜訊比和映射到[0,1]範圍內。作為示例，對信號雜訊比的分佈(SNR min ,SNR max )進行離散化，例如將信號雜訊比分佈範圍劃分成m >1個區間(interval)(SNR min ,SNR 1 ],(SNR 1 ,SNR 2 ],...,(SNR m-1 ,SNR max )，並將這m 個區間分別與實數1,(m -2)/(m -1),...,1/(m -1),0相對應，則可將信號雜訊比轉化為鏈路集群b對鏈路集群a的互斥度，將信號雜訊比轉化為鏈路集群a對鏈路集群b的互斥度。
為了使天線管理裝置300的排程更加合理，較佳地，還可以考慮另一個排程制約因素-前趨制約。當存取網路中存在中繼節點時，因為中繼節點只負責資料的轉送而本身不產生新資料，所以對於中繼節點來說，只有當需轉送的資料被接收後才可能進行資料傳送。換言之，中繼節點的資料傳送不能超前於其相應資料的接收。前趨制約正係描述這種制約關係。在分配無線資源時，考慮到這種前趨制約，應當在一個轉送鏈路集群的前趨鏈路集群分配了資源之後，才為該轉送鏈路集群分配資源。轉送鏈路集群係中繼節點與中繼節點(對等節點)之間的無線鏈路集群，一個轉送鏈路集群通常只包含一條無線鏈路。
前趨制約關係可透過複數個網路中的鏈路集群關係獲得。例如相鄰兩個鏈路集群a 和b ，資料流向為a 到b ，即b 會轉送從a 接收到的資料，則b 的轉送不能超前於a 向b 的傳送。
依據本發明的一個實施例，可以由天線排程器320的鏈路集群劃分器322來確定無線鏈路集群之間的互斥度和前趨制約關係。
下面結合第11圖-13來說明天線排程器320中的資源排程器323為無線鏈路集群分配無線資源的運作。
資源排程器323在為無線鏈路集群分配無線資源，滿足排程制約因素的同時，盡可能地使無線資源得到充分利用，最大化被排程的存取網路的總輸送量，完成排程後再把排程結果傳送至存取網路。以分配時域資源為例(此時，天線排程集合中的各存取網路的天線可同時使用該排程集合中的所有頻域資源和碼域資源)，分配無線資源係以存取網路的預排程結果為基礎，依據讓每個時間槽盡可能多的天線工作、同時保證無線鏈路集群的相互干擾在容忍度範圍內的原則，為每個時間槽選擇無線鏈路集群及確定其天線波束，最終使得完成所有存取網路資料傳輸任務所使用的時間槽最少。
作為示例，資源排程器323將對於天線選擇器321獲得的天線排程集合U 1 ,U 2 ,...,U I 中的經鏈路集群劃分器322劃分出的無線鏈路集群分配無線資源，以進行資源排程。以下僅以U i ,i [1,I ]為例描述資源排程方法，設U i 中的無線鏈路集群構成集合Γ i ，Γ i 中的元素，即無線鏈路集群，分別為φ1 ,φ2 ,...,φ J 。每個無線鏈路集群都具有一個頻寬需求。這個頻寬需求為一個中間量，其初始值設置為無線鏈路集群的第一頻寬需求。對於轉送鏈路集群，即中繼節點與中繼節點之間的鏈路集群，其頻寬需求的初始值設置為0。下文為描述方便，也可以認為將轉送鏈路集群的第一頻寬需求的初始值設置為0。
第11圖示出了依據本發明之一實施例的由資源排程器進行無線資源分配的流程圖。該圖係對第4圖中的步驟S430的詳細說明。
如第11圖所示，在步驟S1110中，資源排程器323從一個天線排程集合中的所有無線鏈路集群中選取獨立排程鏈路集群組。獨立排程鏈路集群組定義為鏈路集群集合Γ i 中的一組鏈路集群，它們的天線波束被設定成使得該無線鏈路集群與該獨立排程鏈路集群組中的其它任一無線鏈路集群之間的相互干擾在預定的可容忍範圍內(即，不影響使用者的服務品質)，以保證它們符合相斥制約條件。為實現資源的有效利用，每個時刻需要盡可能多的天線同時工作。
第12圖示出了依據本發明之一實施例的由資源排程器從一個天線排程集合的所有無線鏈路集群中選取獨立排程鏈路集群組的流程圖。在以下描述中用到兩個新的中間變數，分別為：鏈路集群集合Λ，表示獨立排程鏈路集群組；鏈路集群集合Ψ，記錄天線排程集合U i 的鏈路集群集合Γ i 中未被觀測的鏈路集群。在選取無線鏈路集群加入獨立排程鏈路集群組之前，對這兩個中間變數進行初始化：將Λ設置為空集Φ ，將Ψ設置為Γ i 。
在步驟S1210中，資源排程器323從天線排程集合中的無線鏈路集群中選取一個無線鏈路集群作為獨立排程鏈路集群組的初始無線鏈路集群，並設定初始無線鏈路集群的天線波束。
對於上例，從鏈路集群集合Ψ中選取初始無線鏈路集群，記做Ψ。當前頻寬需求大於0的無線鏈路集群才需要分配無線資源。的選擇有多種方法：可以係從Ψ中任意選擇一個頻寬需求大於0的無線鏈路集群；可以係Ψ中頻譜使用優先順序高的任意一個頻寬需求大於0的無線鏈路集群；可以選擇頻寬需求最高的無線鏈路集群；也可以選擇處在Ψ中地理位置居中的存取網路中的無線鏈路集群。
對初始無線鏈路集群的天線波束進行設定。若的發射天線類型係全方向天線或定向天線，則天線波束的輻射角θ 和偏向角δ 均已確定，而輻射半徑r 由功率等級決定。功率等級可以在取值範圍內任意選擇。若的發射天線類型係智慧天線，則可在取值範圍內自由設定其天線波束的3個參量(δ ,θ ,r )，特定的輻射半徑r 對應著特定的功率等級。因為智慧天線具有靈活的選擇範圍，使其能夠獲得更多的排程機會，所以較佳的，盡可能選擇天線為全方向或定向天線的鏈路集群作為初始無線鏈路集群。
然後，將選定的加入集合Λ，並將從集合Ψ中去除。
接著，在步驟S1220中，資源排程器323判斷選取獨立排程鏈路集群組是否結束。若尚未結束，則繼續進行到步驟S1230。否則，選取獨立排程鏈路集群組的過程結束，將進行到第11圖中的步驟S1120。每考慮完Ψ中之一者鏈路集群後，就會將該鏈路集群從集合Ψ中去除。所以，當所有的鏈路集群都考慮過以後，Ψ成為空集。因此，步驟S1220的判斷方法就係判斷Ψ是否為空集。若Ψ為空集則表示選取結束。若Ψ不為空，則表示選取尚未結束，過程進行到步驟S1230。
在步驟S1230中，資源排程器323從天線排程集合中的存取網路的天線之間的剩餘無線鏈路集群中選取待加入獨立排程鏈路集群組的下一個候選無線鏈路集群並設定其天線波束。在步驟S1240中，資源排程器323判斷下一個候選無線鏈路集群是否能加入到獨立排程鏈路集群組中。若是，則在步驟S1250中將該下一個候選無線鏈路集群加入到獨立排程鏈路集群組中，然後過程返回到步驟S1220。若非，則過程直接返回到步驟S1220。
對於上例，從Ψ中選取無線鏈路集群φΨ作為下一個候選無線鏈路集群並對其天線波束進行設定，判斷其是否能透過天線波束設定加入Λ形成新的獨立排程鏈路集群組。若能則將φ加入到Λ並從Ψ去除，若不能則僅將φ從Ψ去除。
無線鏈路集群φ可以從Ψ中隨機選取。為了進一步提高資源利用率，可以透過有序的選取方式來選取φ，使得更多的天線能夠同時工作。例如，可以按照如下方式選取。在無線鏈路集群之間依據互斥度連線，互斥度大於0的鏈路集群之間以無向邊相連。兩個鏈路集群中之一者到達另一者所經過的最少無向邊條數稱為這兩個鏈路集群之間的相斥距離。換言之，兩個無線鏈路集群之間的相斥距離係指該兩個無線鏈路集群中之一者到達另一者所要經過的相互干擾的無線鏈路集群的最少數目。依據該相斥距離可以把Γ i 中的鏈路集群劃分為到初始無線鏈路集群的距離分別為1，2，...的鏈路集群集合Ψ1 ,Ψ2 ,...。然後按照Ψ1 ,Ψ2 ,...的順序去選取下一個候選無線鏈路集群。另外，較佳地，在每個鏈路集群集合Ψ1 ,Ψ2 ,...中，可以按照全方向天線、定向天線、智慧天線的順序選取。在每一類天線中，可以隨機選取。
選取下一個候選無線鏈路集群φ後，依次考慮φ和Λ中的每一個無線鏈路集群κΛ。對於每個κ及其天線波束設定，找到與其產生的干擾在預定範圍(例如，可容忍範圍)內的φ的天線波束設定，再將φ的所有該些天線波束設定取交集。若該交集存在，則認為具有這個交集的天線波束設定的φ可以加入Λ，將φ其加入Λ並從Ψ去除。若不存在這樣的交集，則表明不能將φ的天線波束設定成與獨立排程鏈路集群組Λ中的每個無線鏈路集群κ之間的相互干擾在預定範圍內，僅將φ從Ψ去除。
在針對每個κ對φ的天線波束進行設定時，若φ的發射天線類型為全方向天線或定向天線，則從φ的最高功率等級開始計算φ和κ在設定的功率等級下的天線波束邊緣使用者的信號雜訊比。若信號雜訊比超過例如可容忍範圍，則嘗試降低φ的功率等級直至信號雜訊比達到容忍界限。設定了功率等級後，輻射半徑即為與功率等級的覆蓋範圍對應的半徑。
若φ的發射天線類型係智慧天線，則除了如上所述地設定功率等級和天線波束外，還可以將φ的天線波束的輻射角等分成複數個子輻射角，即在圓周方向上等分成複數個扇形。對於每個扇形，使用類似於針對定向天線的方法，求得合適的功率等級，然後進行合併。合併可以包括功率等級最大化或輻射角度最大化兩個不同的目標。換言之，使得合併後的天線波束的功率等級最大化(意味著輻射半徑最大化)，或者使得合併後的天線波束的輻射角最大化。為了提高準確性，合併時還可以考慮各個扇形區域的頻寬需求，沒有頻寬需求的扇形不需要合併。
第13圖示出了智慧天線的天線波束設定的示例。在第13圖所示的情形中，Λ中已具有元素κ1 和κ2 。κ1 和κ2 的天線波束參數分別為(δ 1 ,θ 1 ,r 1 )和(δ 2 ,θ 2 ,r 2 )。φ係候選無線鏈路集群，需要進行天線波束設定。將φ的天線輻角等分為6個扇形，分別計算每個扇形的與κ1 和κ2 的干擾在預定範圍內的天線波束設定。計算後得出以下結果。相對κ1 ，若取輻射角最大，則輻射半徑為o 3 A ；若取最大輻射半徑，則輻射角為θ 3 =300° (圓周)，偏向角為δ 3 =240° 。相對於κ2 ，可以輻射角和輻射半徑同時達到最大。透過對各個扇形中的天線波束進行合併，若取最大功率等級，則φ的參數為(δ 3 =240° ,θ 3 =300° ,r 3 =o 3 B )；若取最大輻射角，則φ的參數為(δ 3 =o° ,θ 3 =360° ,r 3 =o 3 A )。
透過將智慧天線的天線波束的輻射角等分後分別設定每個輻射角的天線波束，再依據優化目標合併波束，有效地減少了計算複雜度，能夠快速確定智慧天線的波束設定。
返回來參考第11圖，在選取完獨立排程鏈路集群組之後，在步驟S1120中，資源排程器323為獨立排程鏈路集群組中的無線鏈路集群分配頻寬。
對於上例，由於獨立排程鏈路集群組Λ中的每個無線鏈路集群與該組中其它無線鏈路集群的相互干擾都在預定範圍內，因此所有無線鏈路集群可以同時分配頻寬。無線鏈路集群的天線波束的輻射半徑對應於該無線鏈路集群的頻寬需求向量BW _req 都有一個頻寬需求值，即頻寬需求向量中之一者元素。假設該些值依次為：β 1 ,β 2 ,...,β |Λ| ，其中最小值設為min{β i |i [1,|Λ|]}，最大值為max{β i |i [1,|Λ|]}。為獨立排程鏈路集群組Λ中每個無線鏈路集群同時分配的頻寬可以設為最小值到最大值之間的任何一個值β，即min{β i |i [1,|Λ|]} β max{β i |i [1,|Λ|]}。選定β ，修改Γ i 中元素的頻寬需求。對於同時屬於Γ i 和Λ的元素的頻寬需求：
對於Γ i 中其它元素，若和Λ中的元素構成前趨關係，即轉送從Λ的鏈路集群(前趨鏈路集群)接收到的資料，則將該元素的頻寬需求相應增加β i 。
然後，在步驟S1130中，判斷天線排程是否結束。如上所述，對Γ i 中的無線鏈路集群進行頻寬分配後，將分配到的頻寬從該鏈路集群的頻寬需求(對應於第一頻寬需求)中減去。當所有無線鏈路集群的頻寬需求都為0時，表明所有無線鏈路集群的頻寬需求都得到滿足，即可判斷整個天線排程流程結束。
若在步驟S1130中判斷天線排程未結束，則過程返回到步驟S1110，繼續選取獨立排程鏈路集群組。若結束，則轉到第4圖中的S440，資源排程器323將無線資源分配結果傳送至無線鏈路集群所在的存取網路。
無線資源分配結果可以包括：各存取網路分配到的無線資源(例如時間槽)、每個鏈路集群對應於每個無線資源的天線波束和功率等級等。其中，各存取網路分配到的無線資源(例如時間槽)可以用現有方法，透過存取網路中的無線鏈路集群分配到的頻寬來換算。
作為示例，在分配結果的傳送過程中，天線管理裝置向存取網路傳送排程結果傳送請求信號SendSchedule _request 。存取網路依據狀況進行判斷。若允許接收，則將排程結果傳送回應信號SendSchedule _reply 設置為True 並傳送至天線管理裝置。否則，將排程結果傳送回應信號SendSchedule _reply 設置為False 並傳送至天線管理裝置。天線管理裝置收到回應為True 則傳送，否則停止傳送，並在之後的時間內再進行請求。當這個時間或請求次數超過一定的閾值時，停止傳送。
另外，依據本發明實施例的天線管理裝置中的各個組件如資源使用資訊收集器310、資源使用效率分析器320、天線排程器330、資源使用狀態資料庫340等可以整體地設置在同一個網路實體上，也可以分散地設置在不同的網路實體上。
在依據本發明實施例的方法和裝置中，將被管理的存取網路中參與天線排程的存取網路劃分到不同的天線排程集合中，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群；對天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內。由此，盡可能多的存取網路能夠使用相同頻譜資源在干擾允許範圍內同時工作，增加了頻譜複用的機會，實現了資源高效利用的目的。另外，與以單個無線鏈路為單位分配資源的狀況相比，以無線鏈路集群為單位分配無線資源，降低了天線排程所需的計算量。
另外，在依據本發明實施例的方法和裝置中，對於異質無線存取網路的覆蓋範圍、採用的無線電技術、網路架構、以及資源使用方式等不做任何限制。依據本發明實施例的方法和裝置所針對的異質無線存取網路在面向使用者端可以採用各種先進的天線技術為使用者提供無線存取服務，包括全方向天線、定向天線、智慧天線、分散式天線(Distributed Antenna)等等。
此外，上述裝置中各個組成模組、單元可以透過軟體、韌體、硬體或其組合的方式進行組態。組態可使用的具體手段或方式為本領域習知技藝者所熟知，在此不再贅述。在透過軟體或韌體實現的狀況下，從儲存媒體或網路向具有專用硬體結構的電腦安裝構成該軟體的程式，該電腦在安裝有各種程式時，能夠執行各種功能等。
第14圖示出了可用於實施依據本發明實施例的方法和裝置的電腦的示意性框圖。在第14圖中，中央處理單元(CPU)1401依據唯讀記憶體(ROM)1402中儲存的程式或從儲存部分1408載入到隨機存取記憶體(RAM)1403的程式執行各種處理。在RAM 1403中，還依據需要儲存當CPU 1401執行各種處理等等時所需的資料。CPU 1401、ROM 1402和RAM 1403經由匯流排1404彼此連接。輸入/輸出介面1405也連接到匯流排1404。
下述組件連接到輸入/輸出介面1405：輸入部分1406(包括鍵盤、滑鼠等等)、輸出部分1407(包括顯示器，例如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)等，和揚聲器等)、儲存部分1408(包括硬碟等)、通訊部分1409(包括網路介面卡例如LAN卡、數據機等)。通訊部分1409經由網路例如網際網路執行通訊處理。依據需要，驅動部分1410也可連接到輸入/輸出介面1405。可拆卸媒體1411例如磁片、光碟、磁光碟、半導體記憶體等等可以依據需要被安裝在驅動部分1410上，使得從中讀出的電腦程式依據需要被安裝到儲存部分1408中。
在透過軟體實現上述系列處理的狀況下，從網路例如網際網路或儲存媒體例如可拆卸媒體1411安裝構成軟體的程式。
本領域的習知技藝者應當瞭解，這種儲存媒體不局限於第14圖所示的其中儲存有程式、與設備相分離地分發以向使用者提供程式的可拆卸媒體1411。可拆卸媒體1411的例子包含磁片(包含軟碟(註冊商標))、光碟(包含光碟唯讀記憶體(CD-ROM)和數位多功能光碟(DVD))、磁光碟(包含迷你盤(MD)(註冊商標))和半導體記憶體。或者，儲存媒體可以係ROM 1402、儲存部分1408中包含的硬碟等等，其中存有程式，並且與包含它們的設備一起被分發給使用者。
本發明還提出一種儲存有機器可讀取的指令代碼的程式產品。該指令代碼由機器讀取並執行時，可執行上述依據本發明實施例的方法。
相應地，用於承載上述儲存有機器可讀取的指令代碼的程式產品的儲存媒體也包括在本發明的公開中。該儲存媒體包括但不限於軟碟、光碟、磁光碟、儲存卡、儲存棒等等。
在上面對本發明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特徵可以以相同或類似的方式在一個或複數個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特徵相組合，或替代其它實施方式中的特徵。
應該強調，術語「包括/包含」在本文使用時指特徵、要素、步驟或元件的存在，但並不排除一個或複數個其它特徵、要素、步驟或元件的存在或附加。
此外，本發明的方法不限於按照說明書中描述的時間順序來執行，也可以按照其它的時間順序地、並行地或獨立地執行。因此，本說明書中描述的方法的執行順序不對本發明的技術範圍構成限制。
儘管上面已經透過對本發明的具體實施例的描述對本發明進行了披露，但係，應該瞭解，上述的所有實施例和示例均係示例性的，而非限制性的。本領域的習知技藝者於領悟本發明之精神後，所作之更動潤飾及等同之變化替換，係仍不脫離本發明之技術範圍。
300．．．天線管理裝置
310．．．資源使用資訊收集器
320．．．天線排程器
330．．．資源使用效率分析器
340．．．資料庫DB
321．．．天線選擇器
322．．．鏈路集群劃分器
323．．．資源排程器
S410-S450、S510-S550、S610-S650、S710-S740、S810-S840、S910-S930、S1110-S1130、S1210-S1250．．．步驟
1401．．．CPU
1402．．．ROM
1403．．．RAM
1404．．．匯流排
1405．．．輸入/輸出介面
1406．．．輸入部分
1407．．．輸出部分
1408．．．儲存部分
1409．．．通訊部分
1410．．．驅動部分
1411．．．可拆卸媒體
第1圖示出了先前技術中的異質無線存取網路的示意圖。
第2圖示出了依據本發明實施例之天線管理裝置與無線存取網路的關係的示意圖。
第3圖示出了依據本發明之一實施例的天線管理裝置的示意性框圖。
第4圖示出了本實施例的天線管理裝置所實施的天線管理方法的流程圖。
第5圖示出了依據本發明之一實施例的由資源使用資訊收集器收集資訊的流程圖。
第6圖示出了依據本發明的另一個實施例的由資源使用資訊收集器收集資訊的流程圖。
第7圖示出了依據本發明之一實施例的由資源使用效率分析器發起天線排程的流程圖。
第8圖示出了依據本發明之一實施例的由天線選擇器構造天線排程集合的流程圖。
第9圖示出了依據本發明的另一個實施例的由天線選擇器構造天線排程集合的流程圖。
第10圖示出了依據本發明之一實施例的天線排程目標的標記法的示意圖。
第11圖示出了依據本發明之一實施例的由資源排程器進行無線資源分配的流程圖。
第12圖示出了依據本發明之一實施例的由資源排程器選取獨立排程鏈路集群組的流程圖。
第13圖示出了依據本發明之一實施例的天線波束設定示意圖。
第14圖示出了可用於實施依據本發明實施例的方法和裝置的電腦的示意性框圖。

Claims (20)

  1. 一種天線管理方法，包括：從至少一被管理的存取網路收集資源使用資訊；依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取參與天線排程的至少一存取網路組成一天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配一無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在一預定範圍內；以及將一無線資源分配結果傳送至每個無線鏈路集群所在的存取網路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線管理方法，其中，為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源包括：從該天線排程集合中的所有無線鏈路集群中選取一獨立排程鏈路集群組，該獨立排程鏈路集群組中每個無線鏈路集群的天線波束被設定成使得該無線鏈路集群與該獨立排程鏈路集群組中的其它任一無線鏈路集群之間的相互干擾在該預定範圍內；為該獨立排程鏈路集群組中的每個無線鏈路集群分配一頻寬；以及重複該獨立排程鏈路集群組選取和該頻寬分配，直至該天線排程集合中的所有無線鏈路集群的一第一頻寬需求都得到滿足。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線管理方法，還包括：依據每個無線鏈路集群的一功率等級的覆蓋範圍將該無線鏈路集群在一輻射半徑方向上劃分成至少一頻寬需求區域，其中，每個頻寬需求區域內的頻寬需求為該無線鏈路集群中的包含該頻寬需求區域內的節點的所有無線鏈路的頻寬需求之和，該無線鏈路集群的各頻寬需求區域內的頻寬需求之和等於該無線鏈路集群的第一頻寬需求；以及確定每個無線鏈路集群的當前設定的一天線波束的一輻射半徑所對應的頻寬需求區域內的頻寬需求，作為該無線鏈路集群在其當前天線波束設定下的頻寬需求。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之天線管理方法，其中，選取一獨立排程鏈路集群組包括：從該天線排程集合中的無線鏈路集群中選取一個無線鏈路集群作為該獨立排程鏈路集群組的一初始無線鏈路集群，並設定該初始無線鏈路集群的天線波束；從該天線排程集合中的剩餘無線鏈路集群中選取待加入該獨立排程鏈路集群組的下一個候選無線鏈路集群並設定其天線波束；若該下一個候選無線鏈路集群的天線波束能夠被設定成使得該下一個候選無線鏈路集群與該獨立排程鏈路集群組中的每一已有無線鏈路集群之間的相互干擾在該預定範圍內，則將該下一個候選無線鏈路集群加入到該獨立排程鏈路集群組中；以及重複該選取下一個候選無線鏈路集群並設定其天線波束、以及該加入，直至該天線排程集合中的所有剩餘無線鏈路集群均被選取和設定過。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之天線管理方法，其中，選取待加入該獨立排程鏈路集群組的下一個候選無線鏈路集群包括：從該天線排程集合中的剩餘無線鏈路集群中選取與該初始無線鏈路集群之間的一相斥距離最短的無線鏈路集群，作為待加入該獨立排程鏈路集群組的下一個候選無線鏈路集群，其中，兩個無線鏈路集群之間的相斥距離係指該兩個無線鏈路集群中之一者到達另一者所要經過的相互干擾的無線鏈路集群的最少數目。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之天線管理方法，其中，設定下一個候選無線鏈路集群的天線波束包括：設定該下一個候選無線鏈路集群的一功率等級，使得在該功率等級下該下一個候選無線鏈路集群與該獨立排程鏈路集群組中的每一已有無線鏈路集群之間的相互干擾在該預定範圍內；以及將該下一個候選無線鏈路集群的天線波束的輻射半徑設置為與該功率等級的覆蓋範圍對應的半徑。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之天線管理方法，其中，當下一個候選無線鏈路集群的發射天線類型係智慧天線時，設定下一個候選無線鏈路集群的天線波束包括：將該下一個候選無線鏈路集群的天線波束的一輻射角分成複數個子輻射角；以及分別設定該下一個候選無線鏈路集群在每個子輻射角內的天線波束，並且該天線管理方法還包括：若每個子輻射角內的天線波束都能夠被設定成使得該下一個候選無線鏈路集群與該獨立排程鏈路集群組中的每個已有無線鏈路集群之間的相互干擾在該預定範圍內，則將該複數個子輻射角內的天線波束合併，以得到該下一個候選無線鏈路集群的天線波束。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線管理方法，其中，該合併包括：將該複數個子輻射角內的天線波束合併以使得合併後的天線波束的輻射半徑最大，或合併後的天線波束的輻射角最大。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之天線管理方法，其中，該合併包括合併具有頻寬需求的子輻射角內的天線波束。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之天線管理方法，其中，為該獨立排程鏈路集群組中的每個無線鏈路集群分配頻寬包括：選擇該獨立排程鏈路集群組中的第一無線鏈路集群在其當前天線波束設定下的頻寬需求作為一分配值，並向該第一無線鏈路集群分配等於該分配值的頻寬，其中該第一無線鏈路集群係該獨立排程鏈路集群組中的任一無線鏈路集群；若該獨立排程鏈路集群組中除該第一無線鏈路集群之外的其它無線鏈路集群在其當前天線波束設定下的頻寬需求低於該分配值，則向該其它無線鏈路集群分配等於其當前天線波束設定下的頻寬需求的頻寬；若該獨立排程鏈路集群組中的除該第一無線鏈路集群之外的其它無線鏈路集群在其當前天線波束設定下的頻寬需求等於或高於該分配值，則向該其它無線鏈路集群分配等於該分配值的頻寬；以及從該獨立排程鏈路集群組中的每個無線鏈路集群在其當前天線波束設定下的頻寬需求中減去此次為該無線鏈路集群分配的頻寬。
  11. 如申請專利範圍第2項所述之天線管理方法，其中，將該天線排程集合中的無線鏈路集群中的轉送鏈路集群的第一頻寬需求的初始值設置為零，其中該轉送鏈路集群係中繼節點間的無線鏈路集群；並且該天線管理方法還包括：確定該轉送鏈路集群的前趨鏈路集群；以及當該轉送鏈路集群的前趨鏈路集群被選取到該獨立排程鏈路集群組中並被分配了頻寬時，將該轉送鏈路集群的第一頻寬需求增加為該轉送鏈路集群的前趨鏈路集群分配得到的頻寬。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之天線管理方法，其中，從至少一被管理的存取網路收集資源使用資訊包括：從該被管理的存取網路收集資源使用狀態資料。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之天線管理方法，其中，從至少一被管理的存取網路收集資源使用資訊還包括：從該被管理的存取網路收集天線排程請求。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之天線管理方法，其中，透過週期性地向該被管理的存取網路傳送資訊收集請求來收集該資源使用狀態資料和該天線排程請求；或者，透過接收該被管理的存取網路主動傳送的資訊資料來收集該資源使用狀態資料和該天線排程請求。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之天線管理方法，還包括：透過分析該資源使用狀態資料來確定資源利用率低於一預定閾值的存取網路；判斷該資源利用率低是否由干擾造成；若該資源利用率低係由干擾造成，則發起該組成天線排程集合、該劃分無線鏈路集群以及該分配無線資源。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之天線管理方法，還包括：接收來自該被管理的存取網路的一預排程結果；以及在分配無線資源時，避免對優先順序高且不參與天線排程的存取網路的預排程結果產生影響，並為優先順序高且參與天線排程的存取網路優先分配無線資源。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之天線管理方法，其中，該被管理的存取網路包括複數個異質存取網路。
  18. 一種天線管理裝置，包括：一資源使用資訊收集器，用於自至少一被管理的存取網路收集資源使用資訊；以及一天線排程器，包括：一天線選擇器，用於依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取至少一參與天線排程的存取網路組成一天線排程集合，同一天線排程集合係由使用相同頻譜資源的存取網路組成；一鏈路集群劃分器，用於將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；以及一資源排程器，用於為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在預定範圍內，並將無線資源分配結果傳送至每一無線鏈路集群所在的存取網路。
  19. 一種電腦程式產品，該電腦程式產品儲存有電腦可讀取的指令代碼，當該指令代碼由電腦讀取並執行時，使得該電腦執行天線管理處理，該天線管理處理包括：從至少一被管理的存取網路收集資源使用資訊；依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取參與天線排程的存取網路組成一天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在一預定範圍內；以及將一無線資源分配結果傳送至每個無線鏈路集群所在的存取網路。
  20. 一種儲存媒體，該儲存媒體承載儲存有電腦可讀取的指令代碼的程式產品，當該指令代碼由電腦讀取並執行時，使得該電腦執行天線管理處理，該天線管理處理包括：從至少一被管理的存取網路收集資源使用資訊；依據該資源使用資訊，從該被管理的存取網路中選取參與天線排程的存取網路組成一天線排程集合，使用相同頻譜資源的存取網路組成同一天線排程集合；將該天線排程集合中的每個存取網路的無線鏈路劃分為一個或複數個無線鏈路集群，每個無線鏈路集群包含同一存取網路中具有同一發射節點或同一接收節點的一條或更多條無線鏈路；為該天線排程集合中的所有無線鏈路集群分配無線資源，以使得該天線排程集合中的所有無線鏈路集群之間的相互干擾在一預定範圍內；以及將一無線資源分配結果傳送至每個無線鏈路集群所在的存取網路。
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