用于集成的多RAT异类网络的网络辅助的用户关联和卸载技术制造技术

描述了包括用于集成的多RAT Het-Net的联合的网络辅助的卸载和跨-RAT(无线电接入技术)用户映射技术的方法和系统。描述了用于基于网络的卸载技术和用于多层、多RAT HetNet的关联方法，它们计及总体以及网络效用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于集成的多RAT异类网络的网络辅助的用户关联和卸载 技术 优先权声明 本申请要求2012年1月23日提交的美国临时专利申请系列No. 61/589, 774的优 先权，该申请以引用的方式并入本文中。
技术介绍
多层（tier)、多RAT(无线电接入技术）异类网络（Het-Net)是网络体系结构中的 用于有成本效益地添加蜂窝容量和覆盖的新方向。此体系结构包括重叠在宏蜂窝网络上的 一层小蜂窝小区（例如，微微蜂窝小区、毫微微蜂窝小区或中继站）以增强网络容量。大部 分宏网络流量被卸载（offload)给小蜂窝小区，而通过宏网络，维护宽的覆盖区域和移动 性。部署通常旨在跨网络中的各层和蜂窝小区满频谱重复使用，因为许可的频谱是昂贵且 稀少的。最近的Het-Net体系结构还利用未许可的频谱支持基于WiFi的小蜂窝小区，以增 强蜂窝容量。在单个基础结构设备中集成了 WiFi和蜂窝式空中接口两者的多-RAT(无线 电接入技术）蜂窝小区也是新兴趋势。当与多RAT客户端设备一起使用时，集成的多RAT 基础结构也提供附加的虚拟WiFi载波，该载波可以审慎地被用来改善多层Het-Net部署 的能力和QoS (服务质量）性能。 在蜂窝式系统中，关联通常是每个用户地执行的。这里，每一个用户都确定对应于 基站的下行链路载波信号强度，以及信噪比（SNR)，并将基站与最高SNR值相关联。尽管实 现起来简单，但是，基于接收到的SNR方法不是用户将体验到的实际吞吐量的好的指标，因 为吞吐量还取决于网络中的每一个蜂窝小区上存在的用户的数量和混合。因此，网络协调 的用户关联和映射方法可提供就实际用户效用（utility)（例如，用户吞吐量、功率效率 或QoS)而言的更好的总体性能。为蜂窝网络研究的一种用于执行网络辅助关联的方法基 于最大化跨用户的比例公平（proportional fair :PF)吞吐量。PF效用不仅取决于平均 用户吞吐量（作为SNR的函数），而且还取决于每一个基站上的负载，S卩，用户数量。与常规 关联不同，基于效用的关联不能每个用户地完成，因为用户关联现在是相互依赖的；改变任 何一个用户的关联会改变服务基站以及目标基站上负载（由此的效用）（它离开的旧基站 以及它相关联的新基站）。结果，基于全局效用的关联问题难以解决，提议了次最佳的启发 式方法作为近似解法。 也可以在多层的Het-Net部署中使用用户关联的传统的方法，其中，用户可以基 于接收到的SNR来选择宏基站（MBS)或微微基站（PBS)。在此情况下，在没有对PBS的特别 偏好的情况下，用户卸载到微微基站。在此情况下，常规关联方法也具有许多限制。首 先，它们集中于微微覆盖范围，因此，依赖于网络拓扑/几何形状。例如，在集群的用户分布 中，由于它们的类似的SNR分布，用户将一次多组地与微微基站相关联（以热点方式）。其 次，宏基站天然地被设计通过高发射功率用于大覆盖区域。如此，常规卸载可能会导致与 MBS过度相关联以及PBS利用不足，特别在稀疏的用户分布中。 常规关联中的微微基站的覆盖范围可以通过向由用户报告的SNR包括人工偏置 值，来从固定变为动态。正偏置（bias)值有效地向微微基站指派较高发射功率，因此，有效 地扩大它们的覆盖。因此，鼓励用户与微微基站相关联，如此，减轻宏基站的负担。尽管增 加了系统设计灵活性，但是，（正）偏置对于范围扩展的用户（即，微微蜂窝小区边缘用户） 会导致不利的干扰状况，因为他们不得不连接到较弱的（微微）基站，尽管来自宏用户的信 号更强。如此，宏基站充当非常强的干扰源，需要有效的干扰减轻方案来减轻来自宏基站的 干扰。3GPP标准支持蜂窝小区间的干扰协调（ICIC)方案，以管理多层HetNet部署中的跨 层干扰。用于管理干扰的典型的ICIC方法将通过创建诸如无宏区（MFZ)之类的无干扰的 区域，或通过使一些指定的子框架（几乎空白的子框架-ABS)上的宏传输空白，来正交 化强干扰的区域中的宏和微微传输。尽管此方法改善了对于大多数用户的总体吞吐量分 布，但是，它牺牲了宝贵的宏容量，这也可能损害总体综合系统吞吐量。 附图简述 图1示出了示例蜂窝通信系统。 图2示出了移动用户设备、微微基站，以及宏基站的基本硬件组件。 图3示出了用于卸载来自宏基站并跨RAT划分与微微基站相关联的用户的示例算 法。 图4示出了作为指定给WiFi的用户的数量的函数绘制的速率和按比例地合理的 度量比率。 实施例描述 此处所描述的方法和系统包括用于集成多RAT Het-Net的联合网络辅助卸载和 跨-RAT用户映射技术。描述了用于基于网络的卸载技术和用于多层、多RAT HetNet的关联 方法的技术，其解决总体以及网络效用。这些技术超出了只跟踪用户的预期速率而不是也 取决于基站上的负载的实际吞吐量的基于接收到的SNR的方法。效用可以由多个度量，诸 如吞吐量、功率效率，以及及时吞吐量（延迟），来表征。 所描述的方法和系统还可以使用跨RAT用户划分技术来管理对集成的多RAT Het-Net的干扰。考虑集成WiFi-LTE(长期演进）小蜂窝小区的特定的情况，但是，所公开的 技术也适用于其他无线电接入技术。当宏用户被卸载到小蜂窝小区时，跨RAT划分方法利 用未许可频带（对集成小蜂窝小区中的WiFi空中接口可用）来管理干扰。在开放接入小 蜂窝小区的情况下，这通过排除对无宏区域的需要，来节省了宝贵的宏吞吐量。节省宏吞吐 量在LTE蜂窝网络中是重要考虑，因为eNB(演进节点-B)部署起来昂贵，且必须以最高效 率操作。这些技术导致蜂窝小区-边缘用户吞吐量的显著增益，同时节省聚集（aggregate) 扇区吞吐量性能。 此处所公开的用于卸载宏的基于网络的方法显式地解决小蜂窝小区网络上的负 载，特别是对于不均匀的异构用户分布。此方面并非如当前解决方案所实现的那样通过基 于固定偏置的卸载来解决。与现有的解决方案相比，优化的卸载和跨RAT用户划分技术的 组合可以优化用户以及总网络效用两者。作为特殊情况，此处所讨论的方法还可以改善单 个RAT HetNet部署的性能。它们还适用于其他集成多RAT HetNet部署，诸如集成多RAT毫 微微蜂窝式部署。 图1示出了 Het-Net的示例，其包括带有覆盖区域11的宏基站10,带有覆盖区域 21的微微基站20、带有覆盖区域31的微微基站30,以及移动设备40和50,当它们位于合 适的覆盖区域中时，它们可以与宏基站或微微基站中的一个相关联。如图所示，可以通过将 人工正偏置值包括到由用户报告的SNR中，来有效地扩展微微基站的覆盖区域。通过由于 扩展的覆盖区域而鼓励用户与微微基站相关联，流量从宏基站卸载，但是，以从宏基站向扩 展的覆盖区域的边缘的微微蜂窝小区用户引入干扰为代价。在图1中这样的微微蜂窝小区 边缘用户被不为移动设备50。 此处所描述的技术解决在卸载判断时的实际用户和网络效用，且当与通常用于 HetNet部署的固定关联偏置方法相比时表现更好。使用基于比例公平吞吐量的效用度量， 但是，可以与诸如功率效率或QoS之类的其他度量一起应用关联方法。还可以利用集成多 RAT小蜂窝小区可用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作为LTE网络中的增强/演进节点B(eNB)来操作的宏基站(MBS)，包括：用于与宏蜂窝小区内的用户进行通信并将相关联用户连接到核心网络的空中接口；处理电路，所述处理电路被配置成根据所定义的强度度量标识与所述MBS相关联的最弱用户的数量M，从每一个最弱用户请求并接收用于卸载的L个偏好微微基站(PBS)的列表，如果从该PBS接收到的信息指示所述卸载将导致满足一种或多种指定准则的指定效用度量所定义的整体系统效用和用户效用的变化，则将最弱用户卸载到其L个偏好PBS中的一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.23 US 61/589,7741. 一种作为LTE网络中的增强/演进节点B(eNB)来操作的宏基站（MBS)，包括： 用于与宏蜂窝小区内的用户进行通信并将相关联用户连接到核心网络的空中接口； 处理电路，所述处理电路被配置成根据所定义的强度度量标识与所述MBS相关联的最 弱用户的数量M，从每一个最弱用户请求并接收用于卸载的L个偏好微微基站（PBS)的列 表，如果从该PBS接收到的信息指示所述卸载将导致满足一种或多种指定准则的指定效用 度量所定义的整体系统效用和用户效用的变化，则将最弱用户卸载到其L个偏好PBS中的 一个。2. 如权利要求1所述的MBS，其特征在于，所述处理电路被配置成允许用户最初根据由 所述用户测量到的信号干扰和噪声比（SINR)与所述MBS或所述PBS中的一个相关联。3. 如权利要求1所述的MBS，其特征在于，所述处理电路被配置为使得用于标识所述最 弱用户的所述强度度量是由特定用户报告的所述信号干扰和噪声比（SINR)的函数。4. 如权利要求1所述的MBS，其特征在于，所述处理电路被配置成向所述用户的L个偏 好PBS中的一个广告与所述MBS相关联的特定最弱用户，并从该PBS接收计算出的将由该 特定最弱用户被卸载到该PBS而导致的微微系统和用户效用。5. 如权利要求1所述的MBS，其特征在于，所述处理电路被配置成根据L个偏好PBS的 列表的排序顺序，向所述用户的L个偏好PBS中的一个广告与所述MBS相关联的所述特定 最弱用户。6. 如权利要求1所述的MBS，其特征在于，所述处理电路被配置成如果满足下列条件， 则将最弱用户卸载到其L个偏好PBS中的特定一个：所述卸载将导致该最弱用户的所述用 户效用增大指定最小量，并且所述卸载将导致整体系统效用的降级不超过指定最大量。7. 如权利要求1所述的MBS，其特征在于，所述处理电路被配置成将所述整体系统效用 计算为所述微微系统效用的乘积。8. 如权利要求1所述的MBS，其特征在于，所述处理电路被配置成根据所述强度度量评 估用于按排序顺序进行可能的卸载的所述Μ个标识的最弱用户，并且如果特定用户不能满 足用于卸载的准则，则中断对所述最弱用户的评估。9. 一种作为LTE网络中的增强/演进节点B(eNB)来操作的基站，包括： 用于与由所述基站服务的蜂窝小区内的用户进行通信并将相关联用户连接到核心网 络的LTE空中接口； 用于与由所述基站服务的蜂窝小区内的用户进行通信并将相关联用户连接到核心网 络的第二空中接口； 处理电路，所述处理电路被配置成基于所选效用度量计算用户通过所述LTE或第二空 中接口与所述基站相关联的效用，并基于计算出的效用，在所述第一和第二空中接口之间 最佳地划分用户。10. 如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述第二空中接口是WiFi空中接口。11. 如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述处理电路被配置成通过跨与所述基站 相关联的数个用户的可能的数个划分执行穷尽性搜索，来划分所述用户，以便最大化所选 效用度量。12. 如权利要求10所述的基站，其特征在于： 所述处理电路被配置成计算用户分别通过所述LTE或Wi-Fi空中接口与所述基站相关 联的所述用户效用UWE和uWi-Fi，如下： uLTE = G ⑷ Rlte/K u?，=G⑷严/κ 其中，Κ是与所述特定基站相关联的用户的数量，G(K)是表示所述多用户分集增益的 函数，并且其中R?和RWi$分别是所述LTE和Wi-Fi空中接口的数据速率的测量或期望值， 它们被给定为： Rlte = Blte log(l+SINRLTE) RWi_Fi = BWi_Fi log(l+SINRWi_Fi) 其中，BUE和BWi_Fi是带宽，并且其中SINRUE，SINR Wi_Fi分别是测量到的所述LTE和Wi-Fi 信道的信号干扰和噪声比；以及， 所述处理电路被配置成以最大化所计算的所述相关联用户的用户效用的方式来在所 述LTE和Wi-Fi空中接口之间划分用户。13. 如权利要求12所述的基站，其特征在于： 所述处理电路被配置成将其K个相关联用户最佳地划分为通过所述Wi-Fi空中接口相 关联的m个用户，以及通过所述LTE空中接口相关联的K-m个用户以及通过以下来选择所 述m个用户： (a) 对于每一个用户，将R?和RWi_Fi分别计算为所述LTE和Wi-Fi空中接口的所述数 据速率的测量或期望值，并计算每一个用户i的速率比; (b) 按指定为用户1到K的递增顺序，根据其速率比，排序所述K个用户，其中将前m个 用户指派到所述Wi-Fi空中接口： RlteI/R-' < · · · < RLTEm/RWi_Fim < · · · < RLTEm+1/RWi_Fim+1 < · · · < RLTEK/RWi_FiK (c) 选择数值m以使得： (log(m)) (K-m)...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶书苹，A·亚兹丹潘纳，N·希玛亚特，S·塔尔沃，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US