在通信系统中选择工作参数的系统和方法
【专利摘要】一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一基站的方法包括：根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数，以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。所述方法还包括与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
【专利说明】在通信系统中选择工作参数的系统和方法
[0001]本发明要求2012年2月3日递交的发明名称为“在通信系统中选择工作参数的系统和方法(System and Method for Selecting Operating Parameters in aCommunicat1ns System) ”的第13/366188号美国非临时申请案的在先申请优先权,该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中。
【技术领域】
[0002]本发明大体涉及数字通信，尤其涉及一种在通信系统中选择工作参数的系统和方法。
【背景技术】
[0003]在许多第二代(2G)和第三代(3G)通信系统中，基站(通常还称为控制器、通信控制器、NodeB、演进型NodeB等)自己决定如何选择用于传输的用户(通常还称为移动台、订户、终端、用户设备等)。此外，发射功率电平、数据速率等工作参数可在延长的时间段内保持不变。
[0004]为了尝试提升网络能力，已经开发出了多入多出(MMO)技术，其中基站和/或移动台配备有多根天线(例如，多根发射天线、多根接收天线或多根发射天线和多根接收天线)。常用的MIMO技术涉及传输的预编码以将传输塑造为面向预期接收方。预编码还可应用于MIMO接收器。MIMO通信系统中使用的预编码信息也是一种工作参数。
[0005]用于提升网络能力的另一技术为多点协作处理(CoMP)。一般而言,CoMP方案米用多个发射器和/或接收器以共同优化传输参数。在利用CoMP的通信系统中，CoMP配置是另一种工作参数。
【发明内容】
[0006]本发明的示例实施例提供了一种在通信系统中选择工作参数的系统和方法。
[0007]根据本发明的示例实施例，提供一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一基站的方法。所述方法包括根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数，以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。所述方法还包括与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
[0008]根据本发明的另一示例实施例，提供一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一内部基站的方法。所述方法包括根据所述集群内的所述第一内部基站的工作参数的第一参数设置、所述集群内的第二内部基站的所述工作参数的内部初始化参数设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的外部初始化参数设置使用第一效用函数生成第一结果。所述方法还包括根据所述集群内的所述第一内部基站的所述工作参数的第二参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第二结果。所述方法另外包括接收来自所述第二内部基站的第三结果，所述第三结果由第二效用函数使用所述第一内部基站的所述第一参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成。所述方法进一步包括接收来自所述第二内部基站的第四结果，所述第四结果由所述第二效用函数使用所述内部基站的所述第二参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成。所述方法还包括根据所述第一结果和所述第三结果的总和与所述第二结果和所述第四结果的总和的比较选择所述内部基站的所述第一或第二参数设置，从而产生首选的参数设置，以及使用所述首选的参数设置作为所述内部基站的新的初始化参数设置。
[0009]根据本发明的另一示例实施例，提供第一基站。所述第一基站包括处理器和可操作地耦合到所述处理器的发射器。所述处理器根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数，以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群以外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。所述发射器与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
[0010]实施例的一项优势在于通过将所述通信系统划分为多个集群使得确定通信系统中的基站的工作参数设置的复杂度降低。因此，可在不需要大量计算资源的情况下完成所述工作参数设置的确定。
[0011]实施例的另一项优势在于提出了用于确定基站的工作参数设置的集中式技术和部分分布式技术。因此，实施方式具有很大的灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中:
[0013]图1a示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信系统；
[0014]图1b示出了根据本文所述的示例实施例的两个基站的发射功率的示例图；
[0015]图2a示出了根据本文所述的示例实施例的具有中央控制器的示例通信系统，其中通信系统划分为多个非重叠的集群；
[0016]图2b示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信系统，其中通信系统划分为多个非重叠的集群；
[0017]图3a示出了根据本文所述的示例实施例的在通信系统的一个集群中选择基站的工作参数设置过程中的操作的示例流程图；
[0018]图3b示出了根据本文所述的示例实施例的优化一个集群中基站的工作参数设置过程中的操作的示例流程图；
[0019]图4a示出了根据本文所述的示例实施例的当集群控制器参与确定工作参数设置时发生在集群控制器中的操作的示例流程图；
[0020]图4b示出了根据本文所述的示例实施例的当基站为其UE调度传输时发生在基站中的操作的示例流程图；
[0021]图5a示出了根据本文所述的示例实施例的当集群控制器参与分布式版本的工作参数选择时发生在集群控制器中的操作的示例流程图；
[0022]图5b示出了根据本文所述的示例实施例的当基站参与分布式版本的工作参数选择时发生在基站中的操作的示例流程图，其中所述基站正选择其工作参数设置；
[0023]图5c示出了根据本文所述的示例实施例的当基站参与分布式版本的工作参数选择时发生在基站中的操作的示例流程图，其中所述基站协助另一基站选择其工作参数设置；
[0024]图6示出了根据本文所述的示例实施例的当集群控制器参与集中式版本的工作参数选择时发生在集群控制器中的操作的示例流程图；
[0025]图7a示出了根据本文所述的示例实施例的示例第一通信设备；
[0026]图7b示出了根据本文所述的示例实施例的以分布式方式工作的示例参数选择单元的细节视图；
[0027]图7c示出了根据本文所述的示例实施例的以集中式方式工作的示例参数选择单元的细节视图；
[0028]图8示出了根据本文所述的示例实施例的示例第一通信设备。
【具体实施方式】
[0029]下文将详细讨论对当前示例实施例及其结构的操作。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明本发明的具体结构和操作本发明的方法，并不限制本发明的范围。
[0030]本发明的一项实施例涉及确定通信系统中基站的工作参数设置，所述通信系统被划分为多个集群。例如，作为优化过程的一部分，集群控制器根据集群中基站的工作参数的初始化或先前设置以及其它集群中基站的工作参数的初始化或先前设置选择集群中基站的工作参数设置或协调该选择。其它集群共享该集群中基站的所选工作参数设置，这样会引起工作参数设置的额外选择。例如，一旦基站接收到其所选的工作参数设置，基站可估计其服务的用户设备的情况并随后基于估计的情况调度其用户设备并设置用户设备的数据速率。
[0031]将结合具体上下文中的示例实施例来描述本发明，所述特定上下文为符合第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)且支持MMO和/或CoMP操作的通信系统。然而，本发明还可以应用于符合其它标准(例如，IEEE 802.16、WiMAX等等)的通信系统，以及不符合标准的通信系统。
[0032]图1a示出了通信系统100。通信系统100包括多个基站，这些基站可能或可能不具有不同的发射功率能力。例如，一些基站可被分类为全发射功率(full transmit power)基站，例如宏基站(macro BS),包括 macro BS105、macro BS107 和 macro BS109。而其它基站可被分类为低功率基站，例如微微基站(Pico BS)，包括pico BS110、pico BS112和picoBS114。低功率基站的另一示例为毫微微小区。
[0033]通信系统100还包括多个用户设备(UE)，例如UE120和UE122。如图1a所示，macroBS105向UE120进行传输而pico BS110向UE122进行传输。然而，来自macro BS105的传输也会影响UE 122，而来自pico BSllO的传输也会影响UE120。此外，来自macro BS109的传输也会影响UE120。
[0034]通信系统100的基站可划分为多个非重叠的集群。一般而言，一个集群可包括一个或多个基站，且由于集群不重叠，单个基站仅属于一个集群。具有多个基站的集群可称为CoMP集合。一个集群中的基站可具有相同或不同的标识号码。如图1所示，第一集群130包括 macro BS105 和 pico BSllO ;第二集群 132 包括 macro BS107、pico BS112 和 picoBS114 ;以及第二集群134包括macro BS109。应注意，图1示出了通信系统100的多个非重叠的集群的说明性示例，且对于通信系统100而言，非重叠集群的其它配置是可能的。
[0035]图1b示出了两个基站的发射功率的图150。图150描绘了用于10个时隙的几乎空白子帧(ABS)技术。在时隙1、4和7中，基站I发送ABS子帧。因此，在这些子帧中不存在或存在很少基站I对基站2的UE的干扰，因此基站2可以较高数据速率向其UE发送。
[0036]尽管论述集中在通信系统划分为多个非重叠的集群，但本文所呈现的示例实施例可与重叠的集群一起运作，也可与非重叠的和重叠的集群的组合一起运作。因此，关于非重叠的集群的论述不应被解释成对示例实施例的范围或精神的限制。
[0037]图2a示出了具有中央控制器的通信系统200，其中通信系统200划分为多个非重叠的集群。通信系统200包括集群205、207、209和211。根据第一示例实施例，每个集群包括负责确定其集群内的基站的工作参数设置的集群控制器。此外，集群控制器还与其它集群控制器和/或中央控制器协调以共享工作参数设置。例如，集群205包括耦合到macroBS220,macro BS222、pico BS224和pico BS226的集群控制器215，而集群207包括耦合到macro BS232的集群控制器230。根据第二示例实施例，在通信系统中的基站的子集中的基站负责确定它们自身的工作参数设置。
[0038]通信系统200还可包括中央控制器235。中央控制器235可耦合到通信系统200中多个非重叠集群的集群控制器。中央控制器235负责协调集群控制器的操作、协调共享来自集群控制器的工作参数设置、确定集群控制器何时发起确定工作参数设置、确定集群控制器何时停止确定工作参数设置等等。应注意，通信系统可具有多个中央控制器，尤其是当存在大量集群时。多个中央控制器可相互耦合，它们可以分层方式布置或者它们可以是不相交的。
[0039]根据第一示例实施例，集群控制器可通过X2接口等高速接口耦合到基站。类似地，集群控制器可通过X2接口等高速接口耦合到中央控制器235。然而，通过高速接口耦合集群控制器、基站和中央控制器还可应用于本文论述的其它示例实施例。
[0040]图2a示出了通信系统250，其中通信系统250划分为多个非重叠的集群。通信系统250包括集群255、257、259和261。然而，通信系统250中的集群控制器(例如，通过X2接口等高速接口)直接相互耦合而不是耦合到中央控制器。集群控制器自身负责协调集群控制器的操作、协调共享来自集群控制器的工作参数设置、确定集群控制器何时发起确定工作参数设置、确定集群控制器何时停止确定工作参数设置等等。
[0041]例如，在基于正交频分复用(OFDM)的通信系统(例如，3GPP LTE或3GPP LTE-A)的下行链路中，待发送给UE的数据在资源块(RB)上发送，其中每个RB包括若干子载波和若干OFDM符号。RB的工作参数包括发射功率电平P和预编码矩阵U。根据示例实施例，可从K个发射功率电平的离散集中选择第i个基站的发射功率电平Pi，表示如下:
[0042]P e {Pl, P2,..., ρκ}(I)
[0043]然而，一般而言，可从可能值的非离散集中得出发射功率电平。然而，预编码矩阵U可自适应地设计为匹配信道特征。预编码矩阵U还可选自M个可能预编码矩阵的集合，表示如下:
[0044]U e (U1, U2, , UJ(2)
[0045]将Ui表示为零方向(null direct1n)而不是预编码的方向是有益的(即发射预编码器Ui的向量Vi是正交的，即〈Ui, Vi>≤ ε)。
[0046]根据第一示例实施例，可根据效用函数F(pk，Um)选择工作参数的设置，工作参数包括发射功率电平、预编码器、传输的调制编码方案、参考信号的位置(例如，信道状态信息参考信号)、导频信号增强水平(pilot signal boosting level)、频率选择调度或频率分集调度、切换参数(例如，范围扩展、效用值等等)、天线仰角、天线模式、传输秩(transmiss1n rank)等等。然而,根据效用函数选择工作参数设置还可应用于本文论述的其它示例实施例。效用函数可以是工作参数之间关系的数学表达式并且可用于将设置分配给工作参数。例如，效用函数可根据工作参数之间的关系提供数量测度(quantitative
measure)的指示,例如第i个UE的瞬时数据速率ri ;或数据速率的函数,例如log （ri/rovg），其
中ravg为第i个UE的平均数据速率。效用函数的结果可以是将特定工作参数设置应用到效用函数的结果。可设计效用函数使得工作参数设置的集合可最大化RB组(RBG)的效用函数。
[0047]例如，使用效用函数及其效用函数结果(例如，瞬时数据速率或瞬时数据速率的函数)从工作参数的可能设置中选择特定工作参数设置如下:当UE在第η个发送时间间隔(TTI)内发送信道状态信息(CSI)等反馈信息或一般而言，信道质量指示(CQI)时，基站确定第η个TTI处的干扰Im = η，其中干扰可以根据(例如由下行链路中的参考信号接收功率(RSRP)或上行链路中的探测参考信号(SRS)测得的)长期路损信息确定。第η个TTI处的干扰表示如下:
【权利要求】
1.一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一基站的方法，其特征在于，所述方法包括: 根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数，以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。 与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果分别与所述工作参数多种设置中的一种设置相关联，其中优化所述工作参数包括: 为所述工作参数的所述多种设置中的每种设置确定所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果的总和；以及 基于对所述工作参数的所述多种设置的每种设置的所述总和的比较选择所述多种设置中的一种作为所述第一基站的优化的工作参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，选择所述多种设置的一种设置包括在多种设置中选择总和最大的设置。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，选择所述多种设置的一种设置包括在多种设置中选择总和最小的设置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作参数包括发射功率电平、预编码器索引、传输的调制和编码方案、参考信号的位置、导频信号增强水平、频率选择调度或频率分集调度、切换参数、天线仰角、天线模式、传输秩或其组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一效用函数包括所述第一基站服务的用户设备的瞬时数据速率或所述第一基站服务的所述用户设置的所述瞬时数据速率的函数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括根据来自与所述第一基站关联的所述第一效用函数的更新的第一效用函数结果和来自与所述第二基站关联的所述第二效用函数的更新的第二效用函数结果优化所述第二基站的工作参数，以及根据所述第一基站的所述优化的工作参数、所述第二基站的所述工作参数的多种设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述更新的第一效用函数结果和所述更新的第二效用函数结果。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括: 从所述外部基站接收优化的外部参数； 更新具有所述优化的外部参数的所述外部基站的所述工作参数的所述第二初始化设置；以及 重复优化所述工作参数。
9.一种在具有多个集群的通信系统中的一个集群内配置第一内部基站的方法，其特征在于，所述方法包括: 根据所述集群中的所述第一内部基站的工作参数的第一参数设置、所述集群中的第二内部基站的所述工作参数的内部初始化参数设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的外部初始化参数设置使用第一效用函数生成第一结果； 根据所述集群中的所述第一内部基站的所述工作参数的第二参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第二结果； 接收来自所述第二内部基站的第三结果，所述第三结果通过第二效用函数使用所述第一内部基站的所述第一参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成； 接收来自所述第二内部基站的第四结果，所述第四结果通过所述第二效用函数使用所述内部基站的所述第二参数设置、所述第二内部基站的所述内部初始化参数设置以及所述外部基站的所述外部初始化参数设置生成； 根据所述第一结果和所述第三结果的总和与所述第二结果和所述第四结果的总和的比较选择所述内部基站的所述第一或第二参数设置，从而产生首选的参数设置；以及使用所述首选的参数设置作为所述内部基站的新的初始化参数设置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述集群外的所述外部基站的加权效用函数结果选择所述工作参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，从将数学函数应用到所述第一结果、将所述数学函数应用到所述第二结果、将所述数学函数应用到所述第三结果、将所述数学函数应用到所述第四结果以及将所述数学函数应用到所述集群外的所述外部基站的所述加权效用函数结果所产 生的值中确定所述加权效用函数结果。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用所述首选的参数设置包括: 根据所述选择的参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的第一参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第五结果; 根据所述选择的参数设置、所述第二内部基站的所述工作参数的第二参数设置以及所述外部基站的所述工作参数的所述外部初始化参数设置使用所述第一效用函数生成第六结果; 将所述第五结果和所述第六结果发送到所述第二内部基站；以及 接收所述第二所选的参数设置作为所述第二内部基站的新的初始化参数设置。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括: 将所述首选的参数设置与所述外部基站交换；以及 重复使用所述第一效用函数来生成所述第一结果，使用所述第一效用函数生成所述第二结果，接收所述第三结果，接收所述第四结果，以及选择所述参数设置。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述工作参数包括发射功率电平、预编码器索引、传输的调制和编码方案、参考信号的位置、导频信号增强水平、频率选择调度或频率分集调度、切换参数、天线仰角、天线模式、传输秩或其组合。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，选择所述参数设置包括: 如果所述第一结果和所述第三结果的总和大于所述第二结果和所述第四结果的总和，那么选择所述第一内部基站的所述第一参数设置；以及如果所述第一结果和所述第三结果的总和小于所述第二结果和所述第四结果的总和，那么选择所述第一内部基站的所述第二参数设置。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，选择所述参数设置包括: 如果所述第一结果和所述第三结果的总和小于所述第二结果和所述第四结果的总和，那么选择所述第一内部基站的所述第一参数设置；以及 如果所述第一结果和所述第三结果的总和大于所述第二结果和所述第四结果的总和，那么选择所述内部基站的所述第二参数设置。
17.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述首选的参数设置是为后续时间实例选择的。
18.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述首选的参数设置是为后续时间实例选择的且对指定数目的时间实例有效。
19.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括: 根据所述首选的参数设置为由所述第一内部基站服务的用户设备估计信道度量；以及 根据所述估计的信道度量调度所述用户设备。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述信道度量包括信号干扰噪声比。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，根据所述集群内的所述第二内部基站的所述工作参数的所述内部初始化参数设置、所述第一内部基站和所述用户设备之间的第一信道的第一路损值、所述第二内部基站和所述用户设备之间的第二信道的第二路损值、所述用户设备提供的反馈信息或其组合估计所述信道度量。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括根据所述估计的信道度量调整与所述用户设备相关的数据速率。
23.第一基站，其特征在于，包括: 处理器，用于根据来自与所述第一基站关联的第一效用函数的第一效用函数结果和来自与所述集群内的第二基站关联的第二效用函数的第二效用函数结果优化所述第一基站的工作参数，以及根据所述第一基站的所述工作参数的多种设置、所述第二基站的所述工作参数的第一初始化设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果。 可操作地耦合到所述处理器的发射器，所述发射器用于与所述外部基站共享所述优化的工作参数。
24.根据权利要求23所述的基站，其特征在于，所述处理器用于确定所述工作参数的所述多种设置中的每种设置、所述第一效用函数结果和所述第二效用函数结果的总和，以及用于基于对所述工作参数的所述多种设置的每种设置的所述总和的比较选择所述多种设置中的一种作为所述第一基站的优化的工作参数。
25.根据权利要求23所述的基站，其特征在于，所述处理器用于根据来自与所述第一基站关联的所述第一效用函数的更新的第一效用函数结果和来自与所述第二基站关联的所述第二效用函数的更新的第二效用函数结果优化所述第二基站的工作参数，以及根据所述第一基站的所述优化的工作参数、所述第二基站的所述工作参数的多种设置以及所述集群外的外部基站的所述工作参数的第二初始化设置优化所述更新的第一效用函数结果和所述更新的第二效用函数结果。
26.根据权利要求23所述的基站，其特征在于，进一步包括可操作地耦合到所述处理器的接收器，所述接收器用于接收来自所述外部基站的优化的外部参数，所述处理器用于使用所述优 化的外部参数更新所述外部基站的所述工作参数的所述第二初始化设置。
【文档编号】H04W72/04GK104081853SQ201380006857
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2012年2月3日
【发明者】亚伦·卡拉德, 恩科·敦·道, 张航, 程候庭, 伽米尼·瑟纳瑞斯 申请人:华为技术有限公司