用于动态地路由信号的系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年7月31日提交的标题为“optimizationoftrafficloadinadistributedantennasystem”的美国临时专利申请第61/678,016号的优先权，其公开内容出于所有目的而全部通过引用合并到本文中。

本发明总体上涉及采用分布式天线系统(das)作为分布式无线网络的一部分的无线通信系统。更具体地，本发明涉及利用业务量(traffic)监测和优化的das。

背景技术：

无线网络运营商面临建立对高数据流量(data-traffic)增长率进行有效管理的网络的持续挑战。针对终端用户的移动性和增加层级的多媒体内容通常采用端对端网络适配，其支持新服务以及增加的对于宽带和统一费率互联网访问的要求。网络运营商面临的最难挑战之一是由用户从一个位置到另一个位置的物理移动引起的，尤其在无线用户大量地聚集在一个位置时。显著的示例是在午餐时间期间的商业企业设施，在该期间大量的无线用户逗留在建筑物中的午餐室或自助餐厅位置。在那时，大量的用户已从他们的办公室和平常的工作区域离开。很有可能在午餐时间期间在设施内到处存在许多几乎没有用户的位置。如果在对于用户负荷的设计过程期间如在用户在他们的正常工作区域的正常工作时间期间一样适当地设计室内无线网络资源的大小，则很可能午餐时间场景将出现未预料到的一些关于可用无线容量和数据吞吐量的挑战。

技术实现要素：

根据本发明的实施例，提供了一种用于动态地路由信号的系统，所述系统包括：一个或多个基带单元，其中，所述一个或多个基带单元能够操作用于从多个信号源接收无线电资源；多个数字远程单元，其耦接至所述一个或多个基带单元并且能够操作用于在所述多个数字远程单元与所述一个或多个基带单元之间传输所述无线电资源；由所述多个数字远程单元构成的多个扇区，其包括第一扇区和与所述第一扇区不同的第二扇区，每个扇区均包括所述多个数字远程单元的子集；以及业务量监测单元，其耦接至所述一个或多个基带单元，其中，所述业务量监测单元被配置成：针对所述一个或多个基带单元确定一个或多个关键性能指标；以及通过将至少一个数字远程单元从所述第一扇区分配到所述第二扇区来基于所述一个或多个关键性能指标对所述多个扇区的至少一部分进行重新配置。

根据本发明的实施例，提供了一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号的系统。该系统包括多个数字接入单元(dau)。多个dau被耦接并且能够操作用于在多个dau之间路由信号。该系统也包括多个数字远程单元(dru)，多个dru耦接至多个dau并且能够操作用于在dru与dau之间传输信号。该系统还包括一个或多个基站收发台(bts)和一个或多个业务量监测单元。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号的系统。该系统包括多个数字接入单元(dau)。多个dau被耦接并且能够操作用于在多个dau之间路由信号。该系统还包括多个数字远程单元(dru)以及多个基站收发台(bts)，多个dru耦接至多个dau并且能够操作用于在dru与dau之间传输信号。该系统还包括多个业务量监测模块以及网络优化目标和优化算法。

在实施例中，提供了一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号的系统，并且该系统包括多个数字接入单元(dau)。多个dau被耦接并且能够操作用于在多个dau之间路由信号。该系统也包括多个数字远程单元(dru)以及一个或多个基站收发台(bts)，多个dru耦接至多个dau并且能够操作用于在dru与dau之间传输信号。该系统还包括业务量监测单元。

与传统技术相比，借助于本发明获得了许多益处。例如，本发明的实施例提供了在das网络中的业务量监测，从而改进了网络性能和用户体验。结合下文和附图更详细地描述了本发明的这些和其他实施例以及许多本发明的优点和特征。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例示出了基本结构以及以具有单个3扇区bts与3个dau和针对每个小区呈菊花链状连接在一起的7个dru为基础的传输路由、业务量监测和网络优化的示例的框图。

图2是根据本发明的一个实施例示出了针对n＝1的频率复用模式的基本结构以及以具有单个3扇区bts与3个dau和针对每个小区呈菊花链状连接在一起的7个dru为基础的传输路由、业务量监测和网络优化的示例。

图3是根据本发明的一个实施例示出了基本结构以及以具有多个3扇区bts与3个dau和针对每个小区呈菊花链状连接在一起的7个dru为基础的传输路由、业务量监测及网络优化的示例的框图。在该实施例中，多个三扇区基站连接至菊花链状das网络。

图4是根据本发明的实施例的数字接入单元(dau)的框图，该dau包含物理节点、本地路由器和端口业务量监测能力。

图5是根据本发明的实施例的数据远程单元(dru)的框图，该dru包括物理节点、远程路由器和端口业务量监测能力。

图6描绘了根据本发明的实施例的多个本地路由器与多个远程路由器互相连接的典型拓扑以及业务量监测和网络优化功能性。

图7描绘了根据本发明的实施例的多个本地路由器与多个远程路由器互相连接的典型拓扑以及在每个微微小区处的业务量监测和网络优化功能性。

图8描绘了根据本发明的实施例的多个本地路由器与多个远程路由器互相连接的典型拓扑以及在每个微微小区处的业务量监测和网络优化功能性。

图9是示出了根据本发明的实施例的优化das网络的方法的简化流程图。

图10是示出了根据本发明的实施例的计算das网络的kpi和qos的方法的简化流程图。

图11是示出了根据本发明的实施例的优化算法的简化流程图。

具体实施方式

为了适应在一天的不同时间以及针对一周的不同天在无线网络天线位置处的无线用户负荷的变化，有几种候选的现有方法。

一种方法是在设施各处部署许多低功率高容量基站。基于每个基站的覆盖范围和要覆盖的总空间来确定基站的数量。这些基站中的每个基站被提供有足够的无线电资源(即，容量和宽带数据吞吐量)以适应在工作日和工作周的过程期间发生的最大用户负荷。尽管该方法通常得到针对无线用户的高质量的服务，但是该方法的显著缺点是基站容量中的许多容量在大部分的时间是被浪费的。由于典型的室内无线网络部署涉及针对每个基站、基于每个用户来评估的资金和操作成本，所以针对给定企业设施的通常高的总生命周期成本远没达到最优。

第二候选方法涉及das以及该das专用的集中式基站组的部署。现有的das部署属于两种类别之一。第一种类型的das是“固定的”，其中系统配置不基于一天的时间或者关于使用的其他信息而变化。在设计过程中设置与das相关联的远程单元，使得基站无线电资源的特定块被认为足以服务das远程单元的每个小组。该方法的显著缺点是大多数企业似乎经历对企业内的各种员工组的频繁的重新整顿和重组。因此，初始的das设置将很可能需要不时地变化，从而需要利用关于无线网络的适当水平的专门知识来部署增加的直属员工和合同资源。

第二种类型的das装配有如下类型的网络交换机，该网络交换机允许手动地改变与任何特定的集中式基站相关联的das远程单元的位置和数量。尽管该方法好像会基于企业的需求或者基于一天的时间来支持动态das重新配置，但是这经常暗示着将需要分配另外的员工资源以提供网络的实时管理。另一问题是在一周的每一天在一天的相同时间使得同一das远程单元配置反复地改变并不总是正确的或最好的。通常，企业it管理人员监测在每个基站上的用户负荷是困难的或者不切实际的。而且，几乎肯定的是企业it管理人员没有针对每个das远程单元来确定在一天的给定时间的负荷的可行方式；他们只能猜测百分比负荷。

传统das部署的另一主要限制与其安装、调试和优化过程有关。一些必须克服的挑战性问题包括：选择远程单元天线位置以确保适当的覆盖范围，同时最小化来自室外宏小区站点的下行链路干扰，最小化对室外宏小区站点的上行链路干扰，并且当在室内时以及当从室外向室内移动时(以及从室内向室外移动时)确保适当的系统内切换。执行这样的部署优化的过程经常以反复试验为特征。因此，结果可能与高质量的服务不一致。

基于在本文中描述的传统方法，明显的是利用传统系统和能力不能实现高效的、容易部署的且可动态配置的无线网络。本发明的实施例基本上克服了上述传统方法的限制。本发明的实施例提供的先进系统架构提供了管理、控制、增强以及促进分布式无线网络的无线电资源效率、使用和整体性能的高度灵活性。该先进系统架构使得能够进行特殊化应用和增强，包括但不限于灵活的同时联播、自动业务量负荷均衡、网络和无线电资源优化、网络校准、自发/辅助调试、载波共用(carrierpooling)、自动频率选择、射频载波布置、业务量监测和/或业务量标记。本发明实施例也可以服务于多个运营商、每个运营商的多模式无线电(调制-独立)和多个频带，以增加运营商的无线网络的效率和业务量容量。

因此，该架构的实施例提供了用于灵活的同时联播的能力。利用灵活的同时联播，可以经由软件控制来设置被分配给特定dru或dru组的无线电资源(诸如rf载波、lte资源块、cdma码或tdma时隙)的数量以满足期望的容量和吞吐量目标或者无线用户需求。本发明的应用适于与分布式基站、分布式天线系统、分布式中继器(repeater)、移动设备和无线终端、便携式无线装置以及其他无线通信系统(诸如微波和卫星通信)一起使用。

根据本发明的实施例，提供了业务量监测单元作为系统的一个或多个元件的部件，使得能够测量在网络中的网络业务量。也提供了一种网络优化目标和优化算法，使得基于通常作为系统上的用户数量的函数的业务量测量结果，使用该目标和关联算法来优化网络的性能。

作为业务量监测的示例，系统能够跟踪下行链路的功率或上行链路的功率。另一示例会包括一些信号处理，包括检查某些控制信号，例如，由移动装置发送的导频信号。通过锁定这些控制信号，业务量监测器可以获得关于使用系统的各个部件的用户数量的信息。

分布式天线系统(das)提供了利用基站资源的有效手段。基站或与das相关联的基站可以位于中心位置和/或通常被称为基站宾馆(basestationhotel)的设施。das网络包括用作基站与数字远程单元(dru)之间的接口的一个或多个数字接入单元(dau)。dau可以与基站并置。dru可以呈菊花状连接在一起和/或以星形配置放置并且对给定的地理区域提供覆盖。dru通常通过采用高速光纤链路与dau连接。该方法利于rf信号从基站传输到由dru服务的区域或远程位置。典型的基站包括3个独立的无线电资源，一般称为扇区。这3个扇区通常用于覆盖3个分开的地理区域，而不会在3个不同的扇区中的用户之间产生共信道干扰。

本发明的实施例提供了尚未在传统系统中实现的das网络中的业务量监测。如本文中所述，业务量监测单元可以与一个或多个系统部件(包括dau、dru、bts、bts宾馆等)结合而被实现为独立单元。

一旦业务量资源聚集到enodeb宾馆(enodebhotel)中，单个enodeb中的离散资源仍被分配到与该enodeb相关联的特定天线组并且提供对特定地理区域的覆盖。业务量资源被固定，即，仅与特定enodeb相关联的资源可以被分配给与该enodeb相关联的天线。然而，由于各enodeb并置在enodeb宾馆中，所以系统可以使用分离的enodeb的聚集业务量资源作为可以根据各种算法分配的单个集中业务量资源。假设通常预测对于在所有区域中的最坏情况业务量资产，在99％的时间中网络设计是浪费的，必然导致固定资源的过量供应或供应不足。业务量资源要么未被使用(空闲信道)，要么供应不足而不足以处理所提供的业务量。两种情况都引起同一后果：失去收益并且失去机会。当站点的业务量资源空闲且未使用时，业务量资产未能提供对投资的最佳回报。但是在一天中的任何点处缺少足以支持所提供的业务量的容量的站点收集(garner)掉话，失去收益机会并且使客户不满。从扩展的传感器网络得到的业务量信息会用于仅在需要服务的时间段内将业务量资源动态地分配给所需要的地理区域。一旦提供了服务并且业务量传感器网络确定不再需要业务量资源，业务量资源被返回到资源池以进行重新分配。整个网络基于所感知(感测)的需求或者在由于自然事件或人为事件而中断的情况下自动地对其自身进行重新配置。使用das的地理负荷均衡被认为是业务量负荷均衡的新方法，其根据当前地理业务量条件来实时地提供动态负荷重新分布。其可以用于改进包含不均匀分布业务量、尤其是用于解析业务量热点的任何分布式系统的性能。

网络的性能(由来自网络的不同部分的kpi(关键性能指标)的数字来表示)决定qos值。不同的运营商可以具有定义的不同商业目标和不同的关注业务。基于这些考虑，有效的且有成本效益的网络性能管理随着运营商的不同而不同。因此，可以定义qos度量并且将其映射为一组kpi。

图1所示的实施例示出了根据本发明的实施例的基本das网络架构并且提供了在3扇区基站与多个dru之间的数据传输网络、业务量监测和网络优化方案的示例。在本实施例中，dru呈菊花链状连接在一起以实现在特定的地理区域内的覆盖。每个单独的扇区覆盖被标识为小区的独立地理区域。虽然就das网络的优化而言来讨论实施例，但是即使没有实现完全优化，也将术语“优化”适当地理解为包括相比于传统系统的性能改进。因此，优化不要求业务量管理度量的最大值，而是也包括在仍低于最大性能时改进了系统性能的业务量分布。

图1描绘了采用多个数字远程单元(dru)和多个数字接入单元(dau)的das系统。根据本发明，每个dru提供与每个dru相关联的唯一信息，该唯一信息唯一地标识由特定的数字远程单元接收的上行链路数据。

本发明的实施例的一个特征是在dru或一个(多个)dru组之间路由基站无线电资源的能力。为了路由可从一个或更多个基站得到的无线电资源，期望在das网络中配置dau和dru的单独路由器表。该功能通过本发明的实施例来提供。

dau被联网在一起以利于在多个dau之间路由dru信号。dau支持在基站与dru之间的rf下行链路信号和rf上行链路信号的传输。该架构使得各种基站信号能够被传输到多个dru以及从多个dru传输各种基站信号。peer(对等)端口用于将dau互相连接并且将dru互相连接。

dau具有(在宽范围内按照小增量)控制在dau与连接至该dau的基站(或多个基站)之间传输的下行链路信号和上行链路信号的增益的能力。该能力提供了用于同时对特定的远程dru(或经由关联的一个或多个dau的dru组)与特定的基站扇区之间的路径的上行链路和下行链路连接性进行控制的灵活性。

本发明的实施例使用路由器表来配置联网的dau。本地路由器表建立输入到各种输出的映射。当来自外部端口和peer端口的输入需要合并到同一数据流中时，内部合并块用于下行链路表。类似地，当来自lan端口和peer端口的输入需要合并到同一数据流中时，合并块用在上行链路表中。

远程路由器表建立输入到各种输出的映射。当来自lan端口和peer端口的输入需要合并到同一数据流中时，内部合并块用于下行链路表。类似地，当来自外部端口和peer端口的输入需要合并到同一数据流中时，合并块用在上行链路表中。

如图1所示，单独的基站扇区的无线电资源被传输到dru的菊花链状网络。每个单独扇区的无线电资源经由联网的dru提供对独立地理区域的覆盖。图1示出了每个小区包括7个dru的独立网络的三个小区如何向给定的地理区域提供覆盖。利用服务器来控制在das网络中提供的交换功能。参照图1，例如，dau1(102)从bts扇区1(101)接收下行链路信号。dau1将rf信号转变为光学信号并且光纤线缆103将期望信号传输到dru2(104)。光缆105将所有光学信号传输到dru3(106)。在将光学信号向前传递到dru1(107)时涉及在菊花链中的其他dru。dau1(102)与dau2(108)联网以使得来自扇区2(109)和扇区3(110)的下行链路信号能够传输到在小区1中的所有dru。该系统的交换和路由功能使得能够选择由每个dru发送和接收哪个扇区的信号。

包括了在dau处示出业务量监测单元(121)的实施例以跟踪在网络中的每个dau处的业务量负荷。与每个dau相关联的业务量负荷被收集并存储在网络优化单元(120)中。优化单元(120)计算整体das网络性能并且确定最优的重新配置的网络以改进性能或使性能最大化。使用与dau结合的业务量监测单元(121)通过在dau外部的业务量监测单元来提供对das网络的优化。因此，本发明的实施例提供了在das网络中的业务量监测。然后，可以使用与业务量监测有关的信息来执行对das网络的优化。

参照图1，业务量监测单元121可以是确定每个dau上的用户数量的服务器，其中，在一些实施例中，每个dau具有多个端口。然后，来自业务量监测单元121的数据被提供到网络优化单元120，网络优化单元120可以是包括业务量监控单元的相同服务器或者不同的服务器。网络优化单元120(可以是在服务器上运行的软件)可以对业务量负荷的再均衡进行建模，并且在确定性能是可接受的之后，通过与dau进行通信并且在扇区之间转移业务量来实现负荷再均衡。虽然在图1中网络优化单元120被示为耦接至dau，但是本发明的实施例并不要求这样，而是可以在一个dru处执行网络优化，其中，例如使用将dru连接至dau的以太网回程将关于网络优化的数据传输回dau。因此，网络优化服务器可以位于一个dru处，从而从该位置控制整个网络。本领域的普通技术人员会识别出许多变化、修改和替选。

网络优化单元可以实现网络优化目标，该目标可以与每个扇区的用户数量有关，例如，每个扇区传送百分比少于总业务量的50％、少于总业务量的40％或少于总业务量的35％的业务量，每个扇区具有少于50％的用户、少于40％的用户、少于35％的用户，或者每个扇区具有33％的用户等。因此，优化目标可以包括系统性能的度量。虽然系统可能没有达到目标，但是可以提供面向目标的进步，从而改善用户体验。

图2示出了说明当使用n＝1的频率复用模式时如何使用单个基站来提供对于较大地理区域的覆盖的实施例。参照图2，小区1和小区8共享基站的扇区1的无线电资源。类似地，扇区2和扇区10共享扇区2的无线电资源。

dau控制在基站与dru之间的数据路由。每个单独的数据分组设置有唯一地标识其与哪个dru相关联的报头。dau相互连接以允许在多个dau之间传输数据。该特征在das网络中提供了在扇区与各个dru之间路由信号的独特灵活性。使用服务器来控制在das网络中提供的交换功能。参照图2，例如，dau1(202)从bts1扇区1(201)接收下行链路信号。dau1将rf信号转变为光学信号并且光纤线缆203将期望信号传输到dru2(204)。光缆205将所有光学信号传输到dru3(206)。在将光学信号向前传递到dru1(207)时涉及菊花链中的其他dru。dau1(202)与dau2(208)联网以使得来自扇区2和扇区3的下行链路信号能够传输到在小区1中的所有dru。光纤线缆209将期望信号传输到dru23(210)。光缆211将所有光学信号传输到dru24(212)。在将光学信号向前传递到dru22(213)时涉及菊花链中的其他dru。包括了在dau处示出业务量监测单元(221)的实施例以跟踪在网络中的每个dau处的业务量负荷。与每个dau相关联的业务量负荷被收集并且存储在网络优化单元(220)中。优化单元(220)计算整体das网络性能并且确定最优的重新配置的网络以使性能最大化。

图3示出了说明采用n个bts互相连接以服务给定的地理区域的基站宾馆的应用的实施例。基站可以代表独立的无线网络运营商和/或多个标准(wcdma、lte等)，或者基站可以代表另外的rf载波的提供。基站信号在连接至dau之前可以被组合，如可以是针对中立主机应用的情况。参照图3，例如，dau1(302)从bts扇区1(301)接收下行链路信号。dau1将rf信号转变为光学信号并且光纤线缆303将期望信号传输到dru2(304)。光缆305将所有光学信号传输到dru3(306)。在将光学信号向前传递到dru1(307)时涉及在菊花链中的其他dru。dau1(302)与dau2(308)联网以使得来自bts1扇区2的下行链路信号能够传输到小区1中的所有dru。dau1(302)从bts扇区n(309)接收下行链路信号。dau1将rf信号转变为光学信号并且光纤线缆303将期望信号传输到dru2(304)。光缆305将所有光学信号传输到dru3(306)。在将光学信号向前传递到dru1(307)时涉及在菊花链中的其他dru。附加的基站提供了增加小区1的容量的能力。

为了有效地利用有限的基站资源，dru的网络应当具有下述能力：将它们各自的上行链路信号和下行链路信号重定向到任一bts扇区以及从任一bts扇区重定向它们各自的上行链路信号和下行链路信号。由于dru数据业务量具有独特的流，所以dau路由器具有将信号路由到不同扇区的机制。包括了在dau处示出业务量监测单元(321)的实施例以跟踪在网络中的每个dau处的业务量负荷。与每个dau相关联的业务量负荷被收集并且存储在网络优化单元(320)中。优化单元(320)计算整体das网络性能并且确定最优的重新配置的网络以使性能最大化。

图4示出了dau中的两个主要元件，即物理节点(400)和本地路由器(401)。物理节点将rf信号转变为用于下行链路的基带以及从基带转变为用于上行链路的rf。本地路由器在各种lan端口、peer端口和外部端口之间定向业务量。物理节点在射频(rf)下连接到bts。物理节点可以用于不同运营商、不同频带、不同信道等。物理节点可以经由双工器来组合下行链路信号与上行链路信号，或者它们可以保持下行链路信号和上行链路信号分离，如单工配置的情况那样。在一个实施例中，在每个dau中提供业务量监测(416)能力以确定在每个dau端口处的业务量负荷。在该实施例中，与在外部执行业务量监测的其他实现方式相比，在每个dau中执行业务量监测功能。

图4示出了物理节点具有用于上行链路的单独输出(405)和用于下行链路路径的单独输入(404)的实施例。物理节点将信号从rf转变为用于下行链路路径的基带以及从基带转变为用于上行链路路径的rf。物理节点经由外部端口(409、410)连接至本地路由器。路由器将来自lan端口和peer端口的上行链路数据流定向至所选择的外部u端口。类似地，路由器将来自外部d端口的下行链路数据流定向至所选择的lan端口和peer端口。

在一个实施例中，lan端口和peer端口经由光纤连接至dau和dru的网络。网络连接还可以使用铜互连，诸如cat5或6线缆连接、或者其他适合的互连设备。dau还使用ip(406)连接至互联网。还使用以太网连接(408)来在主机单元与dau之间进行通信。dru还可以经由以太网端口直接连接至远程操作控制中心(407)。

图5示出了dru中的两个主要元件，即物理节点(501)和远程路由器(500)。dru包括远程路由器和物理节点二者。远程路由器在lan端口、外部端口与peer端口之间定向业务量。物理节点在射频(rf)下连接至bts。物理节点可以用于不同运营商、不同频带、不同信道等。图5示出了物理节点具有用于上行链路的单独输入(504)和用于下行链路路径的单独输出(503)的实施例。物理节点将信号从rf转变为用于上行链路路径的基带以及从基带转变为用于下行链路路径的rf。物理节点经由外部端口(506、507)连接至远程路由器。路由器将来自lan端口和peer端口的下行链路数据流定向至所选择的外部d端口。类似地，路由器将来自外部u端口的上行链路数据流定向至所选择的lan端口和peer端口。dru还包含以太网交换机(505)，以使得远程计算机或无线接入点可以连接至互联网。

在一个实施例中，在每个dru中提供业务量监测(516)能力以确定在每个dru端口处的业务量负荷。在该实施例中，与在外部执行业务量监测的其他实现方式相比，在每个dau中执行业务量监测功能。

如图6所示，基站宾馆(610)包括多个微微小区。微微小区通常取决于无线运营商并且取决于频带。在相同频带内工作的微微小区在rf下被组合并且输入到各个dau。来自组合的微微小区的dau无线电资源被传输到dru的菊花链状网络。每个单独的dau无线电资源经由联网的dru提供对独立的地理区域的覆盖。图6示出了多个dau如何提供对给定地理区域的覆盖，其中每个小区均包括7个dru的独立网络。在一个实施例中，在外部业务量监测单元(621)中设置业务量监测功能，外部业务量监测单元(621)连接至dau网络。

如图7所示，基站宾馆(710)包括多个微微小区。微微小区通常取决于无线运营商并且取决于频带。在相同频带内工作的微微小区在rf下被组合并且输入到各个dau。来自组合的微微小区的dau无线电资源被传输到dru的菊花链状网络。每个单独的dau无线电资源经由联网的dru提供对独立地理区域的覆盖。图7示出了多个dau如何提供对给定地理区域的覆盖，其中每个小区均包括7个dru的独立网络。在一个实施例中，在外部业务量监测单元(721)中设置业务量监测功能，外部业务量监测单元(721)连接至微微小区。bts宾馆710包括耦接至业务量监测单元720的多个微微小区。业务量信息从微微小区流向业务量监测单元，业务量监测单元使用该业务量信息来优化das网络。业务量监测单元820与网络优化单元721一起工作，网络优化单元721可以包括用来在整个das网络内有效地分布业务量的业务量管理算法。

图8示出了基站宾馆(810)的实施例，基站宾馆(810)包括经由数字接口(830)相互连接至dau网络的多个微微小区。

图9示出了das网络优化流程图的一个实施例。在各个网络节点处收集网络业务量的关键性能指标(kpi)(910)。kpi可以包括诸如以下的信息：受阻呼叫的数量、有效呼叫的数量、上行链路信道的平均功率、下行链路信道的平均功率、在每个扇区上的业务量、失败的呼叫、满意用户的数量、不满意用户的数量、通过给定dru进行操作的用户数量等。

然后，在可利用的das网络无线电资源的背景下分析das网络性能(912)。为了确定网络业务量的最优路由，将优化算法应用到现有的das网络(914)。一旦已确定最优das网络，接着就确定对重新配置das网络性能的估计(916)。在实现之前对重新配置的das网络进行评价以确保性能将是可接受的。如果重新配置的das网络已被确定为可接受的，则实现重新配置的das网络(918)并且重复整个过程。在实施例中，可以将在重新配置之前扇区上的负荷与在计划的重新配置之后扇区上的负荷进行比较，以确定dru向其他扇区的转移是否改进了系统性能。

因此，使用网络业务量的kpi，可以修改das网络以改进系统性能。作为示例，如果特定的dru具有比其他邻近的dru更高的负荷，可以将业务量路由到邻近的dru以便减少在特定的dru上的负荷。在2012年2月17日提交的标题为“evolutionaryalgorithmsforgeographicloadbalancingusingadistributedantennasystem”的美国专利申请第61/600,530号中提供了与负荷均衡有关的附加描述，上述申请的全部公开内容出于所有目的而通过引用合并到本文中。

作为优化网络性能的示例，基站通常具有三个扇区。可以向不同扇区分配dru以便通过将分配到第一扇区的dru转移到第二扇区而从第一扇区(例如，高业务量扇区)向第二扇区(例如，低业务量扇区)转移业务量来改进性能。尽管本发明的一些实施例没有优化系统的性能，但是可以使用在本文中描述的技术来改进系统性能，例如，通过测量在dru上的业务量负荷，执行在dur上的业务量的负荷均衡，以通过向以小于第一业务量负荷的第二业务量负荷为特征的第二dru转移负荷来减少以第一业务量负荷为特征的第一dru上的负荷。在优化过程中，可以测量与预定阈值相比的系统性能，其中，一旦达到了预定阈值，优化过程就终止。本领域的普通技术人员将会认识到许多变化、修改和替选。

作为另一示例，可以修改对于dru的功率设置以改进系统性能，如在2012年7月9日提交的标题为“aself-optimizingdistributedantennasystemusingsoftfrequencyreuse”的美国专利申请第61/669,572号中以附加细节所描述的那样，上述申请的公开内容出于所有目的而全部通过引用合并到本文中。

图10示出了计算das网络的kpi和qos的一个实施例。用于确定das网络qos的重要参数包括向给定dru分配的用户数量、在各个dru之间的空间距离以及识别哪些dru被分配给哪个bts扇区。

图11示出用于优化算法的流程图的一个实施例。在该实施例中，使用估计分布算法(eda)。调研了各种dru分配方案以确定获得最高qos的最优dru方案。在实施例中，生成初始种群(population)(1110)。针对所有分区来分析业务量信息(kpi)和业务量性能(qos)(1112)。执行排序过程(1114)，并且如果满足收敛准则(1116)，则做出确定。如果这样，则终止该处理。如果不满足收敛准则，则更新代计数器(generationcounter)(1118)，执行排序操作(1120)，计算参数γ(1122)并且生成新种群(1124)。然后，该方法进行到业务量信息和性能分析(1112)。

网络优化

网络的性能(由来自网络的不同部分的多个kpi表示)确定qos值。不同的运营商可以具有定义的不同商业目标和不同的感兴趣的服务。基于这些考虑，有效的且有成本效益的网络性能管理随着运营商不同而不同。因此，qos度量可以被定义并映射为一组kpi。当使用一组kpi时，则该映射必须由加权的归一化函数来表示。

在这个部分中，利用混合整数规划对扇区化问题进行公式化以对扇区之间的业务量进行均衡并且用连续且紧密的扇区来最小化切换。假设在时间段t对dru进行扇区化，则问题是在时间段t+1处获得自适应地对业务量需求的变化进行均衡的新的扇区化。

为了对该问题进行公式化，考虑具有n个dru的服务覆盖区域。假设每个dru具有业务量需求ti，i＝1,…,n。注意，如果在drub处从uea接收的上行链路功率相比于其他dru而言较大，则uea属于drub。设pij是移动设备从drui到druj的转移概率。那么，从drui到druj的切换呼叫变为hij＝pijti个。drui与druj之间的距离与pij成反比。假设enodeb宾馆具有m个vbs。设sosm和sodk分别是vbsm中的扇区组和分配给sectork的dru组，以使得|sosm|＝3(如果每个enodeb/vbs具有三个扇区)，m＝1,…,m以及k＝1,…k。考虑扇区化问题中的以下三个成本因子(kpi)：

kpibc(受阻呼叫数量的倒数)：由硬容量和软容量引起的受阻呼叫的损失。设hcm和sck分别是vbsm的硬容量和sectork的软容量，使得当drui属于sectork时，二进制变量xik＝1。则当drui属于vbsm时，yim＝1。

由于仅当呼叫受阻时发生损失，所以仅将sck应用于目标函数，因为hcm是sck的函数，并且不需要将其作为另一项添加到目标函数中。sck是非负的实变量。因此，

kpiho(切换次数的倒数)：考虑三种不同类型的切换：

a.enodeb间切换：当正在通话的用户设备(ue)从一个vbs移动到另一个vbs时，接着，ue需要进行enodeb间切换。使用x2接口(只要ue不离开lte覆盖区域即可)或s1接口(当ue离开服务小区时)来执行enodeb间切换。x2切换包括使用x2应用部分(x2ap)来建立从源enodeb到目标enodeb的信令连接。目标enodeb利用ue的新地理位置来更新mme(移动管理实体)。为了实现该过程，mme需要与s-gw(服务网关)进行通信以协商新的端点。在s1切换期间，mme接收源enodeb的重新定位准备请求，其开始切换资源分配过程以从目标enodeb请求必需的无线电资源。在目标enodeb发送嵌入切换命令消息中的所需无线电接口参数之后，mme将该切换命令消息透明地转发到ue，该ue执行该切换。主过程由mme触发并由s-gw执行。

当drui和druj属于vbsm时，设二进制变量zijm＝1。然后，通过使用变量来计算enodeb间切换成本，该成本变为

注意，当drui和druj属于不同的vbs(即，zijm＝0)时，发生enodeb间切换。

b.enodeb内切换：当正在通话的ue从vbs中的一个扇区移动到另一个扇区时，接着，移动设备需要进行enodeb内切换。该过程无需涉及mme或s-gw，因为可以在vbs内完全处理该过程。现在通过当drui和druj属于扇区k时设二进制变量wijk＝1，通过使用两个变量wij-zji来计算enodeb内切换成本，其中该成本变为

当drui和druj属于相同vbs中的不同扇区时发生enodeb内切换。

c.强制切换：当dru改变其扇区时，小区中的所有正在进行的通话必须改变其wcdma的导频pn偏移量。通过使用当前扇区化aik来计算强制切换的成本，当drui在sectork中时，aik等于零。由于当前在另一扇区中的drui移动到sectork时发生该成本，所以该成本变为

这三种切换成本的加权组合为：

kpici(紧密性指标(compactnessindex)的倒数)：将尝试利用在第ⅱ.b部分中介绍的紧密性指标ci来使切换边界的长度最小化。在等式(4)中，分子项表示两个不同扇区之间的切换dru边的数量。

其中，如果drui和druj相邻，则bij＝1。

现在考虑公式中所需的以下约束：

1.每个dru必须属于某个扇区，即：

对于所有的i，

2.sectork中的任意两个dru之间的关系必须满足：当且仅当xik＝xjk＝1时，wijk＝1。因此，

对于所有i、j和k，wijk≤xik,wijk≤xjk并且wijk≥xik+xjk-1(6)

在vbsm中的两个dru之间的关系满足：当且仅当yim＝yjm＝1时，zijm＝1，这导致：

针对所有i、j和k，zijm≤yim,zijm≤yjm并且zijm≥yim+yjm-1(7)

3.连续的扇区化，如果扇区具有不止一个dru，则扇区的dru必须是连续的。针对连续扇区的公式化，对sodk使用切割定理[26]。如果连接sectork，则将sodk中的小区分开的任何切割具有六边形小区的至少一个公共边。设s1k为sodk的适当子集，即s1k≠φ以及s1k≠sodk。此外，设s2k为s1k的相反集合，即s2k＝sodk-s1k。由于两个子集连续，所以存在dru的被这些子集分开的至少一个公共边。因此，

现在，qos函数是已介绍的三个kpi(成本因子)的加权组合。显然，目标函数是要将qos函数最大化。存在由硬容量和软容量以及切换呼叫所引起的受阻呼叫的损失。作为下面的混合整数线性规划，可以对dru扇区化进行公式化。

最小化

qos^-1＝w1·kpibc^-1+w2·kpiho^-1+w3·kpici^-1(9)

服从：

对于所有i

wijk≤xik,wijk≤xjk并且wijk≥xik+xjk-1对于所有i、j和k

对于所有i、j

对于所有m

zijm≤yim,zijm≤yjm并且zijm≥yim+yjm-1对于所有i、j和m

对于所有i、j

对于所有其中s1k≠φ以及s1k≠sodk以及s2k＝sodk-s1k

hij＝pijti对于所有i和j

对于所有m

对于所有k

xik，wijk，zijm，pk∈{0，1}对于所有i、j、k和m

注意，作为扇区化问题的特殊情况的很多分组问题是熟知的np困难问题。由于该问题是np困难的，所以执行算法所花费的时间随着问题的大小呈指数增长。因此，这样的算法在大多数情况下对于真实世界大小问题而言是不可用的。作为对于np困难问题的令人振奋的结果，研究了演化算法以解决扇区化问题，并且将性能与通过混合整数规划所获得的解进行比较。

估计分布算法(eda)

与演化算法不同，在eda中，在没有交叉算子和变异算子的情况下生成每代的个体的新种群。替代地，在eda中，基于概率分布而生成新种群，概率分布是根据上一代的最佳选择个体来估计的。将每个主向量作为eda方法的个体引入，此外，适应性函数是在第iii部分提到的目标函数。总体上，传统的eda可以通过参数和记号来表征。

(is，f，δl，ηl，βl，ps，γ，iter)(11)

其中，

1)is是所有可能解的空间(个体的整个搜索空间)。

2)f表示适应性函数。

3)δl是在第l代的个体(种群)的集合。

4)ηl是从第l代的集合δl中选择的最佳候选解的集合。

5)表示其中是ηl的补数。

6)ps是选择概率。eda算法从集合δl中选择ps|δl|个个体以构成集合ηl。

7)由γ表示在每代根据ηl(所选择的候选解的集合)估计的分布。

8)iter是代的最大数量。

在传统eda中，每个个体由串指定。在以下步骤中描述典型的eda：

步骤0：生成初始种群δ0。通常通过根据均匀(等可能)分布进行采样来获得初始种群(|δ0|个个体)。

针对代l＝1，2，...，接着是步骤1至步骤6

步骤1：根据适应性函数f来评估当前种群δl-1中的个体。根据其适应性顺序来对候选解(当前种群中的个体)进行排序。

步骤2：如果最佳候选解满足收敛准则或者代的数量超过其限值iter，则终止，否则进行到步骤3。

步骤3：从当前种群δl-1中选择最佳psδl-1个候选解(个体)。根据排序后的候选解来实现该选择。

步骤4：基于|η1-1|个最佳候选解来估计概率分布p(θ1，θ2，…，θn)。该估计表示为：

＝p(θ1，θ2，...，θn|ηl-1)(13)

步骤5：基于该估计的新概率分布γ生成新的|δl-1|-|ηl-1|个个体，用新生成的|δ1-1|-|ηl-1|个个体替代差的|βl-1|个个体。

步骤6：进行到步骤1并且重复这些步骤。

遵循用于eda实现的上述伪码的步骤。在试验中，针对估计(13)，使用了单独地估计边缘分布并且使用如下乘积形式的简单方案：

其中，δ是指标函数，并且其可以被表达为：

还应当理解的是，本文中所描述的示例和实施例仅用于说明性目的，并且本领域内技术人员将会想到根据该示例和实施例的各种修改或变化，并且这些修改或变化应当包括在本申请的精神和范围内以及所附权利要求的范围内。

关于包括以上各实施例的实施方式，还公开下述附记：

附记：

1.一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号的系统，所述系统包括：

多个数字接入单元(dau)，其中，所述多个dau被耦接并且能够操作用于在所述多个dau之间路由信号；

多个数字远程单元(dru)，耦接至所述多个dau并且能够操作用于在dru与dau之间传输信号；

多个基站收发台(bts)；

多个业务量监测模块；以及

网络优化目标和优化算法。

2.根据附记1所述的系统，其中，所述基站收发台包括多个小型小区。

3.根据附记1所述的系统，其中，所述基站收发台包括多个小型小区。

4.根据附记1所述的系统，其中，所述网络优化目标包括与多个扇区中的每个扇区相关联的用户百分比。

5.一种用于在分布式天线系统中动态地路由信号的系统，所述系统包括：

多个数字接入单元(dau)，其中，所述多个dau被耦接并且能够操作用于在所述多个dau之间路由信号；

多个数字远程单元(dru)，耦接至所述多个dau并且能够操作用于在dru与dau之间传输信号；

一个或多个基站收发台(bts)；以及

一个或多个业务量监测单元。

6.根据附记5所述的系统，其中，所述一个或多个业务量监测单元在所述多个dau外部并且耦接至所述多个dau中的每个dau。

7.根据附记5所述的系统，其中，所述一个或多个业务量监测单元包括多个业务量监测单元，每个所述业务量监测单元被提供作为所述多个dau中的每个dau的部件。

8.根据附记5所述的系统，其中，所述一个或多个业务量监测单元在所述多个dru外部并且耦接至所述多个dru中的每个dru。

9.根据附记5所述的系统，其中，所述一个或多个业务量监测单元包括多个业务量监测单元，每个所述业务量监测单元被提供作为所述多个dru中的每个dru的部件。

10.根据附记5所述的系统，其中，所述一个或多个业务量监测单元在所述多个bts外部并且耦接至所述多个bts中的每个bts。

11.根据附记5所述的系统，还包括耦接至所述业务量监测单元的网络优化处理器。

12.根据附记11所述的系统，其中，所述网络优化处理器包括优化算法，所述优化算法可选地包括优化目标。

13.根据附记5所述的系统，其中，所述多个dau经由以太网线缆、光纤、微波视线链路、无线链路或卫星链路中的至少一个来耦接。

14.根据附记5所述的系统，其中，所述多个dau经由以太网线缆、光纤、微波视线链路、无线链路或卫星链路中的至少一个耦接至所述多个dru。

15.根据附记5所述的系统，其中，所述dru以菊花链配置的方式连接。

16.根据附记5所述的系统，其中，所述dru以星形配置的方式连接至所述dau。

17.根据附记5所述的系统，其中，所述dau经由以太网线缆、光纤、微波视线链路、无线链路或卫星链路中的至少一个连接至所述bts。

18.根据附记5所述的系统，其中，所述dru以环形的方式连接至多个dau。

19.根据附记5所述的系统，其中，单个dau端口连接至多个基站收发台。

附录1为本文中使用的术语表，包括缩写。

附录1

术语表

aclr相邻信道泄露比

acpr相邻信道功率比

adc模数转换器

aqdm模拟正交解调器

aqm模拟正交调制器

aqdmc模拟正交解调器校正器

aqmc模拟正交调制器校正器

bpf带通滤波器

cdma码分多址

cfr波峰因数减小

dac数模转换器

det检测器

dhmpa数字混合模式功率放大器

ddc数字下变频器

dnc下变频器

dpa多尔蒂功率放大器

dqdm数字正交解调器

dqm数字正交调制器

dsp数字信号处理

duc数字上变频器

eer包络消除与恢复

ef包络跟随

et包络跟踪

evm误差向量幅度

fflpa前馈线性功率放大器

fir有限脉冲响应

fpga现场可编程门阵列

gsm全球移动通信系统

i-q同相/正交

if中频

linc使用非线性部件的线性放大

lo本地振荡器

lpf低通滤波器

mcpa多载波功率放大器

mds多向搜索

ofdm正交频分复用

pa功率放大器

papr峰均功率比

pd数字基带预失真

pll锁相环

qam正交调幅

qpsk正交相移键控

rf射频

rrh远程射频头

rru远程射频头单元

saw表面声波滤波器

umts通用移动电信系统

upc上变频器

wcdma宽带码分多址

wlan无线局域网