用于频谱分配的方法和设备与流程

本发明涉及用于无线通信系统的网络节点和用户设备。此外，本发明还涉及相应的方法、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术：

为了满足流量需求和连接的迅猛增长，用于通信系统的无线电技术逐渐朝着以下方向转变：更灵活地利用形成无线电接入网络基础设施的网络节点处的可用频谱，以及更密集地部署覆盖面积较小的低功率网络节点。在此上下文中，可以通过与具有提供期望服务的潜力和资源的网络节点所建立的更灵活且动态的连接来改善用户的体验品质(例如，从平均数据率方面)。因此，用户设备应当连接至以下网络节点，上述网络节点不必提供最佳的信号强度，而是具有更多的可用资源或者等价地每频率资源具有较少的流量负载。为此，使得网络节点能够操作在多个(不一定是连续的)频谱带宽中，上述多个频谱带宽在下文中称为在网络节点处可用的频谱段或频带。

频谱段是在网络节点处可用的频谱带的一部分。因此，网络节点的可用频带被划分成多个段，其中，上述段的大小在不同网络节点处可以不同。例如，频谱段可以包括分量载波的一部分或整个分量载波(如在3GPP长期演进LTE系统中)或者与在网络节点处可用的无线电接入技术(radio access technology，RAT)相关联的一部分或整个频率带宽。术语“可用”表明频谱段是网络节点的资源。因此，网络节点可以自动地确定或者可以被配置成使用/激活网络节点能够在其上操作的一个或更多个频谱段。

在该上下文中，对在网络节点处可用的频谱和RAT的利用应当根据流量/服务需求、流量类型、干扰模式以及利用较大部分的频谱或多个RAT进行操作的能量成本来适配。相应地，控制在网络侧处对频谱的利用并且使得在网络侧处灵活地利用频谱的问题变成以下问题：将用户设备关联/连接至频谱段并且因此关联/连接至能够提供用户设备所期望的服务的相应网络节点，而非确保连接至提供最佳信号强度的网络节点。

因此，用于在网络节点处灵活地利用频谱的资源分配方法应当包括更先进的小区关联和频率间负载平衡方案，该方案对在网络节点处的频谱利用进行适配以符合用户的流量/服务需求和网络的能量成本。

在传统的蜂窝无线电系统中，用户设备首先通过搜索由网络节点发送的同步信号并且测量相关联的参考信号的强度然后通过向提供最强接收信号的网络节点发送接入请求，从而接入网络。另一方面，已接入网络的用户设备通常需要监视多个网络节点的信号强度以便于当另外的网络节点的信号强度变得比服务网络节点的信号强度好时从服务网络节点切换至上述另外的网络节点。任一步骤旨在确保用户设备总是与提供最佳信号强度的网络节点相关联或相连接。然而，这既不保证对网络资源的最佳使用，也不确保向用户提供最佳服务。

例如，假定网络节点n将可用时间频率无线电资源均等地共享给所服务的用户设备，则对于用户m理论上的可达平均用户数据率能够通过Shannon(香农)界限被建模为：

其中，W_n和L_n是接入节点n的频谱带宽和流量负载(例如，表示为所服务的活动用户的平均数目)，而SINR_m,n是由来自接入节点n的用户m所经历的信号与噪声加干扰比。根据该等式而清楚的是，具有较低的流量负载L_n′＜Ln的网络节点n尽管具有较低的信号强度(即，当SINR_m，n′＜SINR_m，n时)仍能够提供较高的平均数据吞吐量。

3GPP LTE-A Rel.-12系统通过研究用于平衡网络节点之间的流量负载的机制而部分地解决了该问题。负载转移/平衡的目的在于通过以下操作来提高系统性能：改变网络节点上的流量负载分配以跨越网络节点更均匀地分配流量负载或者将流量集中到较少的网络节点以缓解小区间干扰。为此，提出了通过以下方法之一、经由小区关联来实现3GPP系统中的负载平衡/转移：

-结合小区关联偏差、基于最强参考信号接收功率(strongest reference signal received power，RSRP)的小区关联；

-结合小区关联偏差或阈值、基于最强参考信号接收质量(strongest reference signal received quality，RSRQ)的小区关联；

-结合小区关联偏差、基于长期SINR UE测量的小区关联；

-基于UE测量(RSRP、RSRQ、长期SINR)的功能和网络侧信息(例如，小区资源利用率)的小区关联；

-基于缩短的测量间隔内的RSRQ或SINR UE测量的小区关联。

另外的常规解决方案是当两个分量载波(即，频谱带)在网络节点处可用时的LTE中的增强的频域干扰协调。为了减少小区间干扰，应当在网络节点之间对分量载波的利用/激活进行协调。为此，可用分量载波被分类成辅小区(secondary cell，Scell)和主小区(primary cell，Pcell)。然后，在第一步骤中，与频率复用方案蜂窝系统类似，通过选择不同地理区域的Pcell来减少小区间干扰。在第二步骤中，当请求高数据吞吐量时，针对特定用户设备在网络节点处激活辅小区Scell。添加另外的Scell的一个准则是例如当Scell的RSRQ高于某个阈值时。

第一常规解决方案的缺点是该方案旨在使网络节点之间的负载均等化而不考虑如何与每个网络节点处的可用频谱或在每个网络节点处可用的无线电接入技术相关地来分配负载。第一常规解决方案的另一缺点是用于平衡网络节点之间的用户分配的小区关联准则不考虑用户的流量需求。换言之，平衡用户分配本身并不确保对数据流量的公平分配，例如，流量需求非常高(并且因此需要更多的时间频率资源)的多个用户可能最终与同一网络节点相关联，而更有利的是在多个网络节点之间分配所述多个用户。第三，用于在网络节点之间分配用户的小区关联准则仅考虑用户设备处的信号质量测量，该小区关联准则本身并非网络节点能够提供给用户设备的服务(例如，数据吞吐量)的指示。

第二常规解决方案的缺点是该解决方案是针对两个分量载波所设计并且采用网络节点的初级分量载波(即，Pcell)的静态分配，因此需要在部署阶段小心地进行小区规划。在实践中，可以使多于两个分量载波在网络节点处可用并且不应当限制所述分量载波的利用。

技术实现要素：

本发明的实施方式的目的是提供缓解或解决用于在无线通信系统中发送信息比特流的常规解决方案的缺点和问题的解决方案。

根据本发明的第一方面，利用无线通信系统的网络节点来实现以上所提及的目的和其他目的，网络节点包括收发器和处理器，其中，收发器被配置成：

发送频率利用信号S_FUS，频率利用信号S_FUS包括与无线通信系统的至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息；以及

接收与至少一个用户设备相关联的通信优选信号S_CPS，其中，通信优选信号S_CPS包括上述至少一个用户设备的通信优选信息；并且其中，处理器被配置成：

基于通信优选信息为上述至少一个用户设备分配用于无线通信系统中的通信的至少一个频谱段。

本发明的实施方式使得网络节点能够通过利用来自用户设备的通信优选信号来控制和优化可用频谱段之间的流量负载平衡。

此外，使得用户设备能够基于至少从无线电网络(即，从无线电网络的网络节点)接收的频率利用信号来选择至少用于通信/加入无线电通信网络的优选频谱段和/或网络节点。

考虑以下无线通信系统，其中网络节点能够被配置成在多个频带中操作，每个频带被划分成多个本公开内容所谓的频谱段。在LTE术语中，频谱段可以是频率分量载波的一部分或整个频率分量载波。在另一个示例中，频谱段可以是与网络节点处可用的特定无线电接入技术(radio access technology，RAT)相关联的整个频带的一部分。网络节点处可用的频谱段可能不一定在频域中连续，也不一定具有相等的大小(即，带宽)。另外，网络节点处的频谱段的大小可以为静态，或者可以随时间而动态可配置以适应于例如负载、流量、需求或与频谱段相关的其他网络参数。从而，最终与多个RAT相关联的在网络节点处可用的整个频谱带宽可以被视为由多个频谱段形成的虚拟频谱带宽。

此外，在本说明书和相应权利要求中的“或(or)”应当理解为涵盖了“和(and)”和“或(or)”的数学上的“或(or)”，而不应当理解为XOR(异或)。

在根据第一方面的网络节点的第一可能实现形式中，频率利用信息包括以下中的一者或更多者：负载信息；频率带宽信息；利用优先级信息；能量成本信息；可支持流量负载信息；可支持/可准入服务类型信息；可支持/可准入流量类型信息；以及上行链路载波类型信息或下行链路载波类型信息。

负载、流量和服务信息使得用户设备能够估计由网络节点在某个频谱段中提供的平均每用户频谱效率。通过另外地指示频率带宽，使得用户设备能够估计在某个频谱段中能够达到的平均数据吞吐量。

对利用和/或激活可用频谱段的优选、与可用频谱段的利用相关联的能量成本、频谱段的运行成本的估计、频谱段的相对于其负载而归一化的频谱段的运行成本的估计。此信息具有以下益处：使得用户设备能够分别考虑网络节点处的频谱利用的优选以及能量消耗。

服务类型信息使得网络能够将不同的流量服务捆绑至不同的频谱段。例如，这使得网络运营商能够引导所有的具有特定流量类型(例如，语音、视频等)的用户由特定频谱段来服务。

在根据第一方面的网络节点的第二可能实现形式中，处理器还被配置成：

基于通信优选信息来确定与上述至少一个用户设备的上述至少一个频谱段相关联的频率分配信息；并且收发器还被配置成：

向上述至少一个用户设备发送包括频率分配信息的频率分配控制信号S_FACS。

利用第二可能实现形式，准入授权/准入拒绝可以与特定频谱段或者与频谱段组相关联。其益处是能够快速地进行用户设备至频谱段或网络节点的准入控制以进行频率间负载平衡/卸载和切换。

在根据第一方面的第二可能实现形式的网络节点的第三可能实现形式中，频率分配信息包括以下中的一者或更多者：准入授权；准入拒绝；用于通信的至少一个频谱段的频率地址；无线电接入技术；以及网络节点身份。

利用根据第三可能实现形式的发信，能够对用户设备进行至谱段或网络节点的快速准入控制以进行频率间负载平衡/卸载和切换。

在根据第一方面的第二可能实现形式或第三可能实现形式的网络节点的第四可能实现形式中，收发器还被配置成：

接收来自无线通信系统的其他网络节点的与至少一个用户设备相关联的另外的频率分配信息；

向上述至少一个用户设备发送另外的频率分配信息；或者其中，处理器还被配置成：

使用另外的频率分配信息来为上述至少一个用户设备服务。

利用第四可能实现形式，能够针对用户设备实现频率分配，该频率分配在网络节点中被确定并且要由一个或更多个其他网络节点发往该用户设备。

在根据第一方面的网络节点的第五可能实现形式中，收发器还被配置成通过无线通信系统的广播信道，或者通过无线通信系统的物理控制信道，或者通过无线通信系统的较高层无线电资源控制RRC控制信道来发送频率利用信号S_FUS。

利用广播频谱利用信号的第五可能实现形式，所有潜在的系统用户设备能够接收频谱利用信号，而无论用户设备是否与该系统建立了连接。通过将频率利用信号作为物理控制信道或RRC控制信道的一部分来发送，网络节点可以向特定的用户设备组或单个用户设备指示频谱利用的变化。

在根据第一方面的网络节点的第六实现形式中，网络节点是接入节点或网络控制节点。

第六实现形式使得能够在无线通信系统中进行集中式控制或分布式控制。

在根据第一方面的网络节点的第七可能实现形式中，收发器还被配置成：

接收来自其他网络节点的另外的频率利用信息；并且处理器还被配置成：

当分配上述至少一个频谱段时使用上述另外的频率利用信息。

第七可能实现形式能够当确定用户设备分配时在网络节点之间进行协调。

在根据第一方面的网络节点的第八可能实现形式中，收发器还被配置成：

还接收从至少一个另外的网络节点接收的对于上述至少一个用户设备的另外的通信优选信息。

第八可能实现形式实现了集中式系统，其中，用户设备能够将其CPI发送至网络控制节点，该网络控制节点然后将该CPI分配至相应网络节点，该相应网络节点可以基于该CPI来建立与用户设备的连接。因此，这具有以下优点：并非所有网络节点都需要具有接收CPI的能力，但是仍然能够构建具有这样的功能的系统。此外，可以节省空中接口上的资源。

替选地或另外地，收发器可以被配置成直接从用户设备接收通信优选信息。

根据本发明的第二方面，利用用于无线通信系统的用户设备来实现以上提及的目的和其他目的，该用户设备包括收发器和处理器，其中，收发器被配置成：

接收频率利用信号S_FUS，频率利用信号S_FUS包括与至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息；并且其中，该处理器被配置成：

基于频率利用信息来确定用户设备的通信优选信息，并且收发器还被配置成：

向至少一个网络节点发送包括通信优选信息的通信优选信号S_CPS。

另一方面，用户设备能够基于至少从无线电网络接收的频率利用信号来选择至少用于通信/加入无线电通信网络的优选频谱段和/或网络节点。因此，用户设备能够主动地支持为用户设备分配频谱段和/或网络节点。通过该特征，能够确保从网络分配给用户设备的频谱段和/或网络节点适配用户设备的需求。

在根据第一方面的网络节点的第九可能实现形式中或者在根据第二方面的用户设备的第一可能实现形式中，频率利用信息还与无线通信系统的至少一个网络节点相关联。

上述至少一个网络节点可以是以下中任一者：网络节点；无线通信系统的其他网络节点；或者无线通信系统的该网络节点和其他网络节点。因为网络节点可以发送与其自身相关联的、与其他网络节点相关联的或者与其自身和其他网络节点相关联的频率利用信号S_FUS。

在根据第一方面的网络节点的第十可能实现形式中或者在根据第二方面的用户设备的第二可能实现形式中，通信优选信息包括以下中的一者或更多者：至少一个优选频谱段；至少一个优选网络节点；以及至少一个优选频谱段和至少一个优选网络节点。

所提及的实现形式使得用户设备能够基于用户设备特定的协助信息来协助无线电网络将用户设备与网络节点或频谱段相关联。

在根据第二方面的用户设备的第三可能实现形式中，处理器还被配置成通过满足以下准则之一来确定上述至少一个优选频谱段优选频谱段s^★或上述至少一个优选网络节点n^★：

其中，α∈[0，1]，

其中，α∈[0,1]，

其中，α∈[0，1]，

其中，是网络节点n处可用的频谱段s的利用率，是由网络节点n提供的在频谱段s中的频谱效率的估计，是用于在网络节点n处使用频谱段s的能量成本的指示；是与由用户设备接收的频谱利用信号S_FUS相关联的网络节点的集合；并且是网络节点处可用的频谱段s的集合。

第三可能实现形式使得用户设备能够对优选用于与网络通信的频谱段做出能量感知的选择。用户设备还能够做出在能量成本与预期数据率、频谱效率或可用频率资源之间进行权衡的频谱选择。

在根据第二方面的用户设备的第四可能实现形式中，收发器还被配置成：

接收包括用户设备的频率分配信息的频率分配控制信号S_FACS；并且处理器还被配置成：

当与至少一个网络节点进行通信时使用频率分配信息。

第四可能实现形式能够快速地建立与新的网络节点的快速连接或者能够快速地建立在被分配给用户设备的新的频谱段中的快速连接以在无线通信系统中进行通信。

在根据第二方面的用户设备的第五可能实现形式中，处理器还被配置成：

计算与上述至少一个可用频谱段或上述至少一个网络节点相关联的一个或更多个估计，其中，所述一个或更多个估计包括以下中的一者或更多者：可达频谱效率；可达平均频谱效率；可达数据率；可达平均数据率；可达延迟；可达平均延迟；可达最大数据率；可达最小数据率；以及可用频率资源的平均数目；

当确定通信优选信息时使用上述一个或更多个估计。

第五可能实现形式使得能够基于所提及的估计将用户设备与网络节点或频谱段相关联。

根据本发明的第三方面，通过一种用于无线通信系统的网络节点中的方法来实现以上提及的目的和其他目的，所述方法包括：

发送频率利用信号S_FUS，频率利用信号S_FUS包括与至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息；

接收与至少一个用户设备相关联的通信优选信号S_CPS，其中，通信优选信号S_CPS包括上述至少一个用户设备的通信优选信息；

基于通信优选信息为上述至少一个用户设备分配用于无线通信系统中的通信的至少一个频谱段。

在根据第三方面的方法的第一可能实现形式中，频率利用信息包括以下中的一者或更多者：负载信息；频率带宽信息；利用优先级信息；能量成本信息；可支持流量负载信息；可支持/可准入服务类型信息；可支持/可准入流量类型信息；以及上行链路载波类型信息或下行链路载波类型信息。

在根据第三方面的方法的第二可能实现形式中，上述分配步骤包括：

基于通信优选信息来确定与上述至少一个用户设备的至少一个频谱段相关联的频率分配信息；

向上述至少一个用户设备发送包括频率分配信息的频率分配控制信号S_FACS。

在根据第三方面的第二可能实现形式的方法的第三可能实现形式中，频率分配信息包括以下中的一者或更多者：准入授权；准入拒绝；用于通信的至少一个频谱段的频率地址；无线电接入技术；以及网络节点身份。

在根据第三方面的第二可能实现形式或第三可能实现形式的方法的第四可能实现形式中，所述方法还包括：

接收来自无线通信系统的其他网络节点的与上述至少一个用户设备相关联的另外的频率分配信息；

向上述至少一个用户设备发送另外的频率分配信息；或者

使用另外的频率分配信息来为上述至少一个用户设备服务。

在根据第三方面的方法的第五可能实现形式中，通过无线通信系统的宽带信道，或者通过无线通信系统的物理控制信号，或者通过无线通信系统的较高层无线电资源控制RRC控制信道来发送频率利用信号S_FUS。

在根据第三方面的方法的第六可能实现形式中，网络节点是接入节点或网络控制节点。

在根据第三方面的方法的第七可能实现形式中，所述方法还包括：

接收来自其他网络节点的另外的频率利用信息；

当分配上述至少一个频谱段时使用上述另外的频率利用信息。

在根据第三方面的方法的第八可能实现形式中，所述方法还包括：

接收来自至少一个另外的网络节点的对于上述至少一个用户设备的通信优选信息。

替选地或另外地，CPI可以直接从用户设备来接收。

根据本发明的第四方面，通过用于无线通信系统的用户设备中的方法来实现以上提及的目的和其他目的，所述方法包括：

接收频率利用信号S_FUS，频率利用信号S_FUS包括与至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息；

基于频率利用信息来确定用户设备的通信优选信息；以及

向至少一个网络节点发送包括通信优选信息的通信优选信号S_CPS。

在根据第一方面的方法的第九可能实现形式中或者在根据第二方面的方法的第一可能实现形式中，频率利用信息还与无线通信系统的至少一个网络节点相关联。

在根据第三方面的方法的第十可能实现形式中或者在根据第四方面的方法的第二可能实现形式中，通信优选信息包括以下中的一者或更多者：至少一个优选频谱段；至少一个优选网络节点；以及至少一个优选频谱段和至少一个优选网络节点。

在根据第四方面的方法的第三可能实现形式中，通过满足以下准则之一来确定上述至少一个优选频谱段s^★或上述至少一个优选网络节点n^★：

其中，α∈[0，1]，

其中，α∈[0，1]，

其中，α∈[0，1]，

其中，是网络节点n处可用的频谱段s的利用率，是由网络节点n提供的在频谱段s中的频谱效率的估计，是用于在网络节点n处使用频谱段s的能量成本的指示；是与由用户设备(30)接收的频谱利用信号S_FUS相关联的网络节点的集合；并且是在网络节点处可用的频谱段s的集合。

在根据第四方面的方法的第四可能实现形式中，所述方法还包括：

接收包括用户设备的频率分配信息的频率分配控制信号S_FACS；

当与至少一个网络节点进行通信时使用频率分配信息。

在根据第四方面的方法的第五可能实现形式中，所述方法还包括：

计算与上述至少一个可用频谱段和上述至少一个网络节点相关联的一个或更多个估计，其中，所述一个或更多个估计包括以下中的一者或更多者：可达频谱效率；可达平均频谱效率；可达数据率；可达平均数据率；可达延迟；可达平均延迟；可达最大数据率、可达最小数据率；以及可用频率资源的平均数目；

当确定通信优选信息时使用上述一个或更多个估计。

在网络节点中和在用户设备中的方法的优点与相应设备权利要求的优点相同。

还应当注意，本发明还涉及包括根据本发明的实施方式的至少一个网络节点和至少一个用户设备的无线通信系统。另外，在无线通信系统中的相应方法包括在网络节点中的方法和在用户设备中的方法。

本发明还涉及一种计算机程序，其特征在于代码装置，该代码装置当由处理装置运行时使该处理装置执行根据本发明的实施方式的任何方法。另外，本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质和上述计算机程序，其中，上述计算机程序包括在该计算机可读介质中，并且上述计算机程序包括以下中的一者或更多者：ROM(只读存储器)；PROM(可编程ROM)；EPROM(可擦除PROM)；闪速存储器；EEPROM(电EPROM)以及硬盘驱动器。

本发明的实施方式使得网络节点能够通过利用来自用户设备的通信优选信号来控制和优化可用频谱段之间的流量负载平衡。

另一方面，用户设备能够基于至少从无线电网络接收的频率利用信号来选择至少用于通信/加入无线电通信网络的优选频谱段和/或网络节点。

本发明的实施方式的另一优点是使得用户设备能够确定并且用信号发送频谱段和/或网络节点的优选以满足其流量或服务需求。

本发明的实施方式的又一优点是使得用户设备能够触发至能够确保更好的服务(例如，不太被使用)的频谱段(或网络节点)的切换。

本发明的实施方式的又一优点是使得网络节点能够基于由用户设备用信号发送的频谱优选来平衡可用频谱段中的流量负载。

本发明的实施方式的又一优点是使得网络节点能够基于用户设备需求和优选或流量负载来递增地激活更多的频谱段。

本发明的实施方式的又一优点是使得网络节点能够通过以下操作来节省能量：基于用户设备的需求/优选以及用于激活和利用频谱段的流量需求和能量成本来控制和优化对频谱段的利用。

本发明的实施方式的其他应用和优点根据以下详细描述会很明显。

附图说明

附图意在阐述和说明本发明的不同实施方式，其中：

图1示出了根据本发明的一种实施方式的网络节点；

图2示出了根据本发明的一种实施方式的网络节点中的方法的流程图；

图3示出了根据本发明的一种实施方式的用户设备；

图4示出了根据本发明的一种实施方式的用户设备中的方法的流程图；

图5示出了包括本发明的实施方式的无线通信系统；

图6示出了用户设备与网络节点之间的发信；

图7示出了包括本发明的实施方式的其他无线通信系统；

图8示出了用户设备、网络节点与网络控制节点之间的发信；

图9示出了用户设备与网络节点之间的发信；以及

图10示出了无线通信系统中的本发明的另一种实施方式。

具体实施方式

在常规解决方案中，用户设备例如LTE中的用户设备(user equipment，UE)通过提供与来自无线电通信网络的多个网络节点的接收信号强度有关的反馈来协助无线电网络进行小区关联、切换和负载平衡过程。然而，这不足以确保用户设备连接或切换至具有提供所需服务的潜力的网络节点。

另外，当无线电通信系统中的网络节点可以被配置成在多个频谱段、频带的一部分中进行操作和/或利用多个可用的无线电接入技术进行操作时，成问题的是，确定要使用哪个频谱带和/或哪种无线电接入技术以符合用户的流量/服务需求、平衡频谱带之间的流量以及使网络的能量成本最小化。

因而，本发明的实施方式涉及网络节点、用户设备及其方法。

在图1中示出了根据本发明的一种实施方式的网络节点。网络节点10包括能够通信地彼此耦接的收发器11和处理器12。收发器11被配置成发送包括与无线通信系统的至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息FUI的频率利用信号S_FUS。例如，FUI可以指示给定频谱段当前负载如何或会如何指示哪个频谱段还具有可用资源。

收发器11还被配置成接收与至少一个用户设备相关联的通信优选信号S_CPS，其中，通信优选信号S_CPS包括上述至少一个用户设备30的通信优选信息CPI。处理器12被配置成基于通信优选信息CPI为上述至少一个用户设备30分配用于在无线通信系统中进行通信的至少一个频谱段。

此外，如图2的流程图所示，公开了网络节点中的对应方法。网络节点10中的方法包括：发送100包括与至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息FUI的频谱利用信号S_FUS；接收110与至少一个用户设备30相关联的通信优选信号S_CPS，其中，通信优选信号S_CPS包括上述至少一个用户设备30的通信优选信息CPI。此外，上述方法包括：基于通信优选信息CPI为上述至少一个用户设备30分配120用于无线通信系统中的通信的至少一个频谱段。

此外，图3示出了根据本发明的另外的实施方式的用户设备30。用户设备30包括彼此通信地耦接的收发器31和处理器32。收发器31被配置成接收包括与至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息FUI的频率利用信号S_FUS。处理器32被配置成基于频率利用信息FUI来确定用户设备30的通信优选信息CPI。收发器31还被配置成向至少一个网络节点10发送包括通信优选信息CPI的通信优选信号S_CPS。

此外，如图4的流程图所示，公开了用户设备30中的相应方法。用户设备30中的方法包括：接收300包括与至少一个可用频谱段相关联的频率利用信息FUI的频率利用信号S_FUS；基于频率利用信息FUI来确定310用户设备30的通信优选信息CPI：以及将向至少一个网络节点20发送320包括通信优选信息CPI的通信优选信号S_CPS。

图5示出了无线通信系统20中的所提出的网络节点(或者网络节点设备)10a、10b、10c、10d以及用户设备30的示例。用户设备30接收来自四个网络节点10a、10b、10c、10d的频率利用信号S_FUS，用户设备30基于频率利用信号S_FUS来确定用户设备30优选用于无线通信系统(20)中的通信的与至少频谱段或至少网络节点有关的通信优选信息CPI。

用户设备30然后可以将通信优选信号发往所优选的网络节点——在此情况下发往将为用户设备30服务的网络节点10b和10c。对于网络节点10b和10c，用黑色示出了在将为用户设备30服务的网络节点10b、10c处的与用户设备30相关联的另外的负载。

图6示出了无线通信系统中的方法的实施方式中所涉及的基本发信方面。在图6中示出了在无线通信系统20中网络节点10如何发送由用户设备30接收的频率利用信号S_FUS。在此示例中，用户设备30基于频率利用信息FUI来确定通信优选信息CPI，并且将包括在通信优选信号S_CPS中的通信优选信息CPI发往网络节点10。

在本发明的一种实施方式中，频率利用信息FUI还与无线通信系统的至少一个网络节点10a、10b、……、10n相关联。例如，FUI不仅可以指示某个频谱的当前负载，而且还可以指示某个网络节点10a、10b、……、10n的对于给定频谱段的当前负载。从而，频谱段和网络节点两者可以被用户设备30所考虑。

在本发明的一种实施方式中，由网络节点10发往用户设备30的频谱利用信号S_FUS包括与以下中一者或更多者相关联的信息：

-上述网络节点处和/或网络的其他网络节点处可用的至少一个频谱段的负载(利用率)信息；

-上述至少可用频谱段的频率带宽信息；

-与上述网络节点处和/或其他网络节点处可用的上述至少一个频谱段相关联的利用优先级信息；

-与上述网络节点处和/或其他网络节点处可用的至少一个频谱段(的利用)相关联的能量成本信息；

-上述网络节点处和/或其他网络节点处可用的至少一个频谱段的可支持(另外的)的流量负载(例如，额定容量)信息；

-上述网络节点处和/或其他网络节点处可用的上述至少一个频谱段中的可支持和/或可准入服务类型信息；

-网络节点标识符信息。

可用频谱段的负载可以被指示为(平均/最小/最大)流量负载的估计；被准入上述频谱段的用户设备30的(平均/最小/最大)数目的估计；被准入上述至少一个频谱段并且被主动调度用于通信的用户设备30的(平均/最小/最大)数目的估计。另外，可用频谱段的负载可以包括负载方差的指示。

帧级的平均所提供负载或流量强度的估计是平均帧到达率与帧处理和传输时间的乘积，并且服务级的平均所提供负载或流量强度的估计是平均服务请求到达率(或用户到达率)与平均服务时间的乘积。该信息使得用户设备30能够估计由网络节点在某个频谱段中提供的平均每用户频谱效率。通过另外地指示频率带宽，用户设备30能够估计在某个频谱段中能够达到的平均数据吞吐量。

网络节点10可以通过信号发送与频谱段相关联的优先级来指示利用和/或激活可用频谱段的优选。例如，利用较高(或较低)利用优先级所指示的频谱段应当被优先考虑。另外，网络节点10可以发送与可用频谱段的利用相关联的能量成本的指示，包括：与频谱段相关联的(平均/最大/最小)传输功率；频谱段的运行成本的估计；频谱段的相对于其负载而归一化的运行成本的估计。该信息具有启用来自用户设备30的频谱通信优选信号CPI的益处，频谱通信优选信号CPI分别考虑网络节点10处的频谱利用的优选和能量消耗。

另外地，网络节点10可以发送与至少一个可用频谱段相关联的服务类型的指示，即可用频谱段所支持和/或准入的服务的类型的指示。其益处是使得网络节点能够将不同的流量服务捆绑至不同频谱段。例如，这将使得网络运营商能够引导所有的具有特定流量类型(例如，语音、视频等)的用户设备30由特定的频谱段来服务。

在本发明的一种实施方式中，由网络节点10发送的频谱利用信号S_FUS还可以包括上述至少一个频谱段的负载/利用率方差的估计。应当理解，用户设备在当确定所优选的频谱段时应当考虑利用率方差。例如，通过将平均负载/利用率及其方差组合，用户设备30可以估计在频谱段中能够实现的最小平均数据率(最差情况场景)和最大平均数据率(最佳情况场景)。在替选方案中，只要利用率方差在由网络所传送的间隔内，则用户设备30会被阻碍发出新的通信优选信号S_CPS。该方法的优点在于减少从用户设备至网络的通信优选信号S_CPS的数目。

在本发明的一种实施方式中，由网络节点10发送的频率利用信号S_FUS可以指示上述网络节点和/或其他网络节点处可用的至少一个频谱段是用于上行链路通信还是用于下行链路通信。换言之，频率利用信号S_FUS可以与至少一个上行链路频率载波相关联和/或与至少下行链路频率载波或其一部分相关联。

因此，在一个示例中，不同的频率利用信号S_FUS与用于系统中的下行链路操作和上行链路操作的频谱段相关联。与其他实施方式结合，频谱利用信号可以携载与关于在网络节点处可用的至少一个频谱段的上行链路操作和/或下行链路操作相关联的信息，例如负载/利用率的指示、带宽的指示以及能量成本的指示以及利用的优先级的指示等。这在以下系统中有益处：时分双工通信系统，其中，上行链路流量和下行链路流量在时间上共享频率载波(例如，频谱段)；以及频分双工通信系统，其中，上行链路和下行链路使用不同的频率载波。

在本发明的一种实施方式中，第一网络节点发送包括与至少一个其他的第二网络节点相关联的信息的另外的频谱利用信号。将在下面给出网络节点的此特征的示例。

图7示出了其中第一网络节点是监管一组其他网络节点10a、10b、10c的操作的网络控制节点10d的示例。此外，网络控制节点10d被配置成接收来自通信系统20的其他网络节点10a、10b、10c的频率利用信息。网络控制节点10d向用户设备30发送频率利用信号，并且接收作为响应来自用户设备30的通信优选信号。网络控制节点10d然后可以指示(例如，使用回程信道)其他网络节点10b和10c来为用户设备30服务。对于网络节点10b和10c，用黑色示出了与用户设备30相关联的另外的负载。网络控制节点10d可以是无线电接入网络基础设施的网络节点，例如，如图7中的异构LTE系统的eNodeB，或者系统20的核心网络中的节点。

因而，如在相关实施方式中描述的，频率利用信号可以携载与一个或更多个节点和相应可用频谱段相关联的信息。频率利用信息FUI可以通过用于网络节点之间的通信的专用接口例如在相关技术LTE系统中的X2接口或者适用于该方面的新类型的接口来交换。该方法的优点在于减少发信开销量并且能够更集中地控制用户设备至频谱段的准入。还能够通过集中式控制来优化多个网络节点以及相应可用频谱段之间的流量平衡。

在本发明的一种实施方式中，网络节点10的处理器12还被配置成基于通信优选信息CPI来确定与用户设备30的上述至少一个频谱段相关联的频率分配信息FAI。此外，收发器11还被配置成向用户设备30发送包括频率分配信息FAI的频率分配控制信号S_FACS。

频率分配信息FAI可以指示与要用于用户设备的另外通信的频谱段相关联的信息，并且频率分配信息FAI可以包括以下中的一者或更多者：

-网络节点处可用的至少频谱段的准入授权；

-网络节点处可用的至少频谱段的准入拒绝；

-用户设备准入的频谱段地址；

-与分配给用户设备的频谱段相关联的RAT；以及

-网络节点身份。

准入授权/拒绝可以与特定频谱段(例如，分量载波和/或RAT)或者与一组频谱段(例如，多个分量载波和/或RAT)相关联。准入授权/拒绝还可以与上行链路操作和/或下行链路操作相关联。另外，准入授权/拒绝可以被寻址至特定用户设备或被寻址至用户设备组。

在图8中针对以下两种情况示出了包括频率分配控制信号S_FACS的传输的基本发信步骤：(a)不存在网络控制节点；(b)存在网络控制节点。

当不存在网络控制节点时(图8(a))，网络节点响应于来自用户设备30的通信优选信号S_CPS来用信号向用户设备发送频率利用信号S_FUS以及最终发送频率分配控制信号S_FACS。当存在网络控制节点时(图8(b))，可以由网络控制节点用信号发送频谱利用信号S_FUS和频率分配控制信号S_FACS两者。

在图9中还示出了包括频率分配控制信号S_FACS的传输的基本发信步骤。网络节点10向用户设备30发送包括频率分配信息FAI的频率分配控制信号S_FACS。在接收频率分配控制信号S_FACS并且对频率分配信息FAI进行处理之后，用户设备30可以根据频率分配信息FAI与无线电网络进行通信。

在替选方式中，如图10中所例示的，可以由用户设备30相关联的网络节点用信号发送频率分配控制信号S_FACS。第一网络节点在此示例中是监管一组其他网络节点10a、10b、10c的操作并且接收来自其他网络节点10a、10b、10c的频率利用信息FUI的网络控制节点10d。网络控制节点10d向用户设备30发送频率利用信号，并且接收作为响应来自用户设备30的通信优选信号。网络控制节点10d确定为用户设备30分配频谱段和/或网络节点10a、10b、10c，而所分配的网络节点10b、10c向用户设备30发送频率分配控制信号S_FACS。该方法的益处是能够将针对频谱段和/或网络节点对用户设备进行快速准入控制以进行频率间负载平衡/卸载和切换。

在本发明的一种实施方式中，网络节点10向用户设备30发送针对可用频谱段的子集的可用频谱段的利用的指示。在替选方案中，频谱利用信号的预留值与网络节点不期望使其能够用于通信的频谱段相关联。由于用户设备会尝试接入利用率低的频谱段(因为它们提供较高的平均数据吞吐量)，所以该方法能够通过以下操作来控制可用频谱的利用率：使网络节点随着流量需求和/或网络负载的增大而递增地激活(即，使得其可用)较多的频谱段并且当需求减小时激活较少的频谱段。另外地，通过激活用以维持网络中的流量和/或服务需求所严格地必需的频谱段来实现能量节省。

在本发明的一种实施方式中，频率利用信号S_FUS作为广播信道的一部分被发送。由于与频谱利用相关联的信息与系统广播信道的传输频率相比可能变化缓慢，所以携载频率利用信息FUI的广播传输的重复周期长于系统中现有广播传输的重复周期。广播频率利用信号S_FUS的一个益处是所有潜在的系统用户不论它们是否与系统建立了连接，均能够接收该频率利用信号S_FUS。

在本发明的一种实施方式中，频率利用信号S_FUS作为物理控制信道的一部分被发送。该发送可以作为公共控制信道的一部分而发生，即在公共搜索空间中或者在用户特定控制信道中被发送。优点是使得网络节点能够向特定的用户设备组或单个用户设备指示频谱利用率的改变。

在本发明的一种实施方式中，由网络节点10周期性地或者每当频谱段负载平衡显著改变时非周期性地发送频率利用信号。周期间隔可以被确定为流量负载的函数。另外地，频谱利用信号的传输可以在当流量负载/利用率超过某个阈值或超过某个阈值达一定时间段时被触发。

在本发明的一种实施方式中，用户设备m(例如前述附图所示的用户设备30)还估计网络节点n处可用的至少一个频谱段s中能够实现的频谱效率的指示，并且使用该估计来确定优选用于通信的至少一个频谱段。

此另外步骤的益处是使得用户设备m能够在确定优选用于通信的至少一个频谱段时考虑频谱效率和/或可达数据率。频谱段s中由网络节点n发送的参考信号的信号强度的测量会有助于确定频谱效率例如，可达频谱效率可以被估计为其中，是由用户设备m在考虑来自多个网络节点的接收功率的测量的情况下在网络节点n的频谱段s中所测量的(平均)信号与噪声加干扰比的估计。在替选方案中，用户设备可以使用参考信号接收功率(reference signal received power，RSRP)来估计信号与噪声比(signal to noise ratio，SNR)而不是信号与噪声和干扰比(signal to noise and interference ratio，SINR)。其益处是用户设备m可以直接获得每个网络节点的粗略估计。当在网络节点处可用的一些频谱段中未发送(或偶尔地发送)参考信号时，移动节点(用户设备)可以采用针对相同网络节点的其他频谱段而估计的相同频谱效率，因此，其中，是网络节点n的频谱段，其中，估计在用户设备处可用。因此，在一个示例中，用户设备m估计网络节点n处可用的单个频谱段中的可达频谱效率(并且还使用网络节点处可用的其他频谱段的频谱效率的此估计)。

在本发明的一种实施方式中，用户设备m针对优选用于通信的至少一个频谱段s及相关联的网络节点n，基于以下中的一个或更多个准则(性能指标)来计算一个或更多个估计：

●可达频谱效率；

●可达平均频谱效率；

●可达数据率；

●可达平均数据率；

●可达延迟；

●可达平均延迟；

●可达最大数据率

●可达最小数据率；以及

●可用频率资源的平均数目。

换言之，用户设备m能够通过将前述的性能指标相对于不同网络节点或频谱段进行比较并且选择满足以下准则之一的配对(n^★，s^★)来确定优选用于通信的至少一个频谱段s和相关联的网络节点n：

其中，表示网络节点n处可用的频谱段s的大小，是网络节点n所指示的相应利用率(例如，流量负载、所调度的用户设备的平均/最小/最大数目等)，而是由网络节点n提供的在针对用户设备m的频谱段s中的频谱效率的估计。

此外，是用户设备m相关的网络集合，而是网络节点处可用的频谱段集合。因而：

●量表示用户设备在网络节点n处的频谱段s中能够达到的(平均/最大/最小)数据吞吐量的估计；

●量表示用户设备在网络节点n处的频谱段s处能够达到的(平均/最大/最小)频谱效率的估计；

●量表示用户设备在网络节点n处的频谱段s处能够得到的频率资源的(平均/最大/最小)数目的估计；

集合和在用户设备m处已知。在一个示例中，网络将用户设备配置成通过网络节点集合来监视。在另外的示例中，集合包括由用户设备在接收和解码下行链路参考信号和/或至少频谱利用信号时发现的网络节点。根据先前的实施方式，可以以几种方式将集合用信号发往连接至网络的用户设备30。

在本文中还公开了：等式(1)解决了以下整数线性规划(integer linear program，ILP)问题。

在

使最大化

其中，如果用户设备m选择网络节点n处的频谱段s，则决策变量等于1，否则，决策变量等于0，并且不等式约束规定了用户设备30能够请求允许接入最多Km个的频谱段。

意识到，通过用的连续单调函数例如取代目标函数中的项，会得到相同的结果。在如问题(4)中不对最小平均数据吞吐量和最大平均数据吞吐量施加任何要求的情况下，用户设备30能够自由地选择最多Km个频谱段。

通过对问题(4)添加约束以对用户设备在所选择的频谱段上的聚合平均数据吞吐量提供上下边界，用户设备期望的频谱段的数目k∈[1，K_m]被确定以在范围[r_m，min，r_m，max]内聚合平均数据率。

因此，其益处是使得用户设备30能够确定要准入/连接的期望频谱段及相关联的网络节点以优化其平均数据吞吐量。另外，由于知晓网络节点所指示的频谱段的利用率用户设备能够请求准入利用率低的频谱段，从而平衡网络节点处的频率间负载。

应当认识到，可以使用等式(2)和等式(7)来解决具有类似考虑的类似问题，其中，可以通过相应地替换(4)中的目标函数而将相应问题公式化。例如，在本发明中还可以考虑延迟的方面。对于实时服务或不能容忍延迟类型的流量，用户设备30可以选择提供最小延迟的频谱段和/或网络节点。以此方式，用户设备30协助无线电网络来提供延迟最小的所需服务。

在本发明的一种实施方式中，当配对(n^★，s^★)满足以下准则之一时，用户设备m确定针对通信所优选的至少一个频谱段s或相关联的网络节点n：

其中，是网络节点n处可用的频谱段s的利用率，是由网络节点n在频谱段s中提供的频谱效率的估计，是用于网络节点n处使用频谱段s的能量成本的指示；是与由用户设备(30)接收的频谱利用信号S_FUS相关联的网络节点集合；并且是在网络节点处可用的频谱段s的集合。

如上所述，本网络节点10可以是无线电通信网络的网络控制节点或网络节点，而且本网络节点10还可以是无线通信系统的核心网络的一部分。网络控制节点可以例如是无线电接入网络中的NodeB或核心网络中的逻辑节点，例如LTE系统种的操作管理维护(operation administration maintenance，OAM)节点、移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)或无线电网络控制器(radio network controller，RNC)。

本用户设备30可以是具有与无线电通信网络进行通信的能力的任何无线通信设备，例如LTE系统中的UE。用户设备30可以例如是膝上型计算机、移动电话、平板计算机、智能电话等。

此外，可以在具有代码装置的计算机程序中实现根据本发明的任何方法。代码装置当通过处理装置运行时使处理装置执行所述方法的步骤。计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质可以包括基本上任何存储器，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪速存储器、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。

此外，本领域技术人员意识到，本设备、网络节点设备和用户设备包括用于执行本解决方案的例如形式为功能、装置、单元、元件等的必需通信能力。其他这样的装置、单元、元件和功能的示例为：处理器；存储器；缓冲器；控制逻辑；编码器；解码器；率匹配器；解率匹配器；映射单元；乘法器；决策单元；选择单元；交换机；交错器；解交错器；调制器；解调器；输入；输出；天线；放大器；接收器单元；发送器单元；DSP；MSD；TCM编码器；TCM解码器；电源单元；电力馈送器；通信接口；通信协议等，它们被适当地布置在一起以执行本解决方案。

特别地，本设备的处理器可以包括例如中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、微处理器或可以解读和执行指令的其他处理逻辑中的一个或更多个实例。表达“处理器”因此可以表示包括多个处理电路的处理电路系统，例如所提及的实例中的任何实例、一些实例或所有实例。处理电路系统还可以执行用于输入、输出和处理数据的数据处理功能，包括数据缓冲和设备控制功能，例如呼叫处理控制、用户接口控制等。

最后，应当理解，本发明不限于上述实施方式，而且还涉及并且包括所附独立权利要求的范围内的所有实施方式。