用于将用户终端附接到网络的基站的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将用户终端附接到网络的基站的方法，所述网络包括多个基站，所述方法包括：使用用户终端的上下文加权因子定义全局成本函数，该上下文加权因子表示用户终端的特性，该全局成本函数是对网络中所有用户终端的用户终端传输延迟的加权求和；根据所述全局成本函数为每个用户终端定义局部成本函数，所述局部成本函数为每个用户终端考虑所述用户终端的上下文加权因子并且是这一用户终端所关联到的基站的函数；用所述局部成本函数运行吉布斯采样器用于产生用户-基站关联概率；选择有利于低局部成本的用户-基站关联概率；并且-根据选择的用户-基站关联概率将所述用户终端附接到基站。
【专利说明】用于将用户终端附接到网络的基站的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将用户终端附接到网络的基站的方法。本发明也涉及一种用 于执行所述方法的网络管理。
[0002]可以在包括异构类型的基站的任何网络系统中使用这样的方法。
【背景技术】
[0003]本领域技术人员熟知的也称为用户关联的一种用于将用户终端附接到网络的基 站的方法包括将用户终端附接到最近基站的步骤。
[0004]熟知的该现有技术的一个问题是这可能导致失衡负荷，尤其在小小区和宏小区共 存时导致异构类型的基站(一些具有低的最大传输功率而一些具有高的最大传输功率)之 间的失衡负荷。另一问题是附接到小小区的高速用户终端需要频繁切换，这造成用于切换 的资源的额外成本(例如像操作开销，在该操作期间未执行数据传输而仅有切换)。
[0005]另外，它也造成低频谱利用效率。实际上，在用户终端切换时由于从一个基站向另 一基站转换而存在时间间隙。在这一时间间隙(持续时间)中，必须暂停数据传输。例如如 果这一时间间隙必须为I秒，然而转换/切换将在每I秒数据传输之后立即有规律地发生， 则时间效率仅为50% (由ls/2s得到)。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于将用户终端附接到网络的基站的方法，该方法允许 解决以上提到的问题。
[0007]为此，提供一种用于将用户终端附接到网络的基站的方法，所述方法包括:
[0008]-使用用户终端的上下文加权因子来定义全局成本函数，上下文加权因子表示用 户终端的特性，全局成本函数是网络中的所有用户终端的用户终端传输延迟的加权求和；
[0009]-根据所述全局成本函数为每个用户终端定义局部成本函数，所述局部成本函数 为每个用户终端考虑所述用户终端的上下文加权因子并且是这一用户终端所关联到的基 站的函数；
[0010]-用所述局部成本函数运行吉布斯采样器用于产生用户-基站关联概率；
[0011]-选择有利于低局部成本的用户-基站关联概率；并且
[0012]-根据选择的用户-基站关联概率将所述用户终端附接到基站。
[0013]如将进一步详细看到的，该方法允许通过考虑在异构周围小区环境内的用户终端 的外部用户上下文特性并且通过仅执行局部操作以实现全局最优来增强用户关联。
[0014]在第一非限制实施例中，用户传输延迟是用户吞吐量的倒数。
[0015]在第二非限制实施例中，根据香农容量公式从SINR定义所述吞吐量，所述吞吐量 等于:
[0016]ru=Kloge(l+SINRu)，其中 K 为常数。
[0017]在第三非限制实施例中，用于将用户终端关联到基站Idci的用户-基站关联概率等f2>pK:._r)’其中:
[0018]-b是用于所述用户的相邻基站集合；
[0019].(67(?)是当所述用户与所述基站h关联时在所述用户终端考虑的局部成本函数；并且
[0020]-T是参数,该参数为常数或者随时间减少。
[0021]在第四非限制实施例中，T等于L/lnd+t)，其中t为时间并且Ttl为常数。
[0022]在第五非限制实施例中，吉布斯采样器的运行始于任意初始状态而所述用户终端附接到可以从其接收信号的在网络的基站中的任一基站。
[0023]在第六非限制实施例中，用户终端的特性为服务等级和/或用户终端的速度。
[0024]在第七非限制实施例中，服务等级为数据速率或者抖动。
[0025]在第八非限制实施例中，当用户终端的上下文特性为用户终端的速度(S)时，定义加权因子，所述加权因子考虑用户终端的速度和覆盖与所述网络相应的地理区域的周围小区类型。
[0026]在第九非限制实施例中，定义用户终端的上下文加权因子为以下各项的函数:
[0027]-用户终端的切换频率，所述切换频率依赖于用户终端的速度、与网络相应的地理区域内的小区密度和小区半径；
[0028]-用户终端的每次切换花费的时间；以及
[0029]-用户要求的服务等级。
[0030]在第十非限制实施例中，`局部成本函数等于:
rnn.M r?fn wu(x)( Nu ^ r(v,u)P-1(bv,u)] , p fv- (^)
[0031]C11 (b)^—~~ 7--+2,-7^—- +pu Ij-~:-
P yl(b.1i)l{b.u) JPl(b,.v)
[0032]其中:
[0033]-Wu⑴是关联到所述用户终端的加权因子；
[0034]戈⑴是关联到另一用户终端的加权因子；
[0035]-Nu是在用户终端的热噪声；
[0036]-1 (b, u)是从基站到用户终端的传输的路损；
[0037]-Pu是用于用户终端的传输功率；
[0038]-Y (v, u).P, l(bv, u)是来自于针对另一用户终端的传输对所述用户终端的干扰；
[0039]-Y (u，V)是在用户终端与另一用户终端之间的正交因子；
[0040]-1 (b, v)是从基站到另一用户终端的传输的路损；并且
[0041]-Pv.l(bv, v)是在另一用户终端的接收到的来自所述另一用户终端所附接到的基站的信号的功率。
[0042]因此，该方法在下行中适用。
[0043]在第十一非限制实施例中，局部成本函数U',:)等于:[0044]咖吡"“叫+尸 f yWAx)r(U,v)W]
11 P11 {l(u,b)仝 Ku b) JPr-l(v,by) J
[0045]其中:
[0046]-Wu⑴是关联到所述用户终端的加权因子；
[0047]戈⑴是关联到另一用户终端的加权因子；
[0048]-Nu是在所述用户终端的基站的热噪声；
[0049]-1 (u，b)是从用户终端到基站的传输的路损；
[0050]-Pu是用户终端的传输功率；
[0051]-Y (v, u).P, l(v, b)是由于另一用户终端的传输而对所述用户终端传输的信号 施加的干扰；
[0052]-Y (u，V)是在用户终端与另一用户终端之间的正交因子；
[0053]-1 (u，bv)是从用户终端到另一用户终端所附接到的基站的传输的路损；并且
[0054]-Pv.1 (V，bv)是在基站接收的由另一用户终端传输的信号的功率。
[0055]因此，该方法也适用于上行。
[0056]此外，提供一种用于将用户终端附接到网络的基站的网络装置的网络管理单元， 所述网络包括多个基站，所述网络单元被适配为:
[0057]-定义全局成本函数，全局成本函数是网络中所有用户的用户传输延迟的加权求 和；
[0058]-使用用户终端的上下文加权因子，所述上下文加权因子表示用户终端的特性；
[0059]-根据所述全局成本函数为每个用户终端定义局部成本函数，所述局部成本函 数为每个用户考虑所述用户终端的上下文加权因子并且是这一用户所关联到的基站的函 数；
[0060]-用所述局部成本函数运行吉布斯采样器用于产生用户-基站关联概率；
[0061]-选择有利于低局部成本的用户-基站关联概率；并且
[0062]-根据选择的用户-基站关联概率将所述用户终端附接到基站。
[0063]在第一非限制实施例中，所述网络装置是基站。
[0064]在第二非限制实施例中，所述网络装置是用户终端网络装置。
[0065]在第三非限制实施例中，在每个用户终端以分布式方式执行所述步骤或者在基站 以集中式方式执行所述步骤。
[0066]此外，提供一种包括指令集的计算机程序产品，该指令集当加载到所述计算机中 时促使计算机执行根据前述特征中的任一特征的用于将用户终端附接到网络的基站的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0067]现在仅通过示例并且参照附图描述根据本发明的实施例的方法和/或装置的一 些实施例，在附图中:
[0068]-图1图示具有小小区和宏小区的示意性多层网络系统，将在该系统中使用根据 本发明的用于将用户终端附接到基站的方法；
[0069]-图2图示根据本发明的一个非限制实施例用于将用户终端附接到基站的方法的示意性组织图；
[0070]-图3图示图2的用于将用户终端附接到基站的方法中的加权因子定义步骤的示 意性组织图；
[0071]-图4示意性地图示出网络管理单元，该网络管理单元被适配为执行图2的用于将 用户终端附接到基站的方法。
【具体实施方式】
[0072]在以下描述中，未具体描述本领域技术人员熟知的功能或者结构，因为它们将把 本发明掩盖在不必要的细节中。
[0073]本发明涉及一种用于将用户终端附接到网络的基站的方法。更具体而言，所述方 法允许执行用户关联。
[0074]需要提醒的是用户关联代表如下操作，该操作在时间和位置上将用户关联到将负 责服务于它并且与它交换信息/数据的基站。
[0075]在以下描述中，将无区别地使用术语用户终端或者用户。
[0076]如下文将描述的那样，该方法允许通过将吉布斯采样器与外部用户上下文(即用 户终端的特性)结合来增强用户关联，所述外部用户上下文包括用户终端的速度(例如用户 速度=低、中等或者高速)和服务需求(例如用户可以具有不同数据速率要求)。此外，该方 法考虑周围小区的异构性质(例如基站类型是宏小区或者小小区)。因此，通过建立加权因 子考虑了用户需求、用户终端速度和周围小区的特性。此外，通过根据用户终端上下文以及 周围基站的数量和类型定义附接方法，可以以分布式方式执行该方法。
[0077]这里“分布式”意味着任何人可以并且将会用为他/她自己定义的局部成本函数 运行吉布斯采样器。然而每个人可以这样做、即吉布斯采样为每个用户终端运行。当网络 中的每个人按照定义的局部成本函数这样做时，只要以适当的方式减小称为温度的参数， 全局成本函数就得以优化并且驱动到它的最小值。换而言之，用户终端使用局部更新(即状 态转变)在联合活动中一起工作。注意这一联合活动无需集中式控制或者协调器。可以发 现以上局部更新(以分布式方式)的协作结果将导致全局成本函数(越低越好)的优化。因 此，用户关联的联合局部更新有利于低全局成本。
[0078]因此整个网络的性能得以优化。分布式方法仅需局部操作和有限的信息交换(在 相邻基站之间)用于实现全局最优。每个用户在选择它的服务基站时做出单独的决定。此 外也不要求作出决定的顺序、即，可以用分布式和异步方式进行用户关联调整而无集中式 协调器。这与如今的自优化网络要求匹配。
[0079]如图1中所示网络NTW由以下各项组成:
[0080]-宏小区MC和小小区SC，向每个小区关联一个基站；以及
[0081]-用户终端MT。在一个非限制实施例中，用户终端是移动终端。
[0082]用于将用户终端u附接到网络NTW的基站b的方法M，所述网络包括多个基站，所 述方法如图2中所示包括:
[0083]-使用用户终端的上下文加权因子Wu(X)来定义全局成本函数Cw，该上下文加权因 子表示用户终端的特性X，该全局成本函数是网络NTW中的所有用户终端的用户终端传输 延迟的加权求和(图2中所示步骤DEF_Cw(ru，WU⑴))；[0084]-根据所述全局成本函数Cw为每个用户终端U定义局部成本函数<^，所述局部成本函数为每个用户U考虑所述用户终端的上下文加权因子Wu并且是这一用户所关联到的基站的函数(图2中所示步骤DEF_Gu(Cw,0>)；
[0085]-用所述局部成本函数运行吉布斯采样器用于产生用户-基站关联概率(图2 中所示步骤
【权利要求】
1.一种用于将用户终端(U)附接到网络(NTW)的基站(b)的方法(M)，所述网络包括多个基站(b),所述方法包括:-使用用户终端的上下文加权因子(Wu(X))定义全局成本函数(Cw)，所述上下文加权因子(Wu⑴)表示用户终端的特性(X)，所述全局成本函数(Cw)是所述网络(NTW)中的所有用户终端的用户终端传输延迟的加权求和；-根据所述全局成本函数(Cw)为每个用户终端(U)定义局部成本函数(C )，所述局部成本函数(C1T)为每个用户终端(U)考虑所述用户终端的上下文加权因子(Wu)并且是这一用户终端所关联到的所述基站(b)的函数；-利用所述局部成本函数((T)运行吉布斯采样器用于产生用户-基站关联概率(丌 u(b))；-选择促进低局部成本的所述用户-基站关联概率(n u(b));以及 -根据选择的所述用户-基站关联概率(nu(b))将所述用户终端(U)附接到基站(b)。
2.根据前述权利要求1所述的方法(M)，其中所述用户传输延迟是用户吞吐量(ru)的倒数。
3.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法(M)，其中根据香农容量公式由 SINR定义所述吞吐量(ru)，所述吞吐量等于:ru=Klog6(l+SINRu)，其中 K 为常数。
4.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法(M)，其中用于将用户终端(U)关 联到基站(b)的所述用户-基站关联概率(nu(b))等于
5.根据前述权利要求4所述的方法(M)，其中所述参数T随时间减少并且等于Ttl/ ln(l+t),其中t为时间并且Ttl为常数。
6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法(M)，其中所述吉布斯采样器的运行始于任意初始状态而所述用户终端U)附接到可以从其接收信号的所述网络(NTW)的所述基站(b)中的任一基站(b)。
7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法(M)，其中所述用户终端的特性 (X)为服务等级(Q)和/或所述用户终端的速度(S)。
8.根据前一权利要求所述的方法(M)，其中所述服务等级(Q)为数据速率或者抖动。
9.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法(M)，其中当所述用户终端的特性 (X)为所述用户终端的速度(S)时，定义加权因子(Wu(X))，所述加权因子(Wu(X))考虑所述用户终端的速度(S)和周围小区类型(Cl)，所述周围小区覆盖与所述网络(NTW)相对应的地理区域(A)。
10.根据前一权利要求所述的方法(M)，其中所述用户终端的上下文加权因子(Wu(X))定义为以下各项的函数:-用户终端(U)的切换频率(fm)，所述切换频率依赖于所述用户终端的速度(S)、与所述网络(NTW)相对应的所述地理区域内的小区密度(Cld)和小区半径(clj ；-所述用户终端U)的每次切换所花费的时间(Tro)。
11.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法(M)，其中所述局部成本函数 (C )等于:
12.根据前述权利要求1至10中的任一权利要求所述的方法(M)，其中所述局部成本函数(cr)等于:
13.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法(M)，其中在每个用户终端(U)处以分布式方式执行所述步骤或者在所述基站(b)中以集中式方式执行所述步骤。
14.一种用于将用户终端(u)附接到网络(NTW)的基站(b)的网络装置(NE)，所述网络 (NTW)包括多个基站(b)，所述网元(NME)被适配为:-使用用户终端的上下文加权因子(Wu(X))定义全局成本函数(Cw)，所述上下文加权因子(Wu(X))表示用户终端的特性(X)，所述全局成本函数(Cw)是在所述网络(NTW)中的所有用户终端的用户传输延迟的加权求和；-根据所述全局成本函数(Cw)为每个用户终端(U)定义局部成本函数(C:)，所述局部成本函数(C )为每个用户(U)考虑所述用户终端的上下文加权因子(Wu)并且是这一用户所关联到的所述基站的函数；-利用所述局部成本函数(<:)运行吉布斯采样器用于产生用户-基站关联概率； -选择促进低局部成本的所述用户-基站关联概率；以及-根据选择的所述用户-基站关联概率(nu(b))将所述用户终端(U)附接到基站(b)。
15.根据前一权利要求所述的网络装置(NE)，其中所述网络装置是基站(b)。
16.根据前一权利要求所述的网络装置(NE)，其中所述网络装置是用户终端U)。
17.—种包括指令集的用于计算机的计算机程序产品(PG)，所述指令集当被加载到所述计算机中时，使所述计算机执行根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的用于将用户终端(U)附接到网络(NTW)的基站(b)的方法。
【文档编号】H04W48/20GK103597881SQ201280020858
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年4月5日 优先权日:2011年4月29日
【发明者】A·费基, 陈仲澍, F·巴塞利, L·托马斯 申请人:阿尔卡特朗讯, 法国国家信息与自动化研究所