用于无线网络中毫微微蜂窝基站的配置的方法与装置制造方法

用于无线网络中毫微微蜂窝基站的配置的方法与装置制造方法
【专利摘要】使具有交叠覆盖区域的若干无线毫微微蜂窝基站能够同时运行并对其进行优化的方法与装置。在本发明的一种实施方式中，通过规定资源的用途，资源分配(例如，用于基于OFDM或者TDMA的无线网络的时间-频率栅格)管理具有交叠覆盖区域的若干毫微微蜂窝基站的同时运行。公开了用于管理并修改对毫微微蜂窝基站的资源分配的资源分配单元(RAU)实体。毫微微蜂窝基站群可以根据时间-频率栅格灵活地共享资源，由此最大化频谱效率而不需要实质性的网络开销。
【专利说明】用于无线网络中毫微微蜂窝基站的配置的方法与装置
[0001] 本申请是苹果公司于2010年4月27日提交的申请号为201080027581. 8的发明 专利申请"用于无线网络中毫微微蜂窝基站的配置的方法与装置"的分案申请。
[0002] 优先权
[0003] 本申请要求于2009年4月28日提交的相同标题的美国专利申请第12/431,588 号的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入于此。
[0004] 版权
[0005] 本专利文档的一部分公开内容包含受版权保护的材料。版权所有者不反对被如在 美国专利与商标局的专利文件或记录中所显示的本专利文档或专利公开内容中的任何一 个拓制，但无论如何也要保留所有的版权。

【技术领域】
[0006] 本发明总体上涉及无线通信与数据网络领域。更特别地，在一个示例方面中，本发 明致力于用于无线毫微微蜂窝基站（femtocell)建立与运行的增强方法与装置。

【背景技术】
[0007] 通用移动通信系统（UMTS)是"第三代"即"3G"蜂窝电话技术的示例实现。UMTS 标准由称为第三代合作伙伴计划（3GPP)的协作团体规定。响应于由国际电信联盟（ITU) 阐述的要求，3GPP已经采用UMTS作为尤其针对欧洲市场的3G蜂窝无线电系统。ITU标准 化并规范国际无线电与电信。对UMTS的增强将支持未来到第四代（4G)技术的演进。
[0008] 当前所关心的一个主题是UMTS通过改进的系统容量与频谱效率朝着为包数据发 送优化的移动无线电通信系统的进一步发展。在3GPP的背景下，就此而言的行动是在通称 "LTE"（长期演进）之下概述的。其目标尤其是在将来显著地增加最大净发送率，即在下行 链路发送方向上有大约300 Mbps的速度而在上行链路发送方向上有大约75 Mbps的速度。
[0009] 在LTE规范的初期版本（第8版）中，3GPP标准团体将形式化用于称为"家庭增 强节点B"（HeNB)的网络元素的要求。家庭增强节点B(HeNB)将为基于LTE的无线电接入 技术（RAT)网络部署；HeNB是家庭节点B (HNB)的演变，而HNB是其UMTS RAT前身。HeNB 和HNB都是为在居住、公司或者类似环境（例如，私人住宅、公共餐厅、小办公室、企业、医院 等等，因此术语"家庭"不是意味着限定到居住应用）中使用而进行了优化的毫微微蜂窝基 站。在现有背景下，术语"家庭基站"、"家庭节点B"（对于UMTS)、"家庭增强节点B"（对于 LTE)及"毫微微蜂窝基站"都指相同的逻辑实体，而且在没有另外指出的情况下可以互换使 用。
[0010] 臺微微蝰窝某站橾作
[0011] 总的来说，毫微微蜂窝基站是专门为有限覆盖率区域设计的基站，用以为少量的 用户（例如，小的商业和家庭环境）提供服务。通过经宽带接口（例如DSL、FI0S、T1、ISDN 或者DOCSIS线缆调制解调器）连接到服务提供商的网络，毫微微蜂窝基站扩大了服务提供 商现有的基站网络。由于毫微微蜂窝基站较小的尺寸和较低的成本，它们可以用在以别的 方式通过标准基站部署提供服务不可行（例如，通过室内服务覆盖率的扩展，或者临时服 务覆盖率）的区域中。而且，毫微微蜂窝基站本质上可以是便携式的，而且相应地在期望 的时候可以花基本上最少的努力重新配置。本文随后更具体地描述毫微微蜂窝基站的各个 方面。
[0012] 毫微微蜂窝基站部署的随机本质对网络运营商造成一些独特的挑战。在毫微微蜂 窝基站的部署之前，由网络运营商整体上计划并控制基站网络。对于固定的基站分配，物理 频谱是很容易由网络运营商控制的。与常规的固定基站形成对比，毫微微蜂窝基站是不能 计划的，而且实际上可以在使用中广泛变化。在拥挤的区域（例如，公寓大楼，等等）中或 者相对隔离地（例如，在农场中，等等），多个毫微微蜂窝基站可以同时操作。此外，由每个 毫微微蜂窝基站支持的终端设备的个数是广泛不可预测的，范围从单个用户（例如，个人 使用）到许多用户（例如，咖啡屋）。相应地，需要改进的方法与装置来有效地管理用于毫 微微蜂窝基站随机分散的频谱分配。
[0013] 这种改进的方法与装置还可以便于毫微微蜂窝基站的公共操作。例如，紧邻其它 毫微微蜂窝基站或者宏蜂窝（macrocell)运行的第一毫微微蜂窝基站理想地应当识别可 以使用的频谱，而基本上不会干扰其它同时运行的毫微微蜂窝基站。
[0014] 最后，所述改进的方法与装置应当优选地在毫微微蜂窝基站与核心网络之间使用 最小化的（如果有的话）对话。有效的网络通信将大大减小核心网络用于支持广泛分布的 毫微微蜂窝基站部署的处理负担。


【发明内容】

[0015] 通过尤其是提供用于无线网络中的毫微微蜂窝基站运行与资源管理的方法与装 置，本发明满足了以上需求。
[0016] 在本发明的第一方面，公开了一种用于选择在无线网络中使用的毫微微蜂窝基站 装置的配置模式的方法。在一种实施方式中，该方法包括：确定多个无线电资源的占用水 平；而且如果所述多个无线电资源的占用水平包括至少一个可用的无线电资源，就进入自 配置模式。否则就进入基于网络的配置模式。该方法是在例如毫微微蜂窝基站启动或者初 始化的时候执行的。
[0017] 在该方法的一种变体中，自配置模式使毫微微蜂窝基站装置可以不需要与无线网 络的核心部分交换消息就找出一个或多个可用的无线电资源。
[0018] 在另一种变体中，基于网络的配置模式使毫微微蜂窝基站装置能够通过与网络的 核心部分交换消息来找出一个或多个可用的无线电资源。
[0019] 在又一种变体中，无线网络是长期演进（LTE)蜂窝网络，毫微微蜂窝基站装置是 HeNB，而对多个无线电资源的占用水平的确定包括确定与网络的频谱访问相关联的时间与 频率资源的占用水平。
[0020] 在本发明的第二方面，公开了一种用于重新配置包括至少一个毫微微蜂窝基站装 置的无线网络中的时间-频率栅格的方法。在一种实施方式中，该方法包括：确定对于所 述至少一个毫微微蜂窝基站装置，是否需要资源水平的改变；而且，至少部分地基于所述确 定，指示所述至少一个毫微微蜂窝基站装置利用资源在无线网络中发送下行链路信号。
[0021] 在该方法的一种变体中，所述指示包括所述至少一个毫微微蜂窝基站装置与无线 网络的核心部分上的部件之间经有线通信链路的消息交换。
[0022] 在另一种变体中，所述指示包括所述至少一个毫微微蜂窝基站装置与无线网络的 一个或多个基站装置之间经无线通信链路的消息交换。例如，无线网络可以是长期演进 (LTE)蜂窝网络，毫微微蜂窝基站装置是HeNB，基站装置是eNB宏蜂窝，而经无线链路的消 息交换包括在HeNB与eNB之间经蜂窝空中接口发送至少一个消息。作为替代地，经无线链 路的消息交换包括在HeNB与eNB之间经WiMAX兼容的或者其它非蜂窝的空中接口发送至 少一个消息。
[0023] 在另一种变体中，确定对于所述至少一个毫微微蜂窝基站装置是否需要资源水平 的改变包括：确定在所述毫微微蜂窝基站装置与网络中目前运行的另一个基站装置之间是 否存在任何资源冲突。
[0024] 在本发明的第三方面，公开了能够在无线网络中运行的毫微微蜂窝基站。在一种 实施方式中，该毫微微蜂窝基站包括：耦接到存储器的处理设备；无线子系统；与无线网络 的核心部分通信的网络接口子系统；及驻留在所述存储器中的多个可执行指令。当由所述 处理设备执行时，所述指令使毫微微蜂窝基站：检测可用无线网络的占用水平；从自配置 模式和网络辅助的配置模式中选择一种运行模式；至少部分地基于所选的运行模式来重新 配置所述无线子系统，该重新配置是在毫微微蜂窝基站运行期间执行的。所述选择是至少 部分地基于对所述占用水平的检测，而且运行模式包括资源栅格的定义，该资源栅格至少 标识：（i)用于第一永久下行链路信号的共享资源，（ii)用于第二永久下行链路信号的专 用资源，及（iii)用于多个用户数据的共享资源。
[0025] 在本发明的第四方面，公开了用在无线网络中的资源分配装置。在一种实施方式 中，该装置包括：耦合到存储器的处理设备；用于与网络的至少一个毫微微蜂窝基站通信 的通信接口子系统；及驻留在所述存储器中的多个可执行指令。当由所述处理设备执行时， 所述指令使该装置：经所述接口子系统从所述至少一个毫微微蜂窝基站接收对资源分配的 请求；访问所述存储器中所存储的数据结构，来确定是否应当准予至少一个发出请求的毫 微微蜂窝基站所请求的资源；并且生成返回到所述至少一个发出请求的毫微微蜂窝基站 的、指示对该请求的准予或者拒绝中至少一个的信息（communication)。
[0026] 在一种变体中，该装置与宏蜂窝基站基本上同定位。
[0027] 在另一种变体中，所存储的数据结构包含关于网络中的时间-频率资源的映射或 栅格的数据。
[0028] 在又一种变体中，资源既包括专用资源又包括共享资源。
[0029] 在再一种变体中，通信接口子系统包括宽带无线接口和/或蜂窝无线接口。
[0030] 在还有一种变体中，该装置还包括与无线网络的核心部分通信的宽带接口。
[0031] 在本发明的第五方面，公开了配置成用在蜂窝网络中的毫微微蜂窝基站装置。在 一种实施方式中，该毫微微蜂窝基站装置包括配置成使得该毫微微蜂窝基站装置能够选择 性地实现基本自治的或者基于网络的配置处理的逻辑，这种选择性实现允许消费者在网络 的至少一个其它基站附近运行所述毫微微蜂窝基站设备，而基本上不受来自该至少一个其 它基站的干扰而且也不需要对该至少一个其它基站的特定了解。
[0032] 在本发明的另一方面，公开了一种计算机可读装置。在一种实施方式中，该装置 包括包含至少一个计算机程序的存储介质，所述程序具有多个指令，当所述指令被执行时， 实现支持蜂窝操作的毫微微蜂窝基站（例如，HeNB)配置，其中的蜂窝操作支持一个或多个 UE。
[0033] 参考附图及以下给出的对示例实施方式的具体描述，本领域普通技术人员将立刻 认识到本发明的其它特征与优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0034] 图1是示出LTE HeNB的一种示例随机化部署的图形例示。
[0035] 图2是四个HeNB的时间-频率资源及其各自分配的现有技术图形"栅格"表示。
[0036] 图3是根据本发明的时间-频率栅格的第一示例实施方式的图形表示，栅格被分 成针对四（4)个HeNB的永久下行链路信令分配的共享资源，及灵活数据使用区域。
[0037] 图4是根据本发明的时间-频率栅格的第二示例实施方式的图形表示，栅格被分 成针对八（8)个HeNB的永久下行链路信令分配的共享资源，及灵活数据使用区域。
[0038] 图5是根据本发明的时间-频率栅格的第三示例实施方式的图形表示，栅格被分 成：（i)针对四（4)个HeNB的永久下行链路信令分配的共享资源，（ii)针对四（4)个HeNB 的永久下行链路信令分配的专用资源，及（iii)灵活数据使用区域。
[0039] 图6是根据本发明的时间-频率栅格的第四示例实施方式的图形表示，以针对永 久下行链路信令和数据使用两者的示例性随时间变化的资源分配来覆盖。
[0040] 图7是根据本发明原理的用于为无线电操作请求资源的一般化处理的示例实施 方式的逻辑流程图。
[0041] 图8是根据本发明原理的用于向在LTE无线电接入网络（RAN)中运行的HeNB分 配资源的方法的一种示例实施方式的逻辑流程图。
[0042] 图9是根据本发明的LTE网络的一种实施方式的图形例示，包括资源分配单元 (RAU)的示例分布，该LTE网络包括核心网络、多个增强节点B (eNB)和多个HeNB。
[0043] 图10是根据本发明的用于向毫微微蜂窝基站分配资源的一般化处理的示例实施 方式的逻辑流程图。
[0044] 图11是根据本发明原理配置的毫微微蜂窝基站装置的一种实施方式的框图。

【具体实施方式】
[0045] 现在参考附图，其中相同的标号始终指代相同的部分。
[0046] 概述
[0047] 本发明尤其提供了使无线网络的节点群（例如，UMTS或者LTE蜂窝网络中的毫微 微蜂窝基站）能够彼此无干扰地运行、同时还能够完全最大化频谱资源并减轻网络开销的 方法和装置。在本发明的一方面，公开了管理具有交叠覆盖区域的若干毫微微蜂窝基站的 同时运行的指定资源（例如，时间-频率）"栅格"或者映射。时间-频率栅格被灵活地配 置为既提供专用资源，又提供共享资源。专用资源严格地由监督实体（例如，核心网络实 体）分配给一个或多个毫微微蜂窝基站，而共享资源可以由任何毫微微蜂窝基站认领和放 弃，而没有实质性的网络开销。
[0048] 在本发明的另一方面，公开了多配置模式毫微微蜂窝基站。在一种实施方式中，这 种毫微微蜂窝基站可以执行自配置来为其自己的使用识别可用资源，或者可以替代地执行 基于网络的配置来为其自己的使用请求可用资源。在一种变体中，毫微微蜂窝基站可以基 于一个或多个参数，例如检测出的物理资源的使用情况，选择性地在自配置与基于网络的 配置之间进行切换。
[0049] 在一种实施方式中，以上提到的毫微微蜂窝基站在有一个或多个物理资源未使用 时执行独立的自配置，而在所有物理资源都被占用时请求资源分配单元（RAU)辅助的自配 置。
[0050] 在另一种实施方式中，毫微微蜂窝基站经无线链路（例如，蜂窝、微波、卫星或者 WLAN/WMAN连接）接收配置信息。
[0051] 在又一种实施方式中，毫微微蜂窝基站经有线或者光链路（例如，DSL、FI0S、T1或 者DOCSIS (线缆调制解调器）连接）接收配置信息。
[0052] 还公开了用于管理和修改用于毫微微蜂窝基站的资源分配的资源分配单元（RAU) 实体。在一种实施方式中，RAU维护向一个或多个时间-频率资源指定一个或多个信道使 用的时间-频率栅格。
[0053] 对示例实施方式的具体描述
[0054] 现在具体描述本发明的示例实施方式。尽管这些实施方式主要是在长期演进 (LTE)网络中运行的家庭增强节点B(HeNB)的背景下讨论的，但是本领域普通技术人员将 认识到，本发明不限于此，而是可以应用到其它类型和配置的网络。而且，尽管主要在HeNB 与驻留到网络运营商的专用资源分配单元（RAU)或者附近的增强节点B(eNB)之间通信的 背景下进行讨论，但是应当认识到，根据本发明，移动基站（例如，毫微微蜂窝基站、微微蜂 窝基站、接入点（AP)，等等）功能性或者频谱管理功能性的其它实现也可以在网络中的其 它点实现。
[0055] 在以下讨论中，蜂窝无线电系统包括无线电单元的网络，每个无线电单元都由发 送基站（称为蜂窝站或者基站）提供服务。无线电网络为多个收发器（在大多数情况下是 移动的）提供无线通信服务。协同工作的基站网络允许大于由单个服务基站所提供的无线 电覆盖率的无线服务。单个的基站由另一个网络（在大多数情况下是有线网络）连接，这 另一个网络包括用于资源管理的附加控制器，而且在有些情况下能访问其它网络系统（例 如，互联网）或者城域网（MAN)。
[0056] 在LTE中，有两种不同类型的基站：增强节点B (eNB)和家庭增强节点B (HeNB)。在 所给出的背景下，术语"家庭基站"、"家庭节点B"（对于UMTS)、"家庭增强节点B"（对于 LTE)通常指"毫微微蜂窝基站"，而术语"节点B"和"增强节点B"（对于LTE)通常指"宏蜂 窝"。
[0057] 臺微微蝰窝某站拥挤现象-
[0058] 在一种示例使用情况下，移动电话或者其它用户设备（UE)的用户可能希望通过 在他们的房屋（例如，公寓、小企业、公司、医院，等等）中部署HeNB来扩大他们的无线覆 盖率。在一种场景下，用户采用DSL、T1、ISDN、D0CSIS或者其它此类连接把HeNB连接到运 营商的核心网络。如前面所描述的，HeNB及其它毫微微蜂窝基站类型的设备让运营商与用 户都受益。用户得益于改进的室内网络覆盖率及增加的流量吞吐能力。此外，因为功耗会 由于改进的无线电链路质量（即，提高的信噪比（SNR))而降低，所以用户的UE将具有更 长的备用电池寿命。网络运营商获得了附加的网络覆盖区域（例如参见3GPP技术报告TR 25. 820，"3G Home Node B Study Item Technical Report"vlOO (第 8 版），该报告的全部 内容通过引用并入于此），及在RAN3#61bis和RAN3#62-第4. 6章3GPP文档号：R3-083577 中所同意的对技术标准TS 36. 300的改变，该文献的全部内容也通过引用并入于此。最后， 家庭用户和网络运营商都可以独立于更大的网络容量和对基础设施升级的需求而完全地 利用蜂窝设备技术的改进。
[0059] 不幸的是，由于用户控制的毫微微蜂窝基站操作的不可预测性，网络管理问题大 大复杂化了。毫微微蜂窝基站可以地理上随机地散布。HeNB对于"游牧"使用是便携式的， 例如，用户一天可以在其公寓中运行该HeNB，而第二天出差时可以在宾馆中运行。此外，毫 微微蜂窝基站不总是运行的。HeNB可以由用户自行不可预测地通电或者断电（例如，在晚 上或者当用户不在时打开和关闭）。最后，毫微微蜂窝基站的用户密度广泛变化。例如，若 干HeNB可以在一个公寓或者宾馆中同时运行，而家庭用户可以隔离地使用单个HeNB。
[0060] 图1例示了一种示例"随机化"HeNB部署100,及HeNB随机分布可能造成的潜在 "拥挤"问题。公寓建筑物具有若干在其中遍布定位的HeNB 102,具有数量变化的所连接用 户设备（UE) 104。每个HeNB 102都具有可能干扰其它HeNB的潜在覆盖区域。在这种示例 情况下，第一 HeNB 102A没有为用户提供服务，因此需要非常少的频谱来运行，而第二HeNB 102B为多个用户提供服务，而且可能需要较大量的频谱。理想地，应当为第二HeNB 102B分 配比第一 HeNB 102A更大部分的总频谱资源。
[0061] 为此，初期的LTE网络标准将支持I. 4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz的变 化带宽，来适应广范围的不同使用场景。此外，LTE网络将基于高度可配置的多种访问方法； 艮P，下行链路方向中的正交频分多址/时分多址（0FDMA/TDMA)和上行链路方向中的单载波 频分多址/时分多址（SC-FDMA/TDMA)。
[0062] 在现有技术中，UMTS地面无线电接入（UTRA)系统、家庭节点B(HNB)把本地测量 到的网络参数发送到HNB网关。作为响应，HNB网关把配置消息发送回HNB。配置信息包括 例如对频带的分配。在UTRA系统中，运营商决定每个毫微微蜂窝基站应当使用哪些频谱资 源。
[0063] 不象现有技术的UTRA系统，LTE的可配置性使多个相邻单元能够共享相同的频 带。然而，现有的或者提议的对LTE规范的改进都不能预先假设用于频谱分配的任何方法； 因此，网络运营商可以自由地管理其频谱分配，而不管怎么进行选择。例如，网络运营商可 以选择为所有增强节点B (即HeNB)都分配相同的频带，或者作为替代地可以为每个增强节 点B(即HeNB)分配单独的频带。
[0064] 出于多种原因，从网络运营商的角度来看，用于任何显著数量的HeNB 102的频谱 管理都是昂贵的。首先，不象在大区域为许多用户提供服务的标准eNB，HeNB 102具有非常 集中和局部的有效区域，用于相对少量的用户（即使在诸如公寓建筑物的"密集"应用中也 是如此）。事实上，为HeNB分配频谱应当保守地进行，因为HeNB大部分时间通常是不使用 的。第二，不象是具有静态环境的固定结构的eNB，HeNB可能具有常常变化的环境；因而，对 于HeNB的频谱管理对于网络运营商的开销来说是个恒定而显著的增加。
[0065] 特别是由于HeNB消费者的非技术性本质，用于HeNB注册和初始配置的自动建立 过程是必需的。所述自动化的建立过程将需要HeNB与核心网络中对应实体之间的消息交 换。每个HeNB可以频繁地请求和返回频谱资源（例如，在通电/断电期间，对于游牧操作， 等等）。预期所部署的HeNB的数量是大的，而且普及性将随着时间继续增长。因此，即使是 对HeNB/核心网络通信的微小优化都将具有深远的效率影响。
[0066] 时间-频率"栅格"
[0067] 图2例示了用于给多个HeNB 102分配频谱资源的一种示例现有技术时间-频率 栅格200。该栅格包括在无线电帧（IOms)上发送的第一多个子载波。为每个HeNB分配了 时间-频率栅格的专用部分。在所示出的现有技术系统中，每个HeNB具有I. 4 MHz的系统 带宽（72个子载波）。整个系统的无线电资源（例如，300个子载波）还可以具有多个遍布 其中分布的防护带或者时隙（slot)，以便最小化干扰。HeNB还把其物理分配划分成永久的 专用下行链路部分202和专用的用户数据部分204。专用永久下行链路部分为在没有建立 到任何UE的无线电链路时由HeNB发送的信号和信道（例如，同步信道（SCH)和物理广播 信道（PBCH))保留。专用用户数据部分用于在HeNB和一个或多个UE 104之间发送的信号 和信道。
[0068] 回过头来参考示例的图1，图2中所示频谱资源的现有技术分布对于图1的随机化 HeNB部署100是低效的。第一 HeNB 102A没有被占用，因此将是完全未充分利用的，同时仍 然为专用永久下行链路信令202和专用用户数据204保留了较大量的可用带宽。相反，第 二HeNB 102B被若干用户拥抢，因此其频谱使用情况处于或者高于合理的容量。
[0069] 鉴于现有技术的缺陷，可以通过把无线电资源再划分成逻辑组来使得能够对无线 电资源分配进行改进。在一种示例实施方式中，无线电资源被分类成：（i)永久下行链路信 号，或者（ii)用户数据的发送。此外，每个无线电资源都可以是共享的或者专用的。至少 部分地基于其分类，对无线电资源进行不同处理。
[0070] 在以下讨论中，应当认识到，时间-频率栅格是为了说明而提供的。在基于OFDM的 系统中，无线电资源按时间（时隙）和频率（子载波）划分。在其它系统中，可以使用其它 类型的无线电资源。例如，在基于CDM的系统中，无线电资源按时间和代码空间划分；相应 地，可以定义时间-代码栅格。相应地，在此所使用的术语"资源"、"无线电资源"和"物理 资源"指整个无线领域中都认可的任何发送介质单元，包括时隙、频带、代码、子载波，等等。
[0071] 在本发明的一个示例方面中，若干HeNB 102可以在相同的频率范围内同时运行， 具有来自核心网络的最小配置。本发明示例实施方式的资源（例如，时间_频率）栅格的 分配是不固定的，而是可以基于HeNB和UE 104的需求灵活修改。以下在图3至6中示出 的四（4)个时间-频率栅格的例子例示了灵活运行的多种有利方面。
[0072] 与图2形成对比，图3例示了根据本发明的时间-频率栅格300的第一示例实施 方式，该时间-频率栅格300灵活地向具有交叠覆盖区域的四（4)个HeNB 102分配频谱资 源。时间-频率栅格300被分成至少两（2)个区域：一个区域具有用于永久下行链路信号 302的共享资源，及一个或多个灵活配置的区域304(例如，专用的或者共享的、上行链路的 或者下行链路的、特定于用户的或者广播的、约束，等等）。
[0073] 图4例示了根据本发明至少一方面的第二示例时间-频率栅格400,该栅格400灵 活地向具有交叠覆盖区域的八（8)个HeNB 102分配频谱资源。类似于图3的第一时间频 率栅格300,第二示例时间-频率栅格400被分成至少两（2)个区域：一个区域具有用于永 久下行链路信号302的共享资源，及一个或多个灵活配置的区域304 (例如，专用的或者共 享的、上行链路的或者下行链路的、特定于用户的或者广播的、约束，等等）。然而，相对于灵 活配置区域304,第二示例时间-频率栅格400优先地为永久下行链路信令302分配资源， 而且可以相应地支持两倍数量的HeNB。
[0074] 图5例示了根据本发明的第三示例时间-频率栅格500,该时间-频率栅格500灵 活地向具有交叠覆盖区域的八（8)个HeNB 102分配频谱资源。不象以上所述的第一和第 二时间-频率栅格（300、400)，第三时间-频率栅格500被分成至少三（3)个区域：（i)具 有用于永久下行链路信号302的共享资源的一个或多个区域，（ii)具有用于永久下行链路 信号502的专用资源的一个或多个区域，及（iii) 一个或多个灵活配置的区域304(例如， 专用的或者共享的、上行链路的或者下行链路的、特定于用户的或者广播的、约束，等等）。 与典型的共享资源302相比，第三时间-频率栅格500把优先专用资源504分配给提供更 高级服务的HeNB的子集（如本文随后将解释的）。
[0075] 以下讨论是要例示而不是限制，贯穿本文所使用的各种可能类型的资源。
[0076] 在本发明的一种实施方式中，共享资源可以被请求和准予一个或多个HeNB 102， 而不需要来自核心网络的交互。共享资源把资源分配的负担从运营商的核心网络转移到一 个或多个本地实体，例如eNB和/或HeNB。与共享资源形成对比，只有当HeNB明确地由RAU 或者其它实体分配给专用资源时，HeNB才能使用该专用资源。不与其它HeNB共享专用资 源，而且操作不需要仲裁或者协商。相应地，被指示使用专用资源的任何HeNB都可以以保 证的服务水平来运行。在有些情况下，这种最小化的保证的服务水平对于区分HeNB的优先 次序可能是有用的，例如对于与某些业务方法或者范例一起使用，和/或与各种政府机构 一起运行。在一种示例实施方式中，可以为HeNB分配共享或专用无线电资源，用于永久下 行链路信令。
[0077] 在一种相关的变体中，附加地针对共享用户数据分配时间-频率栅格的若干区 域。例如，若干HeNB可以分配共享的资源子集，用于发送用户数据。在一种示例情况下，若 干HeNB可以共享资源子集，用于把用户数据发送到UE或者用于从UE接收用户数据。这种 共享的用户无线电资源最小化在空闲或者低使用期间由无线电资源的保留而造成的低效。
[0078] 可以对资源强加各种其它约束。例如，上行链路或者下行链路约束将把资源限定 到单向操作，从UE 104到HeNB 102(8卩，上行链路）或者从HeNB到UE(S卩，下行链路）。在 另一个例子中，资源可以约束到单播（即，单个用户）、多播（即，多个用户）或者广播（即， 任何用户）操作。
[0079] 可以强加其它约束，来保持某种水平的服务或者QoS。例如，资源可以具有各种水 平的等待时间（例如，发送延迟）或者吞吐量（例如，平均送出速率）。在其它例子中，资源 可以包括最小保证数据率或者最大允许数据率。这种约束在与RAU组合的时候可能特别有 用，由此RAU可以动态地改变时间-频率栅格分配，来"微调"各种网络优化。
[0080] 此外，以上每种约束都可以彼此组合使用。例如，资源可以约束到具有最大数据速 率的共享下行链路广播资源（如可能在例如广告或者其它较低带宽流量中有用）。在另一 个例子中，专用单播资源可能需要保证的最小数据率（如对于支持紧急情况或者911呼叫 可能特别有用）。
[0081] 图6例示了具有一个或多个灵活数据使用的一种示例时间-频率栅格600的动态 资源分配能力。第一 HeNB 102不被占用，而且不占用任何用于下行链路永久信令502的专 用资源；但是它仍然维护用于其永久下行链路信道（SCH和PBCH) 302的发送的共享资源。 第一 HeNB相对低的使用情况可以用共享的时间-频率资源来满足。第二HeNB为多个UE 104提供服务，而且具有保留的频谱资源（共享的和专用的）的显著部分。如图所示，第三 和第四HeNB在时间和频率中都划分了剩余带宽的一部分，每个都维护用于永久下行链路 信令502的专用信道，但是动态地协商用于数据需求304的共享资源。最后，剩余带宽的一 个区未使用。未使用的带宽对于尤其是预防相邻设备的干扰、为过渡期之间的平滑而保留 一些量的额外容量等可能是必需的。因而，图6的时间-频率栅格600的动态资源分配能 力有利地允许宝贵频谱资源对毫微微蜂窝基站的有效利用。
[0082] 在以下讨论中，描述了用于网络实体（例如，LTE资源分配单元（RAU))的补充方 法与装置，其：（i)协商、配置并管理资源栅格（例如，为灵活管理的用户数据和共享的永久 下行链路信号等进行的分配）。以下要素和步骤是在为了与0FDMA/TDMA无线电接入技术一 起使用而分布与管理时间-频率栅格的时间-频率资源的背景下描述的，但是将认识到，本 发明不以任何方式限制到这些频谱接入技术。
[0083] 方法
[0084] 现在参考图7,例示了用于为一个或多个无线电设备（例如，毫微微蜂窝基站）分 配无线电资源的一般化的建立过程700。
[0085] 在第一个可选步骤702中，设备（毫微微蜂窝基站）首先被通电，而且初始化该毫 微微蜂窝基站中的内部设置。对内部设置的初始化一般来说可以包括引导软件，及对该毫 微微蜂窝基站自身中的硬件设置的任何重新设置。在初始化期间，毫微微蜂窝基站还建立 与核心网络实体的网络连接，用于初始的认证、授权和核算（accounting)。这可以包括在选 择的访问介质上协商与建立连接；例如，铜线上的DSL、FI0S、线缆调制解调器，等等。一旦 建立了网络连接，毫微微蜂窝基站就通知核心网络实体它的存在及可选地它的运行状态。 为了执行这个步骤，毫微微蜂窝基站的一种实施方式从计算机可读介质（例如，HDD、R0M或 者闪速存储器）检索用于连接到核心网络实体的地址与协议。在一种变体中，这包括在以 上提到的访问介质上的TCP/IP传输的使用，但是也可以同样成功地使用其它传输与协议 (例如，在WiMAX链路上）。
[0086] 在一种示例实施方式中，当毫微微蜂窝基站通电时，对该毫微微蜂窝基站自动执 行一个安全过程，以便安全地连接到核心网络。强加了一些最小需求，包括互联网协议（IP) 安全、认证和授权。对于要在诸如互联网的非置信或公共网络上承载的载波流量，必须建 立IP安全。与核心网络的认证与注册确保毫微微蜂窝基站是有效设备，而且没有"诱骗 (spoof) "或以别的方式试图关于其身份欺骗核心网络。毫微微蜂窝基站必须被授权，以便 通过服务提供商提供服务。将认识到，也可以采用本领域普通技术人员已知的其它安全措 施，包括例如加密被发送的全部或部分数据以便保护数据的机密性，及生成密码残留（散 列）以便提供完整性保护。
[0087] 应当认识到，在其它实施方式中，初始化步骤702可能是完全不必要的。例如，在 有些情况下，毫微微蜂窝基站可能已经初始化了（例如，在定期扫描、用户启动的刷新扫描 等期间）。因而，在一种备选实施方式中，毫微微蜂窝基站可以具有到核心网络的已有连接， 用以定期提供更新的网络参数。在一种变体中，已有连接是经IP网络到核心网络的安全连 接。
[0088] 在步骤704中，毫微微蜂窝基站确定其配置模式。在一种实施方式中，毫微微蜂窝 基站从多种配置模式中进行选择。（从多种配置模式中）对配置模式的选择可以从（远端） 网络实体进行控制，或者作为替代地可以由毫微微蜂窝基站本身在内部确定。在其它实施 方式中，实体的组合可以用于初始化配置模式（例如，从网络实体接收位置标识，及从毫微 微蜂窝基站本地的内部存储器查找配置模式）。在还有其它实施方式中，毫微微蜂窝基站可 以动态地改变其模式（例如，第一毫微微蜂窝基站可以在第一配置模式中作为独立实体启 动，而且随后发现具有合作能力的第二毫微微蜂窝基站；然后，所述第一毫微微蜂窝基站可 以切换到合作配置模式）。
[0089] 在步骤704的一种示例实现中（本文随后参考图8更具体地讨论），多种配置模式 包括至少两种不同的模式选择。第一种"自配置"模式使毫微微蜂窝基站能够自治地找出 可用的资源，而且可以减少或者避免需要与核心网络交换消息。第二种"网络配置"模式使 一个或多个网络实体能够重新配置向毫微微蜂窝基站分配资源的时间-频率或者其它资 源栅格。在有些实施方式中，这种网络配置附加地是在网络实体处执行的，后者可以对核心 网络半自治地操作（例如，具有资源分配能力的附近的宏蜂窝）。这种半自治的方法有利地 提供了其它方法的期望方面；即，减轻了核心网络的过度开销负担，而且对网络中其它设备 有至少某种程度的合作或者资源分配的考虑。
[0090] 根据其选择的配置模式，毫微微蜂窝基站识别出一个或多个适于期望信令的资源 (步骤706)。最后，在步骤708中，为毫微微蜂窝基站指定对物理资源的控制或者毫微微蜂 窝基站假定对物理资源的控制。
[0091] 示例LTE家庭增强节点B(HeNB)方法
[0092] 图8例示了用于HeNB的永久下行链路信令（例如，用于LTE网络操作的SCH和 PBCH)的一种不例配置模式选择与资源识别处理800。在这种不例实施方式中，HeNB -般来 说可以从两个分类中选择其配置模式：（i)自配置模式，或者（ii)基于网络的配置模式。所 例示实施方式中的自配置模式包括第一 "独立自配置"模式和第二"RAU辅助的自配置"模 式。在这种实施方式中，基于网络的配置模式包括两种附加的模式，即，第三"基于无线网络 的配置"模式和第四"基于有线网络的配置"模式。这些模式在以下的表1中概述。然而， 应当认识到，根据本发明可以使用更多或者更少的模式（及子类型），以上所述仅仅是例示 性的。
[0093] 表 1
[0094]

【权利要求】
1. 一种方法，包括： 在毫微微蜂窝基站装置处： 进行扫描以确定可用的无线电资源； 在确定存在至少一个可用于无线网络的无线电资源时选择自配置模式，其中在所述自 配置模式中，所述毫微微蜂窝基站装置选择所述至少一个可用的资源作为下行链路。
2. 如权利要求1所述的方法，进一步包括： 在确定没有可用的无线电资源时选择基于网络的配置模式，其中在所述基于网络的配 置模式中，所述毫微微蜂窝基站装置从网络接收下行链路无线电资源。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述自配置模式使所述毫微微蜂窝基站装置不需 要与所述无线网络的核心部分交换消息就能够找出一个或多个可用的无线电资源。
4. 如权利要求2所述的方法，其中，所述基于网络的配置模式使所述毫微微蜂窝基站 装置能够通过与所述无线网络的核心部分交换消息来找出一个或多个可用的无线电资源。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述无线网络包括长期演进（LTE)蜂窝网络，所述 毫微微蜂窝基站装置包括家庭增强节点B(HeNB)。
6. 如权利要求1所述的方法，进一步包括： 确定所述无线网络的多个无线电资源的占用水平。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，所述方法是在所述毫微微蜂窝基站装置启动或初 始化的时候执行的。
8. -种能够在无线网络中运行的毫微微蜂窝基站，所述毫微微蜂窝基站包括： 无线子系统； 与所述无线网络的核心部分通信的网络接口子系统；以及 耦接到存储器的处理设备，所述处理设备配置为： 进行扫描以确定可用的无线电资源，以及 在确定存在至少一个可用于无线网络的无线电资源时选择自配置模式，其中在所述自 配置模式中，所述毫微微蜂窝基站选择所述至少一个可用的资源作为下行链路。
9. 如权利要求8所述的毫微微蜂窝基站，其中所述处理设备进一步配置为： 在确定没有可用的无线电资源时选择基于网络的配置模式，其中在所述基于网络的配 置模式中，所述毫微微蜂窝基站从网络接收下行链路无线电资源。
10. 如权利要求8所述的毫微微蜂窝基站，其中，所述自配置模式使所述毫微微蜂窝基 站不需要与所述无线网络的核心部分交换消息就能够找出一个或多个可用的无线电资源。
11. 如权利要求9所述的毫微微蜂窝基站，其中，所述基于网络的配置模式使所述毫微 微蜂窝基站能够通过与所述无线网络的核心部分交换消息来找出一个或多个可用的无线 电资源。
12. 如权利要求8所述的毫微微蜂窝基站，其中，所述无线网络包括长期演进（LTE)蜂 窝网络，所述毫微微蜂窝基站装置包括家庭增强节点B(HeNB)。
13. 如权利要求8所述的毫微微蜂窝基站，其中所述处理设备进一步配置为： 确定所述无线网络的多个无线电资源的占用水平。
14. 如权利要求8所述的毫微微蜂窝基站，其中，所述处理设备的配置是在所述毫微微 蜂窝基站启动或初始化的时候执行的。
15. 如权利要求10所述的毫微微蜂窝基站，进一步包括： 与所述无线网络的核心部分通信的网络接口子系统。
16. 如权利要求8所述的毫微微蜂窝基站，进一步包括： 无线子系统，其中所述无线子系统执行与对所述可用的无线电资源的扫描相关的操 作。
17. -种设备，包括： 用于进行扫描以确定可用的无线电资源的部件；以及 用于在确定存在至少一个可用于无线网络的无线电资源时选择自配置模式的部件，其 中在所述自配置模式中，所述处理器选择所述至少一个可用的资源作为下行链路。
18. 如权利要求17所述的设备，进一步包括： 用于在确定没有可用的无线电资源时选择基于网络的配置模式的部件，其中在所述基 于网络的配置模式中，所述处理器从网络接收下行链路无线电资源。
19. 如权利要求17所述的设备，其中，所述设备包括在长期演进（LTE)蜂窝网络的毫微 微蜂窝基站装置中。
20. 如权利要求17所述的设备，进一步包括： 用于确定所述无线网络的多个无线电资源的占用水平的部件。
【文档编号】H04W24/02GK104394548SQ201410659022
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2010年4月27日 优先权日:2009年4月28日
【发明者】M·比纳斯, H-N·乔伊, A·施密特, A·卢福特, M·米克 申请人:苹果公司