用于优化毫微微小区网络管理的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于优化毫微微小区网络管理的方法和设备
[0001]本申请是申请日为2010年7月1日申请号201080036882.7为(国际申请号:PCT/US2010/040804)发明名称为“用于优化毫微微小区网络管理的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明主要涉及无线通信和数据网络领域。更为具体地，在一个例示方面中，本发明涉及的是用于无线毫微微小区(femtocell)的设置和自我协调的方法和设备。
【背景技术】
[0003]通用移动电信系统(UMTS)是“第三代”或“3G”蜂窝电话技术的一种例示实现。所述UMTS标准是由名为第三代合作伙伴项目(3GPP)的协作团体规定的。响应于国际电信联盟(ITU)阐述的需求，3GPP采用了 UMTS作为特别针对欧洲市场的3G蜂窝无线电系统。ITU则对国际无线电和电信技术进行标准化及管制。针对UMTS的增强将会支持未来朝着第四代(4G)技术的演进。
[0004]当前关注的主题是使UMTS进一步地朝着通过提高系统容量和频谱效率针对分组数据传输进行优化的移动无线电通信系统发展。在3GPP的上下文中，与此相关的活动是用通用术语“LTE”(长期演进)概括的。特别地，其目的是在未来显著提升最大净传输速率，也就是在下行链路传输方向上提速至300Mbp量级，以及在上行链路传输方向上提速至75Mbps 量级。
[0005]在LTE规范的初期版本(第8版)中，3GPP标准组织制订了对名为“家用增强型NodeB(HeNB) ”的网络部件的需求。所述家用eNodeB(HeNB)是为基于LTE的无线电接入技术(RAT)网络部署的；该HeNB是家用NodeB(HNB)的演进，所述HNB则是HeNB的UMTS RAT前身。HeNB和HNB都是为了在住宅、公司或类似环境(例如私宅、公共餐馆、小型办公室、企业、医院等等，由此术语“家用NodeB”中的“家用”并不意味着仅限于住宅应用)中使用而被优化的毫微微小区。在本文的情境下，术语“家用基站”、“家用NodeB” (用于UMTS)、“家用eNodeB” (用于LTE)以及“毫微微小区”指的都是相同的逻辑实体，除非以别的方式特别加以注释，否则它们是可以交换使用的。
[0006]臺微微小冈操作一
[0007]—般来说，毫微微小区是一个专为覆盖范围有限的区域设计从而为少量用户(例如小型企业和家庭环境)提供服务的基站。通过经由宽带接口(例如DSL、F1S、Tl、ISDN或DOCSIS电缆调制解调器)连接到服务供应商网络，毫微微小区增强了基站的服务供应商的现有网络。由于毫微微小区的尺寸较小且成本较低，它们可以在原本不易于通过标准基站部署来提供服务的区域中使用(例如通过扩展室内服务覆盖范围或临时服务覆盖范围)。本质上，毫微微小区还可以是便携的，并且相应地，它们可以在需要时以最少的努力来重新定位。在这里随后将会更详细地描述毫微微小区的各个方面。
[0008]对网络运营商来说，毫微微小区部署的随机特性会产生一些特有问题。在部署毫微微小区之前，基站网络完全由网络运营商规划和控制。物理频谱很容易地由网络运营商使用固定的基站分配来加以控制。与规则的固定基站相反，毫微微小区并未得到规划，其在使用中实际有可能发生很大变化。多个毫微微小区可以同时在拥挤区域(例如公寓大厦)或是相对孤立的区域(例如农场等等)中操作。此外，每一个毫微微小区支持的终端设备的数量在很大程度上是不可预测的，其范围会从单个用户(私人使用)到众多用户(例如，咖啡店或较大企业之类的企业应用)。
[0009]现有的频谱分配方法需要在毫微微小区与网络运营商之间频繁通信，以便分配/释放无线电资源。为了减小毫微微小区与其邻居小区之间的干扰，需要进行无线电资源设置和管理以及干扰协调。然而，毫微微小区的集中谐调会对网络运营商造成极大的处理负担，这其中包括用信号通告其毫微微小区接口(例如，归因于网络运营商与毫微微小区之间的功率控制命令传输)。在将HeNB大规模地部署于LTE网络的场景中，数百个(或更多)的HeNB可被部署在宏小区的覆盖范围内，其中所有HeNB共享相同的许可频谱。
[0010]网络运行商被象征性地推入了多个方向:过多的监管在处理能力和网络开销方面的成本都是很高的，而过少的监管则会导致频谱资源的使用效率低下(甚至有可能产生与资源有关的更可怕的后果，例如服务延迟或停机)。
[0011]相应地，目前需要改进的方法和设备来有效管理用于毫微微小区随机分布的频谱分配。这种改进的方法和设备应该提供相对有效的频谱资源使用。理想地，实现这些方法和设备的毫微微小区可以及时地获取、使用和释放频谱资源；没有被使用的已分配资源实际上是被浪费的，特别地，这会降低网络运营商的成本效率和利润。
[0012]最后，所述改进的方法和设备优选应该将毫微微小区与核心网络之间的对话减至最少。通过有效的网络设备间通信，可以极大减小核心网络用于支持分布广泛的毫微微小区部署的处理负担。
【发明内容】
[0013]特别地，本发明是通过提供用于在无线网络内部实施毫微微小区操作和资源管理的方法和设备来满足上述需要的。
[0014]在本发明的一个方面，公开了一种用于将无线网络的毫微微小区置于自我协调操作模式的方法。在一个实施例中，该方法包括:用信号向毫微微小区通告多个参数，所述多个参数包括:所要使用的频谱的一个或多个允许部分；所述频谱的允许部分内部的一个或多个带宽大小；时间参数；以及毫微微小区的最大允许发射功率。用于毫微微小区的自我协调操作模式至少部分是受所述多个参数约束的。
[0015]在一个变体中，时间参数包括最大允许操作持续时间。
[0016]在另一个变体中，所述多个参数还包括毫微微小区使用的载波频率。
[0017]在再一个变体中，无线网络是兼容LTE (长期演进)的蜂窝网络，毫微微小区是HeNB(家用NodeB)。信号通告实际是由兼容LTE的网络的EPC(演进型分组核心)实体引发的。
[0018]在又一个变体中，该方法至少部分是基于确定下列各项中的至少一项执行的:(i)与毫微微小区接近的潜在RF干扰源的存在；和/或(ii)网络内部的开销或负载条件的存在。
[0019]在本发明的第二个方面，公开了一种确定用于一个或多个毫微微小区的操作模式的多个参数的方法。在一个实施例中，该模式是自我协调模式，并且该方法包括:确定处于与第一无线网络运营商相关联的新部署毫微微小区附近的活动的毫微微小区的数量；确定网络负载参数；确定给定频谱是否被其他无线网络运营商共享；以及定义多个参数，所述多个参数启用对所述一个或多个毫微微小区中的各个毫微微小区的操作。
[0020]在一个变体中，活动的毫微微小区的数量大于1，并且包括与第一无线网络运营商相关联的至少一个毫微微小区，以及与其他网络运营商中的至少一个相关联的至少一个毫微微小区。
[0021]在另一个变体中，确定活动的毫微微小区的数量的动作包括:对从所述一个或多个毫微微小区接收的且与接收到的RF信号相关联的信息进行评估。
[0022]在再一个变体中，确定给定频谱是否被共享的动作包括:对从所述一个或多个毫微微小区接收的且与接收到的RF信号相关联的信息进行评估。
[0023]在本发明的第三个方面，公开了一种毫微微小区设备。在一个实施例中，该设备能在自我协调操作模式中操作，并且包括:与存储器数据通信的处理设备；无线子系统；能与无线网络的核心网络通信的网络接口子系统；以及驻留在存储器内部的多个可执行指令。在由处理设备运行时，该指令:经由网络接口子系统接收来自核心网络的多个参数；至少部分基于接收到的多个参数来独立地选择用于毫微微小区设备操作的频率部分和大小；以及基于所选择的用于毫微微小区设备的频率部分和大小来启用自我协调操作模式。
[0024]在一个变体中，从核心网络接收的多个参数包括:将要使用的载波频率和频谱；所述频谱的一个或多个允许部分；频谱内部的一个或多个带宽大小；最大允许操作时间；以及毫微微小区设备的最大允许发射功率。
[0025]在另一个变体中，该设备还被配置成与多个用户设备(UE)通信，并且基于至少一个判据(例如商业或利益相关的判据)来仲裁多个UE之间的资源分配。
[0026]在本发明的第四个方面中公开了一种用于操作具有毫微微小区的蜂窝网络的方法。在一个实施例中，该方法包括:接收来自至少一个毫微微小区的注册请求；获取与下列各项中的至少一项相关的信息:(i)至少一个毫微微小区的操作环境；以及(ii)核心网络的当前操作状态；以及至少部分基于该信息来有选择地使得所述毫微微小区采用多种操作模式中的一种。
[0027]在一个变体中，多种操作模式包括:允许至少一个毫微微小区相对于网络自主执行操作的第一模式；允许至少一个毫微微小区相对于网络至少部分自主操作的第二模式，所述至少部分自主的操作包括关于可供所述至少一个毫微微小区访问的资源的至少一个限制；以及要求至少一个毫微微小区基本在网络的控制下操作的第三模式。
[0028]在另一个变体中，有选择地使得的动作包括:评估与至少一个毫微微小区的操作环境相关的信息，以便识别一个或多个附近的毫微微小区或其他发射机的存在；如果表明存在一个或多个附近毫微微小区或其他发射机，则确定所述一个或多个附近的毫微微小区或其他发射机是否属于相同网络；以及如果一个或多个附近的毫微微小区或其他发射机属于相同网络，则使得所述至少一个毫微微小区采用受网络控制的操作模式，所述受网络控制的操作模式允许在至少一个毫微微小区与一个或多个附近的毫微微小区或其他发射机之间的有选择地进行资源分配。
[0029]在再一个变体中，有选择地使得的动作还包括:对涉及核心网络当前操作状态的信息进行评估，以便确定核心网络内部的负载或拥塞等级；以及如果确定核心网络内部的负载或拥塞足够高，则使得至少一个毫微微小区采取部分自主的操作模式，其中所述部分自主的操作模式允许至少一个毫微微小区仅仅在与核心网络进行间歇性通信的情况下操作。
[0030]在本发明的第五个方面，公开了一种能够在用于所通信的毫微微小区的多种操作模式之间进行仲裁的网络设备。在一个实施例中，该设备包括:与存储器数据通信的处理设备；能与毫微微小区数据通信的接口子系统；以及驻留在存储器内部的多个可执行指令。当由处理设备运行时，所述指令:经由接口子系统接收多个信息；确定一个或多个内部操作条件；至少部分基于接收到的信息以及一个或多个内部条件来选择毫微微小区的操作模式；以及根据所选择的操作模式来向毫微微小区用信号通告多个参数。
[0031]在一个变体中，选择操作模式包括从包含下列各项的组中进行选择:允许所述毫微微小区相对于网络自主操作的第一模式；允许所述毫微微小区相对于网络至少部分自主操作的第二模式，所述至少部分自主的操作包括对可供毫微微小区访问的资源的至少一个限制；以及要求所述毫微微小区基本上在网络的控制下操作的第三模式。
[0032]在另一个变体中，该网络是兼容LTE(长期演进)的蜂窝网络，并且毫微微小区是一个HeNB (家用NodeB)。例如，该设备包括兼容LTE的网络的EPC(演进型分组核心)实体。
[0033]在再一个变体中，多个信息包括与接近于毫微微小区的一个或多个RF发射机的存在相关联的信息。
[0034]在本发明的第六个方面，公开了一种操作具有毫微微小区的蜂窝网络以减小网络开销的方法。在一个实施例中，该方法包括:接收来自至少一个毫微微小区的注册请求；获取至少与下列各项相关联的信息:(i)至少一个毫微微小区的操作环境；以及(ii)核心网络的当前操作状态；以及至少部分基于该信息，有选择地使得所述毫微微小区采用多种操作模式中的一种，所采用的模式包括减小为了支持与受网络控制的操作模式相关联的毫微微小区操作而需要的通信和/或网络处理开销中的至少一种。
[0035]在本发明的第七个方面，公开了一种在自我协调模式中操作毫微微小区的方法。在一个实施例中，该方法包括:接收来自无线网络的中心网络实体的多个参数；至少部分基于接收到的多个参数来为毫微微小区操作选择一个或多个无线电资源；以及响应于第一触发条件，至少部分基于接收到的多个参数来为毫微微小区操作重新选择一个或多个无线电资源。
[0036]通过参考如下给出的附图以及关于例示实施例的详细描述，本领域普通技术人员将会立即认识到本发明的其他特征和优点。
【附图说明】
[0037]图1是根据本发明的LTE网络的一个实施例的图解说明，其中该网络包括演进型分组核心(EPC)以及演进型UMTS陆地无线电接入网络(E-UTRAN)。
[0038]图2是现有技术中的各种双工方法的图解说明，这其中包括全双工FDD(频分双工)、半双工FDD以及TDD。
[0039]图3是在正交频分多址/时分多址(0FDMA/TDMA)方案中以时间和频率资源表示的现有技术的资源块的图解说明。
[0040]图4是显示了关于LTE HeNB的一个例示的随机化部署的图解说明。
[0041]图5是根据本发明的原理来启用减小网络开销的操作模式的概括性处理的例示实施例的逻辑流程图。
[0042]图6是可以与本发明一起使用的毫微微小区注册过程的一个实施例的图解说明。
[0043]图7是根据本发明接收和使用用于家用eNodeB的操作模式和操作参数的方法的一个例示实施例的逻辑流程图。
[0044]图8是根据本发明的LTE无线电接入网络的一个实施例的图解说明，其中该网络包括演进型分组核心(EPC)、eNodeB以及家用eNodeB。
[0045]图9是根据本发明确定和指定EPC处的操作模式和操作参数的方法的一个例示实施例的逻辑流程图。
[0046]图10是根据本发明配置的毫微微小区设备的一个实施例的框图。
[0047]图11是显示了一种具有四个(4)LTE HeNB的例示部署的图示。
[0048]图12是显示了在非邻接频谱中提供上行链路和下行链路的频谱资源的例示分割的图解说明。
[0049]图13是显示了可以与本发明一起使用的下行链路频谱资源的例示聚合的图解说明，其中所述资源进一步被分成四个(4)资源块群组。
[0050]图14是可以与本发明一起使用的上行链路频谱资源的例示聚合的图示，其中所述资源被进一步被分成三个(3)资源块群组。
【具体实施方式】
[0051 ] 现在将对附图做出参考，在附图中相同的数字始终指代相同的部分。
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