無線蜂窩網(wǎng)絡小區(qū)的操作控制方法、基站及無線蜂窩網(wǎng)絡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線蜂窩網(wǎng)絡小區(qū)的操作控制方法、基站及無線蜂窩網(wǎng)絡。一種無線蜂窩網(wǎng)絡，包括多個小區(qū)，每個小區(qū)包括用于服務一個或多個移動用戶的基站。為了控制無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)內(nèi)的操作，使用模糊邏輯模塊(102)。模糊邏輯模塊(102)的輸入變量(1041-1044)包括基于僅在小區(qū)中本地可用的信息而確定的輸入變量。
【專利說明】無線蜂窩網(wǎng)絡小區(qū)的操作控制方法、基站及無線蜂窩網(wǎng)絡
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線蜂窩網(wǎng)絡的領域，更具體來說，涉及用于控制無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)內(nèi)的操作的方法，這樣無線蜂窩網(wǎng)絡的基站和無線蜂窩網(wǎng)絡，其中該方法允許基于在小區(qū)中僅本地可用的信息來控制小區(qū)內(nèi)的操作。
【背景技術(shù)】
[0002]如例如在參考文獻[I]中描述的那樣，無線通信系統(tǒng)正在朝異類架構(gòu)發(fā)展。在這種架構(gòu)中，在小區(qū)內(nèi)，用戶可能具有不同類型的接入點(AP)，例如，如在參考文獻[I]中描述的那樣，具有4個不同類型的接入點，如宏小區(qū)、皮小區(qū)(pico-cell)、飛小區(qū)(femto-cell)、中繼點和/或遠程無線電頭端(remote radio head)?；旧?這會為移動站(MS)提供許多有利效果，移動站現(xiàn)在可以在幾個連接中進行選擇以找出最合適的連接。然而，例如，飛蜂窩覆蓋(femto-cellular overlay)會產(chǎn)生許多困難和挑戰(zhàn),例如,在小區(qū)組織/優(yōu)化、對用戶的資源分配、特別是在同一小區(qū)和一個或多個相鄰小區(qū)內(nèi)的接入點之間的干擾協(xié)調(diào)方面，產(chǎn)生許多困難和挑戰(zhàn)。
[0003]圖1示出了示例性異類網(wǎng)絡(更具體來說，稠密部署HetNet情形)的示意表示。圖1示出了無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)100。小區(qū)100包括服務小區(qū)100內(nèi)的多個移動站MSl和MS2的基站BS。小區(qū)100包括三個扇區(qū)IOl1至IOl3，并且移動站MSl在扇區(qū)IOO1中，移動站MS2在扇區(qū)IOO3中。圖1還示出了扇區(qū)IOO1中的中繼站RSl和扇區(qū)IOO3中的RS2。中繼站服務相應扇區(qū)內(nèi)的區(qū)域，如由圍繞它們的陰影部分表示的那樣。此外，小區(qū)100包括分別在扇區(qū)IOO1和IOO2中的兩個皮小區(qū)PCl和PC2。同樣，由皮小區(qū)PCl和PC2服務的區(qū)域由皮小區(qū)的基站(由相應天線表示)周圍的陰影區(qū)域表示。此外，小區(qū)100包括飛小區(qū)FCl至FC4，其中每個扇區(qū)包括這些飛小區(qū)中的至少一個。在圖1所示的示例中，扇區(qū)IOO1中的移動站MSl由中繼站RSl服務，如用箭頭Al表示的。扇區(qū)IOO3中的移動站MS2由小區(qū)100的基站BS服務，如用箭頭A2表示的。此外，在小區(qū)100中，如圖1中所示的那樣，各個移動站還會受到其他無線電來源(radio source)的干擾。干擾移動站MSl的示例來源是基站BS和皮小區(qū)PCl，如用箭頭Il和12所示的那樣。在扇區(qū)IOO3中，認為中繼站RS2和飛小區(qū)FC3是移動站MS2的干擾來源，如用箭頭13和14所示的那樣。
[0004]鑒于接入點的多種類型、位置以及稠密部署，如圖1所示的中繼站、皮小區(qū)以及飛小區(qū)，并且由于與其相關(guān)聯(lián)的不同發(fā)射功率/范圍，飛/皮小區(qū)覆蓋產(chǎn)生了許多技術(shù)挑戰(zhàn)，如在參考文獻[1]，[2]或[3]中詳細描述的那樣。基本上，這些挑戰(zhàn)落在以下領域:
[0005]-網(wǎng)絡自組織:對于所有小區(qū)，需要自我配置、恢復以及優(yōu)化。由于在如圖1示意表示的環(huán)境中需要考慮額外數(shù)量的網(wǎng)絡參數(shù)，因此這些任務變得極為困難。
[0006]-回程傳輸(BackhaulinR):不同基站到核心網(wǎng)絡的連接需要附加的基礎結(jié)構(gòu),然而，在飛小區(qū)的情況下，不總是可以保證經(jīng)由用戶的DSL線路的連接，從而導致用戶沒有到回程系統(tǒng)的連接。
[0007]-移交(Handover):較大數(shù)量的接入點會增加要在網(wǎng)絡內(nèi)作出的移交決定的數(shù)量。[0008]:會從覆蓋小區(qū)(例如，圖1所示的皮/飛小區(qū))/對覆蓋小區(qū)產(chǎn)生跨層干擾(cross-tier interference)。必須減輕這種干擾以保持性能，特別是在對小區(qū)的接入被限制的情況下，因為在這種情形下，還要考慮由于稠密部署導致的高飛層內(nèi)部(intra-femto-tier)干擾。
[0009]對層內(nèi)和跨層的干擾的處理對于無線網(wǎng)絡的性能來說極為重要，并且可以如下分類和分解稠密部署飛小區(qū)情形(見參考文獻[I])中的主要干擾來源:
[0010]-非計劃部署:
[0011]-低功率節(jié)點(例如飛小區(qū))由端用戶部署在“隨機”位置處，并且可以在任何時間工作或不工作，從而使可能的干擾更加隨機化。
[0012]-考慮到回程傳輸困難性(如非運營商DSL連接)，不可能在飛小區(qū)內(nèi)進行干擾協(xié)調(diào)。
[0013]-需要由小區(qū)進行持續(xù)不斷的感測和監(jiān)測，以動態(tài)地/自適應地減輕來自其他層的干擾。
[0014]-由于稠密部署的飛小區(qū)，需要考慮層間干擾。
[0015]-封閉用戶接入
[0016]-在用戶不能執(zhí)行移交的情況下，皮小區(qū)和飛小區(qū)的受限接入控制會在上行鏈路和下行鏈路中都導致強干擾情形。
[0017]-這會在位于飛小區(qū)或皮小區(qū)附近但是不能接入這些小區(qū)的移動站處產(chǎn)生大的干擾(見圖1中的箭頭12和14)。
[0018]-節(jié)點發(fā)射功率差異:
[0019]-皮小區(qū)和飛小區(qū)的節(jié)點的低功率會導致關(guān)聯(lián)問題以及下行鏈路/上行鏈路干擾問題，例如，連接到高功率宏基站的(下行鏈路中的)皮小區(qū)附近的移動站會在皮小區(qū)處產(chǎn)生大的上行鏈路干擾。
[0020]為了解決干擾問題，在現(xiàn)有技術(shù)中，已知標準小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)(ICIC技術(shù))，但是，這些ICIC技術(shù)使用集中式(centralized)方法，并且主要解決宏到宏或小小區(qū)到宏小區(qū)干擾減少，如在參考文獻[1]，[2]以及[3]中描述的那樣。然而，如上所概述的那樣，在如圖1示意所示的情形中那樣，不能確保在不同接入點之間存在回程連接，使得在不確保在不同接入點之間存在回程連接的情況下，這種方案是無效的。
[0021]在參考文獻[4]和[5]中，建議了下行鏈路功率控制機制，以防止飛小區(qū)基站在附近的宏用戶處的大的同信道干擾(CCI)(例如見圖1中的飛小區(qū)FC3)。在參考文獻[4]中，闡述了下行鏈路功率控制問題，以解決CCI，同時考慮了宏用戶和飛用戶的服務質(zhì)量要求。這與參考文獻[5]形成了對照，根據(jù)參考文獻[5]，對宏小區(qū)用戶給予優(yōu)先級。在該方法中，利用收聽時分雙工巾貞(listening time-division duplex frame)來估計周圍的宏用戶的信道質(zhì)量信息，并相應地調(diào)節(jié)飛小區(qū)基站下行鏈路發(fā)射功率。參考文獻[4]和[5]都應對下行鏈路中的宏小區(qū)的干擾減少，但是忽視了飛-飛干擾。
[0022]參考文獻[6]選擇一種博弈理論方法(game theoretic approach)來管理飛小區(qū)與宏小區(qū)之間的下行鏈路干擾。比例公平度量被用于最小化干擾并改進吞吐量公平性，但是整個系統(tǒng)吞吐量受到損害。在參考文獻[7]中描述了另一個解決上行鏈路功率控制問題的提議，其使用常規(guī)功率控制和/或分數(shù)功率控制(fractional power control)。但是,這些過程是為宏-蜂窩環(huán)境部署的，并不能確保服務質(zhì)量。
[0023]為了提高無線蜂窩網(wǎng)絡中的吞吐量，可以使用分數(shù)頻率重用(fractionalfrequency reuse, FFR),根據(jù)該方法,在無線蜂窩網(wǎng)絡中，通過在相鄰小區(qū)中分配正交資源來提高小區(qū)邊緣用戶的吞吐量。然而，由于FFR降低了資源的空間重用，因此系統(tǒng)容量內(nèi)在地受到損害。此外，由于飛小區(qū)的非協(xié)調(diào)部署而導致的干擾環(huán)境的不可預測變化需要一種動態(tài)干擾重用方法，該方法旨在使無線電資源的空間重用適應于所觀測到的干擾情況?？梢酝ㄟ^中央方法或分布式方法來調(diào)節(jié)動態(tài)頻率重用。借助中央控制器對基站分配資源會實現(xiàn)更高效的資源利用，代價是網(wǎng)絡基礎結(jié)構(gòu)更復雜以及額外的信令。在分布式方法中，每個基站自主地執(zhí)行資源分配，如在參考文獻[8]至[12]中描述的那樣，基站可以各自接入預定數(shù)量的子頻帶，但是，在干擾情況變化的情形下，這會極大限制子頻帶再分配的可能性。
[0024]在高級長期演進(LTE) (LTE-A)中，使用載波聚合(carrier aggregation)。合并LTE帶寬的多個塊(稱為分量載波(CC))，以獲得更寬的可用頻譜，如在參考文獻[13]和
[14]中描述的那樣。例如通過在競爭的基站之間優(yōu)化可用CC的子集的選擇，該載波聚合提供了可以在干擾減輕技術(shù)中利用的額外的自由度。在參考文獻[15]到[17]中，描述了依賴于LTE-A系統(tǒng)中的基站的干擾環(huán)境的CC選擇方案，但是，這些方法會產(chǎn)生基站之間的過多的信令，并且不會為稠密部署非協(xié)調(diào)網(wǎng)絡中的小區(qū)邊緣移動站提供任何明顯的保護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]本發(fā)明的一個潛在目的是提供一種無線蜂窩網(wǎng)絡中的改進方法，其允許與到相鄰小區(qū)的連接無關(guān)地高效控制小區(qū)內(nèi)的操作。
[0026]該目的是通過權(quán)利要求1的方法、權(quán)利要求20的非暫時性計算機程序產(chǎn)品、權(quán)利要求21的基站以及權(quán)利要求22的無線蜂窩網(wǎng)絡來實現(xiàn)的。
[0027]本發(fā)明提供了一種用于控制無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)內(nèi)的操作的方法，所述無線蜂窩網(wǎng)絡包括多個小區(qū)，每個小區(qū)包括用于服務一個或多個移動用戶的基站，所述方法包括:
[0028]使用模糊邏輯模塊控制小區(qū)內(nèi)的操作，其中模糊邏輯模塊的輸入變量包括基于僅在所述小區(qū)中本地可用的信息而確定的輸入變量。
[0029]根據(jù)實施例，在所述基站處與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站無關(guān)地執(zhí)行所述控制。
[0030]根據(jù)實施例，在不與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站關(guān)于所述控制進行通信的情況下，在所述基站處單獨地執(zhí)行所述控制。
[0031]根據(jù)實施例，在小區(qū)內(nèi)要控制的操作包括資源和功率分配、調(diào)制和編碼速率以及MIMO發(fā)射方案中的一個或多個。
[0032]根據(jù)實施例，在小區(qū)內(nèi)要控制的操作包括資源和功率分配，并且基于與從一個或多個相鄰小區(qū)入射的干擾有關(guān)的干擾信息，執(zhí)行對由小區(qū)的基站服務的用戶的資源和功率分配，模糊邏輯模塊的輸入變量是基于僅在所述小區(qū)中本地可用的干擾信息而確定的。
[0033]所述基站與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站和/或干擾基站無關(guān)地對用戶執(zhí)行資源和功率分配。
[0034]在不與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站和/或干擾基站關(guān)于資源和功率分配進行通信的情況下，所述基站對用戶單獨地執(zhí)行資源和功率分配。[0035]基站分配資源塊，以便獲得給用戶的所需信號，從一個或多個相鄰小區(qū)入射的干擾被減小或最小化，并且滿足所述小區(qū)中的用戶的速率需求。
[0036]本地可用的信息可以包括:
[0037]用戶的所需速率；
[0038]所需信號的質(zhì)量或強度；
[0039]入射在資源塊上的干擾的電平；以及
[0040]頻率選擇性衰落剖面。
[0041]用戶的所需速率確定需要分配的資源塊的數(shù)量；所需信號的強度確定需要的發(fā)射功率；入射在資源塊上的干擾的電平確定每個資源塊的可分配性；以及對要分配的資源塊的選擇依賴于頻率選擇性衰落剖面。
[0042]所需速率、所需信號的質(zhì)量或強度、入射在資源塊上的干擾的電平以及頻率選擇性衰落剖面在反向鏈路中在所述基站處是本地可用的，并且在正向鏈路中在用戶處是本地可用的。
[0043]所述基站評估在特定時隙中哪些資源塊最適合于被分配給用戶，并且根據(jù)所需速率確定所分配的資源塊上的發(fā)射功率，從而產(chǎn)生所需信號與干擾加噪聲比(SINR)。
[0044]所述基站使用模糊邏輯模塊基于本地可用的信息來確定每個時隙中每個資源塊的可分配性。
[0045]所述模糊邏輯模塊的輸入變量包括:
[0046]由用戶需求的服務限定的用戶的所需速率，所需速率的值是“低”、“低-中”、“中-高”以及“高”；
[0047]所需信號的強度，所需信號的強度的值是“低”、“中”以及“高”；
[0048]干擾電平，表示在每個資源塊上每個用戶的干擾環(huán)境，干擾電平的值是“低”、“中”以及“高”；以及
[0049]頻率選擇性衰落剖面，頻率選擇性衰落剖面的值是“深”、“平均”以及“峰”。
[0050]所述模糊邏輯模塊的輸出變量包括:
[0051]對用戶的資源塊分配，其中由所述模糊邏輯模塊根據(jù)輸入變量的值來計算每個資源塊的可分配性；以及
[0052]分配給用戶的資源塊的發(fā)射功率，其中根據(jù)輸入變量的值，每個資源塊用半功率或全功率發(fā)射。
[0053]所述方法還可以包括:在每個時隙中，根據(jù)模糊邏輯規(guī)則對用戶分配最適用的資源塊和發(fā)射功率，并執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0054]所述方法還可以包括:基于從用戶和從干擾移動站接收的信號電平，更新與入射在資源塊上的干擾的電平有關(guān)的本地可用干擾信息和頻率選擇性衰落剖面，以更準確地表示小區(qū)的長期干擾和衰落環(huán)境；以及在下一時隙針對資源和功率分配使用更新后的信息。
[0055]根據(jù)實施例，所述方法還包括:在無線蜂窩網(wǎng)絡的多個小區(qū)中執(zhí)行控制，從而持續(xù)地單獨地優(yōu)化控制，使得對于無線蜂窩網(wǎng)絡的所述多個小區(qū)，實現(xiàn)滿足每個小區(qū)中的一個或多個用戶的穩(wěn)定全局方案。
[0056]所述無線蜂窩網(wǎng)絡包括宏小區(qū)網(wǎng)絡、皮小區(qū)網(wǎng)絡或飛小區(qū)網(wǎng)絡。
[0057]本發(fā)明提供了一種無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)的基站，所述無線蜂窩網(wǎng)絡包括多個小區(qū)，每個小區(qū)包括用于服務一個或多個移動站的基站，所述基站包括:
[0058]模糊邏輯模塊，用于使用模糊邏輯模塊控制小區(qū)內(nèi)的操作，
[0059]其中模糊邏輯模塊的輸入變量包括基于僅在所述小區(qū)中本地可用的信息而確定的輸入變量。
[0060]本發(fā)明提供了一種無線蜂窩網(wǎng)絡，包括多個小區(qū)，其中所述小區(qū)中的一個或多個小區(qū)包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的基站。
[0061]這樣，根據(jù)本發(fā)明，教導了一種用于在不需要與相鄰小區(qū)進行明顯的協(xié)調(diào)/通信的情況下操作無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，這是如下實現(xiàn)的:通過應用模糊邏輯理論，以組合僅在小區(qū)中本地可用的信息，使得可以基于模糊邏輯模塊的輸出來控制小區(qū)內(nèi)的操作，而不需要與相鄰小區(qū)進行任何協(xié)調(diào)或通信。換句話說，借助使用僅本地可用的信息的模糊邏輯模塊，所述操作允許在例如稠密部署的無線網(wǎng)絡中的基站處理自主地并且單獨地控制操作。
[0062]本發(fā)明的實施例優(yōu)于常規(guī)方法，因為使用僅需要本地可用的信息的簡單且低復雜度的方法。結(jié)果，自主地并且沒有中央網(wǎng)絡控制器地執(zhí)行操作的控制，即，執(zhí)行分布式控制。不需要基站之間的協(xié)調(diào)/調(diào)度。從而消除了任何特定信令。而且，使網(wǎng)絡內(nèi)的CIC最小化。其他改進是不需要回程傳輸，即，本發(fā)明的實施例可以應用于任何非計劃網(wǎng)絡，不會出現(xiàn)通常會由資源劃分技術(shù)導致的效率損失，并且不需要附加的信令，因為在各個基站處獨立地執(zhí)行計算。
[0063]根據(jù)實施例，提供了蜂窩網(wǎng)絡中的資源和功率分配的分布式且自主的技術(shù)，并且在不必在基站之間進行明顯的協(xié)調(diào)的情況下，單獨地對網(wǎng)絡的每個小區(qū)中的用戶分配資源塊(RB)和相應的發(fā)射功率。僅利用本地可用的信息來確定每個資源的這種“可分配性”。這樣，提供了一種去中央化的自主的干擾協(xié)調(diào)方案，其在每個小區(qū)上獨立地操作，僅使用本地信息并且實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的高效/近最優(yōu)方案。通過允許基站(所有類型的基站，例如，宏小區(qū)基站、皮小區(qū)基站、飛小區(qū)基站)和移動站單獨地優(yōu)化資源分配和發(fā)射功率，可以在沒有支配系統(tǒng)的任何中央算法的情況下找到全局最優(yōu)方案。這不僅減少了信令量，而且減小了網(wǎng)絡的操作復雜度。
[0064]根據(jù)實施例，使用模糊邏輯系統(tǒng)，以允許在給定來自系統(tǒng)的本地接收的參數(shù)的情況下進行自主資源分配。使每個參數(shù)模糊化，從而給定某個輸入，可以獲得其“值”。利用每個參數(shù)如何影響移動站的資源塊選擇的良好定義的規(guī)則，組合為不同輸入?yún)?shù)獲得的值。然后將這些規(guī)則的結(jié)果混合并去模糊化，以向移動站表明特定資源塊位置是否是有利的。根據(jù)實施例，在模糊系統(tǒng)中使用的必要的并且本地可用的信息是:
[0065]用戶的所需速率，確定需要分配的資源塊的數(shù)量；
[0066]所需信號的質(zhì)量(S卩，強度)，確定需要的發(fā)射功率；
[0067]入射在資源塊上的干擾的電平，強烈影響每個資源塊的可分配性；以及
[0068]頻率選擇性衰落剖面，其也影響要分配的優(yōu)選資源塊。
[0069]所有這些變量在反向鏈路中在所述基站處都是本地可用的，并且在正向鏈路中在移動站處是本地可用的，因而不必獲得任何額外信息或者在相鄰基站之間交換任何額外信息，所述相鄰基站可以是來自同一類型的小區(qū)的基站，例如相鄰宏基站或飛小區(qū)基站，或者可以是來自不同小區(qū)的相鄰基站，例如，來自宏小區(qū)和飛小區(qū)或者來自飛小區(qū)和皮小區(qū)的基站。
[0070]使用模糊邏輯系統(tǒng)，可以組合這些輸入中的每一個的時間平均值，以確定哪些RB最適合于在特定小區(qū)中被分配，即，可以分配什么資源，使得滿足/最大化小區(qū)中的用戶速率。根據(jù)這些實施例，可以在不需要回程連接、資源劃分(在權(quán)利要求中限制時間-頻率資源使用)或者分量載波選擇的情況下執(zhí)行ICIC。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的實施例，小區(qū)內(nèi)的操作包括資源和功率分配，如它可能用于ICIC的那樣，但是小區(qū)內(nèi)的操作也涉及控制調(diào)制和編碼速率，例如MCS，以及MMO發(fā)射方案，例如在MMO空間復用或空間分集的情況下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0072]以下，基于附圖更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中:
[0073]圖1示出了示例性異類網(wǎng)絡(更具體來說，稠密部署HetNet情形)的示意表示；
[0074]圖2示出了本發(fā)明的用于控制無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)(例如如圖1所示的小區(qū))內(nèi)的操作的一個實施例的簡化圖形表示；
[0075]圖3示出了與圖2的表示類似的用于實現(xiàn)自主資源和功率分配技術(shù)的簡化圖形表示；
[0076]圖4是模糊邏輯資源和功率分配輸入以及相關(guān)聯(lián)的輸入模糊化的圖形表示；
[0077]圖5是模糊邏輯資源功率分配系統(tǒng)的圖形表示；
[0078]圖6示出了支配模糊化輸入到資源和功率分配決定/推薦的轉(zhuǎn)換的模糊規(guī)則的表;
[0079]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)的模糊邏輯資源和功率分配輸出的圖形表示；
[0080]圖8是整個模糊邏輯資源功率分配方法的圖形表示；
[0081]圖9是帶有5x5個公寓的公寓塊的情形的示意表示，其中隨機數(shù)量個公寓容納一個工作飛小區(qū)；
[0082]圖10示出了仿真參數(shù)的表；
[0083]圖11不出了與隨機ABS發(fā)射技術(shù)和最大功率發(fā)射技術(shù)相比,根據(jù)本發(fā)明的實施例的模糊邏輯ICIC系統(tǒng)的系統(tǒng)下行鏈路吞吐量性能結(jié)果；
[0084]圖12示出了表示與隨機ABS發(fā)射技術(shù)和最大功率發(fā)射技術(shù)相比，模糊邏輯ICIC方法的系統(tǒng)下行鏈路覆蓋結(jié)果的兩個圖形；
[0085]圖13示出了當將模糊邏輯ICIC方法與隨機ABS傳輸方法和最大功率傳輸方法相t匕，表示系統(tǒng)下行鏈路能量效率結(jié)果的圖形；
[0086]圖14示出了對于模糊邏輯ICIC方法與基準方法的系統(tǒng)下行鏈路性能比較，與圖11-13中的圖形對應的圖形；
[0087]圖15示出了與圖14類似的但是為了應用發(fā)射功率控制而修改的模糊邏輯系統(tǒng)的圖形；
[0088]圖16示出了在最大功率發(fā)射的情況下在稠密部署飛小區(qū)網(wǎng)絡中接收的有用和干擾信號能量的PDF和CDF ；以及
[0089]圖17示出了在常規(guī)功率控制的情況下在稠密部署飛小區(qū)網(wǎng)絡中接收的有用和干擾信號能量的PDF和⑶F。【具體實施方式】
[0090]圖2示出了本發(fā)明的用于控制無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)(例如如圖1所示的小區(qū))內(nèi)的操作的一個實施例的簡化圖形表示。模糊邏輯系統(tǒng)102接收一個或多個輸入變量KM1至104n(VARl至VARn)?；谳斎胱兞縆M1至104n，模糊邏輯系統(tǒng)102控制小區(qū)內(nèi)的操作，更具體來說，控制一個或多個控制操作控制IOS1至IOSn，可以基于模糊邏輯系統(tǒng)102的輸出來執(zhí)行這些控制。可以將圖2中示意表示的系統(tǒng)設置在圖1所示的各個小區(qū)的基站中的每一個中，例如，可以將它設置在圖1示意示出的整個小區(qū)100的基站BS內(nèi)，或者設置在皮小區(qū)和飛小區(qū)的基站處。(宏小區(qū)、皮小區(qū)和/或飛小區(qū)的)基站中的所有基站或至少一些基站可以包括這種邏輯，并且變量KM1至104?是在小區(qū)中僅本地可用的變量?？梢栽诓恍枰c相鄰小區(qū)進行任何通信或信令發(fā)送的情況下執(zhí)行小區(qū)的控制。根據(jù)實施例，小區(qū)內(nèi)要控制的操作可以包括以下中的一個或多個:資源和功率分配的控制，調(diào)制和編碼速率的控制，以及MIMO傳輸方案的控制。這些控制中的一個或多個可以基于如圖2所示的系統(tǒng)來控制，并且在如上概述的那樣在相應的基站處實現(xiàn)。
[0091]以下，基于用于在無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)內(nèi)進行干擾協(xié)調(diào)的方法來更詳細地描述一個用于控制這種小區(qū)內(nèi)的操作的實施例。需要指出的是，本發(fā)明并不限于控制干擾協(xié)調(diào)，而是也可以用于控制調(diào)制和編碼速率或者用于控制MIMO傳輸方案。干擾協(xié)調(diào)要求對無線網(wǎng)絡的小區(qū)中的用戶分配資源和功率，并且如上所述，例如在飛網(wǎng)絡的情況下，存在如下情形:不存在不同飛小區(qū)的各個基站之間的回程連接，因而幾乎不可能在飛小區(qū)基站之間交換信息。此外，在皮小區(qū)網(wǎng)絡或宏小區(qū)網(wǎng)絡的情況下，存在如下情形:在相鄰小區(qū)或干擾小區(qū)的基站之間不可能或者不希望發(fā)生通信。如上所述，ICIC協(xié)議需要來自相鄰基站的信息，而這可能是不可提供的。為了應對這種情形，根據(jù)本實施例，教導了一種模糊邏輯ICIC方法，其基本上是一種用于在蜂窩網(wǎng)絡中進行資源和功率分配的分布式的并且自主的技術(shù)，其中僅利用本地可用的信息來判定每個資源的可分配性，使得不必針對資源和功率分配與其他基站進行通信?；谠摫镜乜捎玫男畔ⅲ：壿嬆K在不需要與相鄰基站進行通信的情況下，生成用于控制小區(qū)內(nèi)的資源和功率的分配的輸出變量。
[0092]下載針對飛小區(qū)環(huán)境描述本實施例的進一步的詳情，但是，需要指出的是，本發(fā)明并不限于飛小區(qū)，相反，以下描述的方法可以等同地應用于其他小區(qū)，如宏小區(qū)和/或皮小區(qū)。
[0093]飛小區(qū)環(huán)境允許由用戶部署相應的基站，鑒于飛小區(qū)的這種用戶側(cè)或客戶側(cè)隨機部署以及所導致的固定連接基礎結(jié)構(gòu)的缺失，完全不能確保飛小區(qū)基站能夠通過有線主干線路相互通信。此外，不希望通過無線介質(zhì)構(gòu)成基站間通信/協(xié)調(diào)，因為這已經(jīng)是幾乎不可行的，并且增加控制信道帶寬內(nèi)在地就是困難的。因此，根據(jù)本實施例，提供了一種不需要飛小區(qū)基站之間的額外信令的分布式自主干擾協(xié)調(diào)。
[0094]圖3示出了與圖2的表示類似的用于實現(xiàn)自主資源和功率分配技術(shù)的簡化圖形表示。模糊邏輯系統(tǒng)102是一種模糊邏輯ICIC系統(tǒng)，其接收四個輸入變量KM1至1044，并提供用于控制飛小區(qū)的操作(更具體來說，用于控制資源塊分配和資源塊發(fā)射功率)的輸出IOS1至1082。在沒有基站間通信的情況下，飛小區(qū)基站需要僅基于本地可用的信息來執(zhí)行資源和功率分配。為了最大化自己的小區(qū)中的性能，飛小區(qū)基站需要試圖分配資源塊，使得資源塊上的有用信號被最大化，同時來自相鄰小區(qū)的干擾阻抗(interference impedance)被最小化。此外，基站需要分配足夠的資源，使得滿足飛小區(qū)中的用戶的速率需求。因此，根據(jù)所述實施例，對于圖3中所示的模糊邏輯ICIC系統(tǒng)102，必要的并且本地可用的信息或輸入變量是:
[0095]-用戶的所需速率(用戶速率I(M1),其確定需要分配的資源塊的數(shù)量，
[0096]-有用信號的質(zhì)量(用戶有用信號強度1042)，其規(guī)定了所需發(fā)射功率，
[0097]-頻率選擇性衰落簡檔(每個資源塊1043上的衰落)，其影響要分配的資源塊，以及
[0098]-入射在每個資源塊上的干擾的水平(對每個資源塊1044的干擾)，其強烈影響每個資源塊的可分配性。
[0099]在反向鏈路中在飛小區(qū)基站處，并且在正向鏈路中在移動站處，所有這些變量都是本地可用的，因而不必在相鄰小區(qū)的基站與當前小區(qū)的基站之間交換任何額外信息。基于這些輸入變量，模糊邏輯ICIC系統(tǒng)102控制資源塊分配和分配的資源塊的發(fā)射功率。更具體來說，評估在特定時隙中哪個(哪些)資源塊最適合于被分配給移動站。該系統(tǒng)進而確定這些資源塊上的發(fā)射功率，以產(chǎn)生所要求的信號與干擾加噪聲比(SINR)，使得可以滿足用戶的速率。受到較少干擾或者不受干擾并且位于衰落峰(fading peak)中的資源塊更適合于分配給飛用戶，而受到較高干擾或者經(jīng)受深度衰落的任何資源塊都遠不那么合適。
[0100]如可以從圖3看到的那樣，模糊邏輯系統(tǒng)102用于根據(jù)給定輸入信息，確定每個資源塊在每個時隙中的可用性。在模糊邏輯模塊102中，將(連續(xù))輸入范圍分成給出變量的粗略估計的多個“成員函數(shù)(membership function)”。例如,可以將水溫(范圍是0-100° C)估計為:低于50° C時，“冷”;和高于50° C時，“熱”。然而，顯然45° C的水實際上不冷，并且55° C的水并不完全熱。因此，模糊邏輯模塊將范圍分成0-30° C(“冷”)，30-65° C(“溫和”)以及65-100° C( “熱”)，這顯然是對水溫更準確的描述。按類似的方式，可以將干擾水平確定為“高”、“低”或“中等”，同樣可以將RB衰落值分成“峰值”、“深”或“平均”。通過用各種規(guī)則來組合輸入的成員值，可以確定每個資源塊的可用性。輸出也是“模糊”的，表示在給定當前輸入的情況下某個資源塊對于某個位置有多么合適或者有多么不合適，同時避免硬是/否決定。通過這種方法，調(diào)度器可以根據(jù)模糊邏輯規(guī)則來分配“最合適的”資源塊。
[0101]在每個時隙中，飛小區(qū)基站將最合適的資源塊分配給移動站，并執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸。基于來自所需用戶(移動站)和來自干擾移動站的接收到的信號電平，飛小區(qū)基站更新信息以更準確地表示其小區(qū)的長期干擾和衰落環(huán)境。在下一時隙中利用該更新的信息，以再次執(zhí)行資源和功率分配，資源和功率分配現(xiàn)在在考慮到更新信息的情況下被進一步改進。在該情形中的所有飛小區(qū)中執(zhí)行同樣的操作，并且使資源塊分配持續(xù)地個別化(individualize)，使得系統(tǒng)可以收斂到每個小區(qū)中的用戶都滿意的穩(wěn)定全局狀況。
[0102]上述實施例的關(guān)鍵優(yōu)點是僅利用本地可用的信息來執(zhí)行簡單且低復雜度的資源分配。因此，自主地并且在沒有中央網(wǎng)絡控制器的情況下執(zhí)行ICIC，S卩，以分布式的方式執(zhí)行ICIC。不需要在基站之間進行協(xié)調(diào)/通信，從而消除了它們之間的信令發(fā)送。由于互補的 RB 分配(complementary RB allocation),使飛層(femto-tier)內(nèi)的 CCI 最小化，并且發(fā)射功率控制會顯著減小對宏層(macro-tier)的干擾。
[0103]以下，將描述實現(xiàn)飛小區(qū)環(huán)境中的ICIC技術(shù)的實施例的進一步的詳情。由于飛蜂窩網(wǎng)絡不能確保包括回程連接，因此不能實現(xiàn)使用小區(qū)間信息信令的標準ICIC技術(shù)。因此，實現(xiàn)上述自主的分布式的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，其在僅給定本地可用信息的情況下執(zhí)行資源分配和功率控制。為了方便這種ICIC機制，使用模糊邏輯模塊對與所有資源塊有關(guān)的各種輸入的值進行分類，從而確定要分配給小區(qū)中的用戶的每個資源塊的合適性。不進行飛小區(qū)基站之間的協(xié)調(diào)/通信，因此每個小區(qū)都以最優(yōu)網(wǎng)絡性能為目標，優(yōu)化它自己的效能?，F(xiàn)在更詳細地描述該系統(tǒng)，首先描述模糊邏輯系統(tǒng)的輸入，其次描述實際模糊邏輯系統(tǒng)的功能及其輸出。然后，描述實際調(diào)度。
[0104]圖4是模糊邏輯資源和功率分配輸入104以及相關(guān)聯(lián)的輸入模糊化處理106的圖形表示。根據(jù)當前描述的實施例，在模糊邏輯系統(tǒng)102中考慮的輸入變量104如下:
[0105]-移動站的所需速率KM1，其由用戶要求的服務來限定。輸入模糊化IOe1將用戶速率KM1的范圍分成不同的值。在本實施例中，使用值“低”，“低-中”，“中-高”以及“高”來對用戶所請求的所需速率KM1進行分類。這些范圍依賴于用戶情形，例如，在飛小區(qū)中，由于較好的信道條件，因此可以請求較高的速率。所需速率是逐用戶的需求，因此對于所有資源塊相同地考慮所需速率。
[0106]-接收有用信號電平1042描述從發(fā)射器到接收器的傳輸條件，S卩，有用信號越強，發(fā)射器與接收器之間的信道質(zhì)量越好，例如，由于較小的發(fā)射器到接收器距離。借助于輸入模糊化處理1062，將信號功率域分成“低”、“中”以及“高”值，以根據(jù)用戶的有用信道對用戶進行分類。根據(jù)稍后將描述的累積分布函數(shù)(⑶F)來確定這些值的截止點和斜率。由于將快速衰落分量視為獨立的輸入變量，因此對用戶描述指定信號電平，并且同樣針對要分配給用戶的所有資源塊相等地考慮指定信號電平。
[0107]-在移動站處并不總是容易獲得每個資源塊的快速衰落分量1043，但是，通過在多個時隙上進行探測或?qū)ьl/數(shù)據(jù)傳輸，可以獲得快速衰落分量1043。附加的(例如每個移動站的)頻率選擇性衰落剖面(frequency selective fading profile)在可用帶寬上延伸，因此某個資源塊比其他資源塊更適合于移動站；或者與其他移動站相比某個資源塊更適合于所述移動站。輸入模糊化處理1063將快速衰落域分成“深”、“平均”以及“峰”值，以平均衰落分量電平為中心。通常，移動站將進行選擇，以避免具有“深”衰落的資源塊，并盡量獲得具有“峰”衰落值的資源塊，只要這些資源塊不會受到太大的干擾即可。
[0108]-干擾電平1044示出了在每個資源塊上每個移動站的直接干擾環(huán)境(immediateinterference environment)。具有強干擾的資源塊可能表示一個非常臨近的相鄰小區(qū)(甚至多個干擾的相鄰小區(qū))當前正在使用它們。低或者零干擾資源塊顯然對于移動站來說是非常有吸引力的。輸入模糊化1064將干擾功率域分成“低”、“中”以及“高”值，以按資源塊所受到的干擾量對資源塊進行分類。根據(jù)稍后將描述的CDF來確定這些值的截止點和斜率。
[0109]模糊邏輯系統(tǒng)102負責確定小區(qū)中每個資源塊的可分配性以及發(fā)射每個資源塊的功率。圖5是模糊邏輯資源功率分配系統(tǒng)102的圖形表示。按三個級執(zhí)行資源塊和發(fā)射資源塊的功率的分配。將輸入104的模糊化值106 (見圖4)饋送到規(guī)則評估級102a中，在該規(guī)則評估級102a中，將這些值組合以確定輸出的成員函數(shù)的“得分”。圖6示出了支配模糊化輸入106到資源和功率分配決定/推薦的轉(zhuǎn)換的模糊規(guī)則的表。這些規(guī)則中的大部分都是自解釋的。實質(zhì)上，這些規(guī)則是關(guān)于為何應當或不應當將特定資源塊分配給移動站的直觀準則，例如，分配受到高干擾的資源塊(見表的第3和6行)是不利的，除了在某些情況下以外；或者，如果所需速率太高或者信號電平太低，那么不應當分配中等干擾資源塊(見表的第4和5行)。最后，可以分配并且用半功率發(fā)射具有低干擾的幾乎任何資源塊以實現(xiàn)圖6中的表的所需速率(見第I行)。
[0110]在后一級(規(guī)則輸出聚合級102b (見圖5))中，針對每個資源塊，組合從規(guī)則評估級102a獲得的所有規(guī)則的結(jié)果，以得到模糊集合，該模糊集合表示多大程度上應當或不應當分配某個資源塊，以及多大程度上應當或不應當以半功率發(fā)射該資源塊(即，如果大部分規(guī)則“得到”某個資源塊分配，那么與不應當相比，更應當分配該資源塊)。
[0111]系統(tǒng)102還包括去模糊化級102c，用于計算每個資源塊的模糊集合的重心(例如利用積分商來計算重心，如圖3的塊102c所示的那樣)，以得到表示系統(tǒng)推薦輸出的哪個成員函數(shù)的單個得分。實質(zhì)上，該級最終確定資源塊分配(是/否)和資源塊發(fā)射功率(一半/最大)，例如，0.25的資源塊分配得分表示“是”，0.6的資源塊發(fā)射功率得分推薦最大功率發(fā)射。與0.4的得分的資源塊相比，0.1的分配得分的資源塊可分配得多。
[0112]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)的模糊邏輯資源和功率分配輸出IOS1和IOS2的圖形表示。系統(tǒng)輸出是每個資源塊的推薦的分配和功率，并將最“可分配的”資源塊(即，資源塊分配得分最低的資源塊)分配給移動站。如圖7所示，模糊邏輯系統(tǒng)102的輸出變量包括:
[0113]-移動站的RB分配IOS1。模糊邏輯系統(tǒng)102根據(jù)輸入?yún)?shù)104計算每個資源塊的可分配性。最后，移動站分配它需要的數(shù)量的資源塊，選擇最適合它的那些資源塊。因此，盡管是簡單的“是”/ “否”決定，但是輸出的得分(從0到I)描述了將哪些資源塊分配給移動站是最佳的。得分越低，就越好。
[0114]-分配給移動站的資源塊的發(fā)射功率1082。取決于輸入104，每個移動塊可以發(fā)射一半或者全(最大)功率。例如，干擾低的資源塊可以按高功率發(fā)射，而如果移動站的有用信號低或者資源塊上的衰落深，那么應當使用全功率。
[0115]圖8是如上所述的整個模糊邏輯資源功率分配方法的圖形表示。
[0116]現(xiàn)在描述飛小區(qū)網(wǎng)絡中的調(diào)度的進一步的詳情。在飛小區(qū)網(wǎng)絡中通常假設每個小區(qū)存在單個移動站。因此，在飛小區(qū)基站處不需要執(zhí)行多用戶調(diào)度，并且可以對用戶分配模糊邏輯系統(tǒng)102所確定的得分最好的資源塊。在反向鏈路中，通過分配總和得分最小的所需數(shù)量的連續(xù)資源塊來滿足LTE特有的鄰接性約束(contiguity constraint)。此外,盡管在小區(qū)內(nèi)不需要智能調(diào)度，但是在每個飛小區(qū)基站分配最適合的資源塊的情況下，總體上會得到自然的頻率重用。更具體來說，可以證明，相鄰飛小區(qū)用戶被分配以正交(即，非交疊)的資源塊集合，而彼此更遠的(即，不那么相互干擾的)飛小區(qū)可以分配相同的資源塊而不會產(chǎn)生過大的干擾后果。
[0117]然而，本發(fā)明的實施例也可應用于需要多用戶調(diào)度的網(wǎng)絡。在存在多個用戶的情況下，存在許多執(zhí)行資源分配的可能性。例如，在正向鏈路中，飛小區(qū)基站可以簡單地按針對所有移動站計算出的得分的升序來分配資源塊。這是一種貪心方法，并且在移動站的信道條件極為不同的情況下可能不是最優(yōu)的。資源分配的另一可能性可以是比例公平調(diào)度器，其中用實現(xiàn)的速率與所需速率之比來評定每個用戶的資源塊的得分。在一個時隙中遠遠沒有達到其速率的移動站會在接近于其目標速率的移動站之前被分配資源塊。此外，可以使用優(yōu)先級調(diào)度器，以對所需速率/調(diào)制階數(shù)最高的用戶賦予優(yōu)先權(quán)，使得它更有可能滿足其OoS需求。
[0118]以下，基于仿真飛小區(qū)情形，描述上述模糊邏輯ICIC系統(tǒng)102的性能。圖9是帶有5x5個公寓的公寓塊的情形的示意表示，其中隨機數(shù)量個公寓容納一個工作飛小區(qū)。如可以從圖9看到的，部署了 10個飛小區(qū)基站(FBS)，并且還假設存在10個移動站(MS)。每個公寓包含工作的飛小區(qū)基站的概率是Part=0.5。在每個飛小區(qū)中，飛小區(qū)基站和單個移動站均勻分布在公寓內(nèi)。使用Monte-Carlo仿真來提供吞吐量、可用性、公平性以及能量效率方面的性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由于對飛小區(qū)的私自部署，在圖8中假設封閉接入系統(tǒng)，并且將每個移動站分配給它的公寓中的飛小區(qū)基站，即使外面的飛小區(qū)表現(xiàn)出更好的鏈路條件。圖10示出了仿真參數(shù)的表。每個用戶需要某個速率，該速率從平均值為IMbps并且最小速率為180kbps的Rayleigh分布中得到。每個用戶被分配從每個信道使用I比特(BPSK)到4比特^4-QAM)的調(diào)制階數(shù)。在每個時隙之后，每個移動站根據(jù)模糊邏輯ICIC系統(tǒng)重新分配其資源塊。每個仿真迭代2000個情形，每個情形25個時隙。工作的飛小區(qū)基站的概率(Pact)是0.5，并且每個移動站的發(fā)射功率Pmax是lOdBm。
[0119]現(xiàn)在與以下技術(shù)比較根據(jù)本發(fā)明的實施例的根據(jù)模糊邏輯操作執(zhí)行的資源塊和功率分配
[0120]-“隨機幾乎空白子幀(ABS)發(fā)射”技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)，使用隨機資源塊分配，發(fā)射最大功率，并且在每個時隙中，用戶發(fā)射ABS的概率是rffls ;對于該仿真，F(xiàn)abs=0.1。
[0121]-“最大功率發(fā)射”技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)，使用隨機資源塊分配，并按最大功率發(fā)射。
[0122]從Rayleigh分布得到每個用戶的所需速率，因而每個用戶將需要不同數(shù)量的資源塊，因此，當強烈干擾的飛小區(qū)基站被分配正交資源時，系統(tǒng)將最佳地工作。如可以從圖11看到的，與基準技術(shù)、“隨機幾乎空白子幀(ABS)發(fā)射”技術(shù)和“最大功率發(fā)射”技術(shù)相比，模糊邏輯ICIC方法提供顯著改進的系統(tǒng)性能。圖11示出了與隨機ABS發(fā)射技術(shù)和最大功率發(fā)射技術(shù)相比，模糊邏輯ICIC方法的系統(tǒng)下行鏈路吞吐量性能結(jié)果。在系統(tǒng)吞吐量方面(見圖11 (b))，模糊邏輯方法是唯一一個實現(xiàn)總體所需速率(即，各個所需速率的和值)的技術(shù)。實際上，模糊邏輯方案的表現(xiàn)顯著好于總和所需速率，給出了最大覆蓋以及完全但是可忽略的斷線(outage)。ABS性能在所有時隙(除了第一個時隙)上是恒定的，因為ABS發(fā)射的概率在每個時隙中是相同的。因此，在每個時隙中，平均10%的用戶發(fā)射為其余用戶提供一定的干擾減輕的ABS。這種數(shù)據(jù)發(fā)射的節(jié)制相對于全功率發(fā)射來說加重了 ABS系統(tǒng)的吞吐量損失，因為顯然與犧牲的吞吐量相比所得到的干擾減輕不那么重要。此外，對于單個用戶速率，模糊邏輯方法與最大功率方法和下行鏈路相比也提高了 50%以上的小區(qū)邊緣吞吐量，，而ABS系統(tǒng)斷線。再者，如可以從圖11 (a)看到的，當與基準技術(shù)相比，所有移動站網(wǎng)絡都實現(xiàn)了改進的吞吐量性能，從而根據(jù)本發(fā)明不僅改進了系統(tǒng)容量，而且可以看到對于小區(qū)邊緣用戶的顯著益處。
[0123]圖12示出了表示與隨機ABS發(fā)射技術(shù)和最大功率發(fā)射技術(shù)相比，模糊邏輯ICIC方法的系統(tǒng)下行鏈路覆蓋結(jié)果的兩個圖形。模糊邏輯方法給出了遠遠最好的移動站可用性以及最公平的系統(tǒng)，如可以從圖12看到的那樣，因為系統(tǒng)和小區(qū)邊緣吞吐量都增大了，得到與其他基準相比更平坦的速率分布。而且，相對于ABS系統(tǒng)，提升了最大功率可用性和公平性，因為所有移動站都可以不受約束地發(fā)射，因而甚至不滿意(在速率方面)的用戶也實現(xiàn)了還不錯的吞吐量。[0124]圖13示出了當將模糊邏輯ICIC方法與隨機ABS發(fā)射方法和最大功率發(fā)射方法相t匕，表示系統(tǒng)下行鏈路能量效率結(jié)果的圖形。用P=R/Pt定義能量效率，其中R是實現(xiàn)的速率，Pt是使用的發(fā)射功率。按bits/s/w EbitS產(chǎn)來測量能量效率，但是，為了容易可視化，用分貝(dB)在圖13中顯示能量效率。如可以從圖13看到的，仿真情形的能量效率再次得到模糊邏輯系統(tǒng)的非常具有優(yōu)勢的結(jié)果。這是由于模糊邏輯系統(tǒng)具有以半功率發(fā)射(在多個時隙之后經(jīng)常是這樣的)的可能性和實現(xiàn)相對正交的資源塊分配的事實，再者，相當快速地實現(xiàn)高能量效率。此外，圖中表明，與最大功率發(fā)射方法相比，ABS發(fā)射方法稍微更能量高效，這是符合邏輯的，因為平均來說使用了少10%的功率，但是吞吐量的損耗少于10%，因而提聞了能量效率。
[0125]總之，在吞吐量、斷線、公平性以及能量效率方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例的模糊邏輯ICIC系統(tǒng)提供了飛小區(qū)網(wǎng)絡中的顯著更好的性能。
[0126]圖14示出了對于模糊邏輯ICIC方法與基準方法的系統(tǒng)下行鏈路性能比較，與圖11-13中的圖形對應的圖形。如可以從圖14看到的，同樣，在反向鏈路(上行鏈路)中，模糊邏輯方案優(yōu)于基準方案。圖15示出了與圖14類似的但是為了應用發(fā)射功率控制而修改的模糊邏輯系統(tǒng)的圖形。同樣，可以看到本發(fā)明優(yōu)于基準方法。
[0127]在以上描述中，描述了從圖16所示的CDF得到的所需和干擾信號功率輸入變量的值的截斷點。圖16示出了在最大功率發(fā)射的情況下在稠密部署飛小區(qū)網(wǎng)絡中接收的有用(或所需(desired))和干擾信號能量的PDF和⑶F?；趫D16所示的⑶F，對于這些變量，使用以下點:
[0128]-“低從最小信號電平到{v|P(X≥v)=0.4},
[0129]-“中，，-從 Ix IP (X_x) =0.3}到{y | P (X ≥ y) =0.7}，
[0130]-“高”，從{z|P(X ≥ z)=0.6}。
[0131]在功率控制發(fā)射的情況下，使用圖17所示的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。圖17示出了在常規(guī)功率控制的情況下在稠密部署飛小區(qū)網(wǎng)絡中接收的有用和干擾信號能量的PDF和CDF。
[0132]盡管以上針對ICIC方法描述了優(yōu)選實施例，但是需要指出，本發(fā)明是一種非常有適應性的技術(shù)，其也能夠應用于網(wǎng)絡的小區(qū)內(nèi)的其他控制操作，例如，也可以用于確定調(diào)制和編碼速率，例如MCS或MMO發(fā)射方案，以實現(xiàn)所需MMO特殊復用或空間分集。
[0133]盡管以上針對飛小區(qū)網(wǎng)絡(如圖1所示的飛小區(qū)網(wǎng)絡FCl至FC4 )，詳細討論了本發(fā)明的實施例，但是需要指出，本發(fā)明也可以應用于相應的宏小區(qū)100 (見圖1)和/或相應的皮小區(qū)網(wǎng)絡PC1，PC2，如圖1所示的那樣。
[0134]盡管關(guān)于設備說明了一些方面，不過顯然這些方面也代表對應方法的說明，其中塊或裝置對應于方法步驟，或者方法步驟的特征。類似地，關(guān)于方法步驟說明的各個方面也代表對應設備的對應塊或零件或特征的說明。
[0135]取決于某些實現(xiàn)要求，本發(fā)明的實施例可用硬件或軟件實現(xiàn)。可以利用保存有電可讀控制信號的數(shù)字存儲介質(zhì)，比如軟盤、DVD、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或閃存，完成所述實現(xiàn)，所述電可讀控制信號與(或者能夠與)可編程計算機系統(tǒng)協(xié)作，以致實現(xiàn)相應方法。
[0136]按照本發(fā)明的一些實施例包含具有電可讀控制信號的數(shù)據(jù)載體，所述電可讀控制信號能夠與可編程計算機系統(tǒng)協(xié)作，以致實現(xiàn)這里說明的方法之一。
[0137]通常，本發(fā)明的實施例可被實現(xiàn)成具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，當計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時，所述程序代碼能夠?qū)崿F(xiàn)所述方法之一。例如，程序代碼可保存在機器可讀載體上。
[0138]其它實施例包含保存在機器可讀載體上的，實現(xiàn)這里說明的方法之一的計算機程序。
[0139]換句話說，于是，本發(fā)明的方法的一個實施例是具有程序代碼的計算機程序，當所述計算機程序在計算機上運行時，所述程序代碼實現(xiàn)這里說明的方法之一。
[0140]于是，本發(fā)明的方法的另一個實施例是一種數(shù)據(jù)載體(或者數(shù)字存儲介質(zhì)，或者計算機可讀介質(zhì))，所述數(shù)據(jù)載體包含記錄在上面的，用于實現(xiàn)這里說明的方法之一的計算機程序。
[0141]于是，本發(fā)明的方法的另一個實施例是代表用于實現(xiàn)這里說明的方法之一的計算機程序的數(shù)據(jù)流或信號序列。例如，所述數(shù)據(jù)流或信號序列可被配置成經(jīng)數(shù)據(jù)通信連接，例如經(jīng)因特網(wǎng)傳送。
[0142]另一個實施例包含配置成或者適合于實現(xiàn)這里說明的方法之一的處理裝置，例如計算機，或者可編程邏輯器件。
[0143]另一個實施例包含裝有實現(xiàn)這里說明的方法之一的計算機程序的計算機。
[0144]在一些實施例中，可以使用可編程邏輯器件(例如，現(xiàn)場可編程門陣列)來實現(xiàn)這里說明的方法的一些或所有功能。在一些實施例中，現(xiàn)場可編程門陣列可以與微處理器協(xié)作，以實現(xiàn)這里說明的方法之一。通常，所述方法最好用任意硬件設備實現(xiàn)。
[0145]上述實施例只是本發(fā)明的原理的舉例說明。顯然對本領域的技術(shù)人員來說，這里說明的安排和細節(jié)的各種修改和變化是顯而易見的。于是，本發(fā)明僅由以下的專利權(quán)利要求書的范圍限定，而不受利用這里的實施例的說明和解釋給出的具體細節(jié)限定。
[0146]參考文獻
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【權(quán)利要求】
1.一種用于控制無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)內(nèi)的操作的方法，所述無線蜂窩網(wǎng)絡包括多個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4, PC1-PC2)，每個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4, PC1-PC2)包括用于服務一個或多個移動用戶的基站，所述方法包括: 使用模糊邏輯模塊(102)控制小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)內(nèi)的操作，其中模糊邏輯模塊(102)的輸入變量(104，1041-1044)包括基于僅在所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)中本地可用的信息而確定的輸入變量， 其中在所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)中要控制的操作包括資源和功率分配， 其特征在于， 基于與從一個或多個相鄰小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)入射的干擾有關(guān)的干擾信息，執(zhí)行對由小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4, PC1-PC2)的基站服務的用戶的資源和功率分配，模糊邏輯模塊(102)的輸入變量(104，I(M1-KM4)是基于僅在所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)中本地可用的干擾信息而確定的，以及 基站分配資源塊，以便獲得給用戶的所需信號，從一個或多個相鄰小區(qū)入射的干擾被減小或最小化，并且滿足所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)中的用戶的速率需求，其中所述本地可用的信息包括用戶的所需速率；所需信號的質(zhì)量或強度；入射在資源塊上的干擾的電平；以及頻率選擇性衰落剖面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述基站處與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站無關(guān)地執(zhí)行所述控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在不與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站關(guān)于所述控制進行通信的情況下，在所述基站處單獨地執(zhí)行所述控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基站與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站和/或干擾基站無關(guān)地對用戶執(zhí)行資源和功率分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在不與無線蜂窩網(wǎng)絡中的一個或多個相鄰基站和/或干擾基站關(guān)于資源和功率分配進行通信的情況下，所述基站對用戶單獨地執(zhí)行資源和功率分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中 用戶的所需速率確定需要分配的資源塊的數(shù)量； 所需信號的強度確定需要的發(fā)射功率； 入射在資源塊上的干擾的電平確定每個資源塊的可分配性；以及 對要分配的資源塊的選擇依賴于頻率選擇性衰落剖面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所需速率、所需信號的質(zhì)量或強度、入射在資源塊上的干擾的電平以及頻率選擇性衰落剖面在反向鏈路中在所述基站處是本地可用的，并且在正向鏈路中在用戶處是本地可用的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基站 評估在特定時隙中哪些資源塊最適合于被分配給用戶，并且 根據(jù)所需速率確定所分配的資源塊上的發(fā)射功率，從而產(chǎn)生所需的信號與干擾加噪聲比(SINR)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述基站使用模糊邏輯模塊(102)基于本地可用的信息來確定每個時隙中每個資源塊的可分配性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述模糊邏輯模塊(102)的輸入變量(104，I(M1-KM4)包括: 由用戶需求的服務限定的用戶的所需速率(1041)，所需速率的值是“低”、“低-中”、“中-高”以及“高”； 所需信號的強度(1042)，所需信號的強度的值是“低”、“中”以及“高”； 干擾電平(1044)，表示在每個資源塊上每個用戶的干擾環(huán)境，干擾電平的值是“低”、“中”以及“高”；以及 頻率選擇性衰落剖面(1043)，所述頻率選擇性衰落剖面的值是“深”、“平均”以及“峰”。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述模糊邏輯模塊(102)的輸出變量(1081； 1082)包括: 對用戶的資源塊分配(IOS1),其中由所述模糊邏輯模塊(102)根據(jù)輸入變量(104，104「1044)的值來計算每個資源塊的可分配性；以及 分配給用戶的資源塊的發(fā)射功率(IOS2)，其中根據(jù)輸入變量(104，104「1044)的值，每個資源塊用半功率或全功率發(fā)射。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括: 在每個時隙中，根據(jù)模糊邏輯規(guī)則對用戶分配最適用的資源塊和發(fā)射功率，并執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括: 基于從用戶和從干擾移動站接收的信號電平，更新與入射在資源塊上的干擾的電平有關(guān)的本地可用干擾信息和頻率選擇性衰落剖面，以更準確地表示小區(qū)(100, FC1-FC4, PC1-PC2)的長期干擾和衰落環(huán)境；以及 在下一時隙針對資源和功率分配使用更新后的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:在無線蜂窩網(wǎng)絡的多個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4, PC1-PC2)中執(zhí)行控制，從而持續(xù)地單獨地優(yōu)化控制，使得對于無線蜂窩網(wǎng)絡的所述多個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)，實現(xiàn)滿足每個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)中的一個或多個用戶的穩(wěn)定全局方案。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述無線蜂窩網(wǎng)絡包括宏小區(qū)(100)網(wǎng)絡、皮小區(qū)(PC1-PC2)網(wǎng)絡或飛小區(qū)網(wǎng)絡(FC1-FC4)。
16.一種非暫時性計算機程序產(chǎn)品，包括存儲在機器可讀介質(zhì)上的指令，當所述指令在計算機上被執(zhí)行時，所述指令用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至15中的一項所述的方法。
17.一種無線蜂窩網(wǎng)絡的小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)的基站，所述無線蜂窩網(wǎng)絡包括多個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)，每個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)包括用于服務一個或多個移動站的基站，所述基站包括: 模糊邏輯模塊(102)，用于使用模糊邏輯模塊(102)控制小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)內(nèi)的操作， 其中模糊邏輯模塊(102)的輸入變量(104，I(M1-KM4)包括基于僅在所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4, PC1-PC2)中本地可用的信息而確定的輸入變量， 其中在所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)內(nèi)要控制的操作包括資源和功率分配， 其特征在于，基于與從一個或多個相鄰小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)入射的干擾有關(guān)的干擾信息，執(zhí)行對由小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4, PC1-PC2)的基站服務的用戶的資源和功率分配，模糊邏輯模塊(102)的輸入變量(104，I(M1-KM4)是基于僅在所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)中本地可用的干擾信息而確定的，以及 基站分配資源塊，以便獲得給用戶的所需信號，從一個或多個相鄰小區(qū)入射的干擾被減小或最小化，并且滿足所述小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4，PC1-PC2)中的用戶的速率需求，其中所述本地可用的信息包括用戶的所需速率；所需信號的質(zhì)量或強度；入射在資源塊上的干擾的電平；以及頻率選擇性衰落剖面。
18.一種無線蜂窩網(wǎng)絡，包括多個小區(qū)(100，F(xiàn)C1-FC4, PC1-PC2)，其中小區(qū)(100, FC1-FC4, PC1-PC2)中的一 個或多個小區(qū)包括根據(jù)權(quán)利要求17所述的基站。
【文檔編號】H04W72/04GK103781127SQ201310492981
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】H·伯查特, H·豪斯, Z·巴魯徹 申請人:株式會社Ntt都科摩