用於頻譜分配的方法和設備與流程

2023-11-08 05:50:27 2

本發明涉及用於無線通信系統的網絡節點和用戶設備。此外，本發明還涉及相應的方法、電腦程式和電腦程式產品。

背景技術：

為了滿足流量需求和連接的迅猛增長，用於通信系統的無線電技術逐漸朝著以下方向轉變：更靈活地利用形成無線電接入網絡基礎設施的網絡節點處的可用頻譜，以及更密集地部署覆蓋面積較小的低功率網絡節點。在此上下文中，可以通過與具有提供期望服務的潛力和資源的網絡節點所建立的更靈活且動態的連接來改善用戶的體驗品質(例如，從平均數據率方面)。因此，用戶設備應當連接至以下網絡節點，上述網絡節點不必提供最佳的信號強度，而是具有更多的可用資源或者等價地每頻率資源具有較少的流量負載。為此，使得網絡節點能夠操作在多個(不一定是連續的)頻譜帶寬中，上述多個頻譜帶寬在下文中稱為在網絡節點處可用的頻譜段或頻帶。

頻譜段是在網絡節點處可用的頻譜帶的一部分。因此，網絡節點的可用頻帶被劃分成多個段，其中，上述段的大小在不同網絡節點處可以不同。例如，頻譜段可以包括分量載波的一部分或整個分量載波(如在3GPP長期演進LTE系統中)或者與在網絡節點處可用的無線電接入技術(radio access technology，RAT)相關聯的一部分或整個頻率帶寬。術語「可用」表明頻譜段是網絡節點的資源。因此，網絡節點可以自動地確定或者可以被配置成使用/激活網絡節點能夠在其上操作的一個或更多個頻譜段。

在該上下文中，對在網絡節點處可用的頻譜和RAT的利用應當根據流量/服務需求、流量類型、幹擾模式以及利用較大部分的頻譜或多個RAT進行操作的能量成本來適配。相應地，控制在網絡側處對頻譜的利用並且使得在網絡側處靈活地利用頻譜的問題變成以下問題：將用戶設備關聯/連接至頻譜段並且因此關聯/連接至能夠提供用戶設備所期望的服務的相應網絡節點，而非確保連接至提供最佳信號強度的網絡節點。

因此，用於在網絡節點處靈活地利用頻譜的資源分配方法應當包括更先進的小區關聯和頻率間負載平衡方案，該方案對在網絡節點處的頻譜利用進行適配以符合用戶的流量/服務需求和網絡的能量成本。

在傳統的蜂窩無線電系統中，用戶設備首先通過搜索由網絡節點發送的同步信號並且測量相關聯的參考信號的強度然後通過向提供最強接收信號的網絡節點發送接入請求，從而接入網絡。另一方面，已接入網絡的用戶設備通常需要監視多個網絡節點的信號強度以便於當另外的網絡節點的信號強度變得比服務網絡節點的信號強度好時從服務網絡節點切換至上述另外的網絡節點。任一步驟旨在確保用戶設備總是與提供最佳信號強度的網絡節點相關聯或相連接。然而，這既不保證對網絡資源的最佳使用，也不確保向用戶提供最佳服務。

例如，假定網絡節點n將可用時間頻率無線電資源均等地共享給所服務的用戶設備，則對於用戶m理論上的可達平均用戶數據率能夠通過Shannon(香農)界限被建模為：

其中，Wn和Ln是接入節點n的頻譜帶寬和流量負載(例如，表示為所服務的活動用戶的平均數目)，而SINRm,n是由來自接入節點n的用戶m所經歷的信號與噪聲加幹擾比。根據該等式而清楚的是，具有較低的流量負載Ln′＜Ln的網絡節點n儘管具有較低的信號強度(即，當SINRm，n′＜SINRm，n時)仍能夠提供較高的平均數據吞吐量。

3GPP LTE-A Rel.-12系統通過研究用於平衡網絡節點之間的流量負載的機制而部分地解決了該問題。負載轉移/平衡的目的在於通過以下操作來提高系統性能：改變網絡節點上的流量負載分配以跨越網絡節點更均勻地分配流量負載或者將流量集中到較少的網絡節點以緩解小區間幹擾。為此，提出了通過以下方法之一、經由小區關聯來實現3GPP系統中的負載平衡/轉移：

-結合小區關聯偏差、基於最強參考信號接收功率(strongest reference signal received power，RSRP)的小區關聯；

-結合小區關聯偏差或閾值、基於最強參考信號接收質量(strongest reference signal received quality，RSRQ)的小區關聯；

-結合小區關聯偏差、基於長期SINR UE測量的小區關聯；

-基於UE測量(RSRP、RSRQ、長期SINR)的功能和網絡側信息(例如，小區資源利用率)的小區關聯；

-基於縮短的測量間隔內的RSRQ或SINR UE測量的小區關聯。

另外的常規解決方案是當兩個分量載波(即，頻譜帶)在網絡節點處可用時的LTE中的增強的頻域幹擾協調。為了減少小區間幹擾，應當在網絡節點之間對分量載波的利用/激活進行協調。為此，可用分量載波被分類成輔小區(secondary cell，Scell)和主小區(primary cell，Pcell)。然後，在第一步驟中，與頻率復用方案蜂窩系統類似，通過選擇不同地理區域的Pcell來減少小區間幹擾。在第二步驟中，當請求高數據吞吐量時，針對特定用戶設備在網絡節點處激活輔小區Scell。添加另外的Scell的一個準則是例如當Scell的RSRQ高於某個閾值時。

第一常規解決方案的缺點是該方案旨在使網絡節點之間的負載均等化而不考慮如何與每個網絡節點處的可用頻譜或在每個網絡節點處可用的無線電接入技術相關地來分配負載。第一常規解決方案的另一缺點是用於平衡網絡節點之間的用戶分配的小區關聯準則不考慮用戶的流量需求。換言之，平衡用戶分配本身並不確保對數據流量的公平分配，例如，流量需求非常高(並且因此需要更多的時間頻率資源)的多個用戶可能最終與同一網絡節點相關聯，而更有利的是在多個網絡節點之間分配所述多個用戶。第三，用於在網絡節點之間分配用戶的小區關聯準則僅考慮用戶設備處的信號質量測量，該小區關聯準則本身並非網絡節點能夠提供給用戶設備的服務(例如，數據吞吐量)的指示。

第二常規解決方案的缺點是該解決方案是針對兩個分量載波所設計並且採用網絡節點的初級分量載波(即，Pcell)的靜態分配，因此需要在部署階段小心地進行小區規劃。在實踐中，可以使多於兩個分量載波在網絡節點處可用並且不應當限制所述分量載波的利用。

技術實現要素：

本發明的實施方式的目的是提供緩解或解決用於在無線通信系統中發送信息比特流的常規解決方案的缺點和問題的解決方案。

根據本發明的第一方面，利用無線通信系統的網絡節點來實現以上所提及的目的和其他目的，網絡節點包括收發器和處理器，其中，收發器被配置成：

發送頻率利用信號SFUS，頻率利用信號SFUS包括與無線通信系統的至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息；以及

接收與至少一個用戶設備相關聯的通信優選信號SCPS，其中，通信優選信號SCPS包括上述至少一個用戶設備的通信優選信息；並且其中，處理器被配置成：

基於通信優選信息為上述至少一個用戶設備分配用於無線通信系統中的通信的至少一個頻譜段。

本發明的實施方式使得網絡節點能夠通過利用來自用戶設備的通信優選信號來控制和優化可用頻譜段之間的流量負載平衡。

此外，使得用戶設備能夠基於至少從無線電網絡(即，從無線電網絡的網絡節點)接收的頻率利用信號來選擇至少用於通信/加入無線電通信網絡的優選頻譜段和/或網絡節點。

考慮以下無線通信系統，其中網絡節點能夠被配置成在多個頻帶中操作，每個頻帶被劃分成多個本公開內容所謂的頻譜段。在LTE術語中，頻譜段可以是頻率分量載波的一部分或整個頻率分量載波。在另一個示例中，頻譜段可以是與網絡節點處可用的特定無線電接入技術(radio access technology，RAT)相關聯的整個頻帶的一部分。網絡節點處可用的頻譜段可能不一定在頻域中連續，也不一定具有相等的大小(即，帶寬)。另外，網絡節點處的頻譜段的大小可以為靜態，或者可以隨時間而動態可配置以適應於例如負載、流量、需求或與頻譜段相關的其他網絡參數。從而，最終與多個RAT相關聯的在網絡節點處可用的整個頻譜帶寬可以被視為由多個頻譜段形成的虛擬頻譜帶寬。

此外，在本說明書和相應權利要求中的「或(or)」應當理解為涵蓋了「和(and)」和「或(or)」的數學上的「或(or)」，而不應當理解為XOR(異或)。

在根據第一方面的網絡節點的第一可能實現形式中，頻率利用信息包括以下中的一者或更多者：負載信息；頻率帶寬信息；利用優先級信息；能量成本信息；可支持流量負載信息；可支持/可準入服務類型信息；可支持/可準入流量類型信息；以及上行鏈路載波類型信息或下行鏈路載波類型信息。

負載、流量和服務信息使得用戶設備能夠估計由網絡節點在某個頻譜段中提供的平均每用戶頻譜效率。通過另外地指示頻率帶寬，使得用戶設備能夠估計在某個頻譜段中能夠達到的平均數據吞吐量。

對利用和/或激活可用頻譜段的優選、與可用頻譜段的利用相關聯的能量成本、頻譜段的運行成本的估計、頻譜段的相對於其負載而歸一化的頻譜段的運行成本的估計。此信息具有以下益處：使得用戶設備能夠分別考慮網絡節點處的頻譜利用的優選以及能量消耗。

服務類型信息使得網絡能夠將不同的流量服務捆綁至不同的頻譜段。例如，這使得網絡運營商能夠引導所有的具有特定流量類型(例如，語音、視頻等)的用戶由特定頻譜段來服務。

在根據第一方面的網絡節點的第二可能實現形式中，處理器還被配置成：

基於通信優選信息來確定與上述至少一個用戶設備的上述至少一個頻譜段相關聯的頻率分配信息；並且收發器還被配置成：

向上述至少一個用戶設備發送包括頻率分配信息的頻率分配控制信號SFACS。

利用第二可能實現形式，準入授權/準入拒絕可以與特定頻譜段或者與頻譜段組相關聯。其益處是能夠快速地進行用戶設備至頻譜段或網絡節點的準入控制以進行頻率間負載平衡/卸載和切換。

在根據第一方面的第二可能實現形式的網絡節點的第三可能實現形式中，頻率分配信息包括以下中的一者或更多者：準入授權；準入拒絕；用於通信的至少一個頻譜段的頻率地址；無線電接入技術；以及網絡節點身份。

利用根據第三可能實現形式的發信，能夠對用戶設備進行至譜段或網絡節點的快速準入控制以進行頻率間負載平衡/卸載和切換。

在根據第一方面的第二可能實現形式或第三可能實現形式的網絡節點的第四可能實現形式中，收發器還被配置成：

接收來自無線通信系統的其他網絡節點的與至少一個用戶設備相關聯的另外的頻率分配信息；

向上述至少一個用戶設備發送另外的頻率分配信息；或者其中，處理器還被配置成：

使用另外的頻率分配信息來為上述至少一個用戶設備服務。

利用第四可能實現形式，能夠針對用戶設備實現頻率分配，該頻率分配在網絡節點中被確定並且要由一個或更多個其他網絡節點發往該用戶設備。

在根據第一方面的網絡節點的第五可能實現形式中，收發器還被配置成通過無線通信系統的廣播信道，或者通過無線通信系統的物理控制信道，或者通過無線通信系統的較高層無線電資源控制RRC控制信道來發送頻率利用信號SFUS。

利用廣播頻譜利用信號的第五可能實現形式，所有潛在的系統用戶設備能夠接收頻譜利用信號，而無論用戶設備是否與該系統建立了連接。通過將頻率利用信號作為物理控制信道或RRC控制信道的一部分來發送，網絡節點可以向特定的用戶設備組或單個用戶設備指示頻譜利用的變化。

在根據第一方面的網絡節點的第六實現形式中，網絡節點是接入節點或網絡控制節點。

第六實現形式使得能夠在無線通信系統中進行集中式控制或分布式控制。

在根據第一方面的網絡節點的第七可能實現形式中，收發器還被配置成：

接收來自其他網絡節點的另外的頻率利用信息；並且處理器還被配置成：

當分配上述至少一個頻譜段時使用上述另外的頻率利用信息。

第七可能實現形式能夠當確定用戶設備分配時在網絡節點之間進行協調。

在根據第一方面的網絡節點的第八可能實現形式中，收發器還被配置成：

還接收從至少一個另外的網絡節點接收的對於上述至少一個用戶設備的另外的通信優選信息。

第八可能實現形式實現了集中式系統，其中，用戶設備能夠將其CPI發送至網絡控制節點，該網絡控制節點然後將該CPI分配至相應網絡節點，該相應網絡節點可以基於該CPI來建立與用戶設備的連接。因此，這具有以下優點：並非所有網絡節點都需要具有接收CPI的能力，但是仍然能夠構建具有這樣的功能的系統。此外，可以節省空中接口上的資源。

替選地或另外地，收發器可以被配置成直接從用戶設備接收通信優選信息。

根據本發明的第二方面，利用用於無線通信系統的用戶設備來實現以上提及的目的和其他目的，該用戶設備包括收發器和處理器，其中，收發器被配置成：

接收頻率利用信號SFUS，頻率利用信號SFUS包括與至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息；並且其中，該處理器被配置成：

基於頻率利用信息來確定用戶設備的通信優選信息，並且收發器還被配置成：

向至少一個網絡節點發送包括通信優選信息的通信優選信號SCPS。

另一方面，用戶設備能夠基於至少從無線電網絡接收的頻率利用信號來選擇至少用於通信/加入無線電通信網絡的優選頻譜段和/或網絡節點。因此，用戶設備能夠主動地支持為用戶設備分配頻譜段和/或網絡節點。通過該特徵，能夠確保從網絡分配給用戶設備的頻譜段和/或網絡節點適配用戶設備的需求。

在根據第一方面的網絡節點的第九可能實現形式中或者在根據第二方面的用戶設備的第一可能實現形式中，頻率利用信息還與無線通信系統的至少一個網絡節點相關聯。

上述至少一個網絡節點可以是以下中任一者：網絡節點；無線通信系統的其他網絡節點；或者無線通信系統的該網絡節點和其他網絡節點。因為網絡節點可以發送與其自身相關聯的、與其他網絡節點相關聯的或者與其自身和其他網絡節點相關聯的頻率利用信號SFUS。

在根據第一方面的網絡節點的第十可能實現形式中或者在根據第二方面的用戶設備的第二可能實現形式中，通信優選信息包括以下中的一者或更多者：至少一個優選頻譜段；至少一個優選網絡節點；以及至少一個優選頻譜段和至少一個優選網絡節點。

所提及的實現形式使得用戶設備能夠基於用戶設備特定的協助信息來協助無線電網絡將用戶設備與網絡節點或頻譜段相關聯。

在根據第二方面的用戶設備的第三可能實現形式中，處理器還被配置成通過滿足以下準則之一來確定上述至少一個優選頻譜段優選頻譜段s★或上述至少一個優選網絡節點n★：

其中，α∈[0，1]，

其中，α∈[0,1]，

其中，α∈[0，1]，

其中，是網絡節點n處可用的頻譜段s的利用率，是由網絡節點n提供的在頻譜段s中的頻譜效率的估計，是用於在網絡節點n處使用頻譜段s的能量成本的指示；是與由用戶設備接收的頻譜利用信號SFUS相關聯的網絡節點的集合；並且是網絡節點處可用的頻譜段s的集合。

第三可能實現形式使得用戶設備能夠對優選用於與網絡通信的頻譜段做出能量感知的選擇。用戶設備還能夠做出在能量成本與預期數據率、頻譜效率或可用頻率資源之間進行權衡的頻譜選擇。

在根據第二方面的用戶設備的第四可能實現形式中，收發器還被配置成：

接收包括用戶設備的頻率分配信息的頻率分配控制信號SFACS；並且處理器還被配置成：

當與至少一個網絡節點進行通信時使用頻率分配信息。

第四可能實現形式能夠快速地建立與新的網絡節點的快速連接或者能夠快速地建立在被分配給用戶設備的新的頻譜段中的快速連接以在無線通信系統中進行通信。

在根據第二方面的用戶設備的第五可能實現形式中，處理器還被配置成：

計算與上述至少一個可用頻譜段或上述至少一個網絡節點相關聯的一個或更多個估計，其中，所述一個或更多個估計包括以下中的一者或更多者：可達頻譜效率；可達平均頻譜效率；可達數據率；可達平均數據率；可達延遲；可達平均延遲；可達最大數據率；可達最小數據率；以及可用頻率資源的平均數目；

當確定通信優選信息時使用上述一個或更多個估計。

第五可能實現形式使得能夠基於所提及的估計將用戶設備與網絡節點或頻譜段相關聯。

根據本發明的第三方面，通過一種用於無線通信系統的網絡節點中的方法來實現以上提及的目的和其他目的，所述方法包括：

發送頻率利用信號SFUS，頻率利用信號SFUS包括與至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息；

接收與至少一個用戶設備相關聯的通信優選信號SCPS，其中，通信優選信號SCPS包括上述至少一個用戶設備的通信優選信息；

基於通信優選信息為上述至少一個用戶設備分配用於無線通信系統中的通信的至少一個頻譜段。

在根據第三方面的方法的第一可能實現形式中，頻率利用信息包括以下中的一者或更多者：負載信息；頻率帶寬信息；利用優先級信息；能量成本信息；可支持流量負載信息；可支持/可準入服務類型信息；可支持/可準入流量類型信息；以及上行鏈路載波類型信息或下行鏈路載波類型信息。

在根據第三方面的方法的第二可能實現形式中，上述分配步驟包括：

基於通信優選信息來確定與上述至少一個用戶設備的至少一個頻譜段相關聯的頻率分配信息；

向上述至少一個用戶設備發送包括頻率分配信息的頻率分配控制信號SFACS。

在根據第三方面的第二可能實現形式的方法的第三可能實現形式中，頻率分配信息包括以下中的一者或更多者：準入授權；準入拒絕；用於通信的至少一個頻譜段的頻率地址；無線電接入技術；以及網絡節點身份。

在根據第三方面的第二可能實現形式或第三可能實現形式的方法的第四可能實現形式中，所述方法還包括：

接收來自無線通信系統的其他網絡節點的與上述至少一個用戶設備相關聯的另外的頻率分配信息；

向上述至少一個用戶設備發送另外的頻率分配信息；或者

使用另外的頻率分配信息來為上述至少一個用戶設備服務。

在根據第三方面的方法的第五可能實現形式中，通過無線通信系統的寬帶信道，或者通過無線通信系統的物理控制信號，或者通過無線通信系統的較高層無線電資源控制RRC控制信道來發送頻率利用信號SFUS。

在根據第三方面的方法的第六可能實現形式中，網絡節點是接入節點或網絡控制節點。

在根據第三方面的方法的第七可能實現形式中，所述方法還包括：

接收來自其他網絡節點的另外的頻率利用信息；

當分配上述至少一個頻譜段時使用上述另外的頻率利用信息。

在根據第三方面的方法的第八可能實現形式中，所述方法還包括：

接收來自至少一個另外的網絡節點的對於上述至少一個用戶設備的通信優選信息。

替選地或另外地，CPI可以直接從用戶設備來接收。

根據本發明的第四方面，通過用於無線通信系統的用戶設備中的方法來實現以上提及的目的和其他目的，所述方法包括：

接收頻率利用信號SFUS，頻率利用信號SFUS包括與至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息；

基於頻率利用信息來確定用戶設備的通信優選信息；以及

向至少一個網絡節點發送包括通信優選信息的通信優選信號SCPS。

在根據第一方面的方法的第九可能實現形式中或者在根據第二方面的方法的第一可能實現形式中，頻率利用信息還與無線通信系統的至少一個網絡節點相關聯。

在根據第三方面的方法的第十可能實現形式中或者在根據第四方面的方法的第二可能實現形式中，通信優選信息包括以下中的一者或更多者：至少一個優選頻譜段；至少一個優選網絡節點；以及至少一個優選頻譜段和至少一個優選網絡節點。

在根據第四方面的方法的第三可能實現形式中，通過滿足以下準則之一來確定上述至少一個優選頻譜段s★或上述至少一個優選網絡節點n★：

其中，α∈[0，1]，

其中，α∈[0，1]，

其中，α∈[0，1]，

其中，是網絡節點n處可用的頻譜段s的利用率，是由網絡節點n提供的在頻譜段s中的頻譜效率的估計，是用於在網絡節點n處使用頻譜段s的能量成本的指示；是與由用戶設備(30)接收的頻譜利用信號SFUS相關聯的網絡節點的集合；並且是在網絡節點處可用的頻譜段s的集合。

在根據第四方面的方法的第四可能實現形式中，所述方法還包括：

接收包括用戶設備的頻率分配信息的頻率分配控制信號SFACS；

當與至少一個網絡節點進行通信時使用頻率分配信息。

在根據第四方面的方法的第五可能實現形式中，所述方法還包括：

計算與上述至少一個可用頻譜段和上述至少一個網絡節點相關聯的一個或更多個估計，其中，所述一個或更多個估計包括以下中的一者或更多者：可達頻譜效率；可達平均頻譜效率；可達數據率；可達平均數據率；可達延遲；可達平均延遲；可達最大數據率、可達最小數據率；以及可用頻率資源的平均數目；

當確定通信優選信息時使用上述一個或更多個估計。

在網絡節點中和在用戶設備中的方法的優點與相應設備權利要求的優點相同。

還應當注意，本發明還涉及包括根據本發明的實施方式的至少一個網絡節點和至少一個用戶設備的無線通信系統。另外，在無線通信系統中的相應方法包括在網絡節點中的方法和在用戶設備中的方法。

本發明還涉及一種電腦程式，其特徵在於代碼裝置，該代碼裝置當由處理裝置運行時使該處理裝置執行根據本發明的實施方式的任何方法。另外，本發明還涉及一種電腦程式產品，該電腦程式產品包括計算機可讀介質和上述電腦程式，其中，上述電腦程式包括在該計算機可讀介質中，並且上述電腦程式包括以下中的一者或更多者：ROM(只讀存儲器)；PROM(可編程ROM)；EPROM(可擦除PROM)；閃速存儲器；EEPROM(電EPROM)以及硬碟驅動器。

本發明的實施方式使得網絡節點能夠通過利用來自用戶設備的通信優選信號來控制和優化可用頻譜段之間的流量負載平衡。

另一方面，用戶設備能夠基於至少從無線電網絡接收的頻率利用信號來選擇至少用於通信/加入無線電通信網絡的優選頻譜段和/或網絡節點。

本發明的實施方式的另一優點是使得用戶設備能夠確定並且用信號發送頻譜段和/或網絡節點的優選以滿足其流量或服務需求。

本發明的實施方式的又一優點是使得用戶設備能夠觸發至能夠確保更好的服務(例如，不太被使用)的頻譜段(或網絡節點)的切換。

本發明的實施方式的又一優點是使得網絡節點能夠基於由用戶設備用信號發送的頻譜優選來平衡可用頻譜段中的流量負載。

本發明的實施方式的又一優點是使得網絡節點能夠基於用戶設備需求和優選或流量負載來遞增地激活更多的頻譜段。

本發明的實施方式的又一優點是使得網絡節點能夠通過以下操作來節省能量：基於用戶設備的需求/優選以及用於激活和利用頻譜段的流量需求和能量成本來控制和優化對頻譜段的利用。

本發明的實施方式的其他應用和優點根據以下詳細描述會很明顯。

附圖說明

附圖意在闡述和說明本發明的不同實施方式，其中：

圖1示出了根據本發明的一種實施方式的網絡節點；

圖2示出了根據本發明的一種實施方式的網絡節點中的方法的流程圖；

圖3示出了根據本發明的一種實施方式的用戶設備；

圖4示出了根據本發明的一種實施方式的用戶設備中的方法的流程圖；

圖5示出了包括本發明的實施方式的無線通信系統；

圖6示出了用戶設備與網絡節點之間的發信；

圖7示出了包括本發明的實施方式的其他無線通信系統；

圖8示出了用戶設備、網絡節點與網絡控制節點之間的發信；

圖9示出了用戶設備與網絡節點之間的發信；以及

圖10示出了無線通信系統中的本發明的另一種實施方式。

具體實施方式

在常規解決方案中，用戶設備例如LTE中的用戶設備(user equipment，UE)通過提供與來自無線電通信網絡的多個網絡節點的接收信號強度有關的反饋來協助無線電網絡進行小區關聯、切換和負載平衡過程。然而，這不足以確保用戶設備連接或切換至具有提供所需服務的潛力的網絡節點。

另外，當無線電通信系統中的網絡節點可以被配置成在多個頻譜段、頻帶的一部分中進行操作和/或利用多個可用的無線電接入技術進行操作時，成問題的是，確定要使用哪個頻譜帶和/或哪種無線電接入技術以符合用戶的流量/服務需求、平衡頻譜帶之間的流量以及使網絡的能量成本最小化。

因而，本發明的實施方式涉及網絡節點、用戶設備及其方法。

在圖1中示出了根據本發明的一種實施方式的網絡節點。網絡節點10包括能夠通信地彼此耦接的收發器11和處理器12。收發器11被配置成發送包括與無線通信系統的至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息FUI的頻率利用信號SFUS。例如，FUI可以指示給定頻譜段當前負載如何或會如何指示哪個頻譜段還具有可用資源。

收發器11還被配置成接收與至少一個用戶設備相關聯的通信優選信號SCPS，其中，通信優選信號SCPS包括上述至少一個用戶設備30的通信優選信息CPI。處理器12被配置成基於通信優選信息CPI為上述至少一個用戶設備30分配用於在無線通信系統中進行通信的至少一個頻譜段。

此外，如圖2的流程圖所示，公開了網絡節點中的對應方法。網絡節點10中的方法包括：發送100包括與至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息FUI的頻譜利用信號SFUS；接收110與至少一個用戶設備30相關聯的通信優選信號SCPS，其中，通信優選信號SCPS包括上述至少一個用戶設備30的通信優選信息CPI。此外，上述方法包括：基於通信優選信息CPI為上述至少一個用戶設備30分配120用於無線通信系統中的通信的至少一個頻譜段。

此外，圖3示出了根據本發明的另外的實施方式的用戶設備30。用戶設備30包括彼此通信地耦接的收發器31和處理器32。收發器31被配置成接收包括與至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息FUI的頻率利用信號SFUS。處理器32被配置成基於頻率利用信息FUI來確定用戶設備30的通信優選信息CPI。收發器31還被配置成向至少一個網絡節點10發送包括通信優選信息CPI的通信優選信號SCPS。

此外，如圖4的流程圖所示，公開了用戶設備30中的相應方法。用戶設備30中的方法包括：接收300包括與至少一個可用頻譜段相關聯的頻率利用信息FUI的頻率利用信號SFUS；基於頻率利用信息FUI來確定310用戶設備30的通信優選信息CPI：以及將向至少一個網絡節點20發送320包括通信優選信息CPI的通信優選信號SCPS。

圖5示出了無線通信系統20中的所提出的網絡節點(或者網絡節點設備)10a、10b、10c、10d以及用戶設備30的示例。用戶設備30接收來自四個網絡節點10a、10b、10c、10d的頻率利用信號SFUS，用戶設備30基於頻率利用信號SFUS來確定用戶設備30優選用於無線通信系統(20)中的通信的與至少頻譜段或至少網絡節點有關的通信優選信息CPI。

用戶設備30然後可以將通信優選信號發往所優選的網絡節點——在此情況下發往將為用戶設備30服務的網絡節點10b和10c。對於網絡節點10b和10c，用黑色示出了在將為用戶設備30服務的網絡節點10b、10c處的與用戶設備30相關聯的另外的負載。

圖6示出了無線通信系統中的方法的實施方式中所涉及的基本發信方面。在圖6中示出了在無線通信系統20中網絡節點10如何發送由用戶設備30接收的頻率利用信號SFUS。在此示例中，用戶設備30基於頻率利用信息FUI來確定通信優選信息CPI，並且將包括在通信優選信號SCPS中的通信優選信息CPI發往網絡節點10。

在本發明的一種實施方式中，頻率利用信息FUI還與無線通信系統的至少一個網絡節點10a、10b、……、10n相關聯。例如，FUI不僅可以指示某個頻譜的當前負載，而且還可以指示某個網絡節點10a、10b、……、10n的對於給定頻譜段的當前負載。從而，頻譜段和網絡節點兩者可以被用戶設備30所考慮。

在本發明的一種實施方式中，由網絡節點10發往用戶設備30的頻譜利用信號SFUS包括與以下中一者或更多者相關聯的信息：

-上述網絡節點處和/或網絡的其他網絡節點處可用的至少一個頻譜段的負載(利用率)信息；

-上述至少可用頻譜段的頻率帶寬信息；

-與上述網絡節點處和/或其他網絡節點處可用的上述至少一個頻譜段相關聯的利用優先級信息；

-與上述網絡節點處和/或其他網絡節點處可用的至少一個頻譜段(的利用)相關聯的能量成本信息；

-上述網絡節點處和/或其他網絡節點處可用的至少一個頻譜段的可支持(另外的)的流量負載(例如，額定容量)信息；

-上述網絡節點處和/或其他網絡節點處可用的上述至少一個頻譜段中的可支持和/或可準入服務類型信息；

-網絡節點標識符信息。

可用頻譜段的負載可以被指示為(平均/最小/最大)流量負載的估計；被準入上述頻譜段的用戶設備30的(平均/最小/最大)數目的估計；被準入上述至少一個頻譜段並且被主動調度用於通信的用戶設備30的(平均/最小/最大)數目的估計。另外，可用頻譜段的負載可以包括負載方差的指示。

幀級的平均所提供負載或流量強度的估計是平均幀到達率與幀處理和傳輸時間的乘積，並且服務級的平均所提供負載或流量強度的估計是平均服務請求到達率(或用戶到達率)與平均服務時間的乘積。該信息使得用戶設備30能夠估計由網絡節點在某個頻譜段中提供的平均每用戶頻譜效率。通過另外地指示頻率帶寬，用戶設備30能夠估計在某個頻譜段中能夠達到的平均數據吞吐量。

網絡節點10可以通過信號發送與頻譜段相關聯的優先級來指示利用和/或激活可用頻譜段的優選。例如，利用較高(或較低)利用優先級所指示的頻譜段應當被優先考慮。另外，網絡節點10可以發送與可用頻譜段的利用相關聯的能量成本的指示，包括：與頻譜段相關聯的(平均/最大/最小)傳輸功率；頻譜段的運行成本的估計；頻譜段的相對於其負載而歸一化的運行成本的估計。該信息具有啟用來自用戶設備30的頻譜通信優選信號CPI的益處，頻譜通信優選信號CPI分別考慮網絡節點10處的頻譜利用的優選和能量消耗。

另外地，網絡節點10可以發送與至少一個可用頻譜段相關聯的服務類型的指示，即可用頻譜段所支持和/或準入的服務的類型的指示。其益處是使得網絡節點能夠將不同的流量服務捆綁至不同頻譜段。例如，這將使得網絡運營商能夠引導所有的具有特定流量類型(例如，語音、視頻等)的用戶設備30由特定的頻譜段來服務。

在本發明的一種實施方式中，由網絡節點10發送的頻譜利用信號SFUS還可以包括上述至少一個頻譜段的負載/利用率方差的估計。應當理解，用戶設備在當確定所優選的頻譜段時應當考慮利用率方差。例如，通過將平均負載/利用率及其方差組合，用戶設備30可以估計在頻譜段中能夠實現的最小平均數據率(最差情況場景)和最大平均數據率(最佳情況場景)。在替選方案中，只要利用率方差在由網絡所傳送的間隔內，則用戶設備30會被阻礙發出新的通信優選信號SCPS。該方法的優點在於減少從用戶設備至網絡的通信優選信號SCPS的數目。

在本發明的一種實施方式中，由網絡節點10發送的頻率利用信號SFUS可以指示上述網絡節點和/或其他網絡節點處可用的至少一個頻譜段是用於上行鏈路通信還是用於下行鏈路通信。換言之，頻率利用信號SFUS可以與至少一個上行鏈路頻率載波相關聯和/或與至少下行鏈路頻率載波或其一部分相關聯。

因此，在一個示例中，不同的頻率利用信號SFUS與用於系統中的下行鏈路操作和上行鏈路操作的頻譜段相關聯。與其他實施方式結合，頻譜利用信號可以攜載與關於在網絡節點處可用的至少一個頻譜段的上行鏈路操作和/或下行鏈路操作相關聯的信息，例如負載/利用率的指示、帶寬的指示以及能量成本的指示以及利用的優先級的指示等。這在以下系統中有益處：時分雙工通信系統，其中，上行鏈路流量和下行鏈路流量在時間上共享頻率載波(例如，頻譜段)；以及頻分雙工通信系統，其中，上行鏈路和下行鏈路使用不同的頻率載波。

在本發明的一種實施方式中，第一網絡節點發送包括與至少一個其他的第二網絡節點相關聯的信息的另外的頻譜利用信號。將在下面給出網絡節點的此特徵的示例。

圖7示出了其中第一網絡節點是監管一組其他網絡節點10a、10b、10c的操作的網絡控制節點10d的示例。此外，網絡控制節點10d被配置成接收來自通信系統20的其他網絡節點10a、10b、10c的頻率利用信息。網絡控制節點10d向用戶設備30發送頻率利用信號，並且接收作為響應來自用戶設備30的通信優選信號。網絡控制節點10d然後可以指示(例如，使用回程信道)其他網絡節點10b和10c來為用戶設備30服務。對於網絡節點10b和10c，用黑色示出了與用戶設備30相關聯的另外的負載。網絡控制節點10d可以是無線電接入網絡基礎設施的網絡節點，例如，如圖7中的異構LTE系統的eNodeB，或者系統20的核心網絡中的節點。

因而，如在相關實施方式中描述的，頻率利用信號可以攜載與一個或更多個節點和相應可用頻譜段相關聯的信息。頻率利用信息FUI可以通過用於網絡節點之間的通信的專用接口例如在相關技術LTE系統中的X2接口或者適用於該方面的新類型的接口來交換。該方法的優點在於減少發信開銷量並且能夠更集中地控制用戶設備至頻譜段的準入。還能夠通過集中式控制來優化多個網絡節點以及相應可用頻譜段之間的流量平衡。

在本發明的一種實施方式中，網絡節點10的處理器12還被配置成基於通信優選信息CPI來確定與用戶設備30的上述至少一個頻譜段相關聯的頻率分配信息FAI。此外，收發器11還被配置成向用戶設備30發送包括頻率分配信息FAI的頻率分配控制信號SFACS。

頻率分配信息FAI可以指示與要用於用戶設備的另外通信的頻譜段相關聯的信息，並且頻率分配信息FAI可以包括以下中的一者或更多者：

-網絡節點處可用的至少頻譜段的準入授權；

-網絡節點處可用的至少頻譜段的準入拒絕；

-用戶設備準入的頻譜段地址；

-與分配給用戶設備的頻譜段相關聯的RAT；以及

-網絡節點身份。

準入授權/拒絕可以與特定頻譜段(例如，分量載波和/或RAT)或者與一組頻譜段(例如，多個分量載波和/或RAT)相關聯。準入授權/拒絕還可以與上行鏈路操作和/或下行鏈路操作相關聯。另外，準入授權/拒絕可以被尋址至特定用戶設備或被尋址至用戶設備組。

在圖8中針對以下兩種情況示出了包括頻率分配控制信號SFACS的傳輸的基本發信步驟：(a)不存在網絡控制節點；(b)存在網絡控制節點。

當不存在網絡控制節點時(圖8(a))，網絡節點響應於來自用戶設備30的通信優選信號SCPS來用信號向用戶設備發送頻率利用信號SFUS以及最終發送頻率分配控制信號SFACS。當存在網絡控制節點時(圖8(b))，可以由網絡控制節點用信號發送頻譜利用信號SFUS和頻率分配控制信號SFACS兩者。

在圖9中還示出了包括頻率分配控制信號SFACS的傳輸的基本發信步驟。網絡節點10向用戶設備30發送包括頻率分配信息FAI的頻率分配控制信號SFACS。在接收頻率分配控制信號SFACS並且對頻率分配信息FAI進行處理之後，用戶設備30可以根據頻率分配信息FAI與無線電網絡進行通信。

在替選方式中，如圖10中所例示的，可以由用戶設備30相關聯的網絡節點用信號發送頻率分配控制信號SFACS。第一網絡節點在此示例中是監管一組其他網絡節點10a、10b、10c的操作並且接收來自其他網絡節點10a、10b、10c的頻率利用信息FUI的網絡控制節點10d。網絡控制節點10d向用戶設備30發送頻率利用信號，並且接收作為響應來自用戶設備30的通信優選信號。網絡控制節點10d確定為用戶設備30分配頻譜段和/或網絡節點10a、10b、10c，而所分配的網絡節點10b、10c向用戶設備30發送頻率分配控制信號SFACS。該方法的益處是能夠將針對頻譜段和/或網絡節點對用戶設備進行快速準入控制以進行頻率間負載平衡/卸載和切換。

在本發明的一種實施方式中，網絡節點10向用戶設備30發送針對可用頻譜段的子集的可用頻譜段的利用的指示。在替選方案中，頻譜利用信號的預留值與網絡節點不期望使其能夠用於通信的頻譜段相關聯。由於用戶設備會嘗試接入利用率低的頻譜段(因為它們提供較高的平均數據吞吐量)，所以該方法能夠通過以下操作來控制可用頻譜的利用率：使網絡節點隨著流量需求和/或網絡負載的增大而遞增地激活(即，使得其可用)較多的頻譜段並且當需求減小時激活較少的頻譜段。另外地，通過激活用以維持網絡中的流量和/或服務需求所嚴格地必需的頻譜段來實現能量節省。

在本發明的一種實施方式中，頻率利用信號SFUS作為廣播信道的一部分被發送。由於與頻譜利用相關聯的信息與系統廣播信道的傳輸頻率相比可能變化緩慢，所以攜載頻率利用信息FUI的廣播傳輸的重複周期長於系統中現有廣播傳輸的重複周期。廣播頻率利用信號SFUS的一個益處是所有潛在的系統用戶不論它們是否與系統建立了連接，均能夠接收該頻率利用信號SFUS。

在本發明的一種實施方式中，頻率利用信號SFUS作為物理控制信道的一部分被發送。該發送可以作為公共控制信道的一部分而發生，即在公共搜索空間中或者在用戶特定控制信道中被發送。優點是使得網絡節點能夠向特定的用戶設備組或單個用戶設備指示頻譜利用率的改變。

在本發明的一種實施方式中，由網絡節點10周期性地或者每當頻譜段負載平衡顯著改變時非周期性地發送頻率利用信號。周期間隔可以被確定為流量負載的函數。另外地，頻譜利用信號的傳輸可以在當流量負載/利用率超過某個閾值或超過某個閾值達一定時間段時被觸發。

在本發明的一種實施方式中，用戶設備m(例如前述附圖所示的用戶設備30)還估計網絡節點n處可用的至少一個頻譜段s中能夠實現的頻譜效率的指示，並且使用該估計來確定優選用於通信的至少一個頻譜段。

此另外步驟的益處是使得用戶設備m能夠在確定優選用於通信的至少一個頻譜段時考慮頻譜效率和/或可達數據率。頻譜段s中由網絡節點n發送的參考信號的信號強度的測量會有助於確定頻譜效率例如，可達頻譜效率可以被估計為其中，是由用戶設備m在考慮來自多個網絡節點的接收功率的測量的情況下在網絡節點n的頻譜段s中所測量的(平均)信號與噪聲加幹擾比的估計。在替選方案中，用戶設備可以使用參考信號接收功率(reference signal received power，RSRP)來估計信號與噪聲比(signal to noise ratio，SNR)而不是信號與噪聲和幹擾比(signal to noise and interference ratio，SINR)。其益處是用戶設備m可以直接獲得每個網絡節點的粗略估計。當在網絡節點處可用的一些頻譜段中未發送(或偶爾地發送)參考信號時，移動節點(用戶設備)可以採用針對相同網絡節點的其他頻譜段而估計的相同頻譜效率，因此，其中，是網絡節點n的頻譜段，其中，估計在用戶設備處可用。因此，在一個示例中，用戶設備m估計網絡節點n處可用的單個頻譜段中的可達頻譜效率(並且還使用網絡節點處可用的其他頻譜段的頻譜效率的此估計)。

在本發明的一種實施方式中，用戶設備m針對優選用於通信的至少一個頻譜段s及相關聯的網絡節點n，基於以下中的一個或更多個準則(性能指標)來計算一個或更多個估計：

●可達頻譜效率；

●可達平均頻譜效率；

●可達數據率；

●可達平均數據率；

●可達延遲；

●可達平均延遲；

●可達最大數據率

●可達最小數據率；以及

●可用頻率資源的平均數目。

換言之，用戶設備m能夠通過將前述的性能指標相對於不同網絡節點或頻譜段進行比較並且選擇滿足以下準則之一的配對(n★，s★)來確定優選用於通信的至少一個頻譜段s和相關聯的網絡節點n：

其中，表示網絡節點n處可用的頻譜段s的大小，是網絡節點n所指示的相應利用率(例如，流量負載、所調度的用戶設備的平均/最小/最大數目等)，而是由網絡節點n提供的在針對用戶設備m的頻譜段s中的頻譜效率的估計。

此外，是用戶設備m相關的網絡集合，而是網絡節點處可用的頻譜段集合。因而：

●量表示用戶設備在網絡節點n處的頻譜段s中能夠達到的(平均/最大/最小)數據吞吐量的估計；

●量表示用戶設備在網絡節點n處的頻譜段s處能夠達到的(平均/最大/最小)頻譜效率的估計；

●量表示用戶設備在網絡節點n處的頻譜段s處能夠得到的頻率資源的(平均/最大/最小)數目的估計；

集合和在用戶設備m處已知。在一個示例中，網絡將用戶設備配置成通過網絡節點集合來監視。在另外的示例中，集合包括由用戶設備在接收和解碼下行鏈路參考信號和/或至少頻譜利用信號時發現的網絡節點。根據先前的實施方式，可以以幾種方式將集合用信號發往連接至網絡的用戶設備30。

在本文中還公開了：等式(1)解決了以下整數線性規劃(integer linear program，ILP)問題。

在

使最大化

其中，如果用戶設備m選擇網絡節點n處的頻譜段s，則決策變量等於1，否則，決策變量等於0，並且不等式約束規定了用戶設備30能夠請求允許接入最多Km個的頻譜段。

意識到，通過用的連續單調函數例如取代目標函數中的項，會得到相同的結果。在如問題(4)中不對最小平均數據吞吐量和最大平均數據吞吐量施加任何要求的情況下，用戶設備30能夠自由地選擇最多Km個頻譜段。

通過對問題(4)添加約束以對用戶設備在所選擇的頻譜段上的聚合平均數據吞吐量提供上下邊界，用戶設備期望的頻譜段的數目k∈[1，Km]被確定以在範圍[rm，min，rm，max]內聚合平均數據率。

因此，其益處是使得用戶設備30能夠確定要準入/連接的期望頻譜段及相關聯的網絡節點以優化其平均數據吞吐量。另外，由於知曉網絡節點所指示的頻譜段的利用率用戶設備能夠請求準入利用率低的頻譜段，從而平衡網絡節點處的頻率間負載。

應當認識到，可以使用等式(2)和等式(7)來解決具有類似考慮的類似問題，其中，可以通過相應地替換(4)中的目標函數而將相應問題公式化。例如，在本發明中還可以考慮延遲的方面。對於實時服務或不能容忍延遲類型的流量，用戶設備30可以選擇提供最小延遲的頻譜段和/或網絡節點。以此方式，用戶設備30協助無線電網絡來提供延遲最小的所需服務。

在本發明的一種實施方式中，當配對(n★，s★)滿足以下準則之一時，用戶設備m確定針對通信所優選的至少一個頻譜段s或相關聯的網絡節點n：

其中，是網絡節點n處可用的頻譜段s的利用率，是由網絡節點n在頻譜段s中提供的頻譜效率的估計，是用於網絡節點n處使用頻譜段s的能量成本的指示；是與由用戶設備(30)接收的頻譜利用信號SFUS相關聯的網絡節點集合；並且是在網絡節點處可用的頻譜段s的集合。

如上所述，本網絡節點10可以是無線電通信網絡的網絡控制節點或網絡節點，而且本網絡節點10還可以是無線通信系統的核心網絡的一部分。網絡控制節點可以例如是無線電接入網絡中的NodeB或核心網絡中的邏輯節點，例如LTE系統種的操作管理維護(operation administration maintenance，OAM)節點、移動管理實體(Mobility Management Entity，MME)或無線電網絡控制器(radio network controller，RNC)。

本用戶設備30可以是具有與無線電通信網絡進行通信的能力的任何無線通信設備，例如LTE系統中的UE。用戶設備30可以例如是膝上型計算機、行動電話、平板計算機、智慧型電話等。

此外，可以在具有代碼裝置的電腦程式中實現根據本發明的任何方法。代碼裝置當通過處理裝置運行時使處理裝置執行所述方法的步驟。電腦程式包括在電腦程式產品的計算機可讀介質中。計算機可讀介質可以包括基本上任何存儲器，例如ROM(只讀存儲器)、PROM(可編程只讀存儲器)、EPROM(可擦除PROM)、閃速存儲器、EEPROM(電可擦除PROM)或硬碟驅動器。

此外，本領域技術人員意識到，本設備、網絡節點設備和用戶設備包括用於執行本解決方案的例如形式為功能、裝置、單元、元件等的必需通信能力。其他這樣的裝置、單元、元件和功能的示例為：處理器；存儲器；緩衝器；控制邏輯；編碼器；解碼器；率匹配器；解率匹配器；映射單元；乘法器；決策單元；選擇單元；交換機；交錯器；解交錯器；調製器；解調器；輸入；輸出；天線；放大器；接收器單元；發送器單元；DSP；MSD；TCM編碼器；TCM解碼器；電源單元；電力饋送器；通信接口；通信協議等，它們被適當地布置在一起以執行本解決方案。

特別地，本設備的處理器可以包括例如中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、處理單元、處理電路、處理器、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、微處理器或可以解讀和執行指令的其他處理邏輯中的一個或更多個實例。表達「處理器」因此可以表示包括多個處理電路的處理電路系統，例如所提及的實例中的任何實例、一些實例或所有實例。處理電路系統還可以執行用於輸入、輸出和處理數據的數據處理功能，包括數據緩衝和設備控制功能，例如呼叫處理控制、用戶接口控制等。

最後，應當理解，本發明不限於上述實施方式，而且還涉及並且包括所附獨立權利要求的範圍內的所有實施方式。