在蜂窩式遠程通信網絡中將基站分配到位置區域的製作方法

2023-05-20 01:44:01

專利名稱：在蜂窩式遠程通信網絡中將基站分配到位置區域的製作方法
技術領域：
本發明涉及遠程通信，具體涉及無線遠程通信。
背景技術：
無線遠程通信系統是眾所周知的。許多這種系統是蜂窩式的，因為通 過被稱為蜂窩的一組無線電覆蓋區域來提供無線電覆蓋。提供無線電覆蓋 的基站位於每個蜂窩中。傳統的基站在相對較大的地理區域中提供覆蓋，
而相應的蜂窩通常被稱為宏蜂窩(macrocell)。
可以在宏蜂窩中建立大小較小的蜂窩。比宏蜂窩更小的蜂窩有時被稱 為微蜂窩(microcell)、超微蜂窩(picocell)、或者亳微蜂窩(femtocell)， 但是我們通常將術語超微蜂窩用於比宏蜂窩更小的蜂窩。用於建立超微蜂 窩的一種方式是提供超微蜂窩基站，其在超微蜂窩的覆蓋區域內的相對有 限的範圍內進行工作。對於超微蜂窩基站的使用的一個示例是在建築內提 供無線通信覆蓋。
超微蜂窩基站具有相對較低的發射功率，並由此每個超微蜂窩與宏蜂 窩相比而言都4艮小。
超微蜂窩基站可以使用寬帶網際網路協議連接作為"回程(backhaul)"， 換句話說，它們經由超微蜂窩基站網關連接到例如通用移動無線通信系統 (UMTS)核心網絡，例如，每個網關可以連接到UMTS移動交換中心 (MSC)以及由此連接到信令網關支持節點(SGSN)。超微蜂窩基站首 先計劃用於屬於特定家庭或辦公室的用戶。超微蜂窩基站可以是專用接入 或公共接入。在專用接入的超微蜂窩基站中，接入被限制為僅針對註冊用 戶，例如家庭成員或者特定的僱員組。在公共接入的超微蜂窩基站中，其它用戶在服從特定限制的情況下，也可以使用超孩i蜂窩基站，所述特定限 制用於保護註冊用戶所得到的服務質量。
在大致等於宏蜂窩大小的區域內，可以存在大量的超孩支蜂窩。因此， 在運營商的覆蓋區域中可以存在大量的超微蜂窩，使得常規的蜂窩規劃變 得不切實際，所述常規的蜂窩規劃被用於優化宏蜂窩網絡中的基站位置。 當超樣t蜂窩通常由終端用戶或不熟練的個人來部署時，這種情況尤其是如 此，其中所述終端用戶或不熟練的個人例如以有時被稱為"即插即用，，的 方式在他們從其辦公室和家中所選擇的地方安裝超微蜂窩基站。
另 一背景領域是對區域代碼的使用。
在對蜂窩式網絡的配置期間(例如，通用移動無線通信系統(UMTS )、 CDMA2000、長期演進(LTE))，多種類型的區域代碼被分配給爭個蜂 窩，以便在切換過程中和對基於位置的服務的提供時使用。當然，這些代 碼是相關區域的標識符。示例包括位置區域代碼、路由區域代碼、以;sj艮 務區域代碼。
整體覆蓋區域由位置區域組成。任一位置區域內的基站使用相同的位 置區域代碼。位置區域代碼被用於標識用戶終端當前駐留在哪個位置區域 中，從而可以僅從該位置區域中的基站發送尋呼信號。
用戶終端一直向網絡通知用戶終端當前位於哪個位置區域上。並且， 當用戶終端^新的位置區域時，用戶終端執行位置更新過程。當存在將 要建立的it^用戶終端的呼叫時，僅位於用戶終端最新已知位置區域之內 的基站被指示向外發送尋呼消息，以便針對該用戶終端進行尋呼。位置區 域代碼也^皮用於提供基於位置的服務，以及在緊急呼叫期間用於標識用戶 在哪裡。路由區域類似於位置區域，但是其用於數據呼叫而不是語音呼叫。 基本而言， 一個或多個路由區域被包含在位置區域中。
關於位置區域的大小， 一方面，大的位置區域是優選的，以使得所需 的位置區域更新的數量最小化。另一方面，隨著位置區域大小的增加，尋 呼信令的數量也增加。結果，良好的位置區域大小是一種折衷。
當前，區域代碼(諸如位置區域代碼)被人工操作員分配給基站。

發明內容
讀者參考所附獨立權利要求。某些優先特徵在附屬權利要求中展示。 本發明的一個示例性是一種用於將位置區域標識符分配給用於無線通 信的蜂窩基站的方法。所述方法包括以下步驟。基站的地理位置信息被接 收。對於多個位置區域中的每個位置區域，每個位置區域都具有位置區域 中心，取決於從各個位置區域中心到所述基站的距離的函數被計算。給出 最小函數值的位置區域被選捧作為所述基站的位置區域。
發明人意識到對區域代碼的手動分配儘管對於宏蜂窩式網絡是可行 的，但是對於包括超微蜂窩基站的網絡是不適合的。
發明人意識到對於包括超微蜂窩基站的網絡，對區域代碼的手動分配 是有問題的，因為區域代碼需要分配到數萬個、數十萬個甚至更多的超微 蜂窩基站。並且，發明人意識到隨著市場佔有率的增加，超樣t蜂窩基站的 數量很可能隨著時間增加，這需要將區域代碼持續分配到超微蜂窩基站。
對於在優選實施例中使用的區域代碼分配的自動化方案使得超微蜂窩 部署更加可行。
在優選實施例中，給每個位置區域一個中心，並且在迭代過程中，基 於其從位置區域中心到範圍修改量的距離，超微蜂窩基站被分配給位置區 域(由位置區域代碼所標識)。在每次迭代中，超微蜂窩基站的分配被更 新，直到達到了滿足運營商的需求的收斂方案為止。
在優選實施例中，每個超微蜂窩基站被分配位置區域，所述位置區域 最佳地使得取決於位置區域中心和範圍修改量的成本函數最小化。每個位 置區域具有已適配的範圍修改量，以便針對每個位置區域實現大致相等數 量的相關聯的超微蜂窩基站。
優選實施例有利地提供對諸如位置區域代碼的區域代碼的自動分配。 由於超微蜂窩基站部署的即插即用性質，這是有用的。所迷方案可以提供 快速收斂而且已適配的區域代碼分配方案，而不管超微蜂窩基站的較大數 量以及它們在其中進行部署的無計劃的、有組織的、常常變化的配置。在網絡中可以存在數十萬個超微蜂窩基站。優選實施例有利地針對每種代碼
分配提供較低的計算複雜度。
某些優選實施例涉及包括具有公共接入的超微蜂窩基站的網絡。 在包括例如主要或僅有宏蜂窩的網絡中，所述方案也是有用的。


現在將通過示例並參考附圖來描述本發明的實施例，在附圖中 圖l是示出根據本發明的第一實施例的無線通信網絡的圖； 圖2是示出組成位置區域的圖1中示出的網絡的覆蓋區域的圖；以及 圖3是示出一種用於標識在圖1中示出的網絡中的每個超微蜂窩基站 的位置區域的方法的圖。
具體實施例方式
如圖1所示，在一個通信系統20中，存在兩類基站(通常被表示為 BS):宏蜂窩基站和超微蜂窩基站。出於簡化目的，在圖l中示出了用於 無線遠程通信的一個宏蜂窩基站22。宏蜂窩基站具有無線電覆蓋區域24， 通常被稱為宏蜂窩。宏蜂窩24的地理範圍取決於宏蜂窩基站22的性能以 及周圍的地形。
在宏蜂窩24中，超微蜂窩基站單元(PCBSU) 30在超微蜂窩32內提 供無線遠程通信。超微蜂窩是無線電覆蓋區域。超微蜂窩30的無線電覆蓋 區域大大地小於宏蜂窩24。例如，超微蜂窩32在大小上對應於用戶家庭。
另 一超微蜂窩基站單元(PCBSU) 34在超微蜂窩36內提供無線覆蓋。 另一個超孩i蜂窩38在超微蜂窩40內提供無線覆蓋。
對於宏蜂窩24內的移動終端44來說，能夠用已知方式與宏蜂窩基站 22進行通信。當移動終端44 i^超微蜂窩32 (該移動終端可以接入超微 蜂窩基站30 )時，將與移動終端的連接從宏蜂窩切換到超微蜂窩是理想的。 在圖1所示的示例中，移動終端44的用戶是使用超微蜂窩32的優選用戶。
PCBSU30、 34、 38和宏蜂窩基站22經由寬帶網際網路協議連接("回程")連接於UMTS核心網絡的區域代碼控制器(ACC)。
如圖2所示，在此示例中，覆蓋區域淨皮劃分為例如九個位置區域LA1 至LA9，並且任一位置區域內的基站均使用相同的位置區域代碼。基站典 型地是一些宏蜂窩基站和數量較多的超微蜂窩基站的混合。
位置區域代碼被用於標識用戶終端當前駐留於哪個位置區域中，從而 可以僅從該位置區域中的基站發送尋呼信號。
用戶終端一直向網絡通知用戶終端當前位於哪個位置區域中。並且， 當用戶終端進入新的位置區域時，用戶終端(例如，如圖2所示的"移動 電話")執行位置更新過程。當存在將要建立的進入用戶終端的呼叫時， 僅位於用戶終端最新已知位置區域之內的基站被指示向外發送尋呼消息， 以l更針對該用戶終端進行尋呼。
位置區域代碼也被用於提供基於位置的服務，以及在緊急呼叫期間使 用。路由區域類似於位置區域，但是其用於數據呼叫而不是語音呼叫。一 個或多個路由區域被包含在位置區域中。
位置區域分配方法
在迭代過程中，該方法包括選擇初始參數值，接著運行計算來確定 針對將標識代碼的位置區域分配到基站的第一結果，接著重複地修改^ 值和重新計算，直到得出可接受的收斂方案為止。
選擇初始M值
首先，做出關於將在覆蓋區域中提供的位置區域的數量的決定，換句 話說，將提供多少個不同的位置區域代碼。
接下來，為每個位置區域選擇由地圖的經度和煒度坐標定義的地理中 心。在此示例中，此步驟以偽隨機方式在感興趣的覆蓋區域中完成，因為 關於超孩i蜂窩基站的分布的有用信息幾乎不可用或者完全不可用。(在未 示出的另一類似的可替換實施例中，作為替代，才艮據預期的基站分布來分 配中心。)接下來，針對每個位置區域的範圍修改量(將在下文中更詳細說明)
被初始化為零。在此論述中，範圍修改量被稱為delta或delta(c)。
過程
所述過程是迭代的。針對所部署的每個新的基站進行所述過程。 在下文中更詳細地說明所述步驟，但是泛泛而言，每個基站均通過以 下的最小成本函數被分配位置區域代碼call。cated:
Caiiocated = arg min (log10(d(c))+delta(c))
其中d(c)M站和具有位置區域代碼c的位置區域的中心之間的距離， 以及delta(c)是針對區域代碼c的範圍修改量。 如圖3所示，選擇初始參數值(步驟100 )。
對於每個基站，針對由各自代碼c標識的各種不同的位置區域代碼， 確定成本函數coste= 1ogn)(d(c))+delta(c)(步驟102 )。在這些區域代碼中， 分配關聯於最低成本函數的區域代碼(步驟104)給基站。
對於每個區域代碼，確定已經被分配了該區域代碼的基站的數量(步 驟106 )。
接下來，做出(步驟108)查詢，所述查詢是關於分配給不同區域代 碼的基站的數量的差異是否大於預定的閾值。例如，此閾值是變化範圍大 於20%。
如果否(步驟110)，則對於該基站的區域代碼分配被接受，以及被 輸出(步驟112)並用於更新對於當前基站的已分配的區域代碼的已存儲 數據。
另一方面，如果是(步驟114)，則進行如下文中更詳細說明的步驟， 以便
調節(步驟a)範圍修改量delta(c)，以實現被分配給每個位置區域代 碼的基站的可接受的類似數量；
調節(步驟b)位置區域的中心位置；接著
9更新(步驟C)每個基站的"最佳"位置區域(此步驟涉及針對每個
基站重新計算修改後的成本函數以及選擇給出最低值的位置區域)；以及 更新(步驟d)針對每個區域代碼的基站的數量。
調節範圍修改量(圖3:步驟a)
關於對範圍修改量delta(c)的使用，該範圍修改量是用於改變每個位置 區域的大小以便尋求將基站數量保持在可接受的限制之內所需的。例如， 如果基站分布是不均衡的。
如果在一個區域中存在許多基站，則delta(c)增加，以便使得相關聯的 成本更高，於是比較缺乏吸引力。另一方面，如果在一個區域中幾乎不存 在基站，則delta(c)減少，以便減少成本，這使得基站被分配到該位置區域 是更有可能的。
修改區域中心(圖3:步驟b)
此步驟通過下述步驟來完成，即計算一個點，該點使得到當前分配給 位置區域的所有基站的總體距離最小，並且將該點的坐標作為替換中心。
更新區域分配(圖3:步驟c)
對於所有基站，通過針對每個基站使用新的位置區域中心和delta重 新計算成本函數並選擇給出最低成本的位置區域，對位置區域的分配被更 新。
調節範圍修改量(步驟a)、修改區域中心(步驟b)、以及更新區域 分配(步驟c)的這些步驟最有可能在網絡部署的早期階段中發生。有效 地是，即使只有很少量的用戶，用戶分布被迅速進行適配，從而區域代碼 被迅速優化。在某些情形中這可以是重要的，因為儘管對新基站的分配相 對簡單，但是涉及對於位置區域中心和範圍修改量的調節的每次優化的計 算複雜度取決於基站的總體數量，於是計算複雜度可以變得很高。因而， 該快速收斂確保了較低的整體計算複雜度。在部署的晚期階段中，當許多基站已經被分配了區域代碼時，對於位 置區域中心和範圍修改量的調節可以導致許多基站被重新分配代碼。快速 收斂過程意味著，典型地僅需要幾次這樣的重新分配。
一些變體/替換方案
此方案不僅僅在包括一個或多個超微蜂窩基站的網絡中、而是在宏蜂 窩式的網絡中是有用的。此方案在使用位置區域概念(例如全球移動通信
系統、CDMA2000、通用移動無線通信系統(UMTS)、長期演進以及其 它)的多種蜂窩式網絡中是有用的，例如，宏蜂窩網絡、微蜂窩網絡、超 孩吏蜂窩網絡。
在某些其它類似實施例中，通過修改更新代碼分配(步驟c)從而僅 當針對基站的"新，，區域的成本函數低於針對當前區域的成本函數的量超 過預定數量時區域代碼才被變更，被應用於已經分配了區域代碼的基站的 區域代碼重新分配的數量可以被減少。
在某些其它類似實施例中，當針對每個區域代碼的已分配基站的數量 的相差之處大於預定量(例如10 )，以及針對每個區域代碼的已分配基站 的數量的百分比變化超過預定的百分比(例如20%)的時候，通過僅觸發 優化迭代(步驟a至d)，減少了優化的計算複雜度。在某些實施例中， 當新基站被部署時可以執行的迭代的數量可以是有限的。例如，迭代的最 大數量可以被設置為高於十或者在此階段部署的新基站的數量(這可以在 數學上表達為Imax = max(10，新基站))。
一般原則
本發明可以在不脫離其基本特性的情況下以其它特定形式實現。描述 的實施例將被認為在所有方面中僅是說明性的而非限制性的。因此，本發 明的範圍由所附權利要求而非前述說明所指示。權利要求的等價物的意思 和範圍內產生的所有改變將被包含在其範圍內。
權利要求
1.一種用於將位置區域標識符分配給用於無線通信的蜂窩基站的方法，所述方法包括以下步驟接收基站的地理位置信息；對於多個位置區域中的每個位置區域，每個位置區域都具有位置區域中心，計算從各個位置區域中心到所述基站的距離，以及計算取決於所述距離的函數；以及將給出最小函數值的位置區域選擇作為所述基站的位置區域。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述函數還取決於範圍修改參數， 每個位置區域具有相關聯的範圍修改參數值。
3. 根據權利要求2所述的方法，進一步包括對於位置區域，調節相 關聯的範圍修改參數，以便調節將被分配給所述位置區域的基站的數量。
4. 根據權利要求l所述的方法，進一步包括調節位置區域中心。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中通過確定使得分配給位置區域的 所有基站的總體距離最小的點並且將該點作為已調節的位置區域中心，來 調節所述位置區域中心。
6. 根據權利要求3所述的方法，進一步包括對於多個基站中的每個 基站重新計算針對多個位置區域中心中的每個中心的函數；以及 將給出最小的重新計算的函數值的位置區域選擇作為所述基站的位置 區域。
7. 根據權利要求l所述的方法，進一步包括以下步驟記錄被分配給 位置區域的基站的數量，確定被分配給位置區域的基站的數量的分布是否 在預定限制之內，並且如果不在所述預定限制之內，則調節位置區域的範 圍修改參數和位置區域中心中的至少 一個，並且對基站進行位置區域重新 分配。
8. 根據權利要求l所述的方法，其中所述基站的至少一個是超微蜂窩基站。
9. 根據權利要求l所述的方法，所述方法是自動的。
10. —種蜂窩無線遠程通信網絡，包括基站和位置區域分配控制器， 所述基站用於在關聯於用戶終端的位置區域內尋呼所述用戶終端；所述控制器被配置為選擇基站並將基站分配給位置區域，其中所述控制器^皮配置為接收基站的地理位置信息；所述控制器被配置為對於多個位置區域中的每個位置區域，每個位置 區域都具有位置區域中心，計算從各個位置區域中心到所述基站的距離， 以及計算取決於所iiJ巨離的函數；所述控制器被配置為將給出最小函數值的位置區域選擇作為所述基站 的位置區域。
11. 根據權利要求10所述的無線遠程通信網絡，其中所述函數還取決 於範圍修改參數，每個位置區域具有相關聯的範圍修改參數值；以及所述控制器被配置為對於位置區域，調節相關聯的範圍修改參數，以 便調節將被分配給所述位置區域的基站的數量。
12. 根據權利要求10所述的無線遠程通信網絡，其中所述控制器被進 一步配置為通過確定使得分配給位置區域的所有基站的總體距離最小的點 並且將該點作為已調節的位置區域中心，來調節位置區域的中心。
13. 根據權利要求11或12所述的無線遠程通信網絡，其中所述控制 器被配置為對於多個基站中的每個基站，重新計算針對所述多個位置區域 中心中的每個中心的函數，並且將給出最小的重新計算的函數值的位置區域選擇作為所述基站的位置區域。
全文摘要
本發明涉及在蜂窩式遠程通信網絡中將基站分配到位置區域。用於將位置區域標識符分配給用於無線通信的蜂窩基站的方法包括以下步驟接收基站的地理位置信息；對於多個位置區域中的每個位置區域，每個位置區域都具有位置區域中心，計算從各個位置區域中心到所述基站的距離，以及計算取決於所述距離的函數；選擇給出最小函數值的位置區域作為所述基站的位置區域。
文檔編號H04W24/02GK101583133SQ20091013900
公開日2009年11月18日 申請日期2009年5月13日 優先權日2008年5月14日
發明者H·克勞森, L·T·W·霍 申請人:朗訊科技公司