用于無線網絡中毫微微蜂窩基站的配置的方法與裝置制造方法
【專利摘要】使具有交疊覆蓋區(qū)域的若干無線毫微微蜂窩基站能夠同時運行并對其進行優(yōu)化的方法與裝置。在本發(fā)明的一種實施方式中，通過規(guī)定資源的用途，資源分配(例如，用于基于OFDM或者TDMA的無線網絡的時間-頻率柵格)管理具有交疊覆蓋區(qū)域的若干毫微微蜂窩基站的同時運行。公開了用于管理并修改對毫微微蜂窩基站的資源分配的資源分配單元(RAU)實體。毫微微蜂窩基站群可以根據時間-頻率柵格靈活地共享資源，由此最大化頻譜效率而不需要實質性的網絡開銷。
【專利說明】用于無線網絡中毫微微蜂窩基站的配置的方法與裝置
[0001] 本申請是蘋果公司于2010年4月27日提交的申請?zhí)枮?01080027581. 8的發(fā)明 專利申請"用于無線網絡中毫微微蜂窩基站的配置的方法與裝置"的分案申請。
[0002] 優(yōu)先權
[0003] 本申請要求于2009年4月28日提交的相同標題的美國專利申請第12/431,588 號的優(yōu)先權，該專利申請的全部內容通過引用并入于此。
[0004] 版權
[0005] 本專利文檔的一部分公開內容包含受版權保護的材料。版權所有者不反對被如在 美國專利與商標局的專利文件或記錄中所顯示的本專利文檔或專利公開內容中的任何一 個拓制，但無論如何也要保留所有的版權。

【技術領域】
[0006] 本發(fā)明總體上涉及無線通信與數據網絡領域。更特別地，在一個示例方面中，本發(fā) 明致力于用于無線毫微微蜂窩基站（femtocell)建立與運行的增強方法與裝置。

【背景技術】
[0007] 通用移動通信系統（UMTS)是"第三代"即"3G"蜂窩電話技術的示例實現。UMTS 標準由稱為第三代合作伙伴計劃（3GPP)的協作團體規(guī)定。響應于由國際電信聯盟（ITU) 闡述的要求，3GPP已經采用UMTS作為尤其針對歐洲市場的3G蜂窩無線電系統。ITU標準 化并規(guī)范國際無線電與電信。對UMTS的增強將支持未來到第四代（4G)技術的演進。
[0008] 當前所關心的一個主題是UMTS通過改進的系統容量與頻譜效率朝著為包數據發(fā) 送優(yōu)化的移動無線電通信系統的進一步發(fā)展。在3GPP的背景下，就此而言的行動是在通稱 "LTE"（長期演進）之下概述的。其目標尤其是在將來顯著地增加最大凈發(fā)送率，即在下行 鏈路發(fā)送方向上有大約300 Mbps的速度而在上行鏈路發(fā)送方向上有大約75 Mbps的速度。
[0009] 在LTE規(guī)范的初期版本（第8版）中，3GPP標準團體將形式化用于稱為"家庭增 強節(jié)點B"（HeNB)的網絡元素的要求。家庭增強節(jié)點B(HeNB)將為基于LTE的無線電接入 技術（RAT)網絡部署；HeNB是家庭節(jié)點B (HNB)的演變，而HNB是其UMTS RAT前身。HeNB 和HNB都是為在居住、公司或者類似環(huán)境（例如，私人住宅、公共餐廳、小辦公室、企業(yè)、醫(yī)院 等等，因此術語"家庭"不是意味著限定到居住應用）中使用而進行了優(yōu)化的毫微微蜂窩基 站。在現有背景下，術語"家庭基站"、"家庭節(jié)點B"（對于UMTS)、"家庭增強節(jié)點B"（對于 LTE)及"毫微微蜂窩基站"都指相同的邏輯實體，而且在沒有另外指出的情況下可以互換使 用。
[0010] 臺微微蝰窩某站橾作
[0011] 總的來說，毫微微蜂窩基站是專門為有限覆蓋率區(qū)域設計的基站，用以為少量的 用戶（例如，小的商業(yè)和家庭環(huán)境）提供服務。通過經寬帶接口（例如DSL、FI0S、T1、ISDN 或者DOCSIS線纜調制解調器）連接到服務提供商的網絡，毫微微蜂窩基站擴大了服務提供 商現有的基站網絡。由于毫微微蜂窩基站較小的尺寸和較低的成本，它們可以用在以別的 方式通過標準基站部署提供服務不可行（例如，通過室內服務覆蓋率的擴展，或者臨時服 務覆蓋率）的區(qū)域中。而且，毫微微蜂窩基站本質上可以是便攜式的，而且相應地在期望 的時候可以花基本上最少的努力重新配置。本文隨后更具體地描述毫微微蜂窩基站的各個 方面。
[0012] 毫微微蜂窩基站部署的隨機本質對網絡運營商造成一些獨特的挑戰(zhàn)。在毫微微蜂 窩基站的部署之前，由網絡運營商整體上計劃并控制基站網絡。對于固定的基站分配，物理 頻譜是很容易由網絡運營商控制的。與常規(guī)的固定基站形成對比，毫微微蜂窩基站是不能 計劃的，而且實際上可以在使用中廣泛變化。在擁擠的區(qū)域（例如，公寓大樓，等等）中或 者相對隔離地（例如，在農場中，等等），多個毫微微蜂窩基站可以同時操作。此外，由每個 毫微微蜂窩基站支持的終端設備的個數是廣泛不可預測的，范圍從單個用戶（例如，個人 使用）到許多用戶（例如，咖啡屋）。相應地，需要改進的方法與裝置來有效地管理用于毫 微微蜂窩基站隨機分散的頻譜分配。
[0013] 這種改進的方法與裝置還可以便于毫微微蜂窩基站的公共操作。例如，緊鄰其它 毫微微蜂窩基站或者宏蜂窩（macrocell)運行的第一毫微微蜂窩基站理想地應當識別可 以使用的頻譜，而基本上不會干擾其它同時運行的毫微微蜂窩基站。
[0014] 最后，所述改進的方法與裝置應當優(yōu)選地在毫微微蜂窩基站與核心網絡之間使用 最小化的（如果有的話）對話。有效的網絡通信將大大減小核心網絡用于支持廣泛分布的 毫微微蜂窩基站部署的處理負擔。


【發(fā)明內容】

[0015] 通過尤其是提供用于無線網絡中的毫微微蜂窩基站運行與資源管理的方法與裝 置，本發(fā)明滿足了以上需求。
[0016] 在本發(fā)明的第一方面，公開了一種用于選擇在無線網絡中使用的毫微微蜂窩基站 裝置的配置模式的方法。在一種實施方式中，該方法包括：確定多個無線電資源的占用水 平；而且如果所述多個無線電資源的占用水平包括至少一個可用的無線電資源，就進入自 配置模式。否則就進入基于網絡的配置模式。該方法是在例如毫微微蜂窩基站啟動或者初 始化的時候執(zhí)行的。
[0017] 在該方法的一種變體中，自配置模式使毫微微蜂窩基站裝置可以不需要與無線網 絡的核心部分交換消息就找出一個或多個可用的無線電資源。
[0018] 在另一種變體中，基于網絡的配置模式使毫微微蜂窩基站裝置能夠通過與網絡的 核心部分交換消息來找出一個或多個可用的無線電資源。
[0019] 在又一種變體中，無線網絡是長期演進（LTE)蜂窩網絡，毫微微蜂窩基站裝置是 HeNB，而對多個無線電資源的占用水平的確定包括確定與網絡的頻譜訪問相關聯的時間與 頻率資源的占用水平。
[0020] 在本發(fā)明的第二方面，公開了一種用于重新配置包括至少一個毫微微蜂窩基站裝 置的無線網絡中的時間-頻率柵格的方法。在一種實施方式中，該方法包括：確定對于所 述至少一個毫微微蜂窩基站裝置，是否需要資源水平的改變；而且，至少部分地基于所述確 定，指示所述至少一個毫微微蜂窩基站裝置利用資源在無線網絡中發(fā)送下行鏈路信號。
[0021] 在該方法的一種變體中，所述指示包括所述至少一個毫微微蜂窩基站裝置與無線 網絡的核心部分上的部件之間經有線通信鏈路的消息交換。
[0022] 在另一種變體中，所述指示包括所述至少一個毫微微蜂窩基站裝置與無線網絡的 一個或多個基站裝置之間經無線通信鏈路的消息交換。例如，無線網絡可以是長期演進 (LTE)蜂窩網絡，毫微微蜂窩基站裝置是HeNB，基站裝置是eNB宏蜂窩，而經無線鏈路的消 息交換包括在HeNB與eNB之間經蜂窩空中接口發(fā)送至少一個消息。作為替代地，經無線鏈 路的消息交換包括在HeNB與eNB之間經WiMAX兼容的或者其它非蜂窩的空中接口發(fā)送至 少一個消息。
[0023] 在另一種變體中，確定對于所述至少一個毫微微蜂窩基站裝置是否需要資源水平 的改變包括：確定在所述毫微微蜂窩基站裝置與網絡中目前運行的另一個基站裝置之間是 否存在任何資源沖突。
[0024] 在本發(fā)明的第三方面，公開了能夠在無線網絡中運行的毫微微蜂窩基站。在一種 實施方式中，該毫微微蜂窩基站包括：耦接到存儲器的處理設備；無線子系統；與無線網絡 的核心部分通信的網絡接口子系統；及駐留在所述存儲器中的多個可執(zhí)行指令。當由所述 處理設備執(zhí)行時，所述指令使毫微微蜂窩基站：檢測可用無線網絡的占用水平；從自配置 模式和網絡輔助的配置模式中選擇一種運行模式；至少部分地基于所選的運行模式來重新 配置所述無線子系統，該重新配置是在毫微微蜂窩基站運行期間執(zhí)行的。所述選擇是至少 部分地基于對所述占用水平的檢測，而且運行模式包括資源柵格的定義，該資源柵格至少 標識：（i)用于第一永久下行鏈路信號的共享資源，（ii)用于第二永久下行鏈路信號的專 用資源，及（iii)用于多個用戶數據的共享資源。
[0025] 在本發(fā)明的第四方面，公開了用在無線網絡中的資源分配裝置。在一種實施方式 中，該裝置包括：耦合到存儲器的處理設備；用于與網絡的至少一個毫微微蜂窩基站通信 的通信接口子系統；及駐留在所述存儲器中的多個可執(zhí)行指令。當由所述處理設備執(zhí)行時， 所述指令使該裝置：經所述接口子系統從所述至少一個毫微微蜂窩基站接收對資源分配的 請求；訪問所述存儲器中所存儲的數據結構，來確定是否應當準予至少一個發(fā)出請求的毫 微微蜂窩基站所請求的資源；并且生成返回到所述至少一個發(fā)出請求的毫微微蜂窩基站 的、指示對該請求的準予或者拒絕中至少一個的信息（communication)。
[0026] 在一種變體中，該裝置與宏蜂窩基站基本上同定位。
[0027] 在另一種變體中，所存儲的數據結構包含關于網絡中的時間-頻率資源的映射或 柵格的數據。
[0028] 在又一種變體中，資源既包括專用資源又包括共享資源。
[0029] 在再一種變體中，通信接口子系統包括寬帶無線接口和/或蜂窩無線接口。
[0030] 在還有一種變體中，該裝置還包括與無線網絡的核心部分通信的寬帶接口。
[0031] 在本發(fā)明的第五方面，公開了配置成用在蜂窩網絡中的毫微微蜂窩基站裝置。在 一種實施方式中，該毫微微蜂窩基站裝置包括配置成使得該毫微微蜂窩基站裝置能夠選擇 性地實現基本自治的或者基于網絡的配置處理的邏輯，這種選擇性實現允許消費者在網絡 的至少一個其它基站附近運行所述毫微微蜂窩基站設備，而基本上不受來自該至少一個其 它基站的干擾而且也不需要對該至少一個其它基站的特定了解。
[0032] 在本發(fā)明的另一方面，公開了一種計算機可讀裝置。在一種實施方式中，該裝置 包括包含至少一個計算機程序的存儲介質，所述程序具有多個指令，當所述指令被執(zhí)行時， 實現支持蜂窩操作的毫微微蜂窩基站（例如，HeNB)配置，其中的蜂窩操作支持一個或多個 UE。
[0033] 參考附圖及以下給出的對示例實施方式的具體描述，本領域普通技術人員將立刻 認識到本發(fā)明的其它特征與優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1是示出LTE HeNB的一種示例隨機化部署的圖形例示。
[0035] 圖2是四個HeNB的時間-頻率資源及其各自分配的現有技術圖形"柵格"表示。
[0036] 圖3是根據本發(fā)明的時間-頻率柵格的第一示例實施方式的圖形表示，柵格被分 成針對四（4)個HeNB的永久下行鏈路信令分配的共享資源，及靈活數據使用區(qū)域。
[0037] 圖4是根據本發(fā)明的時間-頻率柵格的第二示例實施方式的圖形表示，柵格被分 成針對八（8)個HeNB的永久下行鏈路信令分配的共享資源，及靈活數據使用區(qū)域。
[0038] 圖5是根據本發(fā)明的時間-頻率柵格的第三示例實施方式的圖形表示，柵格被分 成：（i)針對四（4)個HeNB的永久下行鏈路信令分配的共享資源，（ii)針對四（4)個HeNB 的永久下行鏈路信令分配的專用資源，及（iii)靈活數據使用區(qū)域。
[0039] 圖6是根據本發(fā)明的時間-頻率柵格的第四示例實施方式的圖形表示，以針對永 久下行鏈路信令和數據使用兩者的示例性隨時間變化的資源分配來覆蓋。
[0040] 圖7是根據本發(fā)明原理的用于為無線電操作請求資源的一般化處理的示例實施 方式的邏輯流程圖。
[0041] 圖8是根據本發(fā)明原理的用于向在LTE無線電接入網絡（RAN)中運行的HeNB分 配資源的方法的一種示例實施方式的邏輯流程圖。
[0042] 圖9是根據本發(fā)明的LTE網絡的一種實施方式的圖形例示，包括資源分配單元 (RAU)的示例分布，該LTE網絡包括核心網絡、多個增強節(jié)點B (eNB)和多個HeNB。
[0043] 圖10是根據本發(fā)明的用于向毫微微蜂窩基站分配資源的一般化處理的示例實施 方式的邏輯流程圖。
[0044] 圖11是根據本發(fā)明原理配置的毫微微蜂窩基站裝置的一種實施方式的框圖。

【具體實施方式】
[0045] 現在參考附圖，其中相同的標號始終指代相同的部分。
[0046] 概述
[0047] 本發(fā)明尤其提供了使無線網絡的節(jié)點群（例如，UMTS或者LTE蜂窩網絡中的毫微 微蜂窩基站）能夠彼此無干擾地運行、同時還能夠完全最大化頻譜資源并減輕網絡開銷的 方法和裝置。在本發(fā)明的一方面，公開了管理具有交疊覆蓋區(qū)域的若干毫微微蜂窩基站的 同時運行的指定資源（例如，時間-頻率）"柵格"或者映射。時間-頻率柵格被靈活地配 置為既提供專用資源，又提供共享資源。專用資源嚴格地由監(jiān)督實體（例如，核心網絡實 體）分配給一個或多個毫微微蜂窩基站，而共享資源可以由任何毫微微蜂窩基站認領和放 棄，而沒有實質性的網絡開銷。
[0048] 在本發(fā)明的另一方面，公開了多配置模式毫微微蜂窩基站。在一種實施方式中，這 種毫微微蜂窩基站可以執(zhí)行自配置來為其自己的使用識別可用資源，或者可以替代地執(zhí)行 基于網絡的配置來為其自己的使用請求可用資源。在一種變體中，毫微微蜂窩基站可以基 于一個或多個參數，例如檢測出的物理資源的使用情況，選擇性地在自配置與基于網絡的 配置之間進行切換。
[0049] 在一種實施方式中，以上提到的毫微微蜂窩基站在有一個或多個物理資源未使用 時執(zhí)行獨立的自配置，而在所有物理資源都被占用時請求資源分配單元（RAU)輔助的自配 置。
[0050] 在另一種實施方式中，毫微微蜂窩基站經無線鏈路（例如，蜂窩、微波、衛(wèi)星或者 WLAN/WMAN連接）接收配置信息。
[0051] 在又一種實施方式中，毫微微蜂窩基站經有線或者光鏈路（例如，DSL、FI0S、T1或 者DOCSIS (線纜調制解調器）連接）接收配置信息。
[0052] 還公開了用于管理和修改用于毫微微蜂窩基站的資源分配的資源分配單元（RAU) 實體。在一種實施方式中，RAU維護向一個或多個時間-頻率資源指定一個或多個信道使 用的時間-頻率柵格。
[0053] 對示例實施方式的具體描述
[0054] 現在具體描述本發(fā)明的示例實施方式。盡管這些實施方式主要是在長期演進 (LTE)網絡中運行的家庭增強節(jié)點B(HeNB)的背景下討論的，但是本領域普通技術人員將 認識到，本發(fā)明不限于此，而是可以應用到其它類型和配置的網絡。而且，盡管主要在HeNB 與駐留到網絡運營商的專用資源分配單元（RAU)或者附近的增強節(jié)點B(eNB)之間通信的 背景下進行討論，但是應當認識到，根據本發(fā)明，移動基站（例如，毫微微蜂窩基站、微微蜂 窩基站、接入點（AP)，等等）功能性或者頻譜管理功能性的其它實現也可以在網絡中的其 它點實現。
[0055] 在以下討論中，蜂窩無線電系統包括無線電單元的網絡，每個無線電單元都由發(fā) 送基站（稱為蜂窩站或者基站）提供服務。無線電網絡為多個收發(fā)器（在大多數情況下是 移動的）提供無線通信服務。協同工作的基站網絡允許大于由單個服務基站所提供的無線 電覆蓋率的無線服務。單個的基站由另一個網絡（在大多數情況下是有線網絡）連接，這 另一個網絡包括用于資源管理的附加控制器，而且在有些情況下能訪問其它網絡系統（例 如，互聯網）或者城域網（MAN)。
[0056] 在LTE中，有兩種不同類型的基站：增強節(jié)點B (eNB)和家庭增強節(jié)點B (HeNB)。在 所給出的背景下，術語"家庭基站"、"家庭節(jié)點B"（對于UMTS)、"家庭增強節(jié)點B"（對于 LTE)通常指"毫微微蜂窩基站"，而術語"節(jié)點B"和"增強節(jié)點B"（對于LTE)通常指"宏蜂 窩"。
[0057] 臺微微蝰窩某站擁擠現象-
[0058] 在一種示例使用情況下，移動電話或者其它用戶設備（UE)的用戶可能希望通過 在他們的房屋（例如，公寓、小企業(yè)、公司、醫(yī)院，等等）中部署HeNB來擴大他們的無線覆 蓋率。在一種場景下，用戶采用DSL、T1、ISDN、D0CSIS或者其它此類連接把HeNB連接到運 營商的核心網絡。如前面所描述的，HeNB及其它毫微微蜂窩基站類型的設備讓運營商與用 戶都受益。用戶得益于改進的室內網絡覆蓋率及增加的流量吞吐能力。此外，因為功耗會 由于改進的無線電鏈路質量（即，提高的信噪比（SNR))而降低，所以用戶的UE將具有更 長的備用電池壽命。網絡運營商獲得了附加的網絡覆蓋區(qū)域（例如參見3GPP技術報告TR 25. 820，"3G Home Node B Study Item Technical Report"vlOO (第 8 版），該報告的全部 內容通過引用并入于此），及在RAN3#61bis和RAN3#62-第4. 6章3GPP文檔號：R3-083577 中所同意的對技術標準TS 36. 300的改變，該文獻的全部內容也通過引用并入于此。最后， 家庭用戶和網絡運營商都可以獨立于更大的網絡容量和對基礎設施升級的需求而完全地 利用蜂窩設備技術的改進。
[0059] 不幸的是，由于用戶控制的毫微微蜂窩基站操作的不可預測性，網絡管理問題大 大復雜化了。毫微微蜂窩基站可以地理上隨機地散布。HeNB對于"游牧"使用是便攜式的， 例如，用戶一天可以在其公寓中運行該HeNB，而第二天出差時可以在賓館中運行。此外，毫 微微蜂窩基站不總是運行的。HeNB可以由用戶自行不可預測地通電或者斷電（例如，在晚 上或者當用戶不在時打開和關閉）。最后，毫微微蜂窩基站的用戶密度廣泛變化。例如，若 干HeNB可以在一個公寓或者賓館中同時運行，而家庭用戶可以隔離地使用單個HeNB。
[0060] 圖1例示了一種示例"隨機化"HeNB部署100,及HeNB隨機分布可能造成的潛在 "擁擠"問題。公寓建筑物具有若干在其中遍布定位的HeNB 102,具有數量變化的所連接用 戶設備（UE) 104。每個HeNB 102都具有可能干擾其它HeNB的潛在覆蓋區(qū)域。在這種示例 情況下，第一 HeNB 102A沒有為用戶提供服務，因此需要非常少的頻譜來運行，而第二HeNB 102B為多個用戶提供服務，而且可能需要較大量的頻譜。理想地，應當為第二HeNB 102B分 配比第一 HeNB 102A更大部分的總頻譜資源。
[0061] 為此，初期的LTE網絡標準將支持I. 4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz的變 化帶寬，來適應廣范圍的不同使用場景。此外，LTE網絡將基于高度可配置的多種訪問方法； 艮P，下行鏈路方向中的正交頻分多址/時分多址（0FDMA/TDMA)和上行鏈路方向中的單載波 頻分多址/時分多址（SC-FDMA/TDMA)。
[0062] 在現有技術中，UMTS地面無線電接入（UTRA)系統、家庭節(jié)點B(HNB)把本地測量 到的網絡參數發(fā)送到HNB網關。作為響應，HNB網關把配置消息發(fā)送回HNB。配置信息包括 例如對頻帶的分配。在UTRA系統中，運營商決定每個毫微微蜂窩基站應當使用哪些頻譜資 源。
[0063] 不象現有技術的UTRA系統，LTE的可配置性使多個相鄰單元能夠共享相同的頻 帶。然而，現有的或者提議的對LTE規(guī)范的改進都不能預先假設用于頻譜分配的任何方法； 因此，網絡運營商可以自由地管理其頻譜分配，而不管怎么進行選擇。例如，網絡運營商可 以選擇為所有增強節(jié)點B (即HeNB)都分配相同的頻帶，或者作為替代地可以為每個增強節(jié) 點B(即HeNB)分配單獨的頻帶。
[0064] 出于多種原因，從網絡運營商的角度來看，用于任何顯著數量的HeNB 102的頻譜 管理都是昂貴的。首先，不象在大區(qū)域為許多用戶提供服務的標準eNB，HeNB 102具有非常 集中和局部的有效區(qū)域，用于相對少量的用戶（即使在諸如公寓建筑物的"密集"應用中也 是如此）。事實上，為HeNB分配頻譜應當保守地進行，因為HeNB大部分時間通常是不使用 的。第二，不象是具有靜態(tài)環(huán)境的固定結構的eNB，HeNB可能具有常常變化的環(huán)境；因而，對 于HeNB的頻譜管理對于網絡運營商的開銷來說是個恒定而顯著的增加。
[0065] 特別是由于HeNB消費者的非技術性本質，用于HeNB注冊和初始配置的自動建立 過程是必需的。所述自動化的建立過程將需要HeNB與核心網絡中對應實體之間的消息交 換。每個HeNB可以頻繁地請求和返回頻譜資源（例如，在通電/斷電期間，對于游牧操作， 等等）。預期所部署的HeNB的數量是大的，而且普及性將隨著時間繼續(xù)增長。因此，即使是 對HeNB/核心網絡通信的微小優(yōu)化都將具有深遠的效率影響。
[0066] 時間-頻率"柵格"
[0067] 圖2例示了用于給多個HeNB 102分配頻譜資源的一種示例現有技術時間-頻率 柵格200。該柵格包括在無線電幀（IOms)上發(fā)送的第一多個子載波。為每個HeNB分配了 時間-頻率柵格的專用部分。在所示出的現有技術系統中，每個HeNB具有I. 4 MHz的系統 帶寬（72個子載波）。整個系統的無線電資源（例如，300個子載波）還可以具有多個遍布 其中分布的防護帶或者時隙（slot)，以便最小化干擾。HeNB還把其物理分配劃分成永久的 專用下行鏈路部分202和專用的用戶數據部分204。專用永久下行鏈路部分為在沒有建立 到任何UE的無線電鏈路時由HeNB發(fā)送的信號和信道（例如，同步信道（SCH)和物理廣播 信道（PBCH))保留。專用用戶數據部分用于在HeNB和一個或多個UE 104之間發(fā)送的信號 和信道。
[0068] 回過頭來參考示例的圖1，圖2中所示頻譜資源的現有技術分布對于圖1的隨機化 HeNB部署100是低效的。第一 HeNB 102A沒有被占用，因此將是完全未充分利用的，同時仍 然為專用永久下行鏈路信令202和專用用戶數據204保留了較大量的可用帶寬。相反，第 二HeNB 102B被若干用戶擁搶，因此其頻譜使用情況處于或者高于合理的容量。
[0069] 鑒于現有技術的缺陷，可以通過把無線電資源再劃分成邏輯組來使得能夠對無線 電資源分配進行改進。在一種示例實施方式中，無線電資源被分類成：（i)永久下行鏈路信 號，或者（ii)用戶數據的發(fā)送。此外，每個無線電資源都可以是共享的或者專用的。至少 部分地基于其分類，對無線電資源進行不同處理。
[0070] 在以下討論中，應當認識到，時間-頻率柵格是為了說明而提供的。在基于OFDM的 系統中，無線電資源按時間（時隙）和頻率（子載波）劃分。在其它系統中，可以使用其它 類型的無線電資源。例如，在基于CDM的系統中，無線電資源按時間和代碼空間劃分；相應 地，可以定義時間-代碼柵格。相應地，在此所使用的術語"資源"、"無線電資源"和"物理 資源"指整個無線領域中都認可的任何發(fā)送介質單元，包括時隙、頻帶、代碼、子載波，等等。
[0071] 在本發(fā)明的一個示例方面中，若干HeNB 102可以在相同的頻率范圍內同時運行， 具有來自核心網絡的最小配置。本發(fā)明示例實施方式的資源（例如，時間_頻率）柵格的 分配是不固定的，而是可以基于HeNB和UE 104的需求靈活修改。以下在圖3至6中示出 的四（4)個時間-頻率柵格的例子例示了靈活運行的多種有利方面。
[0072] 與圖2形成對比，圖3例示了根據本發(fā)明的時間-頻率柵格300的第一示例實施 方式，該時間-頻率柵格300靈活地向具有交疊覆蓋區(qū)域的四（4)個HeNB 102分配頻譜資 源。時間-頻率柵格300被分成至少兩（2)個區(qū)域：一個區(qū)域具有用于永久下行鏈路信號 302的共享資源，及一個或多個靈活配置的區(qū)域304(例如，專用的或者共享的、上行鏈路的 或者下行鏈路的、特定于用戶的或者廣播的、約束，等等）。
[0073] 圖4例示了根據本發(fā)明至少一方面的第二示例時間-頻率柵格400,該柵格400靈 活地向具有交疊覆蓋區(qū)域的八（8)個HeNB 102分配頻譜資源。類似于圖3的第一時間頻 率柵格300,第二示例時間-頻率柵格400被分成至少兩（2)個區(qū)域：一個區(qū)域具有用于永 久下行鏈路信號302的共享資源，及一個或多個靈活配置的區(qū)域304 (例如，專用的或者共 享的、上行鏈路的或者下行鏈路的、特定于用戶的或者廣播的、約束，等等）。然而，相對于靈 活配置區(qū)域304,第二示例時間-頻率柵格400優(yōu)先地為永久下行鏈路信令302分配資源， 而且可以相應地支持兩倍數量的HeNB。
[0074] 圖5例示了根據本發(fā)明的第三示例時間-頻率柵格500,該時間-頻率柵格500靈 活地向具有交疊覆蓋區(qū)域的八（8)個HeNB 102分配頻譜資源。不象以上所述的第一和第 二時間-頻率柵格（300、400)，第三時間-頻率柵格500被分成至少三（3)個區(qū)域：（i)具 有用于永久下行鏈路信號302的共享資源的一個或多個區(qū)域，（ii)具有用于永久下行鏈路 信號502的專用資源的一個或多個區(qū)域，及（iii) 一個或多個靈活配置的區(qū)域304(例如， 專用的或者共享的、上行鏈路的或者下行鏈路的、特定于用戶的或者廣播的、約束，等等）。 與典型的共享資源302相比，第三時間-頻率柵格500把優(yōu)先專用資源504分配給提供更 高級服務的HeNB的子集（如本文隨后將解釋的）。
[0075] 以下討論是要例示而不是限制，貫穿本文所使用的各種可能類型的資源。
[0076] 在本發(fā)明的一種實施方式中，共享資源可以被請求和準予一個或多個HeNB 102， 而不需要來自核心網絡的交互。共享資源把資源分配的負擔從運營商的核心網絡轉移到一 個或多個本地實體，例如eNB和/或HeNB。與共享資源形成對比，只有當HeNB明確地由RAU 或者其它實體分配給專用資源時，HeNB才能使用該專用資源。不與其它HeNB共享專用資 源，而且操作不需要仲裁或者協商。相應地，被指示使用專用資源的任何HeNB都可以以保 證的服務水平來運行。在有些情況下，這種最小化的保證的服務水平對于區(qū)分HeNB的優(yōu)先 次序可能是有用的，例如對于與某些業(yè)務方法或者范例一起使用，和/或與各種政府機構 一起運行。在一種示例實施方式中，可以為HeNB分配共享或專用無線電資源，用于永久下 行鏈路信令。
[0077] 在一種相關的變體中，附加地針對共享用戶數據分配時間-頻率柵格的若干區(qū) 域。例如，若干HeNB可以分配共享的資源子集，用于發(fā)送用戶數據。在一種示例情況下，若 干HeNB可以共享資源子集，用于把用戶數據發(fā)送到UE或者用于從UE接收用戶數據。這種 共享的用戶無線電資源最小化在空閑或者低使用期間由無線電資源的保留而造成的低效。
[0078] 可以對資源強加各種其它約束。例如，上行鏈路或者下行鏈路約束將把資源限定 到單向操作，從UE 104到HeNB 102(8卩，上行鏈路）或者從HeNB到UE(S卩，下行鏈路）。在 另一個例子中，資源可以約束到單播（即，單個用戶）、多播（即，多個用戶）或者廣播（即， 任何用戶）操作。
[0079] 可以強加其它約束，來保持某種水平的服務或者QoS。例如，資源可以具有各種水 平的等待時間（例如，發(fā)送延遲）或者吞吐量（例如，平均送出速率）。在其它例子中，資源 可以包括最小保證數據率或者最大允許數據率。這種約束在與RAU組合的時候可能特別有 用，由此RAU可以動態(tài)地改變時間-頻率柵格分配，來"微調"各種網絡優(yōu)化。
[0080] 此外，以上每種約束都可以彼此組合使用。例如，資源可以約束到具有最大數據速 率的共享下行鏈路廣播資源（如可能在例如廣告或者其它較低帶寬流量中有用）。在另一 個例子中，專用單播資源可能需要保證的最小數據率（如對于支持緊急情況或者911呼叫 可能特別有用）。
[0081] 圖6例示了具有一個或多個靈活數據使用的一種示例時間-頻率柵格600的動態(tài) 資源分配能力。第一 HeNB 102不被占用，而且不占用任何用于下行鏈路永久信令502的專 用資源；但是它仍然維護用于其永久下行鏈路信道（SCH和PBCH) 302的發(fā)送的共享資源。 第一 HeNB相對低的使用情況可以用共享的時間-頻率資源來滿足。第二HeNB為多個UE 104提供服務，而且具有保留的頻譜資源（共享的和專用的）的顯著部分。如圖所示，第三 和第四HeNB在時間和頻率中都劃分了剩余帶寬的一部分，每個都維護用于永久下行鏈路 信令502的專用信道，但是動態(tài)地協商用于數據需求304的共享資源。最后，剩余帶寬的一 個區(qū)未使用。未使用的帶寬對于尤其是預防相鄰設備的干擾、為過渡期之間的平滑而保留 一些量的額外容量等可能是必需的。因而，圖6的時間-頻率柵格600的動態(tài)資源分配能 力有利地允許寶貴頻譜資源對毫微微蜂窩基站的有效利用。
[0082] 在以下討論中，描述了用于網絡實體（例如，LTE資源分配單元（RAU))的補充方 法與裝置，其：（i)協商、配置并管理資源柵格（例如，為靈活管理的用戶數據和共享的永久 下行鏈路信號等進行的分配）。以下要素和步驟是在為了與0FDMA/TDMA無線電接入技術一 起使用而分布與管理時間-頻率柵格的時間-頻率資源的背景下描述的，但是將認識到，本 發(fā)明不以任何方式限制到這些頻譜接入技術。
[0083] 方法
[0084] 現在參考圖7,例示了用于為一個或多個無線電設備（例如，毫微微蜂窩基站）分 配無線電資源的一般化的建立過程700。
[0085] 在第一個可選步驟702中，設備（毫微微蜂窩基站）首先被通電，而且初始化該毫 微微蜂窩基站中的內部設置。對內部設置的初始化一般來說可以包括引導軟件，及對該毫 微微蜂窩基站自身中的硬件設置的任何重新設置。在初始化期間，毫微微蜂窩基站還建立 與核心網絡實體的網絡連接，用于初始的認證、授權和核算（accounting)。這可以包括在選 擇的訪問介質上協商與建立連接；例如，銅線上的DSL、FI0S、線纜調制解調器，等等。一旦 建立了網絡連接，毫微微蜂窩基站就通知核心網絡實體它的存在及可選地它的運行狀態(tài)。 為了執(zhí)行這個步驟，毫微微蜂窩基站的一種實施方式從計算機可讀介質（例如，HDD、R0M或 者閃速存儲器）檢索用于連接到核心網絡實體的地址與協議。在一種變體中，這包括在以 上提到的訪問介質上的TCP/IP傳輸的使用，但是也可以同樣成功地使用其它傳輸與協議 (例如，在WiMAX鏈路上）。
[0086] 在一種示例實施方式中，當毫微微蜂窩基站通電時，對該毫微微蜂窩基站自動執(zhí) 行一個安全過程，以便安全地連接到核心網絡。強加了一些最小需求，包括互聯網協議（IP) 安全、認證和授權。對于要在諸如互聯網的非置信或公共網絡上承載的載波流量，必須建 立IP安全。與核心網絡的認證與注冊確保毫微微蜂窩基站是有效設備，而且沒有"誘騙 (spoof) "或以別的方式試圖關于其身份欺騙核心網絡。毫微微蜂窩基站必須被授權，以便 通過服務提供商提供服務。將認識到，也可以采用本領域普通技術人員已知的其它安全措 施，包括例如加密被發(fā)送的全部或部分數據以便保護數據的機密性，及生成密碼殘留（散 列）以便提供完整性保護。
[0087] 應當認識到，在其它實施方式中，初始化步驟702可能是完全不必要的。例如，在 有些情況下，毫微微蜂窩基站可能已經初始化了（例如，在定期掃描、用戶啟動的刷新掃描 等期間）。因而，在一種備選實施方式中，毫微微蜂窩基站可以具有到核心網絡的已有連接， 用以定期提供更新的網絡參數。在一種變體中，已有連接是經IP網絡到核心網絡的安全連 接。
[0088] 在步驟704中，毫微微蜂窩基站確定其配置模式。在一種實施方式中，毫微微蜂窩 基站從多種配置模式中進行選擇。（從多種配置模式中）對配置模式的選擇可以從（遠端） 網絡實體進行控制，或者作為替代地可以由毫微微蜂窩基站本身在內部確定。在其它實施 方式中，實體的組合可以用于初始化配置模式（例如，從網絡實體接收位置標識，及從毫微 微蜂窩基站本地的內部存儲器查找配置模式）。在還有其它實施方式中，毫微微蜂窩基站可 以動態(tài)地改變其模式（例如，第一毫微微蜂窩基站可以在第一配置模式中作為獨立實體啟 動，而且隨后發(fā)現具有合作能力的第二毫微微蜂窩基站；然后，所述第一毫微微蜂窩基站可 以切換到合作配置模式）。
[0089] 在步驟704的一種示例實現中（本文隨后參考圖8更具體地討論），多種配置模式 包括至少兩種不同的模式選擇。第一種"自配置"模式使毫微微蜂窩基站能夠自治地找出 可用的資源，而且可以減少或者避免需要與核心網絡交換消息。第二種"網絡配置"模式使 一個或多個網絡實體能夠重新配置向毫微微蜂窩基站分配資源的時間-頻率或者其它資 源柵格。在有些實施方式中，這種網絡配置附加地是在網絡實體處執(zhí)行的，后者可以對核心 網絡半自治地操作（例如，具有資源分配能力的附近的宏蜂窩）。這種半自治的方法有利地 提供了其它方法的期望方面；即，減輕了核心網絡的過度開銷負擔，而且對網絡中其它設備 有至少某種程度的合作或者資源分配的考慮。
[0090] 根據其選擇的配置模式，毫微微蜂窩基站識別出一個或多個適于期望信令的資源 (步驟706)。最后，在步驟708中，為毫微微蜂窩基站指定對物理資源的控制或者毫微微蜂 窩基站假定對物理資源的控制。
[0091] 示例LTE家庭增強節(jié)點B(HeNB)方法
[0092] 圖8例示了用于HeNB的永久下行鏈路信令（例如，用于LTE網絡操作的SCH和 PBCH)的一種不例配置模式選擇與資源識別處理800。在這種不例實施方式中，HeNB -般來 說可以從兩個分類中選擇其配置模式：（i)自配置模式，或者（ii)基于網絡的配置模式。所 例示實施方式中的自配置模式包括第一 "獨立自配置"模式和第二"RAU輔助的自配置"模 式。在這種實施方式中，基于網絡的配置模式包括兩種附加的模式，即，第三"基于無線網絡 的配置"模式和第四"基于有線網絡的配置"模式。這些模式在以下的表1中概述。然而， 應當認識到，根據本發(fā)明可以使用更多或者更少的模式（及子類型），以上所述僅僅是例示 性的。
[0093] 表 1
[0094]

【權利要求】
1. 一種方法，包括： 在毫微微蜂窩基站裝置處： 進行掃描以確定可用的無線電資源； 在確定存在至少一個可用于無線網絡的無線電資源時選擇自配置模式，其中在所述自 配置模式中，所述毫微微蜂窩基站裝置選擇所述至少一個可用的資源作為下行鏈路。
2. 如權利要求1所述的方法，進一步包括： 在確定沒有可用的無線電資源時選擇基于網絡的配置模式，其中在所述基于網絡的配 置模式中，所述毫微微蜂窩基站裝置從網絡接收下行鏈路無線電資源。
3. 如權利要求1所述的方法，其中，所述自配置模式使所述毫微微蜂窩基站裝置不需 要與所述無線網絡的核心部分交換消息就能夠找出一個或多個可用的無線電資源。
4. 如權利要求2所述的方法，其中，所述基于網絡的配置模式使所述毫微微蜂窩基站 裝置能夠通過與所述無線網絡的核心部分交換消息來找出一個或多個可用的無線電資源。
5. 如權利要求1所述的方法，其中，所述無線網絡包括長期演進（LTE)蜂窩網絡，所述 毫微微蜂窩基站裝置包括家庭增強節(jié)點B(HeNB)。
6. 如權利要求1所述的方法，進一步包括： 確定所述無線網絡的多個無線電資源的占用水平。
7. 如權利要求1所述的方法，其中，所述方法是在所述毫微微蜂窩基站裝置啟動或初 始化的時候執(zhí)行的。
8. -種能夠在無線網絡中運行的毫微微蜂窩基站，所述毫微微蜂窩基站包括： 無線子系統； 與所述無線網絡的核心部分通信的網絡接口子系統；以及 耦接到存儲器的處理設備，所述處理設備配置為： 進行掃描以確定可用的無線電資源，以及 在確定存在至少一個可用于無線網絡的無線電資源時選擇自配置模式，其中在所述自 配置模式中，所述毫微微蜂窩基站選擇所述至少一個可用的資源作為下行鏈路。
9. 如權利要求8所述的毫微微蜂窩基站，其中所述處理設備進一步配置為： 在確定沒有可用的無線電資源時選擇基于網絡的配置模式，其中在所述基于網絡的配 置模式中，所述毫微微蜂窩基站從網絡接收下行鏈路無線電資源。
10. 如權利要求8所述的毫微微蜂窩基站，其中，所述自配置模式使所述毫微微蜂窩基 站不需要與所述無線網絡的核心部分交換消息就能夠找出一個或多個可用的無線電資源。
11. 如權利要求9所述的毫微微蜂窩基站，其中，所述基于網絡的配置模式使所述毫微 微蜂窩基站能夠通過與所述無線網絡的核心部分交換消息來找出一個或多個可用的無線 電資源。
12. 如權利要求8所述的毫微微蜂窩基站，其中，所述無線網絡包括長期演進（LTE)蜂 窩網絡，所述毫微微蜂窩基站裝置包括家庭增強節(jié)點B(HeNB)。
13. 如權利要求8所述的毫微微蜂窩基站，其中所述處理設備進一步配置為： 確定所述無線網絡的多個無線電資源的占用水平。
14. 如權利要求8所述的毫微微蜂窩基站，其中，所述處理設備的配置是在所述毫微微 蜂窩基站啟動或初始化的時候執(zhí)行的。
15. 如權利要求10所述的毫微微蜂窩基站，進一步包括： 與所述無線網絡的核心部分通信的網絡接口子系統。
16. 如權利要求8所述的毫微微蜂窩基站，進一步包括： 無線子系統，其中所述無線子系統執(zhí)行與對所述可用的無線電資源的掃描相關的操 作。
17. -種設備，包括： 用于進行掃描以確定可用的無線電資源的部件；以及 用于在確定存在至少一個可用于無線網絡的無線電資源時選擇自配置模式的部件，其 中在所述自配置模式中，所述處理器選擇所述至少一個可用的資源作為下行鏈路。
18. 如權利要求17所述的設備，進一步包括： 用于在確定沒有可用的無線電資源時選擇基于網絡的配置模式的部件，其中在所述基 于網絡的配置模式中，所述處理器從網絡接收下行鏈路無線電資源。
19. 如權利要求17所述的設備，其中，所述設備包括在長期演進（LTE)蜂窩網絡的毫微 微蜂窩基站裝置中。
20. 如權利要求17所述的設備，進一步包括： 用于確定所述無線網絡的多個無線電資源的占用水平的部件。
【文檔編號】H04W24/02GK104394548SQ201410659022
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2010年4月27日 優(yōu)先權日:2009年4月28日
【發(fā)明者】M·比納斯, H-N·喬伊, A·施密特, A·盧福特, M·米克 申請人:蘋果公司