CN110546995A - 用于无线通信***中的负载均衡的设备和方法 - Google Patents

用于无线通信***中的负载均衡的设备和方法 Download PDF

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Abstract

公开了支持比诸如长期演进(LTE)的***(4G)通信***的数据传输速率高的数据传输速率的第五代(5G)或预‑5G通信***。根据本公开的各种实施例，用于在无线通信***中执行负载均衡的设备包括通信单元和与通信单元可操作地耦接的至少一个处理器，其中，所述至少一个处理器被配置为基于由第一小区服务的第一终端的第一测量信息和由第二小区服务的第二终端的第二测量信息，发送用于将第一终端的服务小区从第一小区改变到第二小区的控制信号，并且第一测量信息和第二测量信息中的每个可以包括与相应终端的服务小区的波束和接收强度有关的信息以及与相邻小区的波束和接收强度有关的信息。

Description

用于无线通信***中的负载均衡的设备和方法
背景技术
本公开总体上涉及无线通信***，更具体地，涉及一种用于无线通信***中的负载均衡的设备和方法。为了满足自第4代(4G)通信***部署以来已经增加的对无线数据通信量的需求，已经为开发改进的第5代(5G)或预-5G通信***做出努力。因此，5G或预-5G通信***也被称为“超4G网络”或“后LTE***”。
5G通信***被认为在较高频率(毫米波)波段(例如，60GHz波段)中实施，以实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离，在5G通信***中探讨了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术。
此外，在5G通信***中，基于先进的小小区(small cell)、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行***网络改进的开发。
在5G***中，已经开发出了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK与QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏码多址接入(SCMA)。
为了克服由于超高频率波段(例如，毫米波)的特性导致的路径损耗问题，5G通信***使用波束成形技术来操作以增加信号增益。另一方面，当特定小区的负载较高时，用户在小区覆盖范围内体验到的质量可能会降低。因此，在基于波束成形的无线通信***中，需要用于改善多个用户所体验的质量的负载均衡技术。
发明内容
技术问题
基于如上所述的讨论，本公开提供了用于在无线通信***中有效地分配负载的设备和方法。
此外，本公开还提供了一种用于在无线通信***中考虑波束的方向性来分配负载的设备和方法。
此外，本公开提供了一种用于在无线通信***中考虑由于波束的方向性引起的小区间干扰来引起切换的设备和方法。
此外，本公开提供了一种用于在无线通信***中考虑地理位置的差异来调整功率的设备和方法。
根据本公开的各种实施例，一种用于无线通信***中的负载均衡的设备可以包括：通信单元；以及与通信单元可操作地连接的至少一个处理器，其中，至少一个处理器被配置为基于由第一小区服务的第一终端的第一测量信息和由第二小区服务的第二终端的第二测量信息，发送用于将第一终端的服务小区从第一小区切换到第二小区的控制信号，其中，第一测量信息和第二测量信息中的每个包括关于相应终端的服务小区的波束和其接收强度的信息以及关于相邻小区的波束和其接收强度的信息。
根据本公开的各种实施例，一种操作用于无线通信***中的负载均衡的设备的方法，所述方法可以包括：基于由第一小区提供服务的第一终端的第一测量信息和由第二小区提供服务的第二终端的第二测量信息，发送用于将第一终端的服务小区从第一小区切换到第二小区的控制信号，其中，第一测量信息和第二测量信息中的每个包括：关于相应终端的服务小区的波束和其接收强度的信息，以及关于相邻小区的波束的信息和其接收强度的信息。
根据本公开的各种实施例的设备和方法，可以通过考虑波束方向性执行负载均衡来有效地在小区之间分配负载。
根据本公开的各种实施例的设备和方法，可以通过考虑最优波束和电场信息执行负载均衡来控制小区间干扰。
本公开所能获得的效果不限于上面描述的效果，其他未被提及的效果可由本技术领域人员从以下描述中清楚地理解。
附图说明
图1示出了根据本公开的各种实施例的无线通信环境。
图2示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡设备的配置。
图3示出了根据本公开的各种实施例的用于无线通信***中的负载均衡设备与基站的交互工作的功能连接关系。
图4是示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡设备的操作的流程图。
图5是示出了根据本公开各种实施例的通过无线通信***中的负载均衡设备计算负载的操作的流程图。
图6是示出了根据本公开的各种实施例的通过无线通信***中的负载均衡设备确定配置组合的操作的流程图。
图7是示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡设备的功率控制过程的流程图。
图8示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡的示例。
图9示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡的另一示例。
图10示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡的另一示例。
实现本发明的最佳方式
本公开中所使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本公开。除非单数表述和复数表述在上下文中是明确不同的，否则单数表述可以包括复数表述。除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在本公开中明确定义，否则诸如在通用字典中定义的那些术语可以被解释为具有与相关领域中的上下文含义相同的含义，并且不应被解释为具有理想化或过于形式化的含义。在一些情况下，甚至本公开中所定义的术语也不应被解释为排除本公开的实施例。
在下文中，将基于硬件的方法来描述本公开的各种实施例。然而，本公开的各种实施例包括使用硬件和软件两者的技术，因此，本公开的各种实施例可以不排除软件方面。
如本文中所使用的，表述“A或B”或“A和/或B中的至少一个”可以包括一起列举的项目的所有可能组合。表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可以修饰各种元素而不管顺序和/或重要性，并且仅用于将一个元素与另一个元素区分开而不限制相应的元素。当元件(例如，第一元件)被称为“(功能上或通信地)连接”，或“直接耦接”到另一元件(第二元件)时，该元件可以直接连接到该另一元件或通过又另一元件(例如，第三元件)连接到该另一元件。
在各种实施例中所使用的表述“被配置为”可以根据各种情况在硬件或软件方面与例如，“适合于”、“具有……能力“、”适应于“、“作为”、“能够”或“设计为”互换使用。可选地，在某些情况下，表述“被配置为……的设备”可以表示该设备与其他设备或组件一起“能够”。例如，短语“适应于(或配置为)执行A、B和C的处理器”可以表示仅用于执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或可以通过执行存储在存储设备中的一个或更多个软件程序来执行相应的操作的通用处理器(例如，中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))。
在下文中，本公开涉及用于无线通信***中的负载均衡的设备和方法。具体地，本公开描述了用于通过基于每个小区的波束信息和接收强度信息执行负载均衡来减少集中在特定小区上的负载的操作，从而向用户提供最佳通信质量。
本文中所使用的涉及控制信息的术语、涉及操作状态的术语(例如，步骤、操作等)、涉及数据的术语(例如，信息、值等)、涉及网络实体的术语(例如，基站、5GNB、中央单元(CU)、分布单元(DU)、无线电单元(RU)等)、涉及消息的术语(例如，反馈、信号、数据等)、涉及设备的组件的术语等仅作为示例提供，以便于描述。因此，本公开不限于下面描述的术语，并且可以使用具有等同技术含义的其他术语。
此外，本公开将提供使用在一些通信标准(例如，第三代合作伙伴计划(3GPP))中所使用的术语来描述的各种实施例，但是这仅是用于描述的示例。可以容易地修改本公开的各种实施例并将其应用于其他通信***。另外，尽管为了便于描述将基于下行链路来描述本公开，但是根据各种实施例的设备和方法可应用于上行链路。
图1示出了根据本公开的各种实施例的无线通信环境100。本文中使用的术语“小区”可以指基站的服务覆盖区域。基站可以覆盖一个小区，或者可以覆盖多个小区。可以通过支持的频率和覆盖扇区的区域来区分多个小区。在下面的描述中，基站可以用作包括小区的术语，或者小区可以用作涉及基站的术语。服务小区向终端提供高层信令(例如，RRC(无线资源控制)信令)，并且可以指示一个小区或多个小区。
参照图1，无线通信环境100可以包括基站、终端和负载均衡设备110。无线通信环境100中的基站和终端可以以毫米波(mmWave)波段(例如，28GHz、30GHz、38GHz或60GHz)发送和接收无线电信号。在这种情况下，为了提高接收的信号功率，各个基站和终端可以执行波束成形。波束成形可以包括发送波束成形和接收波束成形。也就是说，各个基站和终端可以将方向性分配给发送信号或接收信号。为此，基站和终端可以通过波束搜索过程或波束管理过程来选择服务波束。在选择了服务波束之后，可以经由与发送服务波束的资源处于准共址(QCL)关系的资源，来执行后续通信。
如果能够从第二天线端口上的携带符号的信道推断出第一天线端口上的携带符号的信道的大规模特性，则可以确定第一天线端口和第二天线端口处于QCL关系中。例如，大规模特性可以包括延迟扩展、多普勒扩展、多普勒频移、平均增益、平均延迟和空间接收器参数中的至少一种。
在一些实施例中，无线通信环境100可以是移动通信***，并且基站可以向进入该基站的小区的移动终端提供服务。另外，在一些实施例中，无线通信环境100可以是固定无线接入***，并且根据本公开的各种实施例的基站可以向有限区域内的终端提供服务。另外，无线通信环境可以是移动宽带(MBB)进一步应用于FWA的***。
基站可以包括第一基站120和第二基站130。终端可以包括第一终端141、第二终端142、第三终端143和第四终端144。第一基站120或者第二基站130是在其覆盖范围中向终端提供无线连接的网络基础设施。可以将覆盖范围定义为基于第一基站120或第二基站130能够传输信号的距离而预先确定的地理区域。第一基站120可以向小区A的范围内的终端提供服务。第二基站130可以向小区B的范围内的终端提供服务。除了“基站”之外，第一基站120还可以被称为“接入点(AP)”、“eNodeB(eNB)”、“第5代(5G)节点”、“5G NodeB(NB)”、“无线点”、“发送/接收点(TRP)”、“分布单元(DU)”、“无线电单元(RU)”、“远程无线电头端(RRH)”或具有等同技术含义的其他术语。
第一基站120可以使用波束121至125与覆盖范围(例如，小区A)中的至少一个终端通信。具体地，第一基站120可以使用波束121作为服务波束与第一终端141通信。第一基站120可以使用波束125作为服务波束与第二终端142通信。第一基站120可以使用波束123作为服务波束与第三终端143通信。第一基站120可以是第一终端141、第二终端142和第三终端143的服务基站。第二基站130可以使用波束131至135与覆盖范围中的至少一个终端通信。具体地，第二基站130可以使用波束131与第四终端144通信。在下文中，尽管描述了第一基站120和第二基站130分别使用五个波束执行通信，但这仅是为了便于描述的示例，本公开不限于此。可选地，第一基站120可以支持八个波束。
第一终端141、第二终端142、第三终端143和第四终端144是用户所使用的设备，并且通过无线信道与第一基站120或第二基站130进行通信。在一些情况下，第一终端141、第二终端142、第三终端143和第四终端144中的至少一个可以在没有用户参与的情况下操作。例如，第四终端144可以是用于执行机器类型通信(MTC)的设备，并且可以不由用户携带。除了“终端”之外，第一终端141、第二终端142、第三终端143和第四终端144中的每一个还可以被称为“用户设备(UE)”、“移动站”、“用户站”、“客户端设备(CPE)”、“远程终端”、“无线终端”、“电子设备”、“用户设备”或具有等同技术含义的其他术语。根据本公开的各种实施例的终端(例如，第一终端141、第二终端142、第三终端143和第四终端144)可以包括，例如，智能电话、平板PC、移动电话、视频电话、电子书阅读器、台式PC、笔记本PC、上网本计算机、工作站、服务器、PDA、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、医疗设备、照相机或可穿戴设备中的至少一种。
根据本公开的各种实施例，负载均衡设备110可以用于执行负载均衡。负载均衡设备110可以获得第一基站120的第一负载信息。第一负载信息可以包括由于第一基站120的小区A所服务的三个终端(第一终端141、第二终端142和第三终端143)引起的负载信息。负载均衡设备110可以获得第二基站130的第二负载信息。第二负载信息可以包括由于第二基站130的小区B服务的一个终端(第四终端144)引起的负载信息。负载均衡设备110可以确定小区A的负载高于小区B的负载。为了提高由小区A提供的服务质量，负载均衡设备110可以确定执行负载均衡。
负载均衡设备110可以确定执行用于负载均衡的切换的终端。负载均衡设备110可以获得由小区A中的终端测量的测量信息和由小区B中的终端测量的测量信息。测量信息可以包括指示相应小区中的至少一个波束的波束信息以及关于通过至少一个波束发送的信号的接收强度的信息。负载均衡设备110可以通过关于多个终端的各个小区的测量信息来确定执行切换的终端。负载均衡设备110可以将指示切换的信令消息发送到被确定为执行切换的终端(例如，第三终端143)的服务基站(例如，第一基站120)。在接收到消息时，服务基站可以向被确定为执行切换的终端发送切换命令。终端可以执行从服务基站到目标基站(例如，第二基站130)的切换。
尽管未在图1中示出，但是负载均衡设备110还可以确定终端，以控制用于负载均衡的服务波束的功率。例如，假设由小区A服务的两个终端位于第一波束的服务区域中，并且其中一个终端位于小区A的第一波束与小区B的第二波束重叠的服务区域中。负载均衡设备110可以执行控制，使得位于重叠区域中的终端执行到小区B的切换。在这种情况下，如果小区A的第一波束的服务区域与小区B的第二波束的服务区域彼此重叠，则负载均衡设备110可以确定已经发生了小区间干扰。为了控制干扰，负载均衡设备110可以降低第一波束的功率。因此，负载均衡设备110可以在考虑小区间干扰的情况下来执行最佳负载均衡。
在图1中，作为单独部署，负载均衡设备110被示为与第一基站120或第二基站130分离的设备。负载均衡设备110可以是被配置为执行无线电接入网络(RAN)中的上层(例如，分组数据汇聚协议(RCC))的功能的CU，第一基站120或第二基站130可以是被配置为执行下层(例如，媒体访问控制(MAC)、物理层(PHY)等)的功能的DU。另一方面，与图1中所示的配置不同，负载均衡设备110可以作为集成部署包括在第一基站120或第二基站130中。在这种情况下，包括负载均衡设备110的基站可以从另一个基站接收负载信息、波束信息和接收强度信息。在以下公开中，为了便于描述，负载均衡设备110将被描述为与第一基站120和第二基站130分离的设备，但是本公开不限于此。
另外，尽管在图1中已经描述了两个不同的小区(或基站)作为示例，但是本公开不限于此。根据本公开的各种实施例的用于负载均衡的设备和方法可以应用于三个或更多个小区。
图2示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡设备的配置。图2中所示的配置可以被理解为图1中所示的负载均衡设备110的配置。在下文中，术语“-单元”、“-器(机)”等表示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以实现为硬件、软件或它们的组合。
参照图2，负载均衡设备110可以包括通信单元210、控制器220和存储单元230。
通信单元210可以执行用于发送和接收信息的功能。具体地，通信单元210可以提供用于与网络中的其他节点通信的接口。也就是说，通信单元210将从负载均衡设备110发送给另一节点(例如，基站(例如，第一基站120或第二基站130)等)的比特串转换为物理信号，并将从基站接收到的物理信号转换为比特串。
通信单元210可以执行用于在有线通信环境中发送和接收信号的功能。通信单元210可以包括用于通过传输介质(例如，铜线或光纤)控制设备与设备之间的直接连接的有线接口。例如，通信单元210可以通过铜线将电信号发送到另一设备，或者可以执行电信号与光信号之间的转换。
同时，通信单元210可以执行用于在无线通信环境中发送和接收信号的功能。例如，通信单元210可以根据***的物理层标准执行基带信号与比特串之间的变换。例如，在数据发送的情况下，通信单元210可以通过对发送比特串进行编码和调制来生成复杂符号。在数据接收的情况下，通信单元210可以通过对基带信号进行解调和解码来恢复接收比特串。此外，通信单元210可以将基带信号上变频为射频(RF)波段信号，从而经由天线发送RF波段信号，并且可以将经由天线接收的RF波段信号下变频为基带信号。为此，通信单元210可以包括发送滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等。另外，通信单元210可以包括多个发送和接收路径。通信单元210可以被配置为数字单元和模拟单元，并且模拟单元可以根据操作功率、操作频率等被配置为多个子单元。
根据本公开的各种实施例，通信单元210可以从各个基站获得负载信息。在一些实施例中，如果负载均衡设备110执行CU功能，则通信单元210可以通过连接到每个基站的前传(fronthaul)获得负载信息。在一些其他实施例中，如果负载均衡设备110包括在基站中，则通信单元220可以通过连接到每个其他基站的回程(backhaul)获得负载信息。
根据本公开的各种实施例，通信单元210可以获得各个基站的测量信息。测量信息可以包括作为对终端的服务小区的状态进行测量的结果的第一状态信息以及作为对终端的相邻小区的状态进行测量的结果的第二状态信息。第二状态信息可以称为“测量报告(MR)”。对状态进行测量的结果(例如，第一状态信息和第二状态信息)可以指基于波束成形的通信***中的波束信息和关于接收强度的信息。
根据本公开的各种实施例，通信单元210可以在控制单元220的控制下发送消息以便分配负载。例如，通信单元210可以向特定基站发送用于切换终端的控制消息。作为另一示例，通信单元210可以向另一个基站发送用于增加或减少特定终端的服务波束的发送功率的控制消息。
通信单元210如上所述发送和接收信号。因此，通信单元210可以被称为“发射器”、“接收器”或“收发器”。另外，在下面的描述中，发送和接收将被当作包含如上所述的通信单元210执行处理的含义。
控制器220控制负载均衡设备110的整体操作。例如，控制器220经由通信单元210发送和接收信号。此外，控制器220向存储单元230写入数据或从存储单元230读取数据。为此，控制器220可以包括至少一个处理器。
根据本公开的各种实施例，控制器220可以基于各个小区的负载信息和测量信息来计算预测情况下的每个基站的负载。控制器220可以包括执行计算的计算单元。计算单元是存储在存储单元230中的一组命令或一组代码，并且可以是至少暂时驻留在控制单元220或用于存储命令/代码的存储空间中的命令/代码，或者可以是构成控制器220的电路的一部分。计算单元可以根据配置执行计算最大负载的操作或计算所有小区的平均负载的操作。另外，控制器220可以控制负载均衡设备110以便执行将在下面描述的根据本公开的各种实施例的操作。
根据本公开的各种实施例，控制器220可以在考虑各个基站(或小区)的负载信息的情况下来执行负载均衡。例如，控制器220可以执行控制，使得属于具有高负载的小区的终端被切换到另一个小区。作为另一示例，控制器220可以针对被预计会有小区间干扰的终端，控制基站的服务波束的功率。
存储单元230可以存储诸如基本程序、应用程序和用于负载均衡设备110的操作的配置信息的数据。存储单元230可以被配置为易失性存储器、非易失性存储器，或者易失性存储器和非易失性存储器的组合。存储单元230在控制器220的请求时，提供所存储的数据。
根据本公开的各种实施例，存储单元230可以存储从各个基站获得的负载信息。例如，存储单元230可以通过对基站(或小区)进行区分来存储负载信息。
根据本公开的各种实施例，存储单元230可以存储从各个基站获得的测量信息。例如，存储单元230可以通过在终端之间进行区分来存储测量信息。作为另一示例，存储单元230可以通过在波束之间进行区分来存储测量信息。
图3示出了根据本公开的各种实施例的用于无线通信***中的负载均衡设备110与基站的交互工作的功能连接关系。
参照图3，负载均衡设备110的控制器220可以包括负载计算器310和负载均衡器315。在一些实施例中，控制器220可以通过图2中的通信单元210与图1中的第一基站120和第二基站130进行通信。第一基站120可以包括第一基站配置320。第二基站130可以包括第二基站配置330。在一些其他实施例中，与图3中所示的实施例不同，负载均衡设备110可以包括在第一基站120或第二基站130中。也就是说，控制器220可以包括在第一基站或第二基站130中。尽管如上所述，为了便于描述，描述了以与第一基站120和第二基站130分离的设备来实现负载均衡设备110的控制器220的配置，但是本公开不限于此。也就是说，根据另一实施例，第一基站120和第二基站130中的至少一个可以包括控制器220的配置。
第一基站配置320可以包括第一基站120的配置中的至少一些配置。根据本公开的各种实施例，至少一些配置可以指控制器220进行负载均衡的操作所需的配置。第一基站配置320可以包括接收器321、负载信息管理器322、波束信息管理器323、消息产生器324、功率控制器325和发送器326。
第二基站配置330可以包括第二基站130的配置中的至少一些配置。根据本公开的各种实施例，至少一些配置可以指控制器220进行负载均衡的操作所需的配置。第二基站配置330可以包括接收器331、负载信息管理器332、波束信息管理器333、消息产生器334、功率控制器335和发送器336。
接收器321可以接收测量信息。测量信息可以包括第一状态信息和第二状态信息。如上所述，第一状态信息表示指示服务小区的测量结果的术语，第二状态信息表示指示相邻小区的测量结果的术语。为了便于描述，将以图1中的第一终端141作为示例进行描述，但是下面的描述可以应用于其他终端(例如，第二终端142、第三终端143和第四终端144)。
终端141可以测量与作为服务基站(或服务小区)的第一基站120(或小区A)的连接状态。第一基站120可以通过各个波束121至125在下行链路中发送参考信号。终端141可以测量接收到的参考信号，从而确定各个参考信号的信道质量。在下文中，本公开中的信道质量可以是，例如，波束参考信号接收功率(BRSRP)、参考信号接收功率(RSRP)、参考信号接收质量(RSRQ)、接收信号强度指示符(RSRI)、信号干扰噪声比(SINR)、载波干扰噪声比(CINR)、信噪比(SNR)、误差矢量幅度(EVM)、比特误码率(BER)和块误码率(BLER)中的至少一种。除了以上示例之外，还可以使用具有等同技术含义的其他术语或指示信道质量的其他度量。在下文中，本公开中的高信道质量表示与信号的幅度相关的信道质量值较大，或者与误码率相关的信道质量值较小。更高的信道质量可以表示保证了有效的无线通信环境。此外，最佳波束可以是多个波束中具有最高信道质量的波束。
终端141可以基于测量结果向第一基站120发送关于高质量波束的信息以及关于通过波束发送的参考信号的接收强度的信息作为反馈。在下文中，针对服务小区测量的关于波束的信息(例如，波束的索引、分配给波束的资源标识符(ID)等)和关于接收强度的信息可以称为第一状态信息。第一状态信息可以根据配置包括关于一个或更多个(例如，两个或四个)高质量波束的信息和关于其接收强度的信息。例如，如果以需要一个波束的反馈的方式进行配置，则终端141可以向第一基站120发送具有最大接收强度的波束的索引和相应索引的接收强度信息。在以下描述中，具有最大接收强度的波束可以被称为“最佳波束”或“优选波束”。
除了服务基站之外，终端141还可以测量作为相邻基站(或相邻小区)的第二基站130(或小区B)的状态。终端141可以测量从第二基站130发送的信号的质量。终端141可以基于测量结果，向第一基站120报告关于高质量波束的信息以及关于通过该波束发送的信号的接收强度的信息。在下文中，针对相邻小区测量的关于波束的信息和关于接收强度的信息可以称为“第二状态信息”。
尽管已经以第一终端141作为示例进行了上述描述，但是接收器321可以接收由第一基站120服务的第二终端142和第三终端143中的每一个的测量信息。接收器321将所有接收到的测量信息提供发送给波束信息管理器323。
波束信息管理器323可以由从接收器321接收到的测量信息获得服务小区的第一状态信息。波束信息管理器323可以针对服务基站识别和管理具有相对大的接收强度的波束和该波束的接收强度。波束信息管理器323可以由从接收器321接收到的测量信息获得相邻小区的第二状态信息。波束信息管理器323可以针对一个或更多个相邻基站中的每一个相邻基站识别和管理具有最大接收强度的波束和该波束的接收强度。
负载信息管理器322可以测量第一基站120的小区A的负载。负载信息管理器322可以根据负载的定义以各种方式中的任何一种来测量和管理小区A的负载。在一些实施例中，负载信息管理器322可以测量和管理小区A中的物理资源块(PRB)的平均使用量作为小区负载。在一些其他实施例中，负载信息管理器322可以测量和管理小区A的保证比特率(GBR)中的吞吐量(以下称为“GBR吞吐量”)所需的PRB比率(ratio)作为小区负载。在一些其他实施例中，负载信息管理器322可以测量和管理连接到小区A的终端的数目作为小区负载。在一些其他实施例中，负载信息管理器322可以测量和管理小区A中使用的平均发送功率值作为小区负载。
负载信息管理器322和波束信息管理器323可以分别将测量和管理的信息发送到控制器220的负载计算器310。测量和管理的信息表示相应小区的负载信息和测量信息。在一些实施例中，负载信息管理器322和波束信息管理器323可以被配置为以预定间隔将管理信息发送到控制器220。尽管已经对第一基站配置320进行了描述，但是第二基站配置330可以以与第一基站配置320的方式相同或相似的方式将由负载信息管理器332和波束信息管理器333测量和管理的信息发送到负载计算器310。
负载计算器310可以获得由负载均衡设备110管理的所有小区中的每一个小区的负载信息和测量信息。负载计算器310可以基于所获得的所有小区中的每一个小区的负载信息和测量信息来配置多个配置组合。此外，负载计算器310可以计算多个配置组合中的每一个配置组合的预计负载。配置组合是由终端选择的服务小区的组合，并且表示终端的至少一些服务小区根据负载均衡被重新布置的结果。换句话说，多个配置组合表示根据由终端配置的服务小区进行区分的情况。也就是说，配置组合表示确定终端的服务小区的状态之一，并且一个配置组合指示多种可能情况中的一种情况。
负载计算器310可以计算根据各个配置组合预测的环境中的每个小区的负载。负载计算器310可以计算多个配置组合中的一个配置组合中的多个小区中的各个小区的负载，然后可以改变配置组合，从而计算各个小区的负载。换句话说，负载计算器310可以通过针对多个配置组合中的每个配置组合的重复操作来计算每个小区的负载。例如，如果小区的数目是W并且配置组合的数目是Z，则负载计算器310可以产生(W×Z)个负载计算结果。在这种情况下，可以根据详细实施例来不同地定义要计算的负载。负载计算器310可以将针对各个配置组合的负载计算结果发送到负载均衡器315。
负载均衡器315可以基于负载计算器310的多个负载计算结果来选择多个配置组合中的一个配置组合。此外，负载均衡器315可以控制执行负载均衡所需的信令。在这种情况下，可以根据详细实施例来不同地定义用于选择一个配置组合的标准。
负载均衡器315可以根据所选择的组合执行负载均衡。在一些实施例中，负载均衡器315可以基于多个负载计算结果确定执行切换的至少一个终端。例如，在图1中，负载均衡器315可以确定执行第三终端143的切换。在一些其他实施例中，负载均衡器315可以基于多个负载计算结果确定控制功率的终端。例如，负载均衡器315可以在一个波束的服务区域中，识别靠近服务小区的终端和远离该服务小区的另一终端。负载均衡器315可以确定将远离服务小区的终端切换到另一个小区。在这种情况下，为了使远离服务小区的终端与靠近服务小区的终端之间的干扰最小化，负载均衡器315可以降低靠近服务小区的终端的服务波束的发送功率。
负载均衡器315可以将控制消息发送到第一基站120或第二基站130中的至少一个。在一些实施例中，控制消息可以是用于指示正在被服务的终端执行切换的消息。负载均衡器315可以将控制消息发送到第一基站120的消息产生器324或第二基站130的消息产生器326。在一些其他实施例中，控制消息可以是指示对正在被服务的终端的服务波束的功率进行控制的消息。负载均衡器315可以将控制消息发送到第一基站120的功率控制器325或第二基站130的功率控制器335。
如果从负载均衡器315接收到控制消息，则消息产生器324可以产生切换命令以指示被确定执行切换的终端执行切换。具体地，消息产生器324可以产生包括移动性控制信息(MCI)的RRC连接重新配置消息。MCI可以通过“MobilityControlInfo信息元素(IE)”包括在RRC连接重新配置消息中。发送器326可以将RRC连接重新配置消息发送到被确定为执行切换的终端。第二基站130的消息产生器334和发送器336分别以与消息产生器324和发送器326的方式相同或相似的方式操作。
如果从负载均衡器315接收到控制消息，则功率控制器325可以控制发送器326中的参数，以如控制消息所指示的那样控制功率。例如，功率控制器325可以控制发送器326中的参数，以根据控制消息所指示的波束信息(例如，波束索引)来降低特定波束的功率。作为另一示例，功率控制器325可以控制发送器326中的参数，以根据控制消息所指示的功率值来增加特定波束的功率。第二基站130的功率控制器335以与功率控制器325的方式相同或相似的方式操作。
在图1至图3中，已经描述了根据本公开的各种实施例的用于负载均衡的无线通信环境、必要的信息(例如，负载信息、测量信息等)、负载均衡的结果以及用于确定负载均衡的操作。在下文中，将参照图4和图5描述用于计算每个小区的负载以及执行负载均衡的整体操作的流程，并且将参照图6和图7描述用于在有效负载均衡的各个预测情况中计算每个小区的负载的详细操作。
图4是示出根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡设备110的操作的流程图。为了便于描述，将描述负载均衡设备110使第一基站120的第一小区(例如，小区A)和第二基站130的第二小区(例如，小区B)的负载均衡的操作流程。
参照图4，在步骤410中，负载均衡设备110可以获得由第一小区服务的终端的第一测量信息。例如，终端可以是图1中所示的第三终端143。第一测量信息可以包括第三终端143的服务小区的第一状态信息。第一状态信息可以包括指示用于第三终端143的服务小区的最佳波束(例如，波束123)的至少一条波束信息以及指示通过服务小区的最佳波束发送的参考信号的接收强度的信息。此外，第一测量信息可以包括第三终端143的相邻小区的第二状态信息。作为测量报告的第二状态信息可以包括指示用于第三终端143的一个或更多个相邻小区中的每个相邻小区的最佳波束的至少一条波束信息以及关于通过一个或更多个相邻小区中的每个相邻小区的最佳波束发送的信号的接收强度的信息。例如，波束信息可以是指示最佳波束的波束索引或指示分配给最佳波束的资源的波束资源ID。例如，接收强度可以是RSRP、RSSI或RSRQ中的至少一个。
在操作420中，负载均衡设备110可以获得由第二小区服务的终端的第二测量信息。例如，终端可以是图1中所示的第四终端144。第二测量信息可以是关于第四终端144的服务小区的第一状态信息以及关于第四终端144的一个或更多个相邻小区中的每个相邻小区的第二状态信息。可以以与第一测量信息的方式相同或相似的方式来确定第二测量信息。
在步骤430中，负载均衡设备110可以基于第一测量信息和第二测量信息发送用于将第一终端的服务小区从第一小区切换到第二小区的控制消息(控制信号)。为此，负载均衡设备110可以配置多个配置组合，并且可以将一个特定配置组合确定为负载均衡的结果。具体地，负载均衡设备110可以识别满足特定标准的特定配置组合。用于识别特定配置组合的标准可以被定义为优选负载的公平性、优选整体***负载(例如，多个小区)、优选负载的减少(例如，特定小区)、优选由于波束引起的小区之间的干扰、或者优选防止出现最大/最小阈值。负载均衡设备110可以执行控制，以如所确定的特定配置组合所指示的那样将特定终端从服务小区切换到目标小区。负载均衡设备110可以将控制消息发送到特定终端的服务小区。支持特定终端的服务小区的基站可以通过高层信令向特定终端发送切换命令。
如参照图4所述，负载均衡设备110可以基于与波束相关的测量信息来控制负载均衡。因此，可以执行考虑到波束的方向性的负载均衡。
尽管未在图4中示出，但是在一些实施例中，负载均衡设备110可以响应于检测到第一小区过载来执行图4中所描述的操作。负载均衡设备110可以执行图4中所描述的操作,以将由第一小区服务的任何终端切换到另一个小区。在一些其他实施例中，负载均衡设备110可以周期地执行图4中描述的操作，而不管第一小区的当前负载状态的检测结果如何。
图5是示出根据本公开的各种实施例的在无线通信***中由负载均衡设备110计算负载的操作的流程图。负载均衡设备110可以执行负载计算，以确定在图4中的步骤430中执行切换的终端。
参照图5，在步骤510中，负载均衡设备110可以确定多个配置组合。配置组合表示各个终端的可配置服务小区的组合。在一些实施例中，负载均衡设备110可以基于小区的数目和小区所服务的终端的数目来配置多个配置组合。例如，如果负载均衡设备110管理的小区数目为N，并且如果终端数目为M，则负载均衡设备110可以配置NM个配置组合。这是因为可用于一个终端的服务小区的数目是N的事实。例如，如果负载均衡设备110管理小区A和小区B，并且如果终端x和终端y位于小区A和小区B中，则终端x和终端y可以对应于配置组合(A，A)、(A，B)、(B，B)和(B，A)中的一个。
在一些其他实施例中，负载均衡设备110可以基于各个小区的负载信息和波束信息来配置多个配置组合。负载均衡设备110可以确定其波束索引(被报告为一个服务小区的最佳波束)与其他终端的波束索引不同的终端。负载均衡设备110可以认识到其他终端未位于所确定的终端的服务波束所覆盖的区域中。负载均衡设备110可以考虑到所确定的终端被切换到除当前服务小区之外的另一小区的情况，来配置多个配置组合。如果所确定的终端的当前服务小区不为所确定的终端服务，则可能不存在由于相应的服务波束引起的干扰。负载均衡设备110可以将所确定的终端的切换确定为多个配置组合的充分条件。例如，如果负载均衡设备110管理的小区数目是X，并且如果X个小区服务的终端的数目是Y，则负载均衡设备110可以配置(X-1)×XY-1个配置组合。
在操作520中，负载均衡设备110可以确定多个配置组合当中的第i配置组合的负载信息。负载信息表示每个小区的负载。换句话说，负载均衡设备110可以计算第i配置组合的每个小区的负载。例如，负载均衡设备110可以计算第二配置组合的每个小区的负载。负载均衡设备110可以在终端x的服务小区是小区A并且终端y的服务小区是小区B的情况下，计算小区A的负载和小区B的负载。
可以以各种方式中的任何一种方式来定义负载。在一些实施例中，负载可以被定义为连接到小区的终端(用户)的数目。例如，如果连接到小区A的终端的数目是3，并且如果连接到小区B的终端的数目是1，则负载均衡设备110可以将小区A的负载确定为“3”并且将小区B的负载确定为“1”。
在一些其他实施例中，负载可以被定义为小区平均处理的负载量。例如，如果小区A的每个周期的平均吞吐量是100个PRB，并且如果小区B的每个周期的平均吞吐量是60个PRB，则负载均衡设备110可以将小区A的负载确定为“100”并且将小区B的负载确定为“60”。
在一些其他实施例中，负载可以被定义为连接到小区的每个终端的GBR吞吐量。负载均衡设备110可以基于每个终端的GBR吞吐量，根据多个配置组合中的每一个配置组合确定每个小区的负载。例如，负载均衡设备110可以将连接(例如，RRC连接)到每个小区的各个终端的GBR吞吐量进行求和，从而确定每个小区的负载。
在一些其他实施例中，可以根据连接到小区的终端的质量参数来定义负载。例如，负载均衡设备110可以基于每个终端的平均频谱效率或者调制和编码方案(MCS)，根据多个配置组合中的每一个配置组合来确定每个小区的负载。
在一些其他实施例中，可以根据发送功率来定义负载。负载均衡设备110可以基于每个小区的每个波束的数据信道的平均发送功率，根据多个配置组合中的每一个配置组合来确定每个小区的负载。例如，负载均衡设备110可以根据用于向小区中的终端提供服务的波束以及使用波束所需的平均功率量来确定每个小区的负载。
如果特定终端从当前服务小区切换到另一个小区，则负载均衡设备110可以执行计算以预测每个小区的负载的变化。例如，假设小区A为三个终端服务，小区B为一个终端服务。小区A可以具有每个周期100个PRB的平均吞吐量，并且小区B可以具有每个周期30个PRB的平均吞吐量。如果负载均衡设备110在小区A中服务，并且如果将具有每个周期需要30个PRB的吞吐量的终端切换到小区B，则负载均衡设备110可以确定小区A的负载预测为“70个PRB”，小区B的负载预测为“60个PRB”。
在操作530中，负载均衡设备110可以确定是否已经针对所有配置组合确定了负载信息。如果存在尚未确定其负载信息的配置组合，则负载均衡设备110可以执行与步骤540对应的操作。如果已经确定了所有配置组合的负载信息，则负载均衡设备110可以执行与步骤550相对应的操作。
在步骤540中，负载均衡设备110可以通过后续配置组合替换当前配置组合。例如，负载均衡设备110可以针对第三配置组合计算每个小区的负载。假设终端x的服务小区和终端y的服务小区被配置为小区B，负载均衡设备110可以改变相关参数以计算预测负载。此后，负载均衡设备110可以重复执行操作520和操作530。
在步骤550中，负载均衡设备110可以基于各个配置组合的负载信息来确定第一配置组合。第一配置组合可以被称为“最优(或最佳)配置组合”。负载均衡设备110可以根据针对各个配置组合所计算出的每个小区的负载，确定满足特定标准的第一配置组合。可以根据负载均衡设备110的用户、无线通信环境100的运营商或政策来预先确定或自适应地改变特定标准。特定标准可以优选负载的公平性，可以优选整体***(例如，多个小区)负载，可以优选负载(例如，特定小区)的减少，或者可以优选防止出现最大/最小阈值。作为特定示例，负载均衡设备110可以确定多个配置组合当中在由负载均衡设备110操作的整个小区上具有最低负载的第一配置组合。作为另一示例，负载均衡设备110可以从多个配置组合之中确定第一配置组合，其中，在第一配置组合中，多个小区中的具有最大负载的小区具有最多的负载减少。。作为另一示例，负载均衡设备110可以根据多个配置组合中的每一个配置组合，确定使小区的平均负载最小化的第一配置组合。作为另一示例，负载均衡设备110可以确定使小区负载的标准偏差最小化的第一配置组合。
同时，如果特定终端从当前服务小区切换到目标小区(另一小区)，则负载均衡设备110可以考虑另一终端的干扰分量的变化，以及特定终端的信道的变化。例如，在小区A服务的两个终端具有相同的最佳服务波束的情况下，如果仅控制一个终端切换到小区B，则位于相同服务波束区域中的另一个终端可能经历由于小区B的波束引起的干扰。因此，在一些实施例中，负载均衡设备110可以进一步考虑干扰分量来管理多个配置组合中的每一个配置组合的优先级，从而确定第一配置组合。例如，负载均衡设备110可以降低用于仅对位于相同服务波束区域中的一个终端进行切换的配置组合的优先级，或者可以增加其他终端没有位于相应的波束区域的配置组合的优先级，从而确定第一配置组合。
在步骤560中，负载均衡设备110可以根据所确定的第一配置组合来发送控制消息。可以通过比较所确定的第一配置组合与当前负载均衡设备110中预先配置的配置组合之间的差异来确定是否执行负载均衡。如果存在差异，或者如果差异等于或大于阈值，则负载均衡设备110可以发送控制消息。例如，预先配置的配置组合可以为终端x的服务小区是小区A并且终端y的服务小区是小区A的组合。第一配置组合可以为终端x的服务小区是小区B并且终端y的服务小区是小区A的组合。负载均衡设备110可以将预先配置的配置组合与第一配置组合进行比较，并且可以确定终端x是要执行切换的终端。负载均衡设备110可以将控制消息发送到作为终端x的服务小区的小区A的第一基站120。控制消息可以包括执行切换的终端的标识符和指示切换的信息。
尽管未在图5中示出，在一些实施例中，负载均衡设备110可以在确定了第一配置组合之后判断由于现存服务小区引起的干扰的影响，而不是考虑负载计算过程中的干扰。具体地，负载均衡设备110可以基于由执行切换的终端测量的信噪比(SNR)值、载波干扰噪声比(CINR)值、信号干扰噪声比(SINR)值或信号干扰比(SIR)值来确定干扰的影响。如果由于干扰引起的质量退化很严重，则负载均衡设备110可以重复图5中的步骤510和后续步骤的操作。
如参照图5所述，负载均衡设备110可以计算各个配置组合的负载，然后可以选择满足预定标准的一个配置组合。因此，可以根据最佳配置组合来执行负载均衡。
同时，如果针对所有多个配置组合以任意顺序计算每个小区的负载，则复杂度可能增加。为了解决该复杂度问题，负载均衡设备110可以控制多个配置组合的顺序。在一些实施例中，负载均衡设备110可以进行控制，以根据特定配置(例如，预计具有相对高的负载均衡效果的终端的切换)的配置组合，优先计算每个小区的负载。预计具有高负载均衡效果的终端可以是位于小区覆盖范围与其他小区覆盖范围重叠的小区边界区域中的终端，或者可以是属于没有其他终端位于其中的服务波束区域的终端。负载均衡设备110可以根据配置组合顺序地计算每个小区的负载。负载均衡设备110可以通过控制顺序，在针对所有多个配置组合计算每个小区的负载之前，确定特定配置组合。在一些其他实施例中，负载均衡设备110可以以使每个单元的预测负载的计算的复杂度最小化的方式，控制多个配置组合的顺序。例如，负载均衡设备110可以控制多个配置组合的顺序，使得执行切换的终端增加或减少一个。
在参照图5描述的实施例中，负载均衡设备110配置多个配置组合。在这种情况下，负载均衡设备110可以考虑可能的情况的数目。然而，为了降低计算复杂度，负载均衡设备110可以仅允许一些终端通过负载均衡改变服务小区。换句话说，负载均衡设备110可以识别用于构成多个配置组合的候选终端。候选终端表示其服务小区可以为了负载均衡而改变的终端。也就是说，在配置多个配置组合时，可以不考虑除候选终端之外的终端的服务小区的改变。例如，图1中的第二终端142与第一基站120邻近。如果第二终端142被切换到另一个小区(例如，第二小区)，则与服务小区是第一小区的情况相比，第二终端142可能经历质量的显着退化。即使执行了诸如切换的负载均衡操作，也可能需要负载均衡设备110识别出质量退化的差距不大于预定值的终端。将参照图6描述通过识别候选终端来减少配置组合的数目的实施例。
图6是示出根据本公开的各种实施例的在无线通信***中由负载均衡设备110确定配置组合的操作的流程图。在下文中，将参照图6描述图5中的步骤510的负载均衡设备110的详细操作。
参照图6，在步骤610中，负载均衡设备110可以获得关于第一小区的接收强度的第一强度信息以及关于第二小区的接收强度的第二强度信息。参照图1中的第二终端142作为示例，负载均衡设备110可以从第一基站120获得第一强度信息。第一小区可以是图1中的小区A。第一强度信息可以是指示作为第二终端142的服务小区的小区A的接收强度的第一状态信息。此外，负载均衡设备110可以从第一基站120获得第二强度信息。第二小区可以是图1中的小区B。第二强度信息可以是指示作为第二终端142的相邻小区的小区B的接收强度的第二状态信息。
在步骤620中，负载均衡设备110可以基于第一强度信息与第二强度信息之间的差异来识别候选终端。负载均衡设备110可以确定第一强度信息与第二强度信息之间的差异是否等于或大于阈值。如果从服务小区发送的参考信号的接收强度与从相邻小区发送的参考信号的接收强度之间的差小于阈值，则负载均衡设备110可以确定相应的终端位于小区重叠区域。负载均衡设备110可以从小区服务的所有终端中识别位于小区重叠区域中的候选终端。这是因为如果不位于小区重叠区域中的终端执行切换，则预计终端会表现出显著的质量退化的事实。例如，负载均衡设备110可以识别出图1中的第三终端143。
在步骤630中，负载均衡设备110可以获得关于第一小区的波束的第一波束信息以及关于第二小区的波束的第二波束信息。参照图1中的第二终端142作为示例，负载均衡设备110可以从第一基站120获得第一波束信息(例如，波束123)，该第一波束信息为作为第三终端143的服务小区的小区A的第一状态信息。此外，负载均衡设备110可以从第一基站120获得第二波束信息(例如，133)，第二波束信息为作为第三终端143的相邻小区的小区B的第二状态信息。
在步骤640中，负载均衡设备110可以基于第一波束信息和第二波束信息确定多个配置组合。负载均衡设备110可以识别对应于由第一波束信息指示的波束与由第二波束信息指示的波束相同的情况的终端。在下文中，所识别的终端可以被称为“集群终端(clustered terminals)”。负载均衡设备110可以在步骤620中识别的候选终端中识别集群终端。负载均衡设备110可以将集群终端确定为组。负载均衡设备110可以基于所确定的组的数目来确定多个配置组合。例如，负载均衡设备110可以在步骤620中识别三个候选终端。三个候选终端中的两个候选终端可以是分别针对小区A和小区B具有相同最佳波束的集群终端。负载均衡设备110可以根据一个组中的每一个终端和另一个候选终端的服务小区是小区A还是小区B来确定多个配置组合，而不是根据三个候选终端中的每一个候选终端的服务小区是小区A还是小区B来确定多个配置组合。这是由于如果集群终端的服务小区彼此不同，则可能导致终端之间的小区间干扰的事实。此后，如果负载均衡设备110确定切换该组中的一个终端，则负载均衡设备110还可以确定切换该组中的其他终端。
已经按照通过步骤610和步骤620识别候选终端(下文称为“边界识别”)和通过步骤630和步骤640识别集群终端(下文称为“分组”)的顺序进行了图6的描述，但是本公开不限于此。边界识别操作可以在分组操作之前执行，或者可以与分组操作同时执行。在这种情况下，在步骤630中，负载均衡设备110可以从由小区服务的所有终端中识别集群终端，而不是从所识别的候选终端中识别集群终端。
负载均衡设备110可以通过图6中的操作控制假设预测有效负载均衡效果的情况的数目(对应于配置组合的数目)，因此，降低了负载均衡设备110的计算复杂度并改善了负载均衡的体验质量。
图7是示出根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡设备110的功率控制过程的流程图。参照图7描述的功率控制过程可以独立于参照图4至图6描述的切换操作来执行，可以根据特定终端的切换来执行，或者可以与切换操作相关联地同时执行。
参照图7，在步骤710中，负载均衡设备110可以基于各个终端的测量信息来确定第一小区中的第一终端的波束信息与第一小区中的第三终端的波束信息是否相同。例如，负载均衡设备110可以考虑第一终端和第三终端的服务小区是第一小区的情况。第一终端的服务波束和第三终端的服务波束可以是相同的。作为另一示例，负载均衡设备110可以考虑第一终端的服务小区是第一小区而第三终端的相邻小区是第一小区的情况。第一终端的服务波束和第三终端的第一小区的最佳波束可以是相同的。
如果第一小区的第一终端的波束信息和第一小区的第三终端的波束信息相同，则负载均衡设备110可以执行步骤720中的操作。另一方面，如果第一小区中的第一终端的波束信息和第一小区中的第三终端的波束信息不相同，则负载均衡设备110可以终止功率控制过程。
如果在步骤720中第一小区的第一终端的接收强度信息与第一小区的第三终端的接收强度信息之间的差异等于或大于阈值，则负载均衡设备110可以执行步骤730中的操作。例如，第一终端可以测量从第一小区发送的参考信号(例如，-72dBm)以确定RSRP值69，并且可以将确定的值反馈给作为服务小区的第一小区。第三终端可以测量从第一小区发送的参考信号(例如，-49dbm)以确定RSRP值92，并且可以将确定的值报告给第一小区。如果RSRP值之间的差等于或大于阈值20，则负载均衡设备110可以确定在步骤730中执行功率控制过程。这是由于如果接收强度差超过预定值则可以通过功率控制来区分两个终端的事实。同时，如果第一小区的第一终端的接收强度信息与第一小区的第三终端的接收强度信息之间的差异小于阈值，则负载均衡设备110可以终止功率控制过程。可以根据基站的容量信息、由小区服务的各个终端的分布以及资源使用量中的至少一个来自适应地调整阈值。
在步骤730中，负载均衡设备110可以改变第三终端的服务波束的功率。负载均衡设备110可以向作为第三终端的服务基站的第一基站120发送控制消息，以控制功率。控制消息可以包括指示第三终端的ID以及指示与第三终端相关联的特定波束的功率值或功率范围的信息。在接收到控制消息时，第一基站120可以增加或减少第三终端的服务波束的功率。例如，如果第三终端比第一终端更靠近第一基站120，则控制消息可以旨在通过第三终端的服务波束降低数据信道的发送功率。
尽管未在图7中示出，但是负载均衡设备110可以执行控制，使得第一终端从第一小区切换到第二小区。如果必要，负载均衡设备110可以控制第二小区的第二基站130，以增加第一终端的最佳波束的功率。通过控制功率来扩展另一个小区的覆盖范围，第二小区可以有效地处理第一终端的负载。
已经描述了切换的确定和功率控制操作在图7中分开执行。但是，可以组合切换的确定和功率控制操作，以互补的方式执行。负载均衡设备110可以在考虑切换的确定和功率控制操作的情况下来配置多个配置组合，然后可以确定最佳配置组合。例如，负载均衡设备110可以在考虑服务波束的电场(或者提供的波束功率)的情况下来配置多个配置组合。可以考虑将在图10中描述的无线通信环境1000和无线通信环境1050。在无线通信环境1000中，第一终端1041的服务小区可以是第一小区，第三终端1043的服务小区可以是第二小区。负载均衡设备110可以在考虑第一终端1041的功率可控水平的数目、第三终端1043的功率可控水平的数目以及由负载均衡设备110管理的小区的数目的情况下，来配置多个配置组合。第二终端可能由于从第一小区提供给第一终端1041的波束而受到干扰。然而，由于第一终端1041是强电场终端，所以即使由第一小区提供的波束的发送功率减小时，第一终端1041也可以具有较小的影响。也就是说，负载均衡设备110可以考虑上述事项从多个配置组合中找到最佳配置组合。如上所述，即使第一终端的SNR降低，负载均衡设备110也可以在考虑所有小区(第一小区和第二小区)的情况下来改善通信质量。
在下文中，参照图8至图10，本公开将描述参照图4至图7描述的负载均衡设备110的操作的详细使用情况。
图8示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡的示例。负载均衡设备110控制连接到负载均衡设备110的基站的小区，从而执行负载均衡。在下文中，为了便于描述，无线通信环境800表示在执行负载均衡之前的小区和终端，无线通信环境850表示在执行了负载均衡设备110的负载均衡之后的小区和终端。
参照图8，无线通信环境800和850可以包括基站、终端和负载均衡设备110。各个基站和终端可以执行波束成形。基站可以包括第一基站120和第二基站130。可以为小区范围A内的终端设置第一基站120。可以为小区范围B内的终端设置第二基站130。第一基站120可以使用波束121至125与覆盖范围中的至少一个终端进行通信。第二基站130可以使用波束131至135与覆盖范围中的至少一个终端进行通信。终端可以包括第一终端841、第二终端842、第三终端843、第四终端844和第五终端845。
负载均衡设备110可以从第一基站120获得第一终端841、第二终端842、第三终端843和第四终端844中的各个终端的测量信息。例如，负载均衡设备110可以从第一基站120获得指示第一基站120针对第三终端843的最佳波束的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。另外，负载均衡设备110可以从第一基站120获得指示第二基站130针对第三终端843的最佳波束的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。如果第三终端843从服务小区(小区A)的接收强度与其从相邻小区(小区B)的接收强度之间的差小于阈值，则负载均衡设备110可以确定第三终端843位于小区边界。负载均衡设备110可以将多个终端中的第三终端843识别为候选终端。
负载均衡设备110可以确定与第三终端843的服务小区是小区A的情况对应的第一配置组合、以及与第三终端843的服务小区是小区B的情况对应的第二配置组合。在这种情况下，注意，可以维持配置到第一终端841、第二终端842、第三终端843和第五终端845的当前服务小区。
在第一组合的情况下，负载均衡设备110可以预测每个小区的负载。例如，如果负载被定义为连接到特定小区的终端的数目(用户的数目)，则负载均衡设备110可以将小区A的负载确定为“4”并且将小区B的负载确定为“1”。在第二配置组合的情况下，负载均衡设备110可以预测每个小区的负载。例如，如果负载被定义为连接到特定小区的终端的数目(用户的数目)，则负载均衡设备110可以将小区A的负载确定为“3”并且将小区B的负载确定为“2”。负载均衡设备110可以确定第一配置组合和第二配置组合中的第二配置组合对于所有小区的负载具有最小的标准偏差。负载均衡设备110可以根据确定的第二配置组合执行负载均衡。
负载均衡设备110可以根据所确定的第二配置组合产生控制消息。控制消息可以是被配置用于第三终端843执行切换的消息。负载均衡设备110可以将控制消息发送到作为第三终端843的服务基站的第一基站120。第一基站120可以根据控制消息向第三终端843发送切换命令。第三终端843可以根据切换命令执行从第一基站120到第二基站130的切换。如在无线通信环境850中所示，可以随着第三终端843执行切换来执行负载均衡。
在基于波束成形的通信***中，由于波束之间的方向性，现存的源小区的干扰可能相对较小。与传统的无线电接入技术(RAT)相比，负载均衡设备110可以更有效地执行负载均衡操作。
具体地，在仅第三终端843位于波束123的区域中的情况下，如果第三终端843被切换到小区B，则第一基站120不使用波束12，从而最小化小区间干扰。在一些实施例中，负载均衡设备110还可以在发送了用于第三终端843的切换的控制消息之后，确定是否获得指示波束123的另一终端的波束信息。这是由于第三终端843的切换可能导致与位于波束123的区域中的终端的干扰。
尽管未在图8中示出，但是如果存在位于波束123的区域中的另一终端，则负载均衡设备110可以进行控制以将该另一终端切换到小区B，或者可以控制波束123的发送功率。
图9示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡的另一示例。负载均衡设备110对连接到负载均衡设备110的基站的小区进行控制，从而执行负载均衡。在下文中，为了便于描述，无线通信环境900表示在执行负载均衡之前的小区和终端，无线通信环境950表示在执行了负载均衡设备110的负载均衡之后的小区和终端。
参照图9，无线通信环境900和950可以包括基站、终端和负载均衡设备110。各个基站和终端可以执行波束成形。基站可以包括第一基站120和第二基站130。可以为小区范围A内的终端设置第一基站120。可以为小区范围B内的终端设置第二基站130。第一基站120可以使用波束121至125与覆盖范围中的至少一个终端通信。第二基站130可以使用波束131至135与覆盖范围中的至少一个终端通信。终端可以包括第一终端941、第二终端942和第三终端943。
负载均衡设备110可以从第一基站120获得第一终端941和第三终端943中的各个终端的测量信息。例如，负载均衡设备110可以从第一基站120获得，指示第一基站120针对第一终端941的最佳波束(例如，波束122)的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。此外，负载均衡设备110可以从第一基站120获得指示第二基站130针对第一终端941的最佳波束(例如，波束132)的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。如果第一终端941从服务小区(小区A)的接收强度与其从相邻小区(小区B)的接收强度之间的差小于阈值，则负载均衡设备110可以确定第一终端941位于小区边界。负载均衡设备110可以将多个终端中的第一终端941识别为候选终端。负载均衡设备110可以以与上述方式相同的方式将第二终端942和第三终端943识别为候选终端。
负载均衡设备110可以根据三个终端941至943中的每一个终端的服务小区是小区A还是小区B来确定总共八个配置组合。在这种情况下，尽管未在图9中示出，但是当前不位于小区边界中的终端可以维持当前配置的服务小区。
负载均衡设备110可以针对八个配置组合中的每一个配置组合预测每个小区的负载。例如，负载均衡设备110可以将负载定义为每个周期在特定小区中处理的资源的平均数目(例如，PRB的数目)。假设每个周期分配给第一终端941的资源的数目是2个PRB，分配给第二终端942的资源的数目是1个PRB，分配给第三终端943的资源的数目是3个PRB。如果第一终端941和第三终端943的服务小区是小区A，并且如果第二终端942的服务小区是小区B，则负载均衡设备110可以将小区A的负载确定为“5”，将小区B的负载确定为“1”。负载均衡设备110可以以与上述示例相同的方式顺序地产生八个配置组合中的各个配置组合的预测负载。
在一些实施例中，负载均衡设备110可以在考虑各个终端的波束信息的情况下，来识别八个配置组合中的一些配置组合。例如，负载均衡设备110可以根据从第一终端941发送到第一基站120的第一状态信息来识别波束122，并且可以根据测量信息识别波束132。波束122和波束132可以分别是针对第一终端941的服务小区(小区A)和相邻小区(小区B)的最佳波束。负载均衡设备110可以根据从第二终端942发送到第二基站130的第一状态信息来识别波束132，并且可以根据测量信息识别波束122。波束132和波束122可以分别是针对第二终端942的服务小区(小区B)和相邻小区(小区A)的最佳波束。负载均衡设备110可以确定第一终端941和第二终端942位于一个区域中。该区域可以被定义为引起高于阈值的干扰的范围。负载均衡设备110可以将第一终端941和第二终端942确定为一个组。负载均衡设备110可以根据八种情况，从八种配置组合中排除第一终端941和第二终端942具有彼此不同的服务小区的配置组合。负载均衡设备110可以确定四种配置组合。例如，负载均衡设备110可以以第一终端941、第二终端943和第三终端943的顺序，确定四种配置组合，诸如(A，A，A)、(A，A，B)、(B，B，A)和(B，B，B)。负载均衡设备110可以通过将位于相同的波束区域中的终端管理为一组来减少干扰的影响。
负载均衡设备110可以根据针对每个小区的产生的负载来确定是否执行负载均衡。负载均衡设备110可以根据特定标准识别多个配置组合中的一个配置组合。负载均衡设备110可以根据所识别的配置组合与当前配置是否相同来确定是否要执行负载均衡。例如，如果识别出如无线通信环境950中所示的配置组合，则负载均衡设备110可以确定两个终端(例如，第二终端942和第三终端943)执行切换。负载均衡设备110可以将第一控制消息发送到用作第二终端942的服务基站的第二基站130。第一控制消息可以包括指示第二终端942的标识符、第二终端942的切换命令、关于第二终端942的目标基站(或目标小区(例如，小区A))的信息。负载均衡设备110可以将第二控制消息发送到作为第三终端943的服务基站的第一基站120。第二控制消息可以包括指示第三终端943的标识符、第三终端943的切换命令以及关于第三终端943的目标基站(或目标小区(例如，小区B))的信息。
负载均衡设备110可以在考虑各个终端的波束信息的情况下来预测负载，从而降低负载均衡的复杂度并使干扰(例如，小区间干扰)的影响最小化。结果，负载均衡设备110可以向被服务的终端的用户提供最佳通信质量。
图10示出了根据本公开的各种实施例的无线通信***中的负载均衡的另一示例。负载均衡设备110控制连接到负载均衡设备110的基站的小区，从而执行负载均衡。在下文中，为了便于描述，无线通信环境1000表示在执行负载均衡之前的小区和终端，无线通信环境1050表示在执行了负载均衡设备110的负载均衡之后的小区和终端。特别地，图10示出了结合图7描述的功率控制操作的细节。
参照图10，无线通信环境1000和1050可以包括基站、终端和负载均衡设备110。各个基站和终端可以执行波束成形。基站可以包括第一基站120和第二基站130。可以为小区范围A内的终端设置第一基站120。可以为小区范围B内的终端设置第二基站130。第一基站120可以使用波束121至125与覆盖范围中的至少一个终端进行通信。第二基站130可以使用波束131至135与覆盖范围中的至少一个终端进行通信。终端可以包括第一终端1041、第二终端1042、第三终端1043和第四终端1044。
负载均衡设备110可以从第二基站130获得第一终端1041、第二终端1042、第三终端1043和第四终端1044中的各个终端的测量信息。例如，负载均衡设备110可以从第二基站130获得指示第二基站130针对第三终端1043的最佳波束(例如，波束132)的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。此外，负载均衡设备110可以从第二基站130获得指示第一基站120针对第三终端1043的最佳波束(例如，波束122)的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。负载均衡设备110可以从第二基站130获得指示第二基站130针对第四终端1044的最佳波束(例如，波束132)的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。此外，负载均衡设备110可以从第二基站130获得指示第一基站120针对第四终端1044的最佳波束(例如，波束123)的波束信息以及指示相应波束的接收强度的信息。
负载均衡设备110可以识别具有相同的服务波束132的第三终端1043和第四终端1044。负载均衡设备110可以针对通过波束132发送的参考信号来比较第三终端1043的接收强度和第四终端1044的接收强度。如果接收强度的差等于或大于阈值，则即使它们位于与第二基站130相同的方向上，负载均衡设备110也可以确定第三终端1043和第四终端1044彼此不邻近。此外，负载均衡设备110可以根据关于第三终端1043的小区A的波束信息(例如，波束122)和关于第四终端1044的小区A的波束信息(例如，波束132)，确定第三终端1043和第四终端1044彼此不邻近。
负载均衡设备110可以根据四个终端1041至1043中的每一个终端的服务小区是小区A还是小区B来确定总共16(＝24)个配置组合。在这种情况下，尽管未在图9中示出，但是当前不在小区边界中的终端可以维持当前配置的服务小区。负载均衡设备110可以针对16个配置组合预测每个小区的负载。
同时，负载均衡设备110可以在针对所有16个配置组合预测每个小区的负载之前，以依次切换远离相对高负载小区B的终端的顺序，对配置组合进行排序。负载均衡设备110可以通过从小区B接收到的第一状态信息来确定提供有来自小区B和第二基站130的服务的每个终端之间的距离。
负载均衡设备110可以执行控制，使得第三终端1043执行切换。负载均衡设备110可以向第二基站130发送指示第三终端1043执行切换到第一基站120的控制消息。负载均衡设备110可以允许第三终端1043通过小区A接收服务。第三终端1043可以通过第一基站120的波束122接收数据。在这种情况下，第二基站130的波束132可以干扰波束122。为此，如在无线通信环境1050中所示，第二基站130在负载均衡设备110的控制下产生波束1032。第二基站130可以通过具有降低的发送功率的波束103将数据发送到第四终端1044。负载均衡设备110可以降低第二基站130的波束132的发送功率，从而降低第三终端1043与第四终端1044之间的干扰。
如上面参照图1至图10所述，负载均衡设备110可以从多个基站(或多个小区)中的各个基站(或小区)接收要服务的终端的第一状态信息和第二状态信息(例如，MR)。负载均衡设备110可以在考虑波束信息以及关于接收强度的信息的情况下来执行切换和功率控制，从而在基于波束成形通信的***中执行有效的负载均衡。
在本公开中，尽管为了确定特定条件是否满足使用了“等于或大于”、“大于”、“等于或小于”或“小于”的表述，但是这只是示例，不排除其他表述。在上述条件下，表述“等于或大于”可以用“以上”代替，表述“等于或小于”可以用“以下”代替，表述“等于或大于或小于”可以用“大于或等于或小于”代替。
根据在本公开的权利要求和/或说明书中陈述的实施例的方法可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
当通过软件实现方法时，可以提供用于存储一个或更多个程序(软件模块)的计算机可读存储介质。存储在计算机可读存储介质中的一个或更多个程序可以被配置为由电子设备内的一个或更多个处理器执行。至少一个程序可以包括使得电子设备执行根据由所附权利要求限定和/或在本文公开的本公开的各种实施例的方法的指令。
程序(软件模块或软件)可以存储在包括随机存取存储器和闪速存储的非易失性存储器、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁性光盘存储设备、压缩光盘-ROM(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)或其他类型的光学存储设备、或磁带盒中。可选地，一些或所有的任何组合可以形成存储程序的存储器。此外，多个这样的存储器可以包括在电子设备中。
此外，程序可以存储在可附接的存储设备中，该存储设备可通过诸如因特网、内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)和存储区域网络(SAN)或它们的组合的通信网络进行访问。这种存储设备可以经由外部端口访问电子设备。此外，通信网络上的单独存储设备可以访问便携式电子设备。
在本公开的上述详细实施例中，根据所呈现的详细实施例，本公开中包括的组件以单数或复数表示。然而，选择单数形式或复数形式是为了便于适合于所呈现的情况的描述，并且本公开的各种实施例不限于其单个元素或多个元素。此外，描述中所表达的多个元素可以被配置为单个元素，或者描述中的单个元素可以被配置为多个元素。
虽然已经参照本公开的某些实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本公开的范围不应被限定为受限于实施例，而是应由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种操作用于无线通信***中的负载均衡的设备的方法，所述方法包括：
基于由第一小区提供服务的第一终端的第一测量信息和由第二小区提供服务的第二终端的第二测量信息，发送用于将所述第一终端的服务小区从所述第一小区切换到所述第二小区的控制信号，
其中，所述第一测量信息和所述第二测量信息中的每个包括：关于相应终端的服务小区的波束和其接收强度的信息，以及关于相邻小区的波束和其接收强度的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述控制信号包括：
获得多个终端中的各个终端的包括所述第一测量信息和所述第二测量信息的测量信息；
基于所述多个终端中的各个终端的测量信息，确定切换所述多个终端中的所述第一终端的服务小区；以及
发送用于将所述第一终端的服务小区从所述第一小区切换到所述第二小区的控制信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定切换所述第一终端的服务小区包括：
基于所述多个终端中的各个终端的测量信息，确定关于多个配置组合中的各个配置组合的负载信息；以及
基于所述多个配置组合中的各个配置组合的负载信息，确定所述多个配置组合中的用于切换所述终端的服务小区的第一配置组合，
其中，根据所述多个终端中的每个终端的服务小区是被配置为所述第一小区还是所述第二小区来确定所述多个配置组合中的各个配置组合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个组合中的所述第一配置组合满足第一条件，
其中，所述第一条件包括以下项中的至少一项：使与所述设备相关的多个小区的负载的平均值最小化、使所述多个小区的每单位时间的负载最小化、使所述多个小区中具有最大负载的小区的负载最小化，或使所述多个小区的负载的标准偏差最小化。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，根据以下项中的至少一项确定所述负载信息：在所述第一小区和所述第二小区中的每一个小区中使用的资源的数目、连接到所述第一小区和所述第二小区中的每一个小区的终端的数目、所述第一小区和所述第二小区中的每一个小区中的保证比特率(GBR)中的吞吐量所需的资源的比率、在连接到所述第一小区和所述第二小区中的每一个小区的每个终端中的调制和编码方案(MCS)，或者所述第一小区和所述第二小区中的每一个小区中的每个波束的发送功率。
6.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
根据所述多个终端中的各个终端的测量信息，获得关于所述多个终端中的每一个终端的所述第一小区的接收强度的第一强度信息以及关于所述多个终端中的每一个终端的所述第二小区的接收强度的第二强度信息；以及
基于所述第一强度信息与所述第二强度信息之间的差异，从所述多个终端中识别一个或更多个候选终端，
其中，所述一个或更多个候选终端包括所述第一终端。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
根据所述多个终端中的各个终端的测量信息，获得关于所述多个终端中的每一个终端的所述第一小区的波束的第一波束信息以及关于所述多个终端中的每一个终端的所述第二小区的波束的第二波束信息；以及
基于所述第一波束信息和所述第二波束信息，在识别的所述一个或更多个候选终端中确定包括所述第一终端的第一组，
其中，所述控制信号旨在将包括在所述第一组中的另一终端的服务小区配置为所述第二小区。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，包括在所述第一组中的终端具有相同的第二波束信息。
9.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
基于所述多个终端中的各个终端的测量信息，将所述多个终端中的由所述第一小区提供服务的第三终端的服务波束的功率从第一功率值切换到第二功率值，
其中，所述第二功率值小于所述第一功率值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第三终端的服务波束的功率的切换包括：
基于所述多个终端中的各个终端的测量信息，确定所述第一终端的所述第一小区的所述波束是否与所述第三终端的所述服务波束相同；以及
如果所述第一终端的所述第一小区的所述波束与所述第三终端的所述第一小区的所述波束相同，则改变所述第三终端的所述服务波束的功率。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一测量信息包括关于由所述第一小区提供的多个第一波束中的每一个第一波束的信道质量的信息，所述第二测量信息包括关于由所述第二小区提供的多个第二波束中的每一个第二波束的信道质量的信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，发送所述控制信号包括：如果连接到所述第一小区的终端的数目等于或大于第一阈值，如果连接到所述第二小区的终端的数目小于第二阈值，以及如果所述第一终端的所述第二小区的信道质量之中的最高信道质量等于或大于质量阈值，则产生所述控制信号。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述控制信号包括：
如果使用所述第一小区的波束中的所述第一终端的服务波束连接到所述第一小区的终端的数目等于或大于阈值，则识别所连接的终端中的具有最低信道质量的所述第一终端；以及
产生用于将识别的所述第一终端的服务小区从所述第一小区切换到所述第二小区的所述控制信号。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，用于负载均衡的所述设备包括在提供所述第一小区的基站中。
15.一种用于无线通信***中的负载均衡的设备，所述设备包括：
至少一个收发器；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器可操作地连接到所述至少一个收发器，
其中，所述至少一个处理器被配置为执行权利要求1至14中的方法之一。
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