專利名稱：一種異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及一種異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用的方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線通信發(fā)展中，隨著用戶數(shù)量的上升以及用戶需求的增加，現(xiàn)在的架構(gòu)已不能滿足需求，雖然縮小小區(qū)半徑可適當(dāng)解決上述問(wèn)題，但也同時(shí)帶來(lái)了設(shè)備架構(gòu)復(fù)雜度太高的問(wèn)題。在LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)系統(tǒng)中，引入了演進(jìn)型異構(gòu)網(wǎng)，即在宏基站下布設(shè)家庭基站，通過(guò)縮短用戶和基站間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)量傳輸。
家庭基站是一種接入點(diǎn)或者說(shuō)用于家庭范圍的小型基站，家庭基站設(shè)備通過(guò)寬帶 (比如同軸電纜)同宏蜂窩基站相連，減少了用戶和基站間的距離，發(fā)射端只需要很小的發(fā)射功率，接收端就能收到很強(qiáng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
Open-access和close-access是用戶接入家庭基站的兩種策略。其中在 open-access策略下，用戶接入家庭基站不受限制，用戶可以隨時(shí)隨地接入家庭基站；而在 close-access策略下，用戶受限制，必須是注冊(cè)用戶才有權(quán)限接入家庭基站。close-access 可容納用戶少(在標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估中認(rèn)為家庭基站中用戶數(shù)是1個(gè))，但可提供更多的資源給家庭基站用戶；而open-access可容納用戶較多。根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，open-access有更好的系統(tǒng)總吞吐量和系統(tǒng)覆蓋，而close-access可達(dá)到良好的區(qū)域覆蓋。
但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于家庭基站是根據(jù)需求在辦公場(chǎng)所等場(chǎng)景下授權(quán)架設(shè)的， 類似WLAN，需要特殊用戶群體注冊(cè)使用，并不具有開放性。所以close-access接入策略跟實(shí)際場(chǎng)景更為吻合，可以保證權(quán)限及保密性。本發(fā)明考慮在close-access接入策略下，優(yōu)化系統(tǒng)性能。
在大幅提升系統(tǒng)性能的情況下，家庭基站的引入帶來(lái)的干擾問(wèn)題已成為制約LTE 系統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。而隨著家庭基站的增多，必然會(huì)導(dǎo)致干擾點(diǎn)增加，無(wú)論家庭基站或宏基站中用戶中斷概率也都會(huì)隨之增大。
在LTE下行異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)的干擾抑制策略中，功率調(diào)整在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中需要考慮很多限制，采用頻率復(fù)用方案是相對(duì)易行的。現(xiàn)有干擾抑制策略中頻率復(fù)用方案包括三種家庭基站和宏小區(qū)采用全頻率復(fù)用；宏小區(qū)間部分頻率復(fù)用，家庭基站和所在宏小區(qū)采用正交頻率復(fù)用；宏小區(qū)間部分頻率復(fù)用，家庭基站全頻率復(fù)用。
仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，如果系統(tǒng)采用全頻率復(fù)用，相比于宏小區(qū)和家庭基站間采用正交頻率復(fù)用的，室內(nèi)用戶容量呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，而宏小區(qū)用戶容量呈減少趨勢(shì)。而如果家庭基站采用全頻率復(fù)用，宏基站采用部分頻率復(fù)用，則系統(tǒng)總的吞吐量增大，但是中斷概率也相應(yīng)變大。而如果采用宏小區(qū)和家庭基站間的正交頻率復(fù)用，則中斷概率變小，相應(yīng)的系統(tǒng)容量也變小。
若加入用戶中斷概率需求，上述結(jié)果并不一定能體現(xiàn)到真實(shí)的系統(tǒng)容量中。對(duì)于家庭基站采用全頻率復(fù)用的仿真結(jié)果表明，當(dāng)用戶的中斷概率滿足低于一定門限的需求的情況下，家庭基站采用全頻率復(fù)用是不允許接宏入基站的，即宏小區(qū)沒有布設(shè)家庭基站。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中頻率(頻段)資源復(fù)用未充分考慮用戶中斷需求的問(wèn)題，提出了一種異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用的方法，基于不同小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(Inter-Cell Interference Coordination ；ICIC)方案進(jìn)行家庭基站頻域規(guī)劃， 既滿足家庭基站或者宏基站的中斷概率，又同時(shí)滿足不同ICIC方案下的系統(tǒng)吞吐量。
(二)技術(shù)方案 為此，本發(fā)明提供了一種在中斷概率需求下的基于不同ICIC方案的家庭基站設(shè)置，提出新的資源復(fù)用方案，以最大化系統(tǒng)容量。
具體地，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用的方法，所述異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)包括宏基站、家庭站、宏基站用戶設(shè)備和家庭基站用戶設(shè)備，所述宏基站用戶設(shè)備的直傳鏈路和家庭基站用戶設(shè)備的直傳鏈路在同一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行傳輸，所述方法包括步驟 Si，宏小區(qū)中為宏基站采用不同復(fù)用因子的頻率復(fù)用方案； S2，宏基站獲取家庭基站的信息； S3，宏基站基于用戶中斷概率需求設(shè)置各頻段上各家庭基站的缺省干擾強(qiáng)度門限值； S4，宏基站將缺省干擾強(qiáng)度門限值通知給各家庭基站； S5，家庭基站根據(jù)各頻段的缺省干擾強(qiáng)度門限值決策，選取可用頻段調(diào)度使用或被拒絕接入。
優(yōu)選地，步驟Sl中，所述頻率復(fù)用方案包括靜態(tài)頻率復(fù)用方案、半靜態(tài)頻率復(fù)用方案和/或動(dòng)態(tài)頻率復(fù)用方案。
優(yōu)選地，步驟S2中，宏基站通過(guò)backhaul網(wǎng)關(guān)上傳的參考信號(hào)，獲取家庭基站的位置信息和發(fā)射功率。
優(yōu)選地，步驟S3中，所述基于用戶中斷概率需求設(shè)置具體為宏基站結(jié)合系統(tǒng)中的用戶中斷概率需求、當(dāng)前系統(tǒng)家庭基站的數(shù)量及頻率復(fù)用方案，設(shè)置欲接入本宏小區(qū)的家庭基站缺省干擾強(qiáng)度門限值。
優(yōu)選地，所述用戶中斷概率需求包括宏小區(qū)中用戶中斷概率需求和家庭基站小區(qū)中用戶中斷概率需求。
優(yōu)選地，在步驟S3中，家庭基站對(duì)所有頻段測(cè)得的RSS排序，若家庭基站自身系統(tǒng)中用戶的中斷概率需求不能滿足，則優(yōu)先將RSS最大的宏基站頻段缺省門限設(shè)置為0，再進(jìn)行其他頻段的設(shè)置。
優(yōu)選地，步驟S4中，通過(guò)X2接口、帶外/帶內(nèi)控制信道或同軸電纜來(lái)傳遞信令進(jìn)行通知。
優(yōu)選地，步驟S5中，所述決策具體為若某頻段的缺省干擾強(qiáng)度門限值為無(wú)窮大， 則該家庭基站可調(diào)度使用該頻段；若某頻段的缺省干擾強(qiáng)度門限值為0，則該家庭基站不可使用該頻段； 若存在可用頻段，則該家庭基站選取可用頻段調(diào)度使用；若全部頻段均不可使用，則該家庭基站被拒絕接入。
優(yōu)選地，步驟S5中，所述選取可用頻段調(diào)度使用具體為當(dāng)存在多個(gè)可調(diào)度使用頻段時(shí)，家庭基站對(duì)所有可用頻段測(cè)得的RSS排序，優(yōu)先采用造成RSS值較小的基站頻段。
(三)有益效果 本發(fā)明的方案可結(jié)合系統(tǒng)用戶中斷概率需求，規(guī)避宏小區(qū)和家庭基站之間的相互干擾。根據(jù)上述策略，能夠降低系統(tǒng)用戶的中斷概率，并能夠更好保證用戶數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。 在系統(tǒng)中斷概率限制下，可以在宏小區(qū)中接入更多家庭基站，從而提升小區(qū)的總吞吐量。


圖1為本發(fā)明的異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用的方法流程圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中異構(gòu)網(wǎng)下頻率復(fù)用和干擾狀況示意圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中采用頻率復(fù)用因子為3時(shí)一種實(shí)施策略示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中采用頻率復(fù)用因子為7時(shí)一種實(shí)施策略示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
對(duì)于異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)而言，異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)包括宏基站、家庭站、宏基站用戶設(shè)備和家庭基站用戶設(shè)備，所述宏基站用戶設(shè)備的直傳鏈路和家庭基站用戶設(shè)備的直傳鏈路在同一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行傳輸。
本發(fā)明實(shí)施例將采用如圖1所示的流程進(jìn)行；可在滿足系統(tǒng)用戶一定中斷概率需求情況下，最大化系統(tǒng)整體吞吐量 Si，宏小區(qū)采用不同復(fù)用因子的頻率復(fù)用方案； S2，宏基站獲取家庭基站通過(guò)backhaul網(wǎng)關(guān)上傳的參考信號(hào)，包括位置信息，發(fā)射功率等； S3，宏基站結(jié)合系統(tǒng)用戶中斷概率需求、頻率復(fù)用方案等，設(shè)置所述家庭基站的缺省干擾強(qiáng)度門限值； S4，通過(guò)X2接口，帶外/帶內(nèi)控制信道或同軸電纜等接口傳遞信令，通知新接入的家庭基站干擾強(qiáng)度門限值； S5，家庭基站將根據(jù)各頻段干擾強(qiáng)度門限值決策；最終，家庭基站選干擾強(qiáng)度門限值無(wú)窮大的資源塊進(jìn)行調(diào)度使用或被拒絕接入。
現(xiàn)有技術(shù)中，兩層系統(tǒng)的干擾狀況如圖2所示，可以看出兩層系統(tǒng)的干擾包括宏基站間、宏基站與家庭基站間以及家庭基站間的干擾。由于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中通常規(guī)定家庭基站中分布用戶數(shù)為1到4，不考慮頻選增益，則在接下來(lái)的分析兩層系統(tǒng)中，不考慮快衰。假設(shè)某基站b的發(fā)送功率為Pb，則在某一位置ρ的用戶或家庭基站所接受到基站b的功率為Pp = Pb' Ψ *D_a，其中D為位置ρ和基站b的物理距離，α為路損指數(shù)，變量Ψ是期望為0 標(biāo)準(zhǔn)差為σ dB的對(duì)數(shù)正態(tài)分布，σ dB的取值為8dB。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明實(shí)施例僅以上述流程為例進(jìn)行說(shuō)明，而不是用于限制本發(fā)明，例如本發(fā)明還可以應(yīng)用于家庭基站和宏基站中斷概率需求不同的情況，其所使用的策略仍可以是發(fā)明內(nèi)容所包含的策略。
實(shí)施例1 圖3所示的實(shí)施例中提供了一種異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用方法的實(shí)施策略，其中宏小區(qū)采用復(fù)用因子為3的靜態(tài)頻率復(fù)用；在本實(shí)施例中認(rèn)為家庭基站用戶和宏基站用戶中斷概率需求相同，通過(guò)考慮不同宏基站對(duì)家庭基站的干擾，通過(guò)頻率復(fù)用的方式，規(guī)避最強(qiáng)的干擾源，從而降低家庭基站用戶的中斷概率。
具體地，根據(jù)中斷概率需求設(shè)置缺省干擾強(qiáng)度門限值的方法為 (一)首先，計(jì)算宏小區(qū)用戶信號(hào)干擾比(Signalto Interference Ratio ；SIR) 假設(shè)用戶U0所屬的宏基站是Btl，對(duì)其造成干擾的宏基站為Bi,干擾基站組合為Ω ={BJ，用戶U0到宏基站的物理距離為r，用戶U0所受宏基站Bi宏小區(qū)的干擾為
權(quán)利要求
1.一種異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用的方法，所述異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)包括宏基站、家庭站、宏基站用戶設(shè)備和家庭基站用戶設(shè)備，所述宏基站用戶設(shè)備的直傳鏈路和家庭基站用戶設(shè)備的直傳鏈路在同一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行傳輸，其特征在于，所述方法包括步驟Si，宏小區(qū)中為宏基站采用不同復(fù)用因子的頻率復(fù)用方案；S2，宏基站獲取家庭基站的信息；S3，宏基站基于用戶中斷概率需求設(shè)置各頻段上各家庭基站的缺省干擾強(qiáng)度門限值；S4,宏基站將缺省干擾強(qiáng)度門限值通知給各家庭基站；S5，家庭基站根據(jù)各頻段的缺省干擾強(qiáng)度門限值決策，選取可用頻段調(diào)度使用或被拒絕接入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟Sl中，所述頻率復(fù)用方案包括靜態(tài)頻率復(fù)用方案、半靜態(tài)頻率復(fù)用方案和/或動(dòng)態(tài)頻率復(fù)用方案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，宏基站通過(guò)kiddiaul網(wǎng)關(guān)上傳的參考信號(hào)，獲取家庭基站的位置信息和發(fā)射功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，所述基于用戶中斷概率需求設(shè)置具體為宏基站結(jié)合系統(tǒng)中的用戶中斷概率需求、當(dāng)前系統(tǒng)家庭基站的數(shù)量及頻率復(fù)用方案，設(shè)置欲接入本宏小區(qū)的家庭基站缺省干擾強(qiáng)度門限值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述用戶中斷概率需求包括宏小區(qū)中用戶中斷概率需求和家庭基站小區(qū)中用戶中斷概率需求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，家庭基站對(duì)所有頻段測(cè)得的RSS排序，若家庭基站自身系統(tǒng)中用戶的中斷概率需求不能滿足，則優(yōu)先將RSS最大的宏基站頻段缺省門限設(shè)置為0，再進(jìn)行其他頻段的設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中，通過(guò)X2接口、帶外/帶內(nèi)控制信道或同軸電纜來(lái)傳遞信令進(jìn)行通知。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中，所述決策具體為若某頻段的缺省干擾強(qiáng)度門限值為無(wú)窮大，則該家庭基站可調(diào)度使用該頻段；若某頻段的缺省干擾強(qiáng)度門限值為0，則該家庭基站不可使用該頻段；若存在可用頻段，則該家庭基站選取可用頻段調(diào)度使用；若全部頻段均不可使用，則該家庭基站被拒絕接入。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于，步驟S5中，所述選取可用頻段調(diào)度使用具體為當(dāng)存在多個(gè)可調(diào)度使用頻段時(shí)，家庭基站對(duì)所有可用頻段測(cè)得的RSS排序，優(yōu)先采用造成RSS值較小的基站頻段。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，提供了一種異構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)資源復(fù)用的方法，在LTE下行包含宏基站和家庭基站的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中研究了宏基站可容納的家庭基站數(shù)量。本發(fā)明中假設(shè)兩層系統(tǒng)用戶可使用的頻段都是全頻帶，在兩層系統(tǒng)用戶都需要滿足中斷概率需求情況下，研究如何采用兩層頻域規(guī)劃使得系統(tǒng)總的吞吐量最大。在小區(qū)用戶尤其是家庭基站用戶有一定中斷概率需求的前提下，有效規(guī)避了異構(gòu)網(wǎng)環(huán)境下的干擾，從而使得宏小區(qū)可容納更多的家庭基站，提升小區(qū)吞吐量；此外，還可以考慮宏小區(qū)頻譜效率的因素，從而權(quán)衡宏小區(qū)頻譜效率和系統(tǒng)總吞吐量。
文檔編號(hào)H04W16/18GK102186179SQ20111011296
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者王瑩, 張平, 張緯棟, 馬楠, 石聰, 王坦, 劉寶玲 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)