Lte-a異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點(diǎn)自組織方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于頻譜感知的低功率節(jié)點(diǎn)自組織方法。該方法包括：初始化智能低功率節(jié)點(diǎn)，通過頻譜感知確定智能低功率節(jié)點(diǎn)感知到的各個(gè)方位及頻段處的功率信息，針對每一功率節(jié)點(diǎn)建立感知模型；利用智能低功率節(jié)點(diǎn)與其他功率節(jié)點(diǎn)的方位幾何關(guān)系及信道的互易性，建立對單功率節(jié)點(diǎn)的干擾模型；建立全局對外干擾模型；建立基于單扇區(qū)的自適應(yīng)的最優(yōu)頻譜分配算法，得到最優(yōu)的天線方向。本發(fā)明將LTE-A與自組織網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，引入基于頻譜感知的干擾協(xié)調(diào)策略，有效地改善了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能與容量；通過分布式處理進(jìn)行低功率節(jié)點(diǎn)的自配置與自優(yōu)化，降低復(fù)雜度與提高靈活性的同時(shí)能夠較好的滿足網(wǎng)絡(luò)適時(shí)性與容錯(cuò)性的要求。
【專利說明】LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點(diǎn)自組織方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點(diǎn)的自組織優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]HetNet (異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),Heterogeneous Network)作為 3GPP LTE-A 中的關(guān)鍵技術(shù)手段之一，采用了宏蜂窩、射頻拉遠(yuǎn)以及LPN(Low Power Node,低功率節(jié)點(diǎn))在內(nèi)的混合結(jié)構(gòu)。其中LPN包括pico-cells、femto-cells、中繼等形式,它不僅可以有效解決蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題，還能夠更高效的使用頻譜。S0N(自組織網(wǎng)絡(luò),Self-organization Network)則在LTE-A HetNet中至關(guān)重要，一方面它能夠有效降低同頻干擾管理的復(fù)雜度，另外在抑制同頻干擾的功率優(yōu)化及節(jié)能上也具有更大的自由度。SON主要涉及自優(yōu)化、自治愈、自配置幾個(gè)方面，其中，自優(yōu)化主要針對無線參數(shù)的實(shí)時(shí)控制，自配置作為安裝過程的一部分能夠使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身完成動(dòng)態(tài)設(shè)置。同時(shí)，SON分為集中式、分布式和混合式三種結(jié)構(gòu)，其中分布式結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的適時(shí)性和容錯(cuò)能力。
[0003]CR (Cognitive Radio,認(rèn)知無線電)是基于認(rèn)知能力和重配置能力并通過與環(huán)境的動(dòng)態(tài)交互來改變發(fā)射機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)頻譜高效利用的重要手段。CR又包括頻譜感知與頻譜管理，通過頻譜感知可以獲取發(fā)射機(jī)周邊的頻譜功率狀況，而頻譜管理則可以實(shí)現(xiàn)高效的頻譜利用。同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，如PFR、FFR，通過劃分頻譜分別用于小區(qū)內(nèi)外兩部分，可以有效的改善小區(qū)的整體覆蓋性能，針對覆蓋盲區(qū)與數(shù)據(jù)熱點(diǎn)，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)采用LPN來提升小區(qū)的覆蓋性能與容量，但與此同時(shí)，傳統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)策略未能充分考慮到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的同層干擾與跨層干擾，或者只考慮提升LPN的性能而忽視了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了改善網(wǎng)絡(luò)的整體覆蓋性能與容量，本發(fā)明提供了一種LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于頻譜感知的低功率節(jié)點(diǎn)自組織方法。本發(fā)明采用分布式SON架構(gòu)來完善自優(yōu)化和自配置，在LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中以LPN的自組織優(yōu)化作為關(guān)鍵并引申出SLPN(Smart LPN,智能低功率節(jié)點(diǎn))的概念。SLPN利用頻譜感知結(jié)果通過建立完善的對外干擾模型來確定頻譜分配與天線方向。
[0005]本發(fā)明提出的一種LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于頻譜感知的低功率節(jié)點(diǎn)自組織方法包括以下步驟:
[0006]步驟1:初始化智能低功率節(jié)點(diǎn)，通過頻譜感知確定智能低功率節(jié)點(diǎn)所感知到的各個(gè)方位及各個(gè)頻段處的功率信息，并針對感知到的每一功率節(jié)點(diǎn)建立感知模型；
[0007]步驟2:根據(jù)所述感知模型，利用智能低功率節(jié)點(diǎn)與其他功率節(jié)點(diǎn)的方位幾何關(guān)系及信道的互易性，建立對單功率節(jié)點(diǎn)的干擾模型；
[0008]步驟3:基于所述對單功率節(jié)點(diǎn)的干擾模型，建立全局對外干擾模型；
[0009]步驟4:根據(jù)所述全局對外干擾模型，以最小化對外干擾為目標(biāo)建立基于單扇區(qū)的自適應(yīng)的最優(yōu)頻譜分配算法，得到最優(yōu)的天線方向。
[0010]其中，所述智能低功率節(jié)點(diǎn)能夠獲取每段頻譜的功率、通過頻譜感知區(qū)分感知到的每個(gè)功率節(jié)點(diǎn)及其方位。
[0011]其中，所述感知模型還包括單功率節(jié)點(diǎn)的方位與頻譜二維感知矩陣Ag,其中，g =0,1,2,..., G-1表示功率節(jié)點(diǎn)的序號。
[0012]其中，所述步驟2通過對單功率節(jié)點(diǎn)的方位與頻譜二維感知矩陣Ag結(jié)合幾何關(guān)系與信道互易性，建立得到對單功率節(jié)點(diǎn)的干擾矩陣Bg。
[0013]其中，所述幾何關(guān)系包括:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于頻譜感知的低功率節(jié)點(diǎn)自組織方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1:初始化智能低功率節(jié)點(diǎn)，通過頻譜感知確定智能低功率節(jié)點(diǎn)所感知到的各個(gè)方位及各個(gè)頻段處的功率信息，并針對感知到的每一功率節(jié)點(diǎn)建立感知模型； 步驟2:根據(jù)所述感知模型，利用智能低功率節(jié)點(diǎn)與其他功率節(jié)點(diǎn)的方位幾何關(guān)系及信道的互易性，建立對單功率節(jié)點(diǎn)的干擾模型； 步驟3:基于所述對單功率節(jié)點(diǎn)的干擾模型，建立全局對外干擾模型； 步驟4:根據(jù)所述全局對外干擾模型，以最小化對外干擾為目標(biāo)建立基于單扇區(qū)的自適應(yīng)的最優(yōu)頻譜分配算法，得到最優(yōu)的天線方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能低功率節(jié)點(diǎn)能夠獲取每段頻譜的功率、通過頻譜感知區(qū)分感知到的每個(gè)功率節(jié)點(diǎn)及其方位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述感知模型還包括單功率節(jié)點(diǎn)的方位與頻譜二維感知矩陣Ag，其中，g = O，1，2，...，G-1表示功率節(jié)點(diǎn)的序號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟2通過對單功率節(jié)點(diǎn)的方位與頻譜二維感知矩陣Ag結(jié)合幾何關(guān)系與信道互易性，建立對單功率節(jié)點(diǎn)干擾矩陣Bg。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述幾何關(guān)系包括:

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3進(jìn)一步包括以下步驟: 步驟31，基于所述對單功率節(jié)點(diǎn)干擾矩陣，結(jié)合低功率節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域分層、功率分配，將多個(gè)所述對單功率節(jié)點(diǎn)干擾矩陣Bg轉(zhuǎn)換為方位、頻譜與層數(shù)的三維對外干擾矩陣R ；步驟32，基于覆蓋區(qū)域多扇區(qū)化，將所述方位、頻譜與層數(shù)的三維對外干擾矩陣R轉(zhuǎn)換為扇區(qū)、頻譜與層數(shù)的全局三維對外干擾矩陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟31中，將每一個(gè)智能低功率節(jié)點(diǎn)的覆蓋區(qū)域等距劃分為由內(nèi)到外的N層，每層采用的發(fā)射功率為:
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方位、頻譜與層數(shù)三維對外干擾矩陣R中，每層的對外干擾矩陣表示為:
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟32具體為:將智能低功率節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域劃分為M個(gè)扇區(qū)，通過扇區(qū)與方位的關(guān)系，將所述方位、頻譜與層數(shù)的三維對外干擾矩陣R轉(zhuǎn)換為扇區(qū)、頻譜與層數(shù)的全局對外干擾矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4進(jìn)一步包括以下步驟: 步驟41，對于任一天線方向偏移△，考慮到不同扇區(qū)之間可以采用相同的頻段，而同一扇區(qū)不同層數(shù)之間必須使用不同的頻段，建立針對扇區(qū)m盡可能降低對外干擾的目標(biāo)函數(shù)； 步驟42，求解所述目標(biāo)函數(shù)，得到固定天線方位偏移△時(shí)，扇區(qū)m的最優(yōu)頻譜分配狀況； 步驟43，獲取所有扇區(qū)的最優(yōu)頻譜分配策略之后，對該天線方向偏移△進(jìn)行頻譜分配策略評估，得到最優(yōu)的天線方向。
【文檔編號】H04W24/00GK103997745SQ201410235817
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】孫松林, 冉天天, 陳娜 申請人:北京郵電大學(xué)