超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，該方法包括：由運營商確定小站分組的個數，即可用顏色數Ncolors；找到一個滿足所用顏色數不大于Ncolors的前提下盡可能大的復用距離dreuse；根據dreuse構建干擾關系圖并采用Brelaz算法著色；根據著色結果將小站分組，令各組小站輪流發(fā)送同步信號；當網絡拓撲發(fā)生變化，重新構建干擾關系圖、著色，將小站重新分組，令小站按新的分組輪流發(fā)送同步信號。本發(fā)明通過對小站分組，減小了不同小站的同步信號之間的干擾；利用干擾關系圖來反映小站之間的干擾關系，從而在分組時避免相互干擾嚴重的小站被分在同一組，進一步減小了小站之間的干擾；提高了UE發(fā)現較弱小站的概率，增加了UE所能發(fā)現的小站數目。
【專利說明】超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信中的小區(qū)搜索【技術領域】，具體涉及超密集無線網絡 (Hyper-Dense Wireless Networks)中的小站發(fā)現方法。
【背景技術】
[0002] 隨著智能終端普及，移動數據業(yè)務出現快速增長。在頻譜效率難以進一步提高、增 大帶寬代價不菲的情況下，增加小區(qū)密度成為應對這一趨勢的重要方法。
[0003] LTE-A (Long Term Evolution-Advanced)通過在蜂窩網拓撲的宏小區(qū)基礎上部署 小小區(qū)，如毫微微小區(qū)（Femtocell)、微微小區(qū)（Picocell)以及中繼（Relay)等，實現對室 內、熱點地區(qū)以及小區(qū)邊界的優(yōu)化。這些小小區(qū)由低功率節(jié)點（LPN，Low Power Node，又稱 小站）實現覆蓋。由于小站處在宏小區(qū)（Macrocell)的覆蓋之下，在現有蜂窩拓撲之上形 成另一層的拓撲，構成了分層的同質異構網絡（HetNet, Heterogeneous Network)。
[0004] 自從LTE Release 10,對小站的支持和增強一直是3GPP (3rd Generation Partnership Project)組織應對數據業(yè)務增長的一個重要演進方向。在正在制定中的LTE Release 12 在 HetNet 的基礎上引入了小站增強（Small Cell Enhancement, SCE)場景。與 HetNet相比，SCE的小站部署于宏小區(qū)的熱點區(qū)域內，更加密集，并且成簇分布。而在未來 的超密集無線網絡中，小站部署將更加密集，可達每個宏小區(qū)數百個。
[0005] 小站發(fā)現就是UE (User Equipment)檢測到小站并測量其RSRP (Reference Signal Received Power)/RSRQ(Reference Signal Received Quality)的過程。
[0006] 在超密集無線網絡中，由于小站的密集部署，小站之間同步信號和參考信號 的干擾強烈，對UE發(fā)現小站造成困難。而小站開關（small cell on/off)、負載均 衡、e-ICIC(enhanced-Inter-Cell Interference Coordination)、 CoMP(Coordinated Multi-point Transmission)等特性都要求高效、快速的小站發(fā)現，對小站發(fā)現提出了更高 的性能要求。研究表明，現有的小區(qū)搜索方案不能滿足超密集網絡中小站發(fā)現的要求。
[0007] 為解決前述問題，3GPP RAN1已將小站發(fā)現作為LTE Release 12小站增強場景的 一個研究方向。業(yè)界已有多家公司和機構就此開展研究，并向3GPP提出了大量相關提案。 其中，網絡側的解決方案通過在時域/頻域提高同步信號的復用因子來減小干擾、提高檢 測性能。一種針對SCE場景的解決方案是令同一簇中的小站輪流發(fā)送同步信號。但是由于 超密集無線網絡中小站十分密集，小站之間的干擾關系十分復雜，簡單的輪流發(fā)送對于超 密集無線網絡并不適用。必須針對超密集無線網絡的特點來設計更有效的小站發(fā)現方法。
【發(fā)明內容】
[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種超密集無線網絡中的小站發(fā)現方法，配置各個小站發(fā)送 同步信號的時機。采用本發(fā)明中的小站發(fā)送時機配置，能夠顯著減小不同小站的同步信號 之間的干擾，從而提高UE發(fā)現小站的數目。
[0009] 本發(fā)明的技術方案：首先利用干擾關系圖反映小站之間的干擾情況，然后采用改 進的圖著色算法對該干擾關系圖著色，并根據著色結果對小站分組，最后令不同組的小站 輪流發(fā)送同步信號，從而達到減小干擾的目的。
[0010] 一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，其特征在于，所述方法包括 以下步驟：
[0011] 由運營商確定小站分組的個數，即可用顏色數NralOTS ;
[0012] 找到一個滿足所用顏色數不大于NMlOTS的前提下盡可能大的復用距離d_ se ;
[0013] 根據cU_構建干擾關系圖并采用Brelaz算法著色；
[0014] 根據著色結果將小站分組，令各組小站輪流發(fā)送同步信號；
[0015] 當網絡拓撲發(fā)生變化，重新構建干擾關系圖、著色，將小站重新分組，令小站按新 的分組輪流發(fā)送同步信號。
[0016] 優(yōu)選地，由運營商確定小站分組的個數，包括：
[0017] 為使UE能夠快速地發(fā)現多個小站，所有小站發(fā)完一輪同步信號所需時間不宜超 過 100ms ;
[0018] 為了利用LTE系統(tǒng)中前半幀與后半幀SSS不同帶來的增益，取每組小站發(fā)送同步 信號時長為一個無線幀，即l〇ms ;
[0019] 其中，NCQlOTS 不大于 10。
[0020] 優(yōu)選地，找到一個滿足所用顏色數不大于NMlOTS的前提下盡可能大的cU_，具體包 括：
[0021] 用二分查找法和Brelaz算法找到一個對應的干擾關系圖的顏色數為NralOTS的 dreuse ；
[0022] 其中，上界和下界由運營商依據當地無線網絡中小站部署的具體情形及運營網絡 的歷史數據確定，其中，小站部署的具體情形包括小站的數目和密度；
[0023] 采用二分法找到一個后，增大直到對應的干擾關系圖的顏色數大于 NralOTS，然后將drause減小一個步長。
[0024] 優(yōu)選地，根據d_se構建干擾關系圖并采用Brelaz算法著色，包括：
[0025] 每一個頂點代表一個小站；
[0026] 對任意兩個小站，若其距離小于或等于cUuse，則用一條邊把對應的頂點連接起來， 表示這兩個小站間存在干擾；
[0027] 采用Brelaz算法對干擾關系圖著色。
[0028] 優(yōu)選地，根據著色結果將小站分組，令各組小站輪流發(fā)送同步信號，包括：
[0029] 將小站分組，具有相同顏色的小站被分在同一組；
[0030] 令不同分組的小站輪流發(fā)送同步信號；
[0031] 將小站發(fā)送同步信號時機的配置通過網絡信令通知UE ;
[0032] 小站按照宏站指定的發(fā)送時機來發(fā)送同步信號；
[0033] UE根據網絡信令通知的小站發(fā)送同步信號時機執(zhí)行小區(qū)搜索，發(fā)現小站。
[0034] 優(yōu)選地，當網絡拓撲發(fā)生變化，重新構建干擾關系圖、著色，將小站重新分組，令小 站按新的分組輪流發(fā)送同步信號，包括：
[0035] 當發(fā)現網絡拓撲發(fā)生變化，即重新找到一個滿足所用顏色數不大于NMlOTS的前提 下盡可能大的dMUS6 ;
[0036] 重新構造干擾關系圖；
[0037] 重新采用Brelaz算法著色；
[0038] 重新將小站按顏色分組，令各組小站輪流發(fā)送同步信號。
[0039] 本發(fā)明具有如下有益的技術效果：給出一種新的小站發(fā)現方法。通過該方法配置 各個小站發(fā)送同步信號的時機，可以減小各小站同步信號之間的干擾，從而提高UE發(fā)現較 弱小站的概率，增加UE所能發(fā)現的小站數目。
[0040] 基于本發(fā)明的小站發(fā)現方法具有如下優(yōu)點：
[0041] 1.本方法部署于eNodeB端，與部署于UE端的小站發(fā)現方法相比，不會增加UE的 復雜度和耗電量。
[0042] 2.本方法基于現有的同步信號 PSS (Primary Synchronization Signal)和 SSS(Secondary Synchronization Signal)，對 LTE 現有技術規(guī)范的改動較小。
[0043] 3.本方法利用干擾關系圖來反映小站之間的干擾關系，在分組時避免相互干擾嚴 重的小站被分在同一組，減小了小站之間的干擾，從而提高了 UE發(fā)現較弱小站的概率，增 加了 UE所能發(fā)現的小站數目。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044] 圖1是干擾關系圖的構建和著色不意圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面結合附圖對本發(fā)明在LTE超密集無線網絡中的實施方式作進一步介紹：
[0046] 1干擾關系圖的構建
[0047] 干擾關系圖是一個無向圖C= (V，E)。其中V是圖中所有頂點的集合，每個頂點都 代表一個小站；E是圖中所有邊的集合，每條邊都表示兩個小站間存在干擾。
[0048] 由于在初始搜索階段UE沒有小站的SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)、RSRP等信息，所以利用小站的地理位置信息，S卩小站的位置，來構建干擾關系圖。小 站間的距離越近，就認為小站間的干擾越強。
[0049] 假定小站間距離大于復用距離4_時干擾可以忽略，采用如下方式構建干擾關系 圖：每一個頂點代表一個小站；當兩個小站間的距離小于或等于，則用一條邊把對應 的頂點連接起來。
[0050] 下面通過一個例子來說明，如圖1所示，定義dq為小站i和小站j之間的距離。 在圖中，（1^(2 < i < j < 5)和dy小于或等于cU_，其余距離皆大于cU_。則構建出的 干擾關系圖如圖1右邊部分所不。其中邊（i，j)的存在表不d i;j < dMUse。
[0051] 2改進的圖著色算法
[0052] 干擾關系圖構建完成后，小站分組的問題即轉化為圖著色的問題，即在具有公共 邊的頂點不得被染上相同顏色的約束下，用最少的顏色為圖著色。
[0053] Brelaz算法是無線資源分配中經常采用的經典的圖著色算法。Brelaz算法可對 幾乎所有k可著色的圖產生一個k著色方案。然而對超密集無線網絡的小站發(fā)現問題， Brelaz算法不能直接適用。這里對其進行改進，將干擾關系圖的構建和著色聯合起來：
[0054] (1)先由運營商確定小站分組的個數，即可用顏色數NralOTS。NralOTS和每組小站發(fā)送 同步信號時長共同決定了所有小站發(fā)完一輪同步信號所需時間。為使UE能夠快速地發(fā)現 多個小站，所有小站發(fā)完一輪同步信號所需時間不宜超過100ms。為了利用LTE系統(tǒng)中前 半幀與后半幀SSS不同帶來的增益，取每組小站發(fā)送同步信號時長為一個無線幀，即10ms。 故N?i?s不宜大于1〇。
[0055] (2)然后，據此找到一個滿足所用顏色數不大于NMlOTS的前提下盡可能大的d, euse。 考慮到干擾關系圖的顏色數隨著單調增長，在確定過程中采用二分查找法。其 中，上界和下界由運營商依據當地無線網絡中小站部署的具體情形（小站的數目和密度） 及運營網絡的歷史數據確定。
[0056] (3)最后根據drause;構建干擾關系圖并采用Brelaz算法著色。
[0057] 此外，考慮到Brelaz算法的復雜度為0(|V|)，其中|V|是頂點的個數，為減小計算 量，對每個宏小區(qū)的小站分別構建干擾關系圖。
[0058] 當網絡拓撲發(fā)生變化，如小站開啟或者關閉，即對干擾關系圖重新構建、重新著 色。
[0059] 改進的圖著色算法的具體步驟如下表所示。
[0060] 表1改進的圖著色算法
[0061]
【權利要求】
1. 一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，其特征在于，所述方法包括w 下步驟： 由運營商確定小站分組的個數，即可用顏色數; 找到一個滿足所用顏色數不大于的前提下盡可能大的復用距離cUuw ; 根據cUus。構建干擾關系圖并采用化elaz算法著色； 根據著色結果將小站分組，令各組小站輪流發(fā)送同步信號； 當網絡拓撲發(fā)生變化，重新構建干擾關系圖、著色，將小站重新分組，令小站按新的分 組輪流發(fā)送同步信號。
2. 根據權利要求1所述的一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，其特征 在于，由運營商確定小站分組的個數，包括： 為使肥能夠快速地發(fā)現多個小站，所有小站發(fā)完一輪同步信號所需時間不宜超過 lOOms ； 為了利用LTE系統(tǒng)中前半峽與后半峽SSS不同帶來的增益，取每組小站發(fā)送同步信號 時長為一個無線峽，即10ms ; 其中，N。。：!。。不大于10。
3. 根據權利要求1所述的一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，其特征 在于，找到一個滿足所用顏色數不大于N。。^^的前提下盡可能大的cUuw，具體包括： 用二分查找法和化elaz算法找到一個對應的干擾關系圖的顏色數為勺cUuw ; 其中，上界和下界由運營商依據當地無線網絡中小站部署的具體情形及運營網絡的歷 史數據確定，其中，小站部署的具體情形包括小站的數目和密度； 采用二分法找到一個dreuse后，增大dreuse直到對應的干擾關系圖的顏色數大于 然后將dreuse減小一個步長。
4. 根據權利要求1所述的一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，其特征 在于，根據cUuw構建干擾關系圖并采用化elaz算法著色，包括： 每一個頂點代表一個小站； 對任意兩個小站，若其距離小于或等于cUuw，則用一條邊把對應的頂點連接起來，表示 該兩個小站間存在干擾； 采用化elaz算法對干擾關系圖著色。
5. 根據權利要求1所述的一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，其特征 在于，根據著色結果將小站分組，令各組小站輪流發(fā)送同步信號，包括： 將小站分組，具有相同顏色的小站被分在同一組； 令不同分組的小站輪流發(fā)送同步信號； 將小站發(fā)送同步信號時機的配置通過網絡信令通知肥； 小站按照宏站指定的發(fā)送時機來發(fā)送同步信號； 肥根據網絡信令通知的小站發(fā)送同步信號時機執(zhí)行小區(qū)搜索，發(fā)現小站。
6. 根據權利要求1所述的一種超密集無線網絡中基于圖著色的小站發(fā)現方法，其特征 在于，當網絡拓撲發(fā)生變化，重新構建干擾關系圖、著色，將小站重新分組，令小站按新的分 組輪流發(fā)送同步信號，包括： 當發(fā)現網絡拓撲發(fā)生變化，即重新找到一個滿足所用顏色數不大于的前提下盡 可能大的clause ; 重新構造干擾關系圖； 重新采用化elaz算法著色； 重新將小站按顏色分組，令各組小站輪流發(fā)送同步信號。
【文檔編號】H04W48/16GK104469898SQ201410798882
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權日:2014年12月19日
【發(fā)明者】潘志文, 彭帥, 劉楠, 尤肖虎 申請人:東南大學