一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法，涉及无线通信网络技术领域。针对异构带内自回传网络中接入链路与回传链路之间存在的频谱资源分配问题，本方法首先依据用户所接收的宏站信号强度重新确立用户与小基站之间的关联关系，然后根据各小基站和宏用户所需回传链路带宽按从小到大顺序依次为其分配资源；在保证满足用户最低速率需求的情况下，最后根据各用户对频谱资源实际利用情况以及用户当前待传数据量分配剩余资源，实现在满足用户传输需求的同时，提升频谱资源利用效率。

Spectrum resource allocation method in heterogeneous band self return network

The invention discloses a spectrum resource allocation method in a heterogeneous band self return network, which relates to the technical field of wireless communication networks. Aiming at the heterogeneous band since the spectrum allocation problem between the backhaul network access link and return link, the method based on user received macro station signal strength to re-establish the relationship between the user and the small base station, and then according to the macro base station and user required backhaul link bandwidth from small to large order distribution resources; to meet the minimum rate of user demand, according to the users of the spectrum resources utilization and the actual user data to be transmitted quantity distribution of surplus resources, realize transmission to meet user needs at the same time, enhance the utilization efficiency of spectrum resources.

【技术实现步骤摘要】
一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法
本专利技术涉及移动通信网络领域技术，具体涉及一种在异构带内自回传网络下，采用大规模天线的波束切换系统中，用于保证用户QOS需求和提升频谱利用率的频域资源分配技术。
技术介绍
随着无线网络设备的数据传输需求低不断提升，移动通信技术正快速朝着5G(第五代移动通信技术)发展。为了解决未来移动网络数据流量增大1000倍以及用户体验速率提升10～100倍的需求，通过进一步挖掘新的频率资源和引入新的无线传输技术是比较有前景的两种提升手段。在宏蜂窝的覆盖范围内，采用小蜂窝在热点地区进行容量提升的方式已得到广泛使用。在下一代无线通信系统中，密集甚至超密集小蜂窝部署已被公认是满足用户超高容量需求的一种重要技术手段。在传统异构网络中，小基站通常采用有线连接方式进行回传数据。若小基站进行密集部署时，如果仍采用传统的有线回传网络，将导致网络部署的困难和运营成本大幅增加。为了提高节点部署的灵活性、降低部署成本，利用和接入链路相同的频谱和技术(Self-Backhaul，自回传技术)进行无线回传传输，是一个解决该问题的重要研究方向。为了解决应用毫米波频段时，路损较大、传输距离较近的不足，采用大规模天线波束赋形技术被普遍认为是一种可行地解决手段。然而，当在大规模天线波束赋形系统，特别是在波束切换系统中部署多个采用带内自回传方式进行回传的小基站时，如何在保证可靠性地以及满足用户最低用户速率需求同时进行高效地频谱资源分配仍是亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法，解决在波束切换系统中、各波束覆盖区域内部署多个带内自回传小基站所面临地资源分配问题。首先根据用户所接收宏基站信号质量按由弱到强顺序接入到邻近小基站中，并计算小基站所需接入带宽大小；然后根据小基站回传信号质量和负载情况分配相应回传带宽，再根据宏用户所需资源按从小到大顺序分配资源，最后按用户频谱效率由大到小顺序以及用户待传数据量分配相应带宽，实现了在满足用户最低速率需求和公平性地同时，提升了系统频谱资源利用效率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法，该方法包括以下步骤：S1：移动用户根据所接收到的宏基站信号强度，按由小到大顺序进行排序；并按此顺序让各用户选择信号最强小基站进行关联，若该小基站服务用户数量小于小基站波束数量，则将此用户按顺序接入到小基站中，否则，小基站停止接入用户；S2：为各小基站服务用户按最低速率传输需求计算各用户对应接入带宽，将所计算的最大值作为接入链路带宽资源；根据各小基站负载和回传链路信号质量计算自回传小基站回传链路所需频谱资源，按所需资源由小到大顺序为各小基站进行相应分配；S3：根据宏用户最低速率传输需求和当前信号质量，按所需资源从小到大顺序为宏用户分配频谱资源；S4：针对剩余频谱资源，首先计算各用户对应的频谱效率，即单位频谱资源可传输数据率大小，并按从大到小顺序对用户进行排序；然后按所排列的先后顺序，根据用户缓存待传数据量大小计算所需资源大小，并为用户进行相应分配；当所有用户获得足够资源或无剩余频谱资源可用时，则分配结束。进一步，在步骤S1中，移动用户定期对服务基站和干扰基站信号进行测量，然后根据测量值计算得到相应信干噪比(SINR)，并按从小到大顺序对用户进行排序；根据当前所收小基站信号强度，接入到邻近小基站中，若小基站服务用户数量已达到上限，则停止接入，其余用户仍保留在宏波束覆盖范围下接受服务。进一步，在步骤S2中，根据各小基站用户最低速率需求以及对应信干噪比，计算各用户所需接入带宽，并选出其中最大值作为当前波束覆盖区域内小基站接入带宽；同时，根据基站回传链路质量以及当前负载状况，为各个小基站分配相应回传频谱资源。进一步，在步骤S3中，宏基站根据宏用户速率传输需求以及对应的信号质量，计算各宏用户所需回程带宽大小，并按由少到多顺序为宏用户分配资源。进一步，在步骤S4中，根据各用户接入情况，计算传输单位数据量时所需总资源大小，对于小基站用户，所需资源包括接入资源与回程资源，对于宏用户，所需资源只有回程带宽资源，并按所需总资源按从小到大顺序对用户进行排序；然后根据各用户待传数据量大小分配相应频谱资源，直到资源分配完毕或是当前宏波束下的所有用户获得足够资源时，则停止分配，资源分配过程结束。本专利技术的有益效果在于：本专利技术针对异构带内自回传网络中单波束覆盖区域部署多个小基站时频谱资源分配问题，提出了一种在考虑用户最低速率需求以及公平性等因素下，根据小基站剩余资源情况将宏用户接入其中，并结合用户待传输数据占比情况分配总的剩余资源，在满足用户最低速率需求和公平性地同时，提升了系统可靠性并实现了对频谱资源的高效利用。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为采用大规模天线的异构带内自回传网络结构示意图；图2为宏站波束覆盖区域频谱资源详细分配流程图；图3为本专利技术流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图1为采用大规模天线的异构带内自回传网络结构示意图。传统异构网络中，小基站存在主要起着信号盲区覆盖以及容量增强的作用，其回传链路也通常是通过有线连接方式(如光纤、同轴电缆等)传输数据，当小基站进行密集部署时，有线回传部署将导致网络部署的困难和运营成本大幅增加。采用与接入链路相同的频谱资源进行带内自回传，不仅提高了小基站部署时的灵活性，也提高了频谱利用效率。当采用波束切换系统时，小区将被划分为多个固定波束进行覆盖，当存在多个小基站时，应合理为各小基站进行回传链路与接入链路频谱带宽分配，保证小基站传输可靠性地同时，应尽可能满足用户速率传输需求以及用有限资源传输尽可能多的数据。本专利技术解决异构带内自回传网络中单波束覆盖区域部署多个小基站时频谱资源分配问题所采用的一种频谱资源分配方案包括以下步骤：步骤1：移动用户对所在宏蜂窝宏站信号强度以及干扰基站信号强度进行测量，然后根据测量值计算信干噪比，并依据各用户测量信干噪比按由小到大顺序将用户重新接入到小基站中。步骤2：根据各用户实际速率需求与信号质量，计算当前各小基站所需接入链路频谱带宽。步骤3：根据小基站负载和所接收到的信号质量为其分配相应的回程带宽，然后根据宏用户所需回传带宽按由少到多顺序为宏用户分配相应资源。步骤4：针对剩余频谱资源，首先计算各用户对应的频谱效率，即单位频谱资源可传输速率大小，并按由大到小顺序对用户进行排序；然后按所排列的先后顺序，根据用户缓存待传数据量大小为用户分配相应频谱资源，直到所有用户获得足够资源或无剩余频谱资源可用时，则停止分配。在步骤1中，移动用户根据所在宏蜂窝区域宏基站以及干扰基站信号强度测量值计算信干噪比，按由小到大顺序进行排序；并按此顺序将用户接入到此时信号最强的小基站中，若该小基站服务用户数量小于小基站波束数量，则将此用户按顺序接入到小基站中，否则，小基站停止接入用户。在步骤2中，针对各小基站用户速率传输需求，计算各用户所需接入带宽。设用户i受小基站j服务，则用户i此时所需接入带宽为βi,j＝γi/ri,j，其中，ri,j＝log(1+SINRi,j)表示用户单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：移动用户根据所接收到的宏基站信号强度，按由小到大顺序进行排序；并按此顺序让各用户选择信号最强小基站进行关联，若该小基站服务用户数量小于小基站波束数量，则将此用户按顺序接入到小基站中，否则，小基站停止接入用户；S2：为各小基站服务用户按最低速率传输需求计算各用户对应接入带宽，将所计算的最大值作为接入链路带宽资源；根据各小基站负载和回传链路信号质量计算自回传小基站回传链路所需频谱资源，按所需资源由小到大顺序为各小基站进行相应分配；S3：根据宏用户最低速率传输需求和当前信号质量，按所需资源从小到大顺序为宏用户分配频谱资源；S4：针对剩余频谱资源，首先计算各用户对应的频谱效率，即单位频谱资源可传输数据率大小，并按从大到小顺序对用户进行排序；然后按所排列的先后顺序，根据用户缓存待传数据量大小计算所需资源大小，并为用户进行相应分配；当所有用户获得足够资源或无剩余频谱资源可用时，则分配结束。

【技术特征摘要】
1.一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：移动用户根据所接收到的宏基站信号强度，按由小到大顺序进行排序；并按此顺序让各用户选择信号最强小基站进行关联，若该小基站服务用户数量小于小基站波束数量，则将此用户按顺序接入到小基站中，否则，小基站停止接入用户；S2：为各小基站服务用户按最低速率传输需求计算各用户对应接入带宽，将所计算的最大值作为接入链路带宽资源；根据各小基站负载和回传链路信号质量计算自回传小基站回传链路所需频谱资源，按所需资源由小到大顺序为各小基站进行相应分配；S3：根据宏用户最低速率传输需求和当前信号质量，按所需资源从小到大顺序为宏用户分配频谱资源；S4：针对剩余频谱资源，首先计算各用户对应的频谱效率，即单位频谱资源可传输数据率大小，并按从大到小顺序对用户进行排序；然后按所排列的先后顺序，根据用户缓存待传数据量大小计算所需资源大小，并为用户进行相应分配；当所有用户获得足够资源或无剩余频谱资源可用时，则分配结束。2.根据权利要求1所述的一种异构带内自回传网络中的频谱资源分配方法，其特征在于：在步骤S1中，移动用户定期对服务基站和干扰基站信号进行测量，然后根据测量值计算得到相应信干噪比(SINR)，并按从小到...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伦，张元宝，沈海强，牛瑞彪，何小强，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50