一种基于系统稳定性的ABS动态配置方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于系统稳定性的ABS动态配置方法，属于无线通信技术领域；所述ABS动态配置方法包括：宏基站和Pico基站根据定义的效益函数，评估ABS和常规子帧之间基站所取得的效益之差，其中宏基站计算ABS子帧不发送数据带来的效益损失，Pico基站估计在ABS干扰减小带来的效益增量；宏基站覆盖范围内的Pico基站向宏基站上报ABS带来的收益增量；宏基站综合考虑宏基站在ABS子帧的损失和Pico基站上报的效益增量，动态配置ABS子帧。该方法考虑到用户业务的随机性以及用户队列的有限性，充分利用用户信道质量信息和数据积压信息，有效的保证了网络系统稳定性，优化了用户体验，具有良好的前景和经济效益。

ABS dynamic configuration method and system based on system stability

The invention discloses a method of dynamic configuration of ABS system based on stability, which belongs to the technical field of wireless communication; including ABS dynamic configuration method of the Acer and Pico base station according to the benefit of the function definition, evaluating the effectiveness of the difference between ABS and conventional base station sub frame obtained by the Acer station to calculate effectiveness losses ABS the frame does not send data, Pico base station is estimated at ABS reduce the interference brought by the incremental benefit; Acer Pico base station coverage range to the macro base station reported revenue increment brought by ABS; Acer station considering Acer station reported benefit increment in ABS sub frame loss and Pico base station, dynamic configuration of ABS sub frame. The method considering the randomness of user service and limited user queue backlog, full information by using the user channel quality information and data, effectively guarantee the stability of network system, optimize the user experience, have good prospects and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种基于系统稳定性的ABS动态配置方法和系统
本专利技术涉及无线通信
，特别是一种基于系统稳定性的ABS动态配置方法和ABS动态配置系统。
技术介绍
近年来，随着智能终端的快速发展，用户对于移动通信的流量需求呈现爆炸式的增长。为了迎合用户的需求，未来5G网络正朝着多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。LTE-Advanced系统引入异构网(HetNet，HeterogeneousNetwork)的概念，在宏蜂窝的覆盖范围内部署低功率节点来增强覆盖，在增加功率和部署成本的开销的同时，通过频率复用带来提高系统的频谱效率，能够大大提高网络容量。这种分层式的网络部署可以增强特定区域的覆盖质量，改善边缘用户的性能，同时降低宏蜂窝的负载。异构网络的引入也为网络带来一个新的名词，跨层干扰(Inter-tierInterference)。为了解决异构网络中的跨层干扰问题，3GPPRel中提出了增强型干扰协调(eICIC，EnhancedInter-cellInterferenceCooridination)方案。其中针对网络中的宏小区和热点区域的Pico小区重叠覆盖的场景，几乎空白子帧(ABS，AlmostBlankSubframe)与小区范围扩展(CRE，CellRangeExpansion)结合的方案是研究的一个热点。由于Pico基站的发送功率较小，在通过参考信号接收功率(RSRP，ReferenceSignalReceivedPower)进行小区选择时，用户往往倾向于连接宏基站，导致宏基站接入用户过多。而CRE则是用户在进行小区选择时，在Pico基站RSRP上增加的一个偏置值，用于将更多的宏基站用户卸载到小蜂窝。宏基站在ABS期间不发送用户数据，用于降低对于小蜂窝边缘用户的干扰，提高其频谱效率。由于用户业务各部相同且各用户的业务到达都是随机过程，每一段时间内用户需要传输的数据量是不同的，也就是说不同时刻用户对资源的需求也不同。在现有的干扰管理方案中，干扰管理优化方法大都是以吞吐量与用户公平性作为优化目标，往往忽略了这一问题。Lyapunov优化方法作为经典的控制理论，考虑到用户业务到达的随机性以及不同的业务需求被用于应用到保证系统稳定性和降低功耗的优化的问题中。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提出一种基于系统稳定性的ABS动态配置方法；本专利技术的目的之二是提出一种基于系统稳定性的ABS动态配置系统。本专利技术的目的之一是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的基于系统稳定性的动态ABS配置方法，包括以下步骤：a、用户测量并上报信道信息，所述用户包括宏基站用户和Pico基站用户；b、宏基站和Pico基站将用户的信道信息和队列信息输入调度计算模块，调度计算模块根据用户的信道信息选择MCS得到用户在每个资源块上传输的比特数，然后根据调度算法计算调度矩阵；c、根据求得的调度矩阵，宏基站和Pico基站分别按照以下公式计算优化目标函数值：其中，fm(t)表示当前子帧为常规子帧时，宏基站能够获得的效益；Qm(t)表示当前宏基站的队列长度；bm(t)表示当前子帧为常规子帧时；宏基站能够发送的数据包数量；用于指示宏基站资源块的分配，其中时资源块i被分配到了用户u；ru,i(t)表示用户u利用资源块i能够传输的数据量；S表示单个数据包的大小，单位为bit；U表示用户集合；Um表示宏基站m所服务的用户集合；和分别表示当前子帧为常规子帧和ABS时，Pico基站能够获得的效益；Qp(t)表示Pico基站当前的队列长度；和表示当前子帧为常规子帧和ABS时，Pico基站p能够发送的数据包数量；和分别用于指示Pico基站p在常规子帧和ABS子帧的资源分配；和分别表示在常规子帧和ABS，用户u利用资源块i能够传输的数据量；Up表示Pico基站p所服务的用户集合；d、宏基站覆盖范围内的Pico基站向宏基站上报值；e、宏基站根据各Pico基站上报的函数值，做出ABS判决，并向其覆盖范围类的各Pico基站p∈Pm下发ABS决定；具体的，判决准则如下：f、Pico基站确定最终的调度矩阵并向用户发送数据；具体如下：获取优化参数α(t)，并根据优化参数α(t)进行判断，如果α(t)＝1，则宏基在该时隙不向用户发送数据，Pico基站采用调度矩阵调度资源和同时选择相应的MCS向用户发送数据包，并更新基站下各用户的队列长度；如果α(t)＝0，则宏基站在该时隙采用调度矩阵wm(t)和相应的MCS向用户发送数据包，Pico基站采用调度矩阵和相应的MCS向用户发送数据包。进一步，所述优化目标函数值按照以下步骤计算：根据图7确定调度矩阵后，按照以下公式计算优化目标函数值：其中，p表示Pico基站，Pm表示宏基站m覆盖范围内的Pico基站的集合；宏基站ABS损失计算模块根据用户的队列信息和从调度计算模块获取的可发送的包数量信息，计算ABS损失为fm(t)；Pico基站ABS效益增量计算模块根据用户的队列信息和从两个调度计算模块中获取的用户在ABS子帧和非ABS子帧可以发送的数据包数量；得到ABS效益增量为进一步，所述调度矩阵按照以下步骤进行计算：获取每个资源块上发送的数据包的最大数量；按照以下公式计算用户调度优先级矩阵其中，Ux为基站x的用户集合；x可以表示宏基站m，也可以表示Pico基站p，metricu,i表示用户调度优先级；ru,i(t)表示用户u利用资源块能够传输的数据量，单位为比特，对于宏基站用户调度优先级和Pico基站用户在ABS和常规子帧上的调度优先级进行计算时，rui(t)分别对应取和S表示单个数据包的大小，单位为比特；基站初始化调度矩阵w为元素全零的矩阵；选择调度优先级矩阵中最大的元素，若该元素对用关联用户u*和资源块j，则将调度矩阵w中与用户u*和资源块j相关联的元素置为1，即将调度优先级矩阵中与资源块j关联的列置为0；检查用户u*是否还有剩余数据要发送，即用户u*是否需要更多的资源来发送数据，若无，则将调度优先级矩阵中与用户u*关联的行置0；重新选择调度优先级矩阵中最大的元素，对应的更新调度矩阵和调度优先级矩阵；当调度优先级矩阵中所有元素都为0，则退出循环，并输出调度矩阵w，该流程适用于宏基站m计算调度矩阵wm(t)，Pico基站计算调度矩阵和进一步，所述Macro基站设置有ABS动态配置；所述宏基站在ABS期间不向用户发送数据，所述Pico基站向宏基站上报信息，并由宏基站权衡决定是否要配置ABS子帧；所述Pico基站还包括以下步骤：：设置两个调度计算模块，分别根据用户的ABS子帧和常规子帧的信道质量选择用户对应的MCS，计算用户在每个资源块上传输的数据量，及用户对应的调度矩阵、可发送包数量；计算ABS效益增量：计算Pico基站在ABS调度用户由于信道质量提升带来的收益，即Pico基站在ABS子帧上处理数据包带来的效益和Pico基站在常规子帧上发送数据包带来的效益之差，有Pico基站当前的队列长度、在ABS和常规子帧上可发送包数量；Pico基站向宏基站上报ABS效益增量值；Pico基站获取来自宏基站的ABS配置信息；Pico基站选择对应调度器计算的调度结果来为用户提供服务，若下一子帧为ABS子帧，则基站选择从一个调度计算模块中获取的MCS和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于系统稳定性的动态ABS配置方法，其特征在于：包括以下步骤：a、用户测量并上报信道信息，所述用户包括宏基站用户和Pico基站用户；b、宏基站和Pico基站将用户的信道信息和队列信息输入调度计算模块，调度计算模块根据用户的信道信息选择MCS得到用户在每个资源块上传输的比特数，然后根据调度算法计算调度矩阵；c、根据求得的调度矩阵，宏基站和Pico基站分别按照以下公式计算优化目标函数值：

【技术特征摘要】
1.一种基于系统稳定性的动态ABS配置方法，其特征在于：包括以下步骤：a、用户测量并上报信道信息，所述用户包括宏基站用户和Pico基站用户；b、宏基站和Pico基站将用户的信道信息和队列信息输入调度计算模块，调度计算模块根据用户的信道信息选择MCS得到用户在每个资源块上传输的比特数，然后根据调度算法计算调度矩阵；c、根据求得的调度矩阵，宏基站和Pico基站分别按照以下公式计算优化目标函数值：其中，fm(t)表示当前子帧为常规子帧时，宏基站能够获得的效益；Qm(t)表示当前宏基站的队列长度；bm(t)表示当前子帧为常规子帧时；宏基站能够发送的数据包数量；用于指示宏基站资源块的分配，其中时资源块i被分配到了用户u；ru,i(t)表示用户u利用资源块i能够传输的数据量；S表示单个数据包的大小，单位为bit；U表示用户集合；Um表示宏基站m所服务的用户集合；和分别表示当前子帧为常规子帧和ABS时，Pico基站能够获得的效益；Qp(t)表示Pico基站当前的队列长度；和表示当前子帧为常规子帧和ABS时，Pico基站p能够发送的数据包数量；和分别用于指示Pico基站p在常规子帧和ABS子帧的资源分配；和分别表示在常规子帧和ABS，用户u利用资源块i能够传输的数据量；Up表示Pico基站p所服务的用户集合；d、宏基站覆盖范围内的Pico基站向宏基站上报值；e、宏基站根据各Pico基站上报的函数值，做出ABS判决，并向其覆盖范围类的各Pico基站p∈Pm下发ABS决定；具体的，判决准则如下：f、Pico基站确定最终的调度矩阵并向用户发送数据；具体如下：获取优化参数α(t)，并根据优化参数α(t)进行判断，如果α(t)＝1，则宏基在该时隙不向用户发送数据，Pico基站采用调度矩阵调度资源和同时选择相应的MCS向用户发送数据包，并更新基站下各用户的队列长度；如果α(t)＝0，则宏基站在该时隙采用调度矩阵wm(t)和相应的MCS向用户发送数据包，Pico基站采用调度矩阵和相应的MCS向用户发送数据包。2.根据权利要求1所述的基于系统稳定性的动态ABS配置方法，其特在于：所述优化目标函数值按照以下步骤计算：当确定调度矩阵后，按照以下公式计算优化目标函数值：其中，p表示Pico基站，Pm表示宏基站m覆盖范围内的Pico基站的集合；宏基站ABS损失计算模块根据用户的队列信息和从调度计算模块获取的可发送的包数量信息，计算ABS损失为fm(t)；Pico基站ABS效益增量计算模块根据用户的队列信息和从两个调度计算模块中获取的用户在ABS子帧和非ABS子帧可以发送的数据包数量；得到ABS效益增量为3.根据权利要求1所述的基于系统稳定性的动态ABS配置方法，其特在于：所述调度矩阵按照以下步骤进行计算：获取每个资源块上发送的数据包的最大数量；按照以下公式计算用户调度优先级矩阵其中，Ux为基站x的用户集合；x可以表示宏基站m或Pico基站p，metricu,i表示用户调度优先级；ru,i(t)表示用户u利用资源块能够传输的数据量，单位为比特，对于宏基站用户调度优先级和Pico基站用户在ABS和常规子帧上的调度优先级进行计算时，ru,i(t)分别对应取和S表示单个数据包的大小，单位为比特；Card(Ux)表示基站x所服务的用户个数；N表示资源块数量；基站初始化调度矩阵w为元素全零的矩阵；选择调度优先级矩阵中最大的元素，若该元素对用关联用户u*和资源块j，则将调度矩阵w中与用户u*和资源块j相关联的元素置为1，即wu*,j＝1；将调度优先级矩阵中与资源块j关联的列置为0；检查用户u*是否还有剩余数据要发送，即用户u*是否需要更多的资源来发送数据，若无，则将调度优先级矩阵中与用户u*关联的行置0；重新选择调度优先级矩阵中最大的元素，对应的更新调度矩阵和调度优先级矩阵；当调度优先级矩阵中所有元素都为0，则退出循环，并输出调度矩阵w，该流程适用于宏基站m计算调度矩阵wm(t)，Pico基站计算调度矩阵和4.根据权利要求1所述的基于系统稳定性的动态ABS配置方法，其特在于：所述Macro基站设置有ABS动态配置；所述宏基站在ABS期间不向用户发送数据，所述Pico基站向宏基站上报信息，并由宏基站权衡决定是否要配置ABS子帧；所述Pico基站还包括以下步骤：：设置两个调度计算模块，分别根据用户的ABS子帧和常规子帧的信道质量选择用户对应的MCS，计算用户在每个资源块上传输的数据量，及用户对应的调度矩阵、可发送包数量；计算ABS效益增量：计算Pico基站在ABS调度用户由于信道质量提升带来的收益，即Pico基站在ABS子帧上处理数据包带来的效益和Pico基站在常规子帧上发送数据包带来的效益之差，有Pico基站当前的队列长度、在ABS和常规子帧上可发送包数量；Pico基站向宏基站上报ABS效益增量值；Pico基站获取来自宏基站的ABS配置信息；Pico基站选择对应调度器计算的调度结果来为用户提供服务，若下一子帧为ABS子帧，则基站选择从一个调度计算模块中获取的MCS和调度矩阵，否则选择另一个调度计算模块中的调度结果。5.根据权利要求1所述的基于系统稳定性的动态ABS配置方法，其特在于：所述Macro基站的ABS动态配置，具体包括以下步骤：根据用户反馈的常规信道信息，选择对应的MCS，计算用户在每个资源块上传输的数据量、用户对应的调度矩阵，及可发送包数量；计算宏基站在ABS不发送数据带来的损失，等价于基站常规子帧发送数据带来的效益fm(t)；获取宏基站覆盖范围内Pico基站上报的ABS的增益信息；在宏基站的损失和Pico基站的增益之间进行权衡并做出ABS判决，根据公式(4)的判决准则，Pico基站的增益较大时，判决结果是ABS子帧，相反，若宏基站增益较大时，判决结果是常规子帧；宏基站向Pico基站告知子帧配置类型；根据子帧配置类型，宏基站选择是否发送数据，若下一子帧为常规子帧，则基站依据从调度计算模块中获取的MCS和调度矩阵为用户提供服务，否则将在下一个子帧静默。6.一种基于系统稳定性的动态ABS配置系统，其特征在于：包括信道测量模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伦，陈婉，牛瑞彪，石林，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