一种基于认知的宏基站与家庭基站干扰管理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于认知的宏基站与家庭基站干扰管理方法，联合机会干扰避免和Gale-Shapley频谱共享方法，其中：在所述机会干扰避免方法中，家庭基站通过侦测获知宏基站网络中空闲的频谱资源或者正交频分复用中可用的时频资源块；在所述G-S频谱共享方法中，家庭基站采用一对一的频谱资源分配策略，利用获得的频谱资源空洞进行通信，在通信过程中，家庭基站周期性地监测频谱资源的占用状态，一旦宏基站用户占用频谱资源块，家庭基站停止通信。本方法与现有的部分频谱资源共享方案相比，存在诸多优势，如其谱效率较低并不能解决层内干扰，而本方案采取采用检测宏基站行为的方法，可以感知到更多资源，频谱效率较高；同时亦联合了G-S理论消除了层内干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，更具体地，涉及一种基于认知的宏基站与家庭基站干 扰管理方法。
技术介绍
为解决宏基站网覆盖盲区和室内高速无线覆盖问题，在LTE-Advanced系统中提 出家庭基站网络（Femtocell)技术。 家庭基站为高速的室内无线通信覆盖提供了有效的解决方案。家庭基站 (FemtocellAccessPoint，FAP)是一种安置在家庭或办公室内的，低成本、低功率、短距 离、即插即用的小型无线接入设备。家庭基站可通过提高链路质量增加系统容量，并利用频 谱复用技术扩大网络覆盖。在家庭基站网络中，通信距离缩短可增大链路速率，链路损耗减 小可提高无线覆盖。并且小区面积减小可提高频谱复用效率，从而提高蜂窝网的网络容量。 由此可见，家庭基站不仅能为室内用户提供更好的服务质量保证（QualityofService， QoS)，而且减少了基站的功耗和场地建设维护等成本。如今家庭基站技术已经成为学术界 和工业界的关注焦点。与其它室内无线接入技术相比，家庭基站的投资和维护成本更低，同 时能获得更好用户体验。 然而由于家庭基站的点对点特征、共信道频谱分配、没有直接的协作接口，干扰管 理随着家庭基站的大规模应用受到严峻的挑战。例如在共信道频谱分配模式下，封闭接入 的家庭基站会对宏基站造成严重的同频干扰，甚至产生"覆盖空洞" 针对家庭基站的干扰问题，出现了许多家庭基站网络干扰管理方法，常用方法如 下： 表1家庭基站网络干扰管理方法比较表【主权项】1. ，其特征在于，所述方法采用机会 干扰避免方法消除层间干扰，并联合Gale-shap Iey频谱共享方法消除层内干扰，其中： (1) 在所述机会干扰避免方法中，家庭基站通过侦测获知宏基站网络中空闲的频谱资 源或者正交频分复用中可用的时频资源块，作为频谱资源空洞； (2) 在所述G-S频谱共享方法中，家庭基站采用一对一的频谱资源分配策略，利用步骤 (1)获得的频谱资源空洞进行通信，在通信过程中，家庭基站周期性地监测频谱资源的占用 状态，一旦宏基站用户占用频谱资源块，家庭基站停止通信，避免家庭基站竞争资源块，以 减少相邻家庭基站之间的层内干扰。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机会干扰避免方法具体包括： (1. 1)家庭基站通过无线监听宏基站的调度信息； (1.2)家庭基站周期性地感知无线环境以识别邻近的宏基站用户； (1. 3)家庭基站比较感知结果和调度信息以识别频谱资源空洞。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（I. 1)具体为： 以能量检测为基础，检测频谱资源块是否被宏基站占用，令r (t)表示接收信号，其FFT 变换可得到IXN个频域采样矢量然后计算幅度平方值并与能量检测阈值比较， 即所有接收子载波上的能量检测输出为：式中U(X)表示矢量X中所有元素的单位步长函数，「^是IXN个矢量，其元素 e {0，1}，"0"表示子载波未被占用，"1"表示子载波被占用； 令Γ=表示第j个宏基站的用户的I XN个调度矢量，其元素 e {〇, 1}，"〇"表示子载波 未被占用，"1"表示子载波被占用，用下式判断子载波是否被占用：〈X，y>表示矢量X和y的内积，I |x| ^表示矢量X的Ll范数，0 < ε jnt< 1是联合检 测阈值，Nu表示的是基站周边用户的总数。4. 如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤（1. 2)具体为： 用η ια表示载波间干扰很强的子载波数目，检测是否存在ICI的子载波集合由下式表 达：式中，AsMft (X，k)表示逻辑右移操作，即将矢量X右移k位；sign (X)表示对矢量X中 的每个元素进行符号操作； 用下式对Γ_2(ηια)中的子载波进行载波间干扰判断，其中?表示的是向量对应位 置元素相乘：5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤（1.3)具体为： 由F ια+ Γ usral求和判断被占用的资源块，所得的结果中数值为" 1"的即为被占用的资 源块，值为"〇"的即为频谱资源空洞。6. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2)具体为： (2. 1)家庭基站通过步骤（1)的方法联合调度信息和频谱结果计算频谱资源空洞，并 计算信道效用，然后为每个信道设置退避定时器，定时器值与信道效用成反比； (2. 2)当定时器值到期后，家庭基站检测相应信道上的"忙音"；如果信道上没有"忙 音"，家庭基站立刻选择该信道并开始通信，否则，家庭基站放弃该信道并等待下一个定时 器到期，信道上有"忙音"代表着该信道被占用； (2. 3)不断重复上述过程，直到每个家庭基站都"捕获"到一个信道或者直至所有信道 被分配完毕。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤（2. 1)中计算信道效用具体为： 信道效用R用家庭基站在信道上的归一化传输速率来表示：式中T为时隙，Ts是信道的感知和等待时间，I是信道空闲指示，即为上段中所得到的 频谱资源空洞，E (K)是多用户冲突指标，其与相互竞争的家庭基站数目K成反比，C是信道 容量。【专利摘要】本专利技术公开了，联合机会干扰避免和Gale-Shapley频谱共享方法，其中：在所述机会干扰避免方法中，家庭基站通过侦测获知宏基站网络中空闲的频谱资源或者正交频分复用中可用的时频资源块；在所述G-S频谱共享方法中，家庭基站采用一对一的频谱资源分配策略，利用获得的频谱资源空洞进行通信，在通信过程中，家庭基站周期性地监测频谱资源的占用状态，一旦宏基站用户占用频谱资源块，家庭基站停止通信。本方法与现有的部分频谱资源共享方案相比，存在诸多优势，如其谱效率较低并不能解决层内干扰，而本方案采取采用检测宏基站行为的方法，可以感知到更多资源，频谱效率较高；同时亦联合了G-S理论消除了层内干扰。【IPC分类】H04W16-14【公开号】CN104540142【申请号】CN201410785644【专利技术人】刘文旭, 王德胜, 林宏志, 万晨, 夏鹏敏 【申请人】华中科技大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2014年12月17日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于认知的宏基站与家庭基站干扰管理方法，其特征在于，所述方法采用机会干扰避免方法消除层间干扰，并联合Gale‑Shapley频谱共享方法消除层内干扰，其中：(1)在所述机会干扰避免方法中，家庭基站通过侦测获知宏基站网络中空闲的频谱资源或者正交频分复用中可用的时频资源块，作为频谱资源空洞；(2)在所述G‑S频谱共享方法中，家庭基站采用一对一的频谱资源分配策略，利用步骤(1)获得的频谱资源空洞进行通信，在通信过程中，家庭基站周期性地监测频谱资源的占用状态，一旦宏基站用户占用频谱资源块，家庭基站停止通信，避免家庭基站竞争资源块，以减少相邻家庭基站之间的层内干扰。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文旭，王德胜，林宏志，万晨，夏鹏敏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42