一种基于权重的家庭基站干扰协调方法技术

本发明专利技术公开一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，包括：认知引擎通过分析来自PHY层的信道状态，结合MAC层实时的冲突概率以及应用层的业务需求，智能地实现空白RB的检测，CR‑HeNB自配置模块从频谱状态数据库中获取相关数据，来进行自适应的配置；将家庭小区覆盖范围划分为中心区域和边缘区域，将系统带宽中划出一部分可以动态使用的频谱资源，相邻的家庭小区以动态竞争的方式获得边缘频谱资源；密集部署的家庭基站中具备认知能力的少量家庭基站作为中心节点，CR‑HeNB及时检测在频域、时域、空间域上存在的空闲RB，并学习各个家庭基站的相关信息，集中式地作出最优的决策，再将控制信令下发至各个节点，从而实现干扰协调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，特别涉及一种基于权重的家庭基站干扰协调方法。
技术介绍
LTE-A是LTE的演进版本，LTE-A致力于实现更低的传输时延和更高的传输速率。由于移动互联网业务具有“室内流量、热点效应、低速运动、高速数据”的特点，为了提高无线覆盖率和增强用户体验，3GPP提出了LTE-A异构网络(HeterogeneousNetworks，HetNet)的解决方案，引入了家庭基站(HomeeNodeB，HeNB/Femtocell)作为低功率节点，以改善室内覆盖质量，提高频谱效率。家庭基站密集部署的场景存在严重的HeNB-HeNB小区间干扰。家庭小区间的同层干扰严重影响了网络的性能，降低了移动通信业务的服务质量。传统的频域干扰协调方法——部分频率复用(FractionalFrequencyReuse，FFR)虽然可以提升家庭小区总体的SINR，但是静态的资源分配方案难以适应不同的业务分布情况，造成较低的频谱利用率。FFR干扰协调方法有两个缺点：一是完全正交的边缘频带分配方案使每个小区的边缘可用频谱资源减少。二是现实中不同家庭小区边缘区域的业务量不同，而静态的FFR方案中使用固定的边缘带宽比例，导致边缘业务需求较小的小区频谱效率较低，频谱资源分配不公平。针对HeNB-HeNB同层干扰，设计一种动态的、灵活的、智能的干扰协调方法具有重大的意义。认知无线电是一种能够智能感知和适应周围无线通信环境的新技术。3GPPRelease10定义了家庭基站是自组织、自优化的低功率节点，基于认知无线电的CR-HeNB的相关技术方案已经纳入了LTE-A的标准化进程，认知技术是LTE-A小区间干扰协调新的研究方向。CR-HeNB具备这几个特点：一、对无线环境的感知和学习能力；二、对无线环境变化的自适应性；三、通信质量的高可靠性；四、频谱资源的高利用率；五、系统功能模块的可重构性；六、高速智能的计算能力。CR-HeNB通过学习和推理频谱的动态信息，可以自适应地分配频谱资源，有效降低同层家庭小区间的干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于权重的家庭基站干扰协调方法。为达到上述目的，本专利技术提供的具体技术方案如下。一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，其包括：1)一种认知家庭基站(CR-HeNB)检测空白RB以及实现自适应配置的方法，CR-HeNB认知模块首先检测物理层的空闲信道，认知引擎通过分析来自PHY层的信道状态，结合MAC层实时的冲突概率以及应用层的业务需求，智能地实现空白RB的检测，接下来，CR-HeNB自配置模块从频谱状态数据库中获取相关数据，来进行自适应的配置；2)一种新型的频谱划分方法，将家庭小区覆盖范围划分为中心区域和边缘区域，将系统带宽中划出一部分可以动态使用的频谱资源作为边缘竞争带宽；3)一种家庭基站的边缘带宽动态竞争方法，密集部署的家庭基站中具备认知能力的少量家庭基站(CR-HeNB)作为中心节点，CR-HeNB及时检测在频域、时域、空间域上存在的空闲RB，并学习各个家庭基站的相关信息，集中式地作出最优的决策，再将控制信令下发至各个节点，从而实现干扰协调，主要设计一种边缘带宽的竞争权重，权重越大的家庭基站分配得到边缘空白RB的优先级越高。进一步地，所述的CR-HeNB检测空白RB以及实现自适应配置的方法具体为：CR-HeNB认知模块首先检测物理层的空闲信道，认知引擎通过分析来自PHY层的信道状态，结合MAC层实时的冲突概率以及应用层的业务需求等各协议层的相关信息，智能学习无线环境的状态信息，实现RB级别的检测，最终获得空白RB的信息。接下来，CR-HeNB自配置模块从频谱状态数据库中获取相关数据，来进行自适应的配置。自适应配置包括三个子模块：频谱共享管理模块可以根据特定的频谱划分方案，合理分配可用的频谱资源，避免相邻家庭小区覆盖区域的重叠所造成的同频干扰；频谱配置模块通过调整无线资源管理方案，主要调整RB分配方案、发送功率、天线角以及调制编码方案等实现认知式的资源分配；频谱移动性管理模块负责家庭用户在同层家庭小区之间以及跨层小区之间的切换功能。进一步地，所述的频谱划分方法具体为：以α为中心半径比将HeNB覆盖范围划分为中心区域和边缘区域，将系统带宽Bband中划出一部分可以动态使用的频谱资源——边缘竞争带宽Bedge，专门调度边缘用户。进一步地，所述的干扰协调方法的流程具体为：密集部署的CSG-HeNB中具备认知能力的少量家庭基站(CR-HeNB)作为中心节点，CR-HeNB及时检测在频域、时域、空间域上存在空闲的信道，并学习各个家庭基站的相关信息，集中式地作出最优的决策，再将控制信令下发至各个节点，从而实现干扰协调。进一步地，所述的基于权重的边缘带宽动态竞争方法具体为：设计一种家庭基站的边缘带宽竞争权重，权重越大的家庭基站分配得到边缘空白RB的优先级越高。考虑频谱资源分配的公平性以及吞吐量这两个性能指标，定义一种家庭基站的边缘带宽竞争权重，把用户平均速率作为衡量不同家庭小区间的用户的公平性的标准，在吞吐量与用户公平性之间进行折中。进一步地，所述的家庭基站边缘带宽竞争权重具体为：其中，i表示家庭基站Hi，j表示CR-HeNB检测到的空白资源块RBj，j＝1,2,...n(n＝Bband×(1-β))；Ri,j(f)表示处于子帧f(即当前TTI)的Hi竞争得到空白资源块RBj后理想的可提升的吞吐量；Ti(f)是Hi在子帧0到子帧f的长期平均用户吞吐量的估算值。边缘带宽竞争权重把用户平均速率作为衡量不同家庭小区间的用户的公平性的标准，是吞吐量与用户公平性之间的折中。Ri,j(f)的作用是为信道状态比较好的家庭小区能够有效地传输数据提供保证；Ti(f)的作用是保证长期传输速率较小的家庭用户能增加服务机会。当HeNB-HeNB同层干扰比较严重的时候(基站间距较小)，只有权重最大的HeNB可以使用该RB，当同层干扰较小时，可以允许优先级较高的两个HeNB同时竞争得到该RB。进一步地，所述的家庭基站边缘用户调度流程(1)具体步骤为：(1.1)：Hi小区边缘区域出现家庭用户，当用户发起通信请求，家庭基站Hi初始化边缘调度，随机选择Bedge上的RB调度HUEedge。规定新加入边缘区域，被划分为HUEedge的用户在初次调度随机使用Bedge。(1.1)：家庭基站Hi进行边缘区域的资源分配。(1.2)：家庭基站Hi的TTI计时加1。(1.3)：边缘用户进行数据传输。(1.4)：家庭基站Hi判断当前TTI是否已经结束。当前TTI未结束，则正常进行数据传输，当5TTI结束，则进入步骤(1.6)。(1.6)：如果当前TTI调度在RBj上的边缘用户(记为HUEl)的信干噪比门限满足则家庭基站Hi可以在下个TTI继续使用RBj；若则HUEl在当前TTI结束时停止使用RBj，RBj被释放。如果当前TTI的RBj结束了传输任务，RBj被释放。(1.7)：家庭基站Hi判断是否收到空白资源块RBj的分配指示信息，如果收到空白资源块RBj的分配指示信息则进入步骤308，如果未收到则回到步骤(1.8)；(1.8)：家庭基站Hi更新可用的边缘频谱资源。进一步地，所述的CR-HeNB执行边缘带宽动态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，其特征在于包括如下步骤:1)CR‑HeNB检测空白RB以及实现自适应配置；认知家庭基站CR‑HeNB认知模块首先检测物理层的空闲信道，认知引擎通过分析来自PHY层的信道状态，结合MAC层实时的冲突概率以及应用层的业务需求，智能地实现空白RB的检测，接下来，CR‑HeNB自配置模块从频谱状态数据库中获取相关数据，来进行自适应的配置；2)频谱划分，将家庭小区覆盖范围划分为中心区域和边缘区域，将系统带宽中划出一部分可以动态使用的频谱资源作为边缘竞争带宽；3)干扰协调；设计家庭基站的边缘带宽动态竞争方法，密集部署的家庭基站中具备认知能力的少量家庭基站(CR‑HeNB)作为中心节点，CR‑HeNB及时检测在频域、时域、空间域上存在的空闲RB，并学习各个家庭基站的相关信息，集中式地作出最优的决策，再将控制信令下发至各个节点，从而实现干扰协调，设计边缘带宽的竞争权重，权重越大的家庭基站分配得到边缘空白RB的优先级越高。

【技术特征摘要】
1.一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，其特征在于包括如下步骤:1)CR-HeNB检测空白RB以及实现自适应配置；认知家庭基站CR-HeNB认知模块首先检测物理层的空闲信道，认知引擎通过分析来自PHY层的信道状态，结合MAC层实时的冲突概率以及应用层的业务需求，智能地实现空白RB的检测，接下来，CR-HeNB自配置模块从频谱状态数据库中获取相关数据，来进行自适应的配置；2)频谱划分，将家庭小区覆盖范围划分为中心区域和边缘区域，将系统带宽中划出一部分可以动态使用的频谱资源作为边缘竞争带宽；3)干扰协调；设计家庭基站的边缘带宽动态竞争方法，密集部署的家庭基站中具备认知能力的少量家庭基站(CR-HeNB)作为中心节点，CR-HeNB及时检测在频域、时域、空间域上存在的空闲RB，并学习各个家庭基站的相关信息，集中式地作出最优的决策，再将控制信令下发至各个节点，从而实现干扰协调，设计边缘带宽的竞争权重，权重越大的家庭基站分配得到边缘空白RB的优先级越高。2.如权利要求1所述的一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，其特征在于，所述的CR-HeNB检测空白RB以及实现自适应配置具体为：CR-HeNB认知模块首先检测物理层的空闲信道，认知引擎通过分析来自PHY层的信道状态，结合MAC层实时的冲突概率以及应用层的业务需求的相关信息，智能学习无线环境的状态信息，实现RB级别的检测，最终获得空白RB的信息；接下来，CR-HeNB自配置模块从频谱状态数据库中获取相关数据，来进行自适应的配置；自适应配置包括三个子模块：频谱共享管理模块根据特定的频谱划分方案，合理分配可用的频谱资源，避免相邻家庭小区覆盖区域的重叠所造成的同频干扰；频谱配置模块通过调整无线资源管理方案，主要调整RB分配方案、发送功率、天线角以及调制编码方案实现认知式的资源分配；频谱移动性管理模块负责家庭用户在同层家庭小区之间以及跨层小区之间的切换功能。3.如权利要求1所述的一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，其特征在于，所述的频谱划分具体为：以设定α为中心半径比将HeNB覆盖范围划分为中心区域和边缘区域，将系统带宽Bband中划出一部分可以动态使用的频谱资源——边缘竞争带宽Bedge，专门调度边缘用户。4.如权利要求1所述的一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，其特征在于，所述的干扰协调的流程具体为：密集部署的CSG-HeNB中具备认知能力的少量家庭基站(CR-HeNB)作为中心节点，CR-HeNB及时检测在频域、时域、空间域上存在空闲的信道，并学习各个家庭基站的相关信息，集中式地作出最优的决策，再将控制信令下发至各个节点，从而实现干扰协调。5.如权利要求1所述的一种基于权重的家庭基站干扰协调方法，其特征在于步骤3)中：设计一种家庭基站的边缘带宽竞争权重，权重越大的家庭基站分配得到边缘空白RB的优先级越高；考虑频谱资源分配的公平性以及吞吐量这两个性能指标，定义一种家庭基站的边缘带宽竞争权重，把用户平均速率作为衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕及满，胡斌杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44