蜂窩網中家庭基站分組的幹擾協調方法
2023-04-25 21:26:51
專利名稱：蜂窩網中家庭基站分組的幹擾協調方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，更進一步涉及一種在傳統蜂窩網中部署大量家庭基站 的情形下，協調宏用戶和家庭基站用戶以及家庭基站用戶之間幹擾的一種方法，可用於下 一代移動通信長期演進系統中。
背景技術：
家庭基站也叫毫微微基站，是面向室內場景的極低發射功率的通信基站，為室內 用戶提供服務。它通過DSL、LAN、xP0N等寬帶連接到專用家庭基站網關，再經過專用網關連 接到核心網。由於用戶可以自行購買家庭基站，任意開關家庭基站，並且可以隨意擺放家庭基 站的位置。所以宏用戶和家庭基站用戶以及家庭基站用戶之間都會產生幹擾。目前，解決蜂窩網中幹擾問題的有效方法是準靜態幹擾協調方法。這種方法是指 在靜態規劃的基礎上，無線網絡控制中心根據網絡負荷、用戶測量情況等因素調整頻帶資 源的分配比例。例如，許寧等人發表在《現代電子技術》第21期2007年的論文「3GPP LTE 小區間幹擾協調研究」中公開的一種準靜態幹擾協調方法。這種協調方法設置的靜態規劃 是將邊緣復用因子設為3，中心復用因子設為1。在準靜態調配過程中由基站和無線網絡控 制中心交互網絡負荷信息和用戶測量情況，告知無線網絡控制中心其邊緣業務量，最後根 據各小區邊緣業務量無線網絡控制中心按比例分配一定的頻帶給各個小區。相鄰小區各用 戶使用的頻帶互不重疊，解決了蜂窩網中的幹擾問題。由於家庭基站是通過家庭基站網關連入核心網的，所以家庭基站和宏基站之間的 信息交互周期較長時延過大。並且在同一蜂窩網中的宏基站和家庭基站可能佔用相同的頻 段，使得宏用戶和家庭基站用戶之間的幹擾比較嚴重，降低了系統容量，也使得頻譜效率較 低。
發明內容
本發明的目的在於克服已有技術的不足，提出了一種在蜂窩網中對家庭基站進行 分組的幹擾協調方法，以提高系統容量和頻譜效率。本發明包括如下步驟(1)求強幹擾區域與覆蓋區域比值的矩陣la)計算每個家庭基站受其相鄰家庭基站強幹擾的區域；lb)計算每個家庭基站受其相鄰家庭基站強幹擾區域與該家庭基站覆蓋區域的比 值；Ic)將計算所得的所有比值構成一個矩陣[R]。(2)根據求得的矩陣[R]對家庭基站進行分組2a)計算行向量，計算每個家庭基站所受強幹擾區域與其覆蓋區域的比值之和 ick，按照從大到小的順序重排所有和構成的行向量；
4
Cb= aCa = C-Cb2b)逐次分組，對所有家庭基站依次進行分組並刪除已分組家庭基站對應行向量 中的元素，直至行向量為空。(3)計算家庭基站用戶所佔帶寬Cb和宏用戶所佔帶寬Ca， N_
β M +N 其中，α和β為大於0的常數 N為所有家庭基站用戶的數目 M為宏用戶數目 C為系統總帶寬
(4)分配子信道，家庭基站路由器計算分配給每個分組中家庭基站相同的子信道
數Ln: Ln = round [ ω n X Cd]
ω =
Σ Σ rg {kUn{j) ^=1 _—
N
k=\ y=l其中round代表取整運算gn(k)代表第η個分組中的第k個家庭基站Nn代表第η個分組中的家庭基站數目「x"|代表向上取整。本發明與現有技術相比具有以下優點第一，頻譜資源分配更加合理，由於本發明計算了家庭基站強幹擾區域和其相應 覆蓋區域的比值，精確的量化了家庭基站間互相干擾的大小，比起現有技術只根據網絡負 荷和用戶測量情況進行頻譜資源分配更加合理。第二，提高頻譜利用率，由於本發明首次在家庭基站幹擾協調中，將分組方法引入 頻譜資源分配，分組後的各個分組中家庭基站互相不幹擾，從而在不同分組間頻率可以進 行復用，提高了頻譜利用率。第三，協調宏用戶和家庭基站用戶之間的幹擾，與現有技術採用宏用戶和家庭基 站用戶共用同一頻段的方法相比，由於本發明在計算宏用戶和家庭基站用戶佔用的帶寬的 基礎上，分配完全正交的頻段給宏用戶和家庭基站用戶，所以完全正交的頻段可以協調宏 用戶和家庭基站用戶之間的幹擾。第四，提高了系統容量，比起現有技術分配給所有家庭基站同樣數目的子信道的 技術方案，由於本發明精確的量化了家庭基站間互相干擾的大小並對家庭基站進行了分 組，由此計算了應分配給所有家庭基站的子信道數目，使得頻譜資源的分配更加合理，提高 了系統容量。
圖1為本發明的流程圖。圖2為本發明的系統模型圖。圖3為一個家庭基站受相鄰家庭基站強幹擾區域的示意圖。圖4為本發明與現有技術系統容量對比仿真圖。圖5為本發明與現有技術頻譜效率對比仿真圖。
具體實施例方式參照圖1，本發明的具體實施步驟如下步驟1，計算強幹擾區域與覆蓋區域的矩陣。根據所有家庭基站位置信息和家庭基站發射功率，家庭基站路由器計算家庭基站 兩兩間強幹擾區域面積，對每兩兩間強幹擾區域面積和其相應家庭基站覆蓋區域面積求比 值。以兩個家庭基站為例，計算強幹擾區域和其相應覆蓋區域比值。圖3中家庭基站 BSk和BS^相鄰，一個家庭基站用戶r在家庭基站BSk覆蓋區域內，該用戶距離家庭基站BSk 和BS^的距離分別為dk和…，家庭基站BSk和BS^的半徑分別為rk和ι>家庭基站用戶r 接收到的家庭基站BSk的有用信號和家庭基站BS^的幹擾信號功率分別為
有用信號功率:Pr,k=Pkna
{μ+ω^ηο
dl
{μ+α,νιο
d:
幹擾信號功率及,.=巧/10'
其中，k，j = 1，2，3，...，K，K為家庭基站的數目，Pk和Pj分別為家庭基站BSk和 BSj的發射功率，μ為路損常數，cok，分別為家庭基站BSk和BS^的穿牆損耗，ν為路損 指數。 由有用信號功率和幹擾信號功率可以得到用戶r的信幹比
SIRki=^
'J Pj
/ τ \v當 SIRffdJ.
\dkj
10
(Wj-Wk)ZlO
\dkJ
io(n>/1 <&時，服務質量無法滿足家庭基站用戶r的要求。
為了後續描述方便，設定&
KPj、
>
ii
(公式1)其中，dk和Clj分別為家庭基站用戶r與家庭基站BSk和家庭基站BSj的距離。家 庭基站BSk和BSj的坐標分別為(0，0)和(d，0)，家庭基站用戶r的坐標為(x，y)，由下列公 式可分別得到
dk=^x2+y2 (公式 2)
dj = ^{x-d)2 + y2 (公式 3)
將(公式2)和(公式3)帶入(公式1)得到SIR低於門限Xth的區域B B= {(x, y) I sth(x2+y2) > (x-d)2+y2}
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因為家庭基站BSk的半徑為rk，所以和家庭基站BSk距離小於rk的家庭基站用戶 都屬於家庭基站BSk的覆蓋區域C。SIR低於門限λ th的區域B和家庭基站BSk的覆蓋區域C的重疊部分就是家庭基 站BSk受家庭基站BS^的強幹擾區域Akij,即Ak, j ^ {B Π C}家庭基站BSk受家庭基站BSj強幹擾區域Ak, j與家庭基站BSk覆蓋區域的比值rk,\ Η, 'J
。矩陣中每個元素表示家庭基站BSk 受到家庭基站BS^強幹擾區域與家庭基站BSk覆蓋區域的比值。 步驟2，對家庭基站進行分組。2a)計算行向量，根據家庭基站強幹擾區域與覆蓋區域比值矩陣，家庭基站路由器 計算每個家庭基站所受強幹擾區域與其覆蓋區域的比值之和。所有和構成一個行向量，將 這一行向量的元素按照從大到小的順序重排，得到待求行向量ic。由矩陣[R]可以求得每個家庭基站受到其它家庭基站的強幹擾區域和其覆蓋區 域比值之和
κick = Yj rk j k，j = 1，2，3，· · ·，K2b)逐次分組，並刪除已分組家庭基站對應行向量中的元素，直至行向量為空。第一步初始化，將行向量ic中最大的元素所對應的家庭基站分成一組；第二步更新分組，判斷剩餘家庭基站中是否存在與初始化後的家庭基站之間的 幹擾大於0的家庭基站，若存在，將該家庭基站加入到初始化分組中；若不存在，繼續分組 步驟的第三步；第三步判斷行向量ic是否為空，刪除行向量ic中已分組家庭基站所對應的元 素，判斷行向量ic是否為空，若為空，結束分組；若不為空，返回分組步驟第一步。步驟3，計算家庭基站用戶和宏用戶所佔用的帶寬。根據家庭基站用戶數目N與宏用戶數目M，計算家庭基站用戶所佔帶寬Cb
NCb=a—~- α為大於0的常數
M -\-N宏用戶所佔帶寬Ca等於總帶寬C·中去除家庭基站所佔帶寬Cb的剩餘部分。步驟4，給所有家庭基站分配子信道。家庭基站路由器分配給同一分組中的每個家庭基站相同數目的子信道。通過下列 公式，家庭基站路由器計算分配給W個分組中家庭基站的子信道數Ln Ln = round [ ω n*Cb]其中round代表取整運算，此處為四捨五入η = 1，2，· · ·，W
權利要求
一種蜂窩網中家庭基站分組的幹擾協調方法，包括如下步驟(1)求強幹擾區域與覆蓋區域比值的矩陣1a)計算每個家庭基站受其相鄰家庭基站強幹擾的區域；1b)計算每個家庭基站受其相鄰家庭基站強幹擾區域與該家庭基站覆蓋區域的比值；1c)將計算所得的所有比值構成一個矩陣[R]；(2)根據求得的矩陣[R]對家庭基站進行分組2a)計算行向量，計算每個家庭基站所受強幹擾區域與其覆蓋區域的比值之和ick，按照從大到小的順序重排所有和構成的行向量；2b)逐次分組，對所有家庭基站依次進行分組並刪除已分組家庭基站對應行向量中的元素，直至行向量為空；(3)計算家庭基站用戶所佔帶寬Cb和宏用戶所佔帶寬Ca， C b= N M+N Ca＝C Cb其中，α為大於0的常數N為所有家庭基站用戶的數目M為宏用戶數目C為系統總帶寬(4)分配子信道，家庭基站路由器計算分配給每個分組中家庭基站相同的子信道數LnLn＝round[ωn×Cb] n= [1+ k=1 Nn j=1 Nn r g n ( k ), g n ( j ) e ( Nn - 1 )] -1 其中round代表取整運算gn(k)代表第n個分組中的第k個家庭基站Nn代表第n個分組中的家庭基站數目代表向上取整。FSA00000300650100022.tif,FSA00000300650100023.tif
2.根據權利1要求所述的蜂窩網中家庭基站分組的幹擾協調方法，其特徵在於所述 la)求矩陣的步驟為第一，由家庭基站路由器求出信幹比小於門限λ th的區域B B= {(x,y) |sth(x2+y2) > (x-d)2+y2}
3.根據權利1要求所述的蜂窩網中家庭基站分組的幹擾協調方法，其特徵在於所述 步驟lb)中計算強幹擾區域與其覆蓋區域C的比值為
4.根據權利1要求所述的蜂窩網中家庭基站分組的幹擾協調方法，其特徵在於所述 步驟2b)的分組步驟為第一步初始化，將行向量ic中最大的元素所對應的家庭基站分成一組； 第二步更新分組，判斷剩餘家庭基站中是否存在與初始化後的家庭基站之間的幹擾 大於0的家庭基站，若存在，將該家庭基站加入到初始化分組中；若不存在，繼續分組步驟 的第三步；第三步判斷行向量ic是否為空，刪除行向量ic中已分組家庭基站所對應的元素，判 斷行向量ic是否為空，若為空，結束分組；若不為空，返回分組步驟第一步。
全文摘要
一種無線通信技術領域的蜂窩網中家庭基站分組的幹擾協調方法，包括(1)求強幹擾區域與覆蓋區域比值的矩陣；(2)根據求得的矩陣對家庭基站進行分組；(3)計算家庭基站用戶所佔帶寬和宏用戶所佔帶寬；(4)分配子信道，家庭基站路由器計算分配給每個分組中家庭基站相同的子信道數。本發明的優點是，將所有家庭基站分為互不幹擾的分組，不同分組間頻率可以復用，提高了頻譜利用率；分配完全正交的頻段給宏用戶和家庭基站用戶，可以協調宏用戶和家庭基站用戶之間的幹擾；精確的量化了家庭基站間互相干擾的大小，計算了應分配給所有家庭基站的子信道數目，頻譜資源分配更加合理，從而提高了系統容量。
文檔編號H04W16/14GK101977386SQ20101050510
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月12日 優先權日2010年10月12日
發明者劉語喬, 宋海路, 李 東, 楊清海 申請人:西安電子科技大學