本發(fā)明涉及一種基于最大sinr的虛擬小區(qū)載波分配方法，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著智能終端的迅速普及，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用量呈現(xiàn)出爆炸式增長態(tài)勢(shì)。移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的快速增長使得本就有限的無線網(wǎng)絡(luò)資源與快速膨脹的用戶需求之間的矛盾日益突出。顯然，第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由于其在系統(tǒng)容量和傳輸速率等方面的局限性，難以滿足當(dāng)今人們的需求，因此需要采取多方面的措施進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，以應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)流量的沖擊。

隨著lte-advanced的不斷演進(jìn)，小基站的部署將十分密集，小基站之間的間距可以達(dá)到10米甚至更小，從而形成超密集網(wǎng)絡(luò)。在超密集網(wǎng)絡(luò)中，小基站之間的距離將變得非常小，干擾信號(hào)與有用信號(hào)強(qiáng)度不相上下，用戶受到的干擾將十分嚴(yán)重，顯然，現(xiàn)有的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)無法解決這樣的問題。另外，在超密集網(wǎng)絡(luò)中，由于小基站數(shù)目眾多，小區(qū)的半徑較小，由用戶移動(dòng)造成的小區(qū)間的切換將變得十分頻繁。大量的切換信令將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中消息的擁堵，用戶的數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)受到很大的影響，造成網(wǎng)絡(luò)性能下降。為了解決超密集網(wǎng)絡(luò)中的這些問題，虛擬小區(qū)技術(shù)便被提出來了。用戶根據(jù)自己的需求，選擇滿足條件的若干個(gè)小基站組成一個(gè)小區(qū)簇，這個(gè)小區(qū)簇就是為該用戶提供服務(wù)的虛擬小區(qū)，虛擬小區(qū)采用控制面與用戶面分離的分層結(jié)構(gòu)。用戶在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)時(shí)，會(huì)不斷有新的小基站加入到虛擬小區(qū)中，同時(shí)，也會(huì)有一些小基站從虛擬小區(qū)中退出，保證了用戶始終位于虛擬小區(qū)的中心，以便得到最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在采用了虛擬小區(qū)技術(shù)的超密集網(wǎng)絡(luò)中，由于站間距的減小會(huì)帶來一些與現(xiàn)有系統(tǒng)不同的問題，現(xiàn)有的干擾管理以及資源分配等技術(shù)已經(jīng)不能直接適用于這樣的網(wǎng)絡(luò)。因此，針對(duì)udn場(chǎng)景的資源分配技術(shù)問題將是未來無線網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容之一。

lte-advanced系統(tǒng)采用了載波聚合技術(shù)，可以滿足最大100mhz的傳輸帶寬的要求。載波聚合是將2個(gè)或更多的分量載波(componentcarrier,cc)聚合在一起形成更大的帶寬以支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。lte-advanced系統(tǒng)最多支持5個(gè)cc的聚合，每個(gè)基站選擇一個(gè)cc作為主分量載波(primarycomponentcarrier,pcc)，pcc承載用戶設(shè)備(userequipment,ue)初始接入時(shí)的信令交互，用于建立基站與ue間的無線資源控制(radioresourcecontrol,rrc)連接和提供小區(qū)的全覆蓋；當(dāng)用戶終端對(duì)數(shù)據(jù)流量的需求比較大時(shí)，僅僅依靠pcc無法滿足當(dāng)前的業(yè)務(wù)量需求時(shí)，小基站會(huì)根據(jù)干擾情況選擇額外的分量載波，稱之為輔分量載波(secondarycomponentcarrier,scc)，scc主要用于數(shù)據(jù)傳輸。cc的選擇直接影響到系統(tǒng)整體的性能，小基站可以根據(jù)與鄰居基站之間的干擾關(guān)系來選擇用于自己工作的cc以降低干擾。在小基站密集部署的網(wǎng)絡(luò)中，集中控制的資源分配算法隨著基站數(shù)量的增加而導(dǎo)致更大的信令開銷和執(zhí)行復(fù)雜度，因此，研究一種適用于超密集網(wǎng)絡(luò)中的資源分配算法來提升系統(tǒng)整體性能很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于最大sinr的虛擬小區(qū)載波分配方法，解決邊緣用戶的信號(hào)接收質(zhì)量不高和系統(tǒng)平均頻譜效率低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供提供了一種基于最大sinr的虛擬小區(qū)載波分配方法，包括以下步驟：

1)用戶n確定自己的初始服務(wù)虛擬小區(qū)ωn；

2)檢查ωn是否為某個(gè)已有虛擬小區(qū)ωs的子集，如果則令用戶n的虛擬小區(qū)為ωs后進(jìn)入步驟3，否則進(jìn)入下一步；

3)選擇ωn中使用次數(shù)最少的cc作為目標(biāo)cc，記為cc*，若cc*＝null，null指沒有符合條件的cc*，則用戶n選擇ωn中信噪比最大的小基站所在的虛擬小區(qū)中用戶數(shù)最少的一個(gè)虛擬小區(qū)作為自己的虛擬小區(qū)，用ωm表示，然后重新選擇cc*，否則進(jìn)入下一步；

4)計(jì)算ωn中使用cc*為其他虛擬小區(qū)服務(wù)的小基站集合cn＝{m1,m2,...mt}，mi，i＝1,2…t表示集合中的一個(gè)小基站，t表示ωn中使用cc*為其他虛擬小區(qū)服務(wù)的小基站個(gè)數(shù)；則用戶虛擬小區(qū)為ωn，程序結(jié)束，否則進(jìn)入步驟5)；

5)判斷snri,n-snri,j＞δ是否成立，

若成立，則小基站i退出虛擬小區(qū)ωj，使用cc*為ωn服務(wù)，否則小基站i退出ωn，繼續(xù)留在原來的虛擬小區(qū)ωj中；

其中，snri,n表示ωn的用戶n接收到的小基站mi的信噪比，snri,j表示虛擬小區(qū)ωj中的用戶j接收到的小基站mi的信噪比，ωj是使用cc*的小基站所服務(wù)的除ωn外的虛擬小區(qū)，δ為一固定常數(shù)；

6)更新ωn為用戶的虛擬小區(qū)。

前述的步驟1)用戶n確定自己的初始服務(wù)虛擬小區(qū)ωn，方法如下：

用snrm,n表示用戶n收到的來自小基站m的信噪比，snr0,n表示其中的最大值，即snr0,n＝max{snrm,n}，則滿足公式(1)的所有小基站組成用戶n的初始服務(wù)虛擬小區(qū)ωn：

ωn＝{m|snr0,n－snrm,n≤snrthr}(1)

其中，snrthr為設(shè)定的信噪比門限值。

前述的步驟3)中，當(dāng)使用次數(shù)最少的cc數(shù)目大于1，則選擇其中具有最小上行干擾的那個(gè)cc作為cc*。

前述的在虛擬小區(qū)ωn完成載波選擇之后，更新cc使用情況和資源分配信息并通知周圍虛擬小區(qū)。

前述的假設(shè)用戶n已經(jīng)選擇了pcc，則可借助用戶測(cè)量報(bào)告來選擇需要協(xié)作的小基站集合，構(gòu)成用戶n的初始服務(wù)虛擬小區(qū)。

前述的若用戶n的初始服務(wù)虛擬小區(qū)中有小基站i已經(jīng)使用目標(biāo)cc服務(wù)于其他虛擬小區(qū)，則可請(qǐng)求相應(yīng)的虛擬小區(qū)釋放小基站i，從而讓該小基站i使用目標(biāo)cc為用戶n服務(wù)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過虛擬小區(qū)之間的相互協(xié)作，讓服務(wù)質(zhì)量更好的小基站退出某些原來的虛擬小區(qū)，并使用相應(yīng)的cc為其新加入的虛擬小區(qū)中的用戶服務(wù)。仿真表明，本發(fā)明方法可以提升邊緣用戶的信號(hào)接收質(zhì)量和系統(tǒng)平均頻譜效率，增加了系統(tǒng)的容量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于最大sinr的虛擬小區(qū)載波分配方法流程圖；

圖2是虛擬小區(qū)cc分配示意圖；

圖3是用戶服務(wù)基站列表。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

現(xiàn)將基于最大sinr的虛擬小區(qū)載波分配(componentcarrierallocationbasedonthemaximumsinr,cams)標(biāo)準(zhǔn)描述如下：

(1)用戶r根據(jù)公式(1)選擇初始的服務(wù)小基站，若這些小基站的集合是用戶s的虛擬小區(qū)ωs的子集，則r和s位于同一個(gè)虛擬小區(qū)ωs。

(2)一個(gè)虛擬小區(qū)中的各個(gè)小基站使用相同的cc為本虛擬小區(qū)中的用戶提供服務(wù)。

(3)若小基站m要為不同虛擬小區(qū)的用戶服務(wù)，則對(duì)于某一個(gè)cc，小基站始終使用該cc為接收到該基站信號(hào)最強(qiáng)的那個(gè)用戶服務(wù)。例如，假設(shè)小基站m同時(shí)位于虛擬小區(qū)ωp和ωq中，記虛擬小區(qū)ωp中的用戶p接收到小基站m的信噪比為snrm,p，虛擬小區(qū)ωq中的用戶q接收到小基站m的信噪比為snrm,q，若snrm,p-snrm,q＞δ(δ為一固定常數(shù))，則小基站m退出虛擬小區(qū)ωq，使用相應(yīng)的cc為用戶p服務(wù)。

假設(shè)用戶n已經(jīng)選擇了pcc，這樣就可以借助用戶測(cè)量報(bào)告來選擇需要協(xié)作的小基站集合，即用戶n的初始服務(wù)虛擬小區(qū)，然后確定用于本虛擬小區(qū)數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外cc，本算法中稱之為目標(biāo)cc。若用戶n的初始虛擬小區(qū)中有小基站i已經(jīng)使用目標(biāo)cc服務(wù)于其他虛擬小區(qū)，則可以根據(jù)條件請(qǐng)求相應(yīng)的虛擬小區(qū)釋放小基站i，從而讓該基站使用目標(biāo)cc為用戶n服務(wù)。

如圖1所示，本發(fā)明的基于最大sinr的虛擬小區(qū)載波分配方法，包括以下步驟：

步驟1.用戶n確定自己的初始服務(wù)虛擬小區(qū)ωn，方法如下：

在lte-advanced網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)可供使用的cc數(shù)目為k，所有小基站的集合為φ，總的小基站數(shù)m＝|φ|，用戶的集合為ψ，總用戶數(shù)為n＝|ψ|，小基站m(m∈φ)和用戶n(n∈ψ)在網(wǎng)絡(luò)中的位置隨機(jī)分布。用戶n的初始服務(wù)虛擬小區(qū)ωn是根據(jù)其測(cè)量到的周圍小基站的信噪比(snr)來確定的。

若用snrm,n表示用戶n收到的來自小基站m的信噪比，snr0,n表示其中的最大值，即snr0,n＝max{snrm,n}，則滿足公式(1)的所有小基站組成服務(wù)于用戶n的虛擬小區(qū)ωn，

ωn＝{m|snr0,n－snrm,n≤snrthr}(1)

其中，snrthr為設(shè)定的信噪比門限值。

步驟2.檢查ωn是否為某個(gè)已有虛擬小區(qū)ωs的子集。如果則令用戶n的服務(wù)虛擬小區(qū)為ωs后進(jìn)入步驟3，否則進(jìn)入下一步；

步驟3.選擇ωn中使用次數(shù)最少的cc作為目標(biāo)cc，記為cc*。若cc*＝null，null指沒有符合條件的cc*，則用戶n選擇ωn中信噪比最大的小基站所在的虛擬小區(qū)中用戶數(shù)最少的一個(gè)虛擬小區(qū)作為自己的服務(wù)虛擬小區(qū)，該虛擬小區(qū)用ωm表示，然后重新選擇cc*，否則進(jìn)入下一步；該步驟中，當(dāng)使用次數(shù)最少的cc數(shù)目大于1，則選擇其中具有最小上行干擾的那個(gè)cc作為cc*。

步驟4.計(jì)算ωn中使用cc*為其他虛擬小區(qū)服務(wù)的小基站集合cn＝{m1,m2,...mt}，mi，i＝1,2…t表示集合中的一個(gè)小基站，t表示ωn中使用cc*為其他虛擬小區(qū)服務(wù)的小基站個(gè)數(shù)。若則用戶虛擬小區(qū)為ωn，程序結(jié)束，否則進(jìn)入步驟5；

步驟5.判斷snri,n-snri,j＞δ是否成立，

其中，snri,n表示ωn的用戶n接收到的小基站mi(mi∈cn)的信噪比，snri,j表示虛擬小區(qū)ωj中的用戶j接收到的小基站mi的信噪比，ωj是使用cc*的小基站所服務(wù)的除ωn外的其他虛擬小區(qū)，δ為一固定常數(shù)。

若成立，則小基站i退出虛擬小區(qū)ωj，使用cc*為ωn服務(wù)，否則小基站i退出ωn，繼續(xù)留在原來的虛擬小區(qū)ωj中。

步驟6.更新ωn為用戶的虛擬小區(qū)。

在虛擬小區(qū)ωn完成載波選擇之后，更新cc使用情況和其他資源分配信息并通知周圍虛擬小區(qū)。

圖2描繪了虛擬小區(qū)載波分配的的場(chǎng)景模型，用戶選擇周圍的若干小基站組成自己的服務(wù)虛擬小區(qū)，生成一個(gè)服務(wù)小基站列表，如圖3所示，用戶1的服務(wù)虛擬小區(qū)中包括基站1、基站2和基站4，用戶2的服務(wù)虛擬小區(qū)中包括基站2和基站5，由此可以看到，基站2同時(shí)為處于不同服務(wù)虛擬小區(qū)的兩個(gè)用戶服務(wù)。隨著用戶位置或業(yè)務(wù)量的變化，不斷會(huì)有一些小基站退出原來的虛擬小區(qū)，或者有新的小基站加入到用戶的虛擬小區(qū)中，此時(shí)用戶需要更新自己維護(hù)的服務(wù)小基站列表，并將此信息通知給網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)小基站也維護(hù)一個(gè)所屬虛擬小區(qū)的列表，記錄所服務(wù)的用戶情況以及cc使用情況，并通過基站之間的空口通信或回傳鏈路與周圍基站交互信息。

本發(fā)明評(píng)估場(chǎng)景為小基站密集部署模型的室內(nèi)下行覆蓋。仿真場(chǎng)景中考慮25個(gè)房間，每個(gè)房間放置1臺(tái)小基站，位置在房間內(nèi)隨機(jī)分布。為了降低復(fù)雜度，仿真中不涉及下行功率控制，所有小基站在每個(gè)cc上的發(fā)射功率都相同，并且不考慮不同cc之間的差異性。仿真中使用的數(shù)據(jù)包調(diào)度方式為輪詢調(diào)度(roundrobin)，業(yè)務(wù)模型為全緩存模型(fullbuffer)。表1中列出了仿真中的一些關(guān)鍵參數(shù)。

表1主要仿真參數(shù)

仿真中總共考慮了2個(gè)cc，25個(gè)用戶，每個(gè)房間中都有一個(gè)用戶，其位置在房間內(nèi)隨機(jī)分布。并且，當(dāng)某個(gè)小基站使用相應(yīng)算法無法獲得可用cc時(shí)，至少選擇一個(gè)cc為其用戶服務(wù)。

cams算法中聯(lián)合多個(gè)基站共同為用戶提供服務(wù)，增強(qiáng)了用戶的接收信號(hào)強(qiáng)度，通過虛擬小區(qū)之間的相互協(xié)作，讓服務(wù)質(zhì)量更好的小基站退出某些原來的虛擬小區(qū)，并使用相應(yīng)的cc為其新加入的虛擬小區(qū)中的用戶服務(wù)，這樣就使基站始終為用戶提供較高的信號(hào)質(zhì)量，用戶的接收sinr得到提升。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。