分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括以下步驟：步驟一：小區(qū)內(nèi)的家庭基站根據(jù)歷史的負(fù)載信息周期性地得到負(fù)載預(yù)測(cè)值；步驟二：小區(qū)內(nèi)的家庭基站利用得到的負(fù)載預(yù)測(cè)信息進(jìn)行周期性地分組，并且每個(gè)小組進(jìn)行獨(dú)立地頻譜分配；步驟三：小區(qū)內(nèi)的家庭基站在確定分組后獨(dú)立地進(jìn)行組內(nèi)頻譜分配，并且同一小組內(nèi)的家庭基站不復(fù)用頻譜。本方法通過(guò)對(duì)各個(gè)家庭基站以及宏基站的歷史負(fù)載信息優(yōu)化得到對(duì)未來(lái)時(shí)段的負(fù)載預(yù)測(cè)信息。利用得到的各家庭基站的負(fù)載預(yù)測(cè)值對(duì)小區(qū)內(nèi)的家庭基站進(jìn)行分組，通過(guò)分組后每個(gè)小組獨(dú)立地使用和分配頻譜資源，從而有效的降低家庭基站之間的同層干擾。
【專(zhuān)利說(shuō)明】分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于分層異構(gòu)自組織網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足當(dāng)今世界無(wú)線通信迅速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)速率和更高覆蓋質(zhì)量的需求，并顯著提升蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能，3GPP在LTE-Advanced的標(biāo)準(zhǔn)化中提出了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HeterogeneousNetwork, Hetnet)技術(shù)。特別是在當(dāng)前異構(gòu)小蜂窩的數(shù)量變得越來(lái)越多，密度也變得非常高的情況下，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的這些低功率節(jié)點(diǎn)的存在，大大縮短了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站與用戶的距離，無(wú)線信號(hào)的質(zhì)量也隨之得到增強(qiáng)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大大提高了覆蓋區(qū)域內(nèi)的頻譜空間復(fù)用率，從而為終端用戶提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0003]由于增加了新的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，可以為不同的業(yè)務(wù)需求提供服務(wù)并為局部區(qū)域提供良好的覆蓋，比如家庭基站(Femtocell)。這些新型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存，可以解決局部區(qū)域的覆蓋問(wèn)題并提高數(shù)據(jù)速率。同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享一段頻譜資源，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以使用一定數(shù)量的頻譜資源集合，但由于缺乏集中控制設(shè)備，不能像傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)一樣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織地形式存在，從而引起不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸鏈路間的干擾及頻譜使用效率的低下。同時(shí)由于用戶開(kāi)關(guān)這些設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，網(wǎng)絡(luò)中已有的節(jié)點(diǎn)必須要能適應(yīng)這種變化，因此這種動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的頻譜分配是一個(gè)需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題。特別是在高密集異構(gòu)自組織網(wǎng)絡(luò)中，如何能夠有效的消除或減少跨層和同層干擾變得更加重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，該方法通過(guò)對(duì)各個(gè)家庭基站以及宏基站的歷史負(fù)載信息優(yōu)化得到對(duì)未來(lái)時(shí)段的負(fù)載預(yù)測(cè)信息。利用得到的各家庭基站的負(fù)載預(yù)測(cè)值對(duì)小區(qū)內(nèi)的家庭基站進(jìn)行分組，通過(guò)分組后每個(gè)小組獨(dú)立地使用和分配頻譜資源，從而有效的降低家庭基站之間的同層干擾。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，包括以下步驟:步驟一:小區(qū)內(nèi)的家庭基站根據(jù)歷史的負(fù)載信息周期性地得到負(fù)載預(yù)測(cè)值；步驟二:小區(qū)內(nèi)的家庭基站利用得到的負(fù)載預(yù)測(cè)信息進(jìn)行周期性地分組，并且每個(gè)小組進(jìn)行獨(dú)立地頻譜分配；步驟三:小區(qū)內(nèi)的家庭基站在確定分組后獨(dú)立地進(jìn)行組內(nèi)頻譜分配，并且同一小組內(nèi)的家庭基站不復(fù)用頻譜。
[0007]進(jìn)一步，根據(jù)獲取的各個(gè)家庭基站歷史負(fù)載信息，通過(guò)Q學(xué)習(xí)算法得到負(fù)載的預(yù)測(cè)值，具體包括:
[0008]首先，得到小區(qū)內(nèi)的各個(gè)家庭基站的歷史負(fù)載信息1adt+..1oacU以及當(dāng)前負(fù)載信息1adt ；
[0009]其次，利用Q學(xué)習(xí)原理，得到對(duì)負(fù)載的預(yù)測(cè)值的公式:

【權(quán)利要求】
1.一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:小區(qū)內(nèi)的家庭基站根據(jù)歷史的負(fù)載信息周期性地得到負(fù)載預(yù)測(cè)值； 步驟二:小區(qū)內(nèi)的家庭基站利用得到的負(fù)載預(yù)測(cè)信息進(jìn)行周期性地分組，并且每個(gè)小組進(jìn)行獨(dú)立地頻譜分配； 步驟三:小區(qū)內(nèi)的家庭基站在確定分組后獨(dú)立地進(jìn)行組內(nèi)頻譜分配，并且同一小組內(nèi)的家庭基站不復(fù)用頻譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，其特征在于:根據(jù)獲取的各個(gè)家庭基站歷史負(fù)載信息，通過(guò)Q學(xué)習(xí)算法得到負(fù)載的預(yù)測(cè)值，具體包括: 首先，得到小區(qū)內(nèi)的各個(gè)家庭基站的歷史負(fù)載信息1adt+..1oadt^1以及當(dāng)前負(fù)載信息 1adt ； 其次，利用Q學(xué)習(xí)原理，得到對(duì)負(fù)載的預(yù)測(cè)值的公式:
其中a表示對(duì)歷史負(fù)載進(jìn)行預(yù)測(cè)的過(guò)程，Q(loadt, a)表示對(duì)負(fù)載值進(jìn)行動(dòng)作a得到的總體回報(bào)的一個(gè)估計(jì)，k為一個(gè)時(shí)間窗口，對(duì)其時(shí)間范圍內(nèi)的歷史負(fù)載進(jìn)行對(duì)應(yīng)的加權(quán)，rt表示動(dòng)作a對(duì)分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)干擾環(huán)境的立即回報(bào)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，其特征在于:在步驟二中，小區(qū)內(nèi)的家庭基站利用得到的負(fù)載預(yù)測(cè)信息進(jìn)行周期性地分組，并且每個(gè)小組進(jìn)行獨(dú)立地頻譜分配，在分組時(shí)采用的是一種最大化組內(nèi)頻譜利用率的方法，具體包括: 1)在分層異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境下，利用公式:
來(lái)得到負(fù)載預(yù)測(cè)值之后計(jì)算得到某小區(qū)中的預(yù)分組數(shù)； 2)利用預(yù)分組數(shù)來(lái)進(jìn)行家庭基站分組，并得到具體的分組結(jié)果； 3)在獲得了家庭基站分組情況后，每個(gè)小組獨(dú)立地進(jìn)行頻譜分配，并且具體的組內(nèi)頻譜分配通過(guò)最大化系統(tǒng)容量模型求解，以達(dá)到小組內(nèi)接近零干擾以及系統(tǒng)容量最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，其特征在于:利用負(fù)載預(yù)測(cè)值來(lái)計(jì)算得到小區(qū)內(nèi)組數(shù)，具體包括以下步驟: 首先，假設(shè)每個(gè)小區(qū)中有一個(gè)宏基站和隊(duì)個(gè)家庭基站； 其次，利用求得的負(fù)載值，可以表示為/?&/,'，其中t表示時(shí)間，i表示某小區(qū)內(nèi)的第i個(gè)femtocell,可以得到某個(gè)小區(qū)內(nèi)的所有femtocell的負(fù)載之和，表示為:
；在當(dāng)前的頻率復(fù)用模式下每個(gè)femtocell可以使用的最多頻譜即為全頻段中除去宏基站使用的F1和F2的頻段，對(duì)應(yīng)的負(fù)載量記為最大負(fù)載值，于是利用某小區(qū)內(nèi)所有的femtocell負(fù)載值的和/如<^除以最大負(fù)載值并向上取整即可得到總的組數(shù)，記為S。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，其特征在于:所述基于負(fù)載預(yù)測(cè)的分組方式，具體包括: 將femtocell的負(fù)載值從大到小進(jìn)行排列,將最大的前S個(gè)femtocell設(shè)定為組長(zhǎng),并依次為這幾個(gè)femtocell分配其他的組員femtocell,在分配組員femtocell時(shí)遵循位置相對(duì)近，并且使該小組內(nèi)的總負(fù)載量不超過(guò)/Oafmx，分組結(jié)束后每個(gè)小組都在組內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立的頻譜分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載預(yù)測(cè)分組的家庭基站頻譜分配方法，其特征在于:在得到分組情況后每個(gè)小組內(nèi)部獨(dú)立地進(jìn)行頻譜分配，具體包括: 通過(guò)以上方式確定分組之后，每個(gè)小組內(nèi)的所有femtocell保證不復(fù)用頻譜資源，并且負(fù)載重的優(yōu)先分配頻譜資源；具體的分配資源方式將以最大化系統(tǒng)容量模型來(lái)求得最優(yōu)。
【文檔編號(hào)】H04W24/00GK104080091SQ201410350400
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】陳前斌, 冀磊, 易利, 唐倫 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)