異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法，包括：接收終端根據(jù)不同基站發(fā)送的參考信號(hào)，分別統(tǒng)計(jì)存在跨層干擾和不存在跨層干擾的情況下的參考信號(hào)接收質(zhì)量，并依據(jù)此結(jié)果選擇服務(wù)基站；接收終端讀取服務(wù)基站信息，接收服務(wù)基站的參考訓(xùn)練序列，根據(jù)接收到的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到接收終端和服務(wù)基站間的信道；接收終端根據(jù)估計(jì)所得的信道狀態(tài)信息，將信息反饋給其服務(wù)基站；宏基站統(tǒng)計(jì)當(dāng)前負(fù)載情況并與相鄰宏基站進(jìn)行交互，決定其時(shí)域資源的分配；宏基站和微基站根據(jù)時(shí)域資源的分配的結(jié)果進(jìn)行接收終端調(diào)度，為接收終端提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。本發(fā)明方法能夠根據(jù)當(dāng)前區(qū)域內(nèi)接收終端負(fù)載情況動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)宏基站的時(shí)域資源分配方案，提高整個(gè)系統(tǒng)的吞吐率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種無(wú)線通信領(lǐng)域的方法，具體是一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中基站選擇 和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了解決越來(lái)越多接收終端的接入問(wèn)題，無(wú)限制地增加通信帶寬顯然是不可行 的。在宏蜂窩中，布置小功率基站能夠緩解熱點(diǎn)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，改善室內(nèi)接收終端和小區(qū) 邊緣接收終端的通信質(zhì)量。因此，基于微蜂窩系統(tǒng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是解決未來(lái)通信系統(tǒng)容量受 限的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 在LTE-A系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定討論中，3GPP引入了兩個(gè)最新的研究課題："LTE微蜂窩 系統(tǒng)的場(chǎng)景及技術(shù)指標(biāo)研究"和"通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究"。微蜂窩系統(tǒng)的研究 也就此引起了學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的共同關(guān)注。
[0004] 關(guān)于微蜂窩的頻帶部署，目前存有兩種意見(jiàn)，一種是微蜂窩部署在與宏蜂窩不同 的頻帶上，兩者之間不存在干擾，一種是微蜂窩復(fù)用原先宏蜂窩的頻帶，即微蜂窩與宏蜂窩 存在直接干擾。顯然第二種部署的頻帶利用率更高，但是更加復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)干擾場(chǎng)景就 對(duì)接收終端如何從宏蜂窩卸載到微蜂窩的策略以及干擾協(xié)調(diào)技術(shù)有了更高的要求。在現(xiàn)有 的研究工作中，接收終端通過(guò)對(duì)微蜂窩參考信號(hào)加一個(gè)人為的偏移值使得接收終端更加傾 向于接入微蜂窩，同時(shí)宏蜂窩通過(guò)給出幾乎空白幀的方法在部分幀中停止下行傳輸以減少 對(duì)于微蜂窩下行接收終端的干擾保障微蜂窩的下行傳輸，已有文獻(xiàn)中討論了多種接收終端 負(fù)載均衡和干擾消除聯(lián)合設(shè)計(jì)的方法。
[0005] 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Klaus I. Pedersen, et al, eICIC Functionality and Performance for LTE HetNet Co-Channel Deployments,，'[C] · Vehicular Technology Conference，2012 (LTE同載波部署下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)間干擾消除策略的有效性），對(duì)于 當(dāng)前LTE標(biāo)準(zhǔn)下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中采用的對(duì)微蜂窩參考信號(hào)加一個(gè)固定偏移值并且采用 固定的ABS幀比率的方案進(jìn)行了仿真評(píng)估，給出了微蜂窩參考信號(hào)偏移值和ABS幀比率的 建議值。固定的參考信號(hào)偏移值和ABS幀比率的方案比較容易實(shí)施，但是未考慮實(shí)際系統(tǒng) 中動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境顯然會(huì)造成系統(tǒng)性能的損失。
[0006] 又通過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)，Liqi Gao, et al, "A Distributed Dynamic ABS Ratio Setting Scheme for Macro-Femto Heterogeneous Networks[C]，〃IEEE International Conference on Communications, 2013(宏基站-家庭基站異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中分布式動(dòng)態(tài)ABS巾貞比 率設(shè)置方法），提出了一種消除家庭基站對(duì)宏蜂窩接收終端干擾的分布式解決策略，家庭基 站會(huì)在一些ABS幀停止下行傳輸以減少對(duì)于宏蜂窩接收終端的干擾。該策略是為了減少家 庭基站干擾宏蜂窩正常接收終端而制定的，不符合當(dāng)前微蜂窩系統(tǒng)的要求，但是其分布式 思想可以借鑒。
[0007] 通過(guò)檢索還發(fā)現(xiàn)，Subramanian Vasudevan, et al,''Dynamic eICIC - A Proactive Strategy for Improving Spectral Efficiencies of Heterogeneous LTE Cellular Networks by Leveraging User Mobility and Traffic Dynamics, ^[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2013 (LTE異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中考慮接收終端運(yùn)動(dòng)與負(fù)載變化的 動(dòng)態(tài)小區(qū)間干擾策略），提出了一種基于當(dāng)前負(fù)載狀況的動(dòng)態(tài)的小區(qū)間干擾策略，通過(guò)當(dāng)前 小區(qū)的負(fù)載狀況以及接收終端的運(yùn)動(dòng)決定該小區(qū)采用的幾乎空白幀的比率。但該文獻(xiàn)所采 用的方法的一些數(shù)據(jù)在現(xiàn)實(shí)中難以獲得并且未指出相鄰小區(qū)采用不同的ABS幀比率時(shí)宏 小區(qū)應(yīng)如何調(diào)度接收終端。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中基站選擇 和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法。首先提出一種基于RSRQ的基站選擇方案，之后宏基 站會(huì)采用時(shí)域上放棄一些下行幀傳輸?shù)姆绞絹?lái)減少對(duì)微基站的干擾以保證從宏基站卸載 到微基站的接收終端的下行傳輸。宏基站會(huì)根據(jù)自己以及覆蓋范圍內(nèi)所有微基站的負(fù)載情 況動(dòng)態(tài)地調(diào)整幾乎空白幀的比率，同時(shí)，宏基站之間也要通過(guò)有限的后臺(tái)信息傳遞協(xié)作完 成幾乎空白幀的設(shè)置。最后，根據(jù)不同種類(lèi)的下行幀內(nèi)各自的通訊環(huán)境情況，也提出相應(yīng)的 調(diào)度方法，使得不同類(lèi)別的接收終端都能在適合的時(shí)間得到服務(wù)。
[0009] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法，包括以下步驟：
[0011] 第一步，接收終端k根據(jù)來(lái)自不同層的基站發(fā)送的參考信號(hào)，分別計(jì)算多層網(wǎng)絡(luò) 下和只統(tǒng)計(jì)微蜂窩信號(hào)時(shí)的參考信號(hào)接收質(zhì)量RSRQ，并以此為依據(jù)進(jìn)行基站選擇，此時(shí)接 收終端被最大限度地卸載到微蜂窩中；
[0012] 第二步，當(dāng)一個(gè)微蜂窩接收終端有下行傳輸需求時(shí)，微蜂窩統(tǒng)計(jì)其當(dāng)前負(fù)載，當(dāng)微 蜂窩當(dāng)前下行負(fù)載大于宏基站時(shí)，微蜂窩基站通知接收終端選擇其參考信號(hào)接收功率RSRP 最大的宏基站為服務(wù)基站；
[0013] 第三步，宏基站通過(guò)空出幾乎空白幀（ABS)的方法保證微基站接收終端的服務(wù)質(zhì) 量，宏基站根據(jù)自身負(fù)載、其覆蓋范圍內(nèi)的微基站當(dāng)前的負(fù)載情況以及其相鄰宏基站對(duì)空 白幀的需求決定其幾乎空白幀比率；
[0014] 第四步，宏基站在幾乎空白幀內(nèi)不進(jìn)行接收終端數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)，即停止其下行 數(shù)據(jù)的傳輸，在其他幀內(nèi)正常進(jìn)行接收終端的調(diào)度服務(wù)，而微基站基于當(dāng)前宏基站的幾乎 空白幀的設(shè)置，在幾乎空白幀和普通幀采用不同的調(diào)度策略對(duì)接收終端進(jìn)行資源調(diào)度；
[0015] 第五步，各基站根據(jù)各自的調(diào)度結(jié)果為接收終端提供正常的數(shù)據(jù)服務(wù)。
[0016] 優(yōu)選地，所述第一步中的處理方法是：
[0017] 對(duì)系統(tǒng)中的任意接收終端u (k)，假設(shè)其可以接收并解碼出來(lái)自M個(gè)宏基站和N個(gè) 微基站的參考信號(hào)，估計(jì)各個(gè)基站的參考信號(hào)接收功率RSRP，假設(shè)宏蜂窩基站b (m)發(fā)送給 接收終端u (k)的RSRP值表示為RSRPbw，微蜂窩基站p (η)發(fā)送給接收終端u (k)的RSRP值 表示為RSRPp(n)，根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)化文檔TS 36. 214中的規(guī)定，接收終端的參考信號(hào)接收質(zhì)量 RSRQ定義為：

【權(quán)利要求】
1. 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法，其特征在于，包括以下 步驟： 第一步，接收終端k根據(jù)來(lái)自不同層的基站發(fā)送的參考信號(hào)，分別計(jì)算多層網(wǎng)絡(luò)下和 只統(tǒng)計(jì)微蜂窩信號(hào)時(shí)的參考信號(hào)接收質(zhì)量RSRQ，并以此為依據(jù)進(jìn)行基站選擇，此時(shí)接收終 端被最大限度地卸載到微蜂窩中； 第二步，當(dāng)一個(gè)微蜂窩接收終端有下行傳輸需求時(shí)，微蜂窩統(tǒng)計(jì)其當(dāng)前負(fù)載，當(dāng)微蜂窩 當(dāng)前下行負(fù)載大于宏基站時(shí)，微蜂窩基站通知接收終端選擇其參考信號(hào)接收功率RSRP最 大的宏基站為服務(wù)基站； 第三步，宏基站通過(guò)空出幾乎空白幀ABS的方法保證微基站接收終端的服務(wù)質(zhì)量，宏 基站根據(jù)自身負(fù)載、其覆蓋范圍內(nèi)的微基站當(dāng)前的負(fù)載情況以及其相鄰宏基站對(duì)空白幀的 需求決定其幾乎空白幀比率； 第四步，宏基站在幾乎空白幀內(nèi)不進(jìn)行接收終端數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)，即停止其下行數(shù)據(jù) 的傳輸，在其他幀內(nèi)正常進(jìn)行接收終端的調(diào)度服務(wù)，而微基站基于當(dāng)前宏基站的幾乎空白 幀的設(shè)置，在幾乎空白幀和普通幀采用不同的調(diào)度策略對(duì)接收終端進(jìn)行資源調(diào)度； 第五步，各基站根據(jù)各自的調(diào)度結(jié)果為接收終端提供正常的數(shù)據(jù)服務(wù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法， 其特征在于，所述第一步的具體方法是： 對(duì)系統(tǒng)中的任意接收終端u (k)，假設(shè)其可以接收并解碼出來(lái)自M個(gè)宏基站和N個(gè)微基 站的參考信號(hào)，估計(jì)各個(gè)基站的參考信號(hào)接收功率RSRP，假設(shè)宏蜂窩基站b (m)發(fā)送給接收 終端u (k)的RSRP值表示為RSRPbw，微蜂窩基站p (n)發(fā)送給接收終端u (k)的RSRP值表示 為RSRPp(n)，根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)化文檔TS 36. 214中的規(guī)定，接收終端的參考信號(hào)接收質(zhì)量RSRQ 定義為：
其中，Nkb為RSSI測(cè)量的物理資源塊的個(gè)數(shù)，RSSI為接收終端在參考信號(hào)端口測(cè)量到 的信號(hào)總能量； 此時(shí)，接收終端計(jì)算多層網(wǎng)絡(luò)下各個(gè)基站的RSRQnmial,以及只統(tǒng)計(jì)微蜂窩信號(hào)時(shí)的參 考信號(hào)接收質(zhì)量RSRQabs, RSRQabs可以代表微蜂窩接收終端在幾乎空白幀內(nèi)面對(duì)的通訊環(huán) 境，接收終端接收到的來(lái)自微蜂窩基站P (n)的RSRQ::;表示為
如果接收終端u (k)測(cè)量到RSRQabs中的最大值max {RSRQabs}大于RSRQnmial中的最大 值max{RSRQ_al}，u(k)就會(huì)選擇與maxmSRQj相對(duì)應(yīng)的那個(gè)微蜂窩基站作為他的服務(wù)基 站；若接收終端u (k)被從b (m)卸載到了 p (n)，u (k)被稱(chēng)為p (n)的CRE接收終端，此接收 終端還需計(jì)算只有b (m)停止下行傳輸時(shí)接收到的來(lái)自p (n)的RSRQ，記為，即 只有b(m)采用幾乎空白幀的時(shí)候u(k)接收到的來(lái)自p(n)的RSRQ，夂^^^^可以表示 為
若，則該接收終端u (k)被稱(chēng)為第二類(lèi)CRE接收終端，否則就被 稱(chēng)為第一類(lèi)CRE接收終端；第二類(lèi)CRE接收終端可以在只有b(m)采用ABS幀而周?chē)昊?正常運(yùn)行的時(shí)候被P(n)調(diào)用，而第一類(lèi)CRE接收終端只能在b(m)及其周?chē)径疾捎肁BS 幀時(shí)被調(diào)用； 接收終端做基站選擇時(shí)如果接入一個(gè)微小區(qū)，該接收終端需要上報(bào)：該接收終端是否 為CRE接收終端，如果為CRE接收終端，則該接收終端的CRE類(lèi)型為第一類(lèi)還是第二類(lèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法， 其特征在于，所述第二步中的處理方法是： 當(dāng)一個(gè)微基站P(n)的CRE接收終端u(k)有下行數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)，p(n)會(huì)做出如下監(jiān) 測(cè)：若當(dāng)前P (n)中原先的非CRE接收終端，在p (n)的數(shù)據(jù)緩存中需要傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)量大于 b(m)的數(shù)據(jù)緩存中的總數(shù)據(jù)量，并且u (k)沒(méi)有正在進(jìn)行的上行業(yè)務(wù)，即
其中Bu(i)表示u (i)在緩存中的下行數(shù)據(jù)量，盡表示u (k)的上行數(shù)據(jù)緩存中的數(shù)據(jù) 量表示P(m)中非CRE接收終端的集合，u(k)滿足以上條件時(shí)，p(n)會(huì)通知該接收終 端u (k)重新選擇其RSRP最大的基站b (m)為其服務(wù)基站。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法， 其特征在于，所述第三步中的宏基站幾乎空白幀的設(shè)置方法是： 微基站通過(guò)后臺(tái)將其服務(wù)的非CRE接收終端、第一類(lèi)及第二類(lèi)CRE接收終端的下行數(shù) 據(jù)緩存中的數(shù)據(jù)總量上報(bào)給對(duì)其干擾最大的宏基站b (m)，b (m)會(huì)計(jì)算其當(dāng)前最佳的ABS幀 比率為
其中、[/?《和Um分別表示b (m)覆蓋范圍內(nèi)所有的微蜂窩CRE接收終端、微蜂窩 非CRE接收終端以及b (m)自身所服務(wù)的接收終端的下行數(shù)據(jù)緩存中的數(shù)據(jù)總量； 同時(shí)，b(m)通過(guò)后臺(tái)向其周?chē)暮昊景l(fā)送對(duì)周?chē)昊镜淖钚〉腁BS需求，可以表 示為
其中為b(m)覆蓋范圍內(nèi)所有的微蜂窩第一類(lèi)CRE接收終端的下行數(shù)據(jù)緩存 中的數(shù)據(jù)總量，匕&就是滿足第一類(lèi)CRE接收終端的服務(wù)所需的最小的ABS幀比率， b(m)也接收到來(lái)自周?chē)昊镜?，…，其中b(rl)，b(r2)…表示b(m)周?chē)? 宏基站，若， C1就是b(n)最終采用的ABS幀比率；若 <max沖=",忠：：2),…}，b(n)最終采用的ABS幀比率為max辦="，忠：；2)，…}; 宏基站的ABS巾貞也被分為兩種，一種是宏基站b (m)和其周?chē)暮昊?b (rl)，b (r2)，...共同的ABS幀，比率為巧 =，在這些幀中b (m)覆蓋范圍內(nèi)的微基站的第 一類(lèi)CRE接收終端會(huì)優(yōu)先得到服務(wù)；另一種為b (m)覆蓋范圍內(nèi)的CRE接收終端不會(huì)受到 來(lái)自b (m)的干擾但會(huì)受到來(lái)自相鄰宏基站的干擾的ABS幀，稱(chēng)之為交錯(cuò)的ABS幀，比率為 ，在這些幀中b (m)覆蓋范圍內(nèi)的微基站的第一類(lèi)CRE接收終端不會(huì)被調(diào)度而第 二類(lèi)CRE接收終端會(huì)優(yōu)先得到服務(wù)； 綜上，在決定宏基站幾乎空白幀比率的過(guò)程中，微基站需要向?qū)ζ涓蓴_最嚴(yán)重的宏基 站上報(bào)該微基站非CRE接收終端、第一類(lèi)CRE接收終端和第二類(lèi)CRE接收終端的當(dāng)前數(shù)據(jù) 總量各是多少，而宏基站則需要向相鄰宏基站發(fā)送該宏基站所需的最小的幾乎空白幀的比 率值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站選擇和基于負(fù)載的動(dòng)態(tài)時(shí)域資源分配方法， 其特征在于，所述第四步中宏基站和微基站的調(diào)度策略分別為： 宏基站在非ABS幀內(nèi)正常調(diào)度其服務(wù)的接收終端，但在ABS幀內(nèi)宏基站停止下行數(shù)據(jù) 傳輸，只保留必需的參考信號(hào)的發(fā)送； 微基站在宏基站13〇11)和其周?chē)暮昊?3(1'1)，13〇'2)，...共同的485幀內(nèi)的調(diào)度優(yōu) 先級(jí)為：第一類(lèi)CRE接收終端〉第二類(lèi)CRE接收終端〉微基站非CRE接收終端，只有在高優(yōu) 先級(jí)的接收終端沒(méi)有下行數(shù)據(jù)傳輸需求時(shí)，次高優(yōu)先級(jí)的接收終端才會(huì)被調(diào)度；而在交錯(cuò) 的ABS幀內(nèi)，微基站會(huì)優(yōu)先調(diào)度第二類(lèi)CRE接收終端并且不會(huì)調(diào)度第一類(lèi)CRE接收終端，第 二類(lèi)CRE接收終端沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸需求時(shí)，微基站會(huì)服務(wù)非CRE接收終端；在宏基站的非ABS 幀內(nèi)，微基站只會(huì)調(diào)度微基站的非CRE接收終端，而不會(huì)調(diào)度CRE接收終端。
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK104333909SQ201410422286
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】薛瑞琦, 俞暉, 羅漢文 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)