一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】中的移動(dòng)通信系統(tǒng)中的長期演進(jìn)技術(shù)。該方法通過細(xì)致規(guī)劃小區(qū)內(nèi)全部頻率資源以達(dá)到減少干擾，提高用戶通信質(zhì)量的目的。本方法具體包括以下步驟：步驟一：對(duì)小區(qū)內(nèi)的干擾進(jìn)行等級(jí)劃分；步驟二：基于圖論頂點(diǎn)染色理論對(duì)用戶進(jìn)行分簇；步驟三：基于頻譜效率進(jìn)行資源分配。在本方法中，通過對(duì)小區(qū)內(nèi)的干擾進(jìn)行等級(jí)劃分，采用基于圖論頂點(diǎn)染色理論首先對(duì)用戶進(jìn)行分簇，再基于頻譜效率進(jìn)行資源分配，減少了同頻干擾源的數(shù)目，避免了部分鄰頻干擾，提高了小區(qū)內(nèi)用戶的總體頻譜效率，降低了運(yùn)算的復(fù)雜度。
【專利說明】一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的長期演進(jìn)技術(shù)，特別 涉及一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] UMTS (Universal Mobile Telecommunications System，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）的長 期演進(jìn)（LTE)，是一系列推動(dòng)移動(dòng)通信系統(tǒng)向前發(fā)展的最新進(jìn)展。LTE技術(shù)允許運(yùn)營商使用 新的和更廣泛的頻譜，比3G網(wǎng)絡(luò)具有更高的數(shù)據(jù)速率、更低的延遲和全I(xiàn)P構(gòu)架。只部署宏 小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)被稱為同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，即使用相同的無線傳輸制式、使用統(tǒng)一的基站類型、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?結(jié)構(gòu)規(guī)則、提供相同的覆蓋、提供相似的業(yè)務(wù)和服務(wù)。宏基站位置的部署必須經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)規(guī) 劃，從而最大限度的提高覆蓋面和控制基站之間的干擾。然而，在人口密集的城市地區(qū)宏基 站的部署變得日益困難，存在"高配置小區(qū)"、"高站"、"高比例直放站"等問題。
[0003] 為了對(duì)宏小區(qū)的熱點(diǎn)位置和網(wǎng)絡(luò)覆蓋缺失的地方進(jìn)行補(bǔ)充，可在宏小區(qū) (macrocell)覆蓋范圍內(nèi)部署低功率的網(wǎng)絡(luò)小區(qū)形成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)由宏蜂窩、射頻拉 遠(yuǎn)（Remote Radio Head, RRH)和低功率節(jié)點(diǎn)（Low Power Node, LPN)混合組網(wǎng)。其中，LPN 包括微微基站（PicoeNB)、家庭基站（Femtocell)和中繼（Relay)。在宏蜂窩網(wǎng)中部署低功 率節(jié)點(diǎn)等有效地卸載了宏基站的負(fù)載，提高了無線信號(hào)對(duì)盲區(qū)、小區(qū)邊緣的覆蓋，從而實(shí)現(xiàn) 小區(qū)平均吞吐量及邊緣用戶性能的提升，達(dá)到更高的頻譜資源利用率。
[0004] 由于蜂窩中繼（Relay)技術(shù)具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景，中繼技術(shù)的引入，使得小 區(qū)基站（BS)的覆蓋范圍得以擴(kuò)大，位于小區(qū)邊緣或通信盲點(diǎn)區(qū)域的移動(dòng)終端（UE)可以 通過接入中繼站（RS)進(jìn)行兩跳甚至多跳通信以提升其通信質(zhì)量。近年來已在3GPP和 WINNER (Wireless World Initiative New Radio)組織中得到了深入的研究。
[0005] 雖然中繼技術(shù)為通信系統(tǒng)帶來了一定的性能增益，但由于增加了小區(qū)內(nèi)的通信鏈 路，需要為其配備額外的頻率資源，因此引入了更多的干擾，如圖1所示。由于頻率規(guī)劃不 合理，使得相鄰小區(qū)或本小區(qū)內(nèi)鄰近站點(diǎn)基站或中繼站中存在與本站點(diǎn)工作頻率相近的頻 率，或者基于某種因素引起的本站點(diǎn)或相鄰站點(diǎn)覆蓋范圍比原設(shè)計(jì)要求大，所產(chǎn)生的干擾 均屬于鄰頻干擾。而由于其它站點(diǎn)發(fā)射信號(hào)的載頻與本站點(diǎn)發(fā)射信號(hào)載頻相同，對(duì)接收節(jié) 點(diǎn)造成影響的干擾稱為同頻干擾。
[0006] 在LTE-A通信系統(tǒng)中，存在兩類同頻干擾：第一類是小區(qū)內(nèi)同頻干擾，即小區(qū)內(nèi)不 同站點(diǎn)使用相同頻率對(duì)接收節(jié)點(diǎn)造成的干擾。由于LTE-A系統(tǒng)擁有基于0FDM的傳輸和多 址技術(shù)，因此只要頻率資源劃分相對(duì)合理，小區(qū)內(nèi)干擾就不會(huì)十分突出；第二類是小區(qū)間同 頻干擾，即相鄰小區(qū)站點(diǎn)與本小區(qū)內(nèi)的發(fā)射節(jié)點(diǎn)使用相同頻率對(duì)接收節(jié)點(diǎn)造成的干擾，此 類干擾為LTE-A通信系統(tǒng)內(nèi)的主要干擾。為了減少小區(qū)間干擾，相關(guān)文獻(xiàn)提出了干擾協(xié)調(diào)、 多小區(qū)協(xié)作等技術(shù)。其中干擾協(xié)調(diào)具有實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單、可以應(yīng)用于各種帶寬的業(yè)務(wù)、對(duì)于干 擾抑制有較好效果的特點(diǎn)，而資源復(fù)用和調(diào)度則是干擾協(xié)調(diào)的重要實(shí)現(xiàn)途徑之一。
[0007] K. Cho等根據(jù)relay的個(gè)數(shù)將能夠使用的頻譜分成若干等分，在小區(qū)內(nèi)部或小 區(qū)邊緣可能產(chǎn)生干擾的區(qū)域分配不同的子載波，使得這些區(qū)域中使用的頻譜完全正交。 0. Oyman等從兩個(gè)方面討論了頻譜復(fù)用策略，一個(gè)方面是各小區(qū)中基站與relay的資源完 全正交；另一方面是基站與多個(gè)relay同時(shí)使用相同頻譜進(jìn)行傳輸。研究表明，通過多跳路 由、頻譜復(fù)用可以提高性能，其具體表現(xiàn)在通過機(jī)會(huì)調(diào)度能夠帶來多用戶分集增益。同時(shí)在 中繼支持的多用戶通信中，該工作為多用戶分集增益與干擾管理的折中設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 Y. Shi研究了兩跳鏈路通過進(jìn)行功率分配最大化鏈路吞吐量的方法，該方法雖然考慮了鏈 路之間的干擾情況，但對(duì)源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的功率之和進(jìn)行約束，并不適用于現(xiàn)有蜂窩網(wǎng) 絡(luò)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，該 方法通過細(xì)致規(guī)劃小區(qū)內(nèi)全部頻率資源，首先基于頂點(diǎn)著色理論進(jìn)行簇劃分，然后基于頻 譜效率進(jìn)行資源分配，以達(dá)到減少干擾，提高用戶通信質(zhì)量的目的。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0010] 一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，包括以下步驟：步驟一：對(duì)小區(qū)內(nèi)的 干擾進(jìn)行等級(jí)劃分；步驟二：基于圖論頂點(diǎn)染色理論對(duì)用戶進(jìn)行分簇；步驟三：基于頻譜效 率進(jìn)行資源分配。
[0011] 進(jìn)一步，在步驟一中，干擾等級(jí)的劃分具體包括：1)BS_RN區(qū)域邊緣接入RN的MS, 受到BS的干擾等級(jí)；2) RN-RN區(qū)域的接入BS的MS，受到RN的干擾等級(jí)；3) RN-RN區(qū)域的邊 緣MS，受到相鄰RN的干擾等級(jí)；4)小區(qū)中心MS的干擾等級(jí)。
[0012] 進(jìn)一步，步驟二具體包括以下步驟：1)根據(jù)干擾關(guān)系圖，進(jìn)行頂點(diǎn)著色；2)根據(jù)分 簇的數(shù)量和資源塊RB的數(shù)量進(jìn)行微調(diào)。
[0013] 進(jìn)一步，在步驟三中，具體包括以下步驟：1)計(jì)算各簇的頻譜效率；2)根據(jù)各簇頻 譜效率從大到小將簇進(jìn)行排序；3)找出頻譜效率最大的資源塊分配給各簇。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：通過對(duì)小區(qū)內(nèi)的干擾進(jìn)行等級(jí)劃分，采用基于圖論頂點(diǎn) 染色理論首先對(duì)用戶進(jìn)行分簇，然后基于頻譜效率進(jìn)行資源分配，有效減少了同頻干擾源 的數(shù)目，避免了部分鄰頻干擾，提高了小區(qū)內(nèi)用戶的總體頻譜效率，并降低了運(yùn)算的復(fù)雜 度。通過動(dòng)態(tài)的分配頻譜資源，使得小區(qū)內(nèi)的頻譜得到靈活調(diào)配，提高了頻譜資源的利用 率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說明：
[0016] 圖1為中繼網(wǎng)絡(luò)的干擾場(chǎng)景圖；
[0017] 圖2為各鏈路的傳輸時(shí)間分配圖；
[0018] 圖3為干擾級(jí)別劃分示意圖；
[0019] 圖4為用戶分簇流程圖；
[0020] 圖5為中繼網(wǎng)絡(luò)傳輸場(chǎng)景圖；
[0021] 圖6為用戶干擾關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0023] 圖1為中繼網(wǎng)絡(luò)的干擾場(chǎng)景圖，本發(fā)明通過細(xì)致規(guī)劃小區(qū)內(nèi)全部頻率資源，首先 基于頂點(diǎn)著色理論進(jìn)行簇劃分，然后基于頻譜效率進(jìn)行資源分配，以達(dá)到減少干擾，提高 用戶通信質(zhì)量的目的。
[0024] 具體包括以下步驟：
[0025] 步驟一，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，方法如下：
[0026] 設(shè)定通信網(wǎng)絡(luò)模型為7小區(qū)兩跳正交頻分多址中繼網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)定通信環(huán)境為基 于0FDMA技術(shù)的LTE-A下行鏈路；
[0027] 設(shè)定通信小區(qū)內(nèi)基站與參與協(xié)作的中繼站作為發(fā)射節(jié)點(diǎn)，用戶設(shè)備作為接收節(jié) 占.
[0028] 設(shè)定小區(qū)基站及中繼站天線均采用具有一定輻角的定向天線，天線配置采取2X2 模式，并設(shè)定功率固定且滿足一定比值；
[0029] 設(shè)定中繼站的通信方式為半雙工通信模式；
[0030] 設(shè)定用戶設(shè)備在小區(qū)半徑上服從均勻分布。
[0031] 步驟二，規(guī)劃小區(qū)內(nèi)可用的頻譜資源，方法如下：
[0032] 系統(tǒng)的時(shí)頻資源被劃分成時(shí)間一頻率柵格，并稱之為資源塊（RB, Resource Block)。一個(gè)資源塊在時(shí)域上占用一個(gè)時(shí)隙，在頻域上則由12個(gè)子載波構(gòu)成，設(shè)其數(shù)目為 N〇
[0033] 在LTE中，TTI為傳輸一個(gè)子幀的時(shí)間長度，設(shè)置為1ms，是系統(tǒng)的最小調(diào)度間隔。 由于進(jìn)行小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)需要測(cè)量信道的狀態(tài)，為了減少系統(tǒng)開銷，進(jìn)行干擾協(xié)調(diào)的時(shí)間 間隔通常會(huì)包含多個(gè)TTI。
[0034] 干擾協(xié)調(diào)的時(shí)間間隔內(nèi)各鏈路的傳輸時(shí)間分配如圖2所示。在slotl中BS向RN 發(fā)送信息，在sl〇t2中BS和RN分別向各自的用戶發(fā)送信息。時(shí)間分配系數(shù)α、1-α分別 表示slotl、slot2所占用的時(shí)間比率。
[0035] Slotl中BS使用RB η向RN k發(fā)送信息時(shí)的信干比可描述為：
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一：對(duì)小區(qū)內(nèi)的干擾進(jìn)行等級(jí)劃分； 步驟二：基于圖論頂點(diǎn)染色理論對(duì)用戶進(jìn)行分簇； 步驟三：基于頻譜效率進(jìn)行資源分配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，其特征在于：在 步驟一中，干擾等級(jí)的劃分具體包括：1) BS-RN區(qū)域邊緣接入RN的MS，受到BS的干擾等級(jí)； 2) RN-RN區(qū)域的接入BS的MS，受到RN的干擾等級(jí)；3) RN-RN區(qū)域的邊緣MS，受到相鄰RN的 干擾等級(jí)；4)小區(qū)中心MS的干擾等級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，其特征在于：步 驟二具體包括以下步驟：1)根據(jù)干擾關(guān)系圖，進(jìn)行頂點(diǎn)著色；2)根據(jù)分簇的數(shù)量和資源塊 RB的數(shù)量進(jìn)行微調(diào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，其特征在于：在 步驟三中，具體包括以下步驟：1)計(jì)算各簇的頻譜效率；2)根據(jù)各簇頻譜效率從大到小將 簇進(jìn)行排序；3)找出頻譜效率最大的資源塊分配給各簇。
【文檔編號(hào)】H04W16/14GK104159235SQ201410425412
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】王蓉, 余翔, 程安宇, 張麗 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)