本發(fā)明屬于移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于業(yè)務(wù)預(yù)測的動態(tài)增強型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法。

背景技術(shù)：

隨著4G移動通信技術(shù)的全面商用，無線通信進入了快速發(fā)展的時代。為了滿足用戶日益增長的網(wǎng)絡(luò)需求，在宏蜂窩的覆蓋范圍內(nèi)，采用小蜂窩在熱點地區(qū)進行容量提升的方式已得到廣泛使用。在下一代無線通信系統(tǒng)中，密集甚至超密集小蜂窩部署已被公認是滿足用戶超高容量需求的一種重要技術(shù)手段。

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，小蜂窩通常作為熱點地區(qū)容量提升的重要手段。然而，由于宏基站通常比小基站的發(fā)射功率高很多，當用戶采用最強RSRP方式選擇服務(wù)小區(qū)時，會造成大部分移動用戶優(yōu)先選擇宏基站作為服務(wù)基站。當熱點區(qū)域越靠近宏基站，熱點區(qū)域用戶就越容易選擇宏基站作為服務(wù)基站，這將導致小基站只選擇少部分移動用戶進行服務(wù)，導致頻譜資源利用率不高。為此，通常通過在小基站參考信號接收功率基礎(chǔ)上增加正向偏置的方式，吸引小蜂窩附近的宏用戶成為小蜂窩擴展區(qū)域用戶，實現(xiàn)頻譜資源的有效利用。當宏用戶通過增加正向偏置值的方式接受小蜂窩服務(wù)以后，在同頻部署條件下，將導致這部分用戶受到宏基站信號的強烈干擾。如果不采取有效地方式避免這部分干擾，即使是在小蜂窩資源充裕的情況下，也無法彌補宏基站干擾帶來的性能損失。

為了減小宏基站對小蜂窩擴展區(qū)域用戶帶來的干擾，當前通信系統(tǒng)引入了eICIC(增強的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào))技術(shù)來解決這個問題，eICIC技術(shù)主要從時域資源管理角度來消除宏基站對小蜂窩擴展區(qū)域用戶的干擾。該技術(shù)將一定比例的子幀設(shè)置為ABS(幾乎空白子幀)子幀，宏基站在ABS上保持靜默時，讓受干擾嚴重的擴展區(qū)域用戶工作來提升網(wǎng)絡(luò)性能。目前，現(xiàn)有關(guān)于eICIC技術(shù)中ABS比例的調(diào)整都是基于大的時間尺度進行的調(diào)整，調(diào)整時間較慢，不能很好地適應(yīng)變化劇烈的業(yè)務(wù)，同時鮮有從待傳數(shù)據(jù)隊列角度來考慮用戶的Qos需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于業(yè)務(wù)預(yù)測的動態(tài)增強型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，能夠在滿足各部分用戶吞吐量需求與緩存隊列長度約束的同時，達到提升系統(tǒng)吞吐量的目的。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于業(yè)務(wù)預(yù)測的動態(tài)增強型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方法，該方法包括以下步驟：

S1：移動用戶根據(jù)服務(wù)基站以及干擾基站信號強度測量值計算信干噪比，依據(jù)系統(tǒng)配置將信干噪比映射成信道質(zhì)量指示CQI，并上報給服務(wù)基站；基站根據(jù)用戶上報的CQI信息，以及當前可獲得的頻譜資源，計算服務(wù)基站對各個用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)能力；

S2：基站利用dMMPP(discrete-time Markov-modulated Poisson Process，離散馬爾科夫調(diào)制泊松過程)模擬用戶業(yè)務(wù)生成過程，并統(tǒng)計用戶前一周期數(shù)據(jù)包到達情況，計算到達包數(shù)量對應(yīng)各狀態(tài)的觀察函數(shù)，利用POMDP(Partially Observable Markov Decision Process，POMDP，部分可測馬爾科夫決策過程)模型獲取下一周期業(yè)務(wù)狀態(tài)對應(yīng)概率，根據(jù)各個狀態(tài)出現(xiàn)概率計算出平均業(yè)務(wù)強度，然后根據(jù)調(diào)整周期長度計算用戶到達包數(shù)量；

S3：遍歷候選ABS密度值集合中每一個候選值，在選定的ABS密度下，計算調(diào)整周期內(nèi)用戶實際可傳數(shù)據(jù)量，同時計算在調(diào)整周期結(jié)束后緩存隊列長度，判斷用戶待傳包數(shù)量是否超過緩存隊長，發(fā)生溢出；系統(tǒng)將按照吞吐量最大，緩存隊列溢出用戶數(shù)占比最小的原則作為選擇ABS密度依據(jù)；

S4：根據(jù)移動用戶在調(diào)整周期內(nèi)實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，計算在調(diào)整周期內(nèi)各個基站總吞吐量大??；同時，根據(jù)步驟S3得到的數(shù)據(jù)隊列長度，計算調(diào)整周期內(nèi)不滿足最大隊列長度約束的用戶數(shù)量；

S5：根據(jù)步驟S3得到的各個基站的吞吐量大小，宏基站計算服務(wù)區(qū)域內(nèi)總吞吐量大??；同時，統(tǒng)計不滿足隊列長度要求的用戶總數(shù)，獲取不滿意用戶占總用戶數(shù)的比例；最后，根據(jù)計算出的系統(tǒng)吞吐量和不滿意用戶比，從候選集中選出最佳ABS密度。

進一步，在步驟S1中，移動用戶在每個子幀對服務(wù)基站和干擾基站下行參考信號進行測量，獲取各個子載波對應(yīng)的SINR，然后根據(jù)各個子載波測量值計算其等效SINR，通過映射關(guān)系得到等效SINR對應(yīng)的CQI，隨后將獲得的CQI值周期性地進行上報；基站根據(jù)可用帶寬和服務(wù)用戶數(shù)量，按照等資源分配的原則，為各個用戶分配一定的頻譜資源；同時，將用戶反饋的CQI映射成頻譜效率，結(jié)合已分配的頻譜資源，計算基站對各個用戶的最大數(shù)據(jù)服務(wù)能力。

進一步，在步驟S2中，服務(wù)基站統(tǒng)計用戶上個周期內(nèi)到達的數(shù)據(jù)包數(shù)量，根據(jù)泊松公式計算在不同業(yè)務(wù)強度下對應(yīng)的觀察概率；然后，根據(jù)上一調(diào)整周期的對應(yīng)信念狀態(tài)(不同強度業(yè)務(wù)出現(xiàn)的概率)以及業(yè)務(wù)間的轉(zhuǎn)移概率，計算當前周期業(yè)務(wù)對應(yīng)的信念狀態(tài)；最后，根據(jù)各個業(yè)務(wù)強度以及對應(yīng)的信念狀態(tài)，結(jié)合調(diào)整周期時長，即得調(diào)整周期內(nèi)可能到達的數(shù)據(jù)包個數(shù)。

進一步，在步驟S3中，針對候選集中各個ABS密度，根據(jù)步驟S1獲得的服務(wù)基站對用戶數(shù)據(jù)的服務(wù)能力，計算在當前所選ABS密度下基站對各個用戶的平均服務(wù)能力；同時，結(jié)合步驟S2所預(yù)測的新到達的數(shù)據(jù)，計算調(diào)整周期內(nèi)各個用戶的實際吞吐量以及調(diào)整周期結(jié)束時等待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)隊列長度。

進一步，在步驟S5中，各個宏基站根據(jù)服務(wù)區(qū)內(nèi)小基站估算的吞吐量，計算調(diào)整周期內(nèi)各個ABS密度對應(yīng)的總吞吐量；宏基站根據(jù)服務(wù)區(qū)內(nèi)各個基站的不滿意用戶個數(shù)，得到調(diào)整周期內(nèi)不滿意用戶總數(shù)，隨即可得不滿意用戶占比；最后，系統(tǒng)按照如下規(guī)則選出最優(yōu)ABS密度進行配置：當存在多個候選ABS密度對應(yīng)的不滿意用戶比滿足系統(tǒng)要求時，選擇最大總吞吐量所對應(yīng)的ABS密度；當所有候選ABS密度對應(yīng)的不滿意用戶占比都不滿足要求時，選擇最小不滿意用戶比對應(yīng)的ABS密度；當宏基站選出最佳ABS密度以后，宏基站通知服務(wù)區(qū)內(nèi)的各個小基站，然后各個基站以所選ABS模式開始工作。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明針對異構(gòu)密集蜂窩網(wǎng)絡(luò)中宏基站嚴重干擾小蜂窩擴展區(qū)域用戶這一問題提出了一種基于用戶業(yè)務(wù)預(yù)測并考慮用戶待傳數(shù)據(jù)隊長作為約束的時域資源優(yōu)化方法，實現(xiàn)在提升小蜂窩擴展區(qū)域用戶性能的同時，宏用戶性能也能得到保障；該方法有效地考慮了待傳數(shù)據(jù)量與基站對用戶數(shù)據(jù)傳送能力二者之間的關(guān)系，通過調(diào)整ABS密度實現(xiàn)資源上的一種供需平衡，由此在滿足用戶需求的同時，最大化網(wǎng)絡(luò)性能。

附圖說明

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)明提供如下附圖進行說明：

圖1為異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓撲及幀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為基站對調(diào)整周期內(nèi)用戶業(yè)務(wù)到達數(shù)量進行預(yù)測的流程圖；

圖3為本發(fā)明中業(yè)務(wù)預(yù)測以及考慮用戶隊長約束條件下最優(yōu)ABS密度選擇的總體流程示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

圖1為異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓撲及幀結(jié)構(gòu)示意圖，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)主要又具有較高發(fā)射功率的宏基站節(jié)點與低功率小基站組成。相對于僅有宏基站存在的同構(gòu)網(wǎng)來說，小基站的存在主要起著信號盲區(qū)覆蓋以及容量增強的作用。由于當前網(wǎng)絡(luò)主要采取最強RSRP小區(qū)選擇方式，所以即使用戶靠近小基站，也更容易接受宏基站的服務(wù)，導致小基站資源利用低下。為了提升資源利用率，讓小蜂窩附近的用戶接入到小基站中，常常通過在小基站信號上增加一個偏置值的方式來進行，通常將偏置值方式增大的區(qū)域叫做擴展區(qū)域，如左圖中灰色區(qū)域所示。此時，位于擴展區(qū)域內(nèi)的用戶將會受到宏基站嚴重干擾，導致用戶吞吐量十分低下。為了減小宏基站干擾，當前主要采取讓宏基站在某些子幀上靜默的方式進行。如圖右部分所示，處于shared部分子幀時，宏用戶和小蜂窩中心區(qū)域用戶正常工作，位于ABS部分時，宏基站保持靜默，即不再傳輸用戶數(shù)據(jù)，而小基站擴展區(qū)域用戶進行正常的數(shù)據(jù)傳輸。

圖2為基站對調(diào)整周期內(nèi)用戶業(yè)務(wù)到達數(shù)量進行預(yù)測的流程圖，如圖所示，包括以下步驟：

步驟201：基站監(jiān)控用戶數(shù)據(jù)隊列變，統(tǒng)計上個調(diào)整周期數(shù)據(jù)包到達數(shù)量，根據(jù)到達的數(shù)據(jù)包個數(shù)計算在各個業(yè)務(wù)強度下出現(xiàn)的概率，也即觀察函數(shù)。

步驟202：根據(jù)上一周期各個業(yè)務(wù)強度對應(yīng)的信念狀態(tài)，結(jié)合上一周期到達數(shù)據(jù)包對應(yīng)的觀察函數(shù)，以及業(yè)務(wù)狀態(tài)之間固有的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系，計算出當前調(diào)整周期各個業(yè)務(wù)強度對應(yīng)的信念狀態(tài)。

步驟203：根據(jù)調(diào)整周期各個業(yè)務(wù)狀態(tài)出現(xiàn)的概率以及對應(yīng)的業(yè)務(wù)強度，計算該周期內(nèi)平均業(yè)務(wù)強度。

步驟204：根據(jù)上一步驟計算出的平均業(yè)務(wù)強度，結(jié)合當前調(diào)整周期時長，即可通過這種方式預(yù)測當前調(diào)整周期最有可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)包個數(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)包的大小，即可計算出對應(yīng)的業(yè)務(wù)量大小。

圖3為本發(fā)明中業(yè)務(wù)預(yù)測以及考慮用戶隊長約束條件下最優(yōu)ABS密度選擇的總體流程示意圖，具體來說，本發(fā)明提供的方法包括以下流程：

步驟一：移動用戶根據(jù)服務(wù)基站以及干擾基站信號強度計算出信干噪比(SINR),同時根據(jù)配置將信干噪比映射成信道質(zhì)量指示CQI周期地進行上報。

步驟二：服務(wù)基站根據(jù)移動用戶設(shè)備上傳的CQI，結(jié)合用戶當前可能獲得的資源塊數(shù)量，計算服務(wù)基站對各個移動用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)率。

步驟三：服務(wù)基站統(tǒng)計RLC層中各個用戶待傳數(shù)據(jù)隊列在上個調(diào)整周期內(nèi)到達的包數(shù)量，同時統(tǒng)計各個待傳數(shù)據(jù)隊列的長度，預(yù)測調(diào)整周期內(nèi)新到達的數(shù)據(jù)包數(shù)量。

步驟四：遍歷所有候選ABS密度值，在選定的ABS密度下，服務(wù)基站計算該調(diào)整周期內(nèi)各個用戶實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大小，同時計算在該周期結(jié)束后用戶剩余數(shù)據(jù)隊列長度。

步驟五：服務(wù)基站將各個移動用戶在調(diào)整周期內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量計算出以后，將所有用戶的數(shù)據(jù)量進行累加，得到服務(wù)基站總的吞吐量；同時，根據(jù)用戶數(shù)據(jù)待傳隊列長度，統(tǒng)計大于隊列門限Qmax的用戶個數(shù)。

步驟六：系統(tǒng)根據(jù)各個基站的吞吐量，計算并得到各個候選ABS密度下系統(tǒng)總吞吐量，同時，獲取不滿足隊列長度要求的移動用戶總數(shù)及其占總用戶數(shù)的比例；最后，最小不滿意用戶占比所對應(yīng)的ABS密度即為所求得最優(yōu)ABS密度。

其中，具體來說：

在步驟一中，移動用戶在每個子幀對服務(wù)基站和干擾基站下行參考信號進行測量，計算每個子載波此時對應(yīng)的SINR，然后根據(jù)子幀類型計算等效寬帶SINR，子幀分為常規(guī)子幀和靜默子幀，對同一類型子幀進行測量然后得到等效寬帶SINR，然后通過映射關(guān)系得到對應(yīng)的CQI(信道質(zhì)量指示)，之后周期性地將測量結(jié)果進行上報。

在步驟二中，服務(wù)基站根據(jù)服務(wù)用戶的數(shù)量K，根據(jù)基站配置的總帶寬大小W，按照等資源分配的原則，得到每個用戶的分配的帶寬大小B＝W/K；同時，將用戶反饋的CQI映射為頻譜效率E，最后結(jié)合得到基站對用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)能力μ＝B·E。

在步驟三中，服務(wù)基站RLC層統(tǒng)計上一周期新到達的用戶數(shù)據(jù)包數(shù)量N1，根據(jù)已知的業(yè)務(wù)強度計算在各個業(yè)務(wù)強度下出現(xiàn)的概率然后，根據(jù)貝葉斯后驗概率計算公式獲得當前決策周期各個業(yè)務(wù)強度可能出現(xiàn)的概率然后，根據(jù)計算出的業(yè)務(wù)強度概率便得到下一周期平均業(yè)務(wù)強度最后，按照方式計算即可獲得下一周期可能的數(shù)據(jù)包到達數(shù)量。

在步驟四中，針對候選集中每一個靜默子幀比α，根據(jù)步驟b獲得的服務(wù)基站對用戶的服務(wù)能力μ，計算在當前α下BS對各個UE的平均服務(wù)能力；同時，結(jié)合步驟c所預(yù)測的數(shù)據(jù)量，計算在下一周期實際傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)量：其中，Q表示上一周期剩余待傳數(shù)據(jù)隊長，T表示調(diào)整周期時長，同時也可得到下一周期結(jié)束時剩余數(shù)據(jù)隊列長度：

在步驟五中，基站對各個用戶所預(yù)測的實際傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)量進行累加，獲得總的吞吐量T_b，同時，根據(jù)步驟d計算得到的下一調(diào)整周期用戶剩余待傳數(shù)據(jù)長度Q'，依據(jù)用戶對QOS需求而設(shè)定的最大隊列長度約束Q_max,統(tǒng)計服務(wù)基站不滿意用戶(即：Q'＞Q_max)數(shù)量K_b.

在步驟六中，系統(tǒng)根據(jù)各個基站計算出的T_b以及不滿意用戶數(shù)K_b,獲得在各個α下對應(yīng)的系統(tǒng)總吞吐量，T_s＝∑T_b,以及系統(tǒng)總不滿意用戶數(shù)，K_s＝∑K_b，此時，按β＝K_s/K計算便可獲得不滿意用戶數(shù)的占總用戶數(shù)的比例。最后，在計算出所有候選α對應(yīng)的不滿意用戶比以后，按下述方式進行選擇：假設(shè)系統(tǒng)規(guī)定的最大不滿意用戶比為β_max，a)當多個α對應(yīng)的β都滿足系統(tǒng)需求β_max時(即β<β_max)，選擇符合要求的β中最大吞吐量T_s所對應(yīng)的α即為所求；b)當所有候選靜默子幀比對應(yīng)的不滿意用戶比都不滿足系統(tǒng)需求時，最小β所對應(yīng)的靜默子幀比即為所求。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。