一种应用于异构网络增强型干扰协调中的调度方法及其优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线移动通信领域，具体是一种应用于异构网络增强型干扰协调中的 调度方法及其优化方法。
【背景技术】
[0002] 传统的ICIC(IntercellInte;rferenceCoordination,干扰协调）方案已不能解 决LTE-A异构网络干扰场景下的干扰，所WRe^lO中主要针对异构网络中宏基站和低功率 节点间的干扰进行协调，并提出了增强型小区间干扰协调。增强型干扰协调着重研究了小 区区域扩展和近似空白子帖两项技术。小区区域扩展扩大了化NB(PicoeNodeB，微基站） 的覆盖范围，将宏基站用户卸载到Pico节点，均衡了系统的负载；而近似空白子帖是在特 定子帖内不允许MeNB(MacroeNodeB，宏基站）发送除小区专有参考信号之外任何控制和 数据信号，W降低此时对相邻微微基站的干扰。
[0003]目前许多文献对增强型干扰协调中所运用的调度算法展开了研究。由于比例 公平算法【JalaliA,PadovaniR,PankajR.DataT虹OU曲putofCDMA-HDRaHi曲 Efficiency-HighDataRatePersonalCommunicationWirelessSystem[C].inIEEE 51stVehi州IarTechnologyConferenceProceedings, 2000,pp. 1854-1858.】及其衍生 算法仅考虑用户的吞吐量、公平性。然而在LTE-A异构网络应用了扩展区域之后，会造成运 种算法无法准确判别用户的类型，导致不能在准确的子帖调度相应的用户。运就造成在正 常子帖时期，调度器调度中屯、用户，在近似空白子帖时期也可能调度中屯、用户，此时扩展区 域用户基本获得不了资源，会出现"饿死"的现象，如文献【BasimAY.Rangeexpansion化r picocellinheterogeneousLTE-AcelIul曰rnetwork[C],InternationalConferenceon ComputerScienceand化tworkTechnology(ICCSNT),QiangQum, 2012:1372-1379.】所 述。
[0004] 为此，在调度时，在近似空白子帖调度扩展区域用户、在正常子帖调度中 屯、区域用户，文南犬【SomasundaramK.ProportionalfairnessinLTE-Adv曰need heterogeneoushetworkswitheICIC[C]//VehicularTechnologyConference(VTC Fall)，LasVegas,NV. 2013:1-6.】用比例公平调度算法区分调度，结果表明增强型 干扰协调提高了网络整体的吞吐量，特别是扩展区域用户的性能有明显提升。文 南犬【ShirakabeM,MorimotoA,andMikiN.Performanceevaluationofinter-cell interferencecoordinationandcel!rangeexpansioninheterogeneousnetworks forLTE-AdvanceddownIink[C]//InternationalSymposiumonWirelessCommun. Systems(ISWCS).Lucca,Italy, 2010:844-848.】从公平性的角度出发，使用轮询调度算法 区分调度，结果表明增强型干扰协调有助于提升系统的公平性。相比于不区分调度时，虽然 系统的吞吐量有所下降，但是扩展区域的用户不会出现"饿死"现象，正因为区分调度方法 所获得的良好性能，大部分文章在调度时都是应用区分调度算法。
[0005] 然而区分调度算法只是通过不同用户在不同子帖区分调度提升网络的公平性，但 同一种用户也存在巨大差异。由于用户距离微基站的距离不同，所获得的信噪比也不同， 随着距离的增大，信噪比依次减小。一般情况下用户在近似空白子帖时刻所获得的信噪比 比在正常子帖时刻所获得的信噪比要高许多，而且中屯、区域的边缘用户只在正常子帖上调 度，而此时的信噪比很小，中屯、区边缘的用户所获得的速率非常低，特别是比例公平调度， W至于无法保证其QoS(如alityofService,服务质量）需求，而与其相邻的扩展区域用户 所获得的速率却很高，运就出现了中屯、用户"饿死"现象，称之为"中屯、陷阱"，运种情形下需 要对运种特定的情形提出相应的调度算法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供避免"中屯、陷阱"问题，即中屯、区域的边缘用户只在正常 子帖上调度，而此时的信噪比很小，中屯、区边缘的用户所获得的速率非常低，特别是比例公 平调度，W至于无法保证其QoS需求，而与其相邻的扩展区域用户所获得的速率却很高，运 就出现了中屯、用户"饿死"现象，因而提出一种应用于异构网络增强型干扰协调中的调度方 法，并基于该方法提出一种容量和负载均衡的优化方法。
[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008]-种应用于异构网络增强型干扰协调中的调度方法，包含下列步骤：
[000引步骤1 :区分正常子帖与近似空白子帖
[0010] 正常子帖与近似空白子帖区别在于，在近似空白子帖上能发送小区公共信号，但 是在近似空白子帖上不能发射用户专用的物理下行控制信道；包含有多媒体广播与多播业 务信号和用于定位的位置参考信号的子帖不能配置为近似空白子帖；3GPP协议协定一个 调度周期内，近似空白子帖的比例能设定为1/8、2/8、3/8或者3/20 ;
[0011] 步骤2 :用户在正常子帖时刻的调度方法
[0012] 假设一个小区内含有M个用户，并且认为调度器具有无限缓存，下行链路调度时， 分组调度器会在短时间间隔内选取一个用户，并给其配置资源；定义跨M。和>;w，,分别表示用 户m在时刻的瞬时接收功率和瞬时速率，和分别表示在[te，tj时间段内 的用户长期平均吞吐量化bit/s)和长期平均接收功率（地m)，长期平均吞吐量的单位是 化it/s，长期平均接收功率的单位是地m，其中t。为初始时刻；根据实际网络数据的物理意 义，知> 0和<DS同时假设调度器了解当时信道的所有信息，在调度时能有效参 考瞬时接收功率和瞬时传输速率；用户m的长期平均吞吐量可W由下式递归计算得到，
[0014]其中V。是根据QoS需求为了保证用户公平性而增加的一个滑动时间窗口，取 '化；5 (?)是Kronecker函数，；其中调度符号化。=,打，"eiV，meM}是表示在t。时 用户m被调度；在遵循吞吐量的比例公平调度算法下，当用户的瞬时信道质量高于客户自 己时间的平均信道质量时，则调度器优先调度该用户，
[0016] 步骤3 :用户在近似空白子帖时刻的调度方法
[0017] 近似空白子帖时期，在保留比例公平调度算法的同时，引入用户的扩展因子 改进对比例公平调度算法，即n-ECPF调度算法；其中，表示如公式（3)所示，
[0019] n-ECPF调度算法的步骤如下：
[0020] 首先调度器每一次调度时监测用户的扩展因子，则平均扩展因子的递归表达式 为，
[0022] 其中:香取决于用户接收信号相关性，取S=S ，调度时调度器的表达式为，
公式巧）
[0023] 其中0<n< 1，用于调节调度扩展区域用户和中屯、边缘用户的比例，K是统一量 纲，K的表达式如公式（6)所示，
[00巧]。O表示在轮询调度时的带宽，带宽还与网络实际参数总用户数量rv和资源总 量N。,。,。满关；
[0026] 定义公式（7)，
[0028] 根据定义知道，在t。1到t。时刻覆盖和容量的综合评定量的变化量为如公 式做所示，
[0030] 通过调度来保证业务覆盖和吞吐量的综合需求目标函数，如公式（9)所示：
[0032] 得到调度的综合评定量,其获得最佳优先级的表达式如公式（10)所示，
[0033] 作为本发明进一步的方案：在近似空白子帖上能发送小区公共信号包括主同步信 号、辅同步信号、物理广播信道、物理控制格式指示信道、发送系统信息广播时的物理下行 控制信道、物理下行控制信道、物理下行共享信道、物理混合自动重传请求指示信道。
[0034] 一种基于上述调度方法的容量和负载均衡的优化方法，包含两个调节方法，分别 是区域扩展触发方法和调度触发方法；其中区域扩展触发方法是通过区域扩展实现宏小区 和微微小区间的负载均衡；调度触发方法只要是调节微微小区内部用户的调度，容量和负 载优化方法实现的步骤如下：
[0035] (1)网络会分析宏小区与微微小区之间的负载的差异，当宏小区的负载在一个时 间范围AT内均低于或高于微微小区的负载时，其会触发微微基站调节区域扩展值；
[0036] (2)区域扩展值按照一定的步长增大或减小区域扩展值，然后确定各个小区的用 户集合，并重新分析各小区的负载，形成新用户集；
[0037] (3)小区形成的新用户集，调度器按照一定步