专利名称：一种Femtocell双层网络中节能的频谱自适应分配方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，特别的，本发明是用于下一代移动通信系统(LTE/LTE-Advanced)中Femtocell双层网络频谱自适应分配的方法。
背景技术：
目前，第三代移动通信系 统已经得到广泛的商用，同吋，UMTS(通用移动通信系统)的演进技术——LTE标准的第9个版本(Release-9)也已经在2010年底制定完成，第四代移动通信系统的标准制定(Release-11)已经启动，由3GPP主导制定的LTE-Advanced技术被寄予厚望。随着无线通信系统使用频率越来越高，信号的衰减会更加严重，同时由于建筑物的遮挡等原因导致的信号強度和质量的下降，然而用户对于服务质量的需求却在逐渐提升，为了实现更好的室内网络覆盖和网络容量扩充，LTE还引入了 Femtocell，根据国内外的相关统计显示，3G时代70%的话音业务和90%的数据业务发生在室内，更好的室内覆盖不但能满足用户不断増加的服务质量和高速率的需求，同时由于家庭基站由用户自行部署，能节省运营商的固定资本投入，提高运营商的收益，家庭基站可以部署在室内、大学、公司、商场等场所。与普通的宏基站相比，Femtocell具有体积小、发射功率低、用户自行安装和维护、即插即用等特点，目前国内外各大运营商、设备商都给予Femtocell以极大的关注，在北美、新加坡等地区，Femtocell已经得到了较好的商用。然而Femtocell数目日益增多，给有限的频谱资源带来了新的挑战，如何有效利用有限的频谱资源，在保障所有家庭基站用户正常通信的基础上，不影响宏用户的服务质量，且能实现最小化系统能耗成为了ー个难点，而本课题的研究则重点研究上述问题，且能够有效地解决上述问题。
发明内容
本发明拟计划对Femtocell双层自组织网络中频谱资源进行自组织动态分配，在保障频谱利用率的同时最小化系统能耗，本发明能实现最小化跨层及同层干扰，且保障用户的QoS。为了实现上述目的，解决相应的技术问题，本发明提供了ー种Femtocell双层网络中频谱自适应分配的方案步骤I :将频谱资源分为公用频谱资源和预留频谱资源2个部分；步骤2 :新加入网络中的家庭基站，会自发计算其干扰范围ILCA半径；步骤3 :将计算得到的干扰范围半径与预设门限值进行比较，判定家庭基站使用何种频谱资源(公用资源或预留资源)，当干扰范围半径大于预设门限值时，家庭基站可与宏基站共用公用的资源，反之则只能使用预留的频谱资源；步骤4 :利用感知技术和干扰矩阵，对使用公用资源的家庭基站和宏基站，以及使用预留频谱资源的多个家庭基站，确定具体的子信道分配方式；步骤5 :根据步骤3分别得到使用公用频谱资源家庭基站的数目和使用预留频谱资源的家庭基站数目，以能效最大化为目标，重新分配预留频谱资源和公用频谱资源。所述步骤I中，将频谱资源划分为两个部分，公用频谱资源和预留频谱资源，宏基站只能使用公用频谱资源，家庭基站可以使用公用频谱资源，也可以使用预留频谱资源。所述步骤2中，具体的干扰范围半径值计算如下假设宏基站在平面上的位置为(Xl，yi)，发射功率为P1，家庭基站在平面上的位置为(x2，y2)，发射功率为P2，在某点处接收到来自基站的发射功率为
权利要求
1.ー种Femtocell双层网络中节能的频谱自适应分配方法,其特征在于包括以下步骤 步骤I :将频谱资源分为公用频谱资源和预留频谱资源2个部分； 步骤2 :新加入网络中的家庭基站，会自发计算其干扰范围ILCA半径； 步骤3 :将计算得到的干扰范围半径与预设门限值进行比较，判定家庭基站使用何种频谱资源(公用资源或预留资源)，当干扰范围半径大于预设门限值时，家庭基站可与宏基站共用公用的资源，反之则只能使用预留的频谱资源； 步骤4 :利用感知技术和干扰矩阵，对使用公用资源的家庭基站和宏基站，以及使用预留频谱资源的多个家庭基站，确定具体的子信道分配方式； 步骤5 :根据步骤3分别得到使用公用频谱资源家庭基站的数目和使用预留频谱资源的家庭基站数目，以能效最大化为目标，重新分配预留频谱资源和公用频谱资源。
2.根据权利要求I所述的基于感知技术的双层网络频谱自适应分配方法，其特征在于 所述步骤I中，将频谱资源划分为两个部分，公用频谱资源和预留频谱资源，宏基站只能使用公用频谱资源，家庭基站可以使用公用频谱资源，也可以使用预留频谱资源。
3.根据权利要求I所述的基于感知技术的双层网络频谱自适应分配方法，其特征在于 所述步骤2中，具体的干扰范围半径值计算如下 假设宏基站在平面上的位置为(Xl，yi)，发射功率为P1，家庭基站在平面上的位置为(x2, J2)，发射功率为P2，在某点处接收到来自基站的发射功率为
4.根据权利要求I所述的基于感知技术的双层网络频谱自适应分配方法，其特征在于 所述步骤4中，具体的算法如下(此算法对应于使用公用频谱资源的家庭基站和宏基站) a)家庭基站在开启时自发感知周围是否存在宏用户，若存在宏用户，则执行步骤b， 反之直接执行步骤c ； b)感知宏用户使用的信道，将该信道优先级至为最低，并利用控制信道向其他家庭基站广播此信息； c)家庭基站接收来自其他家庭基站的广播信息，结合邻小区列表，将相邻家庭小区周围宏用户所使用的信道优先级降低； d)家庭基站接收用户的测量报告，建立信道干扰矩阵，对信道的优先级进行排序； e)在下一次调度时，优先调度优先级较高的信道； f)信道用完后立即释放， 其中，家庭基站每隔一个时间段进行一次自感知，可以设置为27个不同的时间间隔，这样可以有效避免不同的家庭基站同时进行信道优先级排序，从而大大减少了在同一个传输时隙内多个家庭基站用户共用一个子信道的可能性。
下面将该优化问题转化为数学表达式，优化的目标是最小化所有用户的干扰，即
5.根据权利要求I所述的基于感知技术的双层网络频谱自适应分配方法，其特征在于 所述步骤5中，可根据实际需求，例如以最大化系统能效为优化目标，对公用频谱资源和预留频谱资源重新划分。
假设能效利用率的表示式为刃=ニ，其中n表示単位带宽的能效，Y表示系统总能耗,即Y = C/P且Y = Ypu+Ylff, C表示系统的容量，P表示发射功率，Y pu表示公用频谱资源的能耗，表示预留频谱资源的能耗。通过ILCA的判定，可得到有N1个家庭基站使用公用频谱资源，有N2个家庭基站使用预留频谱资源，为简单起见，首先研究单小区系统，假设在某ー个传输时隙内，宏小区的用户数目为S，则有
全文摘要
本发明提出一种在Femtocell双层网络中节能的频谱自适应分配方法，该方法将频谱资源分为公用部分和预留部分，根据干扰范围半径将家庭基站分为两类使用公用频谱资源的家庭基站和使用预留频谱资源的家庭基站。基于感知技术分别对两类家庭基站和宏基站进行子信道分配，最后在保障用户QoS的前提下，以节能为目标优化公预(公用资源和预留资源)比值。本发明能实现最大化用户容量和频谱利用率，同时能有效避免跨层和同层干扰，且很大程度地降低系统能耗，从而提高整个网络的性能。
文档编号H04W28/26GK102647719SQ201210126250
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者李伟, 温向明, 苏涛, 郑伟, 陆婧 申请人:北京邮电大学