基于用户公平性的异构网络时域干扰协调方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于用户公平性的异构网络时域干扰协调方法及系统，所述异构网络包括宏基站以及宏基站覆盖范围内的至少一个微微基站，包括：利用泊松点分布模型对异构网络的网络部署进行建模，得到异构网络模型；利用异构网络模型分别计算异构网络的网络公平性指数和单位地理区域内的系统容量；建立以异构网络模型的接收参考信号测量偏移量和时域几乎空白子帧密度为变量，以网络公平性指数和单位地理区域内网络容量为目标函数的多目标规划模型；计算多目标规划模型的最优解，根据最优解进行接收参考信号测量偏移量和时域几乎空白子帧密度的设置，本发明既可以保证所有用户的无线网络资源的公平性，同时也可以提升层叠异构网络的系统总容量。
【专利说明】基于用户公平性的异构网络时域干扰协调方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及一种基于用户公平性的异构网络时域干 扰协调方法及系统。
【背景技术】
[0002] 移动通信的快速发展，带动了移动互联网和高带宽数据业务的爆炸式，这使得传 统的网络建设方案将无法满足后续数据业务的发展需求。为了满足网络容量增长的需要， 通过小区分裂，采用异构网络（Heterogeneous deployments)框架进行深度覆盖成为移 动网络建设的必然趋势。然而由宏基站（Macro eNodeB，MeNB)和密集的微微基站（Pico eNodeB，PeNB)组成的多层次、多小区、多载波的异构网络，也将面临一系列问题，最突出的 是异构网络中的层间干扰将导致网络的容量和速率的下降。
[0003] 在宏基站与微微基站共存的两层异构网络中，现有技术是共同引入小区区域 扩展策略（Cell Range Expansion，CRE)以及时域干扰协调（enhanced Inter-cell Interference Coordination, elCIC)技术。通过小区区域扩展，可以通过在测量接收参 考信号时增加一个偏移量值，将部分原有宏基站用户分流至微微基站，实现负载均衡，充 分利用基站资源。而这部分被分流至微微基站的用户，处于微微基站边缘，接收信号功 率较低，同时距离宏基站的距离较近，将会受到宏基站严重的下行干扰，必须采取时域干 扰协调机制来保证这部分用户的通信质量。时域干扰协调技术让宏基站配置几乎空白子 中贞，在部分时隙内停止传输，而微微基站可以利用宏基站的几乎空白子巾贞（Almost Blank Subframe，ABS)的时隙向其扩展区域内的微微基站用户传输信号，避免这些用户收到宏基 站的强干扰信号。这类ABS子巾贞要求只发送公共参考信号（Common Reference Signal，CRS) 和一些必要的信号如广播信道（PBCH)、主同步信道（PSS)、副同步信道（SSS)，不传输物理 下行共享信道（PDSCH)。当受害层将其受干扰用户在ABS子帧进行调度时，这些用户在ABS 子帧传输的数据业务将会被保护，免受侵略层的强列小区间干扰。所述侵略层指的是产生 干扰较大的基站，受害层指的是受干扰较大的基站。
[0004] 在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0005] 现有技术中对小区区域扩展的接收参考信号测量偏移量以及时域干扰协调中空 白子帧的比例没有给出具体的测算计量方法，只是给出相应的参数设置范围，没有考虑不 同网络部署条件下不同的技术参数设置，很难将诸如基站部署密度、用户密度、基站发射功 率等网络部署参数的影响考虑在内。同时，现有技术忽略了对用户自身通信质量的影响，在 联合使用这两种技术时，没有考虑针对每个用户个体的通信质量影响，更多是考虑对整个 网络容量的影响效果。
【发明内容】
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于用户公平性的异构网络时域干扰协 调方法及系统，在保证用户公平性的基础上，通过合理的干扰协调机制参数设置，提升异构 网络的系统总容量。
[0007] 本发明提出的一种基于用户公平性的异构网络时域干扰协调方法，所述异构网络 包括宏基站以及宏基站覆盖范围内的至少一个微微基站，其特征在于，所述方法包括：
[0008] 利用泊松点分布模型对所述异构网络的网络部署进行建模，得到异构网络模型；
[0009] 利用所述异构网络模型分别计算所述异构网络的网络公平性指数和单位地理区 域内的系统容量；
[0010] 建立以所述异构网络模型的接收参考信号测量偏移量和时域几乎空白子帧密度 为变量，以所述网络公平性指数和单位地理区域内网络容量为目标函数的多目标规划模 型；
[0011] 计算所述多目标规划模型的最优解，根据所述最优解进行接收参考信号测量偏移 量和时域几乎空白子帧密度的设置。
[0012] 优选地，所述利用异构网络模型分别计算所述异构网络的网络公平性指数和单位 地理区域内的系统容量，具体包括：
[0013] 利用所述异构网络模型分别计算所述异构网络中每一层网络小区的平均遍历速 率；
[0014] 根据所述每一层网络小区的平均遍历速率计算所述异构网络的网络公平性指数 和单位地理区域内的系统容量。
[0015] 优选地，所述利用异构网络模型分别计算所述异构网络中每一层网络小区的平均 遍历速率，具体包括：
[0016] 根据小区区域扩展技术的接入准则，将所述异构网络模型中的用户终端划分为宏 基站用户终端、微微基站内部区域用户终端和微微基站扩展区域用户终端；
[0017] 根据所述异构网络模型分别计算上述三种用户终端占异构网络内全部用户终端 的比例、每一层网络小区单位用户个数以及三种用户终端到服务基站的统计距离的概率密 度函数；
[0018] 根据所述三种用户终端占异构网络内全部用户终端的比例、每一层网络小区单位 用户个数以及三种用户终端到服务基站的统计距离的概率密度函数计算所述异构网络不 同层的网络小区的平均遍历速率。
[0019] 优选地，所述根据每一层网络小区的平均遍历速率计算所述异构网络的网络公平 性指数和单位地理区域内的系统容量，具体包括：
[0020] 获取每一层网络小区内用户可以利用的总时间片资源；
[0021] 根据所述每一层网络小区的平均遍历速率计算以及所述用户可以利用的总时间 片资源计算每一层网络小区内单位用户平均速率，具体公式如下：
【权利要求】
1. 一种基于用户公平性的异构网络时域干扰协调方法，所述异构网络包括宏基站以及 宏基站覆盖范围内的至少一个微微基站，其特征在于，所述方法包括： 利用泊松点分布模型对所述异构网络的网络部署进行建模，得到异构网络模型； 利用所述异构网络模型分别计算所述异构网络的网络公平性指数和单位地理区域内 的系统容量； 建立以所述异构网络模型的接收参考信号测量偏移量和时域几乎空白子帧密度为变 量，以所述网络公平性指数和单位地理区域内网络容量为目标函数的多目标规划模型； 计算所述多目标规划模型的最优解，根据所述最优解进行接收参考信号测量偏移量和 时域几乎空白子帧密度的设置。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用异构网络模型分别计算所述异 构网络的网络公平性指数和单位地理区域内的系统容量，具体包括： 利用所述异构网络模型分别计算所述异构网络中每一层网络小区的平均遍历速率； 根据所述每一层网络小区的平均遍历速率计算所述异构网络的网络公平性指数和单 位地理区域内的系统容量。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用异构网络模型分别计算所述异 构网络中每一层网络小区的平均遍历速率，具体包括： 根据小区区域扩展技术的接入准则，将所述异构网络模型中的用户终端划分为宏基站 用户终端、微微基站内部区域用户终端和微微基站扩展区域用户终端； 根据所述异构网络模型分别计算上述三种用户终端占异构网络内全部用户终端的比 例、每一层网络小区单位用户个数以及三种用户终端到服务基站的统计距离的概率密度函 数； 根据所述三种用户终端占异构网络内全部用户终端的比例、每一层网络小区单位用户 个数以及三种用户终端到服务基站的统计距离的概率密度函数计算所述异构网络不同层 的网络小区的平均遍历速率。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每一层网络小区的平均遍历速 率计算所述异构网络的网络公平性指数和单位地理区域内的系统容量，具体包括： 获取每一层网络小区内用户可以利用的总时间片资源； 根据所述每一层网络小区的平均遍历速率计算以及所述用户可以利用的总时间片资 源计算每一层网络小区内单位用户平均速率，具体公式如下：
根据所述每一层网络小区内单位用户平均速率计算所述异构网络的网络公平性指数PF，具体公式如下：
根据所述每一层网络小区的平均遍历速率计算单位地理区域内的系统容量：
其中，I.表示异构网络中第κ层网络小区的单位用户平均速率，κ表示异构网络中的 网络小区的层数，Rk表示第K层网络小区的平均遍历速率，Nk表示第K层网络小区单位用 户个数，Pk表示第K层网络小区的用户可以利用的总时间片资源；Ak表示异构网络中第K 层网络小区内用户终端占异构网络内全部用户终端的比例，λ,表示构网络中第k层网络小 区基站的泊松点分布密度，Wk表示第k层网络的系统带宽。
5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多目标规划模型，具体如下：
其中，B表示接收参考信号测量偏移量，β表示时域几乎空白子帧密度。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微微基站采用开放式接入方式。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异构网络数学模型中宏基站、微微基 站、移动用户终端分别服从独立的泊松点分布。
8. -种基于用户公平性的异构网络时域干扰协调系统，所述异构网络包括宏基站以及 宏基站覆盖范围内的至少一个微微基站，其特征在于，所述系统包括： 异构网络模型建立模块，用于利用泊松点分布模型对所述异构网络的网络部署进行建 模，得到异构网络模型； 计算模块，用于利用所述异构网络模型分别计算所述异构网络的网络公平性指数和单 位地理区域内的系统容量； 多目标规划模型建立模块，用于建立以所述异构网络模型的接收参考信号测量偏移量 和时域几乎空白子帧密度为变量，以所述网络公平性指数和单位地理区域内网络容量为目 标函数的多目标规划模型； 优化参数设置模块，用于计算所述多目标规划模型的最优解，根据所述最优解进行接 收参考信号测量偏移量和时域几乎空白子帧密度的设置。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述计算模块具体包括： 第一计算单元，用于利用所述异构网络模型分别计算所述异构网络中每一层网络小区 的平均遍历速率； 第二计算单元，用于根据所述每一层网络小区的平均遍历速率计算所述异构网络的网 络公平性指数和单位地理区域内的系统容量。
【文档编号】H04W16/22GK104469796SQ201410692230
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】张奇勋, 冯志勇, 杨拓, 张月 申请人:北京邮电大学