超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法
【专利摘要】本发明公开了一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，该方法包括：由运营商确定小站分组的个数，即可用颜色数Ncolors；找到一个满足所用颜色数不大于Ncolors的前提下尽可能大的复用距离dreuse；根据dreuse构建干扰关系图并采用Brelaz算法着色；根据着色结果将小站分组，令各组小站轮流发送同步信号；当网络拓扑发生变化，重新构建干扰关系图、着色，将小站重新分组，令小站按新的分组轮流发送同步信号。本发明通过对小站分组，减小了不同小站的同步信号之间的干扰；利用干扰关系图来反映小站之间的干扰关系，从而在分组时避免相互干扰严重的小站被分在同一组，进一步减小了小站之间的干扰；提高了UE发现较弱小站的概率，增加了UE所能发现的小站数目。
【专利说明】超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信中的小区搜索【技术领域】，具体涉及超密集无线网络 (Hyper-Dense Wireless Networks)中的小站发现方法。
【背景技术】
[0002] 随着智能终端普及，移动数据业务出现快速增长。在频谱效率难以进一步提高、增 大带宽代价不菲的情况下，增加小区密度成为应对这一趋势的重要方法。
[0003] LTE-A (Long Term Evolution-Advanced)通过在蜂窝网拓扑的宏小区基础上部署 小小区，如毫微微小区（Femtocell)、微微小区（Picocell)以及中继（Relay)等，实现对室 内、热点地区以及小区边界的优化。这些小小区由低功率节点（LPN，Low Power Node，又称 小站）实现覆盖。由于小站处在宏小区（Macrocell)的覆盖之下，在现有蜂窝拓扑之上形 成另一层的拓扑，构成了分层的同质异构网络（HetNet, Heterogeneous Network)。
[0004] 自从LTE Release 10,对小站的支持和增强一直是3GPP (3rd Generation Partnership Project)组织应对数据业务增长的一个重要演进方向。在正在制定中的LTE Release 12 在 HetNet 的基础上引入了小站增强（Small Cell Enhancement, SCE)场景。与 HetNet相比，SCE的小站部署于宏小区的热点区域内，更加密集，并且成簇分布。而在未来 的超密集无线网络中，小站部署将更加密集，可达每个宏小区数百个。
[0005] 小站发现就是UE (User Equipment)检测到小站并测量其RSRP (Reference Signal Received Power)/RSRQ(Reference Signal Received Quality)的过程。
[0006] 在超密集无线网络中，由于小站的密集部署，小站之间同步信号和参考信号 的干扰强烈，对UE发现小站造成困难。而小站开关（small cell on/off)、负载均 衡、e-ICIC(enhanced-Inter-Cell Interference Coordination)、 CoMP(Coordinated Multi-point Transmission)等特性都要求高效、快速的小站发现，对小站发现提出了更高 的性能要求。研究表明，现有的小区搜索方案不能满足超密集网络中小站发现的要求。
[0007] 为解决前述问题，3GPP RAN1已将小站发现作为LTE Release 12小站增强场景的 一个研究方向。业界已有多家公司和机构就此开展研究，并向3GPP提出了大量相关提案。 其中，网络侧的解决方案通过在时域/频域提高同步信号的复用因子来减小干扰、提高检 测性能。一种针对SCE场景的解决方案是令同一簇中的小站轮流发送同步信号。但是由于 超密集无线网络中小站十分密集，小站之间的干扰关系十分复杂，简单的轮流发送对于超 密集无线网络并不适用。必须针对超密集无线网络的特点来设计更有效的小站发现方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种超密集无线网络中的小站发现方法，配置各个小站发送 同步信号的时机。采用本发明中的小站发送时机配置，能够显著减小不同小站的同步信号 之间的干扰，从而提高UE发现小站的数目。
[0009] 本发明的技术方案：首先利用干扰关系图反映小站之间的干扰情况，然后采用改 进的图着色算法对该干扰关系图着色，并根据着色结果对小站分组，最后令不同组的小站 轮流发送同步信号，从而达到减小干扰的目的。
[0010] 一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，其特征在于，所述方法包括 以下步骤：
[0011] 由运营商确定小站分组的个数，即可用颜色数NralOTS ;
[0012] 找到一个满足所用颜色数不大于NMlOTS的前提下尽可能大的复用距离d_ se ;
[0013] 根据cU_构建干扰关系图并采用Brelaz算法着色；
[0014] 根据着色结果将小站分组，令各组小站轮流发送同步信号；
[0015] 当网络拓扑发生变化，重新构建干扰关系图、着色，将小站重新分组，令小站按新 的分组轮流发送同步信号。
[0016] 优选地，由运营商确定小站分组的个数，包括：
[0017] 为使UE能够快速地发现多个小站，所有小站发完一轮同步信号所需时间不宜超 过 100ms ;
[0018] 为了利用LTE系统中前半帧与后半帧SSS不同带来的增益，取每组小站发送同步 信号时长为一个无线帧，即l〇ms ;
[0019] 其中，NCQlOTS 不大于 10。
[0020] 优选地，找到一个满足所用颜色数不大于NMlOTS的前提下尽可能大的cU_，具体包 括：
[0021] 用二分查找法和Brelaz算法找到一个对应的干扰关系图的颜色数为NralOTS的 dreuse ；
[0022] 其中，上界和下界由运营商依据当地无线网络中小站部署的具体情形及运营网络 的历史数据确定，其中，小站部署的具体情形包括小站的数目和密度；
[0023] 采用二分法找到一个后，增大直到对应的干扰关系图的颜色数大于 NralOTS，然后将drause减小一个步长。
[0024] 优选地，根据d_se构建干扰关系图并采用Brelaz算法着色，包括：
[0025] 每一个顶点代表一个小站；
[0026] 对任意两个小站，若其距离小于或等于cUuse，则用一条边把对应的顶点连接起来， 表示这两个小站间存在干扰；
[0027] 采用Brelaz算法对干扰关系图着色。
[0028] 优选地，根据着色结果将小站分组，令各组小站轮流发送同步信号，包括：
[0029] 将小站分组，具有相同颜色的小站被分在同一组；
[0030] 令不同分组的小站轮流发送同步信号；
[0031] 将小站发送同步信号时机的配置通过网络信令通知UE ;
[0032] 小站按照宏站指定的发送时机来发送同步信号；
[0033] UE根据网络信令通知的小站发送同步信号时机执行小区搜索，发现小站。
[0034] 优选地，当网络拓扑发生变化，重新构建干扰关系图、着色，将小站重新分组，令小 站按新的分组轮流发送同步信号，包括：
[0035] 当发现网络拓扑发生变化，即重新找到一个满足所用颜色数不大于NMlOTS的前提 下尽可能大的dMUS6 ;
[0036] 重新构造干扰关系图；
[0037] 重新采用Brelaz算法着色；
[0038] 重新将小站按颜色分组，令各组小站轮流发送同步信号。
[0039] 本发明具有如下有益的技术效果：给出一种新的小站发现方法。通过该方法配置 各个小站发送同步信号的时机，可以减小各小站同步信号之间的干扰，从而提高UE发现较 弱小站的概率，增加UE所能发现的小站数目。
[0040] 基于本发明的小站发现方法具有如下优点：
[0041] 1.本方法部署于eNodeB端，与部署于UE端的小站发现方法相比，不会增加UE的 复杂度和耗电量。
[0042] 2.本方法基于现有的同步信号 PSS (Primary Synchronization Signal)和 SSS(Secondary Synchronization Signal)，对 LTE 现有技术规范的改动较小。
[0043] 3.本方法利用干扰关系图来反映小站之间的干扰关系，在分组时避免相互干扰严 重的小站被分在同一组，减小了小站之间的干扰，从而提高了 UE发现较弱小站的概率，增 加了 UE所能发现的小站数目。
【专利附图】
【附图说明】
[0044] 图1是干扰关系图的构建和着色不意图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图对本发明在LTE超密集无线网络中的实施方式作进一步介绍：
[0046] 1干扰关系图的构建
[0047] 干扰关系图是一个无向图C= (V，E)。其中V是图中所有顶点的集合，每个顶点都 代表一个小站；E是图中所有边的集合，每条边都表示两个小站间存在干扰。
[0048] 由于在初始搜索阶段UE没有小站的SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)、RSRP等信息，所以利用小站的地理位置信息，S卩小站的位置，来构建干扰关系图。小 站间的距离越近，就认为小站间的干扰越强。
[0049] 假定小站间距离大于复用距离4_时干扰可以忽略，采用如下方式构建干扰关系 图：每一个顶点代表一个小站；当两个小站间的距离小于或等于，则用一条边把对应 的顶点连接起来。
[0050] 下面通过一个例子来说明，如图1所示，定义dq为小站i和小站j之间的距离。 在图中，（1^(2 < i < j < 5)和dy小于或等于cU_，其余距离皆大于cU_。则构建出的 干扰关系图如图1右边部分所不。其中边（i，j)的存在表不d i;j < dMUse。
[0051] 2改进的图着色算法
[0052] 干扰关系图构建完成后，小站分组的问题即转化为图着色的问题，即在具有公共 边的顶点不得被染上相同颜色的约束下，用最少的颜色为图着色。
[0053] Brelaz算法是无线资源分配中经常采用的经典的图着色算法。Brelaz算法可对 几乎所有k可着色的图产生一个k着色方案。然而对超密集无线网络的小站发现问题， Brelaz算法不能直接适用。这里对其进行改进，将干扰关系图的构建和着色联合起来：
[0054] (1)先由运营商确定小站分组的个数，即可用颜色数NralOTS。NralOTS和每组小站发送 同步信号时长共同决定了所有小站发完一轮同步信号所需时间。为使UE能够快速地发现 多个小站，所有小站发完一轮同步信号所需时间不宜超过100ms。为了利用LTE系统中前 半帧与后半帧SSS不同带来的增益，取每组小站发送同步信号时长为一个无线帧，即10ms。 故N?i?s不宜大于1〇。
[0055] (2)然后，据此找到一个满足所用颜色数不大于NMlOTS的前提下尽可能大的d, euse。 考虑到干扰关系图的颜色数随着单调增长，在确定过程中采用二分查找法。其 中，上界和下界由运营商依据当地无线网络中小站部署的具体情形（小站的数目和密度） 及运营网络的历史数据确定。
[0056] (3)最后根据drause;构建干扰关系图并采用Brelaz算法着色。
[0057] 此外，考虑到Brelaz算法的复杂度为0(|V|)，其中|V|是顶点的个数，为减小计算 量，对每个宏小区的小站分别构建干扰关系图。
[0058] 当网络拓扑发生变化，如小站开启或者关闭，即对干扰关系图重新构建、重新着 色。
[0059] 改进的图着色算法的具体步骤如下表所示。
[0060] 表1改进的图着色算法
[0061]
【权利要求】
1. 一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，其特征在于，所述方法包括w 下步骤： 由运营商确定小站分组的个数，即可用颜色数; 找到一个满足所用颜色数不大于的前提下尽可能大的复用距离cUuw ; 根据cUus。构建干扰关系图并采用化elaz算法着色； 根据着色结果将小站分组，令各组小站轮流发送同步信号； 当网络拓扑发生变化，重新构建干扰关系图、着色，将小站重新分组，令小站按新的分 组轮流发送同步信号。
2. 根据权利要求1所述的一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，其特征 在于，由运营商确定小站分组的个数，包括： 为使肥能够快速地发现多个小站，所有小站发完一轮同步信号所需时间不宜超过 lOOms ； 为了利用LTE系统中前半峽与后半峽SSS不同带来的增益，取每组小站发送同步信号 时长为一个无线峽，即10ms ; 其中，N。。：!。。不大于10。
3. 根据权利要求1所述的一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，其特征 在于，找到一个满足所用颜色数不大于N。。^^的前提下尽可能大的cUuw，具体包括： 用二分查找法和化elaz算法找到一个对应的干扰关系图的颜色数为勺cUuw ; 其中，上界和下界由运营商依据当地无线网络中小站部署的具体情形及运营网络的历 史数据确定，其中，小站部署的具体情形包括小站的数目和密度； 采用二分法找到一个dreuse后，增大dreuse直到对应的干扰关系图的颜色数大于 然后将dreuse减小一个步长。
4. 根据权利要求1所述的一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，其特征 在于，根据cUuw构建干扰关系图并采用化elaz算法着色，包括： 每一个顶点代表一个小站； 对任意两个小站，若其距离小于或等于cUuw，则用一条边把对应的顶点连接起来，表示 该两个小站间存在干扰； 采用化elaz算法对干扰关系图着色。
5. 根据权利要求1所述的一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，其特征 在于，根据着色结果将小站分组，令各组小站轮流发送同步信号，包括： 将小站分组，具有相同颜色的小站被分在同一组； 令不同分组的小站轮流发送同步信号； 将小站发送同步信号时机的配置通过网络信令通知肥； 小站按照宏站指定的发送时机来发送同步信号； 肥根据网络信令通知的小站发送同步信号时机执行小区搜索，发现小站。
6. 根据权利要求1所述的一种超密集无线网络中基于图着色的小站发现方法，其特征 在于，当网络拓扑发生变化，重新构建干扰关系图、着色，将小站重新分组，令小站按新的分 组轮流发送同步信号，包括： 当发现网络拓扑发生变化，即重新找到一个满足所用颜色数不大于的前提下尽 可能大的clause ; 重新构造干扰关系图； 重新采用化elaz算法着色； 重新将小站按颜色分组，令各组小站轮流发送同步信号。
【文档编号】H04W48/16GK104469898SQ201410798882
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】潘志文, 彭帅, 刘楠, 尤肖虎 申请人:东南大学