一种无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法与流程

本发明属于计算通信网络领域，具体涉及一种无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法。

背景技术：

由于无线频谱的稀缺性，当前为无线系统分配频谱的方式存在多种方式。其中一种分配方式是，分配给目标无线系统可使用的频谱资源，同时允许其他多个异构无线系统共享该频谱资源。此时，目标无线系统的潜在干扰源包括：目标系统内的邻区干扰或异系统干扰。针对不同干扰源类型(邻区干扰或异系统干扰)，目标系统的基站采取的干扰规避或频谱共享策略也会有所不同。

以电力无线专网为例，国家无线电管理局将223-226mhz和229-233mhz频段共7mhz的频段指定为电力等行业宽带无线应用专用频段。然而，现阶段对上述频段的使用情况非常复杂，该频段内存在多个异构无线系统的传输信号，具体包括：230mhz的数传电台、军事通信、射电天文等。另外，由于电力无线专网的多基站组网，一个小区内的终端或基站除了面临上述可能的异系统信号干扰外，还将面临来自周围邻小区的同系统干扰信号。并且，上述多个系统对频段内不同频点(或载波)的使用状况随时间动态变化。

干扰管理和频谱共享是无线通信系统的重要研究课题，并且已经有一些较为成熟有效的技术方案，下面分别进行介绍和分析。

(1)同系统干扰管理[3gppts36.213,accessnetwork,evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork(e-utran),v15.0.0,dec.2017.以及3gppts36.423,x2applicationprotocol(x2ap),evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork(e-utran),v15.0.0,dec.2017.]。现有通信系统，如lte/lte-a，为了提高频谱利用率，降低相邻小区间因使用相同物理资源块(physicalresourceblock，prb)而影响小区边缘用户的信号接收质量，特别定义了相邻基站间用于干扰协调的相关信令。具体包括：过载指示器(overloadindicator，oi)、高干扰指示器(highinterferenceindicator，hii)，和相对窄带传输功率(relativenarrowbandtransmitpower，rntp)。其中，oi和hii用于上行链路，oi标识本小区传输带宽内哪些物理资源块上的用户被严重干扰；hii标识传输带宽内哪些prb已被使用从而可能对邻区造成高干扰。rntp用于下行链路，用于指示传输带宽内每个prb的下行功率信息，相邻小区根据接收到的rntp功率信息进行干扰协调，从而降低同系统小区间干扰。然而，这些信令仅用于表征本小区传输带宽内不同prb位置上的信号质量，不包括传输带宽之外频点的信号干扰状态。

(2)异系统干扰管理[北京邮电大学硕士学位论文，认知无线电中频谱共享技术研究，2013年1月17日。以及t.xu,m.zhang,t.zhou,“statisticalsignaltransmissiontechnology:novelperspectivefor5genabledvehicularnetworking,”ieeewirelesscommunications,vol.24,no.6,2017,pp.22-29.]。认知无线电被认为是解决频谱资源缺乏的有效途径。认知用户利用无线电技术感知周围的无线环境，选择接入空闲信道，并通过动态频谱切换提高通信质量和减少对授权用户的干扰。用于频谱感知和频谱决策的主要方法包括：信号功率门限值判断、信号的统计特征分析等。但该技术通常不能区分干扰源类型，且未在相邻基站间交互。

(3)在工程实施中，还经常采用确定性计算分析方法、仿真模拟方法和现网测试方法等分析异构干扰源[北京交通大学硕士学位论文，瓮文迪，td-lte系统间干扰检测与分类的研究与实现。2015年3月。]。前两种方法主要用于基站间和终端间的干扰链路预算，辅助网络部署。对于已经部署的系统，通常采用现网测试来分析干扰的具体情况及影响范围，并确定解决方案。当目标系统面临的共存干扰情况较为复杂时，工程上通常采用人工上站干扰排查方法来确定干扰源类型和产生原因，以选择合适的规避方案解决干扰，保证系统正常工作。上述问题一般通过调整基站间隔或物理天线方向等物理手段，进行干扰规避，属于网络部署前期和运行中进行干扰规避和解决的基础手段，但无法解决网络运行过程中因为用户移动性、信道环境变化或突发异系统传输等动态因素带来的瞬时干扰。

总之，目前在同时存在同系统邻区干扰和异系统干扰的场景下，现有的干扰管理和频谱共享均无法在网络运行过程中在全频带上有效识别每个子带的干扰状态信息，区分干扰源的类型。其中，全频段包括基站已使用部分的子带和未使用部分的子带所占用的频谱。

考虑到无线系统在应对同系统内邻区干扰和异系统干扰时，往往采用不同的干扰管理机制和频谱使用策略，例如，对于某个基站而言，若干扰源为邻区干扰，则为了降低对同系统邻区终端的干扰，该基站将会主动降低发射功率，或者在其受干扰区域处选择对邻区干扰低的子带进行传输；若干扰源为异系统干扰，则可能选择直接放弃该子带，或者在该子带以更低的码率和调制方式传输以保证自身的信号传输质量。因而，有效识别同系统邻区干扰和异系统干扰将是无线系统需要解决的首要问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法，以在全频带上有效识别每个子带的干扰源类型。

本发明还提供一种无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法，包括以下步骤：

s1：当前基站获取待测区域的全频段c的子带的受干扰情况，并获取全频段c的当前基站子带使用图谱ua；

s2：若所述待测区域判断为是当前基站的覆盖范围的边缘区域，则当前基站请求邻区基站将邻区基站子带使用图谱ub发给当前基站；

s3：邻区基站接收s2中当前基站的请求，获取全频段c的邻区基站子带使用图谱ub并将其发送给当前基站；

s4：当前基站接收所述邻区基站子带使用图谱ub，根据当前基站获取的每个子带的受干扰情况以及每个子带在当前基站子带使用图谱ua、邻区基站子带使用图谱ub中的状态来判断该子带所受到的干扰源类型。

其中，所述步骤s4的判断子带受到的干扰源类型包括：对于每个子带，

若该子带存在干扰，则

若ub指示邻区基站也未使用该子带，则判断该子带仅存在异系统干扰；

若ub指示邻区基站使用了该子带，则判断该子带至少存在邻区干扰，当前基站进一步判断干扰源中是否存在异系统干扰；

若该子带不存在干扰，则

若ub指示邻区基站也未使用该子带，判断子带无干扰；

若ub指示邻区基站使用了该子带，则判断该子带无干扰但存在潜在邻区干扰。

其中，所述当前基站进一步判断干扰源中是否存在异系统干扰是通过比较子带的干扰能量与预设的干扰门限值来判断；若高于预设干扰门限，则判断该子带除了存在邻区干扰外，还存在异系统干扰；反之，判断该子带仅存在邻区干扰。

优选地，所述干扰门限值是归一化的大于0且小于1的值。

其中，所述待测区域处的全频段c的子带的受干扰情况是通过当前基站的周期或非周期的全频段扫描，或者是通过由当前基站通知其覆盖范围内对应于待测区域的终端进行同频或异频测量并将测量结果汇报给当前基站来获取。

所述步骤s1还包括判断该待测区域内是否至少一个子带存在干扰。

优选地，所述当前基站子带使用图谱ua包括多个分别对应于全频段c上的各个子带的状态值，每个状态值均为0或1，0表示对应于该状态值的子带在当前基站的覆盖区域内没有被使用，1表示对应于该状态值的子带在当前基站的覆盖区域内被使用。

另一种优选方式为，所述步骤s1还包括对全频段c上的每个子带进行编号，且所述当前基站子带使用图谱ua定义为在当前基站的覆盖区域内的使用的子带的全部编号集合。

另一方面，本发明提供一种无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法，包括以下步骤：

s1：当前基站获取待测区域的全频段c的子带的受干扰情况，并获取全频段c的当前基站子带使用图谱ua；

s2：若所述待测区域判断为不是当前基站的覆盖范围的边缘区域，则存在干扰的子带的干扰源判断为仅异系统干扰。

其中，所述待测区域处的全频段c的子带的受干扰情况是通过当前基站的周期或非周期的全频段扫描，或者是通过由当前基站通知其覆盖范围内对应于待测区域的终端进行同频或异频测量并将测量结果汇报给当前基站来获取。

优选地，所述当前基站子带使用图谱ua包括多个分别对应于全频段c上的各个子带的状态值，每个状态值均为0或1，0表示对应于该状态值的子带在当前基站的覆盖区域内没有被使用，1表示对应于该状态值的子带在当前基站的覆盖区域内被使用。

另一种优选方式为，所述步骤s1还包括对全频段c上的每个子带进行编号，且所述当前基站子带使用图谱ua定义为在当前基站的覆盖区域内的使用的子带的全部编号集合。

本发明的无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法，通过当前基站的受干扰情况、全频段的当前基站子带使用图谱以及待测区域是否为边缘区域，或者通过当前基站的受干扰情况、全频段的当前基站子带使用图谱和相邻基站子带使用图谱以及基站间的交互来综合判断邻区干扰和(或)异系统干扰，使得当前基站能够在全频带上有效识别每个子带的干扰源类型，从而采取有针对性的干扰规避和频谱使用策略，同时兼顾频谱使用效率和传输可靠性等性能要求。

附图说明

图1是全频段的频谱示例图；

图2是根据本发明的无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法所适用的场景的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法的流程示例图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明提供了一种无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法，其适用于同时存在同系统邻区干扰和异系统干扰的场景，即某个地理区域内，干扰分类包括：

(1)不存在干扰；

(2)仅异系统干扰；

(3)仅邻区干扰；

(4)同时存在异系统干扰和邻区干扰。

具体来说，如图1所示，假设一个无线传输系统(以下称为目标系统)授权的可用频段，即其全频段为c，全频段c为c＝c1+c2+c3；同时每个子频段(c1，c2，c3)又可划分成多个子带(或称为载波、频点)，目标系统可以选择至少1个子带传输信号。此外，全频段c也可以是离散频谱。目标系统内的多个基站可以选择相同或不同的子带传输信号。当两个相邻小区的基站选择使用相同的子带传输时，在小区边缘可能会受到来自邻小区的干扰。当选择不同的子带传输时，小区边缘不存在来自邻小区的干扰。

由于在全频段c内，允许多个异构系统通过频谱感知和载波聚合等方式进行频谱资源共享，因此，在本发明所适用的干扰场景下，目标系统在全频段c内的任何子带时，需要考虑来自同系统内的邻小区干扰(以下称为邻区干扰)，以及同频段内其他异系统的突发干扰。以目标系统中2基站工作场景为例，如图2所示，为本发明的无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法所适用的干扰场景，当前基站a受到来自本小区覆盖范围内的两个异系统(h1，h2)的潜在干扰(以下称为异系统干扰)，邻区基站b受到来自本小区覆盖范围内的异系统(h1，h3)的潜在干扰；同时，若基站a和b使用了相同的子带，那么，对于两个基站的覆盖交叠区域内(以下称为小区边缘区域)的终端用户，还可能会受到邻区干扰。值得注意的是，在图2中，基站a和基站b受到的干扰是邻区干扰和来自异系统h1干扰信号的叠加。

如图3所示为根据本发明的一个实施例的无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法，其具体包括以下步骤：

步骤s1：当前基站a获取待测区域的全频段c的子带的受干扰情况，并获取全频段c的当前基站子带使用图谱ua，其中，基站之间有x2接口，专门用于基站之间的信息交互；

其中，待测区域处的全频段c的子带的受干扰情况可以通过当前基站a的周期或非周期的全频段扫描来获取的，也可以通过由当前基站a通知其覆盖范围内对应于待测区域的终端进行同频或异频测量并将测量结果汇报给当前基站a来获取。

在本实施例中，所述当前基站子带使用图谱ua包括多个分别对应于全频段c上的各个子带的状态值，每个状态值均为0或1，0表示对应于该状态值的子带在当前基站a的覆盖区域内没有被使用，1表示对应于该状态值的子带在当前基站a的覆盖区域内被使用。此外，该当前基站子带使用图谱ua还可使用其他表示方式，例如对步骤s1还包括对全频段c上的每个子带进行编号，且所述当前基站子带使用图谱ua定义为在当前基站a的覆盖区域内的使用的子带的全部编号集合。

此外，该步骤s1还包括判断该待测区域内是否至少一个子带存在干扰。若是，则待测区域存在干扰，继续进行步骤s2；否则，说明待测区域不存在干扰，结束所述无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法。

步骤s2：判断所述待测区域是否为当前基站a的覆盖范围的边缘区域；若：若所述待测区域判断为是当前基站a的覆盖范围的边缘区域，说明需要识别干扰源类型，则当前基站a给邻区基站b发送请求信息，请求邻区基站b将邻区基站子带使用图谱ub发给当前基站a，并需要继续进行步骤s3；若所述待测区域判断为不是当前基站a的覆盖范围的边缘区域，则存在干扰的子带的干扰源判断为仅异系统干扰，不存在干扰的子带判断为子带无干扰，从而完成了本发明的无线网络中识别邻区干扰与异系统干扰的方法。

在本实施例中，邻区基站子带使用图谱ub与当前基站子带使用图谱ua的表示方式一致。

步骤s3：邻区基站b接收当前基站a的请求信息，获取全频段c的邻区基站子带使用图谱ub并将其发送给当前基站a；

步骤s4：当前基站a接收邻区基站子带使用图谱ub，并根据当前基站a获取的每个子带的受干扰情况以及每个子带在当前基站子带使用图谱ua、邻区基站子带使用图谱ub中的状态来逐一判断该子带受到的干扰源类型。

对于每个子带，若该子带存在干扰，则：

1)若ub指示邻区基站b也未使用该子带，则判断该子带仅存在异系统干扰；

2)若ub指示邻区基站b使用了该子带，则判断该子带至少存在邻区干扰，当前基站a进一步判断干扰源中是否存在异系统干扰。

其中，所述当前基站a进一步判断干扰源中是否存在异系统干扰是通过比较子带的干扰能量与预设的干扰门限值来判断的，若高于预设干扰门限，则判断该子带除了存在邻区干扰外，还存在异系统干扰；反之，判断该子带仅存在邻区干扰。干扰门限值可以是归一化的大于0且小于1的值，也可以是其他正实数。

若该子带不存在干扰，则

若ub指示邻区基站b也未使用该子带，判断子带无干扰。

若ub指示邻区基站b使用了该子带，则判断该子带无干扰但存在潜在邻区干扰。其中，存在邻区干扰代表本时刻无干扰，但由于环境/用户的动态变化特性，在接下来的时刻有一定概率存在干扰。因此，判断潜在干扰可用于在后续频段调度时，适当降低该存在潜在干扰的频段的优先级。

模拟结果

以电力无线系统为例，电力无线网络可使用的全频段c为223-226mhz和229-233mhz。该频段内的使用者包括：电力无线网络的基站和终端、数传电台、军事通信、天文射电等。以电力无线网络为目标系统，则目标系统基站的潜在干扰源包括：目标系统内的邻区基站(带来邻区干扰)或异系统干扰源(如数传电台、军事通信或天文射电等，带来异系统干扰)。电力无线网络单个子带带宽为25khz，因此全频段c内共计有280个可用子带。

根据步骤s1，所获取的全频段c的当前基站子带使用图谱ua为280个比特的序列，每个比特分别对应280个子带的子带使用状态，比特取值为0表示该子带未被使用，比特取值为1表示该子带被使用。

所获取的当前基站子带使用图谱ua如下：

即基站a使用了前10个子带，未使用其余子带。

基站a获取待测区域的全频段c的子带的受干扰情况，判断该待测区域至少一个子带(或为基站a使用的子带、或为基站a未使用的子带)存在干扰。假设受干扰子带编号为1、3、5、25。

根据步骤s2，判断得到待测区域为当前基站a的覆盖范围的边缘区域，随后根据步骤s3和s4得到的邻区基站子带使用图谱ub如下：

即邻区基站b使用了第1、3、5、7、9、11、280个子带，未使用其余子带。

根据步骤s4：基站a接收邻区基站子带使用图谱ub，并根据逐一判断每个子带受到的干扰源类型，得到：

对于子带1、3、5，基站b有使用，则判断子带1、3、5至少存在邻区干扰，当前基站a进一步判断干扰源中是否存在异系统干扰。

假设子带1、3、5的干扰能量分别为0.4、0.6、0.8、0.9，预设的干扰门限值为0.5，因为子带3、5干扰能量高于预设门限，因此判断这子带3、5除了存在邻区干扰，还存在异系统干扰；子带1和仅存在邻区干扰。

对于子带12-279，基站b未使用，对于其中某些存在干扰的子带则判断该这些子带仅存在异系统干扰；否则判断该子带无干扰。例如，子带25存在干扰，但基站b未使用，则判断子带25存在异系统干扰。

子带7和9不存在干扰，但基站b都有使用，则判断子带7和9存在潜在邻区干扰。

子带280不存在干扰，基站b使用，则判断子带280存在潜在邻区干扰。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。