异构网络频谱资源分配方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种异构网络频谱资源分配方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在宽带无线通信系统中，在频谱资源受限的条件下，为了满足不断增长的数据业 务和用户容量的需求，在传统蜂窝网中引入了大量的微微基站和毫微微基站等低功率节 点，形成了由宏基站、微基站、微微基站和中继节点等多种基站组成的多层异构网络环境。
[0003] 为了提高整个系统的频谱利用效率，异构网中低功率基站和宏基站将使用时间、 空间和频率复用技术。由于宏基站和低功率基站的覆盖区域相互重叠，低功率节点基站之 间也可能相互重叠，异构网中将存在复杂的同层和跨层干扰，该干扰会严重影响整个网络 的稳定运行，需要通过异构网络中各网元之间资源的合理分配来规避。然而，由于异构网结 构复杂，网元数量较多，资源优化算法的复杂度非常高，W至于很难获得最优解，因此寻找 一种简单有效的异构网资源分配算法，实现网元之间干扰协调，提高网络吞吐量，成为目前 需要迫切解决的问题。
[0004] 现有的异构网频谱分配算法大多仅仅将频段粗略的划分为相同带宽进行分配，未 考虑实际异构网络中不同类型基站的实际频带差异使用情况；在判断不同基站之间干扰 时，简单的采用{0-1}判断模型，不能清楚准确的表述不同基站间的相互干扰强度；而且在 频谱分配时未考虑基站使用某信道资源时对其余基站的影响，不能够最佳的实现网络信道 资源的管理调度。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种异构网络频谱资源分配方法和装置，解决了现有资源分配方式 不适应实际需求的问题。
[0006] 一种异构网络频谱资源分配方法，包括：
[0007] 网络资源调度器根据基站间的干扰强度，计算基站使用空闲子信道的干扰带宽因 子；
[0008] 所述网络资源调度器比较所述各基站使用同一空闲子信道时的干扰带宽因子，根 据比较结果为各基站分配空闲子信道。
[0009] 优选的，所述网络资源调度器根据基站间的干扰强度，计算基站使用空闲子信道 的干扰带宽因子的步骤之前，还包括：
[0010] 所述网络资源调度器根据基站上报的基站位置信息、发射功率、信道需求、基站类 型，计算空闲子信道总数；
[0011] 分别计算同一类型基站的空闲子信道总数并进行编号，将所述空闲子信道作为可 用信道，W可用信道列表的形式存储；
[0012] 所述网络资源调度器根据实际通信场景，计算不同类型基站之间的干扰强度，将 实际的网络场景映射为网络干扰协调图。
[0013] 优选的，分别计算同一类型基站的空闲子信道总数并进行编号，将所述空闲子信 道作为可用信道，W可用信道列表的形式存储包括：
[0014] 根据W下表达式计算不同类型基站的通信业务带宽和可用信道数Mk:
[0015]
【主权项】
1. 一种异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，包括： 网络资源调度器根据基站间的干扰强度，计算基站使用空闲子信道的干扰带宽因子； 所述网络资源调度器比较所述各基站使用同一空闲子信道时的干扰带宽因子，根据比 较结果为各基站分配空闲子信道。
2. 根据权利要求1所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述网络资源调 度器根据基站间的干扰强度，计算基站使用空闲子信道的干扰带宽因子的步骤之前，还包 括： 所述网络资源调度器根据基站上报的基站位置信息、发射功率、信道需求、基站类型， 计算空闲子信道总数； 分别计算同一类型基站的空闲子信道总数并进行编号，将所述空闲子信道作为可用信 道，以可用信道列表的形式存储； 所述网络资源调度器根据实际通信场景，计算不同类型基站之间的干扰强度，将实际 的网络场景映射为网络干扰协调图。
3. 根据权利要求2所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，分别计算同一类 型基站的空闲子信道总数并进行编号，将所述空闲子信道作为可用信道，以可用信道列表 的形式存储包括： 根据以下表达式计算不同类型基站的通信业务带宽和可用信道数Mk :
其中，[?」表示向下取整，BWtotal为共享总带宽，k为基站类型编号，Bk为第k种类型基 站的通信业务带宽，Nk为网络中参与系统通信服务的基站个数； 为各基站类型创建一对应的可用信道列表，在所述可用信道列表中存储所述该基站类 型对应的可用信道。
4. 根据权利要求2所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述网络资源调 度器根据实际通信场景，计算不同类型基站之间的干扰强度，将实际的网络场景映射为网 络干扰协调图包括： 计算受基站j干扰影响下的基站i覆盖区域的平均信道质量根据以下表达 式计算干扰强度矩阵：
其中SINRmin*表示可使基站i中用户正常通信的最小信干噪比阈值，SINR_表示基站i中用户采用相应调制编码方案时最大的信干噪比； 根据基站间干扰关系，将实际的网络拓扑图映射成能够具体反映网络中下行链路干扰 的网络干扰协调图，各基站的信道分配等效为图顶点的着色问题，其中顶点代表基站，颜色 代表频率或信道，顶点之间的连线代表两个基站之间存在干扰，且干扰强度用cCij来表示。
5. 根据权利要求2所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述网络资源调 度器根据基站间的干扰强度，计算基站使用空闲子信道的干扰带宽因子包括： 根据以下表达式生成可用信道指示矩阵L: L - {limlim E {〇，} NXM， 表示基站i是否可以使用信道m，在基站i可以用信道m时lim =1，否则lim =0; 根据以下表达式生成信道干扰指示矩阵I: I - {Inmlnm E {〇，} MXM， 其中，I?表示信道n与信道m之间的重叠关系，若IM=1则表示信道n与信道m相互重 叠，此时信道n和信道m不能同时被分配给具有强干扰关系的两个基站，若IM =0则表示 信道n与信道m相互重叠，此时信道n和信道能够同时被分配给具有强干扰关系的两个基 站； 根据以下表达式计算干扰带宽控制因子：
6. 根据权利要求5所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述网络资源调 度器比较所述各基站使用同一空闲子信道时的干扰带宽因子，根据比较结果为各基站分配 空闲子信道，包括： 从所述可用信道列表中任取一可用信道，遍历可使用该可用信道的基站，比较各基站 使用该信道时产生的干扰带宽因子IBim(i=1，2. . .，N)，N为可使用该可用信道的基站数 量，m为该可用信道的编号，i为基站的编号； 选择产生的干扰带宽因子IBim最小的基站，判断干扰带宽因子最小的基站个数是否为 1 ; 在干扰带宽最小的基站个数为1时，将所述可用信道分配给该干扰带宽因子最小的基 站。
7. 根据权利要求6所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，选择产生的干扰 带宽因子IBim最小的基站，判断干扰带宽因子最小的基站个数是否为1的步骤之后，还包 括： 在存在多个干扰带宽最小的基站时，则比较所述多个干扰带宽最小的基站的网络频谱 需求是否相同； 在所述多个干扰带宽最小的基站的网络频谱需求相同时，从所述多个干扰带宽最小的 基站中随机选择一个分配所述可用信道。
8. 根据权利要求7所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，在存在多个干扰 带宽最小的基站时，则比较所述多个干扰带宽最小的基站的网络频谱需求是否相同的步骤 之后，还包括： 在所述多个干扰带宽最小的基站的网络频谱需求不同时，将所述可用信道分配给其中 网络频谱需求最小的基站。
9. 根据权利要求6所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述网络资源调 度器根据比较结果为各基站分配空闲子信道还包括： 根据干扰强度矩阵CC、信道干扰指示矩阵I，删除可用信道指示矩阵L中所有与分配 到所述可用信道的基站干扰的其他基站的信道或与所述可用信道重叠的其它信道，更新可 用信道矩阵L。
10. 根据权利要求6所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述网络资源调 度器根据比较结果为各基站分配空闲子信道还包括： 在所述可用信道分配给一基站后，令r(i)-l，更新信道需求矩阵R= {ri，i= 1，2. . .N} 中该基站的信道需求，i为基站编号； 判断A是否等于零； 在A等于零时判定所述基站的信道需求已满足，无需对其再分配信道，删除干扰图中 的i顶点及所有与i顶点相连的线段，更新干扰带宽矩阵IB。
11. 根据权利要求10所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述网络资源 调度器根据比较结果为各基站分配空闲子信道还包括： 判断R是否为全零矩阵； 在R为全零矩阵时，分配流程结束，输出无干扰分配矩阵S。
12. 根据权利要求11所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，所述判断R是否 为全零矩阵的步骤之后，还包括： 在R不是全零矩阵时，判断L是否为全零矩阵； 在L是全零矩阵时，分配流程结束，输出无干扰分配矩阵。
13. 根据权利要求12所述的异构网络频谱资源分配方法，其特征在于，在R不是全零矩 阵时，判断L是否为全零矩阵的步骤之后，还包括： 在L不是全零矩阵时，从所述可用信道列表中再选择一可用信道，对该可用信道进行 分配。
14. 一种异构网络频谱资源分配装置，其特征在于，包括： 干扰带宽因子计算模块，用于根据基站间的干扰强度，计算基站使用空闲子信道的干 扰带宽因子； 分配模块，用于比较所述各基站使用同一空闲子信道时的干扰带宽因子，根据比较结 果为各基站分配空闲子信道。
15. 根据权利要求14所述的异构网络频谱资源分配装置，其特征在于，该装置还包括： 空闲子信道总数计算模块，用于根据基站上报的位置信息、基站类型信息和信道需求 信息，计算空闲子信道总数； 分类可用信道计算模块，用于分别计算同一类型基站的空闲子信道总数并进行编号， 将所述空闲子信道作为可用信道，以可用信道列表的形式存储； 干扰强度计算模块，用于根据实际通信场景，计算不同类型基站之间的干扰强度，将实 际的网络场景映射为网络干扰协调图。
【专利摘要】本发明提供了一种异构网络频谱资源分配方法和装置。涉及移动通信领域；解决了现有资源分配方式不适应实际需求的问题。该方法包括：网络资源调度器根据基站间的干扰强度，计算基站使用空闲子信道的干扰带宽因子；所述网络资源调度器比较所述各基站使用同一空闲子信道时的干扰带宽因子，根据比较结果为各基站分配空闲子信道。本发明提供的技术方案适用于异构网络，实现了合理低干扰的信道分配。
【IPC分类】H04W16-14, H04W16-10
【公开号】CN104811942
【申请号】CN201410033779
【发明人】王绍鹏, 秦洪峰, 李斌, 赵刚, 闫金凤, 熊高才, 叶方, 牛翀宇, 李一兵
【申请人】中兴通讯股份有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月23日
【公告号】WO2015109843A1