超密集Small Cell网络中应用于视频业务的节能干扰整形方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线网络通信技术领域，具体涉及面向超密集Small Cell网络中针对 视频业务受到突发干扰的干扰整形方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动通信技术的进步，智能终端的普及，移动互联网和物联网的蓬勃发展，移 动终端数量和移动数据流量呈现出爆炸式的增长态势。我国IMT-2020(5G)推进组研究表 明，到2020年全球移动终端(不含物联网设备)数量将超过100亿，全球物联网设备数量将接 近70亿。2015年2月，思科发布的视觉化网络指标报告(VNI)指出，到2019年全球移动数据流 量将达到292EB，较2014年的30EB增长近10倍。为了应对如此大的流量需求，超密集Small Cell网络应运而生。超密集网络是指在现有的宏蜂窝小区基站和微蜂窝小区(Microcell) 基站、微微蜂窝小区（Picocell)基站、毫微微蜂窝小区（Femtocell)基站等低功率小基站 (Small Cell)组成的多层异构网络基础上，进一步增加低功率小基站的部署密度，实现小 基站的超密集部署，最大程度提升全网的容量。因此，超密集Small Cell网络中视频业务面 临的突发干扰是亟需解决的关键问题。
[0003] 移动数据业务类型主要有文件下载、Web浏览等BE(Best Effort，尽力而为的业 务)类业务，以及移动视频业务。此外，据思科VNI预测，2019年移动视频业务流量将占到全 球移动数据流量的72 %。鉴于此，Smal I Cel 1基站的密集部署必将导致不同业务应用（如BE 类业务、视频业务等)之间相互干扰、相互影响。特别地，BE类业务对视频业务的干扰次数将 尤为频繁，干扰程度尤为严重，这是由于同信道的BE类业务因其多变的数据量、即时的突发 特性，会对视频业务造成严重的突发干扰，导致视频业务的QoE急剧下降。
[0004] 另外，视频业务由于其数据量大、实时性高等特点，对网络和终端的能耗都带来了 严峻的挑战。如何降低网络中视频业务的能耗，减少网络运营和部署费用是各大运营商一 直寻求解决的关键性问题。针对用户终端，调查表明高达60%的用户认为智能手机电池续 航时间有不佳，单位体积内的电池容量提升速度相对于视频业务的能耗增长速度来说过于 缓慢。通过降低视频业务能耗来延长电池续航时间成为一个非常有前景的解决途径。
[0005] 当前学术界和工业界关于干扰抑制技术的研究主要包括干扰消除、干扰避免、干 扰协调技术，其中，干扰消除是通过对干扰信号进行解调甚至解码，并利用接收机的处理增 益消除干扰;干扰避免大多采用频谱规划、波束选择等方法减小干扰;干扰协调技术一般采 用功率控制、频域调度、部分频率复用/软频率复用、认知技术等实现。然而，目前针对干扰 技术的研究很少有解决视频业务面临的突发干扰问题，同时保证各类业务应用的QoE要求， 并实现无线网络的低能耗。在超密集Small Cell网络中，视频业务遭受的突发干扰问题尤 为突出。因此，保证视频业务的Q〇E，同时实现绿色无线网络已成为衡量下一代网络性能的 关键能力指标。虽然国内外对于保障视频业务QoE的同时降低网络能耗的研究已经有了初 步进展，但是大多解决方案只针对能耗或者视频业务QoE进行单目标优化，还有少数研究方 案进行了视频QoE和能耗的联合优化，但算法计算复杂度太高，并且不是针对超密集Small Cell网络场景。
【发明内容】
[0006] 本发明针对超密集Small Cell网络中BE类业务对视频业务引入的突发干扰问题 以及网络高能耗的问题，提出了一种应用于视频业务解决突发干扰同时降低网络能耗的干 扰整形方法。
[0007] 本发明提供了一种在超密集Small Cell网络中应用于视频业务的节能干扰整形 方法，实现步骤如下：
[0008] 步骤1:用户接入网络初始化，用户UQ附着在家庭基站HeNBo上，向视频服务器请求 服务，附近的用户在相同信道上随机地传输BE类业务。
[0009] 步骤2:用户UO周期性地向HeNBo发送信噪比SINR，SINR表示为：
[0011]其中，SNRo是UO接收的平均信噪比，SNRo= γ〇, γ〇表示用户UO接收来自服务基站 HeNBo的平均信噪比；INRj是第j个干扰基站的干扰噪声比;F为传输突发业务的相邻基站个 数;go表示服务基站HeNBo到用户UO之间的信道增益，幻表示第j个干扰基站到用户UO之间的 信道增益；γ過用户Uo接收来自第j个干扰基站的平均信噪比;τυ为权重，当第j个干扰基站 不活动时，nj取值为〇，当第j个干扰基站活动时，nj取值为1。
[0012]步骤3:基站HeNBo根据自身的邻区干扰表，周期性地测试从邻区基站接收到的信 号强度;所述的邻区干扰表中记录对本小区用户造成干扰的相邻小区。
[0013] 步骤4:判断实际接收到的SINR是否达到业务要求的目标SINRtarg et，如果SINR< SINRtarget,触发干扰整形机制，进入步骤5,否则返回步骤2继续监测SINR。
[0014] 步骤5:基站HeNBo根据测试的从邻区基站接收的信号强度，向对用户UO造成干扰的 基站发送干扰整形尺度，调整干扰基站的发送速率或发送功率；
[0015] 设第j个干扰基站当前的发送速率为Rj,则该基站调整后的发送速率/<=?,./?,，其 中，Qj为第j个干扰基站的速率干扰整形尺度，QjG (0，1);
[0016] 基站发送速率和发送功率存在直接的关系，设第j个干扰基站当前的发送功率为 Pj，则该基站调整后的发送功率AA，其中A为第j个干扰基站的功率干扰整形尺寸，的 ^(0,1)〇
[0017] 步骤6:干扰基站根据BE类业务的QoE指标调整传输功率，并向HeNBo发送ACK，确定 已经调整完发射功率。
[0018] 第 j 个干扰基站调整传输功率 Pf, j=maX(Pmin，min(PLestimation+PHUE_receiVed，Pmax));
[0019] 其中，Pmin、Pmax分别表示第j个干扰基站的最小发射功率和最大发射功率， PUstimatlcin为评估的从第j个干扰基站到该基站覆盖的用户的路径损耗，PHUE_ received^^/jN j 个干扰基站服务的用户侧接收到的功率，
I是 用户检测到的干扰，No是背景噪声。
[0020] 步骤7:判定用户UO的信噪比SINR是否大于等于SINRtarg et，或者是否达到设定的最 大迭代次数，当SINR<SINRtarg 且没有达到最大迭代次数时，返回步骤5执行，当SINR 2 SINRtarg 或达到最大迭代次数时，干扰整形完成。
[0021] 本发明的优点和积极效果在于：
[0022] (1)本发明的节能干扰整形方法解决了超密集Small Cell网络中视频业务面临的 突发干扰问题，考虑Best Effort(BE)类业务的QoE指标，通过时域平滑干扰基站BE类业务 的传输功率，降低了Small Cell基站密集部署的无线网络中因 BE类业务用户占用视频业务 用户信道传输BE类短时突发业务而产生的突发干扰。
[0023] (2)本发明为超密集Small Cell网络中视频业务高能耗的问题，提供了控制干扰 用户功率降低视频业务能耗的方法，并在一定程度上保证了视频业务、BE类业务的QoE要 求。
[0024] (3)在超密集Small Cell网络中，视频业务具有高数据量，高能耗的特征，视频QoE 指标要求与视频业务高能耗两者相互制约，即降低能耗和提高视频QoE是相互矛盾的。本发 明的功率控制策略将在保证一定视频QoE的基础上有效的降低视频业务的能耗。
【附图说明】
[0025]图1为本发明方法适用的一个不例场景图；
[0026] 图2为本发明中的干扰整形信息交互的示意图；
[0027] 图3为本发明的超密集Small Cell网络中应用于视频业务的节能干扰整形方法流 程图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本发明申请实例中的附图，对本发明实施实例中的技术方案进行清 楚、完整的描述。很显然，所描述的实施实例只是本发明的一部分实施实例，而不是全部的 实施实例。基于本发明中的实施实例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施实例，都 属于本申请保护的范围。
[0029]当视频业务用户受到BE类业务的突发干扰时，视频业务用户的信干噪比（SINR)会 剧烈波动，传统的解决方式是通过功率控制机制增加视频业务用户的发射功率来提高用户 的SINR，然而由于SINR的剧烈波动会频繁触发功率控制机制，造成大量额外信令开销或对 附近用户造成严重干扰。因此，仅仅通过传统的功率控制机制不能有效的解决视频业务的 突发干扰问题。本发明目的之一是通过干扰整形的方式有效的解决BE类业务对视频业务造 成的突发干扰问题。在超密集Small Cell网络中，视频业务具有高数据量，高能耗的特征， 视频QoE指标要求与视频业务高能耗两者相互制约，即降低能耗和提高视频QoE是相互矛盾 的。本发明方法实现了在保证一定视频QoE的基础上有效的降低视频业务的能耗。本发明 针对超密集Small Cell网络场景，通过时域平滑干扰基站BE类业务的传输功率，降低干扰 的突发性，在降低网络能耗的同时保证视频、BE类业务的QoE指标。
[0030]图1是本发明实例的其中一个代表性网络场景，在超密集Small Cell网络场景中， 大小型基站穿插并存。为了清晰的介绍本发明的技术方案，假定有一个宏基站MeNB，该宏基 站下覆盖多个Small Cell基站，Small Cell基站为了满足诸多网络用户对web浏览、文件下 载等BE类业务的需求，与宏用户占用相同的信道资源进行数据传输，很容易证明本发明也 适用于多宏基站共同部署的网络场景。
[0031]图2是本发明的节能干扰整形方法中的信息交互示意图，以家庭基站(HeNB)为例， 具体实施过程如下：
[0032] 第一阶段: