一种无定形网络覆盖的频谱分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信技术领域，具体设及一种无定形网络覆盖的频谱分配方法。
【背景技术】
[0002] 频谱资源W前都由政府管理，采用固定授权分配方式。近年来实测数据表明已经 分配的频带利用率不高，在时间和空间上都存在大量空闲。另一方面，新型无线通信系统发 展迅速，需要更多的频带来满足通信服务质量要求。在剩余可开发的频谱资源有限的情况 下，提高频带利用率成为现实途径。认知无线电技术有望实现运一愿景，它允许非授权用户 机会式地共享授权用户的频带，从而使得已经分配的频带能够容纳更多用户通信。
[0003] 蜂窝网最初由正六边形的小区组成，便于中屯、式管理。但是运种覆盖框架存在小 区边缘信号质量差、远近效应等问题。近年来随着小区分裂、中继等技术引入，蜂窝网的异 构、分层特征越来越明显。特别最近人们考虑在蜂窝网中引入游牧站点，突破传统的正六边 形覆盖框架，形成无定形覆盖，提升蜂窝网容量和小区边缘、热点区域的信号质量。无定形 网络覆盖可W推广到无线局域网、无线网状网、无线传感器网络等其它无线网络，同样可W 提升网络容量和覆盖度。
[0004] 蜂窝网等无线网络的频谱分配方法得到广泛关注，人们已经提出很多基于最优化 理论、图论、博弈论、生物学启发的频谱分配方法，抑制站点之间的干扰同时提高频带利用 率，但是无定形网络覆盖的频谱分配方法还很少见。
【发明内容】
[0005] 针对现有的无线网络频谱分配方法未考虑站点游牧的情形，本发明提出一种无定 形网络覆盖的频谱分配方法，根据基站感知得到的可用频带信息和游牧站点之间的干扰信 息进行频带分配，在提升无线网络的容量和覆盖度同时提高频带利用率。
[0006] 本发明技术方案如下：
[0007] -种无定形覆盖的无线网络，包括N个基站和K个游牧站点。用户动态地进入/离开 基站和游牧站点覆盖的区域，用户数不是固定的；在基站覆盖范围内的用户直接连接到基 站，但是密集区域的用户数可能超过基站容量，需要游牧站点分担流量;不在基站覆盖范围 内的用户则由游牧站点通过中继转发接入到基站；
[000引一种无定形网络覆盖的频谱分配方法，具体包括如下步骤：
[0009] (1)游牧站点往不在基站覆盖范围内的用户和密集区域的用户移动，每个游牧站 点的移动路线和游牧站点之间的协调由移动交换中屯、控制，保证游牧站点合理分布在用户 活动区域W给不在基站覆盖范围内的用户和密集区域的用户提供接入，及保证每个游牧站 点离任何基站的距离不超过基站的覆盖半径W使每个游牧站点可W接入到一个基站；
[0010] (2)游牧站点的移动周期性地进行，周期设为T S;在游牧站点的一个移动周期开 始时，移动交换中屯、预测游牧站点的移动路线，估计每个基站可能连接的游牧站点数和用 户数;在游牧站点的一个移动周期结束时，每个游牧站点的位置确定，它们按照最近距离原 则接入到基站;第n个基站接入的游牧站点数设为Kn，有;^；1,足,,=K。
[0011] (3)用户同时也按照最近距离原则接入到游牧站点，和基站直接相连的近端用户 跟基站之间的通信只要分配一个频带，通过游牧站点和基站相连的远端用户、密集区域用 户跟基站之间的通信分两个时隙进行，也只要分配一个频带。设第n个基站接入的近端用户 数为Un,其接入远端用户的游牧站点记为Si,…，成。，运些游牧站点接入的远端用户数分别 为，…，，'抓巧接入密集区域用户的游牧站点记为如冲…:成。，运些游牧站点接入的密 集区域用户数分别为r"，wi，…，f?，恥。
[0012] (4)在游牧站点的一个移动周期开始时，每个基站根据移动交换中屯、估计的游牧 站点数和用户数确定所需要的频带数，调节感知频带的范围去感知自己覆盖范围内的空闲 频带，第n个基站获取的空闲频带集合记为庐《 ='if,,,，???，/ f，其中Mn是第n个基站获知的 I ， J h.，M 打; 空闲频带数。
[0013] (5)每个基站将获取的频带分配到通信链路，用户和基站进行上行通信;所有基站 将空闲频带集合报告给移动交换中屯、，移动交换中屯、找出相同的频带集合;移动交换中屯、 计算两个游牧站点、游牧站点和近端用户之间的干扰距离，它保证两个站点之间的相互干 扰低于可W接受的阔值。
[0014] (6)移动交换中屯、先将相同的频带分配给相距超过干扰距离的游牧站点和近端用 户，再将剩下的互不重叠的频带分配给余下的游牧站点和近端用户；和游牧站点相连的远 端用户、密集区域用户不仅被分配游牧站点的频带，还被分配不在干扰距离内的近端用户 的频带;每个游牧站点连接的用户不使用相同的频带，每个基站连接的游牧站点和近端用 户也不使用相同的频带；
[0015] (7)在游牧站点的下一个移动周期，每个游牧站点的位置发生变化，基站感知到的 频带集合也可能发生变化;移动交换中屯、重新按照上述步骤分配频带到通信链路。
[0016] 本发明的有益效果为:本发明根据基站感知得到的可用频带信息和游牧站点之间 的干扰信息进行频带分配，在提升无线网络的容量和覆盖度同时提高频带利用率，适用于 无定形覆盖的无线网络频谱分配，具有频带利用率高、可适应站点游牧和可用频带资源动 态变化等优点。
【附图说明】
[0017] 图1为无定形覆盖的无线网络示意图；
[0018] 图2为无定形网络覆盖基站Xi的频谱分配示意图；
[0019] 图3为无定形网络覆盖中基站X2的频谱分配示意图。
【具体实施方式】
[0020] W下结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021] 如图1所示，无定形覆盖的无线网络有N个基站和K个游牧站点。用户动态地进入/ 离开基站和游牧站点覆盖的区域，用户数不是固定的。在基站覆盖范围内的用户可W直接 连接到基站，但是密集区域的用户数可能超过基站容量，需要游牧站点分担流量。不在基站 覆盖范围内的用户则由游牧站点通过中继转发接入到基站。游牧站点往不在基站覆盖范围 内的用户和密集区域的用户移动，每个游牧站点的移动路线和游牧站点之间的协调由移动 交换中屯、控制，保证游牧站点合理分布在用户活动区域W给不在基站覆盖范围内的用户和 密集区域的用户提供接入、每个游牧站点离任任何基站的距离不超过基站的覆盖半径W使 每个游牧站点可W接入到一个基站。我们不考虑游牧站点的最优移动路线规划。游牧站点 的移动周期性地进行，周期设为Ts。
[0022] 在游牧站点的一个移动周期开始时，移动交换中屯、预测游牧站点的移动路线，估 计每个基站可能连接的游牧站点数和用户数。我们不考虑移动路线预测的具体方式。在游 牧站点的一个移动周期结束时，每个游牧站点的位置确定，它们按照最近距离原则接入到 基站。第n个基站接入的游牧站点数设为= ^。用户也按照最近距离原则接入 到游牧站点。和基站直接相连的近端用户跟基站之间的通信只要分配一个频带。通过游牧 站点和基站相连的远端用户、密集区域用户跟基站之间的通信分两个时隙进行，也只要分 配一个