[发明专利]下一代移动通信异构网络中的频谱切换方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种移动通信异构网络中的频谱切换方法。

背景技术

面向高级国际移动通信(IMT-Advanced)的网络是一个异构的网络，其中既有集中式控制的系统(即蜂窝系统，例如WiMAX，LTE，TD-SCDMA等)，又包含终端设备间可以直接通信的ad-hoc或者MESH系统。集中式控制的系统中，所有的终端设备(User Equipment，简称UE)之间的通信必须要通过基站(BS，或者NB，eNB)的控制。而在Ad-hoc网络中，终端设备之间可以直接进行通信，或者通过另一个终端设备进行中继。图1是面向IMT-Advanced的异构网络示意图，图1中，在蜂窝网络中，即使两个终端设备相邻很近，也必须要通过基站之类的中心控制器来进行通信的控制，包括发射功率的控制以及使用的资源的分配。这样的集中式控制的系统的优点是便于资源管理以及干扰控制，但是缺点在于资源的使用效率不是很高。例如，即使两个终端设备相距很近，也要使用双倍的资源来进行通信。因此，为了提高频谱使用效率，获得更高的系统吞吐量，LTE-Advanced中已经提出了一种终端设备间直接通信的模式(Device-to-Device Communication，D2D)，这样的通信网络将不再是单一模式的网络，而是集中式网络和分布式网络并存的混合式网络。图1就是这样的一种网络，在图1中，一个终端设备可以直接给另一个终端设备发送数据，也可以在基站的控制下与另一个终端设备通信，甚至可以同时与基站和其他终端设备进行通信。甚至蜂窝系统中的两个D2D系统可以复用相同的频率资源。与单一模式的网络相比，这种混合网络无疑将能够更大地提升通信网络系统的性能。

本发明中考虑的蜂窝系统包括两类，一类是属于WiMAX系统的蜂窝系统，另一类是属于LTE的蜂窝系统。D2D系统则属于ad-hoc系统，是完全分布式的，终端设备间在满足一定条件下可以直接进行通信。D2D系统与蜂窝系统的上行传输复用相同的频率资源，这是因为上行传输的利用率比起下行传输来低很多，有利于更好地实现资源的复用和干扰的检测。由于D2D系统与蜂窝系统复用上行资源，因此，在D2D系统与蜂窝系统之间，很容易产生干扰。图2是蜂窝系统上行通信对D2D系统的干扰示意图。图2中，终端设备3与终端设备4形成了一个D2D系统，蜂窝小区的终端设备1由于距离D2D系统较近，因此当D2D系统与终端设备1复用相同的频率资源进行通信时，将对D2D系统产生不可避免的严重干扰。由于蜂窝系统具有较高优先级，因此D2D系统需要及时检测出干扰的频率以及获得可用频率的信息，并且实现平稳的频谱切换。根据路径损耗公式，当终端设备从低频段切换到高频段时，路径损耗会更大，因此有可能使得D2D系统的覆盖范围缩小，使得一些处于D2D系统小区边缘的D2D用户的通信被中断。公式1给出了Okumura-Hata路径损耗的表达式：

L_dB＝α+βlog₁₀d-γ

α＝69.55+26.16log₁₀f_c-13.82log₁₀h_b

β＝44.9-6.55log₁₀h_b    (1)

γ＝3.2(log₁₀(11.7554h_r))²-4.97

从公式(1)中可以看出，随着频率的增加，路径损耗值将有明显的增加。图3是频谱切换对系统覆盖范围的影响示意图，图3显示了当频率从低频段切换到高频段时，对D2D系统的覆盖范围产生的影响。从图3中可以看出，当频率从低频段切换到高频段时，D2D系统的覆盖范围明显减小，使得处于小区边缘的终端设备4在新的工作频率下无法再接入D2D系统中。由此可以看出，准确地检测干扰频率和可以使用的频率，并在保证不影响终端设备正常工作的情况下，根据可使用的频率进行频谱切换，是面向IMT-Advanced的异构网络亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种移动通信异构网络中的频谱切换方法，检测蜂窝系统的干扰频率和可使用频率，并根据检测结果进行频谱切换，从而保证D2D系统的边缘设备在工作频率切换过程中仍然能够保持通信而不掉线。

技术方案是，一种移动通信异构网络中的频谱切换方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：获取蜂窝系统终端设备对D2D系统的平均干扰水平信息表，设定可接受平均干扰水平；