[发明专利]毫微微蜂窝网络中基于感知的频谱自管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别的，本发明涉及毫微微蜂窝网络中基于感知的频谱自管理方法，可用于下一代移动通信长期演进系统(LTE/LTE-A)中。

背景技术

目前，第三代移动通信系统(3G)已经得到广泛地商用。然而，其峰值传输速率还不能满足人们日益增长的数据速率要求。为了解决这个问题，3GPP启动了LTE新技术研发项目，LTE系统的空中接口采用以OFDMA/SC-FDMA为核心多址接入技术，MIMO为传输技术，致力于提供高的峰值速率，改善小区边缘用户的性能，提高小区容量，降低系统延迟。

与此同时，随着无线通信技术不断地发展以及通信业务多样化不断地演变，据研究统计表明，大约70％的话音业务和90％的数据业务发生在室内，因此室内通信引起各大运营商极度地关注。然而，根据目前的无线频谱规划，LTE系统仍将大量使用位于2GHz左右和更高的频段，这样信号的能量损耗将更加严重，导致室内无线覆盖的效果非常差，同时用户的高速率要求使得其服务质量随之变得无法接受。因此为了实现更好的室内网络覆盖和网络容量扩充，LTE系统引入毫微微基站(HeNB或Femto BS)技术，毫微微基站具有体积小、发射功率低、用户自行安装和维护、即插即用等特点，不仅能增强室内覆盖，同时由于毫微微基站由用户自行部署，能节省运营商的固定资本投入，提高运营商的收益。

鉴于毫微微基站技术上述种种优势，势必在不远的将来毫微微基站将大量地部署。由于无线频谱资源在通信行业稀缺而宝贵，毫微微蜂窝网络中的基站将会共享频谱，随之而来的将是严重的同层干扰，导致毫微微小区中的用户服务质量得不到保证。然后，毫微微基站主要由用户——非通信专业人士——自行安装，且其数量和位置对运营商都不得而知，传统的网优网规技术与干扰抑制技术无法有效地解决此问题。因此，毫微微网络中的自组织网络(Self-Organizing Network，SON)技术得到无线通信业界极大的重视，也是毫微微蜂窝网络的一大挑战。

SON技术使得毫微微基站结点必须可以快速地对外界无线环境的变化做出反应，进行自配置和自优化，并且能自动整合到运营商的网络中，最小化射频工程人员在网络规划和优化方面的工作，从而提高网络的性能，减少了人为的参与，降低运营商的成本，从而间接增加运营商的收入。随着毫微微基站的大量部署，以及毫微微基站开启和关闭所具有的不确定性，使得毫微微蜂窝网络的拓扑以及毫微微基站的密度不断发生变化。因此为了提高毫微微蜂窝网络的频谱利用率，网络的频谱自管理架构是当前最具挑战的课题。

图1所示为包括毫微微蜂窝网络系统架构图，其包含若干毫微微基站、若干毫微微小区用户设备以及一个毫微微基站网关。

发明内容

本发明旨在针对现有技术没能很好考虑毫微微蜂窝网络拓扑动态变化时频谱利用率问题，提出了一种基于感知的频谱自管理方法，该方法能够有效地解决因毫微微基站关闭或开启引起网络动态变化时的频谱分配问题，降低毫微微小区间的干扰，提高频谱利用率。具体步骤如下：

步骤1：用户测量邻近基站对其产生的干扰，通过为其服务的毫微微基站上报到毫微微基站网关中的集中控制单元中，集中控制单元计算干扰权重并生成加权干扰图；

步骤2：集中控制单元根据用户服务质量需求和网络中工作的毫微微基站密度，确定簇数M并执行基于最大K割的分簇算法，形成虚拟小区；

步骤3：将授权可用的频谱分成M个子频带，执行基于平均SINR最大化的子频带选择算法，每个虚拟小区分配到最佳子频带；

步骤4：集中控制单元监测毫微微蜂窝网络中基站状态改变情况，统计状态改变的基站的数目和位置等信息；

步骤5：若状态发生变化的基站总数目小于计数门限值，新开启的基站执行基于最大复用熵的子频带分配算法；

步骤6：当状态发生变化的基站总数目大于计数门限值，且处于工作状态的基站密度维持稳定即小于密度门限值，则重新执行分簇算法；

步骤7：当状态发生变化的基站总数目大于计数门限值，且处于工作状态的基站密度变化较大即大于密度门限值，调整簇数M。

所述步骤1中，开启的毫微微基站向集中控制单元上报其状态、地理位置等信息，集中控制单元统计毫微微蜂窝系统中所有基站的相关信息如开启的毫微微基站总数目以及其工作状态等。

所述步骤2中，虚拟小区中的结点相互之间不存在干扰或干扰较小，不同虚拟小区间的干扰较大，并且同一虚拟小区的节点复用子频带。

所述步骤3中，每个虚拟小区都是基于最大化虚拟小区吞吐量原则进行子频带选择。