[发明专利]一种基于认知的宏基站与家庭基站干扰管理方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种基于认知的宏基站与家庭基站干扰管理方法。

背景技术

为解决宏基站网覆盖盲区和室内高速无线覆盖问题，在LTE-Advanced系统中提出家庭基站网络(Femtocell)技术。

家庭基站为高速的室内无线通信覆盖提供了有效的解决方案。家庭基站(Femtocell Access Point，FAP)是一种安置在家庭或办公室内的，低成本、低功率、短距离、即插即用的小型无线接入设备。家庭基站可通过提高链路质量增加系统容量，并利用频谱复用技术扩大网络覆盖。在家庭基站网络中，通信距离缩短可增大链路速率，链路损耗减小可提高无线覆盖。并且小区面积减小可提高频谱复用效率，从而提高蜂窝网的网络容量。由此可见，家庭基站不仅能为室内用户提供更好的服务质量保证(Quality of Service，QoS)，而且减少了基站的功耗和场地建设维护等成本。如今家庭基站技术已经成为学术界和工业界的关注焦点。与其它室内无线接入技术相比，家庭基站的投资和维护成本更低，同时能获得更好用户体验。

然而由于家庭基站的点对点特征、共信道频谱分配、没有直接的协作接口，干扰管理随着家庭基站的大规模应用受到严峻的挑战。例如在共信道频谱分配模式下，封闭接入的家庭基站会对宏基站造成严重的同频干扰，甚至产生“覆盖空洞”

针对家庭基站的干扰问题，出现了许多家庭基站网络干扰管理方法，常用方法如下：

表1 家庭基站网络干扰管理方法比较表

然而，上述方法仍各种存在一些不知之处，具体说明如下：

(1)部分频谱资源共享方案仅解决层间干扰，但由于一部分频谱专门分配给宏基站，频谱复用效率不高。

(2)Femtocell分组是在部分频谱资源共享方案基础上增加了层内干扰消除技术，但如何分组和协同增加了复杂度。

(3)分数频率复用是比较好的频谱管理方法，因为其能同时解决层内和层间两种干扰，复杂度和效用折衷性能较优。但频率复用因子不再是1，而且没有充分利用宏用户的位置信息，频谱利用效率有待进一步提高。

发明内容

针对上述干扰技术所存在问题，本发明基于认知的宏基站与家庭基站干扰管理方法采用采用了机会干扰避免(即“协作频率调度”)消除层间干扰，同时联合Gale-Shapley理论消除层内干扰。本发明无需宏基站协作，复杂度低，并由于可感知到更多的“空闲”资源，频谱利用率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于认知的宏基站与家庭基站干扰管理方法，采用机会干扰避免方法消除层间干扰，并联合Gale-Shapley频谱共享方法消除层内干扰，其中：

(1)在所述机会干扰避免方法中，家庭基站通过侦测获知宏基站网络中空闲的频谱资源或者正交频分复用中可用的时频资源块，作为频谱资源空洞；

(2)在所述G-S频谱共享方法中，家庭基站采用一对一的频谱资源分配策略，利用步骤(1)获得的频谱资源空洞进行通信，在通信过程中，家庭基站周期性地监测频谱资源的占用状态，一旦宏基站用户占用频谱资源块，家庭基站停止通信，避免家庭基站竞争资源块，以减少相邻家庭基站之间的层内干扰。

进一步地，所述机会干扰避免方法具体包括：

(1.1)家庭基站通过无线监听宏基站的调度信息；

(1.2)家庭基站周期性地感知无线环境以识别邻近的宏基站用户；

(1.3)家庭基站比较感知结果和调度信息以识别频谱资源空洞。

在本发明的一个实施例中，所述步骤(1.1)具体为：

以能量检测为基础，检测频谱资源块是否被宏基站占用，令r(t)表示接收信号，其FFT变换可得到1×N个频域采样矢量r_rec，然后计算幅度平方值并与能量检测阈值比较，即所有接收子载波上的能量检测输出为：