[发明专利]一种基带集中架构下的双层网络动态频谱分配方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，尤其涉及一种基带集中架构下的双层网络动态频谱分配方法及系统。

背景技术

在稳定、可靠的高数据速率接入网支撑下，丰富的无线多媒体业务飞速发展并得到普遍应用，导致无线数据业务量呈现井喷式增长。但是，由于移动通信可用频谱资源有限，当系统通信量需求大大超过其容量时，用户的有效通信速率会因为系统容量的限制而降低，从而降低用户服务质量。

宏小区是面积很大的区域，覆盖半径约1～30km，基站发射天线通常架设在周围建筑物上方，通常，在大部分收发端之间信号没有直达路径，但是出于对成本考虑，移动终端通常是功率受限的，对于一定的传输功率而言，符号能量随传输数据速率的增加而减小。对于室内用户的移动终端设备，尤其是工作于高载波频段的设备，损耗将使得高的信号质量和高数据速率难以实现，从而无法保证宏小区整个服务区域的有效覆盖。异构蜂窝网络的出现，即由Picocell基站、Femtcoell基站、分布式天线与中继站等低功率基站与宏基站组成，可以有效的对局部热点区域提供覆盖，并且低功率微型小区基站与宏小区基站共用频谱资源，可有效提高频谱的空间利用率，拉近发送端与接收端的距离，提高用户接收信号强度，降低蜂窝网络功耗，提高用户服务质量。但是，微型小区与宏小区重叠覆盖给原本就紧张的频谱资源的有效分配与管理带来了巨大挑战。首先，传统蜂窝网络架构无法满足异构蜂窝网络中共享频谱资源的管理；其次，随着重叠于宏蜂窝之上的微型小区数量的增多，如果不采取有效的频谱分配方法，将产生严重的层间蜂窝网络的同频干扰，从而适得其反，降低用户服务质量。

微型小区引入到传统的蜂窝网络后，学术界与产业界对于频谱资源的规划倾向于两种方案：全局频率复用方案与正交频率划分方案。对于前者，微型小区网络与宏小区复用所有的系统频谱资源。由于微型小区的发射功率与宏基站的发射功率通常相差5-10dB，在全局频率复用下，微型小区与宏小区之间的跨层干扰成为制约微型小区容量提高的重要因素之一。而对于后者，微型小区网络与宏小区使用相互正交的频谱资源。在正交频率划分下，虽然能有效减轻微型小区与宏小区之间的跨层干扰，但是会严重降低小区的系统容量。微型小区的引入造成干扰结构复杂化，并且随着微型小区的实际部署，可预见的密集部署与重叠覆盖将造成小区中干扰更加严重。因此，若没有有效的频谱资源分配算法，微型小区与宏小区混合组网的网络架构最终反而会降低系统容量。

大规模基带集中处理架构的出现，引起了研究领域、运营商和设备制造商的广泛关注。大规模基带集中处理架构中，宏小区基站与微型小区基站的基带处理部分与频谱资源管理部分集中于大规模基带处理中心，宏小区基站与微型小区基站的射频部分通过光纤连接到大规模基带处理中心。这种集中式架构有利于对于复杂的微型小区与宏小区重叠网络进行有效的频谱资源管理，并且基带信号的集中处理使得原基站的基带处理部分与射频部分分离，从而简化了基站设计，减小了基站体积与处理功耗、制冷功耗等。

发明内容

本发明的目的在于，为克服如何提供一种适用于大规模基带集中处理架构的微型小区与宏小区双层网络动态频谱分配方法，同时有效解决宏小区和微型小区间的跨层干扰问题，本发明提供了一种基带集中架构下的双层网络动态频谱分配方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种基带集中架构下的双层网络动态频谱分配方法，该方法用于解决宏小区与微型小区双层网络中的频谱资源分配，所述方法包含如下步骤：

步骤101）将位于宏小区覆盖范围内的微型小区划分为如下集合：

将微型小区用户信干比检测值大于信干比阈值的微型小区划分至第一微型小区集合F₁中，并将微型小区用户信干比检测值小于信干比阈值的微型小区划分至第二微型小区集合F₂中；

步骤102）将给定的所有频谱资源S分为相互正交的两部分Sp和Sn，所述Sp和Sn并集为全部频谱资源S；将Sp设置为共享频谱资源，同时将Sn作为专用频谱资源；或将Sn设置为共享频谱资源，同时将Sp作为专用频谱资源；

依据所有小区用户的平均效率最大原则得到共享频谱资源占全部频谱资源S的比例值为：

步骤103）将共享频谱资源分配给第一微型小区集合F₁中的微型小区与宏小区，将专用频谱资源分配给第二微型小区集合F₂中的微型小区。

优化的，上述步骤101）和102）之间还包含如下步骤：