[发明专利]一种应用于小区间中继蜂窝网负载均衡的公平性提升方法

说明书

本发明公开了一种应用于小区间中继蜂窝网负载均衡的公平性提升方法，将过载蜂窝小区、共享中继站以及其周围相邻蜂窝小区组成一个资源分配及通信传输的体系结构；结合频谱划分和时隙划分的小区间中继模型实现负载转移，通过基于距离权重的调度方案对子载波进行再分配，根据相邻小区不同负载确定各中继的覆盖最优半径。在蜂窝小区系统中，两相邻小区之间设置一个基于频谱时隙划分模型共享中继负载均衡方案，并在此基础上设计基于距离权重的子载波再分配算法和小区间中继覆盖半径的最优化方案，可以提升小区系统资源利用率和蜂窝小区系统整体的用户公平性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种应用于小区间中继蜂窝网负载均衡的公平性提升方法。

背景技术

由于正交频分多址接入技术(OFDMA)在小区内部采用的是正交频分多址(OFDM)调制技术，有效消除符号间干扰(ISI)，避免了小区内干扰。然而，在OFDMA无线蜂窝通信系统中，不同小区采用相同的频谱资源，产生了严重的小区间干扰(ICI)。尤其是在小区边缘的用户，其服务质量(QoS)受到严重影响。在现有技术中利用简单的小区间切换进行负载转移并不能很好的降低系统干扰提升系统资源利用率，目前亟需一种方式克服现在蜂窝网络系统中负载分布不均衡、载波资源利用率低和系统公平性低的问题。

一种基于能效最优的协作通信系统资源分配方法(申请号：201610662327.4)，包括步骤：建立系统模型，系统场景分析，问题归结，使用凸优化方法求解最优化问题。本发明考虑时间平均下的系统能效，基于时间平均的能效算法不仅考虑当前系统性能，同时将当前时刻之前时刻系统性能考虑在内，保证系统资源分配的公平性，并给出用户公平性的数学表达式，同时能够通过运算巧妙地得到更简单的功率子载波自适应分配公式。

面向LTE-A的中继定向配置联合分频复用方法(申请号：201410198834.8)，利用定向天线的方向性，提高系统的频谱利用率，根据中继定向天线的方向和角度配置联合频谱分配方案，降低小区内和小区间的同频干扰，控制中继站和宏蜂窝基站之间的相互干扰，提高系统性能。

上述技术方案均没有解决蜂窝系统负载均衡的问题以及蜂窝小区间和小区内用户公平性问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种应用于小区间中继蜂窝网负载均衡的公平性提升方法，在蜂窝小区系统中，两相邻小区之间设置一个基于频谱时隙划分模型共享中继负载均衡方案，并在此基础上设计基于距离权重的子载波再分配算法和小区间中继覆盖半径的最优化方案，提升小区系统资源利用率和蜂窝小区系统整体的用户公平性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种应用于小区间中继蜂窝网负载均衡的公平性提升方法，将过载蜂窝小区、共享中继站以及其周围六个相邻蜂窝小区组成一个资源分配及通信传输的结构体系。蜂窝基站收集各自小区的负载信息，计算载波需求，配合共享中继站协调过载蜂窝小区边缘用户的转移。在蜂窝小区系统中，采用的频率复用因子为1，频率复用模式为1*6*6，蜂窝小区被近似为6边形，划分为6个扇区，不同位置扇区内的用户使用不同载波集的子载波。在整个设计方法中，主要分为两部分：一是将过载蜂窝小区、共享中继站以及其周围六个相邻蜂窝小区组成一个资源分配及通信传输的体系结构。二是结合频谱划分和时隙划分确定干扰模型，根据用户在小区内与服务基站距离确定再分配权重以及相邻小区负载量确定中继优化方案，以充分合理地提升系统公平性。

下面以OFDMA蜂窝系统下行链路场景进行说明：

主要变量及其定义：

R_BS：蜂窝小区BS的覆盖半径

β：蜂窝系统中链路的路径损耗指数

r：目标用户MS到其服务基站的距离

r_i：目标用户MS到第i个相邻小区基站BS的距离

w：子载波带宽