专利名称：毫微微蜂窝网络中节能的动态频谱规划方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，特别的，本发明是用于下一代移动通信系统(LTE/ LTE-Advanced)中毫微微小区(Femtocell)双层网络中基于软频率复用(Soft frequency reuse, SFR)的节能频率规划方法。
背景技术：
目前，第三代移动通信系统已经得到广泛的商用，同时，UMTS(通用移动通信系统)的演进技术——LTE标准的第9个版本(Release-9)也已经在2010年底制定完成，第四代移动通信系统的标准制定(Release-11)已经启动，由3GPP主导制定的LTE-Advanced 技术被寄予厚望。随着无线通信技术的发展，对于LTE系统而言，其采用的独特的OFDMA的接入方式，使得本小区内的用户之间互不干扰，而对于小区边缘的用户则收到来自于其他小区的比较强的干扰。为了解决LTE由于采用OFDMA而导致的小区边缘用户干扰严重的问题，提出了 OFDMA的干扰协调/避免技术，其中软频率复用方案对于频率的分配更加灵活，在充分的发挥了干扰协调/避免的效果同时，也更好的适应了小区内业务变化的趋势。随着无线通信系统使用频率越来越高，信号的衰减会更加严重，同时由于建筑物的遮挡等原因导致的信号强度和质量的下降，然而用户对于服务质量的需求却在逐渐提升，为了实现更好的室内网络覆盖和网络容量扩充，LTE还引入了 Femtocell (毫微微小区)，根据国内外的相关统计显示，3G时代70 %的话音业务和90 %的数据业务发生在室内， 更好的室内覆盖不但能满足用户不断增加的服务质量和高速率的需求，同时由于家庭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，家庭基站可以部署在室内、大学、公司、商场等场所。与普通的宏基站相比，毫微微小区基站具有体积小、发射功率低、用户自行安装和维护、即插即用等特点，目前国内外各大运营商、设备商都给予毫微微小区以极大的关注， 在北美、新加坡等地区，毫微微小区基站已经得到了较好的商用。随着信息访问的不断增长，移动通信网络已成为主要的能源消耗的因素之一，有研究表明无线接入网络在移动通信网络的能源消耗超过80%，毫微微小区的大量部署回小区大量的能量，增大移动通信网络的能量效率，特别是毫微微小区网络的能量效率，变得十分紧迫。然而，由于毫微微小区由用户部署，且开启以及关闭所具有的不确定性，使得具有毫微微小区双层网络的频率规划成为一个新的挑战。在已有的研究中，关于毫微微小区的频率规划的关注点主要是静态的频率分配方法以及单小区内的频率规划，未考虑小区间的干扰协调。现有的方法很难有效的减少双层网络中小区间的干扰，以及降低双层网络的能
量消耗
发明内容
本发明旨在针对现有频率规划没能很好解决的毫微微小区上层网络中宏小区间干扰协调以及能量消耗的问题，提出了一种基于软频率复用节能的动态频率规划方法，该方法能有效的避免宏小区间干扰与降低能量消耗。为了实现上述目的，解决相应的技术问题，本发明提供了一种基于软频率复用节能的动态频率规划方案步骤I :宏蜂窝小区划分成三个扇区，每个扇区分成两个区域内部区域和外部区域，并建立能量消耗模型；步骤2 :将OFDMA无线网络中授权的频带均分成三部分；步骤3 :宏基站设有中心实体，中心实体确定各个移动终端以及毫微微小区的位
置信息；步骤4 :外部区域的频率规划基于软频率复用，每个扇区外部区域的宏小区用户可以利用授权频带的一部分，相邻扇区外部区域的宏小区用户分配到的带宽相互正交，毫微微小区用户分配到整个授权频带；步骤5 :内部区域的频率规划扇区内部区域的宏小区用户既可利用分配给该扇区外部区域宏小区用户的频率(该频率未被其他宏用户使用)，还可以复用剩余频带的一部分(宏基站以较低的功率发射该频率上的信号)，所占比例为P，而内部区域的毫微微小区复用剩余频带的另一部分，所占比例为I-P。在步骤I中，建立双层网络的能量消耗模型宏基站总功耗主要包括两部分，一部分是静态功耗和动态功耗，设宏基站的平均发射功率为PM，其总功耗为PMt(rtal，则Pitotai — NsecNAPaMPM 与 Pcm其中Afsre表示每个宏小区中的扇区数，Nap表示每个扇区中功率放大器的个数，aM 为比例系数常量，Pai为与平均发射功率Pm相互独立的常量，家庭基站总功耗为PFt()tal = bFPF+PCF。所以小区内整个系统的功耗消耗Ptrtal为Pt(rtal = PMt()tal+NfPFt()tal，其中Nf为小区中毫微微小区的个数。在步骤2中，小区内的移动终端测量来自小区的参考信号接收功率(RSRP)，并反馈给所属小区基站，小区基站的中心实体根据移动终端反馈的参考信号接收功率与门限δ 进行比较，如果RSRP > δ，则把该移动终端划分为内部移动终端，若该移动终端为毫微微小区用户，则该移动终端所在的毫微微小区划为内部毫微微小区，否则该移动终端划分为外部移动终端，移动终端所在的毫微微小区划为外部毫微微小区。在步骤5中，内部宏小区用户和内部毫微微小区用户向所在小区的宏基站上报相关的信息，该信息包括用户的业务类型及用户类型(宏小区用户，还是毫微微小区用户)， 中心实体统计所有上报的信息，根据下式确定比例系数PP= argmax
权利要求
1.毫微微蜂窝网络中节能的动态频谱规划方法，其特征在于包括以下步骤步骤1 :宏蜂窝小区划分成三个扇区，每个扇区分成两个区域内部区域和外部区域， 并建立能量消耗模型；步骤2 :将OFDMA无线网络中授权的频带均分成三部分；步骤3 :宏基站设有中心实体，中心实体确定各个移动终端以及毫微微小区的位置信步骤4 :外部区域的频率规划基于软频率复用，每个扇区外部区域的宏小区用户可以利用授权频带的一部分，相邻扇区外部区域的宏小区用户分配到的带宽相互正交，毫微微小区用户分配到整个授权频带；步骤5 :内部区域的频率规划扇区内部区域的宏小区用户既可利用分配给该扇区外部区域宏小区用户的频率(该频率未被其他宏用户使用)，还可以复用剩余频带的一部分 (宏基站以较低的功率发射该频率上的信号)，所占比例为P，而内部区域的毫微微小区复用剩余频带的另一部分，所占比例为I-P。
2.根据权利要求I所述的基于软频率复用节能的动态频率规划方法，其特征在于所述步骤I中，建立双层网络的能量消耗模型宏基站总功耗主要包括两部分，一部分是静态功耗和动态功耗，设宏基站的平均发射功率为PM，其总功耗为Psfttrtal，则PlVItotal ^"sec^AP &μΡμ+Ρομ其中N·表示每个宏小区中的扇区数，Nap表示每个扇区中功率放大器的个数，aM为比例系数常量，Pcm为与平均发射功率Pm相互独立的常量，家庭基站总功耗为PFt(rtal = bFPF+PeF。 所以小区内整个系统的功耗消耗Pttrtal为Ptotal = PMtotal+NfPFt(rtal，其中Nf为小区中毫微微小区的个数。
3.根据权利要求I所述的基于软频率复用节能的动态频率规划方法，其特征在于所述步骤3中，小区内的移动终端测量来自小区的参考信号接收功率(RSRP)，并反馈给所属小区基站，小区基站的中心实体根据移动终端反馈的参考信号接收功率与门限δ 进行比较，如果RSRP > δ，则把该移动终端划分为内部移动终端，若该移动终端为毫微微小区用户，则该移动终端所在的毫微微小区划为内部毫微微小区，否则该移动终端划分为外部移动终端，移动终端所在的毫微微小区划为外部毫微微小区。
4.根据权利要求I所述的基于软频率复用节能的频率规划方法，其特征在于所述步骤4中，基于软频率复用，综合考虑外部毫微微小区和宏小区用户数，确定外部宏用户所在频率的发射功率。
5.根据权利要求I所述的基于软频率复用节能的频率规划方法，其特征在于所述步骤5中，内部宏小区用户和内部毫微微小区用户向所在小区的宏基站上报相关的信息，该信息包括用户的业务类型及用户类型(宏小区用户，还是毫微微小区用户)；中心实体统计所有上报的信息，根据下式确定比例系数P区用户和毫微微小区用户的单位频谱平均吞吐量，外部区域宏小区用户和毫微微小区用户的单位频谱平均吞吐量用Tm, out和Tf, out表示，且满足宏小区网络层和毫微微小区层的QoS 需求；所述步骤5中，中心实体定义宏小区网络层和毫微微小区层的QoS，即保证内部宏小区网络中的用户平均吞吐量与毫微微小区内用户的最低平均吞吐量，参数为Π(0< η < O. 5)；
全文摘要
本发明涉及一种毫微微蜂窝网络中节能的动态频谱规划方法。本发明提出一种在双层Femtocell网络中基于软频率复用节能的动态频率规划，该方法建立了三维空间Femtocell双层网络下行链路的能耗模型。本发明所述的方法采用软频率复用方案，减少了小区边缘区域宏小区用户受到的干扰，降低边缘用户的中断率。内部区域的宏小区用户和毫微微小区用户分配到的频率相互正交，避免了宏小区网络层和毫微微小区网络层之间的跨层干扰，在保证用户QoS需求的情况下，充分考虑宏小区的内部区域和外部区域用户分布以及业务流量分布，动态调整宏小区用户和毫微微小区用户分配到的频谱，频谱利用率增大，从而提高了整个网络的能量利用率。
文档编号H04W16/18GK102612046SQ201210111310
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者李伟, 温向明, 苏涛, 郑伟 申请人:北京邮电大学