CN101730308A - 无线蜂窝网络中频谱的使用方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法和相关装置。该方法包括：确定导频信号接收功率门限；小蜂窝基站检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；将检测到的最强的导频信号接收功率与导频信号接收功率门限进行比较，如果大于所确定的导频信号接收功率门限，则采用频谱分离模式；否则，采用频谱共用模式。通过本发明的方法和装置，在小蜂窝基站距离大蜂窝基站较近时采用频谱分离模式以降低小蜂窝基站和大蜂窝基站之间的干扰，提高具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络的频谱利用率，而在小蜂窝基站距离大蜂窝基站较远时采用频谱共用模式，以实现频谱共用，提高具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络的频谱利用率。

Description

无线蜂窝网络中频谱的使用方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及无线蜂窝网络中频谱的使用方法及相关装置。
背景技术
无线蜂窝网络利用蜂窝形式的网络结构为移动用户提供话音和数据等通信业务。通常，一个蜂窝小区提供一定范围的无线通信传输覆盖。其中，无线传输覆盖半径最大的蜂窝小区是宏蜂窝(Macrocell)小区。多个宏蜂窝小区可以实现大范围无缝的无线通信传输覆盖。支持宏蜂窝小区的基站称为宏蜂窝基站，它的发射功率较大，天线架设高度较高，例如3GPP网络中的基站Node B；或3GPP LTE网络中的基站eNodeB(eNB)等。
为增大无线蜂窝网络的容量和提高其覆盖区的无线通信服务质量，可以在热点地区和室内采用比宏蜂窝传输半径小的无线蜂窝小区覆盖形式，如微蜂窝(Microcell)，微微蜂窝(Picocell)，和毫微微蜂窝(Femtocell)等。这些比宏蜂窝传输半径小的无线蜂窝小区的基站通常比宏蜂窝基站发射功率要小，天线架设高度要低。
通常，上述不同传输半径的无线蜂窝小区可以在局部区域同时存在，此时，不同传输半径的无线蜂窝小区的基站将会在其覆盖范围重叠的区域内提供至少两层的无线网络重叠覆盖，即传输半径较大的无线蜂窝小区，例如宏蜂窝小区，提供一层无线网络覆盖，而传输半径较小的无线蜂窝小区，例如微蜂窝小区，提供另一层无线网络覆盖。
在本发明中，为了描述方便，将具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络中具有较大传输半径的无线蜂窝小区称为大蜂窝小区，而将其中传输半径较小的无线蜂窝小区称为小蜂窝小区。例如，在宏蜂窝小区和微蜂窝小区或微微蜂窝小区或毫微微蜂窝小区重叠覆盖的无线蜂窝网络中，大蜂窝小区是指宏蜂窝小区，小蜂窝小区是指微蜂窝小区或微微蜂窝小区或毫微微蜂窝小区；在微蜂窝小区和微微蜂窝小区或毫微微蜂窝小区重叠覆盖的无线蜂窝网络中，大蜂窝小区是指微蜂窝小区，小蜂窝小区是指微微蜂窝小区或毫微微蜂窝小区；而在微微蜂窝小区和毫微微蜂窝小区重叠覆盖的无线蜂窝网络中，大蜂窝小区是指微微蜂窝小区，小蜂窝小区是指毫微微蜂窝小区。相对应地，将大蜂窝小区中的基站称为大蜂窝基站，例如宏蜂窝基站；而将小蜂窝小区的基站称为小蜂窝基站，例如，3GPP网络中支持毫微微蜂窝覆盖的家庭基站(HNB，Home Node B)或3GPP LTE网络中支持毫微微蜂窝覆盖的家庭基站(HeNB，Home eNodeB)等，它们可以被用户方便地布置在家庭或办公室中。
在具有至少两层的无线网络重叠覆盖区域内，移动用户的用户终端(UE，User Equipment)可以选择接入大蜂窝网络或者小蜂窝网络。例如，在3GPP网络中，Node B支持宏蜂窝覆盖，而HNB支持毫微微蜂窝覆盖。在Node B和HNB重叠覆盖区域内，UE可以选择接入Node B或HNB。又例如，在3GPP LTE网络中，eNB支持宏蜂窝覆盖，而HeNB支持毫微微蜂窝覆盖，在eNode B和HeNB重叠覆盖区域内，UE可以选择接入eNB或HeNB。在本发明中，为了描述方便，将接入大蜂窝基站的UE统称为大蜂窝用户终端，而将接入小蜂窝基站的UE统称为家庭用户终端(HUE，HomeUE)。
在上述这种具有至少两层无线网络覆盖的通信环境下，两层无线网络可以采用相同的频谱，也可采用不同的频谱。例如，如果两层无线网络总的可用频谱带宽是20MHz时，当两层无线网络采用相同的频谱时，大蜂窝网络和小蜂窝网络都可以使用这20MHz的频谱资源；而当两层无线网络采用不同的频谱时，总的可用频谱带宽可以在两层网络中分配使用，即大蜂窝网络可以使用其中一部分的频谱资源，例如15MHz，小蜂窝网络可以使用剩余部分的频谱资源，例如5MHz。
当大蜂窝网络和小蜂窝网络使用相同的频谱时，两层无线网络之间存在共信道干扰；当大蜂窝网络和小蜂窝网络使用不同的频谱时，两层无线网络之间存在异信道干扰；而当两层无线网络之间使用的不同频谱是相邻的频谱时，两层无线网络之间的干扰是临信道干扰。通常，共信道干扰要远大于邻信道干扰和其它异信道干扰。这样，在频分双工(FDD，Frequency DivisionDuplex)系统中，两层无线网络之间的干扰可分为上行和下行的四种干扰，即包括：大蜂窝基站对HUE的下行干扰，小蜂窝基站对大蜂窝用户终端的下行干扰，HUE对大蜂窝基站的上行干扰以及大蜂窝用户终端对小蜂窝基站的上行干扰。在两层无线网络中使用相同的频谱虽然可以使每一个无线网络层都有更多可使用的频谱资源，但会在两层无线网络中引起较大的共信道干扰，这样反过来会降低无线网络的网络容量；而在两层无线网络中使用不同的频谱可以使两层无线网络之间存在较小的异信道干扰，但每一层无线网络可使用的频谱资源减少了。通过分析可知，较大的干扰和减少的可使用频谱资源都会降低整个无线网络的网络容量，这使得两层无线网络系统总的频谱利用率较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了无线蜂窝网络中频谱的使用方法和装置，以提高具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络的频谱利用率。
本发明实施例所述的在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法，包括：A、确定导频信号接收功率门限；B、小蜂窝基站检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；以及C、将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率与所确定的导频信号接收功率门限进行比较，如果检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率大于所确定的导频信号接收功率门限，则采用频谱分离模式；否则，采用频谱共用模式。
其中，上述导频信号接收功率门限包括下行导频信号接收功率门限；步骤A所述确定导频信号接收功率门限包括：判断是否可获得所述大蜂窝基站的业务负载信息，如果可以获得大蜂窝基站的业务负载信息，则根据获得的所述大蜂窝基站的业务负载信息确定下行导频信号接收功率门限；否则，将下行导频信号接收功率门限确定为预先设置的指定值。
上述根据获得的所述大蜂窝基站的业务负载信息确定下行导频信号接收功率门限包括：根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息分别确定在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量与导频信号接收功率的关系；计算在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量相等时的导频信号接收功率；将计算得到的导频信号接收功率作为所述下行方向的导频信号接收功率门限。
上述预先设置的指定值为所述大蜂窝基站在满负载的情况下，所述小蜂窝基站在频谱共用模式下和频谱分离模式下具有相等的网络容量时，所述小蜂窝基站检测到的所述大蜂窝基站的导频信号接收功率。
此外，上述导频信号接收功率门限包括上行导频信号接收功率门限；步骤A所述确定导频信号接收功率门限包括：确定所述大蜂窝基站可接受的总干扰门限；检测所述大蜂窝基站当前的上行干扰；根据所述大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限以及当前的上行干扰确定可接受的小蜂窝干扰门限；根据可接受的小蜂窝干扰门限确定上行导频信号接收功率门限。
上述大蜂窝基站可接受的总干扰门限为当所述大蜂窝基站采用频谱共用模式和频谱分离模式具有相等的网络容量时，所述大蜂窝基站在使用频谱共用模式下所受到的总的上行干扰。
上述根据所述大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限以及当前的上行干扰确定可接受的小蜂窝干扰门限包括：从所述大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限去除检测到的大蜂窝基站当前的上行干扰，计算得到的值为可接受的小蜂窝干扰门限。
上述方法进一步包括：如果可以获得所述大蜂窝基站的业务负载信息，则根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息确定所述上行导频信号接收功率门限。
其中，根据获得的所述大蜂窝基站的业务负载信息确定所述上行导频信号接收功率门限包括：根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息分别确定在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量与导频信号接收功率的关系；计算在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量相等时的导频信号接收功率；将计算得到的导频信号接收功率作为所述下行方向的导频信号接收功率门限。
本发明的实施例所述的另一种在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法，包括：A、确定距离门限，所述距离门限为小蜂窝基站频谱使用模式变化的距离分界点，其中，所述频谱使用模式包括频谱共用模式和频谱分离模式；B、检测所述小蜂窝基站和与之距离最近的大蜂窝基站之间的距离；C、将检测到的距离与所确定的距离门限进行比较，如果检测到的导频信号接收功率大于所确定的距离门限，则采用频谱共用模式；否则，采用频谱分离模式。
本发明实施例所述的频谱使用模式确定装置，包括：导频信号接收功率门限确定模块，用于确定导频信号接收功率门限；导频信号接收功率检测模块，用于检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；以及频谱使用模式确定模块，用于将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率与确定的导频信号接收功率门限进行比较，如果大于所确定的导频信号接收功率门限，则采用频谱分离模式；否则，采用频谱共用模式。
本发明实施例还公开了一种基站，包括：导频信号接收功率检测模块，用于检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；连接模块，用于确定检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率对应的大蜂窝基站，并与该大蜂窝基站建立连接；导频信号接收功率报告模块，用于将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率报告给该大蜂窝基站；接收模块，用于接收大蜂窝基站发送的包含频谱使用模式的通知消息；以及频谱使用模式调整模块，用于根据接收到的频谱使用模式消息调整自身的频谱使用模式。
本发明的实施例还公开了一种基站，包括：导频信号接收功率门限确定模块，用于确定导频信号接收功率门限；导频信号接收功率接收模块，用于从小蜂窝基站接收大蜂窝基站导频信号接收功率；频谱使用模式确定模块，用于判断所接收的导频信号接收功率是否大于导频信号接收功率门限，如果大于，则确定采用频谱分离模式；否则，确定采用频谱共用模式；以及频谱使用模式通知模块，用于通知小蜂窝基站的确定的频谱使用模式。
本发明的另一个实施例还公开了一种基站，包括：门限接收模块，用于大蜂窝基站发送的导频信号接收功率门限；导频信号接收功率检测模块，用于检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；频谱使用模式确定模块，用于判断所检测的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率是否大于所接收的导频信号接收功率门限，如果大于，则确定采用频谱分离模式；否则，确定采用频谱共用模式；以及频谱使用模式调整模块，用于根据确定的频谱使用模式调整自身的频谱使用模式。
本发明的另一个实施例还公开了一种基站，包括：导频信号接收功率门限确定模块，用于确定导频信号接收功率门限；以及门限发送模块，用于将确定的导频信号接收功率门限发送到小蜂窝基站。
本发明提出的在具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法和装置，根据小蜂窝基站距离大蜂窝基站的位置信息确定两层无线网络合适的频谱使用模式，在小蜂窝基站距离大蜂窝基站较近时采用频谱分离模式以降低小蜂窝基站和大蜂窝基站之间的干扰，以提高具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络的频谱利用率，而在小蜂窝基站距离大蜂窝基站较远时采用频谱共用模式，以实现频谱共用，从而提高具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络的频谱利用率。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为本实施例所述的在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法流程图；
图2为本发明实施例所述的确定下行导频信号接收功率门限的流程图；
图3为本发明实施例所述的确定上行导频信号接收功率门限的流程图；
图4为本发明实施例所述的频谱模式确定装置内部结构图；
图5为采用中心式控制方式确定频谱使用模式时小蜂窝基站的流程图；
图6为采用中心式控制方式确定频谱使用模式时大蜂窝基站的流程图；
图7为采用分布式控制方式确定频谱使用模式时大蜂窝基站的流程图；
图8为采用分布式控制方式确定频谱使用模式时小蜂窝基站的流程图；
图9显示了小蜂窝基站所在宏蜂窝扇区的下行数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站之间的距离变化的曲线；
图10显示了小蜂窝基站使用频谱共用模式和使用频谱分离模式时下行数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线；
图11显示了当小蜂窝基站的最大发射功率是24dBm时，小蜂窝基站在不同的宏蜂窝基站业务负载下，其下行数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线；
图12显示了小蜂窝基站所在的宏蜂窝扇区的上行的吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线；
图13显示了小蜂窝基站上行的数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线；
图14显示了宏蜂窝基站在不同的宏蜂窝基站业务负载下的数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线；
图15显示了宏蜂窝基站在使用频谱共用模式时所受到的上行干扰随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站距离变化的曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步的详细说明。
为了提高具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络的频谱利用率，本发明的实施例提供了一种在具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法。该方法包括：根据小蜂窝基站的位置信息确定两层无线网络中小蜂窝基站和大蜂窝基站的频谱使用模式。其中，两层无线网络中小蜂窝基站和大蜂窝基站的频谱使用模式分为两种，包括：小蜂窝基站与大蜂窝基站使用相同频谱的频谱使用模式，简称为频谱共用模式；以及小蜂窝基站与大蜂窝基站使用不同频谱的频谱使用模式，简称为频谱分离模式。其中，在频谱共用模式下，小蜂窝基站和大蜂窝基站都可以同时使用总的可利用频谱资源；而在频谱分离模式下，总的可使用频谱被分配为两部分，小蜂窝基站和大蜂窝基站分别使用预先分配的频谱资源。在本发明的实施例中，上述小蜂窝基站的位置信息是指小蜂窝基站与和其距离最近的大蜂窝基站之间的距离，通常可以实际距离或通过导频信号接收功率来衡量。为了提高具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络的频谱利用率，可以在小蜂窝基站距离大蜂窝基站较近时采用频谱分离模式，而在小蜂窝基站距离大蜂窝基站较远时采用频谱共用模式。
下面将通过结合本发明的附图详细说明根据小蜂窝基站的位置信息确定两层无线网络中小蜂窝基站和大蜂窝基站合适的频谱使用模式的原则和方法。
小蜂窝基站和大蜂窝基站可以工作在频谱共用模式或频谱分离模式，但是不同的工作模式对小蜂窝网络和大蜂窝网络的网络容量将产生不同的影响。在本发明的实施例中，网络容量具体可以用可达到的数据吞吐量来度量。
具体来讲，在下行方向，接入小蜂窝基站的HUE总会受到大蜂窝基站的下行干扰，且小蜂窝基站距离大蜂窝越近，接入小蜂窝基站的HUE受到的大蜂窝基站的下行干扰就越大，相反，小蜂窝基站距离大蜂窝越远，接入小蜂窝基站的HUE受到的大蜂窝基站的下行干扰就越小。在这种情况下，如果小蜂窝基站和大蜂窝基站之间使用频谱共用模式，当小蜂窝基站离最近的大蜂窝基站较近时，接入小蜂窝基站的HUE受到的大蜂窝基站的下行干扰较大，导致小蜂窝基站的信干噪比(SINR，Signal to Interference and NoiseRatio)较小，使得小蜂窝基站的频谱效率和系统容量也较小，反而低于使用频谱分离模式时的网络容量；相反地，当小蜂窝基站离最近的大蜂窝基站越远，大蜂窝基站信号的衰减就越大，此时，接入小蜂窝基站的HUE受到的大蜂窝基站的下行干扰就越小，相应地，小蜂窝基站的SINR就越大，小蜂窝基站的频谱效率和系统容量也越大，可以高于使用频谱分离模式的网络容量。也就是说，当小蜂窝基站距离大蜂窝基站达到一定距离后，小蜂窝基站和大蜂窝基站使用频谱共用模式时的网络容量将会超过使用频谱分离模式时的网络容量，即在这个距离之外，大蜂窝基站对HUE的下行干扰较小，此时，小蜂窝基站和大蜂窝基站使用频谱共用模式将有利于增大网络容量；而在这个距离之内，由于大蜂窝基站对HUE的下行干扰较大，为了保证网络容量，小蜂窝基站和大蜂窝基站应当使用频谱分离模式。因此，在本发明的实施例中，可以将小蜂窝基站在使用频谱共用模式和频谱分离模式具有相等的网络容量时小蜂窝基站与大蜂窝基站之间的距离作为下行方向小蜂窝基站和大蜂窝基站频谱使用模式改变的分界点。
在上行方向，大蜂窝基站总会收到接入小蜂窝基站的HUE上行干扰，且小蜂窝基站距离大蜂窝越近，大蜂窝基站受到的接入小蜂窝基站的HUE上行干扰就越大；相反地，小蜂窝基站距离大蜂窝越远，大蜂窝基站受到的接入小蜂窝基站的HUE上行干扰就越小。在这种情况下，如果小蜂窝基站和大蜂窝基站使用频谱共用模式，当小蜂窝基站离最近的大蜂窝基站较近时，大蜂窝基站受到小蜂窝基站下的用户HUE的上行干扰较大，导致宏基站的容量降低，反而会低于使用频谱分离模式的网络容量；相反地，当小蜂窝基站离最近的大蜂窝基站较远时，大蜂窝基站受到小蜂窝基站下的用户HUE的上行干扰就较小，小蜂窝基站的频谱效率和系统容量也较大，会高于使用频谱分离模式的网络容量。因此，与下行方向类似，在本发明的实施例中，只有当小蜂窝基站远离大蜂窝基站到一定距离后，才允许小蜂窝基站和大蜂窝基站使用频谱共用模式；而当小蜂窝基站距离大蜂窝基站在这个距离之内时，小蜂窝基站和大蜂窝基站使用频谱分离模式。并且在上行方向上，也可以将大蜂窝基站在使用频谱共用模式和频谱分离模式具有相等的网络容量时小蜂窝基站距离大蜂窝基站的距离可以作为上行方向小蜂窝基站和大蜂窝基站频谱使用模式变化的分界点。
需要说明的是，在本发明的实施例中，可以分别为下行方向和上行方向单独确定频谱使用模式变化的分界点，也可以为下行方向和上行方向确定统一的频谱使用模式变化的分界点。
在本发明的一个实施例中，上述小蜂窝基站和大蜂窝基站的距离为小蜂窝基站和大蜂窝基站之间的实际距离，可以通过定位装置，如全球定位系统(GPS)来确定。上述小蜂窝基站频谱工作模式变化的分界点实质上就对应于一定的距离门限。
较佳地，考虑到无线传输环境中的阴影效应等的影响，在本发明的另一个实施例中，小蜂窝基站和大蜂窝基站的距离是通过小蜂窝基站检测大蜂窝基站的导频信号接收功率来估计的。因此，在该实施例中，小蜂窝基站需要增加用来检测大蜂窝基站导频信号接收功率的功能模块。此时，小蜂窝基站检测到的大蜂窝基站的导频信号接收功率越大，则说明小蜂窝基站距离大蜂窝基站越近；相反，小蜂窝基站检测到的大蜂窝基站的导频信号接收功率越小，则说明小蜂窝基站距离大蜂窝基站越远。在本实施例中，上述小蜂窝基站频谱工作模式变化的分界点实质上就对应于一定的导频信号接收功率门限。
图1显示了本实施例所述的在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法流程。该方法既适用于下行方向频谱的使用也适用于上行方向频谱的使用。如图1所示，上述实施例所述的频谱的使用方法应当包括以下步骤：
步骤11，确定导频信号接收功率门限；
步骤12，小蜂窝基站检测大蜂窝基站的导频信号接收功率；
步骤13，将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率与所确定的导频信号接收功率门限进行比较，如果小于或等于导频信号接收功率门限，则说明小蜂窝基站距离大蜂窝基站较远，执行步骤14，采用频谱共用模式；否则，说明小蜂窝基站距离大蜂窝基站较近，执行步骤15，应当采用频谱分离模式。
需要说明的是，在实际应用中，可以分别为下行方向和上行方向确定单独的导频信号接收功率门限，即分别确定下行导频信号接收功率门限和上行导频信号接收功率门限，也可以为下行方向和上行方向确定共同的导频信号接收功率门限，例如将确定的下行导频信号接收功率门限直接作为共同的导频信号接收功率门限或将确定的上行导频信号接收功率门限直接作为共同的导频信号接收功率门限。
下面将结合附图详细说明上述实施例所述的确定导频信号接收功率门限的方法。
对于下行导频信号接收功率门限，在实际的应用中，可以直接根据经验值来确定。但是考虑到大蜂窝基站对接入小蜂窝基站的HUE的下行干扰也与大蜂窝基站的业务负载有关，因此，在可以获知大蜂窝基站的业务负载信息的情况下，可以进一步根据大蜂窝基站的业务负载信息来确定下行导频信号接收功率门限。其中，上述大蜂窝基站的业务负载信息是指大蜂窝基站为支持当前业务所真正使用的频谱资源和大蜂窝基站总的可使用的频谱资源的比值。考虑到当大蜂窝基站的业务负载较轻时，大蜂窝基站只在部分频谱资源上对接入小蜂窝基站的用户终端HUE有下行干扰，即对接入小蜂窝基站的用户终端HUE下行干扰就比大蜂窝基站满负载时小。因此，在大蜂窝基站的业务负载信息可获得的情况下，当大蜂窝基站的业务负载较轻时，离大蜂窝基站更近距离的小蜂窝基站使用频谱共用模式将有利于网络容量的增加，此时，可以根据当前大蜂窝基站的业务负载信息适当增大下行导频信号接收功率门限；而当大蜂窝基站的业务负载较重时，离大蜂窝基站较远距离的小蜂窝基站也会受到较大的干扰，此时，可以根据当前大蜂窝基站的业务负载信息适当减小下行导频信号接收功率门限。图2显示了本发明实施例中确定下行导频信号接收功率门限的流程。如图2所示，下行方向确定导频信号接收功率门限的方法包括：
步骤21：判断是否可获得大蜂窝基站的业务负载信息，如果可以获得大蜂窝基站的业务负载信息，则执行步骤22；否则，执行步骤23；
步骤22：根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息确定下行导频信号接收功率门限；
该步骤所述的根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息确定下行导频信号接收功率门限的方法包括：根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息分别确定在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量与导频信号接收功率的关系；计算在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量相等时的导频信号接收功率，将计算得到的导频信号接收功率作为该步骤所述的下行方向的导频信号接收功率门限。
步骤23：将下行导频信号接收功率门限确定为预先设置的指定值。
在本实施例中，上述预先设置的指定值是假定大蜂窝基站对小蜂窝基站下行干扰最大，即大蜂窝基站满负载的情况下确定的下行导频信号接收功率门限值。因此，该预先设定的指定值为大蜂窝基站满负载的情况下，小蜂窝基站在频谱共用模式下和频谱分离模式下具有相等网络容量时小蜂窝基站检测到的大蜂窝基站的导频信号接收功率。大蜂窝小区网络容量用大蜂窝小区下行数据吞吐量来表征。
在本实施例中，为了获得大蜂窝基站的业务负载信息，大蜂窝基站应当执行收集和统计大蜂窝基站的业务负载信息的步骤。由上述确定下行导频信号接收功率门限的流程可知，在本实施例中，收集和统计大蜂窝基站的业务负载信息的步骤是可选择执行的。
对于上行导频信号接收功率门限，考虑到接入小蜂窝基站的HUE对大蜂窝基站的上行干扰要受到大蜂窝基站上行可接受的总干扰的限制，因此，可以根据大蜂窝基站的上行可接受的总干扰门限确定上行导频信号接收功率门限，具体流程如图3所示，主要包括：
步骤31：确定大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限；
其中，大蜂窝基站可接受的总干扰门限是当大蜂窝基站采用频谱共用模式和频谱分离模式具有相等的网络容量时，大蜂窝基站在使用频谱共用模式下所受到的总的上行干扰；
步骤32：检测大蜂窝基站当前的上行干扰；
步骤33：根据大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限以及当前的上行干扰确定可接受的小蜂窝干扰门限；
其中，可接受的小蜂窝干扰门限是从大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限去除检测到的大蜂窝基站当前的上行干扰后得到的值；
步骤34：根据可接受的小蜂窝干扰门限确定上行导频信号接收功率门限。
由于根据小蜂窝基站检测到的大蜂窝基站的导频信号接收功率可以估计出大蜂窝基站受到的接入小蜂窝基站的HUE的上行干扰，因此，反过来可以根据可接受的小蜂窝干扰门限确定上行导频信号接收功率门限。
在3GPP网络中，大蜂窝基站受到的总的上行干扰是本大蜂窝小区UE产生的干扰、其他相邻大蜂窝小区UE产生的干扰和小蜂窝小区所有UE产生的干扰的总和。在3GPP LTE网络中，大蜂窝基站受到的总的上行干扰可以用IoT(Interference over Thermal)参数来度量，IoT是其他相邻大蜂窝小区内和小蜂窝小区所有UE产生的干扰功率与热噪声功率的比值。此时，大蜂窝基站可接受的总干扰门限(total_IoT_threshold)是一个大蜂窝基站可接受的其他相邻大蜂窝小区内和小蜂窝小区内所有UE产生的IoT的最大值。可接受的小蜂窝干扰门限是大蜂窝基站可接受的总干扰门限(total_IoT_threshold)去除测量的当前的上行干扰所计算的值。当一个大蜂窝小区内的只有一个小蜂窝基站时，大蜂窝基站可接受的总干扰门限也就是当这个小蜂窝基站位于上行方向上的频谱使用模式切换的分界点时，大蜂窝基站在使用频谱共用模式下所受到的总的上行干扰。
另外，由于大蜂窝基站受到的总的上行干扰还与大蜂窝基站的业务负载有关，因此，在大蜂窝基站的业务负载信息可获得的情况下，还可以进一步根据当前大蜂窝基站的业务负载信息动态调整上行方向的导频信号接收功率门限，具体方法可以参考前文所述的根据当前大蜂窝基站的业务负载信息动态调整下行导频信号接收功率门限的方法。
在本发明的另一实施例中，在确定上述导频信号接收功率门限(上行导频信号接收功率门限、下行导频信号接收功率门限或共同的导频信号接收功率门限)后，还可以进一步将确定的导频信号接收功率门限减小一个预定值，即增加一定的富余量，以进一步减小小蜂窝基站和大蜂窝基站的之间的干扰。对应于上行方向或下行方向的导频信号接收功率门限，则需要减小一个预定值，才能达到增加一定富余量的目的。
需要说明的是，在本发明的实施例中，下行方向和上行方向可以使用相同的频谱使用模式，也可以使用不同的频谱使用模式。例如，在下行方向和上行方向都使用频谱共用模式，或者都使用频谱分离模式；也可以在下行方向使用频谱共用模式，而在上行方向使用频谱分离模式；或者在上行方向使用频谱共用模式，而在下行方向使用频谱分离模式。
基于上述在具有至少两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法，本发明的实施例还给出了实现上述方法的频谱使用模式确定装置，如图4所示，该装置主要包括：
导频信号接收功率门限确定模块41，用于确定导频信号接收功率门限；
导频信号接收功率检测模块42，用于检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；
频谱使用模式确定模块43，用于将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率与确定的导频信号接收功率门限进行比较，如果大于所述导频信号接收功率门限，则确定采用频谱分离模式；否则，确定采用频谱共用模式。
其中，导频信号接收功率门限确定模块41可以根据图2所示的方法确定导频信号接收功率门限或根据图3所示的方法确定导频信号接收功率门限，又或者分别根据图2和图3所述的方法单独确定下行导频信号接收功率离门限和上行导频信号接收功率门限。
需要说明的是，由于本发明实施例所述的在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法需要通过小蜂窝基站与大蜂窝基站的协作控制来完成，因此，上述频谱使用模式确定装置实际上是一个逻辑装置，其中的各个模块可能位于不同的物理实体，例如分别位于大蜂窝基站或小蜂窝基站，又或者位于无线蜂窝网络中的其他网元内部。
根据频谱模式确定装置中频谱使用模式确定模块43所处的物理实体不同，上述实施例所述的频谱的使用方法可以分为中心式控制方式和分布式控制方式两种实现方式。
在中心式控制方式下，导频信号接收功率门限确定模块41和频谱使用模式确定模块43位于大蜂窝基站或无线蜂窝网络中的其它网元，如3GPPLTE网络的服务网关(S-GTW)等；而导频信号接收功率检测模块42位于小蜂窝基站。位于大蜂窝基站或其它网元的导频信号接收功率门限确定模块41确定上述导频信号接收功率门限后，频谱使用模式确定模块43将进一步收集由小蜂窝基站中导频信号接收功率检测模块42检测到的至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率，并根据收集到的导频信号接收功率和确定的导频信号接收功率门限确定小蜂窝基站的频谱使用模式，然后再进一步将确定的频谱使用模式发送给相应的小蜂窝基站。当导频信号接收功率门限确定模块41和频谱使用模式确定模块43位于大蜂窝基站中时，小蜂窝基站与大蜂窝基站将通过无线连接进行直接的双向信息交互。而当导频信号接收功率门限确定模块41和频谱使用模式确定模块43位于其它网元，如3GPP LTE网络的S-GTW中时，小蜂窝基站与大蜂窝基站之间的双向信息交互可以通过小蜂窝基站与该网元以及大蜂窝基站与该网元之间有线连接间接进行。
在分布式控制方式下，导频信号接收功率门限确定模块41位于大蜂窝基站或其它网元，如3GPP LTE网络的S-GTW等，导频信号接收功率检测模块42和频谱使用模式确定模块43均位于小蜂窝基站中。位于大蜂窝基站或其它网元的导频信号接收功率门限确定模块41确定上述导频信号接收功率门限后将确定的导频信号接收功率门限发送到小蜂窝基站；小蜂窝基站接收到导频信号接收功率门限后，通过导频信号接收功率检测模块42检测大蜂窝基站的导频信号接收功率，然后再由频谱使用模式确定模块43根据检测到的导频信号接收功率和接收到的导频信号接收功率门限确定小蜂窝基站频谱使用模式。当导频信号接收功率门限确定模块41位于大蜂窝基站中时，大蜂窝基站通过无线连接对小蜂窝基站进行直接的信息发送。当导频信号接收功率门限确定模块41位于其它网元中时，大蜂窝基站通过有线连接将确定的导频信号接收功率门限发送到该网元，该网元再通过有线连接将接收到的导频信号接收功率门限发送到小蜂窝基站。
图5和图6分别显示了采用中心式控制方式确定频谱使用模式时小蜂窝基站和大蜂窝基站的流程。在图5和图6所示的实施例中，使用导频信号接收功率表征小蜂窝和大蜂窝之间的距离，并且假设导频信号接收功率门限确定模块41和频谱使用模式确定模块43位于大蜂窝基站中。
如图5所示，在步骤51，小蜂窝基站在加电后，检测距离自身最近的大蜂窝基站的导频信号接收功率，具体包括：小蜂窝基站中的导频信号接收功率检测模块42检测周围的大蜂窝基站的导频信号接收功率，如检测3GPP网络中的公共导频信道(CPICH)的信号功率，或检测3GPP LTE网络中参考信号接收功率(Reference Signal Received Power)；如果检测到多个宏基站的导频信号，则需要比较接收信号功率，从中找出接收信号功率的最大值和相应的发射最强导频信号的大蜂窝基站，并将该大蜂窝基站视为与该小蜂窝基站距离最近的大蜂窝基站；然后，在步骤52，小蜂窝基站确定最强的导频信号接收功率对应的大蜂窝基站，并与所确定的大蜂窝基站建立连接；然后，在步骤53，将检测到的导频信号接收功率报告给所确定的大蜂窝基站；在步骤54，小蜂窝基站接收大蜂窝基站发送的包含频谱使用模式的通知消息；并且在步骤55根据接收到的频谱使用模式消息来调整其频谱使用模式。为了实现上述流程，小蜂窝基站还应该包括：用于确定检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率对应的大蜂窝基站，并与所确定的大蜂窝基站建立连接的连接模块；用于将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率报告给大蜂窝基站的导频信号接收功率报告模块；用于接收大蜂窝基站发送的包含频谱使用模式的通知消息的接收模块；以及用于根据接收到的频谱使用模式消息来调整其频谱使用模式的频谱使用模式调整模块。
如图6所示，在步骤61，大蜂窝基站中的导频信号接收功率门限确定模块41根据图2和/或图3所示的流程确定下行方向和/或上行方向的导频信号接收功率门限，为了描述方便，在本申请中将下行方向的导频信号接收功率门限以及上行方向的导频信号接收功率门限或上下行方向共用的导频信号接收功率门限统称为导频信号接收功率门限；在步骤62，从小蜂窝基站接收大蜂窝基站导频信号接收功率；然后，在步骤63，频谱使用模式确定模块43根据图1所示的流程确定小蜂窝基站下行和/或上行方向的频谱使用模式；最后，在步骤64，通知小蜂窝基站其频谱使用模式。其中，步骤61和62的执行顺序没有严格要求，即可以先执行步骤61，然后再执行步骤62；或者先执行步骤62，再执行步骤61；又或者并行执行步骤61和62。为了实现上述流程，大蜂窝基站还应该包括：用于从小蜂窝基站接收大蜂窝基站导频信号接收功率的导频信号接收功率接收模块；以及用于通知小蜂窝基站的频谱使用模式的频谱使用模式通知模块。
在大蜂窝基站根据图2所示的流程确定下行方向的导频信号接收功率门限时，如果大蜂窝基站执行收集和统计大蜂窝基站的业务负载信息的步骤，当下行方向大蜂窝基站的业务负载变化而导致确定的小蜂窝基站的频谱使用模式发生变化时，大蜂窝基站可以重新发送新的包含频谱使用模式的通知消息让小蜂窝基站改变其频谱使用模式。
在大蜂窝基站根据图3所示的流程确定上行方向的导频信号接收功率门限时，当上行方向大蜂窝基站的干扰变化而导致确定的小蜂窝基站的频谱使用模式如果变化时，大蜂窝基站也可以重新发送新的包含频谱使用模式的通知消息让小蜂窝基站改变其频谱使用模式。
图7和图8分别显示了采用分布式控制方式确定频谱使用模式时大蜂窝基站和小蜂窝基站的流程。在图7和图8的实施例中，使用导频信号接收功率表征小蜂窝和大蜂窝之间的距离，并且假设导频信号接收功率门限确定模块41位于大蜂窝基站，导频信号接收功率检测模块42和频谱使用模式确定模块43均位于小蜂窝基站中。
如图7所示，在步骤71，大蜂窝基站的导频信号接收功率门限确定模块41分别根据图2和/或图3所示的流程确定下行方向和/或上行方向的导频信号接收功率门限，然后，在步骤72，将确定的导频信号接收功率门限发送到小蜂窝基站。为了完成上述流程，大蜂窝基站还应该包括：用于将确定的导频信号接收功率门限发送到小蜂窝基站的门限发送模块。
如果大蜂窝基站根据图2和/或图3所示的流程确定的上行方向和/或下行方向的导频信号接收功率门限发生变化时，大蜂窝基站可以重新向小蜂窝基站发送新的导频信号接收功率门限。
如图8所示，在步骤81，小蜂窝基站在加电后，检测距离自身最近的大蜂窝基站的导频信号接收功率，具体包括：小蜂窝基站的导频信号接收功率检测模块42检测周围的大蜂窝基站的导频信号接收功率，如果检测到多个宏基站的导频信号，比较导频信号接收功率找出导频信号接收功率的最大值和相应的发射最强导频信号的大蜂窝基站，并将该大蜂窝基站视为与该小蜂窝基站距离最近的大蜂窝基站。然后，在步骤82，小蜂窝基站接收大蜂窝基站发送的导频信号接收功率门限。然后，在步骤83，频谱使用模式确定模块43根据检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率以及接收到的导频信号接收功率门限按照图1所示的流程确定小蜂窝基站上行方向和/或下行方向的频谱使用模式。最后，在步骤84根据确定的频谱使用模式调整自身的频谱使用模式。为了实现上述流程，小蜂窝基站还应该包括：用于接收大蜂窝基站发送的导频信号接收功率门限的门限接收模块；以及用于根据确定的频谱使用模式调整自身的频谱使用模式的频谱使用模式调整模块。
需要说明的是，如果大蜂窝基站的覆盖范围内有多个小蜂窝基站，则当其中一个小蜂窝基站采用频谱分离模式时，大蜂窝基站也应该工作在频谱分离模式。另外，频谱使用模式在大蜂窝基站不同的扇区中可以相同也可以不同。也就是说，上述的确定频谱使用模式原则和方法以及实现方式可以在大蜂窝基站的每一个扇区分别使用。但是，如果大蜂窝基站的一个扇区内有一个小蜂窝基站采用频谱分离模式时，大蜂窝基站的这个扇区也应该工作在频谱分离模式。
如果允许每个小蜂窝基站的最大发射功率不同，每个小蜂窝基站的最大发射功率也可以作为确定下行方向导频信号接收功率门限的参数之一，即在确定下行方向导频信号接收功率门限时，应该用待判决的小蜂窝基站的最大发射功率来估计在不同频谱使用模式下该小蜂窝基站所能达到的网络容量。
上述本发明的实施例给出了在具有大蜂窝和小蜂窝两层无线网络覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法，本领域的技术人员可以理解，上述方法也适用于多于两层的无线网络覆盖。例如宏蜂窝，微蜂窝和比微蜂窝更小的蜂窝可组成三层的无线网络覆盖。在多于两层的无线网络覆盖环境下，每相邻两层的无线网络的频谱使用均可采用本发明所提出的方法以及装置实现。
本发明的方法结合了两种频谱使用方式的优点，可以根据小蜂窝基站的位置信息、大蜂窝网络中的业务负载和/或大蜂窝网络中的干扰来确定小蜂窝基站和大蜂窝基站合适的频谱工作模式，从而提高的系统的频谱效率，使得总的可利用频谱资源在两个网络中得到合理的分配和使用。
下面，通过3GPP LTE网络给出仿真模型，如表1所示，对本发明实施例所述的频谱使用方法定量地进行仿真。
 参数   宏蜂窝   毫微微蜂窝
带宽   20MHZ(频谱共用模式)15MHZ(频谱分离模式)   20MHZ(频谱共用模式)5MHZ(频谱分离模式)
网络布局   19个宏蜂窝；每个蜂窝有三个扇区   1个毫微微蜂窝；每个毫微微蜂窝有一个扇区
 天线增益   14dBi   4dBi
小区半径   ISD(Inter-SiteDistance)＝500 10m
 传输功率   46dBm   24，18，12dBm
 路径损耗模型   128.1+37.6log10d(km)   38+30log10d(m)
 阴影衰落   8dB   8dB
 穿透(penetration)损耗 12dB 12dB
 终端功率类别(UE power class) 24dBm 24dBm
 基站噪声系数(BS noise figure) 5dB 5dB
 参数   宏蜂窝   毫微微蜂窝
 终端噪声系数(UE noise figure) 9dB 9dB
 白噪声水平(Thermal noiselevel) -174dBm/Hz -174dBm/Hz
表1
在本例中，两层无线蜂窝网络由宏蜂窝和毫微微蜂窝组成。宏蜂窝的小区间距离(Inter-Site-Distance)是500米(m)，每个小蜂窝的传输半径是10m。每个宏蜂窝基站有三个扇区，每个扇区有均匀分布的10个用户。每个小蜂窝基站有一个扇区，每个小蜂窝小区有均匀分布的5个用户。
3GPP LTE网络采用正交频分复用(OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)技术，每个子载波带宽是15KHz(千赫兹)，每个资源块(RB，Resource Block)由12个子载波组成。在频谱共用模式下，总的可用频谱带宽是20MHz；在频谱分离模式下，宏蜂窝的可用频谱带宽是15MHz，小蜂窝的可用频谱带宽是5MHz。用户的资源调度方法采用轮询(Round Robin)方式。假设宏蜂窝基站的发射功率是46dBm，小蜂窝基站的最大发射功率的有三种情况24dBm、18dBm和12dBm。基站总的发射功率的10％作为导频信号的发射功率。发射天线和接收天线的个数分别是一个和两个。
在频谱共用模式下，宏蜂窝和小蜂窝之间存在共信道干扰。在频谱分离模式下，宏蜂窝和小蜂窝之间存折临信道干扰。邻信道干扰比(AdjacentChannel Interference Ratio)是45dB。在本例中，网络容量使用数据吞吐量来衡量，且统计的数据吞吐量是去除30％信令开销后的数据吞吐量。
图9显示了小蜂窝基站所在宏蜂窝扇区的下行数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站之间的距离变化的曲线。其中，图9的横轴表示小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离，纵轴表示小蜂窝基站所在的宏蜂窝扇区的下行数据吞吐量。图9中的不同曲线分别代表宏蜂窝基站使用频谱共用模式和使用频谱分离模式时下行的数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线。其中，实线代表宏蜂窝基站使用频谱共用模式时的下行数据吞吐量；虚线代表宏蜂窝基站使用频谱分离模式时的下行数据吞吐量(小蜂窝基站的最大发射功率分别是24dBm，18dBm和12dBm的曲线分别用带有菱形、方形以及圆形的曲线代表)。从图9可以看出，宏蜂窝基站使用频谱共用模式时的业务吞吐量超过宏蜂窝基站使用频谱分离模式的业务吞吐量，并且宏蜂窝基站的数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化不大。这是因为只有少数靠近小蜂窝基站的宏蜂窝基站的宏蜂窝用户终端受到小蜂窝基站的干扰。
图10显示了小蜂窝基站使用频谱共用模式和使用频谱分离模式时下行数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线，其中，与图9类似，实线代表小蜂窝基站使用频谱共用模式时的下行数据吞吐量；虚线代表小蜂窝基站使用频谱分离模式时的下行数据吞吐量(小蜂窝基站的最大发射功率分别是24dBm，18dBm和12dBm的曲线分别用带有菱形、方形以及圆形的曲线代表)。如图10所示，当小蜂窝基站离宏蜂窝基站较近时，小蜂窝基站使用频谱分离模式的数据吞吐量超过使用频谱共用模式的数据吞吐量；而当小蜂窝基站离宏蜂窝基站超过一定距离时，小蜂窝基站使用频谱分离模式的数据吞吐量小于使用频谱共用模式的业务吞吐量。当小蜂窝基站在使用频谱共用模式和频谱分离模式具有相等的网络容量时，小蜂窝基站离宏蜂窝基站的距离可以作为小蜂窝基站频谱使用模式改变的下行方向的距离分界点。在本发明的实施例中，该距离可以作为距离门限，即小蜂窝基站频谱使用模式变化的距离分界点。当小蜂窝基站离宏蜂窝基站的距离超过该距离门限时，小蜂窝基站使用频谱共用模式，否则使用频谱分离模式。例如，当小蜂窝基站的最大发射功率分别是24dBm，18dBm和12dBm时，对应的距离门限分别是50m，75m和100m。在通过导频信号接收功率衡量小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离时，距离分界点对应于一定的导频信号接收功率门限，通过计算，当小蜂窝基站的最大发射功率分别是24dBm，18dBm和12dBm时，对应的下行方向导频信号接收功率门限分别是-43.2dBm，-49.8dBm和-54.5dBm。
在图9和图10中，假设宏蜂窝基站的下行业务负载是满负载，即100％。
图11中的曲线显示了当小蜂窝基站的最大发射功率是24dBm时，小蜂窝基站在不同的宏蜂窝基站业务负载(25％，50％，75％以及100％)下的下行数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线。其中，实线是小蜂窝基站使用频谱共用模式时下行的数据吞吐量；虚线是小蜂窝基站使用频谱分离模式时下行的数据吞吐量(业务负载是25％，50％，75％以及100％的曲线分别用带有菱形、三角形、方形以及圆形的曲线代表)。如图11所示，宏蜂窝基站业务负载越轻，距离门限，也即图11中实线和虚线的交点，距离宏蜂窝基站越近。这意味着离宏蜂窝基站更近的小蜂窝基站可以工作在频谱共用模式。这时，导频信号接收功率门限也相应变大。当业务负载分别是100％，75％，50％以及25％时，对应的距离门限分别是50m，30m，15m和0m，对应的下行方向的导频信号接收功率门限分别是-43.2dBm，-34.8dBm，-23.5dBm以及任意大的dBm。
图12中的曲线显示了小蜂窝基站所在的宏蜂窝扇区的上行的吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线，其中，实线是使用频谱共用模式时上行的数据吞吐量；虚线是使用频谱分离模式时上行的数据吞吐量。如图12所示，当小蜂窝基站离宏蜂窝基站较近时，宏蜂窝基站使用分离频谱使用模式的数据吞吐量超过使用频谱共用模式的数据吞吐量。当小蜂窝基站离宏蜂窝基站超过一定距离时，宏蜂窝基站使用共用频谱使用模式的数据吞吐量大于使用频谱分离模式的业务吞吐量。当宏蜂窝基站在使用频谱共用模式和频谱分离模式具有相等的网络容量时，小蜂窝基站所在的离宏蜂窝基站的距离可以作为小蜂窝基站频谱使用模式变化的上行方向的距离分界点。在本发明的实施例中，该距离可以作为上述门限，即频谱使用模式的距离分界点。当小蜂窝基站离宏蜂窝基站的距离超过该距离门限时，小蜂窝基站使用频谱共用模式，否则使用频谱分离模式。如图12所示，用来判断上行频谱使用模式的距离分界点是60m，相应的上行方向的导频信号接收功率门限是-46.2dBm。
图13中的曲线显示了小蜂窝基站上行的数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线，其中，实线是使用频谱共用模式时上行的数据吞吐量；虚线是使用频谱分离模式时上行的数据吞吐量。如图13所示，小蜂窝基站使用频谱共用模式时的业务吞吐量超过使用频谱分离模式的数据吞吐量，并且小蜂窝基站的数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化不大。这是因为只有少数靠近小蜂窝基站的宏蜂窝基站的用户宏蜂窝用户终端对小蜂窝基站的产生干扰。
在图12和图13中，宏蜂窝基站中上行的业务负载是满负载即100％。
图14中的曲线显示了宏蜂窝基站在不同的宏蜂窝基站业务负载下的上行数据吞吐量随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离变化的曲线，其中，实线是宏蜂窝基站使用频谱共用模式时的上行的数据吞吐量；虚线是宏蜂窝基站使用频谱分离模式时的上行的数据吞吐量(业务负载是25％，50％，75％以及100％的曲线分别用带有菱形、三角形、方形以及圆形的曲线代表)。如图14所示，当宏蜂窝基站业务负载越轻，距离分界点，也即实线和虚线的交点离宏蜂窝基站越近。这意味着离宏蜂窝基站更近的小蜂窝基站可以工作在频谱共用模式。这时，上行方向的导频信号接收功率门限也相应变大。当业务负载分别是100％，75％，50％和25％时，对应的距离分界点是60m，55m，50m和0m，对应的上行方向的导频信号接收功率门限分别是-46.2dBm，-44.7dBm，-43.2dBm和任意大的dBm。
图15中的曲线显示了宏蜂窝基站在使用频谱共用模式时所受到的上行干扰随着小蜂窝基站和宏蜂窝基站距离变化的曲线(从其他宏蜂窝基站受到的上行干扰用带有方形的曲线代表，从小蜂窝基站受到的上行干扰用带有菱形的曲线代表，而受到的总干扰用带有圆形的曲线代表)。在图15中，宏蜂窝基站中上行的业务负载是满负载即100％。宏蜂窝基站受到相邻的宏蜂窝小区上行的干扰为10.8dB。如图15所示，小蜂窝基站离宏蜂窝基站越近时，宏蜂窝基站受到小蜂窝小区上行的干扰越大，从而宏蜂窝基站受到上行总的干扰也越大。从图15中可以看出，在距离分界点(60m)，即宏蜂窝基站从其他宏蜂窝基站受到的上行干扰与从小蜂窝基站受到的上行干扰相等时小蜂窝基站和宏蜂窝基站的距离，宏蜂窝基站受到来自小蜂窝基站的上行干扰是7dB，宏蜂窝基站受到上行总的干扰是12dB。可以把该干扰作为可接受的总干扰门限total_IoT_threshold。反过来，宏蜂窝基站根据设置的可接受的总干扰门限total_IoT_threshold去除测量的宏蜂窝基站当前的上行干扰10.8dB就可以得到可按受的小蜂窝基站的干扰门限7dB。然后再根据小蜂窝基站对宏蜂窝基站产生的上行干扰和小蜂窝基站距离的关系就可以计算出上行的距离分界点60m和相应的用来判断上行频谱使用模式的导频信号接收功率门限-46.2dBm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法，其特征在于，包括：
A、确定导频信号接收功率门限；
B、小蜂窝基站检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；以及
C、将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率与所确定的导频信号接收功率门限进行比较，如果检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率大于所确定的导频信号接收功率门限，则采用频谱分离模式；否则，采用频谱共用模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导频信号接收功率门限包括下行导频信号接收功率门限；
步骤A所述确定导频信号接收功率门限包括：
判断是否可获得所述大蜂窝基站的业务负载信息，如果可以获得大蜂窝基站的业务负载信息，则根据获得的所述大蜂窝基站的业务负载信息确定下行导频信号接收功率门限；否则，将下行导频信号接收功率门限确定为预先设置的指定值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据获得的所述大蜂窝基站的业务负载信息确定下行导频信号接收功率门限包括：
根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息分别确定在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量与导频信号接收功率的关系；
计算在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量相等时的导频信号接收功率；
将计算得到的导频信号接收功率作为所述下行方向的导频信号接收功率门限。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先设置的指定值为所述大蜂窝基站在满负载的情况下，所述小蜂窝基站在频谱共用模式下和频谱分离模式下具有相等的网络容量时，所述小蜂窝基站检测到的所述大蜂窝基站的导频信号接收功率。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导频信号接收功率门限包括上行导频信号接收功率门限；
步骤A所述确定导频信号接收功率门限包括：
确定所述大蜂窝基站可接受的总干扰门限；
检测所述大蜂窝基站当前的上行干扰；
根据所述大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限以及当前的上行干扰确定可接受的小蜂窝干扰门限；
根据可接受的小蜂窝干扰门限确定上行导频信号接收功率门限。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述大蜂窝基站可接受的总干扰门限为当所述大蜂窝基站采用频谱共用模式和频谱分离模式具有相等的网络容量时，所述大蜂窝基站在使用频谱共用模式下所受到的总的上行干扰。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限以及当前的上行干扰确定可接受的小蜂窝干扰门限包括：从所述大蜂窝基站上行可接受的总干扰门限去除检测到的大蜂窝基站当前的上行干扰，计算得到的值为可接受的小蜂窝干扰门限。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果可以获得所述大蜂窝基站的业务负载信息，则根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息确定所述上行导频信号接收功率门限。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据获得的所述大蜂窝基站的业务负载信息确定所述上行导频信号接收功率门限包括：
根据获得的大蜂窝基站的业务负载信息分别确定在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量与导频信号接收功率的关系；
计算在频谱共用模式下和频谱分离模式下大蜂窝小区下行数据吞吐量相等时的导频信号接收功率；
将计算得到的导频信号接收功率作为所述下行方向的导频信号接收功率门限。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述大蜂窝小区为宏蜂窝小区；所述小蜂窝小区为微蜂窝小区或微微蜂窝小区或毫微微蜂窝小区；或者
所述大蜂窝小区为微蜂窝小区；所述小蜂窝小区为微微蜂窝小区或毫微微蜂窝小区；或者
所述大蜂窝小区为微微蜂窝小区，所述小蜂窝小区为毫微微蜂窝小区。
11.一种在具有至少两层覆盖的无线蜂窝网络中频谱的使用方法，其特征在于，包括：
A、确定距离门限，所述距离门限为小蜂窝基站频谱使用模式变化的距离分界点，其中，所述频谱使用模式包括频谱共用模式和频谱分离模式；
B、检测所述小蜂窝基站和与之距离最近的大蜂窝基站之间的距离；
C、将检测到的距离与所确定的距离门限进行比较，如果检测到的导频信号接收功率大于所确定的距离门限，则采用频谱共用模式；否则，采用频谱分离模式。
12.一种频谱使用模式确定装置，其特征在于，包括：
导频信号接收功率门限确定模块，用于确定导频信号接收功率门限；
导频信号接收功率检测模块，用于检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；以及
频谱使用模式确定模块，用于将检测到的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率与确定的导频信号接收功率门限进行比较，如果大于所确定的导频信号接收功率门限，则采用频谱分离模式；否则，采用频谱共用模式。
13.一种基站，其特征在于，包括：
导频信号接收功率检测模块，用于检测大蜂窝基站的导频信号接收功率；
连接模块，用于确定所检测的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率对应的大蜂窝基站，并与所确定的大蜂窝基站建立连接；
导频信号接收功率报告模块，用于将检测到的最强的导频信号接收功率报告给所确定的大蜂窝基站；
接收模块，用于接收大蜂窝基站发送的包含频谱使用模式的通知消息；
频谱使用模式调整模块，用于根据接收到的频谱使用模式消息调整自身的频谱使用模式。
14.一种基站，其特征在于，包括：
导频信号接收功率门限确定模块，用于确定导频信号接收功率门限；
导频信号接收功率接收模块，用于从小蜂窝基站接收大蜂窝基站导频信号接收功率；
频谱使用模式确定模块，用于判断所接收的导频信号接收功率是否大于导频信号接收功率门限，如果大于，则确定采用频谱分离模式；否则，确定采用频谱共用模式；以及
频谱使用模式通知模块，用于通知小蜂窝基站的确定的频谱使用模式。
15.一种基站，其特征在于，包括：
门限接收模块，用于接收大蜂窝基站发送的导频信号接收功率门限；
导频信号接收功率检测模块，用于检测至少一个大蜂窝基站的导频信号接收功率；
频谱使用模式确定模块，用于判断所检测的导频信号接收功率中最强的导频信号接收功率是否大于所接收的导频信号接收功率门限，如果大于，则确定采用频谱分离模式；否则，确定采用频谱共用模式；以及
频谱使用模式调整模块，用于根据确定的频谱使用模式调整自身的频谱使用模式。
16.一种基站，其特征在于，包括：
导频信号接收功率门限确定模块，用于确定导频信号接收功率门限；
门限发送模块，用于将确定的导频信号接收功率门限发送到小蜂窝基站。
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