CN102202406A - 干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干扰抑制方法，涉及无线通信网络技术领域。该方法包括步骤：S1.毫微微小区基于其服务的用户测量并反馈的信息确定对其产生干扰的毫微微小区的集合，并将所述集合内的所有毫微微小区的小区ID上报至毫微微小区网关；S2.所述毫微微小区网关根据毫微微小区上报的信息建立毫微微小区间的干扰关系图，并基于所述干扰关系图对毫微微小区分簇；S3.确定每个毫微微小区簇的影响范围；S4.为每个孤立簇以及每个簇的影响范围内的毫微微小区分配资源。本发明的方法以资源分配来实现毫微微小区间的干扰抑制，从而保证毫微微小区用户可靠的通信，同时最大化宏小区和毫微微小区重叠覆盖的双层网络中毫微微小区层的频谱利用效率和系统容量。

Description

干扰抑制方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，尤其涉及一种宏小区与毫微微小区的混合组网中毫微微小区间的干扰抑制方法。

背景技术

众多高数据速率无线通信标准的出现，表明无线通信进入了可靠性和容量飞速增长的时代，Cooper定律很好的诠释了无线通信的容量增长：“在过去的104年里，无线通信容量每30个月增长1倍”。例如，自1957年美国民用无线通信系统得到推广应用，无线通信容量至今已增长了近100万倍，其中，由更宽频带的使用带来了25倍增长，更小的时、频调度粒度带来了5倍的增长，更好的调制方法带来了5倍的增长，通过减小小区的面积和传输距离带来了1600倍的增长。通过减小小区的面积带来的巨大增益，实质上是空间频谱利用率(即单位面积吞吐量的提高)和接收信号强度的提高带来的。因此，一种低成本、可提供高速率的室内覆盖的小区架构--毫微微小区(Femtocell)的出现，引起了研究领域、运营商和设备制造商的广泛关注。

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，在收发之间没有直达天线。而Femtocell是一种低功耗、短距离的无线数据接入小区，其覆盖范围一般为10～50米，使用光纤或数字用户线(x Digital Subscriber Line，xDSL)等宽带连接作为回传方式。Femtocell的出现得到了广泛的重视，3GPPLTE已将其纳入R8的标准，并将其命名为Home Node B(家庭基站)。

针对移动通信使用情况的调查表明超过50％的语音通信和超过70％的数据通信发生在室内环境。同时现在城市发展迅速，尤其是中国，城区的建筑物愈加密集，人口密度也在快速增加，给网络带来越来越重的负载，同时室内覆盖的质量也是亟待解决的问题。Femtocell近年来取得了飞速的发展，不仅标准化工作已经十分成熟，各种商用网络，实验网在世界上许多国家都开始应用。因此在不久的将来，会有越来越多的家庭选择在家中安装家庭基站，一些办公楼、购物中心也会选择部署家庭基站增强室内的覆盖，从而可能出现Femtocell密集部署的情况。为了更好的利用珍贵的频谱资源，通过在空间上对频率的复用最大化系统容量，Femtocell和传统宏小区复用频率资源是比较好的选择，这样，必然带来较为严重的Femtocell间干扰，极端的情况是两个Femtocell基站分别安装在墙的两侧并使用了相互重叠的资源。因此，若没有有效的干扰抑制和资源分配算法，Femtocell边缘用户的通信无法保证，造成难以容忍的掉话率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够有效抑制宏小区和Femtocell重叠覆盖的双网络中Femtocell间的同层干扰，保证Femtocell用户可靠的通信，同时最大化Femtocell层频谱利用效率和系统容量的干扰抑制方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种干扰抑制方法，该方法包括步骤：

S1.毫微微小区基于其服务的用户测量并反馈的信息确定对其产生干扰的毫微微小区的集合，并将所述集合内的所有毫微微小区的小区ID上报至毫微微小区网关；

S2.所述毫微微小区网关根据毫微微小区上报的信息建立毫微微小区间的干扰关系图，并基于所述干扰关系图对毫微微小区分簇；

S3.确定每个毫微微小区簇的影响范围；

S4.为每个孤立簇以及每个簇的影响范围内的毫微微小区分配资源。

其中，对于任意一个毫微微小区服务的用户，测量毫微微小区的有用信号强度、其它毫微微小区的信号功率及小区ID。

其中，用户测量毫微微小区的有用信号强度可通过测量其导频信号或参考信号实现，通过测量同步信号、参考信号或导频信号获得小区ID，并通过上行反馈信道将测量信息上报至本毫微微小区。

其中，步骤S1中毫微微小区确定对其产生干扰的毫微微小区的集合的步骤包括：

S1.1设

为一个毫微微小区服务的用户测量到的毫微微小区干扰的总和，若

则执行步骤S1.3，否则执行步骤S1.2，其中，p_s为有用信号强度，I_i(i＝1，2，...，n)为其它毫微微小区的信号强度，n为用户测量的毫微微小区的数量，γ_th为设定值；

S1.2从I_i(i＝1，2，...，n)中选择最大的一个值并删除，得到新的I_total值，返回执行步骤S1.1；

S1.3被删除的I_i所对应的毫微微小区构成对服务所述用户的毫微微小区产生干扰的毫微微小区的集合；

S1.4若所述毫微微小区服务的用户多于一个，则重复步骤S1.1-S1.3，将步骤S1.3得到的集合取并集，得到最终的集合，否则，以步骤S1.3得到的集合为最终的集合。

其中，在步骤S2中所述毫微微小区网关以建筑物为单位对一个建筑物内的所有毫微微小区建立干扰关系图，用G＝(V，E)表示毫微微小区干扰关系图，V为端点集合，表示毫微微小区，E为边集，令e_k，l∈{0，1}表示E中的元素，若毫微微小区k在毫微微小区1的干扰集合中，或毫微微小区1在毫微微小区k的干扰集合中，则e_k，l＝1，表示毫微微小区k与毫微微小区1之间存在干扰关系，否则e_k，l＝0。

其中，步骤S2中对毫微微小区分簇的步骤包括：

S2.1若集合E中除对角元素以外所有的元素均为1，则干扰关系图G中(剩余)的端点构成簇R_m，并执行步骤S2.3，否则执行步骤S2.2，其中，m为簇的编号，初始值为1；

S2.2将干扰关系图G中度数最小的端点移至集合B中，同时，将该端点和相连的边从所述干扰关系图G中删除，生成新的集合E，并执行步骤S2.1，所述度数为与端点相连的边的个数。

S2.3若集合B不为空，则用集合B中的端点构建新的干扰关系图G，清空集合B，并返回步骤S2.1，否则结束。

其中，所述簇的影响范围包括簇内的所有毫微微小区以及与这些毫微微小区有干扰关系但不在该簇中的毫微微小区。

其中，步骤S4包括步骤：

S4.1对于任意m＝1，2，...，N_C，若有σ_m＝ζ_m，则定义簇R_m为孤立簇，若有σ_m＞ζ_m，则将簇R_m的影响范围g_m存入集合S_G，其中，

N_g为簇影响范围的总数，σ_m＝|g_m|与ζ_m＝|R_m|分别为g_m与R_m内毫微微小区的数量；

S4.2对于所述孤立簇R_m，将系统资源等分为ζ_m份，每一份分配给簇R_m内的一个毫微微小区，簇R_m内的毫微微小区使用相互正交的资源；

S4.3将集合S_G内的g_m按照σ_m由大到小排序，得到集合S′_G；

S4.4设σ′_１表示S′_G中第一个元素内的毫微微小区的个数，将系统资源等分为σ′₁份；

S4.5从S′_G中第一个元素开始，为其中的每一个毫微微小区分配步骤S4.4中确定的一份资源，若遇到已经分配了资源的毫微微小区，则不再对其进行分配，且使同一簇影响范围内的毫微微小区间使用相互正交的资源，直至为S′_G内所有簇的影响范围内的毫微微小区均分配了资源。

(三)有益效果

本发明的干扰抑制方法以资源分配来实现Femtocell间的干扰抑制，从而保证Femtocell用户可靠的通信，同时最大化宏小区和Femtocell重叠覆盖的双层网络中Femtocell层的频谱利用效率和系统容量。

附图说明

图1为依照本发明一种实施方式的干扰抑制方法所基于的Femtocell的架构示意图；

图2为依照本发明一种实施方式的干扰抑制方法流程图；

图3为依照本发明一种实施方式的干扰抑制方法中确定干扰集合的流程图；

图4为依照本发明一种实施方式的干扰抑制方法中对Femtocell分簇的流程图；

图5为依照本发明一种实施方式的干扰抑制方法中为每个簇或每个簇的影响范围内的Femtocell分配资源的流程图。

具体实施方式

本发明提出的干扰抑制方法，结合附图及实施例详细说明如下。

本发明的基本思想是：Femtocell基于用户测量并反馈的信息，确定对其产生干扰的Femtocell集合，并将这个集合内所有Femtocell的小区ID上报给Femtocell网关(F-GW)；F-GW根据这些上报信息建立Femtocell间的干扰关系图，进而基于干扰关系图对Femtocell分簇，分簇的原则是有干扰关系的Femtocell尽量分在同一簇中，没有干扰关系的Femtocell必须分在不同的簇；确定每个Femtocell簇的影响范围，进而确定哪些Femtocell簇为孤立簇；为孤立簇和其它簇内的Femtocell分配资源。

本实施例基于Femtocell的架构如图1所示。Femtocell通过数字用户线(DSL)等与Femtocell网关(F-GW)相连，F-GW与运营商的核心网相连。本是实例中F-GW负责Femtocell的资源分配。

如图2所示，依照本发明一种实施方式的干扰抑制方法包括步骤：

S1.Femtocell基于其服务的用户测量并反馈的信息确定对其产生干扰的Femtocell的集合，并将该集合内的所有Femtocell的小区ID上报至F-GW。Femtocell用户可以通过测量参考信号或导频信号等获得各小区的信号强度，通过同步信号、参考信号、或导频信号等获得小区ID，并通过上行反馈信道将测量信息上报至本毫微微小区。

S2.F-GW根据Femtocell上报的信息建立Femtocell间的干扰关系图，并基于该干扰关系图对Femtocell分簇；

S3.确定每个Femtocell簇的影响范围；

S4.为每个孤立簇以及每个簇的影响范围内的Femtocell分配资源。

如图3所示，步骤S1中Femtocell确定对其产生干扰的Femtocell的集合的步骤包括：

S1.1设

I_i为一个Femtocell服务的用户测量到的临近Femtocell干扰的总和，若

则执行步骤S1.3，否则执行步骤S1.2，其中，p_s为有用信号强度，I_i(i＝1，2，...，n)为其它Femtocell的信号强度，n为用户测量的Femtocell的数量，γ_th为设定值；

S1.2从I_i(i＝1，2，...，n)中选择最大的一个值并删除，得到新的I_total值，返回执行步骤S1.1；

S1.3被删除的I_i所对应的Femtocell构成对服务该用户的Femtocell产生干扰的Femtocell的集合；

S1.4若所述Femtocell服务的用户多于一个，则重复步骤S1.1-S1.3，将步骤S1.3得到的集合取并集，得到最终的集合，否则，以步骤S1.3得到的集合为最终的集合。

由于安装在不同建筑内的Femtocell间的干扰很小，可忽略，为降低算法的复杂度和F-GW的计算量，在步骤S2中F-GW以建筑物为单位对一个建筑物内的所有毫微微小区建立干扰关系图，用G＝(V，E)表示毫微微小区干扰关系图，V为端点集合，表示毫微微小区，E为边集，令e_k，l∈{0，1}表示E中的元素，若毫微微小区k在毫微微小区1的干扰集合中，或毫微微小区1在毫微微小区k的干扰集合中，则e_k，l＝1，表示毫微微小区k与毫微微小区1之间存在干扰关系，否则e_k，l＝0。

如图4所示，步骤S2中对Femtocell分簇的步骤包括：

S2.1若集合E中除对角元素以外所有的元素均为1，则干扰关系图G中(剩余)的端点构成簇R_m，并执行步骤S2.3，否则执行步骤S2.2，其中，m为簇的编号，初始值为1；

S2.2将干扰关系图G中度数最小的端点移至集合B中，同时，将该端点和相连的边从所述干扰关系图G中删除，生成新的集合E，并执行步骤S2.1，所述度数为与端点相连的边的个数。

S2.3若集合B不为空，则用集合B中的端点构建新的干扰关系图G，清空集合B，并返回步骤S2.1，否则结束。

一个簇的影响范围包括这个簇内所有的Femtocell，和与这些Femtocell有干扰关系、但不在这个簇中的Femtocell。

如图5所示，步骤S4包括步骤：

S4.1对于任意m＝1，2，...，N_C，若有σ_m＝ζ_m，则定义簇R_m为孤立簇，若有σ_m＞ζ_m，则将簇R_m的影响范围g_m存入集合S_G，其中，

N_g为簇影响范围的总数，σ_m＝|g_m|与ζ_m＝|R_m|分别为g_m与R_m内Femtocell的数量；

S4.2对于所述孤立簇R_m，将系统资源等分为ζ_m份，每一份分配给簇R_m内的一个Femtocell，簇R_m内的Femtocell使用相互正交的资源；

S4.3将集合S_G内的g_m按照σ_m由大到小排序，得到集合S′_G；

S4.4设σ′₁表示S′_G中第一个元素内的Femtocell的个数，将系统资源等分为σ′₁份；

S4.5从S′_G中第一个元素开始，为其中的每一个Femtocell分配步骤S4.4中确定的一份资源，若遇到已经分配了资源的Femtocell，则不再对其进行分配，且使同一簇影响范围内的Femtocell间使用相互正交的资源，直至为S′_G内所有簇的影响范围内的Femtocell均分配了资源。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种干扰抑制方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S1.毫微微小区基于其服务的用户测量并反馈的信息确定对其产生干扰的毫微微小区的集合，并将所述集合内的所有毫微微小区的小区ID上报至毫微微小区网关；

S2.所述毫微微小区网关根据毫微微小区上报的信息建立毫微微小区间的干扰关系图，并基于所述干扰关系图对毫微微小区分簇；

S3.确定每个毫微微小区簇的影响范围；

S4.为每个孤立簇以及每个簇的影响范围内的毫微微小区分配资源。

2.如权利要求1所述的干扰抑制方法，其特征在于，对于任意一个毫微微小区服务的用户，测量毫微微小区的有用信号强度、其它毫微微小区的信号功率及小区ID。

3.如权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，用户测量毫微微小区的有用信号强度可通过测量其导频信号或参考信号实现，通过测量同步信号、参考信号或导频信号获得小区ID，并通过上行反馈信道将测量信息上报至本毫微微小区。

4.如权利要求3所述的干扰抑制方法，其特征在于，步骤S1中毫微微小区确定对其产生干扰的毫微微小区的集合的步骤包括：

S1.1设为一个毫微微小区服务的用户测量到的毫微微小区干扰的总和，若

则执行步骤S1.3，否则执行步骤S1.2，其中，p_s为有用信号强度，I_i(i＝1，2，...，n)为其它毫微微小区的信号强度，n为用户测量的毫微微小区的数量，γ_th为设定值；

S1.2从I_i(i＝1，2，...，n)中选择最大的一个值并删除，得到新的I_total值，返回执行步骤S1.1；

S1.3被删除的I_i所对应的毫微微小区构成对服务所述用户的毫微微小区产生干扰的毫微微小区的集合；

S1.4若所述毫微微小区服务的用户多于一个，则重复步骤S1.1-S1.3，将步骤S1.3得到的集合取并集，得到最终的集合，否则，以步骤S1.3得到的集合为最终的集合。

5.如权利要求1所述的干扰抑制方法，其特征在于，在步骤S2中所述毫微微小区网关以建筑物为单位对一个建筑物内的所有毫微微小区建立干扰关系图，用G＝(V，E)表示毫微微小区干扰关系图，V为端点集合，表示毫微微小区，E为边集，令e_k，l∈{0，1}表示E中的元素，若毫微微小区k在毫微微小区1的干扰集合中，或毫微微小区1在毫微微小区k的干扰集合中，则e_k，l＝1，表示毫微微小区k与毫微微小区1之间存在干扰关系，否则e_k，l＝0。

6.如权利要求5所述的干扰抑制方法，其特征在于，步骤S2中对毫微微小区分簇的步骤包括：

S2.1若集合E中除对角元素以外所有的元素均为1，则干扰关系图G中(剩余)的端点构成簇R_m，并执行步骤S2.3，否则执行步骤S2.2，其中，m为簇的编号，初始值为1；

S2.2将干扰关系图G中度数最小的端点移至集合B中，同时，将该端点和相连的边从所述干扰关系图G中删除，生成新的集合E，并执行步骤S2.1，所述度数为与端点相连的边的个数。

S2.3若集合B不为空，则用集合B中的端点构建新的干扰关系图G，清空集合B，并返回步骤S2.1，否则结束。

7.如权利要求1所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述簇的影响范围包括簇内的所有毫微微小区以及与这些毫微微小区有干扰关系但不在该簇中的毫微微小区。

8.如权利要求7所述的干扰抑制方法，其特征在于，步骤S4包括步骤：

S4.1对于任意m＝1，2，...，N_C，若有σ_m＝ζ_m，则定义簇R_m为孤立簇，若有σ_m＞ζ_m，则将簇R_m的影响范围g_m存入集合S_G，其中，

N_g为簇影响范围的总数，σ_m＝|g_m|与ζ_m＝|R_m|分别为g_m与R_m内毫微微小区的数量；

S4.2对于所述孤立簇R_m，将系统资源等分为ζ_m份，每一份分配给簇R_m内的一个毫微微小区，簇R_m内的毫微微小区使用相互正交的资源；

S4.3将集合S_G内的g_m按照σ_m由大到小排序，得到集合S′_Ｇ；

S4.4设σ′₁表示S′_G中第一个元素内的毫微微小区的个数，将系统资源等分为σ′₁份；

S4.5从S′_G中第一个元素开始，为其中的每一个毫微微小区分配步骤S4.4中确定的一份资源，若遇到已经分配了资源的毫微微小区，则不再对其进行分配，且使同一簇影响范围内的毫微微小区间使用相互正交的资源，直至为S′_G内所有簇的影响范围内的毫微微小区均分配了资源。

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