CN103369545B

CN103369545B - 一种在无线网络中划分协作区域的方法和装置

Info

Publication number: CN103369545B
Application number: CN201210089580.7A
Authority: CN
Inventors: 薛超; 林咏华; 阎蓉; 李明强; 祝超; 占海
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: WO2013143470A1; US20160345180A1; GB2514742A; DE112013000952T5; CN103369545A; US9736698B2; GB201418067D0; US9503904B2; GB2514742B; US20150087320A1

Abstract

本发明涉及无线网络，其公开一种在无线网络中划分协作区域的方法和装置，该方法包括：获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将所述外部区域划分为朝内区域和朝外区域；以及将所述内部区域和外部区域内的朝内区域组合为新协作区域。该方法简单易行，可以解决由于划分协作区域所带来的协作区域边缘问题，同时又避免协作区域之间的关联，从而降低调度的复杂性。

Description

一种在无线网络中划分协作区域的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线网络，特别涉及在无线网络中划分协作区域的方法和装置。

背景技术

随着人们对无线网络数据业务需求的不断增加，如何尽可能地提高系统的吞吐量和频谱效率成为下一代无线网络的关注重点。基站间的协作是充分获得系统潜在容量的一项重要技术。通过小区间的交互可以充分利用各个小区的局部信息，协作调度网络资源，获取较优的全局性能。而协作的第一步就是要确定协作的区域以及确定协作的基站、小区。

一般而言，有三种方法确定协作的小区：网络决定法、用户决定法和二者的折中。网络决定法是指所有协作小区都是事先由网络划定的，用户一旦落在某个小区，只能和事先定义好的其它小区进行协作，不能根据用户接收信号的强度进行选择。这种方法的优点是比较简单，但是缺点相当的明显：极大限制了协作的性能。用户决定法是指所有的协作小区都是实时地由用户来确定，用户一旦落在某个小区，可以根据自己接收到的信号强度来自由选择协作的小区。这种方法优点是提高了协作的性能，但是小区间的协作传输会进一步增加网络资源调度的复杂度和网络信息交互的负载。协作传输需要不同的小区同时实现对用户的传输，因此小区间需要协商如何分配各自小区的天线、子载波以及功率等无线资源，而作为整个网络的一个节点，每个小区的决策既受限于邻近小区，同时又影响邻近小区的决策，考虑到小区的邻接，这种影响必然会扩散到全网的范围，从而造成一个极为复杂的全网资源调度问题。鉴于上述问题，出现了二者折中的方法，先由网络划分出协作区域来把无线资源调度的复杂度限制在可接受的范围内，然后在这个区域内再由用户来确定实际协作的小区。

然而，这种折中的方法又会导致协作区域边缘的用户无法与属于另一协作区域的邻近小区进行协作，从而损失了协作区域边缘用户的性能。为了解决这个问题，又有一种方法被提出，它的基本思想是使协作区域边缘小区成为两个协作区域的重叠小区再通过二者之间的协商来处理重叠区域对用户的协作传输。这种方法在一定程度缓解协作区域的边缘效应，但本质上仍然需要不同协作区域之间的交互，协作区域之间仍然存在耦合，调度的复杂度依旧存在。

因此需要一种简单易行的协作区域的划分方法。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种在无线网络中划分协作区域的方法和装置。

根据本发明的第一方面，提供一种在无线网络中划分协作区域的方法，包括：获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将所述外部区域划分为朝内区域和朝外区域；以及将所述内部区域和外部区域内的朝内区域组合为新协作区域。

根据本发明的第二方面，提供一种在无线网络中划分协作区域的装置，包括：获取模块，被配置为获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；初始协作区域确定模块，被配置为根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；初始协作区域划分模块，被配置为将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；外部区域划分模块，被配置为根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将所述外部区域划分为朝内区域和朝外区域；以及新协作区域组合模块，被配置为将所述内部区域和外部区域内的朝内区域组合为新协作区域。

本发明提出了一种简单易行的无线网络的协作区域的划分方法，可以解决由于划分协作区域所带来的协作区域边缘问题，同时又避免协作区域之间的关联，从而降低调度的复杂性。

附图说明

结合附图，通过参考下列详细的示例性实施例的描述，将会更好地理解本发明本身、优选的实施方式以及本发明的目的和优点，其中：

图1示出适于用来实现本发明实施方式的示例性计算系统100的框图；

图2示出根据本发明的实施例的划分协作区域的方法；

图3示出根据本发明实施例的划分协作区域的方法流程图；

图4示出根据本发明第一实施例的初始协作区域的划分示意图；

图5示出根据本发明第一实施例的外部区域的划分示意图；

图6示出根据本发明第二实施例的初始协作区域的划分示意图；

图7示出根据本发明第二实施例的外部区域的划分示意图；以及

图8示出根据本发明实施例的划分协作区域的装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算系统200的框图。如图1所示，计算机系统100可以包括：CPU(中央处理单元)101、RAM(随机存取存储器)102、ROM(只读存储器)103、系统总线104、硬盘控制器105、键盘控制器106、串行接口控制器107、并行接口控制器108、显示控制器109、硬盘110、键盘111、串行外部设备112、并行外部设备113和显示器114。在这些设备中，与系统总线104耦合的有CPU 101、RAM 102、ROM 103、硬盘控制器105、键盘控制器106、串行控制器107、并行控制器108和显示控制器109。硬盘110与硬盘控制器105耦合，键盘111与键盘控制器106耦合，串行外部设备112与串行接口控制器107耦合，并行外部设备113与并行接口控制器108耦合，以及显示器114与显示控制器109耦合。应当理解，图1所述的结构框图仅仅是为了示例的目的，而不是对本发明范围的限制。在某些情况下，可以根据具体情况增加或减少某些设备。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

下面将参照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instruction means)的制造品(manufacture)。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。

图2出根据本发明实施例在无线网络中划分协调区域的方法，包括：在步骤S201，获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；在步骤S202，根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；在步骤S203，将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；以及在步骤S204，根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将外部区域划分为朝内区域和朝外区域；在步骤S205，将所述内部区域和所述外部区域的朝内区域组合为新协作区域。

在步骤S201，获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围，其中协作区域的范围确定了协定区域由多少个小区构成，以上参数由网络运营商在进行网络规划时设置，可以从网络运营商处获得以上参数。

在步骤S203，将初始协作区域划分为内部区域和外部区域，其中内部区域由初始协作区域中与其它协作区域不相邻的小区组成，外部区域由初始协作区域中与其它协作区域相邻的小区组成。

在步骤S204，根据外部区域内小区的天线朝向和基站位置将外部区域划分为朝内区域和朝外区域，具体地，以外部区域内小区的基站位置为起点和以初始协作区域的中心为终点进行连线，如果所述连线与外部区域内小区的天线朝向的夹角为锐角，则该小区的天线所管辖的区域为朝内区域；如果所述连线与外部区域内小区的天线朝向的夹角为直角或钝角，则该小区的天线所管辖的区域为朝外区域。

在步骤S205，将所述内部区域和所述外部区域的朝内区域组合为新协作区域，由于本协作小区的用户与外部区域内管辖朝外区域的天线之间的信道质量通常比较差，选择管辖朝外区域的天线进行协作的几率比较小，因此在确定新协作区域时将外部区域的朝外区域排除在新协作区域之外。

图3示出根据本发明实施例的划分协作区域的方法流程图，在步骤S301，获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；在步骤S302，根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；在步骤S303，将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；以及在步骤S304，根据外部区域内小区的天线朝向和小区的基站位置将外部区域划分为朝内区域和朝外区域；在步骤S305，将所述内部区域和所述外部区域的朝内区域组合为新协作区域；在步骤S306，以该新协作区域为基本单位进行全网拼接，在步骤S307，判断全网拼接是否无缝；如果判断结果为“是”，则在步骤S308，将该新协作区域确定为最终协作区域；如果判断结果为“否”，则在步骤S309，将至少部分朝外区域纳入到新协作区域中，以形成无缝的全网拼接。

第一实施例

图4示出根据本发明第一实施例的初始协作区域的划分示意图，根据协作区域的范围和无线网络内各小区的基站位置确定出整个无线网络的7个初始协作区域，其中7个初始协作区域分别用不同的线型进行标识，以位于中心的初始协作区域为例，该初始协作区域由小区1-19组成，其中小区1-7与其它初始协作区域不相邻，因此小区1-7组成该初始协作区域的内部区域，小区8-19分别与其它协作区域相邻，因此小区8-19组成该初始协作区域的外部区域。

图5示出根据本发明第一实施例的外部区域的划分示意图，其中对图3所示的外部区域内小区8-19进行划分，如图5所示，外部区域内小区的天线朝向分别为X、Y和Z方向。以图3所示的外部区域内的小区17为例，以基站位置B为起点和以协作区域中心O为终点进行连线，天线朝向X与连线BO成锐角，因此朝向为X的天线所管辖的区域I3为朝内区域，天线朝向Y与连线BO成直角，因此朝向为Y的天线所管辖的区域O2为朝外区域，天线朝向Z与连线BO成钝角，因此朝向为Z的天线所管辖的区域O1为朝外区域，按照上述方法对外部区域内的其它小区划分朝外区域和朝内区域，最后朝外区域包括：O1、O2、O4、O5、O7、O8、O10、O14、O15、O17、O18、O20、O21、O24、O25、O27、O28、O30、O31、O33、O34，朝内区域包括：I3、I6、I9、I11、I 12、I13、I16、I19、I23、I22、I26、I29、I32、I35、I36。

之后按照步骤S105将包含小区1-19的初始协作区域重新确定为包括以下小区和区域的新协作区域：小区1-7以及朝内区域I3、I6、I9、I11、I12、I13、I16、I19、I23、I22、I26、I29、I32、I35、I36。

最后以该新协作区域为基本单位进行全网拼接，由于全网拼接是无缝的，最终确定出7个协作区域，图5中分别用不同的线形来区分7个协作区域。

第二实施例

图6示出根据本发明第二实施例的初始协作区域的划分示意图，根据协作区域的范围和无线网络内各小区的基站位置确定出7个初始协作区域，其中7个初始协作区域分别用不同的线型进行标识，在该实施例的无线网络中，三个小区共享一个基站，以位于中心的初始协作区域为例，该初始协作区域由小区1-21组成，小区1-21由7个基站进行管理控制，其中小区1、2、3、8、13、21与其它初始协作区域不相邻，因此小区1、2、3、8、13、21组成该初始协作区域的内部区域，小区4、5、6、7、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、20分别与其它协作区域相邻，因此小区4、5、6、7、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、20组成该初始协作区域的外部区域。

图7示出根据本发明第二实施例的外部区域的划分示意图，其中对图6所示的外部区域内小区4、5、6、7、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、20进行划分，如图7所示，外部区域内小区的天线朝向分别为X、Y和Z方向。以外部区域内的小区4、5和6为例，以基站位置B为起点和以协作区域中心O为终点进行连线，天线朝向X与连线BO成钝角，因此朝向为X的天线所管辖的小区4为朝外区域，天线朝向Y与连线BO成锐角，因此朝向为Y的天线所管辖的小区5为朝内区域，天线朝向Z与连线BO成锐角，因此朝向为Z的天线所管辖的小区6为朝内区域，按照上述方法对外部区域内的其它小区划分朝外区域和朝内区域，最后朝外区域包括小区4、7、9、12、14、15、17、19、20，朝内区域包括小区5、6、10、11、16、18。

之后按照步骤S 105将包含小区1-21的初始协作区域重新确定为由以下小区组成的新协作区域：内部区域的小区1、2、3、8、13、21和外部区域的朝内区域的小区5、6、10、11、16、18。

最后以该新协作区域为基本单位进行全网拼接，由于全网拼接是无缝的，最终确定出7个协作区域，图7中分别用不同的线形来区分7个协作区域。

基于同一发明构思，本发明提出一种在无线网络中划分协作区域的装置，图8示出根据本发明的实施例划分协作区域的装置800，该装置包括：获取模块8001，被配置为获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；初始协作区域确定模块8002，被配置为根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；初始协作区域划分模块8003，被配置为将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；外部区域划分模块8004，被配置为根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将所述外部区域划分为朝内区域和朝外区域；以及新协作区域组合模块8005，被配置为将所述内部区域和外部区域内的朝内区域组合为新协作区域。

其中所述内部区域由初始协作区域中与其它协作区域不相邻的小区组成，所述外部区域由初始协作区域中与其它协作区域相邻的小区组成。

根据本发明的实施例，其中外部区域划分模块8004被配置为：以外部区域内小区的基站位置为起点和以初始协作区域的中心为终点进行连线；如果所述连线与外部区域内小区的天线朝向的夹角为锐角，则该小区的天线所管辖的区域为朝内区域；如果所述连线与外部区域内小区的天线朝向的夹角为直角或钝角，则该小区的天线所管辖的区域为朝外区域。

根据本发明的实施例，还包括全网拼接模块8006，被配置为：以该新协作区域为基本单位进行全网拼接，其中所述全网拼接模块8006进一步被配置为：如果全网拼接是无缝的，则将该新协作区域确定为最终协作区域；如果全网拼接不是无缝的，则将所述外部区域的至少部分朝外区域纳入到该新协作区域中，以形成无缝的全网拼接。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种在无线网络中划分协作区域的方法，包括：

获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；

根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；

将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；

根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将所述外部区域划分为朝内区域和朝外区域；以及

将所述内部区域和外部区域内的朝内区域组合为新协作区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部区域由初始协作区域中与其它协作区域不相邻的小区组成，所述外部区域由初始协作区域中与其它协作区域相邻的小区组成。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将所述外部区域划分为朝内区域和朝外区域包括：

以外部区域内小区的基站位置为起点和以初始协作区域的中心为终点进行连线；

如果所述连线与外部区域内小区的天线朝向的夹角为锐角，则该小区的天线所管辖的区域为朝内区域；

如果所述连线与外部区域内小区的天线朝向的夹角为直角或钝角，则该小区的天线所管辖的区域为朝外区域。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：以该新协作区域为基本单位进行全网拼接。

5.根据权利要求4所述的方法，其中以该新协作区域为基本单位进行全网拼接包括：

如果全网拼接不是无缝的，则将所述外部区域的至少部分朝外区域纳入到该新协作区域中，以形成无缝的全网拼接。

6.一种在无线网络中划分协作区域的装置，包括：

获取模块，被配置为获取无线网络内各小区的天线朝向、各小区的基站位置和协作区域的范围；

初始协作区域确定模块，被配置为根据协作区域的范围和各小区的基站位置确定初始协作区域；

初始协作区域划分模块，被配置为将初始协作区域划分为内部区域和外部区域；

外部区域划分模块，被配置为根据外部区域内小区的天线朝向和外部区域内小区的基站位置将所述外部区域划分为朝内区域和朝外区域；以及

新协作区域产生模块，被配置为将所述内部区域和外部区域内的朝内区域组合为新协作区域。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述内部区域由初始协作区域中与其它协作区域不相邻的小区组成，所述外部区域由初始协作区域中与其它协作区域相邻的小区组成。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中外部区域划分模块被配置为：

9.根据权利要求6所述的装置，还包括全网拼接模块，被配置为：以该新协作区域为基本单位进行全网拼接。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述全网拼接模块被配置为:如果全网拼接不是无缝的，则将所述外部区域的至少部分朝外区域纳入到该新协作区域中，以形成无缝的全网拼接。