CN104717697A

CN104717697A - 一种载波聚合中的成员载波选择方法及设备

Info

Publication number: CN104717697A
Application number: CN201310688117.9A
Authority: CN
Inventors: 崔高峰; 李寒卉; 刘帅军; 汪宇; 王卫东; 张英海
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-17

Abstract

本发明提供了一种载波聚合中的成员载波选择方法及设备，该方法包括：获取速率门限值，并从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波，所述剩余可用速率用于表示一个载波剩余的频谱资源所能够提供的最大传输速率。由于在本发明提供的技术方案中，以各个载波剩余的频谱资源可提供的最大传输速率作为该载波是否适合作为成员载波的依据，则基站在选择成员载波时，总是会从剩余的频谱资源足够多的载波中选择，从而避免了频谱资源剩余较少但是RSRP较高的载波被选作为成员载波，实现了各个载波之间的负载均衡。

Description

一种载波聚合中的成员载波选择方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及到一种载波聚合中的成员载波选择方法及设备。

背景技术

作为科技发展的产物，网络已经成为人们生活中不可或缺的一部分，因此也对移动通信系统提出了新的要求。电磁波作为无线通信系统的信息传输载体，其频率总量的需求也越来越大。下一代移动通信系统，又被称为IMT-A，其传输带宽的最低要求是40MHz，并考虑支持100MHZ的扩展带宽，以达到未来移动通信传输速率要求。

3GPP在2011年完成的LTE Release10中开始研究载波聚合技术以提供更快的通信速率和更大的系统容量。载波聚合技术作为解决未来通信频谱资源问题的一项关键技术，通过多个单元载波的聚合使用，实现更大更灵活的系统带宽，并且提供了将离散频率资源进行整合利用的功能。LTE-Advanced的载波聚合技术支持连续载波聚合以及频带内或者频带间的非连续载波聚合，最大聚合带宽可以达到100MHz。

成员载波的选择是载波聚合技术中一个重要的组成部分。多个成员载波聚合形成较宽的聚合带宽，成员载波的优劣直接影响信道的质量，进而影响通信系统的性能。成员载波有主成员载波（PCC）与辅成员载波（SCC）之分，每一个用户都会配置一个主成员载波和数个辅成员载波，目前主要的成员载波选择方法有以下两种：参考信号接收功率（RSRP）检测和负载平衡检测。

截止目前，基于RSRP的成员载波选择方法首先要确定主成员载波，一般选择RSRP最大的载波为主成员载波，选择RSRP一定门限值的除主成员载波以外的载波作为辅成员载波。

但是在实际应用中，低频段的载波RSRP一般好于高频段的载波，基于RSRP的成员载波选择方法很容易导致低频段的载波过载，而高频段的载波的频谱资源被浪费的现象，现有技术中的方案不能实现各个载波的负载均衡。

发明内容

本发明提供了一种选择成员载波的方法及设备，能够实现各个载波之间的负载均衡。

本发明提供了一种载波聚合中的成员载波选择方法，包括：

获取速率门限值；

从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波，所述剩余可用速率用于表示一个载波剩余的频谱资源所能够提供的最大传输速率。

优选的，所述从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波之后，所述方法还包括：

计算至少一组在波段上相邻的L个待聚合成员载波所对应的剩余可用速率的方差值，L为需要聚合的成员载波的数目；

从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合。

优选的，所述从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合，具体包括：

从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择剩余可用速率的方差值最小的一组成员载波进行聚合。

优选的，所述获取速率门限值，具体包括：

分别计算各个载波所对应的速率门限值，其中第i个载波所对应的速率门限值为Rth(i)=Rt(i)-Rt(i)*N(i)/（N0+1），Rt(i)为第i个载波的所有频谱资源所能够提供的最大传输速率，N(i)为第i个载波已接入的用户设备的个数，N0为当前各载波承载的用户设备的个数的和。

优选的，所述获取速率门限值，具体包括：

获取各个载波的剩余可用速率的平均值作为速率门限值。

本发明提供了一种载波聚合中的成员载波选择设备，包括：

门限值获取模块，用于获取速率门限值；

成员载波选择模块，用于从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波，所述剩余可用速率用于表示一个载波剩余的频谱资源所能够提供的最大传输速率。

优选的，该设备还包括：

载波聚合模块，用于在所述成员载波选择模块从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波之后，计算至少一组在波段上相邻的L个待聚合成员载波所对应的剩余可用速率的方差值，L为需要聚合的成员载波的数目，并从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合。

优选的，所述载波聚合模块具体用于，从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择剩余可用速率的方差值最小的一组成员载波进行聚合。

优选的，所述门限值获取模块具体用于，分别计算各个载波所对应的速率门限值，其中第i个载波所对应的速率门限值为Rth(i)=Rt(i)-Rt(i)*N(i)/（N0+1），Rt(i)为第i个载波的所有频谱资源所能够提供的最大传输速率，N(i)为第i个载波已接入的用户设备的个数，N0为当前各载波承载的用户设备的个数的和。

优选的，所述门限值获取模块具体用于，获取各个载波的剩余可用速率的平均值作为速率门限值。

本发明中，基站获取速率门限值，并从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波，所述剩余可用速率用于表示一个载波剩余的频谱资源所能够提供的最大传输速率。由于在本发明提供的技术方案中，以各个载波剩余的频谱资源可提供的最大传输速率作为该载波是否适合作为成员载波的依据，则基站在选择成员载波时，总是会从剩余的频谱资源足够多的载波中选择，从而避免了频谱资源剩余较少但是RSRP较高的载波被选作为成员载波，实现了各个载波之间的负载均衡。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种载波聚合中的成员载波选择方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种载波聚合中的成员载波选择设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的核心思想在于：基站在是否选择一个载波作为聚合载波时，不再以该载波对应的RSRP为依据，而是以该载波剩余的频谱资源所能够提供的最大传输速率（剩余可用速率）为依据，如果剩余可用速率大于一个门限值，则说明该载波还能够提供足够的速率，即该载波还没有被过度占用，可以继续被聚合用于数据的传输。相应的，如果没有大于速率门限值，则说明剩余的频谱资源不足，为了防止该载波过载，不再将该载波用于传输。

实施例一

本发明实施例一提供了一种载波聚合中的成员载波选择方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101，获取速率门限值。

这里的速率门限值可以为本领域技术人员预先设定。

步骤102，从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波，所述剩余可用速率用于表示一个载波剩余的频谱资源所能够提供的最大传输速率。

本发明实施例中，基站从剩余可用速率大于速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波，如果剩余可用速率大于一个门限值，则说明该载波还能够提供足够的速率，即该载波还没有被过度占用，可以继续被聚合用于数据的传输。相应的，如果没有大于速率门限值，则说明剩余的频谱资源不足，为了防止该载波过载，不再将该载波用于传输。通过这种方式，能够实现各个载波的负载均衡。

优选的，步骤102之后，该方法还包括：计算至少一组在波段上相邻的L个待聚合成员载波所对应的剩余可用速率的方差值，L为需要聚合的成员载波的数目；从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合。

在实际应用中，在频段上非连续载波的聚合会因为信道特性的不同而降低频率利用率，一般使基站选择频段上相近的L个载波作为备选的成员载波组合，在此基础上，本发明实施例中，还使基站计算至少一组在波段上相邻的L个待聚合成员载波所对应的剩余可用速率的方差值，并从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合，通过这种方式，能够保证基站为用户选择的载波的稳定性，保证用户在聚合载波上的吞吐量。

优选的，本发明实施例中，从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合，具体为：从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择方差最小的一组成员载波进行聚合。

优选的，获取速率门限值，具体包括：

分别计算各个载波所对应的速率门限值，其中第i个载波所对应的速率门限值为Rth(i)=Rt(i)-Rt(i)*N(i)/（N0+1），Rt(i)为第i个载波的所有频谱资源所能够提供的最大传输速率，N(i)为第i个载波已接入的用户设备的个数，N0为当前接入各载波承载的用户设备的个数的和。通过这种方式，能够使接入基站的用户的满意度最高，具体的：

为了评估成员载波的负载能力并将其划分等级而引入了微观经济学的模型。将成员载波视为一经济实体，以单价P出售频谱资源，频谱资源由信息传输速率R来衡量，用户的满意度为收益。其中用户满意度可由下式来表示：

u(R)=ln(R)+d

其中d为常数。

对于成员载波来讲，一个成员载波可以给多个用户提供频谱资源，其频谱资源（商品总量）分为已经被用户使用部分（已售商品）和未被利用部分（待售商品），其中待售商品定价为P，故一个载波的收益π为

π = Σ_{i - 1}^{N} u (R_{i}) + P R_{s} = N \ln (\frac{R_{T} - R_{S}}{N}) + Nd + {PR}_{S} - - - (1)

R_i是指使用该成员载波的频谱资源的各个用户产生的传输速率，由于在Release10阶段，除了特别说明，被聚合的成员载波的带宽都相同，故此处设定各成员载波能负载的最大传输速率为R_T，R_S为待售频谱资源可负载的传输速率。N为使用该成员载波的用户个数。在同构网络中，每个接入用户的传输速率为(R_T-R_S)/N。P遵循经济学理论中的供需关系，整个通信系统中频谱资源越丰富，P的值越小，反之，P的值越大。

将（1）对R_S进行求导

\frac{&PartialD; π}{&PartialD; R_{S}} = 0 = \frac{- N}{R_{T} - R_{S}} + P

得每个成员载波的供应函数：注：P为变量，此时是微观经济学中个人供给的价格。

根据市场供给与个人供给的关系，即水平加总个人供给曲线来得出市场供给曲线，可知所有成员载波的供应函数为且应满足N₀是指该基站当前各载波承载的用户设备的个数的和。

当有新用户接入时，首先计算新用户接入后的利润函数。若新接入用户在接入的一个成员载波上产生的传输速率为R_p

该用户在此成员载波上的的利润函数为

π’=u(R_p)-PR_p=ln(R_p)+d+PR_p (2)

将（2）对R_p进行求导

\frac{&PartialD; π^{,}}{&PartialD; R_{p}} = 0 = \frac{1}{R_{p}} - P

得需求函数：

D = R_{p} = \frac{1}{P}

均衡价格由供给与需求共同确定，即S_T=D，此时

R_{T} - \frac{N_{0}}{P} = \frac{1}{P}

求得

P = \frac{N_{0} + 1}{R_{T}},

P显然满足

P > \frac{N_{0}}{R_{T}}

将P的值代入R_th,得

R_{th} = R_{T} - \frac{N}{P} = R_{T} - \frac{{NR}_{T}}{N_{0} + 1} .

优选的，也可以使基站获取各个载波的剩余可用速率的平均值作为速率门限值，这样基站能够根据自身整体的负载状态调整相应的速率门限值，并且基站总是从负载小于平均值的载波中选择待聚合的成员载波，使各个载波之间的负载更为均衡。

基于相同的构思，本发明实施例还提供了一种载波聚合中的成员载波选择设备，作为基站应用于载波聚合的通信系统中，如图2所示，该设备包括：

门限值获取模块201，用于获取速率门限值；

成员载波选择模块202，用于从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波，所述剩余可用速率用于表示一个载波剩余的频谱资源所能够提供的最大传输速率。

优选的，该设备还包括：

载波聚合模块203，用于在所述成员载波选择模块选择该载波作为待聚合成员载波之后，计算至少一组在波段上相邻的L个待聚合成员载波所对应的剩余可用速率的方差值，L为需要聚合的成员载波的数目，并从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合。

优选的，载波聚合模块203具体用于，从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择剩余可用速率的方差值最小的一组成员载波进行聚合。

优选的，门限值获取模块201具体用于，分别计算各个载波所对应的速率门限值，其中第i个载波所对应的速率门限值为Rth(i)=Rt(i)-Rt(i)*N(i)/（N0+1），Rt(i)为第i个载波的所有频谱资源所能够提供的最大传输速率，N(i)为第i个载波已接入的用户设备的个数，N0为当前接入各载波承载的用户设备的个数的和；或者，

获取各个载波的剩余可用速率的平均值作为速率门限值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种载波聚合中的成员载波选择方法，其特征在于，包括：

获取速率门限值；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从剩余可用速率大于所述速率门限值的载波中选择待聚合的成员载波之后，所述方法还包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择一组成员载波进行聚合，具体包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取速率门限值，具体包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取速率门限值，具体包括：

获取各个载波的剩余可用速率的平均值作为速率门限值。

6.一种载波聚合中的成员载波选择设备，其特征在于，包括：

门限值获取模块，用于获取速率门限值；

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述载波聚合模块具体用于，从剩余可用速率的方差值小于预设值的各组成员载波中选择剩余可用速率的方差值最小的一组成员载波进行聚合。

9.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述门限值获取模块具体用于，分别计算各个载波所对应的速率门限值，其中第i个载波所对应的速率门限值为Rth(i)=Rt(i)-Rt(i)*N(i)/（N0+1），Rt(i)为第i个载波的所有频谱资源所能够提供的最大传输速率，N(i)为第i个载波已接入的用户设备的个数，N0为当前各载波承载的用户设备的个数的和。

10.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述门限值获取模块具体用于，获取各个载波的剩余可用速率的平均值作为速率门限值。