CN104994585A - 一种基于x2接口的资源协调方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于X2接口的资源协调方法，涉及移动通信技术。基站周期性地检查全网所有资源块的信道质量信息，查看对当前缓冲队列中被服务的业务而言信道质量最好的资源块，若符合条件的资源块未被占用则该业务能得到最好的服务；若在此周期内该资源块被某一相邻基站所占用，则根据基站资源的负荷情况向相邻基站提出相应的资源协调申请。本发明通过网络中基站之间的资源协调分配，能够提高频谱资源的利用率，保证了小区的服务质量，优化了系统容量。在资源协调过程中，通过X2接口进行基站之间的信息交流，能够明显地减少资源协商过程的时延，及时做出准确的决策。

Description

一种基于X2接口的资源协调方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其是涉及用于长期演进移动通信系统(LTE/LTE-Advanced，Long Term Evolution/Long Term Evolution-Advanced)中家庭基站与家庭基站之间、家庭基站与宏基站之间的一种基于X2接口的资源协调方法。
背景技术
调查显示，在无线通信使用中超过70％的话音服务和90％的数据服务产生于室内，因此如何保证室内无线覆盖的效果和容量的优化配置是一个亟需解决的问题。尤其在建筑物密集的区域，无线规划更是一个难题。简单地增大宏基站的发射功率并不能解决问题。在下一代移动通信系统中，室内覆盖问题更加突出。家庭基站的提出很好地解决了室内覆盖问题。家庭基站是一项新兴的无线通信技术，它与宏基站相比具有体积小、功耗低、成本低、即插即用等特点，可以由用户自行部署，很大程度上节省了运营商的固定资本投入，提高运营商的收益。家庭基站的部署能够极大地改善无线信号在室内的覆盖，为用户提供更好的服务质量。但是家庭基站也有缺点。由于授权频段资源紧缺，家庭基站有时需要与相邻的宏基站和家庭基站共享频段，这样基站之间就会因频率的碰撞产生同频干扰。当家庭基站广泛部署时，同频干扰概率更大，其影响更加明显，若不能采取有效的干扰协调措施，将会使整个移动通信系统的服务质量变得很差。因此基站之间需要协商频段的分配，避免因使用相同频段的资源导致干扰过大而浪费资源。良好的资源协商分配方法能够有效地减小基站之间的同频干扰，同时通过为基站各自协商分配对本基站有利的资源块，达到相邻小区整体容量的增强。
家庭基站能够广泛部署在家庭、学校、企业和商场等等，在一些业务流量大的场所，如大型商场、夜间的学校宿舍区等，家庭基站的资源会比较紧缺。在企业级应用中，如夜间学校宿舍区视频通话、微博上网、微信等通信请求，此时为了满足该热点区域的用户业务，可以通过资源协商，获得足够的资源，保障小区业务的服务质量(QoS，Quality of Service)。对于蜂窝网络业务，服务质量包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。在网络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。
中国专利CN102438271A《一种资源协调方法、系统及装置》提出一种在不采用X2接口或S1接口的情况下的资源协调方法，方法包括：网络管理设备NM(Net Manager)接收受信号干扰的基站发送的协调信息；所述NM根据所述协调信息，确定协调配置信息，其中包括需要进行资源协调的目标基站的信息以及目标基站需要采用的协调子帧模式；所述NM通知目标基站采用协调子帧模式进行数据传输。该方法从时域的角度去协调资源，没有协商频域的资源，并且没有使用到X2接口以及S1接口。进行频域资源的协商，能够使得基站与基站之间的频域资源有序可控，预先避免了资源的碰撞、冲突以及局部拥塞，还能通过小区间的协作降低小区间干扰。通过X2接口进行基站之间的协商能够显著地降低协作的时延，提高协作的时效性和准确度。
发明内容
本发明旨在提供一种基于X2接口的资源协调方法。该方法适合在家庭基站密集部署的混合蜂窝网络中，基于X2接口通过资源协调分配降低基站之间的干扰，提高网络的整体吞吐量以及频谱利用率；在基站资源紧缺的情况下，还能通过与相邻基站的协商频率资源的借贷，从而缓解基站的负载压力。
一种基于X2接口的资源协调方法，包括以下步骤：
基站周期性地检查每个资源块上的平均信道质量信息aver_CQIn(t)，对各个资源块的aver_CQIn(t)进行排序，得到一张平均信道质量信息排序表sorted_aver_CQIn；
确定本基站当前资源负荷情况；
预测本基站的容量优化目标，根据所述容量优化目标确定本基站待协调的资源块，形成待协调资源块集合；
遍历所述待协调资源块集合中的所有资源块，找出占有这些资源块的相邻基站，并通过X2接口向相邻基站提出资源协调请求；
通过X2接口接收相邻基站反馈的资源协调决策，根据所述资源协调决策进行资源协调。
另一种基于X2接口的资源协调方法，包括以下步骤：
接收相邻基站发送的资源协调请求；
根据资源协调请求类型，确定资源协调决策，并通过X2接口发送给相邻基站；
接收相邻基站反馈的确认信息，作出资源协调准备。
本发明能够根据基站的资源负荷情况提出相应的资源协调申请，在空闲的时候通过交换信道质量更好的资源提高小区的吞吐量；在繁忙的时候有偿的向相邻小区借用资源既能够保证小区的服务质量，又能够保证公平性。利用X2接口进行基站之间的信息协商，能够保证信息传递的时延，使得做出的决策能够准确的满足小区的需求。
附图说明
图1为本发明实施例中宏基站与家庭基站的系统架构图；
图2为本发明实施例提供的一种资源协调方法流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种资源协调方法流程图；
图4为本发明实施例提供的基于X2接口的资源协调方法的总流程图；
图5为本发明实施例提供的资源协调方法中资源协商流程图。
具体实施方式
本发明实施例中，基站周期性地检查全网所有资源块的信道质量信息，查看对当前缓冲队列中将被服务的业务而言信道质量最好的资源块，若符合条件的资源块未被占用则该业务能得到最好的服务；若在此周期内该资源块被某一相邻基站所占用，则根据基站资源的负荷情况向相邻基站提出相应的资源协调申请。本发明实施例能够根据基站的资源负荷情况提出相应的资源协调申请，在空闲的时候通过交换信道质量更好的资源提高小区的吞吐量；在繁忙的时候有偿的向相邻小区借用资源既能够保证小区的服务质量，又能够保证公平性。利用X2接口进行基站之间的信息协商，能够保证信息传递的时延，使得做出的决策能够准确的满足小区的需求。
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是典型的宏基站与家庭基站的系统框架图，容易看出宏基站与家庭基站、家庭基站与家庭基站之间会存在同频干扰，本发明通过对小区资源进行合理的协调分配，减少基站之间的频率碰撞，保证基站个体以及小区整体的吞吐量。本发明中提到的基站包括宏基站和家庭基站。
以下结合图2～5，对本发明实施例做进一步详细描述。
图2是本发明实施例提供的一种资源协调方法，具体包括以下步骤：
S101：基站周期性地检查每个资源块上的平均信道质量信息aver_CQIn(t)，对各个资源块的aver_CQIn(t)进行排序，得到一张平均信道质量信息排序表sorted_aver_CQIn。
上述排序表是确定出待协调资源块集合的依据。在每次资源调度结束以后，基站会记录下第t个时隙占用第n个资源块的用户在此资源块上的信道质量信息CQIn(t)，并与第t-1个时隙第n个资源块的平均信道质量信息进行平均处理，公式如式(1)所示。aver_CQIn(t)是第t个时隙，第n个资源块在所分配用户上的平均信道质量信息，它可以表示资源块在一定时间窗口内的平均传输效率，时间窗口长度可根据需要自行定义。
aver_CQIn(t)＝(1-a)aver_CQIn(t-1)+aCQIn(t)      式(1)
其中，a是取值在0到1之间的影响因子，￡表示CQIn(t)对aver_CQIn(t)的影响程度。
S102：确定本基站当前资源负荷情况。
基站确定自身的资源负荷情况。假设基站当前业务为满足QoS需求所需资源块占可使用资源块的比例为若则认为当前基站的资源空闲，若则认为当前基站的资源紧缺。阈值Qth用于判定基站的资源是否处于空闲或者紧缺状态，该阈值由人为设定，一般取值范围在0.5～0.7之间。
S103：预测本基站的容量优化目标，根据所述容量优化目标确定本基站待协调的资源块，形成待协调资源块集合。
优选的，待协调资源块集合中的资源块按协调优先级从高到低进行排序。其中待协调资源块集合中资源块的协调优先级可以按照容量目标优化的程度进行排序。
具体的，基站根据当前资源负荷情况、所述平均信道质量信息排序表以及QoS需求，预测所需达到的容量优化目标。其中，预测容量优化目标的方法有很多种，采用遗传算法、粒子群算法等均可实现目标的优化，但具体实现方法在本专利不进行限定。根据当前资源负荷情况，容量优化目标分为两种情况：(1)当资源紧缺时，优化的目标为尽可能地缓解资源紧缺状况；(2)当资源空闲时，优化的目标则为提高系统整体的吞吐量。
S104：遍历待协调资源块集合中的所有资源块，找出占有这些资源块的相邻基站，并通过X2接口向相邻基站提出资源协调请求。
基站会根据配置的参数决定向多少个符合条件的相邻基站提出资源协调请求。这个配置的参数也会根据协调请求的满足比例进行调节。
上述待协调资源块集合中的所有资源块定义为目标资源块，若已知相邻基站的可使用资源块列表，则直接找出占有目标资源块的相邻基站，并提出资源协调请求；若没有所述可使用资源块列表，则需要先向周边邻区做广播，获取相邻基站的可使用资源块列表，找出占有目标资源块的相邻基站，并提出资源协调请求。
为描述方便，下文以eNB1表示提出资源协调请求的本基站，以eNB2表示接收资源协调请求的相邻基站。根据eNB1当前资源负荷情况，若eNB1处于资源空闲状态，则eNB1提出的资源协调请求属于资源交换请求；若eNB1处于资源紧缺状态，则eNB1提出的资源协调请求属于资源借贷请求。
S105：通过X2接口接收相邻基站反馈的资源协调决策，根据所述资源协调决策进行资源协调。
eNB1通过X2接口接收到eNB2的资源协调决策后，判断eNB2的决策。
若对方答应资源协调请求，则eNB1向eNB2发送一个确认信息，并做好相应的协调准备。eNB1更新本基站的可使用资源块列表，同时eNB2在接收到来自eNB1的确认信息后，更新自身的可使用资源块列表；
若对方拒绝资源协调请求，则eNB1根据本基站资源紧缺程度，做出相应的决策。若资源空闲，则eNB1不采取任何措施；若资源紧缺，则eNB1从待协调资源块集合中再找出另一个符合条件的资源块，并向占有该资源块的相邻基站提出资源协调请求。
图3是本发明实施例提供的另一种资源协调方法，具体包括以下步骤：
S201：接收相邻基站发送的资源协调请求。
S202：根据资源协调请求类型，确定资源协调决策，并通过X2接口发送给相邻基站。
具体的，若资源协调请求属于资源交换请求，基站根据自身负荷情况、对相邻基站的请求允许度及待协调资源块的信道质量信息，做出是否交换资源块的决策。若资源协调请求属于资源借贷请求，基站根据相邻基站和自身资源紧缺程度、对相邻基站的请求允许度，做出是否借贷资源块的决策。
为描述方便，下文以eNB1表示提出资源协调请求的相邻基站，以eNB2表示接收资源协调请求的本基站。若基站eNB1处于资源空闲状态，则eNB1提出的资源协调请求属于资源交换请求，基站eNB2接收到资源交换请求后，综合考虑自身的负荷情况、对eNB1的请求允许度以及待协调资源块的信道质量信息，做出是否交换资源块的决策，并将所做的决策通过X2接口发送给eNB1。
这里提到的请求允许度是在对接收到的请求做决策时所需要考虑的一个参数，当对方基站接收本基站的协调请求时，本基站会提高对其的请求允许度，反之，则降低对其的请求允许度。当基站处于资源紧缺与空闲之间的临界状态时，通过请求允许度来做出是否接收请求的决策，会更加合理。
若eNB1处于资源紧缺状态，则eNB1提出的资源协调请求属于资源借贷请求，eNB2接收到资源借贷请求后，结合eNB1和自身的资源紧缺程度以及请求允许度做出相应的借贷决策，并将所做的决策通过X2接口发送给eNB1。
当资源紧缺的时候，基站会立即检查当前是否有借出的资源块，若有，则强制回收借出的资源块，以保证基站自身的服务质量。
当接收到资源借贷请求时，eNB2结合以及请求允许度作出协调决策，其中分别为基站eNB1、eNB2当前业务为满足QoS需求所需资源块占可使用资源块的比例。在做协调决策时，需要先对eNB2自身的网络繁忙情况进行判断，分为三种情况：空闲，轻度繁忙，重度繁忙。当时eNB2的网络繁忙情况定义为空闲；当 时定义为轻度繁忙；当时定义为重度繁忙。Qth1和Qth2是人为定义的阈值，并且Qth1＜Qth2。决策的选择有以下几种：若eNB2空闲，则无偿的借给eNB1资源块使用，并约定一段时间后返还。若eNB2轻度繁忙，但仍能够满足时延要求敏感或者有保证比特速率需求的业务，则有偿的将资源块借给eNB1使用一段时间。这里的有偿指的是，当eNB1资源空闲时，需要从自身所占有的资源中借出等量的资源块，并让eNB2使用相同的时间，当作回报。若eNB2重度繁忙，则拒绝资源协调。
S203：接收相邻基站反馈的确认信息，作出资源协调准备。
具体包括，答应资源协调请求后，eNB1向eNB2发送一个确认信息，eNB2在接收到来自eNB1的确认信息后，更新自身的可使用资源块列表，同时，eNB1更新本基站的可使用资源块列表，并做好相应的资源协调准备。
本发明实施例通过基站周期性地检查全网所有资源块的信道质量信息，查看对当前缓冲队列中将被服务的业务而言信道质量最好的资源块，若符合条件的资源块未被占用则该业务能得到最好的服务；若在此周期内该资源块被某一相邻基站所占用，则根据基站资源的负荷情况向相邻基站提出相应的资源协调申请。本发明通过同频网络中基站之间的资源协调分配，显著地提高了频谱资源的利用率，保证了小区的QoS，优化了系统容量。在资源协调过程中，通过直接X2接口进行基站之间的信息交流，能够明显地减少资源协商过程的时延，及时做出准确的决策。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于X2接口的资源协调方法，其特征在于包括以下步骤：
基站周期性地检查每个资源块上的平均信道质量信息aver_CQIn(t)，对各个资源块的aver_CQIn(t)进行排序，得到一张平均信道质量信息排序表sorted_aver_CQIn；
确定本基站当前资源负荷情况；
预测本基站的容量优化目标，根据所述容量优化目标确定本基站待协调的资源块，形成待协调资源块集合；
遍历所述待协调资源块集合中的所有资源块，找出占有这些资源块的相邻基站，并通过X2接口向相邻基站提出资源协调请求；
通过X2接口接收相邻基站反馈的资源协调决策，根据所述资源协调决策进行资源协调。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述确定本基站当前资源负荷情况具体包括：
基站当前业务为满足QoS需求所需资源块占可使用资源块的比例为若则认为当前基站的资源空闲，若则认为当前基站的资源紧缺。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述预测本基站的容量优化目标具体包括：
根据所述本基站当前资源负荷情况、所述平均信道质量信息排序表以及QoS需求，预测所需达到的容量优化目标；所述待协调资源块集合中的资源块可按协调优先级从高到低进行排序。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述遍历所述待协调资源块集合中的所有资源块，找出占有这些资源块的相邻基站，并通过X2接口向相邻基站提出资源协调请求，具体包括：
若已知相邻基站的可使用资源块列表，则直接找出占有目标资源块的相邻基站，并提出资源协调请求；
若没有所述可使用资源块列表，则需要先向周边邻区做广播，获取相邻基站的可使用资源块列表，找出占有目标资源块的相邻基站，并提出资源协调请求。
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述资源协调请求，具体包括：
若所述基站当前资源负荷情况为资源空闲状态，则所述资源协调请求属于资源交换请求；若所述基站当前资源负荷情况为资源紧缺状态，则所述资源协调请求属于资源借贷请求。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述资源协调决策进行资源协调，具体包括：
若对方答应资源协调请求，则发送确认信息并做好相应的资源协调准备；
若对方拒绝资源协调请求，则根据本基站资源紧缺程度做出相应的决策；
所述发送确认信息并做好相应的资源协调准备，可具体包括：
更新本基站的可使用资源块列表，同时答应资源协调请求的基站在收到确认信号后更新自身的可使用资源块列表；
所述根据本基站资源紧缺程度并做出相应的决策，可具体包括：
若资源空闲，则不采取任何措施；
若资源紧缺，则从待协调资源块集合中再找出另一个符合条件的资源块，并向占有该资源块的相邻基站提出资源协调请求。
7.一种基于X2接口的资源协调方法，其特征在于包括以下步骤：
接收相邻基站发送的资源协调请求；
根据资源协调请求类型，确定资源协调决策，并通过X2接口发送给相邻基站；
接收相邻基站反馈的确认信息，作出资源协调准备。
8.如权利要求7所述方法，其特征在于，根据资源协调请求类型确定资源协调决策具体包括：
若资源协调请求属于资源交换请求，则根据自身负荷情况、对相邻基站的请求允许度及待协调资源块的信道质量信息，做出是否交换资源块的决策；
若资源协调请求属于资源借贷请求，则根据相邻基站和自身资源紧缺程度、对相邻基站的请求允许度，做出是否借贷资源块的决策。
9.如权利要求8所述方法，其特征在于，所述是否借贷资源块的决策具体包括：
基站判断自身网络繁忙情况，若网络处于空闲，则无偿借贷资源块使用，并约定一段时间后返还；若网络处于轻度繁忙，但仍能够满足时延要求敏感或者有保证比特速率需求的业务，则有偿借贷资源块使用一段时间；若网络处于重度繁忙，则拒绝资源协调。
10.如权利要求7所述方法，其特征在于，所述接收相邻基站反馈的确认信息并作出资源协调准备，具体包括更新自身的可使用资源块列表。
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