发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种网络间频谱资源协调方法。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种用于网络间频谱资源协调的基站。
为实现上述发明目的,本发明采用下述的技术方案:
一种网络间频谱资源协调方法,包括以下步骤:
第二网络中的第二基站根据其接收到的来自第一网络的信号,统计出属于所述第一网络的同一个簇的资源需求量,作为所述第二基站的敏感性度量值,
所述第二网络对敏感性度量值大的所述第二基站,优先分配频谱资源。
其中较优地,所述同一个簇的所述第一基站,是一个极大团内的节点。
其中较优地,所述第一网络中的所述同一个簇中的所述第一基站,广播频谱需求预警信令,
所述第二网络中的所述第二基站接收到所述频谱需求预警信令,得到敏感性度量值,
所述第二网络中的频谱资源分配节点对所述敏感性度量值大的所述第二基站,优先分配频谱资源。
其中较优地,所述第一网络中的属于同一个所述簇的所述第一基站,其频谱资源需求量之和达到门限值。
其中较优地,所述频谱需求预警信令包括:运营商ID,用于标明小区所属的运营商;小区ID,用于标明小区的身份信息;簇ID,用于标明小区所属的簇标识。
其中较优地,所述第二基站侦听所述频谱需求预警信令,并统计所述第一网络中属于同一所述簇的小区数量的最大值,作为所述敏感性度量值。
其中较优地,所述频谱需求预警信令还包括预警指示,
所述第二网络中的第二基站统计来自于同一所述簇的所述第一基站的预警指示数量的最大值作为所述敏感性度量值。
其中较优地,所述频谱需求预警信令还包括小区频谱资源需求量。
其中较优地,所述第二网络中的第二基站统计来自于同一所述簇的小区频谱资源需求量之和的最大值,作为所述敏感性度量值。
其中较优地,所述第二基站将所述敏感性度量值汇报给所述第二网络的资源管理节点,
所述资源管理节点对敏感性度量值大的所述第二基站,优先分配频谱资源。
其中较优地,对敏感性度量值大于预定的敏感性度量门限的小区,优先分配所述第二网络的独占频谱资源;或者
将每个小区的敏感性度量值视为优先级系数,按照所述优先级系数计算后优先分配所述第二网络的独占频谱资源。
一种用于网络间频谱资源协调的基站,所述基站属于第一网络,包括:
处理模块,用于统计接收到的频谱需求预警信令,确定属于第二网络的同一簇的资源需求量,作为敏感性度量值,以用于对敏感性度量值大的小区优先分配频谱资源。
其中较优地,还包括频谱需求模块,用于统计该基站所属于的各个簇的频谱需求,产生频谱需求预警信令;
本发明在给小区分配频谱时考虑小区的敏感性度量值,优先将独占频谱资源分配给敏感性度量值高的小区,可以减小网络间进行干扰的代价。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
本发明针对网络间的同优先级频谱共享的情况,提出一种小区级的网络间协调方案,以避免不同网络的小区间产生强干扰,减小网络间进行干扰协调的代价。为便于描述,下文以运营商A的第一网络和运营商B的第二网络在某一区域内部署的小小区(smallcell)之间进行同优先级频谱共享为例进行说明。但并不限制将共享的参与者拓展至多个运营商,也不限制其他类型的小区。
如图2所示,在一个给定区域,运营商A和运营商B分别部署了无线网络,两个运营商的小区服务基站(Base Station,简写为BS)标识分别为BSA和BSB,归属于两个网络的小区之间有一定程度的交叠。两个网络的基站分别通过回传链路与核心网节点运营维护管理实体(Operator and Maintenance entity,简写为O&M)连接,O&M实体对小区的运营和维护进行管理。不同运营商可通过频谱管理器(Spectrum Controller)进行频谱共享相关的协商,亦可通过运营商间可能存在的其他直接协商途径(例如O&M之间)完成相关协商。
第一网络和第二网络之间事先协商确定共享频谱资源池的划分方式,确定如图1所示的频段划分方案中,各自独占频谱资源段所包含的频率资源以及共享频谱资源段所包含的频率资源。
第一网络和第二网络之间还需通过O&M实体或频谱控制器协商确定簇频谱资源需求门限THD,以及敏感性门限THS。
<第一实施例>
本发明所提供的网络间频谱资源协调方法,包括以下步骤:
·建立第一网络内的网络拓扑关系
每个网络根据实际的网络部署情况,由宏小区基站或核心网节点(如O&M)按照网络内各个小区之间的干扰关系,对网络基站(站点)进行极大团(maximal clique)的划分:一个极大团内的节点,两两之间都有较强的干扰关系,无法同时重用相同的频谱资源。
然后,根据极大团的划分,将网络节点分簇,每个极大团对应于一个簇。
在本发明的一个实施例中,首先,网络A和网络B根据给定区域部署的小小区之间的干扰关系,建立如图3所示的网络拓扑关系。其中,每个小区的服务基站被抽象表示为图中的节点,若两个小区之间有较强 的干扰关系,则在相应的两个基站节点之间有一条边连接,否则两个节点之间无连接关系。
在图论中,团(clique)标识一个两两之间有边的顶点集合。如果一个团不是其他任何一个团的真子集,则这个团可被称为图的极大团(maximal clique)。根据节点之间的连接关系,将这些节点划分为多个极大团:极大团中的每个节点相互之间都有边连接,且一个极大团不会被任何另一团所包含。对应于每一个极大团,其中的所有节点组成一个簇(cluster)。图中,共有簇1-簇5这5个簇。其中,簇2由基站BS2、基站BS3及基站BS4组成;簇3由基站BS4、基站BS5、基站BS6及基站BS7组成。有些节点可能属于多个簇,例如图4中的基站BS4,它既属于簇2,同时还属于簇3。
·第一网络内的基站计算频谱需求
根据每个小区对频谱资源的需求量,计算每个簇中所有小区的频谱需求,得到该簇的频谱资源需求量。
假定每个小区的频谱资源需求基本单位为分量载波(CC,Component Carrier),每个CC对应的带宽为20MHz。基站根据组成簇中每个基站节点i对频谱资源的需求d
i,可以计算每个簇C
j的频谱资源需求量
例如,假设图3中的簇3的组成基站节点{BS
4,BS
5,BS
6,BS
7}的频谱需求分别为{1,1,1,1}个分量载波,则簇3的频谱资源需求量为
个分量载波,对应带宽需求为80MHz。类似的,假设簇1的资源需求量为2个分量载波,对应带宽需求为40MHz,簇2的资源需求量为3个分量载波,对应带宽需求为60MHz。
·频谱资源需求量达到门限值(大于或等于门限值)的簇中基站广播频谱需求预警信令
假设第一网络和第二网络之间事先协商确定了簇频谱资源需求门限THD。当某个簇的频谱资源需求大于此门限THD时,则组成此簇的每一个小区基站都需要广播一条频谱需求预警信令,所述频谱需求预警信令格式如下:
运营商ID |
小区ID |
簇ID1,ID2,…… |
预警指示 |
在上述信令格式中,运营商ID标明小区所属的运营商;小区ID标明小区的身份信息;簇ID标明小区所属且频谱资源需求量达到门限值的簇标识;预警指示标明该小区的频谱资源需求量超过门限值,可用例如1比特标明小区所属簇的频谱资源需求量超过预定门限值。
所述簇标识是局域标识,仅在给定区域内的网络中有效。例如,第一网络(运营商A)在某给定区域内的网络中有6个簇,则簇的ID用3比特表示。值得注意的是,在簇标识部分,可能会出现多个ID。这是由于某些小区可能同时属于多个簇,而其中频谱资源需求量大于预设门限值THD的簇数量多于1个,故该小区基站在发送频谱需求预警信令信息时,应将这几个簇的标识都包含进来。
具体到本实施例中,第一网络A和第二网络B根据步骤2中计算出的每个簇的频谱资源需求量,以及事先协商的门限值THD,可以根据DCj≥THD判断出哪些簇的频谱资源需求量超过门限值。例如,图3中,簇1-簇5对应的频谱资源需求量分别为{2,3,4,2,2}个分量载波,频谱资源需求门限值THD=4个分量载波,则只有簇3的频谱资源需求量超过门限值THD,因此,簇3的各个基站节点{BS4,BS5,BS6,BS7}需要广播频谱需求预警信令。
假定图3所示的网络属于运营商A,则簇3的各个基站节点BS4发送的频谱需求预警信令如下:
运营商A ID |
BS<sub>4</sub>对应小区ID |
簇3ID |
预警指示 |
另外3个基站发送的预警信令也与之类似,只需替换不同的小区ID。
基站在需要发送频谱需求预警信令时,可以将频谱需求预警信令添加在系统信息广播中发送,只需在广播信道中增加簇ID和预警指示;也可以利用某些指定的公共资源块,例如每个运营商固定配置部分资源块,需要发送频谱需求预警信令的基站按照预定的时分/频分/码分复用模式使用配置的资源块发送预警信令。
基站可周期性发送频谱需求预警信令,亦可由事件触发来发送频谱需求预警信令。若为事件触发方式,可能的触发事件有:运营商间干扰协调需求、网络拓扑变化等。
例如,当第一网络(运营商A)的某些小区受到来自第二网络(运营商B)的强干扰,而其中有部分小区处于较大规模的簇中,仅依靠第一网络内部的协调(如重新进行载波分配)则代价大(可能需要簇中各个节点都更换使用载波)且收效甚微。则第一网络可向第二网络发起干扰协调请求,然后第一网络和第二网络中满足条件的基站发送频谱需求预警信令。
又如,当第一网络中有一些小基站新开启时,为了选择合适的载波分配给这些新开启的基站,则可由第一网络向第二网络发起网络拓扑更新请求,然后第一网络和第二网络中满足条件的基站发送频谱需求预警信令。
·第二网络基站进行小区敏感性评估
如图4A所示,基站间相互侦听其他网络的小区发出的频谱资源需求预警信令。需要指出的是,也可以由用户终端(User Equipment,UE)侦听,如图4B所示。若由用户侦听,则将侦听到的频谱资源需求预警信令汇报给该用户所属基站。
第二基站汇总侦听结果,统计本小区与其他网络的簇的重叠程度,所述与其他网络簇的重叠程度,由该基站(例如第二网络的第二基站)收到的来自于不同网络(例如,第一网络)的同一个簇中不同第一基站的预警信号数量
来表征,其中i表示簇的标号。
若一个第二基站收到来自多个簇的频谱资源需求预警信号,则选择属于该其他网络同一个簇中预警信号数量最大值作为该小区的敏感性度量值S,
其中I表示所有其他网络中与目标小区有干扰关系的簇标号的集合。具体而言,第二基站统计其侦听到的频谱资源
敏感性度量值S表征了另一个网络(例如第一网络)中,与该第二基站(例如属于第二网络)有干扰关系的节点需要的频谱资源量的最大值(因为一个簇中各节点无法重用相同频谱资源,簇中节点数越多,则相应需要的频谱资源越多)。
根据网络之间的协商,设定小区敏感性门限THS,并结合每个小区的敏感性度量值对小区进行分类:如果某个小区的敏感性度量值超过设定的敏感性门限,即S≥THS,则此小区被分作敏感小区,否则,其为非敏感小区。
网络在进行载波(重)分配时,将考虑优先为敏感小区(或敏感性度量值高的小区)分配其专属占用的频率资源,以避免这些小区受到(或产生对)其他网络小区的强干扰,降低干扰协调代价。
具体到本实施例,如图4A和图4B所示,基于第一网络的部分第一基站广播的频谱需求预警信令,第二网络的基站进行侦听,并统计侦听到的预警指示数目计算每个第一基站(小区)的敏感性度量值。值得注意的是,若由终端在基站的指导下进行侦听,则还需终端将侦听结果通过上行链路汇报给其服务基站,如图4B所示。
第二网络的第二基站汇总侦听结果,然后统计本小区收到的来自于第一网络同一个簇i中不同第一基站节的预警指示数量
以衡量其与第一网络簇i的重叠程度,其中i表示簇的标号。若本小区收到来自多个簇的预警信号,则选择不同簇中预警指示数量最大值作为该小区的敏感性度量值S,
其中I表示所有与目标小区有干扰关系的簇标识的集合。例如,参考图3,若第二网络的基站BS
B收到来自于第一网络的两个簇(簇2和簇3)发出的预警信令,其中,收到属于簇2的预警信令分别来自于第一基站{BS
A2,BS
A3,BS
A4},收到属于簇3的预警信令分别来自于第一基站{BS
A4,BS
A5,BS
A6,BS
A7},故第二网络第二基站BS
B所服务的小区与第一网络的簇2的重叠程度为
与第一网络的簇3的重叠程度为
该小区的敏感性度量为S=4。
对于没有收到的任何第一网络频谱资源需求预警信令的第二基站(小区),其敏感性度量值为0。
·第二网络进行小区级载波分配
第二网络的每个第二基站将其敏感性度量值汇报给第二网络资源管理节点,即本实施例中的管理载波分配的节点,如O&M或宏基站等。第二网络的载波分配节点根据第二基站(小区)敏感性度量值,优先分配 第二网络独占频率资源给敏感性度量值高的第二基站(小区),从而实现网内的小区级载波(重)分配。
载波(重)分配原则为:属于一个簇的小区不复用载波,小区的敏感性度量值越高,越优先分配本网络的独占频率资源。例如,包括但不限于以下两种实现方式:
1)根据网络间事先协定的敏感性度量门限THS,将敏感性度量值S大于敏感性度量门限THS的小区设定为敏感小区,优先将网络独占频率资源(载波)分配给敏感小区。
2)将每个小区的敏感性度量值视为其使用网络独占频谱资源的优先级系数,可在资源分配算法中予以应用,使敏感性度量值S大的第二基站(小区)被优先分配频谱资源。
若第二网络根据第一网络的干扰协调请求触发更新了部分小区的载波分配方式,可在分配完成后,向第一网络发送协调完成信息,否则可向第一网络发送协调失败信息。例如第二网络将某些与第一网络的簇重叠度高的敏感小区调度到第二网络独占载波后,可发送协调完成信息给第一网络。
本发明在网络间进行同优先级频谱共享的场景下,根据每个网络部署的网络拓扑结构,基于网络内小区间干扰关系划分极大团,评估每个极大团的频谱需求量。频谱需求量较大的极大团中的每个节点需周期性或事件触发性发送频谱需求预警信令,以供不同网络小区基站或用户终端侦听。每个小区基站汇总对不同网络频谱需求预警信令侦听的结果,然后评估本小区的敏感性,并将本小区的敏感性度量值汇报给本网络的载波分配管理节点。网络给小区分配频谱时考虑小区的敏感性度量值,优先将独占频谱资源分配给敏感性度量值高的小区,以减小网络间进行干扰协调的代价。
<第二实施例>
第二实施例中大部分步骤同第一实施例,下文仅简单介绍不同于第一实施例的部分,对相同部分不再赘述。
第一网络的第一基站均广播频谱需求预警信令,频谱需求预警信令包括运营商ID、小区ID、簇ID,不含预警指示。
第二网络的第二基站根据接收到的来自第一网络的第一基站的频 谱需求预警信令,统计同一运营商ID下同一簇ID中的小区ID个数,确定属于第一网络中同一簇的小区ID个数最大值,作为敏感性度量值,完成小区敏感性评估。
然后,第二网络根据敏感性度量值进行小区级载波分配。
第二基站在收到多个来自第一基站的频谱需求预警信令时,则选择属于第一网络中同一个簇中的小区数量最大值,作为第二基站的敏感性度量值。这里,小区数量最大值是将第二基站侦听到的属于第一网络同一个簇中的所有小区ID个数之和的最大值。
<第三实施例>
第一网络中各个基站均广播频谱需求预警信令,广播信令包括运营商ID、小区ID、簇ID以及小区频谱资源需求量,不含预警指示。
第二网络基站根据接收到的频谱需求预警信令,基站统计本小区侦听到来自于其他网络一个簇中各个小区的小区频谱资源需求量的最大值,作为敏感性度量值,替代第一实施例中的预警指示数量或第二实施例中的小区个数,完成小区敏感性评估。
具体而言,第二网络基站计算同一运营商ID下同一簇ID中的各个小区的小区频谱资源需求量之和,作为敏感性度量值。这个方案的好处在于,兼顾了每个小区资源需求量不同的场景。
第二基站在收到多个来自第一基站的频谱需求预警信令时,则选择属于第一网络中同一个簇中的小区频谱资源需求量的最大值,作为第二基站的敏感性度量值。这里,小区频谱资源需求量的最大值是,第二基站侦听到的频谱需求预警信令中,属于第一网络同一个簇中的所有小区ID对应的小区频谱资源需求量之和的最大值。
本发明还提供一种用于网络间频谱资源协调的基站。该基站即可以广播频谱需求预警信令,也可以根据接收到频谱需求预警信令进行小区敏感性评估。该基站具有以下结构:
发射模块,用于数据和信令的发送,例如发送频谱需求预警信令;接收模块,用于数据和信令的接收,例如可侦听其他网络基站的频谱需求预警信令;频谱需求模块,用于统计该基站所属于的各个簇的频谱需求,产生频谱需求预警信令,并通过发射模块广播;存储模块,用于存储待发送或接收的数据和信令;调度模块,用于资源的调度;处理模块, 用于处理待发送或接收的数据和信令,例如可以统计接收模块收到的频谱需求预警信令,确定属于其他网络的其他网络中同一簇的预警指示数量、小区个数最大值或小区频谱资源需求量之和,作为敏感性度量值。
上面对本发明所提供的网络间频谱资源协调方法及其基站进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言,在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都将构成对本发明专利权的侵犯,将承担相应的法律责任。