CN110380808B - 以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法 - Google Patents

Abstract

一种以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法，所述方法包括：获取基站所属的用户设备所受的干扰信息；基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类；根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇；对每个簇内的用户设备进行资源分配；当对每个簇内的用户设备进行资源分配完毕时，对每个所述用户设备的干扰信息进行更新，直至整个通信系统的总速率达到稳定状态。上述的方案，可以提高超密集网络中资源分配的效率。

Description

以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法。

背景技术

随着互联网与物联网技术的快速发展，各种新的业务需求不断涌现，促使移动数据流量在近十年内出现爆炸式增长。为应对未来移动通信网络更高的网络数据传输速率，更佳的用户数据体验等要求，未来的5G通信技术需要通过一系列关键技术解决上述问题。除了增加频谱带宽和提高频谱利用率外，最为有效的办法依然是通过提升小区部署密度来提高空间的复用程度。

传统的通信系统通过采用小区分裂的方式减小小区半径。然而，随着小区覆盖范围的进一步缩小，小区分裂需要通过在室内外热点区域密集部署低功率小基站，提升整个系统容量，形成超密集网络。

与此同时，愈发密集的基站部署也使得网络拓扑更加复杂，小区间的干扰已成为限制系统容量提升的一个主要因素，极大的降低了频谱利用率。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何提高超密集网络中资源分配的效率。

为了达到上述目的，本发明提供一种以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法，所述方法包括：

获取基站所属的用户设备所受的干扰信息；

基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类；

根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇；

对每个簇内的用户设备进行资源分配；

当对每个簇内的用户设备进行资源分配完毕时，对每个所述用户设备的干扰信息进行更新，直至整个通信系统的总速率达到稳定状态。

可选地，所述基于基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类，包括：

将所受一基站的干扰与所受其他基站的干扰的比值大于预设的第一阈值，且所接收的有效信号与干扰之间的比值大于预设的第二阈值时，将对应的用户设备认定为临界用户；否则，所述用户设备被认定为非临界用户；

当对周边基站产生干扰且其干扰造成至少一个受干扰基站下的临界用户设备所占的比例达到预设的第一比例阈值，同时其周边任意一个基站都没有造成该基站下的临界用户设备所占的比例达到所述第一比例阈值时，将对应的基站作为主动基站；

当所受至少一基站的干扰使得其所属的临界用户设备所占的比例达到预设的第二比例阈值，且其对周边基站的干扰未使得周边基站之一所属的临界用户设备数达到所述第二比例阈值时，将对应的基站作为被动基站；

当所受至少一基站的干扰使得其所属的临界用户设备所占的比例达到预设的第三比例阈值，且其对周边基站的干扰使得周边基站至少之一所属的临界用户设备数达到所述第三比例阈值时，将对应的基站作为综合基站；

将不属于主动基站、被动基站和综合基站的基站作为中立基站。

可选地，所述根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇，包括：

以每个被动基站为中心，将使得其具有被动基站身份的主动基站或综合基站所属的用户设备与其所属的临界用户设备结为一簇；

以每个未分配到簇内的综合基站为中心，当仅存在一个使得其具有综合基站身份的其他综合基站时，将使得其具有综合基站身份的其他综合基站所属的所有用户设备与其所属的用户设备结为一簇；当存在多个使得其具有综合基站身份的其他综合基站时，将所述多个其他综合基站中使得其所属的临界用户设备数量最多的其他综合基站所属的所有用户设备与其所属的用户设备结为一簇；

将被动基站下的非临界用户设备作为独立于簇外的用户设备。

可选地，所述对每个簇内的用户设备进行资源分配，包括：

采用着色理论对每个簇内的用户设备进行资源分配。

可选地，所述采用着色理论对每个簇内的用户设备进行资源分配，包括：

以簇内的用户设备为节点，以使用同一资源块且相互之间存在干扰的用户设备之间作为边，以相互之间存在干扰的用户设备之间的干扰信息作为对应边的权重，形成簇内干扰图；

将簇内未分配资源块的所有用户设备放入对应设备的待分配组内；

获取一可用的全新资源块；

将所获取的所述全新资源块分配给所述待分配组内度数最大且可使用所述全新资源块的用户设备；当度数最大的用户设备存在多个时，将所述全新资源块分配给边的权重之和最大的用户设备；所述用户设备的度数为簇内以所述用户设备为一端的边的数量；

判断分配到所述全新资源块的用户设备是否速率保障型用户设备；

当确定分配到所述全新资源块的用户设备非为速率保障型用户设备，将所述用户设备移出所述待分配组；

当确定被分配所述全新资源块的用户设备为速率保障型用户设备时，判断所述用户设备是否获取到足够的资源块；

当确定所述用户设备获取到足够的资源块时，将所述用户设备移出所述待分配组；

当确定所述用户设备获取到足够的资源块时，则将所述用户设备保留在所述待分配组内；

判断所述待分配组内是否存在可使用所述全新资源块的其他用户设备；

当确定所述待分配组内存在可使用所述全新资源块的其他用户设备时，执行所述将所获取的所述全新资源块分配给所述待分配组内度数最大且可使用所述全新资源块的用户设备；当度数最大的用户设备存在多个时，将所述全新资源块分配给边的权重之和最大的用户设备的操作，直至所述全新资源块分配完毕；

获取下一全新资源块，直至待分配组为空或所有的全新资源块分配完毕。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

上述的方案，通过获取基站所属的用户设备所受的干扰信息，基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类，根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇，对每个簇内的用户设备进行资源分配，在对每个簇内的用户设备进行资源分配完成时，对每个所述用户设备的干扰信息进行更新，基于更新后的所述用户设备的干扰信息，从所述基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类的操作重新开始执行，直至整个通信系统的总速率达到稳定状态，通过将基站分类，以簇为单位进行资源分配，相比于在整个系统中进行资源分配相比，可以大大提高资源分配的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施例中的以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调系统的组成结构示意图；

图2是本发明实施例的一种以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法的流程示意图；

图3是本发明实施例的一种基站分类示意图；

图4是本发明实施例的一种采用着色理论对每个簇内的用户设备进行资源分配的方法示意图；

图5是本发明实施例的一种分簇方法的示意图；

图6是本发明的干扰示意图；

图7是本发明实施例中的以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法的用户满意度仿真结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本发明实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如背景技术所述，随着小区覆盖范围的进一步缩小，小区分裂需要通过在室内外热点区域密集部署低功率小基站，提升整个系统容量，形成超密集网络。

但是，在超密集网络中进行资源分配，往往存着分配效率低下的问题。

本发明的技术方案通过获取基站所属的用户设备所受的干扰信息，基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类，根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇，对每个簇内的用户设备进行资源分配，在对每个簇内的用户设备进行资源分配完成时，对每个所述用户设备的干扰信息进行更新，基于更新后的所述用户设备的干扰信息，从所述基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类的操作重新开始执行，直至整个通信系统的总速率达到稳定状态，通过将基站分类，将簇的大小圈定在一个较小的范围并进行资源分配，相比于在整个系统中进行资源分配相比，可以大大提高资源分配的效率。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例中的以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调系统的组成结构示意图。参见图1，以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调系统包括n个基站F1～Fn，所述n个基站F1～Fn可以根据用户设备的分布情况随机部署，每个基站Fj(1≤j≤n)的覆盖范围内存在对应的多个用户设备ij(i为大于等于1的整数)，且所述n个基站F1～Fn均与控制器单元(图中未示出)耦接。

图2是本发明实施例的一种以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法的流程示意图。参见图2，一种以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法，具体可以包括如下的步骤：

步骤S201：获取基站所属的用户设备所受的干扰信息。

在具体实施中，整个区域的小基站全频率复用，用户设备可以将自身的干扰信息发送给基站，基站接收其覆盖范围内的用户设备发来的干扰信息，并将接收的干扰信息上报给上层的控制器单元。

步骤S202：基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类。

在具体实施中，控制器单元在接收到基站发送的用户设备所受的干扰信息时，首先基于用户设备所受的干扰信息对用户设备进行分类，再基于基站所属的用户设备的分类信息，对基站进行分类。具体而言：

在对用户设备进行分类时，控制器单元在确定某用户设备受到来自一个主要干扰基站的干扰，且同时满足下列条件：

(1)用户设备所受该基站干扰与其他所有基站干扰的比值大于设定阈值；

(2)用户接收到的有用信号与干扰的比值大于所述设定阈值；

则该用户设备被认定为临界用户设备；反之，则该用户设备被认定为临界用户设备。因此，这里的临界用户与非临界用户是面向特定基站的，面向的基站不同临界用户设备也会发生变化。

接着，上层的控制器单元根据基于基站所属的用户设备的分类信息，将基站分为以下四类：

(1)主动基站：当对周边基站产生干扰且其干扰造成至少一个受干扰基站下的临界用户设备所占的比例达到预设的第一比例阈值，同时其周边任意一个基站都没有造成该基站下的临界用户设备所占的比例达到所述第一比例阈值时，将对应的基站作为主动基站。

(2)被动基站：当所受至少一基站的干扰使得其所属的临界用户设备所占的比例达到预设的第二比例阈值，且其对周边基站的干扰未使得周边基站之一所属的临界用户设备数达到所述第二比例阈值时，将对应的基站作为被动基站。

(3)综合基站：当所受至少一基站的干扰使得其所属的临界用户设备所占的比例达到预设的第三比例阈值，且其对周边基站的干扰使得周边基站至少之一所属的临界用户设备数达到所述第三比例阈值时，将对应的基站作为综合基站；

(3)中立基站：将不属于主动基站、被动基站和综合基站的基站作为中立基站。

图3为本发明的基站分类示意图，如图所示定义用户ij，其中i表示用户编号，j表示其归属的基站编号。其中，用户设备31、32为临界用户。

步骤S203：根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇。

在本发明一实施例中，所述控制器单元根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇，具体可以包括：

首先，以每个被动基站为中心，将使得其具有被动基站身份的主动基站或综合基站所属的用户设备与其所属的临界用户设备结为一簇；接着，以每个未分配到簇内的综合基站为中心，当仅存在一个使得其具有综合基站身份的其他综合基站时，将使得其具有综合基站身份的其他综合基站所属的所有用户设备与其所属的用户设备结为一簇；当存在多个使得其具有综合基站身份的其他综合基站时，将所述多个其他综合基站中使得其所属的临界用户设备数量最多的其他综合基站所属的所有用户设备与其所属的用户设备结为一簇；最后，将被动基站下的非临界用户设备作为独立于簇外的用户设备。

步骤S204：对每个簇内的用户设备进行资源分配。

在本发明一实施例中，采用着色理论对每个簇内的用户设备进行资源分配，具体可以包括如下的操作：

步骤S401：以簇内的用户设备为节点，以使用同一资源块且相互之间存在干扰的用户设备之间作为边，以相互之间存在干扰的用户设备之间的干扰信息作为对应边的权重，形成簇内干扰图；

步骤S402：将簇内未分配资源块的所有用户设备放入对应设备的待分配组内。

步骤S403：获取一可用的全新资源块；

步骤S404：将所获取的所述全新资源块分配给所述待分配组内度数最大且可使用所述全新资源块的用户设备；当度数最大的用户设备存在多个时，将所述全新资源块分配给边的权重之和最大的用户设备；所述用户设备的度数为簇内以所述用户设备为一端的边的数量；

步骤S405：判断分配到所述全新资源块的用户设备是否速率保障型用户设备；当判断结果为是时，可以执行步骤S406；反之，则可以执行步骤S407。

步骤S406：将所述用户设备移出所述待分配组。

步骤S407：判断所述用户设备是否获取到足够的资源块；当判断结果为是时，可以执行步骤S408；反之，则可以执行步骤S409。

步骤S408：将所述用户设备保留在所述待分配组内。

步骤S409：判断所述待分配组内是否存在可使用所述全新资源块的其他用户设备；当判断结果为是时，可以执行步骤S404开始执行；反之，则可以执行步骤S410。

步骤S410：判断是否存在可用的下一全新资源块且所述待分配组内还存在用户设备；当判断结果为是时，可以执行步骤S411；反之，则结束操作。

步骤S411：获取下一全新资源块，并从步骤S404开始执行。

对每个簇分别使用图4所示的流程，实现每个簇内的资源分配。

图5为本发明的分簇示意图，图6为本发明的干扰示意图。在进行行基站半分簇，也即将被动基站下的临界用户设备与其主动基站或综合基站下的所有用户设备结为一簇，如图中虚线501圈定的部分。图6为簇内用户设备生成的干扰示意图，如果两个用户设备间使用了相同的资源块会产生干扰则在以两个设备的端点间加上对应的一条边。由于同一基站下的用户设备绝不使用相同的资源块，则边一般存在于临界用户与主动或综合基站下的用户设备之间。举例说明，m、n分别为属于基站M、N的两个用户设备，其中M为N的主动基站，其中n为临界用户设备，若m、n使用相同的一块资源块，则m对n产生的干扰值为：

w_mn＝(P/K)r_Mn ^-α (1)

其中，P为基站的发射功率，K为资源块的总数，r_Mn为基站M到用户设备n的距离，α为路径损耗参数，干扰值就是权重值。

步骤S205：在对每个簇内的用户设备进行资源分配完成时，对每个所述用户设备的干扰信息进行更新。

在具体实施中，当对每个簇进行资源分配完成时，每个用户设备对自身所受的干扰信息进行更新并发送至对应的基站，基站再将所接收的更新后的用户设备的干扰信息发送至控制器单元。

步骤S206：基于每个所述用户设备的干扰信息，判断整个通信系统的总速率达到稳定状态；当判断结果为否时，可以执行步骤S202重新开始执行；反之，则结束操作。

在具体实施中，所述控制器单元基于每个所述基站设备的总速率，计算当前整个通信系统的总速率，并将此次更新的通信系统的总速率与上次迭代计算得到的整个通信系统的总速率进行比较，并在确定当前计算得到的整个通信系统的总速率与之前计算得到的整个通信系统的总速率之间差值小于一定阈值时，认为整个通信系统的总速率达到稳定状态，此时，则结束操作；否则，则继续从步骤S202重新开始执行，直至整个通信系统的总速率达到稳定状态。

图7为本发明的用户满意度仿真结果。参见图7，随着每个基站下用户数的增多，用户的满意度逐渐下降。与传统的增强型小区间干扰协调方法(eICIC)对比，本发明所采用的以用户设备为中心的基站半分簇方法(SCVU)效果更优。

采用本发明实施例中的上述的方案，通过获取基站所属的用户设备所受的干扰信息，基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类，根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇，对每个簇内的用户设备进行资源分配，在对每个簇内的用户设备进行资源分配完成时，对每个所述用户设备的干扰信息进行更新，基于更新后的所述用户设备的干扰信息，从所述基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类的操作重新开始执行，直至整个通信系统的总速率达到稳定状态，通过将基站分类，将簇的大小圈定在一个较小的范围并进行资源分配，相比于在整个系统中进行资源分配相比，可以大大提高资源分配的效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法，其特征在于，包括：

获取基站所属的用户设备所受的干扰信息；

基于所获取的基站所属的用户设备所受的干扰信息，对用户设备和基站进行分类；具体地，包括：将所受一基站的干扰与所受其他基站的干扰的比值大于预设的第一阈值，且所接收的有效信号与干扰之间的比值小于预设的第二阈值时，将对应的用户设备认定为临界用户；否则，所述用户设备被认定为非临界用户；当对周边基站产生干扰且其干扰造成至少一个受干扰基站下的临界用户设备所占的比例达到预设的第一比例阈值，同时其周边任意一个基站都没有造成该基站下的临界用户设备所占的比例达到所述第一比例阈值时，将对应的基站作为主动基站；当所受至少一基站的干扰使得其所属的临界用户设备所占的比例达到预设的第二比例阈值，且其对周边基站的干扰未使得周边基站之一所属的临界用户设备数达到所述第二比例阈值时，将对应的基站作为被动基站；当所受至少一基站的干扰使得其所属的临界用户设备所占的比例达到预设的第三比例阈值，且其对周边基站的干扰使得周边基站至少之一所属的临界用户设备数达到所述第三比例阈值时，将对应的基站作为综合基站；将不属于主动基站、被动基站和综合基站的基站作为中立基站；

根据基站和用户设备的分类结果，使用半分簇策略对用户设备进行分簇；具体包括：以每个被动基站为中心，将使得其具有被动基站身份的主动基站或综合基站所属的用户设备与其所属的临界用户设备结为一簇；以每个未分配到簇内的综合基站为中心，当仅存在一个使得其具有综合基站身份的其他综合基站时，将使得其具有综合基站身份的其他综合基站所属的所有用户设备与其所属的用户设备结为一簇；当存在多个使得其具有综合基站身份的其他综合基站时，将多个其他综合基站中使得其所属的临界用户设备数量最多的其他综合基站所属的所有用户设备与其所属的用户设备结为一簇；将被动基站下的非临界用户设备作为独立于簇外的用户设备；

对每个簇内的用户设备进行资源分配；

当对每个簇内的用户设备进行资源分配完毕时，对每个所述用户设备的干扰信息进行更新，直至整个通信系统的总速率达到稳定状态。

2.根据权利要求1所述的以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法，其特征在于，所述对每个簇内的用户设备进行资源分配，包括：

采用着色理论对每个簇内的用户设备进行资源分配。

3.根据权利要求2所述的以用户设备为中心的微小区半分簇干扰协调方法，其特征在于，所述采用着色理论对每个簇内的用户设备进行资源分配，包括：

以簇内的用户设备为节点，以使用同一资源块且相互之间存在干扰的用户设备之间作为边，以相互之间存在干扰的用户设备之间的干扰信息作为对应边的权重，形成簇内干扰图；

将簇内未分配资源块的所有用户设备放入对应设备的待分配组内；

获取一可用的全新资源块；

将所获取的所述全新资源块分配给所述待分配组内度数最大且可使用所述全新资源块的用户设备；当度数最大的用户设备存在多个时，将所述全新资源块分配给边的权重之和最大的用户设备；所述用户设备的度数为簇内以所述用户设备为一端的边的数量；

判断分配到所述全新资源块的用户设备是否速率保障型用户设备；

当确定分配到所述全新资源块的用户设备非为速率保障型用户设备，将所述用户设备移出所述待分配组；

当确定被分配所述全新资源块的用户设备为速率保障型用户设备时，判断所述用户设备是否获取到足够的资源块；

当确定所述用户设备获取到足够的资源块时，将所述用户设备移出所述待分配组；

当确定所述用户设备获取到足够的资源块时，则将所述用户设备保留在所述待分配组内；

判断所述待分配组内是否存在可使用所述全新资源块的其他用户设备；

当确定所述待分配组内存在可使用所述全新资源块的其他用户设备时，执行所述将所获取的所述全新资源块分配给所述待分配组内度数最大且可使用所述全新资源块的用户设备；当度数最大的用户设备存在多个时，将所述全新资源块分配给边的权重之和最大的用户设备的操作，直至所述全新资源块分配完毕；

获取下一全新资源块，直至待分配组为空或所有的全新资源块分配完毕。

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