WO2012059044A1

WO2012059044A1 - 宏小区与毫微微小区的混合组网中的干扰抑制方法

Info

Publication number: WO2012059044A1
Application number: PCT/CN2011/081651
Authority: WO
Inventors: 陶小峰; 许晓东; 崔琪楣; 王强; 张平; 李宏佳; 胡丹; 陈鑫; 尹越; 倪捷
Original assignee: 北京邮电大学
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-05-10
Also published as: CN102006599A; JP5496428B2; CN102006599B; JP2014501060A

Abstract

一种宏小区(Macrocell)与毫微微小区(Femtocell)的混合组网中的干扰抑制方法，该方法对一定范围内的Femtocell进行分簇；对簇内毫微微基站(FemtoBS)的发射功率进行控制；调整Femtocell分簇情况；对干扰敏感区域的Femtocell进行分簇；对已完成分簇的干扰敏感区域的Femtocell,以簇为单位，对簇内的毫微微基站进行发射功率控制；调整干扰敏感区域的Femtocell的分簇情况，确定干扰敏感区域的Femtocell簇；将宏用户设备分为死区用户设备和非死区用户设备；从而将频谱资源分为相不重叠的三部分；并为干扰敏感区域的Femtocell,死区用户设备，非干扰敏感区域的Femtocell和非死区用户设备分配频谱资源。该方法能有效提高宏小区和Femtocell重叠覆盖的双层网络的频谱利用效率和系统容量，有效解决宏小区和Femtocell间的跨层干扰和Femtocell的同层干扰问题。

Description

宏小区与毫微微小区的混合组网中的干扰抑制方法技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，尤其涉及一种宏小区与毫微微 /j、区的混合组网中的干扰抑制方法。背景技术

众多高数据速率无线通信标准的出现，表明无线通信进入了靠性和容量飞速增长的^ 代， Cooper定律很好的诠释了无线通信的容量增长： "在过去的〗 04年里，无线通信容量每 30个月增长 i倍" 例如，自 i957年美国民用无线通信系统得到推广应用，无线通信容量至今已增长了近 100万倍，其中，由更宽频带的使用带来了 25倍增长，更小的时> 频调度粒度带来了 5倍的增长，更好的调制方法带来了 5倍的增长，通过减小小区的面积和传输距离带来了 1600倍的增长。通过减小小区的面积带来的巨大增益，实质上是空间频谱利用率（即单位面积吞吐量的提高）和接收信号强度的提高带来的。因此，一种低成本、可提供高速率钓室内覆盖的小区架构一一 Femtocdl (亳微微小区）的出现，引起了研究领域、运营商和设备制宏小区是面积很大的区域，覆盖半径约 l ~ 30km, 基站发射天线通常架设在周围建筑物上方。通常，在收发之间没有直达天线。而 Femtoceil是一种低功耗、短距离的无线数据接入小区，其覆盖范围一般为 10〜50来，使用光纤或数字用户线（ X Digital Subscriber Line, xDSL ) 等宽带连接作为回传方式。 Femtoceii的出现得到了广泛的重视， 3GPP LTE已将其纳入 R8 的标准，并将其命名为 Home Node B (家庭基站）。

对于移动通信使用的调查表明超过 50%的语音通信和超过 70%的数据通信发生在室内环境。语音通信可以容忍较低的信号质量，因为所需的数据速率非常低，仅为 10kbps或更低而数据通信对数据速率要求较高，用户期待能够提供有线网络的 Mbps级的无线网络感受。出于对成本考虑，移动终端通常是功率受限的，对于一定¾传输功率而言符号能量随传输数据速率的增加而减小。对于室内用户的移动终端设备尤其是工作于高载波频段钓设备，损耗将使得高的信号质量和高数据速率难以实现，用户对室内无线网络覆盖的不满，将使得用户在室内继续使用有线方式或其他运营商的无线方式。

随着小区半径减小，相邻小区间干扰信号传输模型也随之发生变化，同信道干扰大大增强，当 Femtoceli密集覆盖时这个问题更为严重。此外，由于频谱资源的匮乏，运营商所拥有的频段有限，因此，在 Femtoceil辅助蜂窝小区中， Femtoceil与宏小区必须复用部分或者全部频率资源，这种方式称为 "全局频率复用方式" 。由于毫徽徽基站的发射功率与宏基站的发射功率相差】〜 2数量级，在这种全局频率复用下， Femtoceil与宏小区之间的跨层干扰成为制约 Femtoceil辅助蜂窝小区容量提高的重要因素之一。因此，若没有有效的干扰钟制和资源分配算法、 Femtoceil与宏小区混合组网的网络架构最终反而会降低系统容量。

另外， Femtoce!L宏小区混合组网的网络架构与传统的分层小区（ HCS, Hierarchical Cdi System ) 的结构相比，具有以下特点： (1)传统 HCS中微小区位置是通过预先规划癩定, 而 Femtoceil与宏小区混合组网的网络架构中毫微微基站是根据用户需求安置，用户只要求满足对微区域的覆盖，因此其分布具有随机性；（2) ?6111¾^11覆盖半径（10〜50111 )更/、，与通常的宏小区半径（300〜2000m )相差 2〜3个数量级; (3) 随着宏小区中 Femtocell数量的增加、由于 Femtocel!釆用 xDSL方式作为数据回传方式，巨大的网络负载带来的时延，会使得 Femtocd ί 与宏小区之间可能无法直接进行协调控制。因此，传统 HCS中干扰抑制和无线资源管理方法并不完全适用于 Femtocell与宏小区混合组网的网络架构。发明内容

(一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够有效提高宏小区和 Femtocdl重叠覆盖的双层网络的频谱利用效率和系统容量同时有效解决宏小区和 Femtocell间的跨层干扰和 Femtocdl的同层千扰问题的宏 /j、区与毫微徽小区的混合组网中千扰神制方法。

(二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种宏小区与毫微微小区的混合组网中的干扰捭制方法包括以下步骤： S 、选取一定范围内的毫微徼小区 Femtoceii,并对该范围内的 Femtoceil 分簇； S2、对已完成分簇的 Femtocell, 以簇为单位对簇内的亳徽微基站进行发射功率控制；同调整 Femtocell的分簇情况，并确定干扰敏感区域的 Femtocell 非干扰敏感区域的 Femtocd ί及非干扰敏感区域的 Femtocd!的分簇； S3、对干扰敏感区域的 Femtocd ί进行分簇； S4、对巳完成分簇的干扰敏感区域钓 Femtocell , 以簇为单位对簇内的 Femtoceii进行发射功率控制；同时调整千扰敏感区域的 Femioceli的分簇情况，并确定千扰敏感区域的 Femtoceii的分簇： S5、将宏用户设备划分为死区用户设备和非死区用户设备，其中，若宏用户设备受到临近 Femtocdl的干扰的强度达到了使其无法与宏基站正常通信的程度，则将该宏用户设备划分为死区用户设备，若宏用户设备未受到 Femtoceii的干扰或受到临近 Femtocdi干扰的强度不影响其与宏基站正常通信，则将该宏用户设备划分为非死区用户设备； S6、将频谱资源分为相互不重叠的三部分、并为属于所述干扰敏感区域的 Femtocell的分簇、死区用户设备、属于所述非干扰敏感区域的 Femtocell的分簇和非死区用户设备分 ^分配所述相互不重叠的三部分频谱资源„

其中，步骤 Si具体为：酋先获取 Femtocell的位置信息，然后根据所述位置信息建立 Femtocel f扰图和该干扰图的邻接矩阵，并基于所述 Femtocell干扰图和邻接矩阵对 Fen ocdl 进行分簇。

其中，所述根据所述地理位置建立 Femtoceii 扰图和该干扰图的邻接矩阵的步骡具体包括：用 ^^^)表示 Femtocell千扰图， V为由 Femtocell组成的端点集合，边集 E中的元素表示端点 Femtoceii间的连接关系，任意两个端点间如果有连接关系，表示这两个端点对应的 Femtocdi间有碰撞干扰存在，则这两个端点不能分在同一簇中；设所述 Femtoceii共有 W个，建立矩阵 · (Ψ /) ,其中 Ψ为全: ί矩阵，为单位矩阵， ^ Kk^ , ^为 Femtocell i和 Femtoceii j间的距离；在 ^ρ中，若 4— ΑΑ ^{< 0} ,表示对应的 Femtoceii i和 Femtoceii j间有连接关系，若 ― Α ^{≥ 0} , 表示对应的 Femtoceii i和 Femtoceii j间没有连接关系，根据上述方法获得干扰图 ^G , 所建立的矩阵 ρ决定干扰图 G中端点 Femtocdl间的关系，即连接或非连接； Femtoceil i和 Femtoceli j分别表示第 i、 j个 Femtoceii; 其中，为簇干扰距离阈值，簇干扰距离闺值的定义为：任意两个 Femtoceil间的距离小于一定值时，毫微微基站的最大发射功率也无法满足 Fem toce U中用户的信干噪比要求、这个距离的最小值为簇干扰距离阖值；然后根据所述干扰图 G获得该干扰图的邻接矩阵。

其中，所述基于所述 Femtocdl干扰图和邻接矩阵对 Femioceli进行分簇的步骤具体.包括：令表示所述 Femtoce i干扰图中的端点，令 ¼)表示端点在 Femtocell干扰图中的度， /是 Femtocd i的分簇的编号，其初始值为 1 , 第 /个 Femtoceli的分簇用 ς表示；将度数为 0的端点组成孤立点集合 S；建立余下度数不为 ()的端点 ¾干扰图 ^G和邻接矩阵 4 (G)；将 4 (G)中度数最大的端点保存在集合 ^中，将这个端点所对应的行和列从 4(G)中删除，直到 4(G)为全零矩阵， 4(G)中佘下的端点组成簇 c/ , 令 /的值增加 1 ; 利用集合重新建立干扰图 ^G和干扰图的邻接矩阵 _4( , 若新建的 4(G)为全零矩阵，则将新建的干扰图 G ÷的端点组成簇其中 W = /是在 Femtocd i分簇步骤中当前分得的 Femtoceli的分簇的个数，向下进行步骤 6); 若新建的 4(G)不为全零矩阵，则重复步骤 4); 将孤立点集合中的端点所对应的 Femtoceil分入以上步骤得到的 Femtocdl的分簇中，在确定孤立点集合 S中的端点分到哪一个 Femtocdl的分簇时，由 ^ 获得簇的编号，表示孤立端点 i到各紫中端点距离最小的端点间距离最大的端点 j所在的簇。

其中，步骤 S2中对已完成分簇¾}¾¾₀(^1 , 以簇为单位对簇内的毫微微基站进行发射功率控制的搡作具体为：令是 Femtocdl的分簇的编号，其初始值为 1 , 对于簇簇中端点的个数表示为 , 簇 G中端点、'对应的 Femtocdli基站发射功率表示为 P; , Femtocell i内参考用户的信干噪比要求表示为参考用户的定义为：由 Femtocdl服务的、处在 Femtocdl覆盖范围边且距离宏基站较近一侧的用户设备，如果一个 Femtocd!能够满足它的参考用户的股务质量 QoS需求则能够满足它覆盖范围内任意位置用户设备的 QoS需求；在保证簇中所有 Femtocell的参考用户的 QoS需求的前提下，应满足的线性方程的矩阵表示为：

(Ι - Η) · Ρ ^ Ν₀ - Ύ + Ι _Β8 - Ύ , 其中，

Femtocell i基站间的路径增益，为宏基站的发射功率；上述线性方程的解是 -[^^·'·^Γ, Ρ中的元素分别对应簇 ς中各毫微微基站保证其参考用户的 QoS需求前提下的最低发射功率，则簇 C;中的 Femtoceili中毫微微基站的发射功率在 [0，〗范围内。

其中，步骤 S2中调整 Femtocd!的分簇情况，并确定干扰敏感区域的 Femtocell, 非干扰敏感区域的 Femtocell及非干扰敏感区域的 Femtocdi的分簇的搡作具体包括： 1 ) P = ^， … ] 为解得的所述簇 G中亳徽徼基站发射功率的最小值令表示亳微微基站的最大发射功

G

率， P中所有发射功率满足 1 1> 的元素对应的 Femtocd!即为属于干扰敏感区域的 Femtocell，将这些干扰敏感区域的 Femtoceil所对应的端点. 簇 ς:中移出至干扰敏感区域的 ?611^0€_£11集合中； 2) 在功率的解 Ρ中，若不存在元素 A e (- , 0) , 则向下进行步骤 3); σ; G；、

max { Ύ— -—— γ — - ~'

将矩阵中行和列之和最大的端点，也即由 ' (¾' ¾ ¹ 确定的编号在簇 _c中对应的端点 U 移到簇（ '，得到新的簇 ς 并执行步骤 S2计算新的簇的毫微徽基站发射功率解并继续下面的步骤 3 ); 3) 若 / < N , 将 /增加 1，返回步骤 S2执行下一个簇的计算；若 = N , 则完成了步骤 S3的搡作：

至此确定了属于干扰敏感区域的 Fenitocd ί ,不属于敏感区域的 Femtocd!即为非干扰敏感区域的 Femtocdi ,非干扰敏感区域的 Femtoceli组成的簇就是非干扰敏感区域的 Femtoceil的分

：凌。

其中，步骤 S3的分簇操作与步骤 S】的分簇搡作相同。

其中，步骤 S4中对巳完成分簇的干扰敏感区域钓 Femtoceii , 以簇为单位对簇内的 Femtocell进行发射功率控制的操作具体包括：设步骤 S3中对所述干扰敏感区域的 Femtocdi 分成了 M个簇，是簇的编号，初始值为】，第'?个簇用 _ς表示；对于簇 ς、簇中端点的个数表示为，簇 ς中端点对应的 Femtoceil i基站发射功率表示为，所述 Femtocd! i内参考用户的信千噪比要求表示为：在保证簇 ς中所有 Femtocdi的参考用户的信干噪比要求的前提 (Ι - Ν_(! · Ύ , 其中，

^G 为宏基站和簇 C'_¾内 Femtocdl i间的路径增益，为簇 C'_¾内 Femtocdl i与 Femtocdl j 间的路径增益， G;f 为簇 ς内 Femtoceli i中的参考用户与 Femtocell i的基站间的路径增益；上式线性方程的解是 ^{Ρ =} [^Ί·· ]'，尸中元素分别对应簇 ς中，亳微徽基站保证其参考用户 QoS需求前提下的最低发射功率，则簇 C/ Ψ的 Femtocdi i的基站的发射功率在 [0， f ]范围内。

其中，步骤 S4中调整干扰敏感区域的 Femtocdl的分簇情况，并确定干扰敏感区域的

Femtoceli的分簇的操作具体包括： 1) 令^表示亳徽微基站的最大发射功率，步骤 S4中求得的功率解 P中，若所有元素都满足 Α ^ ^ΞΊ , 则进行步骤 ₂); 若存在元素则将步骤 S4的矩阵 / 中，行和列之和最大的端点，也即由 ¾ ' ^J '确定的编号在簇 ς中对应钓端点从簇 ς移到簇 c _+i , 得到新的簇 ς , 并执行步骡 S4计算新的簇 ς的干扰敏感亳微微基站发射功率解并继续下面¾步骤 2 ); 2) 若 / < Μ , 将增加 1 , 返回步骤 S4执行下一个簇的计算；若 / _::: Μ , 则完成了调整干扰敏感区域钓 Femtocdl的分簇情况，并确定干扰敏感区域的 Femtocdl的分簇的搡作；至此确定了千扰敏感区域中 Femioceli的分簇。

其中、在步骤 S5中将宏用户设备划分为死区用户设备和非死区用户设备的方式为：预先根据宏用户设备的位置进行划分或根据宏用户设备所处的信道状¾进行划分。

其中，在步骤 S5中根据宏用户设备所处钓信道状况将宏用户设备划分的操作具体为：宏用户设备根据接收到的临近 Femtocdl的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身属于死区用户设备或非死区用户设备；或为所述宏用户设备脹务的宏基站根据宏用户设备反馈的信道状态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比判断所述宏用户设备属于死区用户设备或非死区用户设备；或宏用户设备根据接收到的临近 Femtocdl的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身屬于死区用户设备或非死区用户设备，并将判断结果上报给为所述宏用户设备 it务的宏基站、所述宏基站再根据宏用户设备反馈的信道钛态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比结合该宏用户设备的判断结杲进一步判断所述宏用户设备属于死区用户设备或非死区用户设备。

在步骤 S6中，所述相互不重叠的三部分为 Femtocdl专用资源，宏小区专用资源和 Femtocdi与宏小区共享资源。

在步骤 S6中在为所述干扰敏感区域的 Femtocdl的分簇、死区用户设备、非干扰敏感区域的 Femtocdi的分簇和非死区用户设备分别分配所述相互不重叠的三部分频谱资源 W，所述干扰敏感区域的 Femtocdl的分簇中的 FenitoceU选择所述 FenitoceU专用资源，所述死区用户设备选择宏小区专用资源，所述非干扰敏感区域的 Femtoceil的分簇中的 Fenitocd ί和非死区用户设备选择所述 Femtoceli与宏共享资源。

其中，在将频谱资源分为相互不重叠的三部分时，各部分占频谱资源的比例根据干扰敏感区域的 Femtocdi的分簇的个数和死区用户设备的个数来确定。

其中，在为所述干扰敏感区域的 Femtoceil 分簇、死区用户设备，非干扰敏感区域的 Femtoceli的分簇和非死区用户设备分别分配所述相互不重叠的三部分频谱资源 fth同一簇内的 Femtocell使用相同的资源，所述资源为时域或者频域的频谱资源。

(三）有益效果

本发明以资源分配与功率控制来实现干扰抑制，从而能够有效提高宏小区和 Femtocdi 重叠覆盖的及层网络的频谱利用效率和系统容量，同时有效解决宏小区和 Femtocdi间的跨层干扰和 Femtoce U的同层干扰问题。附图获得干扰邻接矩阵流程图;

图 4 为本发明方法实施例中所用到的干扰距离阈值实例图；

图 5 为本发明方法实施例中非干扰敏感区功率控制及分簇调整流程图；

图 6 为本发明方法实施例中干扰敏感区功率控制及分簇调整流程图；

图 7 为本发明方法实施例中频谱频率资源划分实例图；

图 ₈ 为本发明方法实施例中干扰敏感区域与非千扰敏感区域，以及宏用户下行苑区与非死区资源分配示意图；

图 9 为本发方^ 中用到^ 适式^ M算法^ ^

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述

本发明的基本思想是，对一定范围内的 Femtocd进行分簇；以簇为单位，对簇内毫徽微基站的发射功率进行控制；调整 Femtocdi分簇情况，确定干扰敏感区域 Femtocd!和非干扰敏感区域 Femtocell, 以及非干扰敏感区域 Femtocdi的分簇；对干扰敏感区域的 Femtoceii进行分簇；对已完成分簇的干扰敏感区域的 Femtocell, 以簇为单位，对簇内的亳徽微基站进行发射功率控制；调整干扰敏感区域的 Femtocdi的分簇情况，确定干扰敏感区域的 Femtoceii的分簇：同时将宏用户设备划分为死区用户设备和非死区用户设备；从而可以将频谱资源分为相互不重叠的三部分；并为干扰敏感区域的 Femtoceii, 死区用户设备，非干扰敏感区域的 Femtoceii 和非死区用户设备分别分配相互不重叠的三部分频谱资源。

如图 1所示，是本发明在通信系统中基于 Femtocdi分簇，对 Femtoceii进行联合资源分配和功率控制方法的一实施例的流程示意图。本实施例包括以下步骤：

步骤 101、构造干扰图并获得干扰图邻接矩阵，根据千扰图邻接矩阵，釆用分簇算法对一定范围内的所有 Femtoceii进行分簇；

步骤 102、以簇为单位，对簇内毫徽徽基站发射功率进行控制并同时釆用逐步迁移算法调整 Femtoceii分簇情况最终确定干扰敏感区域的 Femtoceii和干扰敏感区域钓 Femtocell , 以及非干扰敏感区域的 Femtocdi的分簇，完成非千扰敏感区域的毫微微 /j、区分簇与功率分配操作；

步骤 103、对干扰敏感区域的 Femtocdi, 构造干扰邻接图，并获得干扰邻接图矩阵，采用上述分簇算法对其进行分簇；

步骤 104、对已完成分簇的干扰敏感区域的: Femtocei , 以簇为单位，对簇内的毫微微基站进行发射功率控制（构造功率控制方程组并求解）并同时利用逐步迁移算法调整干扰敏感区域的 Femtocdi分簇情况，确定干扰敏感区域的 Femtocell的分簇；

步骤 105、将宏用户设备（也称为宏用户，即由宏基站提供服务的移动台）划分为死区用户设备和非死区用户设备；其中，若宏用户设备受到临近 Femtocdi的干扰的强度达到了使其无法与宏基站正常通信（无法达到预设的、用户要求钓通信质量例如误码率和通信速率要求）的程度，则将该宏用户设备划分为 ¾区用户设备，若宏用户设备未受到 Femtocdi 的干扰或受到临近 Femtocd f扰的强度不影响其与宏基站正常通信，则将该宏用户设备划分为非死区用户设备；

步骤 106、得频谱资源分为相互不重叠的三部分，并为属于干扰敏感区域钓 Femtocell的分簇，死区用户设备，属于非千扰敏感区域的 Femtocdi的分簇和非死区用户设备分别分配相互不重叠的三部分频谱资源。

下面给出步骤 101对对一个宏小区覆盖范围内的 Femtoc ell进行分簇的具体的实施步骤：步骤 20: (如图 2所示）：建立干扰图 G=( E), 其中端点集合 V中的元素表示 Femtoceii, 边集 E中元素表示 Femtocdi间的干扰碰撞关系，两个端点间有边，表示两个端点之间有干扰碰撞关系。簇干扰距离阈值用 R_ih表示、如图 4所示，任意两个相互距离小于的 Femtoceii 会相互干扰，不能分在同一簇中；任意两个相互距离大于 R_th的 Femtocdi相互之间干扰通过有效功率范围内的功率控制解决可以分在同一簇中。

设共有 N个 Femtocdi, 建立矩阵 ^β:β = - ,·( - , 其中为 WxW全 1矩阵，！为 ΝχΝ 单位阵， Z) -[d_j\_NxN , 4为 Femtoceii i和 Femtocdi j间的距离； ^β中，若 <0 ,表示 Femtocdi i和 Femtocdi j间有连接，若 4- ^≥0, 表示 Femtoceii i和 Femtocdi j间没有连接。若矩阵 ^？中的项小于 0, 则将该项置】；否则将该项置 0。根据上述方法获得干扰图 ^G, 所建立的矩阵 ρ 中的 0或: I决定干扰图 G中端点 Femtoceii间的关系，即连接（0)或非连接（ I ); Femtocell i 和 Femtoceii j分另¹ j表示第 i、 j个 Femtocell。

步骤 202: 根据所述干扰图 ^G获得它的邻接矩阵 G)。获得方式如下：干扰图 ^G中各端点为邻接矩阵的行与列，邻接矩阵的行与列中对应的端点的排列顺序相同，若两端点连接，行与列对应的值为 i, 否则，对应的值为 0„

步骤 203: 执行分簇算法。令^表示所述干扰图中的端点，令表示端点在干扰图中的度。是簇的编号，初始值为】， "移除" 或 "移出" 端点是将端点相对应的行和列从干扰图邻接矩阵中蒯除„ 如图 3所示，步骤 203包括：

步骤 3-1: 集合 S表示度数为 0钓端点组成孤立点，集合 Β表示临 ft[集合。移除干扰图' 接矩阵 (CJ)中度为 0的端点的行和列，得到余下端点的邻接矩阵，命名为 4(G)。

步骤 3- 2: 将度数最大的端点移出 4(G) , 直到 4(G)为全零矩阵， 4(G) ÷佘下的端点组成簇 ς'且移出的端点保存在集合 β中。值加 1, 即 / / + 1。此处需要说明的是：矩阵 4(G)中的 0或 1表示的是端点间的非连接或连接关系，矩阵的维数表示的是端点的数量。步骤 3- 3: 利用集合 ·δ重新建立干扰图 ^G P干扰图邻接矩阵 4(G), 若新建的 4(G)全零，所述新建立的干扰图 G中的端点组成簇 , 其中 w = /是最终分得的 Femtocell的分簇的个数，并向下进行步骡 3- 4; 若新建的 4(G)不为全零阵，清空集合重复步骡 3- 2

步骤 3— 4:孤立点集合 S中的端点所对应的 Femtocell分入以上步骤得到的 Femtoceil的分簇中，根据规则 ^a ¾^a 4确定孤立点集合 S中的端点的簇号。

下面给出步骤 102以簇为单位，对簇内亳微微基站发射功率进行控制并同时调整 FemtoceU分簇情况，最终确定干扰敏感区域的 FemtoceU和非干扰敏感区域的 Femtocei , 以及非干扰敏感区域的 Femtocell的分簇的具体的实施步骤，如图 5所示：

步骤 501: 首先给出一些符号的定义。是簇的编号、初始值为 1。对于簇簇中端点的个数表示为 , 簇 (^中端点对应的 Femtocdl i的基站发射功率表示为^ 毫微徽基站的最大发射功率表示为^ , 所述 Femtoce!i i内参考用户的 SINR (信号与干扰加噪声比）需求表示为 ^ 参考用户的定义为：由 Femtocdi提供服务的、处在 Femtocell的边且在距离宏基站较近的一侧的用户设备。如果一个 Femtocell能够满足它的参考用户的服务质量需求，能够满足它范围内任意位置用户设备的脹务质量需求。

步骤 502: 对于簇 ,解线性方程 (/ i )'P

, 并得到功率解 ^[ · Ά]' ,

-- -P- N_(> - - i r中，

：;内 Femtoceli i间的路径增益， ί¾ "为簇内 Femtocel i与 Femtoceli j间的路径增益，为簇内 Femtoceil i中的参考用户与 Femtoceil i的基站间的路径增益 P,,_BS为 i ¾是否大于亳微微基站的最

所有卜 1> 的元素对应的 FemtoceU划分为干扰敏感区域 Femtoceli,则将这些干扰敏感区域 Femtoceil所对应的端点从簇 ς;中移出至干扰敏感区域 Femtoceil集合 ₄中，下标 ISA是指干扰敏感区域（ Interference Sensitive Area ); 否则执行如下步骤：

步骤 504: 进一步判断任一簇中用户的功率解是否都处于集合 ( S, 0)中若不存： ¾_e( J .0) , 则向下进行步骤 ₅₀₅。若存在元素 .O) , 则步骤 502中的矩阵 /-/中, 由 arg iitax

中对应的端点（即 Femtoceli), 若则将其从移到干扰敏感区域 FemtoceU集合 ¾^中；否则， ./λ簇 G移到簇 C 返回步骤 502计算新的簇 C 的亳微徽基站最小发射功率，并继续步骤 502之后的操作。

步骤 505: 若 /<W , /<-/ + !, 返回步骤 501进行下一个簇的相关计算；若 W , 结束。至此确定了干扰敏感区域的 Fen oceU ,不属于干扰敏感区域的 Femtocdl即为属于干扰敏感区域的 Femtocd！。

步骤 103中对干扰敏感区域的 Femtocd i进行分簇的方法和步骤 101中的分簇方法一致；下面给出步骤 104对已完成分簇的干扰敏感区域的 Femtocell, 以簇为单位，对簇内的

FemtoceU基站进行发射功率控制并同时调整干扰敏感区域: Femtocei的分簇情况，确定干扰敏感区域的 Femtocell的分簇的具步骤，如图 6所示：

步骤 601: «是簇的编号，初始值为 1, 对于簇 ς，簇中端点的个数表示为 , 簇中端点 ^ν'对应的 Femtocdi i基站发射功率表示为， FenitoceU基站的最大发射功率 ^

Femioce!i i内参考用户的 SI R需求表示为 y,。

步骤 602: 对于簇 ς、解线性方程.的矩阵: (Ι~Η)-Ρ-^Ν₀-Ύ , 得

P中元素为簇中对应 Femtocell基站 ¾最低性方程

[I ~Η)-Ρ = Ν₀-Ύ中

^G 为宏基站和簇 ^c 内 Femtoceli i间的路径增益， ^为簇 ^c 内 Femtoceli i与 Femtocell j 的路径增益， G;f 为簇 ς内 Femtoceli i中的参考用户与 Femtoceli i的基站间的路径增益。步骤 603: 功率解 P中，若所有元素都满足 e(O， ]，进行步骤 604; 若存在元素

则矩阵 //中，由^ " ' c¾ '确定的. 中对应钓端点，从簇移到簇返回步骤 602计算新的簇 ς的亳微 ί率解并继续步骤 602 的搡作。

步骤 604: 若^: Μ , q<-q + l , 返回步骤 ₆₀₁进行下一个簇的相关计算；若 g=M , 结束。至此确定了干扰敏感区域 Femtocdi的分簇。

下面通过如图 7和图 8对步骤 106进行说明。将频谱资源分为相互不重叠的三部分，分别为 Femtocel专用资源，宏小区专用资源和 Femtoceli与宏小区共享资源。如图 7为在频域上划分，图 8为」：敏感区域与非干扰敏感区域中 Femtocdl资源的分配，以及宏用 ^_行¾区中分配资源示例。

下面举例说明：假设有 6个 Femtocell分布如图 9中（a) 所示，在图中每个 femtocd!被称为一个端点，它们之间的位置距离关系为，4^₃,¾< , 其它端点间距离都大于。根据位置距离关系建立 Femtocdl干扰图如图 9中（a)所示，其对应的邻接矩阵为：

0 0 0

1 0 0 0 0

1 1 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 0 0 1

0 0 0 0 0

由于端点 6的度为 0, 如图 9中（b)所示，首先移涂端点 6并存储于集合 's中。然后如图 9 中（c)所示，接顺序移除图中度最大的端点 1,2和 4, 并保存于集合 s中，从而端点 3和 5的度为 0, 并构成第一个簇，即 cm ,然后，利用集合中记录的端点重新构造 _Femtocen干扰图与' 接矩阵如图 9中（d)所示，并清空集合移除度最大钓端点 1, 并构成第二个簇即 c : 2,4}。如图 9中（_e)所示，由于集合 £中只存在一个端点，因此其构成第三簇另外，对于孤立点集合⁵中的端点 6, 根据关系式 ¾ ³, 因此第三个簇重构为

0,6}。图 9中（f) 给出了分簇结杲

假设如图 9中所示分布的 Femtoceli与 . 系如图 10所示，图 10中 femtocell的第 •步分簇已由上述方法完成、那么，对第- ：制方程组为：

(I-H)-P^N₀-Y₊Ii_BS-f ^ 其中

求解二维方程组得到解向量 P = ，设其解满足 (ϋ， ]。然后，对第二个簇建立率控制方程组，并得到解向量 ^P

对第三个簇建立功率控制方程组，设其解 i>^f , 则将端点 1第 C 中移出到干扰敏感区域集合¾ ^中，并重新计算对 C₃ '中剩余端点 6的功率。

对 A«中端点 1建立干扰图 ^与并得到其邻接矩阵，由于只有一个端点，即其度为 0，端点 1构成干扰敏感区域唯一簇。建立其功率控制方程，求解得

因此，最终的分簇结果为：属于非干扰敏感区域 ( ot Interference Sensitive Area, NISA) 区域的 femtocell为 femtoceil2~6, 簇划分为 C = {3,5} , C {2,4}和 ς = {6} ; 属于干扰敏感区域 (Interference Sensitive Area, ISA)的 femtocell为 femtocell 1, 簇划分为， C₄：： (!)。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并对本发明的隈制，有关技术领域钓普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

—种宏小区与毫微微小区的混合组网 Ψ的干扰种制方法，其特征在于，包括以下步骤：

51、选取一定范围内的亳微微小区 Femtocell, 并对该范围内的 Femtoceli分簇；

52、对已完成分簇的 Femtocdl, 以簇为单位对簇内的毫微徽基站进行发射功率控制；同时调整: Femtocei的分簇情况、并确定干扰敏感区域的 Femtocei、非干扰敏感区域的 Femtocdi 及非干扰敏感区域的 Femtoceil的分簇；

53、对干扰敏感区域的 Femtoceil进行分簇；

54、对已完成分簇的干扰敏感区域的 Femtocdi , 以簇为单位对簇内的 Femtoceli进行发射功率控制；同时调整干扰敏感区域的 FenitoceU的分簇情况，并确定干扰敏感区域的 Fenitoce i 的分簇；

55、将宏用户设备划分为死区用户设备和非死区用户设备，其中，若宏用户设备受到临近 Femtocdi的干扰的强度达到了使其无法与宏基站正常通信的程度，则得该宏用户设备划分为死区用户设备，若宏用户设备未受到 Femtoceil的干扰或受到临近 Femtoceil干扰的强度不影响其与宏基站正常通信，则将该宏用户设备划分为非死区用户设备；

56、将频谱资源分为相互不重叠的三部分，并为属于所述干扰敏感区域的 Femtocdi的分簇、死区用户设备、属于所述非干扰敏感区域的 Femtoceil的分簇和非死区用户设备分别分配所述相互不重叠的三部分频谱资源。

2、根据杈利要求 1所述的方法，其特征在于，其中，步骤 Si具体为：首先获取 Femioceli 的位置信息，然后根据所述位置信息建立 Femtocdi干扰图和该干扰图的邻接矩阵，并基于所述 Femtocei!干扰图和邻接矩阵对 Femtoceil进行分簇。

3、根据权利要求 2所述的方法其特征在于，其中，所述根据所述地理位置建立 Femtocdi 干扰图和该干扰图的邻接矩阵的步骤具体.包括：

用 =(¥^)表示 Femtoceil千扰图， V为由 Femtocdi组成的端点集合，边集 E中的元素表示端点 Femtocell间的连接关系，任意两个端点间如果有连接关系，表示这两个端点对应的 Femtocdi间有碰撞干扰存在，则这两个端点不能分在同一簇中；

设所述 Femtocell共有 ^N个，建立矩阵 ρ £> - · (Ψ ■ /)，其中 Ψ为 w _x w全: ί矩阵， /为 w χ W 单位矩阵、 ^ WJw , 为 Femtoce U和 Femtoceii j间的距离；在^?中，若 — ^{< 0} , 表示对应的 Femtocdi i PFemtoceli j间有连接关系，若 ― ^^ ⁰，表示对应的 Femtocell i 和 Femtoceil j间没有连接关系，根据上述方法获得干扰图 G ,所建立的矩阵 ρ决定干扰图 σ中端点 Femtocell间的关系，即连接或非连接；: Femtocei! i和 Femtoceiij分别表示第 i、j个: Femtocdi;

其中，为簇干扰距离阖值，簇千扰距离阈值的定义为：任意两个 Femtocdi间的距离小于一定值时，亳微微基站的最大发射功率也无法满足 Femtocell中用户的信干噪比要求，这个距离的最/ j、值为簇干扰距离阖值；

然后根据所述干扰图 G获得该干扰图的邻接矩阵。

4、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，其中，所述基于所述 Femtocd!干扰图和邻接矩阵对 Femtoceli进行分簇的步骡具体包括：

1) 令 ^vi表示所述 Femtoceil干扰图中的端点，令表示端点 ν_;在 j¾_mt_oceli干扰图中的度， /是 Femtoceli钓分簇的编号，其初始值为 1 , 第 /个 Femtoceli的分簇用 C表示；

2) 将度数为 0的端点组成孤立点集合

3) 建立佘下度数不为 0的端点的干扰图 G和邻接矩阵 4(G) ;

4) 将 4(G)中度数最大 ¾端点保存在集合 s中，将这个端点所对应的行和列从 4(G) 中删除，直到 4(G)为全零矩阵， 4(G)中余下的端点组成簇^ 令 /的值增加 1 ;

5) 利用集合 ⁸重新建立干扰图 G和干扰图的邻接矩阵 4(G) , 若新建的 4(G)为全零矩阵，则将新建的干扰图 G中的端点组成簇其中 w = /是在 Femtoceil分簇步骤中当前分得的 Femtoceil的分簇的个数，向下进行步骤 6); 若新建的 4(G)不为全零矩阵，则重复步骤 4);

6) 将孤立点集合 S中的端点所对应的 FemtoceU分入以上步骤得到的 Femtoceil的分簇中在确定孤立点集合 S中的端点分到哪一个 Femtoceil 分簇时，由获得簇的编号， ^ai¾ :^Μ 表示孤立端点 i到各簇中端点距离最小的端点间距离最大

5、根据权 ^要求 i所述的方法，其特征在于其中，步骡 S2中对已完成分簇的 Femtoceil, 以簇为单位对簇内的亳徽微基站进行发射功率控制的搡作具体为：

令是 Femtoceil的分簇的编号，其初始值为 1 , 对于簇 C/ , 簇中端点的个数表示为，簇 ;中端点 ^v _;对应的 Femtoceiii基站发射功率表示为 C Femtoceil i内参考用户钓信干噪比要求表示为 ,

参考用户的定义为：由 Fenitocdi股务的、处在 Femtoceli覆盖范围边且距离宏基站较近一倒的用户设备，如果一个 Femtoceli能够满足它的参考用户的服务质量 QoS需求，则能够满足它覆盖范围内任意位置用户设备的 QoS需求；

在保证簇中所有 Femtoceli的参考用户的 QoS需求的前提下，应满足的线性方程的矩阵表示为： ii - H P = N。 ' _÷ p _BS . -r , 其中，

H f

No为噪声功率谱密度；上式中，为宏基站和簇 _q^_{Femtocell i}间的路径增益， G,;'为簇 ς;内 Femtoceil i与 Femtoceii j间的路径增益、为簇 C 内 Femtoceli i中的参考用户与 Fem 站的发射功率；

, p中的元素分别对应簇中，各毫微微基站保证其参考用户的 QoS需求前提下的最低发射功率，簇 C;中的 Femtocdi i中毫微微基站的发射功率在 [G， ^n范围内。

6、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，其中，步骤 S2中调整 Femtoceli的分簇情况，并确定干扰敏感区域的 FemtoceU、非干扰敏感区域的: Femtocei及非干扰敏感区域的 Femtocdi 的分簇的操作具体包括：

1) Ρ^ —^Ι为解得的所述簇 G中亳徽微基站发射功率的最小值令 ^表示亳微徽基站的最大率， ρ中所有发射功率满足 _|:> 的元素对应的 Femtocdi即为属于 ΐ 扰敏感区域的 Femtoceli ,将这些干扰敏感区域的 Femtoceli所对应的端点从簇中移出至干扰敏感区域的 Femtoceil集合 ¾^中；

2) 在功率的解 ^中，若不存在元素，0)，則向下进行步骤 3); 将矩阵中行和 re max 'Υ °" i v

「点，也即由 ^G 确定的编

'亳徽微基站发射功率解 P，并继续下面的步骤 3 );

3) 若/ < , 将 /增加 1 , 返回步骤 S2执行下一个簇钓计算；若 / = 则完成了步骤 S3 的搡作；

至此确定了属于干扰敏感区域的 Femtocdi,不属于敏感区域的 Femtocdi即为非干扰敏感区域的 Femtocd! ,非干扰敏感区域的 Femtoceli组成的簇就是非干扰敏感区域的 Femtoce!i的分 Ί、根据权利要求 i所述的方法，其特征在于，其中，步骤 S3的分簇搡作与步骤 S1的分簇操作相同。

8、根据权利要求 1所述 ¾方法，其特征在于其中，步骤 S4中对已完成分簇的干扰敏感区域的 Femtocdi, 以簇为单位对簇内的 Femtocell进行发射功率控制的搡作具体包括：

设步骤 S3中对所述干扰敏感区域的 Femtocell分成了 M个簇， _g是簇的编号，初始值为 1 , 第个簇用 ς表示；对于簇 ς、簇中端点的个数表示为、簇 ς中端点 ^ν _;对应的 FemtoceU i基站发^ ί率表示为 , 所述 Femtocdi i内参考用户的信干噪比要求表示为；

在保证簇 ς中所有 Femtocell的参考用户的信千噪比要求的前提下，应满足的线性方程的矩阵 Η、. Ρ = Ν。' Ύ , 其中，

^G 为宏基站和簇（^内 Femtocdi i间的路径增益， "为簇（^内 Femtocdi i与 Femtocdi j 间的路径增益，为簇 _C 内 Femtocdi i中的参考用户与 Femtocdi i的基∑

J 式线性方程的解是 P :

分别对应簇中，毫微微基站保证其参 s 考用户 QoS需求前提下的最低发射功率，则簇 G中的 Femtocdi i的基站的发射功率在【0 范围内。

9、根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，其中，步骤 S4 *调整干扰敏感区域的 Femtocell的分簇情况，并确定干扰敏感区域的 Femtocell的分簇的操作具体包括：

1) !表示亳微徽基站的最大发射功率步骤 S4中求得钓功率解 P中，若所有元素都

^] , 则进行步骤 2); 若存在元素 A ，则将步骤 S4的矩阵中行和列

¾ G^m G^m

之和最大的端点，也即由 - Gi ' '确定的编号在簇 _ς中对应的端点从簇 ς移到簇 (：，得到新的簇 ς , 并执行步骤 S4计算新的簇 ς的千扰敏感亳微微基站发射功率解并继续下面的步骤 2 ); 2) 若/ < ¾4 , 将增加 i , 返回步骤 S4执行下一个簇的计算；若 ^ Μ , 则完成了调整干扰敏感区域的 Femtocdl的分簇情况，并确定干扰敏感区域的 Femtocdl的分簇的搡作；

至此确定了干扰敏感区域中 Fenitocd ί的分簇。

10、根据权利要求 1所述的方法其特征在于，其中，在步骤 S5中将宏用户设备划分为死区用户设备和非死区用户设备的方式为：预先根据宏用户设备的位置进行划分或根据宏用

11、根据权利要求 10所述的方法，其特征在于，其中，在步骤 S5中根据宏用户设备所处的信道状况将宏用户设备划分的操作具体为：

宏用户设备根据接收到的临近 Femtocell的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身属于死区用户设备或非死区用户设备；或

为所述宏用户设备服务的宏基站根据宏用户设备反馈的信道状态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比判断所述宏用户设备属于死区用户设备或非死区用户设备；或

宏用户设备根据接收到的临近 Femtocdi的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身属于死区用户设备或非死区用户设备，并将判断结果上报给为所述宏用户设备服务的宏基站，所述宏基站再根据宏用户设备反馈的信道钛态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比结合该宏用户设备的判断结果进一步判断所述宏用户设备属于死区用户设备或非死区用户设备。

12、根据权利要求〗所述的方法，其特征在于，在步骤 S6 * , 所述相互不重叠¾三部分为 Femtocdi专用资源，宏小区专用资源和 Femtoceli与宏小区共享资源„

13、根据权利要求 12所述的方法，其特征在于，在步骤 S6中，在为所述干扰敏感区域的 Femtocdi的分簇、死区用户设备、非干扰敏感区域的: Femtocei的分簇和非死区用户设备分别分配所述相互不重叠的三部分频谱资源时，所述干扰敏感区域 ¾ Femtoceli的分簇中的 Femtoceli选择所述 Femtoceli专用资源，所述死区用户设备选择宏小区专用资源，所述非干扰敏感区域的 Femtoceli的分簇中的 Femtocdi和非死区用户设备选择所述 Femtoceli与宏共享资源。

14、根据权利要求 12所述的方法、其特征在于、其中，在将频谱资源分为相互不重叠的三部分时，各部分占频谱资源的比例根据干扰敏感区域的 Femtocd!的分簇的个数和死区用户

15、根据权利要求 13所述的方法，其特征在于，其中，在为所述干扰敏感区域的 Femtocdi 的分簇、死区用户设备，非干扰敏感区域的: Femtocei的分簇和非死区用户设备分别分配所述相互不重叠的三部分频谱资源时，同一簇内的 Femtoceli使用相同的资源，所述资源为时域或者频域的频谱资源。