[發明專利]一種基于認知的宏基站與家庭基站干擾管理方法

在審

• 申請號: 201410785644.6
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104540142A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 劉文旭;王德勝;林宏志;萬晨;夏鵬敏
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 宋業斌

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更具體地，涉及一種基于認知的宏基站與家庭基站干擾管理方法。

背景技術

為解決宏基站網覆蓋盲區和室內高速無線覆蓋問題，在LTE-Advanced系統中提出家庭基站網絡(Femtocell)技術。

家庭基站為高速的室內無線通信覆蓋提供了有效的解決方案。家庭基站(Femtocell?Access?Point，FAP)是一種安置在家庭或辦公室內的，低成本、低功率、短距離、即插即用的小型無線接入設備。家庭基站可通過提高鏈路質量增加系統容量，并利用頻譜復用技術擴大網絡覆蓋。在家庭基站網絡中，通信距離縮短可增大鏈路速率，鏈路損耗減小可提高無線覆蓋。并且小區面積減小可提高頻譜復用效率，從而提高蜂窩網的網絡容量。由此可見，家庭基站不僅能為室內用戶提供更好的服務質量保證(Quality?of?Service，QoS)，而且減少了基站的功耗和場地建設維護等成本。如今家庭基站技術已經成為學術界和工業界的關注焦點。與其它室內無線接入技術相比，家庭基站的投資和維護成本更低，同時能獲得更好用戶體驗。

然而由于家庭基站的點對點特征、共信道頻譜分配、沒有直接的協作接口，干擾管理隨著家庭基站的大規模應用受到嚴峻的挑戰。例如在共信道頻譜分配模式下，封閉接入的家庭基站會對宏基站造成嚴重的同頻干擾，甚至產生“覆蓋空洞”

針對家庭基站的干擾問題，出現了許多家庭基站網絡干擾管理方法，常用方法如下：

表1?家庭基站網絡干擾管理方法比較表

然而，上述方法仍各種存在一些不知之處，具體說明如下：

(1)部分頻譜資源共享方案僅解決層間干擾，但由于一部分頻譜專門分配給宏基站，頻譜復用效率不高。

(2)Femtocell分組是在部分頻譜資源共享方案基礎上增加了層內干擾消除技術，但如何分組和協同增加了復雜度。

(3)分數頻率復用是比較好的頻譜管理方法，因為其能同時解決層內和層間兩種干擾，復雜度和效用折衷性能較優。但頻率復用因子不再是1，而且沒有充分利用宏用戶的位置信息，頻譜利用效率有待進一步提高。

發明內容

針對上述干擾技術所存在問題，本發明基于認知的宏基站與家庭基站干擾管理方法采用采用了機會干擾避免(即“協作頻率調度”)消除層間干擾，同時聯合Gale-Shapley理論消除層內干擾。本發明無需宏基站協作，復雜度低，并由于可感知到更多的“空閑”資源，頻譜利用率高。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于認知的宏基站與家庭基站干擾管理方法，采用機會干擾避免方法消除層間干擾，并聯合Gale-Shapley頻譜共享方法消除層內干擾，其中：

(1)在所述機會干擾避免方法中，家庭基站通過偵測獲知宏基站網絡中空閑的頻譜資源或者正交頻分復用中可用的時頻資源塊，作為頻譜資源空洞；

(2)在所述G-S頻譜共享方法中，家庭基站采用一對一的頻譜資源分配策略，利用步驟(1)獲得的頻譜資源空洞進行通信，在通信過程中，家庭基站周期性地監測頻譜資源的占用狀態，一旦宏基站用戶占用頻譜資源塊，家庭基站停止通信，避免家庭基站競爭資源塊，以減少相鄰家庭基站之間的層內干擾。

進一步地，所述機會干擾避免方法具體包括：

(1.1)家庭基站通過無線監聽宏基站的調度信息；

(1.2)家庭基站周期性地感知無線環境以識別鄰近的宏基站用戶；

(1.3)家庭基站比較感知結果和調度信息以識別頻譜資源空洞。

在本發明的一個實施例中，所述步驟(1.1)具體為：

以能量檢測為基礎，檢測頻譜資源塊是否被宏基站占用，令r(t)表示接收信號，其FFT變換可得到1×N個頻域采樣矢量r_rec，然后計算幅度平方值并與能量檢測閾值比較，即所有接收子載波上的能量檢測輸出為：