異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其中的微基站和微基站的資源選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明提供基于部分頻率復(fù)用機制的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其中的微基站和微基站的資源選擇方法，能減少小區(qū)間的同頻干擾，從而提高網(wǎng)絡(luò)容量。本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，具有可供用戶使用的資源，該資源包括頻段和時隙，所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備包含宏基站和所述微基站的多個基站，所述微基站的特征在于具備：信息獲取單元，獲取所述微基站自身的配置信息和負載信息，并從與所述微基站相鄰的基站獲取該相鄰的基站的配置信息和負載信息；及資源選擇單元，根據(jù)通過信息獲取單元獲取的所述微基站自身和所述相鄰的基站的配置信息和負載信息，從所述資源中選擇出部分資源供所述用戶使用。
【專利說明】異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其中的微基站和微基站的資源選擇方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于部分頻率復(fù)用機制的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其中的微基站和微基站的 資源選擇方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，只包含一種基站類型的傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（以下又稱作同構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)）廣為應(yīng) 用。也已研究開發(fā)出包含多種基站類型的蜂窩網(wǎng)絡(luò)（以下又稱作異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò))，并逐漸推 廣應(yīng)用。
[0003] 圖9是示出異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成的示意圖。在圖9所示的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，具有 4個宏基站（macro BS)MBS和8個微基站mBS。在此，微基站是不同于宏基站的微型基站的 總稱，例如包括家庭基站（Femto BS)、微微基站（pico BS)、微基站（Micro BS)等。在此，MC 表示宏基站MBS覆蓋的小區(qū)，又稱作宏小區(qū)，mC表示微基站mBS覆蓋的小區(qū)，又稱作微小區(qū) (mC)。
[0004] 通常，微基站的發(fā)射功率遠低于宏基站，微小區(qū)的覆蓋面積遠小于宏小區(qū)，而且微 小區(qū)的用戶數(shù)量少于宏小區(qū)的概率很多。而現(xiàn)有技術(shù)中，可以將相同頻段也可以為了減少 小區(qū)間的干擾而將不同頻段分配給微基站和宏基站。另外，分配給微基站和宏基站的頻段 往往處于能被全部使用或被全部關(guān)閉的狀態(tài)。
[0005] 這樣，在將相同的頻段分配給微基站和宏基站的情況下，微基站將全部頻段分配 給微小區(qū)內(nèi)用戶使用，可能為用戶提供超過需要數(shù)量的頻段的所謂過量服務(wù)。所以，存在如 下問題：不僅因提供過量服務(wù)而浪費資源，還因微基站與相鄰基站使用相同頻段而加重各 小區(qū)間的干擾，降低網(wǎng)絡(luò)容量。
[0006] 為了減少干擾，在專利文獻1(US201113110385)中，公開了一種針對異構(gòu)蜂窩網(wǎng) 絡(luò)分數(shù)頻率復(fù)用機制的技術(shù)。該機制是傳統(tǒng)同構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中分數(shù)頻率復(fù)用機制的直接拓 展，即基于用戶的位置信息分配資源。另外，在專利文獻2(W02012CN70868)中公開了一種 在異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中通過基站和微型節(jié)點使用不同的位置信息來減少干擾的解決方案。
[0007] 如上所述，雖然同構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在3G及以后的標(biāo)準(zhǔn)中大多使用全頻復(fù)用機制，但異 構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)與同構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)有所不同，異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)含有不同類型的覆蓋能力，使用不同 類型的基站，基站和小區(qū)之間的差別使得全頻復(fù)用不再是異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)復(fù)用機制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于部分頻率復(fù)用機制的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其中的微 基站和微基站的資源選擇方法，能減少小區(qū)間的同頻干擾，從而提高網(wǎng)絡(luò)容量。
[0009] 本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，具有可供用戶使用的資源，該資源包括頻段 和時隙，所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備包含宏基站和所述微基站的多個基站，所述微基站的特征 在于具備：信息獲取單元，獲取所述微基站自身的配置信息和負載信息，并從與所述微基站 相鄰的基站獲取該相鄰的基站的配置信息和負載信息；及資源選擇單元，根據(jù)通過信息獲 取單元獲取的所述微基站自身和所述相鄰的基站的配置信息和負載信息，從所述資源中選 擇出部分資源供所述用戶使用。
[0010] 本發(fā)明設(shè)計一種分布式的部分頻率復(fù)用機制，且該復(fù)用機制能隨網(wǎng)絡(luò)負載變化自 適應(yīng)地調(diào)整。特別地，該部分頻率復(fù)用機制可以適用于各小區(qū)負載不均衡(如熱點區(qū)域）和 各小區(qū)用戶需求不同的場景，同時也能對基站開啟和休眠作出自適應(yīng)的調(diào)整。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其中的微基站、微基站的資源選擇方法，微基站盡 可能從所有包括頻段和時隙的資源之中選擇出部分資源供用戶使用，這樣空閑資源增加， 能在保證用戶需求的同時，減少小區(qū)間的同頻干擾，從而提高網(wǎng)絡(luò)容量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1A是示意性地示出本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站的構(gòu)成的方框圖。
[0013] 圖1B?圖1D是示出本發(fā)明的微基站的可供用戶使用的資源的選擇的示意圖。
[0014] 圖2是示意性地示出本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的宏基站的構(gòu)成的方框圖。
[0015] 圖3是示出本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站的資源選擇方法的流程圖。
[0016] 圖4是示出本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的宏基站的資源分配方法的流程圖。
[0017] 圖5是本發(fā)明的基站之間進行配置信息交換時的消息信令圖。
[0018] 圖6是本發(fā)明的微基站從宏基站獲取負載信息時的消息信令圖。
[0019] 圖7是示出圖5和圖6的各消息的信令的格式的圖。
[0020] 圖8是示出本發(fā)明的微基站從N個資源塊中隨機選擇出Μ個資源塊供用戶使用的 處理的流程圖。
[0021] 圖9是示出異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成的方框圖。

【具體實施方式】
[0022] 以下，說明本發(fā)明的實施方式。
[0023] 本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，具備多個基站，該基站包含宏基站和微基站這兩種基站， 宏基站和微基站各具有可供用戶使用的資源，所謂"資源"包括指頻段和時隙。
[0024] 宏基站具備：信息獲取單元，獲取宏基站自身的配置信息和負載信息；及資源分 配單元，將宏基站自身具有的資源分配給用戶使用。
[0025] 微基站具備：信息獲取單元，獲取微基站自身的配置信息和負載信息，并從與微基 站相鄰的基站獲取該相鄰的基站的配置信息和負載信息；及資源選擇單元，根據(jù)通過信息 獲取單元獲取的微基站自身和相鄰的基站的配置信息和負載信息，從資源中選擇出部分資 源供用戶使用。
[0026] 在此，所謂"相鄰小區(qū)(或相鄰基站)"是指與本基站覆蓋的小區(qū)有相接邊界或有相 交區(qū)域的鄰居小區(qū)(或鄰居基站)。
[0027] 所謂"配置信息"是與基站的配置有關(guān)的信息，例如基站位置、發(fā)射功率（Pm、ΡΜ)、 微基站密度（P m)、宏基站密度（P Μ)。
[0028] 所謂"負載信息"是指與基站覆蓋的小區(qū)內(nèi)的用戶有關(guān)的信息，例如小區(qū)單一用戶 的速率需求（um、uM)(以下簡稱為用戶速率需求)、小區(qū)內(nèi)的用戶密度（λπι、λΜ)。
[0029] 當(dāng)微基站不能通過負載測量等獲得本小區(qū)內(nèi)的負載信息時，可使用預(yù)設(shè)的值代 替。當(dāng)微基站不能通過信息交互等獲取相鄰小區(qū)的負載信息時，可用微基站自身測量得到 的信息去估計相鄰小區(qū)的負載信息，例如假設(shè)uM=um, λ Μ= λ m。
[0030] 以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施例。這些實施例僅為用于舉例說明本發(fā)明的上 述實施方式的具體動作的例子，無意限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍，可以根據(jù)本發(fā)明的實 施方式的主旨，對其增加、刪減構(gòu)成要件而形成新的技術(shù)方案。
[0031] 以下，參照圖1A?圖1D說明本發(fā)明的微基站的構(gòu)成。
[0032] 圖1A是示意性地示出本發(fā)明的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站的構(gòu)成的方框圖，圖 1B?圖1D是示出本發(fā)明的微基站的可供用戶使用的資源的選擇方案的示意圖。
[0033] 如圖1A所示，異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站mBS具備發(fā)送模塊101、接收模塊102、存 儲模塊103、自配置模塊110、鄰居發(fā)現(xiàn)模塊111、信息交互模塊112、負載測量模塊113、短周 期更新模塊114、長周期更新模塊115和資源選擇模塊120。其中，資源選擇模塊120包括 計算模塊121和M-RB (M個隨機資源塊）生成模塊122。
[0034] 發(fā)送模塊101用于向外部的用戶和異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的其他基站等發(fā)送包括數(shù)據(jù)和 信息的消息信令等。
[0035] 接收模塊102用于接收從外部的用戶和異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的其他基站等發(fā)送來的包 括數(shù)據(jù)和信息的消息信令等。
[0036] 存儲模塊103用于存儲各種數(shù)據(jù)、信息等。
[0037] 自配置模塊110用于獲取微基站自身的ID、位置和發(fā)射功率Pm等配置信息，還從 核心網(wǎng)絡(luò)獲取宏基站密度PΜ和微基站密度pm等配置信息。
[0038] 鄰居發(fā)現(xiàn)|吳塊111用于發(fā)現(xiàn)相鄰的基站，包括相鄰的微基站和相鄰的宏基站。例 如，從自相鄰的小區(qū)漫游過來的用戶，獲取該相鄰的小區(qū)所屬基站的信息，例如基站的ID。
[0039] 信息交互模塊112用于與相鄰的基站交換各種信息，例如配置信息和負載信息。 當(dāng)然，當(dāng)對方基站不需要（不請求）這些信息時，就不用發(fā)送這些信息，僅單純接收而獲取這 些信息即可。
[0040] 負載測量模塊113用于估計微基站覆蓋的微小區(qū)的大小，測量微小區(qū)的實際負 載，從而獲得微基站的負載信息，例如計算出微小區(qū)內(nèi)的用戶密度λ m、微小區(qū)的用戶速率 需求um。
[0041] 短周期更新模塊114用于以較短周期通過M-RB生成模塊122重新選擇供用戶使 用的資源，此時，不需要更新系統(tǒng)參數(shù)。在此，所謂短周期的長度并不特別限定，可根據(jù)需要 設(shè)定。而且，短周期更新的動作可以通過規(guī)定時間或規(guī)定事件來觸發(fā)。
[0042] 長周期更新模塊115用于以較長周期通過計算模塊121和M-RB生成模塊122重新 選擇供用戶使用的資源，此時，需要更新系統(tǒng)參數(shù)。在此，所謂長周期的長度也不特別限定， 設(shè)定為比短周期長即可。而且，長周期更新的動作可以通過規(guī)定時間或規(guī)定事件來觸發(fā)。
[0043] 資源選擇模塊120用于根據(jù)獲取的微基站自身和相鄰的基站的配置信息和負載 信息，從可供用戶使用的所有資源(例如N個沖選擇出部分資源（M個，N > M)供用戶使用。 這個選擇可以是隨機進行的，這樣處理過程簡單，也可以精確地選擇最優(yōu)的資源，雖然可能 更加減少干擾，但這樣非常復(fù)雜，花費時間。下面，將在說明計算模塊121和M-RB生成模塊 122時描述一個具體的資源選擇處理，但不限于此，只要能在保證用戶需求的同時盡可能多 地留下空閑的資源即可。
[0045]
[0044] 計算模塊121用于進行計算。例如，按照式（1)?（3)計算出β和Μ的值。

【權(quán)利要求】
1. 一種異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，具有可供用戶使用的資源，該資源包括頻段和時隙， 所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備包含宏基站和所述微基站的多個基站，所述微基站的特征在于具 備： 信息獲取單元，獲取所述微基站自身的配置信息和負載信息，并從與所述微基站相鄰 的基站獲取該相鄰的基站的配置信息和負載信息；及 資源選擇單元，根據(jù)通過信息獲取單元獲取的所述微基站自身和所述相鄰的基站的配 置信息和負載信息，從所述資源中選擇出部分資源供所述用戶使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，其中， 所述配置信息包括基站位置和發(fā)射功率； 所述負載信息包括用戶速率需求和用戶密度； 所述信息獲取單元還從所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)獲取作為配置信息的微基站密度和宏基站 密度； 所述資源選擇單元根據(jù)通過信息獲取單元獲取的所述微基站自身、所述相鄰的基站的 配置信息和負載信息、及所述微基站密度和宏基站密度，從所述資源中選擇出部分資源供 所述用戶使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，其中， 所述資源選擇單元從所述資源中隨機地選擇出部分資源供所述用戶使用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，其中， 假設(shè)將所述微基站具有的全部資源分成N個資源塊，從N個資源塊中選擇出Μ個資源 塊作為所述部分資源供用戶使用，其中，Ν和Μ是正整數(shù)，Ν彡Μ ; 所述資源選擇單元根據(jù)所述宏基站和微基站的發(fā)射功率，計算出系統(tǒng)參數(shù)c，通過下式 計算出上述Μ的值，
其中，um表示微基站的用戶速率需求，uM表示宏基站的用戶速率需求，P m表示微基站 密度，P Μ表示宏基站密度，λ m表示微基站的用戶密度，λ Μ表示宏基站的用戶密度。
5. -種異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站的資源選擇方法，所述微基站具有可供用戶使用的資 源，該資源包括頻段和時隙，所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備包含宏基站和所述微基站的多個基站， 所述源選擇方法的特征在于具備： 信息獲取步驟，獲取所述微基站自身的配置信息和負載信息，并從與所述微基站相鄰 的基站獲取該相鄰的基站的配置信息和負載信息；及 資源選擇步驟，根據(jù)通過信息獲取步驟獲取的所述微基站自身和所述相鄰的基站的配 置信息和負載信息，從所述資源中選擇出部分資源供所述用戶使用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站的資源選擇方法，其中， 所述配置信息包括基站位置和發(fā)射功率； 所述負載信息包括用戶速率需求和用戶密度； 所述信息獲取步驟還從所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)獲取作為配置信息的微基站密度和宏基站 密度； 所述資源選擇步驟根據(jù)通過信息獲取步驟獲取的所述微基站自身、所述相鄰的基站的 配置信息和負載信息、及所述微基站密度和宏基站密度，從所述資源中選擇出部分資源供 所述用戶使用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站的資源選擇方法，其中， 所述資源選擇步驟從所述資源中隨機地選擇出部分資源供所述用戶使用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，其中， 假設(shè)將所述微基站具有的全部資源分成N個資源塊，從N個資源塊中選擇出Μ個資源 塊作為所述部分資源供用戶使用，其中，Ν和Μ是正整數(shù)，Ν彡Μ ; 在所述資源選擇步驟中，根據(jù)所述宏基站和微基站的發(fā)射功率，計算出系統(tǒng)參數(shù)c，通 過下式計算出上述Μ的值，
其中，um表示微基站的用戶速率需求，uM表示宏基站的用戶速率需求，P m表示微基站 密度，P Μ表示宏基站密度，λ m表示微基站的用戶密度，λ Μ表示宏基站的用戶密度。
9. 一種異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備多個基站，該基站包含宏基站和微基站， 所述宏基站和微基站各具有可供用戶使用的包括頻段和時隙的資源，所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的 特征在于： 所述宏基站具備： 信息獲取單元，獲取所述宏基站自身的配置信息和負載信息；及 資源分配單元，將所述宏基站自身具有的所述資源分配給用戶使用； 所述微基站具備： 信息獲取單元，獲取所述微基站自身的配置信息和負載信息，并從與所述微基站相鄰 的基站獲取該相鄰的基站的配置信息和負載信息；及 資源選擇單元，根據(jù)通過信息獲取單元獲取的所述微基站自身和所述相鄰的基站的配 置信息和負載信息，從所述資源中選擇出部分資源供所述用戶使用，再將所述部分資源分 配給用戶使用。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其中， 所述配置信息包括基站位置和發(fā)射功率； 所述負載信息包括用戶速率需求和用戶密度； 所述微基站的信息獲取單元還從所述異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)獲取作為配置信息的微基站密度 和宏基站密度； 所述微基站的資源選擇單元根據(jù)通過信息獲取單元獲取的所述微基站自身、所述相鄰 的基站的配置信息和負載信息、及所述微基站密度和宏基站密度，從所述資源中選擇出部 分資源供所述用戶使用。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其中， 所述微基站的資源選擇單元從所述資源中隨機地選擇出部分資源供所述用戶使用。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11的任一項所述的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的微基站，其中， 假設(shè)將所述微基站具有的全部資源分成N個資源塊，從N個資源塊中選擇出Μ個資源 塊作為所述部分資源供用戶使用，其中，Ν和Μ是正整數(shù)，Ν彡Μ ; 所述微基站的資源選擇單元根據(jù)所述宏基站和微基站的發(fā)射功率，計算出系統(tǒng)參數(shù)c， 通過下式計算出上述Μ的值，
其中，um表示微基站的用戶速率需求，uM表示宏基站的用戶速率需求，P m表示微基站 密度，P Μ表示宏基站密度，λ m表示微基站的用戶密度，λ Μ表示宏基站的用戶密度。
【文檔編號】H04W16/14GK104053158SQ201310076449
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】曹東旭, 劉春光, 周盛, 楊鵬, 牛志升, 水谷美加 申請人:株式會社日立制作所, 清華大學(xué)