一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法組成比例

本發明專利技術公開了一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法，涉及無線通信網絡技術領域。針對異構帶內自回傳網絡中接入鏈路與回傳鏈路之間存在的頻譜資源分配問題，本方法首先依據用戶所接收的宏站信號強度重新確立用戶與小基站之間的關聯關系，然后根據各小基站和宏用戶所需回傳鏈路帶寬按從小到大順序依次為其分配資源；在保證滿足用戶最低速率需求的情況下，最后根據各用戶對頻譜資源實際利用情況以及用戶當前待傳數據量分配剩余資源，實現在滿足用戶傳輸需求的同時，提升頻譜資源利用效率。

Spectrum resource allocation method in heterogeneous band self return network

The invention discloses a spectrum resource allocation method in a heterogeneous band self return network, which relates to the technical field of wireless communication networks. Aiming at the heterogeneous band since the spectrum allocation problem between the backhaul network access link and return link, the method based on user received macro station signal strength to re-establish the relationship between the user and the small base station, and then according to the macro base station and user required backhaul link bandwidth from small to large order distribution resources; to meet the minimum rate of user demand, according to the users of the spectrum resources utilization and the actual user data to be transmitted quantity distribution of surplus resources, realize transmission to meet user needs at the same time, enhance the utilization efficiency of spectrum resources.

【技術實現步驟摘要】
一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法
本專利技術涉及移動通信網絡領域技術，具體涉及一種在異構帶內自回傳網絡下，采用大規模天線的波束切換系統中，用于保證用戶QOS需求和提升頻譜利用率的頻域資源分配技術。
技術介紹
隨著無線網絡設備的數據傳輸需求低不斷提升，移動通信技術正快速朝著5G(第五代移動通信技術)發展。為了解決未來移動網絡數據流量增大1000倍以及用戶體驗速率提升10～100倍的需求，通過進一步挖掘新的頻率資源和引入新的無線傳輸技術是比較有前景的兩種提升手段。在宏蜂窩的覆蓋范圍內，采用小蜂窩在熱點地區進行容量提升的方式已得到廣泛使用。在下一代無線通信系統中，密集甚至超密集小蜂窩部署已被公認是滿足用戶超高容量需求的一種重要技術手段。在傳統異構網絡中，小基站通常采用有線連接方式進行回傳數據。若小基站進行密集部署時，如果仍采用傳統的有線回傳網絡，將導致網絡部署的困難和運營成本大幅增加。為了提高節點部署的靈活性、降低部署成本，利用和接入鏈路相同的頻譜和技術(Self-Backhaul，自回傳技術)進行無線回傳傳輸，是一個解決該問題的重要研究方向。為了解決應用毫米波頻段時，路損較大、傳輸距離較近的不足，采用大規模天線波束賦形技術被普遍認為是一種可行地解決手段。然而，當在大規模天線波束賦形系統，特別是在波束切換系統中部署多個采用帶內自回傳方式進行回傳的小基站時，如何在保證可靠性地以及滿足用戶最低用戶速率需求同時進行高效地頻譜資源分配仍是亟待解決的問題。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法，解決在波束切換系統中、各波束覆蓋區域內部署多個帶內自回傳小基站所面臨地資源分配問題。首先根據用戶所接收宏基站信號質量按由弱到強順序接入到鄰近小基站中，并計算小基站所需接入帶寬大小；然后根據小基站回傳信號質量和負載情況分配相應回傳帶寬，再根據宏用戶所需資源按從小到大順序分配資源，最后按用戶頻譜效率由大到小順序以及用戶待傳數據量分配相應帶寬，實現了在滿足用戶最低速率需求和公平性地同時，提升了系統頻譜資源利用效率。為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法，該方法包括以下步驟：S1：移動用戶根據所接收到的宏基站信號強度，按由小到大順序進行排序；并按此順序讓各用戶選擇信號最強小基站進行關聯，若該小基站服務用戶數量小于小基站波束數量，則將此用戶按順序接入到小基站中，否則，小基站停止接入用戶；S2：為各小基站服務用戶按最低速率傳輸需求計算各用戶對應接入帶寬，將所計算的最大值作為接入鏈路帶寬資源；根據各小基站負載和回傳鏈路信號質量計算自回傳小基站回傳鏈路所需頻譜資源，按所需資源由小到大順序為各小基站進行相應分配；S3：根據宏用戶最低速率傳輸需求和當前信號質量，按所需資源從小到大順序為宏用戶分配頻譜資源；S4：針對剩余頻譜資源，首先計算各用戶對應的頻譜效率，即單位頻譜資源可傳輸數據率大小，并按從大到小順序對用戶進行排序；然后按所排列的先后順序，根據用戶緩存待傳數據量大小計算所需資源大小，并為用戶進行相應分配；當所有用戶獲得足夠資源或無剩余頻譜資源可用時，則分配結束。進一步，在步驟S1中，移動用戶定期對服務基站和干擾基站信號進行測量，然后根據測量值計算得到相應信干噪比(SINR)，并按從小到大順序對用戶進行排序；根據當前所收小基站信號強度，接入到鄰近小基站中，若小基站服務用戶數量已達到上限，則停止接入，其余用戶仍保留在宏波束覆蓋范圍下接受服務。進一步，在步驟S2中，根據各小基站用戶最低速率需求以及對應信干噪比，計算各用戶所需接入帶寬，并選出其中最大值作為當前波束覆蓋區域內小基站接入帶寬；同時，根據基站回傳鏈路質量以及當前負載狀況，為各個小基站分配相應回傳頻譜資源。進一步，在步驟S3中，宏基站根據宏用戶速率傳輸需求以及對應的信號質量，計算各宏用戶所需回程帶寬大小，并按由少到多順序為宏用戶分配資源。進一步，在步驟S4中，根據各用戶接入情況，計算傳輸單位數據量時所需總資源大小，對于小基站用戶，所需資源包括接入資源與回程資源，對于宏用戶，所需資源只有回程帶寬資源，并按所需總資源按從小到大順序對用戶進行排序；然后根據各用戶待傳數據量大小分配相應頻譜資源，直到資源分配完畢或是當前宏波束下的所有用戶獲得足夠資源時，則停止分配，資源分配過程結束。本專利技術的有益效果在于：本專利技術針對異構帶內自回傳網絡中單波束覆蓋區域部署多個小基站時頻譜資源分配問題，提出了一種在考慮用戶最低速率需求以及公平性等因素下，根據小基站剩余資源情況將宏用戶接入其中，并結合用戶待傳輸數據占比情況分配總的剩余資源，在滿足用戶最低速率需求和公平性地同時，提升了系統可靠性并實現了對頻譜資源的高效利用。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本專利技術提供如下附圖進行說明：圖1為采用大規模天線的異構帶內自回傳網絡結構示意圖；圖2為宏站波束覆蓋區域頻譜資源詳細分配流程圖；圖3為本專利技術流程圖。具體實施方式下面將結合附圖，對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述。圖1為采用大規模天線的異構帶內自回傳網絡結構示意圖。傳統異構網絡中，小基站存在主要起著信號盲區覆蓋以及容量增強的作用，其回傳鏈路也通常是通過有線連接方式(如光纖、同軸電纜等)傳輸數據，當小基站進行密集部署時，有線回傳部署將導致網絡部署的困難和運營成本大幅增加。采用與接入鏈路相同的頻譜資源進行帶內自回傳，不僅提高了小基站部署時的靈活性，也提高了頻譜利用效率。當采用波束切換系統時，小區將被劃分為多個固定波束進行覆蓋，當存在多個小基站時，應合理為各小基站進行回傳鏈路與接入鏈路頻譜帶寬分配，保證小基站傳輸可靠性地同時，應盡可能滿足用戶速率傳輸需求以及用有限資源傳輸盡可能多的數據。本專利技術解決異構帶內自回傳網絡中單波束覆蓋區域部署多個小基站時頻譜資源分配問題所采用的一種頻譜資源分配方案包括以下步驟：步驟1：移動用戶對所在宏蜂窩宏站信號強度以及干擾基站信號強度進行測量，然后根據測量值計算信干噪比，并依據各用戶測量信干噪比按由小到大順序將用戶重新接入到小基站中。步驟2：根據各用戶實際速率需求與信號質量，計算當前各小基站所需接入鏈路頻譜帶寬。步驟3：根據小基站負載和所接收到的信號質量為其分配相應的回程帶寬，然后根據宏用戶所需回傳帶寬按由少到多順序為宏用戶分配相應資源。步驟4：針對剩余頻譜資源，首先計算各用戶對應的頻譜效率，即單位頻譜資源可傳輸速率大小，并按由大到小順序對用戶進行排序；然后按所排列的先后順序，根據用戶緩存待傳數據量大小為用戶分配相應頻譜資源，直到所有用戶獲得足夠資源或無剩余頻譜資源可用時，則停止分配。在步驟1中，移動用戶根據所在宏蜂窩區域宏基站以及干擾基站信號強度測量值計算信干噪比，按由小到大順序進行排序；并按此順序將用戶接入到此時信號最強的小基站中，若該小基站服務用戶數量小于小基站波束數量，則將此用戶按順序接入到小基站中，否則，小基站停止接入用戶。在步驟2中，針對各小基站用戶速率傳輸需求，計算各用戶所需接入帶寬。設用戶i受小基站j服務，則用戶i此時所需接入帶寬為βi,j＝γi/ri,j，其中，ri,j＝log(1+SINRi,j)表示用戶單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：S1：移動用戶根據所接收到的宏基站信號強度，按由小到大順序進行排序；并按此順序讓各用戶選擇信號最強小基站進行關聯，若該小基站服務用戶數量小于小基站波束數量，則將此用戶按順序接入到小基站中，否則，小基站停止接入用戶；S2：為各小基站服務用戶按最低速率傳輸需求計算各用戶對應接入帶寬，將所計算的最大值作為接入鏈路帶寬資源；根據各小基站負載和回傳鏈路信號質量計算自回傳小基站回傳鏈路所需頻譜資源，按所需資源由小到大順序為各小基站進行相應分配；S3：根據宏用戶最低速率傳輸需求和當前信號質量，按所需資源從小到大順序為宏用戶分配頻譜資源；S4：針對剩余頻譜資源，首先計算各用戶對應的頻譜效率，即單位頻譜資源可傳輸數據率大小，并按從大到小順序對用戶進行排序；然后按所排列的先后順序，根據用戶緩存待傳數據量大小計算所需資源大小，并為用戶進行相應分配；當所有用戶獲得足夠資源或無剩余頻譜資源可用時，則分配結束。

【技術特征摘要】
1.一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：S1：移動用戶根據所接收到的宏基站信號強度，按由小到大順序進行排序；并按此順序讓各用戶選擇信號最強小基站進行關聯，若該小基站服務用戶數量小于小基站波束數量，則將此用戶按順序接入到小基站中，否則，小基站停止接入用戶；S2：為各小基站服務用戶按最低速率傳輸需求計算各用戶對應接入帶寬，將所計算的最大值作為接入鏈路帶寬資源；根據各小基站負載和回傳鏈路信號質量計算自回傳小基站回傳鏈路所需頻譜資源，按所需資源由小到大順序為各小基站進行相應分配；S3：根據宏用戶最低速率傳輸需求和當前信號質量，按所需資源從小到大順序為宏用戶分配頻譜資源；S4：針對剩余頻譜資源，首先計算各用戶對應的頻譜效率，即單位頻譜資源可傳輸數據率大小，并按從大到小順序對用戶進行排序；然后按所排列的先后順序，根據用戶緩存待傳數據量大小計算所需資源大小，并為用戶進行相應分配；當所有用戶獲得足夠資源或無剩余頻譜資源可用時，則分配結束。2.根據權利要求1所述的一種異構帶內自回傳網絡中的頻譜資源分配方法，其特征在于：在步驟S1中，移動用戶定期對服務基站和干擾基站信號進行測量，然后根據測量值計算得到相應信干噪比(SINR)，并按從小到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐倫，張元寶，沈海強，牛瑞彪，何小強，陳前斌，
申請(專利權)人：重慶郵電大學，
類型：發明
國別省市：重慶,50