[发明专利]蜂窝系统中基于动态小区组的分级式无线资源管理方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，给出了一种用于蜂窝移动通信系统的多个小区联合进行无线资源管理的方法，该方法基于动态小区组，属于分级式无线资源管理，可以协调小区间干扰，提高无线资源利用率。该方法适用于各种存在邻小区干扰的蜂窝移动通信系统。

背景技术

随着无线移动通信需求的不断增长，人们希望无线网络可以提供更高的数据速率、更多的业务类型，这对无线通信系统提出了更高的要求，但是无线通信系统可用的频谱资源是有限的，因此要提高无线通信系统的频谱利用率。在物理层，先进的通信技术，如正交频分复用技术(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)、多天线技术都成为下一代无线通信系统的关键技术。在上层，提高系统吞吐量、满足各种业务服务质量要求、保证小区边缘用户性能的无线资源管理的研究也得到了广泛的关注。

由于采用了先进的物理层技术，如基于OFDM的调制技术和多址技术，可以保证小区内用户之间的正交性，从而有效地避免了小区内干扰。但是在这样的蜂窝移动通信网络中，小区间干扰成了主要的干扰源。

目前给出的无线资源管理方法都是以单个小区为单位，没有考虑相邻小区之间的干扰对无线资源管理的效用和效率的影响。同时，对小区间干扰的研究没有考虑资源分配，边缘用户的性能没有保证且无线资源利用率低。如果在分配无线资源时，综合考虑多个小区系统的可用资源，尽量保证相邻小区间所用资源正交，则可以有效地减小小区间干扰，提高边缘用户的吞吐量，提高无线资源利用率，从而提高整网的系统容量，使得蜂窝移动通信系统可以适应无线网络宽带化的要求，支持更高的移动速率，支持多种无线分组业务。

随着移动通信技术的发展，蜂窝无线网络架构从传统的集中式架构朝着扁平化、分布式的方向发展。如在3GPP的LTE计划中采用两层扁平网络架构，即接入网主要由演进型基站(evolution Node B，eNB)和接入网关(access gateway，aGW)构成。aGW实际上是一个边界节点，如果将它看作核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。LTE的eNB除了具有原来Node B的功能外，还承担了原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、无线接入许可、无线承载控制、接入移动性管理等。eNB和eNB之间将采用网格(Mesh)方式直接互连。

但在如何处理小区间干扰协调、负载控制等无线资源管理问题上还有待进一步研究，无论是采用集中式管理，还是采用分布式管理都存在比较明显的不足。集中式管理系统复杂、网络扩展性差，分布式管理具有盲目性、资源利用率低的缺点。而且，现有的管理方法中，都是基于静态模式的，没有考虑由于小区间负载变化等原因造成的小区间干扰的变化以及每个小区内可用资源的变化。目前还没有研究给出在若干个相邻小区内进行无线管理的分级式管理方法(介于集中式和分布式之间的无线资源管理方法)，而且跟踪小区间干扰变化的自适无线资源管理机制的研究目前在国内外尚属空白。

在干扰管理技术方面，小区间干扰协调机制的专利大多在频率协调领域，考虑时隙和空域的干扰协同协调的机制很少。而且都这些干扰协调方法虽然是解决多小区间干扰问题的，但是进行干扰协调的小区都是静态配置的，还没有一种基于可变数量和位置的多个小区间进行干扰协调的机制，也没有完全联合协调多种可用无线资源，包括频率、时间和空间三种可用资源。

发明内容

本发明的目的在于给出一种用于蜂窝通信系统的基于动态小区组的分级式无线资源管理方法。本发明首先将系统内所有小区划分为不同的小区组，属于同一个小区组的多个相邻小区之间通过管理控制信息的交互，协商资源分配，从而消除小区间干扰，并将干扰协调和资源分配结合起来研究多小区联合最优资源分配算法，满足用户QoS要求的同时最大化无线资源利用率。

本发明给出的基于动态小区组的分级式无线资源管理方法具体实现方案包括以下步骤：

步骤1：划分动态小区组：在蜂窝移动系统中，将系统内所有小区划分为不同的小区组，每个小区组由若干个相互干扰关系比较大的邻近小区构成，小区组之间的干扰可以忽略，在每个小区组内的各个小区联合进行无线资源管理。具体划分方法为：每个eNB根据本小区内的终端信道质量测量报告获得相邻若干个小区对本小区的干扰强度并上报到aGW，由aGW维护一个表征所有小区间相互干扰关系的“干扰关系矩阵”。利用GIS的空间邻接分析与图论的最大生成树法划分小区组，给出整个网络下最佳的小区组划分。