[发明专利]一种TD-LTE Femtocell网络数据库辅助的频谱聚合方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及认知的时分双工长期演进系统家庭基站系统(TD-LTEFemtocell)的频谱聚合技术。

背景技术

随着无线通信技术的发展，人们对无线频谱资源的需求越来越大。然而，无线频谱是稀缺、有限的资源。随着传统的模拟式电视广播系统逐渐过渡到数字式系统，大量的频谱资源闲置出来，即所谓的TVWS(TV White Space)。FCC(Federal Communications Commission)2010年发布的规则建议其他宽带无线设备作为次级系统使用这部分资源。Femtocell作为LTE网络为室内和办公热点地区提供蜂窝网覆盖的一项技术，初始设计时是和宏蜂窝网共享频谱资源的。使用TVWS的认知Femtocell可以作为另一种解决频谱资源稀缺问题的可行方案。

认知Femtocell感知得到的TVWS的可用频谱碎片在频域上是离散的，因此需要使用基于DOFDM(Discontiguous OFDM)技术的频谱聚合技术来把几个频谱碎片聚合成一个信道使用。因为TDD Femtocell技术的上下行链路的频谱是相同的，因此频谱聚合技术更加适用于TDDFemtocell。现有的不多的频谱聚合方法假设设备之间存在严格的共道干扰关系，即任意两个设备在任一个频谱碎片上都存在共信道干扰。而在实际中，例如为公寓楼提供室内覆盖的Femtocell网络家庭基站FBS(Femto Base Station)间的共道干扰关系并不如此严格。综上分析，传统的方法因为严格的共道干扰关系假设而采用的严格正交化的频谱聚合方法没有充分利用TVWS的频谱资源，从而导致频谱利用率低下。

发明内容

为了解决传统频谱聚合方法频谱利用率低的问题，本发明实例提供了一种TD-LTEFemtocell使用TVWS的数据库辅助的频谱聚合方法，以及方法中所使用的一种与FCC建议的数据库结构兼容的中心控制实体和实现该方法的一种考虑频谱聚合时的图着色模型建模方法，达到了充分利用Femtocell网络中家庭基站FBSs不均匀的共道干扰关系的目的，从而提高频谱利用率。

一种TD-LTE Femtocell使用TVWS的数据库辅助的频谱聚合方法，包括：

FBSs通过查询中心控制实体的地理数据库和频谱感知技术得到其可用的频谱碎片集合及和其相邻FBS的干扰关系，FBSs上报其干扰关系给中心控制实体；

中心控制实体的频谱控制器整合报告得到Femtocell网络完整的干扰关系，进而把整个系统建模为一种考虑频谱聚合因素的图着色模型；

接着中心控制实体的频谱控制器采用DSAA(Database-assisted spectrum aggregationalgorithm)算法为FBSs聚合分配频谱资源。

为了支持上述频谱聚合方法，本发明实例提供了一种与FCC建议的数据库结构兼容的中心控制实体，包括：

存储FBS的位置和可用频谱碎片信息的地理数据库和执行频谱聚合算法DSAA为用户聚合频谱的频谱控制器两个功能实体。

为了支持上述频谱聚合方法，本发明实例也提供了一种考虑频谱聚合的图着色模型建模方法，包括：

Femtocell网络系统模型，不考虑频谱聚合时的系统模型建模方法，以及考虑频谱聚合时的图着色模型的建模方法。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过集中控制的数据库辅助的频谱聚合方法，相比于传统的频谱聚合方法，Femtocell网络获得了极大的接入带宽增益；同时在接入网络的FBS数目上，本方法同样优于传统的方法，所以获得了较好的频谱利用率和系统接入性能。

附图说明

图1：本发明实施例的网路结构图；

图2：本发明实施例的TVWS的可用频谱图样；

图3：本发明实施例的数据库辅助的频谱聚合方法流程图；

图4：本发明实施例的中心控制实体结构图；

图5：本发明实施例的频谱聚合情况示意图；

图6：本发明实施例的频谱聚合算法DSAA流程图；

具体实施方式

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

本发明实施例的认知TD-LTE Femtocell系统结构如图1所示。系统由三部分组成：一个中心控制实体，多个具有频谱感知功能的FBS和多个Femtocell用户端设备。FBSs通过IP回程链路与中心控制实体相连。