[发明专利]一种基于扇区公平的多小区联合优化方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，更具体地，涉及一种基于扇区公平的多小区联合优化方法。

背景技术

在多小区蜂窝网络场景中，基站（eNodeB）位于每个六边形小区的正中心，基站的天线呈120度角将整个小区等分为三个扇区（sector），由不属于同一个基站的三个相邻扇区组成的一个簇（cluster），分布在小区内的用户（UE）向基站发出业务请求，基站为本小区内的用户分配资源块（Resource Block，简称RB），以用于用户的数据传输和提高小区吞吐量。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple)技术消除了小区内干扰，这使得小区间的干扰成为影响小区吞吐量的主要因素。小区间的干扰也就是位于靠近小区边缘的用户接收到来自本地服务基站的信号对邻区边缘用户的影响作用。为了解决这个问题，用于协调邻区干扰的软频率复用（Soft Frequency Reuse，简称SFR）方案提出了使相邻小区边缘用户使用不同的RB传输数据的方法，因此将整个频带划分为不重叠的三部分，分别作为簇内三个相邻的扇区的边缘用户频带选择范围，即边缘频带；而小区的中心用户则使用整个频带其余的三分之二作为中心频带且邻区的中心频带可互相重叠。同时，为了补偿由基站发送到边缘用户的信号由于距离导致的路径损耗，用户在边缘频带上发送信号的功率相对于中心频带更高。

SFR方案在小区的吞吐量和频谱效率之间达到了很好的平衡作用,但由于SFR方案是静态的资源分配方案，导致小区边缘用户可选择的频率范围仅是整个频带的三分之一，不利于像小区的适应性和多用户多样性等性能的开发,因此一些动态的资源分配方案被提出：

首先，在一个簇内，计算每个扇区的边缘用户在所有N个资源块RBs的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，简称SINR)值，通过各个基站的X2接口交换所有的SINR信息，并将每个扇区的最高SINR值N/3个RB分配给该扇区作为边缘用户使用频率。如果有相同的RB被分配到相邻的扇区边缘，则暂时不分配该RB。根据公平性原则，当前已分配到RBs资源数较少的扇区优先在剩余未分配的RBs中选择SINR值最高的RB。依此类推，直到所有的RB都已分配。该方案实现了在SFR方案基础上动态的分配RBs的算法，将所有边缘用户可选择的频率范围都扩展到整个频带，且有最佳信道状态信息（Channel Quality Instructor，简称CQI）的用户优先选择性能最佳的RB，因此提高了小区吞吐量，特别是小区边缘用户的吞吐量，但是该方案需要通过X2接口在基站之间交换所有SINR信息，因此实施比较复杂。

其次，同样在一个簇内，计算各个扇区边缘用户在所有RBs的SINR值，对于每个RB，由所有扇区的所有边缘用户该RB上的SINR值组成的集合中一定有一个最大值，由无线网络控制器（Radio Network Controller，简称RNC）直接将该RB分配给产生此最大SINR值的用户，接着继续将剩余的RBs分配给产生最高SINR值的对应用户，依此类推，直到所有的小区不再需要RBs或者所有的RBs已经分配完。该方案很少考虑到系统的公平性，也就是只有当用户的信道状态达到最佳时才被调度，导致了有些用户在没达到最佳信道状态之前需要一直等待，不利于保证的用户的服务质量（Quality of Service，简称QoS）和增加系统公平性。

最后，考虑系统的公平性分为两种：一种是小区内用户之间的公平性（User Fairness），另一种是扇区之间的公平性（Sector Fairness）。常用的小区内用户之间公平性的调度方案有比例公平（Proportion Fair，简称PF）调度算法，即用户的瞬时数据率与过去一段时间内平均数据率之比，避免了用户资源分配过程中用户由于未达到最佳信道状态而持续等待的情况；对于扇区之间的公平性算法方面的研究，还未能形成一个有效的、全面的和有代表性的算法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于针对现有的多小区蜂窝网络中频率复用方案没能很好的解决扇区之间公平的问题，提供一种基于扇区公平的多小区联合优化方法，并引入了扇区因子，该方法能利用扇区因子计算的扇区优先级决定扇区边缘的频率资源分配情况，不仅达到了有效减少邻区干扰的目的，也使得频率资源分配更加合理和公平，提高了用户的服务质量和系统的吞吐量。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于扇区公平的多小区联合优化方法，包括以下步骤：