一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其包括:認知干擾管理器,所述認知干擾管理器包括層間認知干擾管理器及層內認知干擾管理器，所述層間認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中不同層間的干擾管理和干擾信息維護，所述層內認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中同層內的干擾管理和干擾信息維護；干擾信息管理器，其用于收集認知干擾管理器采集的各個層內和/或層間干擾信息，周期性的更新歷史干擾信息數(shù)據(jù)庫；頻譜資源管理器，依據(jù)干擾信息管理器周期性或者實時的干擾信息，完成頻譜資源的重新配置。
【專利說明】一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]近年來，由于無線用戶和多媒體業(yè)務應用的飛速增長，多種智能無線多模設備頻繁地使用和越來越多的無線接入技術正在以前所未有的速度迅猛發(fā)展，無線通信速率甚至達到上百兆比特每秒，致使無線通信系統(tǒng)需要更多的頻譜資源。人們對頻譜資源的需求日益增加，導致有限的頻譜資源越來越稀缺，使頻譜資源成為當前最受關注的不可再生資源之一。如何探索更多的“頻譜空洞”資源以彌補當前的高速業(yè)務的頻譜虧缺和提高現(xiàn)有已經分配的頻譜資源的利用效率是關鍵技術問題之一。另外一方面，未來的無線通信網(wǎng)絡必將是各種無線網(wǎng)絡共存、相互補充、協(xié)同工作、支持終端無縫移動的異構融合網(wǎng)絡，如何有效的利用各種無線網(wǎng)絡的接入技術和各自的優(yōu)勢以取長補短、融合的為用戶提供高質量的服務體驗，也是學術界研究的熱點和重點。
[0003]可用的物理頻譜資源有限，頻譜利用率低，迫使人們尋找一種能夠緩解頻譜資源緊張，提高頻譜利用率的頻譜共享技術，同時該技術要能與現(xiàn)有的通信環(huán)境共存，是在這樣的背景下，認知無線電技術呼之欲出。它作為一種更加智能的頻譜探測和共享技術，能夠通過感知周圍無線通信環(huán)境的變化，根據(jù)智能決策算法來實時地自適應地調整系統(tǒng)的工作參數(shù)，同時動態(tài)感知和有效利用授權的空閑頻段，有效緩解頻譜資源稀缺的局面。認知無線電技術也是當今研究的熱點問題之一。它不僅為頻譜資源不足、頻譜利用率低以及動態(tài)頻譜接入等問題提供了新的解決方案。同時，認知無線電是智能的、自主感知、自適應和具備頻譜資源管理能力的無線電技術。它可以智能地觀察和學習周圍的無線環(huán)境及用戶行為，并通過調整自身的參數(shù)選擇最佳狀態(tài)以適應周圍環(huán)境。將認知無線電技術引入到異構無線網(wǎng)絡的頻譜資源管理之中無疑最有巨大潛力和優(yōu)勢。
[0004]IEEE SCC41致力于認知無線電技術的研究，它提出的動態(tài)頻譜接入方法要求能夠避免或降低干擾、無線技術之間能夠協(xié)同工作，同時還包括了網(wǎng)絡管理和信息共享。它的關注點并不在于給物理層或媒體接入層添加某個具體的管理機制，而是更注重發(fā)展構架型的概念以及為不兼容的網(wǎng)絡提供協(xié)同管理方法。IEEE SCC41正在研究3G / 4G蜂窩網(wǎng)絡，WiFi和WiMax幾種網(wǎng)絡間基于動態(tài)頻譜接入策略的網(wǎng)絡管理方法。IEEE SCC41今后將能夠為非集中式的多種無線網(wǎng)絡提供橫向和縱向的網(wǎng)絡重配置管理方法，從而實現(xiàn)這些網(wǎng)絡之間的互操作。
[0005]由此可見，認知技術不僅為未來異構網(wǎng)絡提供更多的頻譜接入機會和提高頻譜效率，同時也為多種制式的網(wǎng)絡的進一步融合提供可行的思路。同時，在蜂窩網(wǎng)絡方面，面向LTE-A網(wǎng)絡進一步提高網(wǎng)絡容量和邊緣覆蓋的要求，尤其是家庭和公共場所等用戶密集區(qū)，提出采用用戶自主安裝家庭基站保證室內良好覆蓋。正是由于家庭基站是用戶自主隨機部署，安裝位置等不像宏站等是經過規(guī)劃的，同時，家庭基站將復用宏站的頻譜，因此，家庭基站將與附近的家庭基站和宏站都將產生嚴重的干擾問題。借助認知的思想，學術界提出了認知家庭基站的概念，家庭基站依據(jù)當前無線環(huán)境信息實現(xiàn)合適的載頻選擇和功率控制等技術有效抑制干擾。進一步，多模家庭基站也為下一代寬帶無線系統(tǒng)的多層擇機接入提供更多可能的機會。
[0006]另外，在無線局域網(wǎng)方面，認知WiFi2.0網(wǎng)絡是基于認知無線電技術，通過感知授權頻段的頻譜空洞，實現(xiàn)類似于傳統(tǒng)WiFi系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)。它利用授權頻段的良好傳播特性，為用戶提供更好的服務以及更大的覆蓋范圍。作為認知無線電技術與WiFi技術的結晶，認知WiFi2.0網(wǎng)絡具有廣泛研究及應用前景，得到學術界和標準界(IEEE802.1laf TG)的共同關注。定義基于認知的蜂窩網(wǎng)絡和無線局域網(wǎng)絡等異構網(wǎng)絡為認知融合網(wǎng)絡。認知融合網(wǎng)絡將基于認知技術充分挖掘異構頻譜資源為多模家庭基站或者認知接入節(jié)點使用，能發(fā)揮其授權頻段和非授權頻段的效益。同時，認知融合網(wǎng)絡也面臨前所未有的復雜的干擾問題。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對當前技術不足，提出一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于，其包括:
[0008]認知干擾管理器，所述認知干擾管理器包括層間認知干擾管理器及層內認知干擾管理器，所述層間認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中不同層間的干擾管理和干擾信息維護，所述層內認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中同層內的干擾管理和干擾信息維護；
[0009]干擾信息管理器，其用于收集認知干擾管理器采集的各個層內和/或層間干擾信息，周期性的更新歷史干擾信息數(shù)據(jù)庫；
[0010]頻譜資源管理器，依據(jù)干擾信息管理器周期性或者實時的干擾信息，對頻譜資源進行重新配置。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述頻譜資源管理器依據(jù)獲得的干擾信息管理器形成的干擾信息，以信道為粒度對頻譜進行調整。
[0012]在上述技術方案的基礎上，所述干擾信息包括干擾矩陣測量報告，及物理資源塊被宏基站、其他認知家庭基站或認知接入節(jié)點的使用情況。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述層間認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中WiF1、Femto、及Macro之間的干擾管理和干擾信息維護。
[0014]在上述技術方案的基礎上，所述頻譜資源管理器在層內認知干擾管理中頻譜資源管理器為不同接入節(jié)點調度不同的信道實現(xiàn)干擾管理；所述頻譜資源管理器在層間認知干擾管理過程通過頻譜資源管理器為不同接入節(jié)點調度不同的信道實現(xiàn)干擾管理或通過控制認知節(jié)點在長期演進計劃(LTE)頻段和開放頻段之間的跳變實現(xiàn)干擾管理。
[0015]在上述技術方案的基礎上，所述頻譜資源管理器依據(jù)獲得的干擾信息管理器形成的具有結構調整的干擾信息，完成頻譜以信道為粒度的調度，實現(xiàn)干擾避免。
[0016]在上述技術方案的基礎上，所述干擾信息包括干擾矩陣測量報告。
[0017]在上述技術方案的基礎上，所述信道，可以是時隙、子載波、正交碼字或者是它們的結合，例如，長期演進計劃(LTE)同上，此時是否必要寫明是LTE中的時頻物理資源塊。
[0018]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還提供一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理方法其包括以下步驟:[0019]SI層間認知干擾管理器對異構網(wǎng)絡中不同層間進行干擾管理和干擾信息維護，所述層內認知干擾管理器對異構網(wǎng)絡中不同層內進行干擾管理和干擾信息維護；
[0020]S2干擾信息管理器收集認知干擾管理器采集的各個層內和/或層間干擾信息，并周期性的更新歷史干擾信息數(shù)據(jù)庫；
[0021]S3頻譜資源管理器依據(jù)干擾信息管理器周期性或者實時的干擾信息，對頻譜資源進行重新配置。
[0022]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所提供的方法利用認知技術快速挖掘可用頻譜空洞，充分利用頻譜的異構性有效避免干擾，提升頻譜資源的利用率；且能實現(xiàn)智能終端在多頻段之間的干擾管理，可依據(jù)頻譜管理的實時性要求，靈活實現(xiàn)同層頻譜調度或者跨層的頻譜跳變，高效抑制同層或者層間的干擾；并且本發(fā)明所提供的系統(tǒng)具備統(tǒng)一性，可充分發(fā)揮多網(wǎng)協(xié)作能力，適用于任何異構網(wǎng)絡資源的智能管理和干擾抑制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明認知融合網(wǎng)絡示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明認知干擾管理器工作示意圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1是認知融合網(wǎng)絡場景圖，包含宏基站、家庭基站和無線局域網(wǎng)WiFi接入節(jié)點異構網(wǎng)絡場景，其中家庭基站和局域網(wǎng)接入節(jié)點均具備認知能力，因此定義這種基于認知技術實現(xiàn)異構網(wǎng)絡融合的網(wǎng)絡場景為認知異構網(wǎng)絡。未來無線局域網(wǎng)絡和家庭基站網(wǎng)絡將具備感知能力，因此可以獲得頻譜空洞信息。家庭基站是低功率的小型基站，為室內環(huán)境的用戶提供無線網(wǎng)絡覆蓋。它類似WiFi路由一樣，被用戶放置在室內，向用戶提供蜂窩基站的幾乎所有功能。但是，與WiFi相比家庭基站有很多優(yōu)勢。家庭基站的工作頻譜是被授權的頻譜，它既可以與宏蜂窩基站共享也可以專門劃分一個頻譜，相當于現(xiàn)有網(wǎng)絡的延伸；另一方面，家庭基站采用與宏基站相同的無線技術，對于終端來說，不需要增加模塊和無線技術切換的開銷；此外，家庭基站與WiFi相比在功率控制、安全等方面也存在一定的優(yōu)勢。
[0027]請參考圖2 —種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其具體包括一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，所述認知融合網(wǎng)絡包括宏基站、家庭基站和無線局域網(wǎng)WiFi接入節(jié)點，其中家庭基站和局域網(wǎng)WiFi接入節(jié)點均具備認知能力，其包括:
[0028]認知干擾管理器，所述認知干擾管理器包括層間認知干擾管理器及層內認知干擾管理器，所述層間認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中不同層間的干擾管理和干擾信息維護，所述層內認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中同層內的干擾管理和干擾信息維護。層間認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中WiF1、Femto、及MaciO之間的干擾管理和干擾信息維護。
[0029]干擾信息管理器，其用于收集認知干擾管理器采集的各個層內和/或層間干擾信息，周期性的更新歷史干擾信息數(shù)據(jù)庫；其中干擾信息包括干擾矩陣測量報告，及物理資源塊被宏基站、其他認知家庭基站或認知接入節(jié)點的使用情況。
[0030]頻譜資源管理器，依據(jù)干擾信息管理器周期性或者實時的干擾信息，以信道為粒度對頻譜完成頻譜資源的重新配置。所述頻譜資源管理器在層內認知干擾管理中頻譜資源管理器為不同接入節(jié)點調度不同的信道實現(xiàn)干擾管理；所述頻譜資源管理器在層間認知干擾管理過程通過頻譜資源管理器為不同接入節(jié)點調度不同的信道實現(xiàn)干擾管理或通過控制認知節(jié)點在長期演進計劃(LTE)頻段和開放頻段之間的跳變實現(xiàn)干擾管理。此處的信道，可以是時隙、子載波、正交碼字或者是它們的結合，例如，長期演進計劃中的時頻物理資源塊。而頻譜調度是通過不同接入節(jié)點錯開使用不同信道完成。
[0031]請參考圖3,具有認知能力的認知家庭基站或者認知接入節(jié)點實現(xiàn)對于當前所述網(wǎng)絡狀態(tài)的干擾的感知；所述網(wǎng)絡狀態(tài)即包含當前認知家庭基站或者認知接入節(jié)點所在的宏站狀態(tài)信息，也包含在該宏站覆蓋范圍內的其他認知家庭基站或者認知接入節(jié)點的狀態(tài)信息。認知家庭基站需要感知周圍家庭基站的頻譜使用情況，同時，所有家庭基站需要獲取當前宏基站的頻譜使用狀態(tài)；每個家庭基站盡可能實現(xiàn)與其周圍鄰家庭基站采用同頻，同時避免與宏基站采用相同頻譜。
[0032]所述干擾信息包含頻譜的活動性或者說是物理資源塊(PRB)被宏站或者被其他認知家庭基站或者認知接入節(jié)點的使用情況，有助于家庭基站實現(xiàn)自主選擇正交的PRB資源避免與宏站之間的層間干擾，也有助于避免與其他認知家庭基站或者認知接入節(jié)點采用相同的PRB資源導致的層內干擾；
[0033]信道的狀態(tài)信息，認知家庭基站或者認知接入節(jié)點當前選擇PRB資源的時頻特性，有助于家庭基站實現(xiàn)自主功率控制協(xié)調有效抑制層內干擾；
[0034]其他信息，包含其他任何有助于實現(xiàn)干擾消除的先驗信息，例如，其他節(jié)點的碼書和預發(fā)送信息的結構信息等。
[0035]為實現(xiàn)層間或者層內的更好的掌握部分或全局信息，每個認知節(jié)點實現(xiàn)當前局部感知信息的上報給干擾信息管理器。
[0036]其包括周期性或者是觸發(fā)性的信息上報以及層內信息共享，低層對高層信息的上報。
[0037]干擾信息管理則實現(xiàn)信息匯聚，以及對于信息的推理和學習；最后形成的具有一定特征的干擾信息，將指導頻譜管理模塊。
[0038]頻譜資源管理器面向局部和全局信息的支撐實現(xiàn)頻譜資源的調度。實現(xiàn)多個認知節(jié)點在不同信道上的分配。其包含兩個判斷，一個是LTE頻段，一個是開放頻段。全局頻譜管理將實現(xiàn)認知節(jié)點在LTE頻段和開放頻段之間的靈活跳變。
[0039]下面介紹本認知融合網(wǎng)絡的干擾管理方法，其包括以下步驟:
[0040]SI層間認知干擾管理器對異構網(wǎng)絡中不同層間進行干擾管理和干擾信息維護，所述層內認知干擾管理器對異構網(wǎng)絡中不同層內進行干擾管理和干擾信息維護；
[0041]S2干擾信息管理器收集認知干擾管理器采集的各個層內和/或層間干擾信息，并周期性的更新歷史干擾信息數(shù)據(jù)庫；
[0042]S3頻譜資源管理器依據(jù)干擾信息管理器周期性或者實時的干擾信息，對頻譜資源進行重新配置。
[0043]本發(fā)明所提供的方法利用認知技術快速挖掘可用頻譜空洞，充分利用頻譜的異構性有效避免干擾，提升頻譜資源的利用率；且能實現(xiàn)智能終端在多頻段之間的干擾管理，可依據(jù)頻譜管理的實時性要求，靈活實現(xiàn)同層頻譜調度或者跨層的頻譜跳變，高效抑制同層或者層間的干擾；并且本發(fā)明所提供的系統(tǒng)具備統(tǒng)一性，可充分發(fā)揮多網(wǎng)協(xié)作能力，適用于任何異構網(wǎng)絡資源的智能管理和干擾抑制。
【權利要求】
1.一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于，其包括: 認知干擾管理器，所述認知干擾管理器包括層間認知干擾管理器及層內認知干擾管理器，所述層間認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中不同層間的干擾管理和干擾信息維護，所述層內認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中同層內的干擾管理和干擾信息維護； 干擾信息管理器，其用于收集認知干擾管理器采集的各個層內和/或層間干擾信息，周期性的更新歷史干擾信息數(shù)據(jù)庫； 頻譜資源管理器，依據(jù)干擾信息管理器周期性或者實時的干擾信息，對頻譜資源進行重新配置。
2.如權利要求1所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于:所述頻譜資源管理器依據(jù)獲得的干擾信息管理器形成的干擾信息，以信道為粒度對頻譜進行調整。
3.如權利要求1所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于:所述干擾信息包括干擾矩陣測量報告，及物理資源塊被宏基站、其他認知家庭基站或認知接入節(jié)點的使用情況。
4.如權利要求1所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于:所述層間認知干擾管理器用于完成異構網(wǎng)絡中WiF1、Femto、及Macro之間的干擾管理和干擾信息維護。
5.如權利要求1所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于:所述頻譜資源管理器在層內認知干擾管理中頻譜資源管理器為不同接入節(jié)點調度不同的信道實現(xiàn)干擾管理；所述頻譜資源管理器在層間認知干擾管理過程通過頻譜資源管理器為不同接入節(jié)點調度不同的信道實現(xiàn)干擾管理；或通過控制認知節(jié)點在長期演進計劃頻段和開放頻段之間的跳變實現(xiàn)干擾管理。
6.如權利要求1所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于:所述頻譜資源管理器依據(jù)獲得的干擾信息管理器形成的具有結構調整的干擾信息，完成頻譜以信道為粒度的調度，實現(xiàn)干擾避免。
7.如權利要求6所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于:所述干擾信息包括干擾矩陣測量報告。
8.如權利要求2所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理系統(tǒng)，其特征在于:所述信道，可以是時隙、子載波、正交碼字或者是它們的結合，例如，LTE系統(tǒng)中定義的時頻物理資源塊。
9.如權利要求1-8任意一項所述的一種認知融合網(wǎng)絡的干擾管理方法，其特征在于:其包括以下步驟: SI層間認知干擾管理器對異構網(wǎng)絡中不同層間進行干擾管理和干擾信息維護，所述層內認知干擾管理器對異構網(wǎng)絡中不同層內進行干擾管理和干擾信息維護； S2干擾信息管理器收集認知干擾管理器采集的各個層內和/或層間干擾信息，并周期性的更新歷史干擾信息數(shù)據(jù)庫； S3頻譜資源管理器依據(jù)干擾信息管理器周期性或者實時的干擾信息，對頻譜資源進行重新配置。
【文檔編號】H04W24/02GK103442379SQ201310382360
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權日:2013年8月28日
【發(fā)明者】楊春剛, 郭坤, 李建東, 盛敏, 李紅艷, 劉勤, 劉偉 申請人:西安電子科技大學