一種無定形網(wǎng)絡覆蓋的頻譜分配方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及無線通信技術領域，具體設及一種無定形網(wǎng)絡覆蓋的頻譜分配方法。
【背景技術】
[0002] 頻譜資源W前都由政府管理，采用固定授權分配方式。近年來實測數(shù)據(jù)表明已經(jīng) 分配的頻帶利用率不高，在時間和空間上都存在大量空閑。另一方面，新型無線通信系統(tǒng)發(fā) 展迅速，需要更多的頻帶來滿足通信服務質量要求。在剩余可開發(fā)的頻譜資源有限的情況 下，提高頻帶利用率成為現(xiàn)實途徑。認知無線電技術有望實現(xiàn)運一愿景，它允許非授權用戶 機會式地共享授權用戶的頻帶，從而使得已經(jīng)分配的頻帶能夠容納更多用戶通信。
[0003] 蜂窩網(wǎng)最初由正六邊形的小區(qū)組成，便于中屯、式管理。但是運種覆蓋框架存在小 區(qū)邊緣信號質量差、遠近效應等問題。近年來隨著小區(qū)分裂、中繼等技術引入，蜂窩網(wǎng)的異 構、分層特征越來越明顯。特別最近人們考慮在蜂窩網(wǎng)中引入游牧站點，突破傳統(tǒng)的正六邊 形覆蓋框架，形成無定形覆蓋，提升蜂窩網(wǎng)容量和小區(qū)邊緣、熱點區(qū)域的信號質量。無定形 網(wǎng)絡覆蓋可W推廣到無線局域網(wǎng)、無線網(wǎng)狀網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡等其它無線網(wǎng)絡，同樣可W 提升網(wǎng)絡容量和覆蓋度。
[0004] 蜂窩網(wǎng)等無線網(wǎng)絡的頻譜分配方法得到廣泛關注，人們已經(jīng)提出很多基于最優(yōu)化 理論、圖論、博弈論、生物學啟發(fā)的頻譜分配方法，抑制站點之間的干擾同時提高頻帶利用 率，但是無定形網(wǎng)絡覆蓋的頻譜分配方法還很少見。
【發(fā)明內容】
[0005] 針對現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡頻譜分配方法未考慮站點游牧的情形，本發(fā)明提出一種無定 形網(wǎng)絡覆蓋的頻譜分配方法，根據(jù)基站感知得到的可用頻帶信息和游牧站點之間的干擾信 息進行頻帶分配，在提升無線網(wǎng)絡的容量和覆蓋度同時提高頻帶利用率。
[0006] 本發(fā)明技術方案如下：
[0007] -種無定形覆蓋的無線網(wǎng)絡，包括N個基站和K個游牧站點。用戶動態(tài)地進入/離開 基站和游牧站點覆蓋的區(qū)域，用戶數(shù)不是固定的；在基站覆蓋范圍內的用戶直接連接到基 站，但是密集區(qū)域的用戶數(shù)可能超過基站容量，需要游牧站點分擔流量;不在基站覆蓋范圍 內的用戶則由游牧站點通過中繼轉發(fā)接入到基站；
[000引一種無定形網(wǎng)絡覆蓋的頻譜分配方法，具體包括如下步驟：
[0009] (1)游牧站點往不在基站覆蓋范圍內的用戶和密集區(qū)域的用戶移動，每個游牧站 點的移動路線和游牧站點之間的協(xié)調由移動交換中屯、控制，保證游牧站點合理分布在用戶 活動區(qū)域W給不在基站覆蓋范圍內的用戶和密集區(qū)域的用戶提供接入，及保證每個游牧站 點離任何基站的距離不超過基站的覆蓋半徑W使每個游牧站點可W接入到一個基站；
[0010] (2)游牧站點的移動周期性地進行，周期設為T S;在游牧站點的一個移動周期開 始時，移動交換中屯、預測游牧站點的移動路線，估計每個基站可能連接的游牧站點數(shù)和用 戶數(shù);在游牧站點的一個移動周期結束時，每個游牧站點的位置確定，它們按照最近距離原 則接入到基站;第n個基站接入的游牧站點數(shù)設為Kn，有;^；1,足,,=K。
[0011] (3)用戶同時也按照最近距離原則接入到游牧站點，和基站直接相連的近端用戶 跟基站之間的通信只要分配一個頻帶，通過游牧站點和基站相連的遠端用戶、密集區(qū)域用 戶跟基站之間的通信分兩個時隙進行，也只要分配一個頻帶。設第n個基站接入的近端用戶 數(shù)為Un,其接入遠端用戶的游牧站點記為Si,…，成。，運些游牧站點接入的遠端用戶數(shù)分別 為，…，，'抓巧接入密集區(qū)域用戶的游牧站點記為如沖…:成。，運些游牧站點接入的密 集區(qū)域用戶數(shù)分別為r"，wi，…，f?，恥。
[0012] (4)在游牧站點的一個移動周期開始時，每個基站根據(jù)移動交換中屯、估計的游牧 站點數(shù)和用戶數(shù)確定所需要的頻帶數(shù)，調節(jié)感知頻帶的范圍去感知自己覆蓋范圍內的空閑 頻帶，第n個基站獲取的空閑頻帶集合記為廬《 ='if,,,，???，/ f，其中Mn是第n個基站獲知的 I ， J h.，M 打; 空閑頻帶數(shù)。
[0013] (5)每個基站將獲取的頻帶分配到通信鏈路，用戶和基站進行上行通信;所有基站 將空閑頻帶集合報告給移動交換中屯、，移動交換中屯、找出相同的頻帶集合;移動交換中屯、 計算兩個游牧站點、游牧站點和近端用戶之間的干擾距離，它保證兩個站點之間的相互干 擾低于可W接受的闊值。
[0014] (6)移動交換中屯、先將相同的頻帶分配給相距超過干擾距離的游牧站點和近端用 戶，再將剩下的互不重疊的頻帶分配給余下的游牧站點和近端用戶；和游牧站點相連的遠 端用戶、密集區(qū)域用戶不僅被分配游牧站點的頻帶，還被分配不在干擾距離內的近端用戶 的頻帶;每個游牧站點連接的用戶不使用相同的頻帶，每個基站連接的游牧站點和近端用 戶也不使用相同的頻帶；
[0015] (7)在游牧站點的下一個移動周期，每個游牧站點的位置發(fā)生變化，基站感知到的 頻帶集合也可能發(fā)生變化;移動交換中屯、重新按照上述步驟分配頻帶到通信鏈路。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明根據(jù)基站感知得到的可用頻帶信息和游牧站點之間 的干擾信息進行頻帶分配，在提升無線網(wǎng)絡的容量和覆蓋度同時提高頻帶利用率，適用于 無定形覆蓋的無線網(wǎng)絡頻譜分配，具有頻帶利用率高、可適應站點游牧和可用頻帶資源動 態(tài)變化等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0017] 圖1為無定形覆蓋的無線網(wǎng)絡示意圖；
[0018] 圖2為無定形網(wǎng)絡覆蓋基站Xi的頻譜分配示意圖；
[0019] 圖3為無定形網(wǎng)絡覆蓋中基站X2的頻譜分配示意圖。
【具體實施方式】
[0020] W下結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具 體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021] 如圖1所示，無定形覆蓋的無線網(wǎng)絡有N個基站和K個游牧站點。用戶動態(tài)地進入/ 離開基站和游牧站點覆蓋的區(qū)域，用戶數(shù)不是固定的。在基站覆蓋范圍內的用戶可W直接 連接到基站，但是密集區(qū)域的用戶數(shù)可能超過基站容量，需要游牧站點分擔流量。不在基站 覆蓋范圍內的用戶則由游牧站點通過中繼轉發(fā)接入到基站。游牧站點往不在基站覆蓋范圍 內的用戶和密集區(qū)域的用戶移動，每個游牧站點的移動路線和游牧站點之間的協(xié)調由移動 交換中屯、控制，保證游牧站點合理分布在用戶活動區(qū)域W給不在基站覆蓋范圍內的用戶和 密集區(qū)域的用戶提供接入、每個游牧站點離任任何基站的距離不超過基站的覆蓋半徑W使 每個游牧站點可W接入到一個基站。我們不考慮游牧站點的最優(yōu)移動路線規(guī)劃。游牧站點 的移動周期性地進行，周期設為Ts。
[0022] 在游牧站點的一個移動周期開始時，移動交換中屯、預測游牧站點的移動路線，估 計每個基站可能連接的游牧站點數(shù)和用戶數(shù)。我們不考慮移動路線預測的具體方式。在游 牧站點的一個移動周期結束時，每個游牧站點的位置確定，它們按照最近距離原則接入到 基站。第n個基站接入的游牧站點數(shù)設為= ^。用戶也按照最近距離原則接入 到游牧站點。和基站直接相連的近端用戶跟基站之間的通信只要分配一個頻帶。通過游牧 站點和基站相連的遠端用戶、密集區(qū)域用戶跟基站之間的通信分兩個時隙進行，也只要分 配一個