一种无线通信中多点协作下的基站分簇方法

摘要

本发明涉及一种无线通信中多点协作下的基站分簇方法，属于无线通信技术领域。首先，用户端选择接受信号最强的基站驻扎，同时监听其它基站的信号，计算监听到的基站的参考信号接收质量，向驻扎基站发起业务请求消息，驻扎基站根据业务类型计算满足用户端需求所需要的信号质量，向相关基站发送查询消息；其它基站收到查询消息后，返回相关信息；驻扎基站选取可用基站进行组合，并计算信号质量，选取满足信号质量且基站数目最少作为分簇方案。本发明方法在保证用户端信号质量的前提下，选取协作基站数目最少的情况，减少系统运算量和复杂度，降低冗余的网络资源占用情况，节省网络资源，并解决多个用户端同时调用同一基站的资源冲突问题。

权利要求

1.一种无线通信中多点协作下的基站分簇方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）用户端在无线通信网络中选择一个信号接收功率最大的基站登记注册，并将该基站定义为驻扎基站；

（2）用户端同时监听无线网络中其他基站的发射信号，并根据监听到的基站发射信号中的参考信号和载波接收信号，计算参考信号的接收功率RSRP和载波接收信号的场强Carrier RSSI，得到参考信号的接收质量为：，其中N为载波带宽上的资源块个数；

（3）对通信业务的发起端进行判断，若通信业务由驻扎基站发起，则驻扎基站向用户端发起一个寻呼消息，该寻呼消息中包含业务类型，用户端接收到寻呼消息后，向驻扎基站发起业务建立请求消息，该业务建立请求消息中包含上述步骤（2）中用户计算得到的其他基站的参考信号接收质量；若通信业务由用户端发起，则用户端向驻扎基站发起一个业务建立请求消息，该业务建立请求消息中包含业务类型和上述步骤（2）中用户计算的其他基站的参考信号接收质量；

（4）驻扎基站接收到用户端的业务建立请求消息后，根据业务建立请求消息中的业务类型，计算得到满足用户端业务要求的QoS需求；

（5）驻扎基站向步骤（2）中用户监听到的基站发送资源可用性查询消息；

（6）用户监听到的基站接收到驻扎基站的资源可用性查询消息后，对本基站的资源进行判断，若本基站有可用资源分配给驻扎基站，则向驻扎基站返回资源可用信息，若本基站无可用资源分配给驻扎基站，则向驻扎基站返回资源不可用信息；

（7）驻扎基站接收到步骤（6）的返回信息后，在资源可用的基站中，遍历基站的组合方式，计算各种组合情况下为用户端提供的QoS质量；

（8）根据步骤（7）的计算结果中，选取满足用户端QoS需求并且包含基站数目最少的计算结果作为基站分簇结果，若各种组合的QoS质量均不满足QoS需求，则选取QoS质量最好的计算结果作为基站分簇结果；

（9）驻扎基站向用户端发送多点协作基站分簇结果。

说明书

一种无线通信中多点协作下的基站分簇方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无线通信中多点协作下的基站分簇方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

[0002] 在LTE-Advance系统中，相邻小区间的干扰限制了小区边缘用户的服务质量和吞吐量。为了进一步提高系统的频谱利用率，提高小区边缘用户的服务质量和吞吐量，可以采用分布式天线或多基站协同的方式进行传输。目前被LTE-Advanced重点关注的协作多点（Coordinated Multiple Point，以下简称CoMP）传输技术，在尽可能保持系统高频谱利用率的基础上，可以有效地避免或降低小区间干扰。

[0003] 在CoMP工作模式下，要求协作的基站间共享数据和信道状态信息，如果协作的基站数目太多则会造成交换的信息量过大，从而提高系统运算量和复杂度。减少协作基站的数目可以降低系统复杂度，但同时也会降低网络系统资源利用率和吞吐量。如何平衡系统复杂度和吞吐量成为CoMP机制下需要考虑的一个问题。

[0004] 为每个用户端选择参与CoMP的基站的方法称为分簇方法。分簇方法可以有三种形式，由用户定义的分簇方案，固定分簇方案，以及基站和用户共同定义的分簇方案。

[0005] 由用户定义分簇的情况下，用户根据接收的基站信号强弱，选择信号最强的几个基站为协作基站。在簇内小区数目一定的情况下，此分簇方案为三种方案中获得网络系统资源吞吐量最大的方案，但此分簇方式不能控制协作基站的数目，即系统复杂度不能控制，并且可能造成系统资源冲突，如不同用户在同一时间都要求某一基站为自己的簇内基站。

[0006] 对于固定分簇方案，基站被划分成互不交叠的固定的簇，用户端只可以在所处的簇中选择协作基站。这种分簇方法可以避免系统资源冲突，通过调整簇内基站的数目可以调整系统复杂度，但在三种方案中此方案获得的网络系统资源吞吐量最低。

[0007] 基站和用户共同定义分簇的方案由基站和用户共同决策完成，相较与用户定义分簇的方案，可以避免基站资源冲突，相较与固定分簇方案，此方案可以根据用户端提供的信道状态信息调整分簇结果，获得比固定分簇方案更高的吞吐量。相较与其它两种方案而言，此方案具有明显的优势。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提出一种无线通信中多点协作下的基站分簇方法，用户端根据检测到的基站信号质量提供分簇备选集，网络端根据用户业务类型、服务质量需求等因素在分簇备选集中选择协作基站，在满足用户端需求的情况下选择包含基站数目最少的分簇方案，降低系统复杂度。同时本发明还解决了多个用户端同时调用同一基站的资源冲突问题。

[0009] 本发明提出的无线通信中多点协作下的基站分簇方法，包括以下步骤：

[0010] （1）用户端在无线通信网络中选择一个信号接收功率最大的基站登记注册，并将该基站定义为驻扎基站；

[0011] （2）用户端同时监听无线网络中其他基站的发射信号，并根据监听到的基站发射信号中的参考信号和载波接收信号，计算参考信号的接收功率RSRP和载波接收信号的场强Carrier RSSI，得到参考信号的接收质量为：

[0012] ，其中N为载波带宽上的资源块个数；

[0013] （3）对通信业务的发起端进行判断，若通信业务由驻扎基站发起，则驻扎基站向用户端发起一个寻呼消息，该寻呼消息中包含业务类型，用户端接收到寻呼消息后，向驻扎基站发起业务建立请求消息，该业务建立请求消息中包含上述步骤（2）中用户计算得到的其他基站的参考信号接收质量；若通信业务由用户端发起，则用户端向驻扎基站发起一个业务建立请求消息，该业务建立请求消息中包含业务类型和上述步骤（2）中用户计算的其他基站的参考信号接收质量；

[0014] （4）驻扎基站接收到用户端的业务建立请求消息后，根据业务建立请求消息中的业务类型，计算得到满足用户端业务要求的QoS需求；

[0015] （5）驻扎基站向步骤（2）中用户监听到的基站发送资源可用性查询消息；

[0016] （6）用户监听到的基站接收到驻扎基站的资源可用性查询消息后，对本基站的资源进行判断，若本基站有可用资源分配给驻扎基站，则向驻扎基站返回资源可用信息，若本基站无可用资源分配给驻扎基站，则向驻扎基站返回资源不可用信息；

[0017] （7）驻扎基站接收到步骤（6）的返回信息后，在资源可用的基站中，遍历基站的组合方式，计算各种组合情况下为用户端提供的QoS质量；

[0018] （8）根据步骤（7）的计算结果中，选取满足用户端QoS需求并且包含基站数目最少的计算结果作为基站分簇结果，若各种组合的QoS质量均不满足QoS需求，则选取QoS质量最好的计算结果作为基站分簇结果；

[0019] （9）驻扎基站向用户端发送多点协作基站分簇结果。

[0020] 本发明提出的无线通信中多点协作下的基站分簇方法，其优点是：本发明方法中的分簇算法在保证用户端信号质量的前提下，选取协作基站数目最少的情况，减少系统运算量和复杂度，降低冗余的网络资源占用情况，节省网络资源。本发明的算法解决了多个用户端同时调用同一基站的资源冲突问题。

附图说明

[0021] 图1为本发明提出的无线通信中多点协作下的基站分簇方法的流程示意图。

[0022] 图2为本发明方法涉及的的网络结构图。

具体实施方式

[0023] 本发明提出的无线通信中多点协作下的基站分簇方法，其流程示意图如图1所示，包括以下步骤：

[0024] （1）用户端在无线通信网络中选择一个信号接收功率最大的基站登记注册，并将该基站定义为驻扎基站；

[0025] 如图2所示，用户端1检测到基站1、2、4的信号，若接收到基站1的信号在此三个基站中最强，则在基站1登记注册，基站1为用户端1的驻扎基站。

[0026] （2）用户端同时监听无线网络中其他基站的发射信号，并根据监听到的基站发射信号中的参考信号和载波接收信号，计算参考信号的接收功率RSRP和载波接收信号的场强Carrier RSSI，得到参考信号的接收质量为：

[0027] ，其中N为载波带宽上的资源块个数；

[0028] RSRP、Carrier RSSI和RSRQ为目前LTE系统中已经做出定义的信号，LTE系统中用户端具有对此三个信号的计算能力。此步骤的公式利用了现有LTE定义的资源，不增加用户端复杂度。

[0029] 如图2所示，用户端1除去驻扎基站1外，同时可以监听到基站2和4的信号，用户端1根据基站1、2、4下发的参考信号和载波接收信号，计算基站1、2、4的参考信号接收质量。

[0030] （3）对通信业务的发起端进行判断，若通信业务由驻扎基站发起，则驻扎基站向用户端发起一个寻呼消息，该寻呼消息中包含业务类型，用户端接收到寻呼消息后，向驻扎基站发起业务建立请求消息，该业务建立请求消息中包含上述步骤（2）中用户计算得到的其他基站的参考信号接收质量；若通信业务由用户端发起，则用户端向驻扎基站发起一个业务建立请求消息，该业务建立请求消息中包含业务类型和上述步骤（2）中用户计算的其他基站的参考信号接收质量；

[0031] 业务请求类型为语音业务、短信业务、数据业务等，不同业务类型的QoS等级和QoS需求不同，如语音业务对信道质量和信道延迟的要求高于数据业务。用户端上报业务类型的目的在于，基站根据不同的业务类型为用户端分配相对应的资源，满足用户端业务需求的同时不占用过多的网络资源。

[0032] 如图2所示，用户端1向基站1发送业务建立请求消息，消息中包含业务请求类型和基站1、2、4的RSRQ。

[0033] （4）驻扎基站接收到用户端的业务建立请求消息后，根据业务建立请求消息中的业务类型，计算得到满足用户端业务要求的QoS需求；

[0034] 不同业务类型对应的QoS需求由运营商根据其网络特性定义，在此发明中不做定义。

[0035] （5）驻扎基站向步骤（2）中用户监听到的基站发送资源可用性查询消息；

[0036] 如图2所示，基站1向基站2、4发送资源可用性查询消息。

[0037] （6）用户监听到的基站接收到驻扎基站的资源可用性查询消息后，对本基站的资源进行判断，若本基站有可用资源分配给驻扎基站，则向驻扎基站返回资源可用信息，若本基站无可用资源分配给驻扎基站，则向驻扎基站返回资源不可用信息；

[0038] 如图2所示，用户端1和用户端2同时向基站2查询资源，在同频情况下基站只能选取一个用户为其服务，则比较用户端1和用户端2的QoS需求，优先为QoS需求高的用户服务。若用户端1的QoS需求高于用户端2，则向用户端1发送资源可用指示，向用户端2发送资源不可用指示。

[0039] （7）驻扎基站接收到步骤（6）的返回信息后，在资源可用的基站中，遍历基站的组合方式，计算各种组合情况下为用户端提供的QoS质量。

[0040] 组合方式指，如果资源可用的基站数目为m，

[0041] a）选取1个基站,组合方式有 种情况；

[0042] b）选取2个基站，组合方式有 种情况；

[0043] c）以此类推，直到选取m个基站，组合方式有 种情况；

[0044] d）所有的组合方式有 种情况；

[0045] 如图2所示，基站1、2、4可以为用户端1提供服务，基站组合情况为：{基站1}、{基站2}、{基站4}、{基站1；基站2}、{基站1；基站4}、{基站2；基站4}、{基站1；基站2；基站4}。

[0046] （8）根据上述步骤（7）的计算结果，选取能够满足用户端QoS需求并且包含基站数目最少的情况作为分簇结果。如果各种组合的QoS质量均不能满足QoS需求，则选取QoS质量最好的情况作为基站分簇结果。

[0047] （9）驻扎基站向用户端发送CoMP基站分簇结果。