基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備。為了提高移動通信網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋的效果，家庭基站由于低功耗、短傳輸距離等特性得到了極大的關(guān)注。本發(fā)明針對室內(nèi)覆蓋效果欠佳的情況，公開了一種將認(rèn)知無線電技術(shù)應(yīng)用于家庭基站干擾消除的方法。家庭基站通過周期性頻譜感知，學(xué)習(xí)和了解周圍無線電磁環(huán)境中的頻譜利用信息，動態(tài)地接入空閑子信道進(jìn)行通信，從而避免了對宏蜂窩基站/用戶造成干擾，保證了系統(tǒng)的高吞吐量及高可靠性。
【專利說明】基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的新型室內(nèi)覆蓋干擾抵消方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩通信系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)已經(jīng)取得了巨大的成功，其擁有的巨大用戶數(shù)目就是一個(gè)很好的證明。蜂窩系統(tǒng)最初用于提供優(yōu)質(zhì)的話音業(yè)務(wù)，保證用戶之間能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行通信。3G (第三代移動通信系統(tǒng))在全球范圍內(nèi)的推廣，使得用戶開始越來越多地接觸并使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。伴隨著LTE/LTE-A (長期演進(jìn))的發(fā)展，用戶對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益增力口，對移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量、覆蓋范圍、傳輸質(zhì)量提出了更高的要求。
[0003]最近的統(tǒng)計(jì)報(bào)告表明，約有70%的無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境下。然而，由于受到墻壁的穿透損耗、建筑物的陰影效應(yīng)、多徑衰落、干擾等影響，室內(nèi)通信將經(jīng)歷嚴(yán)重的衰落。因此，室內(nèi)覆蓋成為了未來移動通信網(wǎng)絡(luò)亟需解決的問題及發(fā)展趨勢。
[0004]傳統(tǒng)的無線通信室內(nèi)覆蓋設(shè)備采用分布式架構(gòu)，前期由通信運(yùn)營商進(jìn)行室內(nèi)電磁環(huán)境的測試，選取相應(yīng)的信號源、連接線及其他通信設(shè)備在室內(nèi)布線；后期需要專員進(jìn)行維護(hù)，排除故障并進(jìn)行系統(tǒng)更新和升級。高成本、低靈活性、長耗時(shí)成為了其發(fā)展瓶頸。為了提高室內(nèi)覆蓋效果，增加系統(tǒng)吞吐量，實(shí)現(xiàn)移動寬帶化，家庭基站作為一種新型的室內(nèi)覆蓋設(shè)備被引入到無線通信網(wǎng)絡(luò)中。
[0005]家庭基站作為一種毫微微蜂窩基站，主要部署在寫字樓、地下室、電梯間等信號覆蓋差的區(qū)域，用以提高通信質(zhì)量。家庭基站具有低功耗、低輻射、低成本、小體積的特性，旨在解決室內(nèi)小范圍的覆蓋問題；即插即用，由用戶自行配置、安裝，通過IP、以太網(wǎng)、光纖等回傳鏈路連接到運(yùn)營商核心網(wǎng)絡(luò)中；工作于授權(quán)頻帶，充分利用了頻譜資源復(fù)用技術(shù)；適用于多種蜂窩網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)有移動終端兼容。
[0006]然而，由于家庭基站是用戶根據(jù)室內(nèi)通信需求任意部署的，沒有預(yù)先做現(xiàn)場測試和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，因此勢必對現(xiàn)有的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)造成干擾。同時(shí)，當(dāng)家庭基站部署太多，或者相鄰很近時(shí)，互相也會產(chǎn)生干擾。具體說來，家庭基站經(jīng)歷的干擾可以大致分為以下幾種情況:
[0007](I)當(dāng)宏蜂窩用戶進(jìn)入家庭基站的覆蓋范圍時(shí)，如果沒有得到家庭基站的授權(quán)而仍由宏蜂窩基站為其提供服務(wù)，將受到來自家庭基站下行信號的干擾，同時(shí)，宏用戶的上行信號也會干擾到家庭基站的通信；
[0008](2)當(dāng)家庭基站安置在靠近宏基站的區(qū)域時(shí)，基站之間將產(chǎn)生強(qiáng)干擾，影響各自的通信。特別地，宏基站發(fā)射功率比較高，家庭基站將受到嚴(yán)重的影響，以至于不能為其用戶提供服務(wù)；
[0009](3)當(dāng)家庭基站部署過于密集時(shí)，家庭基站之間會因?yàn)楦偁幱邢薜馁Y源而沖突，形成自干擾系統(tǒng)。
[0010]目前，解決室內(nèi)覆蓋干擾問題的方法主要有以下幾種:[0011](I)專用信道分配方式。宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)和家庭基站分配不同的頻段，從而避免了共信道分配方式下的同頻干擾。然而，這種方式極大地浪費(fèi)了頻譜資源，頻譜利用率低。
[0012](2)引入中心控制單元。在宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中增加控制單元，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)集中調(diào)度，統(tǒng)一分配頻譜資源給宏蜂窩和家庭基站。然而，這種方式需要改變現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，造價(jià)太高，可操作性差。
[0013](3)具有功率控制的干擾抑制算法。通過功率控制算法，自適應(yīng)地調(diào)整家庭基站上下行發(fā)射功率，使其能夠與宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)良好共存。然而，這些算法計(jì)算復(fù)雜度高，大都涉及到最優(yōu)化理論、博弈論、迭代過程等，在實(shí)際應(yīng)用場景中對硬件的處理速度提出了很高的要求。
[0014]基于以上問題，本發(fā)明提出一種適用于無線通信系統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋干擾消除方法及裝置，該方法及裝置利用認(rèn)知技術(shù)，能有效的解決干擾對室內(nèi)通信性能的影響，提高系統(tǒng)容量。同時(shí)，該方法及裝置無需改變現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，計(jì)算復(fù)雜度低，實(shí)用性強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]當(dāng)家庭基站共存于宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，根據(jù)香農(nóng)公式，宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)與家庭基站的容量可以表示為
【權(quán)利要求】
1.基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于: 在室內(nèi)覆蓋效果不理想的區(qū)域部署家庭基站，能有效地提高通信質(zhì)量； 將認(rèn)知技術(shù)應(yīng)用于家庭基站，使其具備認(rèn)知無線電的性質(zhì)，能夠感知頻譜利用信息，進(jìn)而機(jī)會頻譜接入； 從用戶進(jìn)行寬帶頻譜感知的步驟為，第一步，劃分系統(tǒng)帶寬為若干個(gè)等間距、不重疊的窄帶子信道；第二步，將子信道的檢測問題構(gòu)造為二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停坏谌?，基于接收信號?jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；第四步，根據(jù)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量與判決門限值做判決，估計(jì)出頻譜的使用情況；第五步，家庭基站機(jī)會頻譜接入空閑子信道進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于，家庭基站發(fā)射功率低、覆蓋半徑小、體積小、成本低，能夠有效地提高室內(nèi)覆蓋效果；家庭基站是一種即插即用的設(shè)備，用戶可自行配置，簡單易操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于，認(rèn)知家庭基站能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)環(huán)境，獲取頻譜占用模式的信息，動態(tài)地接入空閑頻譜資源進(jìn)行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于，蜂窩系統(tǒng)工作在較寬的頻譜范圍內(nèi)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明整個(gè)頻帶并沒有得到充分利用，將寬頻帶劃分為若干個(gè)不重疊的窄帶子信道，那些空閑的頻譜資源就可以供家庭基站通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于，二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ虷O和Hl用來表征頻帶的占用情況，如果處于空閑狀態(tài)HO，該頻帶上就只存在背景噪聲，如果處于被占用狀態(tài)H1，將會是信號和噪聲的疊加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Tk反映的是接收信號的能量，通過采樣求和取平均的方式獲得，SPTk =去ΣΜ”)|2，其中，N代表采樣數(shù)，Xk(η)表示家庭基站接收信號。
iV η=ι
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于，判決門限的設(shè)置可以借鑒頻譜感知算法，如能量檢測等，然后通過檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Tk與判決門限λ k來作出判決，即T
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知技術(shù)的無線通信室內(nèi)覆蓋干擾消除方案及設(shè)備，其特征在于，當(dāng)檢測到頻譜空洞時(shí)，家庭基站接入進(jìn)行通信，一旦感知到宏蜂窩用戶出現(xiàn)時(shí)就空出該頻段給其使用。
【文檔編號】H04W16/14GK103533555SQ201310496471
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】謝剛, 卿浩博, 劉元安, 楊亞霖, 劉凱明, 劉芳 申請人:北京郵電大學(xué)