Способ назначения частотных поддиапазонов, система связи и контроллер

Способ назначения частотных поддиапазонов, система связи и контроллер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Варианты осуществления изобретения относятся к области сетей беспроводной связи, в частности к области гетерогенных сетей, содержащих фемтосоты. В частности, варианты осуществления изобретения относятся к способу назначения частотных поддиапазонов нескольким создающим взаимные помехи узлам в сетях беспроводной связи, к контроллеру для сети беспроводной связи и к системе беспроводной связи, включающей такой контроллер.

Гетерогенные сети позволяют получить хорошие рабочие характеристики системы в части пропускной способности и покрытия. Фемтосота представляет собой одну из важных частей таких сетей. В сетях, где плотность фемтосот высока, подавление взаимных помех между этими фемтосотами становится важнейшей задачей для обеспечения требуемого качества обслуживания (QoS - от англ. quality of service). В беспроводных сетях происходит постоянное увеличение графика и операторы мобильной связи сталкиваются с трудностями в обеспечении пользовательского спроса. Одним из путей решения этой проблемы является использование точки доступа фемтосоты (FAP - от англ. femtocell access point), также известной под названием персональной усовершенствованной базовой станции (HeNB - от англ. home evolved nodeB). Эти точки доступа или узлы представляют собой небольшие базовые станции, развертываемые пользователем и в основном используемые в помещениях. На фигуре 1 схематически показана сота 100 сети, включающая базовую станцию 102. Схематически показанное на фигуре 1 помещение 104 находится в пределах соты 100. Помещение 104 включает, например, первую комнату 104₁ и вторую комнату 104₂. Развернутые пользователем в каждой комнате 104₁ и 104₂ точки доступа фемтосоты или персональные усовершенствованные базовые станции обозначены как HeNB-1 и HeNB-2. В каждой комнате 104₁ и 104₂ имеются абонентские устройства фемтосоты FUE-1 и FUE-2 (FUE - от англ. femtocell user equipment). Кроме того, внутри соты 100 показано одно устройство мобильного абонента MUE (от англ. mobile user equipment). Абонентское устройство FUE-1, расположенное в первой комнате 104₁ помещения 104, непосредственно соединяется с базовой станцией 102, как показано стрелкой 1. Устройство MUE мобильного абонента, находящееся снаружи помещения 104 и внутри соты 100, связывается с точкой HeNB-1 доступа фемтосоты, как показано стрелкой 2. Во второй комнате 104₂ помещения 104 находится другое абонентское устройство FUE-2, которое также связано с точкой HeNB-1 доступа фемтосоты, находящейся в первой комнате 104₁ помещения 104.

Основным преимуществом использования узлов HeNB является существенное улучшение зоны покрытия и пропускной способности, недостижимых при использовании только макросоты, как это, например, описано в статьях "Работа макро-фемтосот и фемтосот с уплотнением в иерархической сотовой структуре", Н. Claussen, Proc. Of the 18^th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), Athens, Greece, 3-7 сентября 2007, стр.1-5, и "Улучшение пропускной способности посредством развертывания фемтосот", Z. Bharucha, Н. Haas, A. Saul, and G. Auer, European Transactions on Telecommunications, vol. 21, no 4, стр.469-477, 31 марта 2010. Поскольку зона покрытия HeNB невелика, имеющийся спектр можно использовать чаще. Кроме того, поскольку абоненты в помещении обслуживаются точками HeNB, интенсивность трафика макросоты 100 снижается, что является дополнительным преимуществом организации фемтосоты операторами, как это было описано в статье V. Chandrasekhar, J. Andrews, and A. Gatherer в "Фемтосотовые сети: Обзор", IEEE Communications Magazine, vol. 46, no. 9, стр.59-67, 2008.

Однако развертывание фемтосот также связано с некоторыми трудностями. Среди них наибольшего внимания требует проблема взаимных помех между фемтосотами (внутриканальная помеха), особенно в сетях, где высока плотность размещения фемтосот, например сеть компаний, торговых центров и др. В отличие от макросот фемтосоты устанавливаются конечными пользователями, поэтому частотное планирование невозможно. Кроме того, возможны ситуации, когда две фемтосоты развернуты очень близко друг к другу, и в этом случае абонентское устройство (UEs - от англ. user equipments) испытывает сильные помехи от соседних фемтосот, и в этом устройстве UE возникают перерывы в работе. На фигуре 1 подобная помеховая обстановка схематически показана между абонентским устройством FEU-2 во второй комнате 104₂ и точкой HeNB-1 в первой комнате 104₁ помещения. Таким образом, хотя развертывание фемтосот обеспечивает расширение зоны покрытия и увеличение пропускной способности, это также сопровождается и ростом помех. При этом проблема известных решений состоит в том, что в технике сетей фемтосот не может быть обеспечено на требуемом уровне взаимодействие с пользователями.

Одним известным решением этой проблемы является разделение ресурсов. Согласно этому подходу соседи, создающие помехи друг другу, используют различные поддиапазоны, также называемые приоритетные поддиапазонами, которые имеют максимальную мощность передачи. Остальные поддиапазоны, так называемые вторичные поддиапазоны, не используются или используются с управлением мощностью с тем, чтобы не создавать помех приоритетному диапазону соседних фемтосот. На фигуре 2 представлен способ подавления помех посредством разделения ресурсов. На фигуре 2(А) приведен пример трех примыкающих друг к другу сот А, В и С, каждая из которых имеет базовую станцию еNB_A, eNB_B и eNB_C соответственно. Первая сота А использует первый ресурс 1, например первый частотный диапазон в пределах имеющегося частотного диапазона. Вторая сота В использует второй ресурс 2, например второй частотный диапазон, а сота С использует третий ресурс 3, например третий частотный поддиапазон. На фигуре 2(В) показано, как осуществляется подавление помех посредством планирования ресурса, а именно выбором поддиапазонов 1-3 таким образом, что соты А-С используют неперекрывающиеся приоритетные поддиапазоны в пределах имеющегося частотного интервала F. На фигуре 2(В) приведен пример, включающий три смежные соты А, В и С, в которых первый частотный диапазон 1 используется сотой А, в то время как оставшиеся поддиапазоны, вторичные поддиапазоны ii и iii, либо не используются вовсе, либо используются с пониженной мощностью по сравнению с приоритетным поддиапазоном 1. Аналогично, сота В имеет в качестве приоритетного поддиапазона поддиапазон 2, а остальные, вторичные поддиапазоны i и iii, либо не используются, либо используются с пониженной мощностью. То же относится и к соте С, использующей третий поддиапазон 3, в которой первый и второй вторичные поддиапазоны i и ii не используются или используются с пониженной мощностью. Как понятно из фигуры 2, достижение максимальной пропускной способности системы и обеспечение приемлемого взаимодействия со всеми пользователями могут быть противоречивыми задачами. Управление взаимными помехами посредством разделения ресурса дает возможность абоненту в центре соты использовать все ресурсы с пониженной мощностью, в то время как пользователям на краю соты назначаются приоритетные диапазоны, которые они могут использовать с полной мощностью передатчика.

Таким образом, устройства UE, которым назначен приоритетный поддиапазон, сталкиваются с меньшими помехами и пользуются большей пропускной способностью. Однако разделение ресурсов снижает эффективность использования ресурсов сетью. Чем более широкая полоса частот назначена в качестве вторичного диапазона, тем меньше ресурса используется с максимальной доступной мощностью. В сетях с макросотами используются различные способы разделения ресурсов. В таких сетях соседи базовой станции априори используют известные адреса и идентификационные коды сот. В зависимости от числа соседей и адресов, полный частотный диапазон разделяется на ортогональные участки, и каждая базовая станция использует один из этих участков в качестве своего приоритетного поддиапазона.

Реализация такого подхода может оказаться сложной в сетях фемтосот, и использовать описанное выше разделение ресурса в таких сетях может быть непростой задачей. На фигуре 3 схематически иллюстрируется, как могут назначаться в сетях фемтосот приоритетные поддиапазоны с использованием разделения ресурса. На фигуре 3(А) схематически показано помещение 104, имеющее несколько комнат 104₁-104₁₀, причем в этих комнатах 104₁-104₆ установлены или развернуты абонентом соответствующие точки А-F доступа. Например, на фигуре 3 может быть сначала три точки FAP (точки доступа фемтосоты) А, В и С. В этом случае, может быть использовано разделение ресурса, как показано на фигуре 2. Однако через некоторое время в сеть могут быть введены дополнительные точки FAP, например D, Е и F. Как показано, точки доступа фемтосоты (HeNB) обеспечиваются в соседних комнатах 104₁-104₅, в то время как точка F доступа фемтосоты находится в комнате 104₆, удаленной от остальных точек доступа фемтосоты. Стрелки на фигуре 3(А) показывают возможные пути проникновения помех между соответствующими фемтосотами, и, как можно видеть, предполагается, что сота А может иметь взаимные помехи с сотами В-Е, но не с сотой F. Предполагается, что сота В в комнате 104₂ будет иметь взаимные помехи с сотами А и С, но не с сотами D-F. Предполагается, что сота С в комнате 104₃ будет иметь взаимные помехи с сотами А и В, но не с сотами D-F. Соты D и Е будут иметь взаимные помехи только с сотой А, в то время как сота F, как упоминалось выше, удалена от остальных сот, поэтому помехи должны отсутствовать. Использование описанного выше подхода к разделению ресурса дает распределение частотных поддиапазонов, показанное на фигуре 3(С), аналогичное показанному на фигуре 2(А) тем, что три доступных поддиапазона в пределах частотного интервала распределены между сотами А, В и С, но при этом не покрываются соты D, Е и F, как показано знаками вопроса на фигуре 3(В). Таким образом, фигура 3 иллюстрирует необходимость динамического разделения ресурса. Динамическое разделение ресурса может осуществляться как централизовано, так и распределенным способом.

При распределенном подходе, каждая базовая станция определяет ресурсы, используемые этой станцией. Методы распределенного разделения ресурса в макро- и фемто- сетях описаны, например, в работах:

Y. -Y. Li, M. Macuha, Е. Sousa, Т. Sato, and M. Nanri, "Когнитивное управление взаимными помехами в 3G фемтосотах", Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2009 IEEE 20^th International Symposium on, 13-16 сентября 2009, стр.1118-1122;

J. Ling, D. Chizhik, and R. Valenzuela, "О распределении ресурса в фемтосетях большой плотности", Microwaves, Communications, Antennas and Electronics Systems, 2009, COMCAS 2009, IEEE International Conference on, 9-11 ноября 2009, стр.1-6;

J. Ellenbeck, С.Hartmann, and L. Berlemann, "Децентрализованное согласование взаимных помех между сотами посредством автономных решений повторного использования спектра", Wireless Conference, 2008, EW 2008, 14 European, 22-25 июня 2008, стр.1-7, и

С.Lee, J.-H Huang, and L.-C. Wang, "Принципы распределенного выбора каналов для фемтосот с двухуровневыми взаимными помехами", Vehicular Technology Conference (VTC 2010-Spring), 2010 IEEE 71^st, 16-19 мая 2010, стр.1-5.

В соответствии с этими известными методами каждый узел (H)eNB использует для передачи только заранее установленное число поддиапазонов. Изменение помеховой обстановки не распознается и не влечет за собой никаких действий. Другим недостатком подобных подходов является то, что ресурсы, которые должны использоваться, определяются на основании прослушивания эфира, и между соседними узлами (H)eNB отсутствует координация. Таким образом, согласно распределенному подходу узлы, или частотные точки доступа, определяют ресурс, который они будут использовать, однако используется только заранее определенное количество ресурса на узел или (H)eNB, в результате чего имеет место низкий коэффициент использования поддиапазонов и проблема сходимости.

При централизованном подходе, напротив, имеется центральный контроллер, который принимает информацию о помехах от всех узлов, или (H)eNB, и назначает приоритетные поддиапазоны каждому узлу (H)eNB в соответствии с этой информацией. Поскольку приоритетные диапазоны назначаются централизованно, может быть достигнуто более эффективное использование ресурса. Централизованный подход обеспечивает быструю сходимость и эффективен в сетях с высокой плотностью сот, однако для него требуется центральный контроллер, например (H)eNB-GW (GW=межсетевой интерфейс).

Наиболее общим подходом, используемым при централизованном назначении ресурса, является так называемая теория графов, где взаимные помехи между сотами изображаются в форме графа (графа интерференции). На фигуре 4 представлен пример подхода для назначения ресурса, использующего теорию графов. На фигуре 4(А) схематически представлено помещение, имеющее шесть комнат 104₁, 104₂, 104₃, 104₄, 104₅ и 104₆. В этом помещении 104 комнаты 104₁-104₃ оборудованы узлы (H)eNB A-С. Кружки вокруг узлов А-С показывают радиус их действия. Видно, что эти области перекрываются. Кроме того, в соответствии с централизованным подходом имеется центральный контроллер 106, в который поступает информация о взаимных помехах от соответствующих узлов А-С. Центральный контроллер 106 генерирует граф интерференции, изображенный на фигуре 4(В), в котором влияющие друг на друга соседи определены для примера в соответствии с заранее установленным пороговым параметром (например, SINR=отношение сигнала к смеси помехи с шумом). В графе 108 интерференции узлы А-С соотносятся с соответствующими сотами (на фигуре 4(А) обозначены кругами), а ребра, соединяющие два узла, представляют взаимные помехи между соответствующими сотами. Поскольку соты или радиусы действия узлов А-С пересекаются и налагаются друг на друга, граф 108 интерференции показывает, что каждый узел А-С взаимодействует с соседним узлом.

После генерирования графа интерференции, аналогичного графу интерференции, показанному на фигуре 4(В), в соответствии с ограничениями в графе интерференции производится назначение приоритетных поддиапазонов. Обычно это выполняется путем использования алгоритмов раскраски графа, имеющих небольшую сложность. Назначение ресурса для сетей макросот с использованием алгоритмов раскраски графа описано в работах:

Chang, Z. Tao, J. Zhang, and C.-C. Kuo, "Использование графов для динамического повторного использования частот (FFR) в многосотовых OFDMA сетях ", Communications, 2009, ICC '09, IEEE International Conference on, 14-18 июня, 2009, стр.1-6;

M.C. Necker, "Интегральный алгоритм распределения и управление взаимными помехами в сотовых OFDMA сетях", Broadband Communications, Networks and Systems, 2007, BROADNETS 2007, Fourth International Conference on, 10-14 сентября 2007, стр.559-566; и

"Графоориентированная схема распределенного управления взаимными помехами в сотовых OFDMA сетях". Vehicular Technology Conference, 2008, VTC Spring 2008, IEEE, 11-14 мая 2008, стр.713-718.

Граф интерференции строится на основе устройств UE. Поскольку условия возникновения взаимных помех в устройствах UE изменяются более часто, такие графы интерференции должны обновляться более часто, что требует передачи большого объема данных. Кроме того, в статье Chang, Z. Tao, J. Zhang, and C.-C. Kuo, "Использование графов для динамического повторного использования частот (FFR) в многосотовых OFDMA сетях ", Communications, 2009, ICC '09, IEEE International Conference on, 14-18 июня, 2009, стр.1-6 эффективность использования поддиапазонов полной сети не исследована достаточно глубоко. С другой стороны, в статье "Графоориентированная схема распределенного управления взаимными помехами в сотовых OFDMA сетях", Vehicular Technology Conference, 2008, VTC Spring 2008, IEEE, 11-14 мая 2008, стр.713-718, устройства UE окрашены центральным контроллером в один или более цветов, после чего каждая базовая станция назначает обслуживающим ее устройствам UE одно или более разделение ресурса среди назначенных наборов цветов устройств UE так, чтобы увеличить выделяемый ресурс. Помимо алгоритма раскраски графа, в статье D. Lopez Perez, G. de la Roche, A. Valcarce, A. Juttner, and J. Zhang, "Подавление помех и динамическое частотное планирование WiMAX фемтосотовых сетей", Communication Systems, 2008, ICCS 2008, 11^th IEEE Singapore International Conference on, 19-21 ноября 2008, стр.1579-1584, центральный объект назначает ресурсы, используя функцию оптимизации для сведения к минимуму взаимных помех в сети в целом. В этом методе количество ресурсов, назначаемых узлам (H)eNB, оценивается в соответствии с потребностями графика каждого узла (H)eNB, вместо условий взаимных помех. Поэтому в условиях высокой интенсивности графика, когда для всех узлов (H)eNB требуется широкая полоса, этот подход не позволяет назначить абоненту соты поддиапазон, свободный от взаимных помех.

Таким образом, описанные выше известные способы назначения поддиапазонов базовым станциям неприменимы к сетям фемтосот, их использование невыгодно, так как в них не используются полностью возможное частотное пространство, которое может быть доступно и необходимо для эффективного назначения приоритетных поддиапазонов в меняющейся среде, каковой является сеть фемтосот. Во всех существующих подходах к решению вопроса назначения приоритетных поддиапазонов, напротив, просто выбирают, в целом случайно, один из какого-то числа возможных поддиапазонов, в результате чего из-за наличия неиспользуемых поддиапазонов наблюдается снижение пропускной способности. Подход, описанный в статье М.С.Necker, "Интегральный алгоритм распределения и управление взаимными помехами в сотовых OFDMA сетях", Broadband Communications, Networks and Systems, 2007, BROADNETS 2007, Fourth International Conference on, 10-14 сентября 2007, стр.559-566, относится к макросотам и неприменим к сетям фемтосот, поскольку каждая базовая станция использует свой ресурс по секторам после того, как поддиапазоны были распределены абонентскому оборудованию. В сетях фемтосот узел HeNB имеет только один сектор, поэтому упомянутый подход в этом случае не улучшает работу, что достижимо в сетях макросот.

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа назначения частотных поддиапазонов в сети беспроводной связи, имеющей несколько узлов, в которой по меньшей мере некоторые из узлов создают друг другу помехи.

Эта задача решается с использованием способа по п.1 и контроллера по п.12 формулы изобретения.

В настоящем изобретении предложен способ назначения частотных поддиапазонов нескольким создающим взаимные помехи узлам в сети беспроводной связи, в которой число поддиапазонов, назначенных узлу, зависит от помеховой обстановки данного узла, при этом чем меньше воздействие помех на узел, тем больше поддиапазонов ему назначается.

В настоящем изобретении также предложен контроллер для сети беспроводной связи, включающей несколько узлов. Контроллер включает запоминающее устройство, обеспечивающее прием и хранение перечня соседей для нескольких узлов, и процессор, обеспечивающий назначение частотных поддиапазонов узлам сети беспроводной связи, создающим взаимные помехи, при этом создающие взаимные помехи узлы определяются из перечня соседей, а процессор обеспечивает назначение нескольких поддиапазонов узлу, в зависимости от помеховой обстановки данного узла, и чем меньше воздействие помех на узел, тем больше поддиапазонов ему назначается.

В вариантах осуществления изобретения также предложен компьютерный программный продукт, содержащий программу, включающую команды, хранящиеся в машиночитаемом носителе, команды, выполняемые с использованием способа в соответствии с вариантами осуществления изобретения, при их выполнении посредством компьютера.

В других вариантах осуществления предложена система беспроводной связи, включающая несколько узлов, в которой по меньшей мере часть узлов создают взаимные помехи, и центральный контроллер, в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

В предложенном в изобретении способе, в отличие от описанных выше известных подходов, предлагается назначать конкретному узлу как можно больше поддиапазонов, при условии, что ситуация взаимных помех с соседними узлами позволяет использовать дополнительные поддиапазоны. При этом имеется возможность назначить по меньшей мере некоторым из узлов в сети несколько поддиапазонов, увеличивая тем самым эффективность и пропускную способность.

В предложенном в изобретении способе учитывается меняющийся характер среды сети фемтосот и особенно то, что число и расположение соседей может изменяться во время работы так, что предварительное частотное планирование невозможно. Поэтому в предложенном в изобретении способе описывается динамический способ подавления помехи для назначения приоритетных диапазонов, благодаря чему обеспечивается высокая эффективность использования поддиапазонов. В частности, поскольку в сетях фемтосот число соседей меняется в процессе работы фемтосот, приоритетные поддиапазоны, используемые фемтосотами, определяются и динамически обновляются в зависимости от помеховых условий. Кроме этого, помеховая среда каждой фемтосоты отличается от других, что означает, что фемтосота, имеющая меньше соседей, создающих помехи, может использовать больше поддиапазонов в качестве приоритетных поддиапазонов. В результате для повышения эффективности использования ресурса, а значит, общей пропускной способности системы, фемтосоты используют как можно больше приоритетных диапазонов, в зависимости от расположения и числа соседей.

Предложенный в изобретении способ в ситуации, аналогичной показанной на фигуре 3, когда дополнительные узлы входят в сеть, использует метод динамического разделения ресурса, который решает, какой поддиапазон и какому узлу HeNB должен быть назначен. Предложенный в изобретении способ обеспечивает подходящее распределение поддиапазонов среди узлов HeNBs, несмотря на то, что взаимоотношения с соседями среди этих точек доступа фемтосот (FAP) заранее неизвестны.

В вариантах осуществления настоящего изобретения предложен способ распределения ресурсов в сетях фемтосот, и, как было упомянуто выше, задача состоит в увеличении пропускной способности абонентского оборудования, находящегося под воздействием сильных помех. Частотные диапазоны (поддиапазоны) распределяются среди фемтосот так, чтобы соседние фемтосоты не использовали один и тот же поддиапазон, для чего в соответствии с вариантами осуществления разработан новый способ назначения ресурса с использованием метода графов и назначения поддиапазонов, исходя из эффективности.

В соответствии с вариантами осуществления при назначении поддиапазонов узлам, создающим помехи друг другу, для каждого из множества этих узлов выбирают частотный поддиапазон так, чтобы вызвать минимальное снижение использования поддиапазона в сети, определяют, для каждого частотного поддиапазона, один или более создающих помехи узлов, на которые воздействие помехи от одного или более оставшихся частотных поддиапазонов ослаблено или отсутствует, и выбирают один или более из создающих помехи узлов, которые вызывают минимальное снижение в использовании поддиапазона в сети, и назначают соответствующий один или более частотных поддиапазонов выбранным узлам, создающим помехи. Коэффициент использования поддиапазона может быть определен по числу узлов, создающих взаимные помехи с выбранным узлом, которому назначен конкретный поддиапазон. Например, коэффициент использования поддиапазона представляет собой процентное отношение назначенных приоритетных поддиапазонов ко всем доступным поддиапазонам. Например, если в системе имеется 4 поддиапазона и HeNB назначены 2 поддиапазона в качестве приоритетных поддиапазонов, тогда коэффициент использования HeNB становится равным 50%. В соответствии с вариантами осуществления коэффициент использования поддиапазона при назначении конкретного поддиапазона выбранному узлу определяется на основании затрат по назначению поддиапазона сети, в которой затраты определяются на основании группы узлов, каждый узел которой обладает следующими свойствами: (а) узел является соседом выбранного узла, (b) конкретный поддиапазон не назначен узлу, и (с) конкретный поддиапазон не назначен соседу этого узла, при этом снижение в коэффициенте использования поддиапазона минимально, когда минимальны затраты.

В соответствии с вариантами осуществления при выборе частотного поддиапазона для каждого из нескольких узлов, создающих друг другу помехи, могут выбирать для каждого такого узла узел, создающий помехи, имеющий наибольшее число соседних узлов (например, сортировка узлов по степени их насыщения, которая представляет собой число различных поддиапазонов, к которым может быть подсоединен данный узел), определять, для выбранного узла, доступные поддиапазоны, которые могут быть назначены выбранному узлу в качестве приоритетного поддиапазона, выбирают поддиапазон, вызывающий минимальное снижение в коэффициенте использования поддиапазона, в случае, если существует один или более доступных поддиапазонов и если не существует доступного поддиапазона, не выбирают поддиапазона для этого узла. Описанные стадии могут быть повторены заданное число раз, при этом заданное число может быть определено по минимальному числу приоритетных поддиапазонов, которые рассматривались для назначения каждому узлу.

В соответствии с другими вариантами осуществления при определении и выборе узлов, создающих взаимные помехи, и назначении частотных поддиапазонов, могут определять для каждого поддиапазона все имеющиеся узлы, которым может быть назначен поддиапазон в качестве приоритетного поддиапазона, назначать поддиапазон узлу, который вызывает минимальное снижение коэффициента использования, и в случае, если более чем один узел вызывает минимальное снижение коэффициента использования поддиапазона, назначают поддиапазон этим узлам, имеющим минимальное число назначенным им поддиапазонов.

В соответствии с вариантами осуществления узлы, создающие взаимные помехи, представляют точки доступа фемтосоты, сформированные базовыми станциями, развернутыми пользователями, в которых узлы, создающие взаимные помехи, являются соседними узлами, причем сосед данного узла определяется как узел, который создает помеху с мобильного аппарата, обслуживаемого данным узлом, и каждый узел обслуживает один или более мобильных аппаратов.

В соответствии с другими вариантами осуществления беспроводная сеть связи может включать центральный контроллер, который назначает частотные поддиапазоны узлам, создающим взаимные помехи, и в котором имеется перечень соседей для каждой фемтосоты. В этом варианте осуществления, в случае изменения в одном или более перечней соседей, об изменении сообщается в центральный контроллер, и контроллер, в ответ на изменение, производит динамическое переназначение частотных поддиапазонов узлам, создающим взаимные помехи.

В соответствии с другими вариантами осуществления в случае, если в результате назначения частотных поддиапазонов, одному или более узлам, создающим взаимные помехи, не будет назначено поддиапазона, каждому такому узлу, создающему взаимные помехи, назначается поддиапазон, который используется минимальным количеством узлов, соседствующих с узлом, которому не назначен поддиапазон.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления для подавления динамической помехи между фемтосотами описан новый способ распределения ресурса, представляющий собой графоориентированный способ динамического повторного использования частот (GB-DFRM - от англ. graph-based dynamic frequency reuse method). Основной задачей этого способа является динамическое назначение приоритетных поддиапазонов фемтосотам, что может быть использовано для повышения пропускной способности абонентского оборудования на краю соты. В GB-DFRM используется гибкость в числе назначенных поддиапазонов, в зависимости от ситуации с частотами в каждой соте. Когда уровень помех у соты снижается, ей назначается больше поддиапазонов, что приводит к росту эффективности использования ресурса в сети.

В соответствии с вариантом осуществления центральный контроллер в GB-DFRM собирает от фемтосот идентификационные коды (ID) соседей, создающих помехи, и наносит эту информацию на граф интерференции. Затем в соответствии с ограничениями графа интерференции он назначает приоритетные поддиапазоны из набора S поддиапазонов с количеством элементов множества, равным |S|=S, соответствующим фемтосотам. Для этого используется модифицированный алгоритм раскраски графа в соответствии с вариантами осуществления изобретения, который учитывает коэффициент использования поддиапазона, с тем, чтобы обеспечить справедливое распределение приоритетных поддиапазонов среди фемтосот, особенно когда набор S поддиапазонов велик, может быть использован расчетный параметр s_min, представляющий собой минимальное число приоритетных поддиапазонов, которые GB-DFRM пытается назначить каждой фемтосоте.

GB-DFRM может быть использован для подавления взаимных помех в сетях фемтосот, но также может быть применен и для других беспроводных сетей, где управление базовыми станциями выполняется централизовано.

Распространение концепции повторного использования частот соты на гетерогенные сети позволяет повторно использовать частоты, притом, что число поддиапазонов и сценарий помех не известны заранее. В отличие от традиционного подхода к частотному планированию новый способ позволяет не координировать разворачивание соответствующих базовых станций при улучшенном использовании полосы частот, по сравнению с тем, что достижимо известными способами, и с использованием сравнительно скромных вычислительных средств и расходов.

GB-DFRM обладает следующими преимуществами:

- Каждой фемтосоте назначен приоритетный поддиапазон: GB-DFRM назначает каждой фемтосоте приоритетный поддиапазон (-ны), которые не используются или используются с управлением мощностью соседями соответствующей фемтосоты, создающими взаимные помехи.

- Динамическое назначение ресурса: Центральный контроллер обновляет граф интерференции на основании сообщений из фемтосот и переназначает им приоритетные поддиапазоны при изменении помеховой обстановки.

- GB-DFRM учитывает эффективность использования ресурса: Приоритетные поддиапазоны назначаются фемтосотам так, что они могут как можно больше повторно использоваться другими фемтосотами в сети.

- Адаптивная полоса частот приоритетного поддиапазона: Если полное число S поддиапазонов в системе увеличивается регулировкой параметра s_min, минимальная полоса частот, назначаемая фемтосоте, может находиться в заданном интервале.

- Меньшая сложность: Центральный контроллер требует только IDs соседей, создающих взаимные помехи с соответствующей фемтосотой, и на основании этих данных контроллер назначает приоритетные поддиапазоны, используя алгоритмы раскраски графа и поиска, имеющие невысокую сложность и затраты.

Варианты осуществления настоящего изобретения описываются далее со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:

фигура 1 - схема соты сети, содержащей базовую станцию;

фигура 2 - иллюстрация способа подавления взаимной помехи распределением ресурса, причем на фигуре 2(А) приведен пример с тремя соседними сотами, а на фигуре 2(В) показано, как достигается подавление взаимной помехи распределением ресурса;

фигура 3 - иллюстрация назначения приоритетных поддиапазонов в сети фемтосот методом распределения ресурса, причем на фигуре 3(А) схематически показано помещение с несколькими точками доступа фемтосот, а на фигуре 3(В) показано распределение частотных поддиапазонов методом распределения ресурса;

фигура 4 - иллюстрация назначения ресурса с использованием теории графов, при этом на фигуре 4(А) схематически представлено помещение, а на фигуре 4(В) представлен граф интерференции, генерируемый центральным контроллером;

фигура 5 - сеточная модель сети фемтосот размером 5×5;

фигура 6 - пример графа интерференции и назначения приоритетного поддиапазона после использования алгоритма раскраски графа, при этом на фигуре 6(А) показан граф интерференции, а на фигуре 6(В) показаны раскрашенные узлы;

фигура 7 - иллюстрация ограничения алгоритма раскраски графа при назначении частотных поддиапазонов соответствующим узлам, при этом на фигуре 7(А) представлен пример помещения, аналогичного показанному на фигуре 3(А), а на фигуре 7(В) показаны результаты применения алгоритма раскраски графа;

фигура 8 - пример сети фемтосот с пятью узлами;

фигура 9 - пример предложенного в изобретении способа, где фигура 9(А) иллюстрирует результаты известного, ограниченного способа применения алгоритма раскраски графа, показанного на фигуре 7(В), а на фигуре 9(B) показано назначение поддиапазона после применения предложенного в изобретении способа;

фигура 10 - другой пример предложенного в изобретении способа, где на фигуре 10(А) показан пример сети с пятью узлами, на фигуре 5(В) показана сеть, изображенная на фигуре 10(А), в которой узлу А назначен дополнительный поддиапазон 3, а на фигуре 10(С) показана сеть, изображенная на фигуре 10(А), в которой каждому из узлов В-D также назначен дополнительный поддиапазон 3;

фигура 11 - пример графа интерференции для сети с шестью узлами, где фигура 11(А) показывает граф перед применением алгоритма первой стадии, в соответствии с предложенным способом, фигура 11(В) показывает полученное назначение поддиапазонов после первой итерации алгоритма, а фигура 11(С) показывает полученное назначение поддиапазонов после второй итерации алгоритма;

фигура 12 - графики интегральной функции распределения (CDF - от англ. cumulative distribution function) SINR и пропускной способности;

фигура 13 - график сравнения влияния GB-DFRM на пропускную способность для разного количества поддиапазонов; и

фигура 14 - график сравнения коэффициента использования поддиапазонов для различной плотности фемтосот.

Далее приводится более подробное описание вариантов осуществления изобретения на основе модели, описанной в работе 3GPP. "Исходные положения и параметры моделирования радиочастотных требований к частотному дуплексированию HeNB", 3GPP TSG RAN WG4 R4-092042, май 2009 из www.3gpp.org/ftp/Specs/. В этой публикации рассматривается модель сети фемтосот размером 5×5, основанная на 3 GPP LTE (3-Generation Partnership Project Long Term Evolution - стандарт по совершенствованию технологий CDMA, UMTS для удовлетворения будущих потребностей в скорости передачи данных). Это моделирование высокой плотности HeNB для городских условий. В этой модели используется одноэтажное здание с 25 квартирами, каждая размером 10×10 м. Все фемтосоты сети управляются центральным контроллером, в качестве которого может использоваться шлюз HeNB (HeNB-GW). На фигуре 5 показана сеточная модель 5×5, в которой узлы HeNB обозначены треугольничками, а устройства UE обозначены кружками. В каждой квартире находится максимум одна фемтосота с вероятностью р. Если фемтосота расположена в квартире, предполагается, что она все время активна и обслуживает только одно мобильное устройство, которое также расположено в этой квартире. На фигуре 5 представлен пример развертывания фемтосот и мобильных устройств. Для простоты, предполагается, что между макросотой и фемтосотой отсутствуют взаимные помехи и спектральный интервал сети фемтосот отделен от спектра сети макросот.

Частотный диапазон системы разделен на S одинаковых поддиапазонов. В соответствии с настоящим вариантом осуществления каждая фемтосота может использовать один или более поддиапазонов в качестве приоритетных поддиапазонов, в зависимости от ее окружения. Мощность передачи на приоритетный поддиапазон составляет X_s. Во вторичных поддиапазонах не используется управление мощностью, и мощность этих поддиапазонов установлена равной 0. Таким образом, при этих условиях, поддиапазоны, используемые фемтосотой, эквивалентны назначенным ей приоритетным поддиапазонам. При передаче в нисходящей линии, отношение сигнала к смеси помехи и шума (SINR) в принимаемом сигнале мобильного устройства m (абонентское оборудование UE) от соты f, использующей поддиапазон s, рассчитывается по формуле

γ s m = Y s m , f ∑ i ∈ I m , s Y s m , i + η   ( 1 )

где Y s