CN100452900C - 采用集中式基站的移动通信***中的微小区管理方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种采用集中式基站的移动通信***中的微小区管理方法，包括下列步骤：测定各微小区的有关参数；将所述参数相近并且地理上相毗连的微小区分别合并为一个较大的小区，被合并的微小区对应的远程射频单元作为合并后的该小区的分布式射频收发***，该合并过程应满足下述条件：合并后的小区所能支持的无线接口容量，在不受可获得的集中式基站处理资源的限制的条件下，应不低于被合并的微小区的总容量需求。

Description

采用集中式基站的移动通信***中的微小区管理方法
技术领域
本发明涉及移动通信***中分布式基站的技术领域，特别涉及采用集中式基站的移动通信***中的微小区管理方法。
背景技术
在移动通信***中，如图1(a)所示，基站BTS完成无线信号的发射、接收和处理，传统的基站由基带处理子***1、射频(RF)子***2和天线3组成，一个BTS可以通过多个天线覆盖不同的蜂窝或者说小区4。而各个基站BTS则通过一定的接口分别与基站控制器(BSC)或无线网络控制器(RNC)相连，由此构成无线接入网(RAN)，如图1(b)所示。
图2给出了另一种分布式的基站，即采用射频单元拉远的集中式基站的***结构。与传统基站相比，这种采用射频单元拉远的集中式基站具有许多优点：允许采用多个微小区(micro-cell)替代一个基于传统基站的宏小区(macro-cell)，从而能更好地适应不同的无线环境，提高***的容量和覆盖等无线性能；集中式的结构使得在传统基站中的软切换可以用更软切换来完成，从而获得额外的处理增益；集中式的结构还使得昂贵的基带信号处理资源成为多个小区共用的资源池，从而获得统计复用的好处，减低***成本。PCT专利申请W09005432(Communications system)、美国专利US5657374(Cellular system with centralized base stations and distributedantenna units)、U56324391(Cellular communication withcentralized control and signal processing)、中国专利申请CN1464666(一种基于光纤拉远的软基站***及其同步方法)、CN1471331(移动通信的基站***)及美国专利申请US20030171118(Cellular radio transmission apparatus andcellular radio transmission method)等均披露了这一技术的有关实现细节。
如图2所示，采用射频单元拉远的集中式基站***由集中安装的中央信道处理子***6与远程射频单元7组成，它们之间通过宽带传输链路8或网络相连。中央信道处理子***主要由信道处理资源池9和信号路由分配单元10等功能单元组成。其中，信道处理资源池9由多个信道处理单元11堆叠而成，完成基带信号处理等工作。信号路由分配单元10则根据各小区业务量(Traffic)的不同，动态分配信道处理资源，实现多小区处理资源的有效头享。信号路由分配单元10除了如图2所示在中央信道处理子***6内部实现外，也可以作为单独的设备在中央信道处理子***6外部实现。远程射频单元7主要由发射通道的射频功率放大器(未图示)、接收通道的低噪声放大器(未图示)以及天线12等功能单元构成。中央信道处理子***6与远程射频单元7之间的链路8典型的可以采用光纤、铜缆、微波等传输介质，信号传输方式可以是经采样后的数字信号或者是经调制的模拟信号，信号可以采用基带信号、中频信号或者射频信号。
如前所述，在采用射频单元拉远的集中式基站***中，由于允许采用多个微小区替代一个基于传统基站的宏小区，对提高***的容量是有利的。以WCDMA(宽带码分多址)***为例，在上行链路，***容量取决于上行链路干扰，由于上行链路功率控制的作用，使得集中式基站所控制的每个微小区中的用户设备均发射较低的功率，而对其它微小区干扰较小，从而与宏小区相比增加了上行链路容量；在下行链路，***容量取决于下行总的最大发射功率，以及OVSF(正交扩频因子)码的数量，由于集中式基站所控制的每个微小区的覆盖范围相比宏小区大大减小，因此功率对下行容量的限制大大降低，同时，由于每个微小区具有不同的下行扰码，可各自独立分配其OVSF码资源，因此解决了OV SF码数量对下行容量的限制。
但是，由于微小区的半径较小，与宏小区相比必然导致较大的用户设备切换频率，特别是用户设备运动速率较大时更是如此。较大的用户设备切换频率将导致许多潜在的问题：用户设备掉话率升高；因为切换进行频繁的无线测量而增大了用户设备耗电量，从而减小用户设备待机时间；过多的切换需要消耗额外的无线资源，反过来抵消了因采用微小区而增加的***容量。而另一方面，当采用射频单元拉远的集中式基站时，***所覆盖的区域较大，即所控制的微小区数量很大，其整个区域同时达到峰值容量的概率大大下降，因此存在许多的小区其容量利用率并不高，因而并没有实际获得因采用微小区而增加的潜在的***容量的好处。
发明内容
因此，需要有一种方案，能够充分利用微小区的上述优势而抑制上述缺点。
鉴于此，本发明提出一种用在采用射频单元拉远的集中式基站的移动通信***中的微小区管理方法，该方法包括下列步骤：测定各微小区的有关参数，例如用户设备的移动速率，和/或小区负载状况，和/或集中式基站处理资源占用状况，等等；将所述参数相近并且地理上相毗连的微小区分别合并为一个较大的小区，被合并的微小区对应的远程射频单元作为合并后的该小区的分布式射频收发***，该合并过程应满足下述条件：合并后的小区所能支持的无线接口容量，在不受可获得的集中式基站处理资源的限制的条件下，应不低于被合并的微小区的总容量需求。
附图说明
下面结合仅作为举例的附图对本发明的优选实施方式作进一步说明。附图中：
图1(a)是传统基站结构的示意图；
图1(b)是传统无线接入网结构的示意图；
图2是采用射频单元拉远的集中式基站***结构示意图；
图3是本发明的微小区管理方法的示意图。
具体实施方式
为了便于阐述本发明，以下将以WCDMA***为例进行说明，但是，本发明的基本精神和方法，对其它的移动通信***，如CDMA2000，TD-SCDMA，UTRA TDD，GSM/GPRS，PHS等，也是适用的。
根据本发明，当采用射频单元拉远的集中式基站技术时，对其所覆盖的微小区，根据这些微小区的有关参数，例如用户设备的移动速率、微小区负载状况、集中式基站处理资源占用状况等，进行微小区控制，即将有关参数接近的地理上相毗连的多个微小区合并为一个较大的小区，这个合并生成的小区具有相同的下行扰码，而组成该合并小区的原先各微小区所对应的远程射频单元，即作为该合并小区的分布式的射频收发***。微小区合并还应满足一个条件，即，合并而成的小区所能支持的无线接口容量，在不受可获得的集中式基站处理资源的限制的条件下，应不低于被合并的微小区的总容量需求。
各微小区地理上是否毗连的事实实际上是固定不变的，可以在建网时就作为参数预置在***中。或者如果没有预置在***中，本领域技术人员完全可以从***的配置轻易地获取有关信息。
如图3所示，一个六边形表示一个微小区，所有微小区受控于一个采用射频单元拉远的集中式基站。图中示意性地画出了四个合并生成的较大小区A、B、C、D，它们是由多个基本的微小区(虚线分别包围的若干六边形)根据所述参数(例如用户设备的移动性、小区负载状况、集中式基站处理资源占用状况等)合并而成的，其它的微小区则根据其相应的上述参数的取值保留原微小区大小，即仍是独立的微小区。在一个区域的容量需求下降的情况下，通过采用本发明，在节省集中式基站的处理资源的同时，由于多个微小区的合并，可有效地克服频繁切换所带来的诸多问题。
在本发明中，相邻微小区合并为一个较大小区的过程可以是动态的，即合并小区的大小(该小区所含的微小区的数目)、合并区域、该合并小区的生存时间等，都是根据所述参数例如用户设备的移动速率、小区负载状况、集中式基站处理资源占用状况等自适应动态调整的。例如，可以根据所述参数确定一个合并小区的生存时间，当该生存时间届满后，就重新进行测定所述参数、根据参数合并微小区的过程。如此反复循环。显然，如果微小区的所述参数发生变化，那么每一次合并过程产生的小区和及其生存时间都有可能不同。
又例如，即使在所述生存时间尚未届满之前，如果出现合适的条件，例如某些微小区，包括合并小区内的微小区或者与合并小区毗连的微小区，的某些参数发生剧烈的变化，则可以重新进行合并过程，或者加入新的微小区，或者是某些微小区从合并小区中退出而成为独立微小区或者加入其它的合并小区，或者与其它的独立微小区合并。所述加入新的微小区、加入其它合并小区的过程与纯粹的微小区合并过程是类似的，因此没有必要单独说明。
如何判断剧烈变化，一般可以是为各参数的变化设定一个阈值，如果超过这个阈值预定时间(该预定时间也可以为零)，则意味着变化剧烈。该阈值可以是参数的变化率、参数的变化幅度、或者允许参数变化的绝对范围，等等。这里需要说明的是，在本说明书中，当涉及“阈值”时，其不仅仅指一个单独的数值，也可以是一组值。
在上述动态调整过程中，存在两个相反的过程：微小区加入合并小区或者微小区的合并，以及微小区从合并小区退出或者合并小区的解散。对于特定参数的特定阈值，在这两个不同的过程中可以有不同的阈值。例如，假设某个合并小区的合并准则是微小区内移动终端的平均移动速率，则可以这样进行上述动态过程：当该平均移动速率低于第一阈值预定时间时，相应微小区加入合并小区，当高于第二阈值预定时间时，相应微小区退出合并小区，其中第一阈值小于第二阈值。
根据本发明，相邻微小区合并为一个小区还可以采取非动态的配置方法，即根据***配置，固定地将一些区域的地理上相邻的微小区配置为一个小区。这种方法的一个非限制性的典型应用是在无线网络建设初期，受投资规模和商业运营策略等的限制，初期设计的***容量并不大，如果已经采用射频单元拉远的集中式基站技术建设了许多微小区的远程射频单元和相应的宽带传输链路，这时按照微小区配置在容量上是不必要的，因为这时***容量主要受限于网络设备本身的设计容量。因此采用本发明提出的技术将有利于克服因频繁切换造成的诸多潜在问题，从而改善***的服务质量。
显然，根据移动通信网络的区域条件和运营商的运营策略，可以将动态方式和静态方式结合起来。也就是说，在某些地理区域的，微小区的合并是动态的，而在某些地理区域，微小区的合并是静态的。
如前所述，所述参数可以是微小区内用户设备的移动速率、微小区负载状况、集中式基站处理资源占用状况等等。根据本发明，赖以确定微小区的合并的参数可以是这些参数中的一项或者多项，或者也可以是其它参数。显然，在进行合并操作之前需要获得这些参数。本领域技术人员知道，微小区负载状况和集中式基站处理资源占用状况可以从***中获得。至于移动速率，在现有技术中已经有许多测量用户设备移动速率的方法，如美国专利申请US2002-0052210(Mobile Radio Terminaland Its Moving Speed Detection Method)、美国专利US6249682(Apparatus and Method for Estimating Speed in MobileCommunication)等。另外，也可以采用通过对用户设备切换频率的监测和统计，判断某微小区内用户设备的移动性等方法，如中国专利申请CN 1464644(移动通信***中一种移动台运动速率的测量方法)。
作为例子，下面分别说明如何运用上述参数确定微小区的合并。
根据本发明，相邻微小区合并为一个小区的一个非限制性的判断原则是：在预定时段内，例如在进行合并之前的一段预定的时间内，它们中的用户设备具有相近的移动性。这里所说的“相近”的移动性，是指该微小区内的用户设备的移动速率主要分布在一定范围内。作为一个优选实例，可以将用户设备移动速率划分为低速、中速和高速三个区间(当然还可以划分更多或者更少的区间)，这时说某微小区的用户设备具有“相近”的移动性，即指该微小区内的用户设备的移动速率主要分布在这三个区间中的某个区间。也就是说，如果两个微小区中的用户设备移动速率分布在同一个区间内，这两个微小区在移动速率方面就是相近的。
考虑到在实际情况中用户设备不可能完全一致，可以对上述标准加以修改。例如，如果各微小区中达到一定比例，例如90％，的用户的移动速率位于同一区间，即认为相关微小区在移动速率方面是相近的。
根据本发明，相邻微小区合并为一个小区的另一个非限制性的判断原则是：在预定时段内，例如在进行合并之前的一段预定的时间内，它们具有相近的小区负载状况，即平均活跃用户数和/或业务信道占用率相近。在地理上相邻的多个小区，如果具有相近的小区负载状况，则表明它们所服务的区域具有近似的业务量(Traffic)分布，因而可以合并。
此外，根据小区负载状况，可以划分出预定时段内不同容量需求的区域。各区域的这种属性一般在未来的时间里有某种延续性。对热点地区，也就是容量需求较高的地区，相邻微小区不倾向于进行合并；对非热点地区，其容量需求较小，相邻微小区倾向于合并为一个小区。
根据***状况和运营商的运营策略，可以分别为平均活跃用户数和业务信道占用率设定一个第一和第二阈值，当超过所述阈值预定时间(该预定时间也可以为零)时，相应微小区保持独立而不合并。另一方面，还可以为平均活跃用户数和业务信道占用率分别设定一个第三和第四阈值，当低于所述阈值预定时间(该预定时间也可以为零)时，则相应微小区可以合并。所述第一、第二阈值和第三、第四阈值分别可以相同也可以不同。显然，根据***状况和运营商的运营策略，可以仅考虑第一和第三阈值，或者仅考虑第二和第四阈值，或者二者同时考虑。
根据本发明，相邻微小区合并为一个小区的另一个非限制性的判断原则是：在进行小区合并时，应考虑集中式基站处理资源的占用状况。即，根据集中式基站处理资源的分配策略，如果分配给某区域相邻微小区的集中式基站处理资源数量减少，则由于基站处理资源本身的限制，该区域多余的无线接口容量并不能被真正利用，因此相邻微小区可以合并为较大的小区，从而改善切换性能。被分配给微小区的集中式基站处理资源数量大于预定阈值的微小区不被合并。
本领域的普通技术人员知道，集中式基站处理资源由多方面构成，也就是可以用多个参数表征。上述判断可根据其中一个参数或者多个参数进行。同样，类似于前文所述，可以为每一个参数设置一个用于判断合并条件的第一阈值和用于判断退出条件的第二阈值，并且第一阈值和第二阈值可以相同也可以不同。
如前所述，上述关于各参数的实施例只是本发明优选的实施方式，并不构成对本发明的限制。同时，上述各实施例可以任意组合，或者与其它参数相结合。
上述说明不应视为对本发明保护范围的限制。相反，一切不脱离本发明的实质的变型和等同方案都在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.采用射频单元拉远的集中式基站的移动通信***中的微小区管理方法，该方法包括下列步骤：
测定各微小区的参数，所述参数包括用户设备的移动速率、微小区负载状况、或集中式基站处理资源占用状况中的一项或者多项；
将所述参数相近并且地理上相毗连的微小区分别合并为一个较大的合并小区，被合并的微小区对应的远程射频单元作为合并后的该小区的分布式射频收发***，该合并过程应满足下述条件：
合并后的小区所能支持的无线接口容量，在不受可获得的集中式基站处理资源的限制的条件下，不低于被合并的微小区的总容量需求。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述合并步骤之后，在部分或者全部地理区域，微小区和小区的配置是静态的。
3.如权利要求1所述的方法，还包括，在部分或者全部地理区域：
根据所述备微小区的所述参数确定合并产生的小区的生存时间；
在该生存时间过去之后，重新进行所述测定步骤、合并步骤和确定生存时间的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述生存时间期间，如果合并小区内或者与其毗连的微小区中有某个或者某些微小区的所述参数的改变超过一个阈值，则重新进行所述测定步骤、合并步骤和确定生存时间的步骤。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述生存时间期间，如果合并小区内某个或者某些微小区的所述参数的改变超过一个预定阈值，则进行以下步骤：
该微小区或者这些微小区退出其合并小区；
比较所述退出的微小区与相邻的其它独立微小区和/或其它合并小区的微小区的所述参数；
根据所述参数的相近程度，将所述退出的微小区保持为独立微小区、加入其它合并小区或者与其它微小区合并。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述生存时间期间，如果合并小区毗连的独立微小区的所述参数的改变超过一个预定阈值，则所述独立微小区加入所述合并小区。
7.如权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于，所述参数包括所述用户设备的移动速率，所述用户设备的移动速率包括各微小区中的用户设备在预定时段中的移动速率。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述参数还包括所述微小区负载状况，所述微小区负载状况包括各微小区在预定时段中的平均活跃用户数和/或业务信道占用率，并且平均活跃用户数和/或业务信道占用率超过预定阈值预定时间的微小区不被合并。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参数还包括所述集中式基站处理资源占用状况，所述集中式基站处理资源占用状况包括被分配给微小区的集中式基站处理资源数量，并且，该数量大于预定阈值的微小区不被合并。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述参数还包括所述集中式基站处理资源占用状况，所述集中式基站处理资源占用状况包括被分配给微小区的集中式基站处理资源数量，并且，该数量大于预定阈值的微小区不被合并。
11.如权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于，所述参数包括所述微小区负载状况，所述微小区负载状况包括各微小区在预定时段中的平均活跃用户数和/或业务信道占用率，并且平均活跃用户数和/或业务信道占用率超过预定阈值预定时间的微小区不被合并。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述参数还包括所述集中式基站处理资源占用状况，所述集中式基站处理资源占用状况包括被分配给微小区的集中式基站处理资源数量，并且，该数量大于预定阈值的微小区不被合并。
13.如权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于，所述参数包括所述集中式基站处理资源占用状况，所述集中式基站处理资源占用状况包括被分配给微小区的集中式基站处理资源数量，并且，该数量大于预定阈值的微小区不被合并。
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