CN102711122B - 一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法 - Google Patents

一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法 Download PDF

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Abstract

一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法,涉及一种Femtocell中干扰抑制的方法。它为了实现Femtocell和宏基站采用共信道或者部分共信道配置下Femtocell与宏蜂窝间的干扰抑制。它首先使用基于可感的频谱分配方案,将频谱分为宏蜂窝专用频谱和Femtocell-宏蜂窝公用频谱;基于宏小区接收的参考信号的多普勒参数低速估计Femtocell附近的宏蜂窝UE的速度,根据速度的门限判定该宏蜂窝用户是否使用宏蜂窝专用速度,并根据CQI的上报反馈值来判定使用的频谱资源。同时,当Femtocell的密集程度达到一定门限的时候启用功率控制手段,估计每一簇中活跃的Femtocell的数量并通过广播来设定Femtocell的初始干扰容限。本发明适用于Femtocell中干扰抑制。

Description

一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法
技术领域
本发明涉及一种Femtocell中干扰抑制的方法。
背景技术
如何经济而高效的提供良好的室内覆盖和高速的数据传输速率而提升全网的吞吐量一直是移动蜂窝网需要解决的重要问题,Femtocell以这方面独特的优势,一经提出,便得到了各个移动网络运营商和大多设备商的青睐。
为满足更高速率的数据传输,LTE-A需要很高的带宽,这意味着很多时候需要运行在高频段。但是高频段信号的深衰落特性使其对于室内信号的质量来说不是什么好消息。然而传统的提高小区基站发射功率的方案收益较低,并且室内覆盖施工困难且成本较高。于是,3GPP开始推动Femtocell的标准工作,由于LTE-A是全IP化的网络,Femtocell通过IP网络来实现信号的回传,而现在的互联网业务时基于IP的,这意味着坚挺基站可以利用家庭的带宽把手机信号回传到运营商的机房,其总体网络架构见附图1。
Femtocell基站(FemtocellAccess Point,FAP)是一种由用户自己购买然后安装在用户室内的即插即用的超小型移动基站。Femtocell的辐射半径较小,一般为10-30m,发射功率极低,通常为10~100mW,它利用的频段为所在宏蜂窝的频段。引入Femtocell能在解决用户成本的同时带来更好室内的用户体验。体验通过FAP,可以明显提高用户的带宽,用户将得到更好的服务质量;FAP的部署能明显减少宏蜂窝的负载,对宏蜂窝的业务负载分流效果明显,可以明显的减少网络拥塞;而且,由于FAP由用户自己部署,运营商将在机房、电源、基站架设及维护等方面节约大量的成本,同时,家庭域业务套餐的推出将极大的提高用户黏性。由于FAP的覆盖半径小,发射功率低,用户的移动终端的发射功率也要求不高,这样不仅延长了终端的电池的使用时间,而且减少辐射伤害。而且无论用户在外面还是在家中,接入的都是同一个运营商的服务网络,享受着同样的服务安全性。而且真正实现了一个移动终端,一个号码,一个通信录,一个账单的便利。
然而Femtocell所面临的最大技术挑战就是引入Femtocell所带来的干扰问题。根据3GPP技术报告,HeNB的部署会对宏蜂窝产生干扰。总的来说引入Femtocell将带来同层干扰和交叉层干扰。同层干扰是相邻Femtocell之间的干扰,交叉层干扰存在于Femtocell和其所在的宏蜂窝之间。Femtocell宏蜂窝***中存在的主要干扰场景见附图2。
HeNB的设计具有用户自行配置等特点,网络拓扑结构实时变化;在HeNB广泛使用的情况下,通过传统的网络规划协调FemtoceIl与宏蜂窝由于工作量巨大而不可行。为了考察可否在宏蜂窝网络的基础上进行HeNB的部署,就要衡量在HeNB的干扰下宏蜂窝的吞吐量损失是否在可以容忍的范围之内。针对Femtocell对宏蜂窝用户的干扰问题进行研究十分具有理论意义和工程价值。
Femtocell和宏基站的频率资源分配有以下三种方法:
方法一:两者使用相同的频带,即共信道配置虽然两者都能使用更多的频率资源,但是两者之间会存在较大的干扰。
方法二:两者分别使用独立的正交的频带,即独立信道配置这样虽然减小了两者之间的干扰,但是同时也降低了***的频谱效率。
方法三:两者共用部分频带,即部分共信道配置该方法结合了上述两种资源分配方案的优点,它综合考虑了影响***吞吐量的两个因素,频谱效率和共信道干扰,因此能获得较好的***性能。该方案是目前业界广泛关注的频率资源分配方案。
当Femtocell和宏基站采用共信道或者部分共信道配置时,***中存在的主要干扰场景为Femtocell之间的干扰以及Femtocell和宏基站之间的干扰。
发明内容
本发明是为了实现Femtocell和宏基站采用共信道或者部分共信道配置下Femtocell与宏蜂窝间的干扰抑制,从而提供一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法。
一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法,它由以下步骤实现:
步骤一、将宏小区所有的UE的频谱分为Femtocell共用频谱和宏蜂窝专用频谱,宏基站对所述Femtocell共用频谱和宏蜂窝专用频谱进行统计,获得位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合;
步骤二、宏基站接收参考信号,并根据参考信号的多普勒频移逐一估计出步骤一中每个使用宏蜂窝专用频谱的UE的速度,并均与预设的门限进行比较,将超过门限值的UE从步骤一中所述位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中去除;
步骤三、逐一判断步骤二中每个使用宏蜂窝专用频谱的UE上报的CQI值是否高于该UE的使用Femtocell共用频谱的CQI值,如果判断结果为是,则将该UE保留在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中;如果判断结果为否,则将该UE在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中去除;
逐一判断不在干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的宏小区的UE上报的CQI值是否高于该UE的使用Femtocell共用频谱的CQI值,如果判断结果为是,则将仍然将该UE排除在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合之外;如果判断结果为否,则将该UE加入位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中;
步骤四、在使用Femtocell共用频谱的用户的密集程度达到预设门限值时,采用广播的方式将FUE的干扰容限通知宏小区所有的UE,宏小区所有的UE设置初始发射功率,实现Femtocell中干扰抑制。
本发明实现了Femtocell和宏基站采用共信道或者部分共信道配置下Femtocell与宏蜂窝间的干扰抑制。
附图说明
图1是背景技术中基于Femtocell的标准的LTE-A的总体网络架构示意图;图2是背景技术中Femtocell宏蜂窝***中一个存在的主要干扰场景的宏小区的模型示意图,图中1表示Broadband Router(宽带路由),2表示Mobile CoreNetwork(移动核心网);图3是具体实施方式一中基于集中制感应来估计一簇中处于活跃状态的Femtocell的算法流程图;图4是本发明中基于集中感知的功率控制方案的原理示意图;图5是一个宏蜂窝与Femtocell之间部分共信道配置原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式,一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法,它由以下步骤实现:
步骤一、将宏小区所有的UE的频谱分为Femtocell共用频谱和宏蜂窝专用频谱,宏基站对所述Femtocell共用频谱和宏蜂窝专用频谱进行统计,获得位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合;
步骤二、宏基站接收参考信号,并根据参考信号的多普勒频移逐一估计出步骤一中每个使用宏蜂窝专用频谱的UE的速度,并均与预设的门限进行比较,将超过门限值的UE从步骤一中所述位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中去除;
步骤三、逐一判断步骤二中每个使用宏蜂窝专用频谱的UE上报的CQI值是否高于该UE的使用Femtocell共用频谱的CQI值,如果判断结果为是,则将该UE保留在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中;如果判断结果为否,则将该UE在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中去除;
逐一判断不在干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的宏小区的UE上报的CQI值是否高于该UE的使用Femtocell共用频谱的CQI值,如果判断结果为是,则将仍然将该UE排除在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合之外;如果判断结果为否,则将该UE加入位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中;
步骤四、在使用Femtocell共用频谱的用户的密集程度达到预设门限值时,采用广播的方式将FUE的干扰容限通知宏小区所有的UE,宏小区所有的UE设置初始发射功率,实现Femtocell中干扰抑制。
原理:为了方便描述,首先定义下文和附图中的各标号:
ThFM:使用公用频谱和专用频谱的CQI值差别门限;
Thv:干扰池中宏蜂窝UE的移动速度门限;
ThFdensity:一定区域中Femtocell的密集程度门限;
估计的每一簇中的Femtocell的数量;
δ:最大中断概率;
Pr:每个Femtocell的功率容限;
本发明提出了一种解决Femtocell与宏小区之间干扰问题的方案。这种方案结合了频谱分配与功率控制,可以更好的解决Femtocell与宏小区之间干扰。不考虑Femtocell对***的影响而将Femtocell设置为使用与宏蜂窝完全一致的频谱资源的频谱方案将带来巨大的干扰问题,影响宏小区用户和Femtocell的体验,带来整个***吞吐量降低的影响。
在本发明提出的这个方案中,频谱分为宏小区专用频谱和Femtocell-宏小区公用频谱。如果全部使用相同的频谱资源,在Femtocell的覆盖边缘,宏蜂窝用户和Femtocell用户之间会产生强烈的干扰,也就是说Femtocell的覆盖边缘存在着干扰危险区。处在这个危险区域的宏蜂窝用户将使用宏蜂窝专用频谱以减少干扰。下面给出一个宏蜂窝与Femtocell之间部分共信道配置的例子,见附图5。假如公用的频谱不与宏蜂窝下行频谱的中心的六个资源块(resourceblock,RB)相重叠,那不它将不影响UE接收下行PBCH信道和同步信号。
由于Femtocell使用的所在运营商的宏小区的服务,宏小区有足够的处在其中的Femtocell占用频谱的信息以及大概的位置信息,宏小区会建立一个危险区域列表,这个区域中的宏小区下的UE将对周围的Femtocell造成较大影响。因而这个区域的UE将分配宏小区专用频谱。同时宏小区将基于接收UE的信号的多普勒频移来估计UE径向的速度,如果UE以一个高于门限值Thv的速度离开干扰池,那么他将不在危险列表中。但是一旦UE速度低于一个门限值Thv,那么它仍将列在干扰列表中,所使用的频段也只能是宏小区专用频段。同时,宏小区下的UE将基于UE的CQI的值来调整所使用的频段该是专用频段还是公用频段。通过CQI(Channel Quality Indicator)上报可以把疑似干扰源的宏小区的UE列到干扰池中去并且将列表中的可排除危险干扰源UE释放。***将设置这样一个门限来量化整个***的Femtocell与宏小区公用频谱和宏小区专用频谱所造成的CQI差别。如果这个CQI值低于这个门限值ThFM,那么该上报UE将从干扰池列表中被删除,如果这个CQI值高于这个门限值ThFM,那么该上报UE将被列到干扰池列表中去。(1)如果宏基站下的UE可以支持上报所有子带,那么如果属于宏蜂窝专用频谱的子带的CQI值高于那些属于Femtocell公用频谱的值,那么该上报UE进入干扰池。(2)如果宏基站下的UE仅支持上报部分子带的CQI值,那么UE将选择Femtocell共用频谱的M个子带,并上报一个反应通过M个子带传输的CQI值。此外,UE同时上报整个带宽的CQI值。因而,宏基站可以轻松的比较通过Femtocell共用频谱的CQI值是否低于通过整个带宽的值,如果低于整个带宽的值,那么UE将进入干扰池列表。UE选择性子带反馈将通过一下两种方式进行。(a)宏基站的广播信息中包含Femtocell共用频谱和宏蜂窝专用频谱的子带映射信息,因而UE自身能存储映射信息,并通过一定算法自主的选择M个子带。(b)宏基站通过发送高层信息来通知UE选取M个子带,UE根据通知的子带索引来上报CQI。当基站下的UE周围的活跃状态下的Femtocell聚集到一定程度,该UE就会接受到聚集性的干扰。所以当一定范围内的Femtocell聚集度达到一定门限,就立即启用基于集中感知的功率控制方案。在集中感知功率控制方案中,宏小区可以估计处在其中的每一簇中全部处于活跃状态的Femtocell的数量,然后通过广播干扰容限来帮助每个Femtocell设置初始的发射功率参数。具体来讲,当一定范围内的Femtocell聚集度达到一定门限ThFdensity,宏基站会立即启动功率控制方案图见附图4。在集中感知功率控制方案中,宏小区可以估计处在其中的每一簇中全部处于活跃状态的Femtocell的列表,然后通过广播干扰容限来帮助每个Femtocell设置初始的发射功率参数。因为一旦一簇中的处于活跃状态的Femtocell的数量可以估计出来的话,每个Femtocell的干扰容限的便可以计算出来。基于集中制感应来估计一簇中处于活跃状态的Femtocell的算法见附图3。
Femtocell与宏蜂窝之间的于感知Femtocell的频率分配过程,具体实现过程是:
首先,划定宏小区专用频谱和Femtocell和宏小区公用频谱。同时,通过宏基站感知到的Femtocell的信息来确定Femtocell的位置以初步划定干扰危险区域,并初步确定干扰池中宏蜂窝UE的列表。
接下来,通过宏小区基站接收的参考信号的多普勒频移参数来估计处在干扰池的宏小区基站用户的速度。如果宏小区用户正以高于某一门限值速率Thv离开干扰池,那么它可以使用Femtocell和宏小区公用频谱。如果速度低于某一个门限值Thv,那么它将被视为Femtocell的干扰源,所以只能使用宏小区专用频谱来降低干扰。
再接下来,通过CQI上报可以把疑似干扰源的宏小区的UE列到干扰池中去并且将列表中的干扰源UE排除。***将设置这样一个门限来量化整个***的Femtocell与宏小区公用频谱和宏小区专用频谱所造成的CQI差别。如果这个CQI值低于这个门限值ThFM,那么该上报UE将从干扰池列表中被删除,如果这个CQI值高于这个门限值ThFM,那么该上报UE将被列到干扰池列表中去。
Femtocell与宏蜂窝之间的于感知Femtocell的功率控制过程,具体的实现过程是:
当一定范围内的Femtocell聚集度达到一定门限ThFdensity,就立即启用基于集中感知的功率控制方案。方案图见附图5。在集中感知功率控制方案中,宏小区可以估计处在其中的每一簇中全部处于活跃状态的Femtocell的数量,然后通过广播干扰容限来帮助每个Femtocell设置初始的发射功率参数。因为一旦一簇中的处于活跃状态的Femtocell的数量可以估计出来的话,每个Femtocell的干扰容限的便可以计算出来。基于集中制感应来估计一簇中处于活跃状态的Femtocell的算法见附图3。
基于感知的频谱分配与功率控制的抑制Femtocell与宏蜂窝间干扰的具体的实现过程为:
整个干扰抑制的方案不仅仅是简单的频谱分配方案或是功率控制的方案,而是讲两者有机的结合了起来。基于感知的频谱分配时整个方案的基础,而一定范围内的Femtocell的密集程度达到了一定门限,所有Femtocell的放射功率将基于宏基站的广播来设置。

Claims (1)

1.一种结合频谱分配与功率控制的Femtocell中干扰抑制的方法,其特征是:它由以下步骤实现:
步骤一、将宏小区所有的用户UE的频谱分为毫微微蜂窝Femtocell共用频谱和宏蜂窝专用频谱,宏基站对所述Femtocell共用频谱和宏蜂窝专用频谱进行统计,获得位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合;
步骤二、宏基站接收参考信号,并根据参考信号的多普勒频移逐一估计出步骤一中每个使用宏蜂窝专用频谱的UE的速度,并均与预设的门限进行比较,将超过门限值的UE从步骤一中所述位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中去除;
步骤三、逐一判断步骤二中每个使用宏蜂窝专用频谱的UE上报的信道质量指示符CQI值是否高于该UE的使用Femtocell共用频谱的CQI值,如果判断结果为是,则将该UE保留在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中;如果判断结果为否,则将该UE在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中去除;
逐一判断不在干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的宏小区的UE上报的CQI值是否高于该UE的使用Femtocell共用频谱的CQI值,如果判断结果为是,则将仍然将该UE排除在位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合之外;如果判断结果为否,则将该UE加入位于干扰区域中使用宏蜂窝专用频谱的UE集合中;
步骤四、在使用Femtocell共用频谱的用户的密集程度达到预设门限值时,采用广播的方式将每个使用Femtocell共用频谱的用户的干扰容限通知宏小区所有的UE,宏小区所有的UE设置初始发射功率,实现Femtocell中干扰抑制;
当一定范围内的Femtocell聚集度达到一定门限时,启用基于集中感知的功率控制方案;在集中感知功率控制方案中,宏小区估计处在其中的每一簇中全部处于活跃状态的Femtocell的数量,计算每个Femtocell的干扰容限,然后通过广播干扰容限来帮助每个Femtocell设置初始的发射功率参数。
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