CN102857923A - 一种结合上行干扰协调的小区间功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结合上行干扰协调的小区间功率控制方法，包括如下步骤：A、将小区的带宽资源划分为边缘频带和中心频带；相邻小区的边缘频带彼此正交；B、判断小区内用户是中心用户还是边缘用户，将边缘频带分配给边缘用户，将中心频带分配给中心用户；C、提升边缘用户的发射功率和/或降低中心用户的发射功率。本发明方案将上行干扰协调和小区间功率控制结合使用，可以进一步改善边缘用户传输效率，优化干扰协调性能。

Description

一种结合上行干扰协调的小区间功率控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种结合上行干扰协调的小区间功率控制方法。

背景技术

基于正交频分复用(OFDMA)技术的蜂窝无线通信***，例如LTE、WIMAX***，小区内用户通过频分实现信号的正交，更好地解决了小区内干扰的问题。但是作为代价，同频组网时会带来较强的小区间干扰。小区边缘用户离服务基站较远，有用信号的功率接收较低，因此更容易受到干扰影响；同时，小区边缘用户离邻小区较近，在上行数据发送过程中，也更容易对邻小区造成干扰。基于这两点原因，小区边缘用户的性能成为考察小区间干扰严重与否的关键。因此，如何抑制小区间干扰，提高边缘用户性能，成为一个重要研究课题。

现有技术中，小区间上行干扰抑制通常通过小区间干扰协调或小区间功率控制实现。小区间干扰协调主要利用频带规划避开强干扰，例如LTE中提出了部分频率复用(FFR，或者为PFR)和软频率复用(SFR)方案。小区间主要是通过微调用户的发送功率，改善小区间干扰。单纯依靠频带规划虽然干扰抑制的方式较简单，但是在通信***总可用带宽一定的情况下，小区可用带宽降低，通信***的整体吞吐量会受到比较大的影响。

现有技术的小区间功率控制方案是根据用户路损情况，提升中心用户发送功率，以使中心用户以更大的传输效率进行数据传输；同时降低边缘用户发送功率，以减小边缘用户对邻小区造成的强干扰。这种情况下，边缘用户受到邻小区的边缘用户干扰有所下降，受到邻小区中心用户的干扰上升，因为小区边缘用户自身发送功率的下降，所以边缘用户性能不一定会得到保证。

由此可见，现有技术中的小区间上行干扰抑制方案均存在一定的缺点。

发明内容

本发明提供了一种结合上行干扰协调的小区间功率控制方法，将上行干扰协调和小区间功率控制结合使用，可以进一步改善边缘用户传输效率，优化干扰协调性能。

本发明实施例提出的一种结合上行干扰协调的小区间功率控制方法，包括如下步骤：

A、将小区的带宽资源划分为边缘频带和中心频带；相邻小区的边缘频带彼此正交；

B、判断小区内用户是中心用户还是边缘用户，将边缘频带分配给边缘用户，将中心频带分配给中心用户；

C、提升边缘用户的发射功率和/或降低中心用户的发射功率

较佳地，步骤A包括：将小区划分为三个扇区，并且每个扇区划分边缘频带和中心频带，同一个小区相邻的不同扇区的边缘频带彼此正交，相邻小区的相邻扇区的边缘频带也是彼此正交。

较佳地，步骤B包括：

基站估计小区内用户对邻小区造成的干扰的大小，将其量化值与预先设置的阈值进行比较，如果大于阈值则认为用户为边缘用户，否则认为该用户为中心用户。

较佳地，步骤C包括：

C1、根据公式计算小区间功控变量P_{O_UE}(i)；其中，ΔPL(i)＝PL_Serving(i)-PL_Neighbour(i)，PL_Serving(i)为用户i到服务小区路损，PL_Neighbour(i)为用户i到邻小区路损，可调因子β用来折衷小区中心用户和小区边缘用户的吞吐量，取值范围为(0，1]；δ是一个偏差因子，作用是辅助β，保持***内的干扰水平基本不变，同时使P_{O_UE}(i)匹配配置范围；

表示向下取整；

C2、通过小区间功控变量P_{O_UE}(i)对用户的发送功率进行调整。

较佳地，所述步骤C2包括：基站通过RSRP测量上报公式计算P_{O_UE}(i)，然后通过RRC重配将P_{O_UE}(i)配给各个用户。

从以上技术方案可以看出，通过将小区间功率控制和干扰协调结合，在边缘频带正交的基础上，提升边缘用户发送功率，降低中心用户发送功率，从而进一步改善边缘用户传输效率，优化干扰协调性能。用户到邻小区和服务小区的路损差越小，用户提升的功率越多；路损差越大，用户降低的功率越多。这可以在干扰协调的基础上进一步保证***公平性，提升边缘频带频谱效率，改善边缘用户性能；可以通过参数配置，灵活的调整P_{O_UE}的范围，控制***的干扰水平。

附图说明

图1a为本发明实施例的小区频带资源规划示意图；

图1b为本发明实施例的各个扇区的频段分配示意图。

图2为本发明实施例提出的结合上行干扰协调的小区间功率控制方法流程图；

图3为本发明实施例方案、现有技术的小区间功率控制以及无小区间功率控制的累积分布函数仿真曲线。

具体实施方式

本发明方案提出的结合上行干扰协调的小区间功率控制方法的基本思路为：

A、将小区的带宽资源划分为边缘频带和中心频带；相邻小区的边缘频带彼此正交；

B、判断小区内用户是中心用户还是边缘用户，将边缘频带分配给边缘用户，将中心频带分配给中心用户；

C、提升边缘用户的发射功率和/或降低中心用户的发射功率。

为使本发明技术方案的特点以及技术效果更加清楚，以下通过具体实施例对本发明方案进行进一步详细阐述。

图1a为本发明实施例的小区频带资源规划示意图。图1a中示出了小区C0及其六个相邻小区C1至C6。其中，每个小区都划分为三个扇区，分别用Sector0、Sector1和Sector2表示。同一个小区的三个扇区均划分中心频带和边缘频带。每一个小区的中心频带和边缘频带的划分方式如图1b所示。设一个小区的总带宽为F1+F2+F3，则同一个小区的三个边缘频带分别占用F1、F2和F3，因此同一个小区相邻的不同边缘频带彼此正交，相邻小区的相邻的边缘频带也是彼此正交。

图2示出了本发明实施例提出的结合上行干扰协调的小区间功率控制方法流程，包括如下步骤：

步骤201：按照图1a所示方式将小区划分为三个扇区，并且每个扇区划分边缘频带和中心频带。同一个小区相邻的不同扇区的边缘频带彼此正交，相邻小区的相邻扇区的边缘频带也是彼此正交。

步骤202：基站判断本小区内各个扇区的用户是中心用户还是边缘用户。

用户接入流程中，会具体确定用户接入小区的哪一个扇区，因此在用户接入流程中用户从属的扇区在就已经确定。

判断小区内用户是否边缘用户的方法可以为：基站根据用户测量上报的本小区和邻小区的RSRP，找出最强邻小区(RSRP最大的邻小区)，计算本小区和最强邻小区的RSRP比值(PPR)，然后跟算法设定的阈值进行比较，确定该用户是否为边缘用户。小于阈值即为边缘用户，大于阈值为中心用户。步骤203：基站将边缘用户划分到该用户所在扇区的边缘频带，将中心用户划分到该扇区的中心频带。

步骤204：提升边缘用户的发射功率和/或降低中心用户的发射功率。

功率控制直接影响用户的发送功率，也同时影响用户对邻小区造成的干扰，因此，在一定的边缘用户确定准则下，功率控制方案又会反过来影响边缘用户的确定。

LTE***上行开环功率控制的公式为：

P(i)＝min{P_CMAX，10log₁₀(M(i))+P_O(i)+α·PL(i))(1)

P(i)为用户i的上行发送功率，单位为分贝毫瓦(dBm)。其中，P_CMAX表示终端的最大发送功率；M(i)表示用户i的物理上行共享信道(PUSCH)资源分配带宽，由资源块的个数来表示；P_O(i)＝P_{O_NOMINAL}+P_{O_UE}(i)，P_{0_NOMINAL}是一个小区专有(Cell specific)参数，由高层静态配置，由高层向小区中所有用户进行广播，主要用来控制***整体的干扰水平，取值范围是[-126，24]dBm，粒度1dB；P_{O_UE}(i)是UE specific参数，由无线资源控制实体(RRC)给每个用户配置，调整周期较长，用来微调用户发射功率，从而在一定程度上控制小区间干扰，调整范围是[-8，7]dB；α是部分路损补偿因子，是一个Cellspecific参数，用来实现灵活的***容量和公平性的折中。

可见，在开环功控过程中，针对不同用户，可以通过小区间功控变量P_{O_UE}(i)对用户的发送功率进行调整，调整过程是基站通过RSRP测量上报公式计算P_{O_UE}(i)，然后通过RRC重配将P_{O_UE}(i)配给各个用户。调整的目的是减小用户对邻小区造成的干扰。

由于使用了干扰协调，边缘用户使用的频带已经错开，边缘用户之间的强干扰已经避免，因此边缘用户可以提升一定的功率发送，进一步提高自己的抗干扰能力和有用信号强度；同时，由于中心用户本身对干扰敏感性较低，抗干扰能力较强，因此可以降低发送功率来减小对邻小区边缘用户的干扰。本发明实施例提出以下公式进行P_{O_UE}(i)的计算：

其中，ΔPL(i)＝PL_Serving(i)-PL_Neighbour(i)，PL_Serving(i)为用户i到服务小区路损(含阴影、天线增益、穿透损耗等)，PL_Neighbour(i)为用户i到邻小区路损，均由用户通过下行参考信号接收功率测量获得(此处假设用户可以获得邻小区的参考信号发射动率)。可调因子β用来折衷小区中心用户和小区边缘用户的吞吐量，取值范围为(0，1]；δ是一个偏差因子，作用是辅助β，保持***内的干扰水平基本不变，同时使P_{O_UE}(i)匹配配置范围，δ根据ΔPL(i)的分布由算法模块进行配置。

表示向下取整，可以使P_{O_UE}(i)的计算值灵活地映射到配置范围，若计算出的P_{O_UE}(i)超出配置范围，则按照边界值处理。

本发明提出的结合上行干扰协调的小区间功率控制方法有以下几个优点：

1)小区间功率控制和干扰协调结合，在边缘频带正交的基础上，提升边缘用户发送功率，降低中心用户发送功率，从而进一步改善边缘用户传输效率，优化干扰协调性能；

2)用户到邻小区和服务小区的路损差越小，用户提升的功率越多；路损差越大，用户降低的功率越多。这可以在干扰协调的基础上进一步保证***公平性，提升边缘频带频谱效率，改善边缘用户性能；

3)可以通过参数配置，灵活的调整P_{O_UE}的范围，控制***的干扰水平。

图3所示为本发明实施例方案、现有技术的小区间功率控制以及无小区间功率控制的累积分布函数仿真曲线。其中横坐标为用户设备(UE)的数据吞吐量(Throughput)，单位为千字节每秒(Kbps)，纵坐标为吞吐量的累积分布函数值，表示小于等于当前吞吐量的用户达到了百分之多少。从统计意义上认为，吞吐量低的是边缘用户，吞吐量高的是中心用户。***级仿真中将CDF 5％的点对应的用户吞吐量作为边缘用户性能，因此看边缘用户性能提升与否主要看CDF的5％点是否有提升；同理，如果较大吞吐量部分有所下降，我们认为中心用户性能有所下降。干扰协调主要关注在保证***整体性能的情况下提升边缘用户性能。通过图3所示仿真曲线可以看出，本发明方案较原有小区间功控方案和无功率控制方案(NoICIC)在边缘用户性能方面均有较大提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种结合上行干扰协调的小区间功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将小区的带宽资源划分为边缘频带和中心频带；相邻小区的边缘频带彼此正交；

B、判断小区内用户是中心用户还是边缘用户，将边缘频带分配给边缘用户，将中心频带分配给中心用户；

C、提升边缘用户的发射功率和/或降低中心用户的发射功率

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括：将小区划分为三个扇区，并且每个扇区划分边缘频带和中心频带，同一个小区相邻的不同扇区的边缘频带彼此正交，相邻小区的相邻扇区的边缘频带也是彼此正交。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B包括：

基站估计小区内用户对邻小区造成的干扰的大小，将其量化值与预先设置的阈值进行比较，如果大于阈值则认为用户为边缘用户，否则认为该用户为中心用户。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C包括：

C1、根据公式

计算小区间功控变量P_{O_UE}(i)；其中，ΔPL(i)＝PL_Serving(i)-PL_Neighbour(i)，PL_Serving(i)为用户i到服务小区路损，PL_Neighbour(i)为用户i到邻小区路损，可调因子β用来折衷小区中心用户和小区边缘用户的吞吐量，取值范围为(0，1]；δ是一个偏差因子，作用是辅助β，保持***内的干扰水平基本不变，同时使P_{O_UE}(i)匹配配置范围；

表示向下取整；

C2、通过小区间功控变量P_{O_UE}(i)对用户的发送功率进行调整。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C2包括：基站通过RSRP测量上报公式计算P_{O_UE}(i)，然后通过RRC重配将P_{O_UE}(i)配给各个用户。

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