CN104284428A - 一种基于三维有源天线的***资源分配方法 - Google Patents
一种基于三维有源天线的***资源分配方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于三维有源天线的***资源分配方法，包括：服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息；服务基站根据与各用户通信时适合采用的三维有源天线信息和各用户的负载信息对本小区进行***资源分配；服务基站采用相应的***资源向本小区用户进行数据传输；服务基站将本小区的包含三维有源天线信息的***资源使用信息传输给周围基站并从所述周围基站获取该周围基站小区的***资源使用信息；服务基站获得周围基站的***资源使用信息后再结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整分配，使本小区的边缘用户与周围基站的边缘用户使用不同的资源。本发明可以避免小区间干扰、优化***资源分配。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及三维有源天线的基站组成的网络技术领域，具体为一种基于三维有源天线的***资源分配方法。
背景技术
在未来的移动通信***中，用户数急剧增多，用户的通信业务量急剧增大。多天线技术由于可以获得较高的性能增益和频带利用率，因而成为应对未来移动通信***巨量数据业务的重要技术手段之一。多天线技术需要基站端配置的天线数较多，传统的两维有源天线（2D）配置已越来越不能满足用户的需求，因而引入了对三维有源天线（3D）的阵列天线设计需求。目前，3GPP LTE-A已经启动对3D有源天线信道模型的研究项目。
传统的2D有源天线在水平维度可以进行波束方向的调整，在垂直维度是采用固定的下倾角发送信号覆盖本小区用户；3D有源天线，不仅可以在水平维度进行波束方向调整，还可以在垂直维度进行波束方向的调整。图1为传统的2D有源天线服务小区用户的示意图，具体为二维有源天线垂直维波束示意图，对于小区内不同位置的用户，2D有源天线只能采用一个固定的垂直维方向下倾角进行服务。图2为3D有源天线服务小区用户的一个示意图，具体为三维有源天线垂直维波束示意图，对不同位置的用户，3D有源天线有可能采用不同的垂直维方向下倾角进行服务。
由于3D有源天线在垂直维的角度调整范围较小，因而可以采用一种简单的方式，即采用3D有源天线的基站用几个固定的下倾角的方式为本小区用户服务。图3显示为现有技术中采用三维有源天线的基站组网示例图，图3显示了采用两个固定下倾角服务用户的基站组网后的一个例子。图中eNB1和eNB2分别代表两个基站，UE1和UE2归属于eNB1，UE3和UE4归属于eNB2。下倾角1覆盖小区的内圈用户，下倾角2覆盖小区的外圈用户。两个小区复用相同的***资源。
基站为不同下倾角服务的不同用户分配的资源是不同的。以图3为例，eNB1和eNB2可以将复用的***资源分成资源1和资源2，分别分配给两个下倾角服务的用户。为了使得组网后的***干扰水平可控，而非互为强干扰，两个基站可以相互协作，合理地为不同下倾角服务的用户分配合适的资源。
现有的3GPP LTE标准中，网络干扰协调技术方案都是针对基站采用2D有源天线的网络。目前，3GPP LTE标准化进程刚开始研究3D有源天线的信道模型，尚未对3D有源天线基站组网性能开始研究。
在由2D有源天线基站组成的网络中，通过在不同资源上采用不同下行发射功率的方法，基站可以决定哪些资源上的发射功率较大，能够覆盖到本小区的边缘用户，并可能对相邻小区的边缘用户产生强干扰。为了进行小区间干扰协调，方便基站更合理地在不同频率资源上分配功率，LTE标准中设有在基站之间交互的RNTP（Relative Narrowband Transmit Power）信令，将本基站在不同资源上的发射功率是否超过某个门限，以及该门限信息告知相邻基站。
在3D有源天线基站组网的场景中，如图3所示，基站为不同垂直维下倾角覆盖的用户分配不同的***资源。因而，在有些***资源上，由于某个下倾角的采用，基站发射的信号强度能够到达本小区边缘用户，并可能对相邻小区的边缘用户产生强干扰。而对于另外的***资源，由于对应下倾角的采用，无论基站发射的信号强度如何，该信号都不会到达本小区的边缘，更不会对相邻小区的边缘用户产生较强干扰。对于分配了这些***资源的用户，基站可以采用高发射功率提高***数据吞吐量，而不必担心会对相邻小区边缘用户产生强干扰。由此可见，目前LTE技术标准中采用的***资源分配技术无法直接运用到3D有源天线基站组网中，需要研究新的、合适3D有源天线基站组网的***资源分配技术。
而且对于如图3所示的采用3D有源天线的基站组成的网络，基站如何协作避开相互干扰，合理地为3D有源天线覆盖的用户分配资源，以使***性能最优成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于三维有源天线的***资源分配方法，用于解决采用3D有源天线的基站组网后如何协作避开相互干扰以为本小区3D有源天线各维度覆盖的用户分配各种***资源的问题。
实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于三维有源天线的***资源分配方法，应用于配有三维有源天线的基站组成的无线网络***中，所述方法包括：服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息；服务基站根据获取的与各用户通信时适合采用的三维有源天线信息和用户的负载信息对本小区进行***资源分配；服务基站采用相应的***资源向本小区用户进行数据传输；服务基站将本小区的包含三维有源天线信息的***资源使用信息传输给周围基站并从所述周围基站获取该周围基站小区的***资源使用信息；服务基站获得周围基站的***资源使用信息后再结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整分配，使本小区的边缘用户与周围基站小区的边缘用户使用不同的资源。
作为本发明的一种优选方案，服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息的方式为：根据用户的上行发送信号，服务基站进行信道测量并从中提取出与用户通信时适合采用的三维有源天线信息。
作为本发明的一种优选方案，所述信道测量包括对信号的垂直维的角度测量、对水平维的角度测量或者是三维有源天线信道的测量。
作为本发明的一种优选方案，服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息的方式为：用户根据服务基站的下行信号进行信道测量从中提取与三维有源天线相关的信息并将上述信息反馈给服务基站。
作为本发明的一种优选方案，所述三维有源天线信息包含三维有源天线的维度角度相关的信息或者合适加载在服务基站三维有源天线阵元上的矢量信息。
作为本发明的一种优选方案，所述***资源具体包含：服务基站使用的有源天线垂直维角度或者垂直维加载矢量、水平维角度或者水平维加载矢量、时域资源、频域资源、功率资源。
作为本发明的一种优选方案，当服务基站小区的***资源使用信息有更新时，服务基站将更新后的***资源使用信息发送给周围基站。
所述周围基站获取该周围基站小区用户的三维有源天线信息的方法与所述服务基站获取三维有源天线信息的方法相同。
作为本发明的一种优选方案，周围基站获得服务基站的***资源信息后结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整分配。
如上所述，本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法，具有以下有益效果：
本发明提出了基于三维有源天线基站组网的***资源分配方案，通过用户测量汇报来自本服务基站信号的与三维有源天线相关的信息，或者服务基站对上行用户信号进行的与三维有源天线相关的信息测量，服务基站可以掌握本小区所有用户的与三维有源天线相关的信息，服务基站再结合各用户的负载信息，合理地进行本小区的***资源分配，并进而将本服务基站使用的整个***资源信息与邻近的周围基站交互，以达到避免小区间干扰、优化***资源分配的目的，而且本发明可以提高整个组网***的吞吐量和边缘用户吞吐量。
附图说明
图1显示为现有技术中的二维有源天线垂直维波束示意图。
图2显示为现有技术中三维有源天线垂直维波束示意图。
图3显示为现有技术中采用三维有源天线的基站组网示例图。
图4显示为本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法的流程图示意图。
图5显示为本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法另一种流程图示意图。
图6显示为本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法的资源分配示例图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
对于现有技术中如图3所示的采用3D有源天线的基站组成的网络，基站如何协作避开相互干扰，合理地为本小区不同下倾角覆盖的用户分配资源？本发明给出了解决方案。
如图4至图6所示，本发明的目的在于提供一种基于三维有源天线的***资源分配方法，本发明所解决的技术问题如下：采用3D有源天线的基站组网后，如何为本小区3D有源天线各维度覆盖的用户分配各种***资源，以达到既提高本小区的平均吞吐量和边缘用户的吞吐量，又降低对相邻小区边缘用户的干扰的目的，从而提高整个组网***的吞吐量和边缘用户吞吐量。以下将详细阐述本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法。
本发明提出需要在基站间交互各基站对包含有源天线特征信息的***资源使用信息。这里的***资源包括了基站使用的有源天线垂直维资源（角度或者是加载矢量）、有源天线水平维资源（角度或者是加载矢量）、时域资源、频域资源、功率资源等，并不限于以上所述资源，只要是基站使用的资源都包括在本发明所述的***资源范围内。基站与周围基站交互了***资源使用信息后，方便周围基站合理地分配本小区的***资源，避开小区间干扰，最优化***性能。
本发明提供一种基于三维有源天线的***资源分配方法，应用于配有三维有源天线的基站组成的无线网络***中，所述方法具体包括：
服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息。具体地，在本实施例中，所述三维有源天线信息包含三维有源天线的维度角度相关的信息或者合适加载在服务基站三维有源天线阵元上的矢量信息。但并不局限于上述信息，所有体现三维有源天线特征的信息都应包含在本发明中所述的三维有源天线信息的范围内。
同时，在本实施例中，服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息的方式包含以下两种，本领域技术人员可选以下两种方式的任意一种方式获取三维有源天线信息。
1）根据用户的上行发送信号，服务基站进行信道测量并从中提取出与用户通信时适合采用的三维有源天线信息。所述信道测量包括对信号的垂直维的角度测量、对水平维的角度测量或者是三维有源天线信道的测量。
在这里，所述三维有源天线信息包含三维有源天线的维度角度相关的信息或者合适加载在服务基站三维有源天线阵元上的矢量信息。但并不局限于上述信息，所有体现三维有源天线特征的信息都应包含在本发明中所述的三维有源天线信息的范围内。
2）用户根据服务基站的下行信号进行信道测量从中提取与三维有源天线相关的信息并将上述信息反馈给服务基站。所述信道测量包括对信号的垂直维的角度测量、对水平维的角度测量或者是三维有源天线信道的测量。
在这里，所述三维有源天线信息包含三维有源天线的维度角度相关的信息或者合适加载在服务基站三维有源天线阵元上的矢量信息。但并不局限于上述信息，所有体现三维有源天线特征的信息都应包含在本发明中所述的三维有源天线信息的范围内。
服务基站获取***资源使用信息后，服务基站根据获取的***资源使用信息和各用户的负载信息对本小区进行***资源分配。在这里，三维有源天线的所述***资源具体包含：服务基站使用的有源天线垂直维角度或者垂直维加载矢量、水平维角度或者水平维加载矢量、时域资源、频域资源、功率资源等信息，但并不局限于上述信息。
之后，服务基站采用相应的***资源向本小区用户进行数据传输；服务基站将本小区的***资源使用信息传输给周围基站并从所述周围基站获取该周围基站小区的***资源使用信息。在这里，服务基站采用相应的***资源向本小区用户进行数据传输和服务基站将本小区的***资源使用信息传输给周围基站并没有先后的执行顺序，可以同时进行，也可以选择其一先执行。
同时，所述周围基站获取该周围基站小区用户的三维有源天线信息的方法与所述服务基站获取三维有源天线信息的方法相同。
服务基站获得周围基站的***资源使用信息后再结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整分配，使本小区的边缘用户与周围基站的边缘用户使用不同的资源，避免小区间干扰，最优化地使用***资源。
之后，若服务基站小区的***资源使用信息有更新时，服务基站将更新后的***资源使用信息发送给周围基站。
周围基站获得服务基站的***资源使用信息后结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整分配，使本小区的边缘用户与周围基站的边缘用户使用不同的资源，避免小区间干扰，最优化地使用***资源。
具体地，本发明通过如下两种测量方案，服务基站可以获得本小区有源天线各维度覆盖范围内的载荷分布情况，从而可以合理地为各维度覆盖的用户分配***资源，并进而将本小区在包含天线各维度资源的***资源使用情况与周围基站进行交互。通过该信息交互，各基站可以进一步对本小区的***资源使用进行调整，以达到合理使用***资源、***性能最优的目的，提高3D有源天线网络的***性能。
方案一：基站侧测量的***资源分配方案，工作流程如图4所示，图4中UE代表小区用户，eNB1和eNB2分别代表服务基站和周围基站。
步骤S11：根据用户的上行发送信号，服务基站进行信道测量，从中提取出与三维有源天线相关的信息。
步骤S12：服务基站根据来自所有服务用户信号的与三维有源天线相关的信息，并结合各用户的负载信息，合理地进行本小区***资源分配。
步骤S13：服务基站采用相应的***资源对本小区用户进行数据传输。
步骤S14：服务基站将本小区在整个***资源使用信息交互给周围基站。
步骤S15：服务基站获得周围基站的***资源使用信息后，结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整，以使***性能最优。如果本小区的***资源使用信息有更新，需要再与周围基站进行交互。
值得提出的是，在图4所示的流程中，步骤S13与步骤S14没有必定的先后次序，两个步骤可以同时进行，也可以步骤S14在步骤S13之前进行。
方案二：用户侧测量的***资源分配方案，工作流程图如图5所示，图5中UE代表小区用户，eNB1和eNB2分别代表服务基站和周围基站。
步骤S21：用户针对3D有源天线相关信息的测量与反馈。用户根据服务基站的下行信号测量基站到用户自身的信道状况，提取与三维有源天线相关的信息，并将该信息反馈给服务基站。该步骤S21中，测量汇报的结果是让基站获得对该用户可以采用的合适的三维有源天线信息，以便服务基站运用三维有源天线对该用户进行更有效的数据传输，因而只要是能使得基站获得或者提取或者映射出该信息的用户测量与汇报都应该包括在步骤S21中。
步骤S22：服务基站根据所有服务用户的三维天线信息，结合各用户的负载信息，合理地进行本小区的***资源分配。
步骤S23：服务基站采用相应的***资源对本小区用户进行数据传输。
步骤S24：服务基站将本小区在整个***资源使用信息传输交互给周围基站，并从周围基站接收周围基站的***资源使用信息。
步骤S25：服务基站获得周围基站的***资源使用信息后，结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整，以使***性能最优。如果服务基站小区的***资源使用信息有更新，需要再与周围基站进行交互。
与基站侧测量方案一致，在图5所示的流程中，步骤S23与步骤S24没有必定的先后次序，两个步骤可以同时进行，也可以步骤S24在步骤S23之前进行。
实施上述两个方案之一的效果可参考图6，图6显示为本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法的资源分配示例图。
在图6中，eNB1为采用下倾角1的内圈用户分配资源1，为采用下倾角2的外圈用户分配资源2；eNB2为采用下倾角1的内圈用户分配资源2，为采用下倾角2的外圈用户分配资源1。从图6中可以看到，位于eNB1和eNB2小区边缘的用户，如图6中的UE2、UE3，由于使用了不同资源，因而避开了相互的干扰。
综上所述，本发明的一种基于三维有源天线的***资源分配方法，达到了以下有益效果：
本发明提出了基于三维有源天线基站组网的***资源分配方案，通过用户测量汇报来自本服务基站信号的与三维有源天线相关的信息，或者服务基站对上行用户信号进行的与三维有源天线相关的信息测量，服务基站可以掌握本小区所有用户的与三维有源天线相关的信息，服务基站再结合各用户的负载信息，合理地进行本小区的***资源分配，并进而将本服务基站使用的整个***资源信息与邻近的周围基站交互，以达到避免小区间干扰、优化***资源分配的目的，而且本发明可以提高整个组网***的吞吐量和边缘用户吞吐量。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种基于三维有源天线的***资源分配方法，应用于配有三维有源天线的基站组成的无线网络***中，其特征在于，所述方法包括：
服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息；
服务基站根据获取的与各用户通信时适合采用的三维有源天线信息和用户的负载信息对本小区进行***资源分配；
服务基站采用相应的***资源向本小区用户进行数据传输；
服务基站将本小区的包含三维有源天线信息的***资源使用信息传输给周围基站并从所述周围基站获取该周围基站小区的***资源使用信息；
服务基站获得周围基站的***资源使用信息后再结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整分配，使本小区的边缘用户与周围基站小区的边缘用户使用不同的资源。
2.根据权利要求1所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息的方式为：根据用户的上行发送信号，服务基站进行信道测量并从中提取出与用户通信时适合采用的三维有源天线信息。
3.根据权利要求2所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，所述信道测量包括对信号的垂直维的角度测量、对水平维的角度测量或者是三维有源天线信道的测量。
4.根据权利要求1所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，服务基站获取与用户通信时适合采用的三维有源天线信息的方式为：用户根据服务基站的下行信号进行信道测量从中提取与三维有源天线相关的信息并将上述信息反馈给服务基站。
5.根据权利要求1、2或4所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，所述三维有源天线信息包含三维有源天线的维度角度相关的信息或者合适加载在服务基站三维有源天线阵元上的矢量信息。
6.根据权利要求1所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，所述***资源具体包含：服务基站使用的有源天线垂直维角度或者垂直维加载矢量、水平维角度或者水平维加载矢量、时域资源、频域资源、功率资源。
7.根据权利要求1所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，当服务基站小区的***资源使用信息有更新时，服务基站将更新后的***资源使用信息发送给周围基站。
8.根据权利要求1、2或4所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，所述周围基站获取该周围基站小区用户的三维有源天线信息的方法与所述服务基站获取三维有源天线信息的方法相同。
9.根据权利要求8所述的基于三维有源天线的***资源分配方法，其特征在于，周围基站获得服务基站的***资源信息后结合本小区用户负载分布，进行***资源使用的调整分配。
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