CN103476035A - 用于td-lte-a异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，宏基站根据覆盖范围内接收到的移动终端信干噪比大小，将移动终端分为两个区域，如果接收到移动终端的信干噪比大于门限值γ，则将该终端划分为内部区域，如果接收到移动终端的信干噪比小于γ，则将该终端划分为外部区域；将可用频带划分为两部分，预留频带的功率为可分配频带功率的1/N；可分配频带分配给外部区域终端使用，预留频带分配给内部区域终端使用；微基站也将可用频带划分为可分配频带与预留频带，预留频带分配给无线信号扩展范围区域的终端，可分配频带分配给非扩展范围区域的终端。该方法降低微基站范围扩展区域终端的干扰，提高系统信干噪比，从而增大系统的吞吐量。

Description

用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法

技术领域

本发明涉及一种用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，属于网络通信技术领域。

背景技术

为了提升网络的整体性能，着眼于提高每单位区域的频谱效率，异构网络被LTE-A标准化组织所提出，已经成为LTE-A标准制定中考虑的关键技术之一。异构网络由一些采用不同无线接入技术的基础节点组成，它们具有不同的容量、约束条件和功能。在LTE-A系统中，传统宏蜂窝覆盖下可以新加入远端无线节点（RRH）和一些低功率节点，如包括微微蜂窝、家庭基站和中继。新节点的部署可以有效的减轻宏蜂窝负载、提高特定区域的覆盖质量、改善边缘用户的性能。

异构网络的引入面临着诸如自组织、自优化、回程设计、切换、小区间干扰等一些重要技术挑战，其中由于网络拓扑结构改变而带来的小区间干扰问题尤为重要。在宏蜂窝和微蜂窝场景下，处于宏小区边缘的终端用户会对微基站造成较大的上行干扰。范围扩展技术(Range Expansion)通过将宏小区边缘用户接入微基站而解决了这一问题，即扩大了微基站的覆盖范围。但这一技术同时也增大了微小区边缘用户受到的宏基站的下行干扰，且偏移量越大，干扰的影响越明显。

为此，需要一种有效的方法，来克服以上范围扩展技术的缺点，降低微小区边缘终端用户受到的下行干扰，提高系统的总容量。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，以降低范围扩展区域内用户的干扰，提高系统容量。

技术方案：一种用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，包括以下几个步骤：

第一步：网络中的宏基站利用

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{macro}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{macro}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m\_\mathrm{interfer}}+P_{p\_\mathrm{interfer}}}$    [规则1]

计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小。其中L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的宏基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落。ζ与ξ表示信道估计误差，ψ表示迫零接收机的增强噪声，σ²表示接收机噪声。

或直接获取接收的信干噪比大小。

[规则1]中宏基站根据

$P_{m\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则2]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰大小。其中N_macro表示宏基站的总数，P_macro表示宏基站的功率，θ表示干扰因子。

[规则1]中宏基站根据

$P_{p\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$    [规则3]

计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰大小。其中N_pico表示微基站的总数，P_pico表示微基站的功率。

第二步：宏基站根据覆盖范围内的终端的信干噪比的大小，将终端分为两个区域，内部区域与外部区域，设定一个区域判别门限值γ，宏基站根据

SINR_i≥γ    [规则4]

判断覆盖范围内的终端被划分为外部区域，否则被划分为内部区域。

第三步：宏基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带两部分，根据

BW_reserved＝β×BW_all    [规则5]

计算可用频带中预留频带的大小。其中BW_reserved表示预留频带，BW_all表示可用频带，β表示频带划分因子。

[规则5]中宏基站根据

$\mathrm{\β}=\frac{N_{\mathrm{RE}}}{N_{\mathrm{total}}}$    [规则6]

计算频带划分因子的大小。其中N_RE表示微基站的范围扩展区域中的终端数，N_total表示系统中的总终端数。从功率的角度上，宏基站根据

P_reserved＝（1/N）P_macro    [规则7]

计算预留频带的功率大小。其中N表示功率降低因子，P_macro表示宏基站的功率，也表示可分配频带的功率大小。宏基站将可分配频带分配给外部区域终端使用，将预留频带分配给内部区域终端使用。

第四步：网络中的微基站利用

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{pico}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{pico}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m2\_\mathrm{interfer}}+P_{p2\_\mathrm{interfer}}}$    [规则8]

计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小。其中L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的微基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落。[规则8]中微基站根据

$P_{m2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则9]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰。[规则8]中微基站根据

$P_{p2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$    [规则10]

计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰。

第五步：网络中的微基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带，将预留频带分配给范围扩展区域中的终端，将可分配频带分配给非范围扩展区域中的终端。

第六步：网络中的宏基站在预留频带的偶数帧发送空白帧。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，通过协调宏基站与微基站的时间、频率、功率资源，有效的降低了宏基站对微小区范围扩展区域中终端用户的干扰，提高了系统的总吞吐量。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图；

图2为本发明实施例的网络结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例一

如图2所示构造一个TD-LTE-A网络，一共有7个小区，每个小区包含3个扇区，每个扇区中有4个微小区，小区间的频率复用因子为1。每个物理资源块带宽为180kHz，相邻小区间的距离为500米。本实例中，每个扇区均匀分布着30个用户。系统中的其他重要参数如下表1所示：

表1：实施例一中的系统参数

第一步：网络中的宏基站利用

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{macro}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{macro}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m\_\mathrm{interfer}}+P_{p\_\mathrm{interfer}}}$    [规则1]

计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小。其中L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的宏基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落。ζ与ξ表示信道估计误差，ψ表示迫零接收机的增强噪声，σ²表示接收机噪声。[规则1]中宏基站根据

$P_{m\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则2]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰大小。其中N_macro表示宏基站的总数，P_macro表示宏基站的功率，θ表示干扰因子。[规则1]中宏基站根据

$P_{p\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$    [规则3]

计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰大小。其中N_pico表示微基站的总数，P_pico表示微基站的功率。

如图1所示：第二步：宏基站根据覆盖范围内的终端的信干噪比的大小，将终端分为两个区域，内部区域与外部区域，设定一个区域判别门限值γ，宏基站根据

SINR_i≥γ    [规则4]

判断覆盖范围内的终端被划分为外部区域，否则被划分为内部区域。

第三步：宏基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带两部分，根据

BW_reserved＝β×BW_all    [规则5]

计算可用频带中预留频带的大小。其中BW_reserved表示预留频带，BW_all表示可用频带，β表示频带划分因子。[规则5]中宏基站根据

$\mathrm{\β}=\frac{N_{\mathrm{RE}}}{N_{\mathrm{total}}}$    [规则6]

计算频带划分因子的大小。其中N_RE表示微基站的范围扩展区域中的终端数，N_total表示系统中的总终端数。从功率的角度上，宏基站根据

P_reserved＝（1/N）P_macro    [规则7]

计算预留频带的功率大小。其中N表示功率降低因子，P_macro表示宏基站的功率，也表示可分配频带的功率大小。宏基站将可分配频带分配给外部区域终端使用，将预留频带分配给内部区域终端使用。

第四步：网络中的微基站利用

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{pico}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{pico}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m2\_\mathrm{interfer}}+P_{p2\_\mathrm{interfer}}}$    [规则8]

计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小。其中L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的微基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落。[规则8]中微基站根据

$P_{m2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则9]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰。[规则8]中微基站根据

$P_{p2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$    [规则10]

计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰。

第五步：网络中的微基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带，将预留频带分配给范围扩展区域中的终端，将可分配频带分配给非范围扩展区域中的终端。

第六步：网络中的宏基站在预留频带的偶数帧发送空白帧。

实施例二

如图2所示构造一个TD-LTE-A网络，一共有7个小区，每个小区包含3个扇区，每个扇区中有2个微小区，小区间的频率复用因子为1。每个物理资源块带宽为180kHz，相邻小区间的距离为500米。本实例中，每个扇区均匀分布着20个用户。系统中的其他重要参数如下表2所示：

表2：实施例二中的系统参数

第一步：网络中的宏基站利用

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{macro}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{macro}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m\_\mathrm{interfer}}+P_{p\_\mathrm{interfer}}}$    [规则1]

计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小。其中L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的宏基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落。ζ与ξ表示信道估计误差，ψ表示迫零接收机的增强噪声，σ²表示接收机噪声。[规则1]中宏基站根据

$P_{m\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则2]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰大小。其中N_macro表示宏基站的总数，P_macro表示宏基站的功率，θ表示干扰。[规则1]中宏基站根据

$P_{p\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$    [规则3]

计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰大小。其中N_pico表示微基站的总数，P_pico表示微基站的功率。

如图1所示，第二步：宏基站根据覆盖范围内的终端的信干噪比的大小，将终端分为两个区域，内部区域与外部区域，设定一个区域判别门限值γ，宏基站根据

SINR_i≥γ    [规则4]

判断覆盖范围内的终端被划分为外部区域，否则被划分为内部区域。

第三步：宏基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带两部分，根据

BW_reserved＝β×BW_all    [规则5]

计算可用频带中预留频带的大小。其中BW_reserved表示预留频带，BW_all表示可用频带，β表示频带划分因子。[规则5]中宏基站根据

$\mathrm{\β}=\frac{N_{\mathrm{RE}}}{N_{\mathrm{total}}}$    [规则6]

计算频带划分因子的大小。其中N_RE表示微基站的范围扩展区域中的终端数，N_total表示系统中的总终端数。从功率的角度上，宏基站根据

P_reserved＝（1/N）P_macro    [规则7]

计算预留频带的功率大小。其中N表示功率降低因子，P_macro表示宏基站的功率，也表示可分配频带的功率大小。宏基站将可分配频带分配给外部区域终端使用，将预留频带分配给内部区域终端使用。

第四步：网络中的微基站利用

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{pico}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{pico}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m2\_\mathrm{interfer}}+P_{p2\_\mathrm{interfer}}}$    [规则8]

计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小。其中L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的微基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落。[规则8]中微基站根据

$P_{m2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则9]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰。[规则8]中微基站根据

$P_{p2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$    [规则10]

计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰。

第五步：网络中的微基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带，将预留频带分配给范围扩展区域中的终端，将可分配频带分配给非范围扩展区域中的终端。

第六步：网络中的宏基站在预留频带的偶数帧发送空白帧。

Claims (7)

1.一种用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，其特征在于，该方法周期性的重复以下几个步骤：

第一步：网络中的宏基站计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰大小和干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰大小，从而进一步计算覆盖范围内的终端的信干噪比的大小；同时，宏基站将终端分为两个区域，内部区域与外部区域，设定一个固定门限值γ，进行划分区域，如果终端的信干噪比大于门限值γ，则将该终端划分为内部区域，如果终端的信干噪比小于γ，则将该终端划分为外部区域；

第二步：网络中的宏基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带两部分，根据频带划分因子计算可用频带中预留频带的大小，计算预留频带的功率大小；宏基站将可分配频带分配给外部区域终端使用，将预留频带分配给内部区域终端使用；

第三步：网络中的微基站根据干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰大小和干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰大小计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小；同时微基站将可用频带划分为可分配频带与预留频带，将预留频带分配给无线信号扩展范围区域中的终端，将可分配频带分配给非扩展范围区域中的终端；

第四步：网络中的宏基站在预留频带的偶数帧发送空白帧；

每次基于子帧对齐的小区间干扰协调过程是在每个系统运行周期的偶数倍数重复以上第一步到第四步。

2.如权利要求1所述的用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，其特征在于：宏基站计算覆盖范围内的终端的信干噪比的大小或直接获取接收的信干噪比的大小；

其中宏基站根据

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{macro}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{macro}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m\_\mathrm{interfer}}+P_{p\_\mathrm{interfer}}}$    [规则1]

计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小；L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的宏基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落；ζ与ξ表示信道估计误差，ψ表示迫零接收机的增强噪声，σ²表示接收机噪声；

宏基站根据

$P_{m\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则2]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰大小，N_macro表示宏基站的总数，P_macro表示宏基站的功率，θ表示干扰因子；

宏基站根据

$P_{p\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$    [规则3]

计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰大小，N_pico表示微基站的总数，P_pico表示微基站的功率。

3.如权利要求2所述的用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，其特征在于：

宏基站根据

SINR_i≥γ    [规则4]

判断覆盖范围内的终端被划分为外部区域，否则被划分为内部区域。

4.如权利要求3所述的用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，其特征在于：

宏基站根据

BW_reserved＝β×BW_all    [规则5]

计算可用频带中预留频带的大小；其中BW_reserved表示预留频带，BW_all表示可用频带，β表示频带划分因子；

宏基站根据

$\mathrm{\β}=\frac{N_{\mathrm{RE}}}{N_{\mathrm{total}}}$    [规则6]

计算频带划分因子的大小；其中N_RE表示微基站的范围扩展区域中的终端数，N_total表示系统中的总终端数。

5.如权利要求4所述的用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，其特征在于：

宏基站根据

P_reserved＝（1/N）P_macro    [规则7]

计算预留频带的功率大小；其中N表示功率降低因子，P_macro表示宏基站的功率，也表示可分配频带的功率大小。

6.如权利要求5所述的用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，其特征在于：

微基站根据

$\mathrm{SIN}{R}_i=\frac{{\mathrm{\ζL}}_{\mathrm{MP},0,i}{L}_{\mathrm{SF},0,i}{P}_{\mathrm{pico}}}{{\mathrm{\ξP}}_{\mathrm{pico}}+{\mathrm{\ψ\σ}}^2+P_{m2\_\mathrm{interfer}}+P_{p2\_\mathrm{interfer}}}$    [规则8]计算覆盖范围内终端的信干噪比的大小；其中L_MP,m,i与L_SF,m,i分别表示终端i与所连接的微基站(m=0)和干扰基站之间的大尺度衰落与阴影衰落；

微基站根据

$P_{m2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{macro}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{macro}}$    [规则9]

计算干扰宏基站对覆盖范围内的终端的干扰；

微基站根据

$P_{p2\_\mathrm{interfer}}=\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{pico}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θL}}_{\mathrm{MP},m,i}{L}_{\mathrm{SF},m,i}{P}_{\mathrm{pico}}$

                                                            [规则10]计算干扰微基站对覆盖范围内的终端的干扰。

7.如权利要求1所述的用于TD-LTE-A异构网络中基于子帧对齐的小区间干扰协调方法，其特征在于：每个系统运行周期的偶数倍数具体指j*TTI(j＝2,4....)，TTI为LTE系统中传输时间间隔。

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