CN100438675C - 实现上下行覆盖平衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术，公开了一种实现上下行覆盖平衡的方法，使得在不影响系统性能的基础上通过简单的方法实现单一类型基站组网的上下行覆盖范围平衡，同时减少了网络建设的费用。本发明中，通过对基站进行去敏处理，降低了小区的接收灵敏度，缩小了上行覆盖范围实现上下行覆盖平衡。此外还进一步给出了两个或多个基站间的去敏量计算方法。

Description

实现上下行覆盖平衡的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及移动通信领域的基站覆盖范围调整技术。

背景技术

移动通信大大改变了人们的生活，而随着移动通信的发展和通信需求的增长，用户对于移动网络质量的要求也日益提高。在移动通信应用最广泛的个人移动通信领域，蜂窝移动系统占据了主导的地位。蜂窝移动系统将整个服务区划分为若干个蜂窝状的子覆盖区，称为小区或蜂窝(Cell)，对每个小区用一台收发信机覆盖，这个收发信机称为基站(Base Station，简称“BS”)，整个小区内用户都由此基站完成通信。由于在不同的小区内可以使用相同的频率，因此仅仅利用较窄的频带就可以为整个服务区提供移动通信服务，大大节约了频率资源。

在蜂窝移动通信网络中，根据小区覆盖范围的不同，小区被分为三种：宏小区(MacroCell)、微小区(MicroCell)和微微小区(PicoCell)。宏小区的覆盖半径较大，基站的发射功率较强，天线也较高；微小区作为无线覆盖的补充，应用在宏小区难以覆盖或者高话务量的地区，如地铁、隧道、购物中心、会议中心、商务楼、停车场等地；而随着容量需求进一步增长，微微小区被用来解决商业中心、会议中心等室内的高话务量区域的通信问题。这三种小区对于发射功率等基站的参数上均有不同的要求。

随着移动通信的发展和通信需求的日益增加，第三代移动通信(TheThird Generation，简称“3G”)系统成为世界范围内的焦点，在3G系统中，例如宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)系统中同样必然会存在覆盖范围不同的宏小区、微小区和微微小区。作为3G的标准化组织，第三代合作伙伴项目(3rd GenerationPartnership Project，简称“3GPP”)在第6版(Release 6，简称“R6”)协议中比较多地研究了不同应用场景的基站需求并给出了详细的指导。根据基站额定输出功率的不同，R6协议将基站划分为广域(Wide Area，简称“WA”)BS，中距(Medium Range，简称“MR”)BS和本地(Local Area，简称“LA”)BS三种类型，对应的应用场景分别是宏小区、微小区和微微小区。由于三种不同类型基站对于额定功率和参考灵敏度等参数有不同要求，因此在设计方面有很大的区别，这就造成了它们成本的不同，一般来说，覆盖范围越大的基站其造价也越高。

三种类型基站的额定输出功率要求见表1，其中，对WA类型的基站输出功率的上限不做限制。

基站类型	额定输出功率
		Wide Area BS	-*
Medium Range BS	＜+38dBm
		Local Area BS	＜+24dBm

表1基站额定输出功率

同时3GPP协议R6对以上三种类型基站的参考灵敏度也做了要求，如表2所示。

基站类型	基站参考灵敏度(dBm)
		WideArea BS	-121
Medium Range BS	-111
		Local Area BS	-107

表2基站参考灵敏度

关于R6中三种类型基站的说明，具体可以参见《FDD Base Station(BS)classification(Release 6)》，即3GPP TR 25.951V6.2.0(2003-09)，中文可译为《频分双工基站类型(第6版)》，即第三代合作伙伴项目技术报告25.951V6.2.0(2003-09)；以及《Base Station(BS)radio transmission and reception(FDD)(Release 6)》，即3GPP TS 25.104 V6.3.0(2003-09)，中文可译为《基站无线传输和接收(频分双工)(第6版)》，即第三代合作伙伴项目技术标准25.104 V6.3.0(2003-09)。

以上需求是在3GPP协议R6版本中提出的，但目前以及将来很长一段时间内，符合R6协议的产品是没有的，目前的产品都是依据3GPP协议99版(Release 99，“R99”)或第4版(Release 4，简称“R4”)开发的，而按照R99、R4甚至第5版(Release 5，简称“R5”)开发出来的基站产品都是WA型。

一般来说，为了保证更好的切换效果和成功率，要求小区的上行覆盖边界和下行覆盖边界尽量一致，即要保证上下行覆盖平衡。其中，两个小区的下行覆盖边界定义为用户设备(User Equipment，简称“UE”)接收两个小区的公共导频信道(Common Pilot Channel，简称“CPICH”)的主导频信噪比(Ec/Io)相等，即小区独立偏移量(Cell Individual Offset，简称“CIO”)为0的点；上行覆盖边界定义为UE发射信号在两个小区基站上接收性能相同的点。其中，CIO参数用于表征下行边界两个小区的CPICH的Ec/Io之差。但实际网络中，有可能会出现两个小区的CPICH功率不一样，或者两个小区负载不一样，或者两个小区的接收灵敏度不一样等等，往往会造成上行覆盖边界与下行覆盖边界不重合，即上下行覆盖不平衡的情况。

只使用WA类型基站建设的WCDMA网络，如果不采取特殊的处理，就会出现上下行覆盖不平衡的情况。其中，蜂窝移动通信网络使用单一类型基站时出现上下行覆盖不平衡的情况如图1所示。由于两个小区的基站接收灵敏度相同，因此在接近理想的情况下，两个小区的上行覆盖边界处于两个基站的中点；而由于微小区的基站下行发射功率小于宏小区的基站下行发射功率，因此两个小区的下行覆盖边界靠近微小区的基站。这样，就造成了如图1所示的上下行覆盖不平衡的情况。

事实上，只要是使用单一类型基站组网，由于基站的接收灵敏度固定，而下行功率可以根据需要调节，不止在宏小区和微小区之间，在任何两个小区之间都有可能出现上下行覆盖不平衡的情况。

上下行覆盖不平衡会导致UE在向微小区软切换时会对微小区上行形成较大的干扰，而且在向宏小区切换时会增加掉话率，因此上下行覆盖不平衡的问题必须加以解决，即需要使上下行覆盖边界重合，达到上下行覆盖平衡。

现有的技术方案一可以针对不同小区分别设置CIO参数来解决或部分解决上下行覆盖不平衡的问题。该方案通过改变下行覆盖边界的位置，直到与上行覆盖边界重合而达到上下行覆盖平衡。一般来说，为了解决拐角效应等严重问题可以使用设置CIO参数的方案。其中，拐角效应是由于3G系统工作在2吉赫兹(GHz)频段，该频段信号衍射效果不明显，具有视距传播特性而造成的在建筑物等遮挡物体的拐角位置信号功率急剧下降的现象。其中，关于拐角效应的相关说明可以参见《Radio Resource Control(RRC)protocolspecification(Release 5)》即3GPP TS 25.331V5.3.0(2002-12)，中文可译为《无线资源控制协议标准(第5版)》即第三代合作伙伴技术标准25.331V5.3.0(2002-12)。

现有的技术方案二通过在宏小区内使用更多的天线分集来解决或部分解决上下行覆盖不平衡的问题。该方案通过设置天线分集，基站可以获得UE发出的同一信号的多个样本，提高了对弱信号接收的能力，在效果上等效于提高了基站接收的灵敏度，事实上就扩大了小区的上行覆盖范围，从而使得上行覆盖范围和下行覆盖范围尽量相等，实现上下行覆盖平衡。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：技术方案一影响切换性能并且应用的场景有限；技术方案二成本较高并且改善效果有限，较少应用。

造成这种情况的主要原因在于，现有技术方案一使微小区的下行覆盖范围变大，CIO参数的设置使得UE切换时两个小区的接收功率不相等，会造成切换的成功率下降，一般只是对于诸如拐角效应等比较严重的问题才使用该方案，应用场景有限。

现有技术方案二需要更多的天线分集，这将增大信号处理的难度，同时由于天线数的增多也将显著的增加硬件的成本，并且由于天线分集的改善是有限制的，当分集数量比较多时，再增加天线改善的效果也很有限，因此很少应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现上下行覆盖平衡的方法，使得在不影响系统性能的基础上通过简单的方法实现单一类型基站组网的上下行覆盖范围平衡，同时减少了网络建设的费用。

为实现上述目的，本发明提供了一种两个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，用于至少包含相邻的第一和第二基站的无线通信系统，包含以下步骤：

A获取所述第一基站和第二基站的参数，所述参数包含：所述基站的天线连接处导频功率，所述基站的分集天线增益，所述基站的接收灵敏度；

B根据所述参数以用户设备处于下行覆盖边界时，所述第一和第二基站对该用户设备的接收性能相同为原则计算去敏量；

C根据所述去敏量决定需要去敏的基站并将该基站去敏。

此外，根据所述基站的分集天线个数近似计算获取所述基站的分集天线增益。

此外，所述去敏量按照如下公式计算：

去敏量＝(第一基站天线连接处导频功率-第二基站天线连接处导频功率)-(第一基站的分集天线增益-第二基站的分集天线增益)+(第一基站接收灵敏度-第二基站接收灵敏度)。

此外，所述步骤C还包含以下子步骤：

若所述去敏量为非负，则将所述第二基站接收灵敏度调低，否则将所述第一基站接收灵敏度调低，调低步长为所述去敏量的绝对值。

此外，所述基站的去敏可以采用的方法包含：

采用较低灵敏度的接收器件；或

在接收通道施加白噪声。

此外，所述无线通信系统可以是宽带码分多址系统。

本发明还提供了一种多个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，所述方法包含以下步骤：

在所述多个相邻基站中，选取基站天线连接处导频功率加上接收灵敏度再减去分集天线增益的值最大的基站为基本基站；

以用户设备处于两个基站的下行覆盖边界时，这两个基站对该用户设备的接收性能相同为原则，分别计算所述基本基站和其它基站之间的去敏量，并根据计算结果对其它基站进行去敏。

其中，所述基本基站和其它基站之间的去敏量按照如下公式计算：

去敏量＝(基本基站天线连接处导频功率-其它基站天线连接处导频功率)-(基本基站的分集天线增益-其它基站的分集天线增益)+(基本基站接收灵敏度-其它基站接收灵敏度)。

此外，所述基站的去敏可以采用的方法包含：

采用较低灵敏度的接收器件；或

在接收通道施加白噪声。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，通过对基站进行去敏处理，降低了小区的接收灵敏度，缩小了上行覆盖范围实现上下行覆盖平衡。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即第一，本发明方案采用小区去敏的方法达到上下行覆盖平衡，有效降低了拐角效应、外界的时变干扰、手机的邻道泄漏和功控异常等的影响，避免了因设置CIO参数造成的切换性能下降。

第二，本发明方案实现简单，部署方便，可以简单通过使用较低灵敏度(价格也相对便宜)的接收器件，或在接收通道施加白噪声(利用器件自身的附加功能，几乎无成本)的方式实现，能降低网络建设成本。

第三，本发明方案可以比较精确的实现上下行覆盖平衡，有效解决了单一类型基站组网上下行平衡的问题，优化了网络性能，有利于运营商的业务开展。

第四，本发明方案不仅适合单一基站组网的场景，还适合多种类型的基站组网的场景，不仅适用于两个小区之间，也适用于网络，因此有更广泛的应用场合。

附图说明

图1是蜂窝移动通信网络使用单一类型基站时出现上下行覆盖不平衡时的示意图；

图2是根据本发明的较佳实施例的实现上下行覆盖平衡的方法的流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明方案降低覆盖范围较小的小区基站接收灵敏度，不需要改变下行发射通道的增益，即通过对覆盖范围较小的小区进行去敏，从而减小该小区的上行覆盖范围，直到上行覆盖边界和下行覆盖边界重合，达到上下行覆盖平衡。其中，利用本发明方案根据两个基站的相关参数很容易获得去敏量。由于本发明方案简单易于部署和实施，因此可以节约网络建设的费用，同时，由于小区去敏的方法可以使得上下行覆盖边界处两个基站的发射功率相等并且两个基站对该边界处UE发射信号的接收性能也相同，因此可以获得最佳的切换性能。

为了更清楚的说明本发明方案，下面结合本发明的较佳实施例来说明。

根据本发明的较佳实施例的实现上下行覆盖平衡的方法的流程如图2所示。

首先进入步骤210，获取两个基站天线连接处导频功率并计算差值。其中，该步骤中的导频功率即CPICH的功率，以dBm为单位。为了方便说明，下文分别以A和B来标识两个基站。在本发明的第一较佳实施例中，WCDMA系统中的两个相邻的小区分别使用基站A和基站B，基站A使用全向天线，根据协议可以直接以基站A配置的导频功率作为基站A天线连接处导频功率；基站B使用全向发送扇区接收(Omni Transmit Sectorial Receive，简称“OTSR”)，基站B天线连接处导频功率通过如下公式获得：基站天线连接处导频功率＝基站配置的导频功率-4.8dB-功分器损耗-连接电缆的损耗。其中，4.8dB即10log3，是考虑到三扇区功分使得分配给各个扇区的功率只相当于基站B配置的导频功率的三分之一而造成的功分衰减量。同样道理，本领域的普通技术人员可以理解，若扇区数为N，则功分衰减量为10logN。出于直观的考虑，在本发明的第一较佳实施例中，以变量ΔP_{CIPCH_AB}表示基站A天线连接处导频功率减去基站B的差值。

接着进入步骤220，获取两个基站的分集天线数目并计算比值。在本发明的第一较佳实施例中，以变量Antenna_Num_Rate_AB表示基站A和基站B的分集天线数目之比。

接着进入步骤230，获取两个基站的接收灵敏度并计算差值。其中，接收灵敏度的参考点是基站天线连接处，折算成单天线计算，以dBm为单位。在本发明的第一较佳实施例中，以变量ΔS_AB表示基站A的接收灵敏度减去基站B的接收灵敏度的差值。

接着进入步骤240，计算去敏量。其中，计算去敏量的原则是使得UE处于下行覆盖边界时，两个基站对于UE信号的接收效果相同。熟悉本领域的技术人员理解，在下行覆盖边界处，两个基站对于UE信号的接收效果相同时，能够获得最佳的切换效果。在本发明的第一较佳实施例中，基站A相对基站B的去敏量D_AB通过如下公式计算获得：D_AB＝ΔP_{CIPCH_AB}-F+ΔS_AB。其中，F是一个与基站的接收分集天线数相关的常量，与基站的分集接收性能相关，若Antenna_Num_Rate_AB≥1，其取值范围是0≤F≤10*Log(Antenna_Num_Rate_AB)；若Antenna_Num_Rate_AB＜1，其取值范围是0＞F＞10*Log(Antenna_Num_Rate_AB)。F的具体取值可以经过测量设定或由网络优化人员根据经验设定，在本发明的第一较佳实施例中，F取值为5*Log(Antenna_Num_Rate_AB)。本领域的普通技术人员可以理解，10*Log(Antenna_Num_Rate_AB)即为基站A相对基站B的天线分集所产生的以分贝为单位的最大接收增益的差值。对于本发明第一较佳实施例的基站A相对基站B的去敏量D_AB的计算公式推导如下。

先假定基站A和基站B天线连接处导频功率分别为P_{CIPCH_A}和P_{CIPCH_B}(单位为dBm)，分集天线的接收增益分别为G_A和G_B(单位为dB)，接收灵敏度分别为S_A和S_B(单位为dBm)，基站A相对基站B的去敏量为D_AB(单位为dB)。令F＝G_A-G_B，则有

ΔP_{CIPCH_AB}＝P_{CIPCH_A}-P_{CIPCH_B}……………………………………………(1)

ΔS_AB＝S_A-S_B……………………………………………………(3)

假设基站A和基站B到其下行覆盖边界的路径损耗分别为L_A和L_B，在两个小区的下行覆盖边界处，UE接收的基站A和基站B的功率相等，则有

P_{CIPCH_A}-L_A＝P_{CIPCH_B}-L_B…………………………………………(4)

不考虑改变下行功率，则下行覆盖边界作为切换边界，这时为了达到最好的切换性能，还需要在该处UE发送的信号(假设功率为P_UE，单位为dBm)在基站A和基站B接收性能一样，这等效于基站A和基站B接收的UE功率加上各自天线增益后的值和各自的接收灵敏度差值相等，则有

P_UE+G_A-L_A-S_A＝P_UE+G_B-L_B-(S_B+D_AB)…………………………(5)

其中，S_B+D_AB即为基站B去敏后等效的灵敏度，(5)式也即为

D_AB＝(L_A-L_B)-(G_A-G_B)+(S_A-S_B)…………………………………(6)

由(1)、(4)式可得

L_A-L_B＝P_{CIPCH_A}-P_{CIPCH_B}＝ΔP_{CIPCH_AB}……………………………………(7)

将(3)、(7)式以及F＝G_A-G_B代入(6)式得：

D_AB＝ΔP_{CIPCH_AB}-F+ΔS_AB………………………………………………(8)

即为本发明第一较佳实施例中基站A相对基站B的去敏量计算公式。

在本发明的第二较佳实施例中，基站A和基站B型号完全相同，接收灵敏度相同，基站A相对基站B的去敏量的计算简化为D_AB＝ΔP_{CIPCH_AB}-F。

最后进入步骤250，根据去敏量决定需要去敏的小区并将其去敏。其中，去敏即将基站的灵敏度调低，如果去敏量为正值，表明基站B的灵敏度过高，将在基站B去敏D_AB；否则在基站A去敏D_AB。例如在本发明的第一较佳实施例中，D_AB为正值，基站B的灵敏度为S_B，则将基站B去敏D_AB后，基站B等效的灵敏度为S_B+D_AB。具体实施去敏时，可以采用较低灵敏度的接收器件，也可以在接收通道施加白噪声(成本低，实现也很方便)。

虽然本发明是为了解决宏小区和微小区之间的上下行覆盖不平衡的问题而提出，但本领域的普通技术人员可以理解，本发明方案可以在任何两个小区之间计算去敏量以实现上下行覆盖平衡。

在本发明的第二较佳实施例中，在WCDMA系统中的一个网络区域内计算多个相邻小区的基站的去敏量。这多个相邻基站可以直接相邻，也可以是间接相邻(例如基站A和B直接相邻，B和C直接相邻，但A不和C直接相邻)。判断网络区域中多个基站是否相邻时，可以把网络区域中每个基站作为一个节点，如果两个基站直接相邻则在这两个基站相应的节点间画一根连线，最后形成一个图，在这个图上，如果任意两个节点间至少有一条通路(通过一根或多根连线连接)，则认为这个网络区域中所有的基站是相邻。

因为有多个相邻小区，所以要先选一个参照的基准，这里称为基本基站。选取基站天线连接处导频功率加上接收灵敏度再减去分集天线增益的结果最大的基站为基本基站，分别计算基本基站和其它基站之间的去敏量，并根据计算得到的去敏量对其它基站进行去敏。例如，基站A、B、C为一个网络区域内的相邻基站，分别计算A、B、C的W值，得到W_A、W_B和W_C，其中，

W＝基站天线连接处导频功率+接收灵敏度-分集天线增益

比较W_A、W_B和W_C，假定W_A最大，则选取基站A作为基本基站，分别计算A和B、A和C之间的去敏量，再根据计算结果对基站B、C进行去敏。去敏量的具体计算方法和去敏方法与第一实施例相同。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种两个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，用于至少包含相邻的第一和第二基站的无线通信系统，

其特征在于，包含以下步骤：

A获取所述第一基站和第二基站的参数，所述参数包含：所述基站的天线连接处导频功率，所述基站的分集天线增益，所述基站的接收灵敏度；

B根据所述参数以用户设备处于下行覆盖边界时，所述第一和第二基站对该用户设备的接收性能相同为原则计算去敏量；

C根据所述去敏量决定需要去敏的基站并将该基站去敏。

2.根据权利要求1所述的两个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，根据所述基站的分集天线个数近似计算获取所述基站的分集天线增益。

3.根据权利要求1所述的两个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，所述去敏量按照如下公式计算：

去敏量＝(第一基站天线连接处导频功率-第二基站天线连接处导频功率)-(第一基站的分集天线增益-第二基站的分集天线增益)+(第一基站接收灵敏度-第二基站接收灵敏度)。

4.根据权利要求3所述的两个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，所述步骤C还包含以下子步骤：

若所述去敏量为非负，则将所述第二基站接收灵敏度调低，否则将所述第一基站接收灵敏度调低，调低步长为所述去敏量的绝对值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的两个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，所述基站的去敏可以采用的方法包含：

采用较低灵敏度的接收器件；或

在接收通道施加白噪声。

6.根据权利要求5所述的两个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，所述无线通信系统是宽带码分多址系统。

7.一种多个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

在所述多个相邻基站中，选取基站天线连接处导频功率加上接收灵敏度再减去分集天线增益的值最大的基站为基本基站；

以用户设备处于两个基站的下行覆盖边界时，这两个基站对该用户设备的接收性能相同为原则，分别计算所述基本基站和其它各基站之间的去敏量，并根据计算结果对其它各基站进行去敏。

8.根据权利要求7所述的多个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，所述基本基站和其它基站之间的去敏量按照如下公式计算：

去敏量＝(基本基站天线连接处导频功率-其它基站天线连接处导频功率)-(基本基站的分集天线增益-其它基站的分集天线增益)+(基本基站接收灵敏度-其它基站接收灵敏度)。

9.根据权利要求7或8所述的多个相邻基站间实现上下行覆盖平衡的方法，其特征在于，所述基站的去敏可以采用的方法包含：

采用较低灵敏度的接收器件；或

在接收通道施加白噪声。

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