CN102149100B

CN102149100B - 移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法

Info

Publication number: CN102149100B
Application number: CN 201110108026
Authority: CN
Inventors: 潘志文; 高瑞芳; 刘楠; 尤肖虎
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2031-04-25
Also published as: CN102149100A

Abstract

一种移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是先定义部分负载子帧PLS格式；然后针对LTE-A异构网络中宏小区+微微小区场景，获知需要协调的站点集合；最后对集合中的站点逐用户协调。本方法可以不受分层异构网络中不同类型站点的限制，可用于各种类型站点间的互相协调，可以到达同时避免跨层干扰和同层干扰的效果，且根据小区内的负载情况能够灵活的调整使用的资源，对小区内环境变化以及负载变化做出及时反应。

Description

移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法

技术领域

本发明专利属于移动通信领域，具体涉及第四代移动通信系统分层异构网络中，宏站和小站共存下的干扰协调问题。

背景技术

第四代移动通信系统LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)在蜂窝网拓扑的宏小区(由宏站覆盖)基础上部署小小区，小小区由各种类型的低功率节点(LPN，Low Power Node)，如Micro站，Pico站，Femto站(统称为小站)覆盖，实现短距离小面积的覆盖，对室内和热点场景以及小区边界进行优化。这些低功率节点完全处在宏小区(Macrocell)的覆盖之下，在现有蜂窝拓扑之上形成另一层的拓扑，构成了分层的同质异构网络(HetNet，Heterogeneous Network)。

为了充分利用日益紧张的频谱资源，这些不同类型的小站将使用和宏站完全相同的频率资源，即全频率复用。这就带来了新的干扰环境，不仅包括宏站和宏站之间的干扰，还存在宏站和小站以及小站和小站之间的干扰。通常小站的发射功率比较低，和宏站发射功率差异很大，且部署灵活，通常未经规划，数目较多，这使得干扰场景更加复杂，现有蜂窝结构的同构网下的小区间干扰协调(ICIC，Inter Cell Interference Coordination)方法很难适用，如何进行不同类型站点之间的干扰管理和协调将是LTE-A的工作重点。

目前业界确定了使用几乎空子帧(ABS，Almost Blank Subframe)作为宏站+小站异构场景下消除共用信道干扰的基本可选方法，通过宏站协调配置几乎空子帧降低对小站的干扰。然而ABS子帧无数据传输，这直接降低了宏站可容纳的用户数目和吞吐量。

发明内容

针对LTE-A异构网络中宏小区+微微小区场景下现有的小区间干扰协调方法不能适用的问题，本发明提出了一种部分负载子帧(PLS，Partially LoadedSubframe)格式，通过灵活的子帧配置降低不同类型站点间下行相互干扰的方法。

本发明提出的部分负载子帧是几乎空子帧和满载子帧的折衷格式，它可以根据小区的负载情况以及系统干扰情况灵活地配置子帧中物理下行共享信道占用的OFDM符号数，既可以保证一定的数据速率又达到避免干扰的作用。

相对于几乎空子帧和满帧，本技术方案的部分负载子帧(PLS，PartiallyLoaded Subframe)的子帧格式，可以比例调节物理下行数据信道(PDSCH，Physical Downlink Share Channel)占用的OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)符号数。根据小区的负载情况以及对邻区的干扰情况灵活配置PDSCH的长度，相邻小区间协调地配置PLS子帧，避免所使用资源在频域或者时域上的冲突，既可以保证一定的数据速率又达到避免干扰的作用。

本发明提出的部分负载子帧PLS的子帧格式，各站点根据小区的负载情况以及小区间互相干扰情况协调地配置物理下行数据信道占用的OFDM符号数减少干扰的强化干扰协调(eICIC，ehanced_ICIC)方法。

本发明的技术方案是，一种移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，步骤包括：先定义部分负载子帧PLS格式；然后针对LTE-A异构网络中宏小区+微微小区场景，获知需要协调的站点集合；最后对集合中的站点逐用户协调。

本技术方案的原理说明如下：

首先详细说明部分负载子帧的帧格式，提出用3比特指示一个部分负载子帧的配置，并引入PRB_Indicator表示本小区所有PRB(Physical Resource Block)在一个子帧长度上的资源使用情况，通过X2接口交互该信息；根据每个用户设备(UE，User Equipment)上报的最强小区和次强小区ID获知需要协调的站点集合；每个用户的主干扰源的资源使用情况为该用户的一个调度约束项，最后通过考虑了调度约束项的逐用户调度为每个用户分配其主干扰小区未占用的资源。

为方便理解，首先对本发明应用场景中涉及的名词进行说明：

◆宏小区：由发射功率较大(一般为43dBm或者46dBm)的宏站实现覆盖的区域，由于其覆盖半径较大，称作宏小区。

◆宏站：发射功率较大，实现大面积覆盖的基站。

◆小小区：由发射功率较低的小站实现覆盖的区域，由于覆盖半径较小，一般为几十米，常称作小小区。根据小站类型的不同可分为微微小区(picocell，由pico站实现的覆盖区域)、毫微微小区(femtocell，由Femto站实现的覆盖区域)等。

◆小站：统指低功率的发射节点，如Micro站，Pico站，Femto站等。

◆小区：泛指通信系统中所有类型站点实现的覆盖单元，包括宏小区、微小区和小小区。

1、部分负载子帧(PLS，Partially Loaded Subframe)

为了更好地理解部分负载子帧(PLS，Partially Loaded Subframe)，首先对LTE FDD系统中帧格式作以说明。

图1示例了LTE FDD下的帧格式。每帧由频域上连续的12个子载波，时域上标号为0-19的20个0.5ms长的时隙构成，每两个时隙组成一个子帧，一个子帧为调度的最小单位。图2示例一个下行子帧格式，包括控制信道和数据信道。其中控制信道包括物理下行控制信道(PDCCH，Physical Downlink ControlChannel)、物理控制格式指示信道(PCFICH，Physical Control Format IndicatorChannel)以及物理HARQ指示信道(PHICH，Physical HARQ Indicator Channel)占用前n个OFDM符号，其中n≤3。数据信道指物理下行共享信道(PDSCH，Physical Downlink Share Channel)、物理广播信道(PBCH，Physical BroadcastChannel)以及主同步信号(PSS，Primary Synchronization Signal)辅同步信号(SSS，Secondary Synchronization Signal)位于中心载频附近的72个子载波上。

部分负载子帧是指PDSCH选择使用部分OFDM符号，具体占用的OFDM符号数以及位置可以根据该小区的负载以及该小区对邻小区的干扰影响灵活调节。用3bits表示PLS的具体配置，000表示完全没有PDSCH，即ABS的一种配置方式；111表示PDSCH完全占满整个数据信道区域，即普通子帧格式；高两位用01表示从左边开始占用，10表示从右边开始占用，最后一位表示它所占用的数目，目前设置一个门限，即5个OFDM符合，大于该门限为1，小于为0。表1总结了PLS的具体配置格式及其含义。

每个小区(包括指宏小区和微微小区)使用向量PRB_Indicator表示本小区所有PRB在一个子帧长度(1ms)上的资源使用情况，PRB_Indicator包含两个部分，头部(Header)和指示器(Indicator)。所有宏小区和微微小区使用的带宽为10MHz，也即频域上50个PRB的资源，因此指示器是长为50的向量，其中每个元素为表示PLS格式的3比特，有000、1111、010、011、100、101六种方式。PRB_Indicator的头部包含本小区的ID号，以及所属的站点类型。

表1PLS的具体配置及其含义

2、获知需要协调的站点集合

由于小站部署的灵活性，一个宏小区内小站的数目和位置都相对比较随意，干扰环境更加复杂，每个宏站和小站覆盖范围内不同位置的UE，他们的干扰情况可能大不相同，所遭受的干扰主要来源也不同。如何快速有效的找出每个UE的主要干扰源，服务小区仅与主干扰小区进行协调，将大大提高干扰协调的效率。本发明根据每个UE测量上报的RSRP来确定主要干扰小区，在UE上报的RSRP中包含最强小区和次强小区ID，选择最强小区为服务小区，次强小区为主要干扰源。主要干扰源可能有一个也可能有多个，当几个次强小区的信号强度相差10dB以内时，这几个次强小区都作为该用户的主要干扰源。

所有UE向服务小区上报测量信息，服务小区整理得到一个本站需要与之协调的小区集合，并收集这些小区的资源使用情况，即PRB_Indicator。该集合内宏小区和邻居宏小区通过X2接口交互本小区的PRB_Indicator，而一个宏小区内所有微微小区的PRB_Indicator统一发送给所在的宏小区。小站需要进行协调的小区的资源使用情况向所在宏站发送请求，宏站进行整理后按照小站的要求发送给每个小站。这样做会使宏站的处理量增加，但当小站数目增多时可以大大减少每个小站需要发送的PRB_Indicator的次数。由于小站统一向其所在的宏小区发送PRB_Indicator，也即宏站存放本小区以及其内所有的小站的PRB_Indicator，因此若有宏站需要其邻居宏站内小站的资源使用情况，应该向其邻居宏站索要。PRB_Indicator交互可以选择周期式或者触发式，周期式的交互周期不小于X2接口的传输延迟20ms。

3、逐用户调度

获知每个UE的主干扰小区ID以及主干扰小区的PRB_Indicator，将主干扰小区的PRB_Indicator中Indicator部分设为本UE的调度约束项。服务小区逐用户的进行考虑了用户调度约束项调度，为每个UE分配主干扰小区未使用的PRB。优先选择配置为’000’的子帧使用，当本小区以及邻居小区负载比较小时，可以做到相邻小区所使用的资源在频域上完全正交；当本小区或邻居小区负载较高时，服务小区与主干扰小区可以采用在时域上协调地配置部分OFDM符号占用的PLS子帧的方式，比如主干扰小区在同一PRB上配置’010’号PLS子帧，也即数据信道从左边开始使用不超过5个OFDM符号，则服务小区为该用户配置从右边开始占用的‘101’号PLS子帧，如此可以避免服务小区和主干扰小区所使用资源在时域上的冲突，从而避免了干扰。由于服务小区和主干扰小区在一个调度单位都在使用该子帧，在避免干扰的同时又保证了一定的数据传输，可以使小区容纳更多的用户且减小用户的调度延时。

有益效果

本发明提出LTE-A异构网络中宏站+小站场景下，服务小区和主干扰小区协调配置部分负载子帧以降低相互干扰的增强的干扰协调方法。该方法可以不受分层异构网络中不同类型站点的限制，可用于各种类型站点间的互相协调，可以到达同时避免跨层干扰和同层干扰的效果，且根据小区内的负载情况能够灵活的调整使用的资源，对小区内环境变化以及负载变化做出及时反应。

附图说明

图1是LTE FDD帧格式。

图2是LTE FDD下行子帧结构。

具体实施方式

本发明的具体实施方案如下：

第一步：宏小区内所有UE测量并上报接收到的参考信号接收功率RSRP；

接收到最大的RSRP站是本小区的用户，该用户为当前宏小区的活跃用户；

接收到最大的RSRP来自小站的用户，该用户为当前小站的活跃用户；

第二步：宏小区通过X2接口收集邻居宏小区的PRB_Indicator，所有的小站向所在的宏小区的宏站发送自己的PRB_Indicator。小站向所在的宏小区的宏站发送请求以获得需协调的站点的资源使用情况，宏站按照小站的要求发送相关站点的PRB_Indicator。

第三步：每个UE的主干扰小区的PRB_Indicator为该用户的调度约束项，为每个UE选择其主干扰小区配置为’000’的PRB，优先考虑小区边缘受严重干扰的敏感用户。如果所有UE都能得到满足，则本次协调结束；否则，选择信道条件相对较好的用户协调配置PLS子帧。

第四步：判断是否有新的用户接入或者老用户离去，若是，转入第一步重新开始执行；若否，则本次周期算法结束。

Claims

1.一种移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是先定义部分负载子帧PLS格式；然后针对LTE-A异构网络中宏小区+微微小区场景，获知需要协调的站点集合；最后对集合中的站点逐用户协调；

所述部分负载子帧PLS是指LTE FDD下的帧格式中数据信道中的物理下行共享信道PDSCH选择使用部分正交频分复用OFDM符号，具体占用的OFDM符号数以及位置可以根据该小区的负载以及该小区对邻小区的干扰影响灵活调节；用3bits表示PLS的具体配置，如表1所示，

表1：PLS的具体配置及其含义

每个小区使用向量PRB_Indicator表示本小区所有物理资源块PRB在一个PLS子帧长度上的资源使用情况；PRB_Indicator包括头部Header和指示器Indicator；所有宏小区和微微小区使用的带宽为10MHz，即频域上50个PRB的资源，因此指示器是长为50的向量，其中每个元素为表示PLS格式的3比特，有000、111、010、011、100、101六种方式。

2.根据权利要求1所述的移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是所述PRB_Indicator的头部包含本小区的ID号，以及所属的站点类型。

3.根据权利要求1所述的移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是获知需要协调的站点集合的步骤包括：

每个UE测量上报的参考信号接收功率RSRP来确定主要干扰小区：在UE上报的RSRP中包含最强小区和次强小区ID，选择最强小区为服务小区，次强小区为主要干扰源；

所有UE向服务小区上报测量信息，服务小区整理得到一个本站需要与之协调的小区集合，并收集这些小区的资源使用情况，即PRB_Indicator；

该集合内宏小区和邻居宏小区交互本小区的PRB_Indicator，而一个宏小区内所有微微小区的PRB_Indicator统一发送给所在的宏小区；

小站将需要进行协调的小区的资源使用情况向所在宏站发送请求，宏站进行整理后按照小站的要求发送给每个小站。

4.根据权利要求1所述的移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是对集合中的站点逐用户协调的步骤包括：

获知每个用户设备UE的主干扰小区ID以及主干扰小区的PRB_Indicator，将主干扰小区的PRB_Indicator中Indicator部分设为本UE的调度约束项；

服务小区逐用户的考虑UE调度约束项来进行调度，为每个UE分配主干扰小区未使用的PRB；

当本小区和邻居小区负载比较小时，优先选择配置为’000’的子帧使用，做到相邻小区所使用的资源在频域上完全正交；

当本小区或邻居小区负载较高时，服务小区与主干扰小区采用在时域上协调地配置部分OFDM符号占用的PLS子帧的方式。

5.根据权利要求4所述的移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是当本小区或邻居小区负载较高时，服务小区与主干扰小区采用在时域上协调地配置部分OFDM符号占用的PLS子帧的方式是，主干扰小区在同一PRB上配置’010’号PLS子帧，则服务小区为该用户配置从右边开始占用的‘101’号PLS子帧。

6.根据权利要求3所述的移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是所述主要干扰源可能有一个也可能有多个，当几个次强小区的信号强度相差10dB以内时，这几个次强小区都作为该用户的主要干扰源。

7.根据权利要求3所述的移动通信系统分层异构网络中的强化干扰协调方法，其特征是PRB_Indicator交互是周期式或者触发式。