CN101583164B

CN101583164B - 一种lte-a中的上行小区选择方法

Info

Publication number: CN101583164B
Application number: CN2009100229838A
Authority: CN
Inventors: 李晓辉; 任敏; 薛鑫; 吴极
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: CN101583164A

Abstract

本发明涉及一种LTE-A中的上行小区选择方法，该方法包括步骤1)根据信道衰落判断用户类型；2)用户根据导频信号接收功率确定锚小区激活集；3)用户根据中断概率选取锚小区。本发明通过小区选择技术为用户选择最合适的锚小区来提高一部分边缘用户的吞吐量，从而缩小CoMP用户的数量，减小协作给系统带来的复杂度；用户选择锚小区综合考虑了用户与多个临近小区基站间上行链路的信道质量又考虑了小区资源的分布状况，因此不仅保证用户总是能够与提够信号质量较好的小区通信而且可以很好地解决小区中业务负载非均匀分布时用户中断率较高的问题；根据中断率选取锚小区，避免了不同用户之间的资源冲突。

Description

一种LTE-A中的上行小区选择方法

技术领域

本发明属于移动通讯领域，具体涉及一种LTE-A中的上行小区选择方法。

背景技术

在现行的LTE-A(Long Term Evolution-Advanced，高级长期演进)系统中，小区边缘用户和中心用户的性能差异仍是重大的难题。虽然多天线技术的使用可以提高小区中心的数据率，但是却很难提高小区边缘的性能。小区边缘由于信干比较低，很难支持多流传输。因此随着系统采用的天线数量增多，小区中心的性能可能不断提高，但小区边缘的性能却很难改善，在小区中心可以使用的高阶调制方式也很难在小区边缘使用，造成小区中心和小区边缘的性能差异越来越大。

因此，LTE-A系统将提高小区边缘性能作为其主要的指标之一。为了提高小区边缘的传输速率，3GPP推出CoMP(Coordinated Multi Point Transmission andReception，多点协作)技术，其主要通过小区间的协作来提高边缘用户的数据传输速率，CoMP技术虽然改善了边缘用户的吞吐量但同时也增加了网络系统的复杂度。因此，如何缩小使用CoMP的边缘用户的范围，降低系统复杂度，成为现时考虑的一个关键问题。

在现有的LTE-A上行小区选择方法中，用户主要是以导频信号强度作为选择通信小区的唯一依据。

这类小区选择方法的核心思想是用户通过比较各个候选小区发送给它的下行导频信号的强度，选择信号最强的小区作为自己的服务小区。该方法保证用户总是能够与所提供信号质量最好的小区进行通信，使得数据传输速率尽可能最大。

然而这种方法的不足在于：当各个候选小区的业务量密度不均匀时，用户性能就会降低。这是因为能够提供最好信道的小区未必是最合适的小区。当整个蜂窝网络中的业务负载非均匀分布于各个小区内时，热点小区内的业务量较为集中，所使用的信道资源被大量占用；而非热点小区内的业务量较少，使得多数信道资源处于闲置状态。那么即使热点小区能提供质量最好的信道，但是也很可能由于资源不足而造成用户的接入请求被拒绝，使用户服务中断。因此，在业务负载非均匀分布的蜂窝网络中，这类小区选择方法将导致网络整体的用户中断率显著上升，同时不能充分利用频率资源。

发明内容

为了解决背景技术中所述的技术问题，本发明提供了一种LTE-A中的上行小区选择方法。

本发明的技术解决方案是：本发明一种LTE-A中的上行小区选择方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)确定主服务小区用户是否为边缘用户；

2)确定边缘用户的锚小区激活集；

3)从锚小区激活集中选择锚小区。

上步骤1)是根据信道衰落判断所述主服务小区用户是否为边缘用户：根据主服务小区半径比所在位置对应的信道衰落来判断该主服务小区是边缘用户还是中心用户，其中所述信道衰落是：

PL＝-(32.23+35.04×log(10×(R×ratio)))，

其中R为所述主服务小区的半径，ratio为所述主服务小区半径比，当用户信道衰落小于PL时，则该用户为所述主服务小区的边缘用户。上述步骤2)是根据导频信号接收功率确定锚小区激活集：

根据导频信号接收功率RSRP的强度是否满足

RSRP_celli＞RSRP_anchor-Threshold，

确定步骤1)中所述的边缘用户的锚小区激活集；其中RSRP为已有的切换测量结果，Threshold为锚小区激活集判定的门限值，该值为主服务小区的特定参数。

上述步骤3)是根据中断概率选取锚小区，具体过程是：

3.1)计算用户k分配到小区i所需的平均子载波数S_k，i，且该平均子载波数S_k，i由式：

s_{k, i} = \frac{r_{k}}{m_{k, i}}

确定，其中r_k表示用户k的传输速率，m_k，i是用户K的平均星座大小。

3.2)定义一个代价函数

f_{k, i} = \frac{O_{i}}{N_{i}}

描绘用户K在小区i中的中断率，其中N_i表示小区i总的子载波数，O_i表示在小区i中已经被该小区其他用户所占用的子载波数，则

当N_i-O_i＞S_k，i，(i＝B，C)时，选具有最大RSRP的小区为锚小区；

当N_i-O_i＞S_k，i，只有一个小区满足时，选择i小区为锚小区；

当N_i-O_i＜S_k，i，且

f_{k, i} = \frac{O_{i}}{N_{i}}

时，选择中断率值最小f_min的小区为锚小区。

上述门限值Threshold是0～3dB。

由于本发明通过小区选择技术为用户选择最合适的锚小区来提高一部分边缘用户的吞吐量，从而缩小CoMP用户的数量，减小协作给系统带来的复杂度；用户选择锚小区综合考虑了用户与多个临近小区基站间上行链路的信道质量又考虑了小区资源的分布状况，因此不仅保证用户总是能够与提够信号质量较好的小区通信而且可以很好地解决小区中业务负载非均匀分布时用户中断率较高的问题；根据中断率选取锚小区，避免了不同用户之间的资源冲突。

附图说明

图1是本发明的示意框图；

图2是N_i-O_i＞S_k，i时的小区资源分布示意图；

图3是当N_i-O_i＜S_k，i时的小区资源分布示意图；

图4是小区拓扑结构示意图；

图5是用户1的锚小区激活集的判定示意图；

图6是小区选择与非小区选择用户的频带利用率比较示意图。

具体实施方式

小区选择可以分为基站内的小区选择和基站之间的小区选择。基站内的小区选择是指用户仅在同一基站覆盖的多个小区间进行，而基站之间的小区选择是指用户可以在不同基站覆盖的小区之间进行选择。本发明主要针对的是基站之间的一种上行小区选择。

本发明提出的小区选择方法主要考虑两个方面：一方面是根据用户与多个临近小区基站间上行链路的信道质量来确定用户锚小区激活集，另一方面是根据中断率从该激活集中选取锚小区(拥有较好信道状态且中断率最低的小区)。

决定一个用户中断率的因素主要包含以下3点：

小区中能够提供的总的信道资源数；

小区中已经被其他用户占用的信道资源数；

满足用户QoS要求所必需的信道资源数。

本发明提出的从锚小区激活集中选取锚小区依据的中断概率是基于以上3个因素考虑的。

参见图1、2、3，本发明的小区选择方法即LTE-A中的上行小区选择方法包括以下步骤：

S1)根据信道衰落判断用户类型：根据主服务小区半径比所在位置对应的信道衰落来判断该服务小区是边缘用户还是中心用户，其中所述的信道衰落是：PL＝-(32.23+35.04×log(10×(R×ratio)))，其中R为所述主服务小区的半径，ratio为所述主服务小区半径比，当用户信道衰落小于PL时，则该用户为所述主服务小区的边缘用户。

因为本发明提出的小区选择方法是为了改善小区边缘用户的性能和减少中心用户与边缘用户性能差距，所以只是针对小区边缘用户。

S2)用户根据导频信号接收功率确定锚小区激活集：

用户根据导频信号接收功率RSRP的强度是否满足RSRP_celli＞RSRP_anchor-Threshold，确定步骤1)中的边缘用户的锚小区激活集；其中RSRP为已有的切换测量结果，Threshold为锚小区激活集判定的门限值(该门限值由仿真实验得到)，该值为所述主服务小区的特定参数；

S3)用户根据中断概率选取锚小区：从上述锚小区激活集中按照中断概率选取锚小区：

3.1)计算用户k分配到小区i所需平均子载波数S_k，i，且该

s_{k, i} = \frac{r_{k}}{m_{k, i}}

其中r_k表示用户k的传输速率，m_k，i是用户K的平均星座大小；

3.2)定义一个代价函数

f_{k, i} = \frac{O_{i}}{N_{i}}

描绘用户K在小区i的中断率，其中N_i表示小区i总的子载波数，O_i表示在小区i中已经被该小区其他用户所占用的子载波数。

假定，锚小区激活集共有两个小区B，C，则

当N_i-O_i＜S_k，i，

f_{k, i} = \frac{O_{i}}{N_{i}},

选择中断率最小f_min的小区为锚小区。

该方法中，用户选择锚小区即考虑了小区所提供信道质量，又考虑了业务负载在各个小区间的分布(选择中断率最小作为锚小区)，该方法能很好地解决小区中业务负载非均匀分布时用户中断率较高的问题。

参见图4，共有27个小区，每个小区配置多根天线。一个用户可以从多个小区组成的锚小区激活集中选择锚小区，组成锚小区激活集的小区数最多为3个，这3个小区即小区A、B和C组成了用户的锚小区激活集。而这个锚小区激活集的选取依据信道状态。从锚小区激活集中选出最好信道状态及中断率最低的小区作为锚小区。

此图中可以明显的看出紧挨着锚小区激活集的多个小区构成了第一圈干扰小区，最外层的小区构成了第二圈干扰小区。

下表为本发明的系统仿真参数：

参见图5，用户1接入网络时所处的主服务小区是小区A，根据上述技术方案阐述的方法判定小区B和小区C为用户1的锚小区激活集，

RSRP_A1≤RSRP_C1≈RSRP_B1

再结合小区中业务负载分布的情况，按照信道状态和中断概率值，找到最合适的小区C作为用户1的锚小区。

由仿真图6很明显看到相对非小区选择，利用小区选择方法可以得到小区间分集，增加小区容量和平衡业务量密度，不但合理利用了有限的频率资源而且对边缘用户吞吐量，频带利用率有明显的提高。

本发明通过小区选择技术提高一部分边缘用户的吞吐量，使其避免使用CoMP，从而缩小CoMP用户的数量。小区选择是通过UE选择最好的小区作为自己的服务小区，对边缘用户性能的提升起到关键的作用，并且可以减小协作给系统带来的复杂度。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术思想，不脱离本发明的精神实质和方法范围的任何修改或局部替换，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种LTE-A中的上行小区选择方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)根据信道衰落确定主服务小区用户是否为边缘用户；根据主服务小区半径比所在位置对应的信道衰落来判断该主服务小区是边缘用户还是中心用户，其中所述的信道衰落是：PL＝-(32.23+35.04×log(10×(R×ratio)))，其中R为所述主服务小区的半径，ratio为所述主服务小区半径比，当用户信道衰落小于PL时，则该用户为所述主服务小区的边缘用户；

2)根据导频信号接收功率确定边缘用户的锚小区激活集；根据导频信号接收功率RSRP的强度是否满足

RSRP_celli＞RSRP_anchor-Threshold

确定步骤1)中所述的边缘用户的锚小区激活集；其中RSRP为已有的切换测量结果，Threshold为锚小区激活集判定的门限值，该值为所述主服务小区的特定参数。

3)从锚小区激活集中选择锚小区，具体过程是：

S_{k, i} = \frac{r_{k}}{m_{k, i}}

3.2)定义一个代价函数描绘用户k在小区i中的中断率，其中N_i表示小区i总的子载波数，O_i表示在小区i中已经被该小区其他用户所占用的子载波数，则

当N_i-O_i＞S_k，i，i为小区B或C时，选具有最大RSRP的小区为锚小区；

当N_i-O_i＜SX，且

时，选择中断率最小f_min的小区为锚小区。

2.根据权利要求1所述的LTE-A中的上行小区选择方法，其特征在于：所述门限值Threshold是0～3dB。