CN101594173A - 一种多载波系统中的载波和功率分配方法 - Google Patents

一种多载波系统中的载波和功率分配方法 Download PDF

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Abstract

一种多载波系统中的载波和功率分配方法，包括：预先根据小区中的任意一点与基站间的距离将小区划分为N个区域，所述N为系统中的载波总数，设置每个区域对应系统中的一个载波，且所述小区中距离基站最远的区域所对应的载波与相邻小区的主载波互不相同；设置每个区域所对应载波的发送功率，使任一区域所对应载波的覆盖范围为，从基站到所述任一区域距离基站的最远位置；获取任一用户与所述基站间的位置信息并确定所述任一用户的当前位置，为所述任一用户分配该当前位置所在区域对应的载波和发送功率。应用本发明的方法，能够降低UE间的同频干扰。

Description

一种多载波系统中的载波和功率分配方法
技术领域
本发明涉及多载波技术，特别涉及一种多载波系统中的载波和功率分配方法。
背景技术
在TD-SCDMA系统中，一个TDSCDMA帧的持续时间为10ms，由两个5ms的子帧构成，其中，5ms子帧的基本结构如图1所示。在图1中，用于进行上行和下行的业务时隙共7个，每个业务时隙的长度为864码片(chip)，其中，时隙(TS)0为下行业务时隙，TS1为上行业务时隙。上下行业务时隙由通过切换点分隔开，在每个1.28Mcps的5ms子帧中，共有两个切换点，分别是上行业务时隙到下行业务时隙的切换点和下行业务时隙到上行业务时隙的切换点。
利用图1所示的5ms子帧结构，通过合理配置上下行业务时隙的比例，可以实现时分双工(TDD)的对称模式和非对称模式。例如，图2a为对称模式的上下行时隙比例配置，图2b为非对称模式的上下行时隙比例配置。这里的对称和非对称指的是TS1～TS6的六个业务时隙的上下行配置状况。当然，非对称模式的上下行时隙比例设置不只是图2b所示的状况，这里不再详述。
随着HSDPA技术引入TD-SCDMA系统，非对称模式下的上下行时隙比例配置可以满足HSDPA的峰值数据速率，例如，理想状况下，上下行时隙比例为1∶5时可以时隙2.8Mbps的峰值数据速率。但是，随着HSDPA越来越多地实现商用，依照目前多载波系统中的载波和功率分配方案，非HSDPA的用户设备(UE)可能会对HSDPA UE造成干扰，尤其图3阴影部分所示的小区边界处。
这是因为，在目前多载波系统的载波和功率分配方案中，系统中的各种可用载波的发送功率均相等，所有载波均可以覆盖整个小区，小区边界用户被分配的载波可能是各种可用载波，例如在三载波系统中，图3所示的阴影部分区域中，存在被分配载波f1的用户，也存在被分配载波f2的用户，也存在被分配载波f3的用户。其中，图3中的时隙比例为UL∶DL。在这种情况下，当某UE1位于小区(Cell)1的边界时，该UE1的TS3为上行业务时隙，且UE1被分配载波f1，而Cell3和Cell4中UE的TS3为下行业务时隙，当UE1在TS3向NodeB发送数据时，必然会对Cell3和Cell4中同样位于载波f1上的UE造成干扰。并且，由于UE的随机分布特性，因此，在基站采用的工程解决方案(例如使基站天线相互错开、增加滤波器等)，无法降低UE间的干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多载波系统中的载波和功率分配方法，能够降低UE间的干扰。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种多载波系统中的载波和功率分配方法，包括：
预先根据小区中的任意一点与基站间的距离将小区划分为N个区域，所述N为系统中的载波总数，设置每个区域对应系统中的一个载波，且所述小区中距离基站最远的区域所对应的载波与相邻小区的主载波互不相同；设置每个区域所对应载波的发送功率，使任一区域所对应载波的覆盖范围为，从基站到所述任一区域距离基站的最远位置；
获取任一用户与所述基站间的位置信息并确定所述任一用户的当前位置，为所述任一用户分配该当前位置所在区域对应的载波和发送功率。
较佳地，当所述相邻小区为进行所述区域划分的小区时，所述主载波为距离该相邻小区的基站最远区域所对应的载波；
当所述相邻小区为现有的小区时，所述主载波为预先为所述相邻小区指定的用于承载广播信道的主载波。
较佳地，所述划分的N个区域面积相等。
较佳地，当所述基站为全向基站时，所述根据与基站间的距离将小区划分为N个区域为：将小区划分为以所述基站为中心、到基站的距离大于等于ri-1且小于等于ri的N个环形区域，所述ri-1为环形区域的内径，所述ri为环形区域的外径，i为取值1到N的区域索引编号，且r0为0，rN为小区半径R。
较佳地，当N＝3时，r1＝0.58R，r2＝0.82R；
当N＝4时，r1＝0.5R，r2＝0.707R，r3＝0.865R。
较佳地，当所述基站为扇区基站时，所述根据与基站间的距离将小区划分为N个区域为：
在所述基站覆盖的三个小区的每个小区中，以所述基站为中心、该小区中到基站的距离大于等于ri-1且小于等于ri的N个弧形区域，所述ri-1为弧形区域的内径，所述ri为弧形区域的外径，i为取值1到N的区域索引编号，且r0为0，rN为小区直径；
且所述基站覆盖的三个小区中，距离基站最远区域所对应的载波互不相同。
较佳地，进一步根据不同的应用环境设置每个区域所对应载波的发送功率。
较佳地，所述获取所述任一用户与所述基站间的位置信息并确定当前位置为：接收所述任一用户上报给所述基站的路损值，将其作为所述位置信息，根据该上报的路损值与预先设置的N个路损特征值的关系，确定所述任一用户的当前位置。
较佳地，所述获取所述任一用户与所述基站间的位置信息并确定当前位置为：接收所述任一用户上报给所述基站的场强值，将其作为所述位置信息，根据该上报的场强值与预先设置的N个场强特征值的关系，确定所述任一用户的当前位置。
较佳地，当所述当前位置位于距离所述基站最远的区域的用户数超过预先设置的门限值时，所述基站向基站控制器RNC上报过载信息，所述RNC通知所述基站将除主载波之外的其他载波的发送功率增大为所述主载波的发送功率，并进行负载调整。
由上述技术方案可见，本发明中，预先根据小区中的任意一点与基站间的距离将小区划分为N个区域，设置每个区域对应系统中的一个载波，且所述小区中距离基站最远的区域所对应的载波与相邻小区的主载波互不相同；设置每个区域所对应载波的发送功率，使任一区域所对应载波的覆盖范围为，从基站到所述任一区域距离基站的最远位置。接下来在进行用户的载波分配时，获取任一用户与所述基站间的位置信息并确定所述任一用户的当前位置，为所述任一用户分配该当前位置所在区域对应的载波和发送功率。通过上述方式，使得不同小区的边界地区用户所采用的载波不同，以形成频域上的隔离，从而降低UE间的干扰；同时小区内不同区域用户的发送功率不同，也能够在空间上形成隔离，进一步降低UE间的干扰。
附图说明
图1为TD-SCDMA系统中5ms子帧的基本结构示意图。
图2a为对称模式的上下行时隙比例配置示意图。
图2b为非对称模式的上下行时隙比例配置示意图。
图3为小区边界干扰区域示意图。
图4为本发明的多载波系统中的载波和功率分配方法的总体流程图。
图5a为三载波系统中小区划分和载波设置示意图。
图5b为三载波系统中设置发送功率的示意图。
图6为全向基站的三载波系统中小区拓扑图。
图7a为四载波系统中小区划分和载波设置示意图。
图7b为四载波系统中设置发送功率的示意图。
图8为依据本发明方式分配载波和功率的小区与现有小区共存的系统示意图。
图9a为三载波系统中扇区型基站的小区划分和载波设置示意图。
图9b为三载波系统中扇区型基站的小区设置发送功率的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。
本发明的基本思想是：使相邻小区中处于小区边界的用户间不使用相同的载波，并使小区内部不同载波的用户发送功率不同。
图4为本发明的多载波系统中的载波和功率分配方法的总体流程图。如图4所示，该方法包括：
步骤401，预先根据小区中的任意一点与基站间的距离将小区划分为N个区域，设置每个区域对应系统中的一个载波，且所述小区中距离基站最远的区域所对应的载波与相邻小区的主载波互不相同。
本步骤中，N为系统中的载波总数。当前小区的相邻小区可能是依据本发明的方式进行区域划分并对应设置载波的小区，也可以是按照现有方式进行载波分配的小区。对于依据本发明的方式进行区域划分并对应设置载波的小区，其主载波是指距离基站最远的区域所对应的载波；对于按照现有方式进行载波分配的小区，其主载波是现有技术中定义的预先设置用于承载广播信道(例如BCCH)的载波。
当前小区中距离基站最远的区域也就是距离相邻小区最近的边界位置，通过将该区域的载波设置为与相邻小区主载波不同，从而保证小区边界用户在频域上能够与相邻小区的用户区分开，进而降低同频干扰。
步骤402，预先设置每个区域所对应载波的发送功率，使任一区域所对应载波的覆盖范围为，从基站到所述任一区域距离基站的最远位置。
本发明中，预先设置不同区域的载波发送功率不同，距离基站越远的区域，其对应载波的发送功率越大；而距离基站较近区域，其对应载波的发送功率则相对较小。具体的载波发送功率大小为，使得该载波的覆盖范围能够覆盖到相应的区域。例如，如图5a所示的三载波系统中，整个小区划分为三个区域，最外圈的环形区域3对应载波f3，该载波的发送功率为使得载波能够覆盖整个小区；中间的环形区域2对应载波f2，该载波的发送功率为使得载波能够覆盖环形区域2及其以内的区域；最里面的圆形区域1对应载波f1，该载波的发送功率为使得载波能够覆盖圆形区域1。
通过本步骤的设置结合步骤401的设置，使得小区边界的用户除了在频域上能够进行隔离，还实现了空间域上的隔离，例如图5中的载波2其覆盖范围只到环形区域2的外边界，即使相邻小区的边界位置处存在采用载波2的用户，其与本小区中载波2的用户在空间上也间隔了至少环形区域3的距离，从而进一步降低了UE间的同频干扰。
步骤403，获取任一用户与所述基站间的位置信息并确定所述任一用户的当前位置，为所述任一用户分配该当前位置所在区域对应的载波和发送功率。
本步骤中，按照步骤401和402中的设置，根据当前小区中用户所处的位置，分配载波和发送功率。
至此，本发明的载波和功率分配方法流程结束。由上述流程可见，利用本发明的方法，能够使相邻小区的用户在频域和空域上形成隔离，从而降低UE间的干扰。
上述即为对本发明的总体概述，接下来通过具体实施例对本发明的实施方式进行详细说明。在下面的实施例中以图6所示的全向基站的三载波系统为例进行介绍，即系统中的载波总数N为3。
步骤21，根据小区中的任意一点与基站间的距离将小区划分为三个区域。
具体划分区域的方式可以为：以基站为中心、到基站的距离到基站的距离大于等于ri-1且小于等于ri的N个环形区域，其中ri-1为环形区域的内径，ri为环形区域的外径，i为取值1到N的区域索引编号，且r0为0，rN为小区半径R。例如，图5a所示的小区中，区域1是以基站为中心、半径为0.58R的圆形区域，事实上也就是内径为0，外径为0.58R的环形区域；区域2是以基站为中心、内径为0.58R、外径为0.82R的环形区域；区域3是以基站为中心、内径为0.82R、外径为R的环形区域。图5a中的区域划分是进一步依据负载平均原则，使得各个区域的面积相等。
步骤22，为划分的各个区域设置对应的载波和载波的发送功率。
在设置载波时，当前小区中距离基站最远的小区所对应的载波与其相邻小区的主载波互不相同。其中，在本发明所示的小区中，主载波是指距离基站最远的小区对应的载波。在进行载波设置时，同一小区中不同区域对应不同的载波。如图6所示的三载波系统中，各个小区中的区域3所对应的载波为主载波，由图可见，相邻小区的主载波互不相同。这样，小区边界区域的用户采用不同的载波，因此能够大大降低UE间的同频干扰。
在设置载波的发送功率时，设置每个区域所对应载波的发送功率，使任一区域所对应载波的覆盖范围为，从基站到所述任一区域距离基站的最远位置。具体地，如图5b所示，设置区域3的载波发送功率为覆盖整个小区，并用于承载广播信道(例如BCCH)，即发送功率为A；设置区域2的载波发送功率为，使得区域2载波的覆盖范围为从基站到区域2与区域3的边界，即发送功率为A-a3，相对于区域3载波的发送功率降低了一些；设置区域1的载波发送功率为，使得区域1载波的覆盖范围为从基站到区域1与区域2的边界，即发送功率为A-b3，相对于区域3和区域2载波的发送功率均降低了。具体区域2和区域1相对于区域3的降低的发送功率需要根据具体的环境设置，例如在传统的语音环境下，a3可以取3dB，b3可以取5dB。
经过上述方式设置载波发送功率后，在图6所示的三载波系统中，不同小区间的载波不仅在频域上形成了隔离，并且在空间上也形成了隔离，从而进一步降低了UE间的同频干扰。例如，在图6的Cell1和Cell3中，Cell3中的载波f2覆盖整个Cell3，而Cell 1的相同载波f2仅覆盖到区域2与区域3的边界，这样，两个小区中采用载波f2的用户，通过载波发送功率的控制，进一步在空间上又形成了隔离。
步骤23，获取用户与基站间的位置信息并确定该用户的当前位置，并为其分配对应的载波和发送功率。
其中，位置信息可以是UE上报的路损值或场强值。
具体地，当位置信息为路损值时，预先通过网管在基站中设置三个路损值Pathloss1、Pathloss2和Pathloss3，且Pathloss1＜Pathloss2＜Pathloss3。基站接收用户实时上报的路损值Pathloss，当上报的Pathloss小于Pathloss1时，则确定该用户位于区域1，为其分配区域1对应的载波和发送功率，例如图5a中的载波f1和图5b中的发送功率A-b3；当上报的Pathloss大于等于Pathloss1、且小于等于Pathloss2时，则确定该用户位于区域2，为其分配区域2对应的载波和发送功率，例如图5a中的载波f2和图5b中的发送功率A-a3；当上报的Pathloss大于Pathloss2、且小于等于Pathloss3时，则确定该用户位于区域3，为其分配区域3对应的载波和发送功率，例如图5a中的载波f3和图5b中的发送功率A；当上报的Pathloss大于Pathloss3时，认为该用户已经离开了当前小区。
当位置信息为场强值时，预先通过网管在基站中设置三个场强值c1、c2和c3，且c1＞c2＞c3。基站接收用户实时上报的场强值c，当上报的c大于c1时，则确定该用户位于区域1，为其分配区域1对应的载波和发送功率，例如图5a中的载波f1和图5b中的发送功率A-b3；当上报的c小于等于c1、且大于等于c2时，则确定该用户位于区域2，为其分配区域2对应的载波和发送功率，例如图5a中的载波f2和图5b中的发送功率A-a3；当上报的c小于c2、且大于等于c3时，则确定该用户位于区域3，为其分配区域3对应的载波和发送功率，例如图5a中的载波f3和图5b中的发送功率A；当上报的c小于c3时，认为该用户已经离开了当前小区。
上述为正常用户分布状况下为用户分配载波和发送功率的具体方式，也是基站初始配置的分配方式。但是，随着小区中用户的移动，可能出现大量的UE位于小区边界，也就是大量用户出现大量的大路损值状况或大量的小场强值状况，这时，基站会向基站控制器(RNC)上报该信息，由RNC进行负载调整。具体地，预先设置门限值，表示位于区域3的最大用户数，当通过步骤23确定当前位置位于区域3的用户数超过门限值时，基站向RNC上报过载信息，RNC通知基站将除主载波之外的其他载波的发送功率增大为主载波的发送功率，并为区域3中的部分用户分配除主载波之外的其他载波，以进行负载平衡。
至此，本发明实施例中的载波和功率分配方法流程结束。上述是以三载波系统为例进行介绍的，事实上，根据上述描述可见，本发明对于多载波系统均可以适用，具体的实施方式与三载波系统中相同。如图7a所示为四载波系统中为小区中用户分配载波的示意图，图7b为四载波系统中为各个载波对应发送功率的示意图。
在上述实施例中，图6所示的三载波系统中，所有小区均是依据本发明方式进行区域划分和载波、功率分配的基站所覆盖的小区。在实际应用中，依据本发明的方式进行载波和功率分配的小区也可能与现有的小区相邻，如图8所示，Cell3和Cell4为背景技术中描述的基站所覆盖的小区，该小区中所有载波的发送功率均相同，其中，Cell3中的主载波为f2，Cell3中的主载波为f1。在这类系统环境下，在依据本发明方式进行载波和功率分配的基站中，为各个区域设置载波时，距离基站最远区域的载波与相邻小区的主载波均不同，包括与相邻的现有小区的主载波不同。如图8所示，Cell1为依据本发明方式进行载波和功率分配的基站所覆盖的小区，该小区与现有的小区Cell3和Cell4相邻，其中，Cell1中距离基站最远的区域所对应的载波为f3，其与Cell3和Cell4的主载波均不相同，这样，UE间在主载波上形成了频段上的隔离，因此UE间在主载波上的同频干扰也被大大降低，具体地，Cell1中的小区边界用户，与Cell3和Cell4中采用主载波的用户之间，存在40-45dB的频段隔离。
在上述实施例中，描述的全向基站中的载波和功率分配方式，该类基站覆盖一个六边形的小区。而在实际中还存在扇区型基站和扇区小区，该类基站能够覆盖三个六边形的小区，如图9a所示，基站B1即覆盖Cell10、Cell11和Cell12。在这类基站中，为小区划分区域和分配载波时，在该基站覆盖的三个小区的每个小区中，以基站为中心、该小区中任意一点到基站的距离大于等于ri-1且小于等于ri的N个弧形区域，所述ri-1为弧形区域的内径，所述ri为弧形区域的外径，i为取值1到N的区域索引编号，且r0为0，rN为小区直径；且该基站覆盖的三个小区的主载波互不相同。如图9a所示，基站B1覆盖的Cell10、Cell11和Cell12三个小区中，距离基站B1最远的区域所对应的载波分别为f2、f3和f1，其余区域的载波分配可以任意设定，只要保证同一小区不同区域对应不同的载波即可。
对于这类区域中发送功率的分配与前述全向基站中发送功率的分配相同，即设置每个区域所对应载波的发送功率，使任一区域所对应载波的覆盖范围为，从基站到所述任一区域距离基站的最远位置，如图9b所示。具体的操作这里就不再一一赘述。由上述可见，对于扇区型基站，本发明的载波和功率分配方法同样适用，并且同样可以在相邻小区的用户中，形成频段和空间上的隔离，从而降低UE间的同频干扰。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种多载波系统中的载波和功率分配方法，其特征在于，该方法包括：
预先根据小区中的任意一点与基站间的距离将小区划分为N个区域，所述N为系统中的载波总数，设置每个区域对应系统中的一个载波，且所述小区中距离基站最远的区域所对应的载波与相邻小区的主载波互不相同；设置每个区域所对应载波的发送功率，使任一区域所对应载波的覆盖范围为，从基站到所述任一区域距离基站的最远位置；
获取任一用户与所述基站间的位置信息并确定所述任一用户的当前位置，为所述任一用户分配该当前位置所在区域对应的载波和发送功率。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述相邻小区为进行所述区域划分的小区时，所述主载波为距离该相邻小区的基站最远区域所对应的载波；
当所述相邻小区为现有的小区时，所述主载波为预先为所述相邻小区指定的用于承载广播信道的主载波。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述划分的N个区域面积相等。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述基站为全向基站时，所述根据与基站间的距离将小区划分为N个区域为：将小区划分为以所述基站为中心、到基站的距离大于等于ri-1且小于等于ri的N个环形区域，所述ri-1为环形区域的内径，所述ri为环形区域的外径，i为取值1到N的区域索引编号，且r0为0，rN为小区半径R。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
当N＝3时，r1＝0.58R，r2＝0.82R；
当N＝4时，r1＝0.5R，r2＝0.707R，r3＝0.865R。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述基站为扇区基站时，所述根据与基站间的距离将小区划分为N个区域为：
在所述基站覆盖的三个小区的每个小区中，以所述基站为中心、该小区中到基站的距离大于等于ri-1且小于等于ri的N个弧形区域，所述ri-1为弧形区域的内径，所述ri为弧形区域的外径，i为取值1到N的区域索引编号，且r0为0，rN为小区直径；
且所述基站覆盖的三个小区中，距离基站最远区域所对应的载波互不相同。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步根据不同的应用环境设置每个区域所对应载波的发送功率。
8、根据权利要求1所述的方法，所述获取所述任一用户与所述基站间的位置信息并确定当前位置为：接收所述任一用户上报给所述基站的路损值，将其作为所述位置信息，根据该上报的路损值与预先设置的N个路损特征值的关系，确定所述任一用户的当前位置。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述任一用户与所述基站间的位置信息并确定当前位置为：接收所述任一用户上报给所述基站的场强值，将其作为所述位置信息，根据该上报的场强值与预先设置的N个场强特征值的关系，确定所述任一用户的当前位置。
10、根据权利要求1、8或9所述的方法，其特征在于，当所述当前位置位于距离所述基站最远的区域的用户数超过预先设置的门限值时，所述基站向基站控制器RNC上报过载信息，所述RNC通知所述基站将除主载波之外的其他载波的发送功率增大为所述主载波的发送功率，并进行负载调整。
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