CN101854665A - 一种lte系统的负荷控制方法、装置和系统 - Google Patents

一种lte系统的负荷控制方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LTE系统的负荷控制方法，通过统计各小区用户的功率空间上报(Power Headroom Report，PHR)信息和/或边缘用户的实际传输速率、一段时间内各小区总的吞吐量需求等信息来判断系统内各小区所处的负荷状态，并根据该负荷状态信息作出负荷控制决策并进一步对相关小区进行负荷控制。本发明还公开了用于实现负荷控制的装置和系统。本发明方案能够解决由于系统覆盖不合理的受限造成的边缘用户吞吐量和用户满意度不高的问题，以及缓解由于系统容量不合理的受限造成系统吞吐量和用户满意度不高的情况；最终根据系统需求特性，达到容量和覆盖的均衡和自优化。

Description

一种LTE系统的负荷控制方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种长期演进项目(Long TermEvolution，LTE)系统的负荷控制方法和装置。
背景技术
在LTE和LTE-A中，通过引入网络自组织的机制，减少网络规划和操作维护的人工参与，降低网络的建设和运营成本。正是在这样的背景下，E-UTRA系统的SON特性作为3GPP一个工作议题进行研究。SON技术包括了自配置、自优化和自治愈，自优化是其中一项重要特性。
在LTE系统中，通过接纳算法保证各小区的实际负荷水平在预先设定的负荷门限值内。若接纳算法及接纳参数足够精确，从理论上来说是不需要进行负荷控制或小区间负荷均衡的；但是实际系统中，由于系统的实际状态是动态变化的，接纳算法及接纳参数并不一定能完全跟得上系统的变化，因此通常是需要进行系统负荷控制的。在LTE系统中，通常通过设计合理的接纳算法实现对各小区负荷的控制，使得各小区的负荷水平维持在其可接受的负荷范围之内。在系统的运行中，通过负荷均衡算法来解决各小区业务负荷分布不均匀的情况。其中负荷均衡通常是通过修改切换和小区重选参数实现的。
下面以负荷拥塞控制为例，描述LTE现有的负荷控制方案。负荷拥塞控制装置的实现方案如图1所示，通常包括以下几个模块：
拥塞判断模块101：根据预先设计的负荷拥塞准则，以及测量单元1得到的测量参数判断当前小区是否发生拥塞；
决策模块102：若当前小区发生了拥塞，根据预先设计的规则进行拥塞处理决策，常用的拥塞处理规则有修改小区的切换参数和小区重选参数(如，修改小区个性偏移参数)、拒绝新业务的接纳等等；决策模块102作出的处理决策触发测量单元2对小区的拥塞状况进行测量；
拥塞恢复处理模块103：当系统恢复到正常状态时，通过相应的策略进行拥塞恢复处理，以更好的为小区内各用户提供服务。
决策执行模块104，用于根据所述决策模块102作出的拥塞处理决策对相应的小区执行相关操作。
在LTE系统中，系统的负荷水平实际上直接对应着系统的干扰水平：系统负荷越大，则其干扰通常也越大；系统负荷越小，其干扰通常也越小。由于LTE系统下行传输采用正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)技术，上行传输采用了单载波频分多址(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，SC-FDMA)技术，在LTE系统中，各小区的干扰主要来自小区内的热噪声和小区之间的干扰。可根据定义的测量量接收干扰功率(Received Interference Power)和热噪声功率(ThermalNoise Power)来确定上行系统中各个物理资源块(Physical Resource Block，PRB)上的干扰水平。其中根据接收干扰功率和热噪声功率确定的各PRB上的干扰水平实际上等效于该PRB上的干扰热噪比(Interference overThermal，IoT)水平。对于LTE系统而言，若上行系统干扰容限或上行期望IoT设置得太低，则系统的容量将很小，但是覆盖半径会更大；若上行系统干扰容限或上行期望IoT设置得过高，则系统容量较高，但是边缘速率不能得到保证，且系统容易不稳定，因此通常要求上行系统干扰容限或系统上行期望IoT在一定的范围之内(如，3dB～10dB)，以在保证系统稳定工作的前提下尽可能的提供更大的容量。
现有的LTE系统中的负荷控制算法大多考虑的是一段时间内系统用户满意度等性能指标，尚没有考虑系统干扰水平的相关因素，则可能存在以下情况：
1、负荷控制的灵敏度较差：由于通常的方案需要在较长时间内统计用户满意度、频谱效率等性能指标，以上这些指标均需要较长时间的统计才能反映当前系统/小区的实际负荷水平，相比之下，基站可以实时测量小区的干扰水平；
2、负荷控制决策不一定正确：由于没有考虑到系统干扰水平与干扰容限要求，因此，当以上要求设置得不合理时，通常的负荷控制算法无法发现该问题，因此不能作出较佳的决策。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种LTE系统的负荷控制方法、装置和系统，可以及时进行负荷控制，解决由于干扰容限或负荷门限设置得不合适造成的系统性能不佳的问题。
所述LTE系统的负荷控制方法包括如下步骤：
判断LTE系统的小区是否处于覆盖受限的状态或容量受限的状态；
降低处于覆盖受限状态的小区的系统负荷，和/或提高处于容量受限状态的小区的系统负荷。
所述LTE系统的负荷控制装置包括：
统计模块，用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率；
比较模块，用于比较来自所述统计模块的PHR分布信息与预先设置的第一分布门限值以及第二分布门限值的大小，和/或比较来自所述统计模块的用户设备的实际传输速率与预先设置的速率目标值的大小，并输出比较结果；
决策执行模块，用于接收负荷控制决策指令，根据所述负荷控制决策指令执行相应操作。
本发明实施例提出的一种LTE系统的负荷控制系统包括第一基站和运营管理系统，
所述第一基站用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率，并将所述小区的PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率发送至运营管理系统；还用于根据来自运营管理系统的负荷控制指令执行相应操作；
所述运营管理系统根据所述第一基站上报的小区的PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率，判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，运营管理系统作出负荷控制决策，并向第一基站发出负荷控制决策指令。
本发明实施例提出的另一种LTE系统的负荷控制系统包括第一基站、第二基站和运营管理系统，所述第二基站的小区为第一基站小区的相邻小区；
所述第一基站用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率，根据所述PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，作出初始负荷控制决策，并将所述初始符合控制决策发送至运营管理系统；还用于根据来自运营管理系统的最终负荷控制指令执行相应操作；
所述运营管理系统接收所述初始负荷控制决策，并结合所述小区的相邻小区的负荷状态和干扰容限作出最终负荷控制决策，并向第一基站和/或第二基站发送最终负荷控制指令；
所述第二基站根据来自运营管理系统的负荷控制指令执行相应操作。
本发明实施例提出的又一种LTE系统的负荷控制系统包括第一基站和第二基站，所述第二基站的小区为第一基站小区的相邻小区；
所述第一基站用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率，根据所述PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，作出初始负荷控制决策，并将所述初始负荷控制决策通过X2接口发送至第二基站；
所述第二基站接收所述初始负荷控制决策，并结合第二基站小区的干扰水平作出最终负荷控制决策，并执行所述最终负荷控制决策的对应操作。
从以上技术方案可以看出，通过判定小区当前所处的状态，降低处于覆盖受限状态的小区的系统负荷，和/或提高处于容量受限状态的小区的系统负荷，可以及时解决由于干扰容限或负荷门限设置得不合适造成的系统性能不佳的问题。通过该方法，能够解决由于系统覆盖不合理的受限造成的边缘用户吞吐量和用户满意度不高的问题，以及缓解由于系统容量不合理的受限造成系统吞吐量和用户满意度不高的情况；该方法在保证系统稳定性的前提下进一步提高吞吐量和用户满意度等系统性能指标。
附图说明
图1为现有技术中的负荷拥塞控制装置的模块框图；
图2为本发明的根据当前系统负荷状态进行负荷控制的示意图；
图3为本发明实施例一给出一种根据PHR分布信息判断系统覆盖受限的流程图；
图4为本发明实施例二给出了一种根据小区吞吐量需求的总和以及PHR分布信息判断系统容量受限的流程图；
图5a为本发明实施例三针对一具体应用场景，给出一种基于小区内所有用户的PHR上报和小区总的吞吐量需求进行负荷控制的流程图；
图5b为本发明实施例三提出的实现负荷控制系统示意图；
图6a为本发明实施例四针对另一具体应用场景，给出一种基于处于小区边缘的UE上报的PHR信息进行负荷控制的流程图；
图6b为本发明实施例四提出的实现负荷控制系统示意图；
图7a为本发明实施例五针对又一具体应用场景，给出一种基于处于小区边缘的UE上报的PHR信息进行负荷控制的流程图；
图7b为本发明实施例五提出的实现负荷控制系统示意图。
具体实施方式
图2示出了本发明的根据当前系统负荷状态进行负荷控制的方案，主要包括如下技术特征：
A、判断LTE系统中小区当前的负荷状态。
所需要判断的负荷状态主要是两种情况，第一种是覆盖受限的负荷状态，第二种是容量受限的负荷状态。系统内各小区通过统计小区内各用户的功率空间上报(Power Headroom Report，PHR)分布信息和/或边缘用户传输速率信息等来判断小区是否处于覆盖受限的负荷状态；通过统计一段时间内各小区总的吞吐量需求等来判断小区是否处于容量受限的负荷状态。
B、根据小区的负荷状态来进行来确定是否需要对小区进行负荷控制。若需要进行负荷控制，则通过调整相关小区的干扰容限设置和/或负荷门限等来实现负荷控制。
将处于覆盖受限的状态的小区的干扰容限或负荷门限调低；将处于容量受限状态的小区的干扰容限或负荷门限调高；若小区不处于上述两种状态，则不需要进行负荷控制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。
以下列出所述技术特征A中，用于判断系统是否处于覆盖受限的负荷状态可能采用的方法：
方法一：将基站统计得到的PHR分布信息与预先设定的第一分布门限值进行比较，若PHR分布信息小于所述第一分布门限值，则判定该小区处于覆盖受限的状态。
方法二：统计一段时间内小区边缘用户的实际传输速率，并与预先设定的速率目标值进行比较，若发现小区边缘用户传输速率低于预先设定的速率目标值，则判定该小区处于覆盖受限的状态。
方法三：同时使用PHR分布信息和处于小区边缘的UE传输速率信息，即将基站统计得到的PHR分布信息以及处于小区边缘的UE传输速率的信息分别与预先设定的第一分布门限值和速率目标值进行比较，若PHR分布信息低于第一分布门限值，且处于小区边缘的UE传输速率低于速率目标值，则判定该小区处于覆盖受限的状态。
本发明实施例一给出一种根据PHR分布信息判断系统覆盖受限的方法，其流程如图3所示，包括如下步骤：
步骤301：基站在一段时间内统计小区内各UE上报的PHR信息，PHR信息反映了UE的实际发射功率与UE的发射功率上限之间的差值；
步骤302：将相同UE在统计时间窗内上报的多个PHR信息进行平滑处理，得到各UE在统计时间窗内上报的PHR信息的平均值；其中平滑处理的方法可以有多种，如线性平均、遗忘因子滤波等等。进行平滑处理的目的，是考虑到在较长的一段时间内同一个UE上报PHR信息可能不止一次，通过平滑处理可以消除偶然误差的影响，使得统计结果更为准确。
步骤303：根据各UE的PHR信息统计小区内所有UE的PHR分布信息。一种可行的统计小区内所有UE的PHR分布信息的方法如下：获取小区内各UE上报的PHR信息，并将各UE上报的PHR信息的平均值进行排序，得到小区内各个UE上报的PHR信息平均值的累积分布函数(CumulativeDistribution Function，CDF)曲线，该曲线即为小区内所有UE的PHR分布信息。
步骤304：将小区内所有UE的PHR分布信息与预先设定的PHR门限值的比较结果，判定系统的负荷状态。若通过比较后发现。小区内所有UE的PHR分布信息低于预先设定的PHR门限值，则说明当前系统干扰水平过高，系统负荷过大，系统处于覆盖受限的状态。
例如：将小区内PHR上报的CDF分布曲线的x％处与预先设定的PHR第一分布门限值(TH1PHR)比较，发现小区PHR分布CDF曲线x％处的PHR值小于TH1PHR，则表明系统内UE的PHR统计信息低于期望的水平。
以下列出所述技术特征A中，用于判断系统是否处于容量受限的负荷状态可能采用的方法：
方法一：统计一段时间内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区这段时间内吞吐量需求总和。将吞吐量需求总和与预先设定的吞吐量门限值比较，若小区吞吐量需求总和大于该吞吐量门限值，则判定该小区容量受限。
方法二：统计一段时间内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区这段时间内吞吐量需求总和。同时计算该段时间内小区的实际数据传输量总和。计算这段时间内小区吞吐量需求总和与小区实际传输数据量总和的差值，若该差值大于预先设定的差值门限，则判定该小区容量受限。
方法三：在方法一或方法二判定该小区容量受限之后，同时考虑所述小区所有UE的PHR分布信息，将PHR分布信息与预先设定的第二分布门限值进行比较，若PHR分布信息高于预先设定的第二分布门限值，则判定该小区容量受限，否则，判定所述小区不处于容量受限状态。所述第二分布门限值大于第一门限值。
以上小区总的吞吐量需求可以通过累加一段时间内小区内各UE的缓冲区(buffer)数据量来实现，如在每次高层向链路控制层(RLC)的缓冲区中下发一个数据包后，累加已下发数据包的数据量大小，直到统计时间结束，累加的结果就是该UE在这段时间内的吞吐量需求。再将各个UE的吞吐量需求累加，即得到该小区吞吐量需求的总和。小区实际传输数据总和可以通过统计在各个物理资源块(Physical Resource Block，PRB)上传输的数据量总和得到。
本发明实施例二给出了一种根据小区吞吐量需求的总和以及PHR分布信息判断系统容量受限的方法，其流程如图4所示，包括如下步骤：
步骤401：基站在一段时间内统计各UE上报的PHR信息，PHR信息反映了UE的实际发射功率与UE的发射功率上限之间的差值。
步骤402：将相同UE在统计时间窗内上报的多个PHR的结果进行平滑处理，得到各UE在统计时间窗内PHR上报的平均值；其中平滑的方法可以有多种，如线性平均、遗忘因子滤波等等。进行平滑处理的目的，是考虑到在较长的一段时间内同一个UE的PHR上报可能不止一次，通过平滑处理可以消除偶然误差的影响，使得统计结果更为准确。
步骤403：根据各UE的PHR信息，统计小区内所有UE的PHR分布信息。
一种可行的统计小区内所有UE的PHR信息分布的方法如下：获取小区内各UE上报的PHR，并将各UE的PHR上报的平均值进行排序，得到小区内各个UE的PHR累积分布函数曲线；
步骤404：将小区内所有UE的PHR信息分布与预先设定的PHR第二门限值(第二门限值大于或者等于第一门限值)进行比较，根据比较结果判定小区的负荷状态。
若UE的PHR信息分布大于PHR第二分布门限值，如PHR累积分布函数曲线x％处的PHR值大于第二分布门限值TH2PHR(TH2PHR≥TH1PHR)，同时这段时间内小区总的吞吐量需求与小区实际传输数据量总和的差值大于预先设置的差值门限，则说明当前系统干扰水平很低或干扰容限设置得过低，则判定该小区处于容量受限状态。
考虑到距离基站较近的UE而言，由于其路径损耗较小，其上报的PHR通常是正值，这些UE的PHR信息并不能直接说明PHR设置得是否合适，因此在步骤A中，可仅对处于小区边缘的UE上报的PHR信息进行统计。其中系统内各UE是属于小区中心还是小区边缘，可从I小区间干扰协调算法(ICIC)的中心/边缘用户区分模块获得。
以上使用PHR分布信息进行负荷状态判断的理由阐述如下：在LTE系统中，由于PHR信息反映的是终端的最大发射能力与UE通过考虑业务传输带宽、路径损耗等因素计算得到该终端功率(通常该UE计算得到的发射功率就是该UE的实际发射功率)之间的差值，因此可以用小区内各UE的PHR信息的统计情况来评估系统上行干扰水平或上行干扰容限设置的是否合理。在上行干扰容限允许范围内，处于小区边缘的UE的PHR通常维持在一个较低的水平，而处于小区边缘的UE的PHR可以通过小区内所有UE的PHR分布信息中的最差x％(如，5％)处的PHR水平来衡量。因此，使用PHR信息进行负荷状态判断是合理的。
另外，在统计PHR分布信息时，可能出现由于UE的业务请求带宽很小，即使是处于小区边缘的UE也不需要使用UE的全部发射功率的情况(此情况是否出现取决于调度器设计的原则)，此时的PHR不能用于反映IoT阈值的合理与否。为了保证本发明方案的可靠性，在统计小区的PHR分布信息时，可以首先判断UE的业务请求带宽是否小于预先设定的带宽阈值，若是，则不统计所述UE上报的PHR信息。
对于技术特征B，在确定了系统各小区负荷状态之后，根据其负荷状态决定是否需要进行负荷控制。若当前系统/小区的状态为覆盖受限，则应该采取措施降低系统负荷水平。具体的措施包括：降低干扰容限设置和/或负荷控制门限、修改切换和小区重选参数，拒绝建立新的承载等等。若当前系统/小区的状态为容量受限，则应该采取措施允许系统支持更高的负荷水平。具体的措施包括：提高相关小区干扰容限和/或负荷门限，修改切换和小区重选参数，提高资源利用率门限等等。
在确定了系统各小区负荷状态之后，还可以进一步判断干扰水平的主要来源，根据干扰水平来源的不同，采取具有针对性的负荷控制措施。
a)：若干扰水平主要来自于本小区的热噪声，则认为负荷控制需要针对本小区进行：
对于判断为干扰过高、负荷过高的情况，则进一步判定是由于本小区干扰容限设置得过高导致本小区的负荷过高，因此此时应降低本小区上行期望IoT的设置，并通过诸如调整切换/小区重选参数的方式降低本小区的负荷水平；
对于判断为由于干扰容限设置过低造成负荷太低的情况，则进一步判定为是本小区干扰容限设置得太低，因此此时应该增大本小区上行期望IoT的设置，使得更过的用户接入本小区，为其提供服务。
b)：若干扰水平主要来自于相邻小区的小区间干扰(ICI)，则认为负荷控制时需要针对相邻小区进行：
对于判断为干扰过高、负荷过高(即覆盖受限)的情况，则进一步判定是由于相邻小区干扰容限设置得过高导致本小区的负荷过高，因此此时应降低相邻小区上行期望IoT的设置，并通过诸如调整切换/小区重选参数的方式降低相邻小区的负荷水平；
对于判断为由于干扰容限设置过低造成负荷太低(即容量受限)的情况，则进一步判定为是相邻小区干扰容限设置得太低，因此此时应该增大相邻小区上行期望IoT的设置，使得更过的用户接入本小区，为其提供服务。这里的相邻小区不一定指地理位置相邻的小区，而是从干扰的角度来看，对本小区造成较强的小区间干扰而不能将其忽略的小区。该邻小区的判定可以通过ICIC模块的邻区关系确定模块获得，即：需要本小区通过X2接口发送负载信息的邻小区。
干扰水平的来源可以通过比较基站的物理层测量量：接收干扰功率(Received Interference Power)和热噪声功率(Thermal Noise Power)之间的大小关系获得，若测量得到的接收干扰功率大于热噪声功率，则属于上述情况b)；若测量得到的接收干扰功率小于热噪声功率，则属于上述情况a)。
当确定了负荷调整决策及调整对象后，若所需进行调整的是本小区，或者需要执行负荷控制调整决策的小区与作出调整决策的小区同属于一个基站(eNodeB)，则所有相关信息均可以在eNodeB内部完成，而不需要进行基站间的信息交互。当然，为了避免调整后对相邻小区造成不良的后果，也可以将调整决策上报操作管理系统(O&M)，再由O&M结合相邻小区的负荷水平、干扰容限等参数进行综合决策，再将该决策返回需进行负荷控制的小区所属的eNodeB。
若执行负荷控制调整决策的小区与作出调整决策的小区属于不同的eNodeB，此时有两种可能的方案：其一是通过X2接口进行决策传递；其二是需要O&M参与，即作出调整决策的小区向O&M上报本小区的初始负荷控制决策，再由O&M结合相邻小区的负荷状态、干扰容限等参数作出最终负荷控制决策，再将该最终负荷控制决策返回需进行负荷控制的小区。
这种情况下，初始调整决策由eNodeB给出，O&M通过权衡相邻小区的干扰水平等因素返回最终的调整决策。对于经过X2接口进行决策的情况，第一eNodeB作出初始调整决策，并将所属调整决策通过X2接口发送至可能需要进行负荷控制的第二eNodeB；第二eNodeB结合本小区的干扰水平等实际情况作出最终的负荷控制决策，并进行调整。
实际上，在以上提到需要O&M参与的方案还可以如下实施：基站将PHR分布信息、小区总的吞吐量请求信息、边缘用户实际传输速率信息等直接上报给O&M，O&M在将其与预先设定的门限值进行比较，并结合相邻小区的相关信息判定小区的负荷状态，在保证不会对邻小区造成不良影响的前提下作出相应负荷控制决策，并将决策返回到目标小区。这种情况下，各小区负荷状态的判断及后续工作是在O&M中进行的，即初始调整调整决策由O&M给出，直接将该决策作为最终决策返回给目标小区。
以上提到的需要在X2接口上进行信息交互的方案还可以如下实施：原基站将本小区PHR分布、小区总的吞吐量请求信息、边缘用户实际传输速率信息直接通过X2接口提供给目标邻小区，目标邻小区在收到这些信息后，结合本小区干扰容限的实际设置等信息作出最终调整决策。这种情况下，各小区负荷状态的判断及后续工作是在目标邻小区进行的，即目标邻小区自己作出调整决策。
本发明实施例三针对一具体应用场景，给出一种基于小区内所有用户的PHR上报和小区总的吞吐量需求进行负荷控制的方法。实施例三的应用场景中，负荷控制过程不需要O&M参与，并仅在基站内部完成；各小区已经根据上行期望IoT设置PHR相关的门限值TH1PHR和TH2PHR，且TH2PHR≥TH1PHR。
实施例三的实现流程如图5a所示，包括如下步骤：
步骤501：基站以1天为统计周期，统计各小区内所有UE上报的PHR信息。
步骤502：基站将这段时间内UE上报的PHR值进行线性平均，若UEi在统计时间窗内PHR上报的次数为N次，则可由以下公式计算出该UE上报的PHR信息的均值：
PHR i ‾ = 1 N Σ k = 1 N PHR i ( k )
步骤503：基站将各UE的PHR上报的均值按照从大到小的顺序进行排序，形成CDF分布曲线，得到5％处的PHR上报值PHR0。
步骤504：将PHR0与预先设定的门限值TH1PHR和TH2PBR进行比较，根据比较结果判定负荷状态，并采取相应的负荷控制措施：
若发现PHR0＞TH2PHR≥TH1PHR，且在相同一段时间内统计该小区各UE缓冲区数据总量与上行系统实际传输的数据总量，发现这段时间内缓冲区数据总量远大于其实际传输的数据总量，则判定该小区处于容量受限的情况，由于上行链路的干扰容限设置得过低，导致系统的负荷始终维持在较低的水平，则将该小区的干扰容限及负荷门限调高，让小区为更多用户提供服务。
若发现PHR0＜TH1PHR，且在相同一段时间内统计该处于小区边缘的UE的实际传输速率，发现边缘用户传输速率低于一定的指标，则说明该小区处于覆盖受限的情况，由于干扰过大、小区负荷过高导致边缘用户性能下降，则下调该小区的干扰容限设置，降低负荷水平。
该实施例不需要O&M参与，整个过程仅在基站内部完成，基本系统框图如图5b所示。各个基站均具有独立的负荷控制装置，所述负荷控制装置包括如下模块：
统计模块，用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率。
比较模块，用于比较来自所述统计模块的PHR分布信息与预先设置的第一分布门限值以及第二分布门限值的大小，和/或比较来自所述统计模块的用户设备的实际传输速率与预先设置的速率目标值的大小，并输出比较结果。
所述统计模块还可以进一步用于统计预设时间段内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区吞吐量需求的总和；以及统计所述预设时间段内小区的实际数据传输量总和；所述比较模块进一步用于计算所述小区吞吐量需求总和与小区实际传输数据量总和的差值，将所述差值与预先设定的差值门限进行比较，并输出比较结果。
或者，所述统计模块进一步用于统计预设时间段内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区吞吐量需求的总和；所述比较模块进一步用于将所述吞吐量需求总和与预先设定的吞吐量门限值比较，并输出比较结果。
负荷控制决策模块，用于根据所述比较模块输出的比较结果判定小区的状态，作出降低处于覆盖受限状态的小区的系统负荷和/或提高处于容量受限状态的小区的系统负荷的负荷控制决策指令；
决策执行模块，用于接收负荷控制决策指令，根据所述负荷控制决策指令执行相应操作。
较佳地，负荷控制装置还包括平滑处理模块，用于对相同用户设备在所述预设时间段内上报的多个PHR信息进行平滑处理，得到所述用户设备在所述预设时间段内上报的PHR信息平均值，并将所述PHR信息平均值发送至所述统计模块；
所述统计模块根据来自平滑处理模块的PHR信息的平均值得到PHR分布信息。
较佳地，负荷控制装置还包括中心/边缘用户区分模块，用于判断上报PHR信息的用户设备是处于小区边缘还是处于小区中心，并将判断结果发送至所述平滑处理模块；
所述平滑处理模块根据来自中心/边缘用户区分模块的判断结果，将处于小区边缘的用户设备的PHR信息平均值发送至所述统计模块。
在本图和以下说明书附图中，在不影响理解的前提下，仅画出了考虑HPR分布信息的情况，而没有进一步包括其他统计信息，这仅是为了说明不同场景下该方案的执行策略以及基站与O&M交互的信息以及X2接口交互信息的差别。
本发明实施例四针对另一具体应用场景，给出一种基于处于小区边缘的UE上报的PHR信息进行负荷控制的方法。实施例四的应用场景中，负荷控制过程需要O&M参与。
实施例四的实现流程如图6a所示，包括如下步骤：
步骤601：设置统计周期定时器T为较长的时间，如一周，基站获取在这一段时间内所有UE的PHR上报，收到UE的PHR上报后，根据UE当前的状态信息判定UE处于小区中心还是小区边缘，若UE处于小区中心，则不存储该UE本次上报的PHR信息，同时PHR上报次数计数器也不进行累加；若UE处于小区边缘，则存储该UE本次上报的PHR，同时PHR上报次数计数器的计数值进行累加。
步骤602：当统计周期计时器超时，则统计步骤601中保存的小区内各UE上报的PHR信息，并记录所属UE对应的PHR上报次数计数器的计数值；并对PHR信息进行平滑处理，得到各UE上报的PHR信息的平均值。平滑过程可采取实施例3的步骤402中所述的方式，所不同的是在本实施例中，参与平滑的仅为步骤601中保存的PHR信息。
步骤603：基站将本小区内各UE上报的PHR信息的平均值按照从大到小进行排序，得到PHR的CDF曲线x％(如，20％)处的值，该值代表处于小区边缘的UE对应的PHR信息。
后续步骤可以分为两种方案：
方案a：
步骤604a：基站将PHR的CDF曲线20％处的值与预先设定的门限值TH1PHR进行比较，作出相应的负荷控制决策，并将该决策上报给O&M：
若在相同一段时间内，统计该小区各UE缓冲区数据总量与上行系统实际传输的数据总量，发现这段时间内缓冲区数据总量与实际传输的数据总量的差值大于预先设置的差值门限，则判定该小区处于容限受限的状态，导致系统的负荷始终维持在较低的水平，则作出上调本小区干扰容限及负荷控制门限的负荷控制初始决策(如将上行期望IoT水平增加3dB，负荷控制门限提高5％等)，并将该负荷控制初始决策上报给O&M。
若发现PHR0＜TH1PHR，且在相同一段时间内统计该处于小区边缘的UE的实际传输速率，发现边缘用户传输速率低于一定的指标，则说明该系统处于覆盖受限的情况，导致边缘用户性能下降，则作出下调该小区的干扰容限设置的负荷控制初始决策(如，将本小区上行期望IoT降低2dB)，并将该负荷控制初始决策上报给O&M。
步骤605a：O&M根据该小区上报的负荷控制初始决策，结合相邻小区的负荷信息、干扰水平等作出负荷控制最终决策，并将该负荷控制最终决策通知给该基站。下面举例说明：
假设基站上报的决策是将本小区上行期望IoT提高3dB，O&M结合其相邻小区的测量得到的各个PRB上的接收干扰功率和热噪声功率进行综合决策，若发现其邻小区的接收干扰功率很大，且热噪声功率很小，则说明邻小区正受到严重的小区间干扰，此时若再调高IoT容限，则会给邻小区造成严重的后果，因此O&M作出不调整或仅允许少量调整的决策，如决定允许该小区上行期望IoT上调1dB或0dB，并将该最终决策告诉给原基站；
假设基站上报的决策是将本小区的负荷门限调低10％，O&M结合本小区实际的吞吐量以及邻小区的负荷水平做出最终决策：如，发现邻小区负荷也较高，相邻小区正受到较强的小区间干扰，因此认为基站做出的决策是有积极意义的，因此将基站上报的决策作为最终决策返回；又如，发现邻小区的干扰水平很低，且们小区的热噪声水平很低，则认为相邻小区没有受到本小区的较强干扰，本小区的负荷水平也不是很高，因此不需要下调，若进一步结合本小区的用户分布，发现大多分布在边缘，则判定本小区PHR分布水平偏低是因为UE的位置分布靠近边缘导致，而并非干扰水平或负荷水平过高导致，因此此时O&M返回给基站不降低负荷门限的决策。
方案b：
步骤604b：基站将本小区的PHR分布信息、处于本小区边缘UE的实际传输速率、本段时间内小区总的吞吐量需求、本段时间内本小区实际传输的数据量总和等信息上报给O&M，O&M结合相邻小区的干扰水平、负荷水平等信息作出负荷控制决策，并将负荷控制决策返回需要执行调整的小区。
假设通过与预先设定的门限值比较发现基站上报的PHR分布信息低于预先设定的水平，进一步结合邻小区负荷信息、干扰水平、边缘用户传输速率、同一段时间内各小区数据传输需求总量与实际数据传输总量间的关系来进行综合决策，决策时各个因素的应用方式与之前一致。
方案b与方案a的主要差别在于：方案b中，与门限值比较及其以后的工作都是在O&M中进行的，基站向O&M上报的是PHR分布信息、处于本小区边缘的UE传输速率信息、本小区这段时间内数据传输需求总量与实际数据传输总量的信息、本小区用户分布信息等；方案a中，基站向O&M上报的是本小区根据相关信息判断做出的负荷控制初始决策。
图6b示出了本发明实施例四方案b的负荷控制系统。其中，基站1的负荷控制装置包括：
统计模块，用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率；
比较模块，用于比较来自所述统计模块的PHR分布信息与预先设置的第一分布门限值以及第二分布门限值的大小，和/或比较来自所述统计模块的用户设备的实际传输速率与预先设置的速率目标值的大小，并输出比较结果；
决策执行模块，用于接收负荷控制决策指令，根据所述负荷控制决策指令执行相应操作。
较佳地，负荷决策模块还包括平滑处理模块，用于对相同用户设备在所述预设时间段内上报的多个PHR信息进行平滑处理，得到所述用户设备在所述预设时间段内上报的PHR信息平均值，并将所述PHR信息平均值发送至所述统计模块；
所述统计模块根据来自平滑处理模块的PHR信息的平均值得到PHR分布信息。
所述负荷控制装置还可以进一步包括：
中心/边缘用户区分模块，用于判断上报PHR信息的用户设备是处于小区边缘还是处于小区中心，并将判断结果发送至所述平滑处理模块；
所述平滑处理模块根据来自中心/边缘用户区分模块的判断结果，将处于小区边缘的用户设备的PHR信息平均值发送至所述统计模块。
O&M中包括负荷控制决策模块，用于根据基站的比较模块输出的比较结果判定小区的状态，作出降低处于覆盖受限状态的小区的系统负荷和/或提高处于容量受限状态的小区的系统负荷的负荷控制决策指令，并将所述负荷控制决策指令发送至需要进行负荷控制的基站，该基站可以基站1，也可以是其他基站。
本发明实施例五针对又一具体应用场景，给出一种基于处于小区边缘的UE上报的PHR信息进行负荷控制的方法。实施例五的应用场景中，在该系统中需要在X2接口上交互相关信息，如负荷状态信息、PHR分布信息、边缘传输速率信息、各小区总的吞吐量需求信息、干扰容限相关信息。
实施例五的实现流程如图7a所示，包括如下步骤：
步骤701：设置统计周期定时器T为较长的时间，如一周，基站获取在这一段时间内所有UE的PHR上报，收到UE的PHR上报后，根据UE当前的状态信息判定UE处于小区中心还是小区边缘，若UE处于小区中心，则不存储该UE本次上报的PHR信息，同时PHR上报次数计数器也不进行累加；若UE处于小区边缘，则存储该UE本次上报的PHR，同时PHR上报次数计数器的计数值进行累加。
步骤702：当统计周期计时器超时，则统计步骤501中保存的小区内各UE上报的PHR信息，并记录所属UE对应的PHR上报次数计数器的计数值；并对PHR信息进行平滑处理，得到各UE上报的PHR信息的平均值。平滑过程可采取实施例3的步骤402中所述的方式，所不同的是在本实施例中，参与平滑的仅为步骤701中保存的PHR信息。
步骤703：基站将本小区内各UE上报的PHR信息的平均值按照从大到小进行排序，得到PHR的CDF曲线x％(如，20％)处的值，该值代表处于小区边缘的UE对应的PHR信息。
步骤704：基站根据本小区的PHR分布信息PHR0(对应PHR的CDF曲线20％处的值)，与PHR第一阈值以及PHR第二阈值之间的比较结果进行决策：
若PHR0＞TH2PHR≥TH1PHR，且进一步结合基站测量得到的本小区接收干扰功率及热噪声功率，发现接收干扰功率与热噪声功率的差别不大，则说明本小区受到的邻小区干扰很小(因为接收干扰功率主要包括热噪声功率和小区间干扰两部分)，则本小区将该小区PHR分布水平偏高的信息通过X2接口通知给相邻小区，相邻小区通过在相同一段时间内统计该小区各UE缓冲区数据总量与上行系统实际传输的数据总量，发现这段时间内缓冲区数据总量远大于其实际传输的数据总量，则说明本小区PHR分布偏高是由于邻小区干扰容限或负荷门限设置得不合适(偏低)导致，即邻小区容量受限，则通过调高本小区的上行期望IoT水平或邻小区的负荷门限来实现邻小区吞吐量性能的提升，让其为更多用户提供服务。
若发现PHR0＜TH1PHR，且同时处于小区边缘的UE的实际传输速率低于预先设定的门限值，则说明该小区处于覆盖受限的状态，由于干扰过大、小区负荷过高导致边缘用户性能下降；进一步结合基站测量得到的本小区接收干扰功率及热噪声功率，发现接收干扰功率比热噪声功率大很多，则说明本小区正受到邻小区的强干扰(因为接收干扰功率主要包括热噪声功率和小区间干扰两部分)而出现了PHR分布水平偏低的情况；则本小区通过X2接口告知邻小区该信息，邻小区通过降低本小区的负荷门限的方式来减小对本小区的干扰。
图7b示出了实施例五中的负荷控制系统的框图。所述负荷控制系统包括基站1和基站2，所述基站2的小区为基站1的小区的相邻小区。
基站1和基站2均包括统计模块、比较模块、负荷控制决策模块和决策执行模块，较佳地，还可以包括平滑处理模块。
所述基站1的统计模块用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率；基站1的比较模块以及负荷控制决策模块根据所述PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，作出初始负荷控制决策，并将所述初始负荷控制决策通过X2接口发送至基站2；
所述基站2接收所述初始负荷控制决策，负荷控制决策模块结合基站2小区的干扰水平作出最终负荷控制决策，并由基站2的决策执行模块执行所述最终负荷控制决策的对应操作。
反之，基站2可以根据统计的PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率判断小区所处状态，并向基站1发送初始负荷控制决策；基站1作出最终负荷控制决策，并执行相应操作。
以上实施例仅为说明该方法的具体举例，任何利用小区内各UE的PHR上报信息、边缘用户传输速率信息、一段时间内各小区总的吞吐量需求与实际传输的数据总量信息确定当前各小区的负荷状态，从而进行负荷控制的系统，以及上述调整过程中需要X2接口和/或O&M参与及不需要O&M或X2接口参与的系统，都可以采用该方法。该方法主要用于无线接入网设备中和/或O&M中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种LTE系统的负荷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
判断LTE系统的小区是否处于覆盖受限的状态或容量受限的状态；
降低处于覆盖受限状态的小区的系统负荷，和/或提高处于容量受限状态的小区的系统负荷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断LTE系统的小区是否处于覆盖受限的状态的步骤包括：
统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，将统计得到的PHR分布信息与预先设定的第一分布门限值进行比较，若PHR分布信息小于所述第一分布门限值，则判定该小区处于覆盖受限的状态；
或者，
统计预设时间段内小区内边缘用户设备的实际传输速率，并将所述边缘用户实际传输速率与预先设定的速率目标值进行比较，若所述实际传输速率低于所述速率目标值，则判定该小区处于覆盖受限的状态；
或者，
统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的PHR信息以及处于小区的边缘用户设备的实际传输速率，将统计得到的PHR分布信息以及处于小区的用户设备的实际传输速率分别与预先设定的第一分布门限值和速率目标值进行比较，若PHR分布信息小于所述第一分布门限值且处于小区边缘的用户设备传输速率低于速率目标值，则判定该小区处于覆盖受限的状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断LTE系统的小区是否处于容量受限的状态的步骤包括：
统计预设时间段内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区吞吐量需求的总和；将所述吞吐量需求总和与预先设定的吞吐量门限值比较，若小区总的吞吐量需求大于所述吞吐量门限值，则判定该小区处于容量受限的状态；
或者，统计预设时间段内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区吞吐量需求总和；同时统计所述预设时间段内小区的实际数据传输量总和；计算所述小区吞吐量需求总和与小区实际传输数据量总和的差值，若该差值大于预先设定的差值门限，则判定该小区处于容量受限的状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判定该小区处于容量受限的状态之后，进一步包括：
统计预设时间段内所述小区内各个用户设备上报的PHR信息，将统计得到的PHR分布信息预先设定的第二分布门限值进行比较，若PHR分布信息高于所述第二分布门限值，则判定所述小区处于容量受限的状态；否则，判定所述小区不处于容量受限的状态；所述第二分布门限值大于或等于第一分布门限值。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述上报PHR信息的用户设备为处于小区边缘的用户设备。
6.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述统计预设时间段内所述小区内各个用户设备上报的PHR信息的步骤包括：
对相同用户设备在所述预设时间段内上报的多个PHR信息进行平滑处理，得到所述用户设备在所述预设时间段内上报的PHR信息的平均值；
将小区内各用户设备上报的PHR信息平均值进行排序，得到小区内各个用户设备上报的PHR信息平均值的累积分布函数CDF曲线，所述CDF曲线作为小区内所有用户设备的PHR分布信息。
7.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述统计预设时间段内所述小区内各个用户设备上报的PHR信息的步骤包括：
判断UE的业务请求带宽是否小于预先设定的带宽阈值，若是，则不统计所述UE上报的PHR信息。
8.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述降低处于覆盖受限状态的小区的系统负荷为：降低所述小区和/或所述小区的相邻小区的干扰容限和/或负荷门限；
所述提高处于容量受限状态的小区的系统负荷为：提高所述小区和/或所述小区的相邻小区的干扰容限和/或负荷门限。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述降低所述小区和/或所述小区的相邻小区的干扰容限和/或负荷门限的步骤包括：
测量并比较处于覆盖受限状态的小区的接收干扰功率和热噪声功率，若接收干扰功率与热噪声功率的差值大于预先设定的功率差值门限，则降低所述小区的相邻小区的干扰容限和/或负荷门限；若接收干扰功率与热噪声功率的差值小于预先设定的功率差值门限，则降低所述小区的干扰容限和/或负荷门限。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提高所述小区和/或所述小区的相邻小区的干扰容限和/或负荷门限的步骤包括：
测量并比较处于容量受限状态的小区的接收干扰功率和热噪声功率，若接收干扰功率与热噪声功率的差值大于预先设定的功率差值门限，则提高所述小区的相邻小区的干扰容限和/或负荷门限；若接收干扰功率与热噪声功率的差值小于预先设定的功率差值门限，则提高所述小区的干扰容限和/或负荷门限。
11.一种LTE系统的负荷控制装置，其特征在于，包括：
统计模块，用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率；
比较模块，用于比较来自所述统计模块的PHR分布信息与预先设置的第一分布门限值以及第二分布门限值的大小，和/或比较来自所述统计模块的用户设备的实际传输速率与预先设置的速率目标值的大小，并输出比较结果；
决策执行模块，用于接收负荷控制决策指令，根据所述负荷控制决策指令执行相应操作。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述统计模块进一步用于统计预设时间段内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区吞吐量需求的总和；以及统计所述预设时间段内小区的实际数据传输量总和；
所述比较模块进一步用于计算所述小区吞吐量需求总和与小区实际传输数据量总和的差值，将所述差值与预先设定的差值门限进行比较，并输出比较结果。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述统计模块进一步用于统计预设时间段内小区内各个用户设备的吞吐量需求，得到小区吞吐量需求的总和；
所述比较模块进一步用于将所述吞吐量需求总和与预先设定的吞吐量门限值比较，并输出比较结果。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：
负荷控制决策模块，用于根据所述比较模块输出的比较结果判定小区的状态，作出降低处于覆盖受限状态的小区的系统负荷和/或提高处于容量受限状态的小区的系统负荷的负荷控制决策指令。
15.根据权利要求11至14任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
平滑处理模块，用于对相同用户设备在所述预设时间段内上报的多个PHR信息进行平滑处理，得到所述用户设备在所述预设时间段内上报的PHR信息平均值，并将所述PHR信息平均值发送至所述统计模块；
所述统计模块根据来自平滑处理模块的PHR信息的平均值得到PHR分布信息。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
中心/边缘用户区分模块，用于判断上报PHR信息的用户设备是处于小区边缘还是处于小区中心，并将判断结果发送至所述平滑处理模块；
所述平滑处理模块根据来自中心/边缘用户区分模块的判断结果，将处于小区边缘的用户设备的PHR信息平均值发送至所述统计模块。
17.一种LTE系统的负荷控制系统，其特征在于，所述负荷控制系统包括第一基站和运营管理系统，
所述第一基站用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率，并将所述小区的PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率发送至运营管理系统；还用于根据来自运营管理系统的负荷控制指令执行相应操作；
所述运营管理系统根据所述第一基站上报的小区的PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率，判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，运营管理系统作出负荷控制决策，并向第一基站发出负荷控制决策指令。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括第二基站，所述第二基站的小区为第一基站的相邻小区；
所述运营管理系统根据所述第一基站上报的小区的PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率，判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，运营管理系统作出负荷控制决策，并向第二基站发出负荷控制决策指令；
所述第二基站根据来自运营管理系统的负荷控制指令执行相应操作。
19.一种LTE系统的负荷控制系统，其特征在于，所述负荷控制系统包括第一基站、第二基站和运营管理系统，所述第二基站的小区为第一基站小区的相邻小区；
所述第一基站用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率，根据所述PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，作出初始负荷控制决策，并将所述初始符合控制决策发送至运营管理系统；还用于根据来自运营管理系统的最终负荷控制指令执行相应操作；
所述运营管理系统接收所述初始负荷控制决策，并结合所述小区的相邻小区的负荷状态和干扰容限作出最终负荷控制决策，并向第一基站和/或第二基站发送最终负荷控制指令；
所述第二基站根据来自运营管理系统的负荷控制指令执行相应操作。
20.一种LTE系统的负荷控制系统，其特征在于，所述负荷控制系统包括第一基站和第二基站，所述第二基站的小区为第一基站小区的相邻小区；
所述第一基站用于统计预设时间段内小区内各个用户设备上报的功率空间上报PHR信息，得到PHR分布信息；和/或统计预设时间段内小区内用户设备的实际传输速率，根据所述PHR分布信息和/或用户设备的实际传输速率判断所述小区所处状态，若所述小区处于覆盖受限状态或容量受限状态，作出初始负荷控制决策，并将所述初始负荷控制决策通过X2接口发送至第二基站；
所述第二基站接收所述初始负荷控制决策，并结合第二基站小区的干扰水平作出最终负荷控制决策，并执行所述最终负荷控制决策的对应操作。
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