CN101873603A - 一种调整基站覆盖的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调整基站覆盖的方法，用于实现基站覆盖范围的自动调整，提高调整覆盖范围的效率。所述方法包括：演进基站eNB获得用户设备UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数；eNB根据第一参考参数和第二参考参数判断出通信网络为上行受限或为下行受限时，调整覆盖范围。本发明还公开了用于实现所述方法的系统。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及调整基站覆盖的方法及系统。
背景技术
无线信号根据传播方向分为上行和下行两个方向，在理想情况下上下行链路是平衡的。即在任何区域基站侧和手机侧均可以同时收到对方的信号，或者同时无法收到对方的信号。
在移动通信系统中，如长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统等，基站(包括演进基站(eNB))的覆盖范围在建网初期已规划好，在整个网络的运行阶段该覆盖范围不会改变。即，与基站覆盖范围有关的参数(如天线倾角等)均是在建网前通过预算获得的。
然而，复杂的无线环境处于经常变化中，如果以单一的覆盖范围很难满足时常变化且复杂的环境。网络中很可能存在下行信号可以覆盖而上行信号无法覆盖到的区域，在这些区域内，用户可以收到网络侧的消息而网络侧无法收到用户手机上报的消息，包括寻呼响应。因此在这些区域内也很容易出现用户已出服务区的现象，这种现象影响了用户的通信质量与系统的容量。
目前提出了自组织网(Self Organizing Networks，SON)这一概念，希望网络可以进行自优化，以适应多变的复杂网络。但是目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供一种调整基站覆盖的方法及系统，用于实现基站覆盖范围的自动调整，提高调整覆盖范围的效率。
一种调整基站覆盖的方法，包括以下步骤：
演进基站eNB获得用户设备UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数；
eNB根据第一参考参数和第二参考参数判断出通信网络为上行受限或为下行受限时，调整覆盖范围。
一种通信系统，包括eNB和UE；其中
UE用于向eNB上报第一参考参数；
eNB用于获得UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数，并根据第一参考参数和第二参考参数判断出通信网络为上行受限或为下行受限时，调整覆盖范围。
本发明实施例中eNB根据UE上报的参考参数和自身测得的参考参数确定通信网络的受限情况，是上行受限还是下行受限，并根据受限情况采用相应的调整方案，实现了覆盖范围的自动调整，使得调整后上下行覆盖基本一致，提高了UE的通信质量。
附图说明
图1为本发明实施例中通信系统的结构图；
图2为本发明实施例中调整覆盖范围的主要方法流程图；
图3为本发明实施例中通过调整天线倾角来调整覆盖范围的方法流程图；
图4为本发明实施例中通过调整功率来调整覆盖范围的方法流程图；
图5为本发明实施例中eNB的结构图。
具体实施方式
本发明实施例中eNB根据UE上报的参考参数以及自身测得的参考参数，来确定通信网络是上行受限还是下行受限，并根据受限情况自动调整覆盖范围，以解决通信网络的受限问题，提高UE的通信质量。
参见图1，本实施例中的通信系统包括eNB和UE。
UE用于向eNB上报第一参考参数。UE为边缘UE，尤其是PH小于预设PH阈值的边缘UE，其中PH(Power Headroom)为功率使用空间PH表示最大的发射功率与实际发射功率的差。可以只有位于小区边缘的UE，尤其是自身满足PH小于预设PH阈值的边缘UE上报第一参考参数。或者，是所有UE均上报第一参考参数，以及通过功率使用空间报告(Power Headroom Report，PHR)上报PH；然后eNB只对位于小区边缘的UE，尤其是满足PH小于预设PH阈值的边缘UE上报的第一参考参数进行分析。
eNB用于获得UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数，并eNB根据第一参考参数和第二参考参数判断出通信网络为上行受限或为下行受限时，调整覆盖范围。为了分析准确，eNB根据一段时间T内UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数来确定通信网络为上行受限还是为下行受限。
具体的，eNB收到的第一参考参数包括UE的当前接收功率与UE的最小接收功率的UE功率差值，第二参考参数包括eNB当前接收功率与eNB的最小接收功率的eNB功率差值。eNB根据UE功率差值和eNB功率差值确定通信网络为上行受限或为下行受限。
进一步地，eNB根据UE功率差值和累积分布函数得到UE功率差值的分布曲线，以及根据eNB功率差值和累积分布函数得到eNB功率差值的分布曲线；从UE功率差值的分布曲线上取一个点ΔPdownlink，以及从eNB功率差值的分布曲线取一个点ΔPuplink；当ΔPdownlink大于预设的下行功率阈值且ΔPuplink小于预设的上行功率阈值时，确定通信网络为上行受限；当ΔPdownlink小于预设的下行功率阈值且ΔPuplink大于预设的上行功率阈值时，确定通信网络为下行受限。
eNB具体用于根据通信网络的受限情况来调整天线倾角，以调整覆盖范围；或者，eNB根据通信网络的受限情况来调整功率，以调整覆盖范围。
采用调整天线倾角的方案时，eNB用于根据UE上报的路径损耗和累积分布函数得到路径损耗的分布曲线；从路径损耗的分布曲线上取一个点PLevaluate，并根据PLevaluate获得上行覆盖半径Duplink；根据PLevaluate和eNB功率差值的分布曲线上的一个点ΔPuplink，获得下行覆盖半径Ddownlink；根据Duplink和Ddownlink调整天线倾角。
采用调整功率的方案时，在eNB确定通信网络为上行受限的情况下，eNB根据PLevaluate和eNB功率差值的分布曲线上的一个点ΔPuplink确定功率的调整值；在确定通信网络为下行受限的情况下，eNB根据通过调整PO_NOMINAL_PUSCH(j)和α来调整功率。
eNB还用于通过广播消息SIB2(第二系统信息块)和/或无线资源控制(RRC)消息将调整后的功率发送给UE。
该通信系统还包括运行、管理和维护设备(Operations，Administration andMaintenance，OAM)，本图未示出，OAM用于向eNB发送配置参数等。其中配置参数包括时间T、估计覆盖半径时采用的传播模型的参数等。
该通信系统可实现eNB覆盖范围的自动调整，下面对实现自动调整覆盖范围的过程进行介绍。
参见图2，本实施例中调整覆盖范围的主要方法流程如下：
步骤201：eNB获得UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数。
步骤202：eNB根据第一参考参数和第二参考参数确定通信网络为上行受限或为下行受限。
步骤203：eNB根据通信网络的受限情况来调整覆盖范围。
上述流程有多种具体实现方式，下面通过两个实施例来详细介绍。
参见图3，本实施例中通过调整天线倾角来调整覆盖范围的方法实现流程如下：
步骤301：UE周期性(如5分钟或1小时等)上报PH、路径损耗(PL)和UE功率差值ΔPUE。
步骤302：eNB统计时间T内边缘UE上报的PH、PL和ΔPUE。时间T和开始计时的时间点均可由OAM配置并通知eNB。时间T最好大于UE的上报周期，如为1天。eNB可通过ICIC(Inter-Cell Interference Coordination小区间干扰协调)算法获知哪些UE是边缘UE。由于ICIC算法是粗略的分析，为了确定较为准确的边缘UE，eNB根据PH＜ThresPHR(为预设的PH阈值，如0)条件进一步从边缘UE中确定符合条件的UE。
步骤303：eNB接收符合条件的UE在时间T内发送的参考信号(RS)得到eNB功率差值ΔPeNB。
步骤304：eNB关于符合条件的UE的ΔPUE和ΔPeNB分别进行排序，并根据累积分布函数(Cumulative Distribution Function，CDF)分别对ΔPUE和ΔPeNB进行概率密度积分，得到CDF分布曲线
和
步骤305：eNB在上取一点ΔPdownlink，以及在
上取一点ΔPuplink。可在
和上的任一位置取点，较佳的，在5％～10％之间任取一点，本实施例采用5％位置上的点。
步骤306：eNB判断ΔPdownlink是否大于Thresdownlink(预设的下行功率阈值)且ΔPuplink是否小于Thresuplink(预设的上行功率阈值)，若是，则继续步骤307，否则继续步骤309。
步骤307：eNB确定通信网络为上行受限，并估计出小区的上行覆盖半径Duplink和下行覆盖半径Ddownlink。
步骤308：eNB根据Duplink和Ddownlink得到天线倾角的增加量。即倾角的增加量为其中H为天线的有效高度，该H可由OAM配置并通知eNB。eNB可根据天线倾角的增加量来调整天线。或者eNB进一步根据天线倾角的增加量来确定天线倾角，进而调整天线，即调整后的天线倾角为：Δθ+θorginal，其中θorginal为天线原有倾角。
步骤309：eNB判断ΔPdownlink是否小于Thresdownlink且ΔPuplink是否大于Thresuplink，若是，则继续步骤310，否则确定上下行覆盖一致，可结束流程。
步骤310：eNB确定通信网络为下行受限，并估计出小区的Duplink和Ddownlink。
步骤311：eNB根据Duplink和Ddownlink得到天线倾角的增加量。即倾角的增加量为
eNB可根据天线倾角的增加量来调整天线。或者eNB进一步根据天线倾角的增加量来确定天线倾角，进而调整天线。
在步骤301中，UE获得PH的过程如：PH(i)＝PMAX-{10log10(MPUSCH(i))+PO_PUSCH(j)+α·PL+ΔTF(i)+f(i)}，其中，PH(i)表示第i个子帧的功率使用空间；PMAX是由UE功率等级决定的上行最大允许发送功率；MPUSCH是PUSCH的传输带宽；PO_PUSCH(j)是一个精度为1dB的参数，表示eNB在物理上行链路共享信道(PUSCH)上的期望接收功率，PO_PUSCH(j)由一个8比特的小区专属归一化部分PO_NOMINAL_PUSCH(j)以及4比特的UE专属部分PO_UE_PUSCH(j)之和组成，公式为：PO_PUSCH(j)＝PO_NOMINAL_PUSCH(j)+PO_UE_PUSCH(j)；ΔTF(i)表示传输格式的增益；f(i)是UE专属的修正值，也叫做传输功率控制命令，是闭环功率控制的结果对上行发射功率的修正；α表示部分路损补偿的系数，是一个3比特的小区专属的参数，由高层信令控制。
UE获得PL的过程如：PL＝TXRS-RSRP，其中RSRP为参考信号(ReferenceSignal，RS)的信号强度，TXRS为eNB通过信令通知UE RS的发射功率。
UE获得ΔPUE的过程如：ΔPUE＝Pr-Pmin，其中Pr为UE当前的接收功率，而Pmin表示UE能够接收到的最小接收功率。Pmin可通过UE得到的信噪比(SNR)中的最小值以及当前UE接收的干扰来估计出。由于UE距离eNB的中心越远受的干扰通常会越大，因此UE可根据当前通信环境对Pmin进行修正，即加上一个修正值offset(如0.5左右)，该修正值可由OAM配置并通知UE。
为了过滤快衰落的影响，可在上报前对PL和ΔPUE进行平滑过滤，该平滑过滤操作可在RRC层实现。平滑过滤操作的过程如：平滑过滤结果
Xk-1是第k-1次平滑过滤后的值；
是当前得到的值；ρ是预设的平滑过滤因子，X可以是PL或ΔPUE。平滑过滤周期可以为50ms～100ms。
在步骤303中，eNB得到ΔPeNB的过程如：
其中表示在eNB当前接收到UE的探测用参考信号(souding reference signal，SRS)的功率，
表示eNB能够接收到UE的最小接收功率。可利用eNB得到的信噪比中的最小值以及当前接收到的该UE的干扰来估计出
如果在时间T内收到一个UE发送的多个RS，则还可以对ΔPeNB进行平滑过滤。
步骤307和310中估计出Duplink和Ddownlink的过程包括：eNB对PL进行排序，并根据CDF函数对PL进行概率密度积分，得到CDF分布曲线CDFPl。该过程也可在步骤304中实现。eNB在CDFPl上任取一点PLevaluate，如取5％处的点。如果是上行受限，则eNB根据PLevaluate和传播模型估计出Duplink。以及eNB根据PLevaluate、ΔPuplink和传播模型估计出Ddownlink。如果是下行受限，则eNB根据PLevaluate、ΔPdownlink和传播模型估计出Duplink，以及根据PLevaluate和传播模型估计出Ddownlink。传播模型中的参数可由OAM配置并通知eNB。
传播模型以COST231模型为例：
PL＝46.3+33.9lg(fc)-13.82lg(hb)-3.2(lg(11.75hm))2+4.79+[44.9-6.55lg(hb)]×lg(d)
其中，fc为工作频率，单位是MHz；hb为eNB天线的有效高度，单位为米，d表示eNB与UE之间的距离，单位是Km；hm表示UE的有效高度。假设工作频率为2000MHz，eNB天线的有效高度为30米，该公式可以简化为：PL＝113.7+35.2249lg(d)。由此可见，通过简化公式和PLevaluate可计算出当前的eNB与UE之间的距离d。实际的下行与上行的覆盖半径的差，可以利用ΔPuplink＝35.2249×lg(d+x)-33.2249×lg(d)，解出变量x，那么Ddownlink＝d+x，从而估计出下行的覆盖半径。
本实施例是通过ΔPdownlink和ΔPuplink来判断通信网络是否受限，以及是上行受限还是下行受限，本领域技术人员显然根据本实施例还可以预见到其它确定通信网络是否受限的方法。
参见图4，本实施例中通过调整功率来调整覆盖范围的方法实现流程如下：
步骤401：UE发现自身为边缘UE，并且自身的PH小于ThresPHR。UE通过ICIC算法确定自身为边缘UE，或者在收到eNB的通知后发现自身为边缘UE。然后UE做PH是否小于ThresPHR的检测。
步骤402：UE上报PL和ΔPUE。UE可在刚发现自身满足步骤401中的条件时上报，还可以在满足该条件后周期性上报。
步骤403：eNB接收UE发送的RS，并根据RS得到ΔPeNB。eNB可以先接收所有UE发送的RS，然后当有UE上报PL和ΔPUE时，从收到的RS中筛选出该UE发送的RS。或者，符合PH小于ThresPHR的UE发送用于上下行覆盖分析的RS。
步骤404：eNB对收到的ΔPUE和自身计算得到的ΔPeNB分别进行排序，并根据CDF函数得到CDF分布曲线
和
步骤405：eNB在
上取一点ΔPdownlink，以及在上取一点
步骤406：eNB判断ΔPdownlink是否大于Thresdownlink且ΔPuplink是否小于Thresuplink，若是，则继续步骤407，否则继续步骤409。
步骤407：eNB确定通信网络为上行受限，并确定PL的CDFPl上的一点PLevaluate。
步骤408：根据PLevaluate和ΔPuplink确定RS的EPRE(每资源单位能量)参数，并通过EPRE调整功率。并继续步骤412。具体的，先根据PLevaluate和ΔPuplink确定上行覆盖半径和下行覆盖半径。然后根据预设的覆盖半径与下行发射功率的函数关系、上行覆盖半径和下行覆盖半径调整EPRE。该函数关系可以通过仿真或者工程经验确定。
步骤409：eNB判断ΔPdownlink是否小于Thresdownlink且ΔPuplink是否大于Thresuplink，若是，则继续步骤410，否则确定上下行覆盖一致，可结束流程。
步骤410：eNB确定通信网络为下行受限，并确定路损补充因子α的调整幅度。即，α的调整幅度其中PL0为预设的归一化路损因子。
步骤411：eNB根据α的调整幅度确定调整后的功率PSRS(SRS的功率)。该步骤具体包括：eNB根据α的调整幅度确定关于PSRS的小区级参数PO_NOMINAL_PUSCH(j)和α。其中，PO_NOMINAL_PUSCH(j)new＝PO_NOMINAL_PUSCH(j)old-Δα×PL0，αnew＝αold-Δα，old表示调整前的，new表示调整后的。然后eNB根据PSRS(i)＝min{PMAX，PSRS_OFFSET+10log10(MSRS)+PO_PUSCH(j)+α·(PL-PL0)+IoT+f(i)}确定PSRS，其中pSRS_OFFSET表示上行导频信号的频率偏移；MSRS是子帧i的SRS传输带宽，表述为SRS使用的资源块数目。
步骤412：eNB将调整后的功率发送给UE。eNB可通过广播消息SIB2和/或RRC消息将调整后的功率发送给UE。通过广播消息SIB2可通知小区内所有的UE，通过RRC消息可有针对性的通知某个或某些UE，eNB可视情况选择，也可同时发广播消息SIB2和RRC消息。
在后续的流程中eNB和UE采用调整后的功率进行通信。
由于以上流程主要由eNB实现，下面对eNB的结构进行介绍。
参见图5，本实施例中eNB包括接口模块501、计算模块502、受限分析模块503和调整模块504。
接口模块501用于与UE交互信息，尤其是获得UE上报的第一参考参数等。
计算模块502用于计算第二参考参数等，如计算eNB当前接收功率与eNB的最小接收功率的eNB功率差值。
受限分析模块503用于根据第一参考参数和第二参考参数判断通信网络是否为上行受限或为下行受限。
调整模块504用于根据通信网络为上行受限或为下行受限时，调整覆盖范围。
eNB还包括用于确定UE为满足PH小于ThresPHR的边缘UE的UE筛选模块；用于生成各种消息(如广播消息或RRC消息等)的消息生成模块。
用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。
本发明实施例中eNB根据UE上报的参考参数和自身测得的参考参数确定通信网络的受限情况，是上行受限还是下行受限，并根据受限情况采用相应的调整方案，实现了覆盖范围的自动调整，使得调整后上下行覆盖基本一致，提高了UE的通信质量。本发明实施例对受限分析过程中使用的参数进行修正和平滑过滤，得到较为准确的参数，进而提高了分析受限情况的准确性。同时，本发明实施例提供了多种调整覆盖范围的解决方案，如调整天线倾角或调整功率等，以适用于多种应用场景。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (21)
1.一种调整基站覆盖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
演进基站eNB获得用户设备UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数；
eNB根据第一参考参数和第二参考参数判断出通信网络为上行受限或为下行受限时，调整覆盖范围。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一参考参数包括UE的当前接收功率与UE的最小接收功率的UE功率差值，第二参考参数包括eNB当前接收功率与eNB的最小接收功率的eNB功率差值；
eNB根据UE功率差值和eNB功率差值确定通信网络为上行受限或为下行受限。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，eNB根据UE功率差值和eNB功率差值确定通信网络为上行受限或为下行受限的步骤包括：
eNB根据UE功率差值和累积分布函数得到UE功率差值的分布曲线，以及根据eNB功率差值和累积分布函数得到eNB功率差值的分布曲线；
eNB从UE功率差值的分布曲线上取一个点ΔPdownlink，以及从eNB功率差值的分布曲线取一个点ΔPuplink；
当ΔPdownlink大于预设的下行功率阈值且ΔPuplink小于预设的上行功率阈值时，eNB确定通信网络为上行受限；
当ΔPdownlink小于预设的下行功率阈值且ΔPuplink大于预设的上行功率阈值时，eNB确定通信网络为下行受限。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，UE在上报UE功率差值之前，根据预设的修正值对UE的最小接收功率进行修正。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，UE在上报UE功率差值之前，对UE的当前接收功率和UE的最小接收功率分别进行平滑过滤。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，eNB调整覆盖范围的步骤包括：
eNB通过调整天线倾角来调整覆盖范围；或者
eNB通过调整功率来调整覆盖范围。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，eNB根据通信网络的受限情况来调整天线倾角的步骤包括：
eNB根据UE上报的路径损耗和累积分布函数得到路径损耗的分布曲线；
eNB从路径损耗的分布曲线上取一个点PLevaluate，并根据PLevaluate获得上行覆盖半径Duplink；
eNB根据PLevalnate和eNB功率差值的分布曲线上的一个点ΔPuplink，获得下行覆盖半径Ddownlink；
eNB根据Duplink和Ddownlink调整天线倾角。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当确定通信网络为上行受限时，eNB根据Duplink和Ddownlink调整天线倾角的步骤包括：
eNB根据
调整天线倾角，其中H为天线的挂高；
当确定通信网络为下行受限时，eNB根据Duplink和Ddownlink调整天线倾角的步骤包括：
eNB根据
调整天线倾角，其中H为天线的挂高。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，eNB根据通信网络的受限情况来调整功率的步骤包括：
当确定通信网络为上行受限时，eNB根据PLevaluate和eNB功率差值的分布曲线上的一个点ΔPuplink确定功率的调整值；
当确定通信网络为下行受限时，eNB根据通过调整PO_NOMINAL_PUSCH(j)和α来调整功率。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，eNB将调整后的功率发送给UE。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，eNB通过广播消息第二系统信息块SIB2和/或RRC消息将调整后的功率发送给UE。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，UE为边缘UE。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，UE为功率使用空间PH小于预设PH阈值的边缘UE。
14.一种通信系统，其特征在于，包括eNB和UE；其中
UE用于向eNB上报第一参考参数；
eNB用于获得UE上报的第一参考参数和自身计算的第二参考参数，并根据第一参考参数和第二参考参数判断出通信网络为上行受限或为下行受限时，调整覆盖范围。
15.如权利要求14所述的通信系统，其特征在于，第一参考参数包括UE的当前接收功率与UE的最小接收功率的UE功率差值，第二参考参数包括eNB当前接收功率与eNB的最小接收功率的eNB功率差值；
eNB根据UE功率差值和eNB功率差值确定通信网络为上行受限或为下行受限。
16.如权利要求15所述的通信系统，其特征在于，eNB根据UE功率差值和累积分布函数得到UE功率差值的分布曲线，以及根据eNB功率差值和累积分布函数得到eNB功率差值的分布曲线；从UE功率差值的分布曲线上取一个点ΔPdownlink，以及从eNB功率差值的分布曲线取一个点ΔPuplink；当ΔPdownlink大于预设的下行功率阈值且ΔPuplink小于预设的上行功率阈值时，确定通信网络为上行受限；当ΔPdownlink小于预设的下行功率阈值且ΔPuplink大于预设的上行功率阈值时，确定通信网络为下行受限。
17.如权利要求14、15或16所述的通信系统，其特征在于，eNB通过调整天线倾角来调整覆盖范围；或者，eNB通过调整功率来调整覆盖范围。
18.如权利要求17所述的通信系统，其特征在于，eNB根据UE上报的路径损耗和累积分布函数得到路径损耗的分布曲线；从路径损耗的分布曲线上取一个点PLevaluate，并根据PLevaluate获得上行覆盖半径Duplink；根据PLevaluate和eNB功率差值的分布曲线上的一个点ΔPuplink，获得下行覆盖半径Ddownlink；根据Duplink和Ddownlink调整天线倾角。
19.如权利要求17所述的通信系统，其特征在于，当确定通信网络为上行受限时，eNB根据PLevaluate和eNB功率差值的分布曲线上的一个点ΔPuplink确定功率的调整值；当确定通信网络为下行受限时，eNB根据通过调整PO_NOMINAL_PUSCH(j)和α来调整功率。
20.如权利要求19所述的通信系统，其特征在于，eNB还用于通过广播消息SIB2和/或RRC消息将调整后的功率发送给UE。
21.如权利要求14所述的通信系统，其特征在于，UE为PH小于预设PH阈值的边缘UE。
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