CN102484875B - 在无线电网络环境中，减少重叠小区当中的干扰 - Google Patents

在无线电网络环境中，减少重叠小区当中的干扰 Download PDF

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Abstract

本发明所公开的是一种用于毫微微小区(104)减少与重叠宏小区(100)的干扰的方法。毫微微小区(104)确定(300)宏小区(100)的软频率复用(“SFR”)信息。根据该信息，毫微微小区(104)确定(302)哪些频率子信道由宏小区(100)指派用于其小区中心用户和哪些频率子信道被指派用于小区边缘用户。(小区边缘用户被给予更高的传输功率分布以便于克服与邻近宏小区的潜在干扰)然后，毫微微小区(104)从小区中心用户频率子信道进行选择(304)以用于向该毫微微小区的用户的传输。通过在小区中心用户频率子信道上发射，毫微微小区(104)减少与重叠宏小区(100)的干扰。当SFR改变时，毫微微小区(104)继续更新其对宏小区的SFR信息的知识并且重新指派(304)频率子信道。如果宏小区(100)检测到(404)其小区中心用户之一“足够接近”毫微微小区(104)，则该宏小区(100)将该小区中心用户重新指派(408)为小区边缘用户以克服干扰。

Description

在无线电网络环境中,减少重叠小区当中的干扰
技术领域
本发明一般涉及无线电通信，并且更特别地涉及减少蜂窝发射机当中的干扰。
背景技术
在复用频率的无线电联网环境(例如，蜂窝电话和数据网络)中，即使移动设备正常地处于一次仅与一个发射机的活动通信中，该移动设备也经常同时地从多个发射机接收信号。移动设备监视这些信号的强度。当信号强度变得大于从移动设备正积极地与其进行通信的发射机接收到的信号的强度时，则该移动设备从其当前发射机“切换”到具有更强信号的发射机。(注意，如由移动设备所测量的信号的强度当该移动设备移动得与发射机分别更接近或更远时通常变得更强或更弱。)然后移动设备积极地与新的发射机进行通信。移动设备继续监视其接收到的信号的强度并且可以切换到又一发射机。
这个切换方法允许移动设备有利地将其通信引导到具有最强的信号的发射机(其通常是最接近的发射机)。该方法还提供了减少的干扰的益处。当移动设备从多个发射机接收信号时，来自除了该移动设备正与其积极地进行通信的这个发射机之外的所有发射机的信号能够干扰在该移动设备与其选择的发射机之间的传输。干扰的量随着干扰信号变得更大(例如，当移动设备移动得更靠近干扰发射机时)而增长。在上文所描述的切换方法中，干扰问题被解决了，因为移动设备最终转换到了具有最强信号的发射机。因此，曾经是最大的干扰源变成移动设备的通信伙伴，使这个发射机不再作为干扰源。
这个切换方法仅当通信网络准许移动设备切换到具有最强信号的发射机时才提供干扰减少的益处。虽然通常是这种情况，但是当发射机的信号与来自“私有”发射机的信号重叠时，可能不是这种情况。为了本发明的目的，我们使用蜂窝网络的术语：“正常的”或非私有的发射机被称作“宏小区”发射机，而私有的发射机被称作“毫微微小区”发射机。毫微微小区的提供者可以使它安全，使得毫微微小区不允许其本身变成用于伴随出现的每个移动设备的活动的发射机。(通常，这意味着毫微微小区将仅托管知道如何使用公知的认证和安全协议登录到毫微微小区中的那些移动设备。)尽管毫微微小区通常以比由宏小区发射机使用的低得多的功率级别进行发射，但是当移动设备移动得“足够靠近”毫微微小区发射机时，该毫微微小区的信号能够变成当前的切换方法不能够处理的干扰源。在一些情况下，干扰是如些严重以致其在宏小区中引起了“覆盖盲区”。
稍微更详细地重复以上示例，移动设备移向安全的毫微微小区发射机，直到该毫微微小区的信号干扰(或者潜在地干扰)移动设备与宏小区发射机的通信。这个特定的移动设备没有被授权对该毫微微小区进行访问并且因此不能够切换到毫微微小区。即使从宏小区接收到的信号可能比从更靠近的毫微微小区接收到的信号更弱，该移动设备也必须继续与其宏小区发射机进行通信。来自毫微微小区的干扰增长并且不能够通过当前的方法来减轻。因此，在移动设备与其宏小区之间的传输可能干扰毫微微小区与其设备之间的传输。
发明内容
本发明处理了以上考虑和其它考虑，这能够通过参考说明书、附图以及权利要求来理解。根据本发明的方面，重叠宏小区中的毫微微小区确定重叠宏小区的软频率复用(“SFR”)信息。根据该SFR信息，毫微微小区确定哪些频率子信道由宏小区指派用于其小区中心用户(例如，移动设备或配备蜂窝的膝上型计算机)和哪些频率子信道被指派用于小区边缘用户。(通常小区边缘用户被宏小区给予更高的传输功率分布以便于克服与邻近宏小区的潜在干扰。)然后，毫微微小区从小区中心用户频率子信道中(也就是，从较低功率频率子信道中)进行选择以用于对毫微微小区的用户(也就是，对既被授权对毫微微小区进行访问当前又正在对毫微微小区进行访问的那些移动设备)的传输。通过在小区中心用户频率子信道上发射，毫微微小区减少了与重叠宏小区的传输的干扰。
当SFR改变时，毫微微小区继续更新其宏小区的SFR信息的知识并且重新指派频率子信道。
已知的蜂窝通信技术能够由毫微微小区用来确定宏小区的SFR信息。例如，在3GPP LTE系统中，毫微微小区能够使用回程通信来通过X2接口接收相对-窄带-TX-功率-指示符消息。毫微微小区还能够直接对宏小区的下行链路参考信号进行测量。
在兼容的方法中，如上文所讨论的，在一些实施例中宏小区指派频率子信道以供其小区中心用户使用和供其小区边缘用户使用。如果宏小区检测到其小区中心用户之一“足够接近”毫微微小区，则该宏小区将该小区中心用户重新指派为小区边缘用户(也就是，该宏小区将该用户重新指派到具有更大功率的频率子信道)以克服干扰。在替代实施例中，宏小区将指派用于供小区中心用户使用的频率子信道划分成两个子集。第一子集中的频率子信道被指派更高的功率。当宏小区检测到小区中心用户“足够接近”毫微微小区时，该小区中心用户被指派到第一(即，更高的功率)子集中的频率子信道以克服干扰。
宏小区能够通过首先从用户接收邻居列表来确定其小区中心用户“足够接近”毫微微小区，该邻居列表包括毫微微小区。用户告诉宏小区从其邻居并且特别地从毫微微小区接收到的信号的强度。当从毫微微小区接收到的信号的强度在阈值之上时，用户是“足够接近”该毫微微小区。
附图说明
虽然所附权利要求详细地阐述了本发明的特征，但是可以根据以下的结合附图所进行的具体描述最好地理解本发明及其目的和优点，在附图中：
图1a和1b是其中宏小区重叠毫微微小区的代表性环境的概观；
图2是用于毫微微小区或宏小区的控制器的示意图；
图3是用于毫微微小区减少与重叠宏小区的信号干扰的示例性方法的流程图；
图4是用于宏小区减少与重叠毫微微小区的信号干扰的示例性方法的流程图；以及
图5a和5b是用于由宏小区指派的频率子信道的功率分布的曲线图。
具体实施方式
转向附图，其中相同的附图标记指代相同的元素，本发明被图示为正在适当的环境中被实现。以下描述基于本发明的实施例，并且不应视为在本文中未明确描述的替代实施例方面限制本发明。
图1a示出了频率复用通信环境。控制器100在地理区域102上(与其关联的基础设施元素，如本领域中所知的)进行通信。因为在今天的世界中大部分频率复用环境是基于蜂窝式无线电技术的，所以本描述使用蜂窝式术语并且称控制器100为“宏小区控制器”并且称在其上进行通信的地理范围为“宏小区”。然而，请注意，本发明不限于特定的技术和与该术语“蜂窝式”相关联的实施例，而适用于任何频率复用通信环境。
为了便于讨论，有时单独地使用的词语“宏小区”指的是宏小区控制器100(如在“宏小区100指派频率”中)，并且有时指的是地理区域102(如在“移动设备108移动到宏小区102的边缘”)中。根据上下文“宏小区”的使用总是清楚的。
在图1a中，毫微微小区控制器104在与宏小区区域102重叠的小的地理区域106上进行通信。(再次在这里，在本讨论中词语“毫微微小区”有时指的是毫微微小区控制器104并且有时指的是毫微微区域106)。
示出了使用配备有通信的设备108的人。设备108可以是配备成与宏小区100进行通信的任何东西。典型的设备108包括蜂窝电话、个人数字助理、膝上型计算机以及移动的或原地固定的其它计算设备。因为设备108与宏小区100进行通信，所以本讨论称设备108为宏小区100的“用户”。注意，在本讨论中，词语“用户”被保留用于通信设备而不是人类。
图1a还示出了毫微微小区104的用户110。毫微微小区104可以被配置成允许仅对特定的用户进行访问。为了使用由毫微微小区104提供的通信服务，用户110可能需要将它本身认证为登记的用户。适当的认证技术在本领内是公知的。
图1a的毫微微小区106被示出为整个地包含在宏小区102内，并且在宏小区102的边缘附近。(从实践的观点看，“在宏小区102的边缘附近”意味着“远离宏小区控制器100但是仍然在它的通信范围内。”)不一定是这种情况。要点是存在宏小区区域102与毫微微小区区域106的一些重叠。图1b示出了其中毫微微小区106在宏小区102的中心附近的稍微不同的通信环境。(“在宏小区102的中心附近”意味着“在宏小区控制器100附近。”)本发明的一些实施例不同地对待图1a和1b的环境，如在下文中所充分地讨论的。
图2中呈现了宏小区100和毫微微小区104控制器的功能组件的非常简化的视图。实际上，支持频率复用通信环境的网络基础设施通常是极其复杂的并且涉及很多硬件设备、软件和固件程序、以及将所有事物连接在一起的通信协议。这个基础设施的细节在本领中是公知的，因此本讨论没有仅仅集中在通过本发明的实施修改的那些方面。
图2的控制器100、104通过通信收发信机200和天线202与其用户108、110进行通信。通信是在处理器202的控制之下。一些但不是所有的控制器100、104包括允许控制器100、104与在频率复用通信环境中的其它基础设施设备进行通信的回程接口204。作为一个示例，回程接口可以是在3GPP LTE系统中公知的X2接口。
在行进到图3和4以及对本发明的实施例的讨论之前，按顺序对频率复用进行短的回顾。图5a描绘了如何将传输功率指派给用于通信的频率子信道的两个示例。在功率谱曲线图500中，表示F1的频率子信道被指派了比指派给其它频率子信道F2和F3更高的功率分布。功率谱曲线图502将更多的功率指派给频率子信道F3。暂时忽略毫微微小区，一个宏小区100可以使用频谱500而邻近宏小区(在图示未被图示)使用频谱502。在用于邻近宏小区的指派的功率谱500、502中的差减少了邻近宏小区之间的传输干扰。邻近宏小区的控制器使它们的频谱彼此协调(可能经由空中通信或经由X2回程接口204)以减少干扰，并且必要时可以通过时间改变它们的功率谱。
如上文中在背景部分所描述的，当宏小区100的用户108移向邻近宏小区时，邻近宏小区减少了干扰。用户108被“切换”，也就是，用户108开始使用其接收的最强的信号(或最强的信号之一)，因此将其最大的干扰源变成有用的通信信道。
现在转向图3，涉及本发明的方面的典型场景是其中宏小区100的用户108靠近毫微微小区104的场景。如通过来自毫微微小区104的信号干扰所测量的，该靠近是“足够接近”，如果毫微微小区104正是另一宏小区，则用户108将被诱使切换到毫微微小区104。然而，用户108未被授权(或不想要)切换到毫微微小区104。为了处理这种情况，毫微微小区104执行图3中所示出的示例性方法。
该方法在步骤300中开始，其中毫微微小区104从重叠宏小区100接收软频率复用(“SFR”)信息。这个SFR信息能够包括模式和分布信息，诸如指派给频率子信道的功率谱(见图5a)。公知的技术可供毫微微小区104用来发现这个信息。在一些实施例中，毫微微小区104通过X2回程通信接口204来接收作为相对-窄带-TX-功率-指示消息传递的这个信息。在其它实施例中，毫微微小区104通过直接测量由宏小区100发射的下行链路参考信号来对这个信息进行解码。
在步骤302中，毫微微小区104对从宏小区100接收到的SFR信息进行分析。毫微微小区104能够在要由宏小区100指派给小区中心用户的频率子信道与要指派给小区边缘用户的频率子信道之间进行区分。在这里的推理是当用户108在宏小区102的中心附近时(暂时忽略毫微微小区的可能干扰存在)，从宏小区100到用户108的传输能够处于更低的功率设置处。当用户108靠近宏小区102的边缘时，传输处于更高的功率处以克服来自邻近宏小区的可能干扰。
基于其对SFR信息的分析，在步骤304中毫微微小区104将更高的调度优先级指派给由宏小区100指派的那些频率子信道以供宏小区的小区中心用户使用。在步骤306中，毫微微小区104在其在小区中心频率子信道上向其用户110进行发射时遵守这个优先级调度。在其中毫微微小区104在宏小区102的边缘附近的情形下(例如，如图1a中)，使用更低的功率小区中心频率子信道以用于其自己的传输减小了毫微微小区104与宏小区100之间的干扰量，因为宏小区100的用户108(当在宏小区102的边缘附近并且因此在毫微微小区104附近时)使用了小区边缘频率子信道。(在其中毫微微小区104在宏小区100的中心附近的情形下，宏小区100能够采取进一步的行动以减少信号干扰，如在下文中参考图4所描述的。)
可选步骤308仅是注解，在特定情况下，毫微微小区104可能需要使用小区边缘(更高的功率)频率子信道中的一个。
毫微微小区104定期地或在发现来自宏小区100的SFR信息已经改变时重复图3的方法(如当宏小区100与其邻近宏小区协同地改变其功率谱时常常期望做的一样)。
根据本发明的方面，图4呈现了宏小区100能够继续执行以便于减少与毫微微小区104的信号干扰的两种方法。在前两个步骤中，宏小区100指派一些频率子信道以供其小区中心用户使用(步骤400)和其它的频率子信道以供其小区边缘用户使用(步骤402)。在图3的步骤302中存在由毫微微小区104检测到的相同的指派，如上文所讨论的。在进行具体的指派中，宏小区100与邻近宏小区协同以减少与它们的信号干扰。
在图4的情形下，宏小区100的用户108是小区中心用户，也就是，因为用户108正远离宏小区102的边缘操作，所以用户108能够使用更低的功率频率子信道之一。然而，毫微微小区106也位于远离宏小区102的边缘处，如图1b中所描绘的。当用户108移动得“足够接近”毫微微小区104时，用户108和毫微微小区104进入潜在的冲突。在步骤404中，宏小区100检测这个事件(也就是，其中毫微微小区104位于远离宏小区102的边缘处并且其中小区中心用户108足够接近毫微微小区104的情况)。
对于成问题的信号干扰宏小区100检测其用户108足够接近毫微微小区104的一个方式是基于标准技术，由此用户108定期地向宏小区100报告其“邻居列表”。该邻居列表通常列举了当前用户108正接收其信号的那些控制器以及每个信号的强度的指示。在步骤404中，所报告的邻居列表包括毫微微小区104。当如由用户108报告的从毫微微小区104接收到的信号强度在阈值之上时，或当其与其它报告的信号高度有关时，宏小区100确定其用户108足够接近毫微微小区104。在正常的操作中(也就是，在毫微微小区104由邻近宏小区代替的情况下)，这个确定用户108“足够接近”将触发用户108切换到产生如由用户108接收到的最强的信号的控制器。然而，在图4的情形下，用户108不能够被切换到毫微微小区104(例如，用户108未被授权对毫微微小区104进行访问或不想要访问)。
如果已经判定其小区中心用户108足够接近毫微微小区104，则在判定框406中宏小区100行进到步骤408或行进到步骤410。这两个选项正常地将是两个单独的实施例，但是两个选项都能够被体现在一个宏小区100中。
如果宏小区100选择行进到步骤408的选项，则宏小区100将用户108重新调度为小区边缘用户(即使用户108仍然远离宏小区102的边缘)。指派给小区边缘用户的频率子信道具有更高的功率分布，并且这个更高的功率允许用户108克服与附近的毫微微小区104的干扰。如果用户108稍后远离毫微微小区104移动，则其可以再次被重新调度为小区中心用户。
如果不是那样，而是宏小区100选择行进到步骤410的选项，则宏小区100将指派用于小区中心用户的频率子信道划分成两个子集。(当然，每当宏小区100将频率子信道指派为组以供小区边缘用户和供小区中心用户使用时，就可以完成这个指派。不是必需的是，宏小区100等待直到其用户108足够接近毫微微小区104以进行步骤410的指派。)在划分的过程中，宏小区100建立分阶段的功率分布，其中指派供小区中心用户使用的频率子信道的一个子集被给予比其它频率子信道更高的功率。这在图5b的频谱504中被图示。在这个示例中，小区边缘用户仍然被给予了最高的功率(频率子信道F1)，而小区中心用户中的一些被给予了比其它小区中心用户(频率子信道F3)更高的功率(频率子信道F2)。为了足够接近的用户108的目的，宏小区100将更高的调度优先级给予了具有更高功率的小区中心频率子信道的子集(图5b中的F2)。因此，用户108被给予稍微更多的功率以允许其克服来自毫微微小区104的信号干扰。如果用户108远离毫微微小区104移动，则其能够被重新调度以使用更低的功率频率子信道(F3)。
鉴于可以应用本发明的原理的许多可能的实施例，应当认识到在本文中参考附图所描述的实施例意在仅是说明性的，并且不应当被理解为限制本发明的范围。例如，尽管本发明能够被用在任何频率复用通信环境中，但是从头到尾使用了蜂窝式术语。因此，如在本文中所描述的本发明考虑了如可能落入以下权利要求和其等同物的范围内的所有这样的实施例。

Claims (8)

1.一种用于毫微微小区(104)减少与所述毫微微小区(104)重叠的宏小区(100)的信号干扰的方法，所述方法包括：
由所述毫微微小区(104)获得(300)所述重叠宏小区(100)的软频率复用SFR信息；
由所述毫微微小区(104)分析所获得的SFR信息，以在要指派给所述宏小区(100)的小区中心用户的频率子信道与要指派给所述宏小区(100)的小区边缘用户的频率子信道之间进行区分；
由所述毫微微小区(104)将用于毫微微小区下行链路传输的高调度优先级给予(304)要指派给所述宏小区(100)的小区中心用户的频率子信道；以及
由所述毫微微小区(104)在高调度优先级频率子信道上向所述毫微微小区(104)的用户发射(306)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述SFR信息选自包括以下的组：SFR模式和功率分布。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，获得SFR信息的步骤包括：经由回程通信来获得所述SFR信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述回程通信包括X2接口，所述X2接口支持相对-窄带-TX-功率-指示符消息传递。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，获得SFR信息的步骤包括：经由所述宏小区的下行链路参考信号的测量来获得所述SFR信息。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
由所述毫微微小区检测所述重叠宏小区的所述SFR信息的改变；以及
由所述毫微微小区重复所述获得、分析、给予以及发射步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
由所述毫微微小区定期地执行所述获得步骤；以及
如果所述重叠宏小区的所述SFR信息已经改变，则由所述毫微微小区重复所述分析、给予以及发射步骤。
8.一种用于控制毫微微小区的控制器(104)，所述控制器(104)包括：
收发信机(200)；以及
处理器(202)，所述处理器(202)操作地连接到所述收发信机(200)，并且被配置用于：获得(300)与所述毫微微小区重叠的宏小区(100)的软频率复用SFR信息；分析(302)所获得的SFR信息以在要指派给所述宏小区(100)的小区中心用户的频率子信道与要指派给所述宏小区(100)的小区边缘用户的频率子信道之间进行区分；将用于毫微微小区下行链路传输的高调度优先级给予要指派给所述宏小区(100)的小区中心用户的频率子信道；以及经由所述收发信机(200)在高调度优先级频率子信道上向所述毫微微小区的用户发射(306)。
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