CN102573029A - 环境自适应的家庭基站下行功率设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，该下行功率设置方法的内容为：家庭基站HeNB根据与附近受害MUE之间的路损情况，调节下属HUE的目标信干噪比，进而设置家庭基站HeNB自身的下行发送功率。本发明中的家庭基站根据其周围受害用户的分布情况，改变下属HUE的目标信干噪比，从而设置其下行发送功率，使受害用户在受到保护的同时，充分提高本小区的吞吐量。

Description

环境自适应的家庭基站下行功率设置方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种环境自适应的家庭基站下行功率设置方法。

背景技术

随着通信技术的发展，在未来的移动通信系统中将存在混合网络的应用场景，如在宏基站形成的具有良好规划的蜂窝网络覆盖范围内，存在多个LPN(Low Power Node)，如此在某些区域中就会存在宏基站和LPN重复覆盖，形成多层网络。

混合网中LPN的引入打破了单层蜂窝网中用户的归属原则，导致混合网中的干扰场景与原来单层蜂窝网的干扰场景完全不同。以图1所示场景为例，说明当LPN是一个CSG(ClosedSubscriber Group)家庭基站时混合网的干扰情况。图1中，MeNB表示蜂窝网络的宏基站，MUE表示归属于MeNB的用户；HeNB表示家庭基站，HUE表示归属于HeNB的用户。当一个宏基站用户MUE 2移动到HeNB的覆盖范围内时，MUE 2检测到来自HeNB的很强的下行信号强度；因为HeNB是CSG，不能允许MUE 2接入，所以MUE 2还是只能归属于宏基站MeNB，并受到HeNB很强的下行干扰。这种强烈的下行干扰不仅严重影响MUE 2对于下行数据信道PDSCH(PhysicalDownlink Shared CHannel)的接收，而且严重影响其对下行控制信道PDCCH(Physical DownlinkControl CHannel)的接收。在图1所示的场景中，MeNB是受干扰小区基站，HeNB是干扰小区基站，MUE 2为一个受害用户。

对于如何降低用户在接收PDSCH时受到的干扰，3GPP在R8、R9中已有深入讨论，这些R8、R9干扰协调技术虽然可以用于混合网中的用户，使其降低对数据信道接收的干扰，但是对于如何降低用户对PDCCH接收的干扰，R8、R9技术并未提及，该问题也正成为3GPP R10技术研究的重点。

对于如何降低用户对PDCCH接收时受到的干扰，传统的一个解决方案是让家庭基站HeNB对其下行发送功率进行设置，比如适当降低家庭基站的下行发送功率，从而降低其用户的下行接收信干噪比，以此来达到保护家庭基站附近的宏用户对宏基站控制信道的接收。HeNB根据下属用户HUE的目标信干噪比(SINR)进行功率设置的思想可以表示为如下公式：

$P_{\mathrm{HUE}\_\mathrm{received}}=10{\log }_{10}({10}^{I/10}+{10}^{N_{\mathrm{backgroud}\_\mathrm{noise}}/10})+x\left[\mathrm{dBm}\right]---\left(1\right)$

P_HeNB＝max(P_min，min(PL_estimation+P_{HUE_received}，P_max))[dBm]    (2)

其中，P_max和P_min分别表示HeNB的最大、最小发送功率；I表示HUE受到的干扰功率；N_{background_noise}表示HUE受到的背景噪声功率；x表示HUE的目标信干噪比；PL_estimation表示HeNB到HUE的路损；P_{HUE_received}表示HUE的目标接收功率，P_HeNB表示HeNB的下行发送功率。

上述方法中，HeNB如何设置HUE的目标信干噪比是一个大问题。一种方式是固定地将目标信干噪比设置为一个最高值，这样就无法对MUE接收控制信道进行保护；另一种方式是固定将目标信干噪比设置为一个最低值，这样保护了潜在的受害MUE，但是同时也极大地降低了HeNB自身对下属HUE的服务质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，该方法能使受害用户MUE在受到保护的同时，充分提高家庭基站HeNB所在小区的吞吐量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，该下行功率设置方法的内容为：家庭基站HeNB根据与附近受害MUE之间的路损情况，调节下属HUE的目标信干噪比，进而设置家庭基站HeNB自身的下行发送功率P_HeNB：

P_HeNB＝max(P_min，min(PL_estimation+P_{HUE_received}，P_max))

$P_{\mathrm{HUE}\_\mathrm{received}}=10{\log }_{10}({10}^{I/10}+{10}^{N_{\mathrm{backgroud}\_\mathrm{noise}}/10})+T_{\min }+\mathrm{\Δ}$

其中，I表示HUE受到的干扰功率；N_{background_noise}表示HUE受到的背景噪声功率；T_min是HUE的最低目标信干噪比；P_max、P_min分别表示HeNB的最大、最小发送功率；PL_estimation表示HeNB到HUE的路损；P_{HUE_received}表示HUE的目标接收功率；Δ为HUE目标信干噪比的自适应调整因子。

作为本发明的一种优选方案，所述HUE目标信干噪比的自适应调整因子Δ的表达式为：

Δ＝max(α(PL_{HeNB_MUE_estimated}-PL_{HeNB_MUE_min})，0)

其中，PL_{HeNB_MUE_estimated}表示HeNB到自身检测到的产生最强上行干扰的MUE的估计路损，PL_{HeNB_MUE_min}是预设置的HeNB到MUE间最小路损门限；α为路损映射系数，其作用是将路损的变化映射为HUE目标信干噪比的变化。

作为本发明的另一种优选方案，所述HUE目标信干噪比的自适应调整因子Δ的表达式为：

Δ＝max(β(R_max-R_M)，0)

其中，R_M表示HeNB检测到的最强MUE的上行接收功率，R_max是预设置的最大上行接收功率门限，β为功率映射系数，其作用是将MUE上行接收功率的变化映射到HUE目标信干噪比的变化。

本发明的有益效果在于：本发明中的家庭基站根据其周围受害用户的分布情况，改变下属HUE的目标信干噪比，从而设置其下行发送功率，使受害用户在受到保护的同时，充分提高本小区的吞吐量。

附图说明

图1为混合网络中的干扰场景结果示意图；

图2为本发明所述的环境自适应的家庭基站下行功率设置方法中不同α值对SINR的影响；

图3为本发明所述的环境自适应的家庭基站下行功率设置方法与传统的下行功率设置方法的SINR性能对比示意图。

具体实施方式

本发明面向的是第四代移动通信系统中的混合网络，该混合网络是在宏基站组成的蜂窝网络基础上，加入多个低功率节点LPN(Low Power Node)，从而形成不同功率基站覆盖的多层网络。本发明提出的环境自适应的家庭基站下行功率设置方法是家庭基站根据周围受害MUE的分布情况，自适应调整下属HUE的目标信干噪比，从而设置其下行发送功率。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，该方法的主要内容是：HeNB根据与其附近受害MUE之间的路损情况，调节下属HUE的目标信干噪比，从而设置HeNB自身的下行发送功率。所述下属HUE的目标接收功率P_{HUE_received}的设置为：

$P_{\mathrm{HUE}\_\mathrm{received}}=10{\log }_{10}({10}^{I/10}+{10}^{N_{\mathrm{backgroud}\_\mathrm{noise}}/10})+T_{\min }+\mathrm{\Δ}\left[\mathrm{dBm}\right]---\left(3\right)$

Δ＝max(α(PL_{HeNB_MUE_estimated}-PL_{HeNB_MUE_min})，0)[dB]    (4)

其中，I表示HUE受到的干扰功率；N_{background_noise}表示HUE受到的背景噪声功率；T_min是HUE的最低目标信干噪比；PL_{HeNB_MUE_estimated}表示HeNB到其检测到的产生最强上行干扰的MUE的估计路损，PL_{HeNB_MUE_min}是预设置的HeNB到MUE间最小路损门限；α为路损映射系数，其作用是将路损的变化映射为HUE目标信干噪比的变化。

所述HeNB自身的下行发送功率P_HeNB设置为：

P_HeNB＝max(P_min，min(PL_estimation+P_{HUE_received}，P_max))[dBm]    (5)

其中：P_max、P_min分别表示HeNB的最大、最小发送功率；PL_estimation表示HeNB到HUE的路损。

实施例二

本实施例提供一种环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，该方法与实施例一的区别在于：HeNB根据检测到的附近受害MUE的上行接收功率调节下属HUE的目标信干噪比，进而设置自身的下行发送功率P_HeNB为：

P_HeNB＝max(P_min，min(PL_estimation+P_{HUE_received}，P_max))[dBm]    (6)

$P_{\mathrm{HUE}\_\mathrm{received}}=10{\log }_{10}({10}^{I/10}+{10}^{N_{\mathrm{backgroud}\_\mathrm{noise}}/10})+T_{\min }+\mathrm{\Δ}\left[\mathrm{dBm}\right]---\left(7\right)$

Δ＝max(β(R_max-R_M)，0)[dB]                                     (8)

其中，I表示HUE受到的干扰功率；N_{background_noise}表示HUE受到的背景噪声功率；T_min是HUE的最低目标信干噪比；PL_estimation表示HeNB到HUE的路损；R_M表示HeNB检测到的最强MUE的上行接收功率，R_max是预设置的最大上行接收功率门限，β为功率映射系数，其作用是将MUE上行接收功率的变化映射到HUE目标信干噪比的变化。R_max可以根据HeNB位于Macro小区的不同位置而设置不同值，当然也可以根据实际需要设置固定的值。

实施例三

本发明中，家庭基站HeNB根据周围受害MUE的分布情况自适应调整下属HUE的目标信干噪比，从而灵活地设置其下行发送功率。HeNB在受害MUE较近时，降低下行发送功率，对受害MUE进行保护；在受害MUE较远时，适当提升下行发送功率，提高下属HUE的吞吐量。家庭基站根据其周围受害用户的分布情况，调整下属HUE的目标信干噪比，是通过在HUE最小目标信干噪比的基础上增加一个目标信干噪比的自适应调整因子Δ来实现的。目标信干噪比的自适应调整因子Δ与家庭基站检测到的周围受害用户的分布有关，实施例一中的α将家庭基站与受害用户的路损与最小路损门限的差值与目标信干噪比自适应调整因子Δ联系起来；实施例二中的β将家庭基站检测到受害用户的上行接收功率与最大接收功率门限的差值与目标信干噪比自适应调整因子Δ联系起来。家庭基站与受害用户的最小路损门限PL_{HeNB_MUE_min}与家庭基站检测到受害用户的上行最大接收功率门限R_max都是可以预先设置的参数，它们决定了家庭基站以最小目标信干噪比T_min设置功率时受害用户的分布情况。

为了进一步验证实施例一和二所述的环境自适应的家庭基站下行功率设置方法的性能，本实施例对其进行了仿真，仿真结果如图2和3所示。

图2是本发明所述下行功率设置方案中α取不同值时MUE和HUE的信干噪比的累计概率分布(Cumulative distribution function，CDF)图，图中也给出了HeNB不采用本发明所述的功率设置方法，而以最大发送功率进行发送时MUE和HUE的信干噪比的CDF曲线。由图可见，无功率设置时有近18％的MUE的信干噪比在-6dB以下，而采用本发明所述方法后，只有近6％的MUE的信干噪比低于-6dB。因此，本发明对MUE的信干噪比改善是很明显的。此外，可以发现，随着α的增加，HUE在高信干噪比区的比例也相应增加。

图3是本发明所述的下行功率设置方案与HUE信干噪比固定设为-4dB方案的MUE和HUE信干噪比的累计概率分布图。由图可见，在低信干噪比区，本发明所述方案中的MUE的比例与HUE信干噪比固定为-4dB的方案中MUE的比例基本一致，而在高信干噪比区，本发明所述方案中HUE的比例高于固定为-4dB的方案。综上所述，本发明所述方法在保护受害MUE的同时，还能够达到提高HUE吞吐量的目的。

本发明主要应用在由家庭基站与宏蜂窝组成的混合网中，通过对家庭基站的下行发送功率进行设置，降低受害用户在接收信号时的干扰。本发明适用于LTE-A网络系统，也适用于其他由不同功率基站覆盖的多层网络系统。本发明通过对家庭基站的下行发送功率进行灵活设置，既保护了另一层网络的受害用户，同时又充分提高本网络的吞吐量。

本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (3)

1.一种环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，其特征在于，该下行功率设置方法的内容为：家庭基站HeNB根据与附近受害MUE之间的路损情况，调节下属HUE的目标信干噪比，进而设置家庭基站HeNB自身的下行发送功率P_HeNB：

P_HeNB＝max(P_min，min(PL_estimation+P_{HUE_received}，P_max))

$P_{\mathrm{HUE}\_\mathrm{received}}=10{\log }_{10}({10}^{I/10}+{10}^{N_{\mathrm{backgroud}\_\mathrm{noise}}/10})+T_{\min }+\mathrm{\Δ}$

其中，I表示HUE受到的干扰功率；N_{background_noise}表示HUE受到的背景噪声功率；T_min是HUE的最低目标信干噪比；P_max、P_min分别表示HeNB的最大、最小发送功率；PL_estimation表示HeNB到HUE的路损；P_{HUE_received}表示HUE的目标接收功率；Δ为HUE目标信干噪比中的自适应调整因子。

2.根据权利要求1所述的环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，其特征在于，所述HUE目标信干噪比的自适应调整因子Δ的表达式为：

Δ＝max(α(PL_{HeNB_MUE_estimated}-PL_{HeNB_MUE_min})，0)

其中，PL_{HeNB_MUE_estimated}表示HeNB到自身检测到的产生最强上行干扰的MUE的估计路损，PL_{HeNB_MUE_min}是预设置的HeNB到MUE间最小路损门限；α为路损映射系数，其作用是将路损的变化映射为HUE目标信干噪比的变化。

3.根据权利要求1所述的环境自适应的家庭基站下行功率设置方法，其特征在于，所述HUE目标信干噪比的自适应调整因子Δ的表达式为：

Δ＝max(β(R_max-R_M)，0)

其中，R_M表示HeNB检测到的最强MUE的上行接收功率，R_max是预设置的最大上行接收功率门限，β为功率映射系数，其作用是将MUE上行接收功率的变化映射到HUE目标信干噪比的变化。

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