CN102598755A - 用于改善蜂窝电信网络的服务质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于改善蜂窝电信网络的服务质量的方法，在该蜂窝电信网络中，由基站生成的无线波束(102、104、106、108、110、112；202、204、206、208、210、212)来辐射小区(101、201)，每个基站(100、120)包括用于通过形成不同的无线波束来在不同时间辐射相关联的小区的不同区域(103、105；203、205)的装置，其特征在于，该方法包括将第一基站(100)生成的第一无线波束序列(104、106)与至少一个其他基站(120)生成的至少一个其他无线波束序列(204、206)同步，以便限制所述第一基站(100)与所述至少一个其他基站(120)之间的无线干扰的步骤。

Description

用于改善蜂窝电信网络的服务质量的方法
技术领域
本发明涉及用于改善蜂窝电信网络的服务质量并且允许新的订阅类型的方法。
背景技术
已知传统的蜂窝电信网络存在至少以下两个性能限制：
第一性能限制归因于在每个小区中复用同一频带，这导致了在由相同或不同基站生成的不同无线电信号可能彼此干扰的相交小区或扇区边缘处性能等级(例如信号噪声干扰比，用户吞吐量)的显著下降。
第二性能限制归因于室内性能等级(例如信号噪声干扰比，用户吞吐量)，室内性能等级通常是下降的，并且是成本、室外干扰等级和室内覆盖之间折中的结果。实际上，因为经济原因，无线网络传统上被设计为提供室外覆盖，而仅向有限的区域提供室内覆盖(例如，在建筑物内要经受高达10dB到20dB的额外损失，通常不足以在建筑物内部深入传播)。
为了降低小区相交边缘处的干扰等级并且为了提供更加统一的服务质量和体验质量，已提出了多个方案：
在复用一个频率的方案中引入了一种频率复用模式的“干扰方案”；该方法被称为小区间干扰协调ICIC，其降低频带的给定部分上的发射功率。结果是，可以使得在频带的同一给定部分上限制在相邻小区上产生的干扰等级。该方法又被称为部分频率复用。
基于增加小区数目的“容量方案”。通过仿真实验已观察到在没有使用旨在限制干扰的具体方法的情况下，通过减少站点间距离，单个站点的容量也减少了，从而导致系统容量的总体损失。
通过引入家庭基站(femto cell)的“室内方案”，其中家庭基站是被设计为在住宅和企业环境中提供蜂窝服务并且在许可频谱中操作的低成本、低功率的基站。但是，大密度的家庭基站引起显著的干扰，这反过来限制了总体系统容量。
没有任何一个前述方案在整个感兴趣的地理区域上在服务质量和体验质量方面提供希望的统一性，特别是对于带宽密集型应用(例如移动视频)。带宽密集型应用实际上通常要求显著高于传统窄带应用(例如语音、低比特数据速率)所要求的信号噪声干扰比(SINR)等级的SINR等级。
由于如今无线蜂窝网络通常是针对此种窄带应用而设计的，所以与窄带应用相比，最终仅能够在非常有限的覆盖区域中提供诸如移动视频的带宽密集型应用。因此，需要一种从端用户的角度看来在无线蜂窝网络中传递统一的服务质量和体验质量的方法。
发明内容
因此，本发明针对一种用于主要通过更高效地控制小区边缘干扰来改善由蜂窝电信网络提供的服务质量和体验质量的方法。
为了实现这个优点以及其他优点，并且根据本文所体现并且大致地描述的本发明的目的，本发明涉及一种用于改善蜂窝电信网络的服务质量的方法，在蜂窝电信网络中，由基站生成的无线波束来辐射小区，每个基站包括用于通过形成不同的无线波束来在不同时间辐射相关联的小区的不同区域的装置，其特征在于，该方法包括将由第一基站生成的第一无线波束序列与由至少一个其他基站生成的至少一个其他无线波束序列同步，以便限制所述第一基站与所述至少一个其他无线相邻基站之间的无线干扰的步骤。
因此，本发明描述了一种用于向端用户提供更加统一的服务质量和体验质量的简单并且高效的方法，这是由于可以下文所述的完全或部分避免干扰的方式来生成无线波束序列。
在一个实施方式中，所述第一基站的无线波束序列与所述至少一个其他基站的无线波束序列的同步包括对于所述第一基站和所述至少一个其他基站两者，遵循根据预定调度和模式的预定无线波束生成序列的步骤。
在一个实施方式中，根据由所述第一基站和/或所述至少一个其他基站接收的服务质量报告来修改该预定无线波束调度和模式。
在一个实施方式中，由所述第一基站、所述至少一个其他基站和/或由移动终端来生成该服务质量报告。
在一个实施方式中，所述第一基站和所述至少一个其他基站互相发送从移动终端接收的通信消息，以便实现协同多站点MIMO通信。
在一个实施方式中，所述第一基站和所述至少一个其他基站根据基站之间的无线干扰的等级，实现以下一个无线波束序列：
-固定的预定无线波束序列，
-动态修改的无线波束序列，
-用于产生多站点MIMO通信的适应性无线波束序列。
在一个实施方式中，根据所述第一基站与所述至少一个其他基站之间的无线干扰的等级，修改由所述第一基站和/或所述至少一个其他基站形成的波束的数目和/或模式。
在一个实施方式中，竖直地调整该无线波束。
本发明还涉及用于蜂窝电信网络的基站，在该蜂窝电信网络中，由基站生成的无线波束来辐射小区，每个基站包括用于通过形成不同的无线波束来在不同时间辐射相关联的小区的不同区域的装置，其特征在于，该基站包括将第一无线波束序列与由至少一个其他基站生成的至少一个其他无线波束序列同步的装置，以便遵循根据任意一个前述实施方式的方法来限制该基站与所述至少一个其他基站之间的无线干扰。
本发明还涉及一种蜂窝电信网络，其包括由基站生成的无线波束来辐射的小区，每个基站包括用于通过形成不同的无线波束来在不同时间照辐相关联的小区的不同区域的装置，其特征在于，该蜂窝电信网络包括将由第一基站生成的第一无线波束序列与由至少一个其他基站生成的至少一个其他无线波束序列同步的装置，以便遵循根据任意一个前述实施方式的方法来限制所述第一基站与所述至少一个其他基站之间的无线干扰。
附图说明
为了提供对于本发明的进一步的理解而包括了附图，并且将附图并入本说明书并且构成本说明书的一部分，以例示本发明的实施方式，并且与说明书一起解释本发明的原理。
图1、图2、图3和图4是用于实现本发明的一个实施方式的第一基站的无线波束图；以及
图5、图6和图7表示用于实现本发明的一个实施方式的两个相邻基站的功能。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的优选实施方式，在附图中示出了本发明的优选实施方式的示例。只要有可能，在整个附图中将使用相同的参考数字来指代相同或相似的部件。
参考图1，根据本发明的第一基站100能够在不同时间生成或激活一个或多个不同无线波束102、104、106、108、110或112，每个无线波束辐射相关联的小区的不同区域。
换句话说，如以下的表格中所概述的，每个无线波束与中心方位角或水平角相关联：
  波束 方位角(°)
  102 270°
  104 320°
  106 40°
  108 90°
  110 140°
  112 220°
注意到，在本文中这些方位角的值仅作为示例提供。无线波束的最大数目可以是任意正整数，只要在技术上是可行的并且对于系统性能的等级是合理的。
并且注意到，在一个实施方式中，竖直地(即与水平面垂直地)调整无线波束，以便使它们的生成适应于环境。实际上，鉴于在城市以及室内环境中存在高度散射，该适应是可以完成的。
此外，根据本发明的实施方式，基站100包括用于同时激活不同数目的无线波束(如图2、图3或图4中分别表示的一个、三个和六个波束)的装置。在所有这些图中由阴影区域表示所发射的波束。
与由第一基站100同时生成的波束数目无关，所述第一基站100包括用于将第一无线波束序列与由至少一个其他基站实现的至少一个其他无线波束生成序列同步的装置，其中该至少一个其他基站可以辐射与由所述第一基站100所辐射的区域重叠的区域。因此，该至少一个其他基站可以被称为无线相邻基站。
如图5、图6和图7中所示的，当所述第一基站100和所述至少一个其他无线相邻基站都遵循根据预定调度和模式的预定波束生成序列时，可以容易地实现该同步。
在该示例中，为了清楚起见仅示出了两个基站100和120，与第一基站100相关联的第一无线波束序列和与至少一个其他基站120相关联的至少一个其他无线波束序列是相同的，并且包括7个周期：
-第一周期(图5)，其中所述第一基站100和所述至少一个其他无线相邻基站120都同时生成它们的六个无线波束(用于基站100的102、104、106、108、110和112；用于基站120的202、204、206、208、210和212)。
-第二周期(图6)，其中所述第一基站100和所述至少一个其他无线相邻基站120都同时生成它们的以方位角320°辐射的无线波束(用于基站100的无线波束104；用于基站120的无线波束204)。
-第三周期(图7)，其中所述第一基站100和所述至少一个其他无线相邻基站120都同时生成它们的以方位角40°辐射的无线波束(用于基站100的无线波束106；用于基站120的无线波束206)。
-以及四个其他周期(为了清楚起见未示出)辐射波束在每个周期转换处具有50°或80°的偏置(例如在第三周期到第四周期的转变期间，用于基站100的106到108以及用于基站120的206到208)。
例如可以实现由调度和模式定义的这种预定无线波束序列，以便在第一周期期间向分别与基站100和120相关联的小区101和201之中的所有移动终端提供一般性服务。
此后，在接下来的周期中，基站100和120连续地向如103或203(图6)的具体区域并且此后向如105或205(图7)的具体区域提供具体服务，所述具体区域是不相邻的，从而相当大地降低边缘干扰或者实际上不存在边缘干扰。
实际上，如图所示，为了简化说明的目的，无线波束103和203，或者无线波束105和205不出现公共相交边缘，即使由于无线环境的无线传播特性和散射特性，在无线波束103和203仍然重叠的一些地理区域上可能观察到一定等级的干扰。
然而，与基站100和120将根据例如全向天线模式来进行辐射的情况相比，该干扰等级预计相当低。
因此，在如103、105、203和205的具体辐射区域中可以实现更满意的无线信号质量，其无线信号质量远高于当每个基站同时生成所有六个无线波束时或者当基站具有全向天线模式时所获得的质量。
可能要强调的是，在图6和图7中，基于在任意给定时间每个基站有唯一的活动无线波束来实现本发明。但是，在未引起显著的边缘干扰的周期期间可以同时生成多个无线波束。
在该实施方式中，可以根据由所述第一基站和/或所述至少一个其他无线相邻基站所接收的服务质量报告，修改该预定波束调度和模式——例如无线波束的形状、深度和/或宽度。
为此目的，每个基站考虑由所述第一基站、所述至少一个其他无线相邻基站和由移动终端生成的服务质量报告。
基于该服务质量报告，每个基站可能生成用于指示与其他基站的不同的波束干扰等级的数据库。
作为一个示例，鉴于此后所述第一基站100的第j个无线波束被称为BS1j，并且所述至少一个其他无线相邻基站120的第k个无线波束被称为BS2k，可以对多个干扰等级进行分类，从而以简单的方式考虑三个不同的干扰等级，即低级L、中级M和高级H。
如前所述，无线波束序列还可以考虑来自相邻(或邻近)基站的干扰数据库，以确定要生成的无线波束序列。
在一个实施方式中，由每个基站自动进行该考虑，从而可以使该无线波束序列动态地适应于例如传递给定的服务质量。
例如，参考基站100和120，与波束1和4相关联的用户可能具有高业务量的活动，而与波束5和6相关联的用户可能具有适中的活动，并且与波束2和3相关联的用户可能没有业务活动。
在该情况中，在这些基站的不同周期上的无线波束生成序列可能变成[所有，1，1，4，4，5，6]。这为无线波束切换模式提供了一些灵活性，以容许业务量需求中的波动或者无线环境中的改变。
也可以由子带(即所使用的无线载波带宽的一部分)来形成波束切换序列。通常，由传播、信道响应确定子带的数量，或者由标准规定子带的数量。下面示出了对于四个子带的情况的示例。
Figure BPA00001546657200081
在该示例中，用于子带1的无线波束序列是[所有，1，1，4，4，空，6]。已显示了带有“空”的示例，以例示对于给定时隙没有无线波束可以与该子带相关联。类似地，用于子带4的波束序列是[所有，1，1，3，4，空，空]。
尽管无线波束生成是同步的，仍然不能避免小区干扰。在该情况中，根据一个实施方式，所述第一基站和所述至少一个其他无线相邻基站可以互相发送从移动终端接收的通信消息，以便实现协同多站点MIMO通信网络。
在该情况中，所述第一基站和所述至少一个其他无线相邻基站考虑至少三种类型的无线波束序列，即：
-第一种类型的无线波束，其中生成预定无线波束序列，
-第二种类型的无线波束，其中生成动态修改的无线波束序列。
-第三种类型的无线波束，其中考虑多站点MIMO通信网络。
考虑到第一种类型的序列最容易实现并且第三等级最复杂，因此可以根据不同的干扰等级来连续进行它们的实现。
典型而言，干扰等级的增加将对应于所实现类型的序列的复杂程度的增加。
在其他实施方式中，根据无线干扰的等级来修改由所述第一基站形成的无线波束的数目和/或模式。
可以实现本发明的不同实施方式。例如，在长期演进技术中，通过如3GPP协会36.42x规范中所定义的X2接口来提供关于干扰的信息。
并且在一个实施方式中，每个基站具有用于自动修改它的无线波束生成以限制无线波束干扰的装置。因此，根据例如业务量和用户移动性的发展、覆盖区域的拓扑、散射环境的属性、业务量的不统一性来动态调整无线波束模式。

Claims (10)

1.一种用于改善蜂窝电信网络的服务质量的方法，在所述蜂窝电信网络中，由基站生成的无线波束(102、104、106、108、110、112；202、204、206、208、210、212)来辐射小区(101、201)，每个基站(100、120)包括用于通过形成不同的无线波束来在不同时间辐射相关联的小区的不同区域(103、105；203、205)的装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将由第一基站(100)生成的第一无线波束序列(104、106)与由至少一个其他基站(120)生成的至少一个其他无线波束序列(204、206)同步，以便限制所述第一基站(100)与所述至少一个其他基站(120)之间的无线干扰。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一基站的无线波束序列(104、106)与所述至少一个其他基站的无线波束序列(204、206)的同步包括以下步骤：
对于所述第一基站(100)和所述至少一个其他基站(120)两者，都遵循根据预定调度和模式的预定无线波束生成序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据由所述第一基站(100)和/或所述至少一个其他基站(120)接收的服务质量报告来修改所述预定无线波束调度和模式。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，由所述第一基站(100)、所述至少一个其他基站(120)和/或由移动终端来生成所述服务质量报告。
5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，所述第一基站(100)和所述至少一个其他基站(120)互相发送从移动终端接收的通信消息，以便实现协同多站点MIMO通信。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述第一基站和所述至少一个其他基站根据基站之间的无线干扰的等级，实现以下一个无线波束序列：
固定的预定无线波束序列，
动态修改的无线波束序列，
用于产生多站点MIMO通信的适应性无线波束序列。
7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，根据所述第一基站(100)与所述至少一个其他基站(120)之间的无线干扰的等级，修改由所述第一基站(100)和/或所述至少一个其他基站(120)形成的无线波束的数目和/或模式。
8.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，竖直地调整所述无线波束。
9.一种用于蜂窝电信网络的基站，在所述蜂窝电信网络中，由基站生成的无线波束(102、104、106、108、110、112；202、204、206、208、210、212)来辐射小区(101、201)，每个基站(100、120)包括用于通过形成不同的无线波束来在不同时间辐射相关联的小区的不同区域(103、105；203、205)的装置，其特征在于，所述基站包括：
用于将第一无线波束序列(104、106)与由至少一个其他基站(120)生成的至少一个其他无线波束序列(204、206)同步的装置，以便遵循权利要求1到8中的任意一项所述的方法来限制所述基站与所述至少一个其他基站(120)的无线干扰。
10.一种蜂窝电信网络，其包括由基站生成的无线波束(102、104、106、108、110、112；202、204、206、208、210、212)来辐射的小区(101、201)，每个基站(100、120)包括用于通过形成不同的无线波束来在不同时间辐射相关联的小区的不同区域(103、105；203、205)的装置，其特征在于，所述蜂窝电信网络包括
用于将由第一基站(100)生成的第一无线波束序列(104、106)与由至少一个其他基站(120)生成的至少一个其他无线波束序列(204、206)同步的装置，以便遵循权利要求1到8中的任意一项所述的方法来限制所述第一基站(100)与所述至少一个其他基站(120)之间的无线干扰。
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