CN102802267B - 一种用于上行干扰协调的资源分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于上行干扰协调的资源分配方法，该方法适用于扇区化同频组网移动通信系统，包括如下步骤：A、基站对本小区的每个扇区的频带进行预规划，将每个扇区的全部可用带宽的频率资源分为中心频带、小区边缘频带、第一扇区边缘频带和第二扇区边缘频带四个部分；并且同一个小区的相邻扇区的同类频带彼此正交；B、基站收到用户上报的信息，根据用户上报的信息反映的用户对邻扇区干扰的大小设定用户属性，并根据用户属性进行用户分类合并；C、在每个调度时刻，基站根据用户类型为用户分配不同的频带资源。本发明方法综合考虑小区所受共址用户和非共址用户的干扰，可以有效提高整个频带的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种用于上行干扰协调的资源分配方法。
背景技术
目前的移动通信系统中，根据组网形式的不同，可分为同频组网(小区间复用因子为1)和异频组网(小区间复用因子为N，N≥3)。
异频组网的情况下，不同的相邻小区之间使用不同的频带，优点是不会产生小区间干扰或只有很小的小区间干扰(来自非相邻小区的干扰信号)，但是缺点是每个小区可用带宽变成整个系统可用带宽的1/N。因此，对于异频组网，虽然干扰抑制的方式较简单，但是整体吞吐量还是受到影响。
对于同频组网，相邻小区之间都可以使用全部的系统带宽，频带利用率远高于异频组网，但是小区间干扰会成为影响整体吞吐量的关键因素。在基于正交频分复用(OFDM)技术的蜂窝无线通信系统中，小区内用户通过频分复用实现信号的正交以解决小区内干扰的问题；但是作为代价，同频组网会带来较强的小区间干扰。因此如何降低小区间干扰，成为同频组网的无线通信系统中的一个重要研究课题。为了保证频谱传输效率，改善小区中用户性能，同频组网都采用相对复杂的小区间干扰协调来抑制小区间干扰。
此外，在同频组网中，根据天线形态的不同(如全向天线和定向天线)，可再进一步细分为全向同频小区组网和扇区化同频组网。在城区环境中，为了增大无线通信系统的容量，往往会引入扇区化定向天线，即每个基站(eNodeB)下划分多个扇区，每个扇区各有一套独立的时频资源，通过天线的定向增益来抑制同址扇区之间的干扰，这样能获得更高的天线增益，既能增加覆盖距离又能提高小区容量。而为了保证连续覆盖，相邻扇区交界处仍有一定的天线增益，这样相同基站下的多个扇区间的干扰就不能得到有效抑制。这种共址扇区间干扰与小区间干扰的原理十分相似，为了描述统一和简单起见，下文中将扇区也称为小区，相同基站下的多个共址扇区间的干扰称为共址干扰。
同频干扰可以分为如下几种情况：
情况一：非共址小区边缘用户离本小区基站较远，离相邻非共址基站较近，这部分用户对非共址邻小区的干扰较大，同时自身受到非共址邻小区的边缘用户的干扰也较大；
情况二：共址相邻小区的扇区边缘用户，如果离基站较近(处于小区中心)，则其对相邻共址小区的共址干扰也较大，特别是对相邻共址小区的小区边缘用户的影响最大，因为此时路损对信号的衰落远小于定向天线对信号的衰减；
情况三：共址相邻小区的扇区边缘用户，如果离基站较远，那么他既是扇区边缘用户又是小区边缘用户，其对共址邻小区的小区边缘用户干扰较大，同时对非共址邻小区的小区边缘用户干扰也较大。
为了描述统一和简单起见，根据用户所处位置的不同对用户进行分类。下面结合图1对所述分类进行说明。图1所示的相邻小区101、102和103组成的区域，其中粗实线所示为非共址小区边界，细实线所示为共址小区(扇区)的边界。将位于非共址小区边缘且离本小区基站较远，但是离共址小区边缘也较远的用户称为小区边缘用户，例如用户106；对于离本小区基站较近，且离共址小区边缘也较近的用户称为扇区边缘用户，例如用户104；对于离本小区基站较远，且离共址小区边缘较近的用户，称为小区且扇区边缘用户，例如用户105；对于不属于上述情况的其余用户称为中心用户，例如用户107以及用户108。
现有干扰协调技术多是通过频率复用来进行干扰抑制。常用的静态干扰协调方案主要有部分频率复用(FFR)和软频率复用(SFR)。FFR算法的原理是通过设置小区禁用频带来避免小区边缘用户发生相互干扰；SFR算法原理是通过为不同的相邻小区边缘用户分配不同的频率和功率来避免小区边缘用户发生相互干扰。
现有的静态干扰协调方案虽然能在一定程度上改善小区边缘用户的性能，但还存在如下缺点：
软频率复用技术主要解决非共址用户之间的干扰，在使用全向天线的同频组网中可以较好地抑制小区间干扰水平；但是，在扇区化同频组网的情况下，对共址用户(相同基站下使用定向天线的不同扇区的用户)产生的干扰没有专门考虑。由于共址各小区之间的边缘，定向天线增益衰减的程度相近，这部分边缘用户实际上受到的相邻共址小区的干扰很大，但由于这部分用户可能离本小区基站较近，如果没有专门的判别方法，可能会判定为中心用户而不是边缘用户，没有进行干扰抑制的保护。
如果将这部分共址小区边缘用户和其他的小区边缘用户按照统一的标准进行筛选，则只能统一按一种类型的边缘用户来处理，无法对用户进行有效的区分；按照传统的SFR或FFR算法，只能将这边缘用户统一划分到边缘频带上使用。但实际上，共址小区边缘用户离本基站较近，只对共址基站下其他小区产生干扰，而对非共址基站小区的用户干扰不大，这样将其划分到小区边缘频带上既没有必要，也降低了边缘用户的频带传输效率(bps/HZ)，因为有限的频带上传输的用户越多，那么每个用户可以平均传输的速率就越低；这样，无法针对用户的干扰特点进行有针对性地频带分配，也就降低了整个频带利用率。
发明内容
本发明提供了一种用于上行干扰协调的资源分配方法，该方法综合考虑小区所受共址用户和非共址用户的干扰，可以有效提高整个频带的利用率。
本发明实施例提出的一种用于上行干扰协调的资源分配方法，该方法适用于扇区化同频组网移动通信系统，包括如下步骤：
A、基站对本小区的每个扇区的频带进行预规划，将每个扇区的全部可用带宽的频率资源分为中心频带、小区边缘频带、第一扇区边缘频带和第二扇区边缘频带四个部分；并且同一个小区的相邻扇区的同类频带彼此正交；
B、基站收到用户上报的信息，根据用户上报的信息反映的用户对邻扇区干扰的大小设定用户属性，并根据用户属性进行用户分类合并；
C、在每个调度时刻，基站根据用户类型为用户分配不同的频带资源。
较佳的，所述步骤B之前，进一步包括：基站记录每个扇区的相邻共址扇区和相邻非共址邻扇区；
所述步骤B包括：
B 1、用户设备向基站上报自己接收到每个扇区的参考信号接收功率RSRP，基站计算和记录用户到每个相邻共址扇区和非共址邻扇区的导频功率比PPR；
B2、对于每个本小区的用户，基站计算和记录用户到每个相邻共址扇区和非共址邻扇区的干扰功率大小；
B3、基站根据用户的干扰功率是否超过预先设置的干扰功率门限门限，将小区内用户标记为5类属性，这五类属性分别为：
A：对第一非共址邻扇区干扰大；
B：对第二非共址邻扇区干扰大；
a：对第一共址邻扇区干扰大；
b：对第二共址邻扇区干扰大；
C：对所有邻扇区干扰都不大；
每一个用户可以具备上述任一种属性，或者是A、B、a、b中任意两种属性的组合；
B4、基站根据用户属性，将用户分成四类：
第一类用户：A或B或AB或Ab或Ba或ab；
第二类用户：a；
第三类用户：b；
第四类用户：C。
较佳地，步骤C包括：
第一类用户分配小区边缘频带；第二类用户分配第一扇区边缘频带和小区边缘频带；第三类用户分配第二扇区边缘频带和小区边缘频带；第四类用户分配全频带。
从以上方案可以看出，该方案区分了共址小区和非共址小区，对每个邻小区或邻扇区单独计算干扰功率，能有效地区分出处于各个边缘位置的用户，有利于干扰协调算法的发挥。本发明实施例提出的资源分配方法指定了各类不同用户使用不同资源的优先级，有利于邻小区/扇区干扰的抑制和避免，提高频带利用率和频带传输效率。
附图说明
图1为扇区化同频组网下各类用户设备所处位置的示意图；
图2a为本发明实施例中用户设备所具有的属性的示意图；
图2b为本发明实施例中三扇区同频组网情况下各个扇区的频段分配示意图；
图3为本发明实施例提出的用于上行干扰协调的资源分配方法流程图；
图4为本发明实施例提出的用户分类方法的具体流程图。
具体实施方式
本发明方案基于各小区和扇区的频带划分，根据造成的干扰不同对用户进行分类，对不同类的用户使用不同的频率资源，使干扰较强的用户使用频带尽量错开，以达到最大化降低小区内和小区间干扰的效果。
各小区和扇区的频带划分可参考系统正在使用的干扰协调算法。下面以图2a所示小区为例，介绍不同用户使用频带的方法。图2a所示每个小区均为扇区化同频组网，分为三个扇区，分别为扇区0、扇区1和扇区2。这三个扇区的频带划分如图2b所示，小区的每个扇区可以使用全部带宽(F1、F2和F3的总和)。对于每个扇区而言，将全部可用带宽的频率资源分为中心频带、小区边缘频带、第一扇区边缘频带和第二扇区边缘频带四个部分。例如对扇区0而言，小区边缘频带(F1)对应扇区0的竖条纹区域，第一扇区边缘频带(F2中的一部分)对应2a区域，第二扇区边缘频带(F3中的一部分)分别对应3b区域，中心频带(F2和F3中未被2a和3b占用的部分)对应扇区0的中间空白区域，对于其他扇区则以此类推。
根据用户的干扰强弱定义五类属性，分别为：
A：对第一非共址邻小区干扰大；
B：对第二非共址邻小区干扰大；
a：对第一共址邻小区干扰大；
b：对第二共址邻小区干扰大；
C：对所有邻小区干扰都不大。
每一个用户可以具备上述任一种属性，或者是A、B、a、b中任意两种属性的组合。
就图2b的频带划分而言，本发明推荐的一种资源分配方式是：用户划分为四类，如图2b所示，这四类用户具有的属性分别为：
第一类用户：A或B或AB或Ab或Ba或ab；
第二类用户：a；
第三类用户：b；
第四类用户：C。
这四类用户的频带分配原则是：
第一类用户(A或B或AB或Ab或Ba或ab)分配小区边缘频带；第二类用户(a)分配第一扇区边缘频带和小区边缘频带，取决于算法，可以优先使用第一扇区边缘频带，也可以优先使用小区边缘频带；第三类用户(b)分配第二扇区边缘频带和小区边缘频带，取决于算法，可以优先使用第二扇区边缘频带，也可以优先使用小区边缘频带；第四类用户(C)可以使用全频带。以上所示分类仅为举例，并不用以限制本发明。在不同的干扰协调算法下可以进行不同程度的分类合并，并将每类用户分配不同的资源以抑制小区间干扰。
可以看出，非共址小区边缘的小区边缘用户和小区且扇区边缘用户都使用小区边缘频带，三个相邻非共址小区使用频带两两正交错开，其受到的干扰仅来自于邻小区中心用户干扰，干扰较小，干扰程度得到了抑制；而共址相邻小区之间，由于划分了扇区边缘频带，且加上定向天线的功率衰减作用，本小区扇区边缘用户对共址邻小区边缘用户的干扰得到了抑制。
举例说明，对于小区0来说，小区边缘频带为F1(对应小区0的竖条纹所示区域)，第一扇区边缘频带为3b，第二扇区边缘频带为2a；三个非共址邻小区的小区边缘用户分别使用不同的频带F1、F2和F3，非共址小区间干扰得到抑制。
同一个基站的小区0、小区1和小区2为共址邻小区，小区0靠近小区2的扇区边缘用户使用频带2a，小区2靠近小区0的扇区边缘用户使用频带2b，因此小区0和小区2的扇区边缘用户使用不同的频带，不存在相互干扰。这两个小区的小区边缘用户或小区且扇区边缘用户使用不同的频带，也不存在相互干扰。小区0和小区2的中心用户虽然到基站路损衰减相近，但是存在定向天线的衰减，相互之间干扰的影响也较小；小区1的中心用户和小区边缘用户、小区且扇区边缘用户存在定向天线的衰减，而且是完全背向衰减，相互之间干扰的影响更小，和小区1的扇区边缘用户使用不同频带，不存在相互干扰；同理，小区0靠近小区1的扇区边缘用户使用频带1a，推导类似。
针对扇区化同频组网情况，本发明实施例提出的用于上行干扰协调的资源分配方法，其流程如图3所示，包括如下步骤：
1.步骤301：系统启动时，基站对每个扇区的频带进行预规划。所述规划的原则是：将每个扇区的全部可用带宽的频率资源分为中心频带、小区边缘频带、第一扇区边缘频带和第二扇区边缘频带四个部分；并且同一个小区的相邻扇区的同类频带彼此正交。
2.步骤302：基站收到用户上报的信息。
3.步骤303：根据用户上报的信息反映的用户对邻小区干扰的大小设定用户属性，并进行用户分类合并。
本发明实施例中，这五类属性分别为：
A：对第一非共址邻小区干扰大；
B：对第二非共址邻小区干扰大；
a：对第一共址邻小区干扰大；
b：对第二共址邻小区干扰大；
C：对所有邻小区干扰都不大。
用户根据属性分为四类，分别为：
第一类用户：A或B或AB或Ab或Ba或ab；
第二类用户：a；
第三类用户：b；
第四类用户：C。
步骤304：在当前调度时刻，基站根据用户类型为用户分配不同的频带资源。
第一类用户(A或B或AB或Ab或Ba或ab)分配小区边缘频带；第二类用户(a)分配第一扇区边缘频带和小区边缘频带，但优先使用第一扇区边缘频带；第三类用户(b)分配第二扇区边缘频带和小区边缘频带，但优先使用第二扇区边缘频带；第四类用户(C)可以使用全频带，但优先使用中心频带。
步骤305：判断本调度时刻资源分配是否结束，若是，转至步骤306，否则返回步骤304。
步骤306：本次用户测量、上报信息的周期结束，等待进行下次用户测量。
所述步骤303涉及对用户进行分类，以下进行进一步详细说明。本发明实施例提出一种用户分类方法，根据各UE的上行接收功率、参考信号接收功率(RSRP，Reference Signal Receiving Power)和导频功率比(PPR，PilotPower Ratio)，对于处于各个边缘位置的用户做了区分。PPR为用户到目标小区(服务小区)的RSRP与到源小区的RSRP之差，计算公式为PPR(i)＝RSRPTarget(i)-RSRPSource(i)。该用户分类方法的具体流程如图4所示，包括如下步骤：
步骤401：基站记录每个扇区的相邻共址扇区和相邻非共址邻扇区。
以三扇区同频组网为例，需要记录与本扇区共址的另两个扇区的标识以及其它相邻的非共址扇区的标识。对于更多数目扇区同频组网的情况，由于一个扇区的共址相邻扇区只有两个，扇区边缘频带和用户区分的原理不变。
步骤402：UE向基站上报自己接收到每个小区的RSRP，基站计算和记录用户到每个相邻共址扇区和非共址邻小区的PPR。
步骤403：对于每个本小区的用户，基站计算和记录用户到每个相邻共址扇区和非共址邻小区的干扰功率大小。
计算公式为：I＝P-PPR。公式中I表示该用户到其它共址小区/非共址小区的接收功率，P为用户到本服务扇区的接收功率，PPR为用户到其它共址小区/非共址小区的PPR。
步骤404：基站根据用户的干扰功率是否超过预先设置的干扰功率门限门限，将小区内用户标记为5类属性。设置方法可以有多种，例如可以所有相邻共址扇区和非共址邻小区设置共同的一个，也可以分开单独设置；可以通过仿真设置，也可以通过经验值设置。
如图2a所示，这五类属性分别为：
A：对第一非共址邻小区干扰大；
B：对第二非共址邻小区干扰大；
a：对第一共址邻小区干扰大；
b：对第二共址邻小区干扰大；
C：对所有邻小区干扰都不大。
每一个用户可以具备上述任一种属性，或者是A、B、a、b中任意两种属性的组合。
步骤405：基站根据用户属性，将用户分成四类：
第一类用户：A或B或AB或Ab或Ba或ab；
第二类用户：a；
第三类用户：b；
第四类用户：C。
本发明方案通过综合考虑小区所受共址用户和非共址用户的干扰，将造成不同干扰的用户完全区分开，根据不同的原则对用户进行分配资源，对共址小区可能的高干扰用户占用频带正交错开，同时将非共址相邻小区的所有边缘频带正交错开，可以有效降低共址用户和非共址用户所带来的小区干扰，提升边缘用户性能，提升系统吞吐量。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (1)
1.一种用于上行干扰协调的资源分配方法，其特征在于，该方法适用于扇区化同频组网移动通信系统，包括如下步骤：
A、基站对本小区的每个扇区的频带进行预规划，将每个扇区的全部可用带宽的频率资源分为中心频带、小区边缘频带、第一扇区边缘频带和第二扇区边缘频带四个部分；并且同一个小区的相邻扇区的同类频带彼此正交；基站记录每个扇区的相邻共址扇区和相邻非共址邻扇区；
B、基站收到用户上报的信息，根据用户上报的信息反映的用户对邻扇区干扰的大小设定用户属性，并根据用户属性进行用户分类合并；具体包括：
B1、用户设备向基站上报自己接收到每个扇区的参考信号接收功率RSRP，基站计算和记录用户到每个相邻共址扇区和非共址邻扇区的导频功率比PPR；
B2、对于每个本小区的用户，基站计算和记录用户到每个相邻共址扇区和非共址邻扇区的干扰功率大小；
B3、基站根据用户的干扰功率是否超过预先设置的干扰功率门限，将小区内用户标记为5类属性，这五类属性分别为：
A：对第一非共址邻扇区干扰大；
B：对第二非共址邻扇区干扰大；
a：对第一共址邻扇区干扰大；
b：对第二共址邻扇区干扰大；
C：对所有邻扇区干扰都不大；
每一个用户可以具备上述任一种属性，或者是A、B、a、b中任意两种属性的组合；
B4、基站根据用户属性，将用户分成四类：
第一类用户：A或B或AB或Ab或Ba或ab；
第二类用户：a；
第三类用户：b；
第四类用户：C；
C、在每个调度时刻，基站根据用户类型为用户分配不同的频带资源，包括：第一类用户分配小区边缘频带；第二类用户分配第一扇区边缘频带和小区边缘频带；第三类用户分配第二扇区边缘频带和小区边缘频带；第四类用户分配全频带。
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