发明内容
发明目的:本发明针对现有的小区间干扰协调方法不能有效解决LTE-A异构网络中小区间控制信道干扰的问题,提出一种异构蜂窝网络中基于载波聚合的时频增强小区间干扰协调方法。
技术方案:一种基于载波聚合的时频增强小区间干扰协调方法,定义发送用户物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel,PDCCH)的成员载波为主成员载波(Primary Component Carrier,PCC),发送用户物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)的成员载波为辅成员载波(Secondary Component Carrier,SCC)。
考虑距离中心宏站较近的位置有numpico个pico eNB,且pico eNB之间的距离较远的场景。在这种情况下,pico eNB之间的干扰较小。为均衡全网负载和平衡pico小区的上下行切换边界,对pico进行小区范围扩展。这种场景下,中心宏小区是干扰源小区,pico用户受到来自中心宏小区的严重的下行干扰。
假设成员载波为CC1,CC2,…,CCN(N≤5),按照每个成员载波的中心频点由低到高排序。
1)小区特定的候选PCC的配置
中心宏小区和pico的小区特定的候选PCC由操作管理维护中心(OperationAdministration and Maintenance,OAM)静态配置。成员载波按照中心频点由低到高排列,中心宏小区的小区特定的候选PCC为(CC1,CC2,…,CCN);成员载波按照中心频点由高到低排列,pico的小区特定的候选PCC为(CCN,CCN-1,…,CC1)。设定中心宏小区和pico的小区特定候选PCC矩阵为P,如公式(1)所示。P的每一行表示中心宏小区和pico的小区特定的候选PCC,其中P(1,:)表示中心宏小区的小区特定的候选PCC,P((1+i0),:)表示第i0个pico的小区特定的候选PCC,i0=1,…,numpico。
用户初次接入服务小区时在服务小区的小区特定的候选PCC中第一个成员载波上建立或重建RRC(Radio Resource Control)连接。宏小区的用户初次接入宏小区时,在CC1上建立或重建RRC连接;pico用户初次接入pico小区时,在CCN上建立或重建RRC连接。
2)低功率PDSCH子帧的配置
●低功率PDSCH子帧比例的确定
第一步,统计中心宏小区CQI(Channel Quality Indicator)等级最高的用户数目占中心宏小区用户总数目的比例ρ1。
第二步,在宏小区的n个成员载波上配置一定比率ρ2的子帧,使ρ2满足:
其中N为宏小区的成员载波的个数,n=1,2,...,N。这些子帧上的PDSCH低功率传输,且CQI等级最高的用户只可以在这些子帧上传输数据。每隔时间T,根据宏小区用户分布进行重配置低功率PDSCH子帧。
●低功率PDSCH子帧PDSCH EPRE(Energy Per Resource Element)的确定
低功率PDSCH子帧的PDSCH的EPRE的设置过程如下。本发明中低功率PDSCH子帧预留给中心宏小区CQI=15的用户使用,若这些子帧不降低PDSCH的功率,则分配给CQI=15的宏用户的PDSCH的MCS(Modulation Coding Scheme)等级为28。但是当降低子帧上的PDSCH发射功率时,在干扰不变的情况下,会造成用户PDSCH的SINR(Signal to interference plus noise ratio)的下降,当PDSCH的SINR低于相应MCS等级的SINR门限时,BLER(Block error rate)值高于10%,导致数据不能正确接收。
这时可以逐步进行PDSCH的发射功率调整,每进行一次调整,同时调整CQI=15的用户的MCS等级。
3)小区特定的候选SCC的配置
第一步,中心宏小区配置完低功率PDSCH子帧后,开始小区特定的候选SCC的配置。首先将配置低功率PDSCH子帧的成员载波加入小区特定的候选SCC,再将其它成员载波加入小区特定的候选SCC。假设中心宏小区在CC1上配置低功率PDSCH子帧,则中心宏小区的小区特定的候选SCC为(CC1,CC2,…,CCN)。
第二步,中心宏小区通过X2接口和周围基站交互本小区的小区ID(Identity)和候选SCC的配置信息。
第三步,pico收集中心宏小区候选SCC配置信息,设置自身的小区特定的候选SCC中成员载波的顺序为中心宏小区的候选SCC中成员载波的逆序,即(CCN,CCN-1,…,CC1)。这样使得中心宏小区未配置低功率PDSCH子帧的成员载波有较高的优先级,首先加入pico的小区特定的候选SCC,然后将中心宏小区配置低功率PDSCH子帧的成员载波加入pico的小区特定的候选SCC。
中心宏小区和pico的小区特定的候选SCC矩阵如公式(3)所示:
4)成员载波的调度
●PDSCH资源分配
每个传输间隔(TTI,Transport Time Interval),中心宏小区和pico按照各自小区特定的候选SCC中成员载波的顺序进行比例公平(PF,Proportional fair)调度(是一种包调度,排在前面的成员载波有较高的包调度优先级)。
以pico1为例,按照以下步骤进行PDSCH资源分配:
第一步,将pico1的小区特定的候选SCC中成员载波的索引值存入一维矩阵index。
第二步,第t个TTI时,按照小区候选SCC中的N个成员载波的顺序index(1),index(2),…,index(N)进行PF包调度,其中这些成员载波上的PRB(PhysicalResource Block)数目分别为NPRB(index(1)),NPRB(index(2)),…,NPRB(index(N))。
当开始调度小区特定的候选SCC中第i个成员载波CC
index(i)上的PDSCH时,按照公式(4)更新此时用户k已获得的历史平均速率
为第t-1个TTI时用户k获得的历史平均速率,r
km(t)表示当前时刻用户k在成员载波CC
m上已分配的数据传输速率。
包调度器使用PF包调度算法为候选SCC中第i个成员载波CCindex(i)上的NPRB(index(i))个PRB资源选用户。
第三步,完成N个成员载波上的PDSCH资源分配后,按照公式(5)重新更新此时用户k已获得的历史平均速率
t=t+1,转到第二步。
中心宏小区和其它pico同样按照上述步骤进行。
在小区特定的候选SCC中,实际传输本小区用户PDSCH的成员载波为本小区的小区特定的SCC。
●PDCCH资源分配
包调度器产生PDSCH资源分配的用户列表后,进行PDCCH资源的分配。
中心宏小区和pico按照各自候选PCC中成员载波的顺序为用户分配PDCCH资源,即中心宏小区优先使用CC1上的PDCCH资源,且用户列表中的边缘用户在CC1上有较高的优先级,CC1上的PDCCH资源使用完之后依次使用CC2,…,CCN上的PDCCH资源;pico优先使用CCN上的PDCCH资源,且用户列表中的边缘用户在CCN上有较高的优先级,CCN上的PDCCH资源使用完之后再使用CCN-1,…,CC1上的PDCCH资源,以保证中心宏小区和pico的用户PDCCH尽可能正交。
在小区特定的候选PCC中,实际传输本小区用户PDCCH的成员载波为本小区的小区特定的PCC,通过载波指示域(Carrier Indication Field,CIF)进行跨载波调度,来尽量减小中心宏小区和pico之间控制信道的干扰。
有益效果:与现有技术相比,本发明在保证所有小区作为一个系统的频谱效率的前提下,pico小区的用户PDCCH SINR和PDSCH SINR有较大改善,边缘用户吞吐量和小区吞吐量有较大增益;宏小区的用户PDCCH SINR明显改善,用户PDSCH SINR、边缘用户吞吐量以及小区吞吐量性能有部分损失。宏小区的吞吐量性能的小部分损失换取pico小区的吞吐量性能的大幅度的改善,对系统整体而言,吞吐量性能有所提升。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
基于载波聚合的时频增强小区间干扰协调方法,以LTE-A异构蜂窝网络中macro-pico这一场景为例来给出一种实施例:
假设距离中心宏站较近的位置有numpico个pico eNB,且pico eNB之间的距离较远,这样pico eNB之间的干扰较小。为均衡全网负载和平衡pico小区的上下行切换边界,对pico进行小区范围扩展。这种场景下,中心宏小区是干扰源小区,pico用户受到来自中心宏小区的严重的下行干扰。
假设成员载波为CC1,CC2,…CCN(N≤5),按照每个成员载波的中心频点由低到高排序。
1)小区特定的候选PCC的配置
中心宏小区和pico的小区特定的候选PCC由OAM(Operation Administrationand Maintenance)静态配置。成员载波按照中心频点由低到高排列,中心宏小区的小区特定的候选PCC为(CC1,CC2,…,CCN);成员载波按照中心频点由高到低排列,pico的小区特定的候选PCC为(CCN,CCN-1,…,CC1)。设定中心宏小区和pico的小区特定候选PCC矩阵为P,如公式(1)所示。P的每一行表示中心宏小区和pico的小区特定的候选PCC,其中P(1,:)表示中心宏小区的小区特定的候选PCC,P((1+i0),:)表示第i0个pico的小区特定的候选PCC,i0=1,…,numpico。
2)低功率PDSCH子帧的配置
●低功率PDSCH子帧比例的确定
第一步,统计中心宏小区CQI(Channel Quality Indicator)等级最高的用户数目占中心宏小区用户总数目的比例ρ1。
第二步,在宏小区的n个成员载波上配置一定比率ρ2的子帧,使ρ2满足:
其中N为宏小区的成员载波的个数,n=1,2,...,N。这些子帧上的PDSCH低功率传输,且CQI等级最高的用户只可以在这些子帧上传输数据。每隔时间T,根据宏小区用户分布进行重配置低功率PDSCH子帧。
●低功率PDSCH子帧PDSCH EPRE(Energy Per Resource Element)的确定
低功率PDSCH子帧的PDSCH的EPRE的设置过程如下。本算法中低功率PDSCH子帧预留给中心宏小区CQI=15的用户使用,若这些子帧不降低PDSCH的功率,则分配给CQI=15的宏用户的PDSCH的MCS(Modulation Coding Scheme)等级为28。但是当降低子帧上的PDSCH发射功率时,在干扰不变的情况下,会造成用户PDSCH的SINR的下降,当PDSCH的SINR低于相应MCS等级的SINR门限时,BLER值高于10%,导致数据不能正确接收。
这时可以逐步进行PDSCH的发射功率调整,每进行一次调整,同时调整CQI=15的用户的MCS等级。
3)小区特定的候选SCC的配置
第一步,中心宏小区完成低功率PDSCH子帧的配置后,开始小区特定的候选SCC的配置。首先将配置低功率PDSCH子帧的成员载波加入小区特定的候选SCC,再将其它成员载波加入小区特定的候选SCC。假设中心宏小区在CC1上配置低功率PDSCH子帧,则中心宏小区的小区特定的候选SCC为(CC1,CC2,…,CCN)。
第二步,中心宏小区通过X2接口和周围基站交互本小区的小区ID(Identity)和候选SCC的配置信息。
第三步,pico收集中心宏小区候选SCC配置信息,设置自身的小区特定的候选SCC中成员载波的顺序为中心宏小区的候选SCC中成员载波的逆序,即(CCN,CCN-1,…,CC1)。这样使得中心宏小区未配置低功率PDSCH子帧的成员载波有较高的优先级,首先加入pico的小区特定的候选SCC,然后将中心宏小区配置低功率PDSCH子帧的成员载波加入pico的小区特定的候选SCC。
中心宏小区和pico的小区特定的候选SCC矩阵如公式(3)所示:
4)成员载波的调度
●PDSCH资源分配
每个TTI(Transport Time Interval),中心宏小区和pico按照各自小区特定的候选SCC中成员载波的顺序进行PF(Proportional fair)包调度,排在前面的成员载波有较高的包调度优先级。
以pico1为例,按照以下步骤进行PDSCH资源分配:
第一步,将pico1的小区特定的候选SCC中成员载波的索引值存入一维矩阵index。
第二步,第t个TTI时,按照小区候选SCC中的N个成员载波的顺序index(1),index(2),…,index(N)进行PF包调度,其中这些成员载波上的PRB数目分别为NPRB(index(1)),NPRB(index(2)),…,NPRB(index(N))。
当开始调度候选SCC中第i个成员载波CC
index(i)上的PDSCH时,按照公式(4)更新此时用户k已获得的历史平均速率
为第t-1个TTI时用户k获得的历史平均速率,r
km(t)表示当前时刻用户k在成员载波CC
m上已分配的数据传输速率。
包调度器使用PF包调度算法为候选SCC中第i个成员载波CCindex(i)上的NPRB(index(i))个PRB资源选用户。
第三步,完成N个成员载波上的PDSCH资源分配后,按照公式(5)重新更新此时用户k已获得的历史平均速率
t=t+1,转到第二步。
中心宏小区和其它pico同样按照上述步骤进行。
在小区特定的候选SCC中,实际传输本小区用户PDSCH的成员载波为本小区的小区特定的SCC。
●PDCCH资源分配
包调度器产生PDSCH资源分配的用户列表后,进行PDCCH资源的分配。
中心宏小区和pico按照各自候选PCC中成员载波的顺序为用户分配PDCCH资源,即中心宏小区优先使用CC1上的PDCCH资源,且用户列表中的边缘用户在CC1上有较高的优先级,CC1上的PDCCH资源使用完之后依次使用CC2,…,CCN上的PDCCH资源;pico优先使用CCN上的PDCCH资源,且用户列表中的边缘用户在CCN上有较高的优先级,CCN上的PDCCH资源使用完之后再使用CCN-1,…,CC1上的PDCCH资源,以保证中心宏小区和pico的用户PDCCH尽可能正交。
在小区特定的候选PCC中,实际传输本小区用户PDCCH的成员载波为本小区的小区特定的PCC,通过载波指示域(Carrier Indication Field,CIF)进行跨载波调度,来尽量减小中心宏小区和pico之间控制信道的干扰。