CN103503498B - 一种移动网络中容量和覆盖的自优化方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通信网络中小区覆盖和容量的自适应优化方法和装置，旨在提高小区容量和覆盖的自适应优化性能。其技术方案包括，计算小区的频谱效率；如果小区的频谱效率小于第一阈值，启动小区垂直扇区化处理把小区划分为内扇区和外扇区，配置内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；再计算外扇区的频谱效率；如果外扇区的频谱效率小于第二阈值，启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率。本发明有效的把小区间干扰协调和垂直扇区化技术结合起来，克服了现有技术中难以同时达到容量和覆盖最优的缺点，更优的实现小区覆盖和容量的自适应优化。

Description

一种移动网络中容量和覆盖的自优化方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种移动通信网络小区覆盖和容量的自优化的装置和方法。

背景技术

随着移动通信网络规模的不断扩大，以及基站的不断小型化，运营商所需维护的网元数量急剧增加，所需投入的维护成本也越来越大。为了达到节省运营成本的目的，以TMO和VDF为首的NGMN组织在2006年12月提出自组织网络(self-organization network，SON)的概念，SON的含义是在移动通信网络的规划、部署、运维阶段尽可能的实现自动化。为了方便问题研究及标准化工作，3GPP从Release 8开始定义了一系列用于SON标准化的用例(use case)，并针对各个use case讨论相应的解决方案。其中use case覆盖和容量优化(Coverage and Capacity Optimization，CCO)是蜂窝网络的主要问题之一。

一个影响系统覆盖和容量的因素是基站天线的参数(如天线下倾角和功率)。改变天线的下倾角和功率是网络优化的主要手段，而自适应的改变下倾角和功率则是SON的关注重点。干扰是影响覆盖和容量的另一个主要因素。在基于OFDMA的系统中，由于小区内部资源的正交性，干扰主要来自于小区之间。小区间干扰协调(Inter-Cell InterferenceCoordination，ICIC)技术通过相邻小区边缘所使用带宽的正交性，降低了小区边缘受到的邻区干扰，提高了小区边缘的频谱效率，小区边缘的频谱效率及小区的覆盖。但带宽划分减少了频带的复用，从而降低了整个小区的频谱效率，即小区的容量。因此，覆盖和容量是一个折中问题。为了取得覆盖和容量较好的折中，动态的ICIC方法通过调整ICIC的参数(如过载指示门限)来自适应用户的分布。

动态的部分频率复用(Fractional Frequency Reuse，FFR)和软频率复用(SoftFrequency Reuse，SFR)是目前通过减少小区间干扰来改善覆盖性能主要的两项动态ICIC技术。但由于在小区边缘需要进行频带正交，降低了系统容量，频谱效率下降了。因此，FFR和SFR都不能解决系统容量和覆盖的折中问题。

为了进一步提高小区边缘用户的性能，现有技术在FFR/SFR的基础上，把小区边缘用户进一步划分为小区中间用户和小区远程用户。小区远程用户由于复用距离增加降低了相互的干扰，提高了覆盖性能。对小区边缘用户的进一步划分，减少了小区中间用户的可用带宽，进一步减少了系统带宽的复用，因此降低了系统容量。达到容量和覆盖的同时优化仍然是目前一个有待进一步解决的问题。

发明内容

本发明实施例提出了一种能够同时自适应优化移动通信网络中小区覆盖和容量的方法和装置。

本发明实施例提出了一种小区容量和覆盖的自优化方法，包括：计算小区的频谱效率；如果所述小区的频谱效率小于第一阈值，启动小区垂直扇区化处理把所述小区划分为内扇区和外扇区，配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；计算所述外扇区的频谱效率；如果所述外扇区的频谱效率小于第二阈值，启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率。

本发明实施例提出了一种小区容量和覆盖的自优化装置，包括：频谱效率计算单元，用于计算小区频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区的频谱效率；所述装置还包括，小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算小区的频谱效率，在所述小区的频谱效率小于第一阈值的情况下，调用所述垂直扇区化执行单元把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率，并在所述外扇区的频谱效率小于第二阈值的情况下，调用所述小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率。

本发明实施例提出了一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统，所述管理系统包括至少一个基站，所述基站包括：频谱效率计算单元，用于计算和基站相应小区的频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的频谱效率；所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；所述管理系统还包括集中控制器，所述集中控制器用于调用集中控制器所控制的各基站的频谱效率计算单元计算所述各基站相应的小区频谱效率，对相应小区频谱效率小于第一阈值的基站，调用所述基站的垂直扇区化执行单元把所述基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的小区频谱效率，并在外扇区频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和集中控制器所控制的各基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的小区频谱效率。

本发明实施例提出了一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统，所述管理系统包括至少一个基站，所述基站包括：频谱效率计算单元，用于计算和基站相应小区的频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率；所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区的频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动和基站相应小区的小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算和基站相应小区的频谱效率，在所述和基站相应小区的频谱效率小于第一阈值的情况下，调用所述垂直扇区化执行单元把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率，并在所述外扇区的频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和其它相邻基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高的频谱效率。

本发明实施例提出了一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统，所述管理系统包括至少一个基站，所述基站包括：垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；所述管理系统还包括集中控制器，所述集中控制器包括：频谱效率计算单元，用于计算所述集中控制器所管理的各基站相应的小区或外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算所述集中控制器所管理的各基站相应的小区频谱效率，对相应小区频谱效率小于第一阈值的基站，调用所述基站的垂直扇区化执行单元把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率，并在所述基站相应的外扇区频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和各基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元启动小区间干扰协调以提高所述基站相应的外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的的频谱效率。

本发明实施例采用小区间干扰协调技术，减少小区间干扰，以改善小区边缘频谱效率从而提高小区覆盖。在此基础上引入垂直扇区化技术以提高系统带宽的复用，提高小区频谱效率，以提高小区容量，从而同时优化系统的容量和覆盖性能。与现有技术相比，本发明实施例有效的把小区间干扰协调和垂直扇区化技术结合起来，克服了现有技术中难以同时达到容量和覆盖最优的缺点，更优的实现小区覆盖和容量的自适应优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中小区覆盖和容量的自优化方法一个实施例的流程图。

图2是本发明中小区覆盖和容量的自优化方法另一个实施例的流程图。

图3是本发明一个实施例中用于体现基站附近终端密集度距离的终端分布图。

图4是本发明一个实施例中小区间干扰协调流程图。

图5是本发明一个实施例中ICIC带宽参数调整流程图。

图6是本发明一个实施例中ICIC功率比参数调整流程图。

图7是本发明一个实施例中ICIC接收信号参考功率参数调整流程图。

图8是本发明中小区覆盖和容量的自优化装置一个实施例的结构示意图。

图9是本发明中小区覆盖和容量的自优化管理系统一个实施例的结构示意图。

图10是本发明中小区覆盖和容量的自优化管理系统另一个实施例的结构示意图。

图11是本发明中小区覆盖和容量的自优化管理系统又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例提供了一种移动通信网络中小区覆盖和容量的自优化方法，所述自适应优化方法包括：计算小区的频谱效率；如果所述小区的频谱效率小于第一阈值，启动小区垂直扇区化处理把所述小区划分为内扇区和外扇区，配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；计算所述外扇区的频谱效率；如果所述外扇区的频谱效率小于第二阈值，启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率。

请参考附图1，图1为小区覆盖和容量自优化方法一个实施例，本实施例的方法包括：

S101，计算小区的频谱效率η_C；

在具体的实施中，通过自适应的方法，根据业务和终端的分布情况计算小区的频谱效率。

如果小区的频谱效率η_C不等于0且小于第一阈值η_THR1，

S103，启动小区垂直扇区化处理把小区划分为内扇区和外扇区，配置内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；

S105，计算外扇区的频谱效率η_OUT，

在具体的实施中，外扇区的频谱效率通过统计外扇区用户和业务的分布，以及本小区受到的干扰水平计算得到；

s107，如果外扇区的频谱效率η_OUT不等于0且小于第二阈值η_THR2，

启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率，并重新配置内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率。

在具体实施例中，自优化方法以一定的时间周期，检测本小区的用户和业务的分布并计算小区频谱效率，据此进行垂直扇区化和干扰协调功能的参数的调整。在具体的实施中，采用的时间周期30分钟。在本发明的较优实施方式中，第一阈值采用5bps/Hz，第二阈值采用0.8bsp/Hz，但不限于该特定取值，所述第一阈值和第二阈值根据用于评估网络性能的网络参数确定，在不同的网络应用中可以有不同取值。

如图2所示，本发明还提供了小区容量和覆盖自优化方法的另一个实施例，本实施例的方法包括：

S201，计算小区的频谱效率η_C；

在具体的实施中，通过自适应的方法，根据业务和终端的分布情况计算小区的频谱效率。

如果小区频谱效率低于不等于0且第一阈值η_THR1，则：

S203，启动小区垂直扇区化处理把小区划分为内扇区和外扇区，配置内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；

如果小区的频谱效率不小于第一阈值，或频谱效率计算值为零，返回S201。

S205，再计算外扇区的频谱效率η_OUT。

如果外扇区的频谱效率η_OUT不等于0且小于第二阈值η_THR2，

S207，启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率，并重新配置内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；

如果外扇区的频谱效率不小于第二阈值，或频谱效率计算值为零，返回S205。

S101根据小区业务和终端的分布情况计算小区的频谱效率。具体根据小区用户的业务速率之和和小区分配的带宽确定频谱效率，小区频谱效率η_C的计算方法如公式(1)所示：

${\mathrm{\η}}_c=\frac{1}{W_T}\underset{i=0}{\overset{N_T-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i---\left(1\right)$

其中，N_T和W_T分别为在统计周期T内小区所服务的用户数和所分配的总带宽，R_i为用户i的所有业务的速率，i为用户序号，取整数。R_i计算方法如公式(2)所示：

$R_i=\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{i,q}=\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{W}_{i,q}{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i)---\left(2\right)$

R_i，q和W_i，q分别为小区用户i的业务质量类别q业务所获得的速率和所分配的带宽，SINR_i为用户i的信干噪比。

同理可得外扇区的频谱效率，计算外扇区频谱效率具体包括：根据外扇区用户的业务速率之和和外扇区分配的带宽确定频谱效率。计算方法如公式(3)所示：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{OUT}}=\frac{1}{W_{T,\mathrm{out}}}\underset{i=0}{\overset{N_{T,\mathrm{out}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i---\left(3\right)$

N_T，out和W_T，out分别为在统计周期T内小区所服务的用户数和所分配的总带宽。

小区的频谱效率体现了小区容量的性能，小区边缘的频谱效率则体现了覆盖性能。显而易见，频谱效率这个性能指标体现了业务负载和干扰的影响，最优化小区频谱效率和小区边缘频谱效率体现了容量和覆盖的最优化。

自优化方法的目的就是在系统W_C带宽和功率P_C一定情况下，最优化小区频谱效率η_C和小区边缘频谱效率η_OUT，如公式(4)所示：

max(w_Cη_C+w_OUTη_OUT)st.W_C≤W，P_C≤P (4)

其中，w_C和w_OUT分别为小区频谱效率η_C和小区边缘频谱效率η_OUT的加权系数。

S103小区垂直扇区化处理通过把小区划分为内扇区和外扇区，配置内扇区和外扇区的相关参数，从而提高小区的频谱效率。

天线下倾角配置根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角，基站附近终端的密集度距离表示有较大比例的终端与基站的距离在基站附近终端的密集度距离内，如图3所示，D表示基站附近终端的密集度距离，具体实施例中下倾角取值大于50％。内扇区天线下倾角的设置取决于用户终端在小区的分布，该下倾角对应的区域应尽可能覆盖到基站附近用户终端的密集区域。天线下倾角配置过程如下：

先计算小区垂直扇区化启动后内扇区和外扇区天线下倾角的比值，计算方法如公式(5)所示：

λDT＝α＝arctan(H/D)+β/2

λ＝[arctan(H/D)+β/2]/DT， (5)

其中，λ为小区垂直扇区化启动后内扇区和外扇区天线下倾角的比值，D为基站附近终端的密集度距离，H为天线高度，β为垂直半功率角，DT为小区垂直扇区化功能启动前的天线下倾角；

再根据公式(6)计算小区垂直扇区化功能启动后内扇区和外扇区的天线下倾角：

DT_in＝λDT，DT_out＝DT (6)

DT_in为小区垂直扇区化功能启动后内扇区的天线下倾角，DT_out为小区垂直扇区化功能启动后外扇区的天线下倾角。

当靠近基站的终端分布不够密集，D不容易确定时，可按内扇区覆盖的范围为原来扇区范围的一半设置参数D，计算方法如公式(7)所示：

$D=\frac{\sqrt{2}R}{2}---\left(7\right)$

其中，R为扇区的半径。

小区垂直扇区化处理根据内扇区和外扇区用户占用的物理资源块之比和启用垂直扇区化之前的小区功率配置所述内扇区和外扇区的功率。内扇区和外扇区的功率配置过程包括：

先根据公式(5)计算垂直扇区化功能启动后的内扇区和外扇区的功率之比：

$\mathrm{\μ}=\frac{M_{\mathrm{in}}}{M_{\mathrm{out}}}---\left(8\right)$

其中，μ为垂直扇区化功能启动后小区内扇区和外扇区的功率之比，M_in为垂直扇区化功能启动前内扇区用户占用的物理资源块，M_out为垂直扇区化功能启动前外扇区用户占用的物理资源块；

再根据公式(6)计算垂直扇区化功能启动后的内扇区功率和的外扇区功率：

$P_{\mathrm{in}}=\frac{\mathrm{\μP}}{\mathrm{\μ}+1},$ $P_{\mathrm{out}}=\frac{P}{\mathrm{\μ}+1},---\left(9\right)$

其中，P为小区垂直扇区化功能启动前的小区功率，P_in为垂直扇区化功能启动后的内扇区功率，P_out为垂直扇区化功能启动后的外扇区功率。

S105小区间干扰协调具体包括：配置接收信号参考功率值，根据用户终端的接收信号大小，将外扇区以所述接收信号参考功率值(RSRP)为边界进一步划分为中心区和边缘区，增加本小区边缘区的带宽，减小邻区的中心区边缘区功率比，或者增大邻区的接收信号参考功率。

小区间干扰协调的流程图如图4所示，若外扇区的频谱效率小于第二阈值，过程包括：

S401，计算本小区中心区和边缘区的负载，计算邻小区中心区和边缘区的负载；

S402，对边缘区负载大于第三阈值的小区，增加本小区边缘区的带宽；

S403，对中心区负载小于第四阈值的邻区，减小邻区的中心区边缘区功率比；

S404，对边缘区用户业务负载小于第五阈值的邻区，增大邻区的接收信号参考功率。

在具体实施例中，第三阈值取值0.6，第四阈值取值0.6，第五阈值取值0.6，但不限于该特定取值。所述第三阈值、第四阈值和第五阈值根据用于评估网络性能的网络参数确定，在不同的网络应用中可以有不同取值。

其中S402的具体实现过程如图5所示，方法包括：

S501，增加本小区边缘区带宽一个步长；

计算外扇区频谱效率；

若外扇区频谱效率大于第二阈值，

S502，保存本小区边缘区带宽；

若外扇区频谱效率小于第二阈值，返回S501。

在具体实施例中，所述步长取值0.1。

如果小区外扇区的边缘区用户增多，对邻区的干扰变大，增加本小区边缘区所使用的带宽，可以提高边缘区吞吐量，同时减少对邻区的干扰。

其中S403的具体实现过程如图6所示，方法包括：

S601，减少邻区的中心区边缘区功率比一个步长；

计算外扇区频谱效率；

若外扇区频谱效率大于第二阈值，

S602，保存邻区的中心区边缘区功率比；

若外扇区频谱效率小于第二阈值，返回S601。

在具体实施例中，所述步长取值0.1。

对于中心区负载不大的邻区，减少邻区的ICIC中心区边缘区功率比，可以减少来自邻区的干扰(邻区的中心区的同频干扰)，提高本小区的信干比，从而提高外扇区即小区边缘的频谱效率。

其中S404的具体实现过程如图7所示，方法包括：

S701，增加邻区的接收信号参考功率一个步长；

计算外扇区频谱效率；

若外扇区频谱效率大于第二阈值，

S702，保存邻区的接收信号参考功率；

若外扇区频谱效率小于第二阈值，返回S701。

在具体实施例中，所述步长取值1dB。

增大邻区的ICIC RSRP，会导致邻区的频谱效率下降。但在邻区边缘区用户业务负载不重时，这种影响基本可忽略。此方法能够使邻区更多的用户使用边缘区的带宽，减少来自邻区的干扰(邻区中心区的同频干扰)。

在ICIC参数调整时，对本小区中心边缘区带宽比的调整，对邻区ICIC RSRP的调整，对中心区边缘区功率比的调整，可以单独进行，也可以两两组合进行，或者三组同时调整。

根据香农定理，增加带宽或改善信噪比能够达到提高系统容量的效果。然而在实际系统中，系统带宽和信噪比不能无限增大，在其一定的情况下，可通过带宽复用和减少干扰实现容量的提高。垂直扇区化和小区间干扰协调就是通过带宽复用和减少干扰实现容量的提高。

小区间干扰协调能够提高外扇区的频谱效率，为了保证启动ICIC时不影响整个小区的频谱效率，需要在启动ICIC时同时启动垂直扇区化功能。垂直扇区化功能根据基站附近终端的密集度距离的变化重新配置天线下倾角；同时，根据内外扇区所覆盖区域的业务比例，重新配置内外扇区的功率。

在外扇区的频谱效率小于第二阈值时，说明干扰严重。该干扰来自于内扇区和邻区，启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率。小区频谱效率的下降，往往是由增加的小区负载和干扰而导致的。特别是当大量用户处在小区边缘时，不但小区频谱效率下降，小区的边缘频谱效率也下降。此时小区自优化装置同时启动垂直扇区化和小区间干扰协调功能，即干扰协调功能不能单独使用，而只能与垂直扇区化功能一起使用。如果大量用户只分布在小区中心，小区自优化装置只使用垂直扇区化功能，即垂直扇区化功能能够单独使用。

因为外扇区的功率对干扰协调功能模块的性能影响很大，在上述步骤之后还包括：进一步降低内外扇区的功率比，以提高外扇区的功率。根据公式(10)、(11)计算：

μ′＝ωμ＝ωξ，ω＜1，(如w＝5/6) (10)

$P_{\mathrm{out}}=\frac{P}{{\mathrm{\μ}}^{\′}+1}.---\left(11\right)$

本发明提供了小区容量和覆盖的自优化装置的一个实施例，如图8所示，装置包括：801垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；803频谱效率计算单元，用于计算小区或外扇区的频谱效率；805小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；807联合优化单元，用于调用频谱效率计算单元计算小区的频谱效率，在小区的频谱效率小于第一阈值的情况下，调用垂直扇区化执行单元把小区划分成内扇区和外扇区并配置内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率，并在外扇区的频谱效率小于第二阈值的情况下，调用小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率。

频谱效率计算单元用于根据小区用户的业务速率之和和小区分配的带宽计算频谱效率，具体用于根据公式(12)计算频谱效率：

${\mathrm{\η}}_c=\frac{1}{W_T}\underset{i=0}{\overset{N_T-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i---\left(12\right),$

其中，η_C为频谱效率，N_T为在统计周期T内小区服务的用户数，W_T为在统计周期T内小区分配的总带宽，R_i为用户i的所有业务的速率，i为用户序号，取整数。

频谱效率计算单元还用于根据外扇区用户的业务速率之和和外扇区分配的带宽计算外扇区频谱效率。

垂直扇区化执行单元用于根据内扇区和外扇区用户占用的物理资源块之比和启用垂直扇区化之前的小区功率配置所述内扇区和外扇区的功率。具体用于：

垂直扇区化执行单元用于根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角，所述基站附近终端的密集度距离表示有较大比例的终端与基站的距离在基站附近终端的密集度距离内，所述较大比例大于50％。具体用于：

先用于根据公式(13)计算垂直扇区化启动后小区内扇区和外扇区天线下倾角的比值：

λ＝[arctan(H/D)+β/2]/DT (13)

其中，λ为小区内扇区和外扇区天线下倾角的比值，D为基站附近终端的密集度距离，H为天线高度，β为垂直半功率角，DT为小区垂直扇区化功能启动前的天线下倾角；

再用于根据公式(14)计算小区垂直扇区化功能启动后内扇区和外扇区的天线下倾角：

DT_in＝λDT，DT_out＝DT (14)

其中，DT_in为小区垂直扇区化功能启动后内扇区的天线下倾角，DT_out为小区垂直扇区化功能启动后外扇区的天线下倾角。

先用于根据公式(15)计算垂直扇区化功能启动后的内扇区和外扇区的功率之比：

$\mathrm{\μ}=\frac{M_{\mathrm{in}}}{M_{\mathrm{out}}}---\left(15\right)$

其中，μ为垂直扇区化功能启动后小区内扇区和外扇区的功率之比，M_in为垂直扇区化功能启动前内扇区用户占用的物理资源块，M_out为垂直扇区化功能启动前外扇区用户占用的物理资源块；

再用于根据公式(16)计算垂直扇区化功能启动后的内扇区功率和的外扇区功率：

$P_{\mathrm{in}}=\frac{\mathrm{\μP}}{\mathrm{\μ}+1},$ $P_{\mathrm{out}}=\frac{P}{\mathrm{\μ}+1}---\left(16\right)$

其中，P为小区垂直扇区化功能启动前的小区功率，P_in为垂直扇区化功能启动后的内扇区功率，P_out为垂直扇区化功能启动后的外扇区功率。

小区间干扰协调单元用于配置接收信号参考功率值，根据用户终端的接收信号大小，将外扇区以所述接收信号参考功率为边界进一步划分为中心区和边缘区，增加本小区边缘区的带宽，减小邻区的中心区边缘区功率比，或者增大邻区的接收信号参考功率。具体用于：

对边缘区负载大于第三阈值的小区，增加本小区边缘区的带宽。

对中心区负载小于第四阈值的邻区，减小邻区的中心区边缘区功率比。

对边缘区用户业务负载小于第五阈值的邻区，增大邻区的接收信号参考功率。

小区间干扰协调单元还用于，降低内外扇区的功率比，提高外扇区的功率。

本发明提出了一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统的一个实施例，如图9所示。所述管理系统包括至少一个基站，如901所示。所述基站包括：频谱效率计算单元，用于计算和基站相应小区的频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率；所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区的频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动和基站相应小区的小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算和基站相应小区的频谱效率，在所述和基站相应小区的频谱效率小于第一阈值的情况下，调用所述垂直扇区化执行单元把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率，并在所述外扇区的频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和其它相邻基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率。

本发明提出了一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统的另一个实施例，如图10所示。所述管理系统包括至少一个基站，如1003所示。所述基站包括：频谱效率计算单元，用于计算和基站相应小区的频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的频谱效率；所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；所述管理系统还包括集中控制器，所述集中控制器可以由联合优化单元实现，如1001所示。所述集中控制器用于调用集中控制器所控制的各基站的频谱效率计算单元计算所述各基站相应的小区频谱效率，对相应小区频谱效率小于第一阈值的基站，调用所述基站的垂直扇区化执行单元把所述基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的小区频谱效率，并在外扇区频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和集中控制器所控制的各基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的小区频谱效率。

本发明还提供了一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统有一个实施例，如附图11所示。所述管理系统包括至少一个基站，如1103所示。所述基站包括：垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；所述管理系统还包括集中控制器，如1101所示。所述集中控制器包括：频谱效率计算单元，用于计算所述集中控制器所管理的各基站相应的小区或外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算所述集中控制器所管理的各基站相应的小区频谱效率，对相应小区频谱效率小于第一阈值的基站，调用所述基站的垂直扇区化执行单元把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率，并在所述基站相应的外扇区频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和各基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元启动小区间干扰协调以提高所述基站相应的外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的的频谱效率。

Claims (27)

1.一种移动通信网络中小区覆盖和容量的自优化方法，其特征在于，包括：

计算小区的频谱效率；

如果所述小区的频谱效率小于第一阈值，启动小区垂直扇区化处理把所述小区划分为内扇区和外扇区，配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；

计算所述外扇区的频谱效率；

如果所述外扇区的频谱效率小于第二阈值，启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；

所述配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率具体包括：根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角，所述基站附近终端的密集度距离表示有较大比例的终端与基站的距离在基站附近终端的密集度距离内。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的计算小区频谱效率具体包括：根据小区用户的业务速率之和和小区分配的带宽确定频谱效率；所述的计算外扇区频谱效率具体包括：根据外扇区用户的业务速率之和和外扇区分配的带宽确定频谱效率。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述根据小区用户的业务速率之和和小区分配的带宽确定频谱效率具体包括，根据以下公式计算频谱效率：

$n_C=\frac{1}{W_T}\underset{i=0}{\overset{N_T-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i,$

其中，η_C为频谱效率，N_T为在统计周期T内小区服务的用户数，W_T为在统计周期T内小区分配的总带宽，R_i为小区用户i所有业务的速率，i为用户序号，取整数。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述较大比例大于50％。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角具体包括：

先计算小区垂直扇区化启动后内扇区和外扇区天线下倾角的比值，计算公式如下：λ＝[arctan(H/D)+β/2]/DT，

其中，λ为小区垂直扇区化启动后内扇区和外扇区天线下倾角的比值，D为基站附近终端的密集度距离，H为天线高度，β为垂直半功率角，DT为小区垂直扇区化功能启动前的天线下倾角；

再根据如下公式计算小区垂直扇区化功能启动后内扇区和外扇区的天线下倾角：

DT_in＝λDT,DT_out＝DT，

DT_in为小区垂直扇区化功能启动后内扇区的天线下倾角，DT_out为小区垂直扇区化功能启动后外扇区的天线下倾角。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率具体包括：根据内扇区和外扇区用户占用的物理资源块之比和启用垂直扇区化之前的小区功率配置所述内扇区和外扇区的功率。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述根据内扇区和外扇区用户占用的物理资源块之比和启用垂直扇区化之前的小区功率配置所述内外扇区的功率具体包括：

先根据如下公式计算垂直扇区化功能启动后的内扇区和外扇区的功率之比：

$\mathrm{\μ}=\frac{M_{in}}{M_{out}},$

其中，μ为垂直扇区化功能启动后小区内扇区和外扇区的功率之比，M_in为垂直扇区化功能启动前内扇区用户占用的物理资源块，M_out为垂直扇区化功能启动前外扇区用户占用的物理资源块；

再根据如下公式计算垂直扇区化功能启动后的内扇区功率和的外扇区功率：

$P_{in}=\frac{\mathrm{\μ}P}{\mathrm{\μ}+1},P_{out}=\frac{P}{\mathrm{\μ}+1},$

其中，P为小区垂直扇区化功能启动前的小区功率，P_in为垂直扇区化功能启动后的内扇区功率，P_out为垂直扇区化功能启动后的外扇区功率。

8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述启动小区间干扰协调具体包括，配置接收信号参考功率值，根据用户终端的接收信号大小，将外扇区以所述接收信号参考功率值为边界进一步划分为中心区和边缘区，增加本小区边缘区的带宽，减小邻区的中心区边缘区功率比，或者增大邻区的接收信号参考功率。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述增加本小区边缘区的带宽具体包括：对边缘区负载大于第三阈值的小区，增加本小区边缘区的带宽。

10.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述减小邻区的中心区边缘区功率比具体包括：对中心区负载小于第四阈值的邻区，减小邻区的中心区边缘区功率比。

11.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述增大邻区的接收信号参考功率包括：对边缘区用户业务负载小于第五阈值的邻区，增大邻区的接收信号参考功率。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果所述外扇区的频谱效率小于第二阈值，启动小区间干扰协调以提高外扇区的频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率之后还包括：降低内扇区和外扇区的功率比，提高外扇区的功率。

13.一种小区容量和覆盖的自优化装置，其特征在于，所述装置包括：频谱效率计算单元，用于计算小区频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；

所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区的频谱效率；所述装置还包括，小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算小区的频谱效率，在所述小区的频谱效率小于第一阈值的情况下，调用所述垂直扇区化执行单元把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率，并在所述外扇区的频谱效率小于第二阈值的情况下，调用所述小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率；

所述配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率具体包括：根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角，所述基站附近终端的密集度距离表示有较大比例的终端与基站的距离在基站附近终端的密集度距离内。

14.根据权利要求13的装置，其特征在于，所述频谱效率计算单元用于根据小区用户的业务速率之和和小区分配的带宽计算小区频谱效率。

15.根据权利要求14的装置，其特征在于，所述频谱效率计算单元用于根据用户的业务速率之和和小区分配的带宽计算频谱效率，具体用于根据如下公式：

$n_C=\frac{1}{W_T}\underset{i=0}{\overset{N_T-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i,$

其中，η_C为频谱效率，N_T为在统计周期T内小区服务的用户数，W_T为在统计周期T内小区分配的总带宽，R_i为用户i的所有业务的速率，i为用户序号，取整数。

16.根据权利要求13的装置，其特征在于，所述较大比例大于50％。

17.根据权利要求16的装置，其特征在于，所述垂直扇区化执行单元具体用于：

先用于根据如下公式计算垂直扇区化启动后小区内扇区和外扇区天线下倾角的比值：

λ＝[arctan(H/D)+β/2]/DT，

其中，λ为小区内扇区和外扇区天线下倾角的比值，D为基站附近终端的密集度距离，H为天线高度，β为垂直半功率角，DT为小区垂直扇区化功能启动前的天线下倾角；

再用于根据如下公式计算小区垂直扇区化功能启动后内扇区和外扇区的天线下倾角：

DT_in＝λDT,DT_out＝DT，

其中，DT_in为小区垂直扇区化功能启动后内扇区的天线下倾角，DT_out为小区垂直扇区化功能启动后外扇区的天线下倾角。

18.根据权利要求13的装置，其特征在于，所述垂直扇区化执行单元具体用于根据内扇区和外扇区用户占用的物理资源块之比和启用垂直扇区化之前的小区功率配置所述内扇区和外扇区的功率。

19.根据权利要求18的装置，其特征在于，所述垂直扇区化执行单元具体用于：

先用于根据如下公式计算垂直扇区化功能启动后的内扇区和外扇区的功率之比：

$\mathrm{\μ}=\frac{M_{in}}{M_{out}},$

其中，μ为垂直扇区化功能启动后小区内扇区和外扇区的功率之比，M_in为垂直扇区化功能启动前内扇区用户占用的物理资源块，M_out为垂直扇区化功能启动前外扇区用户占用的物理资源块；

再用于根据如下公式计算垂直扇区化功能启动后的内扇区功率和的外扇区功率：

$P_{in}=\frac{\mathrm{\μ}P}{\mathrm{\μ}+1},P_{out}=\frac{P}{\mathrm{\μ}+1},$

其中，P为小区垂直扇区化功能启动前的小区功率，P_in为垂直扇区化功能启动后的内扇区功率，P_out为垂直扇区化功能启动后的外扇区功率。

20.根据权利要求14的装置，其特征在于，所述小区间干扰协调单元具体用于配置接收信号参考功率值，根据用户终端的接收信号大小，将外扇区以所述接收信号参考功率为边界进一步划分为中心区和边缘区，增加本小区边缘区的带宽，减小邻区的中心区边缘区功率比，或者增大邻区的接收信号参考功率。

21.根据权利要求20的装置，其特征在于，所述的小区间干扰协调单元具体用于：对边缘区负载大于第三阈值的小区，增加本小区边缘区的带宽。

22.根据权利要求20的装置，其特征还在于，所述的小区间干扰协调单元具体用于：对中心区负载小于第四阈值的邻区，减小邻区的中心区边缘区功率比。

23.根据权利要求20的装置，其特征还在于，所述的小区间干扰协调单元具体用于：对边缘区用户业务负载小于第五阈值的邻区，增大邻区的接收信号参考功率。

24.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述小区间干扰协调单元还用于，降低内外扇区的功率比，提高外扇区的功率。

25.一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统，所述管理系统包括至少一个基站，所述基站包括：频谱效率计算单元，用于计算和基站相应小区的频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的频谱效率；所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；

所述管理系统还包括集中控制器，所述集中控制器用于调用集中控制器所控制的各基站的频谱效率计算单元计算所述各基站相应的小区频谱效率，对相应小区频谱效率小于第一阈值的基站，调用所述基站的垂直扇区化执行单元把所述基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的小区频谱效率，并在外扇区频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和集中控制器所控制的各基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的小区频谱效率；

所述配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率具体包括：根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角，所述基站附近终端的密集度距离表示有较大比例的终端与基站的距离在基站附近终端的密集度距离内。

26.一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统，所述管理系统包括至少一个基站，所述基站包括：频谱效率计算单元，用于计算和基站相应小区的频谱效率；垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率；所述频谱效率计算单元还用于计算外扇区的频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动和基站相应小区的小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算和基站相应小区的频谱效率，在所述和基站相应小区的频谱效率小于第一阈值的情况下，调用所述垂直扇区化执行单元把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率，并在所述外扇区的频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和其它相邻基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元以启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高的频谱效率；

所述配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率具体包括：根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角，所述基站附近终端的密集度距离表示有较大比例的终端与基站的距离在基站附近终端的密集度距离内。

27.一种具有小区容量和覆盖自优化功能的管理系统，所述管理系统包括至少一个基站，所述基站包括：垂直扇区化执行单元，用于启动垂直扇区化处理把和基站相应的小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高和基站相应小区的的频谱效率；小区间干扰协调单元，用于启动小区间干扰协调以提高外扇区频谱效率；

所述管理系统还包括集中控制器，所述集中控制器包括：频谱效率计算单元，用于计算所述集中控制器所管理的各基站相应的小区或外扇区频谱效率；联合优化单元，用于调用所述频谱效率计算单元计算所述集中控制器所管理的各基站相应的小区频谱效率，对相应小区频谱效率小于第一阈值的基站，调用所述基站的垂直扇区化执行单元把小区划分成内扇区和外扇区并配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率，并在所述基站相应的外扇区频谱效率小于第二阈值的情况下，根据和各基站的交互信息调用所述基站的小区间干扰协调单元启动小区间干扰协调以提高所述基站相应的外扇区频谱效率，并重新配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高所述基站相应的的频谱效率；

所述配置所述内扇区和外扇区的相关参数以提高小区的频谱效率具体包括：根据基站附近终端的密集度距离、天线高度、垂直半功率角以及垂直扇区化启动前的天线下倾角配置所述内扇区和外扇区的天线下倾角，所述基站附近终端的密集度距离表示有较大比例的终端与基站的距离在基站附近终端的密集度距离内。