CN103686742B - Pci规划方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PCI规划方法及装置，所述方法包括以下步骤：获取各基站之间的物理位置关系信息，根据所述物理位置关系信息对各基站进行分簇；为各簇的小区分配PCI；所述分配PCI的过程包括：根据PCI模3不同余对PCI进行分类，得到模3的剩余类；在当前规划的小区簇内选取两两相邻的3个小区作为第一层小区，从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中；将与第i(i≥1)层相邻的所有小区作为第i+1层小区，根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI。本发明的方案能够有效避免小区间的PCI冲突，减少参考信号间的干扰，保证了PCI的复用距离最大。

Description

PCI规划方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种PCI规划方法以及一种PCI规划装置。

背景技术

PCI（Physical Cell Identifier，物理小区标识），也称为物理小区ID，与TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。在LTE（Long Term Evolution，长期演进）网络系统中，由于大范围采用同频组网，且所用频段较高，因此小区的覆盖范围不大。LTE系统提供了504个PCI，然而相比于小区的规模数，这些远远不够。因此，在LTE网络规划初期，对新建的小区进行PCI合理配置显得尤为重要。

LTE系统的PCI被分为168个小区ID组，每组包含3个不同的ID。每个PCI属于并且只属于其中的一个小区ID组。一个PCI由公式唯一地表示，其中表示小区ID组，范围是0～167，表示这个小区ID组内的物理层ID，范围是0～2。分别决定了小区PCI、主同步和伪同步信号。

PCI直接决定了小区的同步序列，并且与多个物理信道的加扰序列有关，例如，PDSCH(Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道)的加扰序列。同时，PCI与小区的专属参考信号有关，合理的设置可以有效地避免小区间的干扰。最后，在基站对UE(User Equipment，用户设备)的移动管理中，PCI可以帮助UE快速有效地完成小区切换。

在进行PCI规划时，需要满足以下几个约束条件，以达到PCI规划的作用：

一、相邻小区PCI不同。UE需要周期性的读取广播信息，以更新TA list(TrackingArea list，跟踪区列表)，确定自己的位置属于哪一个基站。广播信息需要携带小区的物理层信息，主要表现形式是加扰序列。在各个小区中，由于物理广播信道的时频位置和天线发射方式相应，加扰序列与PCI有关。因而要求相邻小区的PCI不同，以帮助UE快速完成定位。

二、同一基站内部相邻小区PCI模3不同。UE在TA list的帮助下，接受基站发给终端的同步信号，同步包括（时间同步与频率同步），获得所在小区的PCI。

下行物理层同步信号主要包括主同步信号（P-SS，Primary SynchronizedSignal）和辅同步信号（S-SS，Secondary Synchronized Signal），分别用于承载下行主、辅同步序列，获取系统的同步信息，建立下行时间和频率同步。小区的PCI与PSS/SSS的序列索引号一一对应。

PCI=3*Group ID(S-SS)+Sector ID(P-SS)；

若是相邻小区mod3相同的话，会导致P-SS相同，无法完成同步。因而同一基站内部相邻小区PCI模3不能相同。

三、相邻小区PCI模6不同。在时域位置固定的情况下，下行CRS（Common ReferenceSignal，专属参考信号）在频域有6个频偏（frequency shift）。在LTE系统中，由于大量采用同频组网，当天线端口一致时，如果PCI mod6值相同，会造成下行CRS在频域的位置相同，导致CRS相互干扰，并导致严重的小区间干扰，降低系统性能。因而相邻小区PCI模6不能相同。

四、两小区并不相邻，却与同一个小区相邻，该两小区PCI不同。当UE移动，需要完成小区切换时，UE需要将自己的测量报告提交给eNodeB，eNodeB将测量报告与其自身存的邻区列表进行比较。若是同一小区的两个相邻小区PCI一致的话，将会导致小区切换不能快速准确完成，产生混淆。因此，两小区并不相邻，却与同一个小区相邻，该两小区PCI不同。

在LTE网络规划中，需要规划的小区数一般会远大于PCI的可用数。因此需要对PCI进行复用。在规划时需要尽量保证配置相同PCI的小区之间的距离足够大，使得接收信号在另外一个使用同一个PCI的小区覆盖范围内低于门限电平。

发明内容

基于此，本发明提供一种PCI规划方法及装置，能够保证小区的复用距离最大，从而有效避免PCI的各种冲突，减少参考信号间的干扰。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种PCI规划方法，包括如下步骤：

获取各基站之间的物理位置关系信息，根据所述物理位置关系信息对各基站进行分簇；

为各簇的小区分配PCI；所述分配PCI的过程包括：

根据PCI模3不同余对PCI进行分类，得到模3的剩余类；

在当前规划的小区簇内选取两两相邻的3个小区作为第一层小区，从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中；

将与第i(i≥1)层相邻的所有小区作为第i+1层小区，根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI。

一种PCI规划装置，包括：

分簇模块，用于获取各基站之间的物理位置关系信息，根据所述物理位置关系信息对各基站进行分簇；

PCI分配模块，用于为各簇的小区分配PCI；

所述PCI分配模块包括：

分类模块，用于根据PCI模3不同余对PCI进行分类，得到模3的剩余类；

第一填充模块，用于在当前规划的小区簇内选取两两相邻的3个小区作为第一层小区，从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中；

第二填充模块，用于将与第i(i≥1)层相邻的所有小区作为第i+1层小区，根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI。

由以上方案可以看出，本发明的一种PCI规划方法及装置，在获取到各基站之间的物理位置关系信息后，根据物理位置关系信息对各基站进行分簇，然后根据模3不同余为各簇的小区分配PCI。本发明的方案能够有效避免小区间的PCI冲突，减少参考信号间的干扰，做到了相邻小区PCI模3不相同；另外本发明提供的簇的构成方案简单易实现，且簇的大小可根据实际工程及PCI资源的多少随时调整，这种类型的簇能完美覆盖整个小区，保证了PCI的复用距离最大。

附图说明

图1为本发明实施例中小区编号示意图；

图2为本发明实施例中一种PCI规划方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中一个簇内的PCI规划示意图；

图4为本发明实施例中簇结构示意图；

图5为本发明实施例中多个簇内的PCI规划示意图；

图6为本发明实施例中一种PCI规划装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明首先提供PCI规划的最优化数学模型，并利用模型及PCI规划的特点对数学模型进行简化，将模型的可行解空间缩小，然后利用基于剩余类的理论对数学模型进行求解，提供一种相邻小区的PCI模3不相同的PCI规划方案。

本发明中根据PCI规划的约束条件和要求所建立的最优化数学模型描述如下：

由PCI规划的约束条件，可建立最优化数学模型。下面先进行符号说明：

B_i：表示第M个基站的编号,i=1,2,…,M；

(x_i,y_i)：表示第M个基站的地理坐标，i=1,2,…,M；

A_ij：表示基站B_i所对应的第j个小区，i=1,2,…,M，j=1,2,3；

P_ij：表示小区A_ij所配置的PCI编号，i=1,2,…,M，j=1,2,3；

H_ij,st：表示小区间的邻接关系矩阵，当小区A_ij和A_st相邻时，H_ij,st取值为1，否则，H_ij,st取值为0。其中，ij=1,2,…,3M，st=1,2,…,3M。

如图1所示为小区编号示意图，这种编号方法有利于表示基站和所在基站的小区的对应关系。

下面根据PCI规划的约束条件和目标函数讨论PCI规划的数学模型。

（1）相邻小区要求PCI不相同，因而有下列约束条件：

当H_ij,st=1时，P_ij≠P_st，其中，i=1,2,…,M，s=1,2,…,M，j=1,2,3，t=1,2,3，且i=s和j=t不能同时成立。

（2）同一基站内部相邻小区PCI模3不同，因而有下列约束条件：

P_i1≠P_i2(mod3),P_i1≠P_i3(mod3),P_i2≠P_i3(mod3)

其中，i=1,2,…,M。

（3）相邻小区PCI模6不同，则有下列约束条件：

当H_ij,st=1时，P_ij≠P_st(mod6)，其中，i=1,2,…,M，s=1,2,…,M，j=1,2,3，t=1,2,3，且i=s和j=t不能同时成立。

（4）同一小区的任意两个相邻小区PCI不同，则有下列约束条件：

对矩阵H的第i行非零元素，若第j₁,j₂,…,j_k列元素非零，则有：

$P_{{i,j}_1}\≠P_{{i,j}_2}\left(\mathrm{mod}6\right),P_{{i,j}_1}\≠P_{{i,j}_3}\left(\mathrm{mod}6\right),...,P_{{i,j}_{k-1}}\≠P_{{i,j}_k}\left(\mathrm{mod}6\right);$

其中，i=1,2,…,3M，j₁,j₂,…,j_k=1,2,…,3M。

（5）要使得PCI规划的复用距离最小，因而目标函数设置如下：

$\max \left\{\min \right\{\sqrt{{(x_i-x_s)}^2+{(y_i-y_s)}^2}+M^{\′}{(P_{\mathrm{ij}}-P_{\mathrm{st}})}^2\left\}\right\};$

其中，(x_i,y_i)和(x_s,y_s)分别是基站B_i和B_s的地理坐标，M′为一个很大的非负常数。

显然，当P_ij和P_st相同时，M′(P_ij-P_st)²=0，与M′的取值无关，此时目标函数变成即为基站B_i和B_s的直线距离；当P_ij和P_st不同时，由于M′是一个很大的正常数，M′(P_ij-P_st)²也是一个远大于0的正数，而目标函数是要先求最小，再求最大，因而对最后的结果不会有影响。因此，目标函数表达式就是求复用距离最大的PCI规划。

对上述的数学模型，可以观察到该模型是整数非线性数学模型，较难直接对其求解。但可以将模型进一步简化，以获得该问题的最优解。

对任意两个正整数a和b，若a和b模6相同，则a和b模3肯定相同；若a和b模3不同，则a和b模6肯定不同。因而上述4个约束条件均可以用模3来衡量，即考虑各相邻小区PCI模3不相同即可。因为若PCI规划满足相邻小区模3不同，则上述4个约束条件也均相应成立。反之，若上述4个约束条件成立，却不一定满足相邻小区PCI模3不相同。而之所以只考虑各相邻小区PCI模3不相同，是因为PCI可选号码较多，共504个，因而相对TD-SCDMA来说很容易找出一些可行且较优的方案。并且在工程应用中一般不要求最优方案，因而我们可以简化约束条件。

从上面分析，PCI规划数学模型可以简化为只有一个约束条件的数学模型，如下所示：

（1）目标函数： $\max \left\{\min \right\{\sqrt{{(x_i-x_s)}^2+{(y_i-y_s)}^2}+M^{\′}{(P_{\mathrm{ij}}-P_{\mathrm{st}})}^2\left\}\right\};$

（2）约束条件：当H_ij,st=1时，P_ij≠P_st(mod3)，其中，i=1,2,…,M，s=1,2,…,M，j=1,2,3，t=1,2,3，且i=s和j=t不能同时成立。

上述约束条件相当于缩小了解空间，但本发明仍然可以提供一种简单可行的规划方案。参见图2所示，一种PCI规划方法，包括如下步骤：

步骤S101，获取各基站之间的物理位置关系信息，根据所述物理位置关系信息对各基站进行分簇；

步骤S102，为各簇的小区分配PCI。

本发明中，所述分配PCI的过程具体可以包括如下步骤：

步骤S1021，根据PCI模3不同余对PCI进行分类，得到模3的剩余类；

步骤S1022，在当前规划的小区簇内选取两两相邻的3个小区作为第一层小区，从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中；

步骤S1023，将与第i(i≥1)层相邻的所有小区作为第i+1层小区，根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI，一直到当前规划的小区簇已经填充完为止。

引理1：具有相邻边的两个小区模3不相同。

定理1：同一个基站下的3个小区模3不相同。

由引理1，同一个基站下的3个小区两两相邻，因而可以做到模3不相同。

定理2：同一个小区的6个相邻小区模6不相同。

由于同一个小区的6个相邻小区中，可以做到模3不相同，因而模6肯定不同。

下面介绍剩余类的定义：

给定一个正整数m，把它叫做模。如果用m去除任意两个整数a和b所得的余数相同，则说a，b对模m同余。

若m是一个给定的正整数，则全部正数可分成m个集合，记作K₀,K₁,…,K_m-1，其中K_r(r=0,1,…,m-1)是由一切形如qm+r(q=0,±1,±2…)的整数所组成的。这些集合具有下列性质：

（i）每一整数必包含在而且仅在上述的一个集合里面；

（ii）两个整数同在一个集合的充分与必要条件是这两个整数对模m同余。

上述的K₀,K₁,…,K_m-1叫做模m的剩余类，一个剩余类中任一数叫做它同类的数的剩余。

作为一个较好的实施例，本发明中模3的剩余类中的数可以以从小到大的方式进行排序。即步骤S1021中所得到的模3的剩余类可以如下：

K₀={0,3,6,9,12,15,18,…}；

K₁={1,4,7,10,13,16,19,…}；

K₂={2,5,8,11,14,17,20,…}。

下面是本发明基于模3的剩余类的PCI规划方法的详细描述：

（1）选取一个两两相邻的3个小区。作为一个较好的实施例，可以获取当前规划的小区簇的中心位置，然后在该中心位置处任意选取两两相邻的3个小区作为所述第一层小区，以外扩的方式向外扩充；

（2）从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中。作为一个较好的实施例，本发明可以从各剩余类（即K₀、K₁和K₂）中分别选取一个数以逆时针方向填充到所述第一层的小区中，且取数方式可以为从各剩余类中从小到大进行取数；

(3)与第一层相邻的所有小区称为第二层小区。在第二层小区中，以任意的两个相邻且已填充的小区为基础，采用模3不同余的方法可以确定另一个与之两两相邻的小区的PCI。例如，若是已分配的两个小区的PCI属于K₀和K₁，则剩下的另一个小区从K₂中选择PCI。同样地，用这种方法以逆时针方向填充完第二层的小区；

（4）依此类推，与第i层小区相邻的所有小区称为第i+1层小区。对第i+1层小区重复上述步骤（3），即根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI，一直到该簇已经填充完为止；

(5)在满足PCI复用的最小距离的前提下，继续选择下一个规划小区簇的中心，重复上述步骤，直到所有小区PCI填充完毕。

以上所述的规划方法可以称为外扩填充法。

如图3所示为一个扩展了4层的PCI簇，此时第一层有3个小区，第二层有9个小区，第3层有15个小区，第4层有21个小区，则该PCI簇一共有48个小区。显然，以此规律构造的簇的小区数量是以3为首项、6为公差的等差数列。因而，对504个PCI号码，最多可以扩充成具有84层的簇，此时，该簇共有501个小区。

需要说明的是，若可选的PCI号码不连续，即集合K₀，K₁和K₂的号码不连续，本发明的方案仍然可以适用。此时，只需要将可选的PCI号码按模3进行分类即可，即将相应的分类也记为K₀、K₁和K₂，其中K_i(0≤i≤2)表示可选的PCI号码除以3所得的余数为i，并将集合K_i(0≤i≤2)中的数从小到大进行排序。

本发明中的外扩填充法所构成的簇可以完美覆盖整个小区，所谓完美覆盖整个小区，即以该簇的形状可以无缝覆盖整个小区。如图4所示，该簇可以构成不等边六边形，共a,b,c,d,e,f六条边，且假设小区半径为r，则可知该簇共有6条半径，半径长度为7r。同时，可以观察到，该六边形的对边是平行的，因而该六边形的每个夹角都相同，即每个夹角等于120o。由该六边形的这些特殊性质，这种类型的簇可以完美覆盖整个小区。

下面以一个实际例子来说明这种簇可以完美覆盖整个小区。如图5所示，以具有3层的小区簇为例，显然，通过上下左右进行平移这个簇，则刚好把小区中心拼接完整。因而不管整个小区有多大，该簇均可以无缝覆盖整个小区。同时，观察小区的覆盖可知，每个PCI号码的相对位置是相同的，即每个PCI的复用距离是相同的。这点则可以保证整个小区的PCI复用距离最大。事实上，若PCI为10的复用距离不相同，则必出现更大和更小的复用距离，这就不能保证复用距离最大了。因而，本发明的基于剩余类的PCI规划方案可以无缝覆盖整个小区，并且可以做到PCI复用距离最大。

并且，本发明的规划方法还有另外一个优势，即可以根据PCI资源的多少调整簇的大小，该簇最大可以由501个小区形成，最小则由3个小区形成即可。

对于任意给定的PCI号码的个数，按照该簇的构造方法，进行PCI规划时不一定能使用完所有的PCI号码。此时，由于簇的小区个数为3+6n，其中n≥0且为整数，进行PCI规划时尽可能使簇达到最大即可，剩余的PCI可用于将来的小区规划，也可用于其它簇进行替换PCI。如若可用的PCI为100个，此时能构造的最大的簇的小区个数是3+6×16=99个。

与上述一种PCI规划方法相对应，本发明还提供一种PCI规划装置，如图6所示，包括：

分簇模块101，用于获取各基站之间的物理位置关系信息，根据所述物理位置关系信息对各基站进行分簇；

PCI分配模块102，用于为各簇的小区分配PCI；

所述PCI分配模块102可以包括：

分类模块1021，用于根据PCI模3不同余对PCI进行分类，得到模3的剩余类；

第一填充模块1022，用于在当前规划的小区簇内选取两两相邻的3个小区作为第一层小区，从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中；

第二填充模块1023，用于将与第i(i≥1)层相邻的所有小区作为第i+1层小区，根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI。

上述一种PCI规划装置的其它技术特征与本发明的一种PCI规划方法相同，此处不予赘述。

通过以上方案可以看出，本发明的一种PCI规划方法及装置，在获取到各基站之间的物理位置关系信息后，根据物理位置关系信息对各基站进行分簇，然后根据模3不同余为各簇的小区分配PCI。本发明的方案能够有效避免小区间的PCI冲突，减少参考信号间的干扰，做到了相邻小区PCI模3不相同；另外本发明提供的簇的构成方案简单易实现，且簇的大小可根据实际工程及PCI资源的多少随时调整，这种类型的簇能完美覆盖整个小区，保证了PCI的复用距离最大。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种PCI规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取各基站之间的物理位置关系信息，根据所述物理位置关系信息对各基站进行分簇；

为各簇的小区分配PCI；所述分配PCI的过程包括：

根据PCI模3不同余对PCI进行分类，得到模3的剩余类；

在当前规划的小区簇内选取两两相邻的3个小区作为第一层小区，从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中；

将与第i层相邻的所有小区作为第i+1层小区，其中，i≥1，根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI。

2.根据权利要求1所述的PCI规划方法，其特征在于，所述模3的剩余类中的数以从小到大的方式进行排序。

3.根据权利要求1所述的PCI规划方法，其特征在于，所述选取两两相邻的3个小区作为第一层小区的过程包括：

获取当前规划的小区簇的中心位置，在该中心位置处选取两两相邻的3个小区作为所述第一层小区。

4.根据权利要求2所述的PCI规划方法，其特征在于，所述从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中的过程包括：

从各剩余类中分别选取一个数以逆时针方向填充到所述第一层的小区中，且取数方式为从各剩余类中从小到大进行取数。

5.一种PCI规划装置，其特征在于，包括：

分簇模块，用于获取各基站之间的物理位置关系信息，根据所述物理位置关系信息对各基站进行分簇；

PCI分配模块，用于为各簇的小区分配PCI；

所述PCI分配模块包括：

分类模块，用于根据PCI模3不同余对PCI进行分类，得到模3的剩余类；

第一填充模块，用于在当前规划的小区簇内选取两两相邻的3个小区作为第一层小区，从各剩余类中分别选取一个数填充到所述第一层小区中；

第二填充模块，用于将与第i层相邻的所有小区作为第i+1层小区，其中，i≥1，根据任意两两相邻且已填充的小区的PCI、模3不同余确定所述第i+1层小区中各小区的PCI。