CN104219716B - 异构tdd中继网络中基于asa辅助的干扰协调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,在TDD中继系统架构下,ASA控制器辅助次级系统通过调节时隙结构配置和同步信息进行干扰协调的机制,MME通过ASA获得主系统的时隙配置及同步信息,并根据管辖范围内中继节点的相关信息为中继节点选择最优的时隙配置及工作模式。本发明的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法可有效地避免次级系统对主用户产生干扰,提高频谱利用率,同时中继节点继续工作在ASA载频f1上,避免了中继节点及大量RUE切换所带来的信令消耗和网络性能下降。
Description
技术领域
本发明属于移动无线通信技术领域,特别是涉及一种异构时分双工(TimeDivision Duplexing,TDD)中继网络中基于授权共享接入(Authorized Shared Access,ASA)辅助的干扰协调方法。
背景技术
近年来,移动用户快速增长。为了满足用户对无线宽带服务的强大需求,国际电信联盟组织(ITU)开始了下一代移动通信系统IMT-Advanced或第四代移动通信系统的标准化工作。LTE-Advanced标准将提交到ITU作为IMT-Advanced系统的候选技术标准。随着LTE的演进,移动无线通信系统的继续增长需要更高的数据传输速率和频谱利用率。因此,3GPP在新的LTE-Advanced标准中提出了频谱聚合(Carrier Aggregation,CA)技术,用于通过足够的频谱带宽(最高支持100MHz)实现数据的高速传输。CA技术允许运营商通过聚合一些小的连续或者非连续的载波得到更大的带宽进行系统及网络的部署并为先前的用户提供后向兼容。然而,LTE系统中相当有限的频谱资源很难满足高速传输的要求。因此采用更多的其他授权频谱作为现有LTE授权频谱的扩展成为LTE系统的可考虑的解决方案之一。
ASA机制是一种基于认知无线电技术的改进的频谱利用机制,它能保证移动授权用户在授权频段使用的QoS,同时,在不干扰现有用户的情况下,为次级ASA用户提供频谱利用率不足的ASA频谱服务。
现有技术中,ASA辅助的TD-LTE系统架构如图1所示。由图可知,在基于ASA辅助的TD-LTE网络和TDD主用户网络共存的场景中,宏基站控制宏用户终端(Macro UserEquipment,MUE)和中继,中继用户终端(Relay User Equipment,RUE)与中继连接并位于小区边缘。在主用户系统中,主用户受主基站控制。次级系统运营商网络操作、管理和维护(Operation Administration and Maintenance,OAM)和主基站均与管理ASA频谱的ASA控制器连接。ASA控制器独立于3GPP系统。只有频谱相关信息由ASA控制器提供,实际的无线资源管理仍由3GPP系统负责。假设有两个可用载频,其中一个是LTE现有载频f0,另一个是ASA载频f1。宏基站将载频f0作为主小区(Primary Cell,Pcell)中心频点来提供系统消息、基本的无线资源控制(Radio Resource Control,RRC)信令,从而尽可能为用户终端(UserEquipment,UE)提供低速/高可靠性的数据传输。同时,宏基站聚合ASA载频f1作为从小区(Secondary Cell,Scell)中心频点来提供大量高速的数据传输。在此场景下,由于ASA频谱的动态性,需要进一步研究维持和改进当前系统的服务连续性、QoS、干扰协调、负载均衡和切换机制。
保护区域是为保护主用户的通信而定义的特定区域。ThresholdI是保护区域内主用户正确接收信号所允许的最大干扰门限值。ThresholdSINR是主用户正确接收信号所需要的最小信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)值。如图2所示,设定C为主用户下行信号,I为干扰信号,N为噪声信号,则在保护区域内主用户的SINR=C-I-N,其值应该高于ThresholdSINR。OAM根据相关参数,如ThresholdI或ThresholdSINR、发射功率、路径损耗、位置信息等,判断并且保证基站或者终端在ASA频点工作时不会影响主用户通信。
在基于ASA辅助的TD-LTE网络和TDD主用户网络共存的场景中,增强小区覆盖的中继节点分配在ASA载频上,RUE与中继节点连接位于小区边缘,主用户位于保护区域边缘。当主用户请求使用ASA载频时,RUE的上行将对主用户的下行产生干扰。与此类似,主用户的上行也将对RUE的下行产生干扰。
干扰场景如图3所示,场景假设如下:
设定N为噪声信号,I1为RUE上行对主用户的干扰,I2为主用户上行对RUE的干扰,I3为中继对主用户的干扰,D1为中继接入网下行信号,D2为主用户下行信号,U1为中继接入网上行信号,U2为主用户上行信号。
当D2-I1-N<ThresholdSINR,中继的接入网上行(U1)将对主用户的下行(D2)产生干扰;
当D1-I2-N<ThresholdSINR,主用户的上行(U2)将对中继的接入网下行(D1)产生干扰;
当D2-I3-N>ThresholdSINR,中继的接入网下行(D1)将不会对主用户的下行(D2)产生干扰。
在ASA辅助的TD-LTE网络架构下,假设ASA载频f1上有一个或者多个中继节点。当处于TD-LTE小区边缘的主用户请求在某个特定的区域(也就是“保护区域”)使用载频f1时,与主用户临近的RUE的通信范围与保护区域将部分重叠,所以RUE将会对主用户的下行产生干扰。怎样及时发现并估计干扰,保证主用户的QoS是关键问题。
一般而言,最直接的方法是ASA控制器通知OAM最新的ASA频谱使用区域,OAM通知MME减小保护区域边缘宏基站的覆盖范围。如果使用ASA载频f1的从小区内存在UE或者中继节点在新的覆盖范围以外,这些UE或者中继节点需要无条件切换到主小区f0,从而严重影响用户终端的体验和QoS,导致网络性能下降;不仅如此,也会由于大量节点的切换消耗大量的信令。随着用户量的增加及用户要求的提高,这样的无条件大批量切换是运营商不愿看到的。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,用于在TDD中继系统架构下,ASA控制器辅助次级系统通过调节时隙结构配置和同步信息进行干扰协调,移动性管理实体(Mobility ManagementEntity,MME)通过ASA获得主系统的时隙配置及同步信息,并根据管辖范围内中继节点的相关信息为中继节点选择最优的时隙配置及工作模式来避免次级系统对主用户产生干扰。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其应用于基于ASA辅助的TD-LTE网络和TDD主用户网络共存的场景中,包括两个可用载频,其中一个是LTE载频f0,另一个是ASA载频f1,所述载频f0作为主小区的中心频点,所述ASA载频f1作为次小区的中心频点,其包括以下步骤:
步骤一、当主用户请求使用所述ASA载频f1时,主系统基站向ASA控制器发送请求消息,请求撤离保护区域内的ASA频谱使用用户;
步骤二、所述ASA控制器收到来自主系统的请求后,向OAM发送ASA控制消息;
步骤三、OAM收到所述ASA控制消息后,根据所述ASA控制消息中新的保护区域或者干扰区域信息查询对主系统可能产生干扰的区域所属的MME,并向所述MME发送所述ASA控制消息调整可能产生干扰的区域内宏基站的覆盖范围;
步骤四、所述MME根据新的干扰区域,计算并通知相关宏基站调整无线资源控制,并发送主系统的帧配置信息和同步信息给相关宏基站;
步骤五、宏基站调整无线资源控制,缩小宏基站ASA载频f1上从小区覆盖范围以避免对主系统小区产生干扰;所述宏基站找出接近主系统保护区域并可能对主用户产生干扰的RUE,并调整所述RUE所属中继节点的帧结构并更新同步信息;
步骤六、宏基站向中继节点发送新的帧配置信息及同步信息;
步骤七、宏基站向MME上报下属宏基站新的覆盖范围和/或中继节点覆盖范围及工作模式;
步骤八、ASA控制器向OAM周期性地发送主系统的帧配置信息和同步信息。
根据上述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其中:步骤一中,所述请求消息包括主系统的帧配置信息和时间同步消息,并存储于ASA数据库。
根据上述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其中:步骤二中,所述控制消息包括保护区域或者频谱使用相关信息、主系统的帧配置信息、同步信息。
根据上述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其中:步骤五执行期间,不要求LTE次级系统与主系统间保持精确同步,在主用户的下行传输子帧期间,中继节点能够进行接入链路的下行传输、骨干链路的下行传输或者骨干链路的上行传输;在主用户的上行传输子帧期间,中继节点能够进行接入链路的上行传输、骨干链路的下行传输或者骨干链路的上行传输。
根据上述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其中:步骤五中,如果宏基站能够获得RUE及中继节点的精确位置信息,宏基站直接控制相关中继节点及下属RUE调节帧配置信息,或者配置部分RUE进行测量来判断是否对主用户产生干扰。
根据上述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其中:步骤五中,如果宏基站不能获得RUE的精确位置信息,宏基站或者中继节点配置所有的RUE进行测量来判断是否对主用户产生干扰。
根据上述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其中:步骤五中,根据以下原则调整所述RUE所属中继节点的帧结构:保证TD-LTE网络中继的下行接入链路子帧处于主用户的下行子帧内,中继的上行接入链路子帧处于主用户的上行子帧内。
如上所述,本发明的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法提高了频谱利用率,能够减少切换次数及切换带来的信令消耗,有效地提高TD-LTE认知网络的整体性能,保障了次级用户的QoS。
附图说明
图1显示为现有技术中ASA辅助的TD-LTE系统结构示意图;
图2显示为现有技术中主用户系统的保护区域示意图;
图3显示为现有技术中ASA辅助的TD-LTE系统干扰场景示意图;
图4显示为本发明的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调系统场景示意图;
图5显示为本发明中ASA辅助的双系统帧配置参考图;
图6显示为本发明中ASA辅助的中继干扰协调信令流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
不同于基于自适应功率控制机制的干扰协调方法,本发明通过ASA和MME的协作来调整中继节点的时隙配置从而达到干扰协调的目的。图4为本发明的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调系统场景示意图。由图可知,在基于ASA辅助的TD-LTE网络和TDD主用户网络共存的场景中,宏基站控制中继节点,RUE与中继连接并位于小区边缘。在主用户系统中,主用户受主基站控制,位于保护区域边缘。次级系统OAM和主基站均与管理ASA频谱的ASA控制器连接。ASA控制器独立于3GPP系统。只有频谱相关信息由ASA控制器提供,实际的无线资源管理仍由3GPP系统负责。假设有两个可用载频,其中一个是LTE现有载频f0,另一个是ASA载频f1。宏基站将载频f0作为Pcell的中心频点提供系统消息、基本的RRC信令,从而尽可能为用户终端提供低速/高可靠性的数据传输。同时,宏基站聚合ASA载频f1作为Scell的中心频点提供大量高速的数据传输。在此场景下,当主用户请求使用ASA载频时,RUE的上行将对主用户的下行产生干扰。与此类似,主用户的上行也将对RUE的下行产生干扰。
参照图6,本发明的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法包括以下步骤:
步骤一、当主用户请求使用载频f1时,主系统基站向ASA控制器发送请求消息,请求撤离保护区域内的ASA频谱使用用户,请求消息包括主系统的帧配置信息和时间同步消息等,并存储于ASA数据库中。
步骤二、ASA控制器收到来自主系统的请求后,将向OAM发送ASA控制消息,该控制消息包括保护区域或者频谱使用相关信息、主系统的帧配置信息、同步信息等,如有需要,OAM将根据此消息进一步更新次级系统宏基站的覆盖区域和工作模式。
步骤三、OAM收到ASA控制消息,根据ASA控制消息中新的保护区域或者干扰区域信息查询对主系统可能产生干扰的区域所属的MME,并向MME发送ASA控制消息调整可能产生干扰的区域内宏基站的覆盖范围。
步骤四、MME根据新的干扰区域,计算并通知相关宏基站调整无线资源控制(发射功率、波束方向等),并发送主系统的帧配置信息和同步信息给相关宏基站。
步骤五、宏基站调整无线资源控制(发射功率、波束方向等),缩小宏基站ASA载频f1上从小区的覆盖范围用以避免对主系统小区产生干扰,如果保护区域附近存在RUE,宏基站结合当前所处网络状态(中继和RUE的发射功率、用户容量、业务流量、时延需求等)和ASA控制消息(主系统的帧配置和同步信息等)调整RUE所属中继节点的帧结构并更新同步信息,避免RUE上行对主用户下行产生干扰。此机制不要求LTE次级系统与主系统间保持精确同步,在主用户的下行传输子帧期间,中继节点可以进行接入链路的下行传输、骨干链路的下行传输或者骨干链路的上行传输;在主用户的上行传输子帧期间,中继节点可以进行接入链路的上行传输、骨干链路的下行传输或者骨干链路的上行传输。TD-LTE网络与主用户网络帧配置方法应用实例如图5所示,如TD-LTE次级网络对主系统或主用户产生干扰时,需配置TD-LTE帧结构,保证TD-LTE网络中继的下行接入链路子帧处于主用户的下行子帧内,中继的上行接入链路子帧处于主用户的上行子帧内,中继的骨干链路可灵活配置。
其中,宏基站可以采用以下方式找出接近主系统保护区域并可能对主用户产生干扰的RUE:
如果宏基站可获得RUE及中继节点的精确位置信息(例如GPS定位信息),宏基站可直接控制相关中继节点及下属RUE调节帧配置信息,或者配置部分RUE进行测量来判断是否对主用户产生干扰。
如果宏基站不能获得RUE的精确位置信息,宏基站或者中继节点可配置所有的RUE进行测量。基于测量报告,宏基站为相关的中继节点及下属RUE重新配置帧结构和帧起始时间,使这些中继节点能继续使用ASA载频f1。
步骤六、宏基站向中继节点发送新的帧配置信息及同步信息。
步骤七、宏基站向MME上报下属宏基站新的覆盖范围和/或中继节点覆盖范围及工作模式(时隙协调或非时隙协调模式、帧配置信息等)等。这些上报信息能辅助MME监测和管理ASA频谱的分配。
步骤八、ASA控制器向OAM周期性地发送主系统的帧配置信息和同步信息。
综上所述,本发明的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,在TDD中继系统架构下,ASA控制器辅助次级系统通过调节时隙结构配置和同步信息进行干扰协调的机制,MME通过ASA获得主系统的时隙配置及同步信息,并根据管辖范围内中继节点的相关信息为中继节点选择最优的时隙配置及工作模式来避免次级系统对主用户产生干扰,提高频谱利用率,同时中继节点继续工作在ASA载频f1上,避免了中继节点及大量RUE切换所带来的信令消耗和网络性能下降。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其应用于基于ASA辅助的TD-LTE网络和TDD主用户网络共存的场景中,包括两个可用载频,其中一个是LTE载频f0,另一个是ASA载频f1,所述载频f0作为主小区的中心频点,所述ASA载频f1作为从小区的中心频点,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、当主用户请求使用所述ASA载频f1时,主系统基站向ASA控制器发送请求消息,请求撤离保护区域内的ASA频谱使用用户;
步骤二、所述ASA控制器收到来自主系统的请求后,向OAM发送ASA控制消息;
步骤三、OAM收到所述ASA控制消息后,根据所述ASA控制消息中新的保护区域或者干扰区域信息查询对主系统可能产生干扰的区域所属的MME,并向所述MME发送所述ASA控制消息调整可能产生干扰的区域内宏基站的覆盖范围;
步骤四、所述MME根据新的干扰区域,计算并通知相关宏基站调整无线资源控制,并发送主系统的帧配置信息和同步信息给相关宏基站;
步骤五、宏基站调整无线资源控制,缩小宏基站ASA载频f1上从小区覆盖范围以避免对主系统小区产生干扰;所述宏基站找出接近主系统保护区域并可能对主用户产生干扰的RUE,调整所述RUE所属中继节点的帧结构并更新同步信息;
步骤六、宏基站向中继节点发送新的帧配置信息及同步信息;
步骤七、宏基站向MME上报下属宏基站新的覆盖范围和/或中继节点覆盖范围及工作模式;
步骤八、ASA控制器向OAM周期性地发送主系统的帧配置信息和同步信息。
2.根据权利要求1所述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其特征在于:步骤一中,所述请求消息包括主系统的帧配置信息和时间同步消息,并存储于ASA数据库。
3.根据权利要求1所述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其特征在于:步骤二中,所述控制消息包括保护区域或者频谱使用相关信息、主系统的帧配置信息、同步信息。
4.根据权利要求1所述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其特征在于:步骤五执行期间,不要求LTE次级系统与主系统间保持精确同步,在主用户的下行传输子帧期间,中继节点能够进行接入链路的下行传输、骨干链路的下行传输或者骨干链路的上行传输;在主用户的上行传输子帧期间,中继节点能够进行接入链路的上行传输、骨干链路的下行传输或者骨干链路的上行传输。
5.根据权利要求1所述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其特征在于:步骤五中,如果宏基站能够获得RUE及中继节点的精确位置信息,宏基站直接控制相关中继节点及下属RUE调节帧配置信息,或者配置部分RUE进行测量来判断是否对主用户产生干扰。
6.根据权利要求1所述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其特征在于:步骤五中,如果宏基站不能获得RUE的精确位置信息,宏基站或者中继节点配置所有的RUE进行测量来判断是否对主用户产生干扰。
7.根据权利要求1所述的异构TDD中继网络中基于ASA辅助的干扰协调方法,其特征在于:步骤五中,根据以下原则调整所述RUE所属中继节点的帧结构:保证TD-LTE网络中继的下行接入链路子帧处于主用户的下行子帧内,中继的上行接入链路子帧处于主用户的上行子帧内。
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