CN104394555B - 一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法 - Google Patents
一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法,属于移动通信技术领域。在该方法中,基于其信道环境特性,建立宏用户分类标准,将宏用户划分为室内宏用户和室外宏用户;通过抑制微基站在特定子帧内的数据传输,从而为室内宏用户提供良好的信道环境,最终实现干扰管理,提高网络性能;通过微基站主动感知室内宏用户的网络负载,并结合微蜂窝网络负载状态,动态的调整当前网络ABS子帧比例,从而实现在抑制网络中干扰的条件下提高网络资源利用率。本方法可以对异构网络室内场景中产生的干扰进行有效的管理,从而增加网络吞吐量,提高系统性能;并且该干扰管理方案可以有效的适应网络中动态的负载,提高资源利用率。
Description
技术领域
本发明属于移动通信技术领域,涉及一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法。
背景技术
LTE-Advanced蜂窝网络场景一般是由多种类型基站组成的异构蜂窝网络,例如作为E-UTRAN节点之一的宏基站(eNB)、家庭基站(Femto-eNB)以及微基站(Pico-eNB)。由于LTE-Advanced中采用了OFDM技术,相邻的信道之间不会产生干扰。但是在部分网络场景下,这些基站可能会在时间和频率上同步提供通信服务,而这种场景下就会造成同频干扰。在由宏基站和微基站组成的异构小蜂窝网络(HetNet)场景中,这类同频干扰尤其常见。
目前由于微蜂窝的数量大大增加,很多微蜂窝被作为一些公司或者家庭的私有通信网络,这些微蜂窝普遍采用封闭用户集(CSG,closed subscriber group),并且多为室内通信网络。在这些蜂窝网络会同时存在拥有接入权限的微蜂窝用户(PUE)以及没有接入权限的宏蜂窝用户(MUE)。由于不处于微蜂窝的用户集中,这些宏蜂窝用户即使接收到了较强的微基站服务信号,但是无法获取微基站的通信服务,只能保持与宏基站的通信链接。这种网络场景下,微蜂窝用户由于距离微基站距离较近,有着良好的下行网络环境,同时又处于室内场景下,来自外界网络的干扰较低,因此可以保持较高的信号干扰噪声比(SINR)。另一方面,这些宏蜂窝用户因为处于室内场景,同时距离宏基站距离较远,宏基站的信号损耗较大。同时因为微蜂窝的信号较强却无法接入网络,所以强烈的微蜂窝信号反而对宏蜂窝用户产生较大的干扰,因此这种场景下的宏蜂窝用户处于非常差的信道环境中,通信质量较低,我们将这类用户定义为室内宏用户,而其他宏用户则为室外宏用户。CSG室内场景模型见图1所示。
针对异构网络中出现的同频干扰,目前多采用增强型小区干扰协调管理(eICIC)和多点协作传输技术作为干扰管理技术。而增强型小区干扰协调管理因为部署成本低,方案容易实施等优点,是干扰管理的研究热点。在传统的eICIC方案中,宏基站在特定的子帧内保持静默(ABS),仅传输控制信令。由于没有数据传输,因此宏基站在这些特定的子帧内对同频工作的微蜂窝所造成的干扰被良好的抑制,从而改善了微蜂窝的信道环境,提高微基站与用户之间的通信质量。
当前异构网络中密集微蜂窝部署已经成为了技术发展趋势,并且在CSG室内场景下,干扰关系与以往的简单异构网络干扰关系相差较大,因此传统的eICIC技术在这种密集微蜂窝环境下无法实现高效的干扰管理。因此,本发明针对CSG场景下的干扰环境特征,提出了一种新的动态干扰管理方法。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法,该方法能够解决在密集微蜂窝场景下的干扰管理问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法,包括以下步骤:步骤一:获取异构网络当前宏基站下用户位置信息和网络负载信息;步骤二:依据其位置信息或信道条件,将宏蜂窝用户分为两类:位于室内微蜂窝覆盖范围但没有接入网络权限的室内宏用户(Inside-MUE)和位于微蜂窝覆盖范围之外的室外宏用户(Outside-MUE),并将室内宏用户列表发送给微基站;步骤三:微基站接收到室内宏用户列表后建立ABS子帧,在该特定子帧内不进行数据传输,仅传输控制信息;步骤四:微基站对比室内宏用户和微蜂窝用户的负载状态,依据其对比网络负载状态,对系统ABS比例进行动态调整,实现动态干扰管理。
进一步,步骤一具体包括:
1)宏蜂窝网络中的用户将其用户ID信息、接收干扰信号强度(RSRP)、干扰源基站ID、地理位置信息统一汇报给宏基站;
2)宏基站接收用户上报信息,并建立用户列表。
进一步,步骤二具体包括:
1)宏基站建立用户列表后,基于用户接收干扰信号强度或地理位置信息进行分类,其具体分类方法为:
基于用户接收干扰信号强度分类:建立RSRP门限,将用户列表中所有用户的接收干扰信号强度信息与门限对比,接收干扰信号强度大于门限值的用户信道质量较好,设定为室外宏用户;接收干扰信号强度小于门限值的用户信道质量较差,设定为室内宏用户;
基于用户地理位置信息进行分类:宏基站内储存当前覆盖区域内建筑及微基站的地理位置信息,并且微基站定期更新自己的坐标位置信息。宏基站基于微基站的地理坐标以及宏用户上报的地理位置信息来判断该用户是否处于微基站覆盖的室内微蜂窝覆盖环境,将处于室内微蜂窝覆盖环境下的宏蜂窝用户定义为室内宏用户,其他用户定义为室外宏用户;
2)宏基站建立由室内宏用户组成的用户列表,收集所有室内宏用户的业务负载,其业务负载可通过受害用户占用的PRB数量与PRB总数的比值来计算,其表达式为:
进一步,步骤三具体包括:
1)当微基站接收到宏基站发送的室内宏用户列表后,将一帧内一定数量的特定子帧设置为近乎空白子帧(almost blank subframe,ABS),初始时ABS比例默认为3/8,即在一帧内的八个数据帧中设置3个子帧为近乎空白子帧;
2)微基站在近乎空白子帧内不进行数据传输,仅传输控制信号,从而抑对受害用户产生的干扰;
3)当微基站未收到宏用户发送的室内宏用户列表时,则不建立近乎空白子帧,在所有子帧内进行数据传输,从而获得最大吞吐量。
进一步,步骤四具体包括:
1)微基站读取宏基站发送的室内宏用户列表,获取其负载信息;
2)微基站使用步骤二的2)中的负载测量方法,对微蜂窝用户当前的业务负载进行测量;
3)微基站对比室内宏用户与微蜂窝用户的负载信息,若室内宏用户的业务负载大于微蜂窝用户则执行4),若室内宏用户的业务负载小于微蜂窝用户则执行5);
4)当室内宏用户的业务负载大于微蜂窝用户时,微基站提高ABS比例,为了避免微蜂窝用户通信质量骤降,设定ABS比例最低为2/8,同时ABS提高时需要保证下一个时帧内微蜂窝用户的吞吐量下降不能超过20%,该限制条件可以通过公式表达出来:
5)当室内宏用户的业务负载小于微蜂窝用户时,微基站降低ABS比例,ABS比例最低为0,此时可以根据系统要求设置ABS比例最低值,从而对室内宏用户的吞吐量进行保护。
本发明的有益效果在于:本发明针对异构密集蜂窝网络中室内CSG场景下的无线通信提出了一种基于负载感知的新型干扰管理方法,该方法可以有效的抑制室内宏蜂窝用户受到的来自微基站的干扰,同时系统可以根据网络当前负载状态,动态的调整干扰管理方法,提高资源利用率,在抑制干扰的同时实现网络吞吐量最大化。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
图1为本发明所述方法适用的异构蜂窝网络CSG场景示意图;
图2为本发明所述方法中微基站配置ABS时的帧结构;
图3为基于接收干扰信号强度(RSRP)的用户分类方法示意图;
图4为基于地理位置信息的用户分类方法示意图;
图5为本发明所述方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图5为本发明所述方法的流程示意图,如图所示,本发明所述方法包括以下步骤:步骤一:获取异构网络当前宏基站下用户位置信息和网络负载信息;步骤二:依据其位置信息或信道条件,将宏蜂窝用户分为两类:位于室内微蜂窝覆盖范围但没有接入网络权限的室内宏用户(Inside-MUE)和位于微蜂窝覆盖范围之外的室外宏用户(Outside-MUE),并将室内宏用户列表发送给微基站;步骤三:微基站接收到室内宏用户列表后建立ABS子帧,在该特定子帧内不进行数据传输,仅传输控制信息;步骤四:微基站对比室内宏用户和微蜂窝用户的负载状态,依据其对比网络负载状态,对系统ABS比例进行动态调整,实现动态干扰管理。
下面通过具体实施例对本方法进行具体说明:
本发明适用于采用CSG接入策略的密集异构蜂窝网络,在该网络场景中由于微基站多部署在室内环境下,且仅有权限的用户可以接入微蜂窝,因此微基站对没有权限的室内宏用户存在着强烈的干扰,整体网络拓扑图参见图1。为了抑制该网络中微基站与室内宏用户之间的干扰,微基站使用具有ABS子帧的帧结构,如图2所示。
具体步骤如下:
步骤一:获取异构网络当前宏基站下用户位置信息和网络负载信息:
1)宏蜂窝网络中的用户将其用户ID信息、接收干扰信号强度(RSRP)、干扰源基站ID、地理位置信息统一汇报给宏基站;
2)宏基站接收用户上报信息,并建立用户列表。
步骤二:依据其位置信息或信道条件,将宏蜂窝用户分为两类:室外宏用户和室内宏用户,并将室内宏用户列表发送给微基站:
1)宏基站建立用户列表后,基于用户接收干扰信号强度或地理位置信息进行分类,其具体分类方法为:
基于用户接收干扰信号强度分类:建立RSRP门限,将用户列表中所有用户的接收干扰信号强度信息与门限对比,接收干扰信号强度大于门限值的用户信道质量较好,设定为室外宏用户;接收干扰信号强度小于门限值的用户信道质量较差,设定为室内宏用户;
基于用户地理位置信息进行分类:宏基站内储存当前覆盖区域内建筑及微基站的地理位置信息,并且微基站定期更新自己的坐标位置信息。宏基站基于微基站的地理坐标以及宏用户上报的地理位置信息来判断该用户是否处于微基站覆盖的室内微蜂窝覆盖环境,将处于室内微蜂窝覆盖环境下的宏蜂窝用户定义为室内宏用户,其他用户定义为室外宏用户;
2)宏基站建立由室内宏用户组成的用户列表,收集所有室内宏用户的业务负载,其业务负载可通过受害用户占用的PRB数量与PRB总数的比值来计算,其表达式为:
步骤三:微基站接收到室内宏用户列表后建立ABS子帧,在该特定子帧内不进行数据传输,仅传输控制信息:
1)当微基站接收到宏基站发送的室内宏用户列表后,将一帧内一定数量的特定子帧设置为近乎空白子帧(almost blank subframe,ABS),初始时ABS比例默认为3/8,即在一帧内的八个数据帧中设置3个子帧为近乎空白子帧;
2)微基站在近乎空白子帧内不进行数据传输,仅传输控制信号,从而抑对受害用户产生的干扰;
3)当微基站未收到宏用户发送的室内宏用户列表时,则不建立近乎空白子帧,在所有子帧内进行数据传输,从而获得最大吞吐量。
步骤四:微基站对比室内宏用户和微蜂窝用户的负载状态,依据其对比网络负载状态,对系统ABS比例进行动态调整,实现动态干扰管理:
1)微基站读取宏基站发送的室内宏用户列表,获取其负载信息;
2)微基站使用步骤二的2)中的负载测量方法,对微蜂窝用户当前的业务负载进行测量;
3)微基站对比室内宏用户与微蜂窝用户的负载信息,若室内宏用户的业务负载大于微蜂窝用户则执行4),若室内宏用户的业务负载小于微蜂窝用户则执行5);
4)当室内宏用户的业务负载大于微蜂窝用户时,微基站提高ABS比例,为了避免微蜂窝用户通信质量骤降,设定ABS比例最低为2/8,同时ABS提高时需要保证下一个时帧内微蜂窝用户的吞吐量下降不能超过20%,该限制条件可以通过公式表达出来:
5)当室内宏用户的业务负载小于微蜂窝用户时,微基站降低ABS比例,ABS比例最低为0,此时可以根据系统要求设置ABS比例最低值,从而对室内宏用户的吞吐量进行保护。
通过以上方法可以对异构网络室内场景中产生的干扰进行有效的管理,从而增加网络吞吐量,提高系统性能。并且该干扰管理方案可以有效的适应网络中动态的负载,提高资源利用率。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:获取异构网络当前宏基站下用户位置信息和网络负载信息;
步骤一具体包括:
1)宏蜂窝网络中的用户将其用户ID信息、参考信号接收功率、干扰源基站ID和地理位置信息统一汇报给宏基站;
2)宏基站接收用户上报信息,并建立用户列表;
步骤二:依据宏蜂窝用户位置信息或信道条件,将宏蜂窝用户分为两类:位于室内微蜂窝覆盖范围但没有接入网络权限的室内宏用户和位于微蜂窝覆盖范围之外的室外宏用户,并将室内宏用户列表发送给微基站;宏基站建立用户列表后,基于用户参考信号接收功率或地理位置信息进行分类;
步骤三:微基站接收到室内宏用户列表后建立几乎空白子帧(Almost BlankSubframe,ABS)子帧,在该ABS子帧内不进行数据传输,仅传输控制信息;
步骤四:微基站对比室内宏用户和微蜂窝用户的负载信息,若室内宏用户的业务负载大于微蜂窝用户的业务负载,微基站提高ABS比例,若室内宏用户的业务负载小于微蜂窝用户的业务负载,微基站降低ABS比例。
2.根据权利要求1所述的一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法,其特征在于:步骤二具体包括:
1)宏基站建立用户列表后,基于用户参考信号接收功率或地理位置信息进行分类,其具体分类方法为:
基于用户参考信号接收功率分类:建立参考信号接收功率(Reference SingnalReceived Power,RSRP)门限,将用户列表中所有用户的参考信号接收功率信息与门限对比,参考信号接收功率小于门限值的用户信道质量较好,设定为室外宏用户;参考信号接收功率大于门限值的用户信道质量较差,设定为室内宏用户;
基于用户地理位置信息进行分类:宏基站内储存当前覆盖区域内建筑及微基站的地理位置信息,并且微基站定期更新自己的坐标位置信息;宏基站基于微基站的地理坐标以及宏用户上报的地理位置信息来判断该用户是否处于微基站覆盖的室内微蜂窝覆盖环境,将处于室内微蜂窝覆盖环境下的宏蜂窝用户定义为室内宏用户,其他用户定义为室外宏用户;
2)宏基站建立由室内宏用户组成的用户列表,收集所有室内宏用户的业务负载,其业务负载通过受害用户占用的物理资源块(physical resource block,PRB)数量与PRB总数的比值来计算,其表达式为:
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<mo>.</mo>
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3.根据权利要求1所述的一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法,其特征在于:步骤三具体包括:
1)当微基站接收到宏基站发送的室内宏用户列表后,将一帧内一定数量的特定子帧设置为近乎空白子帧(almost blank subframe,ABS),初始时ABS比例默认为3/8,即在一帧内的八个数据帧中设置3个子帧为近乎空白子帧;
2)微基站在近乎空白子帧内不进行数据传输,仅传输控制信号,从而抑对受害用户产生的干扰;
3)当微基站未收到宏用户发送的室内宏用户列表时,则不建立近乎空白子帧,在所有子帧内进行数据传输,从而获得最大吞吐量。
4.根据权利要求2所述的一种异构网络中基于负载感知的动态干扰管理方法,其特征在于:步骤四具体包括:
1)微基站读取宏基站发送的室内宏用户列表,获取其负载信息;
2)微基站使用步骤二的2)中的负载测量方法,对微蜂窝用户当前的业务负载进行测量;
3)微基站对比室内宏用户与微蜂窝用户的负载信息,若室内宏用户的业务负载大于微蜂窝用户的业务负载则执行4),若室内宏用户的业务负载小于微蜂窝用户则执行5);
4)当室内宏用户的业务负载大于微蜂窝用户时,微基站提高ABS比例,为了避免微蜂窝用户通信质量骤降,设定ABS比例最低为2/8,同时ABS提高时需要保证下一个时帧内微蜂窝用户的吞吐量下降不能超过20%,该限制条件通过公式表达出来:
<mrow>
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</mrow>
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</mrow>
5)当室内宏用户的业务负载小于微蜂窝用户时,微基站降低ABS比例,ABS比例最低为0,此时根据系统要求设置ABS比例最低值,从而对室内宏用户的吞吐量进行保护。
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