CN104837151B - 一种小区覆盖范围扩展的动态配置方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种小区覆盖范围扩展的动态配置方法，判断是否满足第一触发条件或第二触发条件；若满足第一触发条件，将所述微小区的CRE增加步长ΔCRE，若满足第二触发条件，将所述微小区的CRE减小步长ΔCRE。本申请技术方案可以结合负载情况和干扰水平对异构网络的CRE进行动态配置，以实现异构网络场景下的负载均衡和性能保证。

Description

一种小区覆盖范围扩展的动态配置方法

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，特别涉及异构网技术，尤其涉及一种小区覆盖范围扩展的动态配置方法。

背景技术

LTE-A系统从提升单位区域的频谱效率出发，提出了异构网络，并将其作为标准制定的一个关键技术。异构网络通过改变传统蜂窝网络的拓扑结构，将大功率的宏小区基站（Macro cell eNB）与微微基站（pico）、家庭基站（femto）和中继（relay）等发射功率大多在100mW～2W之间的小功率基站混合组网，如图1所示。此类小功率基站的引入能够弥补宏基站的覆盖盲区，可以提高热点的容量，同时部署比较灵活。为便于描述，以下将微微基站（pico）、家庭基站（femto）和中继（relay）等小功率基站统称为微小区基站（Pico celleNB）。

如果连接到微小区基站的用户设备（UE）数目远远小于连接到宏小区基站的UE数目，将会导致资源利用率的失衡。为了解决异构网络跨层小区间的负载不均衡问题，提高系统资源的利用率，LTE-A系统引入了小区覆盖范围扩展（CRE，Cell Range Expansion）技术，即在微小区的参考信号接收功率（RSRP，Reference Signal Receiving Power）加上某个偏移值（bias）来增加其下行覆盖范围，使得靠近微小区的宏小区用户选择接入到微小区，从而减轻宏小区的负载。CRE偏置设置得越大，微小区的覆盖范围扩张得越大，有更多的宏小区用户迁移到微小区，但同时这些用户受到宏小区的干扰越强烈，更加需要增强的干扰协调机制来抑制干扰；反之，CRE偏置设置得较小（或CRE功能关闭），则微小区的覆盖范围扩张得较小，从宏小区迁移过来的用户较少，但不需要引入增强的干扰协调机制，简化了实现。因此，CRE偏置需要根据跨层小区的负载情况进行合理配置，以降低干扰和实现复杂度的同时，更好地实现负载均衡，保证用户的服务质量。

现有的异构网场景下微小区范围扩张的技术方案通常是宏小区和微小区通过OAM配置CRE偏置，这种方式是静态的，不会随着宏小区和微小区的负载变化对CRE偏置作调整，因此无法动态适应跨层小区间的负载变化情况，导致系统资源无法合理利用。现有技术中也存在一些基于小区间负载进行动态调整的CRE配置方案，但是这些方案只考虑了宏小区和微小区的负载情况，将轻载的微小区的CRE增加，以减轻重载的宏小区的负载水平，但这种方案未考虑CRE扩展对微小区边缘用户带来的信干噪比降低问题，随着微小区CRE配置增加，其小区覆盖范围增加，边缘用户的信干噪比SINR逐渐降低，这种只基于负载而盲目扩大微小区覆盖的方式将难以保证边缘用户的传输性能，并引起系统性能下降。

发明内容

本申请提供了一种小区覆盖范围扩展的动态配置方法，可以结合负载情况和干扰水平对异构网络的CRE进行动态配置，以实现异构网络场景下的负载均衡和性能保证。

本申请实施例提供的一种小区覆盖范围扩展的动态配置方法，包括：

判断是否满足第一触发条件或第二触发条件；

所述第一触发条件包括：宏小区检测到本宏小区的负载水平高于第一门限Th_{macro_high}，且宏小区覆盖范围内的一个微小区检测到本微小区的负载水平低于第二门限Th_{pico_low}；并且对于所述微小区，其原有CRE大小增加固定步长ΔCRE后，从宏小区切换进入所述微小区的用户设备能够获得的信干噪比不低于第三门限SINR_{pico_low}；

所述第二触发条件包括：宏小区检测到本宏小区的负载水平低于第四门限Th_{macro_low}，且本宏小区覆盖范围内的一个微小区检测到本微小区的负载水平高于第五门限Th_{pico_high}；对于所述微小区，其原有CRE减少固定步长ΔCRE后，从所述微小区切换进入宏小区的用户设备能够获得的信干噪比不低于第六门限SINR_{macro_low}；

若满足第一触发条件，将所述微小区的CRE增加步长ΔCRE，若满足第二触发条件，将所述微小区的CRE减小步长ΔCRE；

其中，第一门限Th_{macro_high}、第二门限Th_{pico_low}、第四门限Th_{macro_low}、第五门限Th_{pico_high}均为百分数，第三门限SINR_{pico_low}和第六门限SINR_{macro_low}的单位为分贝；第一门限Th_{macro_high}大于第四门限Th_{macro_low}，第二门限Th_{pico_low}小于第五门限Th_{pico_high}。

较佳地，该方法包括如下步骤：

A、微小区基站计算本微小区的负载水平，将本微小区的负载水平与预先设置的第二门限Th_{pico_low}和第五门限Th_{pico_high}进行比较，若本微小区的负载水平低于第二门限Th_{pico_low}，执行步骤C，若本微小区的负载水平大于第五门限Th_{pico_high}，执行步骤G，若为其他情况，返回步骤A；

B、微小区基站通过X2接口向宏小区基站发送第一指示消息，所述第一指示消息表示微小区的负载低于第二门限Th_{pico_low}；

C、宏小区基站收到第一指示后，确定第一用户设备集合，所述第一用户设备集合中的用户设备满足如下条件：微小区原有CRE大小增加固定步长后，所述用户设备会从宏小区切换进入所述微小区；

D、宏小区基站判断第一用户设备集合中的用户设备能够获得的信干噪比是否不低于第三门限SINR_{pico_low}，若是，执行步骤E，否则返回步骤A；

E、宏小区基站计算本宏小区的负载水平，并判断本宏小区的负载水平是否高于第一门限Th_{macro_high}，若是，执行步骤F，否则，返回步骤A；

F、宏小区基站通过X2接口向微小区基站发送第二指示消息，微小区基站接到第二指示消息后，将CRE增加固定步长ΔCRE，然后返回步骤A；

G、微小区基站通过X2接口向宏小区基站发送第三指示消息，所述第三指示消息表示微小区的负载高于第五门限Th_{pico_high}；

H、宏小区基站收到第三指示消息后，确定第二用户设备集合，所述第二用户设备集合中的用户设备满足如下条件：微小区原有CRE大小减小固定步长ΔCRE后，所述用户设备会从微小区切换进入宏小区；

I、宏小区基站判断第二用户设备集合中的用户设备切换进入宏小区后能够获得的信干噪比是否不低于第六门限SINR_{macro_low}，若是，执行步骤K，否则返回步骤A；

J、宏小区基站计算本宏小区的负载水平，并判断本宏小区的负载水平是否低于第四门限Th_{macro_low}，若是，执行步骤K，否则返回步骤A；

K、宏小区基站通过X2接口向微小区基站发送第四指示消息，微小区基站接到第四指示消息后，将CRE减小固定步长ΔCRE，然后返回步骤A。

较佳地，微小区基站计算本微小区的负载水平包括：

微小区基站接收本微小区内用户设备上报的用户设备所需的资源数量，用户设备所需的资源数量等于该用户设备各业务速率之和与该用户传输效率之比；

微小区基站将本微小区内所有用户设备上报的用户设备所需资源数量求和得到本微小区内实际需要的资源数量，计算本微小区内实际需要的资源数量与该微小区实际可用的资源数量的比值，该比值即为本微小区的负载水平。

从以上技术方案可以看出，与现有技术中的静态配置CRE大小，或仅考虑小区负载情况的CRE配置方法不同，本申请基于宏小区和微小区的负载情况触发CRE的动态调整，并根据用户所受的干扰情况最终确定CRE调整的范围，既能够动态适应异构网络中负载变化的复杂性，实现异构网多小区的负载均衡，充分利用系统资源，提升系统整体吞吐量，又能够充分考虑CRE调整带来的用户信干噪比的变化，避免仅基于负载情况调整CRE配置引起的小区边缘用户信干噪比下降，从而保证边缘用户性能。

附图说明

图1为异构网络的系统架构示意图；

图2为本申请实施例提供的小区覆盖范围扩展动态配置方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。

本申请提出一种小区覆盖范围扩展动态配置方法，结合负载情况和干扰水平对异构网络的CRE进行动态配置，以实现异构网络场景下的负载均衡和性能保证。

本申请实施例中，CRE增加的触发条件如下：

1）宏小区检测到本宏小区的负载水平高于第一门限Th_{macro_high}，且宏小区覆盖范围内的一个微小区检测到本微小区的负载水平低于第二门限Th_{pico_low}；

2）对于所述微小区，其原有CRE大小增加固定步长ΔCRE后，从宏小区切换进入所述微小区的用户设备能够获得的信干噪比不低于第三门限SINR_{pico_low}。

如果满足上述CRE增加的触发条件，则将所述微小区的CRE增加固定步长ΔCRE，步长单位为分贝（dB）。

对CRE增加的触发条件进一步说明如下：

1）各小区负载水平的评估方法可采用某小区内实际需要的资源数量与该小区实际可用的资源数量之比表示。小区内实际需要的资源数量等于该小区所有用户所需资源数量之和；某用户所需的资源数量等于该用户各业务速率之和与该用户传输效率之比。

2）保证微小区内用户能够获得的信干噪比不低于第三门限SINR_{pico_low}，表示为公式（1）：

SINR_pico(i)≥SINR_{pico_low} (1)

其中，SINR_pico(i)是UE i在微小区j内的SINR，UE i是通过CRE扩展后接入微小区的UE。SINR_pico(i)由公式（2）计算：

则公式（1）转化为：

其中，P_pico(j,i)表示UE i从微小区基站j接收到的下行功率；P_pico(j‘,i)表示UE i从微小区基站j’收到的干扰功率，J为微小区基站集合；η表示噪声功率，通常由系统仿真给出经验值。这里不做规定。由于异构网系统采用几乎空白子帧（ABS）机制，通过CRE接入微小区的UE仅在ABS子帧内接收微小区发送的数据，而宏小区在ABS子帧内不发送功率，因此此类UE仅受到其他微小区基站功率的干扰。

由于微小区的发送功率较低，并且微小区之间通常距离较远，因此微小区对其他微小区和宏小区的干扰可认为等于0，即（3）转化为：

P_pico(j,i)-η≥SINR_{pico_low} (4)

本申请实施例中，CRE减少的触发条件如下：

1）宏小区检测到本宏小区的负载水平低于第四门限Th_{macro_low}，且本宏小区覆盖范围内的一个微小区检测到本微小区的负载水平高于第五门限Th_{pico_high}；

2）对于所述微小区，其原有CRE减少固定步长ΔCRE后，从所述微小区切换进入宏小区的用户设备能够获得的信干噪比不低于第六门限SINR_{macro_low}。

如果满足上述CRE减小的触发条件，将微小区的CRE减少固定步长ΔCRE。

其中，对于CRE减小的触发条件进一步说明如下：

保证宏小区内用户能够获得不低于SINR_{macro_low}的信干噪比，表示为公式（5）：

SINR_macro(i)≥SINR_{macro_low} (5)

其中，SINR_macro(i)是UE i在宏小区内的SINR，UE i是CRE减少后从微小区切换进入宏小区的用户。SINR_macro(i)由公式（6）计算：

(6)

则公式（5）转化为：

（7）

其中，P_macro(σ,i)表示UE i从宏小区基站σ收到的功率；P_{macro(σ‘,i)}表示UE i从宏小区基站σ'收到的干扰功率，L为宏小区基站集合，η表示噪声功率。

由于微小区的发送功率较低，并且微小区之间通常距离较远，因此微小区对其他微小区和宏小区的干扰可认为等于0，即（7）转化为：

上述各个门限值中，第一门限Th_{macro_high}、第二门限Th_{pico_low}、第四门限Th_{macro_low}、第五门限Th_{pico_high}均为百分数，第三门限SINR_{pico_low}和第六门限SINR_{macro_low}的单位为分贝。其中，第一门限Th_{macro_high}大于第四门限Th_{macro_low}，第二门限Th_{pico_low}小于第五门限Th_{pico_high}。门限值的具体取值可以根据仿真实验的结果确定，本申请对此不做具体规定。

图2示出了本申请实施例提供的小区覆盖范围扩展动态配置方法流程，包括如下步骤：

步骤201：微小区基站接收本微小区内用设备上报的UE所需的资源数量。UE所需的资源数量等于该UE各业务速率之和与该用户传输效率之比。

步骤202：微小区基站将本微小区内所有UE上报的UE所需资源数量求和得到本微小区内实际需要的资源数量，计算本微小区内实际需要的资源数量与该微小区实际可用的资源数量的比值，该比值即为本微小区的负载水平。

步骤203：微小区基站将本微小区的负载水平与预先设置的第二门限Th_{pico_low}和第五门限Th_{pico_high}进行比较，若本微小区的负载水平低于第二门限Th_{pico_low}，执行步骤204，若本微小区的负载水平大于第五门限Th_{pico_high}，执行步骤208，若为其他情况，返回步骤201。

步骤204：微小区基站通过X2接口向宏小区基站发送第一指示消息，所述第一指示消息表示微小区的负载低于第二门限Th_{pico_low}。

步骤205：宏小区基站收到第一指示后，确定第一UE集合，所述第一UE集合中的UE满足如下条件：微小区原有CRE大小增加固定步长后，所述UE会从宏小区切换进入微小区，即满足公式P_macro＜P_pico+CRE，P_macro和P_pico分别是UE上报的测量到的宏小区和微小区的参考信号接收功率。

步骤206：宏小区基站判断第一UE集合中的UE是否满足公式（3）或公式（4），若是，执行步骤207，否则返回步骤201。公式中的P_pico(j,i)以及P_pico(j‘,i)根据UE向基站上报其测量到的本小区、多个邻小区参考信号的接收功率得到。

步骤207：宏小区基站计算本宏小区的负载水平，并判断本宏小区的负载水平是否高于第一门限Th_{macro_high}，若是，执行步骤208，否则，返回步骤201。

宏小区的负载水平的具体计算方式类似微小区，即宏小区基站接收本宏小区内用设备上报的UE所需的资源数量，UE所需的资源数量等于该UE各业务速率之和与该用户传输效率之比；宏小区基站将本宏小区内所有UE上报的UE所需资源数量求和得到本宏小区内实际需要的资源数量，再将本宏小区内实际需要的资源数量与该宏小区实际可用的资源数量的比值，该比值即为本宏小区的负载水平。

步骤208：宏小区基站通过X2接口向微小区基站发送第二指示消息，微小区基站接到第二指示消息后，将CRE增加固定步长ΔCRE，步长单位为分贝（dB）。然后返回步骤201。

步骤209：微小区基站通过X2接口向宏小区基站发送第三指示消息，所述第三指示消息表示微小区的负载高于第五门限Th_{pico_high}；

步骤210：宏小区基站收到第三指示消息后，确定第二UE集合，所述第二UE集合中的UE满足如下条件：微小区原有CRE大小减小固定步长ΔCRE后，所述UE会从微小区切换进入宏小区。

步骤211：宏小区基站判断第二UE集合中的UE是否满足公式（7）或公式（8），若是，执行步骤211，否则返回步骤201。

步骤212：宏小区基站计算本宏小区的负载水平，并判断本宏小区的负载水平是否低于第四门限Th_{macro_low}，若是，执行步骤213，否则返回步骤201。

步骤213：宏小区基站通过X2接口向微小区基站发送第四指示消息，微小区基站接到第四指示消息后，将CRE减小固定步长ΔCRE，步长单位为分贝（dB）。然后返回步骤201。

与现有技术中的静态配置CRE大小，或仅考虑小区负载情况的CRE配置方法不同，本申请基于宏小区和微小区的负载情况触发CRE的动态调整，并根据用户所受的干扰情况最终确定CRE调整的范围，既能够动态适应异构网络中负载变化的复杂性，实现异构网多小区的负载均衡，充分利用系统资源，提升系统整体吞吐量，又能够充分考虑CRE调整带来的用户信干噪比的变化，避免仅基于负载情况调整CRE配置引起的小区边缘用户信干噪比下降，从而保证边缘用户性能。

以上所述的本发明的具体实施方式和具体参数，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种小区覆盖范围扩展的动态配置方法，其特征在于，包括：

判断是否满足第一触发条件或第二触发条件；

所述第一触发条件包括：宏小区检测到本宏小区的负载水平高于第一门限Th_{macro_high}，且宏小区覆盖范围内的一个微小区检测到本微小区的负载水平低于第二门限Th_{pico_low}；并且对于所述微小区，其原有小区覆盖范围扩展CRE大小增加固定步长ΔCRE后，从宏小区切换进入所述微小区的用户设备能够获得的信干噪比不低于第三门限SINR_{pico_low}；

所述第二触发条件包括：宏小区检测到本宏小区的负载水平低于第四门限Th_{macro_low}，且本宏小区覆盖范围内的一个微小区检测到本微小区的负载水平高于第五门限Th_{pico_high}；对于所述微小区，其原有CRE减少固定步长ΔCRE后，从所述微小区切换进入宏小区的用户设备能够获得的信干噪比不低于第六门限SINR_{macro_low}；

若满足第一触发条件，将所述微小区的CRE增加步长ΔCRE，若满足第二触发条件，将所述微小区的CRE减小步长ΔCRE；

其中，第一门限Th_{macro_high}、第二门限Th_{pico_low}、第四门限Th_{macro_low}、第五门限Th_{pico_high}均为百分数，第三门限SINR_{pico_low}和第六门限SINR_{macro_low}的单位为分贝；第一门限Th_{macro_high}大于第四门限Th_{macro_low}，第二门限Th_{pico_low}小于第五门限Th_{pico_high}。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、微小区基站计算本微小区的负载水平，将本微小区的负载水平与预先设置的第二门限Th_{pico_low}和第五门限Th_{pico_high}进行比较，若本微小区的负载水平低于第二门限Th_{pico_low}，执行步骤B，若本微小区的负载水平大于第五门限Th_{pico_high}，执行步骤G，若为其他情况，返回步骤A；

B、微小区基站通过X2接口向宏小区基站发送第一指示消息，所述第一指示消息表示微小区的负载低于第二门限Th_{pico_low}；

C、宏小区基站收到第一指示后，确定第一用户设备集合，所述第一用户设备集合中的用户设备满足如下条件：微小区原有CRE大小增加固定步长后，所述用户设备会从宏小区切换进入所述微小区；

D、宏小区基站判断第一用户设备集合中的用户设备能够获得的信干噪比是否不低于第三门限SINR_{pico_low}，若是，执行步骤E，否则返回步骤A；

E、宏小区基站计算本宏小区的负载水平，并判断本宏小区的负载水平是否高于第一门限Th_{macro_high}，若是，执行步骤F，否则，返回步骤A；

F、宏小区基站通过X2接口向微小区基站发送第二指示消息，微小区基站接到第二指示消息后，将CRE增加固定步长ΔCRE，然后返回步骤A；

G、微小区基站通过X2接口向宏小区基站发送第三指示消息，所述第三指示消息表示微小区的负载高于第五门限Th_{pico_high}；

H、宏小区基站收到第三指示消息后，确定第二用户设备集合，所述第二用户设备集合中的用户设备满足如下条件：微小区原有CRE大小减小固定步长ΔCRE后，所述用户设备会从微小区切换进入宏小区；

I、宏小区基站判断第二用户设备集合中的用户设备切换进入宏小区后能够获得的信干噪比是否不低于第六门限SINR_{macro_low}，若是，执行步骤J，否则返回步骤A；

J、宏小区基站计算本宏小区的负载水平，并判断本宏小区的负载水平是否低于第四门限Th_{macro_low}，若是，执行步骤K，否则返回步骤A；

K、宏小区基站通过X2接口向微小区基站发送第四指示消息，微小区基站接到第四指示消息后，将CRE减小固定步长ΔCRE，然后返回步骤A。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，微小区基站计算本微小区的负载水平包括：

微小区基站接收本微小区内用户设备上报的用户设备所需的资源数量，用户设备所需的资源数量等于该用户设备各业务速率之和与该用户传输效率之比；

微小区基站将本微小区内所有用户设备上报的用户设备所需资源数量求和得到本微小区内实际需要的资源数量，计算本微小区内实际需要的资源数量与该微小区实际可用的资源数量的比值，该比值即为本微小区的负载水平。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤D为：宏小区基站判断第一用户设备集合中的UE是否满足公式或公式P_pico(j,i)-η≥SINR_{pico_low}，若是，执行步骤E，否则返回步骤A；其中，P_pico(j,i)表示UE i从微小区基站j接收到的下行功率；P_pico(j‘,i)表示UE i从微小区基站j’收到的干扰功率，J为微小区基站集合，η表示噪声功率。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤I为：宏小区基站判断第二用户设备集合中的UE是否满足公式或公式若是，执行步骤J，否则返回步骤A；其中，P_macro(σ,i)表示UE i从宏小区基站σ收到的功率；P_{macro(σ‘,i)}表示UE i从宏小区基站σ'收到的干扰功率，L为宏小区基站集合，η表示噪声功率。