CN105120467B - 一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法，该方法首先是要在城市网络中的十字街道路口部署分布式天线节点，分布式天线的射频拉远头节点可以以不同的方式成簇为不同形态的分布式天线小区。当成簇小区内的负载较轻时，同一个分布式天线小区内的网络节点在成簇小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块的配置下执行射频拉远头的射频收发功能模块发送相同的数据，增强服务范围内的用户的接受收信号强度。相比于单独部署热点基站的方法，本方法可以减少密集网络部署下相邻基站干扰的影响；减少了由于微蜂窝小区范围变小的情况下密集部署所带来的切换次数过多和切换失败率等移动性问题。

Description

一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法。

背景技术

随着4G标准网络的全面商用，移动互联网的进入了快速发展的时代，其对未来无线通信网络的容量要求越来越高。为了满足用户的业务需求，同时保证网络的连续广域的覆盖，在LTE异构蜂窝网络中是在传统宏基站提供基本网络覆盖的基础上在热点地区部署微蜂窝small cell小区来满足热点地区的业务和容量的需求。在下一代无线通信网络中，超密集异构网络部署已被公认为提升网络容量覆盖及网络速率的一个极为重要的方面。未来网络业务需求产生主要在室内和室外，对于室内的网络容量覆盖一种可行的方法是部署一种低功率的即插即用的家庭基站小区femto cell节点，为室内的静止的和低速的用户提供网络覆盖和增强网络容量。对于室外的网络部署，密集化的small cell部署会由于室外用户的移动性的原因，导致small cell之间的频繁的切换而导致切换次数增加和切花失败次数的增加，导致网络性能的下降和网络信令负荷的增加。因此，对于室外场景下的密集网络的部署又成为一个研究热点，亟需业界提供可行的解决方案。

如今，对于提供室外用户的业务和网络速率的需求的网络部署的讨论体现在对下一代网络的新型网络架构方面。一种解决由于用户移动性带来的网络性能的下降问题部署方案为实施一种基站天线射频拉远头和基站基带处理模块分离的分布式天线(DAS)部署方案。分离后的天线节点单元，可以进行多点协作来提升系统容量，同时发送相同数据的射频拉远头节点可以增加用户终端的接收信号强度提升网络的覆盖效果。相比于传统的单个的small cell的密集化部署，DAS分布式天线部署范围下的小区内的射频拉远头节点成簇为一个小区，可以有效减少small cell密集化部署后干扰的影响和移动性性能的恶化。

但是，对于现有的DAS分布式天线部署方式为一种静态的配置方式，即成簇为分布式天线小区的节点的个数和位置是固定不变的，其在成簇小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块中预先配置。这种分布式天线部署策略不能适应网络的动态变化，不能在网络业务需求量大的时段提供足够的灵活的资源分配。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法，在该方法中，部署一种增强型的分布式天线射频拉远头节点，其表现为不仅能提供射频的收发功能还能提供部分的基带处理功能。对于天线射频拉远头节点的配置可以在成簇小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块中根据网络中业务负载进行动态的配置。该方法主要针对的是目前室外分布式天线部署不能适应网络的动态变化，提供一种基于网络业务负载的动态分布式天线部署方法，该方法旨在在网络负载低时，提高整个网络的覆盖质量；在网络负载高时，提升整个网络的容量和资源利用率

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法，包括以下步骤：

1)在城市网络中的十字街道路口处部署分布式天线的增强型天线射频拉远头，根据网络的不同部署需求，不同位置的射频拉远头通过回程链路与基带处理单元BBU模块相连成簇组成不同形态的分布式天线虚拟小区；

2)分布式天线虚拟小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块持续性的分析同一个分布式天线虚拟小区下的用户终端的测量上报信息，建立分布式天线虚拟小区下的资源分配信息和负载信息；

3)根据资源分配信息和负载信息，进行虚拟小区负载状况的衡量，将其与虚拟小区设定的负载等级门限进行比较，根据负载状况来判断分布式天线虚拟小区下的天线射频拉远头节点是否需要进行重新配置；

4)如果分布式天线虚拟小区负载低于门限设定值，对分布式天线虚拟小区下的天线射频拉远头进行重新配置，激活其天线射频拉远头中基带处理单元模块功能，增强网络容量；

5)各个射频拉远头节点对其服务区内的负载状况进行衡量，并将负载等级上报，此时判断是否需要对连接到同一个中心簇头站点上的具有单独的小区资源调度功能的天线射频拉远头节点进行重新配置；

6)对连接到同一个中心簇头站点上的具有单独的小区资源调度功能的天线射频拉远头节点进行重新配置，去激活其基带处理单元模块，各个射频拉远头节点发送相同的信号，各个射频拉远头重新成簇为一个虚拟小区，在中心簇头站点中进行本小区的集中式资源调度，增强网络覆盖。

进一步，在步骤1)中，在城市网络中的十字街道路口部署的射频拉远头不仅具有射频收发功能还具有部分的基带处理功能，为一种增强型的射频拉远头节点，能够根据网络需求动态配置其功能；分布式天线虚拟小区的形态可以是线性的小区成簇形态，也可以是矩形的小区成簇形态，线性成簇的小区形态适合部署于主干街道，矩形成簇的小区形态适合部署与商业写字楼区和居民用户住宅区。

进一步，在步骤1)中，连接到同一个分布式天线虚拟小区下的不同射频拉远头发送相同的数据，使用相同频谱资源进行集中式的资源调度。

进一步，在步骤2)中，分布式天线虚拟小区下的资源分配及负载信息是以周期时间T内时频物理资源块的使用率来衡量的。

进一步，在步骤3)中，根据分布式天线虚拟小区的负载状况来决定是否重配置的原则为：对于低负载时的分布式天线小区，保持原有的射频拉远头的射频收发功能不变，使用集中式的资源分配；对于高负载时的分布式天线小区，需要改变原有的分布式天线成簇的形态，进行射频拉远头的功能重配置。

进一步，在步骤4)中，对分布式天线射频拉远头的重配置为在射频拉远头原有的射频发射功能模块基础上，激活其基带处理单元模块功能，每个射频拉远头不仅可以单独的收发不同的数据流，还可以进行资源的分配，实现空间复用。

进一步，在步骤5)中，激活了射频拉远头基带处理模块功能的节点，以单独的小区的形态存在，进行其服务范围内的负载状况的衡量，并将负载状况通过回程链路传递给分布式天线成簇小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块进行总的负载状况衡量，此时根据负载状况来决定是否进行重配置的原则为，如果属于低负载状况则对激活了射频拉远头基带处理模块功能的节点进行重配置；如果属于高负载状况则无需改变以单独小区形态存在的射频拉远头的配置，进行不同数据流的发送。

本发明的有益效果在于：本发明所述方法能够根据网路中业务负载的动态变化适时的配置分布式天线射频拉远头节点的功能。在网络负载低时，分布式天线成簇提高小区服务范围内用户的接收信号强度；在网络负载高时，分布式天线节点以单独的小区存在，满足高负载时网络区域内的容量需求，提升网络容量。同时，动态的分布式天线部署又有效的解决了传统分布式天线部署下高负载时的容量受限的问题和small cell单独密集部署时的切换次数过多和切换失败率过高等移动性问题。

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为一种分布式天线系统示意图；

图2为城市场景密集网络部署的网络节点分布示意图；

图3为城市场景密集网络部署中网络节点成簇为线性小区的示意图；

图4为城市场景密集网络部署中网络节点成簇为矩形小区的示意图；

图5为BBU对其下RRH成簇小区中信息收集处理的流程图；

图6为BBU对其下RRH节点进行激活重新配置的流程图；

图7为BBU对单个RRH为小区的信息收集处理的流程图；

图8为BBU对其下RRH节点进行去激活重新配置的流程图；

图9为BBU对其下RRH节点进行激活重配置前后的小区示意图；

图10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10为本发明所述方法的流程示意图，如图所示，本方法包括如下步骤：1)针对目前现实网络中建筑物和街道的城市规划现状，在城市网络环境下的十字街道的红绿灯路口进行部署分布式天线射频拉远头RRH模块，这些射频拉远头是通过回程链路与基带处理单元BBU模块相连，不同位置的射频拉远头可以根据网络的需求在网络规划时成簇组成具有不同网络地理形态的分布式天线小区；2)在所有成簇为一个分布式天线小区的网络节点中有一个中心簇头站点，其中的集中处理服务器模块需要对其服务范围内的用户终端的测量上报信息进行持续性的分析检测，建立分布式天线小区下的资源分配信息，负载信息等；3)根据中心簇头站点中集中处理服务器模块中收集到的资源分配和负载信息，进行分布式小区内的负载等级状况的衡量，如果负载等级低于设定的负载门限则无需进行额外的处理即继续进行分布式天线小区下的负载等级状况的衡量；如果负载等级高于设定的负载门限则需要对分布式天线节点进行重新配置转到下一步进行处理；4)对分布式小区下的射频拉远头网络节点进行功能重新配置，激活增强型的天线射频拉远头节点中的基带处理单元模块，进行节点内的资源分配；5)进行单个射频拉远头节点内的负载状况的衡量，同时对单个网络节点下的负载等级进行上报给集中式的处理服务器模块，此时，如果负载高于设定的负载门限则无需进行额外的处理即继续进行单个节点的负载状况的衡量与上报；如果负载低于设定的负载门限则需要对分布式天线小区下的天线射频拉远头节点进行重新配置转到下一步进行处理；6)对分布式天线小区下的天线射频拉远头节点进行重新配置，去激活网络节点中的基带处理模块，通过回程链路相连到同一个簇头节点上的网络节点重新成簇为一个小区，转入步骤2)，达到动态分布式天线部署的功能。

其中，在步骤1)中，部署在城市网络中的十字街道红绿灯路口的射频拉远头节点相比于传统的射频拉远头其不仅具有射频收发功能还具有部分的基带处理功能，是一种增强型的射频拉远头功能节点。根据网络规划时的网络需求，分布式天线小区成簇形态可以是线性的小区成簇形态，也可以是矩形的小区成簇形态。线性成簇的小区形态适合部署于主干街道，可以相对地减少用户终端由于移动性而带来的切换等移动性管理相关问题。矩形成簇的小区形态适合部署与商业写字楼区和居民用户住宅区，提升用户的接收信号强度。同时，连接到同一个分布式天线小区下的不同射频拉远头节点发送相同的数据，使用共有的相同的频谱资源进行集中式的资源调度。

在步骤2)中，进行分布式天线下的资源分配及负载信息的衡量，是以周期时间T内的物理时频资源块使用率来进行持续性的周期性的衡量的。

在步骤3)中，对分布式天线中射频拉远头节点的重配置原则依赖于网络的负载的动态变化。当分布式天线小区处于低负载时段时，对射频拉远头预配置的射频收发功能不变，中心簇头站点中集中处理服务器模块进行集中式的资源分配；当分布式天线小区处于高负载时段时，需要改变预配置的分布式天线成簇的形态，对射频拉远头的功能进行重新配置。

在步骤4)中，对分布式天线射频拉远头的重新配置具体体现在在射频拉远头原有的射频收发功能模块基础上，激活其基带处理单元模块功能，在这种情况下，每个射频拉远头不仅可以单独的收发不同的数据流，还可以进行独立的资源分配，实现空间复用的功能。

在步骤5)中，激活了射频拉远头中基带处理功能模块的网络节点，将会以单独的小区的形态存在，其会持续性的周期地对其服务范围内的负载状况进行衡量收集，并且通过回程链路将负载信息传递给分布式天线成簇小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块进行总的负载状况衡量，如果属于低负载状况则对激活了射频拉远头基带处理模块功能的节点进行重配置；如果属于高负载状况则无需改变节点配置，各节点仍然以单独小区的形态存在，进行不同数据流的发送。

在步骤6)中，经过去激活基带处理单元模块后的射频拉远头只剩下射频收发功能，射频拉远头重新以节点成簇为小区的形态存在，同一个小区的节点发送相同的数据流，提高接收信号强度。

图1为一种分布式天线系统的网络拓补结构图。传统的分布式天线系统中天线的射频单元与基带处理单元分离。射频单元主要由天线，放大器和射频到光纤的转换器组成只进行射频信号的收发；基带处理单元则进行诸如调制解调，编解码和资源调度等信号的处理工作。射频拉远头节点与基带处理单元之间通过光纤相连组成回程链路，网络中的用户终端可以之间通过射频拉远头接入点进行网络连接。相比于传统分布式天线系统，此处动态分布式天线部署下的分布式天线射频拉远头节点RRH相比于以往节点为一种e-RRH节点，其根据网络中负载的动态变化，由集中式处理服务器模块BBU对e-RRH进行动态的激活/去激活配置，实现动态分布式天线的部署的目的。

图2为城市场景密集网络部署中关于分布式天线站点的选择。以图示为例，每个方块为一个城市建筑物的建模，建筑物之间由南北向和东西向的街道组成。在网络规划中，一种可选的网络站点规划方案为在城市场景密集网络部署中的十字街道红绿灯路口进行如下的射频拉远头的交叉部署，不同位置的各个射频拉远头节点通过光纤回程链路与基带处理单元BBU模块相连，根据组网需要组成不同形态的分布式天线小区。

图3为城市场景密集网络部署中以线性成簇方式部署的分布式天线小区。此种部署方式适合于城市场景的主干街道的分布式天线小区网络部署。在主干街道上的此种成簇方式部署，可以相对地减少用户终端由于移动性而带来的切换等移动性管理相关问题。

图4为城市场景密集网络部署中以矩形成簇方式部署的分布式天线小区。此种部署方式适合于商业写字楼区和居民用户住宅区的分布式天线小区网络部署。在前述的网络区域内，用户移动速度较慢，业务分布相对集中，由于移动性带来的切换等移动性管理的相关问题没那么突出，矩形成簇的方式部署下，提升用户的接收信号强度。

图5为集中式处理服务器对其下RRH成簇小区中信息收集处理的流程图。

步骤501：根据初始配置，部署在城市场景网络中的十字街道红绿灯路口的增强型射频拉远头根据前述的网络规划需求，以成簇的方式组成分布式天线小区，提供网络服务。

步骤502：分布式天线小区的集中处理服务器模块以周期时间T来周期性的对物理时频资源块的使用率进行持续性的周期性的衡量，判断小区负载状况。

步骤503：当分布式天线小区处于高负载时段时，则需要对分布式天线成簇的形态进行重新配置，激活其基带处理单元模块功能。

步骤504：当分布式天线小区处于低负载时段时，保持射频拉远头的功能不变，中心簇头站点中集中处理服务器模块进行集中式的资源分配。同时，周期性的进行小区的负载状况衡量。

图6为集中处理服务器对其下RRH节点进行激活重新配置的流程图。

步骤601：集中处理服务器模块向增强型射频拉远头下发激活重配消息，指示增强型射频拉远头进行基带处理单元的激活功能，其以单独的小区节点存在提供网络服务。

步骤602：激活重配消息被增强型射频拉远头接收并执行了相应的配置后，射频拉远头将会向集中处理服务器模块返回激活重配完成的消息指示，从而完成整个激活重配的过程。

图7为集中式处理服务器对单个的增强型RRH为小区的信息收集处理的流程图。

步骤701：每一个处于激活配置下的增强型射频拉远头周期性的进行其服务范围内的负载的统计与收集。

步骤702：激活配置下的增强型射频拉远头将负载信息上报给集中处理服务器，进行进一步的负载的统计与收集。

步骤703：集中处理服务器将对其下通过光纤连接的所有射频拉远头服务范围内的负载状况进行衡量和判决。

步骤704：如果上述的整个服务区为低负载时段，则需对增强型射频拉远头进行去激活的重新配置，去激活节点内的基带处理单元模块。

步骤705：如果上述的整个服务区为高负载时段，则无需对增强型射频拉远头节点进行重新配置，节点仍以单个小区的形态存在。同时，周期性的进行小区的负载的统计收集与上报。

图8为集中处理服务器对其下RRH节点进行去激活重新配置的流程图。

步骤801：集中处理服务器模块向增强型射频拉远头下发去激活重配消息命令，指示增强型射频拉远头进行基带处理单元的去激活功能，将射频拉远头配置为只具有射频收发功能的节点，不同位置的节点将以小区成簇的方式提供网络服务。

步骤802：去激活重配消息被增强型射频拉远头接收并执行了相应的配置后，射频拉远头将会向集中处理服务器模块返回去激活重配完成的消息指示，从而完成整个激活重配的过程。

图9为集中处理服务器模块对其下RRH节点进行激活重配置前后的小区示意图。从图示可以看出，当网络处于低负载时，各个射频拉远头节点内的基带处理模块处于去激活的状态，不同地理位置的射频拉远头节点以小区成簇的方式组成虚拟小区为整个服务范围内提供集中式的资源分配和服务。当网络处于高负载时，各个射频拉远头节点内的基带处理模块处于激活的状态，不同地理位置的射频拉远头节点以单个的小区存在，提供单独的资源分配和服务。

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 (3)

1.一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在城市网络中的十字街道路口处部署分布式天线的增强型天线射频拉远头，根据网络的不同部署需求，不同位置的射频拉远头通过回程链路与基带处理单元BBU模块相连成簇组成不同形态的分布式天线虚拟小区；

2)分布式天线虚拟小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块持续性的分析同一个分布式天线虚拟小区下的用户终端的测量上报信息，建立分布式天线虚拟小区下的资源分配信息和负载信息；

3)根据资源分配信息和负载信息，进行虚拟小区负载状况的衡量，将其与虚拟小区设定的负载等级门限进行比较，根据负载状况来判断分布式天线虚拟小区下的天线射频拉远头节点是否需要进行重新配置；

4)如果分布式天线虚拟小区负载低于门限设定值，对分布式天线虚拟小区下的天线射频拉远头进行重新配置，激活其天线射频拉远头中基带处理单元模块功能，增强网络容量；

5)各个射频拉远头节点对其服务区内的负载状况进行衡量，并将负载等级上报，此时判断是否需要对连接到同一个中心簇头站点上的具有单独的小区资源调度功能的天线射频拉远头节点进行重新配置；

6)对连接到同一个中心簇头站点上的具有单独的小区资源调度功能的天线射频拉远头节点进行重新配置，去激活其基带处理单元模块，各个射频拉远头节点发送相同的信号，各个射频拉远头重新成簇为一个虚拟小区，在中心簇头站点中进行本小区的集中式资源调度，增强网络覆盖；

在步骤1)中，在城市网络中的十字街道路口部署的射频拉远头不仅具有射频收发功能还具有部分的基带处理功能，为一种增强型的射频拉远头节点，能够根据网络需求动态配置其功能；分布式天线虚拟小区的形态可以是线性的小区成簇形态，也可以是矩形的小区成簇形态，线性成簇的小区形态适合部署于主干街道，矩形成簇的小区形态适合部署于 商业写字楼区和居民用户住宅区；

在步骤1)中，连接到同一个分布式天线虚拟小区下的不同射频拉远头发送相同的数据，使用相同频谱资源进行集中式的资源调度；

在步骤2)中，分布式天线虚拟小区下的资源分配及负载信息是以周期时间T内时频物理资源块的使用率来衡量的；

在步骤3)中，根据分布式天线虚拟小区的负载状况来决定是否重配置的原则为：对于低负载时的分布式天线小区，保持原有的射频拉远头的射频收发功能不变，使用集中式的资源分配；对于高负载时的分布式天线小区，需要改变原有的分布式天线成簇的形态，进行射频拉远头的功能重配置。

2.根据权利要求1所述的一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法，其特征在于：在步骤4)中，对分布式天线射频拉远头的重配置为在射频拉远头原有的射频发射功能模块基础上，激活其基带处理单元模块功能，每个射频拉远头不仅可以单独的收发不同的数据流，还可以进行资源的分配，实现空间复用。

3.根据权利要求1所述的一种增强网络容量与覆盖的动态分布式天线部署方法，其特征在于：在步骤5)中，激活了射频拉远头基带处理模块功能的节点，以单独的小区的形态存在，进行其服务范围内的负载状况的衡量，并将负载状况通过回程链路传递给分布式天线成簇小区中心簇头站点中的集中式处理服务器模块进行总的负载状况衡量，此时根据负载状况来决定是否进行重配置的原则为，如果属于低负载状况则对激活了射频拉远头基带处理模块功能的节点进行重配置；如果属于高负载状况则无需改变以单独小区形态存在的射频拉远头的配置，进行不同数据流的发送。