CN105208644A - 异构网络中基于lp-abs及功率控制的干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种异构网络中基于LP-ABS及功率控制的干扰抑制方法。该方法首先通过对同一扇区内的两个微基站进行相互协调的功率控制，然后，宏基站将特定子帧配置为低功率几乎空白子帧LP-ABS，在这些特定子帧上降低宏基站发送功率。本发明针对现有技术中不能有效抑制同一扇区内微基站之间的相互干扰和邻扇区微基站的干扰的现象，提出基于LP-ABS及功率控制的干扰协调方法，通过对异构网络中每个扇区的微基站进行功率控制和在对宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS时，考虑邻扇区微基站的干扰，有效抑制了宏基站对微基站以及微基站之间的干扰。

Description

异构网络中基于LP-ABS及功率控制的干扰抑制方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种异构网络中基于低功率几乎空白子帧(LowPowerAlmostBlankSubframes，LP-ABS)及功率控制的干扰抑制方法。本发明可用于在异构网络传输中抑制基站之间的干扰。

背景技术

在异构网络中引入微基站后，由于微基站受到宏基站的强干扰而造成微基站的接入用户很少。为了解决这一问题，第三代合作伙伴计划提出了增强型的小区间干扰协调技术。宏基站将一些子帧配置为低功率几乎空白子帧LP-ABS，宏基站在这些低功率几乎空白子帧上LP-ABS降低数据的发射功率，从而减少了对微基站的干扰。

在异构网络中，采用基于参考信号接收功率的小区选择算法，系统根据接收参考信号接收功率的大小来为用户选择服务基站。采用这个方案会后，宏基站的覆盖范围将远远大于微基站的覆盖范围，这样就导致了只有很少的一部分用户会接入到微基站。如果异构网络系统中只有很少的一部分用户接入到微基站，那么加入微基站不仅不会分担宏基站的负载，还因此引入了大量干扰，提高了系统的复杂度。可以通过扩展微基站的覆盖范围来解决这个问题，在不提高微基站发射功率的情况下，可以通过在小区选择时给来自微基站的参考信号接收功率加上一个正的偏移值的方式来实现对微基站覆盖范围的扩展，这样就会有更多的用户接入到微基站，这种通过给微基站加偏移值来提高微基站覆盖范围的方式就被称作小区区域扩展技术。

西安电子科技大学申请的专利“异构网中基于部分频率复用及联合传输的干扰抑制方法”(公开号：CN103796216A，申请号：201410007577.5，申请日：2014.01.08)中公开了一种异构网中基于部分频率复用及联合传输的干扰抑制方法。该方法通过部分频率复用方案给宏基站的中心区域、边缘区域分配指定的频段，并且结合了功率控制，同时对宏基站边缘用户进行联合传输。该方法存在的不足是，只考虑了同一扇区微基站之间的干扰，没有考虑邻扇区微基站的干扰，系统吞吐量不高。

中国联合网络通信集团有限公司申请的专利“一种基于异构网络的干扰抑制方法及系统”(公开号CN104507092A，申请号201410736493.5，申请日2014.12.04)中公开了一种一种基于异构网络的干扰抑制方法及系统。该方法结合同层和跨层手段，为宏基站和微基站配置几乎空白子帧(AlmostBlankSubframe,ABS)以降低对邻区间干扰。该方法存在的不足是，只是解决了宏基站对微基站的干扰，并没有解决微基站之间的干扰。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的异构网络中存在的干扰及微基站扩展区域内用户信道质量差不能正常通信的问题，提供一种异构网络中LP-ABS技术与功率控制技术相结合的干扰抑制方法。

实现本发明的基本思想是：同一扇区内的两个微基站进行相互协调的功率控制方案是根据微基站内用户的信干噪比来动态调节微基站的发射功率，以此改善微基站内信道质量差的用户的吞吐量。宏基站将特定子帧配置为低功率几乎空白子帧LP-ABS，宏基站在正常子帧上调度边缘用户，在低功率几乎空白子帧LP-ABS上调度宏基站中心用户，微基站在正常子帧上只调度中心用户，而在低功率几乎空白子帧LP-ABS上优先调度微基站扩展区域用户。通过降低宏基站在特定子帧上的发射功率来达到改善微基站扩展区域用户的信道质量的目的。

本发明实现上述目的的具体步骤如下：

(1)建立异构网络系统：

在异构网络中的每个扇区中放置一个宏基站和两个微基站，将每三个这样的扇区组成一个小区，将至少7个小区组成异构网络系统；

(2)确定接入异构网络系统用户的基站类型：

(2a)将异构网络系统中所有的宏基站和微基站的中心区域的参考信号接收功率RSRP门限值设定为17dB；

(2b)计算微基站和宏基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率；

(2c)在微基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率上加一个9dB的偏移值，构成微基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率，从所有基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率中找出一个最大值；判断最大值对应的是否为宏基站，若是，则将接入异构网络系统用户判定为宏基站用户，否则，将接入异构网络系统用户判定为微基站用户；

(3)确定接入异构网络系统用户的类型：

(3a)比较宏基站用户的参考信号接收功率与设定的参考信号接收功率门限值17dB，如果宏基站用户的参考信号接收功率值大于等于17dB，则将该用户确定为宏基站中心用户，否则，该用户被确定为宏基站边缘用户；

(3b)将微基站用户的参考信号接收功率与设定的参考信号接收功率门限值17dB比较，如果微基站用户的参考信号接收功率值大于等于17dB，则该用户确定为微基站中心用户，否则，该用户被确定为微基站边缘用户；

(4)按照发射功率公式，计算异构网络中的每个扇区微基站的发射功率；

(5)对异构网络中每个扇区的微基站进行功率控制：

(5a)按照下式，计算异构网络中的每个扇区微基站的发射功率过低条件：

$\frac{S}{I+N}<Q$

其中，S表示微基站用户接收到的来自服务的微基站的信号功率,I表示微基站用户接收到的除所在扇区内宏基站干扰外其余所有基站的干扰，N表示微基站用户接收到的噪声,Q表示微基站用户正常通信所需的最低信干噪比；

(5b)当每个扇区微基站的发射功率满足过低条件时，将服务微基站发射功率的补偿路径损耗的调整因子α调整为α+0.1；

(5c)当每个扇区微基站的发射功率不满足过低条件时，将干扰微基站发射功率的补偿路径损耗的调整因子α调整为α-0.1；

(5d)将调整后的补偿路径损耗的调整因子α代入发射功率公式，更新异构网络中的每个扇区微基站的发射功率；

(6)计算每个扇区需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目：

(6a)异构网络中每个扇区的微基站小区中，将需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目的初始数目设定为0个；

(6b)如果微基站用户满足需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的条件，则将需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目增加一个，对异构网络中每个扇区的所有微基站用户，计算需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的条件；

(6c)从异构网络中每个扇区中的2个微基站小区以及邻扇区的4个微基站小区对应的需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目中选出最大值，将该最大值作为每个扇区内需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目；

(7)按照下式，计算异构网络中每个扇区宏基站需要配置的低功率几乎空白子帧LP-ABS的比例：

$T=\left\{\begin{array}{cc}0& (K<1)\\ \frac{1}{10}& (1\&le;K<3)\\ \frac{2}{10}& (3\&le;K<5)\\ \frac{3}{10}& (K\&GreaterEqual;5)\end{array}\right.$

其中，T表示异构网络中每个扇区宏基站需要配置的低功率几乎空白子帧LP-ABS的比例，K表示每个扇区内需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目；

(8)计算需要降低的功率：

按照下式，计算异构网络中每个扇区宏基站在低功率几乎空白子帧LP-ABS上需要降低的功率：

V＝J-S

其中，V表示异构网络中每个扇区宏基站在低功率几乎空白子帧LP-ABS上需要降低的功率，J表示微基站用户接收到的干扰信号以及噪声信号的总和，S表示微基站用户接收的微基站发射的功率；

(9)调度用户：

(9a)在正常子帧上，宏基站优先调度宏基站边缘用户，微基站优先调度微基站中心用户；

(9b)在低功率几乎空白子帧LP-ABS上，宏基站优先调度宏基站中心用户，微基站优先调度微基站边缘用户。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明通过对异构网络中每个扇区的微基站进行功率控制，抑制了同一扇区内微基站之间的相互干扰，解决了现有技术采用频率复用方法给宏基站的中心区域、边缘区域分配指定的频段，只抑制了宏基站对微基站的干扰的问题，使得本发明有效抑制了同一扇区内微基站之间的相互干扰，提高了微基站用户的吞吐量，从而使整个系统的吞吐量得到明显提升。

第二，本发明通过对宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS时，考虑邻扇区微基站的干扰，解决了现有技术中在对宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS时，只考虑了本扇区微基站间的干扰，不考虑邻扇区微基站的干扰的问题，使得本发明有效抑制了邻扇区微基站的干扰，提高了整个系统的用户公平性。

附图说明

图1为本发明的整体流程图；

图2为本发明建立异构网络系统模型图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参照图1，对本发明的具体步骤做进一步的描述。

步骤1，建立异构网络系统。

在异构网络中的每个扇区中放置一个宏基站和两个微基站，将每三个这样的扇区组成一个小区，将至少7个小区组成异构网络系统。假设共有7个宏基站，每个宏基站所对应的小区分成三个正六边形扇区，在小区的中心放置宏基站，在每个扇区里放置两个微基站，也就是说，在一个小区中有一个宏基站和六个微基站。7个宏基站的编码分别是M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7。而每个宏基站小区对应的6个微基站编号分别为P1，P2，P3，P4，P5，P6。

步骤2，确定接入异构网络系统用户的基站类型。

如果异构网络系统用户接入网络，确定该用户的服务基站。将异构网络系统小区中所有的宏基站和微基站的中心区域的参考信号接收功率RSRP门限值设定为17dB。

计算微基站和宏基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率。

按照下式，计算宏基站和微基站到接入异构网络系统用户的路径损耗：

L1＝128.6+37.6log₁₀D1

L2＝140.7+36.7log₁₀D2

其中，L1表示宏基站到接入异构网络系统用户的路径损耗，D1表示宏基站到接入异构网络系统用户的距离，以千米为单位，log₁₀表示以10为底的对数操作；L2表示微基站到接入异构网络系统用户的路径损耗，D2表示微基站到接入异构网络系统用户的距离，以千米为单位。

按照下式，计算宏基站和微基站对接入异构网络系统的用户的参考信号接收功率：

R1＝W1+A1-L1

R2＝W2+A2-L2

其中，R1表示接入异构网络系统用户接收经由宏基站发送的参考信号功率，W1表示宏基站的发射功率，A1表示宏基站的天线增益，L1表示宏基站到接入异构网络系统用户的路径损耗。R2表示接入异构网络系统用户接收的经由微基站发送的参考信号功率，W2表示微基站的发射功率，A2表示微基站天线增益，L2表示微基站到接入异构网络系统用户的路径损耗。

在微基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率上加一个9dB的偏移值，构成微基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率，再从所有基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率中找出一个最大值。判断最大值对应的是否为宏基站，若是，则将接入异构网络系统用户判定为宏基站用户，否则，将接入异构网络系统用户判定为微基站用户。

步骤3，确定接入异构网络系统用户的类型。

将宏基站用户的参考信号接收功率与设定的参考信号接收功率门限值17dB比较，如果宏基站用户的参考信号接收功率值大于等于17dB，则将该用户确定为宏基站中心用户，否则，该用户被确定为宏基站边缘用户。

将微基站用户的参考信号接收功率与设定的参考信号接收功率门限值17dB比较，如果微基站用户的参考信号接收功率值大于等于17dB，则该用户确定为微基站中心用户，否则，该用户被确定为微基站边缘用户。

步骤4，按照发射功率公式，计算异构网络中的每个扇区微基站的发射功率。

P_k＝max(min(P_max,P₀+10lgM+α×L_k),P_min)

其中，P_k表示微基站的发射功率，max表示最大值操作，min表示最小值操作，P_max表示微基站的发射功率的最大值,P_min表示微基站的发射功率的最小值,P₀表示微基站的发射功率的初始值,lg表示以10为底的对数操作,M表示微基站分配给接入异构网络系统用户的物理资源块数目,α表示补偿路径损耗的调整因子,其取值范围是大于0小于1的小数，L_k表示接入异构网络系统用户到微基站k的路径损耗。

步骤5，对异构网络中每个扇区的微基站进行功率控制。

按照下式，计算异构网络中的每个扇区微基站的发射功率过低条件：

$\frac{S}{I+N}<Q$

其中，S表示微基站用户接收到的来自服务的微基站的信号功率,I表示微基站用户接收到的除所在扇区内宏基站干扰外其余所有基站的干扰，N表示微基站用户接收到的噪声,Q表示微基站用户正常通信所需的最低信干噪比。

对于每个扇区微基站的发射功率满足过低条件的情形，将服务微基站发射功率的补偿路径损耗的调整因子α调整为α+0.1。

对每个扇区微基站的发射功率不满足过低条件的情形，将干扰微基站发射功率的补偿路径损耗的调整因子α调整为α-0.1。

将调整后的补偿路径损耗的调整因子α代入发射功率公式，更新异构网络中的每个扇区微基站的发射功率。

步骤6，计算每个扇区需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目。

异构网络中每个扇区的微基站小区中，将需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目的初始数目设定为0个。

如果微基站用户满足需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的条件，则将需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目增加一个，对异构网络中每个扇区的所有微基站用户，计算需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的条件：

$\frac{P}{E+N}<Q$

其中，P表示微基站的发射功率，E表示用户接收到的除有用信号之外的所有干扰，N表示微基站用户接收到的噪声，Q表示微基站用户正常通信所需的最低信干噪比。

对于异构网络中每个扇区中的2个微基站，分别找到2个与之相邻的微基站站，该微基站来自与微基站相邻的小区的邻扇区。如图2中对于宏基站M7中右边的扇区，与该扇区中的微基站P1最近的微基站为相邻扇区的微基站P3和微基站P5，与微基站P2最近的2个微基站为相邻扇区的微基站P6和微基站P4。从这6个微基站中选择需配置低功率几乎空白子帧LP-ABS子帧保护用户数目的最大值作为该扇区需要配置LP-ABS子帧保护的用户数目。

从异构网络中每个扇区中的2个微基站小区以及邻扇区的4个微基站小区对应的需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目中选出最大值，将该最大值作为每个扇区内需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目。

步骤7，计算低功率几乎空白子帧LP-ABS的比例。

按照下式，确定异构网络中每个扇区宏基站需要配置的低功率几乎空白子帧LP-ABS的比例：

$T=\left\{\begin{array}{cc}0& (K<1)\\ \frac{1}{10}& (1\&le;K<3)\\ \frac{2}{10}& (3\&le;K<5)\\ \frac{3}{10}& (K\&GreaterEqual;5)\end{array}\right.$

其中，T表示异构网络中每个扇区宏基站需要配置的低功率几乎空白子帧LP-ABS的比例，K表示异构网络中每个扇区需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的用户数目。

步骤8，计算需要降低的功率。

按照下式，计算异构网络中每个扇区宏基站在低功率几乎空白子帧LP-ABS上需要降低的功率：

V＝J-S

其中，V表示异构网络中每个扇区宏基站在低功率几乎空白子帧LP-ABS上需要降低的功率，J表示微基站用户接收到的干扰信号以及噪声信号的总和，S表示微基站用户接收的微基站发射的功率。

步骤9，调度用户。

在正常子帧上，宏基站优先调度宏基站边缘用户，微基站优先调度微基站中心用户。

在低功率几乎空白子帧LP-ABS上，宏基站优先调度宏基站中心用户，微基站优先调度微基站边缘用户。

Claims (4)

1.异构网络中基于LP-ABS及功率控制的干扰抑制方法，包括如下步骤：

(1)建立异构网络系统：

在异构网络中的每个扇区中放置一个宏基站和两个微基站，将每三个这样的扇区组成一个小区，将至少7个小区组成异构网络系统；

(2)确定接入异构网络系统用户的基站类型：

(2a)将异构网络系统中所有的宏基站和微基站的中心区域的参考信号接收功率RSRP门限值设定为17dB；

(2b)计算微基站和宏基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率；

(2c)在微基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率上加一个9dB的偏移值，构成微基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率，从所有基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率中找出一个最大值；判断最大值对应的是否为宏基站，若是，则将接入异构网络系统用户判定为宏基站用户，否则，将接入异构网络系统用户判定为微基站用户；

(3)确定接入异构网络系统用户的类型：

(3a)比较宏基站用户的参考信号接收功率与设定的参考信号接收功率门限值17dB，如果宏基站用户的参考信号接收功率值大于等于17dB，则将该用户确定为宏基站中心用户，否则，该用户被确定为宏基站边缘用户；

(3b)将微基站用户的参考信号接收功率与设定的参考信号接收功率门限值17dB比较，如果微基站用户的参考信号接收功率值大于等于17dB，则该用户确定为微基站中心用户，否则，该用户被确定为微基站边缘用户；

(4)按照发射功率公式，计算异构网络中的每个扇区微基站的发射功率；

(5)对异构网络中每个扇区的微基站进行功率控制：

(5a)按照下式，计算异构网络中的每个扇区微基站的发射功率过低条件：

$\frac{S}{I+N}<Q$

其中，S表示微基站用户接收到的来自服务的微基站的信号功率,I表示微基站用户接收到的除所在扇区内宏基站干扰外其余所有基站的干扰，N表示微基站用户接收到的噪声,Q表示微基站用户正常通信所需的最低信干噪比；

(5b)当每个扇区微基站的发射功率满足过低条件时，将服务微基站发射功率的补偿路径损耗的调整因子α调整为α+0.1；

(5c)当每个扇区微基站的发射功率不满足过低条件时，将干扰微基站发射功率的补偿路径损耗的调整因子α调整为α-0.1；

(5d)将调整后的补偿路径损耗的调整因子α代入发射功率公式，更新异构网络中的每个扇区微基站的发射功率；

(6)计算每个扇区需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目：

(6a)异构网络中每个扇区的微基站小区中，将需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目的初始数目设定为0个；

(6b)如果微基站用户满足需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的条件，则将需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目增加一个，对异构网络中每个扇区的所有微基站用户，计算需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的条件；

(6c)从异构网络中每个扇区中的2个微基站小区以及邻扇区的4个微基站小区对应的需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目中选出最大值，将该最大值作为每个扇区内需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目；

(7)按照下式，计算异构网络中每个扇区宏基站需要配置的低功率几乎空白子帧LP-ABS的比例：

$T=\left\{\begin{array}{cc}0& (K<1)\\ \frac{1}{10}& (1\&le;K<3)\\ \frac{2}{10}& (3\&le;K<5)\\ \frac{3}{10}& (K\&GreaterEqual;5)\end{array}\right.$

其中，T表示异构网络中每个扇区宏基站需要配置的低功率几乎空白子帧LP-ABS的比例，K表示每个扇区内需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的微基站用户数目；

(8)计算需要降低的功率：

按照下式，计算异构网络中每个扇区宏基站在低功率几乎空白子帧LP-ABS上需要降低的功率：

V＝J-S

其中，V表示异构网络中每个扇区宏基站在低功率几乎空白子帧LP-ABS上需要降低的功率，J表示微基站用户接收到的干扰信号以及噪声信号的总和，S表示微基站用户接收的微基站发射的功率；

(9)调度用户：

(9a)在正常子帧上，宏基站优先调度宏基站边缘用户，微基站优先调度微基站中心用户；

(9b)在低功率几乎空白子帧LP-ABS上，宏基站优先调度宏基站中心用户，微基站优先调度微基站边缘用户。

2.根据权利要求1所述的异构网络中基于LP-ABS及功率控制的干扰抑制方法,其特征在于，步骤(2b)中所述的计算微基站和宏基站对接入异构网络系统用户的参考信号接收功率的步骤如下：

第一步，按照下式，计算宏基站和微基站到接入异构网络系统用户的路径损耗：

L1＝128.6+37.6lgD1

L2＝140.7+36.7lgD2

其中，L1表示宏基站到接入异构网络系统用户的路径损耗，D1表示宏基站到接入异构网络系统用户的距离，以千米为单位，lg表示以10为底的对数操作；L2表示微基站到接入异构网络系统用户的路径损耗，D2表示微基站到接入异构网络系统用户的距离，单位为千米；

第二步，按照下式，计算宏基站和微基站对接入异构网络系统的用户的参考信号接收功率：

R1＝W1+A1-L1

R2＝W2+A2-L2

其中，R1表示接入异构网络系统用户接收经由宏基站发送的参考信号功率，W1表示宏基站的发射功率，A1表示宏基站的天线增益，L1表示宏基站到接入异构网络系统用户的路径损耗；R2表示接入异构网络系统用户接收的经由微基站发送的参考信号功率，W2表示微基站的发射功率，A2表示微基站天线增益，L2表示微基站到接入异构网络系统用户的路径损耗。

3.根据权利要求1所述的异构网络中基于LP-ABS及功率控制的干扰抑制方法,其特征在于，步骤(4)、步骤(5d)中所述的发射功率公式如下：

P_k＝max(min(P_max,P₀+10lgM+α×L_k),P_min)

其中，P_k表示微基站的发射功率，max表示最大值操作，min表示最小值操作，P_max表示微基站的发射功率的最大值,P_min表示微基站的发射功率的最小值,P₀表示微基站的发射功率的初始值,lg表示以10为底的对数操作,M表示微基站分配给接入异构网络系统用户的物理资源块数目,α表示补偿路径损耗的调整因子,其取值范围是大于0小于1的小数，L_k表示接入异构网络系统用户到微基站k的路径损耗。

4.根据权利要求1所述的异构网络中基于LP-ABS及功率控制的干扰抑制方法,其特征在于，步骤(6b)中所述的微基站用户需要宏基站配置低功率几乎空白子帧LP-ABS保护的条件如下：

$\frac{P}{E+N}<Q$

其中，P表示微基站的发射功率，E表示用户接收到的除有用信号之外的所有干扰，N表示微基站用户接收到的噪声，Q表示微基站用户正常通信所需的最低信干噪比。