CN105430753A - 一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法，该方法包括：根据每个小区的负载和当前用户设备从每个小区接收到的参考信号接受功率RSRP大小，为当前用户设备选择接入的服务小区；根据当前用户设备从其他小区接收到的RSRP的大小，确定当前用户设备的干扰小区集合；为每一干扰小区设置一定比例的空白帧，且使各干扰小区空白帧中之间相互正交；每一干扰小区在发送空白帧时，从预设的功率集合中选择使得系统吞吐量达到最大的功率作为空白帧的发射功率。通过采用本发明公开的方法，可以在保证所有用户的服务质量的前提下，提高系统的资源利用率，最大化系统吞吐量。

Description

一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及、一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法。

背景技术

面对网络中数据流量的爆发式增长，用户对服务速率要求的不断提高，迫使网络容量也要有很大提升。网络密集化(在单位面积内部署更多的小基站)作为一种有效提升网络容量的方式，在带来增益的同时，由于小基站之间距离的减小导致相邻小区间存在很大的干扰问题。

针对这种密集小小区网络中存在的干扰问题，目前较多的时域干扰协调/抑制的方法可分为两种：一种是在一些小区的传输帧中设置几乎全空白子帧(ABS)，在这些子帧上只传输必要的一些控制信号，不传输数据信号，以此减小对相邻小区的干扰。另外一种方法是对用户数目较少的小区或者基站进行定期关闭或者根据小区负载动态打开关闭基站，以此减少能量消耗以及对相邻小区的干扰。针对第一种方法，由于用户是可以忍受一定的干扰，设置空白帧存在一定的资源浪费，影响了系统吞吐量；第二种采取关闭一些基站的做法，以追求能量效率而忽略了所关闭基站覆盖区域内的用户服务质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法，在保证所有用户的服务质量的前提下，能够提高系统的资源利用率，最大化系统吞吐量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法，包括：

根据每个小区的负载和当前用户设备从每个小区接收到的参考信号接受功率RSRP大小，为当前用户设备选择接入的服务小区；

根据当前用户设备从其他小区接收到的RSRP的大小，确定当前用户设备的干扰小区集合；

为每一干扰小区设置一定比例的空白帧，且使各干扰小区空白帧中之间相互正交；

每一干扰小区在发送空白帧时，从预设的功率集合中选择使得系统吞吐量达到最大的功率作为空白帧的发射功率。

进一步的，当前用户设备选择接入的服务小区的准则为：

式中，ρ_n是小区n的总负载，是在t时刻中用户设备i从小区n接收的RSRP，α是权衡负载重要程度的因子。

进一步的，所述根据当前用户设备从其他小区接收到的RSRP的大小，确定当前用户设备的干扰小区集合包括：

将当前用户设备从其他小区接收到的RSRP与预设值相比较，若接收到的某一小区j的RSRP大于等于预设值，则该小区j为干扰小区，表示为：

$P_{j,t}^N{g}_{j,i,t}\≥P_{th};$

式中，是在t时刻中用户设备i从小区j接收的RSRP，P_th为预设值；

通过逐一比较后，获得当前用户设备的干扰小区集合。

进一步的，所述为每一干扰小区设置一定比例的空白帧包括：

空白帧的比例ABS_Ratio通过下式设置：

ABS_Ratio＝k(1-ρ_j)；

式中，k∈(0,1)，ρ_j是干扰小区j的总负载。

进一步的，所述每一干扰小区在发送空白帧时，从预设的功率集合中选择使得系统吞吐量达到最大的功率作为空白帧的发射功率包括：

所述预设的功率集合为{P1、P2、P3}，其满足：

P_th/g_n,i,t≤P1≤P2≤P3≤P^N

式中，P_th为预设值，g_n,i,t为t时刻小区n到用户设备i的信道增益，P^N为预先统一设置的所有小区的发射功率；

空白帧的发射功率P^A选择标准为： $P^A=\{\begin{array}{c}P1,{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_1\\ P2,{\mathrm{\&rho;}}_1<{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_2\\ P3,{\mathrm{\&rho;}}_2<{\mathrm{\&rho;}}_n\end{array};$

式中，ρ_n是小区n的总负载，ρ₁、ρ₂是负载门限值。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，对用户的接入考虑了负载均衡的问题，这样避免了密集小区中流量突发造成堵塞、基站之间的负载不平衡等问题。另外，在原来空白ABS帧的基础上对基站设置相对低的发射功率，一方面减少了对相邻小区的影响，另一方面可以保证干扰小区内部用户的服务质量，该方案相比于目前现有方案对网络的资源利用和吞吐量都有一定的提升，并且能够保证用户的服务质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的密集小小区网络干扰场景示意图；

图3为本发明实施例提供的各小区ABS帧模式设定示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法的流程图。如图1所示，其主要包括如下步骤：

步骤11、根据每个小区的负载和当前用户设备从每个小区接收到的参考信号接受功率RSRP大小，为当前用户设备选择接入的服务小区。

本发明实施例中，可以预先设定所有小区的基站发射功率，本发明实施例中将该发射功率记为P^N。

本发明实施例中，当前用户设备选择接入的服务小区的准则为：

式中，ρ_n是小区n的总负载(与用户数据速率有关)；是在t时刻中用户设备i从小区n接收的RSRP，其中的，是在t时刻小区n的发送功率，g_n,i,t为t时刻小区n到用户设备i的信道增益(包括衰落、路损等)；α是权衡负载重要程度的因子。

步骤12、根据当前用户设备从其他小区接收到的RSRP的大小，确定当前用户设备的干扰小区集合。

本发明实施例中，将当前用户设备从其他小区接收到的RSRP与预设值相比较，若接收到的某一小区j的RSRP大于等于预设值，则该小区j为干扰小区，表示为：

$P_{j,t}^N{g}_{j,i,t}\&GreaterEqual;P_{th};$

式中，是在t时刻中用户设备i从小区j接收的RSRP，P_th为预设值；

若小于该预设值，则认为干扰较小可忽略；通过逐一比较后，获得当前用户设备的干扰小区集合。

步骤13、为每一干扰小区设置一定比例的空白帧，且使各干扰小区空白帧中之间相互正交。

本发明实施例中，空白帧的比例ABS_Ratio通过下式设置：

ABS_Ratio＝k(1-ρ_j)；

式中，k∈(0,1)，ρ_j是干扰小区j的总负载。

步骤14、每一干扰小区在发送空白帧时，从预设的功率集合中选择使得系统吞吐量达到最大的功率作为空白帧的发射功率。

所述预设的功率集合为{P1、P2、P3}，其满足：

P_th/g_n,i,t≤P1≤P2≤P3≤P^N

式中，P_th为预设值，g_n,i,t为t时刻小区n到用户设备i的信道增益，P^N为预先统一设置的所有小区的发射功率；

空白帧的发射功率P^A选择标准为： $P^A=\left\{\begin{array}{c}P1,{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_1\\ P2,{\mathrm{\&rho;}}_1<{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_2\\ P3,{\mathrm{\&rho;}}_2<{\mathrm{\&rho;}}_n\end{array}\right.;$

式中，ρ_n是小区n的总负载,ρ₁、ρ₂是负载门限值，避免因负载波动引起功率来回切换，从而造成用户的中断。

本发明实施例的上述方案中，对用户的接入考虑了负载均衡的问题，这样避免了密集小区中流量突发造成堵塞、基站之间的负载不平衡等问题。另外，在原来空白ABS帧的基础上对基站设置相对低的发射功率，一方面减少了对相邻小区的影响，另一方面可以保证干扰小区内部用户的服务质量，该方案相比于目前现有方案对网络的资源利用和吞吐量都有一定的提升，并且能够保证用户的服务质量。

为了便于理解，下面结合附图2对本发明做进一步的说明。

如图2所示，为本发明实施例提供的密集小小区网络干扰场景示意图。图2中，SBS(smallbasestation)表示小基站，MBS(Macrobasestation)表示宏基站，DSCNs(densesmallcellnetworks)表示密集小小区网络，UE表示用户，图2是针对宏基站的覆盖范围内一个DSCNs内的干扰场景。

考虑宏基站发射功率较大以及小基站数目较多，若宏基站和小基站部署在相同的频段，干扰较为严重且进行干扰管理较为复杂，故采用不同频的部署方式。宏基站采用低频段，小基站采用高频段，只考虑在密集小小区网络中小基站之间的干扰，不考虑宏基站对用户的干扰。

本示例中，以UE1为例介绍提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法，同时，将每一个小基站覆盖的区域作为一个小区。其具体步骤如下：

步骤1、图2可以看出由于网络密集部署UE1受到相邻基站的严重干扰，假定UE1把从各个基站接收到RSRP信息传递给CU(控制单元)，CU根据用户信息和和各个小区的负载确定小基站SBS1作为UE1的服务小区，这时候用户UE1受到邻居基站SBS2、SBS3、SBS4、SBS5造成的干扰，假定用户从基站SBS5接收到的RSRP低于设定的阈值P_th，即基站SBS5对用户UE1的干扰较小在可接受范围内；而从基站SBS2、SBS3、SBS4接收到的RSRP高于设定的阈值P_th，则设为干扰小区，属于集合Ω_j。

步骤2、为了减小集合Ω_j中的干扰小区对用户UE1的干扰，需要对各干扰小区设定低功率ABS帧，具体比例根据各小区负载设置。这里设SBS2、SBS3、SBS4的ABS比例分别为0.3、0.4、0.5，ABS模式的长度为10，每个小区ABS帧模式设定图3所示。

图3中，服务器小区SBS1(ServingcellSBS1)的ABS帧均为正常的数据帧(Normalsubframe)；其他的干扰小区(Interferencecell)SBS2～SBS4的ABS帧中均包含了一些低功率的ABS子帧(LowpowerABS)，一方面减小对邻居用户的干扰，另一方面保证其内部用户的QoS。

其中，正常数据信道(正常子帧)的发送率为P^N，低功率ABS子帧时数据发送功率为P^A(设置方式参见后文)。

需要说明的是，为了减小集合中干扰小区之间的干扰，应当尽量使各干扰小区的子帧相互正交。同时，在对设置低功率的ABS帧时，不同时隙时，设置的功率可能是不同的。当ABS比例较高时，说明干扰小区的负载较小，此时发射功率可以小一些，满足用户的服务质量同时减小干扰；反之，ABS比例较低时，说明干扰小区的负载较大，此时发射功率应该大一些，考虑满足用户服务质量。

步骤3、对空白帧的进行功率设置(低功率ABS)，在满足用户服务质量以及在低功率ABS时对周围基站的干扰总和较小的前提下，最大化系统吞吐量。

本发明实施例中，功率集合为{P1、P2、P3}，其满足：

P_th/g_n,i,t≤P1≤P2≤P3≤P^N

式中，P_th为预设值，g_n,i,t为t时刻小区n到用户设备i的信道增益，P^N为预先统一设置的所有小区的发射功率；

考虑实际的可操作性，由于每个小区在不同帧上的发送功率的选择可能是不同的，但实际操作中频繁的切换基站发送功率会影响用户成功接入基站的概率，空白帧的发射功率P^A选择标准为：

$P^A=\left\{\begin{array}{c}P1,{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_1\\ P2,{\mathrm{\&rho;}}_1<{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_2\\ P3,{\mathrm{\&rho;}}_2<{\mathrm{\&rho;}}_n\end{array}\right.;$

式中，ρ_n是小区n的总负载，ρ₁、ρ₂是负载门限值。

在小区负载变化不大的情况下，也可以保持原发送功率不变。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种提高密集小小区网络中系统吞吐量的方法，其特征在于，包括：

根据每个小区的负载和当前用户设备从每个小区接收到的参考信号接受功率RSRP大小，为当前用户设备选择接入的服务小区；

根据当前用户设备从其他小区接收到的RSRP的大小，确定当前用户设备的干扰小区集合；

为每一干扰小区设置一定比例的空白帧，且使各干扰小区空白帧中之间相互正交；

每一干扰小区在发送空白帧时，从预设的功率集合中选择使得系统吞吐量达到最大的功率作为空白帧的发射功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当前用户设备选择接入的服务小区的准则为：

式中，ρ_n是小区n的总负载，是在t时刻中用户设备i从小区n接收的RSRP，α是权衡负载重要程度的因子。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前用户设备从其他小区接收到的RSRP的大小，确定当前用户设备的干扰小区集合包括：

将当前用户设备从其他小区接收到的RSRP与预设值相比较，若接收到的某一小区j的RSRP大于等于预设值，则该小区j为干扰小区，表示为：

$P_{j,t}^N{g}_{j,i,t}\&GreaterEqual;P_{th};$

式中，是在t时刻中用户设备i从小区j接收的RSRP，P_th为预设值；

通过逐一比较后，获得当前用户设备的干扰小区集合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为每一干扰小区设置一定比例的空白帧包括：

空白帧的比例ABS_Ratio通过下式设置：

ABS_Ratio＝k(1-ρ_j)；

式中，k∈(0,1)，ρ_j是干扰小区j的总负载。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一干扰小区在发送空白帧时，从预设的功率集合中选择使得系统吞吐量达到最大的功率作为空白帧的发射功率包括：

所述预设的功率集合为{P1、P2、P3}，其满足：

P_th/g_n,i,t≤P1≤P2≤P3≤P^N

式中，P_th为预设值，g_n,i,t为t时刻小区n到用户设备i的信道增益，P^N为预先统一设置的所有小区的发射功率；

空白帧的发射功率P^A选择标准为： $P^A=\left\{\begin{array}{c}P1,{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_1\\ P2,{\mathrm{\&rho;}}_1<{\mathrm{\&rho;}}_n\&le;{\mathrm{\&rho;}}_2\\ P3,{\mathrm{\&rho;}}_2<{\mathrm{\&rho;}}_n\end{array}\right.;$

式中，ρ_n是小区n的总负载，ρ₁、ρ₂是负载门限值。