CN105792343B - 无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，步骤S1、欲波束调整的源基站将波束的功率调整信息发给可能受到影响的目标基站；步骤S2、目标基站根据已经受到欲调整波束的干扰情况，预估能否承受源基站波束功率调整后的干扰；或者能否通过将与源基站相邻的边缘用户切换给源基站承受源基站波束功率调整后的干扰，并得出预估结果；步骤S3、目标基站根据预估结果，与源基站进行协商，以决定源基站是否能够进行波束调整。本发明的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法使得波束功率调整后系统资源与网络负载能较快到达一个平衡点；网络的系统资源得到合理的使用；局部的波束功率调整不会导致邻小区用户性能的急剧下降。

Description

无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法

技术领域

本发明涉及面向有源天线的基站组成的无线网络系统，特别是涉及一种无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法。

背景技术

在未来的移动通信系统中，用户数急剧增多将导致用户的通信业务量急剧增大。多天线技术由于可以获得较高的性能增益和频带利用率，成为应对未来移动通信系统巨量数据业务的重要技术手段之一。多天线技术需要基站端配置的天线数较多，而传统的两维有源天线(2D)配置已越来越不能满足用户的需求，因而引入了对三维有源天线(3D)的阵列天线的设计需求。目前，3GPP LTE-A已经启动对3D有源天线信道模型的研究项目。

传统的2D有源天线在水平维度可以进行波束方向的调整，在垂直维度是采用固定的下倾角发送信号覆盖本小区用户；3D有源天线，不仅可以在水平维度进行波束方向调整，还可以在垂直维度进行波束方向的调整。图1为现有技术中2D有源天线垂直维波束的示意图。对于小区内不同位置的用户，2D有源天线只能采用一个固定的垂直维方向下倾角进行服务。图2为现有技术中3D有源天线垂直维波束的示意图。对不同位置的用户，3D有源天线有可能采用不同的垂直维方向下倾角为用户服务。

3D有源天线的一个应用是通过灵活地调整下倾角，以及控制波束的形状，进行预先的小区成形(Proactive Cell Shaping)。也就是说，基站可以用不同的波束覆盖不同区域的用户，并合理为小区内各波束覆盖的用户分配系统时频资源与功率，使得各项系统资源得到合理使用。

图3是现有技术中3D有源天线采用各波束覆盖各用户区域的一个应用示例。其中，基站eNB1的小区内，用户UE3、UE4和UE5在高台上，其服务波束为波束2。当处于高台上的用户增多或者业务增多时，基站eNB1可能需要增加波束2的发送功率，或者需要为波束2分配更多的时频资源，以适应高台上用户及其业务的变化。

图4是图3在垂直方向上的视图。可以看出，对于基站eNB1的小区，波束2的发送功率变化对邻基站eNB2用户的干扰影响比波束1的发送功率变化对eNB2用户的干扰影响大。有可能eNB1波束2发送功率的较小增加，会导致eNB2用户干扰的急剧变化。因而eNB1对于波束2的功率调整需要和eNB2协商进行，使得在波束功率调整适应本小区用户及其业务分布变化的同时，又不至于让邻小区的用户服务受到剧烈变化，并且使得系统资源与用户负载很快达到一个高频谱使用率的平衡。

在2D有源天线基站组成的网络中，下行波束的功率变化可以通过相对窄带发送功率(Relative Narrowband Transmit Power，RNTP)信令告知邻基站。RNTP反映的是本基站在不同资源上的发射功率是否超过某个门限，以及该门限的数值。可见，在2D有源天线基站组成的网络中，基站波束的功率变化是先执行然后再告知邻基站的。这是由于2D有源天线基站组网中，基站波束的下倾角基本不变，并可以通过网络规划选取较优值。然后，在3D有源天线基站组网中，基站波束的下倾角需要适应小区内用户业务在垂直维高度上的变化，因而导致有些基站波束的下倾角(与水平线之间的角度)较小，这种波束的功率变化会导致邻小区受干扰面积和受干扰强度的较大变化。

对于三维有源天线基站组网，目前国内外的研究重点在三维无线信道的大尺度和小尺度建模上，尚无文献与现有技术涉及基站间如何针对波束的动态调整进行协调。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，当基站需要对某个可能影响到邻小区用户的波束进行功率调整时，和邻小区基站进行协商，使得一个小区的某个波束的功率调整不会导致邻小区用户性能的急剧下降，同时使得系统资源得到合理的使用。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，包括以下步骤：步骤S1、欲波束调整的源基站将波束的功率调整信息发给可能受到影响的目标基站；步骤S2、目标基站根据已经受到欲调整波束的干扰情况，预估能否承受源基站波束功率调整后的干扰；或者能否通过将与源基站相邻的边缘用户切换给源基站承受源基站波束功率调整后的干扰，并得出预估结果；步骤S3、目标基站根据预估结果，与源基站进行协商，以决定源基站是否能够进行波束调整。

根据上述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其中：所述波束的功率调整信息包括波束号和发送功率的变化值。

根据上述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其中：所述步骤S2中，预估结果包括直接允许波束调整、部分用户切换后允许波束调整和不允许波束调整。

根据上述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其中：所述步骤S2中，设定有N个用户受到来自欲调整波束的干扰较大，该N个用户受到来自欲调整波束的干扰功率分别是I₁,I₂,……,I_N，当源基站将欲调整波束的发送功率增加Δ后，该N个用户受到来自欲调整波束2的干扰功率将为I₁+Δ,I₂+Δ,……,I_N+Δ，则每个用户的预测信噪比为：

其中，RSRP_i为第i个用户对目标基站公共参考信号的接收功率，σ²为第i个用户的接收机噪声；

目标基站eNB2定义一个本小区用户最低服务信噪比门限γ和一个用户数百分比门限α，其中0％<α<100％；

当所有N个用户的预测信噪比大于最低服务信噪比门限γ时，目标基站得出预估结果为直接允许波束调整；

当M个用户的预测信噪比低于门限γ时，目标基站得出预估结果为部分用户切换后允许波束调整，表示需要将M个用户切换到源基站才能允许波束调整，其中M≤α×N；

当超过α×N个用户的预测信噪比都低于门限γ时，目标基站得出预估结果为不允许波束调整。

根据上述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其中：所述步骤S3中，

当预估结果为直接允许波束调整时，目标基站直接向源基站发出波束调整允许信息，源基站进行波束调整；

当预估结果为部分用户切换后允许波束调整时，目标基站向源基站发出部分用户切换后允许波束调整信息；若目标基站收到来自源基站的切换允许信息，则将相关用户切换至源基站，源基站进行波束调整；否则，不进行相关用户的切换，源基站不进行波束调整；

当预估结果为不允许波束调整时，目标基站向源基站发出波束调整否决信息，源基站不进行波束调整。

进一步地，根据上述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其中：所述部分用户切换后允许波束调整信息中包含欲切换的用户个数。

同时，本发明还提供一种源基站波束功率调整方法，包括以下步骤：

步骤S61、源基站需要对某个波束做功率调整时，判断可能受影响的目标基站；

步骤S62、源基站向目标基站发出波束的功率调整信息；

步骤S63、如果源基站没有收到来自目标基站的信息，或者收到的是波束调整否决信息，则源基站不能进行相关的波束调整，在随机等待一段时间后，返回到步骤S61；

如果源基站收到来自目标基站的波束调整允许信息，则直接进行相应的波束调整；

如果源基站收到来自目标基站的部分用户切换后允许波束调整信息，源基站判断是否能够接纳目标基站的相关用户切换；如果源基站判断能够接纳来自目标基站的相关用户切换，则进行相关的波束调整，并向目标基站发出切换允许信息；如果源基站判断不能够接纳来自目标基站的相关用户切换，则向目标基站发出切换拒绝信息，并且不进行此次的相关波束调整。

根据上述的源基站波束功率调整方法，其中：所述波束的功率调整信息包括波束号和发送功率的变化值。

另外，本发明还提供一种目标基站处理波束的功率调整信息的方法，包括以下步骤：

目标基站接收源基站发来的波束的功率调整信息；

目标基站预估源基站波束调整后本小区是否能够承受调整后的干扰，得出预估结果，所述预估结果包括直接允许波束调整、部分用户切换后允许波束调整和不允许波束调整；

当预估结果为直接允许波束调整时，目标基站向源基站发出波束调整允许信息；

当预估结果为部分用户切换后允许波束调整时，目标基站向源基站发出部分用户切换后允许波束调整信息；若目标基站收到来自源基站的切换允许信息，则将相关用户切换至源基站；否则，不进行相关用户的切换；

当预估结果为不允许波束调整时，目标基站向源基站发出波束调整否决信息。

根据上述的目标基站处理波束的功率调整信息的方法，其中：目标基站根据当前本小区的业务负载量、本小区当前承受的干扰水平和系统资源使用情况，预估源基站波束调整后本小区是否能够承受调整后的干扰。

如上所述，本发明的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，具有以下有益效果：

(1)波束功率调整后系统资源与网络负载能较快到达一个平衡点；

(2)网络的系统资源得到合理的使用；

(3)局部的波束功率调整不会导致邻小区用户性能的急剧下降。

附图说明

图1显示为现有技术中2D有源天线垂直维波束的示意图；

图2显示为现有技术中3D有源天线垂直维波束的示意图；

图3显示为现有技术中3D有源天线的一个应用场景示例；

图4显示为图3在垂直方向上的示意图；

图5显示为本发明的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法的流程图；

图6显示为本发明中源基站波束功率调整方法的流程图；

图7显示为本发明中目标基站处理波束的功率调整信息的方法的流程图；

图8显示为本发明中目标基站带切换允许波束调整的流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

参照图5，本发明的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法包括以下步骤：

步骤S1、欲波束调整的源基站将波束的功率调整信息发给可能受到影响的目标基站。

具体地，当源基站eNB1希望增加波束2的发送功率时，通过之前各邻站交互的受到下行干扰的信息，了解到会对相邻基站即目标基站eNB2的小区用户产生干扰增加的影响。源基站eNB1将波束号和发送功率的增加值(单位为dB)发送给目标基站eNB2。

其中，波束的功率调整信息包括波束号和发送功率的变化值。

步骤S2、目标基站根据已经受到欲调整波束的干扰情况，预估能否承受源基站波束功率调整后的干扰；或者能否通过将与源基站相邻的边缘用户切换给源基站承受源基站波束功率调整后的干扰，并得出预估结果。

具体地，目标基站eNB2之前通过本小区用户对源基站eNB1波束2的测量反馈，得知有N个用户受到来自波束2的干扰较大，并且该N个用户受到的来自波束2的干扰功率分别是I₁,I₂,……,I_N，单位为dB。因此，目标基站eNB2预测，当源基站eNB1增加波束2的发送功率ΔdB后，该N个用户受到来自波束2的干扰功率将变为I₁+Δ,I₂+Δ,……,I_N+Δ(单位为dB)，并且每个用户的预测信噪比将为：

其中，RSRP_i为第i个用户对目标基站eNB2公共参考信号的接收功率，σ²为第i个用户的接收机噪声。

目标基站eNB2可以根据该N个用户的信噪比判断是否允许源基站eNB1进行相关的波束的功率调整。一个可行的方法如下：目标基站eNB2可以定义一个本小区用户最低服务信噪比门限γ和一个用户数百分比门限α(0％<α<100％)，当所有N个用户的预测信噪比大于最低服务信噪比门限γ，则向源基站eNB1发出直接允许波束调整信息；当M(M≤α×N)个用户的预测信噪比低于门限γ，则需要将M个用户切换到源基站eNB1，并向源基站eNB1发出M个用户切换后允许波束调整信息；当超过α×N个用户的预测信噪比都低于门限γ，则向源基站eNB1发出不允许波束调整信息。

其中，预估结果包括直接允许波束调整、部分用户切换后允许波束调整和不允许波束调整这三种。

步骤S3、目标基站根据预估结果，与源基站进行协商，以决定源基站是否能够进行波束调整。

具体地，当预估结果为直接允许波束调整时，目标基站eNB2直接向源基站eNB1发出波束调整允许信息。

当预估结果为部分用户切换后允许波束调整时，目标基站eNB2向源基站eNB1发出部分用户切换后允许波束调整信息，该信息中包含了欲切换的用户个数；若目标基站eNB2收到来自源基站eNB1的切换允许信息，则将相关用户切换至源基站eNB1；否则，不进行相关用户的切换，源基站eNB1不进行波束调整。

当预估结果为不允许波束调整时，目标基站eNB2向源基站eNB1发出波束调整否决信息。

参照图6，源基站波束功率调整方法包括以下步骤：

步骤S61、源基站eNB1需要对某个波束做功率调整时，判断可能受影响的目标基站。

具体地，当源基站eNB1需要对某个波束做功率调整时，需要判断这种调整是否可能会对邻基站用户产生额外的下行干扰。如果可能会对邻基站用户产生额外的下行干扰，则将该邻基站设为目标基站，并且需要与目标基站通过以下步骤进行协商，才能进行相应的波束调整。

步骤S62、源基站eNB1向目标基站eNB2发出波束的功率调整信息。

其中，波束的功率调整信息包括波束号和发送功率的变化值。

步骤S63、如果源基站eNB1没有收到来自目标基站eNB2的信息，或者收到的是波束调整否决信息，则源基站eNB1不能进行相关的波束调整，并需要随机等待一段时间，返回到步骤S61，重新进行相关波束调整的必要性评估等步骤。

如果源基站eNB1收到来自目标基站eNB2的波束调整允许信息，则直接进行相应的波束调整，流程结束。

如果源基站eNB1收到来自目标基站eNB2的部分用户切换后允许波束调整信息，则表示源基站eNB1可以进行相应的波束调整，但需要接纳相应的来自目标基站eNB2的用户切换；源基站eNB1需要评估本小区负载与资源使用情况，判断是否能够接纳目标基站eNB2的相关用户切换；如果源基站eNB1判断能够接纳来自目标基站eNB2的相关用户切换，则进行相关的波束调整，并向目标基站eNB2发出切换允许信息，进而完成相关用户的切换；如果源基站eNB1判断不能够接纳来自目标基站eNB2的相关用户切换，则向目标基站eNB2发出切换拒绝信息，并且不进行此次的相关波束调整。

参照图7，目标基站处理波束的功率调整信息的方法包括以下步骤：

目标基站eNB2接收源基站eNB1发来的波束的功率调整信息。

目标基站eNB2根据当前本小区的业务负载量、本小区当前承受的干扰水平、系统资源使用情况，预估源基站eNB1波束调整后本小区是否能够承受调整后的干扰，得出预估结果，预估结果包括直接允许波束调整、部分用户切换后允许波束调整和不允许波束调整这三种。

当预估结果为直接允许波束调整时，目标基站eNB2直接向源基站eNB1发出波束调整允许信息。

当预估结果为部分用户切换后允许波束调整时，目标基站eNB2向源基站eNB1发出部分用户切换后允许波束调整信息，该信息中包含了欲切换的用户个数；若目标基站eNB2收到来自源基站eNB1的切换允许信息，则将相关用户切换至源基站eNB1；否则，不进行相关用户的切换，源基站eNB1不进行波束调整。

当预估结果为不允许波束调整时，目标基站eNB2向源基站eNB1发出波束调整否决信息。

图8为源基站eNB1发出波束功率调整信息后，目标基站eNB2预估为部分用户切换后方可允许波束调整的一个实施例。

由图可知，当目标基站eNB2预估当部分用户切换后方可允许波束调整时，目标基站eNB2向源基站eNB1发出部分用户切换后允许波束调整信息；源基站eNB1判断可以接纳用户切换后，进行波束调整，并发送的切换允许信息；目标基站eNB2则将相关用户切换至源基站eNB1。

综上所述，本发明的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法使得波束功率调整后系统资源与网络负载能较快到达一个平衡点；网络的系统资源得到合理的使用；局部的波束功率调整不会导致邻小区用户性能的急剧下降。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、欲波束调整的源基站将波束的功率调整信息发给可能受到影响的目标基站；

步骤S2、目标基站根据已经受到欲调整波束的干扰情况，预估能否承受源基站波束功率调整后的干扰；或者能否通过将与源基站相邻的边缘用户切换给源基站承受源基站波束功率调整后的干扰，并得出预估结果；

步骤S3、目标基站根据预估结果，与源基站进行协商，以决定源基站是否能够进行波束调整；

所述步骤S2中，设定有N个用户受到来自欲调整波束的干扰较大，该N个用户受到来自欲调整波束的干扰功率分别是I₁,I₂,……,I_N，当源基站将欲调整波束的发送功率增加Δ后，该N个用户受到来自欲调整波束2的干扰功率将为I₁+Δ,I₂+Δ,……,I_N+Δ，则每个用户的预测信噪比为：

其中，RSRP_i为第i个用户对目标基站公共参考信号的接收功率，σ²为第i个用户的接收机噪声；

目标基站eNB2定义一个本小区用户最低服务信噪比门限γ和一个用户数百分比门限α，其中0％<α<100％；

当所有N个用户的预测信噪比大于最低服务信噪比门限γ时，目标基站得出预估结果为直接允许波束调整；

当M个用户的预测信噪比低于门限γ时，目标基站得出预估结果为部分用户切换后允许波束调整，表示需要将M个用户切换到源基站才能允许波束调整，其中M≤α×N；

当超过α×N个用户的预测信噪比都低于门限γ时，目标基站得出预估结果为不允许波束调整。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：所述波束的功率调整信息包括波束号和发送功率的变化值。

3.根据权利要求1所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：所述步骤S2中，预估结果包括直接允许波束调整、部分用户切换后允许波束调整和不允许波束调整。

4.根据权利要求1所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：所述步骤S3中，

当预估结果为直接允许波束调整时，目标基站直接向源基站发出波束调整允许信息，源基站进行波束调整；

当预估结果为部分用户切换后允许波束调整时，目标基站向源基站发出部分用户切换后允许波束调整信息；若目标基站收到来自源基站的切换允许信息，则将相关用户切换至源基站，源基站进行波束调整；否则，不进行相关用户的切换，源基站不进行波束调整；

当预估结果为不允许波束调整时，目标基站向源基站发出波束调整否决信息，源基站不进行波束调整。

5.根据权利要求4所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：所述部分用户切换后允许波束调整信息中包含欲切换的用户个数。

6.根据权利要求1所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：所述源基站波束功率调整包括以下步骤：

步骤S61、源基站需要对某个波束做功率调整时，判断可能受影响的目标基站；

步骤S62、源基站向目标基站发出波束的功率调整信息；

步骤S63、如果源基站没有收到来自目标基站的信息，或者收到的是波束调整否决信息，则源基站不能进行相关的波束调整，在随机等待一段时间后，返回到步骤S61；

如果源基站收到来自目标基站的波束调整允许信息，则直接进行相应的波束调整；

如果源基站收到来自目标基站的部分用户切换后允许波束调整信息，源基站判断是否能够接纳目标基站的相关用户切换；如果源基站判断能够接纳来自目标基站的相关用户切换，则进行相关的波束调整，并向目标基站发出切换允许信息；如果源基站判断不能够接纳来自目标基站的相关用户切换，则向目标基站发出切换拒绝信息，并且不进行此次的相关波束调整。

7.根据权利要求6所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：所述波束的功率调整信息包括波束号和发送功率的变化值。

8.根据权利要求1所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：所述目标基站处理波束的功率调整信息包括以下步骤：

目标基站接收源基站发来的波束的功率调整信息；

目标基站预估源基站波束调整后本小区是否能够承受调整后的干扰，得出预估结果，所述预估结果包括直接允许波束调整、部分用户切换后允许波束调整和不允许波束调整；

当预估结果为直接允许波束调整时，目标基站向源基站发出波束调整允许信息；

当预估结果为部分用户切换后允许波束调整时，目标基站向源基站发出部分用户切换后允许波束调整信息；若目标基站收到来自源基站的切换允许信息，则将相关用户切换至源基站；否则，不进行相关用户的切换；

当预估结果为不允许波束调整时，目标基站向源基站发出波束调整否决信息。

9.根据权利要求8所述的无线通信系统中天线波束功率调整的干扰协调方法，其特征在于：目标基站根据当前本小区的业务负载量、本小区当前承受的干扰水平和系统资源使用情况，预估源基站波束调整后本小区是否能够承受调整后的干扰。