專利名稱：一種家庭基站的資源配置方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種家庭基站的資源配置方法，確切地說，涉及一種蜂窩移動通信長期演進技術的后續(xù)演進LTE-A系統(tǒng)中，新建的家庭基站通過占用不同物理資源塊 PRB(Physical Resource Block)后，對本小區(qū)與鄰區(qū)產生的干擾影響進行預測估計，對PRB 進行篩選并執(zhí)行優(yōu)先級排序與選擇，從而不僅保證本小區(qū)內的通信性能，同時還兼顧了新建家庭基站引入后的鄰區(qū)通信性能。屬于移動通信技術領域。
背景技術：
統(tǒng)計表明，未來80 90%的通信系統(tǒng)吞吐量將發(fā)生在室內和熱點區(qū)域。但是，傳統(tǒng)的蜂窩網技術具有“重室外、輕室內”、“重蜂窩組網、輕孤立熱點”和“重移動切換、輕固定游牧”的特點，LTE-A系統(tǒng)的工作重點之一就在對室內和熱點場景進行優(yōu)化。在這種新需求的驅使下，引入了一種相對于傳統(tǒng)的小區(qū)基站發(fā)射功率更小的發(fā)射節(jié)點——家庭基站，因為家庭基站的發(fā)射功率小，對于網絡部署可以非常便利、靈活，同時因這種節(jié)點的覆蓋范圍小，可以更方便地利用LTE-A潛在的高頻段頻譜。但是，新節(jié)點的引入會改變原來網絡的拓撲結構，使得這種網絡結構的小區(qū)間干擾成為一個新的挑戰(zhàn)。
在許多系統(tǒng)中，頻率復用機制都被認為是一種通過有效減少小區(qū)間干擾來實現高吞吐量性能的技術措施。在傳統(tǒng)廣域網的部署場景下，頻率分配、基站位置、基站傳輸功率和天線特性等都可以通過合適的網絡前期規(guī)劃而實現。但是，在LTE-A系統(tǒng)的局域場景中， 運營商提前對家庭基站的部署執(zhí)行網絡規(guī)劃(即頻譜分配)是不可行的。這是由于家庭基站的部署通常是由用戶隨機決定的，因此，在這種分布式家庭基站的部署過程中，很有必要提出一種以自組織的方式分配頻譜資源的機制，以便減少小區(qū)間的相互干擾而提高系統(tǒng)容量。
目前大多數研究中，新建家庭基站的PRB選擇都是從自身干擾的角度出發(fā)，而忽略了對其鄰區(qū)的干擾，因此，如何兼顧上述兩方面的性能，提出一種新的PRB的優(yōu)先級排序方案，用于指導新建家庭基站進行資源配置的課題就成為業(yè)內科技人員關注的焦點之一。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種同時兼顧本小區(qū)與鄰區(qū)傳輸性能與信干比的家庭基站的資源配置方法，該方法不僅考慮家庭基站對本小區(qū)的干擾，同時通過干擾預測， 保證共用的PRB對鄰區(qū)的干擾不超過設定門限，再綜合考慮和兼顧本小區(qū)與鄰區(qū)的通信傳輸性能，最終實現PRB的優(yōu)先級排序，用于指導新建家庭基站進行資源配置。
為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種家庭基站的資源配置方法，其特征在于家庭基站首先預測其占用每個物理資源塊PRB (Physical Resource Block)后對本小區(qū)和鄰區(qū)產生的干擾，再綜合考慮本小區(qū)及鄰區(qū)所允許的最大干擾門限，判斷每個PRB是否可用，以及在可用的PRB基礎上求得其相應的發(fā)射功率；然后基于這些可用的PRB發(fā)射功率，計算其在本小區(qū)內的信干比，再根據信干比數值大小對其進行降序排列用于指導新建家庭基站的資源配置。
所屬方法包括下列操作步驟 (1)執(zhí)行初始化操作設置系統(tǒng)參數和獲取資源配置所需的鄰區(qū)信息； (2)預測本小區(qū)的干擾，根據系統(tǒng)設置的干擾門限值，計算每個PRB的發(fā)射功率下限； (3)預測每個鄰區(qū)的干擾，根據每個鄰區(qū)的干擾門限值，計算每個PRB的發(fā)射功率上限； (4)綜合上述兩個步驟計算得到的每個PRB在本小區(qū)的發(fā)射功率下限與發(fā)射功率上限，篩選可用的PRB并確定其發(fā)射功率； (5)基于可用的PRB的發(fā)射功率，計算該可用的PRB在本小區(qū)內的信干比，再將這些可用的PRB按照其信干比數值的大小降序排列，即對可用的PRB執(zhí)行優(yōu)先級排序； (6)家庭基站根據本小區(qū)所需要的PRB數量，按照優(yōu)先級排序依次選擇相應數量的可用的PRB，生成本小區(qū)的相關信息表本地家庭基站的PRB占用表、本地家庭基站的PRB 發(fā)射功率表和本地家庭基站的干擾門限表，同時更新鄰區(qū)的干擾門限表。
本發(fā)明方法的創(chuàng)新之處是引入鄰區(qū)干擾預測的概念每個家庭基站建立干擾門限表，它包含該家庭基站所占用的PRB上所容忍的最大干擾門限值。當新的家庭基站建立時，可通過與鄰區(qū)的信息交互獲得該干擾門限表信息，同時通過預測共用PRB后，對鄰區(qū)產生的干擾必須小于該門限表的相應要求，從而求得相應PRB上的發(fā)射功率上限，再將該限制條件作為僅考慮本小區(qū)干擾的傳統(tǒng)PRB選擇方案的附加條件，就實現了同時兼顧本小區(qū)和鄰區(qū)通信性能下的PRB優(yōu)先級排序技術方案。


圖1是本發(fā)明一種家庭基站的資源配置方法的操作步驟流程圖。
圖2是本發(fā)明家庭基站的方法中初始化操作步驟流程圖。
圖3是本地家庭基站的PRB占用表的示意圖。
圖4是本地家庭基站的PRB發(fā)射功率表的示意圖。
圖5是本地家庭基站的干擾門限表的示意圖。
圖6(A)、(B)分別是家庭基站場景實施例的三維場景與鄰區(qū)概念示意圖。
圖7是新建家庭基站與鄰區(qū)間的平均信道增益表的示意圖。
圖8是新建家庭基站獲得鄰區(qū)的PRB占用表的示意圖。
圖9是新建家庭基站獲得鄰區(qū)的PRB發(fā)射功率表的示意圖。
圖10是新建家庭基站獲得鄰區(qū)的干擾門限表的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
眾所周知，在LTE-A通信系統(tǒng)中，頻率資源的分配單位是物理資源塊PRB，即每個 PRB在時域上占用一個時隙，即0. 5ms ；而在頻域上占用12個子載波，共計ISOWiz。
本發(fā)明是一種家庭基站的資源配置方法新建的家庭基站首先預測其占用每個PRB后，對本小區(qū)和鄰區(qū)產生的干擾，再綜合考慮本小區(qū)及鄰區(qū)所允許的最大干擾門限，篩選和判斷每個PRB是否可用，以及在可用的PRB基礎上求得其相應的發(fā)射功率；然后基于這些可用的PRB的發(fā)射功率，計算其在本小區(qū)內的信干比，再根據信干比數值，對其進行由大到小的降序排列，即對可用的PRB執(zhí)行優(yōu)先級排序，用于指導新建家庭基站的資源配置。
下面參見圖1，介紹本發(fā)明方法的各個具體操作步驟 步驟1，新建家庭基站執(zhí)行初始化操作設置系統(tǒng)參數和獲取資源配置所需的鄰區(qū)信息。該步驟1包括下列操作內容(參見圖2所示) (11)家庭基站開機，首先工作于終端模式，通過接入周圍鄰區(qū)，獲得各鄰區(qū)的PRB 占用表、各鄰區(qū)的PRB發(fā)射功率表和各鄰區(qū)的干擾門限表。其中，各鄰區(qū)的PRB占用表(參見圖8)中的字符用于記錄家庭基站所在小區(qū)的每個鄰區(qū)占用序號為k的PRB的情況，其表達式為
t [1鄰區(qū)j占用序號為Α的PRB [_] ^lo鄰區(qū)j未占用序號誦PRB ,式中，自然數上標k和下標]_分別為^序號和家庭基站所在小區(qū)的鄰區(qū)序號，k的最大值、即可用的PRB總數為K，j為鄰區(qū)集合N中的某個鄰區(qū)序號。
鄰區(qū)的PRB發(fā)射功率表(參見圖9)中的字符乂用于記錄序號為j的鄰區(qū)在序號為k的PRB上的發(fā)射功率。
鄰區(qū)的干擾門限表(參見圖10)中的干擾門限值Zmax)用于記錄序號為j的鄰區(qū)在序號為k的PRB上能夠容忍的最大干擾門限。
(12)家庭基站工作于基站模式，設置下述系統(tǒng)參數可用的PRB總數K、每個PRB 的信干比下限STRmin和每個PRB的最大發(fā)射功率Pmax。
(13)家庭基站根據步驟(11)中各鄰區(qū)的PRB占用情況，優(yōu)先選擇剩余的空閑 PRB，并以其最大發(fā)射功率Pmax暫時服務當前小區(qū)的終端。
(14)家庭基站根據設定時間內各個終端上報的測量參數進行統(tǒng)計，獲得本小區(qū)內的平均信道增益g，以及本小區(qū)與鄰區(qū)j之間的平均信道增益&。
(15)家庭基站結束初始化操作，準備利用步驟(11)、(12)和(14)的信息，開始執(zhí)行PRB的優(yōu)先級排序方案。
步驟2，家庭基站預測本小區(qū)的干擾，再根據系統(tǒng)設置的干擾門限值，計算本小區(qū)干擾預測下的每個PRB的發(fā)射功率下限。該步驟2包括下列操作內容 (21)家庭基站從k = 1開始依序輪詢每個PRB 即通過預測占用每個PRB后，對本小區(qū)產生的干擾，以求得對應PRB的發(fā)射功率下限、即每個PRB發(fā)射功率最小值。
(22)以序號為k的PRB的發(fā)射功率pk為自變量，按照下述公式計算每個PRB在本
k pkg
小區(qū)內的信干比SIRk值:SIR =^n k k ，式中，g為本小區(qū)的平均信道增益，gj為鄰區(qū)j
Σ； PjPJSJ
與本小區(qū)之間的平均信道增益，片為序號為k的PRB在鄰區(qū)j的發(fā)射功率，N為本小區(qū)的所有鄰區(qū)的集合或總數。
(23)根據初始設置的每個PRB的信干比下限SIRmin，結合步驟02)中的信干比計算公式，得到下述不等式:
權利要求
1.一種家庭基站的資源配置方法，其特征在于家庭基站首先預測其占用每個物理資源塊PRB后對本小區(qū)和鄰區(qū)產生的干擾，再綜合考慮本小區(qū)及鄰區(qū)所允許的最大干擾門限，判斷每個PRB是否可用，以及在可用的PRB基礎上求得其相應的發(fā)射功率；然后基于這些可用的PRB發(fā)射功率，計算其在本小區(qū)內的信干比，再根據信干比數值大小對其進行降序排列，用于指導新建家庭基站的資源配置。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所屬方法包括下列操作步驟(1)執(zhí)行初始化操作設置系統(tǒng)參數和獲取資源配置所需的鄰區(qū)信息；(2)預測本小區(qū)的干擾，根據系統(tǒng)設置的干擾門限值，計算每個PRB的發(fā)射功率下限；(3)預測每個鄰區(qū)的干擾，根據每個鄰區(qū)的干擾門限值，計算每個PRB的發(fā)射功率上限；(4)綜合上述兩個步驟計算得到的每個PRB在本小區(qū)的發(fā)射功率下限與發(fā)射功率上限，選擇可用的PRB并確定其發(fā)射功率；(5)基于可用的PRB的發(fā)射功率，計算該可用的PRB在本小區(qū)內的信干比，再將這些可用的PRB按照其信干比數值的大小降序排列，即對可用的PRB執(zhí)行優(yōu)先級排序；(6)家庭基站根據本小區(qū)所需要的PRB數量，按照優(yōu)先級排序依次選擇相應數量的可用的PRB，生成本小區(qū)的下述信息表本地家庭基站的PRB占用表、本地家庭基站的PRB發(fā)射功率表和本地家庭基站的干擾門限表，同時更新鄰區(qū)的干擾門限表。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(1)包括下列操作內容(11)家庭基站開機，首先工作于終端模式，通過接入周圍鄰區(qū)，獲得各鄰區(qū)的PRB占用表、各鄰區(qū)的PRB發(fā)射功率表和各鄰區(qū)的干擾門限表；(12)家庭基站工作于基站模式，設置下述系統(tǒng)參數可用的PRB總數K、每個PRB的信干比下限SIRmin和每個PRB的最大發(fā)射功率Pmax ；(13)家庭基站根據步驟(11)中各鄰區(qū)的PRB占用情況，優(yōu)先選擇剩余的空閑PRB，并以其最大發(fā)射功率Pmax暫時服務當前小區(qū)的終端；(14)家庭基站根據設定時間內各個終端上報的測量參數進行統(tǒng)計，獲得本小區(qū)內的平均信道增益，以及本小區(qū)與鄰區(qū)間的平均信道增益。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述各鄰區(qū)的PRB占用表中的字符用于記錄家庭基站所在小區(qū)的每個鄰區(qū)占用序號為k的PRB的情況，其表達式為t [1鄰區(qū)j占用序號為Α的PRB Pi =|0鄰區(qū)j未占用序號為^prb ’趴k ^PTfe JPRB基站所在小區(qū)的鄰區(qū)序號，k的最大值、即可用的PRB總數為K，j為鄰區(qū)集合N中的某個鄰區(qū)序號；所述鄰區(qū)的PRB發(fā)射功率表中的字符K用于記錄序號為j的鄰區(qū)在序號為k的PRB上的發(fā)射功率；所述鄰區(qū)的干擾門限值用于記錄序號為j的鄰區(qū)在序號為k的PRB上能夠容忍的最大干擾門限。
5.根據權利要求2或4所述的方法，其特征在于所述步驟( 包括下列操作內容 (21)家庭基站依序輪詢每個PRB 即通過預測占用每個PRB后，對本小區(qū)產生的干擾，以求得對應PRB的發(fā)射功率下限、即每個PRB發(fā)射功率最小值；(22)以序號為k的PRB的發(fā)射功率pk為自變量，按照下述公式計算每個PRB在本小區(qū)內的信干比SIRk值
，式中，g為本小區(qū)的平均信道增益，&為鄰區(qū)j與本小區(qū)之間的平均信道增益，片為序號為k的PRB在鄰區(qū)j的發(fā)射功率，N為本小區(qū)的所有鄰區(qū)的集合或總數；(23)根據初始設置的每個PRB的信干比下限SIRmin，結合步驟02)中的信干比計算公 k pkg式，得到下述不等式:
進而求得本小區(qū)每個PRB的發(fā)射功率下限
6.根據權利要求2或4所述的方法，其特征在于所述步驟C3)包括下列操作內容(31)家庭基站依序輪詢每個鄰區(qū)j，即對每個鄰區(qū)循環(huán)執(zhí)行下述步驟(3 和(33)，直至遍歷所有鄰區(qū)；以便通過預測本小區(qū)占用序號為k的PRB后，對每個鄰區(qū)j產生的干擾， 最終求得本小區(qū)在序號為k的PRB上，滿足所有鄰區(qū)干擾門限值的發(fā)射功率上限、即發(fā)射功率最大值；(32)以序號為k的PRB的發(fā)射功率pk為自變量，按照下述公式計算占用該PRB對鄰區(qū) j產生的干擾(33)從步驟(11)中的各鄰區(qū)的干擾門限表中找到鄰區(qū)j在序號為k的PRB所允許的最大干擾門限值，再結合步驟(32)中的干擾計算公式J，，得到下述不等式 Ik1-Pk1PkS1 d.,進而求得鄰區(qū)j能夠容忍的本小區(qū)在序號為k的PRB上的最大發(fā)射功
(34)計算得到每個鄰區(qū)能夠容忍的本小區(qū)在序號為k的PRB上的最大發(fā)射功率后，選取其中數值最小的作為本小區(qū)在序號為k的PRB所允許的最大發(fā)射功率，即得到最終的發(fā)射功率上限
，以便能夠滿足所有鄰區(qū)的干擾門限值的要求。
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(4)包括下列操作內容(41)判斷序號為k的PRB在本小區(qū)干擾預測下的發(fā)射功率下限pkmin與其在鄰區(qū)干擾預測下的最大發(fā)射功率Pkmax以及步驟(1 中初始設置的最大發(fā)射功率Pmax的數值大小，如果 Pkfflin同時滿足=Pkmin < Pkfflax和Pkmin < Pmax，即這三個參數數值范圍有交集時，表明該序號為 k的PRB可用，則執(zhí)行后續(xù)步驟02)；否則，返回執(zhí)行步驟O)，開始輪詢下一個序號PRB;(42)因該序號為k的PRB為可用PRB，求得該序號為k的可用的PRB的發(fā)射功率
8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(5)包括下列操作內容(51)基于上述步驟得到的序號為k的可用PRB的發(fā)射功率pk，按照下述公式計算該序號為k的可用的PRB對于本小區(qū)的信干比
(52)判斷是否已經輪詢了所有序號的PRB，即判斷是否k= K，若是，則執(zhí)行后續(xù)步驟 (53)；否則，返回執(zhí)行步驟O)，開始輪詢下一個序號PRB ；(53)將每個可用的PRB按照其信干比SINRk的數值大小進行降序排列，即對每個可用的PRB執(zhí)行優(yōu)先級排序。
9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(6)的操作內容包括 所述本地家庭基站的PRB占用表是根據步驟( 計算得到的可用的PRB優(yōu)先級排序， 以及本小區(qū)所需的PRB數目而得到的；所述本地家庭基站的PRB發(fā)射功率表是根據所選擇的可用的PRB，對應步驟(4)中確定的發(fā)射功率得到的；所述本地家庭基站的干擾門限表中的干擾門限值Imaxk表示本小區(qū)在序號為k的PRB上能夠容忍的干擾最大值，該參數定義為如果本小區(qū)不占用該序號為k的PRB，則Imaxk為無窮大；如果本小區(qū)占用序號為k的PRB，則Imaxk的計算公式為
其中，SIRmin為步驟(12)中初始設定的系統(tǒng)參數每個PRB的信干比下限；所述鄰區(qū)的干擾門限表中的門限值/max)表示每個鄰區(qū)在每個PRB上能夠容忍的實時干擾最大值，該參數是先在鄰區(qū)干擾門限表找到該鄰區(qū)j在序號為k的PRB上能夠容忍的最大干擾門限值，再分別輪詢本小區(qū)對每個鄰區(qū)j在序號為k的PRB上產生的干擾 4=4/義，然后求解/·^ — 4的差，即為更新后的鄰區(qū)實時干擾門限值。
全文摘要
一種家庭基站的資源配置方法，用于限制新建家庭基站對已有家庭基站產生的干擾，同時保證新建家庭基站的性能。本發(fā)明方法通過預測新建家庭基站占用每個物理資源塊PRB后對本小區(qū)及鄰區(qū)的干擾，同時綜合考慮本小區(qū)及鄰區(qū)所允許的最大干擾門限，為新建家庭基站選擇合適的物理資源塊，并分配對應的發(fā)射功率。本發(fā)明優(yōu)點是不僅保證本小區(qū)內新建家庭基站的性能，同時兼顧了鄰近家庭基站的性能，有效控制了小區(qū)間的相互干擾，從而提高了系統(tǒng)容量。
文檔編號H04W72/08GK102186253SQ20111014984
公開日2011年9月14日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權日2011年6月3日
發(fā)明者彭木根, 陳華, 王文博 申請人:北京郵電大學