一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法
2023-06-04 06:23:46 1
專利名稱：一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法。
背景技術：
在長期演進(長期演進的英語全稱為Long Term Evolution,簡寫為LTE)系統中，尤其強調小區邊緣的系統性能，因為小區邊緣的系統性能決定了是否可以帶給用戶穩定、可靠的業務感受。由於LTE系統上行採用單載波頻分多址接入(單載波頻分多址接入的 英語全稱為 Single Carrier-Frequency Division Multiple Access,簡寫為 SC-FDMA),下行採用正交頻分多址(正交頻分多址的英語全稱為Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access,簡寫為0FDMA)的多址方式，其頻譜利用率接近於1，相鄰小區邊緣結合處的信道頻率可能相同，因而在小區邊緣處的用戶對鄰小區基站和用戶會產生很強的幹擾。目前，小區邊緣覆蓋的優化主要是通過小區間幹擾隨機化、小區間幹擾消除、小區間幹擾協調/迴避技術(部分頻率復用、軟頻率復用、增強軟頻率復用)、資源調度算法等技術來實現。例如華為公司提出的《Soft Frequency Reuse Scheme For UTRAN LTE》(3GPP文檔號Rl-050507),德州儀器公司提出的《Inter-Cell Interference Mitigation for EURTA》(3GPP文檔號Rl-051059)都是通過小區間幹擾協調技術來減少小區間幹擾。但是中國專利CN101420760公開一種邊緣用戶調度方法及裝置，指出小區幹擾隨機化和幹擾抵消技術複雜度高，幹擾抑制效果差等不足。中國專利CN102036397A公開一種TD-LTE系統的資源調度方法及裝置，但是資源調度算法很難同時考慮頻域、時域、空域和功率併兼顧到用戶的公平性。上述方法都是在不改變小區覆蓋區域的情況下，通過小區間幹擾消除和資源調度算法來實現邊緣覆蓋的優化。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可最大程度地減少邊緣用戶的數量，極大地提高用戶的服務質量及滿意度的用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法。本發明提供的用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法應用於LTE系統，包括以下步驟I)基站根據用戶的測量報告判決用戶是否為小區邊緣用戶；2)基站確定覆蓋範圍內邊緣用戶的地理位置；3)基站根據所述邊緣用戶地理位置和基站的地理位置，確定與小區邊緣用戶集鄰近的基站；4)基站與鄰近基站通過X2 (X2為第三代移動通信技術規範機構3GPP定義的一種邏輯接口)交換信息；5)根據步驟4)得到的信息，基站通過多目標遺傳算法生成覆蓋範圍調整策略，調整RRU的激活與關閉、發射功率、天線下傾角及方位角，改變覆蓋範圍，使小區間交疊區域用戶儘量少。在步驟I)中，所述基站根據用戶的測量報告判決用戶是否為小區邊緣用戶可採用以下的方法或類似的判決用戶為小區邊緣用戶的方法(I)基站根據接收用戶上報的參考信號的接收質量(參考信號的接收質量的英語全稱為Reference Signal Receiving Quality,簡寫為RSRQ),通過一定門限來判斷用戶是否處於小區邊緣；(2)基站根據接收用戶上報的本小區和鄰區的參考信號接收功率(參考信號接收功率的英語全稱為Reference Signal Receiving Power,簡寫為RSRP)測量值，當本小區的RSRP測量值和最強鄰區的RSRP測量值相差小於設定的閾值時，確定該用戶為小區邊緣用戶，否則該用戶為小區中心用戶。
在步驟2)中，所述基站確定覆蓋範圍內邊緣用戶的地理位置可採用以下的方法或類似的用戶定位方法(I)基於衛星定位米用全球定位系統(全球定位系統的英語全稱為Global Positioning System,簡寫為GPS)估計用戶的地理位置；(2)基於信號到達時延(到達時延的英語全稱為Time of Arrival,簡寫為TA) /到達角度(到達角度的英語全稱為Angle of Arrival,簡寫為A0A)定位基站根據所接收到的用戶的上行數據估計用戶的AOA和TA，並根據所述用戶的AOA和TA確定所述的邊緣用戶的地理位置；(3)基於信號到達時延差(信號到達時延差英語全稱為Observed TimeDifference of Arrival,簡寫為 0TD0A)定位用戶向基站上報觀察到的至少3個位置輔助基站的導頻從對應的位置輔助基站到達用戶設備(用戶設備的英語全稱為User Equipment，簡寫為UE)的時間差0TD0A，基站根據用戶上報的0TD0A採用雙曲線定位方法估計用戶的地理位置。在步驟3)中，所述確定與小區邊緣用戶集鄰近的基站可以採用以下方法首先要確定小區邊緣用戶集中區域，然後由基站位置和用戶集中區域確定地理位置鄰近基站。所述確定小區邊緣用戶集中區域可以包括以下方法或類似方法根據步驟2)所測得的用戶地理位置，假定東經為正，西經為負，北緯為正，南緯為負，計算小區邊緣用戶經度的最大值maxLon、經度的最小值minLon、糹韋度的最大值maxLat和諱度的最小值minLat,所述maxLon、minLon、maxLat和minLat所包含的區域就是小區邊緣用戶的集中區域。在步驟4)中，所述基站與鄰近基站通過X2交換信息可採用以下方法基站與鄰近基站通過X2接口通信，交換小區負載等信息。在步驟5)中，所述使小區間交疊區域用戶儘量少可以採用以下方法使用多目標遺傳算法或類似的優化算法並採用策略智能改變基站覆蓋區域，儘可能減少邊緣用戶數量，最大化用戶的網絡覆蓋質量和網絡容量。所述遺傳算法是一種群體搜索方法，其基本特徵是通過在代與代之間維持由潛在解組成的種群來實現多向性和全局搜索。包括編碼、初始化種群、適應度函數、選擇、交叉、變異等流程。所述多目標遺傳算法有權重係數變換法、並列選擇法、排列選擇法、共選函數法、混合法等5種常用的方法。所述策略包括基站控制RRU睡眠和激活狀態的轉換，RRU天線下傾角、方位角和發射功率調整等。
所述網絡覆蓋質量通過RSRP、RSRQ等指標來進行評估的，保證用戶的基本覆蓋要求。所述網絡容量通過用戶數、小區邊緣吞吐量、小區平均吞吐量、小區峰值吞吐量以及單用戶邊緣吞吐量、單用戶平均吞吐量和單用戶峰值吞吐量等指標來進行確定，保證絕大多數用戶在絕大多數場景可以保證得到的穩定用戶感受。一種以在保證用戶得到有效覆蓋的情況下，小區間的重複覆蓋的用戶儘可能少為優化調整目標的可行的數學模型如下
權利要求
1.一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，其特徵在於包括以下步驟 1)基站根據用戶的測量報告判決用戶是否為小區邊緣用戶； 2)基站確定覆蓋範圍內邊緣用戶的地理位置； 3)基站根據所述邊緣用戶地理位置和基站的地理位置，確定與小區邊緣用戶集鄰近的基站; 4)基站與鄰近基站通過X2交換信息； 5)根據步驟4)得到的信息，基站通過多目標遺傳算法生成覆蓋範圍調整策略，調整RRU的激活與關閉、發射功率、天線下傾角及方位角，改變覆蓋範圍，使小區間交疊區域用戶儘量少。
2.如權利要求I所述的一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，其特徵在於在步驟I)中，所述基站根據用戶的測量報告判決用戶是否為小區邊緣用戶採用以下的方法或類似的判決用戶為小區邊緣用戶的方法 (1)基站根據接收用戶上報的參考信號的接收質量，通過一定門限來判斷用戶是否處於小區邊緣； (2)基站根據接收用戶上報的本小區和鄰區的參考信號接收功率測量值，當本小區的RSRP測量值和最強鄰區的RSRP測量值相差小於設定的閾值時，確定該用戶為小區邊緣用戶，否則該用戶為小區中心用戶。
3.如權利要求I所述的一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，其特徵在於在步驟2)中，所述基站確定覆蓋範圍內邊緣用戶的地理位置採用以下的方法或類似的用戶定位方法 (1)基於衛星定位 採用全球定位系統估計用戶的地理位置； (2)基於信號到達時延定位 基站根據所接收到的用戶的上行數據估計用戶的AOA和TA，並根據所述用戶的AOA和TA確定所述的邊緣用戶的地理位置； (3)基於信號到達時延差定位 用戶向基站上報觀察到的至少3個位置輔助基站的導頻從對應的位置輔助基站到達用戶設備的時間差0TD0A，基站根據用戶上報的OTDOA採用雙曲線定位方法估計用戶的地理位置。
4.如權利要求I所述的一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，其特徵在於在步驟3)中，所述確定與小區邊緣用戶集鄰近的基站採用以下方法 首先要確定小區邊緣用戶集中區域，然後由基站位置和用戶集中區域確定地理位置鄰近基站。
5.如權利要求4所述的一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，其特徵在於所述確定小區邊緣用戶集中區域包括以下方法或類似方法 根據步驟2)所測得的用戶地理位置，假定東經為正，西經為負，北緯為正，南緯為負，計算小區邊緣用戶經度的最大值maxLon、經度的最小值minLon、糹韋度的最大值maxLat和諱度的最小值minLat,所述maxLon、minLon、maxLat和minLat所包含的區域就是小區邊緣用戶的集中區域。
6.如權利要求I所述的一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，其特徵在於在步驟4)中，所述基站與鄰近基站通過X2交換信息採用以下方法 基站與鄰近基站通過X2接口通信，交換小區負載等信息。
7.如權利要求I所述的一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，其特徵在於在步驟5)中，所述使小區間交疊區域用戶儘量少採用以下方法 使用多目標遺傳算法或類似的優化算法並採用策略智能改變基站覆蓋區域，儘可能減少邊緣用戶數量，最大化用戶的網絡覆蓋質量和網絡容量。
全文摘要
一種用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法，涉及通信領域。提供一種可最大程度地減少邊緣用戶的數量，極大地提高用戶的服務質量及滿意度的用多目標遺傳算法改善蜂窩小區邊緣用戶性能的方法。基站根據用戶的測量報告判決用戶是否為小區邊緣用戶；基站確定覆蓋範圍內邊緣用戶的地理位置；基站根據所述邊緣用戶地理位置和基站的地理位置，確定與小區邊緣用戶集鄰近的基站；基站與鄰近基站通過X2交換信息；根據得到的信息，基站通過多目標遺傳算法生成覆蓋範圍調整策略，調整RRU的激活與關閉、發射功率、天線下傾角及方位角，改變覆蓋範圍，使小區間交疊區域用戶儘量少。
文檔編號H04W16/24GK102752767SQ201210227938
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者張遠見, 蔡洪祥, 高志斌, 黃聯芬 申請人:京信通信系統(中國)有限公司, 廈門大學