CoMP小區簇構建方法

2023-12-09 05:55:51

專利名稱：CoMP小區簇構建方法
技術領域：
本發明涉及無線網絡通信技術領域，特別涉及一種CoMP小區簇構建方法。
背景技術：
近年來，隨著移動通信技術的快速發展，各種各樣的新業務層出不窮，與此同時， 用戶對移動通信系統的性能要求也隨之提高。目前ITU-R提出的MT-Advanced系統的目 標之一是提高小區邊緣用戶的性能。在單小區場景下，邊緣用戶由於距離基站比較遠，路徑 損耗比較嚴重，理論上此時可以採用提高基站發射功率的方法來滿足邊緣用戶的有效信幹 噪比要求，從而提高邊緣用戶的通話質量。但在現實的場景中，往往是多個小區並存，小區 邊緣的用戶不但受到自身路徑損耗的影響，更重要的是，還會受到其相鄰小區的嚴重幹擾。 在這種情況下，單單提高發射功率並不能有效提高用戶的信噪比，而是應該最小化相鄰小 區對其造成的幹擾。 最小化相鄰小區對邊緣用戶幹擾的方法被稱為幹擾抑制方法，現有的幹擾抑制方 法主要有幹擾隨機化、幹擾消除及幹擾協調技術。小區間幹擾隨機化的目標在於隨機化幹 擾信號，小區間幹擾消除的目標是在用戶端抑制幹擾，通過信號處理技術獲得性能上的增 益，而小區間幹擾協調則是通過在多個小區間實現下行資源管理，通過資源的協調分配實 現小區間幹擾最小的目標。由於幹擾隨機化本身並不能降低幹擾，而小區間幹擾消除也只 能消除主要的幹擾，因此這兩種方法在現有的LTE系統中採用的不是很多。在現有的LTE 系統中主要採用幹擾協調的方法，主要包括部分頻率重用(FFR)和軟頻率重用(SFR)。在 實際場景中，小區由於受到建築物、河流等的影響，導致小區的形狀並不是規則的六邊形小 區，在這種情況下，FFR和SFR的頻率有效劃分存在很大難度。而且小區協調方法本身也存 在無線資源空閒的問題。 針對上述幹擾抑制方法所存在的問題，在IMT-Advanced系統中引入了協同多點 傳輸(CoMP)技術。這種技術的原理是多個基站採用分布式網絡MMO的方式協同地對邊緣 用戶提供服務，從而有效地提高邊緣用戶的有效信幹噪比。採用這種技術的前提是先構建 合適的CoMP小區簇。 構建CoMP小區簇是指從相鄰的多個基站中選擇若干個基站形成一個簇。現有的 CoMP簇構建方法主要有兩類，一類是以固定方式形成CoMP簇方法，另一類是以用戶為中心 形成CoMP簇的方法。以固定方式形成CoMP簇方法的特點是選擇固定數目的小區形成簇， 這種方法比較簡單，簇中的邊緣用戶採用簇大小完全一樣，但這種方法系統的性能提升很 有限。以用戶為中心形成CoMP簇的方法能夠根據用戶的需求形成任意大小的簇，這種方法 的優點是性能增益比較大，但會出現全網調度的問題，導致實現複雜度過高。
此外，現有的CoMP構建方法中，非CoMP和CoMP的資源劃分往往採用固定的方式。 採用固定的方式雖然比較簡單，但如果資源比例劃分不合理的話，比如CoMP資源多，但邊 緣用戶少，這將會導致非CoMP用戶接入受限，最終導致系統容量的下降。使得採用CoMP帶 來的收益小於系統付出的代價。最後，現有的CoMP方式沒有考慮到相鄰小區的負載，只是簡單的基於用戶的信幹噪比(SINR)值作為構建CoMP簇的依據，這種情況下如果相鄰小區 本身的負載已很高，再參與CoMP方式勢會造成其性能下降，進而影響到系統整體的性能提升。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術在實現CoMP構建時，資源比例劃分不合理，影
響通信系統整體性能的缺陷，從而提供一種資源分配合理的小區簇構建方法。 為了實現上述目的，本發明提供了一種CoMP小區簇構建方法，包括 步驟1)、從無線通信網絡中選擇待進行CoMP小區簇構建的區域，並在該區域內初
步確定需要做CoMP操作的移動用戶； 步驟2)、在初步確定需要做CoMP操作的移動用戶中，依次找出採用了相同通信資 源的相同用戶、採用了部分相同的通信資源的相似用戶以及採用了完全不同的通信資源的 不相同用戶； 步驟3)、按照優先級從高到低的順序依次為相同用戶、相似用戶以及不相同用戶 構建CoMP小區簇。 上述技術方案中，在所述的步驟1)中，所述的初步確定需要做CoMP操作的移動用 戶包括 步驟1-1)、為所述區域內的移動用戶設置一個用于衡量通話質量的閾值，並計算 所述區域內所有移動用戶的通話質量值； 步驟l-2)、將所述區域內所有移動用戶的通話質量值與所述閾值進行比較，根據 比較結果初步確定需要做CoMP操作的移動用戶； 上述技術方案中，在所述的步驟1-1)中，所述的用于衡量通話質量的閾值為SINR 閾值，移動用戶的通話質量值為SINR值。 上述技術方案中，為所述區域內的移動用戶設置SINR閾值包括根據所述區域內 不同小區的情況設置不同大小的SINR閾值。 上述技術方案中，所述的步驟1-2)包括將移動用戶的SINR值與所在小區的 SINR閾值進行比較，若移動用戶的SINR值小於所在小區的SINR閾值，則該移動用戶初步確 定為需要做CoMP操作的移動用戶。 上述技術方案中，為所述區域內的移動用戶設置SINR閾值包括根據時段的不同 設置不同大小的SINR閾值。 上述技術方案中，所述的步驟1-2)包括將移動用戶的SINR值與當前時刻的 SINR閾值進行比較，若移動用戶的SINR值小於當前時刻的SINR閾值，則該移動用戶初步確 定為需要做CoMP操作的移動用戶。 上述技術方案中，在所述的步驟l-l)中，計算所述區域內所有移動用戶的SINR值 採用以下公式
S扁,=^~~^~~, Vj e {1,2,…,丄} 其中，SINRj表示在小區j內的某一個用戶的SINR值，Pt表示第i個基站的發射功率，L是選定區域內基站的數目，N。表示噪聲功率譜密度，h表示移動用戶和基站i鏈路 間的信道增益。 上述技術方案中，所述的步驟2)包括 步驟2-1)、判斷是否存在所述的初步確定需要做CoMP操作的移動用戶，如果不存 在，則在所述區域內將所有通信資源都分配給非CoMP操作用戶，然後結束操作，否則，執行 下一步； 步驟2-2)、判斷用於存放所述的初步確定需要做CoMP操作的移動用戶的集合是 否為空，若為空，執行步驟3)，否則，執行下一步； 步驟2-3)、從所述的初步確定需要做CoMP操作的移動用戶中選擇一個用戶，然後
在剩餘用戶中查找是否存在與該用戶採用了相同的通信資源的用戶，若能找到，則將所選
擇的用戶與相同用戶取出，然後重新執行步驟2-2)，否則執行下一步； 步驟2-4)、在剩餘用戶中查找是否存在與所選擇用戶採用了部分相同的通信資源
的用戶，若能找到，則將所選擇的用戶與相似用戶取出，然後重新執行步驟2-2)，否則執行
下一步； 步驟2-5)、將所選擇用戶取出後存放到表示不相同用戶的集合中，然後重新執行 步驟2-2)。 上述技術方案中，在所述的步驟3)中，為相同用戶構建CoMP小區簇包括將採用 相同通信資源的相同用戶劃分到同一個CoMP小區簇。 上述技術方案中，在所述的步驟3)中，為相似用戶構建CoMP小區簇包括 步驟3-1-1)、判斷是否已經處理了所有的相似用戶，若是，結束對相似用戶構建
CoMP小區簇的操作，否則，執行下一步； 步驟3-1-2)、選擇一個用戶，查看相似用戶的集合中與所選擇用戶採用部分相同 的通信資源的其它用戶所在小區的負載情況，若其它用戶所在小區的負載都較低，執行下 一步，若其它用戶所在小區的負載都較高，則執行步驟3-1-4)，若部分其它用戶所在小區的 負載較低，則執行步驟3-1-5); 步驟3-1-3)、為所選擇用戶與使用相似資源的用戶構建CoMP小區簇；
步驟3-1-4)、不構建CoMP小區簇； 步驟3-1-5)、為所選擇用戶與負載低的小區中的用戶構建CoMP小區簇。
上述技術方案中，在所述的步驟3)中，為不相同用戶構建CoMP小區簇包括
步驟3-2-1)、判斷是否已經處理了所有的不相同用戶，若是，結束對不相同用戶構 建CoMP小區簇的操作，否則，執行下一步； 步驟3-2-2)、選擇一個用戶，考察該用戶所在小區的基站及其相鄰小區基站的負 載情況，若能找到負載較低的小區基站，則構建相應的CoMP小區簇，然後結束操作；否則， 不構建CoMP小區簇。
本發明的優點在於 1、通過本發明的CoMP小區簇構建方法所做的CoMP操作既提高了邊緣用戶的性 能，同時也兼顧了系統整體的性能。 2、本發明定義了用戶的相似度，並分配給不同相似程度的用戶不同的優先級，使 得系統優先滿足最容易滿足的用戶，儘可能大的提高系統的業務提供能力。


圖1為本發明的CoMP小區簇構建方法的整體流程圖； 圖2為需要做CoMP操作的移動用戶構建CoMP小區簇的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行說明。 在一個無線通信網絡中，包括有多個基站，各個基站有各自的服務範圍，所述的服 務範圍也被稱為小區。 一般來說，相鄰基站的小區間存在交叉區域，當移動用戶位於這些交 叉區域內或交叉區域附近時，容易受到兩個以上基站所發出的無線信號的影響。本發明要 在基站做CoMP操作之前，為無線通信網絡中的用戶構建CoMP小區簇。 眾所周知，一個完整的無線通信網絡包括有許多個基站，參考圖l，本發明首先選 擇其中相鄰的L個小區，形成待進行CoMP小區簇構建的區域。其中的L的大小可以根據實 際的需求靈活進行配置。雖然在本發明中將僅就所選擇的L個小區如何構建CoMP小區簇 加以說明，但本領域技術人員應當了解，對於無線通信網絡中的其他基站，同樣可以採用本 發明的方法來構建CoMP小區簇。 在選定L個小區後，為這些小區內的移動用戶設置SINR閾值，在後續操作中可利 用該值對這些小區內的移動用戶是否要做CoMP操作進行初步判斷。SINR值是用來衡量移 動用戶通話質量的一個值，它的值越高，移動用戶的通話質量就越好。對於移動用戶而言， SINR閾值的設定應依據小區半徑的大小、各小區地理環境情況、區域內的業務量大小等情 況。例如，如果所選區域內屬於城市微小區，由於小區半徑通常比較小而且建築物造成的陰 影衰落比較嚴重，所以移動用戶的SINR值普遍較低，此時為了區分那些通話質量特別差的 移動用戶，就可以把SINR閾值相對設的低一些。同樣，如果區域內的業務量比較大，也可以 把SINR值設的比較低一些。在設置SINR閾值時，該閾值的大小並不要求在所有的L個小區 內都是一樣的，可以針對區域內不同小區的情況分別設定不同的SINR閾值。也還可以根據 業務不同的繁忙時段對SINR閾值進行調整，例如在業務繁忙時段，SINR閾值可以設置低一 些，在業務比較空閒的時段，SINR值可以設的高一些。採用這樣靈活設置閾值的方法，可以 在保證通信質量的同時減少CoMP操作發生的概率，減少基站由於CoMP操作所發生的隱性 開銷。另外，在本實施例中雖然採用SINR值來衡量移動用戶通話質量，但本領域技術人員 應當了解，在其它實施例中，也可採用現有技術中其它用于衡量移動用戶通信質量的指標。
除了要為L個小區內的移動用戶設置SINR閾值外，還要計算L個小區內所有移動 用戶的實際SINR值。在為移動用戶計算SINR值時，移動用戶從其所在服務基站所接收到 的信號才會被認為是有用信號，而從相鄰基站所接收到的信號都被認為是幹擾信號，因此， 在小區j內的某一個用戶的SINR值可以被定義為
formula see original document page 7 其中，Pi表示第i個基站的發射功率，L是選定區域內基站的數目，N。表示噪聲功 率譜密度，h表示移動用戶和基站i鏈路間的信道增益。
需要說明的是，本步驟中為移動用戶計算實際SINR值與前一步驟中為移動用戶 設置SINR閾值之間並不存在必然的前後順序。在其他實施例中，既可以先計算移動用戶的 實際SINR值，後設置SINR閾值，也可以將上述兩個操作一同進行。 在為L個小區內的移動用戶設置SINR閾值並計算得到所有移動用戶的實際SINR 值以後，將所有移動用戶的實際SINR值與所述的SINR閾值進行比較，根據比較結果初步判 斷各個移動用戶是否要做CoMP操作。對於不低於給定閾值的移動用戶，則不需要進行CoMP 操作，但若移動用戶實際的SINR值低於給定的SINR閾值，則把該用戶放入待CoMP的集合 R中。 在前面的說明中已經提到，所設置的SINR閾值可以有多種可能，因此，如果在L個 小區內有多個SINR閾值的話，需要根據情況將移動用戶的實際SINR值與對應的SINR閾值 進行比較。例如，如果每個小區各自設定一個SINR閾值，則各小區內的移動用戶的SINR值 只需和本小區對應的閾值進行比較。又例如，如果業務繁忙時段和業務空閒時段有不同的 SINR閾值，則將各個移動用戶的實際SINR值與當前時刻的SINR閾值加以比較。
經過前述的初步判斷以後，得到了用於保存待CoMP操作的用戶的集合R。對待 CoMP集合R中的每個用戶，將根據其相鄰小區的負載情況，並按照相似度的定義對每個用 戶分別構建CoMP小區簇。下面參考圖2，對集合R中各個用戶的處理情況加以說明。
首先，判斷集合R是否為空，若集合R為空集，那麼所選定的L個小區內沒有邊緣 用戶，區域內所有小區均可以以資源復用因子為l進行資源分配(也就是說可以將所有的 無線資源分配給非CoMP操作用戶)，也無需基站間通過X2接口進行信息交換。對於這類情 況，沒有構建CoMP小區簇的必要，結束本發明的相關操作。如果集合R不是空集，則可以繼 續執行以下操作。 然後，選擇集合R中的第一個用戶，依次遍歷集合R中剩餘的其它用戶。如果集 合R中的其它用戶採用了與當前用戶相同的資源，則這些用戶被稱為相同用戶；如果集合R 中的其它用戶採用了與當前用戶部分相同的資源，則這些用戶被稱為相似用戶；如果集合 R中的其它用戶採用了與當前用戶完全不同的資源，則這些用戶被稱為不相同用戶。例如， 如果有用戶a、b、c、d、e、f，其中，用戶a使用的資源包括{RB1， RB2}，用戶b使用的資源包 括(RBl，RB2h用戶c使用的資源包括(RB3，RB4h用戶d使用的資源包括(RB4，RB5h用戶 e使用的資源包括(RB6h用戶f使用的資源包括(RB7h那麼用戶a和b是相同用戶，用戶 c和d是相似用戶，用戶e和f是不相同用戶。分別用集合A、B、C存在前述的相同用戶、相 似用戶和不相同用戶。在遍歷集合R中的其它用戶時，如果找到相同用戶，則將第一個用戶 以及前面找到的相同用戶從集合R中取出來放到集合A中；若在集合R中沒有找到相同用 戶，則再遍歷R尋找相似用戶，如果能找到相似用戶，則將第一個用戶以及前面找到的相似 用戶從集合R中取出來放到集合B中；如果在集合R中既沒有找到相同用戶也沒有找到相 似用戶，就將第一個用戶從集合R中取出來放入集合C中，然後繼續選擇集合R中的下一個 用戶，重複上述操作，直到完成對集合R中所有用戶的分配。 最後，在將集合R分成三個集合A、B、C以後，就要對集合A、B、C中的用戶按照優 先級的高低依次進行處理。首先，對於集合A中的用戶，由於採用了相同的資源，因此這部 分用戶的操作相對比較簡單，可以將集合A中採用相同通信資源的相同用戶劃分到同一個 CoMP小區簇，從而可以統一地進行CoMP操作。其次，對於集合B中的用戶，用戶採用的資源
8部分相同，此種情況下，先選定集合B中的一個用戶，然後查看B中和其採用部分相同資源
的其它用戶對應小區的負載情況，若對應小區的負載都比較低，則將該用戶與使用相似資
源的用戶構成一個小集合，對每個小集合單獨構建CoMP小區簇，在下一個調度周期通過基
站之間的資源協調分配實現對CoMP小區簇中用戶的CoMP操作；如果對應小區的負載都已
經很高，則這些小區先暫時不參與CoMP小區簇的構建，不進行CoMP操作；若部分小區的負
載不是很高，則可以和這些負載較低的小區構成CoMP小區集合，負載高的小區不用參與。
最後，對集合C中的用戶進行處理。在處理時，取出集合C中的一個用戶，然後考察該用戶
所在小區的基站以及相鄰小區基站的負載情況，若負載較低，則可以構建相應的CoMP小區
簇，否則考察其它小區基站，若周圍所有小區基站的負載都較高，則不構建CoMP小區簇。 本發明從系統應用的角度出發，充分結合了 SINR值和相鄰小區的負載情況，使得
CoMP的操作更加有效。這種方法既提高了邊緣用戶的性能，同時也兼顧了系統整體的性能。
此外，本發明中還定義了用戶的相似度，並分配給不同相似程度的用戶不同的優先級，使得
系統優先滿足最容易滿足的用戶，儘可能大的提高系統的業務提供能力。 最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參
照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方
案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明
的權利要求範圍當中。
權利要求
一種CoMP小區簇構建方法，包括步驟1)、從無線通信網絡中選擇待進行CoMP小區簇構建的區域，並在該區域內初步確定需要做CoMP操作的移動用戶；步驟2)、在初步確定需要做CoMP操作的移動用戶中，依次找出採用了相同通信資源的相同用戶、採用了部分相同的通信資源的相似用戶以及採用了完全不同的通信資源的不相同用戶；步驟3)、按照優先級從高到低的順序依次為相同用戶、相似用戶以及不相同用戶構建CoMP小區簇。
2. 根據權利要求l所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，在所述的步驟l)中，所 述的初步確定需要做CoMP操作的移動用戶包括步驟1-1)、為所述區域內的移動用戶設置一個用于衡量通話質量的閾值，並計算所述 區域內所有移動用戶的通話質量值；步驟l-2)、將所述區域內所有移動用戶的通話質量值與所述閾值進行比較，根據比較 結果初步確定需要做CoMP操作的移動用戶。
3. 根據權利要求2所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，在所述的步驟l-l)中， 所述的用于衡量通話質量的閾值為SINR閾值，移動用戶的通話質量值為SINR值。
4. 根據權利要求3所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，為所述區域內的移動用 戶設置SINR閾值包括根據所述區域內不同小區的情況設置不同大小的SINR閾值。
5. 根據權利要求4所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，所述的步驟1-2)包括 將移動用戶的SINR值與所在小區的SINR閾值進行比較，若移動用戶的SINR值小於所在小 區的SINR閾值，則該移動用戶初步確定為需要做CoMP操作的移動用戶。
6. 根據權利要求3所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，為所述區域內的移動用 戶設置SINR閾值包括根據時段的不同設置不同大小的SINR閾值。
7. 根據權利要求6所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，所述的步驟1-2)包括 將移動用戶的SINR值與當前時刻的SINR閾值進行比較，若移動用戶的SINR值小於當前時 刻的SINR閾值，則該移動用戶初步確定為需要做CoMP操作的移動用戶。
8. 根據權利要求3所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，在所述的步驟l-l)中， 計算所述區域內所有移動用戶的SINR值採用以下公式屍/zformula see original document page 2}其中，SINRj表示在小區j內的某一個用戶的SINR值，Pi表示第i個基站的發射功率， L是選定區域內基站的數目，N。表示噪聲功率譜密度，hi表示移動用戶和基站i鏈路間的信 道增益。
9.根據權利要求1所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，所述的步驟2)包括 步驟2-1)、判斷是否存在所述的初步確定需要做CoMP操作的移動用戶，如果不存在， 則在所述區域內將所有通信資源都分配給非CoMP操作用戶，然後結束操作，否則，執行下 少；步驟2-2)、判斷用於存放所述的初步確定需要做CoMP操作的移動用戶的集合是否為空，若為空，執行步驟3)，否則，執行下一步；步驟2-3)、從所述的初步確定需要做CoMP操作的移動用戶中選擇一個用戶，然後在剩 餘用戶中查找是否存在與該用戶採用了相同的通信資源的用戶，若能找到，則將所選擇的 用戶與相同用戶取出，然後重新執行步驟2-2)，否則執行下一步；步驟2-4)、在剩餘用戶中查找是否存在與所選擇用戶採用了部分相同的通信資源的用戶，若能找到，則將所選擇的用戶與相似用戶取出，然後重新執行步驟2-2)，否則執行下一止 少；步驟2-5)、將所選擇用戶取出後存放到表示不相同用戶的集合中，然後重新執行步驟 2-2)。
10. 根據權利要求l所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，在所述的步驟3)中，為 相同用戶構建CoMP小區簇包括將採用相同通信資源的相同用戶劃分到同一個CoMP小區簇。
11. 根據權利要求l所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，在所述的步驟3)中，為 相似用戶構建CoMP小區簇包括步驟3-1-1)、判斷是否已經處理了所有的相似用戶，若是，結束對相似用戶構建CoMP 小區簇的操作，否則，執行下一步；步驟3-1-2)、選擇一個用戶，查看相似用戶的集合中與所選擇用戶採用部分相同的通 信資源的其它用戶所在小區的負載情況，若其它用戶所在小區的負載都較低，執行下一步， 若其它用戶所在小區的負載都較高，則執行步驟3-1-4)，若部分其它用戶所在小區的負載 較低，則執行步驟3-1-5);步驟3-1-3)、為所選擇用戶與使用相似資源的用戶構建CoMP小區簇；步驟3-1-4)、不構建CoMP小區簇；步驟3-1-5)、為所選擇用戶與負載低的小區中的用戶構建CoMP小區簇。
12. 根據權利要求l所述的CoMP小區簇構建方法，其特徵在於，在所述的步驟3)中，為 不相同用戶構建CoMP小區簇包括步驟3-2-1)、判斷是否已經處理了所有的不相同用戶，若是，結束對不相同用戶構建 CoMP小區簇的操作，否則，執行下一步；步驟3-2-2)、選擇一個用戶，考察該用戶所在小區的基站及其相鄰小區基站的負載情 況，若能找到負載較低的小區基站，則構建相應的CoMP小區簇，然後結束操作；否則，不構 建CoMP小區簇。
全文摘要
本發明提供一種CoMP小區簇構建方法，包括從無線通信網絡中選擇待進行CoMP小區簇構建的區域，並在該區域內初步確定需要做CoMP操作的移動用戶；在初步確定需要做CoMP操作的移動用戶中，依次找出採用了相同通信資源的相同用戶、採用了部分相同的通信資源的相似用戶以及採用了完全不同的通信資源的不相同用戶；按照優先級從高到低的順序依次為相同用戶、相似用戶以及不相同用戶構建CoMP小區簇。通過本發明的CoMP小區簇構建方法所做的CoMP操作既提高了邊緣用戶的性能，同時也兼顧了系統整體的性能。
文檔編號H04W72/04GK101754383SQ20101010501
公開日2010年6月23日 申請日期2010年2月2日 優先權日2010年2月2日
發明者關娜, 孫剛, 李玉鳳, 田霖, 石晶林, 金鑫 申請人:中國科學院計算技術研究所