一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法

摘要

本发明一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法，属于移动通信领域；具体为：首先，统计每个微小区簇分别受其余所有微小区簇对自身的干扰值；然后，将干扰值从大到小分为等级1到等级C；设置等级1的微小区簇为目标小区簇，其他小区簇定义为邻小区簇。最后，为目标小区簇和邻小区簇分别匹配UL‑DL子帧配置模式，目标小区簇上报给簇内所有基站以及邻小区簇簇头；邻小区簇与目标小区簇的配置模式进行比较后，邻小区簇把比较后的UL‑DL子帧配置模式上报给簇内所有基站。优点在于：综合考虑干扰值和业务自适应性，通过设定下行发送功率减小值，并且明确目标小区簇和相邻小区簇间的信令交互过程，降低小区簇之间干扰提升系统性能。

说明书

技术领域

本发明属于移动通信领域，描述了一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法。

背景技术

未来5G网络是集多种接入技术、多种部署场景以及多种连接方式融合的网络形态，需要满足各种用户的业务需求。采用微基站超密集部署，提高业务热点地区的吞吐量，是下一代无线网络发展的趋势。在超密集网络中相邻微基站间的串行干扰尤为明显，严重影响系统平均吞吐量，针对此问题通常采用的有效管理方式是对小区进行分簇化集中控制；

较为常见的小区分簇方法为基于业务负载、干扰水平门限等动态分簇方式。分簇后簇内通过使用相同的上下行子帧配置方式来完全消除簇内干扰，但此时簇间串行干扰仍存在，尤其上行簇内每个基站都会受到下行簇内所有基站对它的干扰，此干扰会造成系统严重的干扰峰值，甚至高于不分簇情况下的干扰均值，因此解决簇间串行干扰问题势在必行。

3GPP Rel-11中提出TDD网络中上下行子帧动态配置方案，根据小区上下行负载量来重新配置上下行的时隙配比，从而适应当前业务情况，有效地利用了资源和缩短了数据包传输时延。在动态TDD系统中，分簇方案发扬了动态TDD网络的优点，在每个TDD上下行配置周期开始执行之前，将会根据每个簇内各小小区的通信业务状况进行分析，决定簇内该时刻应该执行的上下行资源配置情况，作为即将开始的上下行配置。然而，实时的动态调整技术为系统性能带来提升的同时也引入了簇之间严重的上下行的串行干扰，对系统的通信能力造成了严重的影响，尤其是对于上行链路，因此有必要考虑簇间串行干扰协调方案。

串行干扰的产生机理如图1所示，针对小区簇1和小区簇2，小区簇1内的基站对用户进行信号的下行传输，小区簇2内的用户对基站进行信号的上行传输，小区簇1和小区簇2临近，产生了碰撞，从而对Pico基站和用户都带来了干扰。比如小区簇2内的基站pico 21会受到小区簇1内所有基站pico 11、pico 12…pico 1M同时对它的干扰，此干扰是非常强烈的。

现有技术中，公开号为CN103517327A的“TDD异构网络中的自适应UL－DL配置”，提出一种业务卸载的技术，用于在异构网络中生成自适应上下行TDD子帧配置的低干扰灵活子帧(FlexSF)。对基站处的业务加载度量监测规定业务加载条件，当达到条件时，将调度给宏用户的包业务从宏小区卸载到微小区的UL-DL子帧配置的FlexSF上。其中所述基站可以是宏基站也可以是微基站；另外所述规定业务加载条件从控制信息确定，包括小区(宏或微)当 前链路(DL或UL)的缓冲状态、当前子帧上的DL或UL小区频谱效率、微微小区适配TDD配置的能力、小区间路径增益、微小区接受额外UE的能力等。

公开号为CN103023614A的“基于业务负载动态配置TDD基站上下行子帧比例的方法”，公开了可应用于下一代TDD无线通信系统的一种基于业务特征信息的TDD上下行子帧的动态配置方法。可根据不同的优化目标、不同的实现复杂度等选择不同的“业务特征信息”作为TDD上下行子帧比例动态配置的依据，通过对TDD上下行子帧比例的灵活调整，可实现对当前网络业务状态的最优匹配，从而达到有效提高网络系统性能的目的。

公开号为“CN 103188797A”的一种改变TDD上下行配置的方法；该方法包括：用户设备测量邻小区用户设备对其的干扰，并将干扰情况汇报给基站，基站根据用户设备汇报的干扰情况，以及当前的上下行业务需求，改变当前的上下行TDD配置。应用本发明，能够在不造成严重相邻小区间干扰情况下，适应动态变化的上下行业务负载需求。

目前已有的发明中几乎没有研究簇间干扰问题的，大多数是基于宏微之间的跨层干扰，有的是基于业务动态改变配置，但具体要改变的程度并未说明，有的是基于预测干扰值选择配置方式，若预测到干扰很大，则不改变配置，但这样限制了业务自适应性。

发明内容

本发明针对现有无线通信异构网络中，由于簇之间强烈的串行干扰，直接影响网络吞吐量和用户QoS性能，提出了一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法；

具体步骤为：

步骤一、针对某个宏小区覆盖范围内的两个微小区簇i和j，计算微小区簇i受到小区簇j的干扰值I_ij；

微小区簇i内所有微基站的数量为M，m＝1,2,....,M；

微小区簇j内所有微基站的数量为N，n＝1,2,....,N。

具体步骤如下：

步骤101、针对微小区簇i中的某个微基站m，计算该微基站m受到微小区簇j内微基站n的干扰值I_n-m；

I_n-m＝P_n+TAG_n+RAG_m-PL_n-m-SD＝P_n+MCL_n-m

其中，MCL_n-m为微基站m与微基站n之间的耦合损耗：

MCL_n-m＝TAG_n+RAG_m-PL_n-m-SD；

P_n是微基站n的发射功率；TAG_n是微基站n的发送天线增益；RAG_m是微基站m的接收天线增益；PL_n-m是微基站m和微基站n之间的路径损耗；SD为阴影衰落。

步骤102、针对微小区簇i中的微基站m，计算该微基站m受到微小区簇j内所有微基站的干扰值I_m-j；

I_m-j＝I_1-m+I_2-m+...+I_n-m+...I_N-m

步骤103、依次对微小区簇i中的每个微基站，分别计算每个微基站受到微小区簇j内所有微基站的干扰值，最终得到微小区簇i与微小区簇j的干扰值I_ij；

I_ij＝I_1-j+I_2-j+...+I_m-j+...I_M-j

步骤二、针对微小区簇i，分别计算宏小区覆盖范围内的所有微小区簇对微小区簇i的干扰值

公式如下：

${\hat{I}}_i={\mathrm{\Sigma I}}_{i1}+I_{i2}+,...+I_{ij},...+I_{iC}$

宏小区覆盖范围内的所有微小区簇集合为{1,2,...,i,...,j,...C}；i≠j；

步骤三、针对宏小区覆盖范围内的每个微小区簇，分别计算所有其余微小区簇对当前微小区簇的干扰值；

干扰值集合为：

步骤四、将所有微小区簇受其余微小区簇的干扰值，按从大到小顺序分为等级1到等级C；

步骤五、宏基站把干扰等级消息通过簇头通知给各微小区簇，设置干扰等级为1的微小区簇为目标小区簇，其他小区簇定义为邻小区簇。

干扰消息格式如下：

I₁≠I₂≠...≠I_n,...≠I_C；n∈{1,2,...C}

步骤六、目标小区簇根据业务自适应性原则匹配UL-DL子帧配置模式，并通过簇头上报给簇内所有基站以及邻小区簇簇头。

业务自适应性原则根据簇内业务量选择匹配的帧配置模式；

UL-DL子配置模式有7种，格式如下：

步骤七、邻小区簇根据簇内业务量为各自匹配一种UL-DL子帧配置模式；并与目标小区簇的配置模式进行比较；

具体为：

步骤701、各个邻小区簇根据业务自适应性原则，分别选择初始的UL-DL子帧配比模式；

步骤702、依次选取邻小区簇作为当前邻小区簇，判断当前邻小区簇中匹配的上行子帧UL子帧时刻是否对应目标小区簇的上行子帧UL中的子帧时刻，如果是，不改变邻小区簇的UL-DL子帧配置模式；进入步骤705；否则，进入步骤703；

步骤703、查找目标小区簇中的上行子帧UL的子帧时刻，对应当前邻小区簇匹配模式中下行子帧DL的子帧时刻，在当前邻小区簇现有匹配模式的基础上进行调整，使新的配置模 式中上行子帧UL的子帧时刻比原配置模式中上行子帧UL的子帧时刻多1；

步骤704、判断对当前邻小区簇调整后的UL-DL子帧配置模式是否存在，如果存在，将当前邻小区簇的UL-DL子帧配置模式进行更改，否则保持现有模式不变，进入步骤705；

步骤705、对当前邻小区簇的UL-DL子帧配置模式中的下行子帧DL的子帧时刻，查找是否与目标小区簇中的上行子帧UL的子帧时刻对应，如果是，则基站在当前邻小区簇的下行子帧DL的子帧时刻降低发送功率Δ，否则，基站不必降低发送功率。

Δ是在满足当前邻小区簇的下行子帧DL的最小速率条件下的一个调整值，根据不同的具体场景设定，为定性值。

步骤八、每个邻小区簇通过簇头把比较后的UL-DL子帧配置模式上报给簇内所有基站。

本发明的优点在于：

1、本发明一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法，通过干扰测量得到受干扰影响最大的小区簇，通过降低此小区簇干扰明显提升系统性能。

2、本发明一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法，通过设定基站间互相通信的信令流程，明确目标小区簇和相邻小区簇间的信令交互过程，并设定下行发送功率调整值来进一步降低对目标簇的干扰。

3、本发明一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法，不仅最大程度满足用户业务自适应性需求，同时解决小区簇间干扰问题。

4、本发明一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法，综合考虑簇间串行干扰值和业务自适应性，在降低簇间干扰情况下使小区簇业务需求基本不受影响。

附图说明

图1为现有技术中串行干扰的产生机理图；

图2为本发明一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法流程图；

图3为本发明微小区簇i受到小区簇j的干扰值I_ij的方法流程图；

图4为本发明7种UL-DL子配置模式的示意图；

图5是本发明邻小区簇的配置模式与目标小区簇的配置模式在各个子帧上进行比较的流程图；

图6为本发明具体实施例中采用的场景图；

图7为本发明降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明一种降低微小区簇间串行干扰的动态TDD配置方法，与现有技术相比，通过改变 下行帧所在簇的帧配置模式，使得新配置模式下的当前子帧时刻下行帧变为上行帧，来降低小区簇间的干扰；而且进一步设定下行发送功率调整值解决未来5G超密集组网场景下的微基站簇之间的干扰。

如图2所示，具体步骤为：

步骤一、针对某个宏小区覆盖范围内的两个微小区簇i和j，计算微小区簇i受到小区簇j的干扰值I_ij；

微小区簇i内所有微基站的数量为M，m＝1,2,....,M；

微小区簇j内所有微基站的数量为N，n＝1,2,....,N。

如图3所示，具体步骤如下：

步骤101、针对微小区簇i中的某个微基站m，计算该微基站m受到微小区簇j内微基站n的干扰值I_n-m；

I_n-m＝P_n+TAG_n+RAG_m-PL_n-m-SD＝P_n+MCL_n-m

其中，MCL_n-m为微基站m与微基站n之间的耦合损耗：

MCL_n-m＝TAG_n+RAG_m-PL_n-m-SD；

P_n是微基站n的发射功率；TAG_n是微基站n的发送天线增益；RAG_m是微小区簇i中的微基站m的接收天线增益；PL_n-m是微基站m和微基站n之间的路径损耗；SD为阴影衰落。

步骤102、针对微小区簇i中的微基站m，计算该微基站m受到微小区簇j内所有微基站的干扰值I_m-j；

I_m-j＝I_1-m+I_2-m+...+I_n-m+...I_N-m

N为微小区簇j内所有微基站的数量；

步骤103、依次对微小区簇i中的每个微基站，分别计算每个微基站受到微小区簇j内所有微基站的干扰值，最终得到微小区簇i与微小区簇j的干扰值I_ij；

I_ij＝I_1-j+I_2-j+...+I_m-j+...I_M-j

微小区簇i中的微基站数量为M；m＝1,2,....,M。

步骤二、针对微小区簇i，分别计算宏小区覆盖范围内的所有微小区簇对微小区簇i的干扰值

微小区簇i受到的所有其余小区簇对它的干扰值进行求和汇总得到公式如下：

${\hat{I}}_i={\mathrm{\Sigma I}}_{i1}+I_{i2}+,...+I_{ij},...+I_{iC}$

宏小区覆盖范围内的所有微小区簇集合为{1,2,...,i,...,j,...C}；i≠j；

步骤三、针对宏小区覆盖范围内的每个微小区簇，分别计算所有其余微小区簇对当前微小区簇的干扰值；

干扰值集合为：

步骤四、将所有微小区簇受其余微小区簇的干扰值，按从大到小顺序分为等级1到等级C；

等级1到等级C为等级1，等级2，……等级C；干扰等级越高，是指该簇受到的干扰越大，而不是指该簇对别的簇的干扰越大，如果功率调整太多，反而会影响该簇性能。

步骤五、宏基站把干扰等级消息通过簇头通知给各微小区簇，设置干扰等级为1的微小区簇为目标小区簇，其他小区簇定义为邻小区簇；

干扰消息格式如下：

I₁≠I₂≠...≠I_n,...≠I_C；n∈{1,2,...C}。

步骤六、目标小区簇根据业务自适应性原则选择一种UL-DL子帧配置模式，并通过簇头上报给簇内所有基站以及邻小区簇簇头。

业务自适应性原则是根据簇内业务量选择一种与业务最匹配的帧配置模式；比如下行业务多则选择下行子帧较多的配置，上行业务多则选择上行子帧较多的配置，从而选择处最佳帧配置模式{0,1,2,3,4,5,6}，并通过簇头把该消息上报给簇内所有基站以及邻小区簇簇头。

如图4所示，UL-DL子配置模式有7种，格式如下：

步骤七、每个邻小区簇根据簇内业务量选择一种UL-DL子帧配置模式；并将各自的配置模式与目标小区簇的配置模式在各个子帧上进行比较；

由于目标小区簇受到的干扰最大，干扰等级最高，为了降低对目标小区簇的串行干扰，同时满足邻小区簇内的业务需求，邻小区簇首先根据簇内业务量选择最佳UL-DL子帧配置模式，然后将该配置模式与目标小区簇所使用的配置模式在各个子帧上进行比较；若邻小区簇内有DL子帧时刻对应目标小区簇内UL子帧时刻，则需要改变邻小区簇配置模式，使新的配置模式中UL子帧数比原配置模式UL子帧数多1，从而使邻小区簇内有更多的UL子帧时刻与目标簇内UL子帧时刻相对应，来减少对目标小区簇的串行干扰，但是，若新的配置模式中仍存在DL子帧时刻对应目标小区簇UL子帧，则不考虑继续增加UL子帧数，从而不会影响邻小区簇内业务需求满足程度，此时转而考虑在满足DL最小速率条件下降低DL子帧发送功率来进一步降低干扰。

如图5所示，具体为：

步骤701、各个邻小区簇根据业务自适应性原则，分别选择初始的UL-DL子帧配比模式；

当邻小区簇发送DL信号时，目标小区簇UL传输会受到邻小区簇内所有基站同时对它的串行干扰，为了减少这种强烈的簇间干扰，在邻小区簇上使用新型动态TDD配置技术，根据自身簇内业务量选择最佳UL-DL子帧配置模式，其次尽可能使即邻小区簇内UL子帧时刻对应 目标小区簇内UL子帧时刻，微调整帧配置模式。

步骤702、依次选取邻小区簇作为当前邻小区簇，判断当前邻小区簇中匹配的上行子帧UL子帧时刻是否对应目标小区簇的上行子帧UL中的子帧时刻，如果是，不改变邻小区簇的UL-DL子帧配置模式；进入步骤705；否则，进入步骤703；

步骤703、查找目标小区簇中的UL子帧时刻对应的邻小区簇的DL子帧时刻，在当前邻小区簇现有匹配模式的基础上进行调整，使新的配置模式中UL子帧时刻比原配置模式中UL子帧时刻多1；

步骤704、判断对当前邻小区簇调整后的UL-DL子帧配置模式是否存在，如果存在，将当前邻小区簇的UL-DL子帧配置模式进行更改，否则保持现有模式不变，进入步骤705；

步骤705、对当前邻小区簇的UL-DL子帧配置模式中的下行子帧DL的子帧时刻，查找是否与目标小区簇中的上行子帧UL的子帧时刻对应，如果是，则基站在当前邻小区簇的下行子帧DL时刻降低发送功率Δ，否则，基站不必降低发送功率。

Δ是在满足当前邻小区簇的下行子帧DL的最小速率条件下的一个调整值，根据不同的具体场景设定，为定性值。

步骤八、每个邻小区簇通过簇头把簇内比较后的UL-DL子帧配置模式上报给簇内所有基站。

实施例：

用户部署在超密集组网场景下的一个无线通信异构网络中，宏基站用于基本覆盖，微基站用于填充覆盖空洞、提高热点区域容量，根据业务自适应性将M个微基站形成一个小区簇，方便管理和控制，每个簇内使用相同的TDD上下行子帧配置，并且一个宏小区包含C个微小区簇。如图6所示，假设一个宏小区覆盖范围内有3个微小区簇，分别为微小区簇1，微小区簇2和微小区簇3，微小区簇1包括3个微基站，分别为基站ID11，基站ID12和基站ID13；微小区簇2包括3个微基站，分别为基站ID21，基站ID22和基站ID23；微小区簇3包括3个微基站，分别为基站ID31，基站ID32和基站ID33。

首先、通过计算耦合损耗方法获得簇间干扰；耦合损耗方法可以用其他方法代替。

(1)先计算微基站之间的耦合损耗MCL：

微基站11和微基站21的耦合损耗MCL计算公式：

MCL_21-11＝TAG₂₁+RAG₁₁-PL_21-11-SD

其中TAG₂₁：微基站21的发送天线增益；RAG₁₁：微基站11的接收天线增益；PL_21-11：微基站11和微基站21之间的路径损耗；SD：阴影衰落。

(2)计算微基站21对微基站11的干扰：

I_21-11＝P₂₁+TAG₂₁+RAG₁₁-PL_21-11-SD＝P₂₁+MCL_21-11

其中P₂₁是微基站21的发射功率；

(3)同理计算出其他基站对微基站11的干扰，并求和得到微基站11受到的总的干扰I₁₁、依次计算出I₁₂、I₁₃，则小区簇1受到的邻区簇对它的干扰I₁：

I_1＝ΣI₁₁+I₁₂+I₁₃

同理计算出I₂、I₃，排序得I₁＞I₃＞I₂

然后、各微小区簇簇头得到干扰等级消息：

即微小区簇1为目标小区簇，微小区簇2和微小区簇3为邻小区簇。

微小区簇1根据业务自适应性选择最佳帧配置模式6，并通过簇头把该消息上报给簇内所有基站以及邻小区簇簇头；

微小区簇2根据自身业务需求初选TDD配置模式0，对应UL-DL子帧配比为6:4；微小区簇3根据自身业务需求初选TDD配置模式3，对应UL-DL子帧配比为3:7

由于邻小区簇2所使用配置模式UL子帧时刻与目标小区簇1所对应，所以不需要再微 调模式；但邻小区簇3所使用配置模式在子帧7、8时刻为DL子帧，而目标小区簇1在相对应的子帧时刻为UL子帧，这样邻小区簇3会对目标小区簇1造成严重的串行干扰，因此将邻小区簇3配置模式微调成模式1，对应UL-DL子帧配比为4:6，这样在基本满足邻小区簇3业务自适应需求的同时降低了对簇1的干扰。

邻小区簇3使用配置模式1后，子帧4时刻仍为DL子帧，为了进一步降低干扰，要求邻小区簇3内基站在该子帧时刻降低发送功率，减小值为Δ。

不管有没有改变帧配置，只要有邻小区簇DL子帧对应目标簇UL子帧，就要在该DL子帧降低功率。可以分三种情景：情景1：邻小区簇UL子帧号包括目标簇UL子帧号，所以不需调整邻小区簇帧配置；情景2：对邻小区簇调整子帧后的帧配置不存在，此时也不需调整邻小区簇帧配置；情景3：对邻小区簇调整子帧后的帧配置存在，此时需要调整邻小区簇帧配置。对于情景2和3都是需要进一步调整功率值从而进一步降低对目标簇的干扰值。

最后、每个邻小区簇通过簇头把该簇所使用的帧配置模式上报给簇内所有基站，使簇内基站使用相同的TDD配置。

如图7所示，首先宏基站把目标簇配置消息和干扰等级消息发送给目标小区簇头，把邻区簇配置消息和干扰等级消息发送给邻小区簇头，从而每个小区簇都会感知到整个网络性能以及配置消息，进而做出各自对应的调整。调整结束后，目标小区簇头把目标小区簇当前配置消息以及功率调整情况发送给目标簇内所有基站，从而使簇内基站使用相同的TDD配置。同理邻小区簇头把该小区簇当前配置消息以及功率调整情况发送给该簇内所有基站，从而使簇内基站使用相同的TDD配置。

本发明通过结合动态实时测量的信道状况和耦合损耗模型得到一个宏小区内受干扰影响最大的小区簇作为目标小区簇，在传统动态TDD配置技术基础上，设置减少集的UL-DL配置，并设计明确的信令流程来控制相邻小区簇TDD配置选择，并通过降低DL功率来进一步降低对目标小区簇的干扰，通过宏基站的控制，降低了宏小区覆盖范围内的微小区簇间的串行干扰。