CN102857977B - 一种lte系统中基于rntp的干扰协调方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干扰协调方法，包括：系统中的小区每隔预设周期时间，统计该小区各个资源块RB在预设周期时间内的数据速率R_n，形成RNTP比特图，并向相邻小区发送所述RNTP比特图；所述系统中的任一小区将在所述预设周期时间内接收的RNTP比特图按照RB进行求和，并根据求和结果将RB分组，以组为单位计算各个RB的发送功率；其中，同一组内各RB的发送功率相同，求和结果越大的组，该组RB的发送功率越小。通过本发明，能够保证资源利用的有效性，同时又实现了干扰协调。

Description

一种LTE系统中基于RNTP的干扰协调方法

技术领域

本发明涉及通信系统中的抗干扰技术，特别涉及一种LTE系统中基于RNTP的干扰协调方法。

背景技术

现有的蜂窝移动通信系统LTE对小区边缘用户性能提出了更高的标准和要求，而小区间干扰(inter-cell interference，ICI)则是影响小区边缘用户性能的主要因素，因此，在LTE中引入小区间干扰协调技术成为解决上述问题的有效途径。

通常用来衡量小区边缘用户性的技术指标包括边缘用户信干噪比、吞吐量和频谱利用率等，其中最根本的就是边缘用户信干噪比。在现有提高边缘用户性能的技术方案主要包括：软频率复用、部分频率复用、协作调度/波束赋形和联合处理/传输。

在软频率复用方案中，小区中心的频率复用因子为1，小区边缘的频率复用因子为3，如图所示，不同的颜色代表不同的子频带。每个小区的中心用户(CCU)使用相同的频带与基站通信，而小区边缘用户(CEU)使用相互正交的子频带与各自基站通信，以避免干扰。同时，小区中心所用的子频带用较小的发射功率，设为Pintra；小区边缘所用的子频带用较大的发射功率，设为Pedge。定义Power Radio＝Pintra/Pedge；根据小区中心用户和小区边缘用户的比例调整Power Radio实现中心频带和边缘频带的功率调整。

部分频率复用方案中，在频率规划方面，与软频率复用方案相同。不同的是部分频率复用方案没有引入功率控制思想，中心频带和边缘频带采用功率均分策略。

上述软频率复用和部分频率复用方案是通过限制相邻小区对系统频率资源的使用的方式来回避对邻小区的干扰的，也就是以提高系统的频率复用因子为代价来换取边缘用户性能的提升，而提高系统的频率复用因子所带来的直接影响就是系统频谱效率的下降，因此，软频率复用和部分频率复用方案无法兼顾小区边缘的高效传输和可靠传输。

同时，软频率复用和部分频率复用方案将系统整个频段进行分割，以保证相邻小区边缘用户频段的正交性，降低了原本的频选调度增益。并且其频率规划的更新周期很大，远远大于一个业务会话的持续时间，因此不能充分利用频选调度带来的增益。而室外场景的信道条件变化较快，尤其是快衰信道的变化，可以达到单位TTI的时间量级。因此，软频率复用方案和部分频率复用的频率规划更新周期完全跟不上室外场景下信道增益的变化速度，造成频选调度增益的严重损失。

其它的协作调度/波束赋型(CS/CB)和联合处理/传输(JP)都是协作多点传输(CoMP)不同的技术分支，是LTE-A框架下的物理层技术，在当前LTE框架下无法实现。

发明内容

本发明提供了一种LTE系统中基于RNTP的干扰协调方法，在保证系统资源利用有效性的同时实现干扰协调。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种LTE系统中基于RNTP的干扰协调方法，包括：

所述系统中的小区每隔预设周期时间，统计该小区各个资源块RB在所述预设周期时间内的数据速率R_n，形成RNTP比特图，并向相邻小区发送所述RNTP比特图；其中，当任一RB在所述预设周期时间内的数据速率R_n满足时，在所述RNTP比特图中将所述任一RB对应的比特置1，否则，在所述RNTP比特图中将所述任一RB对应的比特置0，为预设的任一RB数据速率的微调门限，为所有RB上的平均吞吐量；

所述系统中的任一小区将在所述预设周期时间内接收的RNTP比特图按照RB进行求和，并根据求和结果将RB分组，在满功率发射的条件下，以组为单位计算各个RB的发送功率；其中，同一组内各RB的发送功率相同，求和结果越大的组，该组RB的发送功率越小。

较佳地，将求和结果为0的RB分为一组，将求和结果为1或2的RB分为一组，将求和结果为3或4的RB分为一组，将求和结果为5或6的RB分为一组。

较佳地，根据空口资源的利用率要求和信道变化的快慢确定所述预设周期时间。

较佳地，所述预设周期时间为200ms。

较佳地， $r_n^{\mathrm{TH}}=\left\{\begin{array}{cc}{e}^{(1-d_n)};& d_n\&GreaterEqual;1\\ \&infin;;& d_n<1\end{array}\right.,d_n=\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}/(R_n+\mathrm{\&delta;}),\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}=\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_n\right)/N;$ 其中，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_n＝0时商为无穷大，N为系统可用RB总数。

较佳地， $r_n^{\mathrm{TH}}=e^{(1-d_n^2)},$ $d_n=\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}/(R_n+\mathrm{\&delta;}),$ $\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}=\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_n\right)/N;$ 其中，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_n＝0时商为无穷大，N为系统可用RB总数。

较佳地，该方法进一步包括：所述系统的各个小区进行RB分配时，在该小区的各个扇区中，计算各个用户在各RB上的效用值u_m，n，形成该扇区的效用矩阵U_M×N；其中，m为用户索引，效用矩阵U_M×N的元素u_m，n为第m个用户在第n个RB上的效用值；

根据所述效用矩阵U_M×N，将每个RB分配给效用值最大的用户。

较佳地，所述计算各个用户在各个RBG上的效用值u_m，n为： ${\mathrm{\&gamma;}}_{m,n}^{\left(i\right)}=\frac{P_c{H}_{m,n}^{(i,i)}}{P_c\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{H}_{m,n}^{(i,k)}\&CenterDot;I_n^{\left(k\right)}+P_N},$ r_m，n＝B·log(1+γ_m，n)， $d_m={[\stackrel{\&OverBar;}{R}/(R_m+\mathrm{\&delta;})]}^t,$ u_m，n＝r_m，n·d_m；其中，

B为一个RB占用的带宽，P_c为功率均分条件下每个RB上的发射功率，P_N为噪声功率，t为边缘用户性能在整体性能中的权重因子，i为计算所发生的时刻的标识，K为计算信道矩阵的傅里叶变换截断长度，为用户m在第n个RB上的傅里叶单点变换信道状况值，和分别是离散傅里叶变换过程中第K个频点的信道质量参数和干扰参数，r_m，n是用户的数据速率，γ_m，n是多个单时刻SINR值的平均，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_m＝0时商为无穷大。

由上述技术方案可见，本发明中，系统中的小区每隔预设周期时间，统计该小区各个资源块RB在预设周期时间内的数据速率R_n，形成RNTP比特图，并向相邻小区发送所述RNTP比特图；其中，当任一RB在所述预设周期时间内的数据速率R_n满足时，在所述RNTP比特图中将所述任一RB对应的比特置1，否则，在所述RNTP比特图中将所述任一RB对应的比特置0，为预设的微调门限，为所有RB上的平均吞吐量；所述系统中的任一小区将在所述预设周期时间内接收的RNTP比特图按照RB进行求和，并根据求和结果将RB分组，在满功率发射的条件下，以组为单位计算各个RB的发送功率；其中，同一组内各RB的发送功率相同，求和结果越大的组，该组RB的发送功率越小。通过上述方式，根据RB的数据速率值确定RNTP比特图中各个RB的取值，并周期发送给相邻小区；小区根据接收的RNTP比特图判断邻区干扰的影响，从而调整自身各个RB的发送功率，提高小区边缘用户的性能；并且在此过程中，没有对用户可用的频率资源进行限定，同时对功率资源的利用是满功率发射，因此能够保证资源利用的有效性，同时又实现了干扰协调。

附图说明

图1本发明中干扰协调方法的流程示意图；

图2为本发明中RNTP比特图的求和示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的基本思想是：在邻小区间发送RNTP比特图，用于指示各资源块的当前使用状况，各小区依据接收的RNTP比特图确定每个RB上对邻区的干扰状况，从而协调各RB的发送功率。

图1为本发明中基于RNTP的干扰协调方法的总体流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤101，系统中的小区每隔预设周期时间，统计该小区各个RB在该预设周期时间内的数据速率R_n，形成并向相邻小区发送RNTP比特图。

RNTP的传输策略包括两个方面，一方面是RNTP的传输条件，一方面是RNTP的传输内容，即什么时候传和传什么的问题。

本发明中采用最简单的触发条件进行RNTP的传输，即周期触发。也就是每个小区每隔预设的周期时间向邻小区发送一次RNTP比特图。具体触发的周期可以根据空口资源的利用率要求和信道变化的快慢来确定，触发周期越短，则单位时间内需要占用的空口资源越多，相应业务数据可利用的空口资源越少，触发周期越长，根据RNTP比特图进行干扰协调的调整周期越长，如果调整周期跟不上信道变化，干扰协调的效果就会变差。因此，可以通过仿真在干扰协调的实时性和占用的空口资源间进行平衡，选择合适的触发周期进行RNTP比特图的传输。本发明实施例中设置触发周期为200ms。

形成RNTP比特图时，在上一个RNTP传输周期内，即在上一个200ms内，对于资源块n，若满足以下条件则RNTP比特图在该RB上发1，否则发0：

$R_n+r_n^{\mathrm{TH}}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}$

其中，为所有RB上的平均吞吐量；为预设的资源块n的数据速率微调门限，有两种计算方式。其中，方式一为： $r_n^{\mathrm{TH}}=\left\{\begin{array}{cc}{e}^{(1-d_n)};& d_n\&GreaterEqual;1\\ \&infin;;& d_n<1\end{array}\right.,d_n=\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}/(R_n+\mathrm{\&delta;}),$ $\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}=\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_n\right)/N;$ 方式二为： $r_n^{\mathrm{TH}}=e^{(1-d_n^2)},$ $d_n=\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}/(R_n+\mathrm{\&delta;}),$ $\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{\&OverBar;}{R}}=\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_n\right)/N.$ 其中，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_n＝0时商为无穷大，N为系统可用RB总数。可以根据硬件处理能力设置合适的δ，且具体δ大小的选取为本领域技术人员的常用技术手段，这里就不再赘述。

由上述两种计算方式可见，方式一中的取值较小，相应RB的实际数据速率取较大值时才能在RNTP比特图中发0；方式二中的取值较大，相应RB的实际数据速率取较小值时就能在RNTP比特图中发0。在实际应用中，可以根据在RNTP比特图中发0时对于相应RB的实际数据速率要求选择合适的方式计算

如上，在预设周期时间内，每个小区统计自身各个RB的数据速率，并形成RNTP比特图发送给相邻小区。

步骤102，系统中的任一小区将在预设周期时间内接收的RNTP比特图按照RB进行求和。

每个小区每隔预设周期时间(本发明实施例中为200ms)都有可能收到若干个(0～6个)相邻小区发送的RNTP比特图，检测本小区是否收到邻小区的RNTP，如果收到则将收到的RNTP比特图中相同RB的比特值直接相加代数求和，如图2所示。

其中，求和结果越大，说明越多邻小区在该RB上的数据速率较小，信道环境越差。

步骤103，根据求和结果，对小区的所有RB进行分组。

相加后得到的RNTP比特图中每个RB上的RNTP值都在0～6之间，根据相加后得到的RNTP值将所有RB分组。在进行分组时，需要一方面保证不同求和结果之间存在级别的区分，另一方面，相邻级别之间的区别不能太大。本发明实施例中，将所有RB分为四组，将求和结果为0的RB分为一组group1，将求和结果为1或2的RB分为一组group2，将求和结果为3或4的RB分为一组group3，将求和结果为5或6的RB分为一组group4。

步骤104，在满功率发射的条件下，以组为单位计算各个RB的发送功率。

如前所述，对于某RB，其求和结果越大，说明越多邻小区在该RB上的数据速率较小，信道环境越差。这时，如果本小区在该RB上的发送功率较小，则可以降低对邻小区的干扰，从而改善邻小区的信道环境。因此，对于求和结果越大的RB，应当使其发送功率越小。基于此，本发明中，计算各个RB的发送功率时，同一组内各RB的发送功率相同，求和结果越大的组，该组RB的发送功率越小。并且，为充分利用频率资源，以满功率发射为条件计算各个RB的发送功率。

具体计算方式为：

根据分组结果统计各组包括的RB数：group1中的RB数是N₁，group2中的RB数是N₂，group3中的RB数是N₃，group4中的RB数是N₄，并且N₁+N₂+N₃+N₄＝N；假设group1中的RB上发送功率为P₁，group2中的RB上发送功率为P₂，group3中的RB上发送功率为P₃，group4中的RB上发送功率为P₄，对group2、group3、group4中的RB进行功率限制，使得P₁＝α₁P₁，P₂＝α₂P₁，P₃＝α₃P₁，P₄＝α₄P₁，其中，α₁＜α₂＜α₃＜α₄，N₁P₁+N₂P₂+N₃P₃+N₄P₄＝P_t，N为系统可用资源块总数，P_t为单基站最大发射功率。

在上述计算中，参数α₁，α₂，α₃和α₄可以根据需要设置，对于小区边缘RB，对邻小区影响较大，相应α值可以设置的较低，对于小区中心RB，对邻小区影响较小，相应α值可以设置的较高。

若在预设周期时间内本小区(BS)没有收到任何来自邻小区的RNTP，则所有RB功率均分，即

至此，本发明中基本的干扰协调方法流程结束。在上述方法流程中，通过RNTP传输相邻小区各频率资源的数据速率，并以此为依据确定小区干扰状况，并进行各频率资源的发送功率协调，从而降低对邻小区的干扰，实现干扰协调。

进一步地，本发明还提供进行RB分配的方法。具体地，在小区的每个扇区中，逐用户逐RB的顺序进行遍历，计算各个用户在各个RB上的效用值，得到各个扇区的效用矩阵再将每个RB分配给效用值最大的用户，即把RB分给效用矩阵中每个列的最大值对应的用户。

这里，需要说明的是，实际的RB分配都是以RBG为分配的基本单元的，即分配粒度是RBG。将3个相邻的RB捆绑在一起组成一个RBG，实际的效用值计算也都是按照各个用户各个RBG的方式进行的。其中，由于3个相邻的RB总是捆绑在一起被分配，因此，在计算效用值时，组成一个RBG的3个RB的效用值一定相同。

具体地，在计算效用值时，计算各个用户在各RBG上的效用值u_m，n，形成相应扇区的效用矩阵U_M×N；其中，m为用户索引，n为RB的索引，效用矩阵U_M×N的元素u_m，n为第m个用户在第n个RB上的效用值。在进行RB分配时，将每个RB分配给效用值最大的用户，即效用矩阵中该RB对应的列中最大值对应的用户。如前所述，组成一个RBG的3个RB的效用值一定相同，因此，组成一个RBG的3个RB一定被分配给相同用户，能够实现捆绑分配。

其中，在计算效用值u_m，n时，r_m，n＝B·log(1+γ_m，n)，u_m，n＝r_m，n·d_m；B为一个RB占用的带宽，P_c为功率均分条件下每个RB上的发射功率，P_N为噪声功率，t为边缘用户性能在整体性能中的权重因子，i为计算所发生的时刻的标识，K为计算信道矩阵的傅里叶变换截断长度，为用户m在第n个RB上的傅里叶单点变换信道状况值，和分别是离散傅里叶变换过程中第K个频点的信道质量参数和干扰参数，r_m，n是用户的数据速率，γ_m，n是多个单时刻SINR值的平均，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_m＝0时商为无穷大。

上述计算过程中，d_m的指数t是可变的，为边缘用户性能在整体性能中的权重因子。t的取值越大，边缘用户性能越好，小区平均吞吐量会越差。具体应用中，可以根据边缘用户的性能要求和小区平均吞吐量要求进行均衡，确定一个t的合适取值，优选地，其取值范围为1到10。这里可以取t＝2。

上述即为本发明中干扰协调方法的具体实现。由上述可见，本发明中，每个小区对频率资源的利用都是全频率复用，每个小区对功率资源的利用都是满功率发射(即单基站功率受限的极限情况)，因此保证了系统资源利用的有效性。理论分析和仿真验证了本发明能够在系统容量不损失的条件下提升小区边缘用户性能，因此保证了边缘用户传输的可靠性。综合以上分析，本发明能够兼顾了系统资源利用的有效性和边缘用户传输的可靠性。

本发明利用X2接口传输的RNTP协调各个小区对频率和功率等系统资源的使用。传输周期为200ms，传输时延是20ms，远远小于一个业务会话的持续时间。这个时间量级虽然仍大于室外场景的信道变化时间量级，但已经远小于软频率复用中频率规划的调整周期了。因此本发明利用RNTP能够更好地跟踪室外场景下信道增益的变化，保证了功率调整和RB分配的准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种LTE系统中基于RNTP的干扰协调方法，其特征在于，该方法包括： 

所述系统中的小区每隔预设周期时间，统计该小区各个资源块RB在所述预设周期时间内的数据速率R_n，形成RNTP比特图，并向相邻小区发送所述RNTP比特图；其中，当任一RB在所述预设周期时间内的数据速率R_n满足时，在所述RNTP比特图中将所述任一RB对应的比特置1，否则，在所述RNTP比特图中将所述任一RB对应的比特置0，为预设的任一RB数据速率的微调门限，为所有RB上的平均吞吐量； 

所述系统中的任一小区将在所述预设周期时间内接收的RNTP比特图按照RB进行求和，并根据求和结果将RB分组，在满功率发射的条件下，以组为单位计算各个RB的发送功率；其中，同一组内各RB的发送功率相同，求和结果越大的组，该组RB的发送功率越小。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将求和结果为0的RB分为一组，将求和结果为1或2的RB分为一组，将求和结果为3或4的RB分为一组，将求和结果为5或6的RB分为一组。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据空口资源的利用率要求和信道变化的快慢确定所述预设周期时间。 

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设周期时间为200ms。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 其中，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_n＝0时商为无穷大，N为系统可用RB总数。 

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 其中，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_n＝0时商为无穷大，N为系统可用RB总数。 

7.根据权利要求1到6中任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：所述系统的各个小区进行RB分配时，在该小区的各个扇区中，计算各个用户在各RB上的效用值u_m,n，形成该扇区的效用矩阵U_M×N；其中，m为用户索引，效用矩阵U_M×N的元素u_m,n为第m个用户在第n个RB上的效用值； 

根据所述效用矩阵U_M×N，将每个RB分配给效用值最大的用户。 

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算各个用户在各个RB上的效用值u_m,n为：r_m,n＝B·log(1+γ_m,n)，u_m,n＝r_m,n·d_m；其中，B为一个RB占用的带宽，P_c为功率均分条件下每个RB上的发射功率，P_N为噪声功率，t为边缘用户性能在整体性能中的权重因子，i为计算所发生的时刻的标识，K为计算信道矩阵的傅里叶变换截断长度，为用户m在第n个RB上的傅里叶单点变换信道状况值，和分别是离散傅里叶变换过程中第K个频点的信道质量参数和干扰参数，r_m,n是用户的数据速率，γ_m,n是多个单时刻SINR值的平均，δ是预设的趋近于零的修正值，用于避免R_m＝0时商为无穷大。