基于有源天線三維波束模型的lte異構網絡干擾協(xié)調方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種基于有源天線三維波束模型的LTE 異構網絡干擾協(xié)調方法。
【背景技術】
[0002] 在蜂窩網絡中，估計有2/3的語音業(yè)務和90%以上的數據業(yè)務發(fā)生在室內。因此， 對于移動運營商來說，為話音、視頻以及高速數據業(yè)務提供良好的室內覆蓋變得日益重要。 正是在這種情況下，業(yè)界提出了femtocell技術，也稱為家庭基站技術。Femtocell不用連 接到蜂窩核心網，具有安裝簡單、自配置自由化、即插即用的特點，和現存的宏基站采用同 頻組網方式。
[0003] 在宏蜂窩網絡中，引入了femtocell技術，會帶來很多優(yōu)勢，但是也會給宏蜂窩網 絡帶來許多技術挑戰(zhàn)。其中，最關鍵的問題是femtocell與宏蜂窩網絡的干擾管理問題，直 接影響到femtocell網絡的性能。由于femtocell使用的頻段與現有的宏蜂窩網絡使用的 授權頻段相同，femtocell與宏小區(qū)之間的同頻干擾將會直接影響兩個網絡的性能，同時， femtocell部署的隨機性和大規(guī)模性，使得femtocell之間的同頻干擾也變得尤為嚴重。
[0004] 在LTE-A技術后續(xù)演進中，有源天線波束賦形技術在3GPP標準中提出，可以提高 系統(tǒng)的容量。有源天線系統(tǒng)不僅有水平方向的天線陣元，同時也有垂直方向的天線陣元，每 一個天線陣元都有一個獨立的射頻單元，可以靈活地控制波束的水平和垂直方向。
[0005] 當宏基站采用有源天線技術（AAS)進行配置后，即采用LTE三維（3D)垂直扇區(qū)模 型，將小區(qū)中心和邊緣區(qū)域分別采用內外2個波束分別進行覆蓋，有效調整內外波束的下 傾角，可以提高系統(tǒng)的容量。不過，在LTE異構網絡中，引入了AAS3D波束模型，宏基站和 femtocell之間的干擾就會變得更復雜，不僅要考慮內外波束的同頻干擾，也需要考慮宏小 區(qū)和微小區(qū)的跨層干擾。因此，針對AAS3D波束模型的LTE異構網絡，需要采用一種有效 的干擾協(xié)調策略進行干擾控制。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于有源天線三維波束模型的LTE異構網絡干擾協(xié) 調方法，采用AAS3D波束進行小區(qū)覆蓋，旨在解決基于AAS3D波束覆蓋的LTE異構網絡 中的宏基站和femtocell之間的跨層干擾問題以及內外波束間的同頻干擾問題。通過優(yōu) 化小區(qū)中宏用戶的功率和調整內外小區(qū)的3D波束的下傾角，減小內外波束間的同頻干擾 問題，提升小區(qū)中宏用戶的性能；同時，有效控制宏小區(qū)和femtocell小區(qū)之間的干擾并對 femtocell進行分簇復用，提高femtocell用戶的總吞吐量。采用本發(fā)明，可以提升小區(qū)的 總吞吐量和小區(qū)邊緣宏用戶的吞吐量，并保證小區(qū)邊緣宏用戶的公平性。
[0007] 本發(fā)明是這樣實現的，一種基于有源天線三維波束模型的LTE異構網絡干擾協(xié)調 方法，該基于有源天線三維波束模型的LTE異構網絡干擾協(xié)調方法采用AAS3D波束覆蓋的 LTE異構網絡中，宏基站采用內外2波束的3D天線進行覆蓋，femtocell仍采用全向天線進 行熱點覆蓋；將小區(qū)從內到外劃分為3個區(qū)域，最里面的區(qū)域中的宏用戶采用內波束進行 覆蓋，最外面的區(qū)域采用外波束進行覆蓋，中間環(huán)狀區(qū)域采用2個波束聯(lián)合處理來提供服 務，并針對區(qū)域中的femtocell進行分簇復用，進行小區(qū)中內外波束的下傾角調整和資源 分配；
[0008] 具體包括以下步驟：
[0009] 步驟一，將小區(qū)從里到外依次分為3個區(qū)域，最里面區(qū)域是采用完全的內波束進 行覆蓋，中心的環(huán)形區(qū)域采用內外2個波束的聯(lián)合傳輸進行傳輸數據，最外面區(qū)域采用外 波束進行覆蓋；最里面區(qū)域為第一區(qū)域，中心的環(huán)形區(qū)域為第二區(qū)域，最外面區(qū)域為第三區(qū) 域；
[0010] 步驟二，基于門限距離，計算第一區(qū)域和第三區(qū)域中的聯(lián)合區(qū)域中的每個 femtocell的干擾指示函數和femtocell的干擾度；
[0011] 步驟三，對第一區(qū)域和第三區(qū)域中的聯(lián)合區(qū)域中的每個femtocell進行分簇；
[0012] 步驟四，建立femtocell到用戶的信道模型，并基于3D天線模型構建宏基站到用 戶的信道增益模型；
[0013] 步驟五，建立3個區(qū)域中宏用戶和femtocell用戶的信噪比和吞吐量模型；
[0014] 步驟六，通過最大化小區(qū)中宏用戶的總吞吐量，進行3D波束優(yōu)化。
[0015] 進一步，該基于有源天線三維波束模型的LTE異構網絡干擾協(xié)調方法的步驟包 括：
[0016] 步驟一，將小區(qū)從里到外依次分為3個區(qū)域，第一區(qū)域是采用完全的內波束進行 覆蓋，第二區(qū)域采用內外2個波束的聯(lián)合傳輸進行傳輸數據，第三區(qū)域采用外波束進行覆 蓋；
[0017]步驟二，基于門限距離Rth，計算第一區(qū)域和第三區(qū)域中的聯(lián)合區(qū)域中的每個femtocell的干擾指示函數e(vi;vj，Vf,jGS#Pfemtocell的干擾度de(Vi);
[0018] 步驟三，將第一區(qū)域和第三區(qū)域中的聯(lián)合區(qū)域中的femtocell進行分簇；
[0019] 步驟四，建立femtocell到用戶的信道模型，并基于3D天線模型構建宏基站到用 戶的信道增益模型；
[0020] 步驟五，建立3個區(qū)域中宏用戶和femtocell用戶的信噪比和吞吐量模型；
[0021] 步驟六，針對進行小區(qū)宏用戶吞吐量進行優(yōu)化，提出3D波束優(yōu)化算法。
[0022] 進一步，步驟一具體包括：
[0023] 第一步，劃分中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，第一區(qū)域為中心區(qū)域，中心區(qū)域范圍為0?r 米，邊緣區(qū)域范圍為r?R米，本發(fā)明中的邊緣區(qū)域包括第二區(qū)域和第三區(qū)域；
[0024] 第二步，第一區(qū)域完全由下傾角為3D天線內波束進行覆蓋，第三區(qū)域完全 由下傾角為e2的3D天線外波束進行覆蓋，第二區(qū)域中用戶由內外2個波束聯(lián)合進行傳輸 數據。
[0025] 進一步，步驟二具體包括：
[0026]第一步，用femtocell之間的干擾指示函數e(vi,v』)，V/，jGSF來表示 femtocell之間的干擾情況：
【主權項】
1. 一種基于有源天線三維波束模型的LTE異構網絡干擾協(xié)調方法，其特征在于，該 有源天線三維波束覆蓋的LTE異構網絡中，宏小區(qū)采用內外2波束的3D天線進行覆蓋， femtocell小區(qū)則采用全向天線進行熱點覆蓋；將小區(qū)從內到外劃分為3個區(qū)域，最里面的 區(qū)域中的宏用戶采用內波束進行覆蓋，最外面的區(qū)域采用外波束進行覆蓋，中間環(huán)狀區(qū)域 采用2個波束聯(lián)合處理來提供服務，并針對區(qū)域中的femtocell進行分簇復用，進行小區(qū)中 內外波束的下傾角調整和資源分配； 具體包括以下步驟： 步驟一，將小區(qū)從里到外依次分為3個區(qū)域，最里面區(qū)域是采用完全的內波束進行覆 蓋，中心的環(huán)形區(qū)域采用內外2個波束的聯(lián)合傳輸進行傳輸數據，最外面區(qū)域采用外波束 進行覆蓋；最里面區(qū)域為第一區(qū)域，中心的環(huán)形區(qū)域為第二區(qū)域，最外面區(qū)域為第三區(qū)域； 步驟二，基于門限距離，計算第一區(qū)域和第三區(qū)域中的每個femtocell的干擾指示函 數和femtocell的干擾度； 步驟三，對第一區(qū)域和第三區(qū)域中的聯(lián)合區(qū)域中的每個femtocell進行分簇； 步驟四，建立femtocell到用戶的信道模型，并基于3D天線模型構建宏基站到用戶的 信道增益模型； 步驟五，建立3個區(qū)域中宏用戶和femtocell用戶的信噪比和吞吐量模型； 步驟六，通過最大化小區(qū)中宏用戶的總吞吐量，進行3D波束優(yōu)化。
2. 如權利要求1所述的基于有源天線三維波束模型的LTE異構網絡干擾協(xié)調方法，其 特征在于，該基于有源天線三維波束模型的LTE異構網絡干擾協(xié)調方法的步驟包括： 步驟一，將小區(qū)從里到外依次分為3個區(qū)域，第一區(qū)域是采用完全的內波束進行覆蓋， 第二區(qū)域采用內外2個波束的聯(lián)合傳輸進行傳輸數據，第三區(qū)域采用外波束進行覆蓋； 步驟二，基于門限距離Rth，計算第一區(qū)域和第三區(qū)域中的聯(lián)合區(qū)域中的每個 femtocell的干擾指示函數eOi,vj，VUeSp和femtocell的干擾度deOi); 步驟三，將第一區(qū)域和第三區(qū)域中的聯(lián)合區(qū)域中的femtocell進行分簇； 步驟四，建立femtocell到用戶的信道模型，并基于3D天線模型構建宏基站到用戶的 信道增益模型； 步驟五，建立3個區(qū)域中宏用戶和femtocell用戶的信噪比和吞吐量模型； 步驟六，針對進行小區(qū)宏用戶吞吐量進行優(yōu)化，提出3D波束優(yōu)化算法。
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