專利名稱：熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法。
背景技術(shù)：
由國際電信聯(lián)盟無線通信分部(ITU-R)定義的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(IMT-A)，又被廣泛的稱為4G。IMT-A系統(tǒng)的承載能力全面超越了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G，IMT-2000)。 根據(jù)ITU-R所提出的需求，IMT-A主要具備如下特征1)與早期IMT系統(tǒng)和固定網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)上的兼容性；2)與其它無線通信系統(tǒng)交互工作的能力；3)高質(zhì)量的無線業(yè)務(wù)；4)世界通用的用戶終端(UE)；5)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、服務(wù)于設(shè)備的用戶友好性；6)國際漫游支持；7)能夠支持更先進(jìn)業(yè)務(wù)與應(yīng)用的增強(qiáng)峰值傳輸速率(高速移動(dòng)場景支持到 100Mbit/s，低速移動(dòng)場景支持到lGbit/s)。為了滿足這些新的挑戰(zhàn)，第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)早已在其標(biāo)準(zhǔn)化范圍內(nèi)， 訂立了全面超越3G水平的系統(tǒng)目標(biāo)。3GPP的長期演進(jìn)系統(tǒng)(LTE)已經(jīng)能夠提供下行 (DL) IOOMbps與上行(UL) 50Mbps的網(wǎng)絡(luò)性能。但是，這個(gè)作為第一版發(fā)布的LTE系統(tǒng)， LTE R8版本，仍不足以滿足ITU的需求。于是，3GPP繼續(xù)推出了先進(jìn)的長期演進(jìn)(LTE-A) 系統(tǒng)。LTE-A是基于LTE R8的進(jìn)一步演進(jìn)版本，作為IMT-A的候選技術(shù)提案之一，其目標(biāo)系統(tǒng)性能旨在全面超越IMT-A的系統(tǒng)需求。與此同時(shí)，電機(jī)及電子學(xué)工程師聯(lián)合會(huì)(IEEE) 推出了另外一個(gè)IMT-A候選提案802. 16m,作為其相應(yīng)的3G標(biāo)準(zhǔn)全球微波接入互操作系統(tǒng) (802. 16e, WiMAX)的后續(xù)演進(jìn)。在標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中，異構(gòu)部署網(wǎng)絡(luò)，作為極大提高覆蓋與區(qū)域系統(tǒng)頻譜利用率的手段，將成為未來網(wǎng)絡(luò)部署的主要方式之一。異構(gòu)部署網(wǎng)絡(luò)，是在傳統(tǒng)蜂窩宏基站覆蓋的基礎(chǔ)上，增加新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。依據(jù)3GPP LTE中的定義，可以將異構(gòu)部署劃分為四種類型中繼、 分布式系統(tǒng)(也即射頻拉遠(yuǎn))、熱點(diǎn)覆蓋與家庭基站。不同部署類型的技術(shù)原理與面向的部署場景有所差異。調(diào)查研究表明，下一代無線通信業(yè)務(wù)的發(fā)生地將有較強(qiáng)的集聚性，如辦公場所等室內(nèi)熱點(diǎn)，或步行街等室外熱點(diǎn)。熱點(diǎn)地區(qū)的高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，也將有力的推動(dòng)熱點(diǎn)覆蓋的增加。在室外覆蓋的選擇上，熱點(diǎn)覆蓋微基站(PeNB)具有獨(dú)特的優(yōu)勢。其站址選擇通常是由運(yùn)營商來完成的。一些研究工作表明，這種開放式接入的熱點(diǎn)覆蓋相比限制用戶接入的覆蓋方式，能夠取得更好的系統(tǒng)性能。開放式熱點(diǎn)覆蓋中產(chǎn)生了一些新的系統(tǒng)特征，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面其一，干擾環(huán)境復(fù)雜。
熱點(diǎn)覆蓋的部署具有較強(qiáng)的不可預(yù)知性。在熱點(diǎn)覆蓋，PeNB的數(shù)量、配置參數(shù)(功率、天線高度等)與地理位置，在一定程度上，是由熱點(diǎn)地區(qū)的性質(zhì)決定的。通常情況下，這些屬性都具有一定的隨機(jī)性。因此，熱點(diǎn)覆蓋的干擾情況比傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)更為復(fù)雜。其二，用戶分布不均勻。傳統(tǒng)的接入控制算法，大都是通過大尺度增益最大的原則。熱點(diǎn)地區(qū)用戶密度與宏小區(qū)密度不同，結(jié)合這些用戶對服務(wù)質(zhì)量的要求之后，對覆蓋方式如選址位置、參數(shù)配置等帶來挑戰(zhàn)。其三，小區(qū)邊緣用戶的位置發(fā)生變化。異構(gòu)部署導(dǎo)致傳統(tǒng)意義上的小區(qū)邊緣用戶的分布發(fā)生改變。由于熱點(diǎn)小區(qū)的產(chǎn)生，介于熱點(diǎn)小區(qū)與宏小區(qū)邊緣的用戶群體成為了新的小區(qū)邊緣用戶。傳統(tǒng)服務(wù)小區(qū)邊緣用戶的方式將要發(fā)生改變。因此，在選址PeNB時(shí)，不僅要考慮PeNB發(fā)送功率的大小、所處的干擾環(huán)境，也要考慮用戶分布不均勻?qū)ο到y(tǒng)性能造成的影響。綜上所述，針對熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的覆蓋熱點(diǎn)用戶群的選址方法，充分考慮以上因素，平衡中央宏基站(MeNB)與PeNB、小區(qū)中心與小區(qū)邊緣的性能，充分挖掘網(wǎng)絡(luò)的性能潛力，提高資源的有效利用率，增加用戶滿意度，已成為亟待解決的一個(gè)重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法， 以平衡熱點(diǎn)區(qū)域與宏小區(qū)的負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)的邊緣頻譜利用率。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，所述小區(qū)包括一個(gè)中央宏基站和分布在小區(qū)內(nèi)的至少一個(gè)熱點(diǎn)基站，所述設(shè)置方法包括以下步驟Si、獲得包括熱點(diǎn)地區(qū)的范圍和用戶密度、非熱點(diǎn)區(qū)域的用戶密度、以及用戶分別到所述中央宏基站和所述熱點(diǎn)基站的包括各項(xiàng)大尺度衰落參數(shù)在內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)；S2、根據(jù)非熱點(diǎn)區(qū)域、熱點(diǎn)區(qū)域、宏基站和熱點(diǎn)基站的各項(xiàng)參數(shù)，分別得到在所述熱點(diǎn)基站與宏基站格局下形成的兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域分別為熱點(diǎn)區(qū)域中不存在宏基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述熱點(diǎn)基站、存在宏基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述宏基站的熱點(diǎn)邊緣區(qū)域；以及非熱點(diǎn)區(qū)域中不存在熱點(diǎn)基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述宏基站、存在熱點(diǎn)基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述熱點(diǎn)基站的非熱點(diǎn)邊緣區(qū)域；S3、根據(jù)系統(tǒng)需求，結(jié)合步驟S2中所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積以及所述兩個(gè)邊緣區(qū)域?qū)?yīng)的用戶密度，設(shè)置所述熱點(diǎn)基站。優(yōu)選地，所述步驟S2中得到在熱點(diǎn)基站與宏基站格局下形成的兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)包括以下步驟S21、設(shè)置所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶信干比的門限，作為衡量用戶是否接入熱點(diǎn)基站的判決門限；
S22、以所述待設(shè)置熱點(diǎn)基站的選址位置、發(fā)送功率、以及所述信干比門限為變量， 在所述宏基站干擾存在的前提下，得到所述熱點(diǎn)基站的設(shè)置結(jié)果與所述熱點(diǎn)基站實(shí)際覆蓋區(qū)域之間的關(guān)系函數(shù)；S23、根據(jù)步驟S22得到的關(guān)系函數(shù)，得到所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)，所述面積函數(shù)以所述熱點(diǎn)基站的選址位置、發(fā)送功率以及所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比門限為
自變量。優(yōu)選地，所述步驟S3包括S31、根據(jù)所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)和相應(yīng)邊緣區(qū)域的用戶密度，計(jì)算所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)是以所述熱點(diǎn)基站的選址位置、發(fā)送功率以及所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比門限為自變量的函數(shù)；S32、根據(jù)系統(tǒng)需求，得到所述兩個(gè)邊緣區(qū)域用戶數(shù)的約束條件，通過調(diào)節(jié)上述函數(shù)的自變量來滿足所述約束條件，進(jìn)而獲得所述熱點(diǎn)基站的設(shè)置結(jié)果。優(yōu)選地，在所述宏小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，以所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比為門限，所述熱點(diǎn)基站的實(shí)際覆蓋范圍以圓形區(qū)域表示。優(yōu)選地，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域用戶數(shù)的約束條件包括所述熱點(diǎn)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)小于或等于所述非熱點(diǎn)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)。優(yōu)選地，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域用戶數(shù)函數(shù)的自變量調(diào)節(jié)方式為固定所述熱點(diǎn)基站的發(fā)送功率和所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比門限，在所述約束條件的約束下，獲得所述熱點(diǎn)基站的選址位置。優(yōu)選地，所述熱點(diǎn)基站為微基站、中繼站或射頻拉遠(yuǎn)的天線端口。優(yōu)選地，所述熱點(diǎn)基站采用全向天線，所述宏基站采用扇區(qū)天線或全向天線。(三)有益效果本發(fā)明通過綜合考慮熱點(diǎn)基站的選址位置、發(fā)送功率、熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比門限、以及用戶密度等因素，對熱點(diǎn)基站進(jìn)行合理的設(shè)置，使得熱點(diǎn)基站更有效的覆蓋熱點(diǎn)用戶區(qū)域，減少由于熱點(diǎn)基站與宏基站相互干擾造成的邊緣用戶損失；能夠有效的提高邊緣用戶的數(shù)據(jù)速率，使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載更加均衡，且運(yùn)算復(fù)雜度低，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例在宏基站(MeNB)干擾下微基站(PeNB)的覆蓋缺陷示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例PeNB發(fā)送功率與信干比(SIR)門限值對PeNB實(shí)際覆蓋影響的SIR等值線示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例PeNB的位置對PeNB實(shí)際覆蓋影響的SIR等值線示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例PeNB邊緣用戶區(qū)域示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的仿真場景示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的仿真評估結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明如下。假設(shè)一個(gè)小區(qū)中心有一個(gè)配備了全向天線的宏基站(MeNB)，其位置坐標(biāo)為(0，0)。一個(gè)微基站(PeNB)的位置坐標(biāo)為(d，0)，d > 0滿足MeNB與PeNB部署的最小間距要求。設(shè)不存在MeNB干擾時(shí)，此PeNB的覆蓋半徑為rd，在僅考慮大尺度衰落的前提下，對于小區(qū)內(nèi)任意一個(gè)用戶，其接收到送往MeNB與PeNB導(dǎo)頻信號功率分別表示為Prjm = Pm-am-bmlogdm,(1)Prjp = Pp-ap-bplogdp,(2)其中，對于MeNB，Pm表示發(fā)送功率，bm表示用戶到MeNB的路徑損耗因子，Eim表示用戶到MeNB的其它大尺度衰落參數(shù)(如陰影衰落與其它常數(shù))，dm表示用戶到MeNB的距離。 類似的，對于PeNB，bp表示用戶到PeNB的路徑損耗因子， 表示用戶到PeNB的其它大尺度衰落參數(shù)(如陰影衰落與其它常數(shù))，dp表示用戶到PeNB的距離，其發(fā)送功率大小為Pp。設(shè)定所述用戶接入PeNB的信干比WR門限值為Xth，在僅考慮路徑損耗的情況下， 所述用戶接入PeNB的S^滿足不小于門限λ th的條件表示為
權(quán)利要求
1.一種熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，所述小區(qū)包括一個(gè)中央宏基站和分布在小區(qū)內(nèi)的至少一個(gè)熱點(diǎn)基站，其特征在于，所述設(shè)置方法包括以下步驟51、獲得包括熱點(diǎn)地區(qū)的范圍和用戶密度、非熱點(diǎn)區(qū)域的用戶密度、以及用戶分別到所述中央宏基站和所述熱點(diǎn)基站的包括各項(xiàng)大尺度衰落參數(shù)在內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)；52、根據(jù)非熱點(diǎn)區(qū)域、熱點(diǎn)區(qū)域、宏基站和熱點(diǎn)基站的各項(xiàng)參數(shù)，分別得到在所述熱點(diǎn)基站與宏基站格局下形成的兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域分別為熱點(diǎn)區(qū)域中不存在宏基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述熱點(diǎn)基站、存在宏基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述宏基站的熱點(diǎn)邊緣區(qū)域；以及非熱點(diǎn)區(qū)域中不存在熱點(diǎn)基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述宏基站、存在熱點(diǎn)基站干擾時(shí)應(yīng)該接入所述熱點(diǎn)基站的非熱點(diǎn)邊緣區(qū)域；53、根據(jù)系統(tǒng)需求，結(jié)合步驟S2中所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積以及所述兩個(gè)邊緣區(qū)域?qū)?yīng)的用戶密度，設(shè)置所述熱點(diǎn)基站。
2.如權(quán)利要求1所述的熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，其特征在于，所述步驟S2中得到在熱點(diǎn)基站與宏基站格局下形成的兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)包括以下步驟521、設(shè)置所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶信干比的門限，作為衡量用戶是否接入熱點(diǎn)基站的判決門限；522、以所述待設(shè)置熱點(diǎn)基站的選址位置、發(fā)送功率、以及所述信干比門限為變量，在所述宏基站干擾存在的前提下，得到所述熱點(diǎn)基站的設(shè)置結(jié)果與所述熱點(diǎn)基站實(shí)際覆蓋區(qū)域之間的關(guān)系函數(shù)；523、根據(jù)步驟S22得到的關(guān)系函數(shù)，得到所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)，所述面積函數(shù)以所述熱點(diǎn)基站的選址位置、發(fā)送功率以及所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比門限為自變量。
3.如權(quán)利要求1所述的熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，其特征在于，所述步驟S3包括531、根據(jù)所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)和相應(yīng)邊緣區(qū)域的用戶密度，計(jì)算所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)是以所述熱點(diǎn)基站的選址位置、發(fā)送功率以及所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比門限為自變量的函數(shù)；532、根據(jù)系統(tǒng)需求，得到所述兩個(gè)邊緣區(qū)域用戶數(shù)的約束條件，通過調(diào)節(jié)上述函數(shù)的自變量來滿足所述約束條件，進(jìn)而獲得所述熱點(diǎn)基站的設(shè)置結(jié)果。
4.如權(quán)利要求3所述的熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，其特征在于，在所述宏小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，以所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比為門限，所述熱點(diǎn)基站的實(shí)際覆蓋范圍以圓形區(qū)域表示。
5.如權(quán)利要求3所述的熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，其特征在于，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域用戶數(shù)的約束條件包括所述熱點(diǎn)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)小于或等于所述非熱點(diǎn)邊緣區(qū)域的用戶數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，其特征在于，所述兩個(gè)邊緣區(qū)域用戶數(shù)函數(shù)的自變量調(diào)節(jié)方式為固定所述熱點(diǎn)基站的發(fā)送功率和所述熱點(diǎn)基站服務(wù)用戶的信干比門限，在所述約束條件的約束下，獲得所述熱點(diǎn)基站的選址位置。
7.如權(quán)利要求1所述的熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，其特征在于，所述熱點(diǎn)基站為微基站、中繼站或射頻拉遠(yuǎn)的天線端口。
8.如權(quán)利要求1所述的熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，其特征在于，所述熱點(diǎn)基站采用全向天線，所述宏基站采用扇區(qū)天線或全向天線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱點(diǎn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的熱點(diǎn)基站設(shè)置方法，所述小區(qū)包括一個(gè)中央宏基站和分布在小區(qū)內(nèi)的至少一個(gè)熱點(diǎn)基站，所述設(shè)置方法包括以下步驟S1、獲得包括熱點(diǎn)地區(qū)的范圍和用戶密度、宏小區(qū)的用戶密度、以及用戶分別到所述中央宏基站和所述熱點(diǎn)基站的各項(xiàng)大尺度衰落參數(shù)在內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)；S2、根據(jù)宏小區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)域、宏基站和熱點(diǎn)基站的各項(xiàng)參數(shù)，分別得到在所述熱點(diǎn)基站與宏基站格局下形成的兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積函數(shù)；S3、根據(jù)系統(tǒng)需求，結(jié)合步驟S2中所述兩個(gè)邊緣區(qū)域的面積以及所述兩個(gè)邊緣區(qū)域?qū)?yīng)的用戶密度，設(shè)置所述熱點(diǎn)基站。本發(fā)明能夠有效的平衡熱點(diǎn)區(qū)域與宏小區(qū)的負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)的邊緣頻譜利用率，復(fù)雜度低，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號H04W28/08GK102325331SQ20111020420
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者張平, 張珂, 張緯棟, 戴慧玲, 王坦, 王瑩, 石聰 申請人:北京郵電大學(xué)