一种半静态干扰协调方法 【技术领域】
本发明涉及蜂窝无线通信领域的干扰协调技术，特别是涉及一种半静态干扰协调方法。
背景技术
在长期演进(LTE)系统中，下行信道采用正交频分多址(OFDMA)，上行信道采用单载波频分多址(SC-FDMA)作为核心传输技术。上述传输技术利用正交频率子信道对用户进行区分，可以保证小区内用户间的干扰极小，以致可以忽略，因此，小区内用户所受的干扰主要来自相邻小区。特别是在同频组网情况下，相邻小区之间，特别是小区的边缘地区会存在相互干扰的情况，这样，就有必要引入小区间干扰协调技术(Inter-Cell InterferenceCoordination，ICIC)。
干扰协调，也称干扰避免，是通过对于资源的合理规划和限制使用，使得小区之间的干扰得到一定程度上的减少，以提升边缘用户的用户体验。也就是说，它是在一定程度上通过牺牲小区中心用户的性能，来改善小区边缘用户的性能。干扰协调的方法很多，比较典型的是基于软频率复用的干扰协调方法。
软频率复用是传统频率复用方法的一种改进。所谓传统的频率复用方式是指将频率资源划分为许多不同的部分，然后相邻小区使用完全不同的频率资源，非相邻小区可以重复使用相同的频率资源。由于空间的隔离性，使得使用相同频率资源的小区之间的干扰可以保持在一定的水平之下，从而可以从系统的角度来提高整个系统的容量。由于传统的频率复用使得相邻小区使用的频率资源完全不同，虽然这可以大大提高小区边缘用户的性能，但是它牺牲了小区中心用户的通信质量和整个网络的容量，因此在对于频谱利用率要求很高的LTE系统中是不建议使用的。为了保证较高的频谱效率，同时兼顾小区中心用户和边缘用户的性能，很多厂商和研究机构提出了软频率复用的概念。
软频率复用的特点是在小区中心区域频率复用因子为1，而在小区边缘地区频率复用因子大于1，也就是说，各小区的中心区域使用的频率可以被完全地重复使用，而相邻小区的边缘区域使用的频率资源则不能重复使用。同时由于中心区域距离基站较近，可以使用较低的发射功率进行通信；小区边缘地区距离基站较远，需要使用较大的发射功率来进行通信。
以软频率复用为基础的干扰协调方法按照资源分配使用的周期不同可以分为三种基本的形式，即：动态干扰协调、静态干扰协调和半静态干扰协调。
其中，动态干扰协调是指各个小区之间可以非常灵活，同时非常快速地协调使用可用的频率资源，功率资源(动态干扰协调的周期一般是若干毫秒)。比如，A和B是相邻小区，如果A小区的用户较多而B小区的边缘用户较少，那么就可以将A小区的边缘使用频率资源增大，而B小区的边缘使用频率资源减小。当然，小区的边缘用户是随时变化的，因此这种资源调整的周期应该与边缘用户的变化周期一致。如果可以保证时间同步的话，还可以将资源的使用维度扩展到时间维度；如果可以保证智能天线的高效使用，还可以将资源的使用维度扩展到空间维度。
显然，这种动态干扰协调可以很好地适应小区的业务变化，特别是边缘用户的业务变化情况。通过在不同业务负载的小区间灵活配置可用资源，在保证一定干扰水平的情况下，最大程度地满足各小区地业务需求。但是，考虑到小区内部首先需要对干扰水平进行测量和评估，同时，小区间还需要即时快速地传递相应的干扰信息和资源使用情况，使得小区间通信的系统开销大大增加，基站计算复杂度也相应加大。甚至在一些情况下，因为动态软频率复用的引入而带来的系统开销还大于其带来的干扰协调增益的提升，因此这种方法通常只是作为一种参考标准，并没有在实际中进行推广应用。
静态干扰协调是将干扰协调在网络规划和调整阶段进行实施，调整的周期通常以天为单位。在网络规划或监测的时候，不同小区的边缘用户在长期的统计数据中会呈现出一定的规律，包括小区间负载的均衡性，小区间负载波动的规律性。通常，这些特性都可以作为小区间静态软频率复用的参考依据。比如，在某些周末人群聚居的地区，就可以在这些负载高峰时期增大相应小区，特别是边缘地区的可用资源，使得该地区的干扰可以保持在一定较低的水平，同时该小区及其相邻小区的总吞吐量不受太大影响。
静态干扰协调的这种长周期性带来的好处是系统开销的下降，包括单位时间内小区间信令交互和信息反馈量的降低、基站计算复杂度的降低等等。当然，这种开销的下降也是有代价的，即对于某些不符合当前资源配置的情况，该方案无法做到灵活应对，进行针对性的处理。
半静态干扰协调的执行周期介于动态干扰协调和静态干扰协调之间，它的提出是在系统开销和性能之间做出的一种权衡。半静态干扰协调的执行周期一般以分钟为单位。由于小区的业务分布及负载大小是不断变化的，但是这种变化也是有一定规律可以遵循的。半静态干扰协调就是在遵循这种大规律的前提下结合具体的干扰情况来进行干扰协调操作，使系统用于干扰协调的开销和系统干扰水平控制在一定的水平，大大提升小区边缘用户的性能，同时尽可能降低对中心用户带来的影响。正是由于半静态这种折中特性，使得半静态干扰协调能够被标准化组织所重视，并且作为推广应用的一种基础特征。
但是，目前存在的半静态干扰协调方法通常都是针对各小区负载分布均匀的场景，即各小区的业务负载量完全相同的应用场景，由于每个小区用于干扰协调的预留资源不可变，导致其不能适用于各小区负载分布不均匀的场景，也就是说，在各小区负载分布不均匀的场景下，现有的半静态干扰协调技术方案无法有效地实现干扰协调。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种半静态干扰协调方法，该方法既适用于各小区负载分布均匀的场景，也适用于各小区负载分布不均匀的场景。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种半静态干扰协调方法，包括以下步骤：
a、当系统处于初始状态时，各基站根据预设的频率分配策略，为其小区配置频率资源，所述频率资源包括活动带宽；
b、用户设备UE进入小区干扰测量和报告阶段后，当所述UE所属的基站接收到邻小区基站发送的联合干扰协调请求时，执行联合干扰协调过程；当所述UE所属的基站收到所述UE发送的干扰测量报告时，根据所述干扰测量报告和其小区的活动带宽，执行分布式干扰协调过程。
较佳的，所述频率分配策略为：
对于采用N小区模型的网络结构，根据公式和确定各小区的干扰协调预留资源fi和活动带宽Ai；
其中，0＜i≤N，0＜j≤N，i≠j，F为系统的总的干扰协调预留资源；A为系统的总的活动带宽；fi为分配给N个相邻小区中的第i个小区的干扰协调频率资源；Ai为分配给N个相邻小区中的第i个小区的活动带宽。
较佳的，所述分布式干扰协调为：
x1、基站根据当前接收到的所述UE发送的干扰测量报告，确定所述UE所在小区的干扰水平；
x2、判断所述干扰水平是否大于预设的最大干扰门限值，如果是，则执行步骤x3，否则执行步骤x6；
x3、按照预设的活动带宽调整策略，增大所述小区的活动带宽，将分布式干扰协调计数器加一；
x4、判断所述分布式干扰协调计数器是否大于预设的最大干扰门限值，如果是执行步骤x5；否则，返回执行步骤b；
x5、向邻小区基站发送联合干扰请求，返回执行步骤b；
x6、判断所述干扰水平是否小于预设的最小干扰门限值，如果是，则执行步骤x7，否则，将所述分布式干扰协调计数器置零，返回执行步骤b；
x7、判断所述小区是否存在活动带宽，如果是，则执行步骤x8，否则返回执行步骤b；
x8、按照预设的活动带宽调整策略，减小所述小区的活动带宽，返回执行步骤b。
较佳的，所述联合干扰协调为：
所述基站将从邻小区基站处接收到的联合干扰协调请求，发送至已知的服务节点；
所述服务节点根据接收到的所述联合干扰协调请求消息，进行资源的联合优化分配。
较佳的，所述服务节点为移动管理实体、服务网关或由系统预先指定的基站。
综上所述，本发明提出的半静态干扰协调方法，通过在为各小区配置频率资源时引入了活动带宽概念，使得各小区所使用的频率资源能够随着小区负载变化而动态变化，从而使本发明不仅能够在各小区负载分布均匀的场景下，还可以在各小区负载分布不均匀的场景下，有效实现干扰协调。另外，本发明通过在所述分布式干扰协调无效时，才向邻小区基站发送联合干扰协调请求，将分布式干扰协调与联合干扰协调在本发明中得到了有效结合，确保了在有效降低相邻小区间的干扰水平的前提下，尽可能地减少系统开销。
【附图说明】
图1为活动带宽配置方式示例图；
图2为本发明实施例一的流程图；
图3为网络结构采用3小区模型时的小区频率资源配置示意图；
图4为网络结构采用7小区模型时的一种小区频率资源配置示意图；
图5为网络结构采用7小区模型时的另一种小区频率资源配置示意图；
图6为图2步骤202中的分布式干扰协调的流程图。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
本发明的主要思想是：针对现有半静态干扰协调方法无法适用于各小区负载分布不均衡的情况，本发明在对各小区配置频率资源时引入了活动带宽概念，该活动带宽为预留资源中可由多小区共享使用的频率资源，各小区可以按照各自实际需要动态地调整自己所使用的活动带宽大小，这样，各小区所使用的频率资源能够随着小区负载变化而动态变化，从而使本发明在各小区负载分布不均匀的场景下能够有效实现干扰协调。
这样，能够合理地避免现有技术中每个小区用于干扰协调的预留资源不可变所导致的不能适用于各小区负载分布不均匀的场景的问题。
活动带宽是一个逻辑上的概念，它在实际频谱上可以非常灵活地进行部署。例如，可以各小区共享一部分活动带宽(参见图1-a所示)，也可以各小区分别划定一部分活动带宽(参见图1-b、c所示)，针对后者，又可以将活动带宽进行连续地分配(参见图1-b)或者是离散地分配(参见图1-c)。进行连续地活动带宽分配实现起来比较简单，进行离散的活动带宽分配实现起来有一定难度，但是可以获得额外的频率分集增益，具体选择何种方式，可以根据实际需要来确定。
另外，活动带宽的使用可以是分等级的，也就是说，不同的非活动带宽部分可以按照一定的优先级顺序使用活动带宽，从而可以在使用活动带宽的过程中最大限度地避免频率资源重复使用的情况发生，因此，可以将可能发生干扰的可能性降低到最小。
如图2所示，本发明实施例一的半静态干扰协调方法，主要包括以下步骤：
步骤201、当系统处于初始状态时，各基站根据预设的频率分配策略，为其小区配置频率资源，所述频率资源包括活动带宽。
需要说明的是，实际应用中，当系统处于初始状态时，基站根据预设的频率分配策略为小区配置的所述频率资源不仅包括现有技术中配置的中心区域使用的频率资源和边缘区域使用的干扰协调预留资源，还包括活动带宽资源。这里，通过引入活动带宽的配置，使得系统此后可以根据小区的实际需要，通过调整小区的活动带宽大小，实现分布式干扰协调。
所述频率分配策略为：
对于采用N小区模型的网络结构，根据公式和确定各小区的干扰协调预留资源fi和活动带宽Ai；
其中，0＜i≤N，0＜j ≤N，i≠j，F为系统的总的干扰协调预留资源；A为系统的总的活动带宽；fi为分配给N个相邻小区中的第i个小区的干扰协调频率资源；Ai为分配给N个相邻小区中的第i个小区的活动带宽。
通过上述频率分配策略，N个相邻小区配置的干扰协调预留资源之间、活动带宽资源之间以及干扰协调预留资源和活动带宽资源之间将互不重叠。
例如，当N＝3，即网络结构采用的是3小区模型时，可以按图3所示为小区配置频率资源。该模型中，第i小区的边缘区域可以使用干扰协调预留资源fi以及相应的活动带宽资源Ai，其中，i＝1，2，3。小区的中心区域可以使用除其边缘小区之外的频率资源。在该模型中，活动带宽既可以采用三小区共享的方式，也可以采用连续分配的各小区独立使用的方式，或者是采用离散分配的各小区独立使用的方式。
当N＝7，即网络结构采用的是7小区模型时，可以按图4所示为小区配置频率资源。该模型中，第i小区的边缘区域可以使用干扰协调预留资源fi以及相应的活动带宽资源Ai，其中，i＝1，2，…，7。小区的中心区域可以使用除边缘小区之外的频率资源。在该模型中，活动带宽既可以采用七小区共享的方式，也可以采用连续分配的各小区独立使用的方式，或者是采用离散分配的各小区独立使用的方式。
当N＝7，即网络结构采用的是7小区模型时，还可以按图5所示为小区配置频率资源。该模型中小区负载情况具有对称特点，所以在干扰协调预留资源和活动带宽划分上可以采用对称的划分方式。第i小区的边缘区域可以使用干扰协调预留资源fi以及相应的活动带宽资源Ai，其中，i＝1，2，3。小区中心区域可以使用除边缘小区之外的频率资源。在该模型中，活动带宽既可以采用七小区共享的方式，也可以采用连续分配的各小区独立使用的方式，或者是采用离散分配的各小区独立使用的方式。
步骤202、UE进入小区干扰测量和报告阶段后，当所述UE所属的基站接收到邻小区基站发送的联合干扰协调请求时，执行联合干扰协调过程，当所述UE所属的基站收到所述UE发送的干扰测量报告时，根据所述干扰测量报告和其小区的活动带宽，执行分布式干扰协调过程。
通过本步骤，基站可以根据实际干扰水平，通过联合干扰或分布式干扰协调过程实现干扰协调。由于联合干扰协调过程通过减少使用的频率资源、降低发射功率等操作实现，这将造成系统吞吐下降、信令开销大，但是会有效降低相邻小区间的干扰水平、提高信噪比；而分布式干扰协调则相对于联合干扰协调实现简单，但是只能从一定程度上进行干扰的规避。本步骤将有效地结合上述两种方式的优点，实现干扰协调。具体而言，当UE进入小区干扰测量和报告阶段后，在需要进行干扰协调时，首先进行分布式干扰协调，在分布式干扰协调无效的情况下，再通过向邻小区基站发送联合干扰协调请求，发起联合干扰协调过程。
所述联合干扰协调过程可以为：
所述基站将从邻小区基站处接收到的联合干扰协调请求，发送至已知的服务节点；所述服务节点根据接收到的所述联合干扰协调请求消息，进行资源的联合优化分配。
这里，所述服务节点可以为移动管理实体、服务网关或由系统预先指定的基站；所述服务节点进行资源的联合优化分配的方法主要包括：减少使用的频率资源、降低发射功率等，具体方法可以采用现有方法实现，在此不再赘述。
所述分布式干扰协调的具体过程包括：
步骤601、基站根据当前接收到的所述UE发送的干扰测量报告，确定所述UE所在小区的干扰水平；
这里，确定所述UE所在小区的干扰水平的具体方法可采用现有技术实现，在此不再赘述。
步骤602、判断所述干扰水平是否大于预设的最大干扰门限值，如果是，则执行步骤603，否则执行步骤606；
这里，当判断出所述干扰水平大于预设的最大干扰门限值时，说明当前的干扰水平超出了系统允许的范围，此时将会通过步骤603增加该小区的活动带宽以降低干扰水平；而当判断出所述干扰水平不大于预设的最大干扰门限值时，说明当前的干扰水平处于系统所允许的范围内，此时不需要增加该小区的活动带宽，但为了使活动带宽资源得到高效利用，还需要遵循“及时释放，适量占用”的原则，通过步骤606判断是否需要进一步释放其部分的活动带宽资源，以在满足需要的前提下尽量减少对活动带宽的占用。
步骤603、按照预设的活动带宽调整策略，增大所述小区的活动带宽，将分布式干扰协调计数器加一；
这里，通过引入所述分布式干扰协调计数器可以防止分布式干扰协调在无法有效规避干扰时仍然持续进行，以避免系统资源的浪费。
实际上，分布式干扰协调计数器体现的是分布式干扰协调和集中式干扰协调(即联合干扰协调)的一种折中，实际应用中，可以根据实际需要，通过设置分布式干扰协调计数器的门限值，调整分布式干扰协调和集中式干扰协调在干扰协调过程中各自占有的比重。例如，当该门限值设置比较小时，将会降低分布式干扰协调控制所占比重，提高集中式干扰协调控制所占比重，也就是说，如果分布式干扰协调不能快速地降低干扰，则会发起进行多小区的联合干扰协调；同样，当该门限值设置比较大时，将会提高分布式干扰协调控制所占比重，降低集中式干扰协调控制所占比重，也就是说，分布式干扰协调可以在比较长的时间内尝试降低干扰，该较长时间的尝试失败后，再发起进行多小区的联合干扰协调。
这里，所述活动带宽调整策略可以为：
活动带宽的调整步长保持不变，用于增大活动带宽的调整周期设置较长，用于减小活动带宽的调整周期设置较短；或者，
活动带宽的调整周期保持不变，用于增大活动带宽的调整步长设置较小，用于减小活动带宽的调整步长设置较大。
所述活动带宽调整策略中，调整步长的大小决定了单次调整的幅度，调整周期决定了单次调整的时间长度。当调整步长保持不变的情况下调整周期变长，或者，当调整周期保持不变的情况下调整步长设置较小，都会使单次调整速度较慢；而当调整步长保持不变的情况下调整周期变短，或者，当调整周期保持不变的情况下调整步长设置较大，都会使单次调整速度较快。所述活动带宽调整策略，可以使活动带宽的增加速度较慢，可以使活动带宽的减小速度较快。这里，通过使活动带宽的增加速度较慢，可以避免活动带宽的增加速度快时，容易出现的相同资源被同时使用的情况，而干扰之所以会产生，就是因为有相同的资源被同时使用，所以使活动带宽的增加速度较慢可以避免增加系统的干扰水平。有利于在实现干扰协调的过程中最大限度地保证边缘用户的现有通信质量。另外，由于减小活动带宽时不会引入干扰，因此，这里使活动带宽的减小速度较快，以确保资源得到较快释放，进一步提高系统的吞吐量。
在实际应用中，各小区的调整步长和调整周期可以根据其干扰水平灵活设置。比如，可以通过参数表查表的方式来获得当前小区的活动带宽调整步长和周期。当基站通过UE获得本小区的干扰水平之后，可以将其进行量化并且同参数表进行比较，参数表中会给出不同干扰水平下的推荐调整步长和调整周期，基站通过比较之后选择适合于本小区的活动带宽调整步长及调整周期，并进行活动带宽的调整。
步骤604、判断所述分布式干扰协调计数器是否大于预设的最大干扰门限值，如果是执行步骤605；否则，返回执行步骤202；
本步骤用于判断是否需要通过联合干扰协调降低干扰水平。具体而言，当所述分布式干扰协调计数器大于预设的最大干扰门限值时，说明此时分布式干扰协调已无法有效地将干扰水平降低到系统能够接受的水平，此时需要通过步骤605发起联合干扰过程，而当所述分布式干扰协调计数器不大于预设的最大干扰门限值时，说明还可以继续利用分布式的干扰协调过程，即返回步骤202。
步骤605、向邻小区基站发送联合干扰请求，返回执行步骤202；
这里，通过所述联合干扰请求触发联合干扰协调过程的执行，也就是说，邻小区基站收到所述联合干扰请求后会发起联合干扰协调过程。
步骤606、判断所述干扰水平是否小于预设的最小干扰门限值，如果是，则执行步骤608，否则，执行步骤607；
这里，当所述干扰水平小于预设的最小干扰门限值时，说明如果所述小区存在活动带宽，则适当地减少该活动带宽后其干扰水平依然满足系统需要，此时，可以进一步减少该小区的活动带宽；
步骤607、将所述分布式干扰协调计数器置零，返回执行步骤202；
步骤608、判断所述小区是否存在活动带宽，如果是，则执行步骤609，否则返回执行步骤202；
步骤609、按照所述活动带宽调整策略，减小所述小区的活动带宽，返回执行步骤202。
本步骤通过减少活动带宽，使得该小区活动带宽的配置更合理，符合前述“及时释放，适量占用”的原则，一方面能够提高系统活动带宽资源的利用率，另一方面能够为负载较大、干扰水平较高的小区提供更多可以使用的活动带宽资源，从而实现系统负载不均衡情况下的干扰协调。
在所述分布式干扰协调的具体过程中，可以看出本发明实施例一只有在干扰水平大于预设的最大干扰门限或小于预设的最小干扰门限时，才会对相应的活动带宽进行调整或是发起联合干扰协调，而不是每时每刻都进行活动带宽的调整。因此，本发明的干扰协调方法是半静态的，这样，可以以较少的系统开销进行较大程度地干扰协调，从而使相邻用户的干扰水平符合系统要求。
通过上述技术方案可知，本发明提出的半静态干扰协调方法，通过在为各小区配置频率资源时引入了活动带宽概念，使得各小区所使用的频率资源能够随着小区负载变化而动态变化，从而使本发明不仅能够在各小区负载分布均匀的场景下，还可以在各小区负载分布不均匀的场景下，有效实现干扰协调。另外，本发明通过在所述分布式干扰协调无效时，才向邻小区基站发送联合干扰协调请求，将分布式干扰协调与联合干扰协调的在本发明中得到了有效结合，确保了在有效降低相邻小区间的干扰水平的前提下，尽可能地减少系统开销。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。