一种基于信干噪比的小区基站范围扩展及基站选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种小区基站范围扩展及基站选择方法，尤其是设及一种基于信干噪 比的小区基站范围扩展及基站选择方法。
【背景技术】 阳00引传统的蜂窝式网络由宏蜂窝小区构成，每小区的覆盖半径大多为Ikm~25虹1。由 于覆盖半径较大，所W基站的发射功率较强，一般在IOWW上。宏小区是面积很大的区域， 基站发射天线通常架设在周围建筑物上方。通常，在收发之间没有直达路径。
[0003] 由于宏小区边缘用户性能差，通过加入微微基站可提高宏小区边缘用户性能，即 将宏小区边缘用户从宏基站卸载到微微基站。然而在宏基站-微微基站异构网络方案下， 微微小区布置在宏小区中，半径比较小，覆盖范围有限，微微小区与宏小区重叠的区域会受 到宏基站强烈的小区间共信道干扰，且过多添加微微基站会产生大量的干扰。该问题得到 广泛讨论，3GPPTSG-RAN#54次会议指出，对于宏基站-微微基站异构网络方案的干扰管理 需更长远的研究。
[0004] 小区范围扩展，是利用低功率基站通过频率复用方式来改善宏小区边缘用户性 能，即增加微微基站的覆盖范围。提高微微小区覆盖范围可W在一定程度上解决上述问题。 在宏小区与微微小区关联区域，它通过加入非负偏置值到被测得的参考信号接收功率来判 断小区扩展范围。然而如果偏置值设置不当，会带来较多的干扰，如何针对微微小区范围扩 展偏置值进行设定与选择是提高系统性能与用户服务质量的因素之一，经对现有异构网络 小区范围扩展技术的文章进行检索，有W下发现：
[0005] PengTian等人(PengTian,HuiTian,JianchiZhu,LanChen,Xiaoming She.An曰d曰ptivebi曰sconfigur曰tionstr曰tegyforr曰ngeextensionin LTE-AdvancedHeterogeneousNetwork,CommunicationTechnologyand Application(ICCTA) ,2011:336-340)提出一种通过比较某一时间点时微微小区和宏小区 的边缘用户吞吐量与平均用户吞吐量比值大小，W及各基站负载情况，判定该时间点微微 基站所取偏置值相对于上一时间点偏置值是增加、减少还是不变。实现了自适应的选取偏 置值，保证了各基站的负载平衡，但未提出用户对信干噪比的要求，容易出现用户传输速率 高，而信号干扰噪声比低的情况。
[0006]BasimAYasir等人(BasimAYasir,GangSu,NasseerBachache. RangeExpansionForPicoCellinHeterogeneousLTE-ACellular Networks, 20122"'^InternationalConferenceonComputerScienceandNetwork Technology, 2012:1235-1240)利用路径损耗、下行链路参考信号接收功率和不同小区范围 扩展偏置值相结合，实现用户对基站的选择，保证了足够用户卸载到微微小区，但无法保证 用户通信时对信干噪比的要求。
[0007]KatsunoriKikuchi和HiroyukiOtsuka(ParameterOptimization forAdaptiveControlCREinHetNet,PersonalIndoorandMobile RadioCommunications(PIMRC),2013IEEE24thInternationalSymposium on, 2013:3334-3338)通过针对用户信干噪比累积概率分布曲线上不同点的取值情况，结合 控制变量的方法来确定最佳的口限信干噪比，自适应地选择不同的偏置值，提高了中屯、用 户与边缘用户的吞吐量，降低了宏基站的过载情况，但并未对用户最低信干噪比进行约束， 产生低信干噪比用户。
[0008] ArchanaKamal和VineethaMathai(ANovelCellSelectionmethodfor LTEHetNet,CommunicationsandSignalProcessing(ICCSP), 2014International Conferenceon, 2014:738-742)提出一种网络协同小区选择方案，使用户初始化选择微微 小区后，根据该小区基站的用户连接情况进一步判断是否与该小区相连接，该方法解决了 由于微微小区过载而使部分用户无法通信的问题，但文中并未针对小区边缘用户进行管 理，不能保证小区边缘用户的传输速率。
[0009] 从现有技术来看，研究微微基站与宏基站共存的异构网络下的小区扩展与小区选 择仍然具有十分重要的现实意义。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种缓解宏基站通 信压力、提高用户平均吞吐量、保证用户通信最低信干噪比的基于信干噪比的小区基站范 围扩展及基站选择方法。
[0011] 该方法提出了一种新的用户对小区的选择机制，并实现小区范围扩展，根据异构 网络特性，W及用户对通信网络服务质量的需求，将用户服务质量中SINR(信号干扰噪声 tk，Si即曰1toInte;rferenceandNoiseRatio)因素考虑到小区选择当中，与RSRP(参考 信号接收功率，ReferenceSignalReceived化wer)联合参与偏置值的设定，实现小区范 围的扩展，并将各用户划分到所归属的小区中。
[0012] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0013] 一种基于信干噪比的小区基站范围扩展及基站选择方法，其特征在于，包括W下 步骤：
[0014] S01，建立宏基站-微微基站异构网络模型，该网络模型中，宏基站天线的扇区个 数为S，S> 1 ;
[0015] S02,令k二1,k为扇区编号；
[0016]S03，第k个扇区中的所有用户通过上行链路分别向宏基站及第k个扇区中的微微 基站反馈RSRP(参考信号接收功率，ReferenceSi即alReceived化wer)数据，其中，用户 U向基站i反馈的数据为RSRPA第k个扇区中微微基站个数为M，用户个数为N，i为基站 编号，宏基站编号为1，1《i《M+1，1《U《N;
[0017] S04,宏基站与第k个扇区中的微微基站根据所有用户反馈的RSRP数据，计算每 个用户归属于不同基站时的SINR(信号干扰噪声比，Si即altoInte;rferenceandNoise Ratio)数据：
[0019] 其中这IN巧为第U个用户归属于基站i时的SINR，N。为热噪声；
[0020] S05,为第k个扇区中的微微基站设定备选偏置值，包括较大偏置值bm。、和较小偏 置值bmm，(MB<bmin<bmax《20地；
[0021] S06,第k个扇区中的用户U通过比较来自宏基站的信号SiN巧、来自微微基站的 最大值，W及在基站内部设置的SINR口限值SINRth的大小，选择备选偏置值中的一 个添加至来自各微微基站的RSRPA然后与一个基站建立连接；
[0022] 第k个扇区中所有用户选择基站W后，若k<s，则令k值加1，并返回步骤S03,进行 下一个扇区的基站范围扩展及基站选择，若k=S，则所有扇区的基站范围扩展及基站选择 完成。
[0023] 所述的宏基站采用3扇区或6扇区天线模型。
[0024] 所述的步骤S03中，第U个用户向第i个基站反馈的数据RSRPi"计算式为：
[002引RSRPi - P i+Gsector-Lpath-Lpene-Lhunian-Lcable-Lshadcm-Gteniiinal
[0026] 其中，Pi为基站i的信号发射功率，G为扇区天线增益，Lpath为传播损耗，Lpew 为建筑物穿透损耗，Lh^。。为人体损耗，L。。,1。为线缆损失，L.had?为阴影衰落，GtMmmel为终端 天线增益。
[0027]所述的较大偏置值bmJ馬足6地《b 20地，较小偏置值bmi。满足 0地《bmin<6地。
[002引所述的较大偏置值bm。,和较小偏置值bmi。的选值包括W下步骤：
[0029] S0501，分别为bm。x、bml。设定备选值集合Sl、S2，其中Sl={6地+Abias， 6地巧Abias,…，20地}，S2= {0地，0地+Abias,…，6地-AbiasKAbias为偏置值变化 间隔，单位为地；
[0030] S〇5〇2,令bmax=m，bmin=n，mGSl，nGS2,利用下式计算bmax、bmin在所有取值排列 组合下的用户平均吞吐量提高百分比化rwg(m，n)和边缘用户吞吐量提高百分比化rcdge(m， n)的计算值：
阳的引其中，Avgbmg、=m,b。，,。=。为bm。,取m、bmm取n时的平均用户吞吐量