一种多小区波束形成方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字通信技术领域，特别是涉及一种多小区波束形成方法和装置。
【背景技术】
[0002] 由于异构网可以通过改进网络的拓扑结构实现系统性能的优化而成为移动通信 的研究热点之一。异构网由网络规划的高功率宏基站和位于其覆盖之下具有自主摆放特点 的低功率节点组成，低功率节点包括家庭基站、微微蜂窝和Relay站等，能够实现热点区域 覆盖、小区业务分流，从而获得小区分裂增益。异构网由于不同类型基站的功率、覆盖不同， 低功率节点的自主摆放特点，使得不同基站的控制信道、业务信道的干扰问题非常突出，异 构网面临巨大的技术挑战。
[0003] 在下一代演进系统如3GPP-LTE-A标准中，采用了小区间干扰协调技术来解决 由此造成的干扰问题，即 eICIC(enhanced inter-cell interference coordination schemes)。eICIC是LTE-A中标志性的关键技术之一，用于改善小区边缘覆盖，实现小区业 务分流为目的，如覆盖距离扩展（range extension,简称RE)。eICIC主要分为两类：第一 类为基于载波聚合技术的eICIC方案，第二类为基于时域ABS(almost blank subframes) 的方案。ABS通过在干扰小区中配置ABS子帧实现业务静默，而被干扰小区则使用这些ABS 子帧为原来在小区中受较强干扰的用户提供业务，从而实现了小区间干扰的协调。
[0004] 载波聚合作为LTE-A的关键技术之一，除了在聚合形成的大带宽上提供高速业务 以外，还能在成员载波（component carrier,简称CC)分辨率级别实现异构网络的频域干 扰避免。假设异构网络的带宽由两个成员载波组成：Π 和f2。为了实现宏基站和微微基 站的干扰协调，可以将Π 和f2分别分配给宏基站和微微基站的用户，从而实现用户业务 信道和控制信道的干扰避免；或者微微基站的小区中心用户可以分配和宏小区相同的成员 载波，而边缘用户则分配与宏基站不同的成员载波。这种方案的缺点是只能被LTE-A用户 采用，不能兼容LTE用户。所有上述技术的应用有一个重要的前提，即首先解决小区中的 用户服务小区选择问题。在蜂窝移动通讯网中，所有用户有一个归属的服务小区，为用户提 供广播、业务传输等服务。在传统的同构网中，用户的服务小区选择基于接收信号强度的 测量。在异构网中，由于新增节点的发射功率远低于宏基站，基于接收信号强度的服务小 区选择方法，将造成这些节点的覆盖范围很小，没有实现小区分裂增益最大化。围绕提高 低功率节点的优先级、扩大低功率节点覆盖范围这个目标，3GPP会议展开了研究与讨论，提 出了一些增强型的LTE-A异构网络小区选择与重选算法，主要是高通公司提出的RE (Range Extension)算法以及路损算法。RE算法的核心思想是在传统的服务小区选择算法中，给低 功率节点的接收功率RSRP (Reference Signal Receiving Power)增加一个大于0的bias 值（偏移值），而对宏小区的RSRP补偿值bias为0,从而降低低功率节点的门槛，增大UE 选择低功率节点作为服务小区的几率。在基于路径损耗的小区选择算法中，每个UE选择路 径损耗最低（Minimum Path Loss)的小区作为服务小区。
[0005] 上述方法使得低功率节点的覆盖范围显著增大，甚至可以与宏小区相仿。但是对 于处在低功率节点覆盖边缘的用户，即使采取干扰消除措施去除强干扰源的影响，由于其 服务小区（低功率节点）的发射功率过低而导致下行SINR(信干噪比）很低，从而引起小 区频谱利用率降低。
[0006] 当采用多天线技术时，小区间干扰协调可进一步在空域进行，如协作多点传输技 术（CoMP，Coordinated Multi-Point)，通过相邻小区间移动用户信道信息的交互，相邻小 区对边缘用户采取一定的干扰避免策略或者多个小区对移动用户进行联合传输，从而提高 边缘用户的吞吐量和高数据传输率的覆盖，减小边缘用户的干扰，提高小区吞吐量。在异构 网情形，COMP可以作为对上述eICIC技术的增强技术，在eICIC获得的增益之上，进一步获 得系统容量增加。
[0007] 目前小区间协作波束避免算法主要适用于同构网络场景。对于异构网络场景，由 于小区用户的信干比分布差异较大，使得传统的干扰避免算法如Zero Forcing(置零）算 法、SLNR(信干漏比）算法的有效性大大降低，同时，随着低功率节点密度增大，上述波束避 免算法将受到天线数目的限制，即自由度受限。
[0008] 综上所述可知现有技术存在如下技术问题：
[0009] (1)由于低功率节点的引入，产生了大量的边缘用户，目前已有的波束选择方法都 是基于同构小区的假设，但是在异构网络，不同性质的小区其信干比分布对用户的波束选 择影响较大；
[0010] ⑵异构网中引入的低功率节点采用多天线技术，对于密集异构网络，现有方法性 能受到自由度的限制。
【发明内容】
[0011] 鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种解决上述技术问题的基于信号和加 权干扰泄露比的多小区波束形成方法和装置。
[0012] 依据本发明的一个方面，提供了一种多小区波束形成方法，包括：
[0013] 以最大化本协作小区调度用户的信号强度、最小化本协作小区调度用户对其他协 作小区调度用户的加权干扰泄露为原则，计算异构网中各协作小区的波束形成矢量b q;
[0014] 基于计算结果，更新对应协作小区的波束形成矢量bq，以使各协作小区根据更新 后的波束形成矢量bq与对应的调度用户传输数据。
[0015] 可选地，本发明所述方法中，对于每个协作小区，计算所述的波束形成矢量bq，具 体包括：
[0016] 收集各协作小区调度用户根据预设的测量配置信息采集的测量数据；
[0017] 基于收集的测量数据，求取包含有未知量bq的本协作小区调度用户信号强度信息 以及本协作小区调度用户对其他协作小区调度用户的加权干扰泄露信息；
[0018] 通过调整本协作小区bq的取值，调整本协作小区调度用户信号强度以及本协作小 区调度用户对其他协作小区调度用户的加权干扰泄露的取值，并以最大化本协作小区调度 用户信号强度、最小化本协作小区调度用户对其他协作小区调度用户的加权干扰泄露为原 贝 1J，确定本协作小区bq的取值。
[0019] 可选地，本发明所述方法中，收集的测量数据包括：所有协作小区到所有调度用户 的信道、各协作小区的波束形成矢量、以及各协作小区调度用户接收到干扰信号的功率信 肩、。
[0020] 可选地，本发明所述方法中，收集的各协作小区的波束形成矢量，具体为：
[0021] 对于本协作小区，收集的波束形成矢量为待求解的变量；
[0022] 对于其他协作小区，若对应协作小区更新过波束形成矢量，则收集的波束形成矢 量为最近一次更新的矢量值；否则，收集的波束形成矢量为对应协作小区按照固有算法得 到的波束形成矢量初始值。
[0023] 可选地，本发明所述方法中，所述波束形成矢量
或者，
[0024] 式中，<为bq的共轭转置，
hqiq为本协作小区q到其调度用户的信 道，
hiiq为是其他协作小区i (i古q)到q小区调度用户的信道，λ &为加权 系数，
I表示矩阵A和B的最大广义特征值矢量，Q为协作小区的个数。
[0025] 可选地，本发明所述方法中，当各协作小区为集中式协作小区时，由预设的中心节 点逐一计算异构网中各协作小区调度用户的波束形成矢量bq，并将各波束形成矢量b q发送 至对应的协作小区；
[0026] 当各协作小区为分布式协作小区时，逐一由各协作小区计算自身小区调度用户的 波束形成矢量bq，并在每个协作小区计算得到对应的波束形成矢量b q后，将其发送至其他 协作小区。
[0027] 依据本发明的另一个方面，还提供了一种多小区波束形成装置，包括：
[0028] 计算模块，用于以最大化本协作小区调度用户的信号强度、最小化本协作小区调 度用户对其他协作小区调度用户的加权干扰泄露为原则，计算异构网中协作小区的波束形 成矢量b q ;
[0029] 更新模块，用于基于计算模块的计算结果，更新对应协作小区的波束形成矢量bq， 以使对应协作小区根据更新后的波束形成矢量b q与对应的调度用户传输数据。
[0030] 可选地，本发明所述装置中，所述计算模块，具体包括：
[0031] 信息收集单元，用于收集异构网中各协作小区调度用户根据预设的测量配置信息 采集的测量数据；
[0032] 变量求取单元，用于基于收集的测量数据，求取包含有未知量bq的本协作小区调 度用户信号强度信息以及本协作小区调度用户对其他协作小区调度用户的加权干扰泄露 信息；
[0033] 调整单元，用于通过调整本协作小区bq的取值，调整本协作小区调度用户信号强 度以及本协作小区调度用户对其他协作小区调度用户的加权干扰泄露的取值，并以最大化 本协作小区调度用户信号强度、最小化本协作小区调度用户对其他协作小区调度用户的加 权干扰泄露为原则，确定本协作小区bq的取值。
[0034] 可选地，本发明所述装置中，所述信息收集单元收集的测量数据包括：所有协作小 区到所有调度用户的信道、各协作小区的波束形成矢量、以及各协作小区调度用户接收到 干扰信号的功率信息；
[0035] 其中，对于本协作小区，收集的波束形成矢量为待求解的变量；
[0036] 对于