基于有源天线三维波束模型的lte异构网络干扰协调方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于有源天线三维波束模型的LTE 异构网络干扰协调方法。
【背景技术】
[0002] 在蜂窝网络中，估计有2/3的语音业务和90%以上的数据业务发生在室内。因此， 对于移动运营商来说，为话音、视频以及高速数据业务提供良好的室内覆盖变得日益重要。 正是在这种情况下，业界提出了femtocell技术，也称为家庭基站技术。Femtocell不用连 接到蜂窝核心网，具有安装简单、自配置自由化、即插即用的特点，和现存的宏基站采用同 频组网方式。
[0003] 在宏蜂窝网络中，引入了femtocell技术，会带来很多优势，但是也会给宏蜂窝网 络带来许多技术挑战。其中，最关键的问题是femtocell与宏蜂窝网络的干扰管理问题，直 接影响到femtocell网络的性能。由于femtocell使用的频段与现有的宏蜂窝网络使用的 授权频段相同，femtocell与宏小区之间的同频干扰将会直接影响两个网络的性能，同时， femtocell部署的随机性和大规模性，使得femtocell之间的同频干扰也变得尤为严重。
[0004] 在LTE-A技术后续演进中，有源天线波束赋形技术在3GPP标准中提出，可以提高 系统的容量。有源天线系统不仅有水平方向的天线阵元，同时也有垂直方向的天线阵元，每 一个天线阵元都有一个独立的射频单元，可以灵活地控制波束的水平和垂直方向。
[0005] 当宏基站采用有源天线技术（AAS)进行配置后，即采用LTE三维（3D)垂直扇区模 型，将小区中心和边缘区域分别采用内外2个波束分别进行覆盖，有效调整内外波束的下 倾角，可以提高系统的容量。不过，在LTE异构网络中，引入了AAS3D波束模型，宏基站和 femtocell之间的干扰就会变得更复杂，不仅要考虑内外波束的同频干扰，也需要考虑宏小 区和微小区的跨层干扰。因此，针对AAS3D波束模型的LTE异构网络，需要采用一种有效 的干扰协调策略进行干扰控制。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协 调方法，采用AAS3D波束进行小区覆盖，旨在解决基于AAS3D波束覆盖的LTE异构网络 中的宏基站和femtocell之间的跨层干扰问题以及内外波束间的同频干扰问题。通过优 化小区中宏用户的功率和调整内外小区的3D波束的下倾角，减小内外波束间的同频干扰 问题，提升小区中宏用户的性能；同时，有效控制宏小区和femtocell小区之间的干扰并对 femtocell进行分簇复用，提高femtocell用户的总吞吐量。采用本发明，可以提升小区的 总吞吐量和小区边缘宏用户的吞吐量，并保证小区边缘宏用户的公平性。
[0007] 本发明是这样实现的，一种基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调 方法，该基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法采用AAS3D波束覆盖的 LTE异构网络中，宏基站采用内外2波束的3D天线进行覆盖，femtocell仍采用全向天线进 行热点覆盖；将小区从内到外划分为3个区域，最里面的区域中的宏用户采用内波束进行 覆盖，最外面的区域采用外波束进行覆盖，中间环状区域采用2个波束联合处理来提供服 务，并针对区域中的femtocell进行分簇复用，进行小区中内外波束的下倾角调整和资源 分配；
[0008] 具体包括以下步骤：
[0009] 步骤一，将小区从里到外依次分为3个区域，最里面区域是采用完全的内波束进 行覆盖，中心的环形区域采用内外2个波束的联合传输进行传输数据，最外面区域采用外 波束进行覆盖；最里面区域为第一区域，中心的环形区域为第二区域，最外面区域为第三区 域；
[0010] 步骤二，基于门限距离，计算第一区域和第三区域中的联合区域中的每个 femtocell的干扰指示函数和femtocell的干扰度；
[0011] 步骤三，对第一区域和第三区域中的联合区域中的每个femtocell进行分簇；
[0012] 步骤四，建立femtocell到用户的信道模型，并基于3D天线模型构建宏基站到用 户的信道增益模型；
[0013] 步骤五，建立3个区域中宏用户和femtocell用户的信噪比和吞吐量模型；
[0014] 步骤六，通过最大化小区中宏用户的总吞吐量，进行3D波束优化。
[0015] 进一步，该基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法的步骤包 括：
[0016] 步骤一，将小区从里到外依次分为3个区域，第一区域是采用完全的内波束进行 覆盖，第二区域采用内外2个波束的联合传输进行传输数据，第三区域采用外波束进行覆 盖；
[0017]步骤二，基于门限距离Rth，计算第一区域和第三区域中的联合区域中的每个femtocell的干扰指示函数e(vi;vj，Vf,jGS#Pfemtocell的干扰度de(Vi);
[0018] 步骤三，将第一区域和第三区域中的联合区域中的femtocell进行分簇；
[0019] 步骤四，建立femtocell到用户的信道模型，并基于3D天线模型构建宏基站到用 户的信道增益模型；
[0020] 步骤五，建立3个区域中宏用户和femtocell用户的信噪比和吞吐量模型；
[0021] 步骤六，针对进行小区宏用户吞吐量进行优化，提出3D波束优化算法。
[0022] 进一步，步骤一具体包括：
[0023] 第一步，划分中心区域和边缘区域，第一区域为中心区域，中心区域范围为0?r 米，边缘区域范围为r?R米，本发明中的边缘区域包括第二区域和第三区域；
[0024] 第二步，第一区域完全由下倾角为3D天线内波束进行覆盖，第三区域完全 由下倾角为e2的3D天线外波束进行覆盖，第二区域中用户由内外2个波束联合进行传输 数据。
[0025] 进一步，步骤二具体包括：
[0026]第一步，用femtocell之间的干扰指示函数e(vi,v』)，V/，jGSF来表示 femtocell之间的干扰情况：
【主权项】
1. 一种基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其特征在于，该 有源天线三维波束覆盖的LTE异构网络中，宏小区采用内外2波束的3D天线进行覆盖， femtocell小区则采用全向天线进行热点覆盖；将小区从内到外划分为3个区域，最里面的 区域中的宏用户采用内波束进行覆盖，最外面的区域采用外波束进行覆盖，中间环状区域 采用2个波束联合处理来提供服务，并针对区域中的femtocell进行分簇复用，进行小区中 内外波束的下倾角调整和资源分配； 具体包括以下步骤： 步骤一，将小区从里到外依次分为3个区域，最里面区域是采用完全的内波束进行覆 盖，中心的环形区域采用内外2个波束的联合传输进行传输数据，最外面区域采用外波束 进行覆盖；最里面区域为第一区域，中心的环形区域为第二区域，最外面区域为第三区域； 步骤二，基于门限距离，计算第一区域和第三区域中的每个femtocell的干扰指示函 数和femtocell的干扰度； 步骤三，对第一区域和第三区域中的联合区域中的每个femtocell进行分簇； 步骤四，建立femtocell到用户的信道模型，并基于3D天线模型构建宏基站到用户的 信道增益模型； 步骤五，建立3个区域中宏用户和femtocell用户的信噪比和吞吐量模型； 步骤六，通过最大化小区中宏用户的总吞吐量，进行3D波束优化。
2. 如权利要求1所述的基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法，其 特征在于，该基于有源天线三维波束模型的LTE异构网络干扰协调方法的步骤包括： 步骤一，将小区从里到外依次分为3个区域，第一区域是采用完全的内波束进行覆盖， 第二区域采用内外2个波束的联合传输进行传输数据，第三区域采用外波束进行覆盖； 步骤二，基于门限距离Rth，计算第一区域和第三区域中的联合区域中的每个 femtocell的干扰指示函数eOi,vj，VUeSp和femtocell的干扰度deOi); 步骤三，将第一区域和第三区域中的联合区域中的femtocell进行分簇； 步骤四，建立femtocell到用户的信道模型，并基于3D天线模型构建宏基站到用户的 信道增益模型； 步骤五，建立3个区域中宏用户和femtocell用户的信噪比和吞吐量模型； 步骤六，针对进行小区宏用户吞吐量进行优化，提出3D波束优化算法。
3