CN110445577A - 一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统及方法，由手机测量同频干扰宏基站发射参考信号功率，从而获得该干扰宏基站发射信号的幅值及相位信息，并上报服务基站；而后，由微站由C‑RAN的BBU云池获得该相关信息（包括调制与编码策略MCS信息），经相关算法处理后微站发射出与干扰宏基站信号幅值相同但相位相反的信号，以抵消宏基站到用户的同频干扰信号。在未受到干扰宏基站影响的时频资源块，微站由C‑RAN的BBU云池获得相关信息后可承载、发送与服务基站相同信号（包括相位相同），以进一步增强手机接收服务基站的信号强度。因此本方明不仅可有效消除异构网基站边缘用户同频干扰，又可极大提升资源复用率。

Description

一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统及方法

技术领域

本发明涉及异构网通信领域，尤其涉及一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统及方法。

背景技术

随着连接设备和高资源需求的应用程序大规模发展，预计未来几年移动通信网络数据量将呈指数级增长，因此未来移动通信系统面临的挑战是，在有限的资源可用性的情况下，必须向越来越多的用户保证高质量和高数据速率的服务。提高容量和覆盖率的主要增强手段之一是通过高效部署异构网络(HetNets)来增加基站小区密度，即通过缩小基站覆盖区域大小和开发分层结构来提高频谱效率。异构网络具有数据速率高、网络成本低、节能等优点。然而,微站和广域宏基站的共存将导致新的干扰场景,无法直接应用现成的干扰消除解决方案。未来的蜂窝网络为超密集异构网组网，在小基站布署策略下,基站与用户更为密集,干扰问题也更加严重。业务需求发展迅速令异构网络间使用同频覆盖成为一种趋势,也导致更复杂和严重的异构网小区间的同频干扰。而LTE中,传统ICIC(Inter-cellinterference Coordination,小区间干扰协调)技术已不再有效，而现有的eICIC技术在时域中引入了ABS(Almost Blank Subframe,几乎空白子帧)的概念,仅在时间子帧和频谱子载波上进行干扰回避,因此在基站边缘重叠覆盖区域一个子帧中相同的无线资源模块无法有效复用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统及方法。

本发明采用的技术方案是：

一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除系统，其包括BBU云池、微站和多个宏基站，微站和多个宏基站位于不同的站点并为用户设备提供全方位无线信号覆盖，用户设备与任一宏基站关联，微站在用户设备受到干扰时发送抵销对应的非关联宏基站或微站干扰的反相位信号或者在用户设备不受干扰时发送增强关联宏基站信号的同相信号，BBU云池用于存储用户设备测量并上传的宏基站的所有信道信息供微站查询调用。

BBU池包括多个单基带处理的通用处理器，不同的BBU池通过X2接口连接。

微站为多个宏基站的边缘用户消除同频干扰或信号增强。

用户设备的干扰为来自非关联宏基站或微站的同频干扰。

一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法，其包括以下步骤：

步骤1，用户设备测量其所接收到的所有宏基站和微站的信道信息并上传至BBU池；

步骤2，微站从BBU池中获取该用户设备传输对应宏基站和微站的信道信息；

步骤3，微站判断该用户设备是否受到信号干扰；当该用户设备的信道信息包括非关联的宏基站和其他微站的同频干扰信息时，判断该用户设备受到干扰信号微站生成并输出干扰信息的反相位信号至用户设备抵消干扰；

当该用户设备的信道信息不包括非关联的宏基站和其他微站的同频干扰信息时，微站生成并输出该用户设备关联宏基站的增强信号至用户设备。

进一步地，步骤1中用户设备测量其所接收到的所有宏基站和微站的信道信息的具体步骤为：

步骤1-1，用户设备测量收到的关联宏基站的信道信息；

步骤1-2，用户设备判断是否收到干扰信号，当收到干扰信号时测量发出干扰信号的非关联宏基站和微站的信道信息并执行步骤1-3；否则，直接执行步骤1-3；

步骤1-3，用户设备测量当前关联微站的信道信息。

进一步地，步骤1中用户设备测量其所接收到的所有宏基站和微站的信道信息先上传至该用户设备的关联宏基站，再由关联宏基站发送至BBU池。

进一步地，信道信息包括信道质量指示CQI(Channel Quality Indicator)、预编码矩阵指示PMI(Precoding Matrix Indicator)、预编码类型指示PTI(Precoding TypeIndicator)和秩指示RI(Rand Indication)。

进一步地，步骤3中反相位信号的生成步骤：

步骤3-1-1，从BBU池获取用户设备收到的来自关联宏基站的信号，公式如下：

其中，S_A0H_A为关联宏基站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位；

步骤3-1-2，从BBU池获取用户设备收到非关联宏基站的信号干扰，公式如下

其中，S_B0为该非关联宏基站发出信号，H_B为该非宏基站到用户设备的信道传输函数，α_B为该信道衰减系数，为相位；

步骤3-1-3，从BBU池获取微站对该用户设备的信道信息并生成干扰信息的反相位信号，公式如下：

其中，H_s为微站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位，S'_B即为S_B的反相信号。

进一步地，步骤3中增强信号的生成步骤：

步骤3-2-1，从BBU池获取用户设备收到的来自关联宏基站的信号，公式如下：

其中，S_A0H_A为关联宏基站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位；

步骤3-2-2，从BBU池获取微站对该用户设备的信道信息并生成干扰信息的反相位信号，公式如下：

其中，H_s为微站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位，S'_A即为S_A的同相信号。

本发明采用以上技术方案，借助C-RAN架构，由手机测量同频干扰宏基站发射参考信号功率，从而获得该干扰宏基站发射信号的幅值及相位信息，并上报服务基站；而后，由微站由C-RAN的BBU云池获得该相关信息(包括调制与编码策略MCS信息)，经相关算法处理后微站发射出与干扰宏基站信号幅值相同但相位相反的信号，以抵消宏基站到用户的同频干扰信号。在未受到干扰宏基站影响的时频资源块，微站由C-RAN的BBU云池获得相关信息后可承载、发送与服务基站相同信号(包括相位相同)，以进一步增强手机接收服务基站的信号强度。因此本方明不仅可有效消除异构网基站边缘用户同频干扰，又可极大提升资源复用率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明基于C-RAN架构的微基站消除宏基站边缘用户同频干扰原理示意图；

图2为本发明一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法的流程示意图；

图3为用户设备无同频干扰时的接收信号波形；

图4为用户设备接收到的宏基站mRRH_B的同频干扰信号波形；

图5为用户设备收到干扰后的接收信号波形；

图6为用户设备接收到的微站sRRH发出的信号波形；

图7为采用微站sRRH发射信号消除宏基站mRRH_B同频干扰信号后用户设备的接收信号波形。

具体实施方式

如图1-7之一所示，本发明一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统及方法。随着C-RAN的集中化、协作化和绿色节能方面在中移动现网的推进,无线云化的概念也逐渐被业界广泛的接纳,C-RAN引入网络功能虚拟化NFV(Network FunctionsVirtualization)框架后,更是带来了无线资源灵活编排的优势。本发明方案借助C-RAN架构，如图1所示，包括宏基站和微基站，分别被简化为宏RRH(mRRH)和小RRH(sRRH)。mRRH和sRRH的多个BBU资源管理和控制能力在BBU池中进行协同定位和处理。BBU池由多个单基带处理的通用处理器组成。不同的BBU池通过X2接口连接。多个RRH可位于不同的站点，为用户设备(UE)提供全方位无线信号覆盖。

设定用户设备UE-1同时位于宏基站mRRH_A,mRRH_B以及微基站sRRH的覆盖范围,用户设备UE-2位于宏基站mRRH_B的覆盖范围。设定用户设备UE-1关联到mRRH_A,UE-2连接到mRRH_B,此时mRRH_B发送信号给UE-2,若使用相同频率与时间的RB,将会干扰到mRRH_A发送信号给UE-1,目前ICIC/eICIC尚无法解决(必须在频率或时间上进行回避)。

如图2所示，本发明提出在微基站sRRH上发出宏基站mRRH_B反相位信号以抵销宏基站mRRH_B信号对UE-1产生的干扰。UE-1可收到来自宏基站mRRH_A的正常信号,来自宏基站mRRH_B的干扰信号,以及来自微基站sRRH刻意制造的反相信号,抵销后UE-1可以收到纯净的mRRH_A信号。

要令微基站sRRH上发射出干扰宏基站mRRH_B反相位信号，需要用户设备UE-1测量上报mRRH_B的相关信道信息。手机测量上报给服务基站的信道状态信息为CSI(ChannelState Information)，由CQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding MatrixIndicator)、PTI(Precoding Type Indicator)和RI(Rand Indication)组成，其所占的时频资源是由基站来控制的。UE-1通过测量接收的下行参考信号(小区特定的参考信号或CSI-RS)来获取CSI信息，并上报给服务基站。其中CQI是无线信道的通信质量的测量标准。通常,高CQI表示信道质量较好，低CQI则表明信道条件恶劣。LTE中速率的配置通过MCS(Modulation and Coding Scheme，调制与编码策略)索引值实现。好的信道质量，即高CQI，对应采用高阶调制方式和高阶MCS,在同等条件下,能获得更高的下载速率。

本发明考虑大功率宏基站覆盖边缘区域，因基站边缘覆盖质量差，故干扰宏基站mRRH_B的边缘覆盖区域中低阶MCS占比较高。因此，微站sRRH可实时跟踪干扰宏站mRRH_B的MCS，并将自己的MCS设定为与mRRH_B相同，即也一般为低阶MCS，而微站sRRH与用户距离近，故不会出现微站到用户设备UE-1的信道状况无法保障MCS的情况。因此，在本方案中，微站sRRH将由C-RAN的BBU池获取干扰宏基站mRRH_B的MCS信息，并设置为相同的MCS。

具体同频干扰消除方法如下：

设定宏基站mRRH_A发出的信号为S_A0,经无线传输信道后用户设备UE-1接收到mRRH_A信号为

其中，H_A为宏基站mRRH_A到用户设备UE-1的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位。忽略AWGN噪声的影响。

设定同频干扰宏基站mRRH_B发出的信号为S_B0,则用户设备UE-1接收到mRRH_B信号为

其中，H_B为宏基站mRRH_B到用户设备UE-1的信道传输函数，α_B为该信道衰减系数，为相位。

用户设备UE-1探测同频干扰基站mRRH_B的参考信号，对其导频内容进行信道估计，得到信道的衰减α_B及相位之后UE-1将该信道信息上报其服务基站mRRH_A。微站sRRH通过C-RAN的BBU云获取宏基站mRRH_B的原始信号S_B0，mRRH_B到UE-1的信道衰减α_B及相位然后微站根据其到用户设备UE-1的信道H_S，衰减α_s和相位将S_B0预先乘以衰减因子α₀和相位因子并由天线发射出去。则微站sRRH到达用户设备UE-1的接收信号为

其中，H_s为微站sRRH到用户设备UE-1的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位。S'_B即为S_B的反相信号。这样用户设备UE-1最终接收到的信号为

S=S_A+S_B+S'_B=S_A+S_B-S_B=S_A

即同频干扰的mRRH_B信号S_B已被微站sRRH发射的信号完全抵消。用户设备UE-1收到的是纯净的宏基站mRRH_A的信号S_A。

在未受到基站mRRH_B同频干扰的时频资源块，微站sRRH可以发射宏基站mRRH_A的信号，在用户设备UE-1接收端该信号即可得到增强，具体方法如下:

微站sRRH通过C-RAN的BBU池获取mRRH_A的信号S_A0，衰减α_A及相位根据微站到用户设备UE-1的信道H_S衰减α_s和相位将S_A0预先乘以衰减因子α₁和相位因子令微站sRRH到达用户设备UE-1的接收信号为

其中S'_A即为S_A的同相信号。这样用户设备UE-1收到的信号为

S=S_A+S'_A=S_A+S_A=2S_A

即UE-1收到的服务基站mRRH_A信号得到至少双倍增强。

采用上述技术手段，基站的时频资源均得到高效复用且达到干扰消除的目的，避免了eICIC/ICIC资源利用率低的缺点。

如图3-7之一所示，LTE宏基站mRRH_A、mRRH_B及sRRH均采用3GPP E-UTRA测试模型E-TM1.1，带宽20MHz时，采用本干扰消除系统及方法实施后用户设备UE-1的接收波形。无同频干扰时UE-1接收到服务基站mRRH_A信号波形如图3所示，接收到宏基站mRRH_B发出的同频干扰波形如图4所示，受到宏基站mRRH_B干扰后UE-1的接收波形如图5所示，可见同频干扰对UE-1的接收波形产生了较大影响。用户设备UE-1接收到微站sRRH发出的信号波形如图6所示；采用微站sRRH发射信号消除宏基站mRRH_B同频干扰后用户设备UE-1的接收波形如图7所示。与无同频干扰时UE-1的接收波形图3对比可知，接收到的信号波形得到较好的恢复，同频干扰得到了有效的消除。

需要说明的是，该干扰消除方法可以推广到多个用户，即微站可以为多个宏基站边缘用户消除同频干扰。同时干扰宏基站也可以是干扰微站。

本发明技术优点在于：相对于eICIC，本发明以发射反相干扰抵消信号代替eICIC的Almost Blank Subframe(ABS),将达到极高频谱时空复用效率。在不构成干扰的时频资源块,本发明可以发射与服务基站相同的信号，以强化接受信号,提升UE的接收质量。本发明适用C-RAN架构由中心端统一协调,重叠子帧的发射信号无需重新计算,开销不高。本发明的系统及方法适用于异构网络，服务基站与干扰基站为宏基站或微站均适用。

本发明采用以上技术方案，借助C-RAN架构，由手机测量同频干扰宏基站发射参考信号功率，从而获得该干扰宏基站发射信号的幅值及相位信息，并上报服务基站；而后，由微站由C-RAN的BBU云池获得该相关信息(包括调制与编码策略MCS信息)，经相关算法处理后微站发射出与干扰宏基站信号幅值相同但相位相反的信号，以抵消宏基站到用户的同频干扰信号。在未受到干扰宏基站影响的时频资源块，微站由C-RAN的BBU云池获得相关信息后可承载、发送与服务基站相同信号(包括相位相同)，以进一步增强手机接收服务基站的信号强度。因此本方明不仅可有效消除异构网基站边缘用户同频干扰，又可极大提升资源复用率。

Claims (10)

1.一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统，其特征在于：其包括BBU云池、微站和多个宏基站，微站和多个宏基站位于不同的站点并为用户设备提供全方位无线信号覆盖，用户设备与任一宏基站关联，微站在用户设备受到干扰时发送抵销对应的非关联宏基站或微站干扰的反相位信号或者在用户设备不受干扰时发送增强关联宏基站信号的同相信号，BBU云池用于存储用户设备测量并上传的宏基站的所有信道信息供微站查询调用。

2.根据权利要求1所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统，其特征在于：BBU池包括多个单基带处理的通用处理器，不同的BBU池通过X2接口连接。

3.根据权利要求1所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统，其特征在于：微站为多个宏基站的边缘用户消除同频干扰或信号增强。

4.根据权利要求1所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除的系统，其特征在于：用户设备的干扰为来自非关联宏基站或微站的同频干扰。

5.一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1，用户设备测量其所接收到的所有宏基站和微站的信道信息并上传至BBU池；

步骤2，微站从BBU池中获取该用户设备传输对应宏基站和微站的信道信息；

步骤3，微站判断该用户设备是否受到信号干扰；当该用户设备的信道信息包括非关联的宏基站和其他微站的同频干扰信息时，判断该用户设备受到干扰信号微站生成并输出干扰信息的反相位信号至用户设备抵消干扰；

当该用户设备的信道信息不包括非关联的宏基站和其他微站的同频干扰信息时，微站生成并输出该用户设备关联宏基站的增强信号至用户设备。

6.根据权利要求5所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法，其特征在于：步骤1中用户设备测量其所接收到的所有宏基站和微站的信道信息的具体步骤为：

步骤1-1，用户设备测量收到的关联宏基站的信道信息；

步骤1-2，用户设备判断是否收到干扰信号，当收到干扰信号时测量发出干扰信号的非关联宏基站和微站的信道信息并执行步骤1-3；否则，直接执行步骤1-3；

步骤1-3，用户设备测量当前关联微站的信道信息。

7.根据权利要求5所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法，其特征在于：步骤1中用户设备测量其所接收到的所有宏基站和微站的信道信息先上传至该用户设备的关联宏基站，再由关联宏基站发送至BBU池。

8.根据权利要求5所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法，其特征在于：信道信息包括信道质量指示CQI、预编码矩阵指示PMI、预编码类型指示PTI和秩指示RI。

9.根据权利要求5所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法，其特征在于：步骤3中反相位信号的生成步骤：

步骤3-1-1，从BBU池获取用户设备收到的来自关联宏基站的信号，公式如下：

其中，S_A0H_A为关联宏基站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位；

步骤3-1-2，从BBU池获取用户设备收到非关联宏基站的信号干扰，公式如下

其中，S_B0为该非关联宏基站发出信号，H_B为该非宏基站到用户设备的信道传输函数，α_B为该信道衰减系数，为相位；

步骤3-1-3，从BBU池获取微站对该用户设备的信道信息并生成干扰信息的反相位信号，公式如下：

其中，H_s为微站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位，S′_B即为S_B的反相信号。

10.根据权利要求5所述的一种异构网基站边缘资源复用与干扰消除方法，其特征在于：步骤3中增强信号的生成步骤：

步骤3-2-1，从BBU池获取用户设备收到的来自关联宏基站的信号，公式如下：

其中，S_A0H_A为关联宏基站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位；

步骤3-2-2，从BBU池获取微站对该用户设备的信道信息并生成干扰信息的反相位信号，公式如下：

其中，H_s为微站到用户设备的信道传输函数，α_s为该信道衰减系数，为相位，S′_A即为S_A的同相信号。