物理小区身份分配 |
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| 申请号 | CN201180075246.X | 申请日 | 2011-12-02 | 公开(公告)号 | CN104025636B | 公开(公告)日 | 2017-09-29 |
| 申请人 | 爱立信(中国)通信有限公司; | 发明人 | 李明欣; 刘靖; 张华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了用于蜂窝网络中的PCI分配的方法和设备。在所述方法中，根据小区距离关系模型估计第一小区的内边界圆C1的半径R1和第二小区的内边界圆C2的半径R2。C1内和C2内的 信号 强度分别大于第一 阈值 T。然后，根据小区距离关系模型估计第一小区的外边界圆C1’的半径R1’和第二小区的外边界圆C2’的半径R2’。C1’内和C2’内的信号强度分别大于第二阈值T’，其中T’低于T。基于第一小区与第二小区之间的距离关系，向第二小区分配PCI。将第一小区与第二小区之间的距离S1,2和Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]进行比较，并且如果距离S1,2大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则第二小区将分配有与第一小区的PCI相同的PCI。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于在蜂窝网络的通信节点中分配物理小区身份(PCI)的方法，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 物理小区身份分配技术领域[0001] 本发明一般涉及无线通信，具体地说，涉及用于在蜂窝网络中分配物理小区身份(PCI)的方法和设备。 背景技术[0002] 随着第三代(3G)网络的快速部署，运营商需要降低网络建设和运营的成本。运营商的下一代移动网络(NGMN)协会提出了对管理简单性和成本效率的要求，并且在多个运营商使用案例中概括有关自组织网络(SON)的此类要求。 [0003] 当前，PCI的自动配置对于长期演进(LTE)系统中无线运营商的工作降低很重要。PCI用于独特地标识网络中的小区。每个小区指派有可用PCI。用于在小区之间分配PCI的基本原则是无冲突和无混淆。在带有冲突PCI的小区内通信是不可能的，这是因为用户设备(UE)不能检测或区分小区。 [0004] 然而，整个通信中可分配的PCI数量是有限的常数。基于3GPP TS 36.211-840中详细描述的物理层的LTE规范，有总共504个独特的PCI。这些PCI编组成168个独特的物理层小区身份群组，其中，每个群组包含三个独特的身份。相反，典型的商用网络可具有300个站点/基站，假设每站点三扇区导致几乎1000个小区。在实际LTE网络中，必需复用或重用此类PCI。系统中小区的数量还在急剧增大。例如，三扇区基站目前在韩国大规模部署，但运营商已决定将来部署更多的六扇区基站。另外，微基站(也称为毫微微基站)被另外安装以优化覆盖和容量。在防止可能冲突的同时，有效复用或重用PCI是必需的。 [0005] 通常，运营商使用离线规划工具，或者依赖人工确定来发展PCI部署规划。规划使用诸如eNodeB位置、潜在邻居等基本信息来确定用于每个eNodeB/扇区的PCI。这样的分配经仔细检查以确保网络不具有任何PCI冲突。确定的PCI值在安装期间使用配置文件传递到每个eNodeB，或者由员工手动输入。毫无疑问，此类过程不会有助于后续更改，并且易于发生人为错误。 [0006] 3GPP TS 36.902(第9版)描述了PCI分配的案例。它只表示以下目标：系统能够选择新部署的无线电小区的PCI，并且要求PCI指派将无冲突和无混淆。然而，它未提议用于实现PCI分配的任何解决方案。 [0007] CN 101990210A提议了一种将PCI分成两个连续集合体的方法。其中之一用于宏小区，而另一个用于微小区，以及小区半径只是具有避免PCI冲突的风险的典型值。然而，此方法仍需要运营商先规划网络。它未提及实现自动配置的任何方法。 发明内容[0008] 因此，目标是解决上面提及的问题中的至少一个。 [0009] 根据本发明的一方面，提供了一种用于在蜂窝网络的通信节点中物理小区身份(PCI)分配的方法。在所述方法中，根据小区距离关系模型，估计第一小区的内边界圆C1的半径R1和第二小区的内边界圆C2的半径R2。C1内和C2内的信号强度分别大于第一阈值T。然后，根据小区距离关系模型，估计第一小区的外边界圆C1’的半径R1’和第二小区的外边界圆C2’的半径R2’。C1’内和C2’内的信号强度分别大于第二阈值T’，其中，T’低于T。基于第一小区与第二小区之间的距离关系，向第二小区分配PCI。将第一小区与第二小区之间的距离S1,2与Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]进行比较，并且如果距离S1,2大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则第二小区将分配有与第一小区的PCI相同的PCI。 [0010] 如果距离S1,2不大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则通信节点可还向第二小区分配与第一小区的PCI不同的PCI。在估计半径R1、R1’、R2和R2’时，通信节点可根据表示跨从第一小区的天线到C1的最大距离D1的传播损耗并且与对应的第一阈值T相关联的路径损耗因子、地理环境因子、小区的天线的高度及城市规模因子，获得最大距离D1；如果第一小区的天线是定向天线，则将半径R1确定为D1的一半；如果第一小区的天线是全向天线，则将半径R1确定为等于D1；并且为C1’、C2和C2’重复上述操作以确定R1’、R2和R2’。 [0011] 通信节点可还将第一小区与第二小区之间的距离S1,2与(R1’+R2’)进行比较，并且如果距离S1,2大于(R1’+R2’)，则向第二小区分配与第一小区的PCI相同的PCI。PCI可包括群组身份部分N1。通信节点可向第二小区分配带有与第一小区相同的群组身份部分N1的PCI。通信节点可包括操作和维护(O&M)实体。 [0012] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于在蜂窝网络中分配PCI的设备。设备包括控制单元和接口。控制单元适用于根据传播模型估计第一小区的内边界圆C1的半径R1和第二小区的内边界圆C2的半径R2，其中，C1内和C2内的信号强度分别大于第一阈值T；根据传播模型估计第一小区的外边界圆C1’的半径R1’和第二小区的外边界圆C2’的半径R2’，其中，C1’内和C2’内的信号强度分别大于第二阈值T’，T’低于T；以及基于第一小区与第二小区之间的距离关系，向第二小区分配PCI。控制单元还适用于将第一小区与第二小区之间的距离S1,2和Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]进行比较，并且如果距离S1,2大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则向第二小区分配与第一小区的PCI相同的PCI。附图说明 [0013] 本发明将参照附图进行详细描述，其中： [0014] 图1说明性地示出由定向天线覆盖的小区边界圆；以及 [0015] 图2说明性地示出由带有三个定向天线的三扇区站点覆盖的三个小区边界圆； [0016] 图3说明性地示出由全向天线覆盖的小区边界圆； [0017] 图4说明性地示出小区的内边界圆和外边界圆； [0018] 图5A-5E说明性地示出两个小区之间不同距离的情形； [0019] 图6根据本发明的实施例，说明性地示出用于在蜂窝的通信节点中分配PCI的方法；以及 [0020] 图7根据本发明的实施例，说明性地示出用于在蜂窝网络中分配PCI的设备。 具体实施方式[0021] 下文将参照示出本发明的实施例的附图，更全面地描述本发明的实施例。然而，本发明可采用许多不同的形式实施，并且不应视为限于本文所述的实施例。类似的标号指所有附图中类似的元素。 [0022] 在本文使用的术语只用于描述特定的实施例的目的，而无意限制本发明。如本文使用的，除非上下文另外明确指示，否则，单数形式“一”“所述”意图也包括复数形式。还将理解，术语“包括”、“包含”在本文使用时规定了所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合。 [0023] 除非另有限定，否则，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含意。还将理解，除非在本文中明确定义，否则，本文使用的术语应理解为具有与本说明书和相关技术上下文中含意一致的含意，并且不以理想化或过分正式的意义理解。 [0024] 下面参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图来描述本发明。理解的是，框图和/或流程图的框以及框图和/或流程图中的框的组合可通过计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可提供到通用计算机、专用计算机和/或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一种机器，使得经计算机和/或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现框图和/或流程图框中指定的功能/动作的方法。 [0025] 相应地，本发明可在硬件和/或软件(包括固件、常驻软件、微代码等)中实施。此外，本发明可采用计算机可用或计算机可读存储媒体上的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读存储媒体具有包含在媒体中的计算机可用或计算机可读程序代码以供指令执行系统使用或与其结合使用。在本文档的上下文中，计算机可用或计算机可读媒体可以是可包含、存储、传递、传播或传送程序以供指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用的任何媒体。 [0026] 下面将参照附图描述本发明的实施例。 [0027] 公开内容提议使用传播模型来估计每个小区的覆盖边界的两种类型，并且基于两个小区之间的距离关系分配PCI。 [0028] 为了简化小区之间距离的计算，小区边界示为圆形。 [0029] 图1说明性地示出定向天线覆盖的小区边界圆。定向天线和全向天线是在扇区中使用的典型天线。本公开内容将考虑但不限于这两种天线。理论上，定向天线覆盖的区域是扇形，但为计算简单起见，它表示为等效于圆形。如图1所示，定向天线覆盖的最大距离(从天线到圆的最大距离)表示为D。天线方位是在点O，并且点C是等效圆的中心。圆的半径R等于距离D的一半。 [0030] 图2说明性地示出由带有三个定向天线的三扇区站点覆盖的三个小区边界圆。三扇区站点/eNodeB通常部署在商业网络中。如图2所示，对应定向天线覆盖的每个小区能够表示为如图1所示的等效圆。应注意的是，最大距离D可在小区之间不同，这是因为每个扇区的功率和覆盖要求可不同。 [0031] 图3说明性地示出由全向天线覆盖的小区边界圆。如图3所示，天线方位O也是等效圆的中心C，并且全向天线覆盖的最大距离D等于圆的半径R。 [0032] 最大距离D能够通过测量小区内的信号强度并且确定小区的边界而获得。为了便于自动配置，本发明提议使用现有小区距离关系模型来估计小区的边界。 [0034] 根据修改的Okumura-Hata模型，在与天线有距离d的点的路径/传播损耗Lpath能够计算为 [0035] Lpath＝A-13.82logHb+(44.9-6.55logHb)logd-Ch (1) [0036] 其中，A是地理环境因子，Hb是小区的天线的高度，以及Ch是城市规模因子。 [0037] 对于小型或中型城市， [0038] Ch＝0.8+(1.1logF-0.7)logHm-1.56logF (2) [0039] 其中，F表示小区中UE的数量，并且Hm表示UE的天线的(平均)高度。 [0040] 对于大型城市， [0041] [0042] 地理环境因子A在不同地理环境中变化，如市内、郊区、农村和开放空间。它能够通过以下公式获得： [0043] [0044] 公式(1)能够变换成 [0045] [0046] 因子A、Hb和Ch是用于特定小区的已知常数。只要确定了在与天线有最大距离D的点的Lpath，便可通过公式(5)计算最大距离D。例如，如果点在信号强度等于-100dBm的阈值T的地方，它能够被视为小区的边界，并且点与天线之间的距离能够被视为最大距离D。信号强度例如能够通过接收信号码功率(RSCP)表示。在该点的Lpath与该阈值T相关联。因此，当在边界处的Lpath已知时，能够计算最大距离D。对于定向天线覆盖的小区，边界的半径R等于D的一半，并且对于全向天线覆盖的小区，边界的半径R等于D。 [0047] 应理解的是，最大距离D以及转而小区的边界圆的半径R的估计能够基于其它现有或甚至将来的传播模型，如COST231-Hata、LEE、COST231Walfish-Ikegami等。 [0048] 为了增大PCI分配中的灵活性和精确度，本发明提议为每个小区定义两个边界，即内边界和外边界。 [0049] 图4说明性地示出小区的内边界圆和外边界圆。内圆的半径表示为R，并且外圆的半径表示为R’。内边界内的信号强度大于第一阈值，并且外边界内的信号强度大于比第一阈值低的第二阈值。例如，第一阈值T可设成-100dBm，并且第二阈值T’可设成-120dBm。内边界能够视为小区覆盖，其中，信号强度足够高以使UE与天线进行通信。外边界外的信号强度将降到极小电平，例如，小于-120dBm，并且它对其它相邻小区的干扰能够被忽略。然而，两个边界之间的信号强度虽然不高，却可对相邻小区有影响。例如，我们假设站点位于大型城市的市内，信道频率等于2.6GHz，并且传送功率P为20W。小区是定向天线覆盖的扇区。小区天线的高度Hb为30米，UE天线的高度Hm为1.5米，第一阈值T为-100dBm，并且第二阈值T’为-120dBm。通过公式(5)能够估计内边界圆和外边界圆的最大距离分别等于1.47km和5.44km。 因此，内边界圆和外边界圆的半径分别为0.735km和2.72km。 [0050] 图5A-5E说明性地示出两个小区之间不同距离的情形。 [0051] 在图5A中，半径为R1的第一小区的内边界圆C1和半径为R2的第二小区的内边界圆C2由实线示出，并且半径为R1’的第一小区的外边界圆C1’和半径为R2’的第二小区的外边界圆C2’由虚线示出。假设R1大于R2。两个小区之间的距离，即两个小区的中点之间的距离S1,2不大于(R1-R2)。换而言之，内圆C2由内圆C1环绕。在此情形中，C2内的区域将由来自第一小区的天线和第二小区的天线两者的强信号覆盖。如果两个小区分配有相同PCI，则位于C2中的UE将不能区分小区，并且冲突发生。 [0052] 在图5B中，两个小区之间的距离S1,2大于(R1-R2)，但不大于(R1+R2)。如从图5B能够看到的，内圆C1与内圆C2部分重叠。因此，如果两个小区分配有相同PCI，则位于该覆盖区域中的UE将不能区分小区，并且冲突发生。 [0053] 在图5C中，两个小区之间的距离S1,2大于(R1+R2)，但不大于(R1’+R2)。如从图5C能够看到的，内圆C1与内圆C2不重叠，但外圆C1’与内圆C2部分重叠。位于该重叠区域中的UE由第二小区服务，并且同时接收来自第一小区的干扰信号。在此情况中，冲突可能发生。因此，这两个小区不能分配有相同PCI。 [0054] 在图5D中，两个小区之间的距离S1,2大于(R1’+R2)，但不大于(R1’+R2’)。如从图5D能够看到的，内圆C1与外圆C2’不重叠，并且内圆C2与外圆C1’不重叠。由于来自第二小区的信号的强度在外圆C2’外可忽略不计，因此，位于内圆C1中并且由第一小区服务的UE将基本上不受来自第二小区的信号的干扰。类似地，位于内圆C2中并且由第二小区服务的UE将基本上不受来自第一小区的信号的干扰。在此情形中，冲突通常不太可能发生，并且两个小区能够分配有相同PCI。 [0055] 在图5E中，两个小区之间的距离S1,2大于(R1’+R2’)。如从图5E能够看到的，甚至外圆C1’和C2’不重叠，这意味着两个小区相距足够远。在此情形中，冲突显然将不会发生，并且两个小区能够分配有相同PCI。 [0056] 如从上述情形能够看到的，假设第一小区的半径大于第二小区的半径，如果它们之间的距离S1,2大于(R1’+R2)，则第一小区和第二小区能够分配有相同PCI。在不失一般性的情况下，如果任何两个小区之间的距离S1,2大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则它们能够重用相同PCI。 [0057] 在一个实施例中，仅在两个小区之间的距离S1,2大于(R1’+R2’)(这对应于如图5E所示的情形)时，两个小区才分配有相同PCI。这将进一步确保在重用PCI时将不发生冲突。 [0058] 图6根据本发明的实施例说明性地示出用于在蜂窝的通信节点中分配PCI的方法。 [0059] 在如图6所示方法中，通信节点在步骤610根据诸如修改的Okumura-Hata模型等小区距离关系模型，估计第一小区的内边界圆C1的半径R1和第二小区的内边界圆C2的半径R2。C1内和C2内的信号强度分别大于第一阈值T。然后，根据小区距离关系模型，通信节点在步骤 620估计第一小区的外边界圆C1’的半径R1’和第二小区的外边界圆C2’的半径R2’。C1’内和C2’内的信号强度分别大于第二阈值T’，其中，T’低于T。在步骤630，通信节点基于第一小区与第二小区之间的距离关系，向第二小区分配PCI。具体而言，将第一小区与第二小区之间的距离S1,2和Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]进行比较，并且如果距离S1,2大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则通信节点向第二小区分配与第一小区的PCI相同的PCI。如果距离S1,2不大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则通信节点向第二小区分配与第一小区的PCI不同的PCI。 [0060] 在估计半径R1、R1’、R2和R2’时，通信节点可先根据表示跨从第一小区的天线到C1的最大距离D1的传播损耗并且与对应的第一阈值T相关联的路径损耗因子、地理环境因子、小区的天线的高度及城市规模因子，获得最大距离D1。如果第一小区的天线是定向天线，则半径R1被确定为D1的一半，并且如果第一小区的天线是全向天线，则半径R1被确定为等于D1。通过为C1’、C2和C2’重复上述步骤，可确定其它半径R1’、R2和R2’。 [0061] 通信节点可还通过应用更严格的限制来降低或消除冲突的概率。例如，通信节点可将第一小区与第二小区之间的距离S1,2和(R1’+R2’)进行比较，并且如果距离S1,2大于(R1’+R2’)，则向第二小区分配与第一小区的PCI相同的PCI。 [0062] 在一个实施例中，PCI包括群组身份部分N1和小区身份部分N2。根据3GPP规范TS 36.211-840，PCI＝3*N1+N2，其中，N1范围从0到167，并且N2范围从0到2。换而方之，在LTE网络中有多达168个群组，并且每个群组可包含3个PCI，这意味着总共有514个独特的PCI可用。通常，一组PCI分配到一个站点(eNodeB)。然而，为了避免浪费PCI，如果两个小区不重用相同PCI，则它们能够分配有相同群组身份部分N1并且属于相同群组。如果站点覆盖的扇区/小区的数量小于3，则若干个这样的站点的扇区能够分配有相同群组身份部分N1，并且因此能够被视为虚拟综合聚类。如果站点具有多于3个扇区，则站点能够占用多于一组的PCI。 [0063] PCI的分配能够基于集中式或分布式策略执行。在集中式策略中，如上所述用于PCI分配的所有步骤在包括诸如用于无线电与核心的操作支持系统(OSS-RC)等操作和维护(O&M)实体的通信节点中执行。通信节点可保持包括未分配和可重用的PCI的可用PCI列表。在接收PCI分配请求后，OSS-RC可更新可用PCI列表，根据如上所述步骤从列表分配PCI，并且将PCI返回扇区/小区所属eNodeB。eNodeB然后设置用于预期扇区的分配的PCI。在分布式策略中，在接收PCI分配请求后，OSS-RC用信号发送PCI列表到eNodeB，并且eNodeB执行PCI分配的步骤。eNodeB设置用于预期扇区的分配的PCI，并且将分配通知OSS-RC。OSS-RC然后更新可用PCI列表。还存在用于分布式PCI指派的其它策略。例如，OSS-RC可周期性地广播可用PCI列表到每个eNodeB，并且新部署的eNodeB可通过X2接口获得其它eNodeB的信息。 [0064] 图7根据本发明的实施例说明性地示出用于在蜂窝网络中分配PCI的设备。 [0065] 如图7所示，设备700包括控制单元710和接口720。控制单元710适用于根据传播模型估计第一小区的内边界圆C1的半径R1和第二小区的内边界圆C2的半径R2，其中，C1内和C2内的信号强度分别大于第一阈值T，并且根据传播模型估计第一小区的外边界圆C1’的半径R1’和第二小区的外边界圆C2’的半径R2’，其中，C1’内和C2’内的信号强度分别大于第二阈值T’。T’低于T。控制单元710基于第一小区与第二小区之间的距离关系向第二小区分配PCI。接口720适用于向第二小区发送分配的PCI。控制单元适用于通过以下来分配PCI：将第一小区与第二小区之间的距离S1,2和Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]进行比较，并且如果距离S1,2大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则向第二小区分配与第一小区的PCI相同的PCI。 [0066] 控制单元710还适用于如果距离S1,2不大于Max[(R1’+R2),(R1+R2’)]，则向第二小区分配与第一小区的PCI不同的PCI。控制单元710还适用于根据表示跨从第一小区的天线到C1的最大距离D1的传播损耗并且与对应的第一阈值T相关联的路径损耗因子、地理环境因子、小区的天线的高度及城市规模因子，获得最大距离D1；如果第一小区的天线是定向天线，则确定半径R1为D1的一半；并且如果第一小区的天线是全向天线，则确定半径R1为等于D1。通过为C1’、C2和C2’重复上述操作，能够确定R1’、R2和R2’。控制单元110还适用于将第一小区与第二小区之间的距离S1,2和(R1’+R2’)进行比较，并且如果距离S1,2大于(R1’+R2’)，则向第二小区分配与第一小区的PCI相同的PCI。控制单元710还适用于向第二小区分配带有与第一小区相同的群组身份部分N1的PCI。设备可位于包括O&M实体的通信节点中，如带有O&M功能性的OSS-RC或eNodeB。 [0067] 通过使用等效圆表示小区的边界，大大简化了小区之间的距离关系。另外，为每个小区定义两个边界圆，并且如果内边界与另一小区的外边界不重叠，则将重用PCI。这降低和消除了冲突的概率，并且同时在PCI分配中提供更大的灵活性和效率。因此，运营商的工作量得以降低。 [0068] 虽然本发明的优选实施例已示出和描述，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的真正范围的情况下，可进行各种更改和修改，并且等同物可替代其中的元素。另外，在不脱离其中心范围的情况下，可进行许多修改以适应特定情况和本发明的教导。因此，本发明无意限于为执行此发明而考虑的公开为最佳模式的特定实施例，而是，本发明包括落入附加权利要求范围内的所有实施例。 |
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