CN101110635A - 正交频分复用系统中区域功率控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正交频分复用系统中区域功率控制的方法。为解决现有技术中发射功率调整方法影响数据发射的可靠性和用户数据的吞吐量的问题而发明。本发明正交频分复用系统中区域功率控制的方法包括以下步骤：(1)系统确定不同的数据区域；(2)基站分别获取各个数据区域的信道状态信息；(3)基站分别计算各个数据区域的功率调整值；(4)各个数据区域根据该功率调整值进行发射。这样，由于针对终端不同的发射区域，根据发射区域的目的和各个区域的信道状况，分别进行功率控制，使功率按需分配，保证信息的可靠传输，提升数据吞吐量，减少干扰。
Description
技术领域
本发明涉及正交频分复用系统的无线通信领域，特别涉及正交频分复用系统中区域功率控制的方法。
背景技术
由于OFDM(正交频分复用)频域内各个子载波之间存在正交性，允许子信道的频谱相互重叠，因此OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源。并且，OFDM系统通过动态子信道分配方法，充分利用信噪比较高的子信道，可以有效的对抗频率选择性衰落和窄带干扰。因此OFDM技术越来越广泛的应用到无线通信系统中。并且，为了有效提高系统性能，许多新技术诸如多输入多输出(MIMO)、智能天线(AAS)、混合自动重传请求(HARQ)等也同时应用到OFDM技术的无线通信系统中，因此OFDM系统可能同时拥有普通的业务数据发射区域，HARQ数据发射区域、MIMO数据发射区域等多个数据发射区域。进一步的，除了业务数据发射区域外，OFDM系统还拥有用于发射特殊数据的区域，如反馈下行信道信息的区域，反馈HARQ的应答的区域，以及用于进行网络初始接入的区域等不同的上行特殊数据发射区域。这样，一个终端可能同时拥有多个不同的数据发射区域，并且由于这些区域占用不同的子信道，经历的信道变化不同，承载业务类型不同，因此对于各个发射区域采用的调制编码方式和发射功率的要求也不同。
上行特殊数据的区域主要发送一些重要的反馈信息或测量信息等，对信号传输的可靠性的要求非常高，因此采用的调制编码方式较为鲁棒。而业务数据区域主要传输用户的上、下行数据，只要满足一定的误码率要求就可以了，因此可以根据信道条件动态调整调制编码方式，在信噪比较高的情况下，可以采用高阶调制编码方式以获得较大的数据吞吐量；在信噪比较低的情况下，采用低阶调制编码方式以保证用户数据的可靠传输。
终端的发射功率是一定的，如果发送上行特殊数据区域的功率较高，则用于发送业务数据的功率就会降低，从而会降低用户的数据吞吐量；反过来，如果发送业务数据的功率较高，则发射上行特殊数据的功率就会降低，从而不能保证上行信息的可靠传输。
传统的功率控制方法对发射功率进行整体的调整，而不区分发射区域。由于不同的发射区域占用不同的子信道，经历不同的信道变化，因此传统的功率控制方法不能正确反映各个发射区域的信道变化，因此可能导致对不同的发射区域使用不恰当的调制编码方式和发射功率，从而影响数据发射的可靠性和用户的数据吞吐量，并可能增加对其他用户的干扰。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提出一种正交频分复用系统中区域功率控制的方法，能够使终端功率按需分配，达到保证信息的可靠传输，提升数据吞吐量，并减少干扰。
为了达到上述目的，本发明一种正交频分复用系统中区域功率控制的方法，包括以下步骤：
(1)系统确定不同的数据区域；
(2)基站分别获取各个数据区域的信道状态信息；
(3)基站分别计算各个数据区域的功率调整值；
(4)各个数据区域根据该功率调整值进行发射。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中的数据区域包括：
上行数据区域包括：上行普通数据区域和上行特殊数据区域；
下行数据区域包括：下行普通数据区域。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)具体为：
(31)基站根据获取的信道状态信息、承载业务的服务质量要求和采用的调制编码分别计算终端各个上、下行普通数据区域和上行特殊数据区域的功率调整值。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中的信道状态信息包括：
所述上行数据区域包括的上行信道状态信息有上行信噪比、上行接收信号强度指示、上行载波干扰噪声比、上行噪声干扰、上行误比特率；
所述下行数据区域包括的下行信道状态信息有下行信噪比、下行接收信号强度指示、下行接收数据应答信息。
作为本发明的进一步改进，所述计算上行特殊数据区域功率调整值的方法为：
(A1)系统设定保证上行特殊数据区域传输可靠的信噪比值；
(A2)基站判断获取的信噪比值是否等于系统设定的信噪比值，如果判断结果为是，进入步骤(A3)；如果判断结果为否，则转入步骤(A4)；
(A3)基站降低该区域的发射功率，使接收到的信噪比维持在设定的信噪比值附近；
(A4)基站升高该区域的发射功率，使接收到的信噪比维持在设定的信噪比值附近。
作为本发明的进一步改进，所述计算上下行普通数据区域功率调整值的方法为：
(B1)系统设定各种调制编码方式中满足各种误码率的进入门限值，并设定各种调制编码方式最可靠的信噪比值；
(B2)基站获取终端反馈的信噪比值，基站根据数据区域中业务对误码率的要求和获取的信噪比值，选定调制编码方式；
(B3)基站根据选定的调制编码方式，对应选择步骤(B1)中设定的最可靠信噪比值，再根据获取的信噪比值，调整功率，使获取的信噪比值维持在设定的最可靠信噪比值附近。
作为本发明的进一步改进，所述的上行普通数据区域至少包括：
上行一般数据区域、上行多输入多输出数据区域、上行混合自动重传请求数据区域；
所述的下行普通数据区域至少包括：
下行一般数据区域、下行多输入多输出数据区域、下行自适应天线系统数据区域和下行混合自动重传请求数据区域。
作为本发明的进一步改进，所述的上行特殊数据区域至少包括：
初始接入数据区域、终端反馈信息区域和周期测量更新区域。
采用上述的方法后，由于针对终端不同的发射区域，根据发射区域的目的和各个区域的信道状况，分别进行功率控制，使功率按需分配，保证信息的可靠传输，提升数据吞吐量，减少干扰。
附图说明
图1是本发明的OFDMA系统上行子帧区域示意图。
具体实施方式
本文以采用OFDMA，支持HARQ、MIMO等技术的无线通信系统的上行为例来说明如何进行区域功率控制过程。
首先确定不同的数据区域；在采用OFDM技术的无线通信系统中，为了有效的提升系统容量，增加系统的可靠性、广泛采用了MIMO、HARQ、AAS等技术。因此一个终端可能同时拥有多个上下行普通数据区域，包括上行一般数据区域、上行MIMO数据区域、上行HARQ数据区域、下行一般数据区域、下行MIMO数据区域、下行AAS数据区域和下行HARQ数据区域等，各个数据区占用的子信道不同，经历的信道变化不同，因此即使在相同的发射功率下，各个数据区域的信噪比也可能不同，从而各个数据区域可以采用调制编码方式也不同，信噪比较高的区域可以采用高阶调制编码方式，而信噪比比较低的只能使用低阶调制编码方式。因此，需要根据不同的数据区域的信道变化来动态的进行功率控制和调制编码方式的调整。
终端除了传输上行业务数据外，还需要进行初始接入、反馈信道信息、周期距离修正等，因此终端还可能拥有一个或多个上行特殊数据区域用来进行初始接入，其中，上行特殊数据区域包括初始接入数据区域、终端反馈信息区域、周期测量更新区域等，这些专门的信息区域，首先要保证可靠传输，从而可以采用较为固定的低阶的调制编码方式，从而不需要根据信道条件的变化实时的动态的选择调制编码方式。
因此一个终端可能同时拥有多个不同的上行数据区域，以及一个或多个上行的特殊数据区域。根据这些区域的不同的使用目的，以及经历的不同的信道变化，这些区域所采用的纠错码类型、调制编码方式不尽相同，需要的发射功率也不相同。
其次是基站分别获取各个区域的信道状态信息。对于上行，基站分别测量各个上行数据区的上行信道状态信息(CQI)，包括信噪比(SNR)，接收信号强度指示(RSSI)，载波干扰噪声比(CINR)，噪声干扰(NI)，上行误比特率(BER)，对于下行，通过MS反馈其下行数据区的下行信道状态信息，包括下行信道的信噪比(SNR)，接收信号强度指示(RSSI)、接收数据的正确、错误应答信息ACK、NAK等。
再次，分别计算各个区域的功率调整值。当前无线通信系统，为了提高数据吞吐量，普遍采用了自适宜调制编码(AMC)，因此各个区域可能采用的调制编码不相同，并且解调不同的编码要求的信噪比也不相同，从而要求的发射端的发射功率也不相同。更进一步，不同的业务，对BER的要求也不相同，例如，语音业务，通常保证BER在10-3就可以接收，而数据业务，需要保证BER在10-6左右，不同的BER要求，对发射端的发射功率要求也不相同。因此基站需要根据各个区域采用的调制编码方式、信道状态信息、承载业务Qos要求等分别计算各个区域的功率调整值。对于上行，需将这些区域的功率调整值通过功率控制消息在下行子帧中发送给终端。
最后，将功率调整值作用到相应的区域，对于上行，需将这些区域的功率调整值通过功率控制消息在下行子帧中发送给终端。终端在接收到基站发送的功率控制消息之后，需将功率调整值分别应用到各个相应的上行发射区域上。对于下行，基站将功率调整值分别应用到各个相应的下行发射区域上。
下面结合图1对本发明的优选实施方式作进一步的详细说明：
如图1所示，上行子帧区域中包括了初始接入区域，终端1的快速反馈区域，终端1的ACK、NAK反馈区域等多个特殊数据区域。同时对于数据区域，包括了终端1的普通数据区域、终端2的普通数据区域、终端3的普通数据区域、终端m的普通数据区域、终端1的HARQ数据区域、终端2的HARQ数据区域、终端1的MIMO数据区域、终端n的MIMO数据区域、终端m的MIMO数据区域。对于终端1，在该上行子帧中，在ACK、NAK反馈区有一个ACK、NAK反馈数据块，在快速反馈区域有一个用于反馈下行信息的数据块，在数据区域，一个普通数据块，一个HARQ数据块，一个MIMO数据块。
BS(基站)分别测量各个终端对应区域中数据块的CINR、RSSI等信息，以终端1为例设测量到的信息如表1所示：
表1
BS根据上述测量信息、承载业务的Qos要求、采用的调制编码来分别计算终端各个上行区域的功率调整值，计算可以采用的方法如下：
对于特殊数据区域，设最适宜的信噪比为12db，那么对于特殊数据区域：
ACK、NAK反馈区：由于信噪比较高，降低到最可靠的发射功率为：16-12＝4db，也可以降低到接近12db的附近值；
快速反馈区域，由于信噪比较高，降低到最可靠的发射功率为：14.25-12＝2.25db，也可以降低到接近12db的附近值；
对于数据区域，采用了自适应调制编码技术，因此参考信噪比不是固定的，随调制阶数与编码率的乘积升高而升高的、随业务对BER的要求升高而升高的，因此功率调整跟上述两个因素密切相关的，计算方法原则如下：
1.为了防止乒乓效应，每一种调制编码都设置一个最低进入门限和强制退出门限；
2.每一种调制编码都有一个最适宜的参考信噪比设定值；
3.不同的BER要求对应的上述1、2值不同，BER要求越高，上述1、2的值也就越高；
各种调制编码对应的进入、退出和设定值参照表如表2所示。结合表1中的测量信息和表2的各种调制编码对信噪比的要求，分别计算各个区域的功率调整值：
| 调制编码 | BER 10-3 | BER 10-6 | ||||
| 退出门限(db) | 进入门限(db) | 设定值(db) | 退出门限(db) | 进入门限(db) | 设定值(db) | |
| … | … | … | … | … | … | |
| QPSK 3/4 | 11 | 12 | 14 | 11.5 | 12.5 | 14.5 |
| 16QAM 1/2 | 14 | 15 | 17 | 14.5 | 15.5 | 17.5 |
| 16QAM 3/4 | 17 | 18 | 20 | 17.5 | 18.5 | 20.5 |
| … | … | … | … | … | … | … |
表2
根据表1测量的结果来确定各个区域的功率调整值；假定普通数据区域要求的BER为10-3，HARQ数据区域要求的BER为10-6，而MIMO数据区域要求的BER为10-3，下面分别确定各个区域的调整值：
对于一般数据区域：14.5db的信噪比满足QPSK 3/4的进入门限要求，因此可以采用QPSK3/4这种调制编码方式，但是其信噪比比最适宜的14db高了0.5db，因此其发射功率降低0.5db，也可以降低到14db的附近值；
对于HARQ部分：其信噪比为16db，满足BER为10-6时16QAM 1/2的进入门限的要求，但是其实际的信噪比16db比最适宜的17.5db低了1.5db，因此其功率需要提升1.5db，也可以升高到17.5db的附近值。
对于MIMO部分，其信噪比为19db，满足BER为10-3时16QAM 3/4的进入门限要求，但是其实际的信噪比19db比最适宜的信噪比20db低了1db，因此功率需要提升1db，也可以提升到20db的附近值.
最后，终端收到来自基站的功率控制消息后，根据功率控制消息的指示，调整对应数据或特殊区域的发射功率。
因此，由于针对终端不同的发射区域，根据发射区域的目的和各个区域的信道状况，分别进行功率控制，使终端功率按需分配，不但可以保证上行信息的可靠传输，提升数据吞吐量，而且能够减少干扰。
Claims (8)
1.一种正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)系统确定不同的数据区域；
(2)基站分别获取各个数据区域的信道状态信息；
(3)基站分别计算各个数据区域的功率调整值；
(4)各个数据区域根据该功率调整值进行发射。
2.按照权利要求1所述的正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的数据区域包括：
上行数据区域包括：上行普通数据区域和上行特殊数据区域；
下行数据区域包括：下行普通数据区域。
3.按照权利要求2所述的正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(31)基站根据获取的信道状态信息、承载业务的服务质量要求和采用的调制编码分别计算终端各个上、下行普通数据区域和上行特殊数据区域的功率调整值。
4.按照权利要求3所述的正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的信道状态信息包括：
所述上行数据区域包括的上行信道状态信息有上行信噪比、上行接收信号强度指示、上行载波干扰噪声比、上行噪声干扰、上行误比特率；
所述下行数据区域包括的下行信道状态信息有下行信噪比、下行接收信号强度指示、下行接收数据应答信息。
5.按照权利要求4所述的正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，所述计算上行特殊数据区域功率调整值的方法为：
(A1)系统设定保证上行特殊数据区域传输可靠的信噪比值；
(A2)基站判断获取的信噪比值是否等于系统设定的信噪比值，如果判断结果为是，进入步骤(A3)；如果判断结果为否，则转入步骤(A4)；
(A3)基站降低该区域的发射功率，使接收到的信噪比维持在设定的信噪比值附近；
(A4)基站升高该区域的发射功率，使接收到的信噪比维持在设定的信噪比值附近。
6.按照权利要求4所述的正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，所述计算上下行普通数据区域功率调整值的方法为：
(B1)系统设定各种调制编码方式中满足各种误码率的进入门限值，并设定各种调制编码方式最可靠的信噪比值；
(B2)基站获取终端反馈的信噪比值，基站根据数据区域中业务对误码率的要求和获取的信噪比值，选定调制编码方式；
(B3)基站根据选定的调制编码方式，对应选择步骤(B1)中设定的最可靠信噪比值，再根据获取的信噪比值，调整功率，使获取的信噪比值维持在设定的最可靠信噪比值附近。
7.按照权利要求2所述的正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，所述的上行普通数据区域至少包括：
上行一般数据区域、上行多输入多输出数据区域、上行混合自动重传请求数据区域；
所述的下行普通数据区域至少包括：
下行一般数据区域、下行多输入多输出数据区域、下行自适应天线系统数据区域和下行混合自动重传请求数据区域。
8.按照权利要求2所述的正交频分复用系统中区域功率控制的方法，其特征在于，所述的上行特殊数据区域至少包括：
初始接入数据区域、终端反馈信息区域和周期测量更新区域。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110810 Termination date: 20150721 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |