CN101369834B - 联合功率控制方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种联合功率控制方法、系统和设备。该方法包括：获取基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量；根据小区内各扇区的干扰水平和载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子；根据反映小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系，获取各扇区载荷量的目标值；根据获取的各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取各扇区的载荷调整量；将获取的各扇区的载荷调整量发送给基站，使基站根据载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率。通过使用本发明的实施例，实现了多小区联合功率控制。

Description

联合功率控制方法、系统和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多小区联合功率控制方法、系统和设备。 

背景技术

由于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)传输技术将整个系统带宽划分成若干正交子信道，能够有效克服信道频率选择性衰落，对应的接收技术实现复杂度低，其已经被3GPP(the3rd GenerationPartner Project，第三代合作伙伴计划)和IEEE(Institute of Electrical andElectronics Engineers，电气电子工程师学会)标准化组织广泛接收，同时其也将成为IMT-Advanced(International Mobile Telecommunications-Advanced，高级国际移动通信)系统的核心传输技术。 

与采用CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)传输技术的第三代移动通信系统相比较，若不考虑Doppler多普勒频移引起的子载波间干扰，基于OFDM传输技术的通信系统不存在扇区内用户间干扰，但仍然存在扇区间和小区间干扰。 

为了改善用户在小区边界的体验，提高小区边界频谱利用率，现有技术对各种干扰协调技术展开了广泛研究。其主要核心思想为：利用物理信道的正交性，对物理信道和发射功率谱密度的使用加以限制，从而补偿小区间干扰。对于下行链路，干扰源为基站，在小区间载荷均匀时，由于频率重用获得的系统增益小于多用户分集增益和频率选择性增益减少导致的系统性能损失，因此3GPP LTE(Long Term Evolution，3GPP的一个3G长期演进技术计划)未对下行小区间干扰协调技术进行标准化。

现有技术中，在3GPP LTE中针对小区间上行干扰水平的控制主要利用上行小区间功率控制的方法实现，小区间功率控制通过干扰超载指示生成和基站间X2接口信息交互完成。干扰超载指示可以通过eNB(eNodeB，演进基站NodeB)与eNB之间的X2接口进行信息交互，该接口进行的信息交互时延较大，因此小区间功率控制的更新周期较大。 

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中的实现方式存在以下问题：为了支持小区间干扰协调，虽然3GPP LTE定义了资源块级的OI(Overload Indicator，超载指示)度量，其可以通过X2接口进行基站间信息交互，但未定义如何根据OI度量对各用户终端的发射功率进行联合调整。 

发明内容

本发明的实施例提供一种联合功率控制方法、系统和设备，用于对于多小区场景联合控制调整各用户终端的发射功率。 

本发明的实施例提供一种联合功率控制方法，包括： 

获取基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量； 

根据所述小区内各扇区的干扰水平和载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子； 

根据反映所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系，获取所述各扇区载荷量的目标值； 

根据所述获取的所述各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取所述各扇区的载荷调整量； 

将所述获取的所述各扇区的载荷调整量发送给基站，使所述基站根据所述载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率； 

当系统运行时，确定特定的载荷量P，使所述实际干扰值I最接近目标ITarget，所述联合功率控制关系为： 

$P^{*}=\underset{P}{\arg \min }{\left|\right|I_{T\arg \mathrm{et}}-{\mathrm{\Σ}}_k\mathrm{CP}\left|\right|}^2$

Subject： 

P_lb≤P≤P_ub

其中，P^*为各扇区载荷量的目标值组成的矩阵，∑_k为不同扇区间的干扰比例因子组成的矩阵，P为小区内各扇区的载荷量组成的矩阵，C为由0和1组成的矩阵，I_Target为目标干扰值，约束方程为各扇区载荷量的工作范围。 

本发明的实施例还提供一种基站设备，包括： 

基站获取单元，用于获取小区内各扇区的干扰水平和小区内各扇区的载荷量并发送给无线资源管理实体； 

基站接收单元，用于接收所述无线资源管理实体发送的各扇区的载荷调整量； 

基站调整单元，用于根据所述基站接收单元接收的各扇区的载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率； 

所述基站调整单元具体包括： 

第一子单元，用于根据所述基站接收单元接收的各扇区的载荷调整量，获取扇区内各用户终端的发射功率调整量； 

第二子单元，用于根据第一子单元获取的各用户终端的发射功率调整量，对各用户终端的功控方程进行更新。 

本发明的实施例还提供一种无线资源管理实体RRM，包括： 

接收单元，用于接收基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量； 

干扰比例因子获取单元，用于根据所述基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子； 

目标载荷量获取单元，用于根据反映所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系，获取所述各扇区载荷量的目标值； 

载荷调整量获取单元，用于根据所述获取的所述各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取所述各扇区的载荷调整量； 

发送单元，用于将所述载荷调整量获取单元获取到的各扇区的载荷调整量发送给所述基站； 

所述根据反映所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系具体为： 

当系统运行时，确定特定的载荷矢量P，使实际I最接近目标ITarget，即在确定的I的情况下，所述联合功率控制关系为： 

$P^{*}=\underset{P}{\arg \min }{\left|\right|I_{T\arg \mathrm{et}}-{\mathrm{\Σ}}_k\mathrm{CP}\left|\right|}^2$

Subject： 

P_lb≤P≤P_ub

其中，P^*为各扇区载荷量的目标值组成的矩阵，∑_k为不同扇区间的干扰比例因子组成的矩阵，P为小区内各扇区的载荷量组成的矩阵，C为由0和1组成的矩阵，I_Target为目标干扰值，约束方程为各扇区载荷量的工作范围。 

本发明的实施例还提供一种联合功率控制系统，包括前述的基站设备、以及前述的无线资源管理实体。 

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点： 

通过建立小区内各扇区的载荷量和干扰水平的多小区联合功率控制关系，获取各扇区的载荷调整量，并根据载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率。实现了多小区联合功率控制，避免各小区用户为了达到目标信噪比相互增加发射功率的问题，进而提高了各用户终端发射功率的有效利用率。 

附图说明

图1是本发明的实施例中多小区联合功率控制方法的流程图； 

图2是本发明的实施例中小区间干扰与载荷关系图； 

图3是本发明的实施例中多小区联合功率控制实现的流程图； 

图4是本发明的实施例中多小区联合功率控制系统的结构示意图； 

图5是本发明的实施例中基站设备的结构示意图； 

图6是本发明的实施例中基站设备的另一结构示意图； 

图7是本发明的实施例中RRM的结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 

对于上行链路，干扰源为用户，由于3GPP LTE系统采用基于频率选择性资源分配，由于基站之间独立分配物理信道，终端位置的随机性和终端发射功率不同，难以进行静态网络规划和干扰控制，3GPP LTE主要倾向于通过功率控制方法进行干扰抑制。3GPP LTE定义了PUSCH(Physical Uplink SharedChannel，上行物理共享信道)信道的发射功率控制方程： 

P_PUsCH(i)＝min(P_max，10log₁₀(M)+P_o+α·PL+Δ_mcs+f[i])  (1) 

其中 

·P_MAX为终端允许发射的最大功率(24dBm)； 

·M是上行资源分配中指示分配的资源块数； 

·P_o是用户特定的功率参数，动态范围[-126dBm，24dBm]； 

·α是小区特定的路损补偿参数，可能的设定值为0，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，当α＝1时，发射功率对路损进行完全补偿；

·PL是根据下行导频测量的终端路损； 

·Δ_mcs为RRC(Radio Resource Control，无线资源控制协议)配置的表，可以设置Δ_mcs为零； 

·MCS(Modulation and Coding Scheme，调制与编码集合)在上行资源分配中指示。 

·如果P_max<10log₁₀(M)+P_o+α·PL+Δ_mcs+f[i])，那么： 

f(i)＝f(i-1)+min{0，Δ_PUSCH(i-K_PUSCH)}         (2) 

如果P_Min≥10log₁₀(M_PUSCH(i))+P_{O_PUSCH}+α·PL+Δ_MCS(MCS(i))+f(i)，那么： 

f(i)＝f(i-1)+max{0，Δ_PUSCH(i-K_PUSCH)}         (3) 

其中K_PUSCH为功控命令的执行时延。 

·Δ_PUSCH是UE特定的功控调整命令。其可以根据以下功控方程产生： 

Δ_PUSCH(n)＝[SINR_Target(n)-ESINR_est(n)]        (4) 

其中SINR_Target为目标信干噪比，ESINR_est为基站端接收的有效信干噪比，[x]为功控集合中元素与x最接近的元素。在功率控制方程中，P_o参数可以分成两部份，如下所示： 

P₀＝P_{0_nomial}+P_{0_user}                          (5) 

P_{0_nomial}，为名义P₀，是小区特定参数，P_{0_user}为用户特定P_0，，现有技术中给出了参数P₀，的设置方法。PX可以写成如下形式： 

P_{0_nominal}＝Γ+(I+N)                          (6) 

其中Γ为名义目标信干噪比，(I+N)为基站端干扰加噪声的功率水平。 

P_{0_user}＝(1-β)*(P_{Lstrongest_neighbor}-PL)        (7) 

其中PL考察终端在服务小区的路损，PL_{strongest_neighbor}为考察终端相对非服务小区的最大路损，0<β<1。可以通过β的设置进行吞吐量与小区边界速率之间的折中，小的β意味着高吞吐量和低边界速率，反之意味着低吞吐量和高边 界速率。因此，接收信噪比可以定义为： 

SINR＝P_PUSCH(i)-PL-10log10(M)-(I+N)                    (8) 

不将小尺度衰落考虑在内，则目标信噪比可以进一步化为： 

SINR_Target＝P_o-(1-α)·PL-(I-N) 

                                                      (9) 

＝Γ+(1-β)*(PL_{strongest_neighbor}-PL)-(1-α)·PL 

另外，在3GPP LTE中的超载指示为资源块级的可设置量，最小颗粒度为一个资源块，目前3GPP LTE设置了两个超载门限(TH1，TH2，TH1<TH2)，第k个资源块的干扰超载指示定义如下： 

其中IoT(k)(Interference over Thermal，干扰与噪声比)定义如下： 

IoT(k)＝I(k)/N　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(11) 

I(k)为第k个资源块上接收到的干扰功率，N为系统带宽内的噪声功率。 

本发明的实施例提供一种多小区联合功率控制方法，如图1所示，包括： 

步骤s101、获取基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量； 

步骤s102、根据小区内各扇区的干扰水平和载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子； 

步骤s103、根据反映小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系，获取各扇区载荷量的目标值； 

步骤s104、根据获取的各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取各扇区的载荷调整量； 

步骤s105、将获取的各扇区的载荷调整量发送给基站，使基站根据载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率。

本发明实施例提供的上述方法中，通过小区内各扇区的载荷量和干扰水平的多小区联合功率控制关系，获取各扇区的载荷调整量，并根据载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率。实现了多小区联合功率控制，避免各小区用户为了达到目标信噪比相互增加发射功率的问题，进而提高了各用户终端发射功率的有效利用率。 

以下结合具体的组网场景描述本发明中多小区联合功率控制方法的具体实施方式。 

多小区联合功率控制要求进行集中式控制，现有技术在基站侧定义了Inter-Cell RRM(Inter-Cell Radio Resource Management，多小区间无线资源管理)实体，该实体可以成为逻辑上的集中式控制器。在本发明实施例提供的多小区联合功率控制方法中，首先由基站获取小区内各扇区的载荷量以及干扰水平，并发送给RRM实体。本发明的实施例中，基站在获取小区内各扇区的载荷量时，可以采用扇区内所有用户P_{0_user}之和衡量该小区内的载荷量，其中P_{o_user}是用户特定的功率参数。以图2所示的场景为例，该场景中包括2个基站，每个基站为一个小区，每个小区内包括3个扇区。对于图2所示场景中两个小区的小区间干扰与载荷的关系，第i(i＝1，2)个小区第j(j＝1，2，3)个扇区的载荷为： 

$P_{0,\mathrm{user}}^{i,j}=\underset{s=1}{\overset{n(i,j)}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{0,\mathrm{user}}^{i,j,s}---\left(12\right)$

其中n(i，j)为第i个小区第j个扇区的用户数，

为第i个小区第j个扇区第s个终端的P_{0_user}。 

之后，RRM实体根据各基站上报的小区内各扇区的干扰水平和载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子。以第一个小区第一个扇区受到第二个小区第二个扇区的干扰为例，其干扰水平为： 

$k_{\mathrm{1,1,2,2}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}---\left(13\right)$

其中k_{1，1，2，2}表示干扰比例因子，其主要由用户的分布决定。若只考虑强干扰，各小区的扇区受到的干扰水平可表示为： 

$I_{\mathrm{1,1}}\&ap;k_{\mathrm{1,1,1,2}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,2}}+k_{\mathrm{1,1,1,3}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,3}}+k_{\mathrm{1,1,2,2}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}+k_{\mathrm{1,1,2,3}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,3}}$

$I_{\mathrm{1,2}}\&ap;k_{\mathrm{1,2,1,1}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}+k_{\mathrm{1,2,1,3}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,3}}$

$I_{\mathrm{1,3}}\&ap;k_{\mathrm{1,3,1,2}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,2}}+k_{\mathrm{1,3,1,1}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}$

$I_{\mathrm{2,1}}\&ap;k_{\mathrm{2,1,2,2}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}+k_{\mathrm{2,1,2,3}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,3}}$                   (14) 

$I_{\mathrm{2,2}}\&ap;k_{\mathrm{2,2,1,1}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}+k_{\mathrm{2,2,2,3}}*P_{0,\mathrm{user}}^{2,3}+k_{\mathrm{2,2,2,1}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,1}}$

$I_{\mathrm{2,3}}\&ap;k_{\mathrm{2,3,1,1}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}+k_{\mathrm{2,3,2},2}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}+k_{\mathrm{2,3,2,1}}*P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,1}}$

其中I_i，j表示第i个小区第j个扇区受到的干扰水平，如果忽略用户分布对干扰的影响，即假设： 

k_{1，1，1，2}＝k_{1，1，1，3}＝k_{1，1，2，2}＝k_{1，1，2，3}＝k_1，1

k_{1，2，1，1}＝k_{1，2，1，3}＝k_1，2

k_{1，3，1，2}＝k_{1，3，1，1}＝k_1，3

                                     (15) 

k_{2，1，2，2}＝k_{2，1，2，3}=k_2，1

k_{2，2，1，1}＝k_{2，2，2，3}＝k_{2，2，2，1}＝k_2，2

k_{2，3，1，1}＝k_{2，3，2，2}＝k_{2，3，2，1}＝k_2，3

则干扰与载荷(P-I)方程(14)可以简化为 

$I_{\mathrm{1,1}}\&ap;k_{\mathrm{1,1}}*(P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,2}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,3}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,3}})$

$I_{\mathrm{1,2}}\&ap;k_{\mathrm{1,2}}(P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,3}})$

$I_{1,3}\&ap;k_{1,3}(P_{0,\mathrm{user}}^{1,2}+P_{0,\mathrm{user}}^{1,1})$

                                    (16) 

$I_{\mathrm{2,1}}\&ap;k_{\mathrm{2,1}}(P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,3}})$

$I_{\mathrm{2,2}}\&ap;k_{\mathrm{2,2}}(P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,3}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,1}})$

$I_{\mathrm{2,3}}\&ap;k_{\mathrm{2,3}}(P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}+P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,1}})$

根据获取到的干扰水平和载荷量以及上述公式(16)，可以估计得到干扰比例因子参数k_i，j。 

获取到干扰比例因子后，RRM实体可以根据上述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子，进一步获取多小区联合功率控制关系： 

考虑P-I方程的矩阵形式为：

∑_kCP＝I                                        (17) 

其中： 

∑_k＝diag{[k_1，1k_1，2k_1，3k_2，1k_2，2k_2，3]}     (18) 

该∑_k为已知。 

$P=\left[\begin{array}{c}{P}_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,1}}\\ P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,2}}\\ P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{1,3}}\\ P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,1}}\\ P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,2}}\\ P_{0,\mathrm{user}}^{\mathrm{2,3}}\end{array}\right]---\left(19\right)$

$C=\left[\begin{array}{cccccc}0& 1& 1& 0& 1& 1\\ 1& 0& 1& 0& 0& 0\\ 1& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 1\\ 1& 0& 0& 1& 0& 1\\ 1& 0& 0& 1& 1& 0\end{array}\right]---\left(20\right)$

具体的，对于P-I方程，考虑到在实际系统中载荷矢量P有上下界的限制，因此目标I不能任意设定，也就是说I存在一可行区域。在系统运行时，每个扇区有一个可接收的干扰范围，但若干小区组成的目标I不一定在可行区域中，但可以找到一特定的P，使实际I最接近目标I_Target。即在确定的I的情况下，根据P-I方程求解P。综上分析，得到多小区联合功率控制方程为： 

$P^{*}=\underset{P}{\arg \min }{\left|\right|I_{T\arg \mathrm{et}}-{\mathrm{\&Sigma;}}_k\mathrm{CP}\left|\right|}^2---\left(21\right)$

Subject：                            (22) 

P_lb≤P≤P_ub

约束方程(22)为各扇区载荷的工作范围。 

另外，也可以通过P-I方程，在系统IoT矢量工作在指定区域前提下，使系统性能最好。则多小区联合功率控制方程的优化方程为： 

$P^{*}=\underset{P}{\arg \max }f\left(P\right)---\left(23\right)$

Subject： 

I_lb≤I＝∑_kCP≤I_ub或IoT_lb≤IoT_ub    (24) 

其中f(P)为基于系统载荷矢量的效用函数。实施者可以根据不同的性能指标，设计各种不同的效用函数。例如可以定义如下的效用函数： 

$f\left(P\right)=\underset{i,j}{\mathrm{\&Sigma;}}{\log }_2(1+\frac{P_{0,\mathrm{user}}^{i,j}}{I_{i,j}})---\left(25\right)$

根据方程(21)和(22)、或(23)和(24)，可以得到多小区载荷调整方程为： 

ΔP(i)＝P^*-P(i)                              (26) 

其中P(i)为第i个时刻多小区的载荷矢量。 

获得方程(26)后，RRM实体即可以得到各扇区载荷的调整量，并通知各基站。 

根据各自的载荷调整量，基站可以通过功控方程(4)作扇区内载荷的相应调整，因此(26)可以认为是扇区载荷控制方程。根据扇区载荷的调整量调整扇区内各用户终端的发射功率的方法为：当系统中用户的业务类型都相同时，可以根据各扇区载荷的调整量，所有用户以相同比例(dB)调整P₀；当系统中用户的业务类型不同时，系统也可以以不同比例调整用户P₀，但需要保证总的调整量为ΔP(i)。 

由于扇区载荷发生调整，对应扇区的用户目标信噪比也需要作相应改变，其控制方程为： 

SINR_Target(i)＝SINR_Target(i-1)+ΔP(i)        (27) 

与扇区载荷控制方程(26)对应，目标信噪比控制方程(27)可以称为扇区内载荷分配方程。 

以下描述多小区联合功率控制方程算法的具体实施方式。 

为了叙述方便，将多小区联合功率控制方程(21)和(22)改写为

$P^{*}=\underset{P}{\arg \min }{\left|\right|I_{T\arg \mathrm{et}}-{\mathrm{\&Sigma;}}_k\mathrm{CP}\left|\right|}^2---\left(28\right)$

Subject： 

BP≥d　                           (29) 

其中： 

$d=\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{lB}}\\ -P_{\mathrm{uB}}\end{array}\right]---\left(30\right)$

$B=\left[\begin{array}{c}A\\ -A\end{array}\right]---\left(31\right)$

A为6行6列的单位阵。 

求解多小区联合功率控制方程(21)和(22)的基本步骤如下： 

(1)、初始k＝1，给定初始可行点P⁽¹⁾。 

(2)、在P^(k)处将B和d分解成 

$\left[\begin{array}{c}{B}_1\\ B_2\end{array}\right]$ 和  $\left[\begin{array}{c}{d}_1\\ d_2\end{array}\right]---\left(32\right)$

使得B₁P^(k)＝d₁，B₂P^(k)≥d₂。计算f(P)＝‖I_Target-∑_kCP‖²在P^(k)处的

梯度矢量。 

(3)、求解线性规划问题： 

$d^{*\left(k\right)}=\underset{d}{\arg \min }\&dtri;f{\left(P^{\left(k\right)}\right)}^{T}d$

Subject：                        (33) 

B₁d≥0 

|d_i|≤1，i＝1，L，6， 

从而得到最优可行方向矢量d^*(k)。 

(4)、如果  $\&dtri;f{\left(P^{\left(k\right)}\right)}^{T}d=0$ ，则停止计算，P^(k)即为K-T点，由于优化函数为凸函数，它也就是最优解。 

(5)、最优步长为：

${\mathrm{\&lambda;}}^{*}=\underset{\mathrm{\&lambda;}}{\arg \min }f(P^{\left(k\right)}+\mathrm{\&lambda;}{d}^{\left(k\right)})$

Subject：                             (34) 

0≤λ≤λ_max， 

最优步长的优化函数为单变量二次函数，其计算复杂度可以忽略不计。其中： 

$\hat{d}=d_2-B_2{P}^{\left(k\right)},\hat{s}=B_2{P}^{\left(k\right)}---\left(36\right)$

同时可以得到： 

P^(k+1)＝P^(k)+λ^*d^(k)              (37) 

(6)、k递增为(k+1)，返回步骤(2)。 

在3GPP LTE系统架构中，在eNB侧定义了多小区间的无线资源管理逻辑实体RRM。本发明实施例中的多小区联合功率控制流程可以由该RRM实现。具体的多小区联合功率控制流程如图3所示，其中在RRM下包括多个eNB(以eNB_i表示)，每个eNB下包括多个UE(UE_j表示)。该流程包括： 

步骤s301、eNB_i测量IoT水平、计算当前扇区内的载荷量并估计UE接收信噪比。 

当前扇区内载荷量的具体估计方法可以根据上述公式(12)计算得到；UE的接收信噪比可以根据上述公式(8)或(9)计算得到。 

步骤s302、eNB_i通过X2接口将当前IoT水平和当前扇区内的载荷量发送给RRM。 

步骤s303、在接收到RRM发送的指示前，eNB_i根据步骤s301中得到的UE接收信噪比以及功控方程，生成功控命令，并将功控命令通过无线接口发送给UE_j。

该功控方程可以为上述公式(4)，eNB_i可以根据功控方程生成功控命令。该步骤s303与上一步骤s302间没有严格的先后顺序。 

步骤s304、eNB_i估计UE_j的接收信噪比。 

该步骤与RRM上所执行的步骤没有严格的先后顺序，eNB_i根据本地设置定时估计UE_j的接收信噪比，UE的接收信噪比可以根据上述公式(8)或(9)计算得到。 

步骤s305、RRM根据各基站发送的当前IoT水平和当前扇区内的载荷量，估计扇区间的干扰比例因子k_i，j。 

干扰比例因子k_i，j可以基于上述公式(14)和(15)的推导，根据当前IoT水平和当前扇区内的载荷量，由公式(16)估计得到。 

步骤s306、RRM根据多小区联合功率控制方程获取载荷调整量。 

多小区联合功率控制方程可以是预先建立的功率控制方程。该多小区联合功率控制方程的具体形式可以参考上述公式(21)和(23)，多小区联合功率控制方程的建立过程可以参见上述公式(21)和(23)的推导过程。根据多小区联合功率控制方程获取载荷调整量的过程参见上述实施例中的相关描述。 

步骤s307、RRM通过X2接口将载荷调整量发送给eNB。 

步骤s308、eNB接收到RRM发送的载荷调整量后，更新UE_j的功控方程。 

具体的，eNB接收到RRM发送的载荷调整量后，根据公式(26)可以得到各扇区载荷的调整量，根据扇区载荷的调整量获取扇区内各用户终端的发射功率调整量的方法为：根据各UE的业务类型确定各UE功率调整量占载荷调整量的比例；根据该比例以及所述载荷调整量，获取扇区内各UE的功率调整量。例如：当系统中用户的业务类型都相同时，可以根据各扇区载荷的调整量，所有用户以相同比例(dB)调整P₀；当系统中用户的业务类型不同时，系统也可以以不同比例调整用户P₀，但需要保证总的调整量为ΔP(i)。根据各 用户终端的发射功率调整量，基站更新UE_j的功控方程。当然，也可以根据各扇区载荷的调整量调整用户的P_{0_user}，根据公式(5)，对P_{0_user}的调整也即对P₀的调整，在结果上没有区别。 

步骤s309、eNB根据更新后的功控方程产生功控命令发送到UE_j，调整各UE_j的P₀。 

在步骤s309之后的流程中，继续由各基站周期向RRM实体上报当前载荷量和IoT水平，RRM根据各基站上报的载荷量和IoT水平获取干扰比例因子，根据更新的多小区联合功率控制方程获取载荷调整量并通知各基站，由各基站根据最新获得的载荷调整量以及功控方程对各UE的P₀进行控制。该过程与上述步骤s302～s309相似，在此不进行重复描述。 

本发明的实施例提供的上述方法中，通过系统载荷和干扰水平的多小区联合功率控制关系，获取所述各扇区的载荷调整量，并根据所述载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率。采用本发明实施例的多小区联合功率控制方案后，系统将基本工作在指定的区域能较好地进行联合功率控制，且系统工作在目标IoT，实现了多小区联合功率控制，避免各小区用户为了达到目标信噪比相互增加发射功率的问题，进而提高了各用户终端发射功率的有效利用率。 

本发明的实施例还提供一种多小区联合功率控制系统，如图4所示，包括无线资源管理实体RRM10和至少一个基站20， 

基站10，用于获取小区内各扇区的干扰水平和小区内各扇区的载荷量并发送给RRM20，接收RRM20发送的各扇区的载荷调整量，并根据所述载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率； 

RRM20，用于根据基站10上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子；根据反映小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合 功率控制关系，获取各扇区载荷量的目标值；根据获取的各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取各扇区的载荷调整量并将获取到的各扇区的载荷调整量发送基站10。该RRM可以作为基站设备的一个功能位于基站设备中。 

本发明的实施例还提供一种基站设备，如图5所示，包括： 

基站获取单元11，用于获取小区内各扇区的干扰水平和小区内各扇区的载荷量并发送给所述RRM； 

基站接收单元12，用于接收所述RRM发送的各扇区的载荷调整量； 

基站调整单元13，用于根据基站接收单元12接收的各扇区的载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率。 

本发明的另一实施例中，如图6所示，包括： 

上述基站获取单元11具体包括载荷量上报子单元111，用于：获取小区内每一扇区中所有用户终端的功率参数，将每一扇区中所有用户终端的功率参数之和作为所述扇区的载荷量并上报。 

上述基站调整单元13可以进一步包括： 

第一子单元131，用于根据基站接收单元12接收的各扇区的载荷调整量，获取扇区内各用户终端的发射功率调整量； 

第二子单元132，用于根据第一子单元131获取的各用户终端的发射功率调整量，对各用户终端的功控方程进行更新； 

第三子单元133，用于根据第二子单元132进行更新操作后的功控方程产生功控命令发送到各用户终端，调整各用户终端的功率参数，从而调整扇区内各用户终端的发射功率。 

本发明的实施例还提供一种无线资源管理实体RRM20，如图7所示，包括： 

接收单元21，用于接收基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内 各扇区的载荷量； 

干扰比例因子获取单元22，用于根据所述基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子； 

目标载荷量获取单元23，用于根据反映所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系，获取各扇区载荷量的目标值； 

载荷调整量获取单元24，用于根据获取的所述各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取各扇区的载荷调整量； 

发送单元25，用于将载荷调整量获取单元24获取到的各扇区的载荷调整量发送给所述基站。 

具体的，上述控制关系获取单元23中的联合功率控制关系具体为： 

$P^{*}=\underset{P}{\arg \min }{\left|\right|I_{T\arg \mathrm{et}}-{\mathrm{\&Sigma;}}_k\mathrm{CP}\left|\right|}^2$

Subject： 

P_lb≤P≤P_ub

其中，P^*为各扇区载荷量的目标值组成的矩阵，∑_k为不同扇区间的干扰比例因子组成的矩阵，P为小区内各扇区的载荷量组成的矩阵，C为由0和1组成的矩阵，I_Target为目标干扰值，约束方程为各扇区载荷量的工作范围。 

或联合功率控制关系具体为： 

$P^{*}=\underset{P}{\arg \max }f\left(P\right)$

Subject： 

I_lb≤I＝∑_kCP≤I_ub或IoT_lb≤IoT≤IoT_ub

其中，f(P)为基于系统载荷矢量的效用函数，约束方程为干扰值的范围。 

本发明的实施例提供的上述系统和设备中，通过建立系统载荷和干扰水平的多小区联合功率控制关系，获取所述各扇区的载荷调整量，并根据所述载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率。实现了多小区联合功率控制， 避免各小区用户为了达到目标信噪比相互增加发射功率的问题，进而提高了各用户终端发射功率的有效利用率。 

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。 

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种联合功率控制方法，其特征在于，包括： 

获取基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量； 

根据所述小区内各扇区的干扰水平和载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子； 

根据反映所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系，获取所述各扇区载荷量的目标值； 

根据所述获取的所述各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取所述各扇区的载荷调整量； 

将所述获取的所述各扇区的载荷调整量发送给基站，使所述基站根据所述载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率； 

当系统运行时，确定特定的载荷量，使所述实际干扰值I最接近目标I_Target，所述联合功率控制关系为： 

Subjct： 

P_lb≤P≤P_ub

其中，P^*为各扇区载荷量的目标值组成的矩阵，∑_k为不同扇区间的干扰比例因子组成的矩阵，P为小区内各扇区的载荷量组成的矩阵，C为由0和1组成的矩阵，I_Taget为目标干扰值，约束方程为各扇区载荷量的工作范围；

或者，所述联合功率控制关系为： 

Subject： 

I_lb≤I＝∑_kCP≤I_ub或IoT_lb≤IoT≤IoT_ub

其中，f(P)为基于系统载荷矢量的效用函数，约束方程为干扰值的范围。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站上报小区内各扇区的载荷量包括： 

所述基站获取小区内每一扇区中所有用户终端的功率参数，将每一扇区中所有用户终端的功率参数之和作为所述扇区的载荷量并上报。 

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述载荷调整量调整扇区内用户终端的发射功率包括： 

所述基站根据所述载荷调整量，获取扇区内各用户终端的发射功率调整量； 

根据各用户终端的发射功率调整量，对各用户终端的功控方程进行更新； 

根据更新后的功控方程产生功控命令发送到各用户终端，调整各用户终端的功率参数，从而调整扇区内用户终端的发射功率。 

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述载荷调整量，获取扇区内各用户终端的发射功率调整量包括： 

根据各用户终端的业务类型确定各用户终端发射功率调整量占所述载荷调整量的比例； 

根据所述比例以及所述载荷调整量，获取扇区内各用户终端的发射功率调整量。 

5.一种基站设备，其特征在于，包括： 

基站获取单元，用于获取小区内各扇区的干扰水平和小区内各扇区的载荷量并发送给无线资源管理实体； 

基站接收单元，用于接收所述无线资源管理实体发送的各扇区的载荷调整量，所述各扇区的载荷调整量为根据各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量所获取，所述各扇区载荷量的目标值为根据所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系所获取； 

基站调整单元，用于根据所述基站接收单元接收的各扇区的载荷调整量，调整扇区内用户终端的发射功率； 

所述联合功率控制关系为： 

Subject： 

P_lb≤P≤P_ub

其中，P^*为各扇区载荷量的目标值组成的矩阵，∑_k为不同扇区间的干扰比例因子组成的矩阵，P为小区内各扇区的载荷量组成的矩阵，C为由0和1组成的矩阵，I_Target为目标干扰值，约束方程为各扇区载荷量的工作范围；

或者，所述联合功率控制关系为： 

Subject： 

I_lb≤I＝∑_kCP≤I_ub或IoT_lb≤IoT≤IoT_ub

其中，f(P)为基于系统载荷矢量的效用函数，约束方程为干扰值的范围。 

6.如权利要求5所述的基站设备，其特征在于，所述基站获取单元包括载荷量上报子单元，用于： 

获取小区内每一扇区中所有用户终端的功率参数，将每一扇区中所有用户终端的功率参数之和作为所述扇区的载荷量并上报。 

7.如权利要求5或6所述的基站设备，其特征在于，所述基站调整单元具体包括： 

第一子单元，用于根据所述基站接收单元接收的各扇区的载荷调整量，获取扇区内各用户终端的发射功率调整量； 

第二子单元，用于根据第一子单元获取的各用户终端的发射功率调整量，对各用户终端的功控方程进行更新； 

第三子单元，用于根据第二子单元进行更新操作后的功控方程产生功控 命令发送到各用户终端，调整各用户终端的功率参数，从而调整扇区内各用户终端的发射功率。 

8.一种无线资源管理实体，其特征在于，包括： 

接收单元，用于接收基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量； 

干扰比例因子获取单元，用于根据所述基站上报的小区内各扇区的干扰水平、和小区内各扇区的载荷量，获取不同扇区间的干扰比例因子； 

目标载荷量获取单元，用于根据反映所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系，获取所述各扇区载荷量的目标值； 

载荷调整量获取单元，用于根据所述获取的所述各扇区载荷量的目标值，与当前时刻的各扇区载荷量，获取所述各扇区的载荷调整量； 

发送单元，用于将所述载荷调整量获取单元获取到的各扇区的载荷调整量发送给所述基站； 

所述根据反映所述小区内各扇区的干扰水平、小区内各扇区的载荷量以及不同扇区间的干扰比例因子的联合功率控制关系具体为： 

当系统运行时，确定特定的载荷量，使所述实际干扰值I最接近目标I_Target，所述联合功率控制关系为： 

Subject： 

P_lb≤P≤P_ub

其中，P^*为各扇区载荷量的目标值组成的矩阵，∑_k为不同扇区间的干扰比例因子组成的矩阵，P为小区内各扇区的载荷量组成的矩阵，C为由0和1组成的矩阵，I_Target为目标干扰值，约束方程为各扇区载荷量的工作范围；

或者，所述联合功率控制关系为： 

Subject： 

I_lb≤I＝∑_kCP≤I_ub或IoT_lb≤IoT≤IoT_ub

其中，f(P)为基于系统载荷矢量的效用函数，约束方程为干扰值的范围。 

9.一种联合功率控制系统，其特征在于，包括如权利要求5至7任一项所述的基站设备、以及如权利要求8所述的无线资源管理实体。 

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