CN101662824B - 协作多点系统、用户设备和上行功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种协作多点系统、用户设备和上行功率控制方法，涉及无线通信领域。其中用于协作多点系统用户设备的功率控制方法包括：所述用户设备接收基站发出的开环功率控制参数；所述用户设备获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值；和所述用户设备根据所述最大路径损耗值和所述开环功率控制参数确定所述用户设备的发射功率。本发明针对CoMP用户设备进行了有效的功率控制，优化了小区边缘用户设备和系统整体性能。

Description

协作多点系统、用户设备和上行功率控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及协作多点系统、用户设备和上行功率控制方法。

背景技术

在无线通信系统的上行链路中，UE(user equipment，用户设备)的发射功率直接影响着小区边缘性能及系统的频谱效率等重要指标。在UMTS(universal mobile telecommunications system，通用移动通信系统)的LTE(long term evolution，长期演进)系统中，上行发射功率由无线链路的路径损耗(Path Loss)、路径损耗补偿系数、接收端目标SINR(signal to interference and noise ratio，信号干扰噪声比)等因素决定，基站也可对UE的发射功率进行动态调整。

在LTE-Advanced系统中，为了改善小区边缘UE的性能，CoMP(coordinated multiple point，协作多点)传输/接收技术被第3代合作伙伴计划(3GPP)纳入到LTE-Advanced的框架中。在LTE-AdvancedCoMP联合接收场景中，上行功率控制方案直接影响着CoMP UE以及系统整体的性能。因此，在CoMP联合接收场景中，制定一套高效的上行功率控制方案，已成为一种迫切的需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种协作多点系统用户设备的功率控制方法，针对CoMP用户设备进行有效的功率控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种协作多点系统用户设备的功率控制方法包括：基站调整开环功率控制参数，所述基站减小路径损耗补偿系数，增大体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；所述用户设备接收基站发送的开环功率控制参数，所述开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数和体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；所述用户设备获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值；和所述用户设备根据所述最大路径损耗值和所述开环功率控制参数确定所述用户设备的发射功率。

进一步的，所述用户设备获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值包括：所述用户设备获取所述用户设备与所述各小区之间的路径损耗值；和所述用户设备从所述路径损耗值中选取所述最大路径损耗值。

进一步的，所述功率控制方法还包括：所述基站减小所述路径损耗补偿系数的幅度为Δα＝0.1；所述基站根据所述基站覆盖的小区内所有用户设备路径损耗的平均值确定增大所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数的幅度；和所述基站将所述路径损耗补偿系数和所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数发送给所述用户设备。

在一个实施例中，所述的功率控制方法，还包括：所述用户设备接收所述基站发射的闭环功率控制指令；和所述用户设备根据所述闭环功率控制指令对所述用户设备的所述发射功率进行调整。

本发明的目的是提出一种用于协作多点系统的用户设备，以在通信中实现有效的功率控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种协作多点系统的用户设备，包括：接收装置，用于接收基站发送的开环功率控制参数，所述开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数和体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数，基站调整开环功率控制参数，所述基站减小路径损耗补偿系数，增大体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；最大路径损耗获取装置，用于获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值；和发射功率确定装置，用于根据所述最大路径损耗值和所述开环功率控制参数确定所述用户设备的发射功率。

进一步的，所述最大路径损耗获取装置包括：路径损耗获取模块，用于获取所述用户设备与所述各小区之间的路径损耗值；和最大值选取模块，用于从所述路径损耗值中选取所述最大路径损耗值。

在一个实施例中，所述的用户设备，还包括：闭环参数调整装置，用于接收所述基站发射的闭环功率控制指令，以及根据所述闭环功率控制指令对所述用户设备的所述发射功率进行调整。

本发明的目的是提出一种协作多点系统，以提供更优的整体性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种协作多点系统，包括：基站，用于调整开环功率控制参数，减小路径损耗补偿系数，增大体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；发送开环功率控制参数；和用户设备，用于接收所述基站发送的开环功率控制参数，所述开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数和体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数，获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值，以及根据所述最大路径损耗值和所述开环功率控制参数获取所述用户设备的发射功率。

进一步的，所述基站还包括：开环参数调整装置，用于减小所述路径损耗补偿系数，以及增大所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；和发送装置，用于将所述路径损耗补偿系数和所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数发送给所述用户设备。

进一步的，所述开环参数调整装置减小所述路径损耗补偿系数的幅度为Δα＝0.1，所述开环参数调整装置增大所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数的幅度根据所述基站覆盖的小区内所有用户设备路径损耗的平均值确定。

基于上述技术方案，本发明将路径损耗定义为CoMP用户设备与各小区之间路径损耗的最大值，增大了用户设备的发射功率，使与用户设备之间路径损耗最大的小区也能获得较好的接收性能，从而有效提高了用户设备的吞吐量。在一个实施例中，本发明还进一步调整了开环功率控制参数，实现了在提高CoMP用户设备性能的同时，保证小区的平均吞吐量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步解释，构成本发明的一部分。本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例的协作多点应用场景的示意图。

图2为根据本发明实施例一的功率控制方法的流程图。

图3为根据本发明实施例二的功率控制方法的流程图。

图4为根据本发明实施例三的功率控制方法的流程图。

图5为根据本发明实施例的用户设备的结构示意图。

图6为根据本发明另一实施例的用户设备的结构示意图。

图7为根据本发明实施例的协作多点系统的结构示意图。

图8为根据本发明实施例的仿真环境的示意图。

图9为根据本发明实施例的用户设备吞吐量仿真结果的示意图。

图10为根据本发明实施例的小区平均吞吐量仿真结果的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更详细的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1为根据本发明实施例的协作多点应用场景100的示意图。在应用场景100中，包括基站104、106和108，以及UE(userequipment，用户设备)102。

在应用场景100中，可以有多个小区同时接收UE102的信号。如图1所示，以三个小区同时接收UE102的信号为例，其中三个小区的基站分别为基站104、106和108。同时接收UE102信号的小区称为UE102的CoMP协作集。在CoMP协作集中，不仅存在服务小区，即与UE102之间信道条件最好的一个小区；还存在协作小区，即除服务小区之外的所有小区。比如，基站106所覆盖的小区为UE102的服务小区，基站104和108覆盖的小区为UE102的协作小区。因此，决定UE102的上行发射功率的因素之一的路径损耗即包括服务小区与UE102之间的路径损耗值，又包括协作小区与UE102之间的路径损耗值。假设UE102到三个基站104、106和108的路径损耗分别为PL₁、PL₂和PL₃，因地理位置不同，三者之间的关系为PL₁＜PL₂＜PL₃。

根据本发明的实施例，在CoMP联合接收场景中，UE102的功率控制方案可以表示为：

P＝min{P_max，10log M+P₀+αPL_max+Δ_MCS+f(Δ_i)}      (1)

其中，P为UE102的实际发射功率，P_max为UE的最大发射功率，M为分配给该UE102的上行RB(resource block，资源块)数量；P₀为基站104、106和108特定，或UE102特定的参数(包括目标SINR、干扰水平等)；α为路径损耗补偿系数；Δ_MCS是由RRC(radioresource control，无线资源控制)层指定的针对某个特定MCS(modulation and coding scheme，调制编码方案)的参数；Δ_i是基站104、106和108特定的发射功率闭环修正系数；PL_max是UE102与各基站104、106和108之间路径损耗的最大值，即PL_max＝max{PL_CoMPcell}＝max{PL₁，PL₂，PL₃}。根据上文的假设，PL_max＝PL₃。将路径损耗定义为UE102与各基站104、106和108之间路径损耗的最大值能够增大UE102的发射功率，使与UE102之间路径损耗最大的小区也能获得较好的接收性能，从而有效提高UE102的吞吐量。在一个实施例中，还可以进一步通过调整α和P₀在提高CoMP用户吞吐量的同时，保证小区平均吞吐量。

图2为根据本发明实施例一的功率控制方法200的流程图。

在步骤202中，用户设备接收基站发出的开环功率控制参数。

在步骤204中，用户设备获取用户设备与各小区之间的最大路径损耗值。

在步骤206中，用户设备根据最大路径损耗值和开环功率控制参数确定用户设备的发射功率。

图3为根据本发明实施例二的功率控制方法300的流程图。图3的描述结合了图1的应用场景100，但不限于应用场景100的形式。

在步骤302中，用户设备接收基站发出的开环功率控制参数。比如，UE102可以接收基站106(服务小区)发出的开环功率控制参数。开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数α，和体现基站106的接收端目标SINR和干扰水平的参数P₀。

在步骤304中，用户设备获取用户设备与各小区之间的最大路径损耗值。比如，UE102可以先获取UE102与各小区之间的路径损耗值。UE102可以根据参考信号接收功率和参考信号发射功率的值获取UE102与各基站104、106、108之间的路径损耗PL₁、PL₂和PL₃。然后UE102从路径损耗PL₁、PL₂和PL₃中选取最大的路径损耗值PL_max＝PL₃。

在步骤306中，用户设备根据最大路径损耗值和开环功率控制参数确定用户设备的发射功率。比如，UE102根据在步骤304中获取的最大路径损耗值PL_max和在步骤302中得到的开环功率控制参数α和P₀，能够确定UE102的上行发射功率的一个基准值P_ref：P_ref＝10log M+P₀+αPL_max+Δ_MCS。

在步骤308中，用户设备接收基站发射的闭环功率控制指令。比如，服务小区基站106会根据实时情况发送闭环功率控制指令，在功率控制中体现为f(Δ_i)。UE102接收基站106发射的闭环功率控制指令，获取f(Δ_i)。

在步骤310中，用户设备根据闭环功率控制指令对用户设备的发射功率进行调整。比如，UE102根据获取到的闭环功率控制指令，将f(Δ_i)因子考虑进去，对P_ref进行调整，从而获得式(1)中UE102的发射功率。

方法300将路径损耗定义为用户设备与各小区之间路径损耗的最大值，增大了用户设备的发射功率，使与用户设备之间路径损耗最大的小区也能获得较好的接收性能，从而有效提高了用户设备的吞吐量。

图4为根据本发明实施例三的功率控制方法400的流程图。图4的描述结合了图1的应用场景100，但不限于应用场景100的形式。

在步骤402中，基站调整开环功率控制参数。比如服务小区基站106减小路径损耗补偿系数α，并增大体现基站服务小区106的目标SINR和干扰水平的参数P₀。调整α的值可以按照LTE标准，以Δα＝0.1的幅度减小α值。P₀增大的幅度可以根据UE102所在的服务小区(基站106)中所有用户设备路径损耗的平均值PL_average来确定，如ΔP₀＝Δα·PL_average。在一个实施例中，若通信场景为3GPP城市微小区，载波频率为1.9GHz，路径损耗满足模型为COST231Walfish-Ikegami模型，则ΔP₀＝Δα·PL_average＝0.1×81.7dB≈8dB，即P₀的取值增大为8dB。

在步骤404中，用户设备接收基站发出的开环功率控制参数。比如，UE102可以接收服务小区基站106发出的开环功率控制参数。开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数α，和体现基站104、106和108的接收端目标SINR和干扰水平的参数P₀。

在步骤406中，用户设备获取用户设备与各小区之间的最大路径损耗值。比如，UE102可以先获取UE102与各小区之间的路径损耗值。UE102可以根据参考信号接收功率和参考信号发射功率的值获取UE102与各基站104、106、108之间的路径损耗PL₁、PL₂和PL₃。然后UE102从路径损耗PL₁、PL₂和PL₃中选取最大的路径损耗值PL_max＝PL₃。

在步骤408中，用户设备根据最大路径损耗值和开环功率控制参数确定用户设备的发射功率。比如，UE102根据在步骤304中获取的最大路径损耗值PL_max和在步骤302中得到的开环功率控制参数α和P₀，能够确定UE102的上行发射功率的一个基准值P_ref：P_ref＝10log M+P₀+αPL_max+Δ_MCS。

在步骤410中，用户设备接收基站发射的闭环功率控制指令。比如，服务小区基站106会根据实时情况发送闭环功率控制指令，在功率控制中体现为f(Δ_i)。UE102接收基站106发射的闭环功率控制指令，获取f(Δ_i)。

在步骤412中，用户设备根据闭环功率控制指令对用户设备的发射功率进行调整。比如，UE102根据获取到的闭环功率控制指令，将f(Δ_i)因子考虑进去，对P_ref进行调整，从而获得式(1)中UE102的发射功率。

方法400仍将路径损耗定义为用户设备与各小区之间路径损耗的最大值。然而，如果以小区平均吞吐量为着眼点，那么距基站较远的边缘用户设备的PL_max大于中心用户设备的PL_max，在用户设备发射功率增加的同时给相邻小区带来的干扰也增加了。方法400减小了α，同时为了使系统干扰水平保持一致增大了P₀，边缘用户设备的发射功率P减小的幅度较中心用户设备减小的幅度大，相当于小区边缘用户设备的发射功率降低，这样就能降低对相邻小区带来的干扰，达到在提高CoMP用户设备性能的同时，保证小区的平均吞吐量。

图5为根据本发明实施例的用户设备500的结构示意图。用户设备500包括接收装置502、最大路径损耗获取装置504和发射功率获取装置506。

接收装置502用于接收基站发出的开环功率控制参数，开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数。

最大路径损耗获取装置504用于获取用户设备与各小区之间的最大路径损耗值。

发射功率确定装置506用于根据最大路径损耗值、路径损耗补偿系数和开环功率控制参数确定用户设备的发射功率。

图6为根据本发明另一实施例的用户设备600的结构示意图。用户设备600包括接收装置602、最大路径损耗获取装置604、发射功率获取装置606和闭环参数调整装置608。

接收装置602用于接收基站发出的开环功率控制参数，开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数。

最大路径损耗获取装置604用于获取用户设备与各小区之间的最大路径损耗值。最大路径损耗获取装置604进一步包括：路径损耗获取模块12和最大值选取模块14。路径损耗获取模块12用于获取用户设备与各小区之间的路径损耗值。最大值选取模块14用于从路径损耗值中选取最大路径损耗值。

发射功率确定装置606用于根据最大路径损耗值、路径损耗补偿系数和开环功率控制参数确定用户设备的发射功率。

闭环参数调整装置608用于接收基站发射的闭环功率控制指令，以及根据闭环功率控制指令对用户设备的发射功率进行调整。

图7为根据本发明实施例的协作多点系统700的结构示意图。协作多点系统700包括基站702和用户设备704。

基站702用于调整所述开环功率控制参数，减小路径损耗补偿系数，增大体现基站的目标SINR和干扰水平的参数；发送开环功率控制参数。在一个实施例中基站702还可以包括开环参数调整装置22和发送装置24。开环参数调整装置22用于减小路径损耗补偿系数，以及增大体现基站的目标SINR和干扰水平的参数。开环参数调整装置22减小路径损耗补偿系数的幅度可以为Δα＝0.1。开环参数调整装置22增大体现基站的目标SINR和干扰水平的参数的幅度可以根据基站覆盖的小区内所有用户设备路径损耗的平均值确定。发送装置24用于将路径损耗补偿系数和体现基站的目标SINR和干扰水平的参数发送给用户设备。

用户设备704用于接收基站发送的开环功率控制参数，获取用户设备与各小区之间的最大路径损耗值，以及根据最大路径损耗值和开环功率控制参数获取用户设备的发射功率。

图8为根据本发明实施例的仿真环境的示意图。图8所示的仿真环境为：由19个小区构成城市微小区的SCM信道模型，基站之间的距离为500m。系统仿真参数见表1。

参数	取值
		信道模型	SCM Urban Micro
站间距	500m
		小区数量	19
每小区平均用户设备数	20
		天线设置	1根发射天线，2根接收天线
路径损耗	30.18+26.0*lg(d)(d单位为m)
		阴影衰落	8dB
系统噪声	-174dBm/Hz
		基站噪声系数	5dB
中心频率	1.9GHz
		系统带宽	20M
用户设备最大发射功率Pmax	23dBm
		用户设备发射功率	min{Pmax，10*1g(M)+P0+αPL}
CoMP门限	3dB
		资源调度	轮询(Round-Robin)
Δα	0.1
		ΔP0	8dB

表1

仿真中，功率控制公式为式(1)。其中，P_max＝-23dBm，M＝4，Δ_MCS＝0，f(Δ_i)＝0。传统方案中，路径损耗值取用户设备与服务小区之间的路径损耗。实施例二(方法300)与传统方案的α、P₀值分别相同，取为5种情况。实施例三(方法400)在实施例二的基础上针对5种情况的α、P₀做了相应的调整，即α降低0.1，P₀升高ΔP₀＝Δα·PL_average＝0.1×81.7dB≈8dB。具体参数取值见表2。

表2

与传统方案相比，实施例二和实施例三都增大了CoMP用户设备的发射功率，相当于增加了CoMP用户设备的接收SINR。从图9中用户设备吞吐量的仿真结果(传统方案，□实施例二，实施例三)可以看出，实施例二和实施例三的CoMP用户设备性能要优于传统方案的性能。

实施例三在实施例二的基础上，通过增大P₀值，减小α值，在保证CoMP用户设备发射功率的同时，提高了系统中其他非CoMP用户设备的发射功率，因此，从图10中小区平均吞吐量的仿真结果(传统方案，□实施例二，实施例三)可以看出，实施例三的小区平均吞吐量要优于传统方案和实施例二。

表3示出了仿真结果的具体增益数值。

表3

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种用于协作多点系统用户设备的功率控制方法，其特征在于，包括：

基站调整开环功率控制参数，所述基站减小路径损耗补偿系数，增大体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；

所述用户设备接收所述基站发送的所述开环功率控制参数，所述开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数和体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；

所述用户设备获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值；和

所述用户设备根据所述最大路径损耗值和所述开环功率控制参数确定所述用户设备的发射功率。

2.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，所述用户设备获取所述用户设备与所述各小区之间的最大路径损耗值包括：

所述用户设备获取所述用户设备与所述各小区之间的路径损耗值；和

所述用户设备从所述路径损耗值中选取所述最大路径损耗值。

3.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，所述基站减小所述路径损耗补偿系数的幅度为Δα＝0.1；所述基站根据所述基站覆盖的小区内所有用户设备路径损耗的平均值确定增大所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数的幅度；

和

所述方法还包括：

所述基站将所述路径损耗补偿系数和所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数发送给所述用户设备。

4.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，还包括：

所述用户设备接收所述基站发射的闭环功率控制指令；和

所述用户设备根据所述闭环功率控制指令对所述用户设备的所述发射功率进行调整。

5.一种用于协作多点系统的用户设备，其特征在于，包括：

接收装置，用于接收基站发送的开环功率控制参数，所述开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数和体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；其中，所述基站调整所述开环功率控制参数，减小路径损耗补偿系数，增大体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；

最大路径损耗获取装置，用于获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值；和

发射功率确定装置，用于根据所述最大路径损耗值和所述开环功率控制参数确定所述用户设备的发射功率。

6.根据权利要求5所述的用户设备，其特征在于，所述最大路径损耗获取装置包括：

路径损耗获取模块，用于获取所述用户设备与所述各小区之间的路径损耗值；和

最大值选取模块，用于从所述路径损耗值中选取所述最大路径损耗值。

7.根据权利要求5所述的用户设备，其特征在于，还包括：

闭环参数调整装置，用于接收所述基站发射的闭环功率控制指令，以及根据所述闭环功率控制指令对所述用户设备的所述发射功率进行调整。

8.一种协作多点系统，其特征在于，包括：

基站，用于调整开环功率控制参数，减小路径损耗补偿系数，增大体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；发送所述开环功率控制参数，所述开环功率控制参数包括路径损耗补偿系数和体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；和

用户设备，用于接收所述基站发送的所述开环功率控制参数，获取所述用户设备与各小区之间的最大路径损耗值，以及根据所述最大路径损耗值和所述开环功率控制参数获取所述用户设备的发射功率。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述基站包括：

开环参数调整装置，用于减小所述路径损耗补偿系数，以及增大所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数；和

发送装置，用于将所述路径损耗补偿系数和所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数发送给所述用户设备。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述开环参数调整装置减小所述路径损耗补偿系数的幅度为Δα＝0.1，所述开环参数调整装置增大所述体现所述基站的目标SINR和干扰水平的参数的幅度根据所述基站覆盖的小区内所有用户设备路径损耗的平均值确定。