CN101689907B - 在具有多个天线的移动通信系统基站处设置最大功率的方法 - Google Patents

Abstract

能够支持MIMO的基站对它的各个天线分配最大发送功率预算。为了对一个或更多个MIMO用户和非MIMO用户中的各个用户提供服务，分配一个或更多个载波。对于各个载波，使用关于与载波关联的已分配MIMO用户资源量和非MIMO用户资源量的信息来获得系数。各个系数对应于唯一一个天线，并表示载波的最大功率预算的比例。对于各个载波，使用载波的系数和最大发送功率预算，来获得各个天线的最大发送功率预算。对于各个天线，通过组合所获得的在该天线上发送的载波的最大发送功率预算，来获得该天线的总最大发送功率预算。天线的总最大功率预算不应超过该天线的限值。

Description

在具有多个天线的移动通信系统基站处设置最大功率的方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统，更具体地讲，涉及在具有多个天线的移动通信系统基站处设置最大功率的方法和设备。 

背景技术

多输入/多输出(MIMO)处理是用于提高谱效率并由此提升电信系统的整体系统能力的高级天线技术。MIMO处理的使用意味着基站和用户装备都采用多个天线。存在各种MIMO技术(或模式)。这些MIMO技术中的一些是：每天线速率控制(PARC)、选择性PARC(S-PARC)、发送分集、接收分集和双发送天线阵列(D-TxAA)。D-TxAA技术是在通用移动电信系统(UMTS)地面无线接入网络(UTRAN)中使用的发送分集的高级版本。 

不考虑应用的MIMO技术，通常针对发送天线的数量(M)和接收天线的数量(N)使用符号(M×N)来表示MIMO结构。对于各种技术使用的或当前讨论的通常MIMO结构是：(2×1)、(1×2)、(2×2)、(4×2)、(8×2)和(8×4)。由(2×1)和(1×2)表示的结构是MIMO的特殊情况，并且分别对应于发送分集和接收分集。 

上述MIMO模式以及其它MIMO技术使得各种类型的空间处理能够应用于发送和接收的信号。使用空间分集的能力通常提高谱效率，扩展小区覆盖，增强用户数据速率，并减轻多用户干扰。基本上，每个MIMO技术具有它自己的好处。例如，接收分集技术(1×2)尤其提高覆盖。相比之下，(2×2)MIMO技术(如D-TxAA)导致峰值用户比特率增大。 

虽然MIMO能够用于增强数据速率，但与非MIMO传输相比，MIMO传输也导致了处理复杂性的增加并消耗了更多的用户装备(UE)电池电力。因此，MIMO处理特别适用于高数据速率传输。在UTRAN中，将 高数据速率映射到下行链路共享信道(HS-DSCH)。因此能够使用MIMO来发送也可以复用到HS-DSCH上的嵌入或带内高层信令。 

相比之下，优选地，应该使用传统天线技术(例如，单天线情况)来发送包含专用的物理或高层信令的单独信令或信道。一个示例是使用用于执行功率控制的关联专用信道的UTRAN；有时，这个信道也传送高层信令。类似地，在软切换中，仍能够经一个天线发送低比特率专用信道。 

与单发送和接收天线的基线方案相比，MIMO的使用导致明显更好的性能。但是，由于网络可能必须同时支持MIMO和非MIMO用户装备，所以那些支持MIMO的用户装备在呼叫建立时或当执行注册处理时向网络通知它们的能力。某些技术可支持超过一种MIMO模式。这意味着，在一个方案中，特定基站可支持对应标准允许的所有可能MIMO模式，同时，在另一方案中，该基站可以仅提供一部分MIMO模式。在基本装置中，基站可以不提供任何MIMO操作；也就是说，它可以仅支持单发送天线操作。因此，当服务基站和用户装备都支持相同的MIMO能力时，特定MIMO技术的实际使用在各方案中是可能的。 

存在两种基本的MIMO部署方案：在“仅MIMO”方案中，假定服务基站和由该基站服务的所有用户装备支持相同的MIMO技术，例如，在UTRAN的情况下的D-TXAA。这个方案并不非常现实，因为实际上几乎总是存在不支持MIMO的低端用户装备。然而，可能存在这样的情况：有时，小区中的所有用户具有MIMO能力。在任何给定的时间，服务基站或UTRAN中的对应无线网络控制器(RNC)将完全知晓它所服务的用户装备的多天线能力。然而，即使当所有用户能够支持MIMO时，仍可能存在网络可使用单天线来发送数据和/或用户特定信令的方案和情况。例如，仍能够仅使用单发送天线来发送低数据速率。此外，拥塞可能迫使网络即使对于高数据速率业务也仅使用单天线发送。 

第二MIMO部署方案包括MIMO和非MIMO用户的混合；也就是说，能够支持MIMO的用户和仅支持基线结构(即，单天线发送)的用户的混合。这是更现实的方案。基线用户(即，非MIMO用户)可能是 早期发布的标准的遗留用户或低端用户。 

在很多人口稠密区域(如热点)中，运营商在同一地理区域中部署超过一个小区(例如，一个扇区中的几个小区)。每个基站或Node B通常覆盖三个扇区。作为示例，每Node B两个载波的部署意味着每扇区两个协同定位小区和每Node B六个小区。图1是UTRAN系统中的Node B100的示意性示图。用户装备101表示可由Node B 100服务的一个或更多个用户装备。六个所谓的“协同定位小区”通过在UTRAN系统中NodeB使用每个为5MHz的协同定位载波103而得到支持，如图1中所示。 

在演进UTRAN(E-UTRAN)系统中可购想类似的装置。图2是E-UTRAN系统中的eNode B 200的示意性示图。用户装备201表示可能由eNode B 200服务的一个或更多个用户装备。六个所谓的“协同定位小区”通过eNode B 200使用协同定位载波203而得到支持。由于E-UTRAN中可变的载波频率，协同定位小区可具有不同的带宽，因此具有不同的最大发送功率水平。具有不同带宽的协同定位载波203显示在图2中。然而，即使在E-UTRAN中，最常用的部署方案也包括彼此具有相同带宽的协同定位载波203。 

在UTRAN系统中，协同定位小区可能具有相同的最大发送功率水平。然而，最大发送功率水平的值取决于基站种类。例如，宏小区中的最大发送功率水平可以是43dBm，而在较小的小区(例如，微微小区)中，最大功率预算低得多(例如，24dBm)。 

对于小区的频率带宽可以在1.4MHz到20MHz之间的E-UTRAN系统，20MHz带宽的最大小区功率在宏小区中可以高达46dBm。相比之下，在具有较小带宽的小区中，最大发送功率将会较低。协同定位小区中的发送将会由多载波功率放大器(MCPA)服务。MCPA对每基站(或Node B或eNode B)最大总发送功率和每载波(或协同定位小区)最大发送功率进行限制。为了方便，在整个说明书和权利要求中使用术语“基站”，术语“基站”不仅表示传统基站，例如在根据全球移动通信系统(GSM)标准的系统中应用的那些基站，还表示电信系统中的Node B、eNode B和任何其它等效节点。 

每小区总发送功率受到限制。因此，在发送天线之间分配小区中可用的最大功率。如果假定在基站(例如，Node B或eNode B)中存在K个协同定位小区(或者等效地，频率载波)和L个天线，并且假定基站BS的给定载波频率“i”的天线“j”的每天线最大功率设置表示为P_ij，则可以使用这些项来按线性方式形成基站“BS”的最大基站功率矩阵M_max ^BS。最大总基站功率(P_max ^BS)能够如下得到： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=\left[\begin{array}{cccc}{p}_{11}& p_{12}& K& p_{1L}\\ p_{21}& p_{22}& K& p_{2L}\\ M& M& M& \\ p_{K1}& p_{K2}& L& p_{\mathrm{KL}}\end{array}\right]$

其中，每个项P_ij(1≤i≤K并且1≤j≤L)可以认为是系数，c_ij表示载波i的最大发送功率预算(P_max ⁱ)。 

因此，特定载波频率“i”的所有天线的总最大发送功率能够表达为： 

$\underset{j=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{\mathrm{ij}}=\underset{j=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{\mathrm{ij}}{P}_{\max }^i=P_{\max }^i.$

随后，基站“BS”内所有可用载波频率的所有天线的总最大发送功率能够表达为 $\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\max }^i=P_{\max }^{\mathrm{BS}}.$ 限据以上公式设置并保持基站中的最大发送功率。然而，这些是总的表达式，没有提供关于如何确定实际最大发送功率设置的指导。以下，描述在现有技术(例如，UTRAN、E-UTRAN)中使用的设置。 

小区下行链路覆盖的范围由公共信道功率水平的设置确定。当在基站处使用MIMO时，通常从所有天线或至少超过一个天线发送公共信道(如BCH、SCH或包含导频序列的信道)。然而，它们的功率设置在不同的天线上可以是不同的。例如，天线之一可被视为主天线。在该主天线上的公共导频序列(例如，在UTRAN中的公共导频信道-“CPICH”上发送)的发送功率可以大于在任何其余天线上的公共导频序列的发送功率。例如，在(2×2)MIMO的情况下，在UTRAN的典型结构中，主天线上的CPICH功率可以是辅助天线上设置的CPICH功率的两倍。这确保了对通常由主天线服务的非MIMO用户的良好小区覆盖。 

UE识别小区并根据在公共信道(例如，SCH、CPICH等)上发送的导频序列估计信道。另外，重要的无线资源功能(像小区重选、切换决定等)也基于对经公共信道发送的信号执行的测量。因此，为了确保一致的小区覆盖，即使每天线最大功率变化，所有天线上的公共信道的功率也保持固定。 

关于UTRAN最大功率设置，每小区可用发送功率预算(即，P_max ^C)在多个天线之间平均分配。由于在所有的协同定位小区中使用相同的带宽(例如，5MHz)，所以最大基站发送功率矩阵(M_max ^BS)能够表达为： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=\left[\begin{array}{cccc}\frac{P_{\max }^C}{L}& \frac{P_{\max }^C}{L}& K& \frac{P_{\max }^C}{L}\\ \frac{P_{\max }^C}{L}& \frac{P_{\max }^C}{L}& K& \frac{P_{\max }^C}{L}\\ M& M& M& M\\ \frac{P_{\max }^C}{L}& \frac{P_{\max }^C}{L}& \mathrm{\Λ}& \frac{P_{\max }^C}{L}\end{array}\right].$

值 

包括公共信道、MIMO用户和非MIMO用户的功率。因为每基站存在K个小区，所以最大总基站功率(P_max ^BS)能够表达为  $P_{\max }^C\×K=P_{\max }^{\mathrm{BS}}.$

为了表示这一点，对于宏小区环境中的(2×2)MIMO以及假定每基站两个载波频率的情况，最大基站功率矩阵能够表示为： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=\left[\begin{array}{cc}10& 10\\ 10& 10\end{array}\right].$

关于E-UTRAN最大功率设置，小区“i”中的每小区可用发送功率预算(即，P_max ⁱ)也在多个天线之间平均分配。然而，如果同一基站内的不同小区彼此具有不同的载波，则同一基站(例如，eNode B)内的每小区最大功率对于不同小区可以是不同的。在所有协同定位小区中使用相同带宽的情况下，最大基站功率矩阵(M_max ^BS)将会与以上针对UTRAN的情况描述的最大基站功率矩阵(M_max ^BS)相同。然而，如果在协同定位 小区中使用不同的载波带宽，则最大基站功率矩阵(M_max ^BS)将表达为： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=\left[\begin{array}{cccc}\frac{P_{\max }^1}{L}& \frac{P_{\max }^1}{L}& K& \frac{P_{\max }^1}{L}\\ \frac{P_{\max }^2}{L}& \frac{P_{\max }^2}{L}& K& \frac{P_{\max }^2}{L}\\ M& M& M& M\\ \frac{P_{\max }^K}{L}& \frac{P_{\max }^K}{L}& \mathrm{\Λ}& \frac{P_{\max }^K}{L}\end{array}\right].$

BS如前所述，矩阵的每个分量 

包括公共信道、MIMO用户和非MIMO用户的功率。因为每基站存在K个小区，所以最大总基站功率(P_max ^BS)能够表达为 $\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\max }^i=P_{\max }^{\mathrm{BS}}.$

为了以示例表示这一点，对于宏小区环境中使用的每基站(例如，eNode B)两个载波的(2×2)MIMO以及假定载波#1和载波#2分别具有10MHz和20MHz的带宽的情况，对应的载波#1和载波#2的每载波最大功率预算分别是40W和20W。每天线的总最大功率因此为： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=\left[\begin{array}{cc}20& 20\\ 10& 10\end{array}\right].$

对于UTRAN和E-UTRAN二者，都存在这样的情况：仅当由同一基站服务的所有用户支持MIMO时并且当通过使用UE和服务基站的完全MIMO能力为所有这些用户服务时，基站才能够完全利用基站发送功率资源。然而，实际上，这些条件不可能经常满足，因为在小区中很可能存在MIMO和非MIMO用户(使用单发送天线)的混合，在该小区中，非MIMO用户将由主天线服务。其次，即使所有用户能够支持MIMO，但它们中的一些也可能不是始终由所有可能的天线服务。由于至少这些理由，在多个天线之间平均分配最大发送功率预算的策略不是最佳的。 

因此，希望有以允许基站更好地利用它的全部发送功率资源的方式在多个基站天线之间分配最大发送功率预算的方法和设备。 

发明内容

应该强调的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，该术语用于指定所述特征、要件、步骤或部件的存在；但是这些术语的使用不排除存在或增加一个或更多个其它特征、要件、步骤、部件或它们的组合。 

根据本发明的一方面，前述和其它目的实现在于操作基站以完成对一些发送天线中的每个天线分配最大发送功率预算的方法和设备。该基站包括多个发送天线，能够使用多输入/多输出(MIMO)处理对一个或更多个MIMO用户服务并且还能够对一个或更多个非MIMO用户服务。每个天线在从一组协同定位载波中选择的一个或更多个载波上进行发送，其中，每个非MIMO用户仅由一个天线服务，每个MIMO用户由两个或更多个天线服务。对每个发送天线分配最大发送功率预算包括：对于每个MIMO用户，分配从所述一组协同定位载波中选择的一个或更多个载波，以用于对MIMO用户服务。此外，对于每个非MIMO用户，分配从所述一组协同定位载波中选择的一个或更多个载波，以用于对非MIMO用户进行服务。 

对于所述一组协同定位载波中的每个载波，使用关于与该载波关联的已分配MIMO用户资源量和与该载波关联的已分配非MIMO用户资源量的信息，来获得一组系数，其中，每个系数对应于唯一一个天线，并且每个系数表示载波的最大功率预算的一比例。对于所述一组协同定位载波中的每个载波，使用该载波的系数和最大发送功率预算获得每个天线的最大发送功率预算。对于所述多个发送天线中的每个天线，通过组合所获得的在该天线上发送的载波的最大发送功率预算，获得该天线的总最大发送功率预算。此外，确定该天线的总最大发送功率预算是否超过该天线的发送功率限值。 

在一些实施方式中，按在所有载波上平均分布MIMO用户和非MIMO用户的方式来分配载波。 

在一些实施方式中，已分配MIMO用户资源量包括小区中MIMO用户的发送功率或使用信道的量；已分配非MIMO用户资源量包括小区中非MIMO用户的发送功率或使用信道的量。在一些实施方式中，所述信道是码分多址无线接入网络的信道化码。另一方面，所述信道可以是正 交频分多址无线接入网络中的多组子载波或多组资源块。 

在一些实施方式中，对于所述一组协同定位载波中的每个载波，一个天线是对一个或更多个MIMO用户和一个或更多个非MIMO用户服务的主天线，而其余天线是对一个或更多个非MIMO用户服务的辅助天线。在一些情况中，天线中的同一天线是针对所有载波的主天线。另一方面，天线中不同的天线是针对每个载波的主天线。 

在根据本发明的实施方式的另一方面，如果确定载波的主天线的总最大发送功率预算超过该载波的主天线的发送功率限值，则确定非MIMO用户的无线条件是否满足一个或更多个预定标准，并且如果非MIMO用户的无线条件满足所述一个或更多个预定标准，则使载波的辅助天线之一用于服务该非MIMO用户。在一些实施方式中，把用于服务该非MIMO用户的辅助天线的标识符传送给该非MIMO用户。 

在根据本发明的实施方式的另一方面，对于一个或更多个载波中的每个载波，通过针对所述一个载波组合所获得的天线的最大发送功率预算，获得该载波的总最大发送功率预算。如果确定载波的总最大发送功率预算超过载波的发送功率限值，则使当前在该载波上接收服务的一个或更多个非MIMO用户改为在可用的目标载波上接收服务。在这些实施方式中的一些实施方式的一方面，如果服务不会导致主天线的总发送功率超过主天线的总最大发送功率预算，则非MIMO用户在目标载波的主天线上接收该服务(509)。然而，如果服务会导致主天线的总发送功率超过主天线的总最大发送功率预算，则非MIMO用户在目标载波的辅助天线之一上接收该服务。 

附图说明

通过结合附图阅读下面详细的描述将会理解本发明的目的和优点，其中： 

图1是UTRAN系统中的Node B的示意性示图。 

图2是E-UTRAN系统中的eNode B的示意性示图。 

图3是根据本发明的各方面在基站设备中执行的示例性步骤/处理的 流程图。 

图4是在基站设备中执行的用于处理对一个或更多个发送天线进行了功率的非最佳分配的情况的示例性步骤/处理的流程图。 

图5是在基站设备中执行的用于处理对一个或更多个发送天线进行了功率的非最佳分配的情况的示例性步骤/处理的流程图。 

具体实施方式

现在，将参照附图描述本发明的各种特征，其中，相同的部分由相同的标号表示。

现在，将结合一些示例性实施方式更详细地描述本发明的各方面。为了方便理解本发明，根据由计算机系统或能够执行编程指令的其它硬件执行的动作的顺序描述本发明的很多方面。应该理解，在每个实施方式中，各种动作能够通过专门电路(例如，互相连接以执行专门功能的分立逻辑门)、通过由一个或更多个处理器执行的程序指令或通过它们的组合来执行。此外，本发明可另外考虑完全实现在任何形式的计算机可读载体(如包含使处理器执行这里描述的技术的合适计算机指令集的固态存储器、磁盘或光盘)内。因此，本发明的各方面可以以很多不同形式实现，并且所有这些形式视为在本发明的范围内。对于本发明的各方面中的每个方面，任何这种形式的实施方式可在这里被称为被配置为执行所描述的动作的“逻辑”，或者另选地被称为执行所描述的动作的“逻辑”。 

在根据本发明的实施方式的一方面，基于MIMO的通信系统的实际部署通过动态地设置最大天线发送功率预算来更好地利用可用发送功率。因为对于所有载波都存在每天线的总最大发送功率的限制，所以各实施方式使来自同一天线的载波之间的功率可以变化。 

在一个方面，具有多个发送天线的基站工作以动态地设置每天线最大功率，使得关于同一载波的所有发送天线的总功率保持在某一限值内，同时，确保每个天线上所有载波的总最大功率保持在某一限值内。最大天线发送功率的动态设置基于MIMO和非MIMO用户的分布。在一些实 施方式中，而未必在所有实施方式中，以确保所有用户(非MIMO用户或在给定时间使用单发送天线的MIMO用户)在下行链路中保持相同的希望覆盖的方式，来设置该最大功率。这一点能够例如通过在扇区内的所有载波上平均分配MIMO用户和非MIMO用户的负载来实现。 

在不能实现最佳每天线最大功率的情况下，具有良好覆盖(例如，与发送天线接近的非MIMO用户)的用户(特别是非MIMO用户)，能够由辅助天线服务，或者能够由针对另一载波的主天线或辅助天线服务。此外，本发明具有下面的优点：更高效利用发送功率；使所有用户能够具有良好的覆盖；和确保非MIMO用户不会由于MIMO用户而受到不利的影响。 

现在，将更详细地描述根据本发明的实施方式的这些和其它方面。 

根据本发明的实施方式的一个方面是以确保小区中所有用户(即，MIMO用户和非MIMO用户)的良好覆盖的方式动态地设置每天线最大功率的能力。因此，仔细地考虑用于确定每天线最大功率预算的标准是很重要的。在初始步骤中，基站分配用于对MIMO和非MIMO用户服务的载波。在一些实施方式中，这包括基站试图在同一扇区中的所有载波之间(即，在协同定位小区之间)平均分配非MIMO用户和MIMO用户。为了保持平均分配，当选择由进入的新用户使用的载波时或在呼叫期间，对此进行考虑。非MIMO用户通常由主天线服务，而MIMO用户由主天线和辅助天线二者服务。 

基站也始终监测每个载波上的非MIMO用户和MIMO用户的相对分布。后者的信息能够用于分配每个载波上的实际每天线最大功率。 

通常，根据两个因数设置每天线最大功率。这些因数之一是MIMO用户的因数(Ψ_MU)，另一因数是非MIMO用户的因数(Ψ_SU)。这些因数Ψ_MU和Ψ_SU是活动用户使用的无线资源(例如，平均值或某一百分比)或载波频率“i”的函数，并且能够表达为在过去的测量间隔(T0)上使用的无线资源的函数： 

Ψ_MU＝f₁(R_MU，R_SU)，和 

Ψ_SU＝f₂(R_MU，R_SU)， 

其中，R_MU和R_SU分别表示在同一小区(或载波)中的所有MIMO用户和非MIMO用户针对所有发送天线使用的无线资源。这些无线资源又是发送功率和信道资源的函数。 

在UTRAN或任何其它基于CDMA的系统中，信道资源表示信道化码。在E-UTRAN或任何其它基于OFDMA的系统中，信道资源表示资源块或者一组或更多组子载波。因此，R_MU能够根据在同一载波上的所有天线中的发送功率(P_MU)和由MIMO用户使用的信道的数量(C_MU)表达为：R_MU＝f₃(P_MU，C_MU)。类似地，R_SU能够根据发送功率(P_SU)和由非MIMO用户使用的信道的数量(C_SU)表达为：R_SU＝f₄(P_SU，C_SU)。 

为了以特定示例表示这一点，估计MIMO和非MIMO因数Ψ_MU和Ψ_SU的一个方式包括仅考虑功率资源： ${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}=\frac{P_{\mathrm{MU}}}{P_{\mathrm{MU}}+P_{\mathrm{SU}}}$ 和 ${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}=\frac{P_{\mathrm{SU}}}{P_{\mathrm{MU}}+P_{\mathrm{SU}}}.$

在另一示例性实施方式中，仅考虑信道使用(例如，根据码或资源块)： ${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}=\frac{C_{\mathrm{MU}}}{C_{\mathrm{MU}}+C_{\mathrm{SU}}}$ 和 ${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}=\frac{C_{\mathrm{SU}}}{C_{\mathrm{MU}}+C_{\mathrm{SU}}}.$

在另一示例性实施方式中，根据满足下式的因数而既考虑发送功率又考虑信道使用： 

${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}=\frac{\mathrm{\α}}{2}\left(\frac{P_{\mathrm{MU}}}{P_{\mathrm{MU}}+P_{\mathrm{SU}}}\right)+\frac{\mathrm{\β}}{2}\left(\frac{C_{\mathrm{MU}}}{C_{\mathrm{MU}}+C_{\mathrm{SU}}}\right),$ 和 

${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}=\frac{\mathrm{\α}}{2}\left(\frac{P_{\mathrm{SU}}}{P_{\mathrm{MU}}+P_{\mathrm{SU}}}\right)+\frac{\mathrm{\β}}{2}\left(\frac{C_{\mathrm{SU}}}{C_{\mathrm{MU}}+C_{\mathrm{SU}}}\right),$

其中，α+β＝1。 

在每载波的基础上计算MIMO因数和非MIMO因数。在一个基站中，可能存在超过一个载波，如前所述。因此，存在一些使用这些因数的可能方式： 

这些方式之一是在同一基站内每个小区中独立地使用MIMO和非MIMO分布或负载因数。在这种情况下，小区“i”的MIMO因数和非MIMO因数分别是Ψ_MU ⁱ和Ψ_SU ⁱ。如果非MIMO用户和MIMO用户的负载平均分布在所有载波上，则非MIMO分布因数和MIMO分布因数在所有载波上是相同的。也就是说，存在一组Ψ_MU和Ψ_SU值。具有一组值有益于根据计算的MIMO分布因数和非MIMO分布因数设置最佳的每天线最大 功率。 

使用MIMO因数和非MIMO因数的另一方式是在同一基站内所有小区中使用一组合计的MIMO和非MIMO因数。在这种情况下，全部或合计的因数可以是例如所有载波的所有因数的平均值、最小值或最大值。表示平均MIMO因数(Ψ_MU)和非MIMO因数(Ψ_SU)的函数表达为： 

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}=\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}^i}{L},$ 和 

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}}=\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}^i}{L}.$

类似地，基于所有载波的对MIMO因数取最小值的函数(Ψ_MU ^min)和对非MIMO因数取最小值的函数(Ψ_SU ^min)表达为 

${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}^{\min }=\min ({\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}^1,{\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}^2,L,{\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{MU}}^K),$ 和 

${\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}^{\min }=\min ({\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}^1,{\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}^2,L,{\mathrm{\Ψ}}_{\mathrm{SU}}^K).$

使用以上得到的MIMO因数和非MIMO因数，同时，满足这些约束条件：a)关于同一载波所有发送天线的总功率保持在某一限值内，b)关于每个天线所有载波的总最大功率也保持在某一限值内，从而得到每天线每载波最大功率。 

实际的功率分配可根据几种不同的情况来推导：一种推导是针对在所有载波上使用相同的最大功率的情况。另一推导是针对在各载波上使用不同最大功率值的情况。 

首先考虑在同一基站中在所有载波上都使用相同功率的情况，根据下面的矩阵能够推导出每天线功率： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=P_{\max }^C\left[\begin{array}{cccc}(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& K& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ (\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& K& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ M& M& M& M\\ (\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& L& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\end{array}\right].---\left(1\right)$

公式1的示例中的原理是使第一天线用作对MIMO用户和非MIMO用户都进行服务的主天线。辅助天线将由MIMO用户使用。在以上的矩阵中，主天线是同一基站中的所有载波上的第一天线(或者在更一般的情况下，天线中的同一天线)。 

当假定在每个载波上主天线不同时，每天线最大发送功率能够表达为： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=P_{\max }^C\left[\begin{array}{cccc}(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& K& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& (\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& K& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ M& M& M& M\\ \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& \frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& L& (\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})\end{array}\right].---\left(2\right)$

在一些情况下，在不同的载波上使不同的天线用作主天线，使得更容易在满足所有必要约束的同时分配功率。 

以上的矩阵值基于平均MIMO因数和非MIMO因数；然而，也可以使用任何其它合适的函数，例如，小区特定MIMO因数和非MIMO因数。另外，由于MIMO因数和非MIMO因数(Ψ_MU和Ψ_SU)随时间变化，所以矩阵值应该动态更新以便保持最佳功率分配。 

在不同载波上最大功率不同的情况由项 

表示。当假定主天线是同 一基站内所有载波上的第一天线或同一天线时，最大基站功率矩阵能够表达为： 

$\left[\begin{array}{cccc}{P}_{\max }^1(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& P_{\max }^1\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& K& P_{\max }^1\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ P_{\max }^2(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& P_{\max }^2\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& K& P_{\max }^2\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ M& M& M& M\\ P_{\max }^K(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& P_{\max }^K\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& L& P_{\max }^K\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\end{array}\right].---\left(3\right)$

当假定主天线对于同一基站内的每个载波不同时，最大基站功率矩阵能够表达为：

$\left[\begin{array}{cccc}{P}_{\max }^1(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& P_{\max }^1\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& K& P_{\max }^1\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ P_{\max }^2\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& P_{\max }^2(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})& K& P_{\max }^2\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}\\ M& M& M& M\\ P_{\max }^K\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& P_{\max }^K\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}& L& P_{\max }^K(\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{MU}}}{L}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{SU}})\end{array}\right].---\left(4\right)$

如前所述，由于MIMO因数和非MIMO因数(Ψ_MU和Ψ_SU)随时间变化，所以动态更新矩阵值是有益的。此外，以上矩阵值基于平均MIMO因数和非MIMO因数；然而，也可以使用任何其它合适的函数，例如，小区特定MIMO因数和非MIMO因数。 

下面例示了最大发送功率分配的两个示例： 

示例1： 

参数	值
		载波	2
最大功率：载波#1	20瓦特
		最大功率：载波#2	20瓦特
ΨSU	0.4

[0092] 

ΨMU	0.6
		MIMO方案	(2×2)

表1 

根据以上表1的示例考虑基于对针对所有载波获得的因数取平均的合计MIMO因数和合计非MIMO因数，并使用该MIMO因数和非MIMO因数计算在每个载波上分配的每天线功率。尽管这个方案对于MIMO用户和非MIMO用户针对所有载波平均分布的情况是有效的，但并不在所有实施方式中要求MIMO用户和非MIMO用户的平均分布。如果每天线最大总功率限值是至少20W(即，大于或等于每载波总功率)，则这个解决方案能够起作用。把表1的值应用于公式2，得到下面的基站最大功率矩阵： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=\left[\begin{array}{cc}14& 6\\ 6& 14\end{array}\right].---\left(5\right)$

示例2： 

参数	值
		载波	2
最大功率：载波#1	20瓦特
		最大功率：载波#2	20瓦特
ΨSU 1	0.4
		ΨMU 1	0.6
ΨSU 2	0.2
		ΨMU 2	0.8

表2 

替代对于所有载波都使用相同的MIMO因数和非MIMO因数，这个示例改为考虑分别针对每个小区(协同定位载波)的MIMO因数和非MIMO因数，并使用这些因数和表2中的其它信息来计算每个载波上分配的每天线功率。这导致了下面的基站最大发送功率矩阵： 

$M_{\max }^{\mathrm{BS}}=\left[\begin{array}{cc}14& 6\\ 8& 12\end{array}\right].---\left(6\right)$

对于这个示例，在每天线最大总功率限值大于22W的情况下，这个解决方案起作用。 

图3是根据本发明的各方面在基站设备中执行的示例性步骤/处理的流程图。图3也可以被认为是描述具有执行各种所描述的功能的逻辑的示例性基站设备300。在这里，同样在说明书的其余部分(包括权利要求书)，应该理解，对载波的任何引述应该也被认为是对协同定位小区的相同引述。 

处理开始于分配为MIMO用户和非MIMO用户服务的载波(步骤301)。一旦完成，就确定了组成最大基站发送功率矩阵M_max ^BS的系数。这可以通过例如一次一行(即，一次一个载波)地考虑该矩阵来实现。因此，对于每个载波，通过使用关于与该载波关联的MIMO和非MIMO资源的量的信息来获得一组系数(步骤303)。例如，这可以包括：确定前面描述的各种MIMO和非MIMO因数中的任何一种，并按照以上描述的各种方法中的任何一种方法组合和/或调整它们，以形成表示要分配给关于正被考虑的载波的特定天线的最大功率预算的一比例的系数。 

然后，对于每个载波，使用该载波的系数和最大发送功率预算，来获得每个天线的最大发送功率预算(步骤305)。例如，对于每个天线，给定载波的对应系数乘以该载波的最大发送功率预算。 

然后，一次一列地处理最大基站发送功率矩阵M_max ^BS的各列，以获得每个天线的总最大发送功率预算。在这个示例性实施方式中，这包括：选择天线之一(步骤307)，并通过组合(例如，相加)先前针对由该天线服务的每个载波而获得的最大发送功率预算，来获得该天线的总最大发送功率预算(步骤309)。如果还有待处理的天线(矩阵列)(判断块311处的“是”分支)，则选择另一天线(矩阵列)(步骤313)，并且流程返回到步骤309。 

最后，将针对每个天线获得总最大发送功率预算(判断块311处的“否”分支)，在这个点，确定任何一个天线的总最大发送功率预算是否超过该天线的发送功率限值(判断块315)。如果超过限值(判断块315处的“是”分支)，则执行另一(不同)对MIMO用户和非MIMO用户 分配载波(步骤317)，并且从步骤303处开始，重复获得最大发送功率预算的处理。例如，重新分配载波可以包括将非MIMO用户重新分配给(可能不同的)辅助天线。 

下面参照向辅助天线或另一载波的负载转移来描述根据本发明的实施方式的另外的方面。 

以上描述的原理可能无法总是在所有方案中导致每天线功率的最佳分配。可以按照一些不同的方式来对此进行处理。图4是为处理这种情况而在基站设备中执行的示例性步骤/处理的流程图。图4也可以被认为是包括执行各种所描述的功能的逻辑的示例性基站设备400。 

因此，确定由各个天线服务的载波的最大发送功率预算的分配是否是非最佳的(判断块401)。非MIMO用户仅使用一个天线，并且优选地，该天线是针对所有非MIMO用户的主天线。如果每个载波的每天线功率分配是最佳的，则所有非MIMO用户由同一天线(例如，主天线)服务。实现这个最佳条件包括动态分配功率。然而，根据非MIMO用户和MIMO用户的负载，可能无法实现该最佳条件。如这里所述的功率动态分配的目标是尽可能实现该最佳条件。因此，如果由各种天线服务的载波的最大发送功率预算的非最佳分配不存在(判断块401处的“否”分支)，则不需要采取进一步动作。 

然而，如果检测到天线功率的非最佳分配(判断块401处的“是”分支)，则尝试把一个或更多个非MIMO用户从主天线转移到辅助天线，以便网络通过该辅助天线把数据发送给那些非MIMO用户。如果非MIMO用户的无线条件足够好，则能够实现这一点。这是因为，辅助天线可使用更少的公共信道功率。因此，与基站接近的非MIMO用户能够由辅助天线服务，并且仍然能够对信号进行解调而没有显著的劣化。 

在这个示例性实施方式中，这是通过下面的操作来执行的：选择当前由主天线服务的非MIMO用户中的一个非MIMO用户(步骤403)，确定选择的非MIMO用户的无线条件是否满足被视为构成足够好的无线条件的预定标准(判断块405)。无线条件能够通过UE下行链路测量报告而容易地确定。例如，在UTRAN中，可以使用：信道质量指示符 (“CQI”)；CPICH基准码元接收功率(“CPICH RSCP”)；或CPICH每载波能量与噪声密度之比(“CPICH Ec/No”)。在E-UTRAN中，可以使用CQI和RSRP。当进行调度或执行小区改变/切换时在网络中可获得这些测量，并且能够在呼叫建立时或在呼叫期间进行这些测量。 

如果选择的非MIMO用户的无线条件不满足所述预定标准(判断块405处的“否”分支)，则流程返回至步骤403，在步骤403中，可以选择并测试由主天线当前服务的非MIMO用户中的另一非MIMO用户。(为了清楚起见，从附图中省略了诸如确定是否存在任何这种另外的非MIMO用户以及如果不存在则退出例程的细节)。 

一旦找到了由主天线当前服务并且无线条件满足所述预定标准的选定非MIMO用户(判断块405处的“是”分支)，则将该选定非MIMO用户转移到辅助天线之一(步骤407)。随后将用于对该非MIMO用户服务的辅助天线的标识符传送给该非MIMO用户(步骤409)。需要一些信令支持来传送这个信息。这将会允许UE仅使用来自该特定天线的导频序列来对接收信号进行解调。然而，为了用于切换和小区重选的长期导频测量，UE仍然能够使用来自主天线的导频。即使每基站存在一个小区(即，一个载波)，上述方法也能够起作用。 

流程可随后返回至判断块401，以确定新的分配现在是否最佳或者是否应该尝试另外的负载转移。 

在根据本发明的实施方式的另一方面，网络也能够把非MIMO用户的负载转移到具有低总体通信量或少量MIMO用户的另一载波。用于在网络处调用这种负载转移的触发可基于非MIMO用户的负载或小区中的总体负载。这个解决方案的优点是：非MIMO UE仍然能够经另一载波上的主天线受到服务。这是通过正常的切换过程(即，两个协同定位小区之间的切换)来完成的。 

图5是为处理这种情况而在基站设备中执行的示例性步骤/处理的流程图。图5也可以被认为是包括执行各种所描述的功能的逻辑的基站设备500。 

因此，确定是否需要负载转移(判断块501)。该确定可以基于例如 MIMO因数和非MIMO因数。如果在载波上存在不均匀的MIMO用户和非MIMO用户的分布，则可执行负载转移。例如，如果非MIMO用户因数较大，则可以把这些用户中的一些用户移至另一载波。如果不需要负载转移(判断块501处的“否”分支)，则不采取任何进一步动作。 

如果需要负载转移(判断块501处的“是”分支)，则从由负载过多的载波服务的那些非MIMO用户中选择一个非MIMO用户。进行这种选择的方式是首先移动具有高使用因数的用户。这种选择技术的好处在于：仅需要移动少数用户以释放带负载载波上的负载。 

接下来，选择目标载波(步骤505)。进行这种选择的方式是选择具有低负载的载波。例如，可将非MIMO用户移至具有少量非MIMO用户的载波。在选择目标载波之后，接下来确定所选择的非MIMO用户是否可以由目标载波上的主天线服务(判断块507)。如果可以(判断块507处的“是”分支)，则重新分配所选择的非MIMO用户，以便它由目标载波的主天线服务(步骤509)。否则(判断块507处的“否”分支)，重新分配所选择的非MIMO用户，以便它由目标载波的辅助天线之一服务(步骤511)。在进行这种转移之前，有益的是，确定非MIMO用户的无线条件是否足够好以允许非MIMO用户由辅助天线服务。 

随后将用于服务非MIMO用户的新天线的标识符传送给非MIMO用户(步骤513)。需要一些信令支持来传送这个信息。在将非MIMO用户转移到辅助天线的情况下，这种信令将会允许UE仅使用来自该特定天线的导频序列用于接收信号的解调。然而，为了用于切换和小区选择的长期导频测量，UE仍然能够使用来自主天线的导频。 

本发明的各方面具有一些优点，包括： 

●更有效地利用基站发送功率； 

●使所有用户能够具有良好的覆盖； 

●防止非MIMO用户受到MIMO用户不利的影响。 

参照特定实施方式描述了本发明。然而，对于本领域技术人员而言，很清楚的是，可以以除了上述实施方式的形式以外的特定形式实现本发明。描述的实施方式仅是示例性的，不应该以任何方式认为是限制性的。 本发明的范围由所附权利要求而非前面的描述给出，并且落入权利要求范围内的所有变型例和等同例都应包括在本发明的范围中。 

Claims (11)

1.一种操作基站（300）的方法，该基站（300）包括多个发送天线，各个天线在从一组协同定位载波中选择的一个或更多个载波上进行发送，且通过使用所述天线中的仅一个天线对一个或更多个非MIMO用户中的各个非MIMO用户提供服务，而通过所述天线中的两个或更多个天线对一个或更多个MIMO用户中的各个MIMO用户提供服务，该方法用于为各个天线分配最大发送功率预算，并且包括：

为对各个MIMO用户提供服务，分配（301）从所述一组协同定位载波中选择的一个或更多个载波；

为对各个非MIMO用户提供服务，分配（301）从所述一组协同定位载波中选择的一个或更多个载波；

对于所述一组协同定位载波中的各个载波，使用关于与该载波关联的已分配MIMO用户资源量和与该载波关联的已分配非MIMO用户资源量的信息，来获得一组系数（303），其中，各个系数对应于唯一一个天线，并且各个系数表示该载波的最大功率预算的比例；

对于所述一组协同定位载波中的各个载波，使用该载波的所述系数和最大发送功率预算，来获得各个天线的最大发送功率预算（305）；

对于所述多个发送天线中的各个天线（311），通过组合所获得的在该天线上发送的载波的最大发送功率预算，来获得该天线的总最大发送功率预算（309）；

确定（315）该天线的总最大发送功率预算是否超过该天线的发送功率限值；并且，如果一载波的主天线的总最大发送功率预算超过其发送功率限值，

则确定（403）非MIMO用户的无线条件是否满足一个或更多个预定标准；并且如果该非MIMO用户的无线条件满足所述一个或更多个预定标准，则使（407）该载波的一个辅助天线用于对该非MIMO用户提供服务。

2.如权利要求1所述的方法，其中，按使MIMO用户和非MIMO用户在所有载波上平均分布的方式，来分配载波。

3.如权利要求1到2中的任一项所述的方法，其中：

已分配MIMO用户资源量包括小区中的MIMO用户的发送功率或使用信道的量；

已分配非MIMO用户资源量包括小区中的非MIMO用户的发送功率或使用信道的量。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述信道是码分多址无线接入网络的信道化码。

5.如权利要求3所述的方法，其中，所述信道是正交频分多址无线接入网络中的多组子载波或多组资源块。

6.如权利要求1到2中的任一项所述的方法，其中，对于所述一组协同定位载波中的各个载波，所述多个发送天线中的一个天线是对一个或更多个MIMO用户和一个或更多个非MIMO用户提供服务的主天线，所述多个发送天线中的其余天线是对一个或更多个非MIMO用户提供服务的辅助天线。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述多个发送天线中的同一天线是所有载波的主天线。

8.如权利要求6所述的方法，其中，各个载波的主天线分别是所述多个发送天线中的不同天线。

9.如权利要求1所述的方法，该方法包括：

向该非MIMO用户传送（409）要用于对该非MIMO用户提供服务的辅助天线的标识符。

10.如权利要求1到2中的任一项所述的方法，该方法包括：

对于一个或更多个载波中的每一个载波，执行以下操作：

通过针对载波所获得的天线的最大发送功率预算，来获得该载波的总最大发送功率预算；

确定（501）该载波的总最大发送功率预算是否超过该载波的发送功率限值；以及

如果该载波的总最大发送功率预算超过该载波的发送功率限值，则使当前在该载波上接收服务的一个或更多个非MIMO用户改为在可用的目标载波上接收服务（503-505）。

11.如权利要求10所述的方法，其中：

如果服务不会导致目标载波的主天线的总发送功率超过该主天线的总最大发送功率预算，则非MIMO用户在该主天线上接收该服务（509）；而

如果服务会导致该主天线的总发送功率超过该主天线的总最大发送功率预算，则非MIMO用户在目标载波的一个辅助天线上接收该服务（511）。

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