CN101873686A - 一种td-lte系统功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种TD-LTE系统功率控制方法，该方法利用TD-LTE系统上下行链路的信道互惠性，用户通过估计邻近基站的下行信道预测其上行链路对相应小区的上行干扰，在干扰预测的基础上，用户可以主动调节自己的发射功率以减小对邻近小区的干扰。本发明无需改变现有功率控制流程和信令，具有良好的兼容性，可以有效降低小区间干扰水平，提高小区边缘用户吞吐量和系统吞吐量。

Description

一种TD-LTE系统功率控制方法

技术领域

本发明涉及宽带移动通信系统，尤其是指一种TD-LTE(TD-SCDMA Long Term Evolution，是指TD-SCDMA的长期演进)系统功率控制方法。

背景技术

OFDM/OFDMA(正交频分复用/正交频分多址)是下一代宽带移动通信系统的核心传输技术，具有更高的频谱效率。在3GPP LTE标准化进程中，我国主导的TD-LTE(TD-SCDMA Long Term Evolution，是指TD-SCDMA的长期演进)标准是TD-SCDMA的演进，它将从技术、专利和标准三大环节保证TD-SCDMA产业的健康发展。然而，TD-LTE系统同频组网情况下的小区间干扰问题一直没有得到很好地解决，基于TDD双工方式的技术优势(上下行信道频率响应的对称性)也没有得到充分体现。

小区间干扰使TD-LTE系统组网呈现许多新的特点，它使OFDM/OFDMA技术在小区边缘覆盖效果、系统频谱效率、链路自适应和多小区组网等方面面临挑战。

在3GPP LTE系统标准化中，上行功率控制已成为一种有效降低上行小区间干扰的有效手段，其上行链路第i子帧共享信道的发射功率可以表示为：

P_PUSCH(i)＝min{P_MAX，10log₁₀(M_PUSCH(i))+P_{O_PUSCH}(j)+α·PL+Δ_TF(i)+f(i)}

(1)

其中

P_MAX为终端允许发射的最大功率(24dBm)；

M_PUSCH(i)是用户在第i子帧分配的资源块数；

P_{O_PUSCH}(j)为小区级特定参数P_{O_NOMINAL_PUSCH}和用户级特定参数P_{O_UE_PUSCH}之和，P_{O_NOMINAL_PUSCH}动态范围为[-126dBm，24dBm]；P_{O_UE_PUSCH}动态范围为[-8dBm，7dBm]，分辨率均为1dB；这两个参数均由RRC进行配置；

α是小区特定的路径损耗补偿参数(可以设成1或小于1分别实现完全路径损耗补偿和部分路径损耗补偿)，α可能的设定值为0，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0；

PL是根据下行导频测量路径损耗；

Δ_TF(i)为与传输格式相关的调整量；

f(*)根据功率控制的类型分别计算。如果为累计功率控制，则f(i)＝f(i-1)+δ_PUSCH(i-K_PUSCH)；如果为绝对功率控制，则f(i)＝δ_PUSCH(i-K_PUSCH)，f(0)＝0；δ_PUSCH为一个用户特定的调整值，K_PUSCH为功率控制命令和功率控制产生作用的延时，FDD系统中K_PUSCH＝4，而在TDD系统中K_PUSCH与上下行配置相关，见表1。

表1TDD不同配置中的K_PUSCH

从上述功率控制方案可见，目前3GPP LTE系统的功率控制方案主要针对小区内，对小区间的功率控制只能通过基站之间交互过载指示的方式进行。然而基站之间交互过载指示只能获取过去时的小区间干扰情况，对小区间的功率控制有明显的滞后效应，另外，过载指示需要额外的信令开销。对FDD LTE系统而言，这样的小区间功率控制方法可以说是无奈之举，因为FDD上下行链路使用不同的频带，链路不具有互惠性，用户终端无法及时获取自己对邻近基站的干扰，而对TD-LTE系统而言，系统上下行链路信道互惠性的特点正是其相对于FDD LTE系统的优点。在TD-LTE系统中，用户通过估计邻近基站的下行信道预测其上行链路对相应小区的上行干扰，在干扰预测的基础上，用户可以主动调节自己的发射功率以减小对邻近小区的干扰。

在3GPP标准化方案中，小区间的功率控制主要通过小区间过载指示的方式通知邻近的小区进行配置参数调整，但是由于小区间信息交互无法及时反映实时资源调度产生的干扰，小区间功率控制只能是一种被动的形式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用TD-LTE系统上下行链路的信道互惠性，根据终端对邻近小区干扰预测进行适当的上行发射功率调整，降低TD-LTE系统的上行小区间干扰。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种TD-LTE系统功率控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1.用户终端测量邻近小区的下行链路，利用TDD系统上、下行链路互惠性，根据

n＝2，...，N计算出用户终端对邻近小区的干扰，其中n表示小区，k表示资源块，P_k为用户在资源块k上的发射功率，PL_n为用户与小区n之间的路损、阴影以及天线增益等之和，

为用户与小区n之间资源块k的信道响应；

S2.设定干扰门限，计算出的用户终端对邻近小区的干扰与设定的干扰门限比较；

S3.用户终端根据对邻近小区干扰大小是否超过门限进行功率调整，如果是，在常规功率基础上降低用户发射功率；如果否，则按照常规功率控制发射功率。

作为本发明的优选方式之一，步骤2)包括将邻近小区分成多组，设定多个干扰门限。

作为本发明的优选方式之一，步骤3)中的功率调整依据

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{UE}}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\Δ}}_P& I/N\≥T_h\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.,$ 其中T_h和Δ_P都是可以优化的参数，N为噪声功率。

本专利提出的功率控制方案的基本思想是利用TD-LTE系统上下行链路信道响应互惠性的特点，通过用户终端对本小区以及邻近小区下行链路的测量，刻画服务小区资源调度后将会对邻近小区产生的干扰情况，并根据此干扰情况对用户本身的发射功率进行调整以降低对邻近小区尤其是可能引起的强干扰。同时，本发明作为现有功率控制方案的有效补充，无需改变现有功率控制流程和信令，具有良好的兼容性。

附图说明

图1是本发明一种TD-LTE系统功率控制方法流程图；

图2是本发明一种TD-LTE系统功率控制方法详细流程图；

图3是本发明中TD-LTE系统上下行链路互惠性示意图；

图4是本发明中只有一个IoT门限设置示意图；

图5是本发明存在多个IoT门限设置示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明进一步进行描述

本专利提出的功率控制方案利用TD-LTE系统上下行链路信道响应互惠性的特点，通过用户终端对本小区以及邻近小区下行链路的测量，刻画服务小区资源调度后将会对邻近小区产生的干扰情况，并根据此干扰情况对用户的发射功率进行调整。

方案实现

新方案的实施可以分为三个阶段：用户终端下行链路测量、非服务小区上行干扰预测并与干扰设定门限比较、用户终端根据对非服务小区干扰大小是否超过门限进行功率调整，方案的实施流程如图1所示。

为简化描述，下面以两个小区(一个服务小区和一个干扰小区)为例对方案进行详细描述，同时本方案可以扩展到多小区环境。在多小区环境下可优先考虑强干扰小区。

第一阶段：用户终端链路测量

对TD-LTE系统而言，在非时变或慢时变信道条件下，其上下行链路信道响应具有互惠性，如图2所示。

从图2可以看出，用户终端从服务小区接收到的信号可以表示为：S_DL＝S_B*H_DL，其中S_DL为用户接收信号，S_B为基站发射信号，H_DL为此用户在调度资源块上的下行链路频域响应；服务小区基站接收信号可以表示为S_UL＝S_U*H_UL，其中S_UL为基站接收传号，S_U为用户发射信号，H_UL为此用户在调度资源块上的上行链路频域响应。在TDD系统中，假设上下行在相同的频率上传输，信道的时变性可忽略，即H_DL≈H_UL＝H，服务小区用户、基站接收信号可分别表示为：

S_DL＝S_B*H_DL＝S_B*H           (2)

S_UL＝S_U*H_UL＝S_U*H           (3)

同样，此用户受到的干扰以及对邻近基站的干扰可以表示为：

$I_{\mathrm{DL}}=S_B*H_{\mathrm{DL}}^I=S_B*H^I---\left(4\right)$

$I_{\mathrm{UL}}=S_U*H_{\mathrm{UL}}^I=S_U*H^I---\left(5\right)$

式中

分别表示用户与邻近基站在调度资源块上的频域响应。

第二阶段：上行小区间干扰预测

此阶段需要用户根据服务小区对自身的资源调度情况预测可能对邻近小区可能产生的上行干扰，尤其是产生最强干扰的邻小区。以7个小区为例，假设待考察用户位于服务小区，另外六个为非服务小区，则用户对服务小区的信号和邻近小区的干扰可以表示为

其中n＝1，...，N表示小区，k表示资源块，P_k为用户在资源块k上的发射功率，PL_n为用户与小区n之间的路损、阴影以及天线增益等之和，

为用户与小区n之间资源块k的信道响应。由此可以得到此用户对邻近各个小区的干扰可以表示为：

$I_n=P_k*{\mathrm{PL}}_n*{\left|\right|H_n^k\left|\right|}^2,$ n＝2，...，N

第三阶段：终端功率调整

为简化实现，仅根据用户可能产生最强干扰的小区进行计算，假设用户对小区II可能产生最强的干扰。在第X调度时刻，资源块Y分配给了此用户，根据常规功率控制，此用户在资源块Y的发射功率为P_Y，则此用户对小区II的Y资源块产生的干扰为

设定干扰与噪声比(IoT，interference over noise)门限T_h，如果I₂/N≥T_h，意味着用户在资源块Y上对小区II产生的干扰超过了可以容忍的门限，需要降低自身的发射功率；如果没有超过门限，则用户仍然按照现有方案的功率控制调整发射功率。用户根据此信息对自身的发射功率进行调整，可以表示为：

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{UE}}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\Δ}}_P& I/N\≥T_h\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.,$ 其中T_h和Δ_P都是可以优化的参数，N为噪声功率。

根据新方案，用户每个调度周期的发射功率都是在现有功率控制的基础上进行进一步的调整，可以实时的根据用户情况调整发射功率，提高现有方案功率控制的时效性。同时，新方案可以根据用户本身的情况进行参数优化，比如可以将邻近小区分成多组，设定多个门限T_h等，如图5所示。

本发明的有益效果总结如下：

1.本发明针对TD-LTE系统，利用系统上下行链路的信道互惠性，提出了一种用户自适应调整发射功率降低小区间干扰的方法；

2.该方法中，用户通过测量邻近小区的下行链路情况，结合服务小区针对此用户的调度，预测本用户可能对相应邻近小区产生的小区间干扰并自适应调整发射功率，达到降低小区间干扰的目的；

3.该方法可以有效降低TD-LTE系统的小区间干扰，提高小区边缘和系统频谱利用率；

4.该方法作为现有3GPP LTE系统功率控制的有效补充，无需增加控制信令。

上述实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。任何不脱离本发明精神和范围的技术方案均应涵盖在本发明的专利申请范围当中。

Claims (3)

1.一种TD-LTE系统功率控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1).用户终端测量邻近小区的下行链路，利用TDD系统上、下行链路互惠性，根据

n＝2，...，N计算出用户终端对邻近小区的干扰，其中n表示小区，k表示资源块，P_k为用户在资源块k上的发射功率，PL_n为用户与小区n之间的路损、阴影以及天线增益等之和，

为用户与小区n之间资源块k的信道响应；

2).设定干扰门限，计算出的用户终端对邻近小区的干扰与设定的干扰门限比较；

3).用户终端根据对邻近小区干扰大小是否超过门限进行功率调整，如果是，在常规功率基础上降低用户发射功率；如果否，则按照常规功率控制发射功率。

2.如权利要求1所述的一种TD-LTE系统功率控制方法，其特征在于：步骤2)包括将邻近小区分成多组，设定多个干扰门限。

3.如权利要求1所述的一种TD-LTE系统功率控制方法，其特征在于：步骤3)中的功率调整依据

$\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{UE}}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\Δ}}_P& I/N\≥T_h\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.,$ 其中T_h为干扰与噪声比门限，N为噪声功率。

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