CN102098769B - 一种下行功率分配自适应控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下行功率分配自适应控制的方法和系统，其中方法包括步骤：计算下行数据中的每个不同类型信号的平均功率，然后对计算出的每个平均功率进行归一化；根据基站发射功率和每个不同类型信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，并计算得到每类子载波信号的功率分配系数；根据基带出口信号的平均功率，及基带内部后续模块的功率损耗计算自适应控制因子；自适应控制因子与每类子载波信号的功率分配系数相乘得到一个功率分配和自适应控制复合因子；功率分配和自适应控制复合因子与对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。本发明将功率分配和自适应控制合二为一，节省了时间和硬件资源，提高了运行效率。

Description

一种下行功率分配自适应控制的方法和系统

技术领域

本发明属于无线通信技术，尤其涉及一种下行功率分配自适应控制的方法和系统。

背景技术

下行功率分配和自适应控制技术广泛应用于各种通信系统中，包括3G系统和长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统中。应用在通信系统的下行功率分配简言之就是确定不同类型子载波上加载的能量或功率，在LTE系统中也就是说确定各类资源格(Resource Element，RE)上加载的能量。自适应控制的目的就是让下行数据在基带处理后进入射频之前的平均输出功率满足一定的要求，以便于后续的处理。

在功率分配模块中，基站首先获得实际的发射功率，进而确定每根天线的发射功率，对不同的用户设备，其发射功率是不同的。即使是同一用户的数据，在不同的资源上也有可能不同。对业务信号，参考信号，控制信号和不同的物理信号都将分配不同的能量或功率。根据发射总功率计算得到不同子载波上的能量并进行加载。而在自适应控制模块中，需要考虑四个部分的内容，分别为信号原有的数据功率(即功率分配之前)，功率分配后功率的变化，以及资源映射后基带内部后续模块的功率损耗(在LTE系统中，后续有傅里叶逆变换(IFFT)模块)，再根据出口数据平均功率的要求，在该自适应模块中进行所有的补偿。

在现有技术中，功率分配和自适应控制是分开实现的。这样做既给算法带来了很大的复杂度，在实现中也带来了麻烦，造成成本的增加和资源的浪费。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种下行功率分配自适应控制的方法和系统，将功率分配和自适应控制合二为一，节省了时间和硬件资源，提高了运行效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种下行功率分配自适应控制的方法，包括步骤：

计算下行数据中的每个不同类型信号的平均功率，然后对计算出的每个平均功率进行归一化；

根据基站发射功率和每个不同类型信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，并计算得到每类子载波信号的功率分配系数；

根据基带出口信号的平均功率，及基带内部后续模块功率损耗计算自适应控制因子；

所述自适应控制因子与每类子载波信号的功率分配系数相乘得到一个功率分配和自适应控制复合因子；

将所述功率分配和自适应控制复合因子与对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。

优选的，所述每类子载波信号的功率分配系数等于每类子载波信号上加载的功率的算术平方根。

优选的，所述根据基带出口信号的平均功率，及后续模块功率损耗计算自适应控制因子具体为：自适应控制因子G和后续模块功率损耗为Ploss，基带出口信号的平均功率为X dBFS，基站发射功率为Ptx，最大发射功率为Pmax，满足关系：

$G={10}^{X/20}*{\left(\frac{P_{\mathrm{tx}}}{P_{\max }}\right)}^{1/2}*\sqrt{\mathrm{Ploss}}$

优选的，所述基站发射功率、不同类型信号的功率分配比、以及最大发射功率均从基站系统获得。

优选的，所述的方法还包括步骤：

将功率分配和自适应控制后的数据映射到子载波信号或资源格上。

一种下行功率分配自适应控制系统，包括：

归一化单元，计算下行数据中的每个不同类型信号的平均功率，然后对计算出的每个平均功率进行归一化；

功率分配系数计算单元，根据基站发射功率和每个不同类型信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，并计算得到每类子载波信号的功率分配系数；

自适应控制因子计算单元，根据基带出口信号的平均功率，及基带内部后续模块的功率损耗计算自适应控制因子；

功率分配和自适应控制复合因子计算单元，用于所述自适应控制因子与每类子载波信号的功率分配系数相乘得到一个功率分配和自适应控制复合因子；

功率分配和自适应控制单元，用于将所述功率分配和自适应控制复合因子与对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。

优选的，所述的系统还包括：

前端处理模块，用于对信道编码比特级数据以及调制映射符号级数据进行编码处理。

优选的，所述的系统还包括：

资源映射及后续处理模块，用于将功率分配和自适应控制后的数据映射到子载波信号或资源格上。

与现有技术相比，本发明实施例提供的功率分配和自适应控制方法和系统，将功率分配和自适应控制合二为一，节省了时间和硬件资源，提高了运行效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种下行功率分配自适应控制的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种下行功率分配自适应控制系统示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种下行功率分配自适应控制的方法，包括步骤：

第一步：计算下行数据中的每个不同类型信号的平均功率，然后对计算出的每个平均功率进行归一化；

第二步：根据基站发射功率和每个不同类型信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，并计算得到每类子载波信号的功率分配系数；

第三步：根据基带出口信号的平均功率，及基带内部后续模块的功率损耗计算自适应控制因子；

具体为：自适应控制因子G和后续模块功率损耗为Ploss，基带出口信号的平均功率为X dBFS，基站发射功率为Ptx，最大发射功率Pmax，满足关系：

$G={10}^{X/20}*{\left(\frac{P_{\mathrm{tx}}}{P_{\max }}\right)}^{1/2}*\sqrt{\mathrm{Ploss}}$

第四步：所述自适应控制因子与每类子载波信号的功率分配系数相乘得到一个功率分配和自适应控制复合因子；

第五步：将所述功率分配和自适应控制复合因子与对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。

第六步：将功率分配和自适应控制后的数据映射到子载波信号或资源格上。

上述步骤中，所述基站发射功率、不同类型信号的功率分配比、以及最大发射功率均从基站系统获得。基带出口信号的平均功率的大小则由中频和射频模块来决定。

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种下行功率分配自适应控制的方法流程图，包括以下步骤：

步骤101：对下行数据中的每个不同类型的信号，比如下行数据中每个不同用户设备的不同业务信号，参考信号和物理信号等，分别计算其平均功率，然后对每个平均功率分别进行功率归一化处理。

具体的，假设目前有M类信号，首先计算各类信号的当前平均功率，然后对其进行归一化处理。

在LTE系统中，下行数据默认平均功率为1，多天线的时候进行了数据的分流。假设信号序列为x(i)，i＝1...M，M是序列的长度，信号x(i)为复信号，则平均功率p等于：

$p=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left|x\left(i\right)\right|}^2\right).$

本发明实施中，根据上述公式计算平均功率的方法已被现有技术所揭露，在此仅仅是举例说明，并不局限于此。

步骤102：从上层，一般是媒体接入控制(Medium Access Control，MAC)层获得或根据上层给的参数计算出本次发射的基站发射功率，和各类信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，根据功率得到各子载波信号上需相乘的系数，即功率分配系数W。

设基站发射功率为Ptx，假设目前有n类信号，根据功率分配的原则，确定各类信号或数据的发射功率，分别设为E₁…E_n，从而得到其功率分配的系数W_i为W_i＝sqrt(E_i)，i＝1…n。

本发明实施例为让不同的用户设备在不同的信道环境和在离基站不同的地方都能接收到良好的数据信号，进行功率分配。简单的来说，无线信道衰落严重的用户分配大的功率，信道好的用户分配较小的功率。小区边缘的用户分配给较大的功率，靠近基站的用户分配给较小的功率。

步骤103：根据基带出口信号的平均功率，及基带内部后续模块的功率损耗，计算自适应控制因子G。

本发明实施例，在计算自适应控制因子G时，需要考虑基带内部后续模块功率损耗。比如，在LTE系统中，需要考虑基带内部后续模块—傅里叶逆变换(IFFT)模块的功率损耗，进行补偿计算出的自适应控制因子G能够充分满足系统的需求。

设基带内部后续模块总的功率损耗为Ploss，基带出口信号的平均功率要求为X dBFS，dBFS指相对于最大发射功率的dB值，其中dBm＝10log(Pout/1mW)，Pout是以mW为单位的功率值。当实际发射功率没有达到最大发射功率时，其平均功率相应的要缩小

倍。即当基站发射功率为Ptx，最大发射功率为Pmax时，自适应控制因子G等于：

$G={10}^{X/20}*{\left(\frac{P_{\mathrm{tx}}}{P_{\max }}\right)}^{1/2}*\sqrt{\mathrm{Ploss}}$

所述基站发射功率、不同类型信号的功率分配比、以及最大发射功率均从基站系统获得。一般是从MAC层获得或根据上层给的参数计算出，该内容已被现有技术所揭露，在此仅仅是举例说明，并不局限于此。基带出口信号的平均功率大小由中频和射频决定。

步骤104：将自适应因子G与各类子载波的功率分配系数W相乘得到一个功率分配和自适应控制复合因子C：

C_i＝W_i*G(i＝1…n)

步骤105：将功率分配和自适应控制复合因子C跟对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。

最后，还进一步地将数据映射到相应的子载波信号或者资源格上进行后续处理。后续处理是对整个资源的数据进行统一的处理。基带内部后续模块的功率损耗也是需要提前计算的一个量，对不同通信模式其可能会有所不同。比如在LTE系统中，进行资源映射后需要对IFFT模块的功率增加或损耗进行一个计算。

请参阅图2所示，图2为本发明实施例提供的一种下行功率分配自适应控制系统示意图，所述系统包括前端处理模块21、功率分配和自适应单元22以及资源映射和后续处理模块23。

所述前端处理模块21，用于对基带内信道编码比特级数据以及调制映射符号级数据进行如编码调制，预编码等的处理。调制编码的数据按不同类别不同用户设备进行不同的处理。所述资源映射和后续处理模块23，用于将功率分配和自适应控制后的数据映射到子载波信号或资源格上。

所述功率分配和自适应单元22，用于对不同用户设备UE的不同的业务数据进行不同的功率控制，具体的包括：

归一化单元220，计算下行数据中的每个类别信号的平均功率，然后对每个平均功率进行归一化；

功率分配系数计算单元221，根据基站发射功率和每个不同类型信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，并计算得到每类子载波信号的功率分配系数。

设基站的发射功率为Ptx，假设目前有n类信号，根据功率分配的原则，确定各类信号或数据的发射功率，分别设为E₁…E_n，从而得到其功率分配的系数W_i为W_i＝sqrt(E_i)，i＝1…n。

自适应控制因子计算单元222，根据基带出口数据平均功率，及后续模块功率损耗计算自适应控制因子G。

设基带内部后续模块总的功率损耗为Ploss，基带出口信号的平均功率要求为X dBFS，dBFS指相对于最大发射功率的dB值，其中dBm＝10log(Pout/1mW)，Pout是以mW为单位的功率值。当实际发射功率没有达到最大发射功率时，其平均功率相应的要缩小

倍。即当基站发射功率为Ptx，最大发射功率为Pmax时，自适应控制因子G等于：

$G={10}^{X/20}*{\left(\frac{P_{\mathrm{tx}}}{P_{\max }}\right)}^{1/2}*\sqrt{\mathrm{Ploss}}$

所述基站发射功率、不同类型信号的功率分配比、最大发射功率均从基站系统获得。一般是从MAC层获得或根据上层给的参数计算出，该内容已被现有技术所揭露，在此仅仅是举例说明，并不局限于此。

功率分配和自适应控制复合因子计算单元223，用于将自适应控制因子G与各类子载波信号的功率分配系数W相乘得到功率分配和自适应控制复合因子C：

C_i＝W_i*G(i＝1…n)

功率分配和自适应控制单元224，用于将所述功率分配和自适应控制复合因子C与对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。

所述资源映射及后续处理模块23是功率分配后的后续处理，是对整个数据，包括所有的用户设备和所有类别的数据进行处理。在不同的通信系统中，处理是不一样的。在LTE系统中，需要进行IFFT处理。

综上所述，本发明实施例将功率分配和自适应控制模块合二为一，用一个模块来完成两个模块的功能，达到系统预计的功率分配和自适应控制的效果，节省了时间和硬件资源，提高了运行效率。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种下行功率分配自适应控制的方法，其特征在于，包括步骤：

计算下行数据中的每个不同类型信号的平均功率，然后对计算出的每个平均功率进行归一化；

根据基站发射功率和每个不同类型信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，并计算得到每类子载波信号的功率分配系数；

根据基带出口信号的平均功率，以及基带内部的后续模块功率损耗计算自适应控制因子；

所述自适应控制因子与每类子载波信号的功率分配系数相乘得到一个功率分配和自适应控制复合因子；

将所述功率分配和自适应控制复合因子与对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每类子载波信号的功率分配系数等于每类子载波信号上加载的功率的算术平方根。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据基带出口信号的平均功率，以及基带内部的后续模块功率损耗计算自适应控制因子具体为：自适应控制因子G和后续模块功率损耗为Ploss，基带出口信号的平均功率为X dBFS，基站发射功率为Ptx，最大发射功率为Pmax，满足：

$G={10}^{X/20}*{\left(\frac{P_{\mathrm{tx}}}{P_{\max }}\right)}^{1/2}*\sqrt{\mathrm{Ploss}}$ 关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站发射功率、不同类型信号的功率分配比以及最大发射功率均从基站系统获得。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤:

将功率分配和自适应控制后的数据映射到子载波信号或资源格上。

6.一种下行功率分配自适应控制系统，其特征在于，包括：

归一化单元，计算下行数据中的每个不同类型信号的平均功率，然后对计算出的每个平均功率进行归一化；

功率分配系数计算单元，根据基站发射功率和每个不同类型信号的功率分配比，确定每类子载波信号上需要加载的功率，并计算得到每类子载波信号的功率分配系数；

自适应控制因子计算单元，根据基带出口信号的平均功率，及基带内部后续模块的功率损耗计算自适应控制因子；

功率分配和自适应控制复合因子计算单元，用于所述自适应控制因子与每类子载波信号的功率分配系数相乘得到一个功率分配和自适应控制复合因子；

功率分配和自适应控制单元，用于将所述功率分配和自适应控制复合因子与对应的子载波信号进行相乘，完成功率分配和自适应控制。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

前端处理模块，用于对信道编码比特级数据以及调制映射符号级数据进行编码处理。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

资源映射及后续处理模块，用于将功率分配和自适应控制后的数据映射到子载波信号或资源格上。

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