CN102104947B - 一种空分系统中的功率分配方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空分系统中的功率分配方法及基站，包括：基站确定第一用户设备与第二用户设备，其中，第一用户设备与第二用户设备为空分配对用户；基站确定第一用户设备与第二用户设备所属的区域，其中，区域根据距离基站的远近进行划分；基站根据第一用户设备与第二用户设备所属的区域分配第一用户设备与第二用户设备的功率。本发明可以获得更高的系统吞吐量。

Description

一种空分系统中的功率分配方法及基站

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种空分系统中的功率分配方法及基站。

背景技术

在目前已有的移动通信系统中，基本的资源单位一般为频率资源、时间资源和码资源，基于这些基本频谱资源，可以进行FDMA(Frequency DivisionMultiple Access，频分多址接入)、TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址接入)、CDMA(Code Division MultipleAccess，码分多址)或几种多址方式的组合。SDMA(Space Division Multiple Access，空分多址接入)是指在以上多址方式的基础上，利用智能天线的波束赋形技术，对BRU(BasicResource Unit，基本资源单位)进行复用的形式。引入空分多址可以更有效的利用宝贵的无线资源。

TDD-HSDPA(Time Division Duplex-High-Speed downlink packet access，时分双工-高速下行分组接入)系统中空分复用可以应用于各种信道，包括控制信道，业务信道甚至伴随信道。现有技术一般采用等分功率方法，即空分用户之间等分与其资源对应的功率。

现有技术的不足在于：由于采用SDMA的两个用户所处环境不同，信噪比和干扰情况不太一致，因此在空分用户之间仅仅简单进行功率的等比例分配，从整个系统吞吐量最大化角度来看，并不是一种最优的方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种空分系统中的功率分配方法及基站。

本发明实施例中提供了一种空分系统中的功率分配方法，包括如下步骤：

基站确定第一用户设备UE与第二UE，其中，第一UE与第二UE为空分配对用户；

基站基于第一UE与第二UE在高速上行共享信息信道HS-SICH反馈的信道质量指示CQI中携带的推荐的传输块格式RTBS对应的码率CR确定第一UE与第二UE所属的区域，其中，区域根据距离基站的远近进行划分；

基站根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率；

其中，所述RTBS是归一化后的非空分时的RTBS，确定归一化后的非空分时的RTBS时，若对于上次调度时UE处在空分状态，基站本次确定其优先级权值时，通过其反馈RTBS查表得到对应SIR，以该映射得到所述归一化后的非空分时的RTBS，其中α为该用户上次调度时占分配给空分配对组的总功率的功率比例；若用户上次调度时UE处在非空分状态，基站在本次确定调度优先级权值时使用其反馈RTBS作为所述归一化后的非空分时的RTBS。

本发明实施例中提供了一种基站，包括：

UE确定模块，用于确定第一UE与第二UE，其中，第一UE与第二UE为空分配对用户；

区域确定模块，用于基于第一UE与第二UE在高速上行共享信息信道HS-SICH反馈的CQI中携带的推荐的传输块格式RTBS对应的码率CR确定第一UE与第二UE所属的区域，其中，区域根据距离基站的远近进行划分；

功率分配模块，用于根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率

其中，区域确定模块，进一步用于采用归一化后的非空分时的RTBS作为所述RTBS，在确定归一化后的非空分时的RTBS时，若对于上次调度时UE处在空分状态，基站本次确定其优先级权值时，通过其反馈RTBS查表得到对应SIR，以该映射得到所述归一化后的非空分时的RTBS，其中α为该用户上次调度时占分配给空分配对组的总功率的功率比例；若用户上次调度时UE处在非空分状态，基站在本次确定调度优先级权值时使用其反馈RTBS作为所述归一化后的非空分时的RTBS。

本发明有益效果如下：

本发明实施中，基站进行功率分配的是空分配对用户；并根据两个用户所属的区域分配功率，用户之间的功率并非等分分配，而是根据用户所属的区域不同时用户吞吐量提升效率的不同而进行的功率分配，因此该方案可以获得更高的系统吞吐量。

附图说明

图1为本发明实施例中信噪比和传输块关系的仿真结果示意图；

图2为本发明实施例中用户所属区域示意图；

图3为本发明实施例中空分系统中的功率分配方法实施流程示意图；

图4为本发明实施例中基站结构示意图。

具体实施方式

发明人在发明过程中注意到：

在本发明实施例中将提供的优化的空分用户功率分配方案并不仅仅简单的在空分用户之间进行功率的等比例分配，而是结合考虑用户的吞吐量提升效率，给出最优的功率分配比例，从而最大化系统吞吐量。

在结合考虑用户的吞吐量提升效率时，吞吐量提升效率指用户单位功率对应的吞吐量的提升，图1为信噪比和传输块关系的仿真结果示意图，图2为用户所属区域示意图，图2是以一个扇区为例进行示意的，在该扇区的扩展方向上，按与基站的距离远近依次是区域1、区域2、区域3，如图所示，吞吐量提升效率可以认为对应图1中信噪比和传输块曲线的斜率，结合图2，区域1表示小区边缘区域，区域3表示小区中心区域，区域2表示介于小区中心和小区边缘之间的区域，从图1中可以看到处在不同区域的用户的吞吐量提升效率是不一样的(斜率不一样)，下面将利用这一特性进行空分配对用户之间最优化的功率分配方案。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图3为空分系统中的功率分配方法实施流程示意图，如图所示，在进行功率分配时可以包括如下步骤：

步骤301、基站确定第一UE与第二UE，其中，第一UE与第二UE为空分配对用户；

步骤302、基站确定第一UE与第二UE所属的区域，其中，区域根据距离基站的远近进行划分；

步骤303、基站根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率。

实施中，功率分配的原则可以如下：

设两空分配对用户的发射功率分别为P1，P2，且P1+P2=Pmax，以HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel，高速下行共享信道)为例，其中Pmax为HS-DSCH信道可用最大功率。其中，两空分配对用户即第一UE与第二UE。

功率分配原则即为吞吐量最大化，如公式(1)所示

$\{P1,P2\}=\stackrel{\arg \max (\mathrm{Thr}\left(P1\right)+\mathrm{Thr}\left(P2\right))}{P1+P2=P\max }$  公式(1)

其中Thr(P)表示在发射功率为P的情况下可以获得的吞吐量为Thr(P)，Argmax是找到使括号里的表达式的值最大时对应的参数的值。公式(1)的含义是指找到P1，P2在取某个值的时候使2个配对用户的吞吐量的和最大。

下面将对具体如何满足公式(1)所表达的含义，即找到使吞吐量最大化时的为2用户分配的功率的实施方式进行说明。

一、用户所处区域的确定。

在基站确定第一UE与第二UE所属的区域时，基站可以基于UE在HS-SICH(High-Speed Shared Information Channel，高速上行共享信息信道)反馈的CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)中携带的RTBS(Recommended Transport Block Size，推荐的传输块格式)对应的CR(CodeRate，码率)确定用户所属的区域。

具体的，基站可以基于用户在HS-SICH反馈的CQI中携带的RTBS对应的CR进行用户所属区域的判断，得到的码率基站可进行平滑处理，每接收到UE反馈CQI则更新一次。

实施中，以图2为例，基站基于UE在HS-SICH反馈的CQI中携带的RTBS对应的码率CR确定用户所属的区域，可以包括：

确定第一门限(CR_th1)与第二门限(CR_th2)，其中，第一门限大于第二门限；具体实施中，门限值CR_th2、门限值CR_th1可通过仿真确定。

根据距离基站的远近进行划分出第一区域(区域1)、第二区域(区域2)、第三区域(区域3)，其中，第一区域距离基站最远，第三区域距离基站最近，第二区域在第一区域与第三区域之间；

当UE的RTBS对应的CR大于第一门限时，位于第三区域，UE的RTBS对应的CR大于第二门限、小于第一门限时，位于第二区域，UE的RTBS对应的CR小于第二门限时，位于第一区域。

二、功率分配。

在确定区域后，则基站根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率时，可以包括：

1、第一UE与第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

实施中，用户反馈RTBS’对应的码率CR大于等于一个门限值CR_th1，则认为用户位于区域3，若两用户均处在区域3，认为两用户吞吐量提升效率相同，因此两用户功率分配比例设定为1∶1。

2、第一UE与第二UE位于第二区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

实施中，用户反馈RTBS’对应的码率CR大于门限值CR_th2，小于门限值CR_th1，则认为用户位于区域2，若两用户均处在区域2，认为两用户吞吐量提升效率相同，因此两用户功率分配比例设定为1∶1。

3、对位于第一区域的第一UE和/或第二UE，不进行空分；

实施中，用户反馈RTBS’对应的码率CR小于门限值CR_th2，则认为用户位于区域1，若用户位于区域1，认为该用户处在小区边缘，为保证边缘用户吞吐量，不对边缘用户进行空分。

4、第一UE位于第二区域、第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为

所述拟和直线为TBS(Transport Block Size，传输块大小)与SIR(Signal Interference Ratio，信干比)在该区域的关系曲线。

实施中，若两空分配对用户分别位于区域2和区域3，此时两用户不进行功率的等比例分配，从图1中可以看到，由于区域2用户的吞吐量提升效率高于区域3，因而给区域2用户分配更多的功率，可以获得更高的小区吞吐量，其中，区域2用户和区域3用户功率分配比例设定为k，k>1，

实施中，f(x)可以简单取f(x)＝x，当然也可以应用更为复杂的函数表达式。拟和直线在具体实施中采用最小二乘法来求即可。

5、基站根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率时，还可以进一步包括：

保证第一UE和/或第二UE分配到的功率满足最低码率传输要求。

实施中，待调度的空分配对用户中，不应该包含如下空分配对用户，即空分配对用户中存在任一用户，其分配到的功率不能满足最低码率传输要求。

实施中，上述反馈RTBS'是指归一化后的非空分时的RTBS’，即，所述RTBS是归一化后的非空分时的RTBS。

具体实施中，RTBS’的计算可以如下：考虑到UE会存在空分和非空分之间的状态切换，因而对于用户调度优先级权值的更新归一化到使用非空分时的RTBS’，因而，若对于上次调度时处在空分状态的UE，本次确定其优先级权值时，通过其反馈RTBS查表得对应SIR，以该

(近似)映射得到RTBS’，其中α为该用户上次调度时占分配给空分配对组的总功率的功率比例，若用户上次调度时处在非空分状态，在本次确定调度优先级权值时直接使用其反馈RTBS，也即不必做归一化处理。

即，在确定归一化后的非空分时的RTBS时，可以包括：

若对于上次调度时UE处在空分状态，本次确定其优先级权值时，通过其反馈RTBS查表得到对应SIR，以该映射得到所述归一化后的非空分时的RTBS，其中α为该用户上次调度时占分配给空分配对组的总功率的功率比例；

若用户上次调度时UE处在非空分状态，在本次确定调度优先级权值时使用其反馈RTBS作为所述归一化后的非空分时的RTBS。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种基站，由于该基站解决问题的原理与空分系统中的功率分配方法相似，因此该基站的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图4为基站结构示意图，如图所示，基站中可以包括：

UE确定模块401，用于确定第一UE与第二UE，其中，第一UE与第二UE为空分配对用户；

区域确定模块402，用于确定第一UE与第二UE所属的区域，其中，区域根据距离基站的远近进行划分；

功率分配模块403，用于根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率。

实施中，区域确定模块还可以进一步用于在确定第一UE与第二UE所属的区域时，基于第一UE与第二UE在HS-SICH反馈的CQI中携带的RTBS对应的码率CR确定第一UE与第二UE所属的区域。

实施中，区域确定模块可以包括：

门限确定单元，用于确定第一门限与第二门限，其中，第一门限大于第二门限：

区域确定单元，用于根据距离基站的远近进行划分出第一区域、第二区域、第三区域，其中，第一区域距离基站最远，第三区域距离基站最近，第二区域在第一区域与第三区域之间；

区域判断单元，用于当UE的RTBS对应的CR大于第一门限时，位于第三区域，UE的RTBS对应的CR大于第二门限、小于第一门限时，位于第二区域，UE的RTBS对应的CR小于第二门限时，位于第一区域。

实施中，功率分配模块可以包括：

第一分配单元，用于在第一UE与第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

第二分配单元，用于在第一UE与第二UE位于第二区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

第三分配单元，用于对位于第一区域的第一UE和/或第二UE，不进行空分；

第四分配单元，用于在第一UE位于第二区域、第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为

所述拟和直线为TBS与SIR在该区域的关系曲线。

实施中，区域确定模块还可以进一步用于采用归一化后的非空分时的RTBS作为所述RTBS。

实施中，区域确定模块还可以进一步用于在确定归一化后的非空分时的RTBS时，若对于上次调度时UE处在空分状态，本次确定其优先级权值时，通过其反馈RTBS查表得到对应SIR，以该

映射得到所述归一化后的非空分时的RTBS，其中α为该用户上次调度时占分配给空分配对组的总功率的功率比例；若用户上次调度时UE处在非空分状态，在本次确定调度优先级权值时使用其反馈RTBS作为所述归一化后的非空分时的RTBS。

实施中，功率分配模块还可以进一步用于在根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率时，保证第一UE和/或第二UE分配到的功率满足最低码率传输要求。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

由上述实施可见，在本发明实施例提供的技术方案中，在TDD-HSDPA系统共享(业务)信道空分时，空分配对用户之间的功率并非等分分配，而是基于空分配对用户吞吐量提升效率进行功率的分配。

进一步的，是将吞吐量提升效率转化为拟合直线斜率确定功率分配比例因子后进行分配。

因此，本发明实施例提供的技术方案在对TDD HSDPA系统中进行共享信道空分的用户之间进行功率分配时，基于空分用户的吞吐量提升效率进行功率的分配，可以获得更高的系统吞吐量。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (8)

1.一种空分系统中的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

基站确定第一用户设备UE与第二UE，其中，第一UE与第二UE为空分配对用户；

基站基于第一UE与第二UE在高速上行共享信息信道HS-SICH反馈的信道质量指示CQI中携带的推荐的传输块格式RTBS对应的码率CR确定第一UE与第二UE所属的区域，其中，区域根据距离基站的远近进行划分；

基站根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率；

其中，所述RTBS是归一化后的非空分时的RTBS，确定归一化后的非空分时的RTBS时，若对于上次调度时UE处在空分状态，基站本次确定其优先级权值时，通过其反馈RTBS查表得到对应SIR，以该

映射得到所述归一化后的非空分时的RTBS，其中α为该用户上次调度时占分配给空分配对组的总功率的功率比例；若用户上次调度时UE处在非空分状态，基站在本次确定调度优先级权值时使用其反馈RTBS作为所述归一化后的非空分时的RTBS。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站基于UE在HS-SICH反馈的CQI中携带的RTBS对应的码率CR确定用户所属的区域，包括：

确定第一门限与第二门限，其中，第一门限大于第二门限；

根据距离基站的远近进行划分出第一区域、第二区域、第三区域，其中，第一区域距离基站最远，第三区域距离基站最近，第二区域在第一区域与第三区域之间；

当UE的RTBS对应的CR大于第一门限时，位于第三区域，UE的RTBS对应的CR大于第二门限、小于第一门限时，位于第二区域，UE的RTBS对应的CR小于第二门限时，位于第一区域。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基站根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率，包括：

第一UE与第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

第一UE与第二UE位于第二区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

对位于第一区域的第一UE和/或第二UE，不进行空分；

第一UE位于第二区域、第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为

所述拟和直线为传输块大小TBS与信干比SIR在该区域的关系曲线，且所述拟合直线是通过最小二乘法求解得出的，其中，f(x)=x。

4.如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，基站根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率时，进一步包括：

保证第一UE和/或第二UE分配到的功率满足最低码率传输要求。

5.一种基站，其特征在于，包括：

UE确定模块，用于确定第一UE与第二UE，其中，第一UE与第二UE为空分配对用户；

区域确定模块，用于基于第一UE与第二UE在高速上行共享信息信道HS-SICH反馈的CQI中携带的推荐的传输块格式RTBS对应的码率CR确定第一UE与第二UE所属的区域，其中，区域根据距离基站的远近进行划分；

功率分配模块，用于根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率

其中，区域确定模块，进一步用于采用归一化后的非空分时的RTBS作为所述RTBS，在确定归一化后的非空分时的RTBS时，若对于上次调度时UE处在空分状态，基站本次确定其优先级权值时，通过其反馈RTBS查表得到对应SIR，以该

映射得到所述归一化后的非空分时的RTBS，其中α为该用户上次调度时占分配给空分配对组的总功率的功率比例；若用户上次调度时UE处在非空分状态，基站在本次确定调度优先级权值时使用其反馈RTBS作为所述归一化后的非空分时的RTBS。

6.如权利要求5所述的基站，其特征在于，区域确定模块包括：

门限确定单元，用于确定第一门限与第二门限，其中，第一门限大于第二门限；

区域确定单元，用于根据距离基站的远近进行划分出第一区域、第二区域、第三区域，其中，第一区域距离基站最远，第三区域距离基站最近，第二区域在第一区域与第三区域之间；

区域判断单元，用于当UE的RTBS对应的CR大于第一门限时，位于第三区域，UE的RTBS对应的CR大于第二门限、小于第一门限时，位于第二区域，UE的RTBS对应的CR小于第二门限时，位于第一区域。

7.如权利要求6所述的基站，其特征在于，功率分配模块包括：

第一分配单元，用于在第一UE与第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

第二分配单元，用于在第一UE与第二UE位于第二区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为1∶1；

第三分配单元，用于对位于第一区域的第一UE和/或第二UE，不进行空分；

第四分配单元，用于在第一UE位于第二区域、第二UE位于第三区域时，分配第一UE与第二UE的功率比例为

所述拟和直线为TBS与SIR在该区域的关系曲线，且所述拟合直线是通过最小二乘法求解得出的，其中，f(x)=x。

8.如权利要求5至7任一所述的基站，其特征在于，功率分配模块进一步用于在根据第一UE与第二UE所属的区域分配第一UE与第二UE的功率时，保证第一UE和/或第二UE分配到的功率满足最低码率传输要求。

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