CN102316572A - 一种基于功率控制的干扰抑制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于功率控制的干扰抑制方法及系统，根据终端实际传输的上行数据业务量判断终端是否有上行数据业务传输，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则降低所述终端的上行子载波功率，对其进行干扰抑制。本发明通过对用户的上行业务行为进行判断，以反向功率控制为基础，有效地降低终端的发射功率，在不影响扇区吞吐量的情况下，将整个网络的反向干扰降到最低，同时有效地提高了OFDMA系统的网络吞吐量和稳定性，改善了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，涉及一种基于功率控制的干扰抑制方法及系统。
背景技术
无线通信系统中，基站是指给终端提供服务的设备，基站通过上下行链路与终端进行通信。下行是指基站到终端的方向，上行是指终端到基站的方向。多个终端可同时通过上行链路向基站发送数据，也可以同时通过下行链路从基站接收数据。
近年来，OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入)技术由于能够有效对抗多径干扰和窄带干扰、频谱效率高而成为了无线通信物理层技术的主流技术，OFDMA+MIMO(Multiple InputMultiple Output，多输入多输出)技术相比第3代的CDMA(Code DivisionMultiple Access，码分多址接入)技术具有天然的技术优势，更适合于宽带移动通信系统，被公认为是下一代移动通信系统的核心技术之一。采用OFDMA技术为物理层核心技术，且兼顾移动性和宽带特征的WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波接入兼容)802.16e标准和正在制定中的802.16m标准，是下一代移动通信标准的强有力竞争者。
反向功率控制技术用来控制移动台的载波发射功率，以使移动台的发射信号在到达基站并满足一定的解调要求的前提下，发射功率尽量地降低，来满足小区反向容量的要求，因为不同的移动台反向信号是互相干扰的，理论上只有让进行相同业务的移动台到达基站的功率水平相一致，才能达到反向容量最大化的要求。
系统的信道容量主要受限于其他系统的同频干扰或系统内其他用户干扰。在不影响通信质量的情况下，进行功率控制尽量减少发射信号的功率，可以提高信道容量和增加用户终端的电池待机时间。功率控制和速率控制两者的目标基本上是互相抵触的，功率控制的目标是让更多的用户同时享有共同的服务，而速率控制则是以增加系统吞吐量为目标，使得个别用户或业务具有更高的传输速率。如何满足用户间不同的QoS(Quality of Service，服务质量)要求和传输速率，同时达到公平性和高吞吐量的双重目标是目前以数据业务为主的无线通信系统必须解决的问题。
对于Wimax系统，特别是在商用多用户环境下，产生的干扰主要包括：
1.扇区内的干扰
小区内的干扰主要有多径干扰、远近效应和多址干扰等，这些干扰的产生是由无线信道的时变性和电磁波传播过程中的时延与衰落等特点决定的，当相邻小区采用同一频率时，产生的干扰对于TDD(Time Division Duplexing，时分双工)系统来说尤为严重。
2.扇区间的干扰
扇区间干扰主要来自于扇区边缘用户对于相邻扇区的干扰，如果扇区边缘用户的载波功率过高，会对相邻的同频扇区造成干扰。
如图1所示，BS(Base Station，基站)1和BS2的3个扇区(section)中，BS1的扇区1和BS2的扇区1有交叠，这样，处于交叠区域的终端会对两个扇区造成反向干扰；同时，同一个扇区内的用户之间如果都以高功率发射，也会造成严重的符号间干扰和码间干扰。
综上所述，如何减小扇区内和扇区间的反向干扰、提高反向解调性能、改善用户体验，已成为OFDMA系统必须解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种基于功率控制的干扰抑制方法及系统，根据终端的上行业务量进行有效的功率控制，降低反向扇区内和扇区间的同频干扰。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于功率控制的干扰抑制方法，所述方法包括：
根据终端实际传输的上行数据业务量判断终端是否有上行数据业务传输，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则降低所述终端的上行子载波功率，对其进行干扰抑制。
进一步地，如果判断出所述终端有上行数据业务传输，则提升终端的上行子载波功率，并根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式。
进一步地，所述根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式，包括：
如果y-x＞m-c，则升阶所述终端的上行调制编码方式；否则，保持所述终端当前阶上行调制编码方式；
其中，y为所述终端支持的最大上行子载波功率，x为所述终端当前上行子载波功率，c为所述终端当前的上行信噪比，m为所述终端升阶所需达到的信噪比。
进一步地，所述方法还包括：
如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则在降低所述终端的上行子载波功率的同时，将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶。
进一步地，所述方法还包括：
对于每一上行调制编码方式分别设置进入门限EntryThreshold和退出门限ExitThreshold；在将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶后，按照如下方式维持相应上行调制方式下的上行信噪比ULCINR：
如果上行信噪比ULCINR高于EntryThreshold，则降低所述终端的上行子载波功率，功率降低值为ULCINR-EntryThreshold；如果ULCINR小于ExitThreshold，则提升所述终端的上行子载波功率，功率提升值为ExitThreshold-ULCINR。
进一步地，通过以下方式判断终端是否有上行数据业务传输：
统计一定周期内所述终端实际传输的上行数据业务量，并将其与预先设定的业务量门限值相比较，若实际传输的上行数据业务量大于所述业务量门限值，则判定所述终端有上行数据业务传输；否则，判定所述终端没有上行数据业务传输。
进一步地，通过统计媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)数目或混合自动重传(HARQ)突发包个数统计所述终端实际传输的上行数据业务量。
本发明还提供了一种基于功率控制的干扰抑制系统，所述系统包括：
上行数据业务量统计模块，用于根据终端实际传输的上行数据业务量，并将统计结果通知干扰抑制模块；
干扰抑制模块，用于根据所述统计结果判断终端是否有上行数据业务传输，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则降低所述终端的上行子载波功率，对其进行干扰抑制。
此外，所述干扰抑制模块进一步用于，如果判断出所述终端有上行数据业务传输，则提升终端的上行子载波功率，并根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式。
此外，所述干扰抑制模块进一步用于，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则在降低所述终端的上行子载波功率的同时，将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶；以及
对于每一上行调制编码方式分别设置进入门限EntryThreshold和退出门限ExitThreshold；并在将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶后，按照如下方式维持相应上行调制方式下的上行信噪比ULCINR：
如果上行信噪比ULCINR高于EntryThreshold，则降低所述终端的上行子载波功率，功率降低值为ULCINR-EntryThreshold；如果ULCINR小于ExitThreshold，则提升所述终端的上行子载波功率，功率提升值为ExitThreshold-ULCINR。
此外，所述上行数据业务量统计模块进一步用于，通过以下方式判断终端是否有上行数据业务传输：
统计一定周期内所述终端实际传输的上行数据业务量，并将其与预先设定的业务量门限值相比较，若实际传输的上行数据业务量大于所述业务量门限值，则判定所述终端有上行数据业务传输；否则，判定所述终端没有上行数据业务传输。
此外，所述上行数据业务量统计模块进一步用于，通过统计媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)数目或混合自动重传(HARQ)突发包个数统计所述终端实际传输的上行数据业务量。
本发明通过对用户的上行业务行为进行判断，以反向功率控制为基础有效的降低终端的上行子载波功率(发射功率)，在不影响扇区吞吐量的情况下，将整个网络的反向干扰降到最低，降低反向干扰的同时，改善了用户体验，同时有效的提高了OFDMA系统的网络吞吐量和稳定性。
附图说明
图1为扇区间干扰示意图；
图2为本发明实施例的基于功率控制的干扰抑制方法的流程示意图；
图3为应用本发明技术方案的实施效果对比图。
具体实施方式
本专利的基本实现思路是：根据实际用户的数据业务量将上行功率控制分为有业务和无业务分开处理，对有业务量的用户，提升功率，尽量使用高阶的调制编码方式，以提高系统的频谱利用率；对没有实际数据业务的用户，则降低功率，以减少扇区内和扇区间的同频干扰。
基于上述思路，本发明提出一种基于功率控制的干扰抑制方法，具体采用如下技术方案：
根据终端实际传输的上行数据业务量，在终端没有上行数据业务传输时，降低终端的上行子载波功率，对其进行干扰抑制。
进一步地，如果终端有上行数据业务传输，则提升终端的上行子载波功率，并根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式。
进一步地，在终端没有上行数据业务传输时，将终端的上行调制编码方式降到最低阶。
进一步地，在降低终端的上行子载波功率的同时，设置上行调制编码方式的进入门限和退出门限。
进一步地，通过以下方式判断终端是否有上行数据业务传输：
统计一定周期内终端实际传输的上行数据业务量，并将其与设定的业务量门限值相比较，若实际传输的上行数据业务量大于业务量门限值，则判定终端有上行数据业务传输；否则，判定终端没有上行数据业务传输。
进一步地，通过统计MAC PDU数或HARQ突发包数统计终端实际传输的上行数据业务量。
进一步地，上述方法具体可分为如下步骤：
步骤a：针对终端用户实际的传输的上行数据业务量进行周期性的统计，假设周期为PeriodNoTraffic Protection，该周期可以以帧或者毫秒为单位；
步骤b：统计一个周期内用户实际的上行业务数据量TotalPackNum；
通过统计终端实际传输的上行业务数据量，可以准确反映用户的行为，如果一个周期内统计到的TotalPackNum很少，说明用户目前没有上行业务行为，否则说明用户正在进行上行业务传输。
步骤c：根据步骤b周期统计的上行业务数据量，判断终端是否有上行业务传输；
具体判断条件可以是：如果TotalPackNum＞预定的业务量门限值PackNumTh，说明有上行业务传输，进入步骤e；否则，说明用户无上行业务传输，进入步骤d；
步骤d：进入无业务保护状态；
无业务保护功能主要是通过降低用户的上行子载波功率从而达到干扰抑制的作用。在无数据业务的情况下由于仍然存在上行管理消息，但由于数据量小，可以将用户的上行调制编码方式降到最低阶。因为，降低功率必然引起上行信噪比降低，为了维持解调性能，同时也需要降阶，因而只需要使终端维持最低阶能够解调即可。为了维持上行解调性能，维持上行信噪比在合理的范围内，需要设置对应各种调制编码方式的进入和退出门限，如下表1所示。
表1调制编码方式门限
| UL FEC Code | Entry Threshold | Exit Threshold | |
| QPSKctc 1/2 | 12 | 9 | |
| QPSKctc3/4 | 15 | 12 | |
| 16QAMctc1/2 | 18 | 15 | |
| 16QAMctc3/4 | 20 | 18 | |
| … | … | … |
例如，QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控信号)CTC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验码)1/2调制编码方式下，进入门限为12db(分贝)，退出门限为9db。
当持续保持无业务状态时，将终端的上行子载波功率降低到能维持最低调制编码方式解调的范围，将上行信噪比维持在最低阶的进入和退出门限之间，达到降低功率减少干扰的目的。
步骤e：进入有业务处理状态；
如果用户有上行数据业务传输，则提升终端上行子载波功率，使用户上高阶，达到提升频谱利用率的目的。对于从无业务过渡到有业务状态时，需要根据功率余量迅速将调制编码方式提升到可用的最高阶(即终端所能提升到的最高阶)，以提升频谱利用率。
下面将结合附图及具体实施例对本发明技术方案的实施作进一步说明。
本专利的总体方案如图2所示，具体包括如下步骤：
步骤101，接收终端上行帧；
步骤102，判断是否到达统计周期PeriodNoTraffic protection，到达时则继续执行下一步骤103，否则，返回步骤101；
步骤103，统计本次周期内的上行业务量TotalPackNum；
其中所述的上行业务量是一个广义的概念，可以针对不同类型进行统计。例如，可以统计上行PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)数，PDU是MAC(Media Access Control，媒体访问控制)层的协议数据单元，由MACHeader(头部)、净荷以及CRC(Cyclical Redundancy Check，循环冗余校验码)校验码构成，PDU是数据突发的重要组成部分，一个数据突发由一个或多个MAC PDU组成。但由于MAC PDU必须要校验正确才能通过连接ID识别出不同的用户，因此，这种基于PDU的统计方法可能并不能非常正确的反映实际数据业务量。
此外，还可以基于HARQ(Hybrid Automatic Repetition Request，混合自适应重传请求)的数据突发来进行统计，HARQ技术就是指在接收站接收到一个包含出错数据的信息(帧)时，自动发出一个重传错帧的请求。同时引入了前向纠错码(Forward Error Correction，简称为FEC)，该FEC可以用来纠正传输过程中的数据差错，即如果错误在FEC的纠错范围内，那么FEC就进行纠错，如果超出了其纠错范围，那么就要请求重传。由于数据突发是由基站分配，所以通过统计HARQ的突发包数，可以准确的反映上行业务数据量。
步骤104，根据统计的数据量TotalPackNum，与门限值PackNumTh进行比较，如果大于门限值，进入有业务状态，进入步骤105；否则进入无业务保护状态，进入步骤106；
步骤105，有业务状态时，为了提高频谱利用率，根据功率的余量提升到最高的调制方式；
假设当前上行子载波功率为x，终端能够支持的最大上行子载波功率为y，用户当前的上行信噪比为c，如果要升阶，信噪比需要达到m，则升阶的具体判断方法如下：
如果y-x＞m-c，说明目前用户有功率余量提升到更高一阶，则可以升阶；否则，保持当前阶调制编码方式。
例如，当终端当前的上行子载波功率为5dbm，终端支持的最大上行子载波功率为9dbm，终端当前的上行信噪比为15db，参见表1所示，当前该用户处于QPSKctc3/4，如果要使用更高一阶调制方式16QAM(QuadratureAmplitude Modulation，正交幅度调制)1/2，则需要使上行信噪比达到18dbm，上行子载波功率需要在目前的基础上提高3dbm，通过判断发现目前终端有能力将功率提升到8dbm，因而直接升阶使用16QAM1/2调制方式。如果要使用更高一阶16QAM3/4，则需要将上行信噪比提升到20db，上行子载波功率需要在目前的基础上提高5dbm，而终端目前没有这个功率余量，因此，暂不升阶到16QAM3/4。
步骤106，无业务保护处理，降低用户的上行调制方式，同时降低上行子载波功率，使上行信噪比维持在当前调制方式能力解调的范围之内。
参见表1所示，当无业务时，用户的调制方式降到QPSKctc1/2，相应的上行信噪比也要维持在QPSKctc1/2的进入和退出门限之内，如果上行信噪比ULCINR高于EntryThreshold，则降低功率，功率下降值为ULCINR-EntryThreshold；如果ULCINR小于ExitThreshold，则提升功率，功率提升值为ExitThreshold-ULCINR(ULCINR等于EntryThreshold时则不需要进行处理)。其中，上行信噪比ULCINR可由基站对终端发送的上行子帧进行检测并信道估计得出。
图3示出了应用本发明的实施效果对比图，如图3所示，在没有无业务保护的系统中，每个用户都以比较高的上行子载波功率发射，上了高阶调制编码方式，但是实际上这些用户中有很多是没有实际数据业务或者是数据业务量非常少甚至只有管理消息的用户，针对这部分数据量非常少的用户使用较低功率发射使用低阶的调制方式，对于系统的频谱利用率影响非常小，但是极大的降低的系统的反向干扰，减小了其他有实际业务需求的用户干扰，防止了功率攀比上升，在商用网络中，特别是存在大量用户的环境下，采用本发明技术方案的效果尤为显著，具有巨大的市场空间。
相应地，本发明还提供了一种基于功率控制的干扰抑制系统(未图示)，该系统主要包括以下模块：
上行数据业务量统计模块，用于根据终端实际传输的上行数据业务量，并将统计结果通知干扰抑制模块；
干扰抑制模块，用于根据所述统计结果判断终端是否有上行数据业务传输，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则降低所述终端的上行子载波功率，对其进行干扰抑制。
此外，所述干扰抑制模块进一步用于，如果判断出所述终端有上行数据业务传输，则提升终端的上行子载波功率，并根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式。
此外，所述干扰抑制模块进一步用于，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则在降低所述终端的上行子载波功率的同时，将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶；以及
对于每一上行调制编码方式分别设置进入门限EntryThreshold和退出门限ExitThreshold；并在将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶后，按照如下方式维持相应上行调制方式下的上行信噪比ULCINR：
如果上行信噪比ULCINR高于EntryThreshold，则降低所述终端的上行子载波功率，功率降低值为ULCINR-EntryThreshold；如果ULCINR小于ExitThreshold，则提升所述终端的上行子载波功率，功率提升值为ExitThreshold-ULCINR。
此外，所述上行数据业务量统计模块进一步用于，通过以下方式判断终端是否有上行数据业务传输：
统计一定周期内所述终端实际传输的上行数据业务量，并将其与预先设定的业务量门限值相比较，若实际传输的上行数据业务量大于所述业务量门限值，则判定所述终端有上行数据业务传输；否则，判定所述终端没有上行数据业务传输。
此外，所述上行数据业务量统计模块进一步用于，通过统计媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)数目或混合自动重传(HARQ)突发包个数统计所述终端实际传输的上行数据业务量。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
Claims (12)
1.一种基于功率控制的干扰抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据终端实际传输的上行数据业务量判断终端是否有上行数据业务传输，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则降低所述终端的上行子载波功率，对其进行干扰抑制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
如果判断出所述终端有上行数据业务传输，则提升终端的上行子载波功率，并根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式，包括：
如果y-x＞m-c，则升阶所述终端的上行调制编码方式；否则，保持所述终端当前阶上行调制编码方式；
其中，y为所述终端支持的最大上行子载波功率，x为所述终端当前上行子载波功率，c为所述终端当前的上行信噪比，m为所述终端升阶所需达到的信噪比。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则在降低所述终端的上行子载波功率的同时，将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对于每一上行调制编码方式分别设置进入门限EntryThreshold和退出门限ExitThreshold；在将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶后，按照如下方式维持相应上行调制方式下的上行信噪比ULCINR：
如果上行信噪比ULCINR高于EntryThreshold，则降低所述终端的上行子载波功率，功率降低值为ULCINR-EntryThreshold；如果ULCINR小于ExitThreshold，则提升所述终端的上行子载波功率，功率提升值为ExitThreshold-ULCINR。
6.如权利要求1至5之任何一项所述的方法，其特征在于，
通过以下方式判断终端是否有上行数据业务传输：
统计一定周期内所述终端实际传输的上行数据业务量，并将其与预先设定的业务量门限值相比较，若实际传输的上行数据业务量大于所述业务量门限值，则判定所述终端有上行数据业务传输；否则，判定所述终端没有上行数据业务传输。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
通过统计媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)数目或混合自动重传(HARQ)突发包个数统计所述终端实际传输的上行数据业务量。
8.一种基于功率控制的干扰抑制系统，其特征在于，所述系统包括：
上行数据业务量统计模块，用于根据终端实际传输的上行数据业务量，并将统计结果通知干扰抑制模块；
干扰抑制模块，用于根据所述统计结果判断终端是否有上行数据业务传输，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则降低所述终端的上行子载波功率，对其进行干扰抑制。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述干扰抑制模块进一步用于，如果判断出所述终端有上行数据业务传输，则提升终端的上行子载波功率，并根据功率余量确定终端的可用的最高阶上行调制编码方式。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述干扰抑制模块进一步用于，如果判断出所述终端没有上行数据业务传输，则在降低所述终端的上行子载波功率的同时，将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶；以及
对于每一上行调制编码方式分别设置进入门限EntryThreshold和退出门限ExitThreshold；并在将所述终端的上行调制编码方式降到最低阶后，按照如下方式维持相应上行调制方式下的上行信噪比ULCINR：
如果上行信噪比ULCINR高于EntryThreshold，则降低所述终端的上行子载波功率，功率降低值为ULCINR-EntryThreshold；如果ULCINR小于ExitThreshold，则提升所述终端的上行子载波功率，功率提升值为ExitThreshold-ULCINR。
11.如权利要求8、9或10所述的系统，其特征在于，
所述上行数据业务量统计模块进一步用于，通过以下方式判断终端是否有上行数据业务传输：
统计一定周期内所述终端实际传输的上行数据业务量，并将其与预先设定的业务量门限值相比较，若实际传输的上行数据业务量大于所述业务量门限值，则判定所述终端有上行数据业务传输；否则，判定所述终端没有上行数据业务传输。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，
所述上行数据业务量统计模块进一步用于，通过统计媒体访问控制协议数据单元(MAC PDU)数目或混合自动重传(HARQ)突发包个数统计所述终端实际传输的上行数据业务量。
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