CN102421179A - 一种lte系统下行功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE系统下行功率控制方法，根据与基站的距离不同，将小区划分为同心的中心区域和边缘区域，包括：设定边缘区域终端所使用的资源块的发射功率的最大值和最小值；测量边缘区域终端到小区基站和到最近的相邻小区基站的路损差值；依据路损差值不同，为每个边缘区域终端所使用的资源块分配不同的发射功率；减去边缘区域终端所使用的资源块的发射功率总和，平均分配给中心区域终端所使用的资源块。本发明方法小区用户的功率由所处位置决定，在没有收到过载指示(OI)或高干扰指示符(HII)的情况下，优先保证发射功率满足要求，而当接收到OI或HII时，可以调节β值适当减少功率，下行功率控制灵活度高。

Description

一种LTE系统下行功率控制方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种LTE系统下行功率控制方法。

背景技术

随着对移动通信业务多元化和通信质量需求的不断提升，以蜂窝通信为代表的无线通信系统迅速发展。蜂窝无线网络发展经历了第一代模拟蜂窝通信系统、第二代数字化的GSM通信系统、和第三代移动通信系统(3G)，目前已向第四代LTE系统发展。

LTE目前发展还处于初步阶段，目前对其的研究在不断的深化。3GPP组织提出了对LTE系统的要求：在20MHz的频谱下能够提供下行100Mbps，上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区速度以及降低系统的延迟；用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20Mhz多种带为简化运营商的管理和建网成本，网络结构简化为E-UTRAN(Evolved UTRAN)和AGW(Advanced Gateway)两级。

LTE系统主要采用的是OFDMA多址技术，对比于CDMA系统来说，对功率控制的依赖性大大降低，CDMA系统是自干扰系统，小区内所有的用户占用相同频率，同频的干扰非常大，必须保用高效的功率控制技术，限制系统的干扰电平，降低小区内和小区间的干扰。另外，CDMA系统还需要通过小区内的功率控制来克服“远近效应”，减小UE功耗。OFDMA技术小区内不同的用户占用不同的时频资源，不存在明显的远近效应。又由于不同的信道之间有正交性，所以也不存在自干扰的现象。

LTE系统所要求的各个指标，都对系统的提出了相当高的要求，需要合理配置系统的频率、功率，以及把时间和频率的二维资源配置给最适合使用的用户，对系统的资源调度的要求较高。功率控制是无线资源管理的重要一环，功率控制直接关系着系统的吞吐量的大小以及对相邻小区的影响大小。功率控制分为上行功率控制和下行的功率控制。目前针对上行功率控制的研究比较多，各个大公司也提出了相应的算法。目的是减小干扰的同时能够提高小区的吞吐量。对于下行的功率控制，方案相对较为简单，对其进行研究，有助于提高小区内吞吐量以及避免干扰提高频谱的利用率。

在3GPP组织提出了LTE系统的要求中，明确地提出改善小区边缘用户的性能，小区边缘的用户由于距离基站较远的缘故，与基站中心区域的用户在性能方面存很大的差距，边缘用户的信噪比低于小区中心用户，由于信噪比较低，小区边缘用户不能使用高阶的调制方式，更加需要提高小区边缘用户的性能。

发明内容

本发明提供了一种LTE系统下行功率控制方法，以提高小区边缘用户的性能。

一种LTE系统下行功率控制方法，根据与基站的距离不同，将小区划分为同心的中心区域和边缘区域，包括：

(1)设定边缘区域终端所使用的资源块的发射功率的最大值

和最小值

$P_{\mathrm{edge}}^{\max }=\frac{P_{\mathrm{sum}}}{\mathrm{\γ}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{sum}}+(1-\mathrm{\γ})R_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}}},$ $P_{\mathrm{edge}}^{\min }=\mathrm{\γ}\·P_{\mathrm{edge}}^{\max },$ 其中，0＜γ＜1，P_sum为小区下行总功率，R_{rb_sum}为小区内使用的资源块总数，R_{rb_edge}为边缘区域终端使用的资源块的数量；

(2)测量每个边缘区域终端到小区基站和到最近的相邻小区基站的路损差值Δp；

(3)依据公式(Ⅰ)，为每个边缘区域终端所使用的资源块分配发射功率P_edge，其中β为调节因子；

$P_{\mathrm{edge}}=\max \{P_{\mathrm{edge}}^{\min },\mathrm{\β}\·(1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{\max \mathrm{\ΔP}})\·P_{\mathrm{edge}}^{\max }\}---\left(I\right)$

(4)依据公式(Ⅱ)，为中心区域终端所使用的资源块分配发射功率P_center，

$P_{\mathrm{center}}=(P_{\mathrm{sum}}-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{edge}\_\mathrm{sun}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i}\·P_{\mathrm{edge}\_i})/(R_{\mathrm{sum}}-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{edge}\_\mathrm{sun}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i})---\left(\mathrm{II}\right)$

P_{edge_i}为第i个边缘区域终端所使用的资源块的发射功率，_{edge_sun}为边缘区域终端总数，R_{rb_edge_i}为第i个终端所使用资源块的数量。

本发明方法小区用户的功率由所处位置决定，在没有收到过载指示(OI)或高干扰指示符(HII)的情况下，优先保证发射功率满足要求，而当接收到OI或HII时，可以调节β值适当减少功率。因此，本发明方法下行功率控制灵活度高。

附图说明

图1为小区划分示意图；

图2为本发明方法的流程框图。

具体实施方式

如图1所示为LTE系统分布图，为了便于表述，图中仅仅提供了两个相邻的小区100、200，依据与中心基站的距离不同，将小区101划分为两个区域，分别为中心区域101、边缘区域102。中心区域101和边缘区域102中各有多个终端103处在工作状态。

在一个小区中，基站下行总功率P_sum是固定不变的，控制LTE系统本质就是控制各终端所使用的资源块的发射功率，发射功率太小，边缘区域的终端工作性能不够，如果发射功率太大，则会对相邻小区造成较大干扰，而且任一系统均需要满足如下条件：

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i}\≤R_{\mathrm{rb}\_\mathrm{sum}}$

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i}\·P_i\≤P_{\mathrm{sum}}$

N为小区终端总数，R_{rb_edge_i}为第i个终端所使用资源块的数量，R_{rb_sum}为该小区可使用资源块的总数，P_i为i个终端所使用的单个资源块的发射功率。

如图2所示，本实施例控制下行功率的方法为：

(1)首先，计算得到边缘区域终端所使用的资源块的最大值

和最小值

$P_{\mathrm{edge}}^{\max }=\frac{P_{\mathrm{sum}}}{\mathrm{\γ}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{sum}}+(1-\mathrm{\γ})R_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}}}$

$P_{\mathrm{edge}}^{\min }=\mathrm{\γ}\·P_{\mathrm{edge}}^{\max }$

其中，0＜γ＜1，P_sum为小区下行总功率，R_{rb_sum}为小区内使用的资源块总数，R_{rb_edge}为边缘区域终端使用的资源块的数量；

(2)测量每个边缘区域终端到小区基站和到最近的相邻小区基站的路损差值Δp；路损差值越小，说明终端越靠近小区的边缘，可能对最近的相邻小区造成的干扰也越大。

(3)依据公式(Ⅰ)，为边缘区域终端所使用的资源块分配发射功率P_edge，

$P_{\mathrm{edge}}=\max \{P_{\mathrm{edge}}^{\min },\mathrm{\β}\·(1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{\max \mathrm{\ΔP}}\·P_{\mathrm{edge}}^{\max })---\left(I\right)$

β为调节因子，其值在0～1之间，也可适当扩大范围，但功控最高值不超过

β由高层信令进行配置，当接收到OI或HII时β下调，没有接收到OI或HII时β可适当增大，以使接收端满足要求，而通过该公式可以计算得到每个终端所使用的资源块的发射功率，它的取值要大于它的最小值，各个终端同基站的距离不同，它所使用的资源块的发射功率也是不同的。

(4)依据公式(Ⅱ)，为中心区域终端所使用的资源块分配发射功率P_center，

$P_{\mathrm{center}}=(P_{\mathrm{sum}}-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{edge}\_\mathrm{sun}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i}\·P_{\mathrm{edge}\_i})/(R_{\mathrm{sum}}-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{edge}\_\mathrm{sun}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i})---\left(\mathrm{II}\right)$

P_{edge_i}为第i个边缘区域终端所使用的资源块的发射功率，_{edge_sun}为边缘区域终端总数，R_{rb_edge_i}为第i个终端所使用资源块的数量。中心区域终端所使用的资源块的发射功率采用平均算法，即每个资源块的发射功率是一致的。

Claims (1)

1.一种LTE系统下行功率控制方法，根据与基站的距离不同，将小区划分为同心的中心区域和边缘区域，包括：

(1)设定边缘区域终端所使用的资源块的发射功率的最大值

和最小值

$P_{\mathrm{edge}}^{\max }=\frac{P_{\mathrm{sum}}}{\mathrm{\γ}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{sum}}+(1-\mathrm{\γ})R_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}}},$ $P_{\mathrm{edge}}^{\min }=\mathrm{\γ}\·P_{\mathrm{edge}}^{\max },$ 其中，0＜γ＜1，P_sum为小区下行分配总功率，R_{rb_sum}为小区内使用的资源块总数，R_{rb_edge}为边缘区域终端使用的资源块的数量；

(2)测量每个边缘区域终端到小区基站和到最近的相邻小区基站的路损差值Δp；

(3)依据公式(Ⅰ)，为每个边缘区域终端所使用的资源块分配发射功率P_edge，其中β为调节因子；

$P_{\mathrm{edge}}=\max \{P_{\mathrm{edge}}^{\min },\mathrm{\β}\·(1-\frac{\mathrm{\ΔP}}{\max \mathrm{\ΔP}})\·P_{\mathrm{edge}}^{\max }\}---\left(I\right)$

(4)依据公式(Ⅱ)，为中心区域终端所使用的资源块分配发射功率P_center，

$P_{\mathrm{center}}=(P_{\mathrm{sum}}-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{edge}\_\mathrm{sum}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i}\·P_{\mathrm{dege}\_i})/(R_{\mathrm{sum}}-\underset{i=1}{\overset{\mathrm{dege}\_\mathrm{sum}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{rb}\_\mathrm{edge}\_i})---\left(\mathrm{II}\right)$

P_{edge_i}为第i个边缘区域终端所使用的资源块的发射功率，_{edge_sun}为边缘区域终端总数，R_{rb_edge_i}为第i个终端所使用资源块的数量。

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