CN102546099A - 数据传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据传输方法及装置，方法包括：获取用户设备反馈的当前信道质量指示CQI；确定当前CQI对应的传输块大小及最低信号与干扰加噪声比SINR门限；根据当前CQI、最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到基站支持的其他CQI对应的发送功率；查找其他CQI对应的传输块大小；利用各个CQI对应的传输块大小及发送功率，得到基站采用各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE；将发送功率配置为EE中最大的EE对应的发送功率，并选择EE中最大的EE对应的CQI向用户设备发送数据。通过获取最优的能量效率来确定重新配置的发送功率，提高了无线通信系统的能量效率。

Description

数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种数据传输方法及装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展，同时满足高传输速率和低功耗成为了未来移动通信技术的重要的挑战。如根据摩尔定律，蜂窝网的通信速率按照每五年近10倍的速度增长，而与此同时，蜂窝网的能耗按照每五年增长2倍的速度急剧增长。因此，在这种趋势下，减小无线通信网络的能耗，具有非常重要的意义。

能量效率(Energy Efficiency，EE)是衡量系统对能量的利用效率的主要度量指标，表示消耗每焦耳能量传输的比特数，最大化能量效率等效于最大化每焦耳能量传输的比特数。而基站端的功耗除了发送功率之外还包括线路功率，因此能量效率往往定义为传输速率除以发送功率和线路功率的和，即：能量效率＝用户时间传输速率/(发送功率+线路功率)，以更好地衡量无线通信系统对能量的利用效率。

如UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)系统，通过在下行引入HS-PDSCH(高速物理下行链路共享信道)，极大地提高了系统传输速率，增强了用户体验。并且，通过采用自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)、快速调度、多入多出(MIMO)和多载波等技术，HSDPA系统提高了下行峰值传输速率和系统平均吞吐率。然而，由于引入支持AMC和HARQ的链路自适应技术，HSDPA系统不再支持快速功率控制。

在传统HSDPA的链路自适应方法中，调制编码等级(MCS)的选择主要是通过在保证一定误码率的条件下最大化传输速率来实现的。但是，由于发送功率随传输速率提高呈指数增长，即当传输速率较大时，传输速率的提高会带来更大的发送功率。另一方面，当传输速率较小时，发送功率也较小，线路功率的存在对能量效率影响较大。因此，线路功率与发送功率的折中将很大程度上影响能量效率的大小。为了在保证用户传输速率的基础上提高能量效率，联合选择适当的发送功率和对应的信道质量指示(CQI)进行传输非常重要。

现有技术中，无线通信系统的链路自适应通常按照最大化频谱效率准则分配功率，导致能量效率降低，能耗剧增。

如HSDPA系统中的链路自适应往往按照最大化频谱效率的准则进行，基站根据该准则分配功率之后，用户设备根据信道测量和解码的情况反馈CQI和ACK/NACK，基站根据反馈的情况调整MCS，实现HSDPA的数据传输。

HS-PDSCH的发射功率由基站决定，为了最大化频谱效率，基站往往期望以尽可能大的发送功率发送HS-PDSCH。同时，HS-PDSCH采用AMC和HARQ技术，不再支持快速功率控制。在基站发射功率确定后，会通过信令中的测量功率偏置MPO告知用户HS-PDSCH与CPICH的功率偏差，用户可以通过测量CPICH，并根据MPO估计CQI，然后通过上行HS-DPCCH周期性反馈给基站。基站根据用户反馈的CQI，为用户选择适当的传输格式，利用HS-PDSCH向用户传输数据。用户根据CPICH进行信道估计，并根据MPO的值估计HS-PDSCH的功率，对接收的数据进行解调。

虽然现有技术可以实现根据信道环境状况实现容量最大化的数据传输，但由于发送功率随传输速率呈指数增长，当传输速率较大时，功耗会增长得非常快，从而导致能耗的急剧增加。在把能量效率作为系统性能的衡量准则之一的情况下，使用传统的链路自适应方案的系统能效性能不高，带来的能量损耗也很大。

发明内容

本发明实施例提出一种数据传输方法及装置，提高无线通信的能量效率。

本发明实施例提供了一种数据传输方法，包括：

获取用户设备反馈的当前信道质量指示CQI；

确定所述当前CQI对应的传输块大小以及最低信号与干扰加噪声比SINR门限；

根据所述当前CQI、所述最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率；

查找所述其他CQI对应的传输块大小；

利用各个CQI对应的传输块大小及发送功率，得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE；

将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，并选择以所述EE中最大的EE对应的CQI向所述用户设备发送数据。

本发明实施例还提供了一种数据传输装置，包括：

信道质量接收单元，用于获取用户设备反馈的当前信道质量指示CQI；

确定单元，用于确定所述当前CQI对应的传输块大小及最低信号与干扰加噪声比SINR门限；

功率获得单元，用于根据所述当前CQI、所述第一查找单元查找到的最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率；

查找单元，用于查找所述其他CQI对应的传输块大小；

能量效率获得单元，用于利用所述查找单元查找的各个CQI对应的传输块大小及发送功率，得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE；

传输单元，用于将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，并选择所述EE中最大的EE对应的CQI向所述用户设备发送数据。

本发明实施例提供的数据传输方法及装置，通过获取最优的能量效率来确定重新配置的发送功率及对应的CQI，并在满足触发条件下，将发送功率配置为重新确定的发送功率，选择相应的CQI对应的传输格式，提高了无线通信系统的能量效率，降低了能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种数据传输方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种数据传输方法的流程图；

图3是通过HSDPA链路级仿真得出的用户速度对能量效率的影响图；

图4是不同用户距离下能效最优的功控策略性能的仿真分析图；

图5送股对用户保证比特速率限制下的能效最优功控策略性能的仿真分析图；

图6为本发明实施例提供的数据传输装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种数据传输方法的流程图。本实施例中，无线通信系统可为HSDPA系统、LTE系统等，且配置方法为基站侧的操作。如图1所示，数据传输方法包括：

步骤11、获取用户设备反馈的当前信道质量指示CQI。

步骤12、确定所述当前CQI对应的传输块大小及最低信号与干扰加噪声比SINR门限。

步骤13、根据所述当前CQI、所述最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率。

如可利用当前发送功率P及当前CQI对应的SINR之和，减去另一CQI对应的SINR，来得到该另一CQI对应的发送功率，具体可通过公式：

P_j＝P+SINR_j-SINR_i

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为所述基站支持的第j个CQI对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

步骤14、查找所述其他CQI对应的传输块大小。如通过查找CQI与传输格式映射表，可确定CQI对应的传输块大小。

步骤15、利用各个CQI对应的传输块大小及发送功率，得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE。

如所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_j}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，EE_j为所述基站采用第j个CQI及P_j时的能量效率，

为第j个CQI对应的传输块大小，TTI为传输时间间隔，P_j为第j个CQI对应的发送功率，P_cir为线路功率。

步骤16、将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，并选择所述EE中最大的EE对应的CQI向所述用户设备发送数据。

本实施例中，通过获取最优的能量效率来确定重新配置的发送功率及对应的CQI，并在满足触发条件下，将发送功率配置为重新确定的发送功率，选择相应的CQI对应的传输格式发送数据，实现了按照能量效率最优的准则进行无线通信系统的半静态功率控制和CQI选择，提高了无线通信系统的能量效率，降低了能耗。

本发明实施例提供的数据传输方法还可包括：

获取所述用户设备反馈的用于指示上一次分组是否发送成功的应答ACK或命令错误应答NACK；

确定所述当前CQI对应的传输块大小及最低信号与干扰加噪声比SINR门限之前，还包括：

根据所述当前CQI及ACK或NACK确定下一次发送分组时使用的模式。

当确定的模式为双流模式时，根据所述当前CQI、最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，包括：

利用公式：

P_j＝P+2×(SINR_j-SINR_i)

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为所述基站支持的第j个CQI对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

确定的模式为双流模式时，所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{1j}}+{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{2(k+j-i)}}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，

为第一流的第j个CQI对应的传输块大小，

为与所述第一流的第j个CQI对应的第二流的第k+j-i个CQI对应的传输块大小，k为与所述第一流的当前CQI对应的第二流的CQI的序号，i为所述第一流的当前CQI的序号，TTI为传输时间间隔，P_j为第j个CQI对应的发送功率，P_cir为线路功率。

得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE之后，还包括：

利用公式

$\mathrm{EEDR}=\frac{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}-{\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}}{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}}$

得到相对能量效率差值比率EEDR，其中EE_fin为所述EE中最大的EE，EE_ini为当前CQI对应的EE；

将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，包括：当所述EEDR达到触发门限，且当前时间距上次配置发送功率的时间达到最小触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，包括：当当前时间距上次配置发送功率的时间达到最大触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

图2为本发明实施例提供的另一种数据传输方法的流程图。本实施例中，无线通信系统为HSDPA系统，如图2所示，基站与用户设备之间的链路建立后，用户设备根据测量的信道状况和解码的情况向基站反馈CQI和ACK/NACK，然后基站进行功率配置，具体包括：

步骤21、基站接收用户设备反馈的CQI和ACK/NACK。

步骤22、基站对能效最优的CQI和发送功率进行选择和估算。

具体地，基站根据用户设备反馈的CQI和ACK/NACK估计当前能量效率EE_ini，EE_ini为基站在当前发送功率和用户反馈的当前CQI下的能量效率。

并且，基站根据在10％初传误块率限制下HS-PDSCH信道接收信噪比门限和不同CQI之间的对应关系(即MCS表)，估计不同CQI对应的发送功率以及能量效率值。

然后基站通过比较估计得到的能量效率值，来确定最大的能量效率所对应的发送功率P_opt和对应的CQI：CQI_opt。同时，基站根据用户最低传输速率限制确定最低CQI约束CQI_min，利用MCS表得到CQI_min对应的SINR_min，并据此估计CQI_min对应的最低发送功率约束P_min。

确定满足用户传输速率需求的最优发送功率为P_fin＝max(P_opt，P_min)和对应最优CQI为CQI_fin＝max(CQI_opt，CQI_min)，进而根据P_fin和CQI_fin确定对应的能量效率即最优能量效率EE_fin。

最后，利用下述公式(1)计算相对能量效率差值比率(EEDR，EnergyEfficiency Difference Ratio)：

$\mathrm{EEDR}=\frac{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}-{\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}}{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}}---\left(1\right)$

步骤23、判断是否满足功率配置的触发条件，若是，则执行步骤24，否则，执行步骤25。

其中，触发条件可有三个：一个是触发功率控制的最小相对EEDR，即触发门限η；一个是最小触发时间τ_prohibit，为两次功率配置之间的最小时间间隔；还有一个是最大不触发时间τ_period，为两次功率配置之间的最大间隔时长。

如果所述基站计算得到的相对能量效率差值比率大于门限η，且满足计时器t_prohibit大于或等于τ_prohibit，或如果满足计时器t_period大于或等于τ_period，则满足触发条件，否则，不满足触发条件。

步骤24、基站配置最优发送功率为P_fin，并按照相应的CQI_fin对应的传输格式向用户发送数据，同时，通过无线资源控制层(Radio Resource Control，RRC)的MPO信令告知用户设备发送功率的变化，计时器同时清零，循环进行。

步骤25、基站不改变发送功率，并根据用户设备反馈的CQI发送数据。

本实施例中，HSDPA系统基站通过获取最优的能量效率来确定重新配置的发送功率及对应的CQI，并在满足触发条件下，将发送功率配置为重新确定的发送功率，选择相应的CQI对应的传输格式，实现了按照能量效率最优的准则进行HSDPA的半静态功率控制和CQI选择。

下面通过实施例一、实施例二对HSDPA系统中基站配置功率的方法做进一步详细说明。

实施例一

本实施例中，基站端配置单天线。基站与用户设备之间的链路建立和初始化阶段，基站和用户设备分别存有MCS表，即：在10％初传误块率限制下HS-PDSCH信道接收信噪比门限和不同CQI之间的对应关系，初传误块率也可以是别的预设的值，本发明对此不作限制。

用户设备根据测量的信道状况和解码的情况向基站反馈CQI和ACK/NACK。

基站配置功率的过程包括：

第一步，基站根据用户设备反馈的CQI和ACK/NACK，计算选择不同发送功率和CQI向用户进行数据传输时的能量效率，比较选择能量效率最优的CQI和发送功率，基站的最大发送功率限制为P_max。

首先，基站利用MCS表给出的在10％初传误块率限制下HS-PDSCH信道接收信噪比门限和不同CQI之间的对应关系，估算基站按照不同CQI向用户传输数据时所需要的发送功率。

具体地，若当前用户设备反馈第i个CQI，即CQI_i，且当前基站的发送功率是P，根据MCS表，用户设备选择反馈第i个CQI(CQI_i)和第j个CQI(CQI_j)的最低SINR门限分别为SINR_i和SINR_j，则基站发送CQI_j所对应的发送功率P_j的估算值如公式(2)所示，为当前发送功率P加上SINR_j和SINR_i之间的偏差值：

P_j＝P+SINR_j-SINR_i    (2)

估算值P_j应满足如下条件：

P_j≤P_max

若P_j＞P_max，则基站不能使用第j个CQI对应的传输格式发送数据。

基站根据公式(2)计算得到支持的所有CQI即MCS表中所有CQI对应的发送功率。

其次，基站根据CQI与传输格式映射表确定CQI_j对应的传输块大小计算基站采用CQI_j和发送功率P_j时的能量效率EE_j：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_j}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}---\left(3\right)$

其中，TTI为传输时间间隔，P_cir为线路功率。

利用公式(3)计算基站所有可以使用的不同CQI和发送功率下的能量效率。

然后，从计算得到的能量效率中选择值最大的能量效率，值最大的能量效率对应的CQI定义为CQI_opt，对应的发送功率定义为P_opt。

假设用户存在一个保证比特速率(Guaranteed Bit Rate，GBR)限制r，对应于链路上的最低CQI约束为CQI_min，CQI_min定义为与满足如下条件的传输块大小TBSize对应的最小CQI：

TBSize≥r·TTI

则根据上述公式(2)相对应的最低发送功率约束为P_min。那么，满足用户保证比特速率限制的最优的CQI_fin，可以根据上述CQI_opt和CQI_min得到：

CQI_fin＝max(CQI_opt，CQI_min)    (4)

相应地，满足用户最低传输速率限制的最优的发送功率P_fin上述P_opt和P_min得到：

P_fin＝max(P_opt，P_min)    (5)

根据CQI_fin和P_fin得到最优能量效率EE_fin：

${\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_{\mathrm{fin}}}}{\mathrm{TTI}\·(P_{\mathrm{fin}}+P_{\mathrm{cir}})}$

其中，

为CQI_fin对应的传输块大小，P_cir为线路功率。

最后，基站计算相对EEDR：

$\mathrm{EEDR}=\frac{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}-{\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}}{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}}$

其中，EE_ini为用户设备反馈的当前CQI对应的能量效率。

第二步，为了达到半静态地进行能量效率最优功率控制的目的，防止功率配置信令过于频繁，开销过大，基站判断是否满足触发配置功率的条件。

HSPDA系统配置有触发门限η，η即触发功率控制的最小相对EEDR。HSPDA系统还配置有最小触发时间门限τ_prohibit，最大不触发时间门限τ_period。基站侧设置有最小触发计时器t_prohibit，从每次配置完发送功率后开始自动计时。基站侧还设置有最大不触发计时器t_period，也是从每次配置完发送功率后开始自动计时。

触发条件如下：

条件1：上述第一步计算得到的相对EEDR大于等于触发门限η；

条件2：t_prohibit≥τ_prohibit；

条件3：t_period≥τ_period，即在τ_period时间内都没有进行能量效率最优的功率重配后，基站一定会在下一次选择传输格式时进行功率重配。

基站对条件1、条件2和条件3做出判断，若同时满足条件1和条件2，或仅满足条件3，则执行第三步，触发功率重配和CQI重分配机制；否则，执行第四步，不触发该机制。

第三步，基站触发功率重配和CQI重分配机制，重新配置发送功率为P_fin，并选择能量效率最优的CQI即CQI_fin向用户发送数据，同时，将上述第二步中的计时器均清零，重新开始计时。

为了保证高阶调制下用户设备的CQI测量准确和高阶调制解调的准确，基站通过无线资源控制层(Radio Resource Control，RRC)信令的MPO告知用户设备发送功率的变化。

第四步，基站没有触发功率重配和CQI重分配机制，不改变发送功率，并在当前发送功率下按照用户在上述第一步反馈的CQI发送数据。

实施例二

本实施例中，基站端和用户端分别配置两个天线。链路建立和初始化阶段，基站和用户设备分别存有MCS表，即：在10％初传误块率限制下HS-PDSCH信道接收信噪比门限和不同CQI之间的对应关系。

用户设备根据测量的信道状况和解码的情况，计算得到应反馈的CQI：

$\mathrm{CQI}=\left\{\begin{array}{c}15\×{\mathrm{CQI}}_1+{\mathrm{CQI}}_2+31\\ {\mathrm{CQI}}_s\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中，CQI_S为采用单流模式时应反馈的CQI，CQI₁为采用双流模式时第一流的CQI，CQI₂为采用双流模式时第二流的CQI。

用户设备选择相应的模式后，向基站反馈对应的CQI以及指示上一次分组发送成功与否的ACK/NACK。

然后，基站侧进行基于能效的半静态功率配置，具体包括：

第一步，基站根据用户设备反馈的CQI和ACK/NACK，计算得到下一次发送分组时使用单流模式还是双流模式，并得到相应的CQI。

由公式(6)可知，如果CQI＜31，则下次发送分组应采用MIMO单流，对应的CQI_S等于反馈的CQI。如果31＜CQI＜256，则下次发送分组应采用MIMO双流，通过下述公式(7)计算得到对应两个流的CQI：

CQI₁＝floor((CQI-31)/15)    (7)

CQI₂＝(CQI-31)mod15

其中，floor(x)运算表示不大于x的最大整数。

第二步，基站根据用户设备反馈的CQI和ACK/NACK，计算选择不同发送功率和CQI向用户进行数据传输时的能量效率，比较选择能量效率最优的CQI和发送功率，基站的最大发送功率限制为P_max。

当基站端选择MIMO单流时，具体与上述实施例一中的第一步相同，最终得到的满足用户保证比特速率限制的最优功率和CQI记为P_fin和CQIs_fin，以及对应的最优能量效率EE_fin：

${\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{\mathrm{sfin}}}}{\mathrm{TTI}\·(P_{\mathrm{fin}}+P_{\mathrm{cir}})}$

其中，

为CQI_sfin对应的传输块大小。

当基站端选择MIMO双流时，具体包括：

基站利用MCS表所代表的在10％初传误块率限制下HS-PDSCH信道接收信噪比门限和不同CQI之间的对应关系，估算同一时刻下基站的两个流按照不同的CQI对应的传输格式向用户传输数据时所需要的发送功率，且已知两个流的发送功率相等。

假设用户设备反馈的第一个流的CQI₁为第i个CQI，记为CQI_1i，第二个流的CQI₂为第k个CQI，记为CQI_2k，且当前基站的发送功率是P。

若基站改变第一个流的传输格式为第j个CQI₁，记为CQI_1j，相应的发送功率也需要进行调整；由于两个流发送功率相同，因此，第二个流的发送功率和传输格式也需要做相应调整，且调整后的第二个流的传输格式调整为第l个CQI，记为CQI_2l，且应满足两个流的CQI变化对应的SINR门限的差值是相同的：

SINR_l-SINR_k＝SIN_j-SINR_i

由第一个流变化前的CQI_1i和CQI_1j，查MCS表即可得第二个流对应的CQI值。

并且，根据MCS表，用户设备选择反馈第i个CQI和第j个CQI的最低SINR门限分别为SINR_i和SINR_j。

则基站计算CQI_1j和CQI_2l对应的传输格式发送数据时所对应的发送功率P_j如下：

P_j＝P+2×(SINR_j-SINR_i)    (8)

估算值P_j应满足如下条件：

P_j≤P_max

若P_j＞P_max，则基站不能使用CQI_1j和CQI_2l发送数据。

基站根据得到的所有可以使用的不同的CQI₁和CQI₂组合所需的发送功率，并根据CQI与传输格式映射表确定CQI_1j和CQI_2l对应的传输块大小

和然后计算基站采用(CQI_1j，CQI_2l)和发送功率P_j时的能量效率EE_j如下：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_j}+{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{2l}}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}---\left(9\right)$

比较所有可以使用的不同(CQI_1j，CQI_2l)和对应发送功率P_j下的能量效率，选择最大能量效率所对应的(CQI_1j，CQI_2(k+j-i))为最优的CQI：(CQI_1opt，CQI_2opt)，及对应的发送功率为最优的发送功率：P_opt。

假设用户的保证比特速率限制对应于链路上的最低CQI约束为(CQI_1min，CQI_2min)，则基站利用上述公式(8)计算得到相对应的最低发送功率P_min。

根据上述(CQI_1opt，CQI_2opt)和(CQI_1min，CQI_2min)计算得到满足用户保证比特速率限制的最优的(CQI_1fin，CQI_2fin)：

CQI_1fin＝max(CQI_1opt，CQI_1min)    (10)

CQI_2fin＝max(CQI_2opt，CQI_2min)

根据上述P_opt和P_min计算得到满足用户最低传输速率限制的最优的发送功率P_fin：

P_fin＝max(P_opt，P_min)    (11)

根据(CQI_1fin，CQI_2fin)和P_fin得到最优能量效率EE_fin：

${\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_{1\mathrm{fin}}}+{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{2\mathrm{fin}}}}{\mathrm{TTI}\·(P_{\mathrm{fin}}+P_{\mathrm{cir}})}---\left(12\right)$

其中，

和为(CQI_1fin，CQI_2fin)对应的传输块大小。

基站根据下述公式计算相对EEDR：

$\mathrm{EEDR}=\frac{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}-{\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}}{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}}$

其中，EE_ini为当前能量效率，即基站在当前发送功率P和用户反馈的当前(CQI_1i，CQI_2k)下的能量效率，通过下述公式(13)得到：

${\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_{1i}}+{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{2k}}}{\mathrm{TTI}\·(P+P_{\mathrm{cir}})}---\left(13\right)$

第三步，与上述实施例一的第二步类似，为了达到半静态地进行能量效率最优功率控制的目的，防止功率配置信令过于频繁，开销过大，基站判断是否满足触发配置功率的条件。

HSPDA系统配置有触发门限η，η即触发功率控制的最小相对EEDR。HSPDA系统还配置有最小触发时间门限τ_prohibit，最大不触发时间门限τ_period。基站侧设置有最小触发计时器t_prohibit，从每次配置完发送功率后开始自动计时。基站侧还设置有最大不触发计时器t_period，也是从每次配置完发送功率后开始自动计时。

触发条件如下：

条件1：上述第一步计算得到的相对EEDR大于等于触发门限η；

条件2：t_prohibit≥τ_prohibit；

条件3：t_period≥τ_period，即在τ_period时间内都没有进行能量效率最优的功率重配后，基站一定会在下一次选择传输格式时进行功率重配。

基站对条件1、条件2和条件3做出判断，若同时满足条件1和条件2，或仅满足条件3，则执行第四步，触发功率重配和CQI重分配机制；否则，执行第五步，不触发该机制。

第四步，基站触发功率重配和CQI重分配机制，重新配置发送功率为P_fin，并选择能量效率最优的CQI向用户发送数据，即在MIMO单流模式下选择CQI_sfin，在MIMO双流模式下选择(CQI_1fin，CQI_2fin)。同时，将上述第三步中的计时器均清零，重新开始计时。

为了保证高阶调制下用户设备的CQI测量准确和高阶调制解调的准确，基站通过层3信令的MPO告知用户设备发送功率的变化。

第五步，基站没有触发功率重配和CQI重分配机制，基站不改变发送功率，并在当前发送功率P下按照第一步计算得到的用户反馈的CQI发送数据。具体地，若基站采用MIMO单流，则按照用户反馈的CQI_s发送数据；若基站采用MIMO双流，则按照用户反馈的(CQI_1i，CQI_2k)发送数据。

上述实施例中，UMTS HSDPA系统基站通过利用MCS表估算基站使用不同CQI进行数据传输时的能量效率，并选择能量效率最优的发送功率和CQI进行传输，不仅降低了功率配置复杂度，而且基于能效的半静态功率配置，极大地提高了UMTS HSDPA系统的能量效率。

上述实施例中的触发机制，不仅信令开销较小，且获得的能量效率增益显著。经过实验验证，针对上述实施例一的性能评估如图3～图5所示。

图3是通过HSDPA链路级仿真得出的用户速度对能量效率的影响图。PC策略对应的线表示本发明提出的UMTS HSDPA中基于能效的半静态功率配置方案；作为对比方案，通常PC对应的线代表在每个子帧都进行能量效率最优的功率配置(性能上界，实际中不可能实现，因为这将影响HARQ重传)，没有PC对应的线表示传统频谱效率最优的链路自适应过程，即没有进行功率重配，以最大功率进行发送。由图3可以看出，本发明提出的UMTSHSDPA中基于能效的半静态功率配置方案可以在较少的功率重配次数和信令开销下(通过触发门限和触发)获得显著的能量效率增益。随着用户移动速度能量效率增益会下降，是由于信道变化变快，能效最优功率配置不能完全与信道变化相匹配，在60km/h情况下仍然能看到明显的性能增益。

图4分析了不同用户距离下能效最优的功控策略性能进行了仿真分析，横轴代表用户与基站的距离，用户速度为3km/h。图5对用户保证比特速率限制，即：最低CQI限制下的能效最优功控策略性能进行了仿真分析，横轴代表用户保证比特速率限制，用户速度为3km/h。

本发明提出的功率配置方案可以在保证用户最低传输速率限制(对应于最低CQI约束)的同时获得较大的能量效率增益。同时随路损增大，能量效率增益会减小，这是因为随路损增大，最优能量效率发送功率也逐渐增大，当用户距离很大时，最优能量效率发送功率会受到最大发送功率的限制，因此采用能量效率最优的功率控制曲线会与参照曲线(无功率控制)重合。当最低CQI限制十分严格时，能量效率增益会有所下降，最终与频谱效率最优曲线重合，其中，最优指的是相对于功率控制而言的，在没有功率控制时，基站使用最大功率发送，此时频谱效率最优。频谱效率最优曲线为图4中的单点划线，相较于传统的链路自适应方案，CQI约束越小，能量效率增益越大。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图6为本发明实施例提供的数据传输装置的结构示意图。本实施例中的数据传输装置用于实现图1所示实施例的方法，可为2G、3G技术中的基站、基站控制器、以及LTE的eNodeB等。如图6所示，数据传输装置包括：信道质量接收单元61、确定单元62、功率获得单元63、查找单元64、能量效率获得单元65及传输单元66。

信道质量接收单元61用于接收用户设备反馈的当前信道质量指示CQI。

确定单元62用于确定所述当前CQI对应的传输块大小及最低信号与干扰加噪声比SINR门限。

功率获得单元63用于根据所述当前CQI、最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率。如所述功率获得单元63可具体用于利用公式：

P_j＝P+SINR_j-SINR_i

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为所述基站支持的第j个CQI对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

查找单元64用于查找所述其他CQI对应的传输块大小。

能量效率获得单元65用于利用各个CQI对应的传输块大小及发送功率，得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE。如所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_j}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，EE_j为所述基站采用第j个CQI及P_j时的能量效率，

为第j个CQI对应的传输块大小，TTI为传输时间间隔，P_j为第j个CQI对应的发送功率，P_cir为线路功率。

传输单元66用于将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，并选择所述EE中最大的EE对应的CQI向所述用户设备发送数据。

本发明实施例提供的数据传输装置还可包括：应答接收单元及模式确定单元。

应答接收单元用于接收所述用户设备反馈的用于指示上一次分组是否发送成功的应答ACK或命令错误应答NACK；

模式确定单元用于在确定单元62确定所述当前CQI对应的最低信号与干扰加噪声比SINR门限及传输块大小之前，用于根据所述当前CQI及ACK或NACK确定下一次发送分组时使用的模式。

相应地，所述功率获得单元63可具体用于当确定的模式为双流模式时，利用公式：

P_j＝P+2×(SINR_j-SINR_i)

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为当第一个流的CQI为所述基站支持的第j个CQI时对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

所述能量效率获得单元65当确定的模式为双流模式时，所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{1j}}+{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{2l}}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，

为第一流的第j个CQI对应的传输块大小，

为与所述第一流的第j个CQI对应的第二流的第l个CQI对应的传输块大小，k为与所述第一流的当前CQI对应的第二流的CQI的序号，i为所述第一流的当前CQI的序号，TTI为传输时间间隔，P_j为当第一个流的CQI为所述基站支持的第j个CQI时对应的发送功率，P_cir为线路功率，其中i、j、k和l需满足如下关系：SINR_l-SINR_k＝SINR_j-SINR_i。

本发明实施例提供的数据传输装置还可包括：能效差值比率获得单元，用于在所述能量效率获得单元65得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE之后，用于利用公式

$\mathrm{EEDR}=\frac{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}-{\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}}{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}}$

得到相对能量效率差值比率EEDR，其中EE_fin为所述EE中最大的EE，EE_ini为当前CQI对应的EE；

相应地，所述传输单元66用于当所述EEDR达到触发门限，且当前时间距上次配置发送功率的时间达到最小触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

所述传输单元66还可用于当当前时间距上次配置发送功率的时间达到最大触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

本实施例中，数据传输装置通过能量效率获得单元获取最优的能量效率来确定重新配置的发送功率及对应的CQI，并通过传输单元在满足触发条件下，将发送功率配置为重新确定的发送功率，选择相应的CQI对应的传输格式发送数据，实现了按照能量效率最优的准则进行无线通信系统的半静态功率控制和CQI选择，提高了无线通信系统的能量效率，降低了能耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

获取用户设备反馈的当前信道质量指示CQI；

确定所述当前CQI对应的传输块大小以及最低信号与干扰加噪声比SINR门限；

根据所述当前CQI、所述最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率；

查找所述其他CQI对应的传输块大小；

利用各个CQI对应的传输块大小及发送功率，得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE；

将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，并选择以所述EE中最大的EE对应的CQI向所述用户设备发送数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前CQI、所述最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，包括：

利用公式：

P_j＝P+SINR_j-SINR_i

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为所述基站支持的第j个CQI对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_j}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，EE_j为所述基站采用第j个CQI及P_j时的能量效率，

为第j个CQI对应的传输块大小，TTI为传输时间间隔，P_j为第j个CQI对应的发送功率，P_cir为线路功率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述用户设备反馈的用于指示上一次分组是否发送成功的应答ACK或命令错误应答NACK；

在确定所述当前CQI对应的传输块大小及最低信号与干扰加噪声比SINR门限之前，还包括：

根据所述当前CQI及ACK或NACK确定下一次发送分组时使用的模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当确定的模式为双流模式时，根据所述当前CQI、所述最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，包括：

利用公式：

P_j＝P+2×(SINR_j-SINR_i)

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为当第一个流的CQI为所述基站支持的第j个CQI时对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当确定的模式为双流模式时，所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{1j}}+{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{2l}}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，

为第一流的第j个CQI对应的传输块大小，为与所述第一流的第j个CQI对应的第二流的第l个CQI对应的传输块大小，k为与所述第一流的当前CQI对应的第二流的CQI的序号，i为所述第一流的当前CQI的序号，TTI为传输时间间隔，P_j为当第一个流的CQI为所述基站支持的第j个CQI时对应的发送功率，P_cir为线路功率，其中i、j、k和l需满足如下关系：SINR_l-SINR_k＝SINR_j-SINR_i。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE之后，还包括：

利用公式

$\mathrm{EEDR}=\frac{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}-{\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}}{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}}$

得到相对能量效率差值比率EEDR，其中EE_fin为所述EE中最大的EE，EE_ini为当前CQI对应的EE；

所述将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，包括：当所述EEDR达到触发门限，且当前时间距上次配置发送功率的时间达到最小触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，包括：当当前时间距上次配置发送功率的时间达到最大触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

9.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

信道质量接收单元，用于获取用户设备反馈的当前信道质量指示CQI；

确定单元，用于确定所述当前CQI对应的传输块大小及最低信号与干扰加噪声比SINR门限；

功率获得单元，用于根据所述当前CQI、所述第一查找单元查找到的最低SINR门限及基站的当前发送功率，得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率；

查找单元，用于查找所述其他CQI对应的传输块大小；

能量效率获得单元，用于利用所述查找单元查找的各个CQI对应的传输块大小及发送功率，得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE；

传输单元，用于将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率，并选择所述EE中最大的EE对应的CQI向所述用户设备发送数据。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述功率获得单元具体用于利用公式：

P_j＝P+SINR_j-SINR_i

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为所述基站支持的第j个CQI对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述能量效率获得单元中，所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{C{\mathrm{QI}}_j}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，EE_j为所述基站采用第j个CQI及P_j时的能量效率，为第j个CQI对应的传输块大小，TTI为传输时间间隔，P_j为第j个CQI对应的发送功率，P_cir为线路功率。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

应答接收单元，用于接收所述用户设备反馈的用于指示上一次分组是否发送成功的应答ACK或命令错误应答NACK；

模式确定单元，用于在所述确定单元确定所述当前CQI对应的最低信号与干扰加噪声比SINR门限及传输块大小之前，根据所述当前CQI及ACK或NACK确定下一次发送分组时使用的模式。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述功率获得单元具体用于当确定的模式为双流模式时，利用公式：

P_j＝P+2×(SINR_j-SINR_i)

计算得到所述基站支持的其他CQI对应的发送功率，其中，P_j为当第一个流的CQI为所述基站支持的第j个CQI时对应的发送功率，P为所述当前发送功率，SINR_j为所述基站支持的第j个CQI对应的最低SINR门限，SINR_i为所述当前CQI对应的最低SINR门限。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述能量效率获得单元当确定的模式为双流模式时，所述EE通过公式：

${\mathrm{EE}}_j=\frac{{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{1j}}+{\mathrm{TBsize}}_{{\mathrm{CQI}}_{2l}}}{\mathrm{TTI}\·(P_j+P_{\mathrm{cir}})}$

计算得到，其中，

为第一流的第j个CQI对应的传输块大小，

为与所述第一流的第j个CQI对应的第二流的第l个CQI对应的传输块大小，k为与所述第一流的当前CQI对应的第二流的CQI的序号，i为所述第一流的当前CQI的序号，TTI为传输时间间隔，P_j为当第一个流的CQI为所述基站支持的第j个CQI时对应的发送功率，P_cir为线路功率，其中i、j、k和l需满足如下关系：SINR_l-SINR_k＝SINR_j-SINR_i。

15.根据权利要求9-14任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

能效差值比率获得单元，用于在所述能量效率获得单元得到所述基站采用所述各个CQI及对应的发送功率时各自的能量效率EE之后，用于利用公式

$\mathrm{EEDR}=\frac{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}-{\mathrm{EE}}_{\mathrm{ini}}}{{\mathrm{EE}}_{\mathrm{fin}}}$

得到相对能量效率差值比率EEDR，其中EE_fin为所述EE中最大的EE，EE_ini为当前CQI对应的EE；

所述传输单元，用于当所述EEDR达到触发门限，且当前时间距上次配置发送功率的时间达到最小触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

16.根据权利要求9-14任一项所述的装置，其特征在于，所述传输单元还用于当当前时间距上次配置发送功率的时间达到最大触发时间门限时，将发送功率配置为所述EE中最大的EE对应的发送功率。

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