CN102781084A

CN102781084A - 一种半静态上行功率控制方法

Info

Publication number: CN102781084A
Application number: CN2011101233310A
Authority: CN
Inventors: 郑侃; 陈家玓; 吴文君
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: CN102781084B

Abstract

本申请公开了一种半静态上行功率控制方法，包括：以预定的时间间隔测量从基站接收的参考信号接收功率；确定当前测量的参考信号接收功率值与前一次测量值之间的改变量；根据所述改变量判断出用户设备所处的环境是否发生了改变；如果用户设备由室外环境进入室内环境，则提高用户设备和所接入基站之间的路径损耗补偿系数，如果用户设备由室内环境转移到室外环境，则降低所述路径损耗补偿系数；以及基于调整后的路径损耗补偿系数确定出所述用户设备当前最合适的发射功率。

Description

一种半静态上行功率控制方法

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种半静态上行功率控制方法。

背景技术

在包含家庭基站(HeNB)的异构网络中，根据接入点的类型，网络可划分为两层：Macro层和Femto层，复杂的网络结构导致了复杂的干扰场景。如图1所示，现有的异构网络系统包括基站(eNB)子系统和用户设备(UE)子系统。其中，eNB子系统包括家庭基站(HeNB)和宏基站(MeNB)，UE子系统包括接入HeNB的家庭用户设备(HUE)和接入MeNB的宏用户设备(MUE)。

在网络划分中，HeNB与HUE构成Femto层，而MeNB与MUE构成Macro层。对Femto层接入HeNB的家庭用户设备(HUE)来说，一个Femto小区中只有数量很少的HUE，例如一个，该HUE占用了全部带宽，同时由于HUE与HeNB处于同一个室内环境中，路径损耗较小，因此HUE的性能是相当好的。可见影响整个系统性能的主要是Macro层接入宏基站(MeNB)的宏用户设备(MUE)。

决定系统容量的主要因素之一是信干噪比。对于Macro层，处于宏小区中心地区的MUE与MeNB间距离较近，路径损耗较小，较低的发送功率即可保证MeNB对其信号的接收。若功率过大，不仅会造成能量的浪费，同时对其它非接入的MeNB来说是不可忽略的干扰源。对处于宏小区边缘的MUE来说，它与所接入的MeNB间的距离较远，路径损耗较大，需要较强的发送功率才能保证接收端的信干噪比可接受。然而，这类MUE与相邻小区的MeNB之间的距离相对较近，其较大的发送功率对相邻小区带来的干扰也更为严重。同时，由于Femto层的存在，来自HUE的上行信号同样会对MeNB造成干扰。因此，进行功率控制是系统中不可或缺的重要措施。

传统的功率控制方法是以用户设备(UE)和所接入基站(eNB)间的路径损耗为基准，以一定的规则计算出终端当前最合适的发射功率来保证整个系统的通信质量。假设一个干扰场景如图1的系统，在传统的半静态功率控制方法中，UE的发送功率由下式确定：

P＝max{min{P_max，P₀+10log₁₀M+α·PL}，P_min} 公式1

其中，P_max和P_min分别为UE发射单元所能达到的最大和最小功率，P₀为与UE(或小区)相关的参数，M为UE发射信号所占用的资源块数目，PL为路径损耗，α是路径损耗补偿系数，即是对路径损耗的补偿程度。α的取值范围为0到1之间的小数，α取1时为完全补偿，一般情况下取0.8或0.7，即部分补偿。传统的功率控制方法基于对路径损耗的部分补偿，主要是为了削弱宏小区边缘的MUE对相邻小区MeNB的干扰。

传统的功率控制方法中对路径损耗的补偿程度是相同的，无论是HUE或者MUE，又或者MUE处于室内环境或室外环境，它们与所接入基站间的路径损耗都经过相同的运算处理后作为功率控制的基准。然而，对于一个MUE来说，处于室外环境和处于室内环境这两种情景下的差异主要在于信号是否需要穿透一层或者多层墙壁进行传播，约20dB的穿透损耗会严重削弱信号强度。两种情景中的MUE发出的信号无论是作为有用信号还是干扰信号，它们的平均强度都不在同一个等级。因此，对这两种MUE的路径损耗进行相同程度的补偿是不合理的。而且，穿透损耗的存在对MUE的通信质量影响非常大，某些用户设备即便是经过传统的功率控制方法后以满功率发射信号，接收端的信干噪比仍达不到系统要求，会造成吞吐量极低的情况，甚至出现通信中断。

发明内容

本申请一方面提出了一种半静态上行功率控制方法，可包括：测量从基站接收的参考信号接收功率；确定当前测量的参考信号接收功率值与前一次测量值之间的改变量；根据所述改变量判断出用户设备所处的环境是否发生了改变；如果确定的结果是用户设备由室外环境进入了室内环境，则提高用户设备与所接入基站间的路径损耗补偿系数，如果用户设备由室内环境转移到了室外环境，则降低所述路径损耗补偿系数；以及基于调整后的路径损耗补偿系数确定出用户设备当前最合适的发射功率。

本申请的另一方面提出了这样一种移动终端，其可包括：测量器，测量从基站接收的参考信号接收功率；环境改变判断单元，确定出当前测量的参考信号接收功率值与前一次测量值之间的改变量，并根据所述改变量确定用户设备所处环境是否发生了改变；调整单元，如果判断出用户设备由室外环境进入了室内环境，则提高用户设备和所述基站之间的路径损耗补偿系数，若判断出用户设备由室内环境转移到了室外环境，则降低所述路径损耗补偿系数；以及功率确定单元，基于调整后的路径损耗补偿系数确定出用户设备当前最合适的发射功率。

附图说明

图1示出本申请的实施方式所适用的系统中的上行干扰场景示意图；

图2示出宏用户设备根据本申请的一个实施方式的半静态功率控制流程图；

图3示出根据本申请的一个实施方式的移动终端的示意图；

图4示出本申请的一个实施方式的MeNB接收到的来自MUE的上行信号功率与传统方法的对比示意图；

图5示出本申请的一个实施方式的Macro层系统吞吐量与传统方法的对比示意图；以及

图6示出本申请的一个实施方式的Femto层系统吞吐量与传统方法的对比示意图。

具体实施方式

下面参照附图结合示例性的实施方式对本申请进行描述。

图2示出了根据本申请的一个实施方式的半静态功率控制方法2000。本申请的实施方式中的半静态指的是与时间相关、但并不是基于连续时间下的设置，例如定时设置。

如图2所示，在步骤S210中，预设UE和eNB之间的路径损耗补偿系数。例如以UE和所接入eNB间的路径损耗为基准预设该路径损耗补偿系数。在本申请的实施方式中，由于MUE的位置不固定，所处的环境也会发生改变，而HUE与HeNB之间通信的质量较高，所以将对路径损耗的补偿程度分为两级：HUE以及室外环境中的MUE与接入的eNB之间的路径损耗较小，采取较低的补偿程度；处于室内环境的MUE由于穿透损耗的存在，路径损耗较大，对其采取较高的补偿程度。

由于HUE的路径损耗补偿程度始终设为较低，类似于传统功率控制过程，本申请的实施方式着重描述MUE的功率控制过程。然而本领域技术人员应理解，对于两种路径损耗补偿的程度不是固定的，即两种路径损耗补偿系数的值不是一组定值，而是根据不同系统的实际情况灵活设定的。

本申请的一个实施方式中的UE的发送功率可表示为下式：

公式2

其中，P_max和P_min分别为UE发射单元所能达到的最大和最小功率，P₀为与UE(或小区)相关的参数，M为UE发射信号所占用的资源块数目，PL为路径损耗，α₁和α₂表示了两种不同的路径损耗补偿程度，且α₁＜α₂。出于描述的目的，具体到本申请的实施方式中，α₁和α₂的值的设定如表1：

表1

	α₁值	α₂值
			传统方法	0.8	0.8
本申请的实施方式	0.76	0.8

然而本领域技术人员应理解，可根据实际的应用场景对α₁和α₂的值进行灵活设定。设定的原则应是在不明显损害Femto层的系统性能的条件下尽量使室内和室外环境下的MUE的上行信号在接收端的信干噪比具有相近的分布，这样才能使两种MUE的通信质量间的差异减小，提升平均的用户体验，同时降低系统通信中断率。

如图2所示，在步骤S220中以预定的时间间隔测量从基站接收的参考信号接收功率。例如，可以预定的时间间隔ΔT测量MUE所接收到的RSRP值。在一个实施例中，测量值包括来自MUE所接入的MeNB的RSRP值以及来自其它所有非接入的eNB的RSRP值和。

然后，在步骤S230中确定当前测量的参考信号接收功率值与前一次参考信号接收功率测量值之间的改变量。例如，确定来自所接入MeNB的RSRP值与前一次测量值的改变量ΔS，同时确定来自其它所有非接入eNB的RSRP值与前一次测量值的改变量ΔI。出于清楚和示例的目的，下面以ΔS和ΔI为例描述方法2000。

将ΔS和ΔI分别与相应的门限值Δ₁和Δ₂进行比较，本申请的实施方式中的门限值为经验值。如果ΔS的绝对值没有超过相应的门限值Δ₁，或ΔI的绝对值没有超过相应的门限值Δ₂，此时认为MUE所处的环境没有发生改变，则MUE继续对它所接收到的RSRP进行定时测量，对路径损耗补偿系数不作调整。

如果ΔS或ΔI的绝对值分别超过了相应的门限值Δ₁和门限值Δ₂，则进行步骤S240。在步骤S240中，根据ΔS和ΔI调整MUE与MeNB之间的路径损耗补偿系数。若ΔS为一个负值且其绝对值大于或等于Δ₁，即来自所接入的MeNB的RSRP值下降超过了相应的门限值，同时ΔI为一个绝对值超过Δ₂的正值，即来自其它所有非接入eNB的RSRP值之和上升超过了相应的门限值，此时便可认为MUE由室外环境进入了室内环境，则在步骤S251中提高对路径损耗的补偿程度，将α₁调整为α₂。

反之，如果ΔS为一个绝对值超过Δ₁的正值，同时ΔI为一个绝对值超过Δ₂的负值，此时便可认为MUE由室内环境来到了室外环境，则在步骤S252中降低对路径损耗的补偿程度，将α₂调整为α₁。

图3示出根据本申请的一个实施方式的移动终端3000的示意图。该移动终端3000可包括测量器310，测量从eNB接收的RSRP；环境判断单元320，判断出终端所处环境为室内或者室外；调整单元330，根据终端所处环境调整UE和eNB之间的路径损耗补偿系数α；以及功率确定单元340，基于调整后的路径损耗补偿系数α确定出UE当前最合适的发射功率。

其中，测量器310以预定的时间间隔ΔT测量出当前测量的RSRP值，测量值包括来自MUE所接入的MeNB的RSRP值以及来自其它所有非接入的eNB的RSRP值和。然后，环境判断单元320确定来自所接入MeNB的RSRP值与前一次测量值的改变量ΔS，同时确定来自其它所有非接入eNB的RSRP值与前一次测量值的改变量ΔI，并根据ΔS和ΔI是否超过门限值来判断出MUE所处环境为室内或者室外。

当改变量ΔS为负值且绝对值大于或等于相应的门限值Δ₁且改变量ΔI为正值且绝对值大于或等于相应的门限值Δ₂时，调整单元330操作以提高路径损耗补偿系数。反之，如果ΔS为一个绝对值超过Δ₁的正值，同时ΔI为一个绝对值超过Δ₂的负值，则调整单元330操作以降低路径损耗补偿系数。

通过对该过程进行计算机仿真可以发现，当α₁和α₂取不同值时，MeNB接收到的来自室内与室外两种MUE的上行信号功率分布有明显的不同，如图4所示。从图4中可见在未进行功率控制及以传统的功率控制方法进行控制这两种情况下MeNB接收到的来自两种MUE的功率分布相差较大，直接导致通信质量的差距较大。而采用本申请的实施方式中的半静态功率控制方法则可看出来自室内与室外两种MUE的上行接收功率的分布趋于一致，差距很小。

如图5所示，当采用传统的功率控制方法时，Macro层两种MUE的吞吐量有较大差异，室内用户的通信质量远远低于室外用户，且有相当一部分室内MUE吞吐量为0，即出现了通信中断。而采用本申请的一个实施方式的功率控制方法后，两种MUE的吞吐量分布变得集中，实现了用户体验的一致化。同时，无论是室内MUE或者室外MUE，通信中断的概率都大大降低了，如表2所示：

表2

通信中断率(％)	α₁＝α₂＝0.8	α₁＝0.76，α₂＝0.8
			室外MUE	1.71	0.62
室内MUE	15.04	6.67

如图6所示，不同的α₁和α₂值同样会影响到Femto层的系统性能，可见在提高室内MUE的路径损耗补偿程度，并压低HUE和室外MUE的路径损耗补偿程度后，Femto层的系统容量受到了一定的损失，但由于Femto层的系统容量本身就非常高，降低一定程度后仍能达到一个相当高的通信质量，完全可以满足性能要求。

由仿真结果可见，本申请的功率控制方法对系统性能的提升是十分显著的，通过调整系统整体的干扰分布使出现通信中断的比例大大降低，并且使处于室内环境和室外环境的UE都能得到较为一致的用户体验。

以上参照附图结合示例性实施方式对本申请的方案进行了说明。可以理解，上述的实施方式并不应视为对本申请范围的限定。在不偏离本申请的精神和范围的前提下，本领域技术人员可对上述实施方式进行适当的修改、变形和/或组合。

Claims

1.一种半静态上行功率控制方法，包括：

以预定的时间间隔测量从基站接收的参考信号接收功率；

确定当前测量的参考信号接收功率值与前一次参考信号接收功率测量值之间的改变量；

根据所述改变量判断出用户设备所处的环境是否发生了改变；

如果确定的结果是用户设备由室外环境进入了室内环境，则提高用户设备和所接入基站之间的路径损耗补偿系数，如果用户设备由室内环境转移到了室外环境，则降低所述路径损耗补偿系数；以及

基于调整后的路径损耗补偿系数确定出所述用户设备当前最合适的发射功率。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所测量的参考信号接收功率包括来自所述用户设备所接入的基站的第一参考信号接收功率，以及来自其它所有非接入基站的第二参考信号接收功率和。

3.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述改变量的步骤进一步包括：

确定出所述第一参考信号接收功率与前一次第一参考信号接收功率测量值之间的第一改变量，以及

确定出所述第二参考信号接收功率和与前一次第二参考信号接收功率和测量值之间的第二改变量。

4.如权利要求3所述的方法，其中，当所述改变量超出预定的阈值时，判断出所述用户设备所处的环境发生了改变，

其中，当所述第一改变量为负值并超过与所述第一改变量相关的第一门限值且所述第二改变量为正值并超过与所述第二改变量相关的第二门限值时，判断出所述用户设备从室外进入了室内，并相应地提高所述路径损耗补偿系数；以及

当所述第一改变量为正值并超过所述第一门限值且所述第二改变量为负值并超过所述第二门限值时，判断出所述用户设备从室内转移到了室外，并相应地降低所述路径损耗补偿系数。

5.如权利要求1所述的方法，在所述测量步骤之前还包括：

以用户设备和所接入基站间的整体路径损耗分布为基准预设所述用户设备和所述基站之间的路径损耗补偿系数。

6.一种移动终端：包括：

测量器，以预定的时间间隔测量从基站接收的参考信号接收功率；

环境改变判断单元，确定出当前测量的参考信号接收功率值与前一次参考信号接收功率测量值之间的改变量，并根据所述改变量确定出终端所处的环境是否发生了改变；

调整单元，如果判断出用户设备由室外环境进入了室内环境，则提高用户设备和所述基站之间的路径损耗补偿系数，若判断出用户设备由室内环境转移到了室外环境，则降低所述路径损耗补偿系数；以及

功率确定单元，基于调整后的路径损耗补偿系数确定出所述用户设备当前最合适的发射功率。

7.如权利要求6所述的移动终端，其中，所述功率改变确定单元确定出当前测量的参考信号接收功率值，并确定出所述当前的参考信号接收功率值与前一次测量值之间的改变量。

8.如权利要求6所述的移动终端，其中，所测量的参考信号接收功率包括来自所述用户设备所接入的基站的第一参考信号接收功率，以及来自其它所有非接入基站的第二参考信号接收功率和。

9.如权利要求8所述的移动终端，其中，所述环境判断单元被配置为确定出所述第一参考信号接收功率与前一次测量值的第一改变量，以及确定出所述第二参考信号接收功率之和与前一次测量值的第二改变量，并根据这两个改变量判断出用户设备所处环境是否发生了改变。

10.如权利要求6-9中任一项所述的移动终端，其中，当所述第一改变量为负值并超过所述第一改变量相关的第一门限值且所述第二改变量为正值并超过与所述第二改变量相关的第二门限值时，所述调整单元操作以提高所述路径损耗补偿系数；以及

当所述第一改变量为正值并超过所述第一门限值且所述第二改变量为负值并超过所述第二门限值时，所述调整单元操作以降低所述路径损耗补偿系数。