CN103152806A - 一种机器与机器通信中的功率控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器与机器通信中的功率控制方法和装置,方法包括:基站获取小区内机器类型通信(MTC)设备的当前发射功率,并根据所述MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定MTC设备的目标发射功率;基站将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令小区内的MTC设备调整各自的发射功率为目标发射功率。通过本发明,能够实现对MTC设备的发射功率的有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及机器与机器通信技术领域,尤其涉及一种机器与机器通信中的功率控制方法和装置。
背景技术
M2M的全称是机器与机器通信(Machine to Machine communications),用来范指机器间通信,M2M融合了传感器网络与无线通信技术。随着近年来各国政府对其投入的巨大热情,M2M技术本身也获得了飞跃的发展。目前,M2M中的无线传感技术已经趋于成熟,而如何将无线传感器无缝地接入到现有的无线通信网络中使其作为新型的末梢“终端”,这方面还没有成熟、完善的解决方案。各种无线通信技术中,尤其以通用分组无线服务(GPRS,General PacketRadio Service)、通用移动通信系统(UMTS,Universal Mobile TelecommunicationsSystem)、长期演进(LTE,Long Term Evolution)为代表的第三代合作伙伴计划(3GPP,The 3rd Generation Partnership Project)网络作为各国运营商所采用的主流无线通信网络,如何将M2M技术引入到上述网络,实现真正意义上世界范围内的“物联网”是目前研究的热点问题。
带有无线传感器的末梢“终端”被称为机器类型通信(MTC,Machine TypeCommunication)设备。MTC设备的功率控制与传统的无线终端相比具有明显的区别:
一方面,基于低流量的特点,MTC设备传输往往是突发性的,大部分情况下难以持续很长时间,因此,对于MTC设备难以使用闭环功率控制;
另一方面,由于MTC设备是海量的,如果使用目前的开环功率控制机制(目前开环功率估计准确率有限,一般开环功率会比闭环功率大很多),那么大量的MTC开环功率发射会使得MTC设备之间通信以及对现有的无线终端通信造成影响,比如干扰增加等。
因此,对于MTC设备的发射功率控制不适宜采用现有无线通信中的功率控制技术,然而现有技术还未提供针对上述问题的解决方案。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种机器与机器通信中的功率控制方法和装置,以实现对MTC设备的发射功率的有效控制。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供了一种机器与机器通信中的功率控制方法,该方法包括:
基站获取小区内机器类型通信MTC设备的当前发射功率,并根据所述MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定所述MTC设备的目标发射功率;
所述基站将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令所述小区内的MTC设备调整各自的发射功率为所述目标发射功率。
所述基站获取小区内MTC设备的当前发射功率,具体为:
所述基站接收小区内的MTC设备上报的当前发射功率;
或者,所述基站通过测量接收信号的发射功率,估算路径损耗,并依据以下公式获取小区内MTC设备的当前发射功率:基站接收信号的发射功率=MTC设备的当前发射功率-路径损耗。
所述功率控制算法为:
根据所述小区内所有MTC设备的当前发射功率、以及在当前发射功率分布下的小区内干扰情况,按照预设的特定目标函数,计算所述小区内所有MTC设备的目标发射功率。
所述特定目标函数为:
使小区整体干扰最小化的目标函数;
或者,保证基站的接收信号的信噪比在预设门限以上并使MTC设备的发射功率最小化的目标函数。
所述功率控制消息为小区广播消息;
对于全球移动通信系统GSM或通用分组无线服务GPRS的无线接入方式,所述功率控制消息设置在广播控制信道BCCH中向小区内的MTC设备广播;
对于通用移动通信系统UMTS或长期演进LTE的无线接入方式,所述功率控制消息设置在系统信息块SIB中向小区内的MTC设备广播。
本发明还提供了一种机器与机器通信中的功率控制装置,该装置包括:当前发射功率获取模块、目标发射功率确定模块和广播控制模块,
所述当前发射功率获取模块,用于获取小区内机器类型通信MTC设备的当前发射功率;
所述目标发射功率确定模块,用于根据所述MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定所述MTC设备的目标发射功率;
所述广播控制模块,用于将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令所述小区内的MTC设备调整各自的发射功率为所述目标发射功率。
所述当前发射功率获取模块进一步用于,接收小区内的MTC设备上报的当前发射功率;
或者,通过测量接收信号的发射功率,估算路径损耗,并依据以下公式获取小区内MTC设备的当前发射功率:基站接收信号的发射功率=MTC设备的当前发射功率-路径损耗。
所述功率控制算法为:
根据所述小区内所有MTC设备的当前发射功率、以及在当前发射功率分布下的小区内干扰情况,按照预设的特定目标函数,计算所述小区内所有MTC设备的目标发射功率。
所述特定目标函数为:
使小区整体干扰最小化的目标函数;
或者,保证基站的接收信号的信噪比在预设门限以上并使MTC设备的发射功率最小化的目标函数。
所述功率控制消息为小区广播消息;
对于全球移动通信系统GSM或通用分组无线服务GPRS的无线接入方式,所述功率控制消息设置在广播控制信道BCCH中向小区内的MTC设备广播;
对于通用移动通信系统UMTS或长期演进LTE的无线接入方式,所述功率控制消息设置在系统信息块SIB中向小区内的MTC设备广播。
本发明所提供的一种机器与机器通信中的功率控制方法和装置,获取小区内MTC设备的当前发射功率,并根据MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定MTC设备的目标发射功率;将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令小区内的MTC设备调整各自的发射功率为目标发射功率。
本发明采用闭环功率控制的方法,实现了对MTC设备的发射功率的有效控制,避免了因为海量的MTC设备一起进行功率控制造成网络的负荷超载;此外,由于基站掌握了MTC设备的当前发射功率,并根据一定的功率控制算法,可以很大程度上提高功率控制的准确性和精度。
附图说明
图1为本发明实施例的一种机器与机器通信中的功率控制方法的流程图;
图2为本发明实施例的一种机器与机器通信中的功率控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
本发明的实施例提供一种机器与机器通信中的功率控制方法,主要包括:基站通过MTC设备上报方式或基站测量方式来获取MTC设备的当前发射功率,基站根据一定的功率控制算法计算出MTC设备的目标发射功率,之后基站通过向MTC设备发送功率控制消息来命令MTC设备设定到目标发射功率;MTC设备接收到功率控制消息后进行开环功率控制,按照设定的目标发射功率来进行下一时隙数据的发射。
需要说明的是,本发明实施例所提供的功率控制方法适用于机器与机器通信的系统,在系统中包含有若干个小区,每个小区中具有至少一个基站和众多的MTC设备,且MTC设备与基站之间通过无线方式(具体如GSM、UMTS、LTE等蜂窝移动通讯的方式)进行通信。功率控制方法的具体实现流程如图1所示,主要包括以下步骤:
步骤101,基站获取小区内MTC设备的当前发射功率。
基站可以通过以下两种途径获取小区内MTC设备的当前发射功率:
途径一,基站接收小区内的MTC设备上报的当前发射功率,即MTC设备可以在测量报告中夹带自身的当前发射功率值、或其当前发射功率的等级值上报给基站,基站进行接收;
途径二,基站通过测量来获取MTC设备的当前发射功率,具体的,MTC设备发射的信号经过一定的无线路径到达基站,那么基站可以通过测量接收信号的发射功率,估算路径损耗,并依据以下公式获取小区内MTC设备的当前发射功率:基站接收信号的发射功率=MTC设备的当前发射功率-路径损耗。基站可以准确地测量接收信号的发射功率,并且通过之前的通信过程估算出路径损耗,然后依据上面的公式就能估算出MTC设备的当前发射功率。
步骤102,基站根据MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定MTC设备的目标发射功率。
基站确定MTC设备的目标发射功率所依据的一方面是步骤101中获取的MTC设备的当前发射功率,另一方面是按照特定的目标函数。具体的,基站可以根据小区内所有MTC设备的当前发射功率、以及在当前发射功率分布下的小区内干扰情况,按照预设的特定目标函数,计算小区内所有MTC设备的目标发射功率。
其中,特定目标函数可以为:使小区整体干扰最小化的目标函数;
或者,保证基站的接收信号的信噪比在预设门限以上并使MTC设备的发射功率最小化的目标函数。
步骤103,基站将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令小区内的MTC设备调整各自的发射功率为目标发射功率。
所述功率控制消息可以是小区广播消息;具体的,
对于全球移动通信系统(GSM,Global System for Mobile communications)或GPRS的无线接入方式,所述功率控制消息设置在广播控制信道(BCCH,Broadcast Control Channel)中向小区内的MTC设备广播;
对于UMTS或LTE的无线接入方式,所述功率控制消息设置在系统信息块(SIB)中向小区内的MTC设备广播。现有协议规定了系统消息块SIB1~SIB7、SIB11、SIB12已经被其它应用所占用,因此功率控制消息可以设置在剩余的SIB8~SIB10的任一个SIB中。
此外,基站在广播功率控制消息之外还可以同时广播基站所测得的上行干扰数据,尤其是对于时分双工(TDD,Time Division Duplexing)系统,可以分时隙广播干扰信号码功率(ISCP);这里分时隙是由于TDD制式是一个时分系统,现网中大部分为2:4(2时隙上行,4时隙下行)配置,在引入M2M通信后,上下行时隙配置可以调整到3:3、甚至4:2等;广播的消息只能在下行的时隙发送。
步骤104,小区内的MTC设备接收到基站广播的功率控制消息后,调整各自的发射功率为功率控制消息中的目标发射功率,随后MTC设备会按照调整后的目标发射功率来进行下一时隙数据的发射。
对应上述机器与机器通信中的功率控制方法,本发明的实施例还提供了一种机器与机器通信中的功率控制装置,该装置适用于基站中,该装置主要包括:当前发射功率获取模块10、目标发射功率确定模块20和广播控制模块30。其中,当前发射功率获取模块10,用于获取小区内MTC设备的当前发射功率;目标发射功率确定模块20,用于根据MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定MTC设备的目标发射功率;广播控制模块30,用于将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令小区内的MTC设备调整各自的发射功率为所述目标发射功率。
较佳的,当前发射功率获取模块10还可用于,接收小区内的MTC设备上报的当前发射功率;
或者,通过测量接收信号的发射功率,估算路径损耗,并依据以下公式获取小区内MTC设备的当前发射功率:基站接收信号的发射功率=MTC设备的当前发射功率-路径损耗。
较佳的,所述功率控制算法为:根据小区内所有MTC设备的当前发射功率、以及在当前发射功率分布下的小区内干扰情况,按照预设的特定目标函数,计算所述小区内所有MTC设备的目标发射功率。
较佳的,所述特定目标函数为:
使小区整体干扰最小化的目标函数;
或者,保证基站的接收信号的信噪比在预设门限以上并使MTC设备的发射功率最小化的目标函数。
较佳的,所述功率控制消息为小区广播消息;
对于GSM或GPRS的无线接入方式,所述功率控制消息设置在BCCH中向小区内的MTC设备广播;
对于UMTS或LTE的无线接入方式,所述功率控制消息设置在SIB中向小区内的MTC设备广播。
综上所述,本发明的实施例采用闭环功率控制的方法,实现了对MTC设备的发射功率的有效控制,避免了因为海量的MTC设备一起进行功率控制造成网络的负荷超载;此外,由于基站掌握了MTC设备的当前发射功率,并根据一定的功率控制算法,可以很大程度上提高功率控制的准确性和精度。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种机器与机器通信中的功率控制方法,其特征在于,该方法包括:
基站获取小区内机器类型通信MTC设备的当前发射功率,并根据所述MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定所述MTC设备的目标发射功率;
所述基站将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令所述小区内的MTC设备调整各自的发射功率为所述目标发射功率。
2.根据权利要求1所述机器与机器通信中的功率控制方法,其特征在于,所述基站获取小区内MTC设备的当前发射功率,具体为:
所述基站接收小区内的MTC设备上报的当前发射功率;
或者,所述基站通过测量接收信号的发射功率,估算路径损耗,并依据以下公式获取小区内MTC设备的当前发射功率:基站接收信号的发射功率=MTC设备的当前发射功率-路径损耗。
3.根据权利要求1所述机器与机器通信中的功率控制方法,其特征在于,所述功率控制算法为:
根据所述小区内所有MTC设备的当前发射功率、以及在当前发射功率分布下的小区内干扰情况,按照预设的特定目标函数,计算所述小区内所有MTC设备的目标发射功率。
4.根据权利要求3所述机器与机器通信中的功率控制方法,其特征在于,所述特定目标函数为:
使小区整体干扰最小化的目标函数;
或者,保证基站的接收信号的信噪比在预设门限以上并使MTC设备的发射功率最小化的目标函数。
5.根据权利要求1至4任一项所述机器与机器通信中的功率控制方法,其特征在于,所述功率控制消息为小区广播消息;
对于全球移动通信系统GSM或通用分组无线服务GPRS的无线接入方式,所述功率控制消息设置在广播控制信道BCCH中向小区内的MTC设备广播;
对于通用移动通信系统UMTS或长期演进LTE的无线接入方式,所述功率控制消息设置在系统信息块SIB中向小区内的MTC设备广播。
6.一种机器与机器通信中的功率控制装置,其特征在于,该装置包括:当前发射功率获取模块、目标发射功率确定模块和广播控制模块,
所述当前发射功率获取模块,用于获取小区内机器类型通信MTC设备的当前发射功率;
所述目标发射功率确定模块,用于根据所述MTC设备的当前发射功率,按照预设的功率控制算法确定所述MTC设备的目标发射功率;
所述广播控制模块,用于将确定的目标发射功率通过功率控制消息向小区内的MTC设备广播,命令所述小区内的MTC设备调整各自的发射功率为所述目标发射功率。
7.根据权利要求6所述机器与机器通信中的功率控制装置,其特征在于,所述当前发射功率获取模块进一步用于,接收小区内的MTC设备上报的当前发射功率;
或者,通过测量接收信号的发射功率,估算路径损耗,并依据以下公式获取小区内MTC设备的当前发射功率:基站接收信号的发射功率=MTC设备的当前发射功率-路径损耗。
8.根据权利要求6所述机器与机器通信中的功率控制装置,其特征在于,所述功率控制算法为:
根据所述小区内所有MTC设备的当前发射功率、以及在当前发射功率分布下的小区内干扰情况,按照预设的特定目标函数,计算所述小区内所有MTC设备的目标发射功率。
9.根据权利要求8所述机器与机器通信中的功率控制装置,其特征在于,所述特定目标函数为:
使小区整体干扰最小化的目标函数;
或者,保证基站的接收信号的信噪比在预设门限以上并使MTC设备的发射功率最小化的目标函数。
10.根据权利要求6至9任一项所述机器与机器通信中的功率控制装置,其特征在于,所述功率控制消息为小区广播消息;
对于全球移动通信系统GSM或通用分组无线服务GPRS的无线接入方式,所述功率控制消息设置在广播控制信道BCCH中向小区内的MTC设备广播;
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