CN103298093A - 多系统共存下的功率分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多系统共存下的功率分配方法及装置。其中，方法包括：基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率；将所述总发射功率平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值；基于所述初始发射功率值，确定干扰系统中各用户的信道衰减值；利用系统需满足的最小接收功率门限对应的信道衰减值门限，将所述干扰系统中的用户划分为弱信号用户组和强信号用户组；将强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率。本发明所公开的技术方案能够降低系统间的邻信道干扰，并保证数据传输。

Description

多系统共存下的功率分配方法及装置

技术领域

本发明涉及功率分配技术，尤其涉及一种多系统共存下的功率分配方法及装置。

背景技术

为了应对宽带接入技术的挑战，同时为了满足新型业务的需要，国际标准化组织第三代合作伙伴计划(3GPP，the 3rd Generation Partner Project)在2004年底启动了其长期演进技术(LTE，Long Term Evolution)的标准化工作。这是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：能够提供比3G系统高的多的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，缩短从驻留状态到激活状态的迁移时间；支持超远半径的小区覆盖；能够为高速移动用户提供宽带接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置多种带宽等。

随着LTE的发展，基于频分双工(FDD，Frequency Division Duplexing)的宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)将演进到LTE FDD，基于时分双工(TDD，Time Division Duplexing)的时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess)将演进到LTE TDD。因此两个LTE系统邻频共存的情况很可能出现。这样，运营商在进行网络规划时，须考虑两个系统间的邻信道干扰问题，尽量减小共存带来的系统吞吐量损失，从而更有效地利用频谱资源。同时根据以往的研究表明，最严重的邻信道干扰问题出现在两个系统共站址共存下的下行对上行的干扰。

为此，目前亟待提出一种多系统共存下的功率分配方案。

发明内容

有鉴于此，本发明中一方面提供一种多系统共存下的功率分配方法，另一方面提供一种多系统共存下的功率分配装置，以便降低系统间的邻信道干扰，并保证本系统的数据传输。

本发明所提供的多系统共存下的功率分配方法，包括：

基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率；

将所述总发射功率平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值；

基于所述初始发射功率值，接收干扰系统中各用户反馈的接收功率值，和/或确定干扰系统中各用户的信道衰减值；

利用系统需满足的最小接收功率门限或对应所述最小接收功率门限的信道衰减值门限，将所述干扰系统中的用户划分为弱信号用户组和强信号用户组；

在所述弱信号组中的用户数大于0时，将所述强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率。

本发明所提供的多系统共存下的功率分配装置，包括：

总功率确定模块，用于基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率；

第一功率分配模块，用于将所述总发射功率平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值；

通信处理模块，用于基于所述初始发射功率值，接收干扰系统中各用户反馈的接收功率值，和/或确定干扰系统中各用户的信道衰减值；

分组模块，用于利用系统需满足的最小接收功率门限或对应所述最小接收功率门限的信道衰减值门限，将所述干扰系统中的用户划分为弱信号用户组和强信号用户组；

第二功率分配模块，用于在所述弱信号组中的用户数大于0时，将所述强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率。

从上述方案可以看出，本发明实施例中，通过在满足多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比的情况下，确定干扰系统的下行总发射功率，从而对干扰系统的下行总发射功率进行了限制，降低了系统间的邻信道干扰。并且，通过将强信号用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给弱信号用户，从而可保证所有用户均能正确接收来自基站的下行数据，保证了本系统的数据传输。可见，采用本发明实施例中的技术方案，能够减小多系统共存带来的系统吞吐量损失，并且能更有效地利用频谱资源。

附图说明

图1为本发明实施例中多系统共存下的功率分配方法的示例性流程图。

图2为本发明实施例中多系统共存下的功率分配装置的示例性结构图。

图3为图2所示装置中第二功率分配模块的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例中，为了降低系统间的邻信道干扰，考虑在满足多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比的情况下，对干扰系统的下行总发射功率进行限制。此外，考虑到对总发射功率进行限制后，将总发射功率平均分配给干扰系统的每个用户后，距离基站较远的弱信号用户有可能无法正确接收信号，致使覆盖范围降低，为此，本发明实施例中考虑将平均分配给距离基站较近的强信号用户的发射功率中的部分功率分配给距离基站较远的弱信号用户，使得各用户均能正确接收到来自基站的信号，保证本系统的数据传输，提高信号覆盖范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明实施例中多系统共存下的功率分配方法的示例性流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤101，基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率。

本步骤中，对于存在干扰系统和被干扰系统的多系统，可基于邻频干扰可接受的容量损失比，如容量损失不大于5％，确定干扰系统中基站的总发射功率。

具体实现时，本步骤中，可首先建立多系统共存情况下的仿真模型，然后基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，利用所述仿真模型仿真得到干扰系统中下行的总发射功率。

例如，可设置一包括两个系统的仿真模型，该仿真模型中两个系统分别为LTE TDD和LTE FDD，他们在频率上彼此相邻。之后可根据容量损失不大于5％的准则，在发射功率从0mw到46dBm范围内通过数据仿真得到干扰系统中基站的总发射功率仿真值P₀，将该仿真值P₀直接确定为干扰系统中基站的总发射功率P₀＝P₀。实际应用中，对于多系统共站址共存的情况，在设置仿真模型时，可设置两个系统共站址共存。

或者，若干扰系统与被干扰系统之间能够进行信息交互，本步骤中，也可进一步地由干扰系统中的基站获取被干扰系统中各用户的接收功率总和P_U。该接收功率总和P_U可以是由被干扰系统中的基站收集被干扰系统中各用户的接收功率后，计算出接收功率总和并发送给干扰系统中的基站的；也可以是由干扰系统中的基站直接收集被干扰系统中各用户的接收功率后，计算出接收功率总和的。之后，干扰系统中的基站可利用预先设定的调整因子α，对所述接收功率总和P_U进行调整，得到备选总发射功率αP_U。之后，干扰系统中的基站可从该备选总发射功率αP_U和上述仿真值P0中选取较大值，将所述选取的较大值作为干扰系统中下行的总发射功率，即P_D＝max(P₀，αP_U)。实际应用中，上述调整因子α的值可根据实际情况确定，例如，可取1.8等。

本步骤中，在干扰系统与被干扰系统之间能够进行信息交互时，通过采用上述方法确定干扰系统中基站的总发射功率可以获得更好的覆盖范围。

步骤102，将所述总发射功率平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值。

本步骤中，可首先将上述基站的总发射功率P_D平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值P_i＝P_D-10log10(K)。其中，K为干扰系统中的用户数，P_i为分配给每个用户的初始发射功率。

步骤103，基于所述初始发射功率值，接收干扰系统中各用户反馈的接收功率值，和/或确定干扰系统中各用户的信道衰减值。

本步骤中，基于上述平均分配的初始发射功率值，干扰系统中的基站可接收干扰系统中各用户反馈的接收功率值，该接收功率值可以为参考信号的接收功率(RSRP，Reference Signal Receiving Power)。

进一步地，若步骤104中需要基于用户的信道衰减值对用户进行分组，则本步骤中，可进一步根据干扰系统中各用户反馈的接收功率值，确定各用户的信道衰减值。

步骤104，利用系统需满足的最小接收功率门限或对应所述最小接收功率门限的信道衰减值门限，将所述干扰系统中的用户划分为弱信号用户组和强信号用户组。

本步骤中，既可利用系统需满足的最小接收功率门限对干扰系统中的用户进行分组，也可利用对应所述最小接收功率门限的信道衰减值门限对干扰系统中的用户进行分组。具体可根据实际需要确定。

下面以利用对应最小接收功率门限的信道衰减值门限对干扰系统中的用户进行分组的情况为例，对本步骤进行举例说明。

假设步骤103中计算出各用户的信道衰减值为pl_i，对应最小接收功率门限的信道衰减值门限为pl_max，则本步骤中，满足pl_i＞pl_max的用户被划分到弱信号用户组S₁，即pl_i＞pl_max，i∈S₁；满足pl_i≤pl_max的用户被划分到强信号用户组S₂，即pl_i≤pl_max，i∈S₂。在某些应用中，pl_max＝P_i+124dB。

步骤105，在所述弱信号组中的用户数大于0时，将所述强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率。之后，可基于各用户的当前发射功率进行数据传输。

本步骤中，若弱信号组中的用户数等于0时，则可直接将上述初始发射功率作为干扰系统中各用户的当前发射功率，即不对各用户的发射功率进行调整。

若弱信号组中的用户数大于0时，则说明存在可能无法准确接收数据的用户，需要增加该用户的发射功率，由于基站的总发射功率已定，该增加的发射功率只能从其他接收信号较好的用户的初始发射功率中获取，即需要减少接收信号较好的用户的发射功率，增加接收信号较差的用户的发射功率。

具体实现时，本步骤中可有多种实现方法。例如，可以按照满足弱信号用户组中用户最小接收功率的条件进行调整，也可以按照满足弱信号用户组中用户高于最小接收功率的条件进行调整，只要在满足强信号用户组中用户大于或等于最小接收功率的条件下强信号用户组能够奉献出的发射功率足够即可。此外，可以使强信号用户组的全部用户参加功率重分配，也可以使强信号用户组的部分用户参数功率重分配。本步骤的具体实现方法可根据实际需要确定。

下面以按照满足弱信号用户组中用户最小接收功率的条件进行调整的情况为例，对本步骤的一种具体实现方法进行描述。该方法包括如下过程：

1)对所述弱信号用户组中的每个用户，计算所述用户的接收功率达到所述最小接收功率门限时所需的额外发射功率。

2)对所述弱信号用户组中的每个用户，在所述用户的初始发射功率上增加对应的额外发射功率，作为所述用户的当前发射功率。

基于上述划分的弱信号用户组S₁，各用户的当前发射功率可以为P_ti＝P_i+Δ_i，Δ_i＝pl_i-pl_max。

3)计算所述弱信号用户组中各用户的额外发射功率之和。

4)在所述强信号组中选取部分或全部用户，所选取的各用户在接收功率为最小接收功率门限时能奉献的发射功率之和大于所述额外发射功率之和。

本步骤中，可对所述强信号组中各用户的信道衰减值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取信道衰减值较小的多个用户。例如，假设强信号组中的用户数为n2个，则排序后的用户组可表示为

其中，t₁，…，t_n2为排序后的用户编号。之后可从排序后的序列中选取信道衰减值较小的多个用户。

此外，具体选取时，也可首先计算各用户的信道衰减值之和

然后通过仿真得到一个比例参数λ，例如λ为15％等。基于关系式

得到选取的用户数J，进而得到强信号用户组S₃的两个子分组

和

其中，比例参数λ需满足使所选取的各用户在接收功率为最小接收功率门限时能奉献的发射功率之和大于所述额外发射功率之和。

实际应用中，也可对所述强信号组中各用户的接收功率值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取接收功率值较大的多个用户。具体可根据实际需要确定。

5)从所选取的用户的初始发射功率中按各用户接收功率值大小或信道衰减值大小按比例减少总和为所述额外发射功率之和的功率值，得到所选取的用户的当前发射功率。

本步骤中，对于接收功率值大的，也即信道衰减值小的用户可多贡献些发射功率，对于接收功率值小的，也即信道衰减值大的用户可少贡献些发射功率。例如，基于上述划分的强信号用户组S₄和S₅，可有P_ti＝P_i+Δ_i，

${\mathrm{\Δ}}_i=\left\{\begin{array}{cc}-10{\log }_{10}\left[\frac{{10}^{\frac{{\mathrm{pl}}^i}{10}}}{\underset{j\∈S_4}{\mathrm{\Σ}}{10}^{\frac{{\mathrm{pl}}_j}{10}}}\underset{k\∈S_1}{\mathrm{\Σ}}{10}^{\frac{{\mathrm{pl}}_k-{\mathrm{pl}}_{\max }}{10}}\right],& i\∈S_4\\ 0,& i\∈S_5\end{array}\right\}.$

以上对本发明实施例中多系统共存下的功率分配方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例中多系统共存下的功率分配装置进行详细描述。

图2为本发明实施例中多系统共存下的功率分配装置的示例性结构图。如图2所示，该装置可包括：总功率确定模块、第一功率分配模块、通信处理模块、分组模块和第二功率分配模块。具体实现时，该装置可以位于干扰系统的基站中。

其中，总功率确定模块用于基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率。

第一功率分配模块用于将所述总发射功率平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值。

通信处理模块用于基于所述初始发射功率值，接收干扰系统中各用户反馈的接收功率值，和/或确定干扰系统中各用户的信道衰减值。

分组模块用于利用系统需满足的最小接收功率门限或对应所述最小接收功率门限的信道衰减值门限，将所述干扰系统中的用户划分为弱信号用户组和强信号用户组。

第二功率分配模块用于在所述弱信号组中的用户数大于0时，将所述强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率。

之后，基站可基于各用户的当前发射功率进行数据传输。

上述各模块的具体操作过程可与图1所示方法中相应步骤的具体操作过程一致。

例如，具体实现时，上述总功率确定模块可根据一仿真值确定干扰系统中下行的总发射功率；所述仿真值为基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比进行仿真得到的值。或者，若干扰系统和被干扰系统之间能够进行信息交互，本实施例中的通信处理模块可进一步用于接收来自被干扰系统的被干扰系统中各用户的接收功率总和，并将所述接收功率总和提供给所述总功率确定模块；相应地，所述总功率确定模块可进一步用于利用预先设定的调整因子，对所述接收功率总和进行调整，得到备选总发射功率；并从所述备选总发射功率和所述仿真值中选取较大值，将所述选取的较大值作为干扰系统中下行的总发射功率。

又如，第二功率分配模块在具体实现时，也可有多种具体实现形式，可以按照满足弱信号用户组中用户最小接收功率的条件进行调整，也可以按照满足弱信号用户组中用户高于最小接收功率的条件进行调整等。图3中示出了其中一种具体实现形式的结构示意图。如图3所示，该第二功率分配模块可包括：额外功率计算子模块、第一功率调整子模块、额外功率和计算子模块、用户选取子模块和第二功率调整子模块。

其中，额外功率计算子模块用于对所述弱信号用户组中的每个用户，计算所述用户的接收功率达到所述最小接收功率门限时所需的额外发射功率。

第一功率调整子模块用于对所述弱信号用户组中的每个用户，在所述用户的初始发射功率上增加对应的额外发射功率，作为所述用户的当前发射功率。

额外功率和计算子模块用于计算所述弱信号用户组中各用户的额外发射功率之和。

用户选取子模块用于在所述强信号组中选取部分或全部用户，所选取的各用户在接收功率为最小接收功率门限时能奉献的发射功率之和大于所述额外发射功率之和。

第二功率调整子模块用于从所选取的用户的初始发射功率中按各用户接收功率值大小或信道衰减值大小按比例减少总和为所述额外发射功率之和的功率值，得到所选取的用户的当前发射功率。

同样，具体实现时，所述用户选取子模块可对所述强信号组中各用户的信道衰减值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取信道衰减值较小的多个用户；或者对所述强信号组中各用户的接收功率值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取接收功率值较大的多个用户，所述多个用户在接收功率为最小接收功率门限时能奉献的发射功率之和大于所述额外发射功率之和。

本发明实施例中的多系统共存下的功率分配方案不仅可以应用于多系统共站址共存的情况，也可应用于任何存在干扰的多系统共存的情况。

本发明实施例中的“接收”一词可以理解为主动从其他模块获取也可以是接收其他模块发送来的信息。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多系统共存下的功率分配方法，其特征在于，该方法包括：

基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率；

将所述总发射功率平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值；

基于所述初始发射功率值，接收干扰系统中各用户反馈的接收功率值，和/或确定干扰系统中各用户的信道衰减值；

利用系统需满足的最小接收功率门限或对应所述最小接收功率门限的信道衰减值门限，将所述干扰系统中的用户划分为弱信号用户组和强信号用户组；

在所述弱信号组中的用户数大于0时，将所述强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率包括：

对所述弱信号用户组中的每个用户，计算所述用户的接收功率达到所述最小接收功率门限时所需的额外发射功率，并在所述用户的初始发射功率上增加对应的额外发射功率，作为所述用户的当前发射功率；计算所述弱信号用户组中各用户的额外发射功率之和；

在所述强信号组中选取部分或全部用户，所选取的各用户在接收功率为最小接收功率门限时能奉献的发射功率之和大于所述额外发射功率之和；

从所选取的用户的初始发射功率中按各用户接收功率值大小或信道衰减值大小按比例减少总和为所述额外发射功率之和的功率值，得到所选取的用户的当前发射功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在强信号组中选取部分或全部用户为：

对所述强信号组中各用户的信道衰减值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取信道衰减值较小的多个用户；或者为：

对所述强信号组中各用户的接收功率值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取接收功率值较大的多个用户。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率包括：

建立多系统共存情况下的仿真模型，基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，利用所述仿真模型仿真得到干扰系统中下行的总发射功率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

获取被干扰系统中各用户的接收功率总和；

利用预先设定的调整因子，对所述接收功率总和进行调整，得到第一备选总发射功率；

将所述利用仿真模型仿真得到的干扰系统中下行的总发射功率作为第二备选总发射功率；

从所述第一备选总发射功率和第二备选总发射功率中选取较大值，将所述选取的较大值作为干扰系统中下行的总发射功率。

6.一种多系统共存下的功率分配装置，其特征在于，该装置包括：

总功率确定模块，用于基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比，确定干扰系统中下行的总发射功率；

第一功率分配模块，用于将所述总发射功率平均分配给干扰系统中的每个用户，得到对应各用户的初始发射功率值；

通信处理模块，用于基于所述初始发射功率值，接收干扰系统中各用户反馈的接收功率值，和/或确定干扰系统中各用户的信道衰减值；

分组模块，用于利用系统需满足的最小接收功率门限或对应所述最小接收功率门限的信道衰减值门限，将所述干扰系统中的用户划分为弱信号用户组和强信号用户组；

第二功率分配模块，用于在所述弱信号组中的用户数大于0时，将所述强信号用户组中的部分或全部用户的初始发射功率中的部分发射功率分配给所述弱信号用户组中的各个用户，得到干扰系统中各用户的当前发射功率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二功率分配模块包括：

额外功率计算子模块，用于对所述弱信号用户组中的每个用户，计算所述用户的接收功率达到所述最小接收功率门限时所需的额外发射功率；

第一功率调整子模块，用于对所述弱信号用户组中的每个用户，在所述用户的初始发射功率上增加对应的额外发射功率，作为所述用户的当前发射功率；

额外功率和计算子模块，用于计算所述弱信号用户组中各用户的额外发射功率之和；

用户选取子模块，用于在所述强信号组中选取部分或全部用户，所选取的各用户在接收功率为最小接收功率门限时能奉献的发射功率之和大于所述额外发射功率之和；

第二功率调整子模块，用于从所选取的用户的初始发射功率中按各用户接收功率值大小或信道衰减值大小按比例减少总和为所述额外发射功率之和的功率值，得到所选取的用户的当前发射功率。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述用户选取子模块用于对所述强信号组中各用户的信道衰减值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取信道衰减值较小的多个用户；或者对所述强信号组中各用户的接收功率值按照升序或降序排序，从排序后的序列中选取接收功率值较大的多个用户。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述总功率确定模块用于根据一仿真值，确定干扰系统中下行的总发射功率；所述仿真值为基于多系统共存情况下邻频干扰可接受的容量损失比进行仿真得到的值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述通信处理模块进一步用于接收来自被干扰系统的被干扰系统中各用户的接收功率总和，并将所述接收功率总和提供给所述总功率确定模块；

所述总功率确定模块进一步用于利用预先设定的调整因子，对所述接收功率总和进行调整，得到备选总发射功率；并从所述备选总发射功率和所述仿真值中选取较大值，将所述选取的较大值作为干扰系统中下行的总发射功率。

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