CN103428838A - 闭环功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种闭环功率控制方法，该方法包括：a、在当前子帧i，根据最近一次测量到的用户设备UE的信干噪比SINR_m，i，估算无传输功率控制TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol,i；b、根据所述SINR_ol，i，确定目标信干噪比SINR_target，i；c、根据所述SINR_m，i和所述SINP_target，i，确定需要调整的功率值ΔSINR_i；d、根据所述ΔSINR_i，确定可授权的TPC值TPC_auth；e、根据所述TPC_auth，确定当前的自适应调制编码。采用本发明能在保证上行传输正确率的同时，降低小区间上行干扰，节省终端发射功率，并提高部分信道较差终端的正确率，同时使算法有较好的鲁棒度。

Description

闭环功率控制方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统的功率控制技术，特别是涉及一种闭环功率控制方法。

背景技术

移动通信系统中的上行发射功率需要在两个方面取得平衡：一、发送功率达到满足一定服务质量（Quantity of service,Qos）要求的比特发送能量；二、尽量减少对系统内其他用户的干扰。以上两个方面相互制约，满足Qos要求就需要上行发射功率比较大，而减少对其他用户的干扰则要求发射功率较小，两者之间的协调依赖于所选的系统目标。

LTE系统和基于LTE技术的其他通信系统中，上行功率控制机制应用了基于路损补偿的开环功率控制和闭环功率控制相结合的方法，开环功率控制基于路损来协调干扰并满足Qos，属于粗略控制，闭环功率控制进一步在开环的基础上做精确控制。在开环功率控制以外进行闭环调整的原因有多个：一是UE的功放不够精确，实际发射功率会随时间的增长而有所变化；二是UE估计的路径损耗可能有偏差或者随UE的移动而有变化；三是小区间干扰也会发生变化，这个变化可能是UE的移动引发的也可能是相邻小区的负载变化引发的，尤其是当UE处于小区边缘的时候，它对小区间干扰的影响更加紧突出。如果仅以单一小区来进行考虑的话，闭环功率控制是在开环功率控制设置的UE工作点的基础上进行更精确的调整。

闭环功率控制方法的测量指标分为：基于信号功率、基于信干比（SIR）、基于误块率（BLER）。现有基于SIR平衡的技术中，一种方法是将目标SIR设为固定值，根据信道测量SIR和目标SIR比较得出功率控制命令，并通过限制正/负功控命令的个数和调节功控步长来控制功率变化在合理的范围内；一种方法是为不同用户设定不同的目标SIR，并且目标SIR随用户距离服务小区的路损值变化而改变，距离服务小区路损越大，用户的目标SIR越小，通过适应路损反映的信道环境来控制用户的发送功率在合理的范围内。

上述设置固定目标SIR的功率控制方法，由于目标SIR不能随用户信道环境变化，只能获得一个期望的小区级SINR水平，因此不能灵活适应用户信道环境的变化，对同频干扰用户的干扰控制的力度较弱。

基于用户距离服务小区的路损值反映用户的目标SINR的功率控制方法，所基于的前提是认为小区内所有用户的干扰情况固定的，没有考虑到不同用户和同一用户在不同时刻的干扰变化情况。而LTE系统与CDMA系统的区别之一是LTE系统存在很强的小区间同频干扰问题，特别是对于上行，不同位置的干扰源造成的干扰程度是不同的，无法预计到用户在某个时刻的干扰程度，所以该方法中预设用户目标SINR的方法不利于抑制小区间同频干扰，算法也很难收敛，导致系统性能的不稳定。

由此可见，目前的功率控制方法中，由于所基于的目标SINR不能反映实际的信道环境，因此功率控制的力度较差，进而影响上行传输的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种闭环功率控制方法，能有效提高功率控制的准确度，确保上行传输的正确率。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种闭环功率控制方法，该方法包括以下步骤：

a、在当前子帧i，根据最近一次测量到的用户设备UE的信干噪比SINR_m，i，估算无传输功率控制TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol，i；

b、根据所述SINR_ol，i，确定目标信干噪比SINR_target,i；

c、根据所述SINR_m，i和所述SINR_target，i，确定需要调整的功率值ΔSINR_i；

d、根据所述ΔSINR_i，确定可授权的TPC值TPC_auth；

e、根据所述TPC_auth，确定当前的自适应调制编码。

综上所述，本发明提出的闭环功率控制方法，基于最近一次测量的SINR_m，i，得到无TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol,i，然后基于该SINR_ol,i来估算目标信干噪比SINR_target，i。如此，可以使所估算的SINR_target，i能有效反映实际的通信环境和实际需要达到的调整目标，从而可确保基于该目标SINR实现的功率控制的准确性。另外，在估算目标信干噪比SINR_target，i时考虑与当前信道质量所匹配的调制解调方式的传输质量要求，并且考虑到信道环境由持续差到变好或由持续好到变差后，已累积的功率调节命令不能及时做出反应而导致终端的发射功率逐渐偏离开环功控的设定工作点的情况，而采用了基于无传输功率控制TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol，i，来确定目标信干噪比SINR_target，i，从而可以避免使功率持续向一个方向调整，进而影响功率控制的有效性和鲁棒度。因此，本发明能有效提高功率控制的有效性和鲁棒度，确保上行传输的正确率。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心思想是：基于最近一次测量的SINR_m，i，计算无TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol，i，然后基于该SINR_ol,i来估算目标信干噪比SINR_target，i。在估算目标SINR时考虑与当前信道质量所匹配的调制解调方式的传输质量要求，并且考虑到信道环境由持续差到变好或由持续好到变差后，已累积的功率调节命令不能及时作出反应而导致终端的发射功率逐渐偏离开环功控的设定工作点的情况，避免使功率持续向一个方向调整。如此，可以使所估算的目标SINR能有效反映实际的通信环境，从而可确保基于该目标SINR实现的功率控制的准确性。

图1为本发明实施例一的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101、在当前子帧i，根据最近一次测量到的用户设备UE的信干噪比SINR_m，i，估算无TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol，i。

本步骤，用于估算无TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol,i，以便后续步骤中利用该SINR_ol,i确定目标信干噪比，进而确保基于该目标信干噪比所进行的功控可以准确地反映当前的信道环境。

较佳地，本步骤可以在实际测量到的所述SINR_m中去除TPC累积值作用的部分值，即按照SINR_{ol_,i}=SINR_m，i-A_{delta_sinr}*TPC_{account_fore，i}，即可得到所述SINR_ol，i。

其中，所述A_{delta_sinr}为预设的功率SINR有效因子，是表示功率变化与SINR变化的关系的参数，0≤A_{delta_sinr}≤1，本领域人员可根据实际的误块率和吞吐量要求通过仿真选择合适取值。

所述TPC_{account_fore，i}为所述SINR_m，i对应的有用信号功率包含的TPC累积值。

步骤102、根据所述SINR_ol,i，确定目标信干噪比SINR_target，i。

这里需要说明的是：本步骤中考虑到在实际应用中当信道环境由持续差到变好或由持续好到变差后，已累积的功率调节命令不能及时对此做出反映，会导致终端的发射功率逐渐偏离开环功控的设定工作点的情况，因此，本步骤中，将根据无TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol，i，来得到目标信干噪比，以避免目标SINR的设置使功率持续向一个方向调整，从而可确保后续步骤中基于该目标信干噪比得到的可授权的TPC值的准确性，进而确保功率控制的准确性。

较佳地，本步骤中可以采用下述方法得到目标信干噪比SINR_target，i：

首先，根据预设的系统误块率门限，确定与所述SINR_ol,i相匹配的自适应调制编码MCS所对应的信干噪比门限值SINR_{target_BLER，i}。

本步骤确定SINR_{target_BLER，i}的具体方法即：将SINR_{ol_ave，i}与每种MCS在满足所述系统误块率门限条件下的SINR门限值比较，选择最接近且低于SINR_{ol_ave，i}的SINR门限值，即为SINR_{target_BLER，i}。

所述系统误块率门限为本领域技术人员预设的系统可允许的误块率门限，目前系统中通常将其设置为10%。

然后，按照SINR_target，i=SINR_{target_BLER，i}+λ，计算所述SINR_target，i。

其中，所述λ为预设的抬升余量系数，表示目标信干噪比SINR_target，i相对于信干噪比门限值SINR_{target_BLER，i}的抬升余量，用于克服由于干扰用户功率调整，以及信道快衰落等带来的SINR抖动，本领域人员可根据实际的误块率和吞吐量要求通过仿真选择合适取值。

需要说明的是，上述方法中根据预设的系统误块率门限来确定SINR_{target_BLER，i}，进而基于SINR_{target_BLER，i}得到目标信干噪比SINR_target，i，可以确保满足系统的MCS的误块率要求，从而保证用户的通信质量，特别是对于那些信道质量较差或传输状况较差的用户。这样，采用本发明的功率调节，可提升上行传输正确率，保证小区边缘覆盖，以及适当降低小区间干扰。

进一步地，为了平滑快衰落突变带来的功率抖动的影响，避免快衰落对目标SINR取值产生波动，造成功率大幅度往复调整的情况，可以在计算目标信干噪比SINR_target，i之前对所述SINR_ol,i进行平滑滤波。基于上述目的，具体地，还可以采用下述方法实现本步骤：

按照SINR_{ol_ave，i}=(1-β)·SINR_{ol_ave，i-1}+β·SINR_ol，i，对所述SINR_ol,i进行平滑滤波得到SINR_{ol_ave，i}，其中，所述SINR_{ol_ave，i-1}为上一次得到的平滑滤波后的无TPC累积值作用下的信干噪比值，β为预设的目标SINR的平滑滤波因子，所述0<β≤1；

根据预设的系统误块率门限，确定与所述SINR_{ol_ave，i}相匹配的自适应调制编码MCS所对应的信干噪比门限值SINR_{target_BLER，i}；

按照SINR_target，i=SINR_{target_BLER，i}+λ，计算所述SINR_target，i，其中，所述λ为预设的抬升余量系数，具体含义同前文，在此不再赘述。

上述方法中，所述β是用于平滑快衰落突变带来的功率抖动的影响，避免快衰对目标SINR取值产生波动，造成功率大幅度往复调整的情况，其取值可通过仿真配置。

步骤103、根据所述SINR_m，i和所述SINR_target，i，确定需要调整的功率值ΔSINR_i。

较佳地，本步骤可采用下述方法实现：

利用所述SINR_m，i，按照SINR_ave,i=(1-γ)SINR_ave，i-1+γ·SINR_m，i，计算平滑滤波后的有TPC累积值作用下的信干噪比初值SINR_ave，i，其中，SINR_ave，i-1为上一次得到的平滑滤波后的有TPC累积值作用下的信干噪比初值，γ为预设的测量SINR的平滑滤波因子，所述0<γ≤1。

根据所述SINR_target，i和所述SINR_ave，i的差值，确定需要调整的功率值ΔSINR_i。

较佳地，考虑到在实际应用中如果需要向上调整功率，应不超过终端剩余可调整功率的上限，如果向下调整功率，应使终端的发射功率不低于最低发射功率要求。因此这里可以根据UE上报给基站的功率余量（PH），来确定所述需要调整的功率值ΔSINR_i，以确保所确定的ΔSINR_i在UE当前功率可调整能力范围内，从而可确保功率控制的准确性，并且保证基站侧维护的TPC累积值和实际生效的功率调整值保持一致。具体地，可以按照 ${\mathrm{\&Delta;SINR}}_i=\left\{\begin{array}{c}\min \{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}-{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i},\mathrm{PH}\},{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}\&GreaterEqual;{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i}\\ \max \{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}-{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i},\mathrm{PH}-{\mathrm{PH}}_{\max }\},{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}<{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i}\end{array}\right.,$ 确定所述需要调整的功率值ΔSINR_i，其中，所述PH为所述UE当前上报的功率余量，PH_max为预设的功率余量最大值。

步骤104、根据所述ΔSINR_i，确定可授权的TPC值TPC_auth。

本步骤可采用现有系统中的相同方法实现。

较佳地，为达到功率快升慢降的效果，本步骤中可以按下述方式实现：

首先，按照 ${\mathrm{TPC}}_{\mathrm{current}}=\left\{\begin{array}{c}-1,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;(-\&infin;,-N_{\mathrm{tpc}\_\mathrm{window}})\\ 0,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;[-N_{\mathrm{tpc}\_\mathrm{window}},0]\\ 1,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;\left(\mathrm{0,2}\right)\\ 3,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;[2,+\&infin;)\end{array}\right.,$ 确定TPC当前值TPC_current。

其中，所述N_{tpc_window}该参数用于调节功控授权频率，表示以所述SINR_target，i为起始的功控不调整窗口的窗长。所述功控不调整窗口是指当所述SINR_m，i在所述窗口内时不进行功率调整，窗口的下边界为SINR_target，i，上边界为SINR_target，i+N_{tpc_window}。这里，0≤N_{tpc_window}≤N_max，N_{tpc_window}的具体值可由本领域技术人员根据实际的误块率和吞吐量要求，通过仿真设置合适的取值。这里，N_max的设置方法为：确定与所述SINR_ol,i相匹配的MCS的上下相邻的两种MCS，计算这两种MCS在满足所述系统误块率门限条件下的SINR门限值的差值，该差值即为N_max的取值。

然后，按照 ${\mathrm{TPC}}_{\mathrm{auth}}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{current}},& {\mathrm{TPC}}_{\mathrm{accumu}\_\mathrm{low}}\&le;{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{accumu}}+{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{current}}\&le;{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{accumu}\_\mathrm{high}}\\ 0,& \mathrm{else}\end{array}\right.,$ 确定可授权的TPC值TPC_auth，并按照TPC_accumu=TPC_accumu+TPC_auth更新TPC累积值TPC_accumu；

其中，TPC_{accumu_low}为预设的TPC累积值最低门限，TPC_{accumu_high}为预设的TPC累积值最高门限。上述两种TPC累种值门限用于限制TPC累积值的变化幅度以抑制系统干扰水平的波动幅度，本领域技术人员可根据实际的误块率和吞吐量需求，通过仿真配置合适的取值。

步骤105、根据所述TPC_auth，确定当前的自适应调制编码。

本步骤用于根据当前所确定的TPC，来对当前的自适应调制编码进行调整，以确保当前的传输质量。

较佳地，本步骤可采用下述方式实现。

如果所述TPC_auth不为0，则基于所述SINR_ave，i，以所述TPC_auth为功率增益，确定当前的自适应调制编码；

如果所述TPC_auth为0，则当前的自适应调制编码保持不变。

从上述技术方案可以看出，本发明能在保证上行传输正确率的同时，降低小区间上行干扰，节省终端发射功率，并提高部分信道较差终端的正确率，同时使算法有较好的鲁棒度。

综上所述，以上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 (8)

1.一种闭环功率控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、在当前子帧i，根据最近一次测量到的用户设备UE的信干噪比SINR_m，i，估算无传输功率控制TPC累积值作用下的信干噪比SINR_ol，i；

b、根据所述SINR_ol，i，确定目标信干噪比SINR_target，i；

c、根据所述SINR_m，i和所述SINR_target，i，确定需要调整的功率值ΔSINR_i；

d、根据所述ΔSINR_i，确定可授权的TPC值TPC_auth；

e、根据所述TPC_auth，确定当前的自适应调制编码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a包括：

利用所述SINR_m，按照SINR_{ol_，i}＝SINR_m，i-A_{delta_sinr}*TPC_{account_fore,i}，估算所述SINR_ol,i，其中，所述A_{delta_sinr}为预设的功率SINR有效因子，0≤A_{delta_sinr}≤1，所述TP_{Caccount_fore，i}为所述SINR_m，i对应的有用信号功率包含的TPC累积值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括：

根据预设的系统误块率门限，确定与所述SINR_ol,i相匹配的自适应调制编码MCS所对应的信干噪比门限值SINR_{target_BLER，i}；

按照SINR_target，i=SINR_{target_BLER，i}+λ，计算所述SINR_target，i，其中，所述λ为预设的抬升余量系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括：

按照SINR_{ol_ave，i}=(1-β)·SINR_{ol_ave，i-1}+β·SINR_ol，i，对所述SINR_ol,i进行平滑滤波得到SINR_{ol_ave，i}，其中，所述SINR_{ol_ave，i-1}为上一次得到的平滑滤波后的无TPC累积值作用下的信干噪比值，β为预设的目标SINR的平滑滤波因子，所述0<β≤1；

根据预设的系统误块率门限，确定与所述SINR_{ol_ave，i}相匹配的自适应调制编码MCS所对应的信干噪比门限值SINR_{target_BLER，i}；

按照SINR_target，i=SINR_{target_BLER，i}+λ，计算所述SINR_target，i，其中，所述λ为预设的抬升余量系数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c包括：

利用所述SINR_m，i，按照SINR_ave，i=(1-γ)SINR_ae，i-1+γ·SINR_m，i，计算平滑滤波后的有TPC累积值作用下的信干噪比初值SINR_ave，i，其中，SINR_ave，i-1为上一次得到的平滑滤波后的有TPC累积值作用下的信干噪比初值，γ为预设的测量SINR的平滑滤波因子，所述0<γ≤1；

根据所述SINR_target，i和所述SINR_ave，i的差值，确定需要调整的功率值ΔSINR_i。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤c中按照 ${\mathrm{\&Delta;SINR}}_i=\left\{\begin{array}{c}\min \{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}-{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i},\mathrm{PH}\},{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}\&GreaterEqual;{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i}\\ \max \{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}-{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i},\mathrm{PH}-{\mathrm{PH}}_{\max }\},{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{tartget},i}<{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ave}.i}\end{array}\right.,$ 确定所述需要调整的功率值ΔSINR_i，其中，所述PH为所述UE当前上报的功率余量，PH_max为预设的功率余量最大值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d包括:

按照 ${\mathrm{TPC}}_{\mathrm{current}}=\left\{\begin{array}{c}-1,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;(-\&infin;,-N_{\mathrm{tpc}\_\mathrm{window}})\\ 0,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;[-N_{\mathrm{tpc}\_\mathrm{window}},0]\\ 1,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;\left(\mathrm{0,2}\right)\\ 3,\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{SINR}}_i\&Element;[2,+\&infin;)\end{array}\right.,$ 确定TPC当前值TPC_current，

其中，N_{tpc_window}为以所述SINR_target，i为起始的功控不调整窗口的窗长；

按照 ${\mathrm{TPC}}_{\mathrm{auth}}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{current}},& {\mathrm{TPC}}_{\mathrm{accumu}\_\mathrm{low}}\&le;{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{accumu}}+{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{current}}\&le;{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{accumu}\_\mathrm{high}}\\ 0,& \mathrm{else}\end{array}\right.,$ 确定可授权的TPC值TPC_auth，并按照TPC_accumu=TPC_accumu+TPC_auth更新TPC累积值TPC_accumu；其中，TPC_{accumu_low}为预设的TPC累积值最低门限，TPC_{accumu_high}为预设的TPC累积值最高门限。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤e包括：

如果所述TPC_auth不为0，则基于所述SINR_ave，i，以所述TPC_auth为功率增益，确定当前的自适应调制编码；

如果所述TPC_auth为0，则当前的自适应调制编码保持不变。

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