CN103596258B - 功率控制方法及基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率控制方法及基站，其中，该方法包括：基站根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值，其中，最小的功率增强值根据确保蜂窝用户和D2D用户各自的通信信号质量都大于预设信号质量的原则得到的；基站判断最小的功率增强值是否小于蜂窝用户上报的PH值；如果是，则基站依据最小的功率增强值对蜂窝用户的功率进行控制。通过运用本发明，解决了在有D2D通信的蜂窝移动网络中，当D2D共享蜂窝移动的上行资源时，D2D会对基站产生干扰，对蜂窝用户正常通信造成影响的问题，提升了蜂窝用户的通信质量，提升了整个系统的吞吐量。

Description

功率控制方法及基站
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种功率控制方法及基站。
背景技术
端到端（Device-to-Device，简称为D2D）通信是一种在蜂窝系统的控制下，允许终端之间通过复用小区内资源直接进行通信的新型技术。它具有提高系统频谱利用率、减少终端电池消耗从而节省移动台功率、减低蜂窝小区基站的负载、改善系统用户公平性、提高网络服务质量，巩固下层结构、提供新的服务等优点。D2D通信能在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。D2D通信在蜂窝网中是工作在许可频段，它相对于工作在非许可频带的其它技术（如蓝牙、WLAN等）具有很多优点。只有许可频段能够保证提供干扰可控、稳定的通信环境，而非许可频段提供的服务不稳定，这对服务质量要求高的业务或特定用户是很重要的。
D2D通信是在蜂窝网络架构下通过共享小区资源来达到系统整体性能的提升。若D2D通信分配到正交的信道资源时，它不会对原来的蜂窝网络中的通信形成干扰。若D2D通信被分配到非正交的信道资源时，D2D通信将会对蜂窝链路中的接收端造成干扰，严重时可能会造成通信中断。例如D2D通信共享蜂窝移动上行资源时，D2D会对基站造成干扰，而D2D通信共享蜂窝移动的下行资源时，D2D会对邻近的终端设备（User equipment，简称为UE）会造成干扰。对于共享蜂窝移动上行资源的情况，一般主要是通过减小D2D发射功率的方法来减小这种干扰，但这样同样会给D2D通信造成影响，严重时也可能造成D2D通信中断，降低了服务质量。
发明内容
本发明提供了一种功率控制方法及基站，以至少解决相关技术在有D2D通信的蜂窝移动网络中，当D2D共享蜂窝移动的上行资源时，D2D会对基站产生干扰，对蜂窝用户正常通信造成影响的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种功率控制方法，包括：基站根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值，其中，所述最小的功率增强值根据确保所述蜂窝用户和所述D2D用户各自的通信信号质量都大于预设信号质量的原则得到的；所述基站判断所述最小的功率增强值是否小于所述蜂窝用户上报的功率余量（powerheadroom，简称为PH）值；如果是，则所述基站依据所述最小的功率增强值对所述蜂窝用户的功率进行控制。
优选地，在确定所述最小的功率增强值小于所述蜂窝用户上报的PH值之后，之后，还包括：根据所述最小的功率增强值确定所述D2D用户的功率回退值；所述基站依据所述功率回退值对所述D2D用户的功率进行控制。
优选地，判断所述最小的功率增强值是否小于所述蜂窝用户上报的PH值之后，还包括：如果否，则将所述D2D用户切换为蜂窝用户。
优选地，基站根据所述D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值包括：所述基站根据所述D2D用户及所述蜂窝用户各自上报的当前信号质量均大于或等于预设信号质量的原则，计算所述最小的功率增强值。
优选地，基站根据所述D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值之前，还包括：所述基站检测所述蜂窝用户当前上报的信号质量是否小于预设的信号质量；如果是，则接收所述D2D用户上报的所述信号质量。
优选地，所述信号质量至少包括以下之一：最低信号与干扰加噪声比（Signal toInterference plus Noise Ratio，简称为SINR）、误码率、误块率（block error rate，简称为BLER）、混合自动重传请求（Hybrid Automatic Repeat Request，简称为HARQ）反馈信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种基站，包括：第一确定模块，用于根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值，其中，所述最小的功率增强值根据确保所述蜂窝用户和所述D2D用户各自的通信信号质量都大于预设信号质量的原则得到的；判断模块，用于判断所述最小的功率增强值是否小于所述蜂窝用户上报的功率余量PH值；第一控制模块，用于在所述最小的功率增强值小于所述蜂窝用户上报的PH值的情况下，依据所述最小的功率增强值对所述蜂窝用户的功率进行控制。
优选地，所述基站还包括：第二确定模块，用于在所述最小的功率增强值小于所述蜂窝用户上报的PH值的情况下，根据所述最小的功率增强值确定所述D2D用户的功率回退值；第二控制模块，用于所述基站依据所述功率回退值对所述D2D用户的功率进行控制。
优选地，所述第一确定模块按照以下方式确定所述最小的功率增强值：根据所述D2D用户及所述蜂窝用户各自上报的当前信号质量均大于或等于预设信号质量的原则，计算所述最小的功率增强值。
优选地，所述基站还包括：检测模块，用于检测所述蜂窝用户当前上报的信号质量是否小于预设的信号质量；接收模块，用于在所述蜂窝用户当前上报的信号质量小于预设的信号质量的情况下，接收所述D2D用户上报的所述信号质量。
本发明采用了如下方法：基站根据D2D用户和蜂窝用户上报的信号质量确定用户最小的功率增强值，根据该最小功率增强值调节蜂窝用户的功率，使得通过调节最小的功率增强值来控制蜂窝用户的通信质量，解决了在有D2D通信的蜂窝移动网络中，当D2D共享蜂窝移动的上行资源时，D2D会对基站产生干扰，对蜂窝用户正常通信造成影响的问题，提升了蜂窝用户的通信质量，提升了整个系统的吞吐量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的功率控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的基站的结构框图一；
图3是根据本发明实施例的基站的结构框图二；
图4是根据本发明实施例的基站的结构框图三；
图5是根据本发明优选实施例的D2D用户共享蜂窝用户资源的示意图；
图6是根据本发明实施例一的功率控制方法的流程图；
图7是根据本发明实施例二的功率控制方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
基于相关技术在有D2D通信的蜂窝移动网络中，当D2D共享蜂窝移动的上行资源时，D2D会对基站产生干扰，对蜂窝用户正常通信造成影响的问题，本发明实施例提供了一种功率控制方法，如图1所示，包括步骤S102至步骤S106：
步骤S102，基站根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值，其中，最小的功率增强值根据确保蜂窝用户和D2D用户各自的通信信号质量都大于预设信号质量的原则得到的；
步骤S104，基站判断最小的功率增强值是否小于蜂窝用户上报的功率余量PH值；
步骤S106，基站依据最小的功率增强值对蜂窝用户的功率进行控制。
本发明实施例采用了如下方法：基站根据D2D用户和蜂窝用户上报的信号质量确定用户最小的功率增强值，根据该最小功率增强值调节蜂窝用户的功率，使得通过调节最小的功率增强值来控制蜂窝用户的通信质量，解决了在有D2D通信的蜂窝移动网络中，当D2D共享蜂窝移动的上行资源时，D2D会对基站产生干扰，对蜂窝用户正常通信造成影响的问题，提升了蜂窝用户的通信质量，提升了整个系统的吞吐量。
在基站根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值之前，还可以检测蜂窝用户当前上报的信号质量是否小于预设的信号质量；如果是，则说明此时的蜂窝用户通信质量极差或不能通信，则需要接收D2D用户上报的信号质量，并根据得到的信号质量执行步骤S102。
在步骤S102实施的过程中，基站可以根据D2D用户及蜂窝用户各自上报的当前信号质量均大于或等于预设信号质量的原则，计算最小的功率增强值，其中，信号质量可以包括多种，例如，最低SINR、误码率、BLER、HARQ反馈信息等，都可以作为质量信息，在实际过程中，可以通过不同的公式进行计算。
在确定蜂窝用户最小的功率增强值之后，判断最小的功率增强值是否小于蜂窝用户上报的PH值。如果小于，则基站可以依据最小的功率增强值对蜂窝用户的功率进行控制，可以在允许范围内增加蜂窝用户的功率以对其通信质量进行控制。
在确定最小的功率增强值小于蜂窝用户上报的PH值的情况下，还可以依据最小功率增强值确定D2D用户的功率回退值。在确定功率回退值之后，根据功率回退值调节D2D用户的功率，这样，在一定程度上降低了D2D用户对蜂窝用户的干扰，且通过最小的功率增强值计算出的功率回退值相对于相关技术的回退值要小很多，即，现在D2D的功率回退值少了，使得D2D用户在降低很小的功率的情况下，进一步提升了蜂窝用户的通信质量。
上述过程中，通过判断最小的功率增强值与PH值之间的关系，可以确定可以调节的范围，使得对蜂窝用户及D2D用户的功率调节都更加准确。
如果最小的功率增强不小于PH值，则直接将D2D用户切换为蜂窝用户。保证了D2D用户在无法实现D2D通信的情况下仍能保持通信。
通过运用上述实施例，降低了单纯依靠降低D2D用户通信服务质量带来的D2D用户间通信失效的概率加大和D2D用户需要频繁切换到蜂窝通信等不利用影响，从而也提高了系统整体的频谱利用效率。
本发明实施例还提供了一种基站，该基站可以实现上述功率控制方法，其结构可以如图2所示，包括：第一确定模块10，用于根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值，其中，最小的功率增强值根据确保蜂窝用户和D2D用户各自的通信信号质量都大于预设信号质量的原则得到的；判断模块20，与第一确定模块10耦合，用于判断最小的功率增强值是否小于蜂窝用户上报的功率余量PH值；第一控制模块30，与判断模块20耦合，用于在最小的功率增强值小于蜂窝用户上报的PH值的情况下，依据最小的功率增强值对蜂窝用户的功率进行控制。
实施过程中，第一确定模块10还按照如下方式确定最小的功率增强值：根据D2D用户及蜂窝用户各自上报的当前信号质量均大于或等于预设信号质量的原则，计算最小的功率增强值。
在一个优选实施例中，上述基站还可以如图3所示，增加了第二确定模块40及第二控制模块50，其中，第二确定模块40，与第一确定模块10耦合，用于在最小的功率增强值小于蜂窝用户上报的PH值的情况下，根据最小的功率增强值确定D2D用户的功率回退值；第二控制模块50，与第二确定模块40耦合，用于基站依据功率回退值对D2D用户的功率进行控制。
图4示出了本发明实施例的另一种优选实施例，包括：检测模块60，用于检测蜂窝用户当前上报的信号质量是否小于预设的信号质量；接收模块70，与第一确定模块10耦合，用于在蜂窝用户当前上报的信号质量小于预设的信号质量的情况下，接收D2D用户上报的信号质量。
实施过程中还可以包括用于在最小的功率增强值不小于蜂窝用户上报的PH值的情况下，则将D2D用户切换为蜂窝用户的模块。
下面结合优选实施例对上述实施方式进行说明。
优选实施例
在本优选实施例中，设置共享的上行资源蜂窝（在这里指的是基站）侧预设的最低SINR为SINRC0，即基站在共享资源上接受的信号大于SINRC0时,则认为不影响其正常通信。相对的，设共享的上行资源D2D侧预设的最低SINR为SINRD0，即D2D在共享资源上接受的信号大于SINRD0时,则认为不影响其正常通信。当然，本实施例是以SINR表明信号质量，但不仅限于此，也可以用HARQ反馈信息，BLER等作为信号质量的衡量标准。
图5示出了包含D2D用户的蜂窝移动通信网络，在该图中，D2D用户共享蜂窝用户的上行资源。
当基站检测到共享资源上SINR超标，即超过预设的SINRC0时，要求D2D用户和蜂窝用户进行上报。其中，D2D用户上报内容可包括D2D当前SINR，预设SINRD0等，蜂窝用户上报PH值。
基站侧根据D2D用户和蜂窝用户上报的内容，按照确保蜂窝用户和D2D通信SINR都大于预设SINR的原则，计算蜂窝用户最小的功率增强值。该过程可以是在满足不等式条件的情况下，估算一个蜂窝用户的最小功率增强值，然后判断该功率增强值是否满足小于蜂窝用户上报的PH值。
如果上面判断为满足，则根据最小功率增强值计算此条件下的D2D功率回退值。基站通过功率控制协议，控制D2D用户功率回退和蜂窝用户功率增强。实施时，D2D用户功率回退，同时，蜂窝用户在对自己功率进行增强，蜂窝用户增强一点功率，就可以在很大程度上减少D2D功率的回退值，即蜂窝用户增加较小的功率，就可以达到很大程度的提升蜂窝用户当前SINR的作用，则D2D用户的功率只要回退一点，就可以进一步提升通信质量。
如果上面判断为否，则取消D2D通信，D2D用户切换到蜂窝通信，D2D用户成为蜂窝用户。
下面结合附图及实施例对上述实施方式进行说明。
实例一
图6示出了本实施例进行功率控制的过程，该控制过程包括步骤S602至步骤S614。
步骤S602，基站检测到共享资源蜂窝用户当前SINR是否超标。如果是，则执行步骤S604，否则继续执行该步骤。
步骤S604，接收来自D2D用户上报的及时SINR和预设的SINRD0，蜂窝用户设备向基站上报PH值。
步骤S606，基站侧根据D2D用户和蜂窝用户上报的内容确定最小的功率增强值。按照确保蜂窝用户和D2D通信SINR都大于预设SINR的原则，计算蜂窝用户最小的功率增强值。
步骤S608，判断该功率增强值是否满足小于蜂窝用户上报的PH值。如果是，则执行步骤S610，否则执行步骤S614。
步骤S610，计算最小蜂窝用户增强值条件下的D2D功率回退值。
步骤S612，基站通过功率控制协议，控制D2D用户功率进行功率回退，蜂窝用户功率进行功率增强。
当然，在实际功率控制过程中进行调整时，UE功率增强值和D2D的功率回退值是在满足步骤S606通信SINR都大于预设SINR的原则的前提下，与协议中UE和D2D用户功率控制步长相适应。
步骤S614，取消D2D通信，D2D用户切换到蜂窝通信。
上述实施例与现有技术比较，由于综合考虑了蜂窝用户和D2D用户通信质量的相互影响，相当于在不影响各自正常通信的条件下，在D2D用户和蜂窝用户通信服务质量间寻求平衡，从而降低了单纯依靠降低D2D用户通信服务质量带来的D2D用户间通信失效的概率加大和D2D用户需要频繁切换到蜂窝通信等不利影响，从而也提高了系统整体的频谱利用效率。
实例二
为便于理解，本优选实施例以LTE-A系统下D2D通信为例，来说明本实施例的D2D功率控制方法。首先假设系统有20MHz带宽，工作于2GHz。设系统中有10个蜂窝用户，分别为U1，U2，...，U10；有1对D2D用户，（D1，D2），其中D2D用户对所用资源是共享U1的上行资源，如图5所示。
当基站检测到共享资源的蜂窝用户当前SINR超标，即超过U1的预设SINRC0时，基站开始启动D2D功率控制，上述控制过程如图7所示，包括步骤S702至步骤S714。
步骤S702，基站定时检测蜂窝用户的当前SINR是否超过预设的SINRC0。如果是，则执行步骤S704，否则继续执行该步骤。
步骤S704，D2D用户向基站上报及时SINRd和预设的SINRD0，蜂窝用户设备向基站上报PH值。
步骤S706，基站侧根据D2D用户和蜂窝用户上报的内容，按照确保蜂窝用户和D2D通信SINR都大于预设SINR的原则，计算蜂窝用户最小的功率增强值。下面给出计算过程的优选实施例：
U1在基站侧的SINR计算模型为：
D的SINR计算模型为：
其中Pu1，Pd分别表示U1和D2D用户的发射功率，Cu1，Cd和Cud分别表示U1用户和基站，D2D用户和D2D用户以及D2D用户和U1用户间及时测量的路损值，包含信道的快衰落和慢衰落的影响，δu1和δd分别表示BS侧和D2D用户侧的噪声。a表示U1的功率增强值，b表示D2D用户功率回退值。
根据公式一和公式二，按照确保蜂窝用户和D2D通信SINR都大于预设SINR的原则，即要求SINRu1≥SINRC0，SINRd≥SINRd0，计算蜂窝用户最小的功率增强值amin。
步骤S708，判断该功率增强值amin是否满足小于蜂窝用户上报的PH值。如果是，则进行步骤S710，否则跳至步骤S712。
步骤S710，计算最小蜂窝用户增强值条件下的D2D功率回退值b。
UE功率增强值和D2D的功率回退值，在实际功率控制过程中要进行调整，要求在满足步骤S706的前提下，与协议中UE和D2D用户功率控制步长相适应。
步骤S712，基站通过功率控制协议，控制D2D用户功率进行功率回退，蜂窝用户功率进行功率增强。
步骤S714，取消D2D通信，D2D用户切换为蜂窝用户。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
本发明实施例采用了如下方法：基站根据D2D用户和蜂窝用户上报的信号质量确定用户最小的功率增强值，根据该最小功率增强值调节蜂窝用户的功率，使得通过调节最小的功率增强值来控制蜂窝用户的通信质量，解决了在有D2D通信的蜂窝移动网络中，当D2D共享蜂窝移动的上行资源时，D2D会对基站产生干扰，对蜂窝用户正常通信造成影响的问题，提升了蜂窝用户的通信质量，提升了整个系统的吞吐量。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种功率控制方法，其特征在于，包括：
基站根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值，其中，所述最小的功率增强值根据确保所述蜂窝用户和所述D2D用户各自的通信信号质量都大于预设信号质量的原则得到的；
所述基站判断所述最小的功率增强值是否小于所述蜂窝用户上报的功率余量PH值；
如果是，则所述基站依据所述最小的功率增强值对所述蜂窝用户的功率进行控制；
如果否，则将所述D2D用户切换为所述蜂窝用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述最小的功率增强值小于所述蜂窝用户上报的PH值之后，还包括：
根据所述最小的功率增强值确定所述D2D用户的功率回退值；
所述基站依据所述功率回退值对所述D2D用户的功率进行控制。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，基站根据所述D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值包括：
所述基站根据所述D2D用户及所述蜂窝用户各自上报的当前信号质量均大于或等于预设信号质量的原则，计算所述最小的功率增强值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基站根据所述D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值之前，还包括：
所述基站检测所述蜂窝用户当前上报的信号质量是否小于预设的信号质量；
如果是，则接收所述D2D用户上报的所述信号质量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号质量至少包括以下之一：
最低信号与干扰加噪声比SINR、误码率、误块率、混合自动重传请求HARQ反馈信息。
6.一种基站，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据D2D用户及蜂窝用户上报的信号质量确定蜂窝用户最小的功率增强值，其中，所述最小的功率增强值根据确保所述蜂窝用户和所述D2D用户各自的通信信号质量都大于预设信号质量的原则得到的；
判断模块，用于判断所述最小的功率增强值是否小于所述蜂窝用户上报的功率余量PH值；
第一控制模块，用于在所述最小的功率增强值小于所述蜂窝用户上报的PH值的情况下，依据所述最小的功率增强值对所述蜂窝用户的功率进行控制；
所述基站还用于在所述最小的功率增强值不小于所述蜂窝用户上报的PH值的情况下，将所述D2D用户切换为所述蜂窝用户。
7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，还包括：
第二确定模块，用于在所述最小的功率增强值小于所述蜂窝用户上报的PH值的情况下，根据所述最小的功率增强值确定所述D2D用户的功率回退值；
第二控制模块，用于所述基站依据所述功率回退值对所述D2D用户的功率进行控制。
8.根据权利要求6或7所述的基站，其特征在于，所述第一确定模块按照以下方式确定所述最小的功率增强值：
根据所述D2D用户及所述蜂窝用户各自上报的当前信号质量均大于或等于预设信号质量的原则，计算所述最小的功率增强值。
9.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，还包括：
检测模块，用于检测所述蜂窝用户当前上报的信号质量是否小于预设的信号质量；
接收模块，用于在所述蜂窝用户当前上报的信号质量小于预设的信号质量的情况下，接收所述D2D用户上报的所述信号质量。
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