CN104144485A - 上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法,该方法包括:根据用户设备的位置信息获取该用户设备的上行路径损耗;根据该上行路径损耗计算该用户设备的初始发射功率;确定要分配给该用户设备的资源块;获取预设范围内使用该资源块的宏基站用户设备和小小区基站用户设备;对该获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据该测算的结果对该用户设备的初始发射功率进行第一调整。本发明能够解决用户设备的发射功率过低时达不到用户设备的QoS所需的足够的发射能量以及用户设备的发射功率过高时会增大对系统其他用户设备的干扰并且减少移动终端电池寿命的问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其涉及一种上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法。
背景技术
LTE(Long Term Evolution,长期演进)是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进版本,LTE系统引入了OFDM和MIMO等关键传输技术,显著增加了频谱效率和数据传输速率,并支持多种带宽分配,频谱分配更加灵活,系统容量和覆盖显著提升。LTE无线网络架构更加扁平化,减小了系统时延,降低了建网成本和维护成本。
在LTE R12版本中,引入了小小区。小小区基站是低功率的无线接入节点,工作在授权或者非授权的频谱。小小区融合了femtocell,picocell,microcell和分布式远端射频头(RRH)等技术。小小区覆盖范围较小,根据发射功率设置不同,可以覆盖10米的室内空间或野外2公里的范围。小小区可以用于室内和室外场景。为了提升网络整体的吞吐性能,网络进行密集化部署是一个很重要的方法。在宏基站覆盖范围下针对热点区域密集部署小小区可以提升热点区域用户设备的吞吐性能。但是,在这种异构网络的场景下,会存在以下的问题,在异构网络中,不同的基站有不同的发射功率,例如宏基站发射功率较高,而小小区基站发射功率较低。由于宏基站与小小区基站发射功率不同,会带来功率不均衡现象。尤其是在同频部署的情况下,宏基站的用户设备会对小小区边缘的用户设备造成极大的干扰。用户设备连接到哪个基站将取决于其上下行的性能。小小区边缘的用户设备可以采用上下行分离的方式,上行连接到路损最小的小小区基站使得上行性能最优,下行连接到RSRP(Reference Signal Receiving Power,参考信号接收功率)最大的宏基站使得下行性能最优。这种上下行分离的双连接方式解决了功率不均衡引起的干扰问题,尤其适用于宏基站与小小区基站同频部署,具体部署场景如图1所示。
LTE现有的上行功率控制方案采用了一种开环和闭环控制相结合的方式。开环功控基于用户设备到基站的路损来为用户设备设置一个初始发射功率,闭环功控通过用户设备不断地与基站交互信息精确调整功率来适应不断变化的信道条件。在用户设备上下行分离的双连接场景中,LTE现有的上行功控方案存在以下问题。根据3GPP TR36.932中的现有规定,一般情况下宏基站与小小区基站之间的回程链路是非理想的。因此,用户设备连接的下行宏基站和上行小小区基站之间将是非理想回程,用户设备下行服务的宏基站通过与上行服务的小小区基站的信息交互时,不能及时获知用户设备的上行路损及闭环功控调整参数,因此LTE现有的上行功控方案在上下行分离的场景下不再精确。一方面,用户设备的发射功率过低时达不到用户设备的QoS(Qualityof Service,服务质量)所需的足够的发射能量;另一方面,用户设备的发射功率过高时会增大对系统其他用户设备的干扰并且减少移动终端电池寿命。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:在上下行分离的场景下,如何解决用户设备的发射功率过低时达不到用户设备的QoS所需的足够的发射能量以及用户设备的发射功率过高时会增大对系统其他用户设备的干扰并且减少移动终端电池寿命的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供了一种上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法,包括:
根据用户设备的位置信息获取所述用户设备的上行路径损耗;
根据所述上行路径损耗计算所述用户设备的初始发射功率;
确定要分配给所述用户设备的资源块;
获取预设范围内使用所述资源块的宏基站用户设备和小小区基站用户设备;
对所述获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据所述测算的结果对所述用户设备的初始发射功率进行第一调整。
进一步地,所述根据用户设备的位置信息获取所述用户设备的上行路径损耗包括:
根据所述用户设备发送的定位参考信号获取所述用户设备的位置信息;
根据所述用户设备的位置信息估算所述用户设备的上行路径损耗。
进一步地,所述对所述获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据所述测算的结果对所述用户设备的初始发射功率进行第一调整包括:
在将所述资源块分配给所述用户设备之前,测量每一个所述宏基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IM_UE_before,测量每一个所述小小区基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IS_UE_before;
在将所述资源块分配给所述用户设备之后,测量每一个所述宏基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IM_UE_after,测量每一个所述小小区基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IS_UE_after;
计算宏基站用户设备干扰变化ΔIM_UE=IM_UE_after-IM_UE_before,计算小小区基站用户设备干扰变化ΔIS_UE=IS_UE_after-IS_UE_before;
分别比较ΔIM_UE、ΔIS_UE与第一阈值ΔIthreshold的大小;
若ΔIM_UE>ΔIthreshold且ΔIS_UE>ΔIthreshold,将所述用户设备的初始发射功率减小第一步长ΔP1;
若ΔIM_UE、ΔIS_UE中只有一个小于ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第二步长ΔP2;
若ΔIM_UE<ΔIthreshold且ΔIS_UE<ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第三步长为ΔP3;
其中,ΔP1>ΔP2>ΔP3。
进一步地,所述对所述获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据所述测算的结果对所述用户设备的初始发射功率进行第一调整之后还包括:
根据所述用户设备在宏基站与小小区基站之间的延时对所述第一调整后的发射功率进行第二调整。
进一步地,所述根据所述用户设备在宏基站与小小区基站之间的延时对所述第一调整后的发射功率进行第二调整包括:
获取所述用户设备初次接入所述上行小小区基站时的初始TA时间t0;
获取所述用户设备接入所述上行小小区基站后当前周期的TA时间ti;
若t0≥ti,且t0-ti≥tthreshold,则将所述第一调整后的发射功率减去第四步长ΔP4,tthreshold为第二阈值;
若t0<ti,且ti-t0≥tthreshold,则将所述第一调整后的发射功率增加第四步长ΔP4。
进一步地,将所述第一调整后的发射功率减去或增加第四步长ΔP4之后还包括:
根据所述用户设备的上行信号获取用户设备的当前SINR;
将所述当前SINR值与目标SINR比较,
若|SINRactual-SINRtarget|≥SINRthreshold,重复步骤S62-S64直至满足|SINRactual-SINRtarget|<SINRthreshold,SINRactual为当前SINR,SINRtarget为目标SINR,SINRthreshold为第三阈值。
(三)有益效果
本发明通过估算用户设备的上行路径损耗并根据上行路径损耗设定用户设备的初始发射功率,再对用户设备的初始发射功率进行调整使其收敛到稳定状态,从而解决了用户设备的发射功率过低时达不到用户设备的QoS所需的足够的发射能量以及用户设备的发射功率过高时会增大对系统其他用户设备的干扰并且减少移动终端电池寿命的问题。
附图说明
图1是现有技术中用户设备上下行分离的双连接场景的示意图;
图2是本发明实施方式提供的一种上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法的流程图;
图3是本发明实施方式中用户设备的上行路径损耗估测的示意图;
图4是本发明实施方式中预设范围的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
图2是本发明实施方式提供的一种上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法的流程图,包括:
S1:根据用户设备的位置信息获取所述用户设备的上行路径损耗;
S2:根据所述上行路径损耗计算所述用户设备的初始发射功率;
S3:确定要分配给所述用户设备的资源块;
S4:获取预设范围内使用所述资源块的宏基站用户设备和小小区基站用户设备;
S5:对所述获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据所述测算的结果对所述用户设备的初始发射功率进行第一调整。
其中,步骤S1包括:
S11:根据所述用户设备发送的定位参考信号获取所述用户设备的位置信息;
S12:根据所述用户设备的位置信息估算所述用户设备的上行路径损耗。
其中,步骤S5包括:
S51:在将所述资源块分配给所述用户设备之前,测量每一个所述宏基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IM_UE_before,测量每一个所述小小区基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IS_UE_before;
S52:在将所述资源块分配给所述用户设备之后,测量每一个所述宏基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IM_UE_after,测量每一个所述小小区基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IS_UE_after;
S53:计算宏基站用户设备干扰变化ΔIM_UE=IM_UE_after-IM_UE_before,计算小小区基站用户设备干扰变化ΔIS_UE=IS_UE_after-IS_UE_before;
S54:分别比较ΔIM_UE、ΔIS_UE与第一阈值ΔIthreshold的大小;
若ΔIM_UE>ΔIthreshold且ΔIS_UE>ΔIthreshold,将所述用户设备的初始发射功率减小第一步长ΔP1;
若ΔIM_UE、ΔIS_UE中只有一个小于ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第二步长ΔP2;
若ΔIM_UE<ΔIthreshold且ΔIS_UE<ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第三步长为ΔP3;
其中,ΔP1>ΔP2>ΔP3。
优选地,步骤S5之后还包括:
S6:根据所述用户设备在宏基站与小小区基站之间的延时对所述第一调整后的发射功率进行第二调整。
其中,步骤S6包括:
S61:获取所述用户设备初次接入所述上行小小区基站时的初始TA时间t0;
S62:获取所述用户设备接入所述上行小小区基站后当前周期的TA时间ti;
S63:若t0≥ti,且t0-ti≥tthreshold,则将所述第一调整后的发射功率减去第四步长ΔP4,tthreshold为第二阈值;
S64:若t0<ti,且ti-t0≥tthreshold,则将所述第一调整后的发射功率增加第四步长ΔP4。
优选地,将所述第一调整后的发射功率减去或增加第四步长ΔP4之后还包括:
S65:根据所述用户设备的上行信号获取用户设备的当前SINR;
S66:将所述当前SINR值与目标SINR比较,
若|SINRactual-SINRtarget|≥SINRthreshold,重复步骤S62-S64直至满足|SINRactual-SINRtarget|<SINRthreshold,SINRactual为当前SINR,SINRtarget为目标SINR,SINRthreshold为第三阈值。
本发明实施方式中,对于处于上下行分离场景且保持与宏基站及小小区基站之间双连接的用户设备,其上行功率控制方案分为两大步骤:A步骤是估算用户设备的上行路径损耗并且设定用户设备的初始发射功率,B步骤是对用户设备的初始发射功率进行调整使其收敛到稳定状态,也就是使用户设备的上行发射功率尽快满足业务传输的QoS需求(在本发明中,QoS需求参数用用户设备的目标SINR来表示)。其具体步骤包括:
步骤A:用户设备初始发射功率的设定
宏基站与小小区基站之间是非理想回程或者理想回程时,估算用户设备的上行路径损耗可以考虑基于用户设备位置来进行计算。根据LTE定位协议,基本的定位技术有场强检测定位技术、角度检测定位技术、时延检测定位技术和混合定位技术。本发明将利用LTE定位技术估算用户设备到上行小小区基站的路径损耗。以场强检测定位技术为例,通过测量接收信号的场强值和已知信道衰落模型及发射信号的场强值估算出收发之间的距离,根据多个距离值估算移动台的位置,再通过奥村—哈塔模型等现有路径损耗模型估算用户设备的上行路径损耗,再对用户设备初始发射功率进行设定,其具体步骤包括:
步骤A1:在一个小小区簇内,当小小区边缘用户设备的当前实际SINR低于预先设定的阈值时,用户设备进入上下行分离的双连接状态时,用户设备上行发送一个定位参考信号,用户设备的上行小小区基站及簇内邻小小区基站接收该定位参考信号。
步骤A2:用户设备的上行小小区基站及簇内邻小小区基站采集多个信号强度,簇内邻小小区基站将各自采集的信号强度信息发给用户设备的上行小小区基站,用户设备的上行小小区基站根据定位技术估算用户设备到上行小小区基站的路径损耗PL,如图3所示,边缘用户设备上行连接到小小区基站,下行连接到宏基站。
步骤A3:用户设备的上行小小区基站根据路径损耗与3GPPTR36.213协议中规定的上行功率计算公式计算出用户设备的初始发射功率P0。
步骤A4:用户设备的上行小小区基站将用户设备的初始发射功率信息发给用户设备的下行宏基站。
步骤A5:用户设备根据下行宏基站的功率指令确定自身的发射功率。
步骤B:用户设备发射功率的调整,其具体步骤包括:
步骤B1:进行第一调整,
宏基站与小小区基站之间是非理想回程或者理想回程时,从干扰角度出发,对用户设备的发射功率进行初步调整(第一调整)。由于宏基站和小小区基站同频部署,宏基站用户设备和小小区基站用户设备使用相同资源块,当小小区基站用户设备上下行分离后,在下行方向,宏基站用户设备和小小区基站用户设备之间没有干扰,但在上行方向,两者之间仍存在干扰。
针对宏基站用户设备和小小区基站用户设备使用相同资源块引起的干扰,对用户设备的发射功率进行初步调整。第一调整步骤如下:
步骤B11:处于双连接的用户设备接入上行小小区基站后,用户设备的上行小小区基站把要分配给该用户设备的资源块与下行宏基站交互,其中,在用户设备的上行小小区基站分配给该用户设备资源块之前需要完成以下步骤:
步骤B11-1:如图4所示,预设范围为以用户设备为中心,d为半径的划定区域。
步骤B11-2:下行宏基站可以对其预设范围内的用户设备进行定位,因此下行宏基站可以找出在该区域内且和该用户设备使用相同资源块的多个宏基站用户设备,用M-UE表示,如图4所示,下行宏基站测量每一个M-UE受到的干扰并求平均干扰IM_UE_before;
步骤B11-3:小小区簇内各邻小小区基站可以对预设范围内的用户设备进行定位,因此各邻小小区基站可以找出在该区域内且和用户设备使用相同资源块的其他小小区基站的多个小小区基站用户设备,用S-UE表示,如图4所示,各邻小小区基站测量多个S-UE受到的干扰并发送给宏基站,宏基站求多个S-UE的平均干扰IS_UE_before。
步骤B12:用户设备的上行小小区基站把资源块分配给该用户设备,其中,分配后需要完成以下步骤:
步骤B12-1:下行宏基站测量多个M-UE受到的干扰并求平均干扰IM_UE_after;
步骤B12-2:各邻小小区基站测量多个S-UE受到的干扰并发送给下行宏基站,下行宏基站求多个S-UE的平均干扰IS_UE_after。
步骤B13:下行宏基站计算该用户设备接入前后,在预设范围内宏基站用户设备干扰变化ΔIM_UE=IM_UE_after-IM_UE_before。
步骤B14:下行宏基站计算该用户设备接入前后,在预设范围内小小区基站用户设备干扰变化ΔIS_UE=IS_UE_after-IS_UE_before。
步骤B15:下行宏基站比较ΔIM_UE、ΔIS_UE和第一阈值ΔIthreshold的大小:
若ΔIM_UE>ΔIthreshold且ΔIS_UE>ΔIthreshold,将所述用户设备的初始发射功率减小第一步长ΔP1;
若ΔIM_UE、ΔIS_UE中只有一个小于ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第二步长ΔP2;
若ΔIM_UE<ΔIthreshold且ΔIS_UE<ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第三步长为ΔP3;
其中,ΔP1>ΔP2>ΔP3。
步骤B16:下行宏基站将功率调整指令发给用户设备,用户设备调整发射功率。
步骤B2:进行第二调整,以快速收敛到稳定状态
宏基站与小小区基站之间是非理想回程时,上下行分离的用户设备,其下行宏基站和上行小小区基站之间的时延比较大,结合用户设备的移动速度对用户设备的发射功率进行多次调整,直到用户设备的当前SINR值接近于目标值SINR。
在LTE中,上行传输的时间对齐是通过在用户设备端应用TA(Timing Advance)来实现的。TA时间的变化状况可以反映用户设备是靠近基站还是远离基站。在本发明中,将TA时间、用户设备移动速度相结合应用到用户设备的发射功率调整。第二调整步骤如下:
步骤B21:用户设备初次接入上行小小区基站,用户设备的上行小小区基站计算初始的TA时间t0。
步骤B22:用户设备接入上行小小区基站后,用户设备的上行小小区基站根据用户设备的上行信号周期性的计算TA时间,假设当前为第i个周期,其计算的TA时间为ti。
步骤B23:若t0≥ti,且t0-ti≥tthreshold,说明该用户设备靠近上行小小区基站,且用户设备的发射功率应该在当前发射功率的基础上减去第四步长ΔP4,上行小小区基站将该功率调整命令发送给用户设备的下行宏基站,用户设备的下行宏基站将该功率调整命令发送给用户设备,用户设备进行功率调整。
步骤B24:若t0<ti,且ti-t0≥tthreshold,说明该用户设备远离上行小小区基站,且用户设备的发射功率应该在当前发射功率的基础上增加第四步长ΔP4,上行小小区基站将该功率调整命令发送给用户设备的下行宏基站,用户设备的下行宏基站将该功率调整命令发送给用户设备,用户设备进行功率调整。
在该次调整中,第二阈值tthreshold的大小由用户设备的移动速度等因素决定,具体的取值根据实际情况确定。第四步长的大小由用户设备的TA时间、宏基站和小小区基站之间的时延、用户设备的移动速度等因素决定。在宏基站和小小区基站之间的时延确定的情况下,低速、中速、高速移动的用户设备所采用的功率步长不同,其中,低速是指用户设备速度为3km/h~15km/h,中速是指用户设备速度为15km/h~60km/h,高速是指用户设备速度为60km/h~120km/h,移动速度越大,功率步长越大。
步骤B25:用户设备的上行小小区基站接收用户设备的上行信号,并由上行信号获知用户设备的当前SINR,将当前SINR值与目标值SINR比较:
若|SINRactual-SINRtarget|≥SINRthreshold,重复B22-B24,直到用户设备的当前SINR值和目标值SINR差值小于第三阈值SINRthreshold。
步骤B26:用户设备的功率调整结束。
宏基站与小小区基站之间是理想回程时,上下行分离的用户设备,其下行宏基站和上行小小区基站之间基本没有时延,因此不需要考虑宏基站与小小区基站之间的时延,只需要利用用户设备的移动速度对用户设备的发射功率进行多次调整,直到用户设备的当前SINR值接近于目标SINR。调整步骤与宏基站与小小区基站之间是非理想回程场景类似。区别在于功率步长的大小设定,在此处功率步长的大小由用户设备的TA时间、用户设备的移动速度等因素决定。
本发明实施方式提供的上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法,通过估算用户设备的上行路径损耗并根据上行路径损耗设定用户设备的初始发射功率,再对用户设备的初始发射功率进行调整使其收敛到稳定状态,从而解决了用户设备的发射功率过低时达不到用户设备的QoS所需的足够的发射能量以及用户设备的发射功率过高时会增大对系统其他用户设备的干扰并且减少移动终端电池寿命的问题。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种上下行分离的双连接场景中用户设备上行功率控制方法,其特征在于,包括:
根据用户设备的位置信息获取所述用户设备的上行路径损耗;
根据所述上行路径损耗计算所述用户设备的初始发射功率;
确定要分配给所述用户设备的资源块;
获取预设范围内使用所述资源块的宏基站用户设备和小小区基站用户设备;
对所述获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据所述测算的结果对所述用户设备的初始发射功率进行第一调整。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据用户设备的位置信息获取所述用户设备的上行路径损耗包括:
根据所述用户设备发送的定位参考信号获取所述用户设备的位置信息;
根据所述用户设备的位置信息估算所述用户设备的上行路径损耗。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据所述测算的结果对所述用户设备的初始发射功率进行第一调整包括:
在将所述资源块分配给所述用户设备之前,测量每一个所述宏基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IM_UE_before,测量每一个所述小小区基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IS_UE_before;
在将所述资源块分配给所述用户设备之后,测量每一个所述宏基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IM_UE_after,测量每一个所述小小区基站用户设备受到的干扰并求平均干扰IS_UE_after;
计算宏基站用户设备干扰变化ΔIM_UE=IM_UE_after-IM_UE_before,计算小小区基站用户设备干扰变化ΔIS_UE=IS_UE_after-IS_UE_before;
分别比较ΔIM_UE、ΔIS_UE与第一阈值ΔIthreshold的大小;
若ΔIM_UE>ΔIthreshold且ΔIS_UE>ΔIthreshold,将所述用户设备的初始发射功率减小第一步长ΔP1;
若ΔIM_UE、ΔIS_UE中只有一个小于ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第二步长ΔP2;
若ΔIM_UE<ΔIthreshold且ΔIS_UE<ΔIthreshold,则将所述用户设备的初始发射功率减小第三步长为ΔP3;
其中,ΔP1>ΔP2>ΔP3。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述获取的宏基站用户设备和小小区基站用户设备受到的干扰进行测算,并根据所述测算的结果对所述用户设备的初始发射功率进行第一调整之后还包括:
根据所述用户设备在宏基站与小小区基站之间的延时对所述第一调整后的发射功率进行第二调整。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所述用户设备在宏基站与小小区基站之间的延时对所述第一调整后的发射功率进行第二调整包括:
获取所述用户设备初次接入所述上行小小区基站时的初始TA时间t0;
获取所述用户设备接入所述上行小小区基站后当前周期的TA时间ti;
若t0≥ti,且t0-ti≥tthreshold,则将所述第一调整后的发射功率减去第四步长ΔP4,tthreshold为第二阈值;
若t0<ti,且ti-t0≥tthreshold,则将所述第一调整后的发射功率增加第四步长ΔP4。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,将所述第一调整后的发射功率减去或增加第四步长ΔP4之后还包括:
根据所述用户设备的上行信号获取用户设备的当前SINR;
将所述当前SINR值与目标SINR比较,
若|SINRactual-SINRtarget|≥SINRthreshold,重复步骤S62-S64直至满足|SINRactual-SINRtarget|<SINRthreshold,SINRactual为当前SINR,SINRtarget为目标SINR,SINRthreshold为第三阈值。
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