CN104853425B - 一种用于异构网络上行链路的功率控制方法 - Google Patents

一种用于异构网络上行链路的功率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于异构网络(HetNet)上行链路的功率控制方法，具体为：首先定位用户设备(UE)与对应接入点(AP)的距离，即UE向对应AP发送上行导频信号，AP接收上行导频信号后根据导频信号经历的路径损耗确定UE与对应AP的距离。在同一个微小区内，对离AP不同距离的用户提供不同的上行功率，此上行功率与距离呈幂函数递减的关系，即用户距离AP越近，发射的上行功率越大。本发明AP和UE的位置分别建模为两个独立的齐次泊松点分布(PPP分布)，并借助随机几何研究该系统的性能。仿真结果分析证明，与传统的功率控制策略相比，本发明在提高平均传输速率的同时，也在一定程度上优化了能量效率，从而使整个系统的性能得到有效提升。

Description

一种用于异构网络上行链路的功率控制方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种用于异构网络上行链路的功率控制方法。
背景技术
随着移动通信用户数量和业务流量的快速增长，一方面，人们期望未来移动通信系统能提供更高的数据传输速率，另一方面，这会导致能耗的急剧增加。因此，数据传输速率和系统能量效率成为反映系统性能的重要指标。考虑系统的能量消耗，针对用户密度非常大的蜂窝网络，基于移动终端功率控制的研究，对于节省能量消耗的意义也日趋明显。
传统的功率控制方法有如下三种：(1)无信道反转功率控制(NCI)的情况，此时为所有用户设备提供相同的发射功率；(2)全部信道反转功率控制(CCI)的情况，此时基站接收相同的功率；(3)部分信道反转功率控制(FCI)的情况，它是介于(1)和(2)两种情况之间的。原有的功率控制方法虽然在技术上各有优点，但是却无法很好的同时保证数据传输速率和能量效率都较高的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于异构网络上行链路的功率控制方法，提高平均传输速率及移动用户终端的能量效率，从而提升整个系统的性能。
一种用于异构网络上行链路的功率分配方法，包括以下步骤：
(1)系统初始化：
(1-1)用户设备(User Equipment，UE)请求接入无线访问接入点(WirelessAccessPoint,AP)；
(1-2)AP根据当前网络中用户设备的接入请求，更新系统信息，包括：服务用户数量N、AP与所有服务用户的平均距离d0以及基准上行发射功率P0；
(2)计算用户设备UEi与AP之间的距离
(2-1)用户设备UEi发送上行导频信号；
(2-2)AP接收上行导频信号，并根据导频信号经历的路径损耗来确定UEi与AP的距离di_i，其中i＝1,2,3,...,N；
(3)AP判断UEi是否是第一个接入用户，若是，则UEi将距离di_i与预设基准距离进行对比，并根据基准上行发射功率，对上行功率进行控制；若不是第一个接入用户，则UEi将距离di_i与平均距离d0进行对比，并参考基准上行发射功率P0，对上行功率进行控制。具体为，用户设备提供与距离呈幂函数递减的上行功率，其表示式为Pi_i＝kP0(di_i/d0)c(k、c均为常数，c＜0)。
在本发明的一个实施例中，所述步骤(2-2)中根据导频信号经历的路径损耗来确定UEi与AP的距离di_i，具体可根据下式反向推算：
路径损耗公式为，其中λ是传播系数，α是路径损耗因子，Ps是用户发送的导频信号功率，Pr是AP接收的导频信号功率。
本发明提出的方案规定用户的上行发射功率与用户和对应AP之间的距离成幂函数递减关系，那么离AP较近的用户就可以利用较好的信道条件以更高的发射功率进行数据传输，这有利于提高整个系统的吞吐量，换言之，提高了整个通信系统的平均传输速率，另外，离AP较远的用户使用较低的上行发射功率进行数据传输，那么在通信中断状况大体相同的情况下，这种适当降低发射功率的方法可有效改善能量效率。总体来说，本发明提出的方案与现有功率控制技术相比，能够在提高平均传输速率的同时在一定程度上优化移动用户终端的能量效率，从而使整个系统的性能得到有效地提升。
附图说明
图1为异构网络系统模型示意图；
图2为本发明流程图；
图3为本发明与传统的功率分配策略下的平均传输速率仿真对比图；
图4为本发明与传统的功率分配策略下的系统能量效率仿真对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为一种U/C(用户数据层面和控制层面)分离异构网络的系统模型示意图。其中，一个宏小区(micro cell)包含M个微小区(small cell)，每个微小区中有一个AP为其中N个用户提供服务。UE和AP均服从泊松分布ΦAP和ΦUE，其密度分别为λAP和λUE。根据泊松分布的特性，任何小区的几何特征都与其中一个小区一致。于是，我们可以将其中一个小区的分析结论扩展到蜂窝网络中的所有小区。
图2为本发明流程图，具体包括以下几个步骤：
1.进行系统初始化
考虑某一个微小区AP0，用户UE0向AP0请求接入，AP0根据当前网络中UE0的接入请求，更新服务用户数N＝20、所有服务用户与AP0的平均距离d0＝30m及基准上行发射功率P0＝100mw等系统信息，并将更新的系统信息发送给所有服务用户，作为参考值以备用；
2.计算用户设备与AP之间的距离
用户设备UE0向AP0发送上行导频信号Ps＝200mw，AP0接收上行导频信号为Pr＝120mw，根据导频信号经历的路径损耗，可计算UE0与AP0的距离d0_0＝50m；
3.进行上行功率控制
AP判断UEi是否是第一个接入用户，若是，则UEi将距离di_i与基准距离进行对比，并根据基准上行发射功率，对上行功率进行控制；若不是第一个接入用户，则将距离d0_0与平均距离d0进行对比，根据公式P0_0＝kP0(d0_0/d0)c，取k＝3，c＝-1，P0＝100mw，可得UE0发射的上行功率P0_0＝180mw。
在本专利中，我们考虑路径衰减模型为简单的单斜率路径损耗模型(simple one-slope path-loss model)，假设用户所发射的上行信号经过信道衰落后，仅受到其余小区中AP的信道干扰，信号在信道中历经瑞利衰落hi，其信道功率增益为|hi|2，则本小区用户上行信号在接收端的信干比为类似香农定理，可得平均数据传输速率为R＝E[log2(1+SIR)]。能效(EE)定义为用户的平均数据速率与用户平均发射功率的比值，即其中Pt为用户平均发射功率，R为平均数据速率，可求得能量效率。
图3和图4为本发明方案与传统功率控制策略下的平均传输速率和能量效率的对比图。仿真时，将信道功率增益|h0|2、|hi|2归一化，变量d0_0、di_0均取期望值，取k＝5,c＝-4。从图3和图4可以看出：对比于传统的功率控制策略，本发明在提高平均传输速率的同时，能量效率在一定程度上也得到了优化，从而有效地提升了整个系统的性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于异构网络上行链路的功率控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)系统初始化：
(1-1)用户设备UE请求接入无线访问接入点AP；
(1-2)AP根据当前网络中用户设备的接入请求，更新系统信息，包括：服务用户数量N、AP与所有服务用户的平均距离d0以及基准上行发射功率P0,并将更新的系统信息发送给所有服务用户 ；
(2)计算用户设备UEi与AP之间的距离，包括如下步骤：
(2-1)用户设备UEi发送上行导频信号；
(2-2)AP接收上行导频信号，并根据导频信号经历的路径损耗来确定UEi与AP的距离di_i，其中i＝1,2,3,...,N；
(3)AP判断UEi是否是第一个接入用户，若是，则UEi将距离di_i与预设基准距离进行对比，并根据基准上行发射功率，对上行功率进行控制；若不是第一个接入用户，则UEi将距离di_i与平均距离d0进行对比，并参考基准上行发射功率P0，对上行功率进行控制，具体为，用户设备提供与距离呈幂函数递减的上行功率，其表示式为Pi_i＝kP0(di_i/d0)c，其中k、c均为常数，c＜0。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2-2)中根据导频信号经历的路径损耗来确定UEi与AP的距离di_i，具体可根据下式反向推算：
路径损耗公式为其中λ是传播系数，α是路径损耗因子，Ps是用户发送的导频信号功率，Pr是AP接收的导频信号功率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105554862B (zh) * 2015-12-08 2019-03-01 同济大学 一种用于异构网中微小区的增强型上行分数功率控制方法
CN105430728B (zh) * 2015-12-08 2018-12-18 同济大学 用于微小区的基于最优化理论的上行链路功率控制方法
CN105792233B (zh) * 2016-05-13 2019-03-19 华中科技大学 一种在异构蜂窝网络中基于效能理论接入移动终端的方法
CN107148076B (zh) * 2017-06-05 2020-03-17 西安交通大学 一种基于随机几何的无线小区网络功率控制方法
US11082951B2 (en) 2018-09-28 2021-08-03 At&T Intellectual Property I, L.P. Dynamically controlled UE output as a function of duty cycle and proximity sensor information

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101018082A (zh) * 2007-03-12 2007-08-15 杭州华为三康技术有限公司 接入点的功率控制方法及设备
CN101373995A (zh) * 2007-08-24 2009-02-25 中兴通讯股份有限公司 用于td-scdma系统hsupa中的功控方法及装置
CN102421179A (zh) * 2012-01-09 2012-04-18 浙江大学 一种lte系统下行功率控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130176874A1 (en) * 2011-12-09 2013-07-11 Qualcomm Incorporated Uplink power/rate shaping for enhanced interference coordination and cancellation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101018082A (zh) * 2007-03-12 2007-08-15 杭州华为三康技术有限公司 接入点的功率控制方法及设备
CN101373995A (zh) * 2007-08-24 2009-02-25 中兴通讯股份有限公司 用于td-scdma系统hsupa中的功控方法及装置
CN102421179A (zh) * 2012-01-09 2012-04-18 浙江大学 一种lte系统下行功率控制方法

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