CN105025562B - 调整小区发射功率的方法、装置与系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种调整小区发射功率的方法、装置与系统。该方法包括初始化小区簇内各小区广播信道的发射功率，并将各小区广播信道的发射功率平均分配给各小区广播信道的各子信道；采集小区簇内各小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽；基于能耗函数、本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽迭代确定收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率；基于收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率计算能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率。本公开在保证系统服务质量的同时使系统整体的能耗最优。

Description

调整小区发射功率的方法、装置与系统
技术领域
本公开涉及移动通信，特别地，涉及一种调整小区发射功率的方法、装置与系统。
背景技术
移动通信网络具有典型的“潮汐效应”，网络流量的波峰和波谷相差很大。目前的网络是按照用户的最大需求来设计的，因此在移动网络运营中，一般为了达到更大的容量和更好的网络质量，网络内各基站会尽可能地以最大的功率进行发射，但是，这样不仅会对当前基站产生较高的能耗，而且由于发射功率较大，同时会对周围基站造成密集的基站间相互干扰，抬升了整体的底噪，同时降低了系统的服务质量。
可见，并非发射功率越高系统的服务质量就越高。如何找到各小区发射功率与服务质量的平衡点是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开鉴于以上问题中的至少一个提出了新的技术方案。
本公开在其一个方面提供了一种调整小区发射功率的方法，其在保证系统服务质量的同时使系统整体的能耗最优。
本公开在其另一方面提供了一种调整小区发射功率的装置，其在保证系统服务质量的同时使系统整体的能耗最优。
本公开在其又一方面提供了一种调整小区发射功率的系统，其在保证系统服务质量的同时使系统整体的能耗最优。
根据本公开，提供一种调整小区发射功率的方法，包括：
初始化本小区广播信道的发射功率，并将本小区广播信道的发射功率平均分配给本小区广播信道的各子信道；
初始化小区簇内本小区的相邻小区广播信道的发射功率，并将小区簇内相邻小区广播信道的发射功率平均分配给相邻小区广播信道的各子信道；
采集本小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽和小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽；
基于能耗函数、本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽迭代确定收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率；
基于收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率计算能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率。
在本公开的一些实施例中，能耗函数由效用函数与代价函数共同确定。
在本公开的一些实施例中，效用函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽确定。
在本公开的一些实施例中，代价函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益确定。
根据本公开，还提供了一种调整小区发射功率的装置，包括：
初始化单元，用于初始化本小区广播信道的发射功率，并将本小区广播信道的发射功率平均分配给本小区广播信道的各子信道；以及初始化小区簇内本小区的相邻小区广播信道的发射功率，并将小区簇内相邻小区广播信道的发射功率平均分配给相邻小区广播信道的各子信道；
信道增益采集单元，用于采集本小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽和小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽；
子信道发射功率计算单元，用于基于能耗函数、本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽迭代确定收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率；
小区发射功率计算单元，用于基于收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率计算能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率。
在本公开的一些实施例中，能耗函数由效用函数与代价函数共同确定。
在本公开的一些实施例中，效用函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽确定。
在本公开的一些实施例中，代价函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益确定。
根据本公开，还提供了一种调整小区发射功率的系统，包括网管服务器、小区簇内各基站以及前述实施例的调整小区发射功率的装置，其中调整小区发射功率的装置分别与网管服务器和小区簇内各基站相连。
在本公开的技术方案中，由于在计算本小区广播信道发射功率的同时，综合考虑了对本小区干扰较大的小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益。并且基于能耗函数计算出收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率。可见，本公开计算出的能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率平衡了相邻小区广播信道的发射功率，进而提升了整个系统的服务质量，同时使系统整体能耗最优。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中：
图1是本公开一个实施例的调整小区发射功率的方法的流程示意图。
图2是本公开一个实施例的调整小区发射功率的装置的结构示意图。
图3是本公开一个实施例的调整小区发射功率的系统的结构示意图。具体实施方式
下面将参照附图描述本公开。要注意的是，以下的描述在本质上仅是解释性和示例性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本公开的范围。另外，本领域技术人员已知的技术、方法和装置可能不被详细讨论，但在适当的情况下意在成为说明书的一部分。
目前现有基站能耗的确定只针对单个基站情况，没有考虑多个基站之间的影响，不符合实际情况。
本公开利用小区簇间能耗的博弈来解决现有技术中只由基站自身确定其发射功率的方法。其中，小区簇间能耗的博弈是指利用小区簇内各小区之间的广播信道的发射功率、信道增益、带宽等数据进行博弈，在保证系统服务质量的同时，使整体的能耗减低，达到系统节能的目的。
能耗博弈的小区自优化节能方法可以在基站的主控板上增加调整小区发射功率的装置。该装置的功能包括从网管服务器中查询小区簇内各小区内同一广播信道的发射功率、信道增益、带宽等，结合本小区广播信道的发射功率、信道增益和带宽等参数进行能耗博弈，调整本小区广播信道的发射功率，最终实现既保证了网络质量，同时又使基站能耗最优。
图1是本公开一个实施例的调整小区发射功率的方法的流程示意图。
如图1所示，该实施例可以包括以下步骤：
S102，初始化本小区广播信道的发射功率，并将本小区广播信道的发射功率平均分配给本小区广播信道的各子信道。
S104，初始化小区簇内本小区的相邻小区广播信道的发射功率，并将小区簇内相邻小区广播信道的发射功率平均分配给相邻小区广播信道的各子信道；
其中，在确定小区簇内包含哪些小区时，判断两小区之间的相互干扰是否都超过设定门限，如均超过，则这两个小区处于同一小区簇内。
具体地，可以根据系统为每个小区广播信道设置的初始值初始化小区簇内包括本小区在内的所有小区的广播信道的发射功率。例如，可以自网管服务器中的相应参数处获取该初始化的广播信道的发射功率。再根据小区簇内各小区所使用的同一广播信道所包含的子信道数平均计算出小区簇内各小区广播信道的各子信道的发射功率。
S106，采集本小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽和小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽；
具体地，可以自网管服务器获取小区簇内各小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽。
S108，基于能耗函数、本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽迭代确定收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率，其中，能耗函数的设计尽可能在保持系统高频谱利用率的基础上减小小区间干扰，提高信号的接收信干比。
具体地，可以首先利用初始化的本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及初始化的小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益计算出本小区广播信道的各个子信道的信干比；然后再将计算出的信干比，本小区广播信道的各子信道的发射功率、信道增益和带宽带入能耗函数中计算出更新后的本小区广播信道的各子信道的发射功率。
基于本小区广播信道的每个子信道，将更新后的本小区广播信道的相应子信道的发射功率与更新前的本小区广播信道的相应子信道的发射功率进行比较，如果差值的绝对值小于设定阈值，表明发射功率收敛，否则基于更新后的本小区广播信道的相应子信道的发射功率和能耗函数继续更新迭代出相应子信道的发射功率，直至计算出的发射功率相对前一次计算出的发射功率的差值的绝对值小于设定阈值或者达到设定的迭代次数。
S110，基于收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率计算能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率。
在该实施例中，由于在计算本小区广播信道发射功率的同时，综合考虑了对本小区干扰较大的小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益。并且基于能耗函数计算出收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率。可见，本公开计算出的能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率平衡了相邻小区广播信道的发射功率，进而提升了整个系统的服务质量，同时使系统整体能耗最优。
此外，由于现有技术在计算单个小区广播信道的发射功率时没有考虑代价函数，即，对系统中的每个用户都采用了统一的代价机制，这样非常不合理。
本公开在能耗函数中考虑了代价函数。
其中，能耗函数可以由效用函数与代价函数共同确定。
例如，能耗函数可以为效用函数与代价函数之差。
效用函数是关于信干比的函数，信干比越高时系统的吞吐量越高，信干比较低时系统的吞吐量变小，在信干比非常低的情况下，系统的正常传输就失去了保证，这时的效用函数接近于零；若信干比非常高的话，系统的传输差错概率将接近于零，效用函数将随着信干比的上升渐渐接近于一个定值。
由于每个小区都试图最大化自己的效用函数，但是这样的做法忽略了本小区对其他小区产生的干扰，单个小区在最大化自己的效用函数的同时会对系统中的其他小区造成影响。
代价函数的原理是每个小区在提高自己发射功率的同时，也会付出一定的“代价”，为此需避免各小区过大地提高自己的发射功率。
进一步地，效用函数可以由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽确定。
代价函数可以由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益确定。
接下来，通过一个具体实例对本公开的技术方案作进一步说明。
在该实例中：
能耗函数＝效用函数-代价函数 (1)
进一步地，
其中，B代表小区簇内各小区广播信道的各子信道的带宽，γ代表本小区广播信道的各子信道的信干比，Γ为一定误码率Rbe要求下的常数。
进一步地，
代价函数＝C*(1+g×p) (3)
其中，C为一大于0的常数，g代表本小区广播信道的各子信道的信道增益，p代表本小区广播信道的各子信道的发射功率。
进而得出第i个小区的能耗函数为：
其中，
其中，为具体的效用函数，C*(1+gi,m*pi,m)为具体的代价函数。Ui代表第i个小区的吞吐量，ui,m代表第i个小区广播信道的第m个子信道上的吞吐量，Bm代表广播信道的第m个子信道的带宽，即，小区簇内所有小区的广播信道的相应子信道的带宽均相同，γi,m代表第i个小区广播信道的第m个子信道的信干比，gi,m代表第i个小区广播信道的第m个子信道的信道增益，pi,m代表第i个小区广播信道的第m个子信道的发射功率，M表示广播信道共包括M个子信道，M为大于0的整数。
其中，
其中，σ2代表信道背景噪声功率，pj,m代表第j个小区广播信道的第m个子信道的发射功率，gj,m代表第j个小区广播信道的第m个子信道的信道增益，j代表小区簇内除第i个小区之外的所有小区。
具体小区簇内每个小区广播信道发射功率的调整方法如下：
假设小区簇内第i个小区为当前计算的本小区。
(1)初始化系统内小区簇中各小区同一广播信道的各子信道的发射功率，也即把各基站针对广播信道的发射功率平均发给相应的各个子信道，此时的广播信道的子信道的发射功率为P(0)。再假设发射功率收敛的精度为t，例如，可以将t设置为0.1，设置一个更新次数n。
(2)小区簇内各个小区的各子信道更新自身的发射功率。假设将第n次发射功率的更新功率记为P(n)，第(n-1)次发射功率的更新功率记为P(n-1)。
由于各小区各子信道同次的发射功率几乎同时更新，因此，假设计算第i小区广播信道的各子信道的第n次发射功率时所使用的小区簇内相邻小区的发射功率应为其第(n-1)次的发射功率。
基于此考虑，为了便于更新计算，可以将上述公式(6)变形为：
将公式(7)代入ui,m，并令其导数为0，即，
导数为0代表能耗函数收敛，存在一个纳什均衡点，有最优的发射功率。
由于公式(8)中的Bm、gi,m、Γ、gj,m、σ2和pj,m(n-1)均已知，因此，可以根据公式(8)求出其中的pi,m(n)：
在求出pi,m(n)后再求出ui,m。
(3)如果更新之后的功率与更新之前的功率之差：pi,m(n)-pi,m(n-1)的绝对值小于t，即表明发射功率pi,m收敛，在所有ui,m中找出最大的ui,m，该最大的ui,m所对应的功率即为第i小区广播信道的第m个子信道的最佳发射功率，否则，继续返回执行步骤(2)。
需要指出的是，当能耗函数对pi,m的倒数为0时，即达到纳什均衡，此时小区簇内各基站的发射功率达到最优并暂停运算和测量。
(4)将第i小区广播信道的所有子信道的最佳发射功率进行累加得到能耗博弈后的第i小区广播信道的发射功率。
依照此法，同步计算出小区簇内各个小区的能耗博弈后的广播信道的发射功率。
(5)装置发送指令给主控板，调整小区簇内各小区广播信道的发射功率。
本公开上述实施例引入能耗函数，建立小区发射功率与网络质量两者之间的博弈模型，通过调整小区发射功率使能耗函数达到纳什均衡。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述方法实施例的全部和部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算设备可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质可以包括ROM、RAM、磁碟和光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图2是本公开一个实施例的调整小区发射功率的装置的结构示意图。
如图2所示，该实施例中的装置20可以包括初始化单元202、信道增益采集单元204、子信道发射功率计算单元206和小区发射功率计算单元208。其中，
初始化单元202，用于初始化本小区广播信道的发射功率，并将本小区广播信道的发射功率平均分配给本小区广播信道的各子信道；以及初始化小区簇内本小区的相邻小区广播信道的发射功率，并将小区簇内相邻小区广播信道的发射功率平均分配给相邻小区广播信道的各子信道；
信道增益采集单元204，用于采集本小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽和小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽；
子信道发射功率计算单元206，用于基于能耗函数、本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽迭代确定收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率；
小区发射功率计算单元208，用于基于收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率计算能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率。
在该实施例中，由于在计算本小区广播信道发射功率的同时，综合考虑了对本小区干扰较大的小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益。并且基于能耗函数计算出收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率。可见，本公开计算出的能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率平衡了相邻小区广播信道的发射功率，进而提升了整个系统的服务质量，同时使系统整体能耗最优。
其中，能耗函数可以由效用函数与代价函数共同确定。
进一步地，效用函数可以由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽确定。
代价函数可以由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益确定。
图3是本公开一个实施例的调整小区发射功率的系统的结构示意图。
如图3所示，该实施例中的系统30可以包括网管服务器302、小区簇内各基站304以及设置在小区簇内各基站304内的调整小区发射功率的装置306，其中，调整小区发射功率的装置306与网管服务器302相连。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同和相似的部分可以相互参见。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处可以参见方法实施例部分的说明。
虽然已参照示例性实施例描述了本公开，但应理解，本公开不限于上述的示例性实施例。对于本领域技术人员显然的是，可以在不背离本公开的范围和精神的条件下修改上述的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种调整小区发射功率的方法，其特征在于，包括：
初始化本小区广播信道的发射功率，并将本小区广播信道的发射功率平均分配给本小区广播信道的各子信道；
初始化小区簇内本小区的相邻小区广播信道的发射功率，并将小区簇内相邻小区广播信道的发射功率平均分配给相邻小区广播信道的各子信道；
采集本小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽和小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽；
基于能耗函数、本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽迭代确定收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率；
基于收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率计算能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率。
2.根据权利要求1所述的调整小区发射功率的方法，其特征在于，所述能耗函数由效用函数与代价函数共同确定。
3.根据权利要求2所述的调整小区发射功率的方法，其特征在于，所述效用函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽确定。
4.根据权利要求2所述的调整小区发射功率的方法，其特征在于，所述代价函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益确定。
5.一种调整小区发射功率的装置，其特征在于，包括：
初始化单元，用于初始化本小区广播信道的发射功率，并将本小区广播信道的发射功率平均分配给本小区广播信道的各子信道；以及初始化小区簇内本小区的相邻小区广播信道的发射功率，并将小区簇内相邻小区广播信道的发射功率平均分配给相邻小区广播信道的各子信道；
信道增益采集单元，用于采集本小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽和小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的信道增益与带宽；
子信道发射功率计算单元，用于基于能耗函数、本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽迭代确定收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率；
小区发射功率计算单元，用于基于收敛的本小区广播信道的各子信道的发射功率计算能耗博弈后的本小区广播信道的发射功率。
6.根据权利要求5所述的调整小区发射功率的装置，其特征在于，所述能耗函数由效用函数与代价函数共同确定。
7.根据权利要求6所述的调整小区发射功率的装置，其特征在于，所述效用函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、小区簇内相邻小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益、以及本小区广播信道的各子信道的带宽确定。
8.根据权利要求6所述的调整小区发射功率的装置，其特征在于，所述代价函数由本小区广播信道的各子信道的发射功率与信道增益确定。
9.一种调整小区发射功率的系统，其特征在于，包括网管服务器、小区簇内各基站以及权利要求5-8中任一项所述的调整小区发射功率的装置，其中调整小区发射功率的装置分别与网管服务器和小区簇内各基站相连。
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