CN105101372A - 一种基于内环功率控制性能的用户资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于内环功率控制性能的用户资源分配方法。本方法为：1)HSUPA系统中的基站测量本小区当前调度周期内每一发起调度请求的用户的SNR测量值，即SNR_est值；2)基站选取一未被排序的用户，将该用户的SNR_est值与该用户的SNR目标值SNR_target做比较，得到两者的差值；并且依据比较的结果将该用户排入相应的队列中；3)根据所述差值对上述每一队列中的用户分别进行队列内排序；然后将排序后的队列进行队列间排序，组合完成一新队列；然后基站按照该新队列中用户的顺序依次为该新队列中的用户进行资源分配。本发明在保证用户BLER的基础上，减少用户发射功率对小区ROT抬升的影响，提高接纳用户数和系统资源利用率。

Description

一种基于内环功率控制性能的用户资源分配方法

技术领域

本发明属于数字通信技术领域，具体涉及一种高速上行链路分组接入(HighSpeedUplinkPacketAccess)(以下简称HSUPA)系统中的用户资源分配方法。

背景技术

基站对于所有发起SI(Schedulinginformation，调度请求)的用户的优先级排序方法体现了一种调度资源的分配原则。不同的排队顺序，很大程度上决定了整个系统的吞吐性能、公平性能等特性。经典的排队方法有多种，比如轮询、最大载干比、比例公平等。在HSUPA系统中，由于采用了码分多址技术，所以，同一小区中所有移动用户使用相同的频带。下行链路上，基站对小区中每个用户发射的信号对本小区中的其他用户以及相邻小区而言都是一种干扰。上行链路上，基站在接收每个用户发射信号的同时，也受到小区中其他用户发射信号和相邻小区的干扰。

3GPP标准利用ROT(RiseOverThermal，热噪声抬升)门限来限制基站可接收到的RTWP(ReceivedTotalWideBandPower,接收带宽总功率)，RTWP包含本小区用户的控制信道及数据信道发射功率，以及用户的其他信道发射功率和相邻小区对本小区的干扰。用户控制信道的发射功率受基站内环功率控制模块的控制：基站定期测量用户发射信号的SNR(SignaltoNoiseRatio,信噪比)，将其与用户的目标SNR比较，若低于目标SNR，基站发送一个功率控制指令给用户，指使其增加一定量的发射功率，反之，若高于目标SNR，则基站通过功率控制指令指使用户降低发射功率。每个用户的目标SNR受基站外环功率控制调整，目的是保证特定的BLER(BlockErrorRate，误块率)。用户的数据信道发射功率是在控制信道发射功率的基础上取一个PO(PowerOffset,功率偏置)值,这个功率偏置值由基站为用户选取的E-TFCI(E-DCHTransportFormatCombinationIndicator，增强型专用信道传输格式组合标示符)决定。当基站给用户分配资源时，先将待分配资源的用户按照一定的优先级顺序进行排队，然后为队列中的用户逐一选择合适的E-TFCI，也即确定了该用户数据信道的发射功率相对于控制信道的PO值。基站在选择E-TFCI时，要确保基站端的RTWP不超过ROT规定的门限值。因此，基站的上行资源调度的过程就是一个RTWP分配的过程，分为两个步骤，首先是优先级的排序；然后，在优先级排序基础上，依次为用户分配相应的资源。

在信道条件变化的环境中，例如用户终端移动的情况下，信道衰落情况会不断变化，由于内环功率控制不是瞬间完成的，存在一定的延迟，因此基站不能立即将用户控制信道的发射功率调整至目标值：当信道条件突然改善时，由于内环功率控制的延迟，用户的SNR比目标值大，用户会以较大的功率向基站发射信号，从而导致对小区中其他用户及相邻小区的干扰增加和小区ROT的大幅抬升，限制了基站的可分配功率；当信道条件突然恶化时，用户的SNR比目标值低，会导致无法保证目标BLER。传统的用户优先级排序方法中，没有考虑用户当前的内环功率控制的性能，以及用户发射功率对小区ROT抬升的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于在HSUPA系统中提供一种基于内环功率控制性能的用户资源分配方法，该发明在信道条件变化的环境中，利用用户的内环功率控制性能作为排序依据：给测量SNR大于目标SNR以及测量SNR接近目标SNR的用户较高的优先级，这样可以在保证用户BLER的基础上，减少用户发射功率对小区ROT抬升的影响，提高接纳用户数和系统资源的利用率。

本发明所述方法的应用系统及技术方案如下：

HSUPA系统中一种依据用户内环功率控制性能的资源分配方法，其步骤为：

(1)基站测量本小区发起SI请求的用户的测量SNR，即SNR_est值；

(2)选取一个未被排序的用户；

(3)将该用户的SNR_est与该用户的目标SNR(即SNR_target)做比较，确定两者的差值，依据比较的结果选择以下a～b中的一种情况执行，将该用户排入相应的队列中；

a)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_target≤SNR_est＜SNR_target+Δ_up(Δ_up,信噪比上门限判断值)，则将用户放入队列1中；

b)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_target-Δ_down≤SNR_est＜SNR_target(Δ_down,信噪比下门限判断值)，则将用户放入队列2中；

c)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_target+Δ_up≤SNR_est，则将用户放入队列3中；

d)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_est＜SNR_target-Δ_down，则将用户放入队列4中；

(4)基站判断是否已检测完当前TTI(TransmissionTimeInterval，调度周期)中所有发起SI请求的用户，如果没有，重复步骤(2)、(3)，直至将当前TTI所有发起SI请求的用户都放入相应的队列中；

(5)对每个队列中的用户分别队列内排序：将用户的SNR_est与SNR_target绝对差值较小的用户放在队列的前面，即按照Priority(j)＝|SNR_j,est-SNR_j,target|^-1值进行降序排列，SNR_j,est和SNR_j,target表示第j个用户的SNR_est与SNR_target。

(6)对4个队列进行队列间排序：排序的次序是Priority_队列1>Priority_队列2>Priority_队列3>Priority_队列4；

(7)4个队列组合完成一个新的队列，基站可以为队列中的用户按照优先级由高到低的次序进行资源分配。有了排序次序后按照公知的方法进行即可，比如本发明采用的是最大传输速率(MR)算法。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

本发明可以在保证用户BLER的基础上，减少用户发射功率对小区ROT抬升的影响，提高接纳用户数和系统资源的利用率。

附图说明

图1是本发明提出的排队方法与轮询、最大载干比排序方法对小区ROT噪声抬升的影响示意图；

图2是本发明提出的基于内环功率控制性能的优先级排队策略流程示意图；

图3是本发明设计的四个不同优先级队列的划分示意图。

图4是本发明提出的排队方法与轮询、最大载干比排序方法对比，扇区平均吞吐率随用户数变化趋势图

图5是本发明提出的排队方法与轮询、最大载干比排序方法的公平性比较图(即不同排队策略下用户吞吐率cdf图)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细描述。但不构成对本发明的限制。

本发明所示实施例，是针对信道条件变化的HSUPA系统中，基站对于发起SI请求用户的排序进行改进，将用户的内环功率控制的性能作为排序依据：给测量SNR值大于目标SNR值且测量SNR越接近目标SNR的用户分配越高的优先级，提出了一种基于内环功率控制性能的用户优先级排序方法，然后根据排序顺序对用户进行资源分配就可以提高小区吞吐率。

在HSUPA系统中，小区的上行资源分配的是ROT噪声抬升容限，ROT的计算方法如下：

$ROT=\frac{L_{\mathrm{int}ra-\sec tor}+I_{\mathrm{int}er-\sec tor}+N_{thermal}}{N_{thermal}}$

其中，I_intra-sector+I_inter-sector+N_thermal即为本小区的RTWP，I_intra-sector为本小区用户到达基站的发射功率，I_inter-sector为相邻小区干扰，N_thermal为系统热噪声。

本发明提出的排序方法基于内环功率控制性能，依据测量SNR和目标SNR的关系进行排序，用户j到达服务基站n的测量SNR计算公式如下：

${\mathrm{SNR}}_{j,est}=\frac{P_{DPCCH,j}\×{\mathrm{PL}}_{j,n}}{I_{\mathrm{int}ra-\sec tor}-P_{DPCCH,j}\×{\mathrm{PL}}_{j,n}+I_{\mathrm{int}er-\sec tor}+N_{thermal}}$

其中，P_DPCCH,j为用户控制信道的发射功率，PL_j,n为用户j到达服务基站n的路径衰落。

在信道条件变化的环境中，基于内环功率控制性能的优先级排队策略平均发送相同的数据块所占用的功率资源比轮询和最大干扰比算法要小：轮询对用户进行随机排队，用户传输相同长度数据块占用的功率资源是随机的，公平性最高；最大载干比选取测量SNR值较大的用户优先分配资源，会造成ROT的大幅抬升，给本小区其他用户和相邻小区带来干扰，如图1所示。

图2是HSUPA系统中一种基于内环功率控制性能的用户优先级排序方法的排序流程图，HSUPA系统中的TTI是2ms，相当于3个slot(时隙)，而基站的内环功率控制是每个slot进行一次，每次增减的步长为1dB，因此每个TTI最多增加3dB。所以在基站进行资源分配的优先级排序时，Δ_up和Δ_down的取值范围为1dB到3dB之间，即1dB≤Δ_up≤3dB，1dB≤Δ_down≤3dB。在实例中，给Δ_up赋值为两个内环功率步长，取2dB，Δ_down赋值为1个内环功率步长，取1dB。取Δ_up的值大于Δ_down，可以使SNR_est比SNR_target大的用户以更大的概率放入队列1中，从而保证BLER，同时又受到上限Δ_up的限制，也不会对小区的ROT造成大幅抬升。本发明设计的4个队列的划分准则由图3给出。

本发明具体实时过程描述如下：

步骤1：基站测量并获得当前TTI中本小区发起SI请求的用户的测量SNR，即SNR_est值；

步骤2：选取一个未被放入队列中的用户，比较其SNR_est是否大于等于该用户的SNR_target，若是，执行步骤3，否则，执行步骤5；

步骤3：进一步判断其SNR_est是否小于该用户的SNR_target+Δ_up，若是，将用户放入队列1中，然后执行步骤7，否则，执行步骤4；

步骤4：将用户放入队列3中，执行步骤7；

步骤5：进一步判断其SNR_est是否大于等于该用户的SNR_j,target-Δ_down，若是，将用户放入队列2中，然后执行步骤7，否则，执行步骤6；

步骤6：将用户放入队列4中，执行步骤7；

步骤7：检查是否已将所有发起SI请求的用户放入相应队列中，若是，执行步骤8，否则，执行步骤2；

步骤8：对每个队列中的用户分别队列内排序：将用户的SNR_est与SNR_target绝对差值较小的用户放在队列的前面，即按照Priority(j)＝|SNR_j,est-SNR_j,target|^-1值进行降序排列，执行步骤9；

步骤9：对队列1～4进行队列间排序，组成一个完整的队列：排序的次序是Priority_队列1>Priority_队列2>Priority_队列3>Priority_队列4，排序结束；

基站可以为队列中的用户按照优先级由高到低的次序进行资源分配。

图4和图5分别是在用户移动速度为6km/h时的仿真结果。通过图4，可见本发明提出的排序方法相较于传统的最大载干比和轮询可以有效提升扇区的平均吞吐率，通过图5公平性的对比，本发明提出的排序方法的公平性介于最大载干比和轮询之间。

以上详细说明了本发明的工作原理，但这只是为了便于理解而举的一个实例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，不应被视为是对本发明范围的限制。本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。但所有这些替换、变化和修改都应属于本发明的权利要求书界定的范围。

Claims (9)

1.一种基于内环功率控制性能的用户资源分配方法，其步骤为：

1)HSUPA系统中的基站测量本小区当前调度周期内每一发起调度请求的用户的SNR测量值，即SNR_est值；

2)基站选取一未被排序的用户，将该用户的SNR_est值与该用户的SNR目标值SNR_target做比较，得到两者的差值；并且依据比较的结果将该用户排入相应的队列中；

3)根据所述差值对上述每一队列中的用户分别进行队列内排序；然后将排序后的队列进行队列间排序，组合完成一新队列；然后基站按照该新队列中用户的顺序依次为该新队列中的用户进行资源分配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述差值对上述每一队列中的用户分别进行队列内排序的方法为：根据所述差值的绝对值进行排序，将用户的SNR_est与SNR_target绝对差值较小的用户放在队列的前面。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据比较的结果将该用户排入相应的队列中的方法为：

a)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_target≤SNR_est＜SNR_target+Δ_up，则将该用户放入队列1中；其中Δ_up为信噪比上门限判断值；

b)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_target-Δ_down≤SNR_est＜SNR_target，则将用户放入队列2中；其中，Δ_down为信噪比下门限判断值；

c)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_target+Δ_up≤SNR_est，则将用户放入队列3中；

d)如果该用户的SNR_est与SNR_target满足条件：SNR_est＜SNR_target-Δ_down，则将用户放入队列4中。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将排序后的队列进行队列间排序的次序为：队列1>队列2>队列3>队列4。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，Δ_up>Δ_down。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，Δ_up＝2Δ_down。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，Δ_down的取值范围为1dB到3dB之间。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，Δ_up的取值范围为1dB到3dB之间。

9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据公式：计算用户的SNR测量值；其中，P_DPCCH,j为用户控制信道的发射功率，PL_j,n为用户j到达基站n的路径衰落，I_intra-sector为基站n小区用户到达基站的发射功率，I_inter-sector为相邻小区干扰，N_thermal为系统热噪声。