CN106413052A - 一种分配上行功率的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种分配上行功率的方法、设备和系统，方法包括：根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；根据所述功率控制图样矩阵确定一个配对中每个用户的功率控制因子，根据所述功率控制因子确定每个用户的上行发射功率。在PDMA与LTE系统的上行功率控制技术在联合使用过程中，提供了如何确定终端的上行发射功率的技术，降低了终端功耗，提升上行小区平均和边缘用户频谱效率，提高小区接入用户数。

Description

一种分配上行功率的方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及无线通信的技术，特别是指一种分配上行功率的方法、设备和系统。

背景技术

与传统的时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)、频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)、码分多址(CDMA，Code DivisionMultiple Access)接入技术类似，图样分割多址接入(PDMA，Patten DivisionMultiple Access)技术作为5G的关键技术，支持多用户在相同的时域、频域、空域资源上传输，并通过编码域和功率进行用户间的区分，以提升小区平均和边缘用户频谱效率，以及提高小区接入用户数。

长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统上行链路采用功率控制技术，为保证系统具有良好的前向兼容性，预期未来5G上行链路仍然沿用上行功率控制技术确定终端上行发射功率。由于PDMA在编码域和功率域上是叠加传输的，因此，也会对终端上行发射功率有影响。

传统LTE上行功率控制采用开环估计结合闭环调整，开环估计根据配置的期望接收功率、上行资源分配、传输格式、路径损耗等参数为终端确定上行发射功率初值，而后由基站下发的功率控制命令进行实时闭环调整。在开环确定上行发射功率部分引入部分路损补偿，以降低小区边缘用户上行发射功率过大对相邻小区的干扰。以LTE上行共享信道(PUSCH，Physical Uplink SharedChannel)为例，上行发射功率由P_PUSCH(i)＝min{10log₁₀(M_PUSCH(i))+P_{0_PUSCH}(j)+α(j)·PL+Δ_TF(i)+f(i),P_CMAX}确定，其中，P_PUSCH(i)表示终端在子帧i上的上行发射功率，M_PUSCH(i)表示PUSCH在子帧i上分配的资源大小，以资源块数目表示，P_{0_PUSCH}(j)表示PUSCH功率初始值，j与PUSCH传输/重传的调度许可相关，α(j)表示路损补偿因子，PL表示路径损耗，由参考信号估计得到，Δ_TF(i)表示子帧i上与MCS相关的功率调整，f(i)表示当前功率调整，P_CMAX表示终端的最大上行发射功率。

5G系统中，PDMA技术与上行功率控制技术联合使用时，由于多用户在相同的时频资源上进行传输，依靠编码和功率的不同来区分用户，因此，可能导致系统(IoT，Interference Over Thermal)抬升，进而影响终端功耗，小区接入用户数，小区平均和边缘用户频谱效率。如何为每个用户在已分配的PDMA码本图样上调整功率，以避免较大系统IoT抬升，同时提升小区平均频谱效率、边缘用户频谱效率、接入用户数等系统性能，是应用PDMA技术遇到的问题。

现有技术存在如下问题：传统的LTE系统上行功率控制每个终端在每个资源块(PRB，Physical Resource Block)上的发射功率，若PDMA技术与上行功率控制技术联合使用，仍然采用传统的上行功率控制方式，不仅会使上行检测复杂度变高，而且可能导致终端上行发射功率过大甚至超过终端最大上行发射功率，进而引起上行较大的IoT抬升，导致接入用户数减少，小区和边缘用户频谱效率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种分配上行功率的方法、设备和系统，解决现有技术中，PDMA技术与上行功率控制技术联合使用时，PDMA码本采用不同的功率控制方式，将导致不同的系统IoT抬升，进而会影响PDMA技术应用时的系统性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种实现上行功率控制的方法，应用于基站，所述基站形成至少一个小区，方法包括：根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；根据所述功率控制图样矩阵确定一个配对中每个用户的功率控制因子，根据所述功率控制因子确定每个用户的上行发射功率。

所述的方法，确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵包括：根据小区总的用户数和系统总的资源，选定PDMA上行的PDMA图样矩阵H_PDMA(M*N)，M是PDMA图样矩阵的行数，N是PDMA图样矩阵的列数；采用PDMA图样矩阵与功率控制因子矩阵计算出每个用户的PDMA图样矢量组，形成功率控制图样矩阵K表示上行配对用户数，N₁,N₂,…,N_K分别表示用户1,2,…,K占用PDMA图样矩阵的列数，N＝N₁+N₂+…+N_K，A₁,A₂,…,A_K分别表示用户1,2,…,K的功率控制图样矢量组，□表示矩阵的点乘。

所述的方法，根据所述功率控制图样矩阵确定一个配对中每个用户的功率控制因子包括：选定上行功率控制优化模式；对于每一个用户当前的PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，根据PF加权和吞吐量最大的准则是且满足||A||₁＝1进行调整，使多用户配对之后单位功耗的PF加权和吞吐量最大，其中，T_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时的传输速率，由用户k的SINR和占用资源映射得到的传输比特数计算而来，用户k的SINR取值与PDMA图样矩阵中功率控制因子相关，BLER_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时预估的误块率，由SINR和BLER映射关系得到，表示用户k在t时刻的历史平均速率，P_t(||A_k||₁)表示用户k的功率控制图样矩阵为A时的总上行发射功率，P_t(||A_k||₁)小于或等于用户终端的最大上行发射功率P_max，||·||₁表示对矩阵元素求和；历史平均速率计算公式是其中，表示用户k的当前时刻的统计得到的历史平均速率，表示用户k前一时刻统计得到的历史平均速率，R_k(t)表示用户k的当前速率，α表示遗忘因子，当取值为1时，表示PF加权和吞吐量仅与用户当前速率相关。

所述的方法，根据所述功率控制图样矩阵确定一个配对中每个用户的功率控制因子包括：选定上行功率控制简化模式；根据用户的上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率的比值不同，采用确定功率控制图样矩阵的第一简化模式或者第二简化模式中的一种：第一简化模式，用户上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率相等，则用户占用资源的最小单位为一个PDMA图样矢量组，一个PDMA图样矢量组允许占用多个PRB，而OFDMA用户占用资源的最小单位为一个PRB；第二简化模式，用户上行发射功率是OFDMA用户上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数，功率控制图样矩阵应使PDMA用户占用资源的最小单位的发射功率等于OFDMA用户占用资源的最小单位的发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数。

所述的方法，确定需要配对的用户之后还包括：采用上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。

一种实现上行功率控制的设备，包括：配对单元，用于根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；功率控制图样矩阵单元，用于确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；上行发射功率单元，用于确定每个用户的功率控制因子，确定每个用户的上行发射功率。

所述的设备，功率控制图样矩阵单元包括：PDMA图样矩阵模块，用于根据小区总的用户数和系统总的资源，确定PDMA图样矩阵为H_PDMA(M*N)，M表示PDMA图样矩阵的行数，N表示PDMA图样矩阵的列数；功率控制图样矩阵选定模块，用于采用PDMA图样矩阵与功率控制因子矩阵计算出每个用户的PDMA图样矢量组，形成功率控制图样矩阵K表示上行PDMA配对用户数，N₁,N₂,…,N_K分别表示用户1,2,…,K占用PDMA图样矩阵的列数，N＝N₁+N₂+…+N_K，A₁,A₂,…,A_K分别表示用户1,2,…,K的功率控制图样矢量组，□表示矩阵的点乘。

所述的设备，上行发射功率单元包括：上行模式选定模块，用于选定上行功率控制优化模式；优化功率控制图样矩阵计算模块，用于对于每一个用户当前的PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，根据单位功耗的PF加权和吞吐量最大的准则且满足||A||₁＝1进行调整，T_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时的传输速率，由用户k的SINR和占用资源映射得到的传输比特数计算而来，用户k的SINR取值与PDMA图样矩阵中功率控制因子相关，BLER_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时预估的误块率，由SINR和BLER映射关系得到，R_k(t)表示用户k在t时刻的历史平均速率，P_t(||A_k||₁)表示用户k功率控制图样矩阵为A时的总上行发射功率，P_t(||A_k||₁)小于或等于用户终端的最大上行发射功率P_max，||·||₁表示对矩阵元素求和；对于任意用户k，历史平均速率计算公式是其中，表示用户k的当前时刻的统计得到的历史平均速率，表示用户k前一时刻统计得到的历史平均速率，R_k(t)表示用户k的当前速率，α表示遗忘因子，当取值为1时，表示PF因子仅与用户当前速率相关。

所述的设备，上行发射功率单元还包括：所述上行模式选定模块，还用于选定上行功率控制简化模式；上行发射功率控制方式选定模块，用于根据用户的上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率的比值不同，采用确定功率控制图样矩阵的第一简化模式或者第二简化模式中的一种：第一简化模式，用户上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率相等，用户资源占用的最小单位为一个PDMA图样矢量组，一个PDMA图样矢量组可能占用多个PRB，而OFDMA资源占用的最小单位为一个PRB；第二简化模式，用户上行发射功率是OFDMA用户上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数，功率控制图样矩阵应使PDMA用户占用资源的最小单位的发射功率等于OFDMA用户占用资源的最小单位的发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数。

所述的设备，还包括：上行发射功率单元，用于采用上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。

一种分配上行功率的系统，包括：基站、接收端；所述基站包括一种分配上行功率的设备，设备包括：配对单元，用于根据不同种类的用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；功率控制图样矩阵单元，用于确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；上行发射功率单元，用于确定每个用户的功率控制因子，确定每个用户的上行发射功率；接收端，用于采用串行干扰删除方法，先将解调正确的用户进行删除，然后，对其他用户进行检测。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：在PDMA与LTE系统的上行功率控制技术在联合使用过程中，提供了如何确定终端的上行发射功率的技术，降低了终端功耗，提升上行小区平均和边缘用户频谱效率，提高小区接入用户数。

附图说明

图1表示一种实现上行功率控制的方法流程示意图；

图2表示PDMA技术与上行功率控制技术联合使用时的上行功率控制实现流程图；

图3表示用户上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率相等的示意图；

图4表示用户上行发射功率是OFDMA用户上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

PDMA作为一种新型非正交多址接入技术，利用多用户信道的非对称性，通过设计多用户不等分集的稀疏编码矩阵和编码调制联合优化模式，在时域、频域、码域、功率域和空域等多维信号域上进行映射，形成区分多用户的非正交码本图样，实现时域、频域、码域、功率域和空域等多维度的非正交信号叠加传输，从而实现更多用户复用和更高的分集增益。对于码域叠加传输，多用户在相同时频资源上通过编码矩阵的列来进行区分；对于功率域叠加传输，多用户在相同时频资源上通过不同的发射功率来进行区分；对于空域叠加传输，多用户在相同时频资源上利用空间中通过不同的数据流来进行区分。

PDMA技术可以使多用户在相同的时域、频域和空域资源上进行传输。5G系统中，PDMA技术与上行功率控制技术联合使用时，由于多用户在相同的时频资源上进行传输，依靠编码和功率的不同来区分用户，因此，可能导致系统干扰噪声(IoT，Interference Over Thermal)抬升，进而影响终端功耗、小区接入用户数、小区平均和边缘用户频谱效率。为此，本发明实施例提供一种实现上行功率控制的方法，如图1所示，方法包括：

步骤101，根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；

步骤102，确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵，以及，根据所述功率控制图样矩阵确定每个用户的上行发射功率；该处的分配PDMA图样矢量组是指每个用户占用一列或列PDMA图样矩阵，该处分配随机分配即可，只要能找到使单位功耗PF加权和吞吐量最大的就可以了；

步骤103，遍历所有用户的不同PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，找到使单位PRB功耗的PF加权和吞吐量最小的组合，确定此时每个用户的上行发射功率。

应用所提供的技术，在PDMA与LTE系统的上行功率控制技术在联合使用过程中，提供了如何确定终端的上行发射功率的技术，降低了终端功耗，提升上行小区平均和边缘用户频谱效率，提高小区接入用户数。依靠编码域和功率域的不同来区分用户，即为不同用户分配不同的PDMA码本图样和功率，进而达到提升小区平均频谱效率、边缘用户频谱效率、接入用户数等系统性能的目的。

在一个优选实施例中，步骤101之后，还包括：采用传统上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。

在一个优选实施例中，遍历所有用户的不同PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，找到使所述单位PRB功耗的PF加权和吞吐量最大的组合包括：

计算多用户配对之后单位功耗的PF加权和吞吐量，若单位功耗的PF加权和吞吐量与之前计算出的PF加权和吞吐量相比不是最大，重新执行为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵，以及，根据所述功率控制图样矩阵确定每个用户的上行发射功率。

PDMA技术与上行功率控制技术联合使用时的关键在于选择功率控制图样矩阵和确定用户上行发射功率，根据选择功率控制图样矩阵和确定用户上行发射功率的复杂度的不同，不同的实施例给出最优和简化两种实现方案。

最优方案的基本思想为采用穷搜的方式，为此，步骤102中，在一个优选实施例中，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵，以及，根据所述功率控制图样矩阵确定每个用户的上行发射功率包括：遍历所有配对的用户，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组和上行发射功率，以及所有可能的功率控制图样矩阵，使多用户配对之后的功耗最低，且单位功耗的PF(PF，Proportional Fair)加权和吞吐量最大。

在一个优选实施例中，确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵包括：

根据小区总的用户数和系统总的资源，选定PDMA上行的PDMA图样矩阵H_PDMA(M*N)，M是PDMA图样矩阵的行数，N是PDMA图样矩阵的列数；

采用PDMA图样矩阵与功率控制因子矩阵计算出每个用户的PDMA图样矢量组，形成功率控制图样矩阵K表示上行配对用户数，N₁,N₂,…,N_K分别表示用户1,2,…,K占用PDMA图样矩阵的列数，N＝N₁+N₂+…+N_K，A₁,A₂,…,A_K分别表示用户1,2,…,K的功率控制图样矢量组，□表示矩阵的点乘。每个用户的功率控制因子是其占用PDMA图样矩阵行列元素之和。

PDMA技术与上行功率控制技术联合使用的主要目标是查找不同的功率控制因子组合，使多用户配对之后，单位功耗的PF加权和吞吐量最大，在一个优选实施例中，确定单位功耗的PF加权和吞吐量最大的准则是：

其中，T_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时的传输速率，由用户k的SINR和占用资源映射得到的传输比特数计算而来，用户k的SINR取值与PDMA图样矩阵中功率控制因子相关，BLER_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时预估的误块率，由SINR和BLER映射关系得到，R_k(t)表示用户k在t时刻的历史平均速率，P_t(||A_k||₁)表示用户k功率控制图样矩阵为A_k时的总上行发射功率，P_t(||A_k||₁)小于或等于用户终端的最大上行发射功率P_max，||·||₁表示对矩阵元素求和。

在确定单位功耗的PF加权和吞吐量最大的准则的过程中，涉及到了表示用户k在t时刻的历史平均速率，在一个优选实施例中，对于任意用户k，历史平均速率计算公式是：

其中，表示用户k的当前时刻的统计得到的历史平均速率，表示用户k前一时刻统计得到的历史平均速率，R_k(t)表示用户k的当前速率，α表示遗忘因子，当取值为1时，表示PF因子仅与用户当前速率相关。

在一个应用场景中，PDMA技术与上行功率控制技术联合使用控制上行功率的流程如图2所示，包括：

步骤201，根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户。

步骤202，采用传统上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。具体地，可以采用传统上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。

步骤203，根据小区总的用户数和系统总的资源，确定PDMA图样矩阵。

步骤204，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，以及，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵，此时，还可以根据功率控制图样矩阵确定每个用户的上行发射功率。

步骤205，计算多用户配对之后单位功耗的PF加权和吞吐量。

步骤206，判断单位功耗的PF加权和吞吐量是否最大，若单位功耗的PF加权和吞吐量与之前的结果相比不是最大，则返回步骤4，并为用户分配与之前不同的PDMA图样矢量组或功率控制因子；若是最大，转步骤207。

步骤207，确定、输出此时每个用户的上行发射功率。

步骤204～步骤206表明，需要遍历所有配对用户的不同PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，找到使单位功耗的PF加权和吞吐量最小的组合。

优化模式下，查找最优功率控制图样矩阵时，首先要选择配对用户，然后为配对用户分配不同的功率控制因子矩阵，并结合PDMA图样矩阵得到功率控制图样矩阵，进一步判定该功率控制图样矩阵是否单位功耗PF加权和吞吐量最大，直到找到单位功耗PF加权和吞吐量最大的功率控制图样矩阵。

PDMA技术与上行功率控制技术联合使用时，在控制上行功率的过程中还可以采用简化模式，简化模式的基本思想是：保证每个用户的功率控制图样矩阵的列元素之和相等。

根据用户的上行发射功率与正交频分多址(OFDMA，Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access)用户上行发射功率的比值不同，有两种选择功率控制图样矩阵的简化模式，在一个优选实施例中，确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵还包括：在简化模式中，根据用户的上行发射功率与OFDMA用户的上行发射功率的比值不同，采用确定功率控制图样矩阵的第一简化模式或者第二简化模式中的一种。

在一个优选实施例中，采用第一简化模式，用户的上行发射功率与OFDMA用户的上行发射功率相等；用户资源占用的最小单位为一个PDMA图样矢量组，一个PDMA图样矢量组可能占用多个PRB，而OFDMA用户资源占用的最小单位为一个PRB。

以典型的3,7PDMA图样矩阵为例，用户占用资源的最小单位为3PRB。PDMA系统中用户资源占用的最小单位为PDMA图样矩阵的行数。OFDMA用户占用资源的最小单位为1PRB。第一简化模式的功率控制图样矩阵应使PDMA图样矢量组占用PRB的总上行发射功率等于OFDMA用户单PRB的上行发射功率。

在一个优选实施例中，采用第二简化模式，用户的上行发射功率是OFDMA用户的上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数。

以用户和OFDMA用户各占一个资源占用的最小单位为例，第二简化模式的功率控制图样矩阵应使PDMA图样矢量组占用PRB的总上行发射功率等于OFDMA用户单PRB的上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数。

假设上行资源全部占满，与OFDMA系统相比，对于第一简化模式而言，PDMA系统内的平均IoT的抬升是PDMA配对用户数与码本行数的比值的倍数；对于第二简化模式而言，PDMA系统内的平均IoT的抬升是PDMA配对用户数的倍数。虽然两种方式下IoT抬升不同，但两种方式的SINR相差较小，第一简化模式较第二简化模式，终端的功耗较低，但资源占用较低的情况下，由于第二简化模式上行发射功率较大，可有效提升小区和边缘用户频谱效率。

在一个应用场景中，PDMA技术与上行功率控制技术联合使用，时的关键在于选择功率控制图样矩阵和确定用户上行发射功率，若采用简化模式，以PDMA图样矩阵[3,7]为例，PDMA码本是

设定存在3个OFDMA用户，且每个用户的上行发射功率均为1，则OFDMA系统的总上行发射功率为3。设存在7个PDMA用户，采用第一简化模式和第二简化模式选择功率控制图样矩阵时，各用户在每个时频资源位置的功率控制因子不同：

对于第一简化模式，如图3所示，有若干个PDMA用户，分别是用户1、用户2、用户3、用户4、用户5、用户6和用户7，每个PDMA用户的上行发射功率为1，与每个OFDMA用户的上行发射功率相等，PDMA系统的总上行发射功率为7。当PDMA和OFDMA系统满载的情况下，PDMA系统的平均IoT是OFDMA系统的7/3倍。

对于第二简化模式，如图4所示，有若干个PDMA用户，分别是用户1、用户2、用户3、用户4、用户5、用户6和用户7，每个用户的上行发射功率为3，是每个OFDMA用户上行发射功率的3倍，PDMA系统的总上行发射功率为21。当PDMA和OFDMA系统满载的情况下，PDMA系统的平均IoT是OFDMA系统的7倍。

两种简化模式满载情况下的IoT抬升不同，但若不考虑噪声，两种简化模式的SINR计算结果相同，均为7/3。系统资源占用率较低的情况下，由于第二简化模式中的用户的上行发射功率较高，因此可获得较大的系统性能抬升，但也会导致终端功耗增大。

本发明实施例提供一种实现上行功率控制的设备，包括：

配对单元，用于根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；

功率控制图样矩阵单元，用于确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；

上行发射功率单元，用于确定每个用户的功率控制因子，确定每个用户的上行发射功率。

在一个优选实施例中，功率控制图样矩阵单元包括：

PDMA图样矩阵模块，用于根据小区总的用户数和系统总的资源，确定PDMA图样矩阵为H_PDMA(M*N)，M表示PDMA图样矩阵的行数，N表示PDMA图样矩阵的列数；

功率控制图样矩阵选定模块，用于采用PDMA图样矩阵与功率控制因子矩阵计算出每个用户的PDMA图样矢量组，形成功率控制图样矩阵K表示上行PDMA配对用户数，N₁,N₂,…,N_K分别表示用户1,2,…,K占用PDMA图样矩阵的列数，N＝N₁+N₂+…+N_K，A₁,A₂,…,A_K分别表示用户1,2,…,K的功率控制图样矢量组，□表示矩阵的点乘。

在一个优选实施例中，上行发射功率单元包括：

上行模式选定模块，用于选定上行功率控制优化模式；

优化功率控制图样矩阵计算模块，用于对于每一个用户当前的PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，根据单位功耗的PF加权和吞吐量最大的准则且满足||A||₁＝1进行调整，T_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时的传输速率，由用户k的SINR和占用资源映射得到的传输比特数计算而来，用户k的SINR取值与PDMA图样矩阵中功率控制因子相关，BLER_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时预估的误块率，由SINR和BLER映射关系得到，表示用户k在t时刻的历史平均速率，P_t(||A_k||₁)表示用户k功率控制图样矩阵为A时的总上行发射功率，P_t(||A_k||₁)小于或等于用户终端的最大上行发射功率P_max，||·||₁表示对矩阵元素求和；

对于任意用户k，历史平均速率计算公式是其中，表示用户k的当前时刻的统计得到的历史平均速率，表示用户k前一时刻统计得到的历史平均速率，R_k(t)表示用户k的当前速率，α表示遗忘因子，当取值为1时，表示PF因子仅与用户当前速率相关。

在一个优选实施例中，上行发射功率单元还包括：

所述上行模式选定模块，还用于选定上行功率控制简化模式；

上行发射功率控制方式选定模块，用于根据用户的上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率的比值不同，采用确定功率控制图样矩阵的第一简化模式或者第二简化模式中的一种：

第一简化模式，用户上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率相等，用户资源占用的最小单位为一个PDMA图样矢量组，一个PDMA图样矢量组可能占用多个PRB，而OFDMA资源占用的最小单位为一个PRB；

第二简化模式，用户上行发射功率是OFDMA用户上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数，功率控制图样矩阵应使PDMA用户占用资源的最小单位的发射功率等于OFDMA用户占用资源的最小单位的发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数。

在一个优选实施例中，还包括：

上行发射功率单元，用于采用上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。

本发明实施例提供一种分配上行功率的系统，包括：基站、接收端；所述基站包括一种分配上行功率的设备，设备包括：

配对单元，用于根据不同种类的用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；

功率控制图样矩阵单元，用于确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；

上行发射功率单元，用于确定每个用户的功率控制因子，确定每个用户的上行发射功率；

接收端，可采用串行干扰删除方法，先将解调正确的用户进行删除，然后，对其他用户进行检测。

采用本方案之后的优势是：多用户上行传输PDMA技术在编码域和功率域上进行区分，而在相同的时域、频域、空域资源上进行叠加传输，一方面能够提升上行接入用户数，以及提高小区和边缘用户频谱效率，另一方面也会引入多用户之间的干扰导致上行IoT抬升。合理设计上行功率控制方案，能够让PDMA系统相对于OFDMA系统获得更大系统性能提升，不仅可以降低终端功耗，而且可以提高小区接入用户数，提升小区平均和边缘用户频谱效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种实现上行功率控制的方法，应用于基站，所述基站形成至少一个小区，其特征在于，方法包括：

根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；

确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；

根据所述功率控制图样矩阵确定一个配对中每个用户的功率控制因子，根据所述功率控制因子确定每个用户的上行发射功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵包括：

根据小区总的用户数和系统总的资源，选定PDMA上行的PDMA图样矩阵H_PDMA(M*N)，M是PDMA图样矩阵的行数，N是PDMA图样矩阵的列数；

采用PDMA图样矩阵与功率控制因子矩阵计算出每个用户的PDMA图样矢量组，形成功率控制图样矩阵K表示上行配对用户数，N₁,N₂,…,N_K分别表示用户1,2,…,K占用PDMA图样矩阵的列数，N＝N₁+N₂+…+N_K，A₁,A₂,…,A_K分别表示用户1,2,…,K的功率控制图样矢量组，□表示矩阵的点乘。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述功率控制图样矩阵确定一个配对中每个用户的功率控制因子包括：

选定上行功率控制优化模式；

对于每一个用户当前的PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，根据PF加权和吞吐量最大的准则是 $A_{opt}=\underset{A}{\mathrm{argmax}}\left\{\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}\frac{T_k\left({\mathrm{SINR}}_{k,A}\right)\·(1-{\mathrm{BLER}}_k({\mathrm{SIR}}_{k,A}))}{{\stackrel{\‾}{R}}_k\left(t\right)}\right\},$ 且满足||A||₁＝1进行调整，使多用户配对之后单位功耗的PF加权和吞吐量最大，其中，T_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时的传输速率，由用户k的SINR和占用资源映射得到的传输比特数计算而来，用户k的SINR取值与PDMA图样矩阵中功率控制因子相关，BLER_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时预估的误块率，由SINR和BLER映射关系得到，表示用户k在t时刻的历史平均速率，P_t(||A_k||₁)表示用户k的功率控制图样矩阵为A时的总上行发射功率，P_t(||A_k||₁)小于或等于用户终端的最大上行发射功率P_max，||·||₁表示对矩阵元素求和；

历史平均速率计算公式是其中，表示用户k的当前时刻的统计得到的历史平均速率，表示用户k前一时刻统计得到的历史平均速率，R_k(t)表示用户k的当前速率，α表示遗忘因子，当取值为1时，表示PF加权和吞吐量仅与用户当前速率相关。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述功率控制图样矩阵确定一个配对中每个用户的功率控制因子包括：

选定上行功率控制简化模式；

根据用户的上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率的比值不同，采用确定功率控制图样矩阵的第一简化模式或者第二简化模式中的一种：

第一简化模式，用户上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率相等，则用户占用资源的最小单位为一个PDMA图样矢量组，一个PDMA图样矢量组允许占用多个PRB，而OFDMA用户占用资源的最小单位为一个PRB；

第二简化模式，用户上行发射功率是OFDMA用户上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数，功率控制图样矩阵应使PDMA用户占用资源的最小单位的发射功率等于OFDMA用户占用资源的最小单位的发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定需要配对的用户之后还包括：

采用上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。

6.一种实现上行功率控制的设备，其特征在于，包括：

配对单元，用于根据用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；

功率控制图样矩阵单元，用于确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；

上行发射功率单元，用于确定每个用户的功率控制因子，确定每个用户的上行发射功率。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，功率控制图样矩阵单元包括：

PDMA图样矩阵模块，用于根据小区总的用户数和系统总的资源，确定PDMA图样矩阵为H_PDMA(M*N)，M表示PDMA图样矩阵的行数，N表示PDMA图样矩阵的列数；

功率控制图样矩阵选定模块，用于采用PDMA图样矩阵与功率控制因子矩阵计算出每个用户的PDMA图样矢量组，形成功率控制图样矩阵K表示上行PDMA配对用户数，N₁,N₂,…,N_K分别表示用户1,2,…,K占用PDMA图样矩阵的列数，N＝N₁+N₂+…+N_K，A₁,A₂,…,A_K分别表示用户1,2,…,K的功率控制图样矢量组，□表示矩阵的点乘。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，上行发射功率单元包括：

上行模式选定模块，用于选定上行功率控制优化模式；

优化功率控制图样矩阵计算模块，用于对于每一个用户当前的PDMA图样矢量组和功率控制因子组合，根据单位功耗的PF加权和吞吐量最大的准则 $A_{opt}=\underset{A}{\mathrm{argmax}}\left\{\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}\frac{T_k\left({\mathrm{SINR}}_{k,A}\right)\·(1-{\mathrm{BLER}}_k({\mathrm{SINR}}_{k,A}))}{{\stackrel{\‾}{R}}_k\left(t\right)}\right\},$ 且满足||A||₁＝1进行调整，T_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时的传输速率，由用户k的SINR和占用资源映射得到的传输比特数计算而来，用户k的SINR取值与PDMA图样矩阵中功率控制因子相关，BLER_k(SINR_k,A)表示用户k在功率控制图样矩阵为A时预估的误块率，由SINR和BLER映射关系得到，表示用户k在t时刻的历史平均速率，P_t(||A_k||₁)表示用户k功率控制图样矩阵为A时的总上行发射功率，P_t(||A_k||₁)小于或等于用户终端的最大上行发射功率P_max，||·||₁表示对矩阵元素求和；

对于任意用户k，历史平均速率计算公式是其中，表示用户k的当前时刻的统计得到的历史平均速率，表示用户k前一时刻统计得到的历史平均速率，R_k(t)表示用户k的当前速率，α表示遗忘因子，当取值为1时，表示PF因子仅与用户当前速率相关。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，上行发射功率单元还包括：

所述上行模式选定模块，还用于选定上行功率控制简化模式；

上行发射功率控制方式选定模块，用于根据用户的上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率的比值不同，采用确定功率控制图样矩阵的第一简化模式或者第二简化模式中的一种：

第一简化模式，用户上行发射功率与OFDMA用户上行发射功率相等，用户资源占用的最小单位为一个PDMA图样矢量组，一个PDMA图样矢量组可能占用多个PRB，而OFDMA资源占用的最小单位为一个PRB；

第二简化模式，用户上行发射功率是OFDMA用户上行发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数，功率控制图样矩阵应使PDMA用户占用资源的最小单位的发射功率等于OFDMA用户占用资源的最小单位的发射功率的PDMA图样矢量组行数的倍数。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：

上行发射功率单元，用于采用上行功率控制方式，确定每个用户在单位PRB上的上行发射功率。

11.一种分配上行功率的系统，包括：基站、接收端；所述基站包括一种分配上行功率的设备，设备包括：

配对单元，用于根据不同种类的用户在小区内的位置，确定需要配对的用户；

功率控制图样矩阵单元，用于确定PDMA图样矩阵，为每个用户分配不同的PDMA图样矢量组，根据所述PDMA图样矢量组形成功率控制图样矩阵；

上行发射功率单元，用于确定每个用户的功率控制因子，确定每个用户的上行发射功率；

接收端，用于采用串行干扰删除方法，先将解调正确的用户进行删除，然后，对其他用户进行检测。