CN110446246A - 一种上行闭环功率控制方法和装置 - Google Patents

一种上行闭环功率控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种上行闭环功率控制方法，该方法包括：首先，根据小区级目标信号与干扰加噪声比(SINR)与用户设备(UE)的用户级目标SINR，计算该UE的目标SINR；然后，通过该UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到该UE的发射功率控制(TPC)命令；最后，向该UE发送该TPC命令，通知所述UE进行上行功率调整。本申请还公开了一种对应的装置。应用本申请公开的技术方案，能够降低小区的整体干扰水平，提高边缘用户性能，并提高小区与用户的吞吐量以及小区SINR分布水平。

Description

一种上行闭环功率控制方法和装置
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种上行闭环功率控制方法和装置。
背景技术
LTE系统采用同频组网方案时，物理上行共享信道(PUSCH)存在比较严重的小区间干扰，从而影响上行传输性能。
为了提升上行传输性能，控制小区间干扰，目前采用的技术为：在上行干扰协调的基础上，利用上行功率控制技术调整用户上行发送功率，来达到降低干扰、提升性能的目的。
上行干扰协调技术通过调度器分配相应的频带资源给用户，使得同频小区间相互干扰的用户使用的频带错开，平衡小区间干扰，避免干扰恶化。干扰协调技术分为动态干扰协调技术和静态干扰协调技术，其中，静态干扰协调技术利用频带规划降低小区间干扰，提升小区边缘用户性能，例如部分频率复用(FFR)技术和软频率复用(SFR)技术。
上行功率控制技术采用开环与闭环结合的方式决定用户发送功率。其中，闭环功率控制通过对用户参数进行统计，然后依据统计特性计算用户的目标SINR，再通过比较接收SINR与目标SINR，调整用户发送功率，从而进一步降低上行干扰，提高SINR分布水平，保证上行传输性能。
目前的闭环功率控制方法主要存在以下缺点：
1、用户目标SINR的计算只考虑小区级目标SINR，即小区内所有用户设置相同的目标SINR进行功率调整，或只考虑用户级目标SINR，即根据不同用户传输性能的差异，对不同用户设置不同的目标SINR进行功率调整，而未综合考虑小区级目标SINR与用户级目标SINR。
2、用户级目标SINR的计算只考虑了每个用户的功率余量(PH)上报或路损(PL)或对邻区的干扰等因素，未综合考虑每个用户的PH与SINR，没有区分功率余量与信道条件不同的好、中、差等用户的差异。
发明内容
本申请提供了一种上行闭环功率控制方法和装置，以降低小区的整体干扰水平。
本申请公开了一种上行闭环功率控制方法，包括：
根据小区级目标信号与干扰加噪声比SINR与用户设备UE的用户级目标SINR，计算所述UE的目标SINR；
通过所述UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到所述UE的发射功率控制TPC命令；其中，平滑SINR为所述UE的接收SINR的平滑值；
向所述UE发送所述TPC命令，通知所述UE进行上行功率调整。
较佳的，使用所述UE上报的功率余量PH和接收SINR计算所述UE的用户级目标SINR。
较佳的，使用所述UE上报的PH和接收SINR计算所述UE的用户级目标SINR包括：
A、判断PH队列中是否收到所述UE上报的PH，收到则执行B，计算归一化平滑PH，记为PHave；否则，用前一次计算的PHave，跳转C；
B、计算归一化平滑PH，记为PHave；
C、判断是否收到物理层上报的PUSCH SINR队列，收到执行D，否则结束本次功率调整；
D、读取PUSCH SINR队列中的接收SINR，记为SINR1，计算UE的平滑SINR，记为SINRave；
E、通过UE的归一化平滑PH和平滑SINR，计算UE的用户级目标SINR。
较佳的，所述B包括：
B1、按照式(1a)进行PH归一化：
其中：
M(i)为UE在上报PH时刻分配的PUSCH频域资源；
M0为UE初始分配的PUSCH频域资源；
B2、按照式(1b)进行PH滤波平滑：
PHave＝(1-αPH)*PHave+αPH*PHuni (1b)
其中：
在PH第一次上报之前，PHave＝0，在PH上报之后，PHave的初始值为PH上报初始值，即PHave(0)＝PHuni(0)；
αPH为PH平滑因子。
较佳的，所述D包括：
按照公式(2)计算SINRave：
SINRave＝(1-γ)*SINRave+γ*SINR1 (2)
其中：
SINRave的初始值为SINR1初始值，即SINRave(0)＝SINR1(0)；
SINR1为该UE第一次接收到的SINR的瞬时值，将SINR1作为SINRave的初始值；
γ为SINR平滑因子。
较佳的，在所述E之后，计算所述UE的目标SINR包括：
依次使用公式(3)和(4)更新UE的目标SINR，记为SINRtarget：
SINRtarget＝SINRtarget_cel+βsinr(PHave+SINRave) (3)
SINRtarget＝min(SINRtarget，SINRhigh-SINRth) (4)
其中：
SINRtarget_cel为小区级目标SINR，该参数为预设的小区级参数；
βsinr为用户级目标SINR在目标SINR中的比例，取值范围为[0，1]；
PHave是平滑PH；
SINRave是平滑SINR；
SINRhigh为SINRave的高门限；
SINRth为SINRave的调整门限。
较佳的，所述通过所述UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到所述UE的TPC命令包括：
如果平滑SINR高于高门限SINRhigh，则TPC命令为降功率；
如果平滑SINR低于低门限SINRlow，则TPC命令为升功率；
计算ΔSINR＝SINRtarget-SINRave，当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在[-SINRth，SINRth]区间时，不对所述UE的功率进行调整；
当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在(-∞，-SINRth)区间时，TPC命令为降功率；
当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在(SINRth，+∞)区间时，TPC命令为升功率；
其中，所述高门限、低门限和调整门限SINRth为预先设置小区级参数。
较佳的，高门限与低门限的推荐取值分别为最高解调门限和最低解调门限；
SINRth用于防止SINR的上下调整抖动。
本申请还公开了一种上行闭环功率控制装置，包括：
目标SINR计算模块，用于根据小区级目标SINR与UE的用户级目标SINR，计算所述UE的目标SINR；
TPC命令模块，用于通过所述UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到所述UE的TPC命令；其中，平滑SINR为所述UE的接收SINR的平滑值；
发送模块，用于向所述UE发送所述TPC命令，通知所述UE进行上行功率调整。
由上述技术方案可见，本申请提供的上行闭环功率控制方案能够获得以下有益效果：
1、多个小区同频组网时，在上行干扰协调技术将小区间边缘用户的频带错开的基础上，再利用本发明进行上行功率控制，可实现对中心用户降功率，降低同频的中心用户对边缘用户的干扰；对边缘用户升功率，提高边缘用户的抗干扰能力，从而降低小区的整体干扰水平，提高边缘用户性能，提高小区与用户的吞吐量以及小区SINR分布水平。
2、每个用户的目标SINR的计算与小区级目标SINR和用户级目标SINR相关，即每个用户在小区级目标SINR的平均水平上再根据自己的PH与SINR值的大小进行相应的调整：PH值和SINR值高的中心用户，目标SINR较高，PH值和SINR值低的边缘用户，目标SINR较低，从而按照每个用户的功率余量与信道条件得到更合理的目标SINR值。
附图说明
图1为本申请PUSCH闭环功率控制流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。
为解决上述现有技术所存在的问题，本申请提出一种上行闭环功率控制方案。该方案综合考虑小区级目标SINR与用户级目标SINR来计算UE的目标SINR，再利用接收SINR的平滑值(即：平滑SINR)与目标SINR的关系得到TPC命令，最后通知UE进行上行功率调整，以实现中心用户降功率，边缘用户升功率的目的。其中，小区级目标SINR将所有用户都进行相同的调整，以适应小区平均干扰水平；用户级目标SINR按照每个用户的PH与SINR值，区分用户之间的差异，进行设置，从而实现对不同用户的发送功率分别进行调整。
图1为本申请一较佳PUSCH闭环功率控制流程示意图，图1所示流程针对每个UE分别执行，包括以下步骤：
步骤1：开始进行上行闭环功率控制操作。
步骤2：判断功率余量(PH)队列中是否收到UE上报的PH，收到则执行步骤3，计算归一化平滑PH；否则跳转步骤4，用前一次计算的PHave。
步骤3：计算归一化平滑PH，以下记为PHave，具体包括：
1)按照式(1a)进行PH归一化：
其中：
M(i)为用户在上报PH时刻分配的PUSCH频域资源；
M0为用户初始分配的PUSCH频域资源。
2)按照式(1b)进行PH滤波平滑：
PHave＝(1-αPH)*PHave+αPH*PHuni (1b)
其中：
在PH第一次上报之前PHave＝0，在PH上报之后PHave的初始值为PH上报初始值，即PHave(0)＝PHuni(0)；
αPH为PH平滑因子。
步骤4：判断是否收到物理层上报的PUSCH SINR队列，收到执行步骤5，否则跳转步骤9。
步骤5：读取PUSCH SINR队列中的接收SINR，以下记为SINR1，计算用户的平滑SINR，以下记为SINRave，公式如下：
SINRave＝(1-γ)*SINRave+γ*SINR1 (2)
其中：
SINRave的初始值为SINR1初始值，即SINRave(0)＝SINR1(0)；
SINR1为该UE第一次接收到的SINR的瞬时值，将SINR1作为平滑SINR SINRave的初始值；
γ为SINR平滑因子。
需要说明的是：所有UE的PUSCH接收SINR都在同一PUSCH SINR队列中，不同UE的PUSCH接收SINR以UE ID进行区分。
平滑SINR是指对接收SINR进行平滑之后得到的SINR，对接收SINR进行平滑能够有效防止SINR的抖动。
步骤6：更新用户的目标SINR，以下记为SINRtarget，依次使用如下公式(3)和(4)进行更新：
SINRtarget＝SINRtarget_cel+βsinr(PHave+SINRave) (3)
SINRtarget＝min(SINRtarget，SINRhigh-SINRth) (4)
其中：
SINRtarget_cel为小区级目标SINR，该参数为预设的小区级参数；
βsinr为用户级目标SINR在目标SINR中的比例，取值范围为[0，1]；根据公式(3)，本申请以PHave+SINRave作为用户级目标SINR，在实际应用中，也可以对PHave和SINRave赋以不同的权值或进行其他换算之后作为用户级目标SINR，本申请对此不作限制；
PHave是平滑PH，按照式(1b)进行计算；
SINRave是平滑SINR，按照式(2)进行计算；
SINRhigh为SINRave的高门限；
SINRth为SINRave的调整门限。
步骤7：利用平滑SINR与目标SINR的关系得到功率调整的TPC值。其中：
如果平滑SINR高于高门限SINRhigh，则直接降功率；
如果平滑SINR低于低门限SINRlow，则直接升功率；
按照式(5)计算ΔSINR，当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在[-SINRth，SINRth]区间时，不对UE的功率进行调整；
当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在(-∞，-SINRth)区间时，降功率；
当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在(SINRth，+∞)区间时，升功率。
对小区中所有用户设置相同的高门限、低门限和SINRth，高门限与低门限主要考虑SINR的解调性能，分别与SINR的最高、最低解调门限有关，推荐取值分别为最高解调门限和最低解调门限，SINRth用于防止SINR的上下调整抖动。
ΔSINR＝SINRtarget-SINRave (5)
举例而言，可以按照以下方式确定TPC值：
根据相关协议，TPC的取值可以是-1，0，1和3，其中，TPC＝3表示UE的发送功率抬升3dB，TPC＝0表示UE的发送功率不变，以此类推。
步骤8：根据TPC值对应得到TPC命令，并通知UE进行上行功率调整。
步骤9：结束。
对应于上述方法，本申请还提供了一种上行闭环功率控制装置，该装置包括：
目标SINR计算模块，用于根据小区级目标SINR与UE的用户级目标SINR，计算所述UE的目标SINR；
TPC命令模块，用于通过所述UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到所述UE的TPC命令；其中，平滑SINR为所述UE的接收SINR的平滑值；
发送模块，用于向所述UE发送所述TPC命令，通知所述UE进行上行功率调整。
由上述技术方案可见，本申请提供的上行闭环功率控制方案能够获得以下有益效果：
1、多个小区同频组网时，在上行干扰协调技术将小区间边缘用户的频带错开的基础上，再利用本发明进行上行功率控制，可实现对中心用户降功率，降低同频的中心用户对边缘用户的干扰，对边缘用户升功率，提高边缘用户的抗干扰能力，从而降低小区的整体干扰水平，提高边缘用户性能，提高小区与用户的吞吐量以及小区SINR分布水平。
2、每个用户的目标SINR的计算与小区级目标SINR和用户级目标SINR相关，即每个用户在小区级目标SINR的平均水平上再根据自己的PH与SINR值的大小进行相应的调整：PH值和SINR值高的中心用户，目标SINR较高，PH值和SINR值低的边缘用户，目标SINR较低，从而按照每个用户的功率余量与信道条件得到更合理的目标SINR值。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种上行闭环功率控制方法，其特征在于，包括：
根据小区级目标信号与干扰加噪声比SINR与用户设备UE的用户级目标SINR，计算所述UE的目标SINR；
通过所述UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到所述UE的发射功率控制TPC命令；其中，平滑SINR为所述UE的接收SINR的平滑值；
向所述UE发送所述TPC命令，通知所述UE进行上行功率调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
使用所述UE上报的功率余量PH和接收SINR计算所述UE的用户级目标SINR。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述UE上报的PH和接收SINR计算所述UE的用户级目标SINR包括：
A、判断PH队列中是否收到所述UE上报的PH，收到则执行B，计算归一化平滑PH，记为PHave；否则，用前一次计算的PHave，跳转C；
B、计算归一化平滑PH，记为PHave；
C、判断是否收到物理层上报的PUSCH SINR队列，收到执行D，否则结束本次功率调整；
D、读取PUSCH SINR队列中的接收SINR，记为SINR1，计算UE的平滑SINR，记为SINRave；
E、通过UE的归一化平滑PH和平滑SINR，计算UE的用户级目标SINR。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述B包括：
B1、按照式(1a)进行PH归一化：
其中：
M(i)为UE在上报PH时刻分配的PUSCH频域资源；
M0为UE初始分配的PUSCH频域资源；
B2、按照式(1b)进行PH滤波平滑：
PHave＝(1-αPH)*PHave+αPH*PHuni (1b)其中：
在PH第一次上报之前，PHave＝0，在PH上报之后，PHave的初始值为PH上报初始值，即PHave(0)＝PHuni(0)；
αPH为PH平滑因子。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述D包括：
按照公式(2)计算SINRave：
SINRave＝(1-γ)*SINRave+γ*SINR1 (2)
其中：
SINRave的初始值为SINR1初始值，即SINRave(0)＝SINR1(0)；
SINR1为该UE第一次接收到的SINR的瞬时值，将SINR1作为SINRave的初始值；
γ为SINR平滑因子。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述E之后，计算所述UE的目标SINR包括：
依次使用公式(3)和(4)更新UE的目标SINR，记为SINRtarget：
SINRtarget＝SINRtarget_cel+βsinr(PHave+SINRave) (3)
SINRtarget＝min(SINRtarget，SINRhigh-SINRth) (4)
其中：
SINRtarget_cel为小区级目标SINR，该参数为预设的小区级参数；
βsinr为用户级目标SINR在目标SINR中的比例，取值范围为[0，1]；
PHave是平滑PH；
SINRave是平滑SINR；
SINRhigh为SINRave的高门限；
SINRth为SINRave的调整门限。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到所述UE的TPC命令包括：
如果平滑SINR高于高门限SINRhigh，则TPC命令为降功率；
如果平滑SINR低于低门限SINRlow，则TPC命令为升功率；
计算ΔSINR＝SINRtarget-SINRave，当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在[-SINRth，SINRth]区间时，不对所述UE的功率进行调整；
当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在(-∞，-SINRth)区间时，TPC命令为降功率；
当平滑SINR在[SINRlow，SINRhigh]区间，且ΔSINR在(SINRth，+∞)区间时，TPC命令为升功率；
其中，所述高门限、低门限和调整门限SINRth为预先设置小区级参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
高门限与低门限的推荐取值分别为最高解调门限和最低解调门限；
SINRth用于防止SINR的上下调整抖动。
9.一种上行闭环功率控制装置，其特征在于，包括：
目标SINR计算模块，用于根据小区级目标SINR与UE的用户级目标SINR，计算所述UE的目标SINR；
TPC命令模块，用于通过所述UE的平滑SINR与目标SINR的关系得到所述UE的TPC命令；其中，平滑SINR为所述UE的接收SINR的平滑值；
发送模块，用于向所述UE发送所述TPC命令，通知所述UE进行上行功率调整。
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