WO2018145562A1 - 虚拟小区的功率分配方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了虚拟小区的功率分配方法及基站。所述方法包括：第一虚拟小区内的基站向其覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息；第一虚拟小区内的基站接收第一虚拟小区内所有用户设备测量得到的所有测量结果，其中，每个用户设备的测量结果指示该用户设备受到预定数量的虚拟小区中除第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站的干扰值；第一虚拟小区内的基站接收预定数量的虚拟小区中除第一虚拟小区外各个虚拟小区的基站反馈的施加影响信息；以及基站根据测量结果和施加影响信息确定分配给各个用户设备的虚拟功率。

Description

虚拟小区的功率分配方法及基站 技术领域

本发明涉及通讯领域，特别是涉及虚拟小区的功率分配方法及基站。

背景技术

超密集异构网络技术是新一代无线网络技术主要热点之一。在超密集异构网络技术中，虚拟小区技术改变了传统的小区设计理念，在控制上将多个小覆盖的接入站点联合为一个虚拟大小区，将多个接入站点当做该虚拟大小区的资源来调度，从而避免大量的控制信令开销以及终端的频繁切换，提升用户体验和系统效率。

基于覆盖场景和回传特性，有三种典型的虚拟小区技术：以用户为中心的移动虚拟小区技术、单层静态虚拟小区技术以及分层异构覆盖虚拟小区技术。

关于以用户为中心的移动虚拟小区，其核心思想是虚拟小区是以用户为单位来定义的。当用户接入网络时，具有一个最初的服务小区，之后随着用户设备(User Equipment，UE)的移动，这个服务小区一直跟随UE来提供以用户为中心的服务。虽然这种服务小区跟随用户的概念本质上是逻辑连接一直保持不变，用户不需要进行控制面切换，但其实UE的实际传输所依靠的接入点仍旧随着移动在不断变化。以用户为中心的移动虚拟小区的主要问题是跨本地区域时如何保持用户所连接的服务小区的一致性，即让用户不再受网络部署和区域的限制，可以一直享受到连续的稳定服务。

在一些情形下，当使用以用户为中心的移动虚拟小区技术为虚拟小区中的用户分配功率时，仍然存在功率分配不合理、系统性能较低等缺点。

发明内容

本发明提供虚拟小区的功率分配方法及基站，用以解决以用户为 中心的移动虚拟小区技术在为虚拟小区中的用户分配功率时存在的功率分配不合理、系统性能低的问题。

根据本发明的一方面，提供一种虚拟小区的功率分配方法，包括：第一虚拟小区内的基站向其覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息，其中，所述小区测量集消息包括用户设备需要测量的预定数量的虚拟小区的集合；所述第一虚拟小区内的基站接收所述第一虚拟小区内所有用户设备根据所述小区测量集消息测量得到的所有测量结果，其中，每个用户设备的测量结果指示所述用户设备受到所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站的干扰值；所述第一虚拟小区内的基站接收所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站反馈的施加影响信息，其中，所述施加影响信息为所述第一虚拟小区内的基站给其覆盖范围内的每个用户设备发送信息时对所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区内的用户设备产生的干扰值；以及所述第一虚拟小区内的基站根据所述测量结果和所述施加影响信息确定分配给其覆盖范围内的用户设备的虚拟功率。

根据本发明的另一方面，提供一种设置在第一虚拟小区内的基站，包括：发送模块，用于向所述基站覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息，其中，所述小区测量集消息包括用户设备需要测量的预定数量的虚拟小区的集合；接收模块，用于：接收所述第一虚拟小区内所有用户设备根据所述小区测量集消息测量得到的所有测量结果，其中，每个用户设备的测量结果指示所述用户设备受到所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站的干扰值；并且接收所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站反馈的施加影响信息，其中，所述施加影响信息为所述第一虚拟小区内的基站给其覆盖范围内的每个用户设备发送信息时对所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区内的用户设备产生的干扰值；以及功率分配模块，用于根据所述测量结果和所述施加影响信息确定分配给所述基站覆盖范围内的用户设备的虚拟功率。

附图说明

图1是现有技术中由三个基站和两个UE组成的无线系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的虚拟小区的功率分配方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的基站的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的一种实现方式的框图；以及

图5是根据本发明实施例的一种实现方式的流程图。

具体实施方式

以用户为中心的移动虚拟小区将整个网络划分为可重叠、可协作的虚拟小区(Virtual Small Cell，VSC)，这样可以确保所有的用户都不会处于网络的边缘区域，即整个网络无边缘用户。这是因为在一种分区模式下处于边缘的用户在另一种分区模式下是中心用户，在一种分区模式下某一用户的干扰基站在另一种分区模式下是另一用户的服务基站。

如图1所示，该无线系统由三个基站和两个UE组成。在图1中，可以将该无线网络分割成两个VSC：第一VSC可以由基站m1、m2和m3组成，以及第二VSC可以由基站m2和m3组成。每个VSC中的所有基站与属于该VSC中的所有用户进行协作通信。一旦所有的基站VSC集合被确定下来，相应的资源调度、分配技术也被确定下来，以使每个用户均可以在相应的分区中被调度。由于功率控制在蜂窝系统干扰管理当中起到相当重要的作用，因此在资源分配问题中功率分配尤为重要。

在以用户为中心的虚拟小区结构中，同一基站为不同用户提供服务，为此，基站需要在不同用户之间分配功率。目前已有的功率分配方法包括基于用户信道统计强度的功率分配和基于瞬时信道强度的功率分配。这两种方法的缺点是对于每个用户的干扰功率是一样的。但是考虑到用户在小区不同位置时其信号的强度不同，所以仅凭借干扰公平无法获得好的干扰管理效果。

因此，当使用以用户为中心的移动虚拟小区技术为虚拟小区中的 用户分配功率时，仍然存在功率分配不合理、系统性能较低等缺点。

为了解决以用户为中心的移动虚拟小区技术在为虚拟小区中的用户分配功率时存在的功率分配不合理、系统性能低的问题，本发明提供了用于虚拟小区的功率分配方法及基站。以下结合附图以及实施例，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，并不限定本发明。

图2是根据本发明实施例的虚拟小区的功率分配方法的流程图，该方法包括步骤S202至S208。

在步骤S202中，第一虚拟小区内的基站向其覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息，其中，小区测量集消息包括用户设备需要测量的预定数量的虚拟小区的集合。

在步骤S204中，第一虚拟小区内的基站接收第一虚拟小区内所有用户设备根据小区测量集消息测量得到的所有测量结果，其中，每个用户设备的测量结果指示用户设备受到预定数量的虚拟小区中除第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站的干扰值。

在步骤S206中，第一虚拟小区内的基站接收预定数量的虚拟小区中除第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站反馈的施加影响信息，其中，施加影响信息为第一虚拟小区内的基站给其覆盖范围内的用户设备发送信息时对预定数量的虚拟小区中除第一虚拟小区外的各个虚拟小区内的用户产生的干扰值。

在步骤S208中，第一虚拟小区内的基站根据测量结果和施加影响信息确定分配给其覆盖范围内的用户设备的虚拟功率。

在一个实施例中，当前虚拟小区的基站向其覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息，随后接收该小区内的所有用户设备根据该小区测量集消息返回的所有测量结果，并接收其他虚拟小区向该虚拟小区的基站反馈的施加影响信息，进而根据所有的测量结果和所有的施加影响信息来综合考虑能够分配给该虚拟小区内的各个用户设备的虚拟功率。这样，通过综合考虑各方面的影响情况再为各个用户设备分配虚拟功率，使得分配到每个用户设备的功率都较为合理，提高了系统性能，解决了以用户为中心的移动虚拟小区技术在为虚拟小区中的 用户分配功率时存在的分配不合理、系统性能低的问题。

在第一虚拟小区内的基站根据测量结果和施加影响信息确定分配给该小区内的各个用户设备的虚拟功率的过程中，可以按照如下公式确定第一虚拟小区的基站m分配给用户k的功率份额p _m,k：

其中，p _m,k满足以下约束条件：

其中，k∈K _m表示用户k属于基站m的服务用户集合，

表示基站m为第一虚拟小区的所有基站中的任意一个，

是基站m能够分配的总功率值，即分配阈值。

可以按照如下公式确定第k个用户被分配的虚拟功率值p _k(p _k是该小区内所有基站分配给用户k的虚拟功率值之和)：

其中，μ _m是基站m的拉格朗日乘数，φ _m,k表示基站m分配给用户k的功率系数，ω _k表示用户k的权重，M _k表示虚拟小区内用户k所属的基站的集合，t _k表示施加影响信息，是与用户k产生的干扰有关的函数，r _k表示感受影响信息，由用户k的测量结果得到，是与用户k接收的干扰有关的函数，t _k和r _k可由下式来确定：

r _k(P)＝(∑ _{i≠k，i∈K}g _kip _i+σ ²)/g _kk

其中，g _kk是用户k的信道增益，g _kj是用户j对用户k的干扰，γ _j是用户j的信干噪比，其值为：

下面对第一虚拟小区内基站确定分配给第k个用户的虚拟功率值p _k的具体过程进行说明。

第一步，确定分配给用户设备k的初始虚拟功率值，并根据初始虚拟功率值以及用户设备k的测量结果确定用户设备k的t _k和r _k。

第二步，设置

其中，M表示第一虚拟小区的用户设备k所属的基站的集合，

是拉格朗日乘数的初始值。

第三步，按照注水公式

计算分配给用户k的功率值p _k。

第四步，每个基站按照公式

判断该基站分配给各个用户的功率的和是否大于该基站可分配的总功率值。

第五步，在基站m分配的总功率大于其可分配的总功率值的情况下，调整基站m的拉格朗日乘数μ _m＝(a _m+b _m)/2,，并将a _m设置为μ _m，继续返回第三步进行计算。

第六步，在基站m分配的总功率小于其总功率限制值的情况下，调整基站m的拉格朗日乘数μ _m＝(a _m+b _m)/2,，并将b _m设置为μ _m。

第七步，重复执行第三步至第六步，直至确定第k个用户设备被分配到的功率值为止。

实现的过程中，采用以下任一方法来确定φ _m,k。

(1)平均分配方法：φ _m,k＝1/M _k；

(2)调和平均方法：

其中，h _m,k是基站m到用户k的信道矢量；以及

(3)波束形成法：φ _m,k＝|V _m,k| ²，其中，V _m,k是用户k的波束形成矢量的第m个维度。

图3是根据本发明实施例的基站的结构示意图。

本发明还提供一种具有总体控制功能的基站，该基站设置在第一虚拟小区内。本领域技术人员知晓，对于任意一个基站，其所对应的小区就是第一虚拟小区。如图3所示，该基站包括发送模块10、接收模块20和功率分配模块30。

发送模块10用于向基站覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息，其中，小区测量集消息包括用户设备需要测量的预定数量的虚拟小区的集合。

接收模块20与发送模块10耦合，用于接收第一虚拟小区内所有用户设备根据小区测量集消息测量得到的所有测量结果，其中，每个用户设备对应的测量结果指示用户设备受到预定数量的虚拟小区中除第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站的干扰值。接收模块20还用于接收预定个虚拟小区中除第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站反馈的施加影响信息，其中，施加影响信息为第一虚拟小区内的基站给其覆盖范围内的用户设备发送信息时对预定数量的虚拟小区中除第一虚拟小区外的各个虚拟小区内的用户产生的干扰值。

功率分配模块30与接收模块20耦合，用于根据测量结果和施加影响信息确定分配给各个用户设备的虚拟功率。

下面对功率分配模块30的具体功能进行描述。

按照如下公式确定第一虚拟小区的基站m分配给用户设备k的功率份额p _m,k：

其中，p _m,k满足以下约束条件：

其中，k∈K _m表示用户k属于基站m的服务用户集合，

表示基站m为所有基站中的任意一个，

是基站m能够分配的总功率值。可以按照如下公式确定第k个用户被分配的虚拟功率值p _k：

其中，μ _m是基站m的拉格朗日乘数，φ _m,k表示基站m分配给用户k的功率系数，ω _k表示用户k的权重，M _k表示虚拟小区内用户k所属的基站的集合，t _k表示施加影响信息，是与用户k产生的干扰有关的函数，r _k表示感受影响信息，由用户k的测量结果得到，是与用户k接收的干 扰有关的函数，t _k和r _k可通过以下等式来确定：

r _k(P)＝(∑ _{i≠k，i∈K}g _kip _i+σ ²)/g _kk

其中，g _kk是用户k的信道增益，g _kj是用户j对用户k的干扰，γ _j是用户j的信干噪比，其值为：

功率分配模块具体按照如下过程分配虚拟功率值p _k。

第一步，确定分配给用户设备k的初始虚拟功率值，并根据初始虚拟功率值以及用户设备k的测量结果确定用户设备k的t _k和r _k。

第二步，设置

其中，M表示第一虚拟小区内的用户设备k所属的基站的集合，

是拉格朗日乘数的初始值。

第三步，根据t _k和r _k，按照注水公式

计算基站分配给用户k设备的功率值p _k。

第四步，按照公式

判断该基站分配给各个用户设备的功率的和是否大于该基站可分配的总功率值。

第五步，在分配的总功率大于该基站可分配的总功率值的情况下，将基站m的拉格朗日乘数调整为μ _m＝(a _m+b _m)/2,，并将α _m设置为μ _m，继续返回第三步进行计算。

第六步，在基站m分配的总功率小于其总功率限制值的情况下，将基站m的拉格朗日乘数调整为μ _m＝(a _m+b _m)/2，并将b _m设置为μ _m，继续返回第三步进行计算。

第七步，重复执行第三步至第六步，直至确定第k个用户设备被分配到功率值为止。

功率分配模块使用的φ _m,k可以采用以下任一方法确定：

(1)平均分配方法：φ _m,k＝1/M _k；

(2)调和平均方法：

以及

(3)波束形成法：φ _m,k＝|V _m,k| ²，其中，V _m,k是用户k的波束形成矢量的第m个维度。

为了解决现有技术中功率分配方法的缺点，同时为虚拟小区的预编码提供基站间联合功率分配，本发明提出了一种基于以用户为中心的虚拟小区的注水功率分配方法，在消除干扰提高增益之外，进一步增加系统容量。

该方法的虚拟小区由多个基站和UE组成，基站可以由宏小区及其覆盖之下的数个低功率基站如家庭基站、微微基站等组成。该方法可以解决微小区引入后产生的干扰问题和联合波束赋形的功率分配问题。

在根据本实施例的异构网小区间协作注水功率分配方法中，假设每个移动台处于由多个基站组成的一个虚拟小区中，移动台k所属的虚拟小区内的基站群M _k，M _k∈M，即基站群M _k中的基站是所有基站中的一部分。基站m在虚拟小区中覆盖的移动台集合为K _m，其中K _m∈K。一个虚拟小区的基站群里的基站共享用户数据，这样将基站群里所有基站天线进行波束形成后可以形成一种协作式传输，即每个基站m可以服务一系列移动台K _m，每个移动台k接收来自基站群M _k的信息。此处假设M _k或K _m已使用预先分群方法确定所属的虚拟小区。因为我们不对M _k有任何限制，所以两个基站群之间可能有重叠的基站，即对k.k'∈K,有M _k∩M _k'≠Φ而M _k≠M _k'，这些都是协作式基站的通用参数设置。

在上述异构网小区间协作注水功率控制分配方法中，以得到用户的最大加权和的速率为效用函数来求解给用户分配的最优功率，得到具有约束的优化问题：

其中，ω _k是用户k的权重，γ _k(P)是用户k的信干噪比，其值为：

其中，g _kk是用户k的信道增益，g _kj是用户j对用户k的干扰，p _k是用户k被分配的功率，p _j是用户j被分配的功率，P是由p _k组成的矢量，

是用户k的信道噪声。

上述最优问题同时还要满足下面的约束条件，即一个基站分配给所有用户的功率之和不超过它能够分配的总功率：

其中，φ _m,k是基站m分配给用户k的功率系数,p _k是用户k的虚拟功率，

是基站m的总功率。

在上述异构网小区间协作注水功率分配方法中，可以通过下式来计算基站m分配给用户k的功率份额:

在上述异构网小区间协作注水功率设计方法中，用户k的虚拟功率可以采用下述非负约束的注水算法来计算:

其中，μ _m是拉格朗日乘数,t _k是与用户k产生的干扰有关的函数,可以采用下式来计算:

r _k是与用户k接收的干扰有关的函数,可以采用下式来计算：

r _k(P)＝(∑ _{i≠k，i∈K}g _kip _i+σ ²)/g _kk

在上述异构网小区间协作注水功率分配方法中,基站m的注水参数(即拉格朗日乘数)μ _m可通过迭代算法获得。例如，通过给定t _k和r _k得到p _k,利用新的p _k更新t _k和r _k，直到它收敛。因为p _k是μ _m的单调函数，利用多维二分法可以通过给定的t _k和r _k来计算出p _k。

在上述异构网小区间协作注水功率分配方法中，φ _m,k是基站m分配给用户k的功率系数,可以通过下述方法来确定。

1)平均分配方法：φ _m,k＝1/M _k

其中，M _k是用户k所属的虚拟小区中包含的基站的集合；

2)调和平均方法：

3)波束形成法：φ _m,k＝|V _m,k| ²

其中，V _m,k是用户k的波束形成矢量的第m个维度。波束形成矢量的值可通过特征值分解、迫零、信干泄漏比等方法获得。

在上述异构网小区间协作注水功率分配方法中，非负约束的注水算法计算第k个用户的虚拟功率时,t _k和r _k的组合可以包括以下方式：

{0,0},{t _k,0},{0,r _k},{t _k,r _k}。

图4所示是根据本发明实施例的一种实现方式的框图。

如图4所示，根据本发明实施例的实现方式主要包括两层。下层由虚拟小区及其包括的基站组成，如虚拟小区的基站m _i和m _j，上层为虚拟小区中心控制节点，可位于任意一个基站(如主基站)，例如位于宏小区基站处。

各个虚拟小区上运行独立的公平调度器(PF调度器)和功率控制，其中公平调度器根据所属基站服务的用户的平均瞬时速率和历史平均速率计算用户的调度优先级，然后根据优先级次序决定用户调度，最后PF调度器根据中心节点的输出结果，按照联合设计的功率分配调度用户。

中心节点运行联合小区功率分配方法，过程如下：各个虚拟小区的调度器选择调度的用户；虚拟小区中心控制节点接收各个虚拟小区基站的测量结果，如各个调度用户到各个虚拟小区的信道矩阵等；运行联合小区功率分配方法确定各个用户分配的功率；中心节点输出各个用户分配的功率结果，并将输出结果发送到各虚拟小区；各个虚拟小区采用收到的各个用户分配的功率发送用户数据。

图5示出本发明实施例的一种实现方式的流程。在LTE中，通过广播信道SBCH的SIB来传送系统消息。假设虚拟小区1是虚拟中心控制节点所在虚拟小区。UE1是虚拟小区1的一个用户。虚拟中心控制节点确定虚拟小区1至3是协作虚拟小区，即确定虚拟小区测量集合。可以通过SIB消息扩展虚拟小区集合(即在LTE的SIB消息中新定义小区测量集合)并在扩展前的虚拟小区集合所包含的虚拟小区广播。UE1通过读取SIB消息获得小区测量集合，即虚拟小区1至3。

UE1对虚拟小区1至3的测量配置是通过连接重配置(Connection Reconfiguration，RRC)消息中的测量配置消息(Measurement Configuration IE)来实现的，Measurement Configuration IE是对LTE系统的原消息IE的扩展。

UE1根据测量配置，完成对虚拟小区集合{虚拟小区1，虚拟小区2，虚拟小区3}的参数测量，例如，采用虚拟小区1至3的各自的导频符号对参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power，RSRP)和参考信号接收质量(Reference Signal Received Quality，RSRQ)、信道矩阵等进行测量。

虚拟小区2和虚拟小区3将各自小区用户的测量结果上报虚拟小区1。

虚拟小区1收集所有用户针对虚拟小区集合{虚拟小区1，虚拟小区2，虚拟小区3}的测量值。

虚拟小区1计算分配给各个用户的功率，并通知各个虚拟小区，各个虚拟小区的PF调度器依次采用收到的各个用户分配的功率调度用户。

各个虚拟小区{虚拟小区1，虚拟小区2，虚拟小区3}与各自虚拟小区的调度用户传输数据。

以上描述了根据本发明实施例的异构网小区间协作注水功率分配方法的大体过程。下面说明根据本发明实施例的第一具体实现，其中基站m分配给用户k的功率分配系数φ _m,k采用调和平均方法确定的φ _m,k,t _k和r _k的组合采用{t _k,r _k}。

(1)初始化基站分配给其所属的虚拟小区的覆盖范围内的所有用 户设备的初始虚拟功率集合P＝{p _k},k＝1,2,.基站m对用户k的功率分配系数为φ _m,k。

(2)通过初始虚拟功率集合P＝{p _k}和功率分配系数φ _m,k确定t _k和r _k,

(3)通过初始虚拟功率P更新t _k和r _k，其中，

(4)设置

(5)根据t _k和r _k计算p _k，即，

其中[] ⁺表示向上取整数。

(6)确定基站m已经分配的总功率p

(7)设置μ _m＝(a _m+b _m)/2,

该过程中，(6)和(7)的步骤可以调整顺序。

(8)如果

则将a _m设置为μ _m，

并返回步骤(4)继续执行。

(9)如果

则将b _m设置为μ _m， 并返回步骤(5)继续执行。

(10)执行上述比较调整过程，直到

或者∑ _mμ _m＜δ为止。

(11)针对下一个用户重复进行上述(3)至(10)的步骤，直到P收敛或者达到最大迭代次数为止。

(12)输出φ _m,kp _k作为基站m分配给用户k的功率。

该方法主要包括外层和内层两个循环。外层循环通过用户的初始虚拟功率确定相应的t _k(用户k对别的用户的干扰)和r _k(用户k受到别的用户的干扰)并给拉格朗日乘数μ _m赋初值，主要包括步骤(3)和(4)，用于为后续计算分配给用户k的功率提供初始值。

内层循环的操作包括根据非负约束求解分配给用户k的功率p _k、将通过上述计算得出的基站m分配给所有用户的功率之和赋值给p _m、 以及使拉格朗日乘数μ _m区间减半。内层循环的操作还包括判断p _m与基站可分配的总功率

的大小关系，并在p _m大于

(说明给所有用户分配的功率之和超过了基站的总功率)时将μ _m赋值给a _m，使得更新后的μ _m变大，由于μ _m和p _m的反比关系，p _k变小。反之，则p _k变大。

内层循环结束的判断条件是(10)，如果不满足(10)的判断条件，则继续执行内层循环，如果满足(10)的判断条件则进入外层循环。外层循环结束的判断条件是(11)，如果不满足(11)的判断条件则继续执行外层循环(即，重复步骤(3)和(4))，如果满足(11)的判断条件则返回用户功率φ _m,kp _k，

结束程序。

根据本发明实施例的第二种实现方式,假设基站m对用户k的功率分配系数为采用预编码矢量确定的φ _m,k。t _k和r _k的组合采用{t _k,r _k}。除了功率分配系数的计算不同之外，该实现方式的其他步骤与第一种实现方式相同。

基于信道特征值分解的计算预编码矢量系数φ _m,k的过程包括：

第一步：获取用户k与服务基站的复合信道

其中h _km是基站m到用户k的信道冲击响应，p _mk是基站m对用户k的功率分配，

是用户k的虚拟小区基站集合，N _t是基站的发射天线个数；

第二步：求信道自相关矩阵；

第三步：特征值分解求最大的波束形成矢量即用户的波束形成矢量；

第四步：其他小区按照与第一到第三相同的步骤计算各自的预编码矢量。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1. 一种虚拟小区的功率分配方法，包括：

   第一虚拟小区内的基站向其覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息，其中，所述小区测量集消息包括用户设备需要测量的预定数量的虚拟小区的集合；

   所述第一虚拟小区内的基站接收所述第一虚拟小区内所有用户设备根据所述小区测量集消息测量得到的所有测量结果，其中，每个用户设备的测量结果指示所述用户设备受到所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站的干扰值；

   所述第一虚拟小区内的基站接收所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站反馈的施加影响信息，其中，所述施加影响信息为所述第一虚拟小区内的基站给其覆盖范围内的每个用户设备发送信息时对所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区内的用户设备产生的干扰值；以及

   所述第一虚拟小区内的基站根据所述测量结果和所述施加影响信息确定分配给其覆盖范围内的用户设备的虚拟功率。
2. 如权利要求1所述的功率分配方法，其中，所述第一虚拟小区内的基站根据所述测量结果和所述施加影响信息确定分配给其覆盖范围内的用户设备的虚拟功率包括：

   按照如下公式确定用户设备k被分配的虚拟功率值p _k：

   

   其中，μ _m是所述第一虚拟小区内任一基站m的拉格朗日乘数，φ _m,k表示所述基站m分配给用户设备k的功率系数，ω _k表示用户设备k的权重，M _k表示所述第一虚拟小区内用户设备k所属的基站的集合，t _k表示施加影响信息，是与用户设备k产生的干扰有关的函数，r _k表示感受影响信息，由用户设备k的测量结果得到，是与用户设备k 接收的干扰有关的函数，

   

   r _k(Ρ)＝(∑ _i≠k,i∈Kg _kip _i+σ ²)/g _kk，

   其中，g _kk是用户设备k的信道增益，g _kj是用户设备j对用户设备k的干扰，γ _j是用户设备j的信干噪比，其值为：

   
3. 如权利要求2所述的功率分配方法，其中，确定用户设备k被分配的虚拟功率值p _k之前还包括：

   按照如下公式确定所述基站m分配给用户设备k的功率份额p _m,k：

   

   其中，所述功率份额p _m,k满足以下约束条件：

   

   其中，k∈K _m表示用户设备k属于所述基站m的服务用户集合，

   

   表示所述基站m为所述第一虚拟小区内的任意一个基站，

   

   是所述基站m能够分配的总功率值。
4. 如权利要求3所述的功率分配方法，其中，所述第一虚拟小区内基站确定分配给用户设备k的虚拟功率值p _k的过程如下：

   第一步，确定分配给用户设备k的初始虚拟功率值，并根据所述初始虚拟功率值以及测量结果确定所述用户设备k的t _k和r _k；

   第二步，设置

   

   其中，

   

   表示所述第一虚拟小区内的用户设备k所属的基站的集合，

   

   是拉格朗日乘数的初始值；

   第三步，根据t _k和r _k，按照注水公式

   

   计算为用户设备k分配的功率值p _k；

   第四步，每个基站按照公式

   

   判断该基站分配给各个用户设备的功率的和是否大于其可分配的总功率值；

   第五步，在基站m分配的总功率大于其可分配的总功率值的情况下，调整基站m的拉格朗日乘数μ _m＝(a _m+b _m)/2，并将a _m设置为μ _m，继续返回第三步进行计算；

   第六步，在基站m分配的总功率小于其可分配的总功率值的情况下，调整基站m的拉格朗日乘数μ _m＝(a _m+b _m)/2，并将b _m设置为μ _m，继续返回第三步进行计算；

   第七步，重复执行第三步至第六步，直至确定用户设备k被分配到的功率值为止。
5. 如权利要求2至4中任一项所述的功率分配方法，其中，采用以下任一方法确定φ _m,k：

   平均分配方法：φ _m,k＝1/M _k；

   调和平均方法：

   

   其中，h _m,k是基站m到用户设备k的信道矢量；以及

   波束形成法：φ _m,k＝|V _m,k| ²，其中，V _m,k是用户设备k的波束形成矢量的第m个维度。
6. 一种设置在第一虚拟小区内的基站，包括：

   发送模块，用于向所述基站覆盖范围内的用户设备发送小区测量集消息，其中，所述小区测量集消息包括用户设备需要测量的预定 数量的虚拟小区的集合；

   接收模块，用于：

   接收所述第一虚拟小区内所有用户设备根据所述小区测量集消息测量得到的所有测量结果，其中，每个用户设备的测量结果指示所述用户设备受到所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站的干扰值；并且

   接收所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区的基站反馈的施加影响信息，其中，所述施加影响信息为所述第一虚拟小区内的基站给其覆盖范围内的每个用户设备发送信息时对所述预定数量的虚拟小区中除所述第一虚拟小区外的各个虚拟小区内的用户设备产生的干扰值；以及

   功率分配模块，用于根据所述测量结果和所述施加影响信息确定分配给所述基站覆盖范围内的用户设备的虚拟功率。
7. 如权利要求6所述的基站，其中，所述功率分配模块还用于：

   按照如下公式确定用户设备k被分配的虚拟功率值p _k：

   

   其中，μ _m是所述第一虚拟小区内任一基站m的拉格朗日乘数，φ _m,k表示所述基站m分配给用户设备k的功率系数，ω _k表示用户设备k的权重，M _k表示所述第一虚拟小区内用户设备k所属的基站的集合，t _k表示施加影响信息，是与用户设备k产生的干扰有关的函数，r _k表示感受影响信息，由用户设备k的测量结果得到，是与用户设备k接收的干扰有关的函数，

   

   r _k(Ρ)＝(∑ _i≠k,i∈Kg _kip _i+σ ²)/g _kk，

   其中，g _kk是用户设备k的信道增益，g _kj是用户设备j对用户设备k的干扰，γ _j是用户设备j的信干噪比，其值为：

   
8. 如权利要求7所述的基站，其中，所述功率分配模块还用于：

   按照如下公式确定所述基站m分配给用户设备k的功率份额p _m,k：

   

   其中，所述功率份额p _m,k满足以下约束条件：

   

   其中，k∈K _m表示用户设备k属于所述基站m的服务用户集合，

   

   表示所述基站m为所述第一虚拟小区内的任意一个基站，

   

   是所述基站m能够分配的总功率值。
9. 如权利要求8所述的基站，其中，所述功率分配模块还按照如下过程确定分配给用户设备k的虚拟功率值p _k：

   第一步，确定分配给用户设备k的初始虚拟功率值，并根据所述初始虚拟功率值以及测量结果确定所述用户设备k的t _k和r _k；

   第二步，设置

   

   其中，

   

   表示所述第一虚拟小区内的用户设备k所属的基站的集合，

   

   是拉格朗日乘数的初始值；

   第三步，根据t _k和r _k，按照注水公式

   

   计算为用户设备k分配的功率值p _k；

   第四步，按照公式

   

   判断该基站分配给各个用户设备的功率的和是否大于其可分配的总功率值；

   第五步，在分配的总功率大于该基站可分配的总功率值的情况下，调整拉格朗日乘数μ _m＝(a _m+b _m)/2，并将a _m设置为μ _m，继续返回第 三步进行计算；

   第六步，在分配的总功率小于该基站可分配的总功率值的情况下，调拉格朗日乘数μ _m＝(a _m+b _m)/2，并将b _m设置为μ _m，继续返回第三步进行计算；

   第七步，重复执行第三步至第六步，直至确定用户设备k被分配到的功率值为止。
10. 如权利要求7至9中任一项所述的基站，其中，采用以下任一方法确定所述功率分配模块使用的φ _m,k：

    平均分配方法：φ _m,k＝1/M _k；

    调和平均方法：

    

    其中，h _m,k是基站m到用户设备k的信道矢量；以及

    波束形成法：φ _m,k＝|V _m,k| ²，其中，V _m，k是用户设备k的波束形成矢量的第m个维度。

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