专利名称：一种基于LTE-Advanced系统的上行功率调整方法
技术领域：
本发明应用于采用频谱聚合技术的LTE-Advanced系统中，属于上行子载波功率 资源分配部分。
背景技术：
LTE-A(Long Term Evolution-Advanced，LTE-A)系统支持的系统最小带宽为 20MHz，最大带宽达到100MHz。考虑到现有频谱分配方式和规划，为了支持如此大带宽的要 求，3GPP提出了采用频谱聚合(spectrum aggregation, SA)技术解决频带资源的需求。频 谱聚合是能够将多个连续或非连续的LTE载波扩展成LTE-A系统的传输载波的技术。LTE-Advanced系统中采用SA技术的上行功率控制与Release’ 8的类似，参考 “3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计”，沈嘉，pplll-113，根据公式(1)和(2)分别 计算子载波(component carrier, CC)的 PUSCH 和 PUCCH 的功率， (1)中，k是CC的标号，Mpusqi是PUSCH的资源块数目，P。PUSQI是小区特定或UE特 定的参数，α是小区特定的路径补偿系数，PL是下行测量的路径衰落损耗值，Atf是RRC层 指定的针对某个特定MCS (调制编码方式)的参数，f是由高层控制的与小区特定的发射功 率控制闭环修正系数相关的函数。(2)中，Po pucch是小区特定或UE特定的参数，PL是下行测量的路径衰落损耗值，h 是PUCCH格式参数，八”—是！^层指定的参数，g是由高层控制的与小区特定的发射功 率控制闭环修正系数相关的函数。从公式可以看出，这些参数是闭环和开环功率控制参数，由基站和UE共同决定。UE根据其小区分配的等级有固定的最大发射功率，即功率控制的结果必须满足公 式⑶ 其中，Pmax为UE的最大发射功率。当采用SA技术，即多个CC同时为一个UE服务时，CC根据各自的功率控制参数分 别进行上行发射功率控制(transmission power control,TPC)计算，得到的功率初始值可 能不满足最大发射功率要求，此时需要进行功率调整，即降低TPC初始功率。文献R1-100201，“ULPC Simultaneous transmission of PUCCH and PUSCHin case of power limitation",Motorola, January 2010，将功率调整方法归纳为三类CC等 量调整，CC分类调整和物理信道分类调整。其中CC等量调整方法是指所有CC以相同偏移 量减小功率，由于没有考虑CC的特性，对较高频谱效率的CC降低相同的功率会造成较大的 吞吐量损失。文献 Rl-093395, " ULTransmission Power Control in LTE-A, " Samsung, 2009，同时提出根据CC的某个参数，如调制编码方式(Modulation and Coding Scheme,MCS)进行功率调整的方法，理论上可以最大化吞吐量，但算法复杂度高，对UE的要求比较 高且造成的时延比较大。另外，两种方法都没有考虑CC的最小发射功率。
发明内容
本发明针对LTE-Advanced系统采用载波聚合技术时上行TPC的初始功率不满足 UE限制的问题，提出了一种兼顾性能和复杂度的功率调整方法。本发明采取的技术方案是一种针对LTE-Advanced系统的上行功率调整方法包括以下步骤步骤1，计算出子载波的PUCCH和PUSCH的TPC初始功率Ppura, k和Ppusqi, k， 步骤2，判断TPC初始功率是否满足最大发射功率限制条件，若满足，即
ZpCC, =E{PPuccHj<+PpuscH,^ PMAX，则直接跳至步骤7 ；否则进入步骤3 ；其中k为子载
波的标号，K为子载波的个数，pcc(为子载波k的TPC初始功率，Pmax为UE的最大发射功率；步骤3，对子载波分类确定调整的优先级；步骤4，计算需要调整的功率办屯-Pmax ； 步骤5，根据步骤3的分类结果分配调整偏移量，获得调整后的功率
p=| pCCt CCit g (CCi I最高优先级集合} CCt' 一 [Pcc, -Δ, CCk s {CCk I 最高优先级集合}并将已调整的子载波的优先级设为最低；其中AkS子载波k即CCk的偏移量，Ak =需要调整的功率/M，M为最高优先级集合中子载波个数；步骤6，定义最小发射功率ε k，ε k = Ppuoti,k，判断调整后的功率Pcq是否满足最小 发射功率限制，若满足，WpCCt ^ ^，则转至步骤7 ；否则，将不满足最小发射功率限制的子载 波的功率设置为其最小发射功率，转至步骤4。步骤7，PCC<为发射功率。所述步骤3中子载波分类，根据分类精度分为两类法和N类法；两类法根据TPC初始功率与TPC前发射功率的数值差的正负将子载波分为两类， 选择数值非正的子载波为优先调整的对象；N类法根据TPC初始功率与TPC前发射功率的差值的大小分类，从负差到正差将子 载波分为N级，其中N小于等于子载波的个数，级数N越多，分类越精细；数值差越小，归入 的类别标号越小，调整的优先级越高。所述步骤5中偏移量的调整方法采用等偏移量法，即同一类别的子载波分配相同 的调整偏移量。本发明的优点和积极效果如下1.本发明的分类模块以CC的TPC初始结果与TPC前功率的数值差作为CC特征，可以简单而综合的描述CC的状态。2.本发明考虑CC特征，即以TPC初始结果与TPC前功率的数值差为依据降低功
率，能够一定程度兼顾吞吐量的损失。3.本发明考虑了 CC的最小发射功率值，保证了 PUCCH数据的传输，间接地保证了 频谱利用率。4.算法不需要额外的控制信令开销。5.算法简单，运算时延短，易于实现。
图1是本发明方法流程示意图；图2是CC等量调整法与本发明简化后的算法的吞吐量比较。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步描述。1.分类模块分类模块选择优先调整功率的CC。分类标准是TPC初始功率与TPC前发射功率的 数值差。上行TPC是由小区特定参数或UE特定参数、路径损耗、分配资源块大小、MCS和闭 环修正函数等共同决定，所以本模块用TPC结果表征CC特性。当TPC初始功率与TPC前发 射功率数值差为正，说明TPC前的功率不足以支持本次传输，要求其增加功率；反之，说明 TPC前的功率有富余量，可以减小或保持功率。本发明的调整策略是尽可能满足CC增大功 率的需求，即优先选择有功率富余的CC进行调整。根据分类精度分为两类法和N类法。两类法根据TPC初始功率与TPC前发射功率的数值差的正负将CC分为两类，选择 数值非正的CC为优先调整的对象。N类法根据TPC初始功率与TPC前发射功率的差值的大小分类，从负差到正差将 CC分为N级，其中N小于等于CC的个数。级数N越多，分类越精细。数值差越小，归入的类 别标号越小，调整的优先级越高。2.调整模块调整模块对分类模块结果选出的CC分配调整偏移量，目标是以不同的系数降低 TPC初始功率从而使最终的发射功率满足最大发射功率限制。调整算法采用等偏移量法，即 同一类别的CC分配相同的调整偏移量。3.最小功率限制模块为了保证上行控制信令的正确传输，定义CCk的最小发射功率为ε k，ε k = Ppucch, k。最小功率限制模块验证调整后的结果是否满足最小功率受限条件，满足则完成功率调整 过程，否则返回调整模块，直到同时满足最大、最小发射功率限制条件。详细流程上行功率控制详细流程如下，流程图见图1。步骤1，根据上行功率控制公式⑴和(2)分别计算出PUSCH和PUCCH的TPC初始
功率 PpusCH, k 禾口 PpUCCH，k。步骤2，判断TPC初始功率是否满足最大发射功率限制条件。若满足，即
，其中 k 为 CC 的标号，K 为 CC 的个数，P,，为 CCk 的
TPC初始功率，Pmax为UE的最大发射功率。直接跳至步骤7 ；否则，进入步骤3。步骤3，对CC分类确定调整的优先级(分类模块)选择两类法，转至步骤3. 1 ；选 择N类法，转至步骤3. 2。步骤3. 1，(两类法)比较TPC初始功率与TPC之前的发射功率，将CC分为两类， 其中Pcct [中-1)]为TPC前CCk的发射功率。APCCi SO归为优先调整类别，APcq. >0归为次级调整类别。步骤3. 2，(N类法)比较TPC初始功率与TPC之前的发射功率， 根据由小到大排列的APcc,.确定CCk的调整顺序，最小的APcc,.归为标号为1的集合， 最大的APcq,.归为标号为N的集合。N的取值范围为[1，K]。步骤4，计算需要调整的功率为
步骤5，根据分类结果分配调整偏移量(调整模块)对优先级最高的集合调整功 率，集合中每个子载波分配的偏移量相等=Ak=需要调整的功率/M，其中AkSCCk的偏移 量，M为该集合的CC个数。调整后的功率为 同时，将已调整的CCk的优先级设为最低。步骤6，(最小功率限制模块)根据步骤1的计算可知CCk的PUCCH的TPC初始功
率，定义最小发射功率￡k，￡k = PPUOTI,k。步骤6. 1，判断调整结果1^是否满足最小发射功率限制。若满足，即PCCi \，则 转至步骤7 ；否则，转至步骤6. 2。步骤6. 2，将不满足最小发射功率限制的CC的功率设置为其最小发射功率，转到 步骤4。步骤7，按照？叫分配发射功率。图2所示仿真为CC等量调整法与本发明简化后的算法的吞吐量比较。图中的方 法1为CC等量调整法，即当UE的TPC初始结果不满足最大发射功率时，所有的CC分配相 等的调整量。方法2为本发明简化的算法，采用两类法分类和等偏移量调整。假设在TPC 前的功率为UE允许的最大功率，TPC后的功率与之比较。假设CC的最小功率限制值为固 定常数。发射功率的分配都是理论随机的。从图中可以看出，在不同CC个数的情况下，方法2的平均吞吐量总是高于方法1 的，即方法1造成的性能损失更大。
权利要求
一种基于LTE Advanced系统的上行功率调整方法，其特征是包括步骤1，计算出子载波的PUCCH和PUSCH的TPC初始功率PPUCCH，k和PPUSCH，k；步骤2，判断TPC初始功率是否满足最大发射功率限制条件，若满足，即则直接跳至步骤7；否则进入步骤3；其中k为子载波的标号，K为子载波的个数，为子载波k的TPC初始功率，PMAX为UE的最大发射功率；步骤3，对子载波分类确定调整的优先级；步骤4，计算需要调整的功率步骤5，根据步骤3的分类结果分配调整偏移量，获得调整后的功率并将已调整的子载波的优先级设为最低；其中Δk为子载波k即CCk的偏移量，Δk＝需要调整的功率/M，M为最高优先级集合中子载波个数；步骤6，定义最小发射功率εk，εk＝PPUCCH，k，判断调整后的功率是否满足最小发射功率限制，若满足，即则转至步骤7；否则，将不满足最小发射功率限制的子载波的功率设置为其最小发射功率，转至步骤4。步骤7，为发射功率。FSA00000203673000011.tif,FSA00000203673000012.tif,FSA00000203673000013.tif,FSA00000203673000014.tif,FSA00000203673000015.tif,FSA00000203673000016.tif,FSA00000203673000017.tif
2.根据权利要求1所述一种基于LTE-Advanced系统的上行功率调整方法，其特征是 步骤1中子载波的PUCCH和PUSCH的TPC初始功率根据以下公式计算 · PL (k) + Δ TF (k)+f (k) 其中，k是子载波的标号，Mpusch是PUSCH的资源块数目，Pclpusqi是小区特定或UE特定的 参数，α是小区特定的路径补偿系数，PL是下行测量的路径衰落损耗值，Atf是RRC层指定 的针对某个特定调制编码方式的参数，f是由高层控制的与小区特定的发射功率控制闭环 修正系数相关的函数，h是PUCCH格式参数，Af puoti是RRC层指定的参数，g是由高层控制 的与小区特定的发射功率控制闭环修正系数相关的函数。
3.根据权利要求1所述一种基于LTE-Advanced系统的上行功率调整方法，其特征是 步骤3所述子载波分类根据分类精度分为两类法和N类法；两类法根据TPC初始功率与TPC前发射功率的数值差的正负将子载波分为两类，选择 数值非正的子载波为优先调整的对象；N类法根据TPC初始功率与TPC前发射功率的差值的大小分类，从负差到正差将子载波 分为N级，其中N小于等于子载波的个数，级数N越多，分类越精细；数值差越小，归入的类 别标号越小，调整的优先级越高。
4.根据权利要求1所述一种基于LTE-Advanced系统的上行功率调整方法，其特征是 步骤5所述偏移量的调整方法采用等偏移量法，即同一类别的子载波分配相同的调整偏移 量。
全文摘要
本发明提出上行功率调整方法，应用于采用频谱聚合技术的LTE-Advanced系统中，属于上行子载波功率资源分配部分。本方法主要包括步骤首先，根据上行功率控制公式计算出PUSCH和PUCCH的TPC初始功率PPUSCH，k和PPUCCH，k，判断是否满足最大发射功率限制条件，不满足的进行如下步骤，采用两类法或N类法对子载波分类，根据分类结果分配调整偏移量对优先级最高的集合调整功率，判断调整结果是否满足最小发射功率限制。本发明考虑以TPC初始结果与TPC前功率的数值差为依据降低功率，能够一定程度兼顾吞吐量的损失。考虑了子载波的最小发射功率值，保证了PUCCH数据的传输，间接地保证了频谱利用率。本发明不需要额外的控制信令开销，算法简单，运算时延短，易于实现。
文档编号H04W52/14GK101895976SQ201010235140
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者乔晓瑜, 叶海纳, 张华晶, 徐少毅, 谈振辉, 赵超, 黄清 申请人:北京交通大学