一种发射功率控制方法及装置与流程

文档序号:26947716发布日期:2021-10-12 20:17
一种发射功率控制方法及装置与流程

1.本发明涉及无线通信技术领域,特别是涉及一种发射功率控制方法及装置。


背景技术:

2.发射功率用于表示用户终端向基站发射的信号的强度,发射功率控制也就是基站根据与用户终端进行无线通信的实际情况,控制用户终端向基站发射的信号的强度。由于基站能够与多个用户终端进行无线通信,因此基站需要对与其交互的每一个用户终端进行发射功率控制,以保证在基站所覆盖的无线通信范围内,每一个用户终端都能够与基站保持稳定的信号传输。
3.然而,随着用户终端数量的不断增多,用户终端与基站之间的连接密度也不断增大。由于基站的计算和存储能力有限,在面对庞大的用户终端数量时,基站难以执行复杂度高的发射功率分配算法,从而使得基站在控制用户终端的发射功率时难以达到较好的控制效果。这样会导致用户终端以较大或者较小的发射功率向基站发送信息,难以保证用户终端与基站之间稳定的无线通信。


技术实现要素:

4.本发明实施例的目的在于提供一种发射功率控制方法及装置,以提升用户终端与基站之间进行无线通信的稳定性。具体技术方案如下:
5.第一方面,本发明实施例提供了一种发射功率控制方法,所述方法包括:
6.基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一处理方式对传输所述导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果,其中,所述第一处理方式为:基于所述无线信道的信号衰落特征进行信道估计的方式;
7.向数据处理中心发送所述信道估计结果,并接收所述数据处理中心根据接收到的信道估计结果反馈的功率控制指令;
8.若所述功率控制指令指示进行功率控制,根据所述信道估计结果,确定所述用户终端发射数据的第一功率,并向所述用户终端发送第一控制信号,其中,所述第一控制信号用于指示所述用户终端以所述第一功率发射第一数据;
9.获得所述用户终端以所述第一功率发射的所述第一数据,利用第一对应关系、所述第一数据的数据长度以及所述第一功率,确定所述第一数据的信干噪比,其中,所述第一对应关系为:数据的数据长度、发射功率与信干噪比之间的对应关系;
10.基于所述第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定所述用户终端发射数据的发射功率控制参数,其中,所述第二对应关系为:数据的信干噪比与发射功率控制参数之间的对应关系;
11.向所述用户终端发送包含所述发射功率控制参数的第二控制信号,以使得所述用户终端根据所述发射功率控制参数调整发射数据的功率,并按照调整后的功率发射数据。
12.本发明的一个实施例中,所述基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一
处理方式对传输所述导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果,包括:
13.按照以下表达式得出所述信道估计结果:
[0014][0015]
其中,γ
l,k
表示所述信道估计结果,ρ
p
表示所述导频序列中导频符号的发射功率,τ表示所述导频序列的长度,β
l,k
表示所述无线信道对应的大尺度衰落系数,k表示所述用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量,β
l,j
表示所述用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的无线信道所对应的大尺度衰落系数。
[0016]
本发明的一个实施例中,所述利用第一对应关系、所述第一数据的数据长度以及所述第一功率,确定所述第一数据的信干噪比,包括:
[0017]
按照以下表达式,得到所述第一数据的信干噪比:
[0018][0019]
其中,表示所述第一数据的信干噪比,γ
l,k
表示所述信道估计结果,ξ
k
表示所述第一功率对应的功率系数,β
l,k
表示所述无线信道对应的大尺度衰落系数,ξ
j
表示所述用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的功率系数,k表示所述用户终端在所述无线通信网络中的位置,k表示所述无线通信网络中用户终端的数量,p
u
表示所述用户终端的最大发射功率。
[0020]
本发明的一个实施例中,所述基于所述第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定所述用户终端发射数据的发射功率控制参数,包括:
[0021]
基于所述第一数据的信干噪比、信干噪比与上行传输速率的对应关系,确定所述用户终端利用所述无线信道发射数据时的第一上行传输速率;
[0022]
以所述第一上行传输速率为迭代计算的初始值,按照预设的数据迭代方式,对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,直至满足迭代结束条件,其中,所述目标参数为:所述第一上行传输速率与所述用户终端的功率消耗的比值,所述数据迭代方式为:包含上行传输速率、用户终端的功率损耗、发射功率控制参数和目标参数的迭代方式。
[0023]
本发明的一个实施例中,所述基于所述第一数据的信干噪比、信干噪比与上行传输速率的对应关系,确定所述用户终端利用所述无线信道发射数据时的第一上行传输速率,包括:
[0024]
按照以下表达式计算得到所述第一上行传输速率:
[0025][0026]
其中,r
k
表示所述第一上行传输速率,ρ
τ
表示一个相干时间内所传输的除导频序列外的数据的长度与所传输的所有数据的长度的比值,l表示所述用户终端所在网络中基站的数量,表示所述第一数据的信干噪比。
[0027]
本发明的一个实施例中,所述数据迭代方式表示为以下表达式:
[0028][0029][0030][0031][0032]
其中,η
ee
表示所述目标参数,r
k
表示所述第一上行传输速率,p
k
表示所述用户终端的功率损耗,k表示所述用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量,ξ
k
表示所述第一功率对应的功率系数,r
k.min
表示最小上行传输速率。
[0033]
第二方面,本发明实施例提供了一种发射功率控制装置,所述装置包括:
[0034]
信道估计模块,用于基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一处理方式对传输所述导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果,其中,所述第一处理方式为:基于所述无线信道的信号衰落特征进行信道估计的方式;
[0035]
控制指令接收模块,用于向数据处理中心发送所述信道估计结果,并接收所述数据处理中心根据接收到的信道估计结果反馈的功率控制指令;
[0036]
第一信号发送模块,用于若所述功率控制指令指示进行功率控制,根据所述信道估计结果,确定所述用户终端发射数据的第一功率,并向所述用户终端发送第一控制信号,其中,所述第一控制信号用于指示所述用户终端以所述第一功率发射第一数据;
[0037]
信干噪比确定模块,用于获得所述用户终端以所述第一功率发射的所述第一数据,利用第一对应关系、所述第一数据的数据长度以及所述第一功率,确定所述第一数据的信干噪比,其中,所述第一对应关系为:数据的数据长度、发射功率与信干噪比之间的对应关系;
[0038]
控制参数确定模块,用于基于所述第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定所述用户终端发射数据的发射功率控制参数,其中,所述第二对应关系为:数据的信干噪比与发射功率控制参数之间的对应关系;
[0039]
第二信号发送模块,用于向所述用户终端发送包含所述发射功率控制参数的第二控制信号,以使得所述用户终端根据所述发射功率控制参数调整发射数据的功率,并按照调整后的功率发射数据。
[0040]
本发明的一个实施例中,所述信道估计模块,具体用于:
[0041]
按照以下表达式得出所述信道估计结果:
[0042][0043]
其中,γ
l,k
表示所述信道估计结果,ρ
p
表示所述导频序列中导频符号的发射功率,τ表示所述导频序列的长度,β
l,k
表示所述无线信道对应的大尺度衰落系数,k表示所述用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量,β
l,j
表示所述用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的无线信道所对应的大尺度衰落系数。
[0044]
本发明的一个实施例中,所述信干噪比确定模块,具体用于:
[0045]
获得所述用户终端以所述第一功率发射的所述第一数据;
[0046]
按照以下表达式,得到所述第一数据的信干噪比:
[0047][0048]
其中,表示所述第一数据的信干噪比,γ
l,k
表示所述信道估计结果,ξ
k
表示所述第一功率对应的功率系数,β
l,k
表示所述无线信道对应的大尺度衰落系数,ξ
j
表示所述用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的功率系数,k表示所述用户终端在所述无线通信网络中的位置,k表示所述无线通信网络中用户终端的数量,p
u
表示所述用户终端的最大发射功率。
[0049]
本发明的一个实施例中,所述控制参数确定模块,包括:
[0050]
速率确定子模块,用于基于所述第一数据的信干噪比、信干噪比与上行传输速率的对应关系,确定所述用户终端利用所述无线信道发射数据时的第一上行传输速率;
[0051]
迭代计算子模块,用于以所述第一上行传输速率为迭代计算的初始值,按照预设的数据迭代方式,对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,直至满足迭代结束条件,其中,所述目标参数为:所述第一上行传输速率与所述用户终端的功率消耗的比值,所述数据迭代方式为:包含上行传输速率、用户终端的功率损耗、发射功率控制参数和目标参数的迭代方式。
[0052]
本发明的一个实施例中,所述速率确定子模块,具体用于:
[0053]
按照以下表达式计算得到所述第一上行传输速率:
[0054][0055]
其中,r
k
表示所述第一上行传输速率,ρ
τ
表示一个相干时间内所传输的除导频序列外的数据的长度与所传输的所有数据的长度的比值,l表示所述用户终端所在网络中基站的数量,表示所述第一数据的信干噪比。
[0056]
本发明的一个实施例中,所述数据迭代方式表示为以下表达式:
[0057][0058][0059][0060][0061]
其中,η
ee
表示所述目标参数,r
k
表示所述第一上行传输速率,p
k
表示所述用户终端的功率损耗,k表示所述用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量,ξ
k
表示所述第一功率对应的功率系数,r
k.min
表示最小上行传输速率。
[0062]
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
[0063]
存储器,用于存放计算机程序;
[0064]
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现上述第一方面任一所述的发射功率控制方法步骤。
[0065]
第四方面,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储
介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一所述的发射功率控制方法步骤。
[0066]
本发明实施例有益效果:
[0067]
应用本发明实施例提供的方案进行发射功率控制时,基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一处理方式对传输导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果,向数据处理中心发送信道估计结果,并接收数据处理中心根据接收到的信道估计结果反馈的功率控制指令,若功率控制指令指示进行功率控制,根据信道估计结果,确定用户终端发射数据的第一功率,并向用户终端发送第一控制信号,获得用户终端以第一功率发射的第一数据,利用第一对应关系、第一数据的数据长度以及第一功率,确定第一数据的信干噪比,基于第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定用户终端发射数据的发射功率控制参数,向用户终端发送包含发射功率控制参数的第二控制信号,以使得用户终端根据发射功率控制参数调整发射数据的功率,并按照调整后的功率发射数据。由于第一处理方式考虑了无线信道的信号衰落特征,因此由第一处理方式得出的信道估计结果较为准确,从而在接收到指示进行功率控制的功率控制指令后,根据信道估计结果,向用户终端发送的第一控制信号,能够使得基站较为稳定的接收用户终端发送的第一数据,再利用第一数据的数据长度和第一功率,以及第一对应关系、第二对应关系,确定出用户终端发射数据的发射功率控制参数,进而以发送第二控制信号的方式控制用户终端以所确定的发射功率控制参数发射数据,实现发射功率控制的目的。综合以上可以得知,应用本发明实施例提供的方案进行发射功率控制,能提升用户终端与基站之间进行无线通信的稳定性。
附图说明
[0068]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0069]
图1a为本发明实施例提供的第一种发射功率控制方法的流程示意图;
[0070]
图1b为本发明实施例提供的一种导频序列长度影响信道估计准确度的仿真示意图;
[0071]
图1c为本发明实施例提供的一种用户天线比影响信道估计准确度的仿真示意图;
[0072]
图2a为本发明实施例提供的第二种发射功率控制方法的流程示意图;
[0073]
图2b为本发明实施例提供的迭代次数与能量效益之前的仿真示意图;
[0074]
图3为本发明实施例提供的第一种发射功率控制装置的结构示意图;
[0075]
图4为本发明实施例提供的第二种发射功率控制装置的结构示意图;
[0076]
图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0077]
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员基于本发明所获得的所有其他实施例,都属于本
发明保护的范围。
[0078]
参见图1a,提供了第一种发射功率控制方法的流程示意图,上述方法包括以下步骤s101

s106。
[0079]
步骤s101:基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一处理方式对传输导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果。
[0080]
其中,第一处理方式为:基于无线信道的信号衰落特征进行信道估计的方式。
[0081]
上述导频序列为一种频率固定的、且包含已知数据内容的数据,可用于信道估计。
[0082]
上述信道估计是指利用所接收的导频序列,将无线信道模型的模型参数估计出来的过程。由于无线信道不同于有线信道,影响无线信道传输数据的因素存在较大的随机性,难以准确的确定,例如建筑物的遮挡、用户终端的移动等。因此信道估计越精确,则表示无线信道模型的性能越趋于稳定,数据接收端越能精准的恢复数据发送端发送的数据。
[0083]
上述信号衰落是指由于外界因素的影响,导致信号的幅度发生随机变化的现象。例如,由于建筑物、高山等的遮挡,从而导致信号发生衰落。又例如,由于信号在空气中以扩散的形式进行传播,从而导致信号发生衰落。
[0084]
上述第一处理方式为基于无线信道的信号衰落特征进行信道估计的方式。
[0085]
一种实现方式下,可以按照以下表达式得出信道估计结果:
[0086][0087]
其中,γ
l,k
表示信道估计结果,ρ
p
表示导频序列中导频符号的发射功率,τ表示导频序列的长度,β
l,k
表示无线信道对应的大尺度衰落系数,k表示用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量,β
l,j
表示用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的无线信道所对应的大尺度衰落系数。
[0088]
结合上述表达式,若在利用无线信道传输数据的相干时间中可传输数据长度为t
s
的数据,则前τ个数据长度的数据容量可用于传输导频序列,后t
s

τ个数据长度的数据容量可用于传输其他数据。
[0089]
一种情况下,用户终端可以以广播的形式向外界发射导频序列。这种情况下,允许多个基站接收该用户终端发射的导频序列,每个接收到导频序列的基站均可以基于所接收的导频序列,按照第一处理方式对传输导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果。
[0090]
在进行发射功率控制的试验阶段,首先构建去蜂窝通信网络模型,该网络模型中,在指定的通信范围内随机分布多个包含多天线的基站,该通信范围内的每个用户均可以与所有基站进行无线通信。该模型采用时分双工的方式,将一个相干间隙的前一部分符号资源用于信道估计,后部分符号资源用于数据传输,也就是步骤s101中,前τ个数据长度的数据容量用于传输导频序列,后t
s

τ个数据长度的数据容量用于传输其他数据。在该网络模型中,无线信道的信号衰落特征包括大尺度衰落特征和小尺度衰落特征,其中,表征大尺度衰落特征的大尺度衰落系数在多个连续相干时隙内保持不变,只与用户到基站的距离和阴影衰落有关,表征小尺度衰落特征的小尺度衰落系数在每个时隙内均会发生改变,建模时,以高斯分布的随机变量表示。
[0091]
无线信道的信号衰落特性表示为以下表达式:
[0092][0093]
其中,g
l,k
表示无线信道的衰落系数,β
l,k
表示无线信道的大尺度衰落系数,h
l,k
表示无线信道的小尺度衰落系数。
[0094]
在基于无线信道的信号衰落特征进行信道估计时,由仿真分析得出,信道估计的准确度与导频序列的长度呈正比,与基站天线数量呈正比,与用户数量呈反比。
[0095]
参见图1b,示出了导频序列长度影响信道估计准确度的仿真示意图,图1b中,信道估计准确度由进行信道估计所得的归一化最小均方误差表示,归一化最小均方误差越小,则表示信道估计准确度越高。从图1b中可以看出,当导频序列中导频符号的发射功率ρ
p
为一固定值时,随着导频序列长度不断增大,归一化最小均方误差不断减小,说明信道估计的准确度不断提高。图1b还示出了四种不同导频符号发射功率的情况下导频序列长度和归一化最小均方误差的关系曲线,从中可以看出,当导频序列长度为一固定值时,导频符号的发射功率越大,归一化最小均方误差越小,信道估计的准确度越高。
[0096]
参见图1c,示出了用户天线比影响信道估计准确度的仿真示意图,图1c中,用户天线比表示用户数量与基站天线数量的比值,基站天线数量不变时,用户数量越大,用户天线比越大;用户数量不变时,基站天线数量越大,用户天线比越小。从图1c中可以看出,当导频序列中导频符号的发射功率ρ
p
为一固定值时,用户天线比越大,归一化最小均方误差越大,信道估计的准确度越低,也就是,基站天线数量不变时,用户数量越大,信道估计的准确度越低;用户数量不变时,基站天线数量越大,信道估计的准确度越高。
[0097]
步骤s102:向数据处理中心发送信道估计结果,并接收数据处理中心根据接收到的信道估计结果反馈的功率控制指令。
[0098]
当用户终端以广播的形式向外界发射导频序列时,多个基站均可基于所接收的导频序列,对传输导频序列的无线信道进行信道估计,得到多个信道估计结果。此时,向数据处理中心发送信道估计结果,也就是,将多个基站得出的多个信道估计结果发送至数据处理中心,由数据处理中心对该多个信道估计结果进行集中处理,并向基站反馈根据信道估计结果得出的功率控制指令。
[0099]
一种情况下,数据处理中心可以在所接收的多个信道估计结果中,筛选出一个最优信道估计结果,并向该最优信道估计结果对应的基站发送指示允许进行功率控制的功率控制指令,向除最优信道估计结果外的信道估计结果对应的基站发送指示不允许进行功率控制的功率控制指令。
[0100]
上述筛选出最优信道估计结果可以是通过对信道估计结果中的特定参数进行对比得到。例如,若信道估计结果中包含信道估计值和信道估计值的方差时,通过对比多个信道估计结果中包含的信道估计值的方差,确定包含最小方差的信道估计结果为最优信道估计结果。
[0101]
步骤s103:若功率控制指令指示进行功率控制,根据信道估计结果,确定用户终端发射数据的第一功率,并向用户终端发送第一控制信号。
[0102]
其中,第一控制信号用于指示用户终端以第一功率发射第一数据。
[0103]
由于信道估计结果用于表征无线信道的传输性能,因此可根据信道估计结果,确
定用户终端发射数据的第一功率。当根据信道估计结果得知无线信道的传输性能较差时,则确定以较大的功率作为第一功率,以使得用户终端以较大的发射功率发射第一数据;当根据信道估计结果得到无线信道的传输性能较好时,则确定以较小的功率作为第一功率,以使得用户终端以较小的发射功率发射第一数据,这样做既保证了数据传输的稳定,又减小了用户终端的功率损耗。
[0104]
步骤s104:获得用户终端以第一功率发射的第一数据,利用第一对应关系、第一数据的数据长度以及第一功率,确定第一数据的信干噪比。
[0105]
其中,第一对应关系为:数据的数据长度、发射功率与信干噪比之间的对应关系。
[0106]
由于基站在接收第一数据时,也接收到其他数据,因此需要对所接收的数据进行译码操作,进而获得用户终端以第一功率发射的第一数据。
[0107]
一种实现方式下,可以采用最大合并比检测算法对所接收到的数据进行数据探测,也就是,将所接收的数据与信道估计矩阵的转置矩阵相乘,相乘得到的探测后的数据为所有所接收的数据进行叠加的数据。
[0108]
进一步的,对所接收的数据进行数据探测的过程可以用以下表达式表示:
[0109][0110]
其中,x
l
表示探测后的数据,表示信道估计矩阵的转置矩阵,r
l
表示所接收的信号。
[0111]
得到叠加数据(即探测后的数据)后,采用连续干扰消除技术对叠加数据进行解码,解码过程为:根据与所接收的数据相对应的用户终端的有效信道增益,将与最大有效信道增益相对应的数据从叠加数据中译码得出,若译码得出的数据不是第一数据,则将其从叠加信号中剔除,然后继续在剔除后的叠加数据中译码得出与当前最大有效信道增益相对应的数据,直至第一数据被译码得出。
[0112]
将用户终端发射的第一数据从所接收的数据中译码得出后,利用第一对应关系、第一数据的数据长度以及第一功率,确定第一数据的信干噪比。
[0113]
一种实现方式下,可以按照以下表达式,得到第一数据的信干噪比:
[0114][0115]
其中,表示第一数据的信干噪比,γ
l,k
表示信道估计结果,ξ
k
表示第一功率对应的功率系数,β
l,k
表示无线信道对应的大尺度衰落系数,ξ
j
表示用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的功率系数,k表示用户终端在无线通信网络中的位置,k表示无线通信网络中用户终端的数量,p
u
表示用户终端的最大发射功率。
[0116]
步骤s105:基于第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定用户终端发射数据的发射功率控制参数,其中,第二对应关系为:数据的信干噪比与发射功率控制参数之间的对应关系。
[0117]
上述发射功率控制参数可以是一种数值确定的发射功率。例如,发射功率控制参数可以是150mw,也可以是200mw,也可以是其他数值的发射功率。
[0118]
上述发射功率控制参数还可以是一种功率控制系数。例如,功率控制系数可以是
0.5,也可以是0.8,也可以是其他数值大小的功率控制系数。
[0119]
上述第二对应关系为数据的信干噪比与发射功率控制参数之间的对应关系,根据上述步骤s104中确定的第一数据的信干噪比,利用第二对应关系即可得到与第一数据的信干噪比相对应的发射功率控制参数。
[0120]
步骤s106:向用户终端发送包含发射功率控制参数的第二控制信号,以使得用户终端根据发射功率控制参数调整发射数据的功率,并按照调整后的功率发射数据。
[0121]
根据上述步骤s105可知,发射功率控制参数可以是一种数值确定的发射功率,此时用户终端根据发射功率控制参数调整发射数据的功率,可以直接将发射数据的发射功率设置为该数据确定的发射功率;发射功率控制参数还可以是一种功率控制系数,此时用户终端根据发射功率控制参数调整发射数据的功率,可以基于用户终端记录的一个发射功率基准值,将发射功率系数与发射功率基准值相乘,得到相乘后的发射功率作为发射数据的发射功率。
[0122]
上述发射功率基准值可以是用户终端发射数据的额定发射功率,也可以是用户终端发射数据的最大发射功率。
[0123]
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,通过基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一处理方式对传输导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果,向数据处理中心发送信道估计结果,并接收数据处理中心根据接收到的信道估计结果反馈的功率控制指令,若功率控制指令指示进行功率控制,根据信道估计结果,确定用户终端发射数据的第一功率,并向用户终端发送第一控制信号,获得用户终端以第一功率发射的第一数据,利用第一对应关系、第一数据的数据长度以及第一功率,确定第一数据的信干噪比,基于第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定用户终端发射数据的发射功率控制参数,向用户终端发送包含发射功率控制参数的第二控制信号,以使得用户终端根据发射功率控制参数调整发射数据的功率,并按照调整后的功率发射数据。由于第一处理方式考虑了无线信道的信号衰落特征,因此由第一处理方式得出的信道估计结果较为准确,从而在接收到指示进行功率控制的功率控制指令后,根据信道估计结果,向用户终端发送的第一控制信号,能够使得基站较为稳定的接收用户终端发送的第一数据,再利用第一数据的数据长度和第一功率,以及第一对应关系、第二对应关系,确定出用户终端发射数据的发射功率控制参数,进而以发送第二控制信号的方式控制用户终端以所确定的发射功率控制参数发射数据,实现发射功率控制的目的。综合以上可以得知,应用本发明实施例提供的方案进行发射功率控制,能提升用户终端与基站之间进行无线通信的稳定性。
[0124]
本发明的一个实施例中,参见图2a,提供了第二种发射功率控制方法的流程示意图,与前述图1a所示实施例相比,本发明实施例中,上述步骤s105基于第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定用户终端发射数据的发射功率控制参数,包括以下步骤s105a

s015b。
[0125]
步骤s105a:基于第一数据的信干噪比、信干噪比与上行传输速率的对应关系,确定用户终端利用无线信道发射数据时的第一上行传输速率。
[0126]
由于信干噪比与上行传输速率之间存在对应关系,因此,根据步骤s104确定的第一数据的信干噪比,利用信干噪比与上行传输速率的对应关系,可确定出与第一数据的信干噪比相对应的第一上行传输速率。
[0127]
一种实现方式下,可以按照以下表达式计算得到第一上行传输速率:
[0128][0129]
其中,r
k
表示第一上行传输速率,ρ
τ
表示一个相干时间内所传输的除导频序列外的数据的长度与所传输的所有数据的长度的比值,l表示用户终端所在网络中基站的数量,表示第一数据的信干噪比。
[0130]
步骤s015b:以第一上行传输速率为迭代计算的初始值,按照预设的数据迭代方式,对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,直至满足迭代结束条件。
[0131]
其中,目标参数为:第一上行传输速率与用户终端的功率消耗的比值,数据迭代方式为:包含上行传输速率、用户终端的功率损耗、发射功率控制参数和目标参数的迭代方式。
[0132]
上述用户终端的功率消耗包括发射数据的发射功率、待机功率和导频传输功率,用户终端的功率消耗可以按照以下表达式表示:
[0133][0134]
其中,p
k
表示用户终端的功率消耗,p
u
表示用户终端的最大发射功率,ξ
k
表示发射功率控制参数,表示用户终端的待机功率,表示用户终端的导频传输功率,k表示用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量。
[0135]
上述满足迭代结束条件可以是迭代次数达到预设迭代次数,也可以是发射功率控制参数和目标参数的收敛精度达到预设收敛精度,也可以是同时设置预设迭代次数和预设收敛精度作为迭代结束条件,当满足达到预设迭代次数和达到预设收敛精度中其中一种即表示满足迭代结束条件。
[0136]
一种实现方式下,数据迭代方式表示为以下表达式:
[0137][0138][0139][0140][0141]
其中,η
ee
表示目标参数,r
k
表示第一上行传输速率,p
k
表示用户终端的功率损耗,k表示用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量,ξ
k
表示第一功率对应的功率系数,r
k.min
表示最小上行传输速率。
[0142]
由于在上述表达式中,k表示用户终端所在无线通信网络中用户终端的数量,因此表示该无线通信网络中任一用户终端均满足所在表达式。
[0143]
上述表达式中“s.t.”表示所需满足的条件,也就是,上述表达式需满足:
[0144]
0≤ξ
k
≤1
[0145]
r
k
≥r
k.min
[0146]
基于上述表达式,本步骤中,先将第一上行传输速率代入上述表达式,并将上述表达式的非凸分式结构转化为差式形式的参数规划表达式:
[0147][0148][0149]
其中,s是决策变量的可行域。
[0150]
对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算的迭代过程可以分为内层迭代过程和外层迭代过程。内层迭代过程为:在已知目标参数的情况下,对发射功率控制参数进行迭代计算,求解得到当前迭代过程中满足迭代结束条件的最优发射功率控制参数。外层迭代过程为:根据内层迭代过程得到的发射功率控制参数,更新目标参数,并判断更新后的目标参数是否满足迭代结束条件,若不满足迭代结束条件,则根据更新后的目标参数,重新进行内层迭代过程;若满足迭代结束条件,则迭代结束。
[0151]
具体的,对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算的迭代过程可以按照以下过程进行:
[0152]
设置发射功率控制参数的初始值,目标参数对应的收敛精度ε
r
,发射功率控制参数对应的收敛精度ε
α
,目标参数对应的迭代次数n
r
,发射功率控制参数对应的迭代次数n
α
,目标参数的初始值。
[0153]
根据目标参数的初始值,进行内层迭代,得到与该初始值对应的最优发射功率控制参数。
[0154]
一种情况下,已知目标参数,求解发射功率控制参数可以按照以下表达式进行计算:
[0155][0156][0157][0158]
其中,分别表示所定义的凸函数,ξ表示发射功率控制参数,ξ
r
表示第r次迭代过程中的发射功率控制参数,ξ
k
表示用户终端的发射功率控制参数,ξ
j
表示用户终端所在无线通信网络中第j个用户终端对应的发射功率控制参数,θ3分别表示经变量代换后得到的参数,表示第r次迭代过程中的目标参数,其中,
[0159][0160][0161][0162]
其中,γ
l,k
表示信道估计结果,β
l,j
表示用户终端所在无线通信网络中第j个用户终端对应的大尺度衰落系数,γ
l,j
表示用户终端所在无线通信网络中第j个用户终端对应的信道估计结果,p
u
表示用户终端的最大发射功率。
[0163]
上述表达式表示为两个凸函数相减得到的非凸优化问题,通过将凸函数在给定的情况下进行一阶泰勒展开,即可将非凸优化问题转化为凸优化问题:
[0164][0165]
其中,α表示迭代次数,表示在外层迭代第r次、内层迭代第α次迭代过程中的发射功率控制参数,ξ
r
表示在外层迭代第r次后得到的发射功率控制参数。
[0166]
对该凸优化问题进行求解,得到当前最优解然后将凸函数在给定的情况下进行一阶泰勒展开,并求解凸优化问题,得到当前最优解
[0167]
重复以上一阶泰勒展开和求解的步骤,直至满足迭代结束条件,也就是,迭代次数达到预设次数n
α
,或者小于收敛精度ε
α
,最终得到最优发射功率控制参数。
[0168]
得到最优发射功率控制参数后,进行外层迭代,得到更新后的目标参数。
[0169]
一种情况下,按照以下表达式求解目标参数:
[0170][0171]
根据上述表达式可求解得出目标参数,若当前迭代过程中得到目标参数后,仍不满足迭代结束条件,则继续进行内层迭代过程;若当前迭代过程中得到目标参数后,满足迭代结束条件,也就是,迭代次数达到预设次数n
r
,或者小于收敛精度ε
r
,则迭代结束。
[0172]
参见图2b,示出了迭代次数与能量效益的仿真示意图,图2b中,迭代次数为进行目标参数更新的外层迭代次数,能量效益为目标参数,instantaneous csi表示瞬时信道状态信息,statistical csi表示统计信道状态信息,k表示用户数量。由图2b可以看出,在不同信道状态和用户数量的情况下,应用本发明实施例提供的方案进行发射功率控制,均能在外层迭代次数达到10次之前能量效益达到最大值,也就是,满足迭代结束条件。另外,瞬时信道状态信息下的能量效益与统计信道状态信息下的能量效益的性能差距与用户数量呈正比,用户数量越小,性能差距越小。
[0173]
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,利用第一数据的信干噪比和信干噪比与上行传输速率的对应关系,得到用户终端利用无线信道发射数据时的第一上行传输速率,进而以第一上行传输速率为迭代计算的初始值,按照预设的数据迭代方式,对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,直至满足迭代结束条件,得到用户终端发射数据的发射功率控制参数。由于目标参数为第一上行传输速率与用户终端的功率消耗的比值,通常希望上行传输速率尽可能大,用户终端的功率消耗尽可能小,因此获得一个理想的目标参数可以看做是进行发射功率控制的目标,本发明实施例提供的方案中,按照预设的数据迭代方式对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,可以得出满足迭代结束条件的发射功率控制参数和目标参数,从而在对用户终端进行发射功率控制时,用户终端能够以较大的上行发射速率发射数据,且用户终端的功率消耗较小。
[0174]
与上述发射功率控制方法相对应,本发明实施例还提供了一种发射功率控制装
置。
[0175]
参见图3,提供了第一种发射功率控制装置的结构示意图,所述装置包括:
[0176]
信道估计模块301,用于基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一处理方式对传输所述导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果,其中,所述第一处理方式为:基于所述无线信道的信号衰落特征进行信道估计的方式;
[0177]
控制指令接收模块302,用于向数据处理中心发送所述信道估计结果,并接收所述数据处理中心根据接收到的信道估计结果反馈的功率控制指令;
[0178]
第一信号发送模块303,用于若所述功率控制指令指示进行功率控制,根据所述信道估计结果,确定所述用户终端发射数据的第一功率,并向所述用户终端发送第一控制信号,其中,所述第一控制信号用于指示所述用户终端以所述第一功率发射第一数据;
[0179]
信干噪比确定模块304,用于获得所述用户终端以所述第一功率发射的所述第一数据,利用第一对应关系、所述第一数据的数据长度以及所述第一功率,确定所述第一数据的信干噪比,其中,所述第一对应关系为:数据的数据长度、发射功率与信干噪比之间的对应关系;
[0180]
控制参数确定模块305,用于基于所述第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定所述用户终端发射数据的发射功率控制参数,其中,所述第二对应关系为:数据的信干噪比与发射功率控制参数之间的对应关系;
[0181]
第二信号发送模块306,用于向所述用户终端发送包含所述发射功率控制参数的第二控制信号,以使得所述用户终端根据所述发射功率控制参数调整发射数据的功率,并按照调整后的功率发射数据。
[0182]
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,通过基于所接收的用户终端发射的导频序列,按照第一处理方式对传输导频序列的无线信道进行信道估计,得出信道估计结果,向数据处理中心发送信道估计结果,并接收数据处理中心根据接收到的信道估计结果反馈的功率控制指令,若功率控制指令指示进行功率控制,根据信道估计结果,确定用户终端发射数据的第一功率,并向用户终端发送第一控制信号,获得用户终端以第一功率发射的第一数据,利用第一对应关系、第一数据的数据长度以及第一功率,确定第一数据的信干噪比,基于第一数据的信干噪比和第二对应关系,确定用户终端发射数据的发射功率控制参数,向用户终端发送包含发射功率控制参数的第二控制信号,以使得用户终端根据发射功率控制参数调整发射数据的功率,并按照调整后的功率发射数据。由于第一处理方式考虑了无线信道的信号衰落特征,因此由第一处理方式得出的信道估计结果较为准确,从而在接收到指示进行功率控制的功率控制指令后,根据信道估计结果,向用户终端发送的第一控制信号,能够使得基站较为稳定的接收用户终端发送的第一数据,再利用第一数据的数据长度和第一功率,以及第一对应关系、第二对应关系,确定出用户终端发射数据的发射功率控制参数,进而以发送第二控制信号的方式控制用户终端以所确定的发射功率控制参数发射数据,实现发射功率控制的目的。综合以上可以得知,应用本发明实施例提供的方案进行发射功率控制,能提升用户终端与基站之间进行无线通信的稳定性。
[0183]
本发明的一个实施例中,所述信道估计模块301,具体用于:
[0184]
按照以下表达式得出所述信道估计结果:
[0185][0186]
其中,γ
l,k
表示所述信道估计结果,ρ
p
表示所述导频序列中导频符号的发射功率,τ表示所述导频序列的长度,β
l,k
表示所述无线信道对应的大尺度衰落系数,k表示所述用户终端所在的无线通信网络中用户终端的数量,β
l,j
表示所述用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的无线信道所对应的大尺度衰落系数。
[0187]
本发明的一个实施例中,所述信干噪比确定模块304,具体用于:
[0188]
获得所述用户终端以所述第一功率发射的所述第一数据;
[0189]
按照以下表达式,得到所述第一数据的信干噪比:
[0190][0191]
其中,表示所述第一数据的信干噪比,γ
l,k
表示所述信道估计结果,ξ
k
表示所述第一功率对应的功率系数,β
l,k
表示所述无线信道对应的大尺度衰落系数,ξ
j
表示所述用户终端所在的无线通信网络中第j个用户终端对应的功率系数,k表示所述用户终端在所述无线通信网络中的位置,k表示所述无线通信网络中用户终端的数量,p
u
表示所述用户终端的最大发射功率。
[0192]
本发明的一个实施例中,参见图4,提供了第二种发射功率控制装置的结构示意图,与前述图3所示实施例相比,本实施例中,上述控制参数确定模块305,包括:
[0193]
速率确定子模块305a,用于基于所述第一数据的信干噪比、信干噪比与上行传输速率的对应关系,确定所述用户终端利用所述无线信道发射数据时的第一上行传输速率;
[0194]
迭代计算子模块305b,用于以所述第一上行传输速率为迭代计算的初始值,按照预设的数据迭代方式,对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,直至满足迭代结束条件,其中,所述目标参数为:所述第一上行传输速率与所述用户终端的功率消耗的比值,所述数据迭代方式为:包含上行传输速率、用户终端的功率损耗、发射功率控制参数和目标参数的迭代方式。
[0195]
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,利用第一数据的信干噪比和信干噪比与上行传输速率的对应关系,得到用户终端利用无线信道发射数据时的第一上行传输速率,进而以第一上行传输速率为迭代计算的初始值,按照预设的数据迭代方式,对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,直至满足迭代结束条件,得到用户终端发射数据的发射功率控制参数。由于目标参数为第一上行传输速率与用户终端的功率消耗的比值,通常希望上行传输速率尽可能大,用户终端的功率消耗尽可能小,因此获得一个理想的目标参数可以看做是进行发射功率控制的目标,本发明实施例提供的方案中,按照预设的数据迭代方式对发射功率控制参数和目标参数进行迭代计算,可以得出满足迭代结束条件的发射功率控制参数和目标参数,从而在对用户终端进行发射功率控制时,用户终端能够以较大的上行发射速率发射数据,且用户终端的功率消耗较小。
[0196]
本发明的一个实施例中,所述速率确定子模块305a,具体用于:
[0197]
按照以下表达式计算得到所述第一上行传输速率:
interconnect,pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture,eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0217]
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
[0218]
存储器可以包括随机存取存储器(random access memory,ram),也可以包括非易失性存储器(non

volatile memory,nvm),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
[0219]
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(central processing unit,cpu)、网络处理器(network processor,np)等;还可以是数字信号处理器(digital signal processor,dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit,asic)、现场可编程门阵列(field

programmable gate array,fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0220]
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一发射功率控制方法的步骤。
[0221]
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述实施例中任一发射功率控制方法。
[0222]
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。
[0223]
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0224]
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品实施例而言,由于其基本相似于方法实
施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0225]
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
再多了解一些
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