用于噪声受限无线蜂窝网络的自适应多级下行功率控制的制作方法
【专利说明】用于噪声受限无线蜂窝网络的自适应多级下行功率控制
[0001]本发明要求2012年9月25日递交的发明名称为“用于噪声受限无线蜂窝网络的自适应多级下行功率控制(Self Adaptive Mult1-Level Downlink Power Control ForNoise-Limited Wireless Cellular Networks) ”的第 13/626177 号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。
技术领域
[0002]请求保护的主题涉及用于无线蜂窝网络中的下行传输的功率配置和控制方案。具体而言，请求保护的主题提供了各种用于基于正交频分多址接入(OFDMA)的无线蜂窝网络的自适应下行功率控制方案的机制，这些无线蜂窝网络适用于噪声受限环境。
【背景技术】
[0003]无线数据通信是移动计算的一个重要组成部分，并且因移动计算技术的持续进步、移动计算产品的普及和众多全面基础设施建设的部署而日益发展。典型的无线通信系统可实施为多址系统，能够通过共享可用系统资源(例如带宽、发射功率等)支持与多个用户的通信。此类多址系统的示例可包括码分多址(CDMA)系统、高速分组接入(HSPA)系统、宽带码分多址(W-CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址接入(OFDMA)系统，等等。另外，这些系统符合由第三代合作伙伴计划(3GPP)公布的规范，例如关于“长期演进”(LTE)的3GPP Rel.8和9、关于高级LTE的3GPP Rel.10和11，以及由其它实体公布的超移动宽带(UMB)和WiMAX等规范。
[0004]通常情况下，无线多址通信系统可支持网络中多个移动设备的同时通信。每个移动设备(也称为“用户设备”或“UE”)通常可以经由射频(RF)传输通过连接网络的一个或多个接入点(例如基站、中继节点等)与运营商网络(例如蜂窝网络)或其它移动设备进行通信。包括无线数据通信频谱的各种可用技术通常在本地可用性、覆盖范围和性能方面有所不同。蜂窝网络是一种无线数据网络，无线数据网络中的无线服务在地理区域内提供，而且该服务区域被划分成若干个较小(有时重叠)的区域，称为小区。每个小区由至少一个位置通常固定的收发器服务，该收发器称为小区站点、节点、基站或基站收发信台(BTS)。各个节点通常还称为节点基站(“NodeB”)或eNB( “增强型节点基站”)。这些小区、通信台和/或节点所提供的网络连接在一起时可以覆盖相当广泛的区域。这使大量用户操作的移动计算设备(例如手机、平板电脑、笔记本电脑等)能够经由基站与网络中的其它节点进行通信。
[0005]在OFDMA通信系统中，每个频率信道或带宽被划分成多个连续的资源块(RB)。此夕卜，多个RB可以组合在一起以形成资源块组(RBG)。基站随后将RB分配给用户设备(UE)。数据以资源块的方式被分配给UE。在任何给定传输时间间隔(TTI)内，基于测量的信道状况将RB分配给UE。信道状况测量由用户设备(UE)执行，该UE在测量周期内测量一个或多个RBG的信道状况。该UE可以将测量的RBG的信道状况报告给服务基站。根据报告的信道质量信息(CQI)消息，OFDMA通信系统能够选择性地在调度周期内调度RB，通常持续一个或多个TTI或无线帧。通常在基站中执行的调度决策可以在每个传输时间间隔(TTI)内修改，并且考虑到不同用户的无线链路质量状况、整体干扰状况、服务质量要求、服务优先级和其它考虑因素。
[0006]LTE等标准指定UE仅可以假设一定数目的量化功率电平，还称为Pa (功率分配)值。这些Pa值周期性地(例如按分钟)通过无线资源控制(RRC)信令传送给UE，而且在传送过程中通常无法被更改。因此，基站的功率控制方案一般将多个Pa值分配给下行链路(传输)中的UE。但是，这些？4值的分配影响了小区中不同功率电平之间的负载均衡并且必须正确完成以确保每个小区内吞吐量和覆盖范围之间的适当权衡。
[0007]软频率复用(SFR)技术等传统小区间干扰协调(ICIC)方案依赖于不同小区之间的RB功率掩码协调以减少网络中相邻小区带来的干扰水平。(通过预定义功率掩码)增加发送固定和预定义RB集的数据的功率来实现这点，同时减少分配给其它RB的功率以遵守总功率约束。为了减少冗余并进一步减少干扰，每个小区将与相邻小区协调并合作，使得功率增加的RB不被分配到同一邻近区域。尽管这种解决方案在小区间干扰主导的网络中会很有效，但是拥有预定义功率掩码还会限制频率选择性调度(FSS)系统下的性能(例如平均小区吞吐量)，因为小区边缘UE (功率增加的UE)被限制使用预设的功率增加的RB而且可以不再享有在整个带宽上调度的灵活性。
[0008]此外，尽管这些解决方案适用于干扰主导场景，但是在噪声(而不是干扰)主导场景下，减少小区间干扰不是一种有效的解决方案，因为干扰不会显著影响网络性能。因此，用于解决噪声主导场景下的干扰问题的传统技术的使用只会损失平均小区吞吐量而不会实现解决方案所宣称的任何优点。
【发明内容】
[0009]为了解决上述问题和其它考虑因素，本发明提供了多种新颖方法和系统，这些方法和系统通过在不存在小区之间协调或合作要求的情况下以分布式方式分配下行功率电平来提高噪声主导环境中的蜂窝网络性能，同时在基站处充分利用可用发射功率并且利用频域调度的灵活性。
[0010]在实施例中，提供了一种蜂窝网络，其中每个基站服务于其覆盖区域(或小区)内的一组移动用户设备(UE)并且根据按照信道体验和质量的某些标准对所述UE进行分类。所述实施例自适应地分配具有多级发射功率密度和多级功率的下行功率电平，增加具有不良信道体验和质量的UE的功率电平，同时降低具有较高性能信道的UE的功率电平。根据其它实施例，一种负载均衡自我调整机制允许基站自动平衡不同功率电平之间的业务负载以实现吞吐量和覆盖范围的最佳均衡。
[0011]在实施例中，提供了一种方法，所述方法自适应地以小区为基础在下行信道中选择一组功率分配值中的若干个功率分配值并且自动地将所述功率分配值分配给小区中的UEo所述功率分配值对应于所述小区中的所述基站用于向所述UE发送数据的所述功率。考虑到为每个小区选择的功率分配值的数目，所提出的方法首先根据相对于所述小区中所述基站的所述UE的各个板块(例如信道性能)以及某些负载均衡考虑因素将所述UE归类到对应于所述若干个功率分配值的若干个类别中。
[0012]所述方法按照板块/信道性能分布的降序继续将功率分配值分配给UE,使得最高功率分配值被分配给小区中蜂窝性能最差(例如“板块较差”)的UE，第二最高功率分配值被分配给蜂窝性能第二最差的UE,以此类推，直到所有UE都分配有功率分配值，并且蜂窝性能差的UE将以较高的功率速率接收发送的数据。可以根据一个非常简单的过程执行功率分配值分配，该过程将UE类别与对应的PA级别匹配。根据其它实施例，还可以执行支持分配给低功率分配值的UE的负载均衡。根据实际功率分配值，可以通过确保功率增加的UE的比例超过分配给低功率分配值的UE的比例来实现负载均衡。
【附图说明】
[0013]附图包含在并且构成本说明书的一部分，示出了本发明的各种实施例，并且与描述内容一起用于解释本发请求保护的主题的原则:
[0014]图1描绘了示例性无线通信装置，本发明的实施例可在其上实施。
[0015]图2描绘了根据本发明的实施例的示例性用户设备。
[0016]图3描绘了根据本发明的实施例的具有不超过三个功率电平的自适应多级下行功率控制的过程的流程图。
[0017]图4描绘了根据本发明的实施例的具有M个功率电平的自适应多级下行功率控制的过程的流程图。
[0018]图5描绘了根据本发明的实施例的用于多级下行功率控制方案中的调度传输的过程的流程图500。
[0019]图6描绘了根据本发明的实施例的由单个、两个和三个功率电平控制方案使用的功率分配值的图。
【具体实施方式】
[0020]现在将详细地给出一些实施例的参考。虽然结合替代性实施例描述该主题，但应该理解它们不是旨在将请求保护的主题限制于这些实施例。相反，请求保护的主题旨在覆盖可以包括