一种无定形小区动态功率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无定形小区动态功率控制方法，属于无线网络通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于用户日益增长的无线通信需求及用户的移动特性，如工作地点的移动和临时 会场的部署，通信热点也会随时间不断改变。在传统蜂窝网中部署固定的小基站可能无 法满足时变的热点通信需求，依靠大量部署小基站来覆盖所有可能存在的通信热点也将 造成基站资源的浪费，并且会对同频系统带来不必要的干扰。在该种背景下，无定形小区 (AmcxrphousCell)作为一种具有前景的方案被提出。
[0003] 无定形小区由固定节点和移动的低功率节点联合组网形成，通过探索低功率节点 的应用，与固定节点构成一种时间、形状和位置均可动态变化的服务小区，从而改善覆盖并 增强区域容量，W更好地适应未来无线通信业务的需求，并为节能减排起到积极作用，其中 动态变化的低功率节点称为无定形节点（AmcxrphousNode，AN)。无定形节点可游牧或 者低速移动（《30km/h)的形式灵活及高密度部署在灯杆、墙壁及公交车等地方固定节点 与移动节点之间的不断靠近并远离，使得无定形小区间的干扰环境也在不断变化，需要研 究有效的动态小区间的干扰管理与协调方案。现有的低功率节点，包括中继化elay)，微微 蜂窝（Picocell)和毫微微蜂窝（Femtocell)等，该些低功率节点的工作频率与传统基站的 工作频率相同，大大提高了频谱效率，获得了业界的关注。
[0004] 对拓扑结构动态变化的无定形小区，目前很少有人研究其中的功率控制问题。目 前迫切需要一套切实可行的针对拓扑结构动态变化的无定形小区的功率控制解决方案。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提出一种适用于无定形节点与固定节点同频使用时的动态功率 控制方法，避免无定形节点网络中处于低速运行的无定形节点在接入链路下行与宏基站下 行之间的干扰，W及无定形节点之间的干扰。但此方案不仅限于无定形节点，亦可用于其 他动态变化结构的小区功率分配方案中。上述场景是传统蜂窝通信中不曾遇到的，因此本 发明提出一种动态的功率控制方法来避免无定形小区中的干扰，同时该方案亦可用于小小 区增强技术方面。
[0006] 本发明方法是建立在如下基础上进行设计的；为便于说明，将宏基站（eNB)称为 主基站，对应的小区和节点成为主小区和主节点。无定形节点（低功率移动节点）称为次 基站，对应的小区和节点称为次小区和次节点。主次基站共用同一频谱，减少了频谱浪费， 但同时增加了主次节点间的干扰。如何减少该种干扰，是本专利研究的内容。
[0007] 为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：
[0008] 本发明分别考虑固定节点（主节点）同时加入、同时退出、依次加入和依次退出四 种情况。当有主节点加入次小区时，次小区中已有的节点需要调节发送功率，使得所有节点 的信干噪比都大于阔值（新加入的固定节点不调节发送功率）。当有主节点退出次小区时， 次小区中剩下的节点也需要调节发送功率，使得所有节点的信干噪比都大于阔值。四种情 况对应的功率值存在的条件不同，使得所有节点的信干噪比高于某个阔值，是为了保证固 定节点动态加入或者退出时，次小区中的所有节点仍然能同时正常通信。
[0009] -种无定形小区动态功率控制方法，包括W下内容：
[0010] 情景1，依次加入；K个主节点依次加入次小区化为大于等于1的自然数），第一 个新主节点加入时，为了让所有节点都能正常通信，次小区中已有的节点和新加入次小区 的主节点的信干噪比必须同时满足阔值，相应推导出功率值存在的条件。依次类推可求得 后续主节点加入时的信干噪比和新的发送功率。
[0011] 情景2,同时加入；K个主节点同时加入次小区化为大于等于1的自然数），次小 区中已有的节点和新加入次小区的K个主节点的信干噪比必须同时满足阔值，相应推导出 功率值存在的条件。
[0012] 情景3,依次退出；K个主节点依次退出次小区化为大于等于1的自然数），当有 一个主节点退出时，为了让所有节点都能正常通信，次小区中剩余节点的信干噪比必须满 足阔值，相应推导出功率值存在的条件。依次类推可求得后续主节点退出时，次小区剩余节 点的信干噪比和新的发送功率。
[0013] 情景4,同时退出；K个主节点同时退出次小区化为大于等于1的自然数），此时 次小区中剩下节点的信干噪比必须满足阔值，相应推导出功率值存在的条件。
[0014] 有益效果：
[0015] 本发明根据主节点进入和退出次小区的四种情况，通过动态的功率控制，保证所 有节点的信干噪比高于一定的阔值，从而保证了所有节点的正常通信，更加适应动态变化 的网络环境。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明实施例无定形小区动态功率控制方法的流程示意图；
[0017] 图2为本发明实施例中的无定形小区场景图；
[0018] 图3为本发明实施例次小区已有节点新的发送功率和信干噪比阔值之间的关系；
[0019] 图4为本发明实施例次小区剩余节点新的发送功率和信干噪比阔值之间的关系。
【具体实施方式】：
[0020] 为使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图对本发明的实 施例进行详细描述。本实施例在W发明技术方案为前提进行实施，给出了详细实施方式和 具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0021] 如图2所示，本发明考虑无定形小区上行链路传输环境。在实际应用中次小区已 经存在N个节点，随着次基站的不断移动，随时有主节点加入或者退出网络，P。为第n个次 节点的发送功率（所有功率量的单位都是W)，在次基站的覆盖范围内所有节点同时向次基 站发送数据时，可能造成相互干扰。次节点通过调节发送功率W降低相互干扰。当第n个节 点的信干噪比大于一个阔值，就认为第n个节点能够正常通信，否则该节点无法正常通信。 为了方便分析，在本发明中主基站和次基站都配置Nt根天线，主节点和次节点都配置单根 天线。次小区中第n个节点信干噪比可W通过下式计算得到
[0022] (1)
[002引其中h。是次小区中第n个节点的信道增益，0 2是背景噪声，所有节点的背景噪声 相同。
[0024] 为了保证节点的正常通信，次小区中第n个节点的信干噪比需大于或等于某个阔 值r，即；
[0025] Yn>r似
[002引该里，r表示一个预先给定的信干噪比阔值。
[0027] 情景1，依次加入；本发明中有K个主节点依次加入次小区，第一个新主节点加入 时，其发送功率为Qi，那么次小区中已有的次节点和新加入次小区的主节点的信干噪比可 分别根据W下两式计算
[0030] 为了让所有节点都能正常通信，信干噪比必须同时满足：
[00引]
(5)
[0032] 其中gi是第一个新加入的主节点对应的信道增益，h。和hm分别是次小区中已有的 节点的信道增益，P'。和P'm是次小区中已有的节点新的发送功率。为了让所有节点都能正 常通信，信干噪比必须满足式（2)的约束条件。
[0033] 次小区中已有的节点各自调整发送功率，计算它们各自新的发送功率很复杂，因 此，在实际应用中可W简单的令次小区已有的节点新的发送功率相等，记为片"。
[0034] 根据信干噪比的约束条f
可W推导出
[00 巧]
(6)
[0036] 此时扭存在且满足：
[0037](7)
[003引如果上述条件不能够满足，说明不存在。
[0039] 当第二个主节点加入时，次小区中已有的节点（已经存在的次节点和第一个加入 的主节点）和新加入次小区的主节点的信干噪比分别由W下两式计算
[0042] 其中封"是次小区中已有的节点新的发送功率（不包括第一个新加入的节点）， 和gl分别是第一个新加入的主节点的发送功率和对应的信道增益，和g2分别是第二个新 加入的主节点的发送功率和对应的信道增益，依次类