一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法
【专利摘要】本发明一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，包括：S1、用户依据其在小区内的位置，设置平衡因子，并初始化发射功率；S2、测量用户在其归属基站接收端的增益干扰噪声比，得出用户的信号干扰噪声比；S3、引入松弛因子，通过平衡因子计算注水水平调节因子；S4、初始化信干噪比门限，并根据所述的信干噪比、发射功率和注水水平调节因子，对用户的发射功率进行迭代，并且根据迭代的更新获得的信干噪比；S5、根据用户的信干噪比门限和最大发射功率，更新注水水平因子；S6、如果对于所有的用户，都能满足精度约束条件，则算法结束，否则返回步骤S2。本发明保证用户信干噪比的同时，提高了近域远域用户的公平性。
【专利说明】一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的迅速发展，由于越来越多的通信终端接入需求而使得频谱资源日益紧缺。运营商逐渐重视无线频谱资源的重要性，它不仅是一种有限而又宝贵的自然资源，甚至更是一种战略资源。因此，如何合理、有效、经济的利用日益紧缺的无线频谱资源，是无线通信领域越来越受到重视的问题。
[0003]目前的3GPP LTE (Long Term Evolution，长期演进)系统中，所采用的是基于正交频分复用多址(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)技术。OFDMA和3G所用的CDMA技术有明显的区别，性能相比有很大的提高，也提出了更为严格的要求，例如，3GPP提出的通信速率和频谱的利用效率，在系统带宽为20MHz的前提下，下行峰值速率为100Mbps，上行峰值速率为50Mbps。另外，提高小区边缘用户的服务质量和通信可靠性也至关重要。为了满足高速数据服务要求，充分发挥有限的频谱资源的效益，必须在部署网络时要尽最大的可能使频率的复用因子等于1，也就是说相邻的小区使用相同的频率资源。
[0004]然而，在LTE多小区并存或者是宏站小区和多小站共存的异构网络场景中，小区间的共道干扰成为用户性能提升的主要制约因素。例如，在较为现实的宏站小区和多小站共存的异构网络场景中，即存在大站之间同层干扰，也包含大站与小站之间的跨层干扰。在LTE系统中，上行功率控制是非常重要的环节，上行功率控制可以有效抑制用户间的干扰，从而提高频谱效率。然而，目前标准中没有最终的确定具体的方法。
[0005]在现行的LTE系统中，小区边缘UE(User Equipment,用户设备)和中心UE存在的性能差异是移动通讯领域的一个重大的难题。虽然多天线技术的使用可以提高小区中心的数据率，但是却很难提高小区边缘的性能。小区边缘由于SINR (Signal to Interferenceplus Noise Ratio,信干噪比)较低。因此随着系统采用的天线数量增多，小区中心的性能可能会不断提高，单小区边缘的性能却很难改善。此外，小区中心可以使用的高阶调制方式也很难在小区边缘使用，造成小区中心和小区边缘的性能差异越来越大。
[0006]本发明关注多小区LTE系统通信场景中，把距离基站远近不同的用户分为近远域，即距离基站一定距离以内的区域为近域，其余则为远域。远域用户由于干扰等导致SINR很难达到门限，因为距离干扰基站较近，因此无论怎样增加功率都不能达到SINR平衡。本发明针对LTE上行系统的频谱资源和功率分配，提出了基于合作博弈的功率分配方法来降低小区之间的干扰，从而提高小区边缘用户的频谱效率和小区用户的平均频谱效率。
[0007]David等人提出一种非合作博弈功率控制(non-cooperative power controlgame)的模型，并证明其存在纳什均衡。然而，均衡解不一定是最优解，因此，提出基于代价的非合作博弈功率控制问题。[0008]而文章“认知网络中基于纳什议价解的功率控制方法”中提出的基于信干噪比SINR平衡的基于非合作博弈功率控制算法(SINR平衡算法)，此算法可以保证每个用户的QoS，但是它的最终收敛处的信干噪比为固定值，无法随多只干扰和噪声的变化而产生变化。文献“Power control for wireless CDMA”提出了一套基于定价函数的功率控制算法，称为Koskie-Gajic算法,此算法可以通过适当的降低用户的SINR来获得大幅降低发射功率的效果，然而不能充分保证各用户的目标SINR。
【发明内容】
[0009]本发明的主要目的在于设计一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法。通过改进的博弈算法模型中引入的平衡因子a i，能够保证距离基站较远用户的信干噪比满足通信的需求，使得用户不再盲目的通过增大发射功率而增大信干噪比，因此改进的算法能够同时兼顾近远域用户的效用。
[0010]为了实现上述技术问题，本发明包括以下步骤:一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于包括如下步骤:
[0011]SI用户i依据其在小区内的位置，设置平衡因子a i，初始化其发射功率为
[0012]S2测量用户i在其归属基站接收端的增益干扰噪声比GlNRf ,并得出用户i的信干噪比
[0013]S3在功率更新计算式
【权利要求】
1.一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于包括如下步骤: SI用户i依据其在小区内的位置，设置平衡因子a i，初始化其发射功率为分Γ..S2测量用户i在其归属基站接收端的增益干扰噪声比GINRf，并得出用户i的信干噪比 S3在功率更新计算式 中引入与距离有关的调节因子<",得到新的功率
更新计算式
2.根据权利要求1所述的一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于，其 中所述步骤SI中所述的平衡因子^，可以按照如下式子设置:
3.根据权利要求1所述的一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于，其 中所述步骤S2中的接收端的增益干扰噪声比GINUf，算法为:
4.根据权利要求1所述的一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于，其⑴— ai中所述步骤S3中的注水水平调节因子为& = ^_____________5其中Y和#是相对于目标信干噪比要求，即/f <#和功率约束#1 而引入的松弛因子，其中松弛因子可控制收敛的速度和改善收敛的状况，取值为O到I之间，/f为根据用户的最低用户服务质量保证设置的信干噪比门限，Ctt为用户的最大发射功率。
5.据权利要求1所述的一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于，其中
/yth所述步骤S4中的功率迭代方法为:￠4:1j7jgX ,
Pi
6.据权利要求1所述的一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于，其中所述步骤S5中的注水水平因子的更新方法为，
I； ((+ I) = I； (t) + // (pf' - p(；i； (/ +1) = λ； it) (?/f'1! — W), 其中，μ1和μ 2是可调整的步长因子。
7.据权利要求1所述的 一种兼顾近远域用户效用的功率协调方法，其特征在于，其中所述步骤S6中的收敛判决条件为|?;(? + 1) -, μ/(Η?)-其中，e为收敛精度。
【文档编号】H04W52/34GK103428843SQ201310403695
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】杨春刚, 岳健, 李建东, 盛敏, 李红艳, 刘勤, 刘伟, 马英红 申请人:西安电子科技大学