用于优化lte中的上行功率控制参数的系统和方法

用于优化lte中的上行功率控制参数的系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种设定无线网络内的小区上行功率控制参数的系统。在操作过程中，所述系统接收与经过预定时间间隔的所述小区内的多个用户装置的上行链路功率相关联的参数，并且对在所述用户装置上的并且经过所述预定时间间隔的所接收参数取平均值以获得平均参数。接着所述系统基于所述平均参数为所述小区确定功率控制参数集合，并且向所述用户装置发送所述功率控制参数集合，以允许所述用户装置使用所述功率控制参数集合控制发射功率。
【专利说明】用于优化LTE中的上行功率控制参数的系统和方法
[0001] 本发明要求2012年5月18日递交的发明名称为"用于优化LTE中的上行功率 控制参数的系统和方法（System and Method for Optimizing Uplink Power-Control Parameters in LTE) "的第13/475, 847号美国非临时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] 本发明大体上涉及长期演进（LTE)蜂窝式网络。更确切地说，本发明涉及一种用 于优化LTE蜂窝式网络中的上行功率控制参数的方法。

【背景技术】
[0003] 长期演进（LTE)已经被视为目前部署的蜂窝式网络的优选发展路径，目前部署的 蜂窝式网络例如GSM(全球移动通信系统）、W-CDMA(宽带码分多址）以及HSPA(高速分组 接入）网络。与目前的3G/3.5G技术相比，LTE通过较低的时延传送更高的峰值吞吐量。更 确切地说，LTE规范提供理论上的300Mbit/s的下行链路峰值速率、75Mbit/s的上行链路峰 值速率以及准许小于l〇ms的往返时间的QoS规定。
[0004] 由于LTE的优良频谱效率以及带宽可扩展性，因此LTE选择正交频分复用（0FDM) 作为用于下行链路的基本接入方案。为了节省功耗，LTE上行链路传输方案是基于单载波 频分多址（SC-FDMA)，SC-FDMA提供了更好的峰值平均功率比（PAPR)特性。0FDM下行链路 以及SC-FDMA下行链路确保没有或只有有限的小区内干扰，因为在指定小区内分配给不同 用户的资源是真正正交的。然而，小区间干扰以及信道噪声仍然在LTE设备中的上行链路 功率消耗中起到重要作用。


【发明内容】

[0005] 本发明的一个实施例提供一种用于在无线网络内设定小区的上行功率控制参数 的系统。在操作过程中，所述系统确定小区的功率度量值以及基于功率度量值确定小区的 类型。接着所述系统基于小区类型发射小区的功率控制参数集合。
[0006] 在此实施例的变型中，无线网络是长期演进（LTE)网络。
[0007] 在此实施例的变型中，所述系统基于上行链路路径损耗参数确定功率度量值。
[0008] 在另一变型中，功率度量值基于到小区中的基站的平均路径损耗以及到邻区中的 基站的平均路径损耗而确定。
[0009] 在另一变型中，所述系统基于经过预定时间间隔在多个用户设备上计算出的平均 上行链路路径损耗参数确定功率度量值。
[0010] 在另一变型中，平均上行链路路径损耗参数是基于以下各项中的一者或多者计算 出的：算术平均值、几何平均值以及二次平均值。
[0011] 在另一变型中，预定时间间隔是若干个小时、天或周。
[0012] 在此实施例的变型中，所述系统查找指示小区类型与功率控制参数集合之间的映 射的查找表。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1呈现说明示例性LTE网络的图式。
[0014] 图2呈现说明根据本发明的实施例的用于设定上行功率控制参数的示例性过程 的流程图。
[0015] 图3呈现根据本发明的实施例的用于动态设定上行功率控制参数的示例性功率 控制系统。
[0016] 图4说明根据本发明的实施例的能够设定上行功率控制参数的示例性eNode-B。

【具体实施方式】
[0017] 呈现以下描述以使所属领域的技术人员能够准备并且使用实施例，并且在特定应 用以及其要求的背景下提供以下描述。所属领域的技术人员将易于了解对所揭示的实施例 的各种修改，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文本中所定义的一般原理可 应用于其它实施例以及应用。因此，本发明不限于所示出的实施例，而是应符合与本文本中 所揭示的原理以及特征一致的最广范围。
[0018] 鐘述
[0019] 本发明的实施例提供一种用于适应性地设定LTE网络中的上行功率控制参数的 方法。在操作过程中，指定小区的演进型基站（eNode-B)获得可以与小区的长期平均路径 损耗相关联的上行链路度量值。此类路径损耗信息可以从由用户设备（UE)发送的参考信 号接收功率（RSRP)报告获得或基于上行链路接收功率强度的测量值获得。基于上行链路 度量值，将小区分类为特定小区类型，并且执行查表以获得对应于小区类型的功率控制参 数。随后eNode-B向UE发送功率控制参数，UE因此调整它们的上行链路发射功率。
[0020] 部分功率控制
[0021] 功率控制在LTE蜂窝式网络的上行链路中起到重要作用。更确切地说，合适的功 率控制方案负责管理每一用户装置的发射功率频谱密度，从而减少小区间干扰并实现所需 的信号干扰噪声比（SINR)等级。根据由第三代移动通信标准化伙伴项目（3GPP)发布的标 准，LTE上行功率控制方案包含开环术语以及闭环术语。
[0022] 在开环功率控制下，在UE处使用由eNode-B (或基站）发送的参数设定功率，并且 不向eNode-B发送关于用于发射的功率的反馈。相反，在闭环功率控制下，UE向eNode-B发 送反馈，接着eNode-B使用所述反馈以校正UE的发射功率。
[0023] 开环功率控制通常被称为部分功率控制（FPC)，因为其允许UE部分地补偿路径损 耗。FPC通过两个主要参数来分类：目标接收功率匕以及补偿系数α。更确切地说，3GPP 标准已经将关于物理上行共享信道（PUSCH)的功率控制公式规定为：
[0024] Ppusch = min {Pmax, P〇+l〇l〇gM+P0+ α · PL+ δ mcs+f ( Δ j)}, (1)
[0025] 其中Pmax是由UE允许的最大功率（以dBm为单位），Μ是向UE分配的物理资源块 (PRB)的数目，PL是下行链路（从eNode-B到UE)路径损耗，δ mes是取决于调制编码方案 (mcs)的校正偏移量，以及f(Di)是准许使用相对、累计或绝对校正值的函数。取决于补偿 因素 α的值，可以区分几种情况。如果α设定为1，那么这是与CDMA中实施的方案类似 的经典功率控制方案。此方案完全地补偿路径损耗以便达到目标接收功率P(1。小区的所有 UE，无论它们的位置如何，都发现它们的信号在eNode-B处以相同的功率接收。如果α设 定为0,那么UE的发射功率是固定的并且并不取决于路径损耗。不存在补偿，并且实际上完 全不存在功率控制。靠近eNode-B的UE以较高功率来接收，而小区边缘UE以较弱信号来 接收。在FPC中，其中路径损耗通过功率控制方案部分地补偿，α设定在〇与1之间。路 径损耗越高，在eNode-B处所接收到的功率就越小。因此，小区边缘UE以较弱信号来接收， 因而产生较少的小区间干扰。如可以看到的，增加 α的值会增加小区边缘UE的所接收功 率，但是也增加了小区间干扰。因此，重要的是选择合适的α值以使小区容量最大化。
[0026] 近年来，已经进行大量研究以优化干扰限制情境（也称为第1种情况）以及噪声 限制情境（也称为第3种情况）的功率控制参数。例如，对于干扰限制情境，典型的建议的 功率控制设定为α = 〇. 8和匕=_85dBm ;对于噪声限制情境，典型的建议的功率控制设定 为α = 0.4和P(i = -4〇dBm。然而，实际上不是所有小区都可以简单地分类为干扰限制或 噪声限制。另一方面，完全不可能根据不同情况确定最佳功率控制参数。本发明的实施例 使用稳固的自适应方法以调整LTE蜂窝式网络中的每一小区的功率控制参数。
[0027] 图1呈现说明示例性LTE架构的简化图的图式。在图1中，若干个LTE eNode-B(例 如eNode-B 114和116)经由核心网络112耦合到公用交换电话网（PSTN) 106、因特网108 以及其它网络（例如网络110)上。每一 eNode-B经由覆盖小区内的空中接口与若干个UE 通信。例如，eNode-B 114与小区102内的UE 118和120通信，并且eNode-B 116与小区 104内的UE 122通信。小区间干扰源自UE，尤其是邻区中的小区边缘UE。例如，位于小区 102的边缘处的UE 120可以是对小区104的干扰的主要来源。适当功率控制方案可以用于 减少UE 120的发射功率，从而减少对小区104中的UE的干扰，例如对UE 122的干扰。在 其中功率控制主要经由Ρ(ι以及补偿系数α的设定来实现的简化情况下， UE的所发射功率 Ρτχ可以被写（以dBm为单位）为：
[0028] Ρτχ = Ρ〇+α . PL〇 (2)
[0029] 方程式⑵还被称为FPC公式。
[0030] 3GPP第1种情况是指具有500m的典型站点间距离的城市宏小区。由于邻区的接近 性，因此来自邻区的干扰明显高于热噪声。因此，第1种情况还被称为干扰限制情境。随着 小区间距增加，热噪声变得更加明显。3GPP第3种情况是指具有1732m的典型站点间距离 的农村宏小区，并且相对较大站点间距离意味着第3种情况是噪声限制的。3GPP第1种情 况以及第3种情况有关的细节可以在可在3GPP网站（http://WWW. 3GPP. org)获得的3GPP. TR36. 814中找到。常规上行功率控制方案依赖于系统操作员来设定功率控制参数，功率控 制参数是基于不论小区是第1种情况小区或第3种情况小区提前确定的。然而，不是所有 小区都可以明显地分类为这两种极端情况（即，第1种情况以及第3种情况）。一些小区处 于这两种情况之间。此外，小区间干扰的量可能随时间变化而波动，因而使得静态功率控制 方案不适用。
[0031] 在本发明的实施例中，替代于依赖于系统操作员设定静态功率控制参数，系统获 得小区的长期路径损耗度量值并且基于长期功率度量值将小区分类为预定小区类型中的 一者。每一预定小区类型对应于优化用于所述小区类型的功率控制参数集合。随后，系统 基于小区类型动态地为小区中的UE设定功率控制参数。在一个实施例中，长期功率度量值 包含小区（也称为服务小区以将其与其它邻区区分开）内UE的平均路径损耗。在另一实 施例中，长期功率度量值包含从服务小区中的UE到其它邻区的平均路径损耗。在再一个实 施例中，长期功率度量值包含到服务小区的平均路径损耗以及到邻区的平均路径损耗的组 合。应注意，在如3GPP规定的LTE网络中，UE测量关于参考信号的两个参数：参考信号接 收功率（RSRP)以及参考信号接收质量（RSRQ)，并且向服务小区报告这些参数。UE到服务 小区以及到一个或多个邻区的路径损耗可以从通过eNode-B接收到的RSRP报告中提取。
[0032] 图2呈现说明根据本发明的实施例的用于设定上行功率控制参数的示例性过程 的流程图。在操作过程中，小区的eNode-B从小区内的UE接收RSRP报告（操作202)，并且 从每一 RSRP报告中提取路径损耗信息（操作204)。在一个实施例中，路径损耗信息包含到 当前服务小区的路径损耗以及到其它邻区的路径损耗。在一个实施例中，eNode-B直接基于 所接收的上行链路信号的信号强度测量从小区内的UE产生的路径损耗。接着eNode-B对 在参与的UE上的并且经过预定时间间隔的路径损耗取平均值（操作206)。在一个实施例 中，相比于由3GPP规定的功率控制时间参数，预定时间间隔明显更长，所述由3GPP规定的 功率控制时间参数在几毫秒范围内。在另一实施例中，eNode-B对经过若干个小时、天或周 的路径损耗取平均值。另外，为了获得到服务小区的平均路径损耗，eNode-B对小区内的所 有现用UE上的路径损耗取平均值；为了获得到邻区的平均路径损耗，eNode-B对报告RSRP 的所有UE上的路径损耗取平均值。应注意，可以在线性或者dB域中完成取平均值。此外， 有可能在一定时间段期间小区中的UE不发射RSRP报告。在此类情况下，eNB可以使用一 些预定的或历史的功率度量值代替所接收的路径损耗信息。
[0033] 测量到服务小区的平均路径损耗的度量值（也称为到服务小区的损耗度量值）提 供第1种情况小区与第3种情况小区之间的明显划分，因为第3种情况小区由于它们的范 围更大而往往会具有大得多的到服务小区的路径损耗。如果系统的主要关注点是上行链路 所接收的信号的信令质量，那么此度量值可以用于分类小区类型。因为上行链路通常比下 行链路有更多的功率限制情况，测量到服务小区的平均路径损耗的度量值是用于上行链路 识别噪声控制的小区的重要度量值。
[0034] 类似地，测量到邻区的平均路径损耗的度量值（也称为到邻区的损耗度量值）也 提供第1种情况小区与第3种情况小区之间的明显划分。如果更多的重点放在上行链路小 区间干扰上而不是在上行链路所接收的信号的信号强度上，那么此到邻区的损耗度量值可 以用于分类小区类型。
[0035] 随后，eNode-B基于所提取的路径损耗信息计算路径损耗度量值（操作208)。在 一个实施例中，系统组合到服务小区的损耗度量值以及到邻区的损耗度量值以获得组合的 路径损耗度量值。可以使用各种组合所述两个度量值的方法。在一个实施例中，组合两个路 径损耗度量值意味着在确定功率控制参数时考虑到服务小区的平均路径损耗以及到邻区 的平均路径损耗两者。在再一个实施例中，系统基于到服务小区的平均路径损耗以及到邻 区的平均路径损耗计算组合的平均路径损耗。在另一实施例中，系统通过计算前述两个路 径损耗度量值的算术平均值、几何平均值或二次平均值来获得组合的路径损耗度量值。例 如，小区i中的组合的平均路径损耗可以如下计算：
[0036]

【权利要求】
1. 一种用于在无线网络内设定小区的上行功率控制参数的计算系统，所述系统包括： 功率度量值确定机构，所述功率度量值确定机构用于确定所述小区的功率度量值； 小区类型确定机构，所述小区类型确定机构用于基于所述功率度量值确定所述小区的 类型；以及 功率控制参数确定机构，所述功率控制参数确定机构用于基于所述小区类型为所述小 区确定功率控制参数集合。
2. 根据权利要求1所述的计算系统，其中所述无线网络是长期演进（LTE)网络。
3. 根据权利要求1所述的计算系统，其中所述功率度量值是基于上行链路路径损耗参 数而确定的。
4. 根据权利要求3所述的计算系统，其中所述上行链路路径损耗参数包含：到服务小 区的损耗部分，所述到服务小区的损耗部分指示在用户装置与位于所述小区中的基站之间 的路径损耗；以及到邻区的损耗部分，所述到邻区的损耗部分指示在用户装置与位于邻区 处的基站之间的路径损耗。
5. 根据权利要求1所述的计算系统，其中所述功率度量值是基于经过预定时间间隔在 多个用户装置上计算出的平均上行链路路径损耗参数而确定的。
6. 根据权利要求5所述的计算系统，其中所述功率度量值是基于到所述小区中的基站 的平均路径损耗以及到邻区中的基站的平均路径损耗而确定的。
7. 根据权利要求5所述的计算系统，其中所述预定时间间隔是若干个小时、天或周。
8. 根据权利要求1所述的计算系统，其进一步包括指示小区类型与功率控制参数集合 之间的映射的查找表。
9. 一种存储指令的非暂时性计算机可读存储媒体，所述指令在由计算机执行时使所述 计算机能够执行用于在无线网络内设定小区的上行功率控制参数的方法，所述方法包括： 确定所述小区的功率度量值； 基于所述功率度量值确定所述小区的类型；以及 基于所述小区类型发射所述小区的功率控制参数集合。
10. 根据权利要求9所述的计算机可读存储媒体，其中所述无线网络是长期演进（LTE) 网络。
11. 根据权利要求9所述的计算机可读存储媒体，其中所述功率度量值是基于上行链 路路径损耗参数而确定的。
12. 根据权利要求11所述的计算机可读存储媒体，其中所述上行链路路径损耗参数包 含：到服务小区的损耗部分，所述到服务小区的损耗部分指示在用户装置与基站之间的路 径损耗；以及到邻区的损耗部分，所述到邻区的损耗部分指示在所述用户装置与位于邻区 处的基站之间的路径损耗。
13. 根据权利要求9所述的计算机可读存储媒体，其中所述功率度量值是基于经过预 定时间间隔在多个用户装置上计算出的平均上行链路路径损耗参数而确定的。
14. 根据权利要求13所述的计算机可读存储媒体，其中所述功率度量值是基于到所述 小区中的基站的平均路径损耗以及到邻区中的基站的平均路径损耗而确定的。
15. 根据权利要求13所述的计算机可读存储媒体，其中所述预定时间间隔是若干个小 时、天或周。
16. 根据权利要求9所述的计算机可读存储媒体，其中所述方法进一步包括查找指示 小区类型与功率控制参数集合之间的映射的查找表。
17. -种用于在无线网络内设定小区的上行功率控制参数的计算机可执行方法，所述 方法包括： 确定所述小区的功率度量值； 基于所述功率度量值确定所述小区的类型；以及 基于所述小区类型发射所述小区的功率控制参数集合。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述无线网络是长期演进（LTE)网络。
19. 根据权利要求17所述的方法，其中所述功率度量值是基于上行链路路径损耗参数 而确定的。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中所述上行链路路径损耗参数包含：到服务小区 的损耗部分，所述到服务小区的损耗部分指示在用户装置与基站之间的路径损耗；以及到 邻区的损耗部分，所述到邻区的损耗部分指示在所述用户装置与位于邻区处的基站之间的 路径损耗。
21. 根据权利要求17所述的方法，其中所述功率度量值是基于经过预定时间间隔在多 个用户装置上计算出的平均上行链路路径损耗参数而确定的。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述功率度量值是基于到所述小区中的基站的 平均路径损耗以及到邻区中的基站的平均路径损耗而确定的。
23. 根据权利要求21所述的方法，其中所述预定时间间隔是若干个小时、天或周。
24. 根据权利要求17所述的方法，其进一步包括查找指示小区类型与功率控制参数集 合之间的映射的查找表。
【文档编号】H04W52/18GK104285479SQ201380024884
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】巢志骏, 侯赛因·尼克泊, 马江镭 申请人:华为技术有限公司