用于微小区的基于最优化理论的上行链路功率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种微小区上行功率控制方法，尤其是设及一种用于微小区的基于最 优化理论的上行链路功率控制方法。
【背景技术】
[0002] 为了增加传统的仅部署宏小区（即Marcocell)的蜂窝移动通信网络的容量和/ 或覆盖，在LTE-Advanced(简称LTE-A)系统中，考虑可W在宏小区的覆盖范围内W共信道 (即co-channel)方式部署一些低功率的微小区（即smallcells)，比如Pico小区；由此 所致的网络通常被称为异构网（即heterogeneousnetworks,简称HetNets)。
[0003] 当在宏小区内部署了多个可W开放给所有网络用户进行访问的微小区时，一些用 户设备可W由微小区进行服务，从而减轻宏小区的负担，实现负载平衡。
[0004] 在LTE-A系统中，不论是宏小区还是微小区，其对应的基站（eNB)会发送参考符 号，并且各个基站所发送的参考符号之间是互相正交的。每个用户设备会测量从其周围的 基站（包括其服务基站）接收的参考符号的功率。并且，任意一个用户设备均会将其测量 的参考符号接收功率（即referencesymbolreceivedpowers,简称RSRPs)报告给其服务 基站。
[000引对于任意一个用户设备肥,，用表示其周围基站的小区索引的集合。并且，用 RSRPi,表示肥,测量的从基站i接收的参考符号的功率，那么常规的基于测量的参考符号接 收功率的小区关联准则可W表达如下：
[000引妨/_/化,、。巧二argmax;,';(做巧/Jh/G八(立;' (I)
[0007] 上述准则的含义是，UE,将关联到其测量的从其周围基站接收的参考符号的功率 最大的那个基站。
[000引在宏小区与微小区共信道部署的异构网中，如果仍然应用如（1)中所给出的小区 关联准则，那么相比于微小区，将有更多的用户设备被关联到宏小区，原因是宏小区基站的 发送功率远大于微小区基站的发送功率。在运种情况下，微小区的可用资源没有得到充分 的利用，而在宏小区中，对于可用资源的竞争会很激烈。为了更有效地利用由微小区提供的 潜在负载平衡功能，"3GPP，Rl-094225,DLperformancewithhotzonecells,RANl#58b"给 出了一种方案，对于部署有宏小区与微小区的异构网，对任意一个肥，，使用如下的小区关 联准则：
[0009] 保//_巧加唯二泌gimx:,';{/爛/;+知地山/e八记 （2)
[0010] 上述准则的含义是，肥，将关联到其测量的从其周围基站接收的参考符号的功率 与相应基站的偏置值化iasi)之和最大的那个基站（宏小区基站或微小区基站）。
[0011] 在上述等式（2)中，对于宏小区，偏置值为0 ;而对于每个微小区，偏置值为一个 非负值，从而可W有更多的用户设备由微小区服务。由于偏置值的使用相当于给予了微小 区扩展用户设备关联的范围的能力，因此运个过程叫作微小区的覆盖范围扩展（即range extension,简称RE)，上述偏置值也叫作覆盖范围扩展偏置值。
[0012] 在异构网中，是在每个宏小区的覆盖范围内W共信道方式部署一些微小区，宏小 区的覆盖范围与部署在其中的那些微小区的覆盖范围是相互重叠的。因此，在异构网中，宏 小区与其覆盖范围内的微小区之间的干扰远强于宏小区与相邻宏小区之间的干扰。具体而 言，一方面，位于宏基站（即MacroeNB，简称MeNB)附近的被某个微小区所服务的用户设备 (即Pico肥，简称P肥）会干扰宏基站对上行链路信号的接收。另一方面，位于微小区覆盖 范围附近的被宏小区所服务的用户设备（即MacroUE，简称M肥）会干扰相应微基站（即 PicoeNB，简称化NB)对上行链路信号的接收。
[0013] 若所有微小区都开启了覆盖范围扩展（即R巧功能，微小区覆盖范围附近的一些 原先被宏小区所服务的用户设备将会被重新关联到微小区，运样就会减少被宏小区所服务 的用户设备对相应微基站的上行链路干扰。但是由微小区的覆盖范围扩展功能所导致的运 些与相应微小区关联的用户设备（即RE-resultedP肥S)可能会反过来对宏基站的上行链 路信号接收带来明显的（甚至是严重的）干扰。
[0014] 在图1中，W-个宏小区为例，展示了宏小区与微小区共信道部署场景下的上行 链路小区间干扰情况。
[0015] 在传统的仅部署宏小区的蜂窝移动通信网络中，作为一种对抗上行链路小区间干 扰的有效机制，上行链路功率控制（即powercontrol,简称PC)已被广泛研究。在3GPP LTE/LTE-A系统中，开环的（即open-loop)"分数功率控制（即fractionalpowercontrol, 简称FPC)方案"已被3GPP标注化组织采纳来作为在宏小区中进行应用的一种上行链路功 率控制方案。
[0016] 在FPC方案中，对于任意一个给定的用户设备，会首先计算其在频域内的一个物 理资源模块（physicalresourceblock,简称PRB)上的发射功率，然后该用户设备所采 用的上行发射功率会随着分配给所述用户设备的PRB个数的变化而变化。根据"3GPPTS 36.213 (v9.0.0)，Evolveduniversalterrestrialradioaccess(E-UTRA);Physical layerprocedures"W及"A.SimonssonandA.Furuskix：?Uplinkpowercontrolin LTE-overviewandperformance,IE邸VTCFall2008,pp. 1-5,Sept. 2008"，对于任意一个 用户设备UEi，FPC方案的具体的计算公式如下式所示：
[0018] 在上述公式（3)中，戶,fafW是可允许的用户设备的最大发射功率，变量Mi表示当 前分配给肥1的PRB个数。参数aG[0，1]被称为部分路径损耗补偿因子，用W表征FPC方案中对大尺度衰落的补偿量。a的值是W小区特定方式来设定的，即被同一小区所服务 的所有用户设备都会采用相同的a值；具体而言，a的取值范围是（0,0.4,0. 5,0. 6,0. 7， 0. 8,0. 9,1}，会由高层信令使用3比特信息来指定本小区所使用的数值。变量边芝胃 表示肥1测量所得的下行链路上的路径损耗（即pathloss，简称化）。需要注意的是，在 3GPP标准化组织的所有正式文件中，一个与路径损耗相关的对数域变量（单位为地）表示 相应路损的绝对值（例如，如果路径损耗为-10地，相应的对数域路径损耗变量的值就等 于10地）。参数？。"8"^是系统指定的功率基准值，可^反应上行链路的接收端（即基站侧） 的干扰与噪声水平。P。WBml的值通常是W小区特定方式来设定的，即被同一小区所服务的所 有用户设备都会采用相同的？。^8?'>值，当然，作为一个可选的方式，也可W对于每个用户设 备再加上一个用户设备特定的修正值。
[0019] 根据"S.Sesia,I.Toufik,andM.Baker,LTE-TheUMTSLongTermEvolution=Rro mTheorytoPractice,Wiley, 2011"和"C.CastelIanosetc.，Performanceofuplink fractionalpowercontrolinUTRANLTE,IE邸VTCSpring2008,pp. 2517-2521，May 2008"在实际的网络部署中，可W通过网络优化来对参数a和勺值进行合理设定。
[0020] 对于宏小区与微小区共信道部署场景，为了最大限度地减小部署微小区对网络带 来的负面影响，所有的宏小区（即Macro层）继续使用已经普遍应用于宏小区的如公式（3) 所示的FPC方案。对于新部署入网络中的所有微小区（即Pico层），无论是使用FPC方案还 是另外一种上行功率控制方案，由于任意一个宏小区的覆盖范围与部署在其中的那些微小 区的覆盖范围是相互重叠的，Pico层的上行链路功率设定和Macro层的上行链路功率设定 都可能会有相互之间的负面影响。具体而言，当某个宏小区执行FPC方案来对被其服务的 MUEs进行上行链路功率设定时，部署在其覆盖范围之内的一个或多个微小区可能会在同时 通过执行某种上行功率控制方案来调整某些P肥S的上行链路发射功率，从而使得具有广 播特性的无线通信传输环境发生变化（也就是说，会使得宏小区所对应的上行链路的无线 信道条件发生变化）；运就将导致宏小区根据之前的上行链路信道条件来为某些M肥S所设 定的发射功率变得无效，也就是说，PUEs所产生的对宏小区的上行链路干扰的动态变化会 使得运些MUEs的功率设定可能无法满足相应的业务质量（即如alityofService,简称 Qo巧要求。相似地，M肥S所产生的对微小区上行链路干扰的动态变化也会导致微小区为某 些PUEs所设定的发射功率其实是无效的。
[0021] 所W，对于宏小区与微小区共信道部署场景，现有的上行链路功率控制方案需要 得到必要的改进和增强，因为现有的上行链路功率控制方案并未考虑Macro层和Pico层相 互之间的上行链路干扰的动态变化，因而无法确保上行链路的业务质量要求。
[0022] 设计最优的增强型上行链路功率控制方案的途径就是利用全局网络优化来对 Macro层和Pico层的上行链路功率设定进行联合优化。但是使用运种方法会带来下列的影 响：i)被3GPP获准后已经普遍应用于宏小区的上行链路功率控制方案将会发生变化；ii) 由网络全局优化所产生的"各基站间通过有线回程链路进行信息交换所