一种用于异构网络上行链路的功率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种用于异构网络上行链路的功 率控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动通信用户数量和业务流量的快速增长，一方面，人们期望未来移动通信 系统能提供更高的数据传输速率，另一方面，这会导致能耗的急剧增加。因此，数据传输速 率和系统能量效率成为反映系统性能的重要指标。考虑系统的能量消耗，针对用户密度非 常大的蜂窝网络，基于移动终端功率控制的研宄，对于节省能量消耗的意义也日趋明显。
[0003] 传统的功率控制方法有如下三种：（1)无信道反转功率控制（NCI)的情况，此时为 所有用户设备提供相同的发射功率；（2)全部信道反转功率控制（CCI)的情况，此时基站接 收相同的功率；（3)部分信道反转功率控制（FCI)的情况，它是介于（1)和（2)两种情况之 间的。原有的功率控制方法虽然在技术上各有优点，但是却无法很好的同时保证数据传输 速率和能量效率都较高的情况。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种用于异构网络上行链路的功率控制方法，提高平均传输 速率及移动用户终端的能量效率，从而提升整个系统的性能。
[0005] 一种用于异构网络上行链路的功率分配方法，包括以下步骤：
[0006] (1)系统初始化：
[0007] (1-1)用户设备（UserEquipment，UE)请求接入无线访问接入点 (WirelessAccessPoint,AP)；
[0008] (1-2)AP根据当前网络中用户设备的接入请求，更新系统信息，包括：服务用户数 量N、AP与所有服务用户的平均距离Cltl以及基准上行发射功率P。；
[0009] ⑵计算用户设备呵与AP之间的距离 [0010] (2-1)用户设备UEi发送上行导频信号；
[0011] (2-2)AP接收上行导频信号，并根据导频信号经历的路径损耗来确定耶1与AP的 距尚di-!，其中i= 1，2, 3, ? ??，N;
[0012] ⑶AP判断呵是否是第一个接入用户，若是，则UEi将距离du与预设基准距离进 行对比，并根据基准上行发射功率，对上行功率进行控制；若不是第一个接入用户，则UEJf 距离Cli」与平均距离d^进行对比，并参考基准上行发射功率P^，对上行功率进行控制。具体 为，用户设备提供与距离呈幂函数递减的上行功率，其表示式为Pu=kP^ (du/Ur(k、c均 为常数，C< 0)。
[0013] 在本发明的一个实施例中，所述步骤（2-2)中根据导频信号经历的路径损耗来确 定耶 1与AP的距离du，具体可根据下式反向推算：
[0014] 路径损耗公式为巧%其中A是传播系数，a是路径损耗因子，Ps是用户 发送的导频信号功率，匕是AP接收的导频信号功率。
[0015] 本发明提出的方案规定用户的上行发射功率与用户和对应AP之间的距离成幂函 数递减关系，那么离AP较近的用户就可以利用较好的信道条件以更高的发射功率进行数 据传输，这有利于提高整个系统的吞吐量，换言之，提高了整个通信系统的平均传输速率， 另外，离AP较远的用户使用较低的上行发射功率进行数据传输，那么在通信中断状况大体 相同的情况下，这种适当降低发射功率的方法可有效改善能量效率。总体来说，本发明提出 的方案与现有功率控制技术相比，能够在提高平均传输速率的同时在一定程度上优化移动 用户终端的能量效率，从而使整个系统的性能得到有效地提升。
【附图说明】
[0016] 图1为异构网络系统模型示意图；
[0017] 图2为本发明流程图；
[0018] 图3为本发明与传统的功率分配策略下的平均传输速率仿真对比图；
[0019] 图4为本发明与传统的功率分配策略下的系统能量效率仿真对比图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021] 图1为一种U/C(用户数据层面和控制层面）分离异构网络的系统模型示意图。其 中，一个宏小区（microcell)包含M个微小区（smallcell)，每个微小区中有一个AP为其 中N个用户提供服务。UE和AP均服从泊松分布?AP和?UE，其密度分别为Aap和AUE。根 据泊松分布的特性，任何小区的几何特征都与其中一个小区一致。于是，我们可以将其中一 个小区的分析结论扩展到蜂窝网络中的所有小区。
[0022] 图2为本发明流程图，具体包括以下几个步骤：
[0023] 1.进行系统初始化
[0024] 考虑某一个微小区APtl，用户UEc^AP^请求接入，AP淑据当前网络中UE^的接入 请求，更新服务用户数N= 20、所有服务用户与APtl的平均距离Cltl= 30m及基准上行发射功 率Ptl=IOOmw等系统信息，并将更新的系统信息发送给所有服务用户，作为参考值以备用；
[0025] 2.计算用户设备与AP之间的距离
[0026] 用户设备UEtl向AP。发送上行导频信号Ps= 200mw，AP。接收上行导频信号为Pr = 120mw，根据导频信号经历的路径损耗，可计算UEcr^AP的距离dU= 50m;
[0027] 3.进行上行功率控制
[0028] AP判断耶1是否是第一个接入用户，若是，则UEi将距离du与基准距离进行对比， 并根据基准上行发射功率，对上行功率进行控制；若不是第一个接入用户，则将距离Cltl。与 平均距离dQ进行对比，根据公式Pclq=kPjdaj/d。)％取k= 3，c= -1，PQ= 100mw，可得UE0 发射的上行功率Pclci= 180mw。
[0029] 在本专利中，我们考虑路径衰减模型为简单的单斜率路径损耗模型（simple one-slopepath-lossmodel)，假设用户所发射的上行信号经过信道衰落后，仅受到其余 小区中AP的信道干扰，信号在信道中历经瑞利衰落h，其信道功率增益为IhiI2,则本小区
【主权项】
1. 一种用于异构网络上行链路的功率控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步 骤： (1) 系统初始化： (1-1)用户设备UE请求接入无线访问接入点AP ; (1-2)AP根据当前网络中用户设备的接入请求，更新系统信息，包括：服务用户数量N、 AP与所有服务用户的平均距离Cltl以及基准上行发射功率P ^ (2) 计算用户设备耶1与AP之间的距离，包括如下步骤： (2-1)用户设备UEi发送上行导频信号： (2-2) AP接收上行导频信号，并根据导频信号经历的路径损耗来确定耶1与AP的距离 Cli」，其中 i = 1，2,3，···，Ν; (3) AP判断耶1是否是第一个接入用户，若是，则UE i将距离d u与预设基准距离进行对 比，并根据基准上行发射功率，对上行功率进行控制；若不是第一个接入用户，则UEi将距离 Cli」与平均距离d ^进行对比，并参考基准上行发射功率P ^，对上行功率进行控制，具体为，用 户设备提供与距离呈幂函数递减的上行功率，其表示式为Pu= IcPci(Cli iMci)S其中k、c均 为常数，c < 0。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2-2)中根据导频信号经历的路径 损耗来确定1^与AP的距离d u，具体可根据下式反向推算： 路径损耗公式为巧其中λ是传播系数，α是路径损耗因子，Ps是用户发送 的导频信号功率，匕是AP接收的导频信号功率。
【专利摘要】本发明公开了一种用于异构网络(HetNet)上行链路的功率控制方法，具体为：首先定位用户设备(UE)与对应接入点(AP)的距离，即UE向对应AP发送上行导频信号，AP接收上行导频信号后根据导频信号经历的路径损耗确定UE与对应AP的距离。在同一个微小区内，对离AP不同距离的用户提供不同的上行功率，此上行功率与距离呈幂函数递减的关系，即用户距离AP越近，发射的上行功率越大。本发明AP和UE的位置分别建模为两个独立的齐次泊松点分布(PPP分布)，并借助随机几何研究该系统的性能。仿真结果分析证明，与传统的功率控制策略相比，本发明在提高平均传输速率的同时，也在一定程度上优化了能量效率，从而使整个系统的性能得到有效提升。
【IPC分类】H04W52-26, H04W52-14
【公开号】CN104853425
【申请号】CN201510275599
【发明人】张靖, 郑加强, 张艳霞, 葛晓虎
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月26日