一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法
【專利摘要】本發(fā)明一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，包括：S1、用戶依據(jù)其在小區(qū)內(nèi)的位置，設(shè)置平衡因子，并初始化發(fā)射功率；S2、測(cè)量用戶在其歸屬基站接收端的增益干擾噪聲比，得出用戶的信號(hào)干擾噪聲比；S3、引入松弛因子，通過平衡因子計(jì)算注水水平調(diào)節(jié)因子；S4、初始化信干噪比門限，并根據(jù)所述的信干噪比、發(fā)射功率和注水水平調(diào)節(jié)因子，對(duì)用戶的發(fā)射功率進(jìn)行迭代，并且根據(jù)迭代的更新獲得的信干噪比；S5、根據(jù)用戶的信干噪比門限和最大發(fā)射功率，更新注水水平因子；S6、如果對(duì)于所有的用戶，都能滿足精度約束條件，則算法結(jié)束，否則返回步驟S2。本發(fā)明保證用戶信干噪比的同時(shí)，提高了近域遠(yuǎn)域用戶的公平性。
【專利說明】一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，由于越來越多的通信終端接入需求而使得頻譜資源日益緊缺。運(yùn)營(yíng)商逐漸重視無線頻譜資源的重要性，它不僅是一種有限而又寶貴的自然資源，甚至更是一種戰(zhàn)略資源。因此，如何合理、有效、經(jīng)濟(jì)的利用日益緊缺的無線頻譜資源，是無線通信領(lǐng)域越來越受到重視的問題。
[0003]目前的3GPP LTE (Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn))系統(tǒng)中，所采用的是基于正交頻分復(fù)用多址(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)技術(shù)。OFDMA和3G所用的CDMA技術(shù)有明顯的區(qū)別，性能相比有很大的提高，也提出了更為嚴(yán)格的要求，例如，3GPP提出的通信速率和頻譜的利用效率，在系統(tǒng)帶寬為20MHz的前提下，下行峰值速率為100Mbps，上行峰值速率為50Mbps。另外，提高小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量和通信可靠性也至關(guān)重要。為了滿足高速數(shù)據(jù)服務(wù)要求，充分發(fā)揮有限的頻譜資源的效益，必須在部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)要盡最大的可能使頻率的復(fù)用因子等于1，也就是說相鄰的小區(qū)使用相同的頻率資源。
[0004]然而，在LTE多小區(qū)并存或者是宏站小區(qū)和多小站共存的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，小區(qū)間的共道干擾成為用戶性能提升的主要制約因素。例如，在較為現(xiàn)實(shí)的宏站小區(qū)和多小站共存的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，即存在大站之間同層干擾，也包含大站與小站之間的跨層干擾。在LTE系統(tǒng)中，上行功率控制是非常重要的環(huán)節(jié)，上行功率控制可以有效抑制用戶間的干擾，從而提高頻譜效率。然而，目前標(biāo)準(zhǔn)中沒有最終的確定具體的方法。
[0005]在現(xiàn)行的LTE系統(tǒng)中，小區(qū)邊緣UE(User Equipment,用戶設(shè)備)和中心UE存在的性能差異是移動(dòng)通訊領(lǐng)域的一個(gè)重大的難題。雖然多天線技術(shù)的使用可以提高小區(qū)中心的數(shù)據(jù)率，但是卻很難提高小區(qū)邊緣的性能。小區(qū)邊緣由于SINR (Signal to Interferenceplus Noise Ratio,信干噪比)較低。因此隨著系統(tǒng)采用的天線數(shù)量增多，小區(qū)中心的性能可能會(huì)不斷提高，單小區(qū)邊緣的性能卻很難改善。此外，小區(qū)中心可以使用的高階調(diào)制方式也很難在小區(qū)邊緣使用，造成小區(qū)中心和小區(qū)邊緣的性能差異越來越大。
[0006]本發(fā)明關(guān)注多小區(qū)LTE系統(tǒng)通信場(chǎng)景中，把距離基站遠(yuǎn)近不同的用戶分為近遠(yuǎn)域，即距離基站一定距離以內(nèi)的區(qū)域?yàn)榻?，其余則為遠(yuǎn)域。遠(yuǎn)域用戶由于干擾等導(dǎo)致SINR很難達(dá)到門限，因?yàn)榫嚯x干擾基站較近，因此無論怎樣增加功率都不能達(dá)到SINR平衡。本發(fā)明針對(duì)LTE上行系統(tǒng)的頻譜資源和功率分配，提出了基于合作博弈的功率分配方法來降低小區(qū)之間的干擾，從而提高小區(qū)邊緣用戶的頻譜效率和小區(qū)用戶的平均頻譜效率。
[0007]David等人提出一種非合作博弈功率控制(non-cooperative power controlgame)的模型，并證明其存在納什均衡。然而，均衡解不一定是最優(yōu)解，因此，提出基于代價(jià)的非合作博弈功率控制問題。[0008]而文章“認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中基于納什議價(jià)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)，此算法可以保證每個(gè)用戶的QoS，但是它的最終收斂處的信干噪比為固定值，無法隨多只干擾和噪聲的變化而產(chǎn)生變化。文獻(xiàn)“Power control for wireless CDMA”提出了一套基于定價(jià)函數(shù)的功率控制算法，稱為Koskie-Gajic算法,此算法可以通過適當(dāng)?shù)慕档陀脩舻腟INR來獲得大幅降低發(fā)射功率的效果，然而不能充分保證各用戶的目標(biāo)SINR。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的主要目的在于設(shè)計(jì)一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法。通過改進(jìn)的博弈算法模型中引入的平衡因子a i，能夠保證距離基站較遠(yuǎn)用戶的信干噪比滿足通信的需求，使得用戶不再盲目的通過增大發(fā)射功率而增大信干噪比，因此改進(jìn)的算法能夠同時(shí)兼顧近遠(yuǎn)域用戶的效用。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括以下步驟:一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于包括如下步驟:
[0011]SI用戶i依據(jù)其在小區(qū)內(nèi)的位置，設(shè)置平衡因子a i，初始化其發(fā)射功率為
[0012]S2測(cè)量用戶i在其歸屬基站接收端的增益干擾噪聲比GlNRf ,并得出用戶i的信干噪比
[0013]S3在功率更新計(jì)算式
【權(quán)利要求】
1.一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于包括如下步驟: SI用戶i依據(jù)其在小區(qū)內(nèi)的位置，設(shè)置平衡因子a i，初始化其發(fā)射功率為分Γ..S2測(cè)量用戶i在其歸屬基站接收端的增益干擾噪聲比GINRf，并得出用戶i的信干噪比 S3在功率更新計(jì)算式 中引入與距離有關(guān)的調(diào)節(jié)因子<",得到新的功率

更新計(jì)算式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于，其 中所述步驟SI中所述的平衡因子^，可以按照如下式子設(shè)置:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于，其 中所述步驟S2中的接收端的增益干擾噪聲比GINUf，算法為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于，其⑴— ai中所述步驟S3中的注水水平調(diào)節(jié)因子為& = ^_____________5其中Y和#是相對(duì)于目標(biāo)信干噪比要求，即/f <#和功率約束#1 而引入的松弛因子，其中松弛因子可控制收斂的速度和改善收斂的狀況，取值為O到I之間，/f為根據(jù)用戶的最低用戶服務(wù)質(zhì)量保證設(shè)置的信干噪比門限，Ctt為用戶的最大發(fā)射功率。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于，其中




/yth所述步驟S4中的功率迭代方法為:￠4:1j7jgX ,


Pi
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于，其中所述步驟S5中的注水水平因子的更新方法為，
I； ((+ I) = I； (t) + // (pf' - p(；i； (/ +1) = λ； it) (?/f'1! — W), 其中，μ1和μ 2是可調(diào)整的步長(zhǎng)因子。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的 一種兼顧近遠(yuǎn)域用戶效用的功率協(xié)調(diào)方法，其特征在于，其中所述步驟S6中的收斂判決條件為|?;(? + 1) -, μ/(Η?)-其中，e為收斂精度。
【文檔編號(hào)】H04W52/34GK103428843SQ201310403695
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】楊春剛, 岳健, 李建東, 盛敏, 李紅艷, 劉勤, 劉偉, 馬英紅 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)