[发明专利]基于干扰限制的家庭基站功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别用于OFDMA两层网络中的功率控制分配实现方案，属于通信技术领域。

 

背景技术

随着通信行业的持续发展，用户越来越多，宏蜂窝小区的通信要求也是越来越高，小区内用户的覆盖问题也越来越需要得到更好的解决。研究表明，在宏蜂窝小区中,大约2/3的语音业务和超过70%的数据业务发生在室内。而随着人们对数据业务需求的增强,这一比例还会进一步升高。电磁波穿透建筑物会受到很大的穿透损耗,导致信号质量大幅度下降,因此如何为如此高比例的室内通信提供质量保证是通信人员必须面对的问题。室内覆盖的好坏是移动网络服务质量的重要体现，对于手机用户来说，室内覆盖质量已成为影响客户在网稳定性的重要原因。针对室内覆盖问题,家庭基站的建立被提出。家庭基站的提出有很重要的意义。家庭基站是一种毫微微米蜂窝基站，面向住宅或企业环境，一般通过有线网络连接运营商核心网络。已经在在3GPP的长期演进（LTE）项目中得到了应用。

LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，是3G与4G技术之间的一个过渡，改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。

与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。LTE下行链路主要采用OFDMA技术。OFDMA是OFDM技术的演进，在利用OFDM对信道进行子载波化后，在部分子载波上加载传输数据的传输技术。OFDM系统有着优越的性能，其优点主要包括：(1) 频谱利用率较高，(2) 抗频率选择性衰落和窄带干扰能力强，(3) 抗符号间干扰能力强，(4) OFDM系统可以方便地与其它接入方式结合使用，比如多载波码分多址MC-CDMA，跳频OFDMA，OFDM-TDMA等，拓展了OFDM的应用环境。

功率控制是为使小区内所有移动台到达基站时信号电平基本维持在相等水平、通信质量维持在一个可接收水平，对移动台功率进行的控制。功率控制分为前向与反向功率控制，反向功率控制又分为开环功率控制和闭环功率控制，闭环功率控制细分为外环功率控制和内环功率控制。功率控制是一项关键技术。由于远近效应和自干扰问题，功率控制是否有效直接决定了系统是否可用。功率控制既能符合最低的通信要求，同时又避免对其他用户信号产生不必要的干扰。功率控制的作用是减少系统内的相互干扰，使系统容量最大化。

在宏基站与家庭基站的两层网络模型中，在共频谱的通信过程中，基站与用户，基站与基站之间会存在干扰。在下行链路的数据传输过程中，家庭基站的发射功率过大则对其他家庭基站的用户和宏用户会产生很大的干扰，过小则会影响家庭基站用户的性能。所以通过调节家庭基站的发射功率的大小可以控制用户的性能和对宏用户的干扰，如何调节家庭基站的发射功率来提高家庭基站用户的性能和满足对宏用户的干扰限制问题需要解决。

博弈论是一种很重要的数学方法，它把研究对象分别看作博弈参与者，对象的选择看作策略空间，以效用函数的形式来表达需要研究的目标。博弈论在各个领域中得到了广泛的应用。在研究的通信问题中，利用博弈模型来解决用户性能优化提高问题。

 

发明内容

技术问题：本发明的目的是在于提供一种在OFDMA家庭基站系统中下行链路上功率控制方法来提高用户的性能。在博弈论的基础上，将家庭基站看作是博弈参与者，家庭基站的发射功率当作是参与者的策略空间，家庭基站用户与宏用户的性能问题体现在博弈的效用函数当中。该方法能保证家庭基站用户的性能得到提高和满足对宏用户的干扰限制要求。

技术方案：本发明在OFDAM系统中家庭基站网络下行链路上用户的性能提高和干扰限制问题，通过功率控制算法来提高家庭基站用户的性能，同时能满足宏用户的干扰门限值要求。在博弈模型中，研究目标通过效用函数来表示，随后根据这个问题提出了基于博弈模型的效用函数，这个效用函数中除了和家庭基站本身的用户性能相关外还引进了关于宏用户干扰限制的因素，这样在这个效用函数中就同时表达了需要考虑的目标因素。

如图1所示，考虑在一个宏小区内，随机分布一部分家庭基站以及宏用户，每个家庭基站范围内随机分布一个家庭用户，将整个信道分成几个子信道，每个宏用户占用一个子信道，家庭基站在所以信道上都可以进行数据传输。所以在每个子信道上，家庭基站与家庭用户之间会产生干扰，家庭基站也会对宏用户产生干扰。