CN102017712A - 用于软切换期间功率控制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种当用户设备(18)通过下行链路信道(17)和上行链路信道(16)上的无线接口与两个或更多无线基站(15a，15b)通信时，获得通信网络***中软切换期间的有效功率控制的方法和装置。在所述下行链路信道(17)上接收来自所述两个或更多无线基站(15a，15b)的传输功率控制(TPC)命令；分析所述接收的传输功率控制命令并基于所述分析的传输功率控制命令调整所述上行链路信道(16)上的功率偏移。

Description

用于软切换期间功率控制的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种通信网络***中的方法和装置，更具体地，涉及一种允许软切换期间有效功率控制的装置以及实现这种控制的方法。
背景技术
功率控制和软切换是宽带码分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，WCDMA)空中接口的两个关键因素。
功率控制用于持续地调整传输功率使得接收质量足够好，但不会更好。这样，产生不超过必要的干扰。功率控制的原理在于接收机发送功率控制命令，“传输功率控制(Transmit Power Control，TPC)位”，每个指示“向下”或者“向上”，取决于其接收质量是否足够好。
软切换提供快速衰落无线环境中的增益，通常称为“宏分集”。用户设备此时同时与两个或更多基站通信。如果至少一个无线链路具有足够好的质量，则整体质量足够好。
功率控制保证这种情况。每个基站根据其接收质量发送功率控制命令。用户设备组合功率控制命令并且仅在所有基站请求功率增大时增大其功率，否则用户设备降低其功率。
在上行链路(UL)，每个基站接收并尝试解码用户设备发送的数据。这种尝试的结果然后被传递到分集组合单元(位于无线网络控制器RNC中)，分集组合单元接收来自所有相关基站的数据。分集组合单元考虑从所有相关基站接收的数据，并选择最有可能是正确的数据。
注意，任何特定基站一般不能正确地解码用户设备发送的所有或者甚至大部分数据。这是因为用户设备的传输功率被设定使得只有当前最有利的基站才能获得足够好的质量。
在从用户设备到无线基站的上行链路上，不同上行链路信道的传输功率通常相对于参考信道而设置，例如宽带码分多址(WCDMA)中的专用物理控制信道(Dedicated Physical Control Channel，DPCCH)。相对于参考信道的功率差值称为功率偏移，即上行链路信道上的传输功率值由预定参考功率值加上功率偏移值而确定。
虽然用户设备发送的大部分数据直接朝向网络中的一个或多个目的地，一些数据计划由基站直接使用。在第3代合作伙伴计划(ThirdGeneration Partnership Project，3GPP)Rel.99中，这样的数据是上行链路专用物理控制信道，或上行链路DPCCH的一部分。这样的数据的例子是用于下行链路功率控制的传输功率控制(TPC)字段以及反馈(FB)字段。在3GPP Rel.5中，引入了具有更多这种类型的数据字段的附加上行链路物理控制信道，HS-DPCCH，特别是用于高速下行链路共享信道(High-Speed Downlink Shared Channel，HS-DSCH)的应答字段。这些数据字段中的一部分计划由所有相关基站使用，而其他字段由一个特定基站使用。
对于UL DPCCH，当特定基站不能解码其需要的数据时，在软切换中这种类型的数据出现问题。这会导致基站中的重要功能的性能下降，例如下行链路功率控制或自动重传的性能下降。
对于UL DPCCH，上述问题的传统解决方式是：针对将由所有相关基站解码的数据字段，使用固定的较高功率(或者相等的，重复位)。然而，这种传统解决方式具有较高功率消耗和较大干扰的缺陷，甚至在不需要额外功率的情况下也是如此。
对于UL HS-DPCCH，问题在于当上行链路(UL)功率由非高速(non-HS)服务小区控制时，HS-DPCCH传输功率减小(因为用户设备正在接近该非高速小区)。由此，传输HS-DPCCH功率不足以克服其UL路径损耗返回到HS服务小区并且HS-DPCCH性能变得非常差。基站不能解码来自HS-DPCCH的正确信息(例如，错误信道质量指示(Channel Quality Indication，CQI)或者混合自动重传请求(HybridAutomatic Repeat Request，HARQ)应答(acknowledgement，ACK))，并使用这种错误信息调度传输。最后，HSDPA性能可能受到影响。
图2示出了不平衡UL/DL问题说明的例子，其中UE从RBS 15a服务的小区A(服务小区)移动到RBS 15b服务的小区B(非服务小区)，以箭头M示出。示图包括软切换区域，SHO。在图2的上部示图中小区A的Ec/No以21表示，小区B的Ec/No以22表示。在图2的下部示图中，小区A的路径损耗+IUL以23表示，小区B的路径损耗+IUL以24表示。UE跟随连续线25控制其Tx功率。如图2所示，在区域26中，小区A是服务小区但上行链路功率由小区B控制，这导致由服务小区A接收的HS-DPCCH质量不良，并且可能产生CQI或HARQ应答的错误检测。
与DPCCH的情况类似，对HS-DPCCH的传统解决方式是要么对软切换(SHO)用户和非SHO用户使用不同的功率偏移，要么使用ACK/NACK重复方法来提高质量。然而，场测试结果已经表明，在非平衡小区情况中，SHO用户的较大HS-SCCH功率偏移不会较大地提高HS-DPCCH的质量。
已经提出了一种HARQ反馈信道的有效功率设置，其中检测用于HARQ处理的反馈信息中的错误并且将该信息用于为反馈信道调整功率。然而，这种方法仅依赖于ACK/NACK传输并且仅在功率已经过低时起作用。
因此，需要软切换中改进的功率偏移控制。
发明内容
相应地，本发明的一个目标是提供一种改进的方法，用于当用户设备通过下行链路和上行链路信道上的无线接口与两个或更多无线基站通信时，获得通信网络***中软切换期间的有效功率控制。
根据本发明的第一方面，这一目标通过权利要求1特征部分定义的方法实现，其指定有效功率控制通过执行以下步骤的方法获得：在所述下行链路信道上接收来自所述两个或更多无线基站的传输功率控制(TPC)命令；分析所述接收的传输功率控制命令；并且，基于所述分析的传输功率控制命令调整所述上行链路信道上的功率偏移。
本发明的另一目标在于提供一种用户设备中的改进的装置，用于当用户设备通过下行链路和上行链路信道上的无线接口与两个或更多无线基站通信时，获得通信网络***中软切换期间的有效功率控制。
根据本发明的第二方面，该另一目标通过权利要求8特征部分定义的装置实现，其指定有效功率控制通过包含以下部件的装置实现：在所述下行链路信道上接收来自所述两个或更多无线基站的传输功率控制(TPC)命令的部件；分析所述接收的传输功率控制命令的部件；以及基于所述分析的传输功率控制命令调整所述上行链路信道上的功率偏移的部件。
从属权利要求中列出其他的实施例。
本发明的主要价值在于降低上行链路干扰和减小移动台中的功率消耗。
与传统的“OR”TPC组合算法类似，如果任何接收到的命令是“向下”命令，则移动台减小其传输功率，本发明还要求移动***立地解码来自所有相关小区的TPC命令，这是切实可行的。
本发明的其他目标和特征从以下结合附图的详细描述中变得明显。然而，应当理解的是附图仅用于阐述目的而不作为对发明的界限的定义，对发明的界限的定义应当参考所附的权利要求。应当进一步理解的是附图无需按比例绘制，除非另有指明，附图仅试图从概念上示出这里描述的结构和流程。
附图说明
在附图中，几个视图中类似的参考标记代表类似的元件：
图1是移动通信网络的示例模块图；
图2是移动通信网络中的非平衡上行链路/下行链路的示图；
图3是示出本发明方法的流程图；
图4是本发明的无线基站和用户设备的模块图。
具体实施方式
图1描述了通信***，例如宽带码分多址(WCDMA)***，包括无线接入网络(Radio Access Network，RAN)，例如UMTS地面无线接入网络(UTMS Terrestrial Radio Access Network，UTRAN)结构，包含至少一个无线基站(RBS)(或Node B)15a-b，其连接到一个或更多无线网络控制器(RNC)(图1中未示出)并且每个分别为小区A和B服务。RAN通过接口连接到核心网(Core Network，CN)，核心网可以是面向连接的外部CN，例如公共交换电话网络(Public Switched Telephone Network，PSTN)或者综合业务数字网络(Integrated Services Digital Network，ISDN)，和/或无连接外部CN，例如因特网。
RAN和CN为多个用户设备(UE)18(图1中仅示出一个)提供通信和控制。多个UE 18中的每个使用下行链路(DL)信道17和上行链路(UL)信道16通过无线或空中接口与至少一个RBS 15通信。在下行链路信道17上，RBS 15以相应的功率级别向每个用户设备18传输数据。在上行链路信道16上，用户设备18以相应的功率级别向RBS 15传输数据。如图1所示，在WCDMA中，当执行切换时，UE 18持续通过旧的RBS15a与通信***通信，至少到还与新的RBS 15b建立专用无线信道时为止。
根据本发明的优选实施例，这里的通信***描述为WCDMA通信***。然而，本领域技术人员明白本发明的方法和装置在所有通信***中都可很好工作，例如全球移动通信***(Global System for Mobilecommunications，GSM)或者长期演进(Long Term Evolution，LTE)***。用户设备18可以是移动台，例如移动电话(“蜂窝”电话)和具有移动终端的膝上计算机，并且因此可以是，例如能够与RAN交互语音和/或数据的便携、袖珍、手持、电脑包含或车载的移动设备。
根据本发明的优选实施例，针对将由所有基站解码的数据字段使用可变功率偏移。在一个或更多基站需要解码数据字段但又无法这样做时，调整功率偏移使其变大；否则，功率偏移是小的或为零。该方案基于接收的TPC命令或连同HARQ错误检测。
基于接收的TPC命令
一种调整功率偏移的机制在于移动台中接收的功率控制命令的组合处理。移动台统计来自服务小区和非服务小区二者的TPC命令。如果很多“向上”命令(＞＞50％)来自服务小区而～50％的“向上”来自非服务小区，这表示到服务小区的UL出现异常，在这种情况中移动台应当提高HS-DPCCH功率偏移。
例如，假设具有两个相关基站A和B的情况，使得A接收具有足够好质量的信号而B不是。然后，基站A将传输大约50％的“向上”命令和50％的“向下”命令，而基站B将传输比“向下”命令更多的“向上”命令。这是移动台能够检测到的情况。假设移动台知道存在一些数据字段，正确接收这些数据字段对基站B是重要的，且移动台一旦检测到上述情况，其应当对重要数据字段应用正的功率偏移。另一方面，如果移动台从两个基站接收到大约相同比例的“向上”命令，则减小功率偏移或将其设置为零。
该方案有数种变形。例如：
·当UE进行TPC命令组合时，每当接收的TPC“向上”命令被忽略时，都可增加功率偏移，而每当这种情况不发生时，都减小功率偏移。这需要针对偏移的上限、下限，以正常工作。注意：功率偏移仅用于信道的部分字段，例如，CQI字段，但是功率控制命令应用于整个信道。因此，如果应用TPC“向上”命令且功率偏移未改变，该字段的功率可能不必要地高，导致功率浪费。因此，需要减小该字段的功率偏移以保持质量足够好，既不太好也不太坏。
·一旦移动台进入SHO区域，HS-DPCCH功率偏移调整仅遵循来自服务小区的TPC命令以改善HS-DPCCH接收。这也需要针对偏移的上限、下限，以正常工作。否则，HS-DPCCH功率偏移可能变得非常大，导致不必要的高传输功率，这是因为该调整仅考虑DPCCH质量，而不是接收的HS-DPCCH质量。
基于接收的TPC命令和HS-DSCH HARQ状态二者
针对HS-DPCCH功率偏移调整，存在另一个能够利用的度量，即HS-DSCH HARQ状态。用户设备知道在其正确解码HS-DSCH数据后发送ACK，但是如果其仍然接收到来自服务小区的重传数据，这种情况表示UL质量不够好，导致不良的ACK传输。并且如果接收的来自服务小区的TPC命令大部分是“向上”命令，这也表示不良的UL质量。由此，接收的TPC命令连同HARQ状态可用于更好地标识UL质量。可基于这二者来调整HS-DPCCH功率偏移。
当用户设备18通过下行链路信道17和上行链路信道16上的无线接口与两个或更多无线基站通信时，获得通信网络***中软切换期间的有效功率控制的步骤如下，在图3中示出：
·在下行链路信道上接收来自所述两个或更多无线基站的传输功率控制(TPC)命令(步骤31)；
·分析所接收的传输功率控制命令(步骤32)；
·可选地，检测HARQ错误(步骤33)；
·基于所述分析的传输功率控制命令以及可选地还基于所述HARQ状态，调整所述上行链路信道上的功率偏移(步骤34)。
图4是示出了用户设备18和无线基站(RBS)15(例如Node B)的模块图，用于在用户设备18通过下行链路信道17和上行链路信道16上的无线接口与两个或更多无线基站通信时，获得通信网络***中软切换期间的有效功率控制。RBS 15包括无线发射机42和接收机41。发射机42通过下行链路信道17上的无线接口向用户设备18的接收机47发送数据。接收机41在上行链路信道16上接收来自用户设备18的数据。RBS15进一步包括用于控制由发射机42发送到用户设备18的TPC命令的部件43。
用户设备18包括：无线发射机46，被配置为通过上行链路信道16上的无线接口向RBS 15的接收机41发送数据分组；以及接收机47，被配置为在下行链路信道17上接收RBS 15的发射机42所发送的数据分组。用户设备18进一步包括用于分析接收的TPC命令和调整功率偏移的部件48。用于分析接收的TPC命令的部件48进一步被配置以检测HARQ错误并在调整功率偏移时使用HARQ状态。
因此，已经展示、描述并指出了应用于优选实施例的本发明的基本的新颖特征，可以理解，本领域技术人员能够对所示出的设备以及它们的操作在形式和细节上做出各种省略、替代和变形，而不脱离本发明的精神。例如，明确地认为以大致相同的方式执行大致相同功能以实现相同结果的这些元件和/或方法步骤的所有组合都落入本发明的范畴。此外，应当认识到的是，连同本发明的任何公开形式或实施例示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以与任何其他公开的或描述的或建议的形式或实施例合并作为设计选项的通用事项。因而，认为本发明仅由所附权利要求指出的范围而限定。
用于描述和声明本发明的表述，例如“包含”、“包括”、“合并”、“包含有”、“具有”、“是”，解释为非排他的形式，即允许未明确描述的项目、组件或元件存在。对单数的引用也解释为涉及复数，反之亦然。
所附权利要求中的括号中的数字意在用于帮助理解权利要求，而不应以任何方式解释为限制这些权利要求所要求保护的主题。

Claims (14)

1.一种当用户设备(18)通过下行链路信道(17)和上行链路信道(16)上的无线接口与两个或更多无线基站(15a，15b)通信时，获得通信网络***中软切换期间的有效功率控制的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
在所述下行链路信道(17)上接收来自所述两个或更多无线基站(15a，15b)的传输功率控制(TPC)命令；
分析所接收的传输功率控制命令；
基于所分析的传输功率控制命令，调整所述上行链路信道(16)上的功率偏移。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述两个或更多无线基站(15a，15b)发送向上传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当增大传输功率，并发送向下传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当减小所述传输功率，其特征在于所述方法进一步包括如下步骤：
当从所述两个或更多无线基站(15a，15b)接收到大致相同数目的向上命令时，减小所述功率偏移。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述两个或更多无线基站(15a，15b)发送向上传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当增大传输功率，并发送向下传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当减小所述传输功率，其特征在于所述方法进一步包括如下步骤：
当从所述两个或更多无线基站(15a，15b)接收到大致相同数目的向上命令时，将所述功率偏移设置为零。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述方法进一步包括如下步骤：定义功率偏移上限和功率偏移下限。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述方法进一步包括如下步骤：
在执行传输功率控制命令组合时，当所述用户设备(18)忽略向上命令时，增大所述功率偏移；
当遵循所述向上命令时，减小所述功率偏移。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述两个或更多无线基站(15a，15b)中的第一无线基站(15a)是所述软切换期间的服务无线基站，其特征在于所述方法进一步包括如下步骤：
根据来自所述服务无线基站(15a)的所述传输功率控制命令，调整所述功率偏移。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法进一步包括如下步骤：
当调整所述功率偏移时，使用混合自动重传请求(HARQ)状态。
8.一种用户设备(18)中的装置，用于在所述用户设备(18)通过下行链路信道(17)和上行链路信道(16)上的无线接口与两个或更多无线基站(15a，15b)通信时，获得通信网络***中软切换期间的有效功率控制，其特征在于该装置包括：
在所述下行链路信道(17)上接收来自所述两个或更多无线基站(15a，15b)的传输功率控制(TPC)命令的部件(47)；
分析所接收的传输功率控制命令的部件(48)；
基于所分析的传输功率控制命令而调整所述上行链路信道(16)上的功率偏移的部件(48)。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述两个或更多无线基站(15a，15b)被配置为发送向上传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当增大传输功率，并发送向下传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当减小所述传输功率，其特征在于所述装置进一步包括：
当从所述两个或更多无线基站(15a，15b)接收到大致相同数目的向上命令时减小所述功率偏移的部件。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所述两个或更多无线基站(15a，15b)被配置为发送向上传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当增大传输功率，并发送向下传输功率控制命令以指示所述用户设备(18)应当减小所述传输功率，其特征在于所述装置进一步包括：
当从所述两个或更多无线基站(15a，15b)接收到大致相同数目的向上命令时将所述功率偏移设置为零的部件。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于所述功率偏移具有上限和下限。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于所述装置进一步包括：
在执行传输功率控制命令组合时、当所述用户设备(18)忽略向上命令时增大所述功率偏移的部件；
当遵循所述向上命令时减小所述功率偏移的部件。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述两个或更多无线基站(15a，15b)中的第一无线基站(15a)是所述软切换期间的服务无线基站，其特征在于用于调整所述功率偏移的部件(48)被配置为根据来自所述服务无线基站(15a)的所述传输功率控制命令来调整所述功率偏移。
14.如权利要求8所述的装置，其特征在于所述装置进一步包括：当调整所述功率偏移时使用混合自动重传请求(HARQ)状态的部件(48)。
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