CN105307254A - 一种用户设备发射功率控制***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用户设备发射功率控制***及其控制方法，包括网络侧设备和用户设备；闭环功率控制时，用户设备则认为上一次发送上行信号对应的相关信道及功率参数已失去时效性，在本次上行业务数据发送前需要先发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制来重新确定信道质量参数，然后再根据更新后的信道质量参数配置上行业务数据传输的发射功率。开环功率控制时，用户设备发送上行业务数据的发射功率将根据前一次上行发射功率，用户设备测量到的当前下行信道质量变化，网络侧下发的开环功率控制命令，上行业务需求，以及用户设备发射功率能力多方面因素进行开环功率调整。本发明能提高功率控制准确度，同时降低下行功率控制信令的开销。

Description

一种用户设备发射功率控制***及其控制方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体而言，涉及用户机发射功率的控制。
背景技术
在无线通信领域中，用户设备发射功率控制非常重要。功率控制的准确度将影响到以下两方面需求：1.达到服务质量(QualityofService)所需的足够的每比特发送能量；2.最小化对***其他用户的干扰以及最大化用户设备电池寿命/续航的要求。为实现这一目的，用户设备发射功率控制必须自适应无线传播信道特征，包括路径损耗，阴影衰落，快速衰落，以及其他用户设备的干扰。
目前，通信***主要通过开环功率控制和闭环功率控制两种方法对用户设备发射功率进行控制。
上行开环功率控制方法：用户设备测量接收到的下行信号并估计当前上行信道质量；根据测量参数设定初始发射功率，做试探性发射。开环功率控制的主要特点是不需要反馈信息，***信令开销小，在无线信道突然变化时，可以快速响应变化，此外，它可以对功率进行较大范围的调整。然而，开环功率控制的准确度是建立在上行链路和下行链路具有一致衰落情况下的，但上行链路和下行链路的衰落情况一般是不一样的，这就导致了开环功率控制的准确度不会很高，只能起到粗略控制。
上行闭环功率控制方法：闭环功率控制需要网络侧和用户共同完成。闭环功率控制过程存在一个反馈控制环路，网络层设备接收到来自用户设备的平均载噪比(C/N)means,ul，并与要求的载噪比(C/N)threshold,ul进行比较，给出用户设备需要提高或降低发射功率的命令。具体地，若(C/N)means,ul<(C/N)threshold,ul,网络侧向用户设备发送将发射功率增大一个步长值的功率控制命令，用户设备接收到该命令后，将自身的发射功率增大一个步长值；反之，网络侧设备向用户设备发送将发射功率值减少一个步长值的功率控制命令，用户设备接收到该命令后，将自身的发射功率减少一个步长值。网络侧和用户按照这个规律循环往复。闭环功率控制能较好地自适应信道变化，但需要向用户设备反馈功率调整命令，一定程度上增加了网络的信令开销。对于一些下行容量有限的通信***，比如卫星通信***，过高的功率控制信令开销是难以承受的。
由此可见，两种功率控制方式在功率控制准确度和信令开销方面各有利弊。对于下行链路容量受限的***，需要改进功率控制方法，使之同时满足功率控制准确度和信令开销的要求。
发明内容
对于无线通信***(包括地面移动通信***，卫星通信***等)，为提高***上行链路接入概率和容量，准确的上行功率控制是有必要的，但这也意味着需要较大的下行功率控制信令开销，对于下行链路容量受限的***，这难以实现。本发明要解决的技术问题是针对下行链路容量受限的***提供一种用户设备发射功率控制***及其控制方法，能够在保证一定的功率控制准确度的同时，降低功率控制信令的开销。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用户设备发射功率控制***，包括网络侧设备和用户设备；
网络侧设备用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数，并将配置的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数发送给所述用户设备；
用户设备，用于接收网络侧设备配置的功率控制参数，并根据所述功率切换单元指示的功率控制模式，确定发送消息类型和相应的发射功率。
本发明中：
上述网络侧设备装置包括：
上行信号接收单元，用于接收用户设备发送的信号；
开环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数；
闭环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的闭环功率控制参数；
控制参数发送单元，用于将开环功率控制参数配置单元和闭环功率控制参数单元配置的各组功率控制参数通知给所述用户设备，用于所述用户设备确定所述上行信号的发射功率。
上述用户设备包括：
下行信号测量单元，用于测量接收到的下行信号功率电平和/或信号质量；
功率控制参数接收单元，用于接收和解析网络侧设备下发的上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数；
开环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算开环功率控制时对应的上行信号发射功率；
闭环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算闭环功率控制时对应的上行信号发射功率；
功率控制切换单元，用于判决开环功率控制和闭环功率控制的切换；
信号发送单元，根据功率控制切换单元的判决结果，以及开环功率控制/闭环功率控制参数确定单元的发射功率，发送上行信号。
本发明还提供了一种用户设备发射功率控制方法，包括用户设备根据功率控制切换单元的指示决定发送消息的类型和相应的功率控制方法，分别为用户设备上行闭环功率控制方法和用户设备上行开环功率控制方法；
用户设备上行闭环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为闭环功率控制时，用户设备则认为上一次发送上行信号对应的相关信道及功率参数已失去时效性，在本次上行业务数据发送前需要先发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制来重新确定信道质量参数，然后再根据更新后的信道质量参数配置上行业务数据传输的发射功率；
用户设备上行开环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备发送上行业务数据的发射功率将根据前一次上行发射功率，用户设备测量到的当前下行信道质量变化，网络侧设备下发的开环功率控制命令，上行业务需求，以及用户设备发射功率能力多方面因素进行开环功率调整；
所述功率控制切换单元的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否发生切换共同决定；当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指示为闭环功率控制模式，当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切换单元指示为开环功率控制模式。
进一步，定时器的时长可以配置为固定参数，或者由网络侧设备定期地通过下行链路将更新的定时器时长或者下行业务负荷播发给所有用户设备。
当用户设备成功完成一次上行信号发送时，就重启定时器。当定时器超时后，用户设备发送随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道，并重启定时器。
所述网络侧设备向用户设备发送功率控制参数，包括网络侧设备当前公共消息信道的发射功率，当前***上行干扰水平，闭环功率控制命令，***下行业务负荷情况或定时器的时长配置，用于所述用户设备确定上行信号的发射功率。
上述方法中：用户设备上行闭环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S101：用户设备先测量一段时间Tmeas内接收到的网络侧设备发送的公共消息信道信号的平均功率水平<PRx,public>；
步骤S102，用户设备解析网络侧设备下发的公共消息，包括公共消息信道的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT指示；
步骤S103：用户设备根据测量到的<PRx,public>，解析到的公共消息信道的发射功率PTx，public，估计下行路径损耗PLdl；
PLdl＝-<PRx,public>+PTx,public+GTx,station+GRx,ue
其中：GTx,station是网络侧设备的发射天线增益；
GRx,ue是用户设备的接收天线增益；
步骤S104：用户设备根据下行路径损耗PLdl，估计上行路径损耗PLul；若通信***为FDD模式，由于上行和下行链路使用不同频点的载波，这将造成上下行路损差异，需按下式进行修正：
PLul＝PLdl+Δpathloss
其中：Δpathloss为路径损耗修正值；
进一步，路径损耗修正值Δpathloss有两种方法确认：
方法一：用户设备根据(式.5)确定路径损耗修正值Δpathloss。
Δpathloss＝αlog10(ful/fdl)(式.5)
α是衰减因子，比如在自由空间传播时，α＝20。
ful,fdl分别是上行链路和下行链路的载波频点。
方法二：用户设备根据预先设定好的频点变化和路径损耗修正值之间的对应关系，确定路径损耗修正值。
步骤S105：用户设备根据步骤S104得到的上行路径损耗PLul，估计上行端到端的耦合损耗CLul，采用下式计算：
CLul＝-GTx,ue+PLul-GRx,station
＝PTx,public-<PRx,public>+Δpathloss+(GRx,ue-GTx,ue)+(GTx,station-GRx,station)
其中：GRx,station是网络侧设备的接收天线增益；
GTx,ue是用户设备的发射天线增益；
步骤S106：用户设备根据要求的信息速率Rb和备余量margin，同时结合上行干扰水平ΔIoT，计算所需的载噪比(C/Neff)target以及发射功率PTx；
(C/Neff)target＝10log(Rb)+(Eb/N0)target-Gencode+ΔIoT+margin
PTx＝(C/Neff)target+CLul+布尔兹曼常数
其中：f(ΔIoT)＝10log10(1+ΔIoT)。如果PTx高于用户设备最大发射功率PTx,max，则用户设备屏幕提示“需改善信道条件”，同时询问用户是否仍然发送消息，若用户仍坚持发送消息，则以最大发射功率发送；
如果PTx低于PTx,max，用户按PTx发送随机接入短消息；
步骤S107：若网络侧设备正确接收到用户设备的初始接入消息，发送确认回执；若用户设备需要进行功率调整，则产生相应的闭环功率控制命令，并将闭环功率控制命令告知用户设备；否则，不需要产生闭环功率控制命令，仅向用户设备反馈接收确认消息；
若网络侧的确认回执超时，用户则认为初始接入不成功，将以一定步长值逐步提高发射功率重新发送随机接入短消息，直到接入成功。
本方法中，用户设备上行开环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S201：当用户设备有发送上行业务的需求，且功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备测量当前网络侧设备发送的公共消息信道的平均信号功率水平<PRx,public>，并解析最新公共消息中的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT；
步骤S202：用户设备根据前一次上行发送信号对应的发射功率PTx,N-1来调整本次信号发射功率，计算公式如下：
PTx,N＝min{PTx,max,PTx,N-1+f(ΔIoT)-f(ΔPRx，public,ΔPTx，public)+TCP+f(Rb)}
其中，PTx,N是当前用户设备发送上行信号所需的发射功率；
PTx,N-1是用户设备前一次发送上行信号对应的发射功率；
f(ΔIOT)＝[f(ΔIoTN)-f(ΔIoTN-1)]，是两次发送上行信号对应的上行干扰水平ΔIoT的差异；
是两次发送上行信号时对应的路径损耗差异；
TCP是闭环功率控制指示；若前一次通信中，网络侧设备没有发送包含TCP命令的回执消息或没有回执消息，则计算中取0；
f(Rb)＝10log10(Rb(N)/Rb(N-1))，表示两次发送上行信号时采用不同信息速率造成的功率差异。
本发明的有益效果是：利用本发明提供的***以及通过改进的功率控制方法，可以提高功率控制准确度，同时降低下行功率控制信令的开销，尤其适合下行容量受限的无线通信***。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例提供的功率控制切换单元的工作流程示意图；
图2是本发明实施例提供的用户设备上行闭环功率控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的用户设备上行开环功率控制方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的用户设备结构示意图；
图5是本发明实施例提供的网络侧设备结构示意图；
图6是本发明实施例提供的用户设备发射功率控制***结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明提供的功率控制切换单元工作流程示意图，功率控制切换单元包括以下功能：当用户设备有发送上行业务数据发送的需求时，用户先检查功率控制切换单元的指示，从而决定当前消息发送的类型和相应的功率控制方法。
进一步，功率控制切换单元有两种工作模式指示，开环功率控制和闭环功率控制。工作模式的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否发生切换共同决定。
当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指示为闭环功率控制模式，即，为避免对其他用户设备的上行传输产生干扰的风险，用户设备在发送上行业务数据之前需要先发送一个随机接入短消息，并进行闭环功率控制，以重新估计信道质量，修正发射功率估计误差。用户设备上行闭环功率控制方法的具体实现方法见步骤S101～S107。在用户设备没有发送一个随机接入短消息前，不允许用户设备发送上行业务数据。
当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切换单元指示为开环功率控制模式。此时，用户设备可以根据前一次信号发送的相关参数，以及当前开环功率控制参数，确定本次消息的发射功率。用户设备上行开环功率控制方法的具体实现方法见步骤S201～S202。
进一步，定时器重启的方法可以是：
当用户设备成功完成一次上行信号发送时，就重启定时器；若在这个定时器时间期满时，用户设备没有成功完成另一次发送上行信号，那么就认为上一次发送上行信号时对应的相关信道及功率参数已失去时效性，需要发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道质量，修正发射功率估计误差。
或者，
当用户设备完成一次随机接入后，就重启定时器。在定时器时间期满前，用户设备都可以按照步骤S201～S202进行业务数据发送。定时器超时后，用户设备需重新发送随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道，并重启定时器。
进一步，定时器时长的配置方法可以是：
网络侧设备将根据实时的***性能和功率控制信令开销两方面要求来配置定时器的时长，并定期地通过下行链路将更新的定时器时长播发给所有用户设备。比如，若当前下行业务量较少，有较多的资源可用于功率控制信令的发送，则可配置较短的定时器时长，以提高用户功率控制准确度，从而提高***上行容量；若当前下行资源紧张，没有足够的资源用于功率控制信令的发送，则可配置较长的定时器时长。
或者，
网络侧设备定期向所有用户播发当前***下行业务负荷情况，用户设备根据预先设置好的***下行业务负荷情况和定时器时长的对应关系，确定当前定时器的时长。
或者，
定时器时长根据***性能要求和下行信令开销要求配置为固定参数。
图2是本发明提供的用户设备上行闭环功率控制方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤S101：用户设备先测量一段时间内(Tmeas)接收到的网络侧发送的公共消息信道信号的平均功率水平<PRx,public>。
需要注意的是，用户设备仅测量公共消息信道的接收信号功率，而不测量用户专用消息信道的接收功率。这样做的好处是，使得用户设备可以更精确地计算从网络侧到用户设备的路径损耗。
需说明的是，公共消息信道用于传输***信息，所有用户设备都可以接收并解析；用户专用消息信道用于传输特定用户的数据信息，仅特定用户设备可以解析。
具体地，用户设备要根据信道相干时间Tcoh选择合适的测量时间窗Tmeas来平滑接收到的公共信道的信号功率水平，即Tmeas需要大于Tcoh，从而消除快速衰落而不是阴影损耗的影响(比如云层损耗，建筑物或山丘的遮挡都属于阴影损耗)。举例说明，用户设备不同移动速度时的信道参数和所需的最小测量时间窗口Tmeas。
表1用户设备不同移动速度时的信道参数和最小测量时间窗口
用户设备移动速度(km/h) 3 30 60
最大多普勒频移(Hz) 5.56 55.56 111.12
信道相干时间(ms) 75 7.5 3.75
最小测量时间窗口(ms) >75 >7.5 >3.75
表1中最大多普勒频移计算公式为：
f D = f v c c o s &theta; (式.1)
f为载波频点，假设为2GHz；v是用户设备移动速率；θ是用户设备移动方向与网络侧设备之间夹角，假设为0；c是光速。
信道相干时间Tcoh是多普勒扩展在时域的表示，用于在时域表示信道频率色散的时变特性。在现代数字通信中，相干时间的一种普遍的计算为：
T c o h = 0.423 f D (式.2)
步骤S102：用户设备解析网络侧下发的公共消息，包括公共消息信道的发射功率PTx，public，和上行干扰水平ΔIoT(InterferenceoverThermal：热噪声抬升)。
进一步，上行干扰水平ΔIoT可以通过网络侧设备测量当前上行干扰水平来获得，并直接发送给用户设备；或者，对于传播时延较大的通信***，比如卫星通信***，为保证用户设备接收到的ΔIoT值的时效性，网络侧可结合当前上行干扰水平测量值以及卫星网络侧设备收到用户上行信号的统计概率分布，预估出一定传播时延之后的ΔIoT值。
步骤S103：用户设备根据测量到的<PRx,public>，解析到的公共消息信道的发射功率PTx，public，估计下行路径损耗PLdl。
PLdl＝-<PRx,public>+PTx,public+GTx,station+GRx,ue(式.3)
GTx,station是网络侧设备的发射天线增益；
GRx,ue是用户设备的接收天线增益。
步骤S104：用户设备根据下行路径损耗PLdl，估计上行路径损耗PLul。若通信***为FDD(频分双工)模式，由于上行和下行链路使用不同频点的载波，这将造成上下行路损差异，需按(式.4)进行修正：
PLul＝PLdl+Δpathloss(式.4)
进一步，路径损耗修正值Δpathloss有两种方法确认：
方法一：用户设备根据(式.5)确定路径损耗修正值Δpathloss。
Δpathloss＝αlog10(ful/fdl)(式.5)
α是衰减因子，比如在自由空间传播时，α＝20。
ful,fdl分别是上行链路和下行链路的载波频点。
方法二：用户设备根据预先设定好的频点变化和路径损耗修正值之间的对应关系，确定路径损耗修正值。
步骤S105：用户设备根据步骤S104得到的上行路径损耗PLul，估计上行端到端的耦合损耗CLul(包含天线增益)。计算公式见(式.6)。
CLul＝-GTx,ue+PLul-GRx,station(式.6)
＝PTx,public-<PRx,public>+Δpathloss+(GRx,ue-GTx,ue)+(GTx,station-GRx,station)
其中：GRx,station是网络侧设备的接收天线增益；
GTx,ue是用户设备的发射天线增益。
用户设备接收天线和发送天线的增益差异可以通过用户设备预先设定好的值获知；网络侧设备接收天线和发送天线的增益差异可以通过3种方法来设置：
方法一：网络侧设备可以将接收天线和发送天线在不同工作模式下(比如天线波束方向，波束形状等)的天线增益差作为先验信息预存在一个数据库中。网络侧直接访问数据库中的先验信息，通过下行链路广播发送给各用户设备；
方法二：用户设备根据预先设定好的网络侧设备接收天线和发送天线的增益差异和地理位置的对应关系来确定收发天线增益差异。
方法三：若无任何先验信息，用户设备可暂时将网络侧收发天线增益差异设置为某一数值，比如0。
步骤S106：用户设备根据要求的信息速率Rb和备余量margin，同时结合上行干扰水平ΔIoT，计算所需的载噪比(C/Neff)target以及发射功率PTx。
(C/Neff)target＝10log(Rb)+(Eb/N0)target-Gencode+ΔIoT+margin(式.7)
PTx＝(C/Neff)target+CLul+布尔兹曼常数(式.8)
其中：f(ΔIoT)＝10log10(1+ΔIoT)。如果PTx高于用户设备最大发射功率PTx,max，则用户设备屏幕提示“需改善信道条件”，同时询问用户是否仍然发送消息，若用户仍坚持发送消息，则以最大发射功率发送。
如果PTx低于PTx,max，用户按PTx发送随机接入短消息。
步骤S107：若网络侧正确接收到用户设备的初始接入消息，发送确认回执；若用户设备需要进行功率调整，则产生相应的闭环功率控制命令，并将闭环功率控制命令告知用户设备；否则，不需要产生闭环功率控制命令，仅向用户设备反馈接收确认消息；
若网络侧的确认回执超时，用户则认为初始接入不成功，将以一定步长值逐步提高发射功率重新发送随机接入短消息，直到接入成功。
图3是本发明技术提供的用户设备上行开环功率控制方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤S201：当用户设备有发送上行业务的需求，且功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备测量当前网络侧发送的公共消息信道的平均信号功率水平<PRx,public>，并解析最新公共消息中的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT。
步骤S202：用户设备根据前一次上行发送信号对应的发射功率PTx,N-1来调整本次信号发射功率，计算公式如下：
PTx,N＝min{PTx,max,PTx,N-1+f(ΔIoT)-f(ΔPRx，public,ΔPTx，public)+TCP+f(Rb)}(式.9)
其中，PTx,N是当前用户设备发送上行信号所需的发射功率；
PTx,N-1是用户设备前一次发送上行信号对应的发射功率；
f(ΔIOT)＝[f(ΔIoTN)-f(ΔIoTN-1)]，是两次发送上行信号对应的上行干扰水平ΔIoT的差异；
是两次发送上行信号时对应的路径损耗差异；
TCP是闭环功率控制指示。若前一次通信中，网络侧没有发送包含TCP命令的回执消息或没有回执消息，则计算中取0；
f(Rb)＝10log10(Rb(N)/Rb(N-1))，表示两次发送上行信号时采用不同信息速率造成的功率差异。
在本发明实施例中，通过改进的功率控制方法，可以提高开环功率控制准确度，同时降低下行功率控制信令的开销，尤其适合下行容量受限的无线通信***。
本领域普通技术人员可以理解，上述各实施例中的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来实现，上述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，上述的存储介质可以是ROM/RAM，磁盘，光盘等。
图6提供了本发明一种用户设备发射功率控制***的结构示意图，该***能够实现本发明上述方法实施例所提供的功率控制方法。如图6所示，该***包括：
网络侧设备，用于向用户设备配置和发送开环功率控制和闭环功率控制参数。
用户设备，根据功率控制切换单元的指示决定发送消息的类型和相应的功率控制方法；并根据接收到网络侧设备下发的功率控制参数设置上行信号发射功率。
图4所示为本发明实施例提供的用户设备的结构示意图，该用户设备包括：下行信号测量单元，功率控制参数接收单元，开环功率控制参数确定单元，闭环功率控制参数确定单元，定时器计数单元，信号发送单元。其中，下行信号测量单元，用于测量接收到的下行信号平均功率电平；功率控制参数接收单元，用于接收和解析网络侧设备下发的上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数，包括PTx，public，ΔIoT，***下行业务负荷情况，TPC等；开环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算开环功率控制时对应的上行信号发射功率；闭环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算闭环功率控制时对应的上行信号发射功率；功率控制切换单元，用于判决开环功率控制和闭环功率控制的切换；信号发送单元，根据功率控制切换单元的判决结果，以及开环功率控制/闭环功率控制参数确定单元的计算结果，以合适的功率发送上行信号。
图5所示为本发明实施例提供的网络侧设备的结构示意图。该网络侧设备包括上行信号接收与解析单元，开环功率控制参数配置单元，闭环功率控制参数配置单元，控制参数发送单元。其中，上行信号接收与解析单元，用于网络侧设备接收用户设备发送的上行信号，基于接收到的总的上行信号功率估计上行干扰水平ΔIoT，以及测量随机接入信号质量作为确定闭环功率控制命令的输入条件。开环功率控制参数配置单元，用于为用户设备实时发送上行信号对应的上行开环功率控制参数，包括PTx，public，ΔIoT，***下行业务负荷情况或定时器的时长配置；闭环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置相应的上行闭环功率控制命令TPC(TransmitPowerControl)；控制参数发送单元，用于将开环功率控制参数配置单元和闭环功率控制参数单元配置的各组功率控制参数通知给所述用户设备，用于所述用户设备确定所述上行信号的发射功率。
需要特别说明的是，附图和相关描述只是为了说明本发明的原理，并非用于限定本发明的保护范围。例如，本发明实施例中的消息名称和实体可以根据网络的不同而有所变化，一些消息也可以省略。因此，凡这在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换，改进等均包含在本发明的保护范围内。虽然通过参照本发明的实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用户设备发射功率控制***，其特征在于：包括网络侧设备和用户设备；
网络侧设备用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数，并将配置的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数发送给所述用户设备；
用户设备，用于接收网络侧设备配置的功率控制参数，并根据所述功率切换单元指示的功率控制模式，确定发送消息类型和相应的发射功率。
2.根据权利要求1所述的用户设备发射功率控制***，其特征在于：所述网络侧设备装置包括：
上行信号接收单元，用于接收用户设备发送的信号；
开环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数；
闭环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的闭环功率控制参数；
控制参数发送单元，用于将开环功率控制参数配置单元和闭环功率控制参数单元配置的各组功率控制参数通知给所述用户设备，用于所述用户设备确定所述上行信号的发射功率。
3.根据权利要求1或2所述的用户设备发射功率控制***，其特征在于：所述用户设备包括：
下行信号测量单元，用于测量接收到的下行信号功率电平和/或信号质量；
功率控制参数接收单元，用于接收和解析网络侧设备下发的上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数；
开环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算开环功率控制时对应的上行信号发射功率；
闭环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算闭环功率控制时对应的上行信号发射功率；
功率控制切换单元，用于判决开环功率控制和闭环功率控制的切换；
信号发送单元，根据功率控制切换单元的判决结果，以及开环功率控制/闭环功率控制参数确定单元的发射功率，发送上行信号。
4.一种用户设备发射功率控制方法，其特征在于：包括用户设备根据功率控制切换单元的指示决定用户设备发送消息的类型和相应的功率控制方法，分别为用户设备上行闭环功率控制方法和用户设备上行开环功率控制方法；
用户设备上行闭环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为闭环功率控制时，用户设备则认为上一次发送上行信号对应的相关信道及功率参数已失去时效性，在本次上行业务数据发送前需要先发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制来重新确定信道质量参数，然后再根据更新后的信道质量参数配置上行业务数据传输的发射功率；
用户设备上行开环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备发送上行业务数据的发射功率将根据前一次上行发射功率，用户设备测量到的当前下行信道质量变化，网络侧设备下发的开环功率控制命令，上行业务需求，以及用户设备发射功率能力多方面因素进行开环功率调整。
5.根据权利要求4所述的用户设备发射功率控制方法，其特征在于：所述功率控制切换单元的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否发生切换共同决定；当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指示为闭环功率控制模式，当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切换单元指示为开环功率控制模式；
定时器的时长可以配置为固定参数，或者由网络侧设备定期地通过下行链路将更新的定时器时长或者下行业务负荷播发给所有用户设备；
当用户设备成功完成一次上行信号发送时，就重启定时器；当定时器超时后，用户设备发送随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道，并重启定时器。
6.根据权利要求4所述的用户设备发射功率控制方法，其特征在于：用户设备上行闭环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S101：用户设备先测量一段时间Tmeas内接收到的网络侧设备发送的公共消息信道信号的平均功率水平<PRx,public>；
步骤S102：用户设备解析网络侧设备下发的公共消息，包括公共消息信道的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT指示；
步骤S103：用户设备根据测量到的<PRx,public>，解析到的公共消息信道的发射功率PTx，public，估计下行路径损耗PLdl；
PLdl＝-<PRx,public>+PTx,public+GTx,station+GRx,ue
其中：GTx,station是网络侧设备的发射天线增益；
GRx,ue是用户设备的接收天线增益；
步骤S104：用户设备根据下行路径损耗PLdl，估计上行路径损耗PLul；若通信***为FDD模式，由于上行和下行链路使用不同频点的载波，这将造成上下行路损差异，需按下式进行修正：
PLul＝PLdl+Δpathloss
其中：Δpathloss为路径损耗修正值；
步骤S105：用户设备根据步骤S104得到的上行路径损耗PLul，估计上行端到端的耦合损耗CLul，采用下式计算：
CLul＝-GTx,ue+PLul-GRx,station
＝PTx,public-<PRx,public>+Δpathloss+(GRx,ue-GTx,ue)+(GTx,station-GRx,station)
其中：GRx,station是网络侧设备的接收天线增益；
GTx,ue是用户设备的发射天线增益；
步骤S106：用户设备根据要求的信息速率Rb和备余量，同时结合上行干扰水平ΔIoT，计算所需的载噪比(C/Neff)target以及发射功率PTx；
(C/Neff)target＝10log10(Rb)+(Eb/N0)target-Gencode+f(ΔIoT)+margin
PTx＝(C/Neff)target+CLul+布尔兹曼常数
其中：f(ΔIoT)＝10log10(1+ΔIoT)。
如果PTx高于用户设备最大发射功率PTx,max，则用户设备屏幕提示“需改善信道条件”，同时询问用户是否仍然发送消息，若用户仍坚持发送消息，则以最大发射功率发送；
如果PTx低于PTx,max，用户按PTx发送随机接入短消息；
步骤S107：若网络侧设备正确接收到用户设备的初始接入消息，发送确认回执；若用户设备需要进行功率调整，则产生相应的闭环功率控制命令，并将闭环功率控制命令告知用户设备；否则，不需要产生闭环功率控制命令，仅向用户设备反馈接收确认消息；
若网络侧的确认回执超时，用户则认为初始接入不成功，将以一定步长值逐步提高发射功率重新发送随机接入短消息，直到接入成功。
7.根据权利要求4所述的用户设备发射功率控制方法，其特征在于：用户设备上行开环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S201：当用户设备有发送上行业务的需求，且功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备测量当前网络侧设备发送的公共消息信道的平均信号功率水平<PRx,public>，并解析最新公共消息中的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT；
步骤S202：用户设备根据前一次上行发送信号对应的发射功率PTx,N-1来调整本次信号发射功率，计算公式如下：
PTx,N＝min{PTx,max,PTx,N-1+f(ΔIoT)-f(ΔPRx，public,ΔPTx，public)+TCP+f(Rb)}
其中，PTx,N是当前用户设备发送上行信号所需的发射功率；
PTx,N-1是用户设备前一次发送上行信号对应的发射功率；
f(ΔIOT)＝[f(ΔIoTN)-f(ΔIoTN-1)]，是两次发送上行信号对应的上行干扰水平ΔIoT的差异；
是两次发送上行信号时对应的路径损耗差异；
TCP是闭环功率控制指示；若前一次通信中，网络侧设备没有发送包含TCP命令的回执消息或没有回执消息，则计算中取0；
f(Rb)＝10log10(Rb(N)/Rb(N-1))，表示两次发送上行信号时采用不同信息速率造成的功率差异。
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