CN1104824C - 在移动通信***中执行功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在CDMA通信***中执行功率控制的方法，其特征在于包括以下步骤：以有规律的间隔重复地更新与一移动台和一基站之间的信道状态的变化相关的信息；根据所述更新的信息自适应地改变信道增益向上/向下时间和/或信道增益向上/向下δ；和调整所述移动台和基站之间的信道增益。

Description

在移动通信***中执行功率控制的方法

技术领域

本发明涉及一种在利用码分多址(CDMA)方案的移动通信***中执行功率控制的方法，具体地说，涉及一种设计为自适应地控制从基站向移动台(终端站)提供的发送功率的执行功率控制的方法。

背景技术

在一个提供给CDMA移动通信***的频带中使同时与多个移动台通信的容量最大化是十分重要的。使一给定***的容量最大化的方法涉及执行移动通信***的功率控制。这些方法可分成两类：用于来自基站由终端站接收的发送功率的前向链路功率控制，和用于来自终端站由基站接收的发送功率的反向链路功率控制。

在前向链路功率控制期间，位于一网孔边缘的移动台必须消耗足够的功率以保持如同该移动台位于接近该基站位置所具有的服务质量水平，这种情况被称作″死角问题″。特别是，分配给该移动台的功率成为CDMA***中的一种噪声而影响其他移动台。于是，必须通过向实际需要相对较小功率消耗的那些移动台分配较少的功率，而把其余功率分配给需要更多功率的那些移动台来保持所有移动台的信噪比(SNR)不变，以便使该***的容量最大化。

相反，从靠近基站的一移动台发送由该基站接收的信号的密度强于从位于远离该基站的位置的移动台发送的由该基站接收的信号的密度。这一情况称作″近端-远端问题″。不对发送功率进行适当的控制时，来自靠近该基站的移动台由该基站接收的信号输出具有高于所需的密度。这种过剩的功率特别成为CDMA移动通信***中的噪声，影响自其他移动台接收的信号。

在普通CDMA移动通信***中使用的前向链路功率控制由包括在每个移动台和基站(BS)中的信道部件(CE)以及在基站控制器(BSC)中提供的一个选择器来执行。这种普通的功率控制被应用于在SK Telecom中使用的CDMA交换机(产品名称：STAREX CMX)中。

下面，对一种在CDMA移动通信***中执行前向控制的方法进行描述。

每个移动台就提供给它的一前向帧发送差错率信息。为了发送差错率信息，在J-STD-008、PCS标准协议中定义的具有处理速率9.6、4.8、2.4或1.2kbps的速率组1使用了一个功率测量报告消息，而具有处理速率14.4、7.2、3.6或1.8kbps的速率组2使用了被分配给预定例如20msec的每个帧的一个1位差错指示符或一个功率测量报告消息。所述选择器根据接收的前向帧差错率增加或降低业务信道增益，并把结果发送给基站的信道部件。然后，信道部件根据所述业务信道增益对将要提供给移动站的发送功率的大小进行控制。

如上所述，在选择器处对信道增益进行控制，它对从移动台报告的前向帧差错率(FER)进行检查。如果该前向FER超过了一预定阈值和当前功率太弱，则选择器增加信道增益，这被称作″向上调整″。如果该前向FER低于一预定阈值和当前功率足够强，则选择器降低信道增益，这被称作″向下调整″。

下面将对有关在CDMA通信***中的前向链路功率控制的向上调整和向下调整进行描述。

当前向差错帧的数量在一给定时间周期低于一阈值时执行前向链路功率控制的向下调整。这意味着，在基站控制器中提供的选择器把信道增益下降定时器设定到一预定增益下降时间101或301，如图1或3所示。如果前向帧差错低于该阈值直到该定时器结束，则选择器使信道增益递减一个恒定的增益下降δ(增量)102或302，重新将定时器初始化为所述增益下降时间。如果在定时器结束前该前向FER超出且增益向上调整完成，则选择器重新将定时器初始化为所述增益下降时间。

另一方面，从移动台接收的前向差错帧的数量超过一预定阈值时执行前向链路功率控制的向上调整。然而，将被向上调整的信道增益的δ取决于所述FER。如图1和3所示，这意味着，增益向上δ被划分成小的向上δ103和303，和比小的向上δ大于一预定值的大的向上δ104和304。如果FER低于一预定阈值，信道增益将被增加小的向上δ103或303。如果FER超过该预定阈值，信道增益将被增加大的向上δ104或304。

普通的信道增益向下调整方法在信道状态方面不存在多少变化的环境中可能不会出什么问题，因为增益下降时间和增益下降δ是恒定的。然而，在信道状态具有很大变化诸如在移动台通过阴影区域的情况的环境中它将发生问题，如图1所示。很清楚，普通方法几乎不可能满足图1和3所示的两种信道状态。当信道状态变得比图1中的好时，或当增益下降时间设定的比图1所示的时间短以便降低向下跟踪时间111时，图3中增益向上时间的一个增益增加间隔311仅变得较短以便以相同的功率消耗增加FER。

反之，在增益下降时间设定很长以适于图3所示的信道状态的情况下，图1的信道状态中的向下跟踪时间111变得延长导致不必要的功率消耗，其作为噪声影响了网孔中与其他移动台相邻的移动台。这使得整个通信***的信道容量将被降低。实际上，图1和3中所示的信道环境经常发生，因此必须对它们引起注意以实现有效的功率控制。

此外，普通方法涉及了另一问题，即在信道增益的向上调整期间，调整条件不能被准确地提供。这意味着，取决于关于根据在预定数量的帧中出现的差错帧的数量所计算的FER是否超过一阈值的调整结果来确定信道增益向上调整的条件。如果FER超过了所述阈值，信道增益被按当前大的向上δ增加。如果FER小于所述阈值，信道增益被按当前小的向上δ减小。然而，经常会发生这样的情况，即甚至当信道增益可以增加一个小的向上δ时被增加了一个大的向上δ，在这种情况下，导致了不必要的功率消耗，严重地影响了网孔中的其他移动台以及另一网孔中的移动台。尤其是当帧差错连续发生时，这种情况会经常出现。

发明内容

因此，本发明旨在解决所述现有技术中的问题。本发明的目的是提供一种在CDMA移动通信***中执行功率控制的方法，利用该方法可以对信道增益自动地调整以在向下调整的情况中提供适于每个信道状态的增益向下时间或增益向下δ，或能够精确地执行向上调整的各个条件。

为了实现上述目的，本发明提供了一种在移动通信***中执行功率控制的方法，包括以下步骤：以有规律的间隔重复地更新与一移动台和一基站之间的信道状态的变化相关的信息；根据所述更新的信息自适应地改变信道增益向上/向下时间和信道增益向上/向下δ中的至少一个；和通过采用向上和向下调整方式中的至少一个来调整所述移动台和基站之间的信道增益。

最好，信道增益的向下调整以这样的方式实现，即如果信道状态突然已变得很好，则增益向下时间被连续地减少，否则，如果信道状态处于最佳，则增益向下时间被连续地增加。

信道增益的向上调整包括以下步骤：如果连续和不连续的差错帧出现而先前的信道状态良好，则增加信道增益一预定的小δ；如果连续的差错帧出现而先前的信道状态不好，则增加信道增益一预定的大δ；和如果不连续的差错帧出现而与先前的信道状态无关，则增加信道增益一预定的小δ。

具有上述特征的本发明使用一个字段记录先前的信道状态，以便在考虑当前信道的状态时改变信道增益的向上调整中的增益向上δ，由此提高与功率消耗相对应的FER性能和避免不必要的功率消耗。

此外，信道增益的向下调整以这样的方式实现，即向下周期以多个步骤在一预定范围内是可变的，以根据信道状态提供最佳的向下周期，使得有可能跟踪移动台所需的前向信道功率的变化，实现减小不必要功率消耗的目的，提高与功率消耗相对应的FER性能。

附图说明

所包括的用于提供对本发明进一步解释和一并作为本说明书一部分的附图连同本说明书一起对本发明进行说明，以对本发明的原理进行解释。

图1是一个曲线图，示出了在一移动台通过阴影区域的情况下根据现有技术的前向链路功率控制的结果。

图2是一曲线图，示出了在一移动台通过阴影区域的情况下根据本发明的前向链路功率控制的结果。

图3是一个曲线图，示出了当一移动台位于传播环境变化不大的位置处时根据现有技术的前向链路功率控制的结果。

图4是一个曲线图，示出了当一移动台位于传播环境变化不大的位置处时根据本发明的前向链路功率控制的结果。

图5是一个表示根据本发明的实施例在执行前向链路功率控制中的信道增益向下调整的流程图；和

图6是一个表示根据本发明的实施例在执行前向链路功率控制中的信道增益向上调整的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的优选实施例的工作进行描述。

首先，每个移动台向一选择器发送与所接收的前向帧有关的差错率信息。为此，在J-STD-008、PCS标准协议中定义的具有处理速率9.6、4.8、2.4或1.2kbps的速率组1使用了一个功率测量报告消息，而PCS标准协议中定义的具有处理速率14.4、7.2、3.6或1.8kbps的速率组2使用了被分配给预定例如20msec的每个帧的一个1位删除指示符位或一个功率测量报告消息。一旦接收到前向帧差错率信息，所述选择器根据差错率增加或减小业务信道增益，和把结果发送到一基站的信道部件。然后，该信道部件根据接收的业务信道增益控制将要提供给所述移动台的发送功率的大小。

在这种方式中，在选择器中执行的信道增益调整被分成两部分：当从移动台报告的前向帧差错率(FER)超过一预定阈值时用于增加信道增益的向上调整，和当该前向FER低于所述预定阈值时用于减小信道增益的向下调整。

下面，将结合图2，4和5对执行前向链路功率向下调整的过程进行描述。

在移动台与基站之间的一个呼叫已建立的情况下，在步骤S501中，在一基站控制器中提供的选择器设置一增益向下定时器用于减小一给定前向信道的传输增益，将其初始化到初始增益向下时间201或401。该增益向下时间201或401并不象现有技术中那样被固定，而是如图2和4中所示那样是可变的。在步骤S502中，判断定时器是否结束。如果该定时器结束，信道增益TC-GAIN被减小一预定增益向下δ202或402。

随后，处理流程进到步骤S504，在该步骤中，判断信道增益是否小于最小信道增益。在步骤S505，如果该信道增益小于该最小信道增益，则该信道增益被设置为该最小信道增益。

然后，处理流程进到步骤S506，在该步骤中，判断当前功率控制状态FPC-STATE是处于一功率控制良好状态还是一功率控制删除状态。在步骤506中，如果判断的输出表明当前功率控制状态为功率控制删除状态FPC-STATE-ERASE，增益向下时间被增加一预定时间向上δ406或507。接着，处理流程进到步骤S508，在该步骤，判断增益向下时间是否大于最大增益向下时间。在步骤S509中，如果大于最大增益向下时间，则该增益向下时间被设置为最大增益向下时间。

反之，如果在步骤S506中判断的输出表明当前功率控制状态为功率控制良好状态FPC-STATE-GOOD，则在步骤510中该增益向下时间被减小一时间向下δ407。接着，处理流程进到步骤S511，在该步骤中，判断增益向下时间是否小于最小增益向下时间。如果小于最小增益向下时间，则在步骤S512该增益向下时间被设置为该最小增益向下时间。

处理流程进到步骤S501，在该步骤中，增益向下定时器被初始化为在步骤S509和S512中确定的时间。

下面，结合附图2，4和6对通过处理前向链路帧差错信息执行前向链路功率向上调整的过程进行描述。

在步骤S522，基站按一个预定周期诸如20msec接收从移动台发送的各个帧，从接收的帧中提取一″删除指示符位″并为了一次一个地对不连续的删除帧进行处理而增加″模块式帧计数器FRAME-COUNTER″。处理流程进到步骤S523，在该步骤中，判断所述删除指示符位是否被提取，即其被设置为″0″和″1″中的″1″。

如果在步骤S523中判断的输出表示删除指示符位为″1″，则在步骤S524中，一个连续删除帧计数器CONTINUOUS-ERASURE和一个累积删除帧计数器CUMULATIVE-ERASURE被递增1，而一个连续良好帧计数器CONTINUOUSE-GOOD如图4的步骤S412所示被复位以再次对功率控制状态FPC-STATE的转换进行初始化。然后，处理流程进到步骤S525，在该步骤中，判断连续删除帧计数器是否超过一相应的阈值THRESHOLD-FOR-CONT。

如果在步骤S525中判断的输出表示连续删除帧计数器超过了所述阈值，则在步骤S526中，所述连续删除帧计数器、累积删除帧计数器和模块式帧计数器被复位。处理流程进到步骤S527，在该步骤中，判断当前功率控制状态是处于功率控制良好状态还是处于功率控制删除状态。如果当前功率控制状态是处于功率控制良好状态，则在步骤S408和S528中，信道增益被递增一小的向上δ203或403，且功率控制状态被转换成功率控制删除状态。如果当前功率控制状态是处于功率控制删除状态，则在步骤S409和S532，信道增益被增加一大的向上δ，如图2和4所示。处理流程进到步骤S533，在该步骤中，判断信道增益是否大于最大信道增益。如果信道增益大于该最大信道增益，在步骤S534中，其被设置为该最大信道增益。

或者，如果在步骤S525中判断的输出表示连续删除帧计数器没有超过所述阈值，则在步骤S529中，判断累积删除帧计数器是否超过了一相应的阈值THRESHOLD-FOR-CUMUL。如果连续删除帧计数器超过所述阈值，则步骤S530中，所述连续删除帧计数器、累积删除帧计数器和模块式帧计数器被复位。在信道增益增加了一个小的向上δ后，在步骤S410和S531中，功率控制状态被改变为功率控制删除状态。

如果在步骤S523中判断的输出表示删除指示符位为″0 ″，则在步骤S523中，该删除帧计数器被复位，连续良好帧计数器被增加1。处理流程进到步骤S536，在该步骤中，判断连续良好帧计数器是否已达到相应的阈值STATE-CHANGE-THRESHOLD 205和405。

如果连续良好帧计数器已达到该阈值，在步骤S537中，功率控制状态被改变为功率控制良好状态。在步骤S534至S529之后，处理流程进到步骤S538，在该步骤中，判断模块式帧计数器是否已达到删除测量帧ERASURE-MEASURE-FRAMES413。如果模块式帧计数器已达到删除测量帧ERASURE-MEASURE-FRAMES，则在步骤S539中，模块式帧计数器和累积删除帧计数器被复位，以便再次初始化用于不连续的帧差错的过程。

如上所述，根据本发明的第一优选实施例的执行功率控制的方法是一个适用于在J-STD-008，PCS标准协议中定义的速率组2的例子，它也可应用于在J-STD-008中定义的速率组1以及从移动台向基站发送传输信号的反向链路的外层环路功率控制。

在如上所述的本发明的优选实施例中，信道增益的向下调整以这样的方式来实现，即增益向下时间能被自动地改变以使其对当前信道状态为最佳。正如由图1和2中向下跟踪时间111和211之间的比较结果所看到的，如果信道状态突然变得比较好，则执行功率控制以逐步地减小增益向下时间。反之，图3和4中增益增加间隔311和411之间的比较向我们表明，当功率接近最佳电平时，增益向下时间被逐步地增加以与现有技术相同的功率消耗维持低的FER。

应该注意，通过改变增益向下δ而不是增益向下时间，或者对二者都进行改变可以实现上述效果。这意味着，本发明以一种调整规模可根据信道状态自适应变化的方式提供信道增益的向下调整。

本发明实施例中的信道增益的向上调整是以比现有技术中规定的条件更精确的条件来实现。首先，在信道增益的向上调整中，要考虑在先前信道状态中发生的帧差错是超过相应阈值的连续的帧差错还是超过相应阈值FER电平的不连续的差错帧。如果连续和不连续的差错帧发生而先前的信道状态处于良好，则信道增益被增加一个预定小的δ，以维持所需的FER，避免不必要的功率消耗。如果连续的差错帧发生而先前的信道状态处于不好，则信道增益被增加一预定大的δ，以防止FER的恶化。如果不连续的差错帧发生而与先前状态无关，信道增益被控制增加一个小的δ。从而有可能更精确地根据先前信道的每一个状态接近当前所需的功率电平和避免不必要的功率消耗。

正如象本发明中所描述的，信道增益的向下调整是以这样的方式来实现，即调整的规模被自动地改变到合适电平上，而信道增益的向上调整则考虑了先前信道状态以及从移动台报告的FER，以便在每个信道状态中仅消耗必要的功率，且维持FER所需的功率小于现有技术中维持等效FER的功率消耗。因此，本发明能够减小影响其它网孔的移动台以及有关网孔中其他移动台的干扰，从而使整个***的信道容量增加。

本领域的技术人员将会清楚，可以对根据本发明的执行功率控制的方法做出各种改进，但不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在包括落在所附权利要求范围内的各种改变和改进以及它们的等同物。

Claims (20)

1.一种在移动通信***中执行功率控制的方法，包括以下步骤：

以有规律的间隔重复地更新与一移动台和一基站之间的信道状态的变化相关的信息；

根据所述更新的信息自适应地改变信道增益向上/向下时间和信道增益向上/向下δ中的至少一个；和

通过采用向上和向下调整方式中的至少一种来调整所述移动台和基站之间的信道增益。

2.根据权利要求1的执行功率控制的方法，其中向下调整步骤包括：

如果信道状态为良好，则连续地减小增益向下时间；和

如果信道状态为最佳，则连续地增加增益向下时间。

3.根据权利要求1的执行功率控制的方法，其中在以有规律的间隔重复地更新与信道状态的变化相关的信息的步骤中使用了一个增益向下定时器。

4.根据权利要求3的执行功率控制的方法，其中当对所述定时器初始化时，增益向下时间被设置为先前减小或增加的增益向下时间。

5.根据权利要求1的执行功率控制的方法，其中信道增益的向下调整步骤包括：

判断信道增益是否小于最小信道增益；和

如果该信道增益小于最小信道增益，则设置该信道增益为最小信道增益。

6.根据权利要求5的执行功率控制的方法，在信道增益被设置为最小信道增益后，进一步包括以下步骤：

判断所述移动台和相应基站的当前功率控制状态是功率控制删除状态还是功率控制良好状态；和

根据判断的结果降低或增加信道增益向下时间。

7.根据权利要求6的执行功率控制的方法，还包括以下步骤：

如果当前控制状态是功率控制删除状态，则增加增益向下时间一个预定时间向上δ；

把该增益向下时间与最大增益向下时间比较；和

如果该增益向下时间大于最大增益向下时间，则把该增益向下时间设定为最大增益向下时间。

8.根据权利要求6的执行功率控制的方法，还包括以下步骤：

如果当前控制状态是功率控制良好状态，则减小增益向下时间一个预定时间向下δ；

把该增益向下时间与最小增益向下时间比较；和

如果该增益向下时间小于最小增益向下时间，则把该增益向下时间设定为最小增益向下时间。

9.根据权利要求6的执行功率控制的方法，其中当增益向下时间被减小/增加时，其被设定为最小/最大增益向下时间。

10.根据权利要求1的执行功率控制的方法，其中信道增益的向上调整步骤包括：

(A)如果在先前的信道增益状态为良好的情况下一连续或不连续差错帧出现超过一预定阈值，则增加该信道增益一第一预定δ；

(B)如果在先前的信道增益状态为不好的情况下一连续差错帧出现超过一预定阈值，则增加该信道增益一第二预定δ，该第二预定δ大于第一预定δ一预定值；和

(C)如果一不连续差错帧出现超过一预定阈值，而与先前的信道状态无关，则增加该信道增益第一δ。

11.根据权利要求10的执行功率控制的方法，其中步骤(A)包括以下步骤：

判断当前功率控制状态是功率控制删除状态还是功率控制良好状态；和

如果当前功率控制状态是功率控制良好状态，则增加该信道增益一第一预定增益向上δ。

12.根据权利要求11的执行功率控制的方法，还包括以下步骤：

在判断关于当前功率控制状态之前，判断一连续删除帧计数器是否超过第一预定阈值；和

如果该连续删除帧计数器超过第一预定阈值，则使该连续删除帧计数器，以及一个累积删除帧计数器和一个连续良好帧计数器复位。

13.根据权利要求10的执行功率控制的方法，其中步骤(B)包括以下步骤：

判断当前功率控制状态是功率控制删除状态还是功率控制良好状态；和

如果当前功率控制状态是功率控制删除状态则增加该信道增益一第二增益向上δ，该第二增益向上δ大于第一增益向上δ一预定值。

14.根据权利要求10的执行功率控制的方法，其中步骤(C)包括以下步骤：

判断当前功率控制状态是功率控制删除状态还是功率控制良好状态；和

根据判断结果，增加该信道增益一第一增益向上δ和把当前功率控制状态改变为功率控制删除状态。

15.根据权利要求14的执行功率控制的方法，如果累积删除帧计数器超过第二阈值，进一步包括使连续删除帧计数器、累积删除帧计数器和模块式帧计数器复位的步骤。

16.根据权利要求10的执行功率控制的方法，其中当确定一删除指示符位是从一输入传送帧提取时执行信道增益的向上调整。

17.根据权利要求16的执行功率控制的方法，如果删除指示符位被提取，进一步包括以下步骤：

使连续删除帧计数器、累积删除帧计数器加1；和

使连续良好帧计数器复位。

18.根据权利要求16的执行功率控制的方法，如果删除指示符位没被提取，进一步包括以下步骤：

判断连续良好帧计数器是否已接近一第三预定阈值；和

根据判断的结果改变功率控制状态。

19.根据权利要求18的执行功率控制的方法，其中当连续良好帧计数器已接近第三阈值时，把功率控制状态改变为功率控制良好状态。

20.根据权利要求19的执行功率控制的方法，进一步包括步骤：

判断模块式帧计数器是否已接近删除测量帧的数量；和

如果该模块式帧计数器已接近删除测量帧的数量，则使累积删除帧计数器和模块式帧计数器复位。

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