CN1278679A - 利用功率控制算法改进移动无线电通信***的性能的方法 - Google Patents

利用功率控制算法改进移动无线电通信***的性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用功率控制算法改进移动无线电通信***性能的方法,该功能控制算法根据传输质量目标值来控制传送功率,所述的方法包括,在所需要的传送功率中发生有效的变化时,通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率,从而旁路所述的功率控制算法。

Description

利用功率控制算法改进移动 无线电通信***的性能的方法
本发明一般涉及移动无线电通信***。本发明尤其涉及在这种***中利用功率控制技术来改进性能(在业务质量、容量…等方面)。
本发明尤其适用于CDMA(码分多址)类型的移动无线电通信***。尤其是，本发明适用于UMTS(通用移动通信***)。
业已知道，CDMA***利用两种功率控制技术，一种是所谓的开环功率控制技术，另一种是所谓的闭环功率控制***(下文也称作CLPC)。例如，这些功率控制技术可以用于上行链路传输方向，即从MS(移动台)到BTS(基地收发信台)。在开环功率控制中，根据由该MS从BTS接收到的功率，将MS传送功率集中起来。在CLPC中，根据该MS与BTS之间链路的传输质量，将MS传送功率集中起来，如BTS中所估算的。
MS与BTS之间链路的传输质量取决于接收信号的功率与干扰功率的比值，它也被称为SIR(信号-干扰比)。当MS的SIR低的时候，或者等效地当其他MS的功率比它的功率高很多时，它的性能急剧地降低。CLPC算法能够尽可能地使每个用户的SIR保持固定。
CLPC算法的原理是BTS周期性地估算来自每个MS的接收信号的SIR，并且将这个估算的SIR与目标SIR(SIRtarget)相比较。如果估算的SIR低于目标SIR，那么BTS向MS发送一个功率控制命令，用于该MS增加它的传送功率。否则，BTS送出一个功率控制命令到MS，用于该MS减少它的传送功率。BTS选择目标SIR作为所需要的业务质量的函数。目标SIR自己可以根据业务质量的目标值，通过被称为外环的较慢环来进行自我调节，而上文所述的环与之相反称为内环。
由于各种原因，这种***中的传输速率可以变化，例如：
-利用可变化速率的业务，诸如数据分组业务；
-以压缩模式传输，从而信息以比必需速率高的速率被瞬时传送，以便剩下一些空闲的周期用于执行其他的任务(诸如由于越区切换准备原因，尤其是由于频率之间的越区切换的无线电测量)；
-在任何可能的地方，优化***性能(在可能的时候减少传送功率以便改进质量和／或容量)；
-等等。
业已知道，在CDMA***中，传输速率可以通过利用可变的扩展因数来扩展被传送的信息而变化。扩展因数越低，传输速率则越高。
此外，业已知道传输速率越高，所需要的传送功率就越高(对于同一种业务质量)。
然而，在一个包括上述类型的CLPC算法的***中，由于各种原因，每当在传输速率中有变化时，可能要花费相当长的时间来达到新的所需要的功率，前述原因尤其包括外环相应地调节目标SIR所花费的时间，或者内环以逐步的方式调节传送功率的事实。
CLPC算法也可以适合于使这个时间尽可能地短。为此，EP0886389教导了以与扩展因数的变化成反比的方式来改变传送功率的方法。
本发明的一个目的是改进CLPC算法的适应性。
尤其是，本发明的一个目的不仅是减少CLPC到达新的所需要功率所花费的时间，而且为这个新的所需要的传送功率设置一个优化的值。
在这种***中，优化新的所需要的传送功率的值是非常有益的。事实上，如果所需要功率被设置为高于必需的值，则对***中的干扰电平有一个不必要的贡献，因而***性能不必要的降低。另一方面，如果所需要功率被设置为低于必需的值，则正在进行的通信的性能将会降低。
因而，本发明的一个目的是利用功率控制算法来改进移动无线电通信***的性能，该功率控制算法用于根据传输质量目标值来控制传送功率，所述的方法包括，在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法。
根据本发明的另一个目的，所需要的传送功率中的所述有效变化包括传输速率中的变化。
根据本发明的另一个目的，所需要的传输质量目标值的所述对应变化具有一个预定的值。
根据本发明的另一个目的，所述传输质量是由信号-干扰比来表示。
根据本发明的另一个目的，所述移动无线电通信***是CDMA类型。
根据本发明的另一个目的，所述功率控制是在所述移动无线电通信***的上行链路传输方向上执行。
根据本发明的另一个目的，所述功率控制是在所述移动无线电通信***的下行链路方向上执行。
本发明的另一个目的是，用于在所述上行链路传输方向上执行这种方法的移动台包括：
-在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法的装置。
根据本发明的另一个目的，这种装置包括一个查阅表，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
本发明的另一个目的是，用于在所述上行链路传输方向上执行这种方法的移动无线电通信网实体包括：
-在所需要的传送功率中发生有效变化时，用于相应地改变所需要的传输质量目标值的装置。
根据本发明的另一个目的，这种装置包括一个查阅表，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
本发明的另一个目的是，用于在所述下行链路传输方向上执行这种方法的移动无线电通信网实体包括：
-在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法的装置。
根据本发明的另一个目的，这种装置包括一个查阅表，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
本发明的另一个目的是，用于在所述下行链路传输方向上执行这种方法的移动无线电通信网实体包括：
-在所需要的传送功率中发生有效变化时，用于相应地改变所要的传输质量目标值的装置。
根据本发明的另一个目的，这种装置包括一个查阅表，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
下面参照附图并结合实施例对本发明的上述目的以及其他目的作进一步地描述。
图1是描述在BTS一侧执行的当前CLPC算法的不同步骤的示意图，作为上行链路功率控制的实例；
图2是描述在MS一侧执行的当前CLPC算法的不同步骤的示意图，作为上行链路功率控制的实例；
图3是描述在MS一侧执行的本发明CLPC算法的不同步骤的示意图，作为上行链路功率控制的实例，前述CLPC算法被修改以便包括根据本发明的方法；
图4是描述用于上行链路功率控制的装置的各种类型，这些装置类型可以用于移动台以及移动无线电通信网实体(诸如BTS)中以执行根据本发明的方法；
图5是描述用于下行链路功率控制的装置的各种类型，这些装置类型可以用于移动台以及移动无线电通信网实体(诸如BTS)中以执行根据本发明的方法。
参照图1，在BTS中，对于每个时间ti，当前的CLPC算法包括下面的步骤：
在步骤10，BTS估算在周期T期间平均的所接收的SIR；
在步骤11，BTS将该SIR与目标SIR(SIRtarget)相比较；
如果SIR＞SIRtarget，在步骤12，BTS送出一个“下降”功率控制命令到MS，用于MS降低δdB的功率，其中δ是该算法的功率控制步长；
如果SIR＜SIRtarget，在步骤13，BTS送出一个“上升”功率控制命令到MS，用于MS增加δdB的功率。
该算法被用重复周期T周期性地重复，如环14所示。
参照图2，在MS中，对于每个时间ti，当前的CLPC算法包括下面的步骤：
在步骤14，MS确定该接收的功率控制命令是一个“增加”功率控制命令还是“减少”功率控制命令；
如果接收的功率控制命令是一个“增加”功率控制命令，则在步骤15，传送功率增加δdB；
如果接收的功率控制命令是一个“减少”功率控制命令，则在步骤16，传送功率减少δdB。
该算法被用重复周期T周期性地重复，如环17所示。
修改这种CLPC算法以便包括根据本发明的方法的实例在下文中描述。然而，应该注意的是，本实例不是限制性的，并且本发明也可以适用于其他的算法实例。
此外，所述功率控制被在上行链路传输方向上执行的情形在下文作为实例被描述，但应该注意的是，本发明也可以适用于所述功率控制***在下行链路传输方向上执行的情形。
根据本发明，在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而所述的功率控制算法被旁路。
作为一个实例，下面的描述是针对这样的情形，即传送功率中的所述有效变化对应于传输速率的变化，但是也应该注意的是，该实例不是限制性的，并且本发明也可以适用于所需要传送功率中的有效变化的其他实例，诸如所需要的业务质量中变化的实例(尤其是所需要的业务中变化)，或者环境条件、移动速度中的变化，或者更一般地任何可以影响所需要的传送功率的因数，或者多个这种因数的组合。
此外，所述传送功率中的有效变化应该理解为，指的是考虑到所需要的性能，CLPC算法到达新的所需要的传送功率花费的时间将会很长的情形。
在图3的实例中，在MS中：
在步骤14”，MS确定该接收的功率控制命令是一个“增加”功率控制命令还是“减少”功率控制命令：
如果接收的功率控制命令是一个“增加”功率控制命令，则在步骤18，MS确定传输速率是否刚好被调整：
如果传输速率没有被调整，在步骤19，传送功率增加δdB；
如果传输速率刚好被调整，在步骤20，传送功率增加[10log(SIR2／SIR1)+δ]dB；
如果接收的功率控制命令是一个“减少”功率控制命令，则在步骤21，MS确定传输速率是否刚好被调整：
如果传输速率没有被调整，在步骤22，传送功率减少加δdB；
如果传输速率刚好被调整，在步骤23，传送功率减少[10log(SIR2／SIR1)—δ]dB；
该算法被用重复周期T周期性地重复，如环24所示。
在这个实例中，SIR2／SIR1表示所需要的传输质量目标值中的对应变化，这些变化对应于所需要的传送功率中的变化(例如，也对应于传输速率中的变化)。
对于所需要的传送功率中不同的有效变化来说，所需要传输质量目标值中的这些对应变化可以具有预定的值。尤其是它们可以被看作是***参数，并且可以由***运营商相应地确定。如果需要的话，它们也可以被定期地更新，尤其是要考虑环境条件的变化。
图4是描述可以用于示为40的移动台以及示为41的移动无线电通信网实体的装置类型的示意图，这些装置执行根据本发明的方法，用于上行链路功率控制。
用于在所述上行链路传输方向上执行所述方法的移动台(以及其他在此没有提及的经典装置)包括：
在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法的装置。
在图4所示的实例中，这种装置包括一个查阅表42，该查阅表包含所述的预定值，接收在MS一侧产生的地址信号S1，并且指示所需要的传送功率P中的变化(例如传输速率的变化)。
为了更加灵活，在呼叫开始时或者在呼叫期间，尤其是如果它们被定期地更新时，例如在网络一侧执行的质量估算的基础上，存储在查阅表中的数值可以通过网络与移动台进行通信。
诸如BTS的移动无线电通信网实体(以及其他在此没有提及的经典装置)，用于在所述的上行链路方向上执行所述的方法，包括：
在所需要的传送功率中发生有效的变化时，用于对应地改变所需要的传输质量目标值的装置。
在图4所示的实例中，这种装置包括一个查阅表43，该查阅表包含所述的预定值，并且接收地址信号S2，该地址信号可以从MS接收的信息S中得到，或者从对应的信令信息，或者直接从MS接收到的业务信息中得到(尤其是在所需要的传送功率中的所述变化对应于传输速率的变化的情形中)。
如已经指出的，本发明也适用于下行链路功率控制。
图5是描述可以用于示为45的移动无线电通信网实体（诸如BTS)以及示为46的移动台的装置类型的示意图，这些装置执行根据本发明的方法，用于下行链路功率控制。
诸如BTS的移动无线电通信网实体(以及其他在此没有提及的经典装置)，用于在所述下行链路传输方向上执行所述方法，它包括：
在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法的装置。
在呼叫开始时或者在呼叫期间，尤其是如果它们被定期地更新时，例如在移动台一侧执行的质量估算的基础上，存储在查阅表中的数值可以通过移动台与网络进行通信。
在图5所示的实例中，这种装置包括一个查阅表47，该查阅表包含所述的预定值，接收在BTS一侧产生的地址信号S1’，并且指示所需要的传送功率P’中的变化(例如传输速率中的变化)。
用于在所述下行链路传输方向上执行所述方法的移动台(以及其他在此没有提及的装置)包括：
在所需要的传送功率中发生有效的变化时，相应地改变所需要的传输质量目标值的装置。
在图5所示的实例中，这种装置包括一个查阅表48，该查阅表包含所述的预定值，并且接收地址信号S2’，该地址信号可以从BTS接收的信息S’中得到，或者从对应的信令信息，或者直接从业务信息中得到(尤其是在所需要的传送功率的变化对应于传输速率的变化的情形下)。
此外，对于上行链路以及下行链路功率控制来说，存储在这种查阅表中的数值可以不同。

Claims (16)

1．一种利用功率控制算法改进移动无线电通信***的性能的方法，该功率控制算法根据传输质量的目标值来控制传送功率，所述的方法包括，在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法。
2．根据权利要求1的方法，其中，所需要的传送功率中的所述有效变化包括传输速率中的变化。
3．根据权利要求1的方法，其中，所需要的传输质量目标值中的所述对应变化具有一个预定值。
4．根据权利要求3的方法，其中，所述预定值被定期地更新。
5．根据权利要求1的方法，其中，所述传输质量是由信号-干扰比来表示。
6．根据权利要求1的方法，其中，所述移动无线电通信***是CDMA类型。
7．根据权利要求1的方法，其中所述功率控制是在所述移动无线电通信***的上行链路传输方向上执行。
8．根据权利要求1的方法，其中所述功率控制是在所述移动无线电通信***的下行链路传输方向上执行。
9．一种执行根据权利要求7的方法的移动台，它包括：
在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法的装置。
10．根据权利要求9的移动台(40)，其中，所述装置包括一个查阅表(42)，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
11．一种执行根据权利要求7的方法的移动无线电通信网实体，它包括：
所需要的传送功率中发生有效的变化时，用于对应地改变所需要的传输质量目标值的装置。
12．根据权利要求11的移动无线电通信网实体(41)，其中，所述装置包括一个查阅表(43)，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
13．一种执行根据权利要求7的方法的移动无线电通信网实体，它包括：
在所需要的传送功率中发生有效的变化时，通过根据所需要的传输质量目标值中的对应变化来改变传送功率，从而旁路所述的功率控制算法的装置。
14．根据权利要求13的移动无线电通信网实体(45)，其中，所述装置包括一个查阅表(47)，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
15．一种执行根据权利要求8的方法的移动台，它包括：在所需要的传送功率中发生有效的变化时，用于对应地改变所需要的传输质量目标值的装置。
16．根据权利要求15的移动台(46)，其中，所述装置包括一个查阅表(48)，该查阅表包含所需要的传输质量目标值中对应变化的预定值，这些值对应于所需要的传送功率中的不同有效变化。
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