CN1855756A - 用于hsdpa连接的传输功率控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信网络，以及涉及当互相通信时，通信设备选择它们的传输功率的方法。更具体地，本发明涉及一种用于控制在基于UMTS标准的无线通信网络中的第一通信设备的传输功率的方法，该第一通信设备与第二通信设备已经建立HSDPA连接，其中选择在第一传输时间间隔(tti 1)中的HSDPA传输功率与随后的第二传输时间间隔(tti 2)中的HSDPA传输功率之间的差的绝对值小于预先确定的值(v)。此外，本发明涉及可以执行上述方法的节点B，以及与所述节点B相关联的功率控制装置。

Description

用于HSDPA连接的传输功率控制

相关申请的交叉引用

本发明基于优先申请EP 05290928.0，在此通过参考将其纳入。

技术领域

本发明涉及无线通信网络，并且涉及UMTS网络中的基站，也称为节点B，选择传输功率的方式，其中该传输功率用于从节点B到用户设备(UE)的通信。

背景技术

通用移动通信***(UMTS)是一种众所周知的移动电话技术，并且由第三代伙伴计划(3GPP)标准化。它提供了移动设备可以以对于大众市场具有吸引力的速度访问万维网的传输速率。

UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)包括为无线小区提供覆盖的节点B和无线网络控制器(RNC)。在UTRAN中，所有通信设备必须工作在最小传输功率，同时维持所要求的信号质量。出于上述目的，使用了称为快速功率控制的方法。对于存在的连接，实现一个闭环，其中对于每个时间间隔(典型而言为一个时隙)，向数据加入一个控制信息，该控制信息用于在下一时间间隔的传输功率的调整。

HSDPA(高速下行分组接入)是一种设计用于在UMTS***中为下行链路提供增加的传输速率的移动电话协议。代替不变地调整传输功率，使用了AMC方法，在该方法中，除了别的以外，实时地调整调制方案、编码方案、以及传输功率。出于上述目的，用户设备(UE)测量信号质量，并向基站，也称为节点B，发送信道质量指示报告(CQI)。在HSDPA中，节点B负责到用户设备的传输的传输功率的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和相应设备，向HSDPA连接提供更高的传输效率。

该目的和其他目的由独立权利要求的特征解决。本发明的进一步的实施方式由从属权利要求的特征描述。应当强调，在权利要求中的任何参考标记不应理解为对本发明的范围的限制。

本发明的发明者意识到CQI报告不总是可靠的事实。CQI报告反映了在给定时间的HSDPA连接的质量，并用来调整在将来的另一个给定时间的HSDPA连接。在这两个时间之间的时间间隔中，HSDPA连接的特征可能已经改变。然而这样的改变可能导致误块率比所期望的和所希望的要高。

已经发现导致上述不可靠性的一个因素是信号与它们自身的干扰，尤其是在当非视距(non-line-of-sight)条件盛行时多径信号的情况下。该干扰因素由于如下的事实而变严重，即HSDPA标准允许第一tti(传输时间间隔)和随后的tti之间的传输功率的任意改变。然而，大的传输功率改变是造成增加的上述干扰因素的原因。

因此本发明提出了在量上限制传输功率变化。令P1是第一通信设备在第一传输时间间隔tti 1内的传输功率，P2是该相同通信设备在第二和随后的传输时间间隔tti 2内的传输功率。在该两个传输功率之间的差的绝对值限制为小于预先确定的值v：|P1-P2|＜v。当然，相当于将比率P1/P2限制到某个值。

本发明设计用于控制已经与第二通信设备建立HSDPA连接的第一通信设备的传输功率。该第一通信设备可以是节点B。在该情况下，该第二通信设备可以是用户设备，例如移动电话或便携式电脑。如果HSDPA连接建立，节点B与用户设备通信，并且节点B确定这完成的方法。

以上所建议的方法减小了干扰水平的变化。这相当于对于在节点B和用户设备之间所有通信的更可靠的CQI报告以及改善的误块率。这适用于自身和其他无线小区。

本发明的另一个优点是由标准DCH连接所感觉到的优点。必须记住，UMTS节点B将同时提供标准DCH连接以及HSDPA连接，这两种类型的连接将共存。在现有技术中当自发HSDPA传输出现时，用于DCH设备的信噪比(SNR)降低。结果，由于上述的快速功率控制方法，DCH传输的功率增加。这反过来进一步增加了功率水平，并增加了由HSDPA传输所经历的干扰。在这些HSDPA传输结束之后，其传输由上述快速功率控制方法控制的DCH服务的SNR，变得相当高。如上所述，本发明降低了干扰影响，其也改善了在这些情况下的标准DCH连接的SNR。

本发明取得了另一积极效果，特别是在当没有或仅有较低的现有HSDPA传输功率时发起HSDPA传输的情况下。作为例子，在HSDPA连接发起之前的HSDPA传输功率可能是0。在该情形下，UE测量到较好的信号质量，其可能对应于CQI值为14。在开始HSDPA传输之后，测量的信号质量可能显著地下降，并可能达到为5的CQI值。由于在CQI＝14，即导致较差健壮性的调制和编码方案的较好的质量的假设下设计用户数据的传输，接收实际上在CQI＝5的差的条件下进行。这将导致更失真的信号并因此导致比所期望的更高的误块率(BLER)。

在另一方面，如果在由相邻节点B的自发传输所引起的高的干扰情形期间进行CQI值的测量，然而实际传输在低的干扰下进行，例如当相邻节点B已经停止其传输，对于所希望的BLER目标，所选择的调制和编码方案过于健壮，从而对于所有其他通信，与必须的相比较，引起更大的干扰。

这意味着由于无线信道的测量和实际传输之间的延迟结合在0和100％之间改变功率水平的可能性，传输的BLER几乎不可预测。对于在非视距位置的用户设备的传输，该影响尤其存在。在这些情况下，利用本发明显著改善了误块率的稳定性和可预测性。

在HSDPA中传输功率变化量的限制可以以多种方法进行。一般地，限制两个相继的tti的差P1-P2的绝对值已经足够。然而，优选地，称为tti 1和tti 2的两个tti互相相邻，从而连续取得上述优点。

在现有技术中，HSDPA传输功率被允许在两个tti之间在其技术上可行的100％和0％之间变化。根据本发明，变化可以减小到其技术上可行的最大功率的固定百分比或固定量。在这些情况下，预先确定的值v是恒定的。然而，优选地，动态地调整该预先确定的值v，从而其是可变的。优点是用可变的预先确定的值v，可以动态地适应功率差对信道质量的影响。一种可能的实现是设置v等于在前功率P1的固定百分比，例如10％。于是如果对于在前tti确定了较高的绝对功率P1，则从一个tti到下一tti的变化P1-P2可能较大。当在前tti中的功率水平P1较低，则针对下一tti的功率水平的变化，即P1-P2，的绝对值也较低。对于较高的绝对功率水平，这将导致急剧的功率降低，并且对于较低的绝对功率水平，这将导致平滑的降低。

对于预先确定值的动态调整，测量了考虑传输当前特性的当前HSDPA连接的特定值M1、M2、M3...Mn。所测量的值用于动态地计算该预先确定的值v。这可以至少部分地借助于驻留在第一通信设备，特别是节点B中的计算机程序来完成。如在现有技术中是通常的，该计算机程序可以存储在例如CD或DVD的计算机可读介质上。作为选择，也可以经由例如互联网的网络以承载程序代码的电信号的形式传递。

在本发明的优选实施方式中，例如节点B的第一通信设备适于当它的数据缓冲器具有减少的数据量，即当它正在用完数据时发送哑信息。优选地，不断地尤其是基于tti到tti确定该减少。完成上述的一种可能性是

a)保持传输功率为恒定，直到所有数据被传输，

b)在传输功率逐渐地降低的同时，发送哑信息，以及

c)当传输功率达到预定义的最小值，停止哑信息的传输。

完成上述的第二可能性是

a)在逐渐降低传输功率的同时发送所有的可用数据，

b)在数据缓冲器为空之后发送哑信息，同时继续降低传输功率，直到传输功率达到最小值，以及然后

c)停止哑信息的传输。

参考以下描述的实施方式，来说明本发明的这些和其他方面，并且本发明的这些和其他方面将显而易见。应当注意，参考标记的使用不应理解为对本发明的范围的限制。

附图说明

图1示出了根据现有技术的UMTS网络。

图2示出了节点B。

图3示出了传输功率控制。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的UMTS网络。该网络2包括用户设备1、4和7，它们可以是移动电话等。节点B经由HSDPA连接与这些用户设备通信。作为例子，节点B 5与用户设备1已经建立了HSDPA连接3。

图2示出了根据本发明的节点B 5。节点B 5包括功率放大器11，用于当在到用户设备的HSDPA连接时，驱动天线9。由功率放大器产生的射频信号，经由线缆10从功率放大器11流到天线9。该射频信号的功率由一个调度器12控制。该调度器12的操作由来自传输功率控制6的命令控制。该功率控制6的逻辑是计算实体8。本领域的技术人员将容易地得出该传输功率控制6可以是与如图2中所示的调度器12合作的外部部件，或者可以是调度器12的内部部件。

图3示出了功率控制6和调度器12怎样合作。调度器12接收输入参数S₁、S₂、S_N。如在现有技术中是通常的，调度器接收下列参数S₁..S_N的值：

max_HSDPA_power：节点B可以向HSDPA连接提供的最大功率

max_DCH_power：节点B可以向DCH连接提供的最大功率

max_overall_power：节点B可以提供的最大总功率

根据本发明，调度器12接收另外一个输入，即参数HSDPA_power_restriction_for_next_tti的值，其是下一tti允许的最大传输功率。以这种方式，下一tti的HSDPA功率限制在一个值，其中该值一般小于最大HSDPA功率。一般地，HSDPA_power_restriction_for_next_tti＝Min(max_HSDPA_power，HSDPA_power_restriction_value)。

算法以HSDPA_power_restriction_value的一个适当初始值开始，从而很好地定义了HSDPA_power_restriction_for_next_tti。如以下将描述，不断基于传输特征计算参数HSDPA_power_restriction_value，从而不断地调整HSDPA_power_restriction_for_next_tti。

调度器12使用参数HSDPA_power_restriction_for_next_tti的值用于下一tti的传输功率。由于该参数定义了最大允许值，下一tti的实际传输功率可能会更小。将被称为HSDPA_power_of_current_tti的该后者的值，将通过适当的手段测量。如以下将描述的，将使用HSDPA_power_of_current_tti作为由计算实体8所执行的算法的输入，用于计算下一tti的HSDPA_power_restriction_for_next_tti的值。

在开始处，计算实体8必须确定下一tti的传输功率是否将是：

a)小于前一tti的传输功率，

b)大于前一tti的传输功率，

c)与前一tti的传输功率相同。

相应地，调度器将工作在斜降阶段a)，斜升阶段b)或者稳定阶段c)。

令参数BFS表示以比特为单位的缓冲器填充状态，其中BFS代表在节点B的数据缓冲器中的比特的数目。令以比特/tti为单位的参数predicted_mean_throughput_per_tti表示预测的平均吞吐量，假设该平均吞吐量将与在过去几个tti中的相同。在该情况下，比率max_number_of_data_tti＝BFS/predicted_mean_throughput_per_tti代表基于上述预测的平均吞吐量，在缓冲器中将存在数据的最大数目的tti。

令参数maximum_down_delta_HSDPA_power_per_tti表示以瓦特/tti为单位的最大速率，在斜降阶段，传输功率允许以该速率降低。通常，该参数将是由节点B的操作者给出的恒定值。则参数maximum_number_of_power_tti＝HSDPA_power_restriction_for_next_tti/maximum_down_delta_HSDPA_power_per_tti定义了基于上述由maximum_down_delta_HSDPA_power_per_tti所代表的传输功率的步进降低，斜降阶段的最小持续时间(以tti为单位)。

如果斜降条件

maximum_number_of_power_tti＞＝max_number_of_data_tti为真，则节点B将工作在斜降阶段。这是降低传输功率所需要的时间长于数据将在数据缓冲器中存在的时间的情况。在以下的描述中，这将被称为数据缓冲器接近用完数据，直到不再存在用户数据的情形。可选地，这也可以被称为需要降低传输功率的情形。

当以下条件

i)斜降阶段不为真，以及

ii)HSDPA_power_of_current_tti＞＝(HSDPA_power_restriction_value-HSDPA_power_tolerance)

满足，节点B必须工作在斜升阶段b)。

当针对当前tti所设想的HSDPA传输功率

HSDPA_power_of_current_tti的值大于或等于

HSDPA_power_restriction_value减去HSDPA_power_tolerance的值时，上述条件ii)满足。参数HSDPA_power_tolerance是由操作者固定的恒定值，并充当使功率增加的手段，尽管当前功率没有完全达到HSDPA_power_restriction_value。因此，当降低传输功率所需要的时间小于数据将在缓冲器中存在的时间，节点B工作在斜升阶段。在该情况下，节点B具有增加传输功率的需要。

当节点B既不工作在斜升阶段，也不工作在斜降阶段时，节点B工作在上述稳定阶段c)。在该情况下，HSDPA_power_of_current_tti保持恒定。

对于所有阶段，HSDPA_power_restriction_value小于或等于max_HSDPA_power。

在确定工作模式之后，即上述阶段a)到c)之一之后，计算实体8计算下一tti的参数HSDPA_power_restriction_value的值。

如果调度器工作在斜降阶段a)，调度器具有三种怎样逐渐降低传输功率的选择。

在第一选择中，降低参数HSDPA_power_restriction_value的值，直到所有数据被传输。以这种方法，传输功率逐渐降低，直到数据缓冲器为空。如果是这样的话，传输功率下降到0。当应用上述逐步降低时，然而，与现有技术相比，该下降不显著。另外的优点是传输功率保持在最小，因为在传输的结尾，传输功率被设置为0。换句话说，传输功率只用于用户数据的传输。

在第二选择中，HSDPA传输功率保持恒定，直到数据缓冲器用完数据，从而BFS＝0。因此参数HSDPA_power_restriction_value的值保持恒定。在不断地以恒定值减小用于每个tti的传输功率的同时，发送哑信息。该恒定值定义为maximum_ramp_down_HSDPA_power，并且由操作者固定。这一直进行，直到达到最小HSDPA限制功率。HSDPA限制功率定义成为值minimum_HSDPA_restriction_power，其是由操作者已经预定义的恒定值。当

HSDPA_power_restriction_value＝

minimum_HSDPA_restriction_power时，停止哑信息的传输。该第二选择提供了(节点B的)数据缓冲器的最后数据的减小的数据速率并没有减小那么多的优点。这源自由于减小的传输功率，数据以降低的数据速率传输的事实。此外，发送哑信息避免了当数据缓冲器变空时传输功率的突然下降。

第三选择是上述第一和第二选择的组合。因此对照选择1，参数HSDPA_power_restriction_value的值降低，直到所有数据被传输。同时，当HSDPA_power_restriction_value＞minimum_HSDPA_restriction_power时，通过降低参数HSDPA_power_of_current_tti的值，逐渐地降低传输功率。针对每个tti降低的传输功率的量由参数maximum_ramp_down_HSDPA_power的值所代表。这是由操作者定义的恒定值。发送哑信息，直到

HSDPA_power_restriction_value＝

minimum_HSDPA_restriction_power。然后传输停止。该方法提供了以下优点：由于仍以足够的数据速率传输用户数据，限制了节点B的数据缓冲器的最后数据的传输时延的增加。传输功率的减小只是与哑信息的传输的减少相一致。这意味着传输功率的减小仅导致用于哑信息的数据速率减小。

上述选择的正确决择依赖于服务的QoS(服务质量)的要求。第一选择例如适合于文件下载和最小化干扰影响，因为传输功率保持最小。第二选择特别适合于视频或电影传输，因为数据速率更加恒定。恒定的数据速率避免了以减小的数据速率接收某些视频帧，所述减小的数据速率会扭曲视觉印象。

如果调度器工作在斜升阶段b)，则调度器通过

maximum_ramp_up_HSDPA_power增加参数

HSDPA_power_restriction_value的值。在稳定阶段c)，参数

HSDPA_power_restriction_value的值没有改变。

如可以从上述解释中得出，在计算实体8中执行的算法使用以下输入：

P1＝HSDPA_power_tolerance

P2＝maximum_down_delta_HSDPA_power_per_tti

P3＝maximum_ramp_down_HSDPA_power

P4＝maximum_ramp_up_HSDPA_power

P5＝minimum_HSDPA_restriction_power

M1＝缓冲器填充状态

M2＝predicted_mean_throughput_per_tti

M3＝max_HSDPA_power

P1、P5是由操作者定义的恒定值，而M1、M2和M3针对每个tti不断地测量。出于此目的，节点B包括适当的测量装置。

以下示出了两个不同的仿真场景，来说明本发明的成果。

该场景仅包括在固定位置处的无线小区内的单个UE。周围小区为节点B和UE之间的无线链路产生恒定的干扰水平。

在每个tti，UE记录CQI报告，其中在第一例子中，由节点B在每个tti HSDPA调度UE。结果，自身和其他小区的(干扰)功率水平是恒定的，导致了恒定的CQI值6。在该情况下，调度器尝试将误块率(BLER)调整到预定义的工作值15％。该仿真实际上产生17.8％的BLER。

在第二情况下，仅每隔一个tti调度UE。因此，由于HSDPA数据的传输，其自身小区的功率水平的变化每隔一个tti明显增加。在这些HSDPA传输之间的tti中，功率水平保持为恒定的低水平，即只存在CPICH功率。HSDPA传输基于最近的CQI报告。由于在假设例如CQI＝13，即导致较差健壮性的调制和编码方案的较好的质量下设计用户数据的HSDPA传输，实际上是在较差的CQI＝5的情况下进行接收。在仿真中，这导致了更失真的信号，以及比所希望的误块率10％更高的误块率(BLER)。在该仿真中，测量的BLER值是28％。

通过应用根据本发明的方法，在第三仿真中，由于例如在实际数据传输之间的tti中，以与用于数据传输的功率水平相同的功率水平发送哑信息，因此如在第二情况中所观察到的CQI报告的大变化没有出现。在该情况中，CQI报告与第一个情况中的相似，从而CQI值恒定。

Claims (17)

1.一种用于控制在基于UMTS标准的无线通信网络中的第一通信设备的传输功率的方法，所述第一通信设备与第二通信设备已经建立连接，其中选择第一传输时间间隔中的HSDPA传输功率与在随后的第二传输时间间隔中的所述HSDPA传输功率之间的差的绝对值小于一个预先确定的值。

2.根据权利要求1的方法，其中所述第二传输时间间隔与所述第一传输时间间隔相邻。

3.根据权利要求1的方法，其中在量上动态地控制所述预先确定的值。

4.根据权利要求1的方法，其中在所述当前HSDPA连接的测量值的帮助下确定所述预先确定的值。

5.根据权利要求1的方法，其中在所述第一通信设备具有接近于用完数据直到不再存在用户数据的数据缓冲器的情况下，发送所有可用数据，同时逐渐地降低所述传输功率。

6.根据权利要求1的方法，其中在所述第一通信设备具有接近于用完数据直到不再存在用户数据的数据缓冲器的情况下，执行以下步骤：

a)保持所述传输功率恒定，直到所有数据被传输，

b)在逐渐地降低所述传输功率的同时，发送所述哑信息，以及

c)当所述传输功率达到预定义的最小值时，停止哑信息的所述传输。

7.根据权利要求1的方法，其中在所述第一通信设备具有接近于用完数据直到不再存在用户数据的数据缓冲器的情况下，其

a)在发送数据的同时，逐渐地降低所述传输功率，以及

b)发送哑信息，直到所述传输功率达到预定义的最小值。

8.根据权利要求1的方法，其中在所述第一通信设备具有增加传输功率的需求的情况下，增加允许用于下一tti的所述最大传输功率。

9.根据权利要求1的方法，其中在所述第一通信设备既没有减小的传输功率的需求，也没有增加的传输功率的需求的情况下，保持允许用于下一tti的所述最大传输功率恒定。

10.根据权利要求1的方法，其中所述方法至少部分地借助于计算机程序执行。

11.根据权利要求1的方法，其中所述第一通信设备是节点B，并且所述第二通信设备是用户设备。

12.一种用于基于所述UMTS标准的无线通信网络的节点B，所述节点B具有传输功率控制，用于当所述节点B在与用户设备的HSDPA通信中时控制所述HSDPA传输功率，其中所述传输功率控制适于在第一传输时间间隔的所述HSDPA传输功率与随后的第二传输时间间隔的所述HSDPA传输功率之间建立一个差，所述差小于一个预先确定的值。

13.根据权利要求12的节点B，其中所述传输功率控制包括计算实体(8)，用于计算所述预先确定的值。

14.根据权利要求12的节点B，其中其适于当它的数据缓冲器用完数据时，传输哑信息。

15.一种传输功率控制，用于控制在基于UMTS标准的无线通信网络中的节点B的HSDPA传输功率，其中所述传输功率控制适于在第一传输时间间隔中的所述HSDPA传输功率与随后的第二传输时间间隔中的所述HSDPA传输功率之间建立一个差，所述差小于一个预先确定的值。

16.根据权利要求15的传输功率控制，其中其适于当它的数据缓冲器逐渐地为空时，传输哑信息。

17.一种调度器，用于无线通信网络的节点B，所述调度器包括根据权利要求15的传输功率控制。

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