CN1914826A - 使用多信道的外环功率控制 - Google Patents

Abstract

反向链路的外环功率控制(OLPC)考虑与至少两个反向链路通信信道相关联的帧信息，该反向链路通信信道的发射功率与反向链路导频信道R－PICH的发射功率有关。基于诸如目标帧误差率(FER)的信息和与每个通信信道相关联的实际帧误差，确定通信OLPC设定点，并且将该通信OLPC设定点转换成R－PICH OLPC设定点。可以从通过组合接收的帧信息产生的加权帧信息计算通信OLPC设定点。可替换地，可以为每个信道确定通信信道OLPC设定点，并且通过单独的通信信道OLPC设定点计算加权的通信OLPC设定点。设定点调整取决于接收的帧误差，其中功率上升步长是功率下降步长的倍数，该倍数通过目标FER计算。

Description

使用多信道的外环功率控制

相关申请

本申请要求2004年1月28日提交的临时美国专利申请60/540114的优先权，其在此引入作为参考。

背景技术

本发明通常涉及无线通信***，特别涉及用于多个通信信道的外环功率控制的***和方法，每个通信信道的功率与公共的导频信道有关。

大多数无线通信网络使用某种形式的功率控制，由此网络内的控制器(例如，无线电基站)命令移动站增加或减少它们的发射功率。较靠近基站天线的移动站可以以低于远离天线的移动站的功率电平传输信号，以便实现相同的接收信号强度。在使用频率复用的无线***中，功率控制使用相同的频率减少相邻小区中的干扰。在干扰受限的扩展频谱无线***中，为了支持大量同时存在的用户，功率控制是关键性的。在所有的情况下，有效的功率控制保持了移动站的电池寿命。

在遵守cdma2000标准的无线网络中，为了维持宽范围服务的质量，例如声音、数据、图像、视频，交互式应用等等，有必要进行功率控制。典型地，闭合环路功率控制试图维持所需的帧误差率(FER)。这通过两个不同的闭合控制环路实现：内环功率控制和外环功率控制。内环功率控制通过发送功率上升和下降命令调整移动站发射功率，以便跟踪所需的设定点或噪声之上的接收功率电平。外环功率控制调整所需的设定点，以便维持用于通信信道所需的FER。换句话说，外环功率控制设定目标，而内环功率控制调整功率以便符合该目标。

在cdma2000前向链路中，当多信道共同存在时，例如前向基本信道(F-FCH)和前向辅助信道(F-SCH)，用于每个信道的内环和外环功率控制是独立的。也就是说，用于F-FCH的功率和设定点调整与用于F-SCH的功率和设定点调整不相关联。

然而，在cdma2000反向链路中，通过反向导频信道(R-PICH)的动态功率调整实现内环功率控制。所有的其它信道，例如反向基本信道(R-FCH)、反向辅助信道(R-SCH)、反向分组数据信道(R-PDCH)等等以相对于R-PICH保持固定的功率电平传输。也就是说，具有用于所有信道的单个内环功率控制。这使得很难在每个信道中维持目标FER，由于不同的信道条件和特征(例如，突发性)。每个专用信道相对于R-PICH的增益是可以通过第三层信令消息进行配置的。然而，这是一种无效控制机制，并且不能对瞬态状况快速响应。

发明内容

本发明涉及一种在无线通信***中功率控制的方法。获得与多个无线通信信道中的每一个相关联的信号接收信息，该无线通信信道的发射功率与导频信道有关。基于与至少两个无线通信信道相关的信号接收信息，确定导频信道外环功率控制(OLPC)的设定点。

本发明还涉及一种无线通信***。该***包括传输反向链路导频信道和至少两个反向链路通信信道的至少一个移动站，其中每个通信信道的发射功率与导频信道有关。该通信***还包括将功率控制命令发送到移动站的基站，该功率控制命令基于与至少两个反向链路通信信道相关联的接收帧信息。

附图说明

图1是无线通信***的功能框图。

图2是确定反向信道的外环功率控制设定点的现有技术方法的框图。

图3是基于两个或多个反向链路信道的接收帧信息，确定反向信道的外环功率控制设定点的方法的框图。

图4是通过组合帧信息以确定通信设定点，从而确定反向信道的外环功率控制设定点的方法的框图。

图5是通过计算每个信道的通信信道设定点并且组合该通信信道设定点以确定加权通信设定点，从而确定反向信道的外环功率控制设定点的方法的框图。

具体实施例

图1说明了典型的无线通信网络，其通常指附图标记10。在典型的实施例中，网络10是基于由电信工业协会(TIA)公布的cdma2000、1xEVDO/DV标准，虽然本发明不限于这种实现。在此，网络10将一个或多个移动站(MS)12通信地耦合到公共开关电话网络(PSTN)14、综合数据业务服务网(ISDN)16、和/或公共数据网(PDN)18，例如因特网。在这种功能性的支持下，网络10包括连接到分组核心网络(PCN)22和IS-41网络24的无线接入网(RAN)20。

RAN20通常包括一个或多个基站控制器(BSC)26，每个基站控制器包括一个或多个控制器28或者其它处理***，以及相关处理器30，所述存储器用于存储与正在进行的通信活动相关的必要数据和参数。通常，每个BSC26与一个或多个基站(BS)32相关联。每个BS32包括一个或多个控制器34，或其它处理***，以及支持与MS12进行无线电通信的各种各样收发机资源36，例如调制器/解调器、基带处理器、射频(RF)功率放大器，天线等等。

BS32可以称作基站收发机***(BTS)或无线电基站(RBS)。在操作中，BS32在前向链路信道上将控制和通信数据传输到MS12，并且在反向链路信道上从它们接收控制和通信数据。BS32可以在MS12上执行功率控制。BSC26提供不同BS32的协调控制。BSC26还将RAN20通信地耦合到PCN22。

PCN22包括分组数据服务节点(PDSN)38，该分组数据服务节点包括一个或多个控制器40，或其它处理***；归属代理(HA)42；以及认证、授权和计费(AAA)服务器44。典型地，PCN22通过管理IP网络46耦合到PDN18，该管理IP网络46在网络10的控制下操作。PDSN38通过建立、维持和终止点对点协议(PPP)链路作为RAN16和PDN18之间的连接点而操作，并且为网络访问者的注册和服务进一步提供外部代理(FA)功能。HA42与PDSN38协同操作，以便认证移动IP注册，并且在支持分组隧道和其它通信重定向活动中维持现有的位置信息。最后，AAA服务器44提供对用户认证、授权以及计费服务的支持。

BSC26还将RAN20通信地耦合到IS-41网络24。IS-41网络24包括移动交换中心(MSC)48，所述移动交换中心为了订户位置和简档信息访问归属位置寄存器(HLR)50和访问位置寄存器(VLR)52。MSC48在RAN20和PSTN16以及ISDN16之间建立电路交换和分组交换通信。

传统的外环功率控制被设计成把用于一个专用信道例如反向基本信道R-FCH的帧误差率(FER)作为目标。为了实现用于其它专用信道(例如R-SCH，R-PDCH等等)的目标FER，BS32必须依赖于这些信道相对于反向导频信道R-PICH的增益的正确设置。由于无线电信道状况的特性，最佳相对增益是动态的，并且从一个MS12到另一个MS12是不同的。相对增益的调整可以通过相对少见的第三层信令消息实现。

这种情形在图2中描述。接收与R-FCH相关联的帧信息(例如，FER)，并且调整外环R-FCH设定点以便维持所需的FER。通常，如果接收的帧是好的帧，则该设定点减少步长Step_d。当接收的帧是坏的帧时，该设定点增加步长Step_u。为了维持目标FER，Step_d和Step_u之间的关系典型地满足下面的关系：

$\frac{{\mathrm{Step}}_u}{{\mathrm{Step}}_d}=\frac{1}{t\arg \mathrm{etFER}}-1---\left(1\right)$

然后将R-FCH设定点转换成R-PICH设定点，并且使用R-PICH设定点来调整R-PICH的功率。根据R-FCH相对于R-PICH的增益间接地调整R-FCH的功率。

然而，与其它有效反向专用信道例如反向分组数据信道R-PDCH相关联的帧信息根本不能用于功率控制。调整R-PDCH功率的唯一方法就是通过第三层信令改变信道相对于R-PICH的增益。

根据本发明的一个实施例，利用来自至少两个专用反向信道的帧信息产生反向信道外环功率控制设定点，如图3所示。在图3中，组合来自R-FCH和R-PDCH的帧信息以调整通信设定点。然后将这个通信设定点转换成R-PICH设定点，并且调整R-PICH的功率。通信设定点的调整可以考虑不同信道的目标FER需求、信道的相对重要性，以及其它因素。通常，本领域的技术人员应当认识到，可以以多种方式组合不同反向信道的帧信息。

图4描述了本发明的一个实施例。通过函数f(.)组合与所有有效、反向、专用信道相关联的接收帧信息。如上所述，f(.)取决于每个信道的目标FER、每个信道的相对重要性、信道的“突发性”或其它特性等等。通常，信道越重要，其在计算中的加权越大。函数f(.)可以是线性的或非线性的。例如，f(.)可以包括系数阵列C＝[c(1)，c(2)，…c(N)]，以便将完全不同的帧信息组合为：

然后加权的帧信息调整多信道通信设定点，并且将其转换成P-PICH的设定点。然后根据每个信道相对于P-PICH的增益调整N个反向链路通信信道中的每一个的发射功率。可以注意到，一些通信信道在性质上是突发的，因此显示出不连续的传输。如果这些信道是不连续的(DTX-ed)，则应当将它们从等式(2)中排除。换句话说，反向链路通信信道的数量N在每个帧的基础上可以是动态的。

图5描述了本发明的另一个实施例。基于信道的帧信息例如FER，对每个信道独立地执行外环功率控制。然后通过加权函数g(.)组合多个信道的设定点，该加权函数考虑信道的相对重要性，和/或其它因素。函数g(.)可以是线性的或非线性的。例如，该函数包括系数阵列D＝[d(1)，d(2)，…，d(N)]，因此将设定点组合为：

然后将加权的通信设定点转换成P-PICH的设定点。然后根据每个信道相对于P-PICH的增益调整N个反向链路通信信道的发射功率。如上所述，一些通信信道在性质上是突发的，因而显示出不连续的传输。如果这些信道是不连续的(DTX-ed)，则应当将不连续的信道从等式(3)中排除。也就是说，反向链路通信信道的数量N在每个帧的基础上是动态的。

不管计算所需的设定点的方法，通过发出包括步长Step_u和Step_d的功率上升和下降命令来调整设定点，以便分别增加或减少功率。当在设定点调整中考虑多信道时，步长Step_u和Step_d取决于信道的数量、每个信道目标FER、以及其它因素。

在N个帧的持续时间上，在等式(2)或(3)中的帧信息包括FER的情况下，目的是维持等式(2)或(3)给定的目标FER。例如，2％和目标FER解释为100帧中两帧擦除。对两个同时存在的信道来说，两帧擦除可以在一个信道上出现两次，而在另一个信道上没有坏的帧，或者可替换地，可以在两个信道中的每一个上出现一次。在后一种情况下，可以在单独的时间上出现帧擦除，或者可以同时出现。这些情况的后一种情况(即，同时出现帧擦除的情况)比单独接收帧误差的情况(即，与每个坏的帧一起接收好的帧的情况)要求对功率控制设定点进行更大的调整。

在本发明的一个实施例中，当在全部的信道上仅接收好的帧时，设定点减少Step_d。如果接收一个坏的帧，则设定点增加下面的等式给出的Step_u1：

Step_u1＝Step_d*(1-SumTargetFER)/SumTargetFER    (4)

其中SumTargetFER是每个单独通信信道的FER需求的加权和，以与等式(2)或(3)相似的形式，也就是说：

如果两个信道正在传输，并且同时接收两个帧擦除，则设定点增加由下面等式给出的Step_u2：

Step_u2＝Step_d*(1-MeanTargetFER)/MeanTargetFER    (6)

其中MeanTargetFER＝SumTargetFER/N，以及

N＝有效信道的数量。

例如，如果R-FCH和R-PDCH同时传输，并且每个信道的目标FER是1％，则SumTargetFER是2％，而MeanTargetFER是1％。这会产生Step_u1＝49*Step_d，Step_u2＝99*Step_d。另一方面，如果仅在给定的周期上R-FCH传输，并且P-FCH的目标FER是1％，则SumTargetFER是1％，而Step_u1＝99*Step_d。因此，对于一个操作信道上一个误差的设定点校正与两个信道上两个误差(或者N个信道上N个同时存在的误差)的情况相同。上升的步长仅在同时存在的误差的数量小于同时存在的信道的数量的情况下(即，当接收至少一些好的帧时)改变。

本发明的外环功率控制通过考虑与多信道相关联的帧信息改进了在具有多信道的情况下的功率控制性能。本发明的功率控制在维持多个信道中的每一个信道的目标FER中是有效的，并且减少了通过第三层信令调整专用信道相对于R-PICH的增益的需要。

在此，虽然已经相对于其特殊的特征、方面和实施例描述了本发明，但是显然，许多变形、修改和其它实施例也可能在本发明的宽范围内，因此，所有的变形、修改和实施例都应当看作在本发明的范围内。因此，将本实施例解释为所有的示范性和非限制的方面，并且将在所附权利要求的意思和等价范围内的所有改变都认为是包含在其中。

Claims (23)

1、一种无线通信***中功率控制的方法，包括：

获得与多个反向链路通信信道中的每一个相关联的接收帧信息，所述反向链路通信信道的发射功率与反向链路的导频信道有关；以及

基于与至少两个所述反向链路通信信道相关的帧信息，确定反向链路导频信道的外环功率控制设定点。

2、根据权利要求1所述的方法，其中确定所述反向链路导频信道的外环功率控制设定点包括：

基于与至少两个所述反向链路通信信道相关的帧信息，确定通信外环功率控制设定点；以及

将所述通信外环功率控制设定点转换成所述反向链路导频信道的外环功率控制设定点。

3、根据权利要求2所述的方法，其中确定通信外环功率控制设定点包括：

基于与至少两个所述反向链路通信信道相关的帧信息，确定加权的帧信息；以及

基于所述加权的帧信息，确定所述通信外环功率控制设定点。

4、根据权利要求3所述的方法，其中确定加权的帧信息包括在所述至少两个反向链路通信信道上，对与每个所述反向链路通信信道相关的帧信息和与每个所述反向链路通信信道相关联的加权因数的积求和。

5、根据权利要求4所述的方法，其中每个所述加权因数与每个相关联的反向链路通信信道的重要性相关。

6、根据权利要求2所述的方法，其中基于与至少两个所述反向链路通信信道相关的帧信息，确定通信外环功率控制设定点包括：

确定与每个所述反向链路通信信道相关联的通信信道外环功率控制设定点；以及

基于所述通信信道外环功率控制设定点，确定加权的通信外环功率控制设定点。

7、根据权利要求6所述的方法，其中确定所述加权的通信外环功率控制设定点包括在所述反向链路通信信道上，对所述通信信道外环功率控制设定点和与每个所述反向链路通信信道相关联的加权因数的积求和。

8、根据权利要求7所述的方法，其中每个所述加权因数与每个相关联的反向链路通信信道的重要性相关。

9、根据权利要求1所述的方法，其中所述帧信息包括帧误差信息。

10、根据权利要求9所述的方法，其中确定反向链路导频信道的外环功率控制设定点包括：

为每个所述反向链路通信信道确定目标帧误差率(FER)；

确定下降步长Step_d；

响应所述反向链路通信信道的目标FERs，计算上升步长Step_u；

如果没有所述反向链路通信信道在前面的帧上发现误差，则将预先确定的反向链路导频信道外环功率控制设定点减少Step_d；以及

如果至少一个所述反向链路通信信道在前面的帧上发现误差，则将所述预先确定的反向链路导频信道的外环功率控制设定点增加Step_u。

11、根据权利要求10所述的方法，其中Step_u是Step_d的倍数。

12、根据权利要求11所述的方法，其中所述Step_d的倍数取决于在前面的帧上发现误差的所述反向链路通信信道的数量。

13、根据权利要求12所述的方法，其中如果遇到一个帧误差，则由Step_u＝Step_d*(1-SumTargetFER)/SumTargetFER给出Step_u，其中SumTargetFER是每个所述反向链路通信信道的加权FER。

14、根据权利要求12所述的方法，其中如果遇到多个帧误差，则由Step_u2＝Step_d*(1-MeanTargetFER)/MeanTargetFER给出Step_u，其中MeanTargetFER＝SumTargetFER/N，N是信道的数量。

15、根据权利要求1所述的方法，进一步包括将功率上升或功率下降命令发送到传输反向链路导频信道和多个反向链路通信信道的移动站，以便将所述反向链路导频信道的发射功率调整到所述反向链路导频信道的外环功率控制设定点。

16、一种无线通信***，包括：

传输反向链路导频信道和至少两个反向链路通信信道的至少一个移动站，每个所述通信信道的发射功率与所述导频信道有关；以及

将功率控制命令发送到所述移动站的基站，所述功率控制命令基于与至少两个所述反向链路通信信道相关联的接收帧信息。

17、根据权利要求15所述的***，其中所述基站基于与至少两个所述反向链路通信信道相关联的接收帧信息计算通信外环功率控制设定点，将所述通信设定点转换成反向链路导频信道的外环功率控制设定点，并且发送所述功率控制命令以便将所述反向链路导频信道发射功率调整到所述反向链路导频信道的外环功率控制设定点。

18、根据权利要求16所述的***，其中所述基站基于与至少两个所述反向链路通信信道相关联的接收帧信息计算帧信息的加权组合，并且基于所述帧信息的加权组合，确定所述通信外环功率控制设定点。

19、根据权利要求16所述的***，其中所述基站为每个所述反向链路通信信道计算通信信道外环功率控制设定点，并且基于至少两个所述通信信道外环功率控制设定点，确定加权的通信外环功率控制设定点。

20、根据权利要求16所述的***，其中所述功率控制命令基于目标帧误差率(FER)和与至少两个所述反向链路通信信道相关联的接收帧信息调整所述反向链路导频信道的发射功率。

21、根据权利要求20所述的***，其中如果没有所述反向链路通信信道在前面的帧上发现误差，则所述功率控制命令将所述反向链路导频信道的发射功率减少预定的步长Step_d，并且响应在至少一个所述通信信道上接收到至少一个帧误差，将所述发射功率增加步长Step_u，所述Step_u是Step_d的倍数。

22、根据权利要求21所述的***，其中如果遇到一个帧误差，则由Step_u＝Step_d*(1-SumTargetFER)/SumTargetFER给出Step_u，其中SumTargetFER是每个所述反向链路通信信道的加权FER。

23、根据权利要求21所述的***，其中如果遇到多个帧误差，则由Step_u2＝Step_d*(1-MeanTargetFER)/MeanTargetFER给出Step_u，其中MeanTargetFER＝SumTargetFER/N，N是信道的数量。

Images