CN1993897A - 无线通信***的外环功率控制中目标信干比的调节 - Google Patents

Abstract

一种补偿变化的信道条件的外环功率控制的方法、***和组件。通过不同的步升和步降级别调节目标度量，优选的为目标信干比(SIR)，以收敛到相对较低的稳态级别的步升和步降的目标度量调节。初始目标SIR在内环固定状态中保持固定，接着在瞬间状态中进行步升的目标SIR调节，以及在稳定状态中的更小的步升目标SIR调节。调节的步长优选基于目标块误差率(BLER)和预定时间间隔内检测到的误差数量。

Description

无线通信***的外环功率控制中目标信干比的调节

技术领域

本发明一般的涉及无线通信***。特别的，本发明涉及所述***中的功率控制。

背景技术

无线通信***是本领域中所公知的。为了提供无线***的全球连接性，开发并且实现了各种标准。当前广泛使用的一种标准被称为移动通信全球***(GSM)。这被认为是所谓的第二代移动无线***标准(2G)及其后续的修改(2.5G)。GPRS和EDGE为2.5G技术的示例，它们在(2G)GSM网络上提供了相对高速的数据服务。这些标准均试图改进先前的标准以提供附加特性和增强。1998年1月，欧洲通信标准协会——特别移动部(ETSI SMG)对被称为通用移动通信***(UMTS)的第三代无线***的无线访问方案达成一致。为了进一步实现UMTS标准，在1998年12月成立了第三代伙伴项目(3GPP)。3GPP继续致力于通用的第三代移动无线标准。

根据当前的3GPP规定的典型的UMTS***架构如图1所示。所述UMTS网络架构包括核心网络(CN)，该核心网络通过被称为Iu的接口与UMTS陆地无线访问网络(UTRAN)互相连接，所述Iu接口在当前公开提供的3GPP说明文档中进行了详细定义。UTRAN配置为经由称为Uu的无线接口而通过在3GPP中被称为用户设备(UE)的无线传输接收单元(WTUR)为用户提供无线通信服务。所述UTRAN具有一个或者多个无线网络控制器(RNC)和基站，在3GPP中被称为Node B，共同提供UE的无线通信的地域覆盖。一个或者多个Node B通过在3GPP中被称为Iub的接口连接到不同的RNC。UTRAN可以具有连接到不同RNC的若干组Node B，在图1的示例中显示了两个。当在UTRAN中提供超过一个RNC时，通过Iur接口执行RNC之间的通信。

网络组件外的通信由Node B在用户级别通过Uu接口和CN执行，而在网络级别通过至外部***的各个CN连接而执行。

通常的，基站例如Node B的主要功能是提供基站网络和WTRU之间的无线连接。基站通常发射允许未连接的WTRU与基站定时同步的公共信道信号。在3GPP中，Node B执行与UE的物理无线连接。Node B通过Iub接口从RNC接收信号，该RNC控制Node B通过Uu接口发送的无线信号。

CN负责将信息路由到其正确的目的地。例如，CN可以将由UMTS通过一个Node B接收到的来自UE的语音业务路由到公共交换电话网络(PSTN)或者去往互联网的分组数据。在3GPP中，CN具有六个主要部件：1)通用分组无线业务(GPRS)服务支持节点；2)GPRS网关支持节点；3)边界网关；4)访问者位置寄存器；5)移动业务交换中心；以及6)网关移动业务交换中心。GPRS服务支持节点提供对分组交换域例如互联网的接入。GPRS网关支持节点是一种连接到其他网络的网关节点。流向其他运营商网络或者互联网的所有数据业务均经过所述GPRS网关支持节点。边界网关作为防火墙用于防止网络外部入侵者对网络领域内用户的攻击。访问者位置寄存器是当前服务网络提供服务所需的用户数据的副本。这种信息最初来自管理移动用户的数据库。移动业务交换中心负责从UMTS终端到网络的“电路交换”连接。网关移动业务交换中心基于用户当前位置实现所需的路由功能。网关移动业务交换中心还接收并且管理来自外部网络用户的连接请求。

RNC总体控制UTRAN的内部功能。RNC还为具有通过与Node B的Uu接口连接的本地组件和通过CN和外部***之间的连接的外部服务组件的通信提供中介服务，例如从国内UMTS中的手机进行的海外呼叫。

RNC通常监视多个基站，管理由Node B服务的无线服务覆盖地理区域内的无线资源，并且控制Uu接口的物理无线资源。在3GPP中，RNC的Iu接口提供两个与CN的连接：一个至分组交换域，另一个至电路交换域。RNC的其他重要功能包括机密性和完整性保护。

在很多无线通信***中，使用了自适应传输功率控制算法。在这些***中，多个通信可能共享相同的无线频谱。当接收特定通信时，使用相同频谱的所有其他通信对所述特定通信产生干扰。因此，增加一个通信的传输功率级会降低该频谱内所有其他通信的信号质量。然而，过度降低传输功率级会导致接收信号质量不令人满意(例如通过信干比(SIR)衡量)。

无线通信***的功率控制的各种方法在本领域中是公知的。无线通信***的开环和闭环功率控制发射机***的示例分别如图2和图3所示。这些***的目的是在存在衰减传播信道和时变干扰的情况下迅速改变发射机功率，从而在最小化发射机功率的同时确保在远程端以可以接受的质量接收数据。

在通信***例如第三代伙伴项目(3GPP)时分双工(TDD)和频分双工(FDD)***中，变速数据的多个共享和专用信道被结合用于传输。这些***的背景规格数据参见3GPP TS 25.223 v3.3.0、3GPP TS 25.222 v3.2.0，3GPP TS 25.224 v3.6以及3G多***规范1.0版第三卷和无线电工商协会(ARIB)修订的修改版1.0。在2002年1月31日公布的国际公开号WO02/09311 A2和2001年12月7日提交的本发明受让人所有的对应美国专利申请09/904,001中提出了产生更优化性能的用于数据速率改变的自适应功率控制的快速方法和***。

在3GPP W-CDMA***中，功率控制作为链接自适应方法使用。动态功率控制应用于专用物理信道(DPCH)，从而DPCH的传输功率被调节为实现具有最小传输功率级的服务质量(QoS)，从而限制***内的干扰级别。

一种方法是将传输功率控制划分为若干进程，称为外环功率控制(OLPC)和内环功率控制(ILPC)。功率控制***通常根据内环是开放还是闭合而称为开环或者闭环。图2和图3中示例中所示的两种类型的***的外环均为闭环。图2中所示***的开环型的内环为开环。

在外环功率控制中，特定发射机的功率级别是基于目标SIR值的。当接收机接收传输时，接收信号的质量被测量。所传输的信息以传送块(TB)为单位发送，并且接收信号的质量可以基于块错误率(BLER)而监视。BLER由接收机估计，通常通过数据的循环冗余校验(CRC)来估计。所估计的BLER与目标质量要求相比较，这种目标BLER表示信道上各种类型数据服务的QoS要求。基于所测量的接收信号质量，目标SIR调节控制信号被发送到发射机。发射机响应于这些调节请求而调节目标SIR。

在利用时分双工(TDD)模式的第三代伙伴项目(3GPP)宽带码分多址(W-CDMA)***中，UTRAN(SRNC-RRC)在呼叫/会话建立时为WTRU设置初始目标SIR，然后在呼叫活动期间根据对上行链路(UL)BLER测量的观察连续调节WTRU的目标SIR。

在内环功率控制中，接收机将接收信号质量的测量例如SIR与阈值比较(即目标SIR)。如果SIR超过阈值，则发送减小功率级别的传输功率指令(TPC)。如果SIR低于阈值，则发送增加功率级别的TPC。通常的，TPC与至发射机的专用信道中的数据多路复用。响应于所接收到的TPC，发射机改变其传输功率级别。

传统上，3GPP***中的外环功率控制算法假定一种特定的“最合理”信道条件，使用BLER和SIR之间的固定映射，基于所需目标BLER为各个编码合成传输信道(CCTrCH)设置初始目标SIR。CCTrCH通常被用于通过多路复用若干传输信道(TrCHs)而在物理无线信道上传输各种服务，各个服务在其自身的TrCH上。为了基于CCTrCH监视BLER级别，可以在所考虑的CCTrCH上多路复用的传输信道中选择参考传输信道(RTrCH)。例如，可以选择TrCH1作为RTrCH，因为它被认为是CCTrCH上包含加性高斯白噪声(AWGN)信道在内的所有信道条件的中点。例如，图4显示了使用迫零(zero-forcing)多用户检测器对3GPP中规定的各种信道条件的宽带码分多址时分双工(WCDMA TDD)的典型下行链路模拟结果。对各种传播条件显示了结果。静态信道表示为AWGN曲线，而情况1至3的曲线表示具有不同多路径情况的衰减信道。在情况1的衰减信道所需的BLER 0.01处，可以从大约为4.5dB的目标SIR确定预定传输功率。注意这比情况2的衰减信道的目标SIR高出5dB，并且比AWGN的目标SIR高出12dB，这显示了根据假定的传播条件的大范围目标SIR值。

基于上述示例，所需的BLER和映射的目标SIR之间的不匹配根据实际的信道条件而改变，并且尤其在很低的BLER时很大。当WTRU将该目标BLER转换为初始目标SIR时，这种信道条件不匹配可能导致误差，因为目标BLER所需的目标SIR随信道条件而改变。因此，确定目标SIR的迭代进程具有初始差异，该初始差异必须通过收敛到所需目标值克服，并通过允许进行CRC而调整(compound)，这样都导致了目标SIR收敛的延迟。

整个功率控制算法可能由于这种延迟而性能降低。所述延迟按照传输速率单元、传输时间间隔(TTI)而表示。最小的间隔为一个数据帧，通常，在3GPP通信***中该最小间隔定义为10ms。在3GPP***中，TTI长度为10、20、40或者80ms。

在传输功率控制中存在四个主要的误差来源：1)***误差；2)随机测量误差；3)CCTrCH处理误差；以及4)信道误差。***误差和随机测量误差由监视SIR测量的内环功率控制适当的校正。CCTrCH处理误差由外环功率控制或者内环功率控制通过使用代码中的相对SIR测量而校正。信道误差与未知的时变信道条件有关。

因此，需要能够确定实际的信道条件从而使用目标SIR的适当值的外环功率控制。

发明内容

本发明提供一种无线传输接收单元(WTRU)的传输功率控制的设备和方法，在前向信道中以选择性大小的块分配发送数据信号，其中所述WTRU配置为按照基于通过所述前向信道接收的数据信号所计算出的目标度量(metrics)的函数而进行前向信道功率调节。在所述前向信道上从所述WTRU接收时间间隔的一系列数据信号块分配。所述WTRU的前向信道功率调节的目标度量是基于对在所述前向信道中接收到的信号中的预定误差条件进行的检测而计算的，包括设置初始目标度量值和存储为各个数据块分配计算的最后目标度量。在初始值下的初始周期之后，目标度量按照预定长度的时间间隔以步升量或者步降量改变，从而，如果在紧挨着的前一个时间间隔中检测到预定误差条件则以步升量增加所述目标度量，或者如果在紧挨着的前一个时间间隔中没有检测到预定误差条件则以步降量减小所述目标度量。将步降量设定为初始瞬态级别优选地是基于所需的信号质量或者块误差率(BLER)，从而初始步降量被设置为至少和稳态级别的预定步降量一样大的级别。步降量具有与正在处理的时间间隔期间内检测到的误差数量成反比的比例因子。如果在紧挨着的前一个时间间隔中检测到了预定误差条件，则步降量被减小选定量以达到更低级别，直到步降量被减小到稳态级别的预定步降量。

附图说明

图1显示了传统UMTS网络的***架构的概图；

图2为通过目标SIR度量实现外环功率控制的无线通信***的传统开环功率控制***的示意图；

图3为通过目标SIR度量实现外环功率控制的无线通信***的传统闭环功率控制***的示意图；

图4为根据使用多用户检测器对于各种信道条件的宽带码分多址时分双工(W-CDMA TDD)接收器模拟的所需BLER相对于目标SIR的图示；

图5显示了根据对下行链路OLPC应用的跳跃算法的目标SIR调节的图示；

图6显示了根据本发明的示例WTRU下行链路OLPC的目标SIR调节的图示；

图7显示了根据本发明的示例WTRU下行链路OLPC的通过压缩瞬态的目标SIR调节的图示；以及

图8A至8C显示了根据本发明的示例下行链路OLPC算法的方法流程图。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明，其中相同数字表示相同元件。术语基站、无线传输/接收单元(WTRU)和移动单元按照其通用意义使用。术语基站在此使用为包括但是并不限于基站、Node-B、站点控制器、接入点或者无线环境中为WTRU提供对基站关联到的网络的无线接入的其他接口设备。

术语WTRU在此使用为包括但是并不限于用户设备(UE)、移动站、固定或者移动用户单元、寻呼机、或者任何其他类型的能够在无线环境中工作的设备。WTRU包括个人通信设备，例如电话、视频电话、以及具有网络连接的互联网电话(Internet ready phone)。并且，WTRU还包括便携式个人计算设备，例如包含具有类似网络功能的无线调制解调器的PDA和笔记本电脑。便携式的或者可以改变位置的WTRU被称为移动单元。

尽管结合利用时分双工模式的第三代伙伴项目(3GPP)的宽带码分多址(W-CDMA)***描述了实施例，但这些实施例可以应用到任何混合的码分多址(CDMA)/时分多址(TDMA)通信***。并且，这些实施例可以应用到通用的CDMA***例如所提出的3GPP W-CDMA的频分双工(FDD)模式。

传统的无线***的功率控制方法例如3GPP利用所谓的内环和外环。所述功率控制***根据内环为开放或者闭合而被称为开环或者闭环。两种类型***的外环均为闭环。

图2中显示了具有“发送”通信站10和“接收”通信站30的开环功率控制***的相关部分。站10和30均为收发机。通常的一个为基站，在3GPP中称为Node B，并且另一个为一种WTRU，在3GPP中称为用户设备UE。为了清楚起见，仅显示选定的组件并且本发明针对优选的3GPP***进行描述，但是本发明可以一般性的应用到无线通信***，甚至应用到执行WTRU互相通信的ad hoc网络连接的***。功率控制对于为多个用户保持高质量信令而不导致过度干扰非常重要。

发射站10包括具有数据线路12的发射机11，数据线路12传输用户数据信号。用户数据信号具有所需功率级别，通过应用来字处理器15的输出13的传输功率调节来调节传输功率级别，从而调节该所需功率级别。用户数据由发射机11的天线***14发送。

包含所发送数据的无线信号20由接收站30通过接收天线***31接收。所述接收天线***还接收对接收数据质量造成影响的干扰无线信号21。接收站30包括干扰功率测量设备32，接收到的信号被输入到该设备，设备32输出所测量的干扰功率数据。接收站30还包括数据质量测量设备34，接收到的信号也输入到该设备，该数据质量测量设备34产生数据质量信号。数据质量测量设备34耦接到处理设备36，处理设备36接收信号质量数据并且基于通过输入37接收到的用户定义的质量标准参数而计算目标信干比(SIR)数据。

接收站30还包括与干扰功率测量设备32和目标SIR生成处理器36耦合的发射机38。接收站的发射机38还包括分别用于用户数据、参考信号以及参考信号传输功率数据的输入40、41、42。接收站30通过关联的天线***39发送接收站的用户数据和控制相关数据以及参考信号。

发射站10包括接收机16和关联的接收天线***17。发射站的接收机16接收从接收站30发送的无线信号，其中包括由接收站30产生的接收站的用户数据44和控制信号和数据45。

发射站的发射机的处理器15与发射站的接收机16相关联，以计算传输功率调节。发射机11还包括设备18，用于测量接收到的参考信号功率，设备18与路径损耗计算电路19相关联。

为了计算传输功率调节，处理器15接收来自目标SIR数据输入22、干扰功率数据输入23以及路径损耗数据输入24的数据，目标SIR数据输入22传送由接收机站的目标SIR生成处理器36产生的目标SIR数据，干扰功率数据输入23传送由接收站的干扰功率测量设备32产生的干扰数据，并且路径损耗数据输入24传送路径损耗计算电路19输出的路径损耗信号。所述路径损耗信号由路径损耗计算电路19从经由参考信号传输功率数据输入25和测量参考信号功率输入26接收到的数据而产生，所述参考信号传输功率数据输入25传送从接收站30发出的参考信号传输功率数据，所述测量参考信号功率输入26传送发射机11的参考信号功率测量设备18的输出。参考信号功率测量设备18与发射站的接收机16耦合，以测量从接收站的发射机38接收到的参考信号的功率。路径损耗计算电路19优选的基于由输入25传送的已知的参考功率信号强度和由输入26传送的测量的接收的功率强度之间的差值确定路径损耗。

干扰功率数据、参考信号功率数据和目标SIR值以远低于传播信道和干扰的时变速率的速率被发送到发射站10。“内环”为该***依赖于所测量的干扰的部分。该***被认为是“开环”，因为对于在能够与传播信道和干扰的时变速率相比的速率下的算法没有表明最小需求的发射机功率的估计如何的反馈。如果需要的传输功率级别迅速改变，***不能以实时方式(time1y manner)响应改变功率调节。

对于图2中的开环功率控制***的外环来说，在远程接收站30，接收到的数据的质量通过测量设备34而评估。数字数据质量的典型度量为比特错误率和块错误率。这些度量的计算需要在远大于时变传播信道和干扰的周期的时间周期中累积的数据。对于任何给定的度量，存在所述度量和接收到的SIR之间的理论上的关系。当在远程接收机中累积了足够的数据以评估度量时，在处理器36中计算所述度量并且将其与所需度量(表示所需服务质量)相比较，并且输出更新后的目标SIR。更新后的目标SIR(理论上)是应用到发射机内环后可以使得测量的度量收敛到所需值的值。最后，更新后的目标SIR通过接收站发射机38和发射站接收机16被传送到发射机11以用于其内环。目标SIR的更新速率受到累积质量统计所需的时间以及功率控制的发射机的信令速率的实际限制的约束。

参考图3，其中显示了采用闭环功率控制***的具有发射站50和接收站70的通信***。

发射站50包括具有数据线路52的发射机51，数据线路52传输用户数据信号。用户数据信号以所需功率级别提供，所需功率级别通过从处理器55的输出53提供的传输功率调节而调节，从而调节功率级别。用户数据经由发射机51的天线***54发送。

包括所发送数据的无线信号60由接收站70经由接收天线***71接收。所述接收天线***还接收对接收数据质量造成影响的干扰无线信号61。接收站70包括干扰功率测量设备72，接收到的信号输入到该设备，设备72输出所测量的SIR数据。接收站70还包括数据质量测量设备73，接收到的信号也输入到该设备，设备73产生数据质量信号。数据质量测量设备73耦合到处理器74，处理器74接收信号质量数据并且基于通过输入75接收到的用户定义的质量标准参数而计算目标信干比(SIR)数据。

组合器76，优选为减法器，将来自设备72的测量的SIR数据与来自处理器74的计算的目标SIR数据相比较，优选通过相减，以输出SIR误差信号。来自组合器76的所述SIR误差信号被输入到处理电路77，处理电路77基于此产生步升/步降指令。

接收站70还包括与处理电路77耦合的发射机78。接收站的发射机78还包括用于用户数据的输入80。接收站70经由关联的天线***79发送接收站的用户数据和控制相关数据。

发射站50包括接收机56和关联的接收天线***57。发射站的接收机56接收从接收站70发送的无线信号，其中包括由接收站产生的接收站的用户数据84和控制数据85。

发射站的发射机的处理器55具有与发射站的接收机16相关联的输入58。处理器55通过输入58接收所述步升/步降指令信号，并且基于该信号计算传输功率调节。

对于闭环功率控制***的内环来说，发射站的发射机51基于通过远程接收站70产生的高速率步升和步降指令而设置其功率。在远程接收站70处，通过测量设备72测量接收到的数据的SIR，并且经由组合器76将该SIR与通过处理器74产生的目标SIR值相比较。目标SIR(理论上)是指当数据通过该值被接收时可以产生所需质量的服务的值。如果所测量的接收的SIR小于目标SIR，则由处理电路77经由接收站的发射机78和发射站的接收机56发出步降指令到发射机51，否则发出步升指令。功率控制***被认为是闭环，因为存在步升和步降指令的高速率的反馈，所述反馈可以对时变传播信道和干扰作出实时反应。如果所需传输功率级别由于时变干扰和传播而改变，它可以迅速响应并且相应调节传输功率。

对于闭环功率控制***的外环来说，接收到的数据的质量通过测量设备73在接收站70中评估。数字数据质量的典型度量为比特错误率和块错误率。这些度量的计算需要在远大于时变传播信道和干扰的周期的时间周期中累积的数据。对于任何给定的度量，存在所述度量和接收到的SIR之间的理论上的关系。当在远程接收机中累积了足够数据以评估度量时，由处理器74计算所述度量并且将所述度量与所需度量(表示所需服务质量)相比较，并且输出更新后的目标SIR。更新后的目标SIR(理论上)是指应用到接收机算法后可以使得测量的度量收敛到所需值的值。然后更新后的目标SIR在内环中用于确定发送到发射站的功率级别生成处理器55以控制发射机51的功率的步升/下降指令的方向。

对于外环功率控制，不管其实现为图2所示的开环***或者图3所示的闭环***，初始目标度量例如目标SIR被设置为基于无线通信期间产生的外环反馈而重新计算。传统意义上使用固定步长方法执行对目标度量的调节，其中采用步长上升和步长下降的设定增量以收敛到所需目标。

在设定初始目标SIR(target_SIR)后，下行链路外环功率控制程序采用“跳跃”算法以基于数据的CRC的结果来调节目标SIR。图5图示了一般的跳跃算法的使用。在各个TTI的开始，目标SIR的各个步升和步降为相对固定步长的调节。CRC优选地在各个TTI执行，并且步降调节对每个没有误差的CRC进行，而一旦检测到CRC误差，则进行步升调节。

在本发明的优选实施方式中，基本的跳跃算法表示如下。如果第k个块的CRC校验没有检测到误差，则

target_SIR(k)＝target_SIR(k-1)-SD(dB)    公式1

否则，如果产生CRC误差，则

target_SIR(k)＝target_SIR(k-1)+SU(dB)    公式2

其中步降SD和步升SU通过如下公式计算：

SD＝SS*target_BLER                       公式3

SU＝SS-SD                                公式4

其中SS为调节目标SIR的步长，将在下文中结合根据本发明使用的优选步长变化而进一步讨论。

通常有三种下行链路外环功率控制的状态：预备内环固定状态、瞬态以及稳态。图6显示了根据本发明的在不同的下行链路外环功率控制状态期间调节目标SIR的示例。2003年9月10日提交的本发明的受让人所有的美国专利申请10/659,673中公开了调节下行链路外环功率以控制目标SIR的方法和***。

如图6所示，目标SIR优选地在整个内环固定状态中保持恒定。在内环固定状态中，内环TPC算法校正初始的***的***误差和随机测量误差而不改变初始目标SIR。

在瞬态中，外环功率控制算法尝试校正由于信道条件不匹配导致的初始目标SIR误差。首先，瞬态中的跳跃算法优选地使用较大步降步长以迅速减小目标SIR，即强制CRC误差发生。在稳态中，外环功率控制算法尝试通过利用相对较小的步降步长而保持目标SIR。这种示例WTRU下行链路OLPC的一个方面是将瞬态中初始使用的相对较大的步长转换为稳态中使用的更小的步长。该示例的另一个方面是在预定周期中没有产生CRC误差时增加稳态中的步长。

在瞬态中，可以基于目标BLER(target_BLER)如下计算较大的初始步长SSTS：

SSTS＝21og10(1/target_BLER)(dB)          公式5

例如，当target_BLER＝10-2，则SSTS＝4dB。然后通过应用上述公式3和4，瞬态的初始步降和步升值SDT、SUT分别为SDT＝(4×10-2)＝0.04dB和SUT＝(4-0.04)＝3.96dB。

CRC误差的发生被用于触发步长的减小，直到瞬态步长收敛到稳态步长SSSS。对于该示例，稳态SSSS优选的如下计算：

SSSS＝0.25[1og10(1/target_BLER)(dB)      公式6

优选的，当在瞬态中TTI期间发生了CRC误差时，步长优选的减小1/2。然后将减小后的步长应用到跳跃算法。程序迭代(iterate)直到新的步长收敛到稳态的步长。对于上述示例，在三次迭代后产生收敛，因为SSTS＝23*SSSS。因此，对于瞬态期间各个具有CRC误差的TTI，下一个步长优选的从初始步长SSTS减小1/2n，其中n为从包含至少一个CRC误差的瞬态开始以来直到新的步长收敛到稳态步长为止的TTI数量。当收敛发生时，进入稳态并且不再减小步长。

图6提供了上述示例实施的图示。在点A的第一个CRC误差处，目标SIR根据公式4增加大约瞬态步升的一半(即目标SIR SUT/2)。CRC误差还导致步降步长的调节；接下来接收到的没有CRC误差的传输块导致目标SIR根据公式3减小一半。当下一个CRC误差发生时，步升步长被减小到初始步升步长的四分之一(SUT/4)，目标SIR大约增加该步长量，并且步降步长被调节为SDT/4。该算法继续进行直到调节后的步升步长SUT等于稳态步升步长SUS，SUS在图6和图7所示的示例中均等于SUT/8。在这个点，进入稳态。步升和步降步长分别固定在SUS和SDS。尽管对于瞬态和稳态的预定步长的比例值优选的为23，如同公式3和公式4以及上述示例中所描述的，但是该比例值可以在本发明的范围内被调节以适合于信道条件。

当进入瞬态时连续检测到CRC误差的情况下，可以很快收敛到稳态。图7显示了上述示例的这种情况，其中在进入瞬态后立刻接收到具有CRC误差的若干传输块，导致目标SIR通过瞬态步升步长SUT而连续减小。如图7所示，初始CRC结果表示在点A处的误差，这样使得目标SIR步升大约SUT/2，并且将步降步长设定为SDT/2。图7还显示了步升之后的第一个CRC结果表示误差的可能性。在此情况下，如同点B所示，目标SIR再次增加，但是增加初始步长的大约四分之一(即目标SIR SUT/4)。为了继续这种最坏情况，CRC误差在瞬态中的第三个TTI再次产生。下一个目标SIR步升调节变为大约原始值的八分之一(即目标SIR SUT/8)。由于这次步升等于预定的稳态步升SUS，瞬态在此点结束，并且开始稳态。由此目标SIR增加了SUS＝SUT/8，并且步降步长被设定为SDS＝SDT/8。总的来说，任何CRC误差，不管其何时产生，都会启动目标SIR的步升，步升步长为上一次步升步长的一半。

在进入稳态后，步升和步降步长通常分别保持在SUS和SDS。典型的，在通信度量(metric)没有改变的情况下，与传统跳跃算法类似，稳态算法以规则图形(未显示)产生一系列连续的步升和步降指令。然而，当通信在工作条件中由于受干扰或者其他因素的改变的影响而快速变化时，稳态算法的应用不再那么有效。因此，稳态随着时间改变以满足快速变化的条件。

在稳态中，当经过预定观测周期而没有发生CRC误差时，步降步长优选的自动增加。例如，如图6和图7所示，在经过八个TTI而没有CRC误差时，步降步长临时加倍从而第八个以及后续的步降为SDS量的两倍。

优选的观测周期在假定目标SIR接近收敛时应该相对较长。优选的，观测周期设置为5/(目标BLER)倍的连续TTI。例如，如果目标BLER为0.01，则观测周期为500倍的连续TTI。步降值2SDS保持固定直到产生CRC误差，此后步降值返回到SDS。这样在信道条件发生突变时改善了收敛时间，引起了与所需目标SIR相比的额外测量的SIR。稳态通过这种类型的调节持续到CCTrCH通信的整个活动期，优选的在与观测周期相等的时间增量中没有CRC误差时进行这种调节。

可替换的，当经过了预定观测周期而没有发生CRC误差时，程序可以回到瞬态以减少收敛时间，并且然后一旦目标SIR按照如前所述方式收敛时进行到稳态。在此情况下，对于上述示例，步降值会如前定义的从SDS切换到SDTS并且然后如果检测到CRC误差时递增地(incrementally)减小到稳态值。

上述的外环算法优选的在计算目标SIR的处理器中执行，例如图2中所示的开环***的处理器36和图3所示的闭环***的处理器74。算法实现确定新的TTI中是否发生了任何CRC误差，适当调节步升和步降步长，然后基于各个CRC结果应用步长调节。

对于3GPP***，在瞬态和稳态中，如果RTrCH被重新选择(例如对于可变比特速率服务)并且所述新的RTrCH的目标BLER与旧的不同，则基于新的目标BLER重新计算SIR步长。在稳态中，同时还更新观测周期，并且当前无误差的块计数被重置为零。在瞬态中，除了重新计算步长之外，还进行附加调节以解决在此状态下可能已经产生的收敛。换言之，初始的步升SU或者步降SD值不会被应用，而是应用当前的检测到的CRC误差的调节。如前所述，分数步升或者步降步长按照因子1/2n计算，其中n为从包括至少一个CRC误差的瞬态开始的TTI的数量。例如，如果RTrCH重新选择之前的当前步降步长为SDTold/4，则RTrCH重新选择之后的即时步降步长必须被设置为SDTnew/4并且步升步长必须被设置为SUTnew/4。

在图8A至8C中，提供了在3GPP***中实现下行外环功率控制的优选算法的流程图。在图8A中，阶段300表示内环固定状态中的优选程序。在步骤302中，初始化内环固定时间、瞬态步长SSTS、稳态步长SSSS以及TTI计数参数。一旦激活下行物理信道即开始固定状态。所述固定状态基于性能需求持续有限的时间周期。在本发明的一个实施例中，对于时分双工(TDD)通信，内环固定时间设置为100ms。在本发明的另一个实施例中，对于频分双工(FDD)，内环固定时间根据功率控制的工作频率而被设置为10或30ms。在固定状态周期期间，对初始目标信干比(SIR)不作调节。内环功率控制向Node B发送指令请求Node B基于测量的SIR和目标SIR之间的差值调节传输功率增加或降低，从而使得测量的SIR向初始目标SIR值收敛。瞬态步长SSTS和稳态步长SSSS的值根据上述公式5和6而分别初始化。TTI计数的值被设置为零(0)。

在步骤304中，在乘积(TTI计数*TTI长度)与预定内环固定时间之间进行比较。如果乘积大于内环固定时间，则固定状态结束，并且功率控制算法进行到瞬态。否则，在步骤306中将TTI计数增加1，并且固定状态返回到步骤304进行另一次比较。因此，算法阶段300确保经过了足够的TTI以允许内环功率控制校正初始***误差和随机测量误差。

在图8B中，阶段307表示在瞬态中发生的下行外环功率控制的优选程序。步骤308通过流程图的部分图8A的步骤304的确定而启动。在步骤308中，初始化瞬态参数。步长优选的根据公式5被设置为SSTS，瞬态步降为乘以因子目标BLER值的步长(即SDT＝目标_BLER*SSTS)，并且瞬态步升SUT为步长SSTS和步降值SDT之间的差值(即SUT＝SSTS-SDT)。

在步骤310中，在步长SSTS和稳态步长SSSS之间进行比较。在步骤302中SSTS的初始值根据公式5确定。在步骤310中，确定步长SSTS是否大于稳态步长SSSS。如果不是，则瞬态结束并且算法进行到图8C中的步骤321。如果是，则方法进行到步骤312，其中检查TTI CRC误差的数量NE是否至少为一个。如果不是，则方法进行到步骤317，其中根据下式减小目标SIR：

target_SIR＝current_target_SIR-SDT       公式7

在步骤317中，目标SIR至少被设定为最小值minimum_DL_SIR。也就是说，如果目标SIR小于预定的minimum_DL_SIR值，则目标SIR被设定为等于该最小值。步骤317完成后，程序以最新减小的目标SIR返回到步骤310。

返回到步骤312，如果在当前TTI中检测到至少一个CRC误差，则瞬态步长SSTS被设置为SSTS当前值的一半(步骤314)。步长SSTS再次与稳态步长SSSS相比较(步骤315)。如果步长SSTS不大于稳态步长SSSS，则瞬态结束并且算法进行到图8C中的步骤321。否则，方法进行到步骤316，其中步升SUT和步降SDT的值被调节为步骤314中减少后的新的步长SSTS，并且根据下式增加目标SIR：

target_SIR＝current_target_SIR+SUT       公式8

新的目标SIR值被检查是否不大于预定的最大值Maximum_DL_SIR。如果发现新的目标SIR大于所述最大值，则新的目标SIR被重设为最大值Maximum_DL_SIR。瞬态通过返回到步骤310而继续并且重复所述循环直到在步骤310或者315中瞬态步长小于或者等于稳态步长。

返回到步骤315，如果步长SSTS大于稳态步长，则目标SIR增加SUT(步骤316)。如果对目标SIR的这种调节超过了预定最大值Maximum_DL_SIR，则在为下一个TTI返回到步骤310之前目标SIR被设置为Maximum_DL_SIR。

在图8C中，阶段320表示下行外环功率控制的稳态部分的优选程序。在步骤321中，观测周期的TTI计数被初始化为零。在步骤322中，检查CRC误差数量NE是否为在当前TTI中检测到至少一个误差。如果检测到至少一个误差，则根据公式3和4调节稳态参数步降SDs和步升SUs(步骤325)。目标SIR步长被设置为在步骤302中确定的稳态步长SSSS。目标SIR值根据下式调节：

target_SIR＝current_target_SIR+SUS-SDS(NB-NE)/NE  公式9

其中NB为在当前TTI中参考TrCH上接收到的传输块的数量，并且NE为在当前TTI中RTrCH上接收到的具有CRC误差的传输块的数量。将步降乘以因子(NB-NE)/NE的意义在于最小化目标SIR的绝对变动。可替换方法可以对各个误差块将目标SIR增加步升SUS(即SUS*NE)，而对接收到的没有误差的各个块将目标SIR减小步降SDS(即SDS*(NB-NE))。然而，这种可替换方法导致了检测到CRC误差时目标SIR的更大的总体变动，因为步升SUS与SDS相比成比例地增大。

在步骤325中，检测到的CRC误差的当前值NE如下存储：Last_NE＝NE。所存储的误差值Last_NE对于将来的其中没有检测到CRC误差的TTI的处理有用，并且在步骤326中避免了除零(division-by-zero)运算。在步骤325中，检查新的目标SIR值是否不大于Maximum_DL_SIR值。如果发现新的目标SIR大于所述最大值，则新的目标SIR被重置为最大值Maximum_DL_SIR。稳态通过返回到步骤322而继续。

返回到步骤322，如果没有检测到的误差NE，则检查观测周期是否大于或者等于阈值(步骤323)，优选的所述阈值等于5/(目标BLER)。当观测周期达到大于所述阈值的值时，开始步骤324，其中将步降步长SDS加倍。然而，初始的观测周期将小于所述阈值，在此情况下跳过步骤324，并且按下面的公式减小目标SIR(步骤326)：

target_SIR＝current target_SIR-SDS(NB/Last_NE)    公式10

如果所述新的目标SIR值小于最小值Minimum_DL_SIR，则新的目标SIR被设置为最小值Minimum_DL_SIR。否则，它保持在所计算的值。接着，观测周期增加1并且算法返回到步骤322。然后算法320重复直到CCTrCH不再激活。

优选的，实现图5至图8所示算法的组件在单个集成单元上实现，例如专用集成电路(ASIC)。然而，所述算法的某些部分也可以很容易在多个单独的集成电路上实现。

前述说明在3GPP***的背景下参考外环功率控制仅仅作为示例而并非作为限制。本发明可以应用到无线通信的其他***中，包括GSM、2G、2.5G或者任何其他类型的实现了等效的外环功率控制的无线通信***。本领域普通技术人员可以作出与本发明一致的其他变化和修改。

Claims (20)

1.一种在前向信道中发送数据信号的无线传输接收单元(WTRU)的传输功率控制方法，其中所述WTRU配置为按照基于在所述前向信道上接收的数据信号计算的目标度量的函数而进行前向信道功率调节，所述方法包括：

从所述WTRU接收数据信号；

基于在所述前向信道上接收到的信号中检测到的误差条件数量而计算所述WTRU的前向信道功率调节的目标度量，包括：

基于预定的信号质量需求设置初始目标度量值；以及

在所述初始值下的初始周期之后，按照预定长度的时间间隔以步升量或者步降量改变所述目标度量，以使得所述步升量与各个级别的步降量具有确定的对应关系并且所述步降量具有与检测到的误差条件数量成反比的比例因子，从而如果在紧挨着的前一个时间间隔中检测到预定误差条件则以步升量增加所述目标度量，或者如果在紧挨着的前一个时间间隔中没有检测到预定误差条件则以步降量减小所述目标度量；以及

将所述步降量设定为初始瞬态级别，以使所述初始步降量被设置为至少和稳态级别的预定步降量一样大的级别，并且如果在紧挨着的前一个时间间隔中检测到了预定误差条件，则所述步降量被减小选定量以达到更低级别，直到所述步降量被减小到稳态级别的预定步降量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于计算目标度量进一步包括：当所述步降量设定在稳态级别时，如果在预定数量的时间间隔中没有检测到预定误差条件，则将所述步降量增加选定量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述前向信道中发送的数据信号以选择性大小的块分配进行发送，所述目标度量为目标信干比(SIR)，所述信号质量需求为目标块错误率(BLER)，并且执行循环冗余校验以检测所述预定误差条件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步升量远大于各个步降量，所述初始瞬态级别步降量为稳态级别的预定步降量的2n倍，其中n为非负整数，并且其中步降量降低，降低量为1/2倍。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于计算目标度量进一步包括：当所述步降量设定在稳态级别时，如果在预定数量的时间间隔中没有检测到预定误差条件，则将所述步降量增加为2倍。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于该方法在通用移动通信***(UMTS)中实现，其中所述WTRU为在下行链路信道上发送用户信号的网络单元，并且目标度量的计算由WTRU执行，其中该WTRU接收所述下行链路信道并且产生在上行链路信道上发送到网络单元的功率步进指令。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述WTRU为在下行链路信道上发送用户信号的网络单元，并且目标度量的计算由接收下行链路信道的WTRU执行。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述WTRU在上行链路信道上发送用户信号，并且目标度量的计算由接收上行链路信道的网络单元执行。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在该方法中实现所述WTRU的开环传输功率控制，该方法进一步包括：由所述WTRU在反向信道上接收所计算的目标SIR，以使所述WTRU基于所接收的目标SIR计算前向信道传输的功率调节。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在该方法中实现所述WTRU的闭环传输功率控制，该方法进一步包括：

按照所计算的目标SIR的函数产生功率步进指令并且在反向信道上发送所述功率步进指令；以及

由所述WTRU在反向信道上接收所述功率步进指令，并且基于所接收的功率步进指令计算前向信道传输的功率调节。

11.一种对在前向信道中发送数据信号的发送WTRU实现传输功率控制的接收WTRU，其特征在于所述发送WTRU配置为按照由接收WTRU计算的目标度量的函数而进行前向信道传输功率调节，所述接收WTRU包括：

接收机，用于在前向信道上从发送WTRU接收数据信号；

处理器，用于基于在所述前向信道上接收到的信号中检测到的误差条件数量而计算在所述发送WTRU中实现前向信道传输功率调节的目标度量；以及

所述处理器配置为计算目标度量，从而：

在初始值下的初始周期之后，按照预定长度的时间间隔以步升量或者下降量改变所述目标度量，其中使得所述步升量具有与各个级别的所述步降量的确定对应关系并且所述步降量具有与检测到的误差条件数量成反比的比例因子，从而如果在紧挨着的前一个时间间隔中检测到预定误差条件则以步升量增加所述目标度量，或者如果在紧挨着的前一个时间间隔中没有检测到预定误差条件则以步降量减小所述目标度量；

基于预定信号质量需求将所述步降量设定为初始瞬态级别，从而所述初始步降量被设置为至少和稳态级别的预定步降量一样大的级别；以及

其中如果在紧挨着的前一个时间间隔中检测到了预定误差条件，则所述步降量被减小选定量以达到更低级别，直到所述步降量被减小到稳态级别的预定步降量。

12.根据权利要求11所述的发明，其特征在于所述处理器进一步配置为计算所述目标度量，以使得所述步降量设定在稳态级别时，当在预定数量的时间间隔中没有检测到预定误差条件时将所述步降量增加选定量。

13.根据权利要求1所述的发明，其特征在于在所述前向信道中发送的数据信号以选择性尺寸大小的块分配进行发送，所述目标度量为目标信干比(SIR)，所述信号质量需求为目标块错误率(BLER)，其中所述处理器进一步配置为计算所述目标度量从而所述接收WTRU配置为执行循环冗余校验以检测所述预定误差条件。

14.根据权利要求13所述的发明，其特征在于所述处理器配置为计算所述目标度量以使得所述步升量远大于各个步降量，所述初始瞬态级别步降量为稳态级别的预定步降量的2n倍，其中n为非负整数，并且其特征在于步降量降低，降低量为1/2倍。

15.根据权利要求14所述的发明，其特征在于所述处理器进一步配置为计算目标度量以使得所述步降量设定在稳态级别时，当在预定数量的时间间隔中没有检测到预定误差条件时将所述步降量增加为2倍。

16.根据权利要求14所述的发明，其在通用移动通信***(UMTS)中实现，其特征在于所述WTRU为在下行链路信道上发送用户信号的网络单元，其中所述接收WTRU配置为基于在所述下行链路信道上接收到的数据信号中检测到的预定误差条件而计算目标度量。

17.根据权利要求13所述的发明，其特征在于所述发送WTRU为在下行链路信道上发送用户信号的网络单元，其中所述接收WTRU配置为基于在所述下行链路信道上接收到的数据信号中检测到的预定误差条件而计算目标度量。

18.根据权利要求13所述的发明，其特征在于所述发送WTRU在上行链路信道上发送用户信号，其中所述接收WTRU配置为基于在所述上行链路信道上接收到的数据信号中检测到的预定误差条件而计算目标度量。

19.根据权利要求13所述的发明，在其特征在于实现了发送WTRU的开环传输功率控制，其中所述接收WTRU进一步包括发射机，所述发射机配置为在反向信道上将所计算的目标SIR发送到所述发送WTRU。

20.根据权利要求13所述的发明，在其特征在于实现了发送WTRU的闭环传输功率控制，其中所述接收WTRU处理器进一步配置为按照所计算的目标SIR的函数产生功率步进指令，并且所述接收WTRU进一步包括发射机，所述发射机配置为在反向信道上将所述功率步进指令发送到所述发送WTRU。

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