專利名稱：軟切換下行功率控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信中的功率控制技術(shù)，特別涉及基于碼分多址的移動(dòng)通信系統(tǒng)中的功率控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
CDMA是在擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的移動(dòng)通信技術(shù)，它利用擴(kuò)頻碼區(qū)分不同用戶，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻后通過無線鏈路傳輸。CDMA技術(shù)具有保密性高、抗干擾性強(qiáng)、頻譜利用率高、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大且具有彈性等特點(diǎn)，并成為移動(dòng)通信未來發(fā)展的主流技術(shù)，目前幾種第三代移動(dòng)通信(TheThird Generation，簡(jiǎn)稱“3G”)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括碼分多址2000(Code DivisionMultiple Access 2000，簡(jiǎn)稱“CDMA2000”)、寬帶碼分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，簡(jiǎn)稱“WCDMA”)和時(shí)分同步碼分多址(TimeDivision Synchronous Code Division Multiple Access，簡(jiǎn)稱“TD-SCDMA”)均基于CDMA接入方式。
CDMA系統(tǒng)中所有移動(dòng)用戶都占用相同帶寬和頻率，通過不同的擴(kuò)頻碼加以區(qū)分，但由于擴(kuò)頻碼之間存在著非理想的相關(guān)特性，系統(tǒng)中一個(gè)用戶的信號(hào)會(huì)對(duì)其它用戶會(huì)造成一定干擾，即CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，這造成CDMA系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)問題特別突出。因此CDMA系統(tǒng)中發(fā)射功率的大小將直接影響系統(tǒng)的總?cè)萘?，從而使得功率控?簡(jiǎn)稱“功控”)技術(shù)成為CDMA系統(tǒng)中的最為重要的核心技術(shù)之一。一般來說，功率控制可以分為開環(huán)和閉環(huán)兩種方式。開環(huán)功控的發(fā)射端通過測(cè)量接收信號(hào)獲取相關(guān)信息自主決定發(fā)送功率；閉環(huán)功控則根據(jù)對(duì)端的反饋決定發(fā)送功率，此時(shí)在和功控有關(guān)的操作形成一個(gè)閉合的環(huán)狀。CDMA系統(tǒng)中功率控制的目標(biāo)就是在保證用戶要求的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，簡(jiǎn)稱“QoS”)的條件下，使發(fā)射功率盡量小，以減小系統(tǒng)干擾，增加系統(tǒng)容量。
在基于CDMA技術(shù)的幾種3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，WCDMA是目前應(yīng)用比較廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，它繼承了現(xiàn)有的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global Systems for Mobilecommunications，簡(jiǎn)稱“GSM”)標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點(diǎn)，與GSM網(wǎng)絡(luò)有良好的兼容性和互操作性，是未來移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)之一。在WCDMA系統(tǒng)中，閉環(huán)功控可以分為兩大類內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控。內(nèi)環(huán)功控的主要作用是通過發(fā)送發(fā)射功率控制(Transmit Power Control，簡(jiǎn)稱“TPC”)命令控制物理信道的發(fā)射功率，使接收信號(hào)干擾比(Signal toInterference Ratio，簡(jiǎn)稱“SIR”)收斂于目標(biāo)SIR。由于無線信道的復(fù)雜性，僅根據(jù)SIR值進(jìn)行內(nèi)環(huán)功控并不能真正反應(yīng)鏈路質(zhì)量。例如，對(duì)于靜止用戶、移動(dòng)速率3千米每小時(shí)(Km/H)的低速用戶和移動(dòng)速率50Km/H的高速用戶來說，在保證相同誤幀率(Frame Error Rate，簡(jiǎn)稱“FER”)的基礎(chǔ)上，對(duì)SIR的要求是不同的。而最終的通信質(zhì)量是通過FER/誤塊率(Block ErrorRate，簡(jiǎn)稱“BLER”)/誤比特率(Bit Error Rate，簡(jiǎn)稱“BER”)衡量，因此有必要根據(jù)實(shí)際FER/BLER/BER值動(dòng)態(tài)調(diào)整SIR目標(biāo)值，即需要外環(huán)功控。外環(huán)功控是通過動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)環(huán)功控的SIR目標(biāo)值，使通信質(zhì)量始終滿足要求，即達(dá)到規(guī)定的FER/BLER/BER值。其中，內(nèi)環(huán)功控在WCDMA系統(tǒng)基站即B節(jié)點(diǎn)(Node B)中進(jìn)行，外環(huán)功控在無線網(wǎng)絡(luò)控制器(Radio NetworkController，簡(jiǎn)稱“RNC”)中進(jìn)行。圖1所示為WCDMA系統(tǒng)上行鏈路閉環(huán)功控結(jié)構(gòu)。需要說明的是，下行鏈路閉環(huán)功控和圖1所示的上行鏈路閉環(huán)功控結(jié)構(gòu)相似。
在CDMA系統(tǒng)中，用戶設(shè)備(User Equipment，簡(jiǎn)稱“UE”)從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)時(shí)，需要進(jìn)行切換，原小區(qū)基站與UE之間的鏈路將由新小區(qū)基站與UE之間的鏈路來取代。在CDMA系統(tǒng)中，由于相鄰小區(qū)可以使用相同頻率，因此UE在小區(qū)邊界進(jìn)行切換時(shí)可以同時(shí)和兩個(gè)小區(qū)的基站進(jìn)行通信，這樣UE開始與一個(gè)新小區(qū)的基站聯(lián)系時(shí)，并不立即中斷與原小區(qū)基站之間的通信，從而可以保證切換的可靠性，這就是CDMA特有的軟切換技術(shù)。
在軟切換時(shí)，多條鏈路的傳輸質(zhì)量可能存在多種情況。例如在有兩條鏈路存在的情況下，如果一條鏈路的上行耦合損耗和下行耦合損耗均大于(或者均小于)另一條鏈路，則認(rèn)為鏈路間耦合損耗平衡；反之，如果上行耦合損耗小于另一條鏈路而下行大于另一條鏈路(或者上行大于另一條鏈路而下行小于另一條鏈路)則認(rèn)為鏈路間耦合損耗不平衡。其中，耦合損耗是指上行鏈路或下行鏈路的發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的比值，它主要是由大尺度損耗、陰影損耗和快衰落等造成。需要說明的是，為了說明方便，在本文中，除非特殊說明該鏈路是上行或下行，否則鏈路均代表一對(duì)上行鏈路和下行鏈路。鏈路間耦合損耗不平衡主要是由頻分雙工(Frequency Division Duplex，簡(jiǎn)稱“FDD”)系統(tǒng)上下行頻率不一致造成的上下行快衰落的非相關(guān)性所引起。
同時(shí)，在軟切換時(shí)，多條鏈路的接收質(zhì)量也可能存在多種情況。例如在有兩條鏈路存在的情況下，如果一條鏈路的上行接收信號(hào)和下行接收信號(hào)均好于(或者均差于)另一條鏈路，則認(rèn)為鏈路間接收信號(hào)平衡；反之，如果上行接收信號(hào)質(zhì)量差于另一條鏈路而下行好于另一條鏈路(或者上行好于另一條鏈路而下行差于另一條鏈路)則認(rèn)為鏈路間接收信號(hào)不平衡。鏈路間耦合損耗不平衡可以引起鏈路間接收信號(hào)不平衡，另外下行發(fā)射功率不一致也會(huì)引起鏈路間接收信號(hào)不平衡。
對(duì)于單條鏈路情況下的內(nèi)環(huán)功控算法，UE和網(wǎng)絡(luò)側(cè)實(shí)時(shí)測(cè)量接收質(zhì)量并通過反饋的物理層TPC命令要求發(fā)射機(jī)降低或升高功率，以使接收質(zhì)量剛好維持在需求的水平。由于只有一條鏈路，所以在發(fā)送方可以及時(shí)準(zhǔn)確響應(yīng)接收方的反饋，從而快速地調(diào)整發(fā)射功率，內(nèi)環(huán)功率控制的收斂性是非常容易達(dá)到要求的。
然而在軟切換狀態(tài)時(shí)，UE和網(wǎng)絡(luò)側(cè)同時(shí)保持多條無線鏈路，并且多條鏈路的傳輸質(zhì)量和接收質(zhì)量也不一致，存在多種情況，內(nèi)環(huán)功率控制比單鏈路情況下復(fù)雜的多，它不僅要考慮各條鏈路的質(zhì)量，還要考慮如何兼顧各鏈路的策略。對(duì)于上行內(nèi)環(huán)功控，UE接收多個(gè)無線鏈路的信號(hào)，要兼顧各無線鏈路的TPC命令來調(diào)整UE的上行發(fā)射功率，由于各個(gè)下行鏈路的質(zhì)量可能不同，因此某個(gè)鏈路上的TPC命令會(huì)不可靠。當(dāng)一個(gè)TPC命令不可靠時(shí)，不同終端的做法略有區(qū)別，有些終端完全不使用這些不可靠的TPC命令，有些終端部分使用這些不可靠的TPC命令。總的說來，當(dāng)一個(gè)鏈路上的TPC命令不可靠時(shí)，則UE的功率控制主要受控于下行鏈路好的TPC命令。對(duì)于下行內(nèi)環(huán)功控，UE根據(jù)所有下行鏈路的質(zhì)量之和進(jìn)行控制，UE只發(fā)送1個(gè)TPC命令而所有網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收端按照該命令調(diào)整下行發(fā)射功率，由于各個(gè)上行鏈路的質(zhì)量也不相同，網(wǎng)絡(luò)側(cè)解碼出的TPC命令存在誤碼，會(huì)導(dǎo)致不同鏈路采取不同的功控動(dòng)作，即可能一條鏈路的降低下行發(fā)射功率而另外一條鏈路升高下行發(fā)射功率。
對(duì)于軟切換時(shí)的功率控制，由于第三代合作伙伴項(xiàng)目(3rd GenerationPartnership Project，簡(jiǎn)稱“3GPP”)協(xié)議規(guī)范中規(guī)定的不是很明確，造成了目前的商用終端的算法表現(xiàn)不一，這就需要網(wǎng)絡(luò)側(cè)的下行功率控制能夠兼顧現(xiàn)有各款終端的實(shí)現(xiàn)情況。
現(xiàn)有技術(shù)方案一采用3GPP標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的下行功率控制算法。
網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收到TPC命令之后，按照命令調(diào)整下行的發(fā)射功率。當(dāng)下行功率控制模式(該值由網(wǎng)絡(luò)配置)為0時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)每個(gè)時(shí)隙都估計(jì)TPC命令(該命令由UE在上行鏈路發(fā)出)，每個(gè)時(shí)隙更新一次發(fā)射功率；當(dāng)下行功率控制模式為1時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)每3個(gè)時(shí)隙估計(jì)一次TPC命令，并每3個(gè)時(shí)隙更新一次發(fā)射功率。其中，下行功率控制模式由網(wǎng)絡(luò)配置，TPC命令由UE在上行鏈路發(fā)出，TPC的估計(jì)值計(jì)為TPCest。
當(dāng)估計(jì)出第k個(gè)TPC命令的估計(jì)值TPCest(k)之后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)按下式將單位為分貝毫(dBm)的當(dāng)前下行功率P(k-1)調(diào)整為新的發(fā)射功率P(k)P(k)＝P(k-1)+PTPC(k)+Pbal(k)，其中PTPC(k)=+ΔTPCifTPCest(k)=1-ΔTPCifTPCest(k)=0]]>Pbal(k)由功率均衡得到，需要說明的是，在RNC下發(fā)的功率均衡命令中，對(duì)Node B起關(guān)鍵作用的參數(shù)有如下幾個(gè)最大調(diào)整步長(zhǎng)，定義了在一個(gè)最大的功率調(diào)整時(shí)間，單位為時(shí)隙數(shù)，根據(jù)這個(gè)時(shí)隙數(shù)，在該步長(zhǎng)之內(nèi)，累計(jì)的功率調(diào)整量最大為1dB，這個(gè)值不包括下行內(nèi)環(huán)功控的調(diào)整量。
調(diào)整周期，定義了使用功率均衡的周期，單位為幀。
調(diào)整比例，定義了收斂率，該值越大，調(diào)整越慢，該值越小，調(diào)整越快。
如果功率均衡調(diào)整激活，則Pbal(k)應(yīng)該被加到內(nèi)環(huán)功控功能中，否則不考慮Pbal(k)。Pbal的計(jì)算公式如下∑Pbal＝(1-r)(Pref+PP-CPICH-Pinit)，其精度是±0.5dB。
其中，Pref是相對(duì)于導(dǎo)頻功率的下行功率參考值，PP-CPICH是公共導(dǎo)頻功率值，Pinit是上一個(gè)調(diào)整周期內(nèi)最后一個(gè)時(shí)隙的下行碼域功率，r是調(diào)整比例值。調(diào)整周期內(nèi)的調(diào)整量在最大調(diào)整步長(zhǎng)范圍內(nèi)并且在下行發(fā)射功率范圍之內(nèi)。
功率調(diào)整應(yīng)該在連接幀號(hào)(Connection Frame Number，簡(jiǎn)稱“CFN”)模調(diào)整周期后等于0幀的第一個(gè)時(shí)隙開始，然后重復(fù)調(diào)整周期，并且在CFN＝0的第一個(gè)時(shí)隙重新開始。
現(xiàn)有技術(shù)方案一的WCDMA系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)側(cè)內(nèi)環(huán)功率控制系統(tǒng)的組成示意圖如圖2所示。其中，WCDMA系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)側(cè)內(nèi)環(huán)功率控制系統(tǒng)包含以下模塊用于對(duì)上行接收信號(hào)的專用物理控制信道(Dedicated Physical ControlChannel，簡(jiǎn)稱“DPCCH”)進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)的DPCCH解擴(kuò)解調(diào)模塊10；
用于對(duì)上行接收信號(hào)的SIR進(jìn)行估計(jì)的SIR估計(jì)模塊20；用于將SIR估計(jì)值和SIR目標(biāo)值進(jìn)行比較的比較器模塊30-1；用于生成控制上行鏈路發(fā)射功率的TPC命令的TPC命令生成模塊40；用于提取上行接收信號(hào)中TPC命令并獲取其估計(jì)值的TPC命令解調(diào)輸出模塊50；用于對(duì)下行發(fā)射功率進(jìn)行均衡的功率均衡模塊60；用于根據(jù)TPC命令解調(diào)輸出模塊50和功率均衡模塊60的輸出的結(jié)果計(jì)算下行發(fā)射功率的下行發(fā)射功率計(jì)算模塊70。
現(xiàn)有技術(shù)方案一在下行接收質(zhì)量都達(dá)到可靠要求的情況下是合理的，采用下行功率均衡(Downlink Power Balance，簡(jiǎn)稱“DPB”)技術(shù)也可以有效解決下行功率漂移的問題。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)方案一的具體內(nèi)容，可以參照3GPP標(biāo)準(zhǔn)文檔3GPP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(Technical Specification，簡(jiǎn)稱“TS”)25.214和3GPP TS 25.433。
現(xiàn)有技術(shù)方案二的下行功率控制方案中，各個(gè)鏈路的下行發(fā)射功率不相同。下行發(fā)射功率根據(jù)下行鏈路耦合損耗，對(duì)耦合損耗小的鏈路發(fā)送較高的發(fā)射功率，對(duì)耦合損耗大的鏈路采用較小的發(fā)射功率。該方法有助于下行性能的提高?，F(xiàn)有技術(shù)方案二的思路比較簡(jiǎn)單，在此不詳細(xì)說明，關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)方案二的具體說明，可以參見《Soft Handover Issues in Radio ResourceManagement for 3G WCDMA》，中文可譯為《3G WCDMA無線資源管理中的軟切換問題》。該文獻(xiàn)是一篇博士論文，作者是“Yue Chen”，出處如下Department of Electronic EngineeringQueen Mary，University of LondonSeptember 2003在實(shí)際應(yīng)用中，上述方案存在以下問題現(xiàn)有技術(shù)方案會(huì)造成UE發(fā)射功率的浪費(fèi)，增加上行干擾。
造成這種情況的主要原因在于，現(xiàn)有技術(shù)方案一和現(xiàn)有技術(shù)方案二均沒有考慮到軟切換時(shí)鏈路間耦合損耗不平衡的情況，而軟切換鏈路間耦合損耗不平衡在實(shí)際中是不可避免的，這樣就可能造成接收信號(hào)不平衡，此時(shí)由于UE的上行發(fā)射功率受控于接收信號(hào)較好的下行鏈路，而該下行鏈路對(duì)應(yīng)的上行鏈路質(zhì)量差，網(wǎng)絡(luò)側(cè)該上行鏈路的接收信號(hào)也差，會(huì)要求UE提升上行發(fā)射功率，而事實(shí)上另一條鏈路的上行鏈路質(zhì)量較好，接收信號(hào)完全能夠滿足要求，UE不需要提升功率，這種錯(cuò)誤的功率調(diào)整會(huì)持續(xù)到接收信號(hào)平衡為止，這樣就會(huì)造成UE發(fā)射功率的浪費(fèi)，同時(shí)增加了上行鏈路接收SIR的波動(dòng)，增加了上行干擾。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種軟切換下行功率控制系統(tǒng)及其方法，使得軟切換時(shí)能兼顧上下行鏈路，避免由于鏈路間耦合損耗不平衡而出現(xiàn)UE上行鏈路接收SIR的波動(dòng)，減少了UE發(fā)射功率，降低系統(tǒng)的上行干擾。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種軟切換下行功率控制系統(tǒng)，包含信號(hào)干擾比估計(jì)模塊，發(fā)射功率控制命令解調(diào)輸出模塊，功率均衡模塊，所述系統(tǒng)還包含下行功率控制模塊，用于在鏈路中上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值大于預(yù)先設(shè)定的門限時(shí)，輸出和所述發(fā)射功率控制命令解調(diào)輸出模塊的輸出相同的升功率命令或降功率命令，在所述鏈路中上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值小于所述門限時(shí)，輸出不升不降命令；下行發(fā)射功率計(jì)算模塊，用于在進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功率控制時(shí)依據(jù)所述下行功率控制模塊的輸出，結(jié)合所述功率均衡模塊的輸出計(jì)算下行發(fā)射功率。
其中，所述門限小于信號(hào)干擾比目標(biāo)值。
此外，所述功率均衡模塊采用下行功率均衡算法，其參數(shù)設(shè)置滿足以下條件在保證所述系統(tǒng)正常工作的前提下使得下行功率均衡調(diào)整的力度盡可能大。
此外，所述功率均衡模塊的參考功率設(shè)定為當(dāng)前鏈路的下行發(fā)射功率平均值減去一個(gè)偏移量。
此外，所述功率均衡模塊的參考功率設(shè)定為當(dāng)前鏈路的最小下行發(fā)射功率。
此外，所述最小下行發(fā)射功率設(shè)定為切換區(qū)內(nèi)用戶的平均發(fā)射功率減去一個(gè)偏移量。
此外，所述功率均衡模塊的調(diào)整比例可設(shè)置為0。
此外，所述下行內(nèi)環(huán)功率控制的參數(shù)滿足以下條件在不影響內(nèi)環(huán)功控的前提下，最大調(diào)整步長(zhǎng)盡可能小；在滿足一個(gè)所述調(diào)整周期內(nèi)的功率調(diào)整能力大于可能需要的最大調(diào)整范圍的前提下，調(diào)整周期盡可能小。
此外，所述系統(tǒng)可應(yīng)用在寬帶碼分多址系統(tǒng)中。
本發(fā)明還提供了一種軟切換下行功率控制方法，包含以下步驟A在軟切換時(shí)啟動(dòng)所有鏈路的下行功率均衡；B判斷鏈路上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值是否大于預(yù)先設(shè)定的門限，如果是則進(jìn)行該鏈路下行內(nèi)環(huán)功率控制，否則停止該鏈路下行內(nèi)環(huán)功率控制。
其中，所述門限小于信號(hào)干擾比目標(biāo)值。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于，在上行接收信號(hào)很弱時(shí)停止根據(jù)上行TPC進(jìn)行的下行內(nèi)環(huán)功控，按DPB算法進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控。此外還將下行最小發(fā)射功率設(shè)為低于切換區(qū)內(nèi)用戶的平均發(fā)射功率再減去一個(gè)偏移量。
這種技術(shù)方案上的區(qū)別，帶來了較為明顯的有益效果，即第一，本發(fā)明方案基于現(xiàn)有協(xié)議，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備和流程的改動(dòng)較小，非常有利于升級(jí)和實(shí)現(xiàn)。
第二，本發(fā)明方案在軟切換耦合損耗平衡時(shí)和現(xiàn)有方案的效果相同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能沒有任何影響，可以后向兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，有利于在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上平滑升級(jí)。
第三，本發(fā)明方案在軟切換鏈路耦合損耗嚴(yán)重不平衡時(shí)，對(duì)于上行弱、下行強(qiáng)的鏈路不進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控，由于DPB算法的作用可以很快將該鏈路的下行發(fā)射功率牽引回一個(gè)較低的參考功率，避免該鏈路發(fā)送的TPC命令使UE錯(cuò)誤的提升功率，從而可以有效的避免由于鏈路間耦合損耗不平衡造成的UE上行發(fā)射功率浪費(fèi)，降低了上行干擾。
最后，本發(fā)明方案可以在各種鏈路情況下對(duì)UE提供理想的上行功率控制，在切換區(qū)用戶比較多的用戶密集城區(qū)、微小區(qū)上行容量受限等低速移動(dòng)場(chǎng)景具有很大的意義，將大大提高系統(tǒng)的容量，提高上行切換增益。


圖1是WCDMA系統(tǒng)上行鏈路閉環(huán)功控結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是WCDMA系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)側(cè)內(nèi)環(huán)功率控制系統(tǒng)的組成示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的軟切換下行功率控制的系統(tǒng)組成示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的軟切換下行功率控制的方法的流程。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明方案的網(wǎng)絡(luò)側(cè)Node B在接收到UE上行信號(hào)時(shí)，根據(jù)上行信號(hào)是否有強(qiáng)徑?jīng)Q定下行功率的輸出，同時(shí)采用DPB算法使均衡下行發(fā)射功率。當(dāng)上行信號(hào)無強(qiáng)徑時(shí)，停止下行內(nèi)環(huán)功率控制；否則就根據(jù)接收到的上行信號(hào)攜帶的TPC命令進(jìn)行功率控制。采用本發(fā)明方案，在上行信號(hào)無強(qiáng)徑，即上行耦合損耗很大時(shí)，停止下行內(nèi)環(huán)功控，這樣即使在鏈路間耦合損耗不平衡時(shí)，由于DPB算法可以將下行發(fā)射功率牽引回設(shè)定的較低的參考置，可以很快使鏈路間的接收信號(hào)達(dá)到平衡，不會(huì)造成UE發(fā)射功率的浪費(fèi)，減少了上行干擾。
根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的軟切換下行功率控制系統(tǒng)的組成如圖3所示。該較佳實(shí)施例在WCDMA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。需要說明的是，為了和現(xiàn)有技術(shù)方案一比較，該系統(tǒng)不僅包含了軟切換下行功率控制的相關(guān)模塊，還包含了一些用于生成控制UE上行功率的TPC命令的相關(guān)模塊。
軟切換下行功率控制系統(tǒng)包含以下模塊DPCCH解擴(kuò)解調(diào)模塊10，SIR估計(jì)模塊20，比較器模塊30-1和30-2，TPC命令生成模塊40，TPC命令解調(diào)輸出模塊50，功率均衡模塊60，下行發(fā)射功率計(jì)算模塊70以及下行功率控制模塊80。其中，DPCCH解擴(kuò)解調(diào)模塊10、SIR估計(jì)模塊20、比較器模塊30-1、TPC命令生成模塊40、TPC命令解調(diào)輸出模塊50以及功率均衡模塊60均和現(xiàn)有技術(shù)方案一中的模塊相同，下面僅做簡(jiǎn)要說明。
DPCCH解擴(kuò)解調(diào)模塊10用于對(duì)上行接收信號(hào)的DPCCH進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解，上行接收信號(hào)的DPCCH內(nèi)包含了一些UE發(fā)送的物理層的控制信息，例如控制下行鏈路發(fā)射功率的TPC命令。
SIR估計(jì)模塊20用于根據(jù)DPCCH解擴(kuò)解調(diào)模塊10的輸出估計(jì)上行接收信號(hào)的SIR。其中，上行接收信號(hào)的SIR的估計(jì)值是一個(gè)比較重要的物理層測(cè)量值，可以用于生成控制上行鏈路發(fā)射功率的TPC命令等。
比較器模塊30-1用于將SIR估計(jì)模塊20輸出的SIR估計(jì)值和SIR目標(biāo)值進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給TPC命令生成模塊。其中，SIR目標(biāo)值由外環(huán)功控設(shè)定，即由RNC根據(jù)FER/BLER/BER設(shè)定。在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，分別以SIRest和SIRt arg et表示SIR估計(jì)模塊20輸出的SIR估計(jì)值和SIR目標(biāo)值，若SIRest大于(或等于)SIRt arg et則說明上行鏈路發(fā)送功率已經(jīng)超過要求，可以降低上行鏈路的發(fā)送功率；否則需要提升上行鏈路的發(fā)送功率。
比較器模塊30-2用于將SIR估計(jì)模塊20輸出的SIR估計(jì)值和強(qiáng)徑SIR門限進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給下行功率控制模塊80。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在無線傳輸?shù)亩鄠€(gè)傳輸路徑中，信號(hào)較強(qiáng)的傳輸路徑(強(qiáng)徑)的SIR可以在一定程度上反映該無線鏈路的耦合損耗，也可以反映該無線鏈路傳輸?shù)目煽啃?。在本發(fā)明中，比較器模塊30-2的作用就在于判斷上行接收信號(hào)是否可靠，若SIR估計(jì)值SIRest小于強(qiáng)徑SIR門限，則說明此時(shí)上行接收信號(hào)中的TPC命令的估計(jì)值不可靠，不足以作為內(nèi)環(huán)功率控制的根據(jù)；否則就可以認(rèn)為上行接收信號(hào)中的TPC命令的估計(jì)值可靠，可以作為內(nèi)環(huán)功率控制的根據(jù)。為了防止在耦合損耗嚴(yán)重不平衡的情況下，上行差的鏈路仍然以較好的下行鏈路發(fā)送要求UE提升功率的TPC命令，強(qiáng)徑SIR門限設(shè)為耦合損耗嚴(yán)重不平衡時(shí)的上行差的鏈路的SIR值，在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，將強(qiáng)徑SIR門限設(shè)為SIR目標(biāo)值減去一個(gè)偏移量，其中，該偏移量可以利用MATLAB等仿真工具仿真得到。
TPC命令生成模塊40用于根據(jù)比較器30-1輸出的比較結(jié)果生成控制上行鏈路發(fā)射功率的TPC命令。其中，若SIRest大于(或等于)SIRt arg et則TPC命令設(shè)定為0，即要求降低上行鏈路的發(fā)送功率；否則TPC命令設(shè)定為1，即要求提升上行鏈路的發(fā)送功率。
TPC命令解調(diào)輸出模塊50用于從DPCCH解擴(kuò)解調(diào)模塊10的輸出中提取上行接收信號(hào)中TPC命令的估計(jì)值。在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，以TPCest表示上行接收信號(hào)中的TPC命令的估計(jì)值。
功率均衡模塊60用于根據(jù)DPB算法計(jì)算下行發(fā)射功率均衡時(shí)的修正值。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，DPB算法的目的是調(diào)整下行發(fā)射功率向一個(gè)下行發(fā)射功率的參考功率靠攏。出于減少系統(tǒng)內(nèi)干擾的原則，參考功率應(yīng)該設(shè)定為一個(gè)較小的值。在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，參考功率設(shè)定為當(dāng)前鏈路的下行發(fā)射功率均值減去一個(gè)偏移量，其中，可以假定下行發(fā)射功率為瑞利(Rayleigh)分布，通過仿真得到偏移量。在本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例中，參考功率設(shè)定為下行鏈路的最小發(fā)射功率，其中，下行鏈路的最小發(fā)射功率低于切換區(qū)內(nèi)用戶的平均發(fā)射功率減去一個(gè)偏移量，該偏移量和本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中的偏移量相同。為了在停止按TPC命令進(jìn)行內(nèi)環(huán)功控的時(shí)候迅速將下行發(fā)射功率調(diào)整到參考功率，可以從內(nèi)環(huán)功控和功率均衡兩個(gè)角度分別考慮，在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，功率均衡的最大調(diào)整步長(zhǎng)設(shè)置的原則為在不影響內(nèi)環(huán)功控的情況下越小越好，調(diào)整周期設(shè)置的原則為在滿足一個(gè)調(diào)整周期內(nèi)的功率調(diào)整能力大于可能需要的最大調(diào)整范圍的情況下越小越好；功率均衡的調(diào)整比例設(shè)為0。
下行發(fā)射功率計(jì)算模塊70用于在進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功率控制時(shí)依據(jù)下行功率控制模塊80的輸出，結(jié)合功率均衡模塊60的輸出計(jì)算下行發(fā)射功率值。其中，下行功率控制模塊80有升功率命令、降功率命令或不升不降命令三種輸出，控制下行發(fā)射功率計(jì)算模塊70是否以及如何進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控，升功率命令和降功率命令分別指示下行內(nèi)環(huán)功控時(shí)調(diào)整下行發(fā)射功率上升和下降，不升不降命令則指示下行發(fā)射功率不升不降，也即停止下行內(nèi)環(huán)功控；功率均衡模塊60的輸出控制下行發(fā)射功率計(jì)算模塊70將下行發(fā)射功率向參考功率調(diào)整。如果需要依據(jù)上行接收信號(hào)的TPC命令進(jìn)行下行發(fā)射功率調(diào)整，則下行功率調(diào)整的方法和現(xiàn)有技術(shù)方案一相同，即P(k)＝P(k-1)+PTPC(k)+Pbal(k)，其中PTPC(k)=+ΔTPCifTPCest(k)=1-ΔTPCifTPCest(k)=0,]]>其中，TPCest(k)為上行接收信號(hào)的第k個(gè)TPC命令的估計(jì)值。
如果不需要進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控，則只要將PTPC(k)置為0即可。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，利用DPB算法功率均衡的速度要慢于TPC命令控制的下行功率調(diào)整速度，這樣在上行接收信號(hào)的TPC命令可靠時(shí)，使用TPC命令估計(jì)值進(jìn)行內(nèi)環(huán)功率控制；在上行接收信號(hào)的TPC命令不可靠時(shí)，停止下行內(nèi)環(huán)功控，此時(shí)下行輸出功率由于DPB算法的作用向參考功率調(diào)整。
下行功率控制模塊，用于在鏈路中上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值大于預(yù)先設(shè)定的門限時(shí)，輸出和所述發(fā)射功率控制命令解調(diào)輸出模塊的輸出相同的升功率命令或降功率命令，在所述鏈路中上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值小于所述門限時(shí)，輸出不升不降命令；下行功率控制模塊80用于根據(jù)比較器模塊30-2的比較結(jié)果和TPC命令解調(diào)輸出模塊50輸出的TPC命令估計(jì)值生成調(diào)整下行鏈路發(fā)射功率的控制信號(hào)。在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，若比較器模塊30-2的比較結(jié)果為小于強(qiáng)徑門限，則輸出不進(jìn)行內(nèi)環(huán)功控，即不升不降命令；否則直接輸出TPC命令解調(diào)輸出模塊50輸出的TPC命令，即升功率命令或降功率命令。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解，在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，下行功率控制模塊80可以等效為一個(gè)帶有使能端的輸出等于輸入的模塊，其中，比較器模塊30-2的比較結(jié)果為使能端控制信號(hào)，TPC命令解調(diào)輸出模塊50輸出的TPC命令估計(jì)值為輸入端信號(hào)，如果比較器模塊30-2的比較結(jié)果為SIR估計(jì)值大于強(qiáng)徑SIR門限，則使能端有效，此時(shí)下行功率控制模塊80輸出TPC命令估計(jì)值，即升功率命令或降功率命令，否則使能端無效，下行功率控制模塊80輸出高阻態(tài)，即可以表示不升不降命令。
與上述本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的軟切換下行功率控制系統(tǒng)相配合的根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的軟切換下行功率控制方法的流程如圖4所示。
首先進(jìn)入步驟400，在軟切換時(shí)啟動(dòng)所有鏈路的DPB。其中，DPB算法的詳細(xì)內(nèi)容可以參見3GPP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(Technical Specification，簡(jiǎn)稱“TS”)25.214和3GPP TS 25.433。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，使用DPB算法的目的是調(diào)整下行發(fā)射功率向一個(gè)下行發(fā)射功率的參考功率靠攏。出于減少系統(tǒng)內(nèi)干擾的目的，參考功率應(yīng)該設(shè)定為一個(gè)較小的值。在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，參考功率設(shè)定為當(dāng)前鏈路的下行發(fā)射功率均值減去一個(gè)偏移量，其中，可以假定下行發(fā)射功率為瑞利(Rayleigh)分布，通過仿真得到偏移量。在本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例中，參考功率設(shè)定為下行鏈路的最小發(fā)射功率，其中，下行鏈路的最小發(fā)射功率低于切換區(qū)內(nèi)用戶的平均發(fā)射功率減去一個(gè)偏移量，該偏移量和本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中的偏移量相同。為了在停止按TPC命令進(jìn)行內(nèi)環(huán)功控的時(shí)候迅速將下行發(fā)射功率調(diào)整到參考功率，在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，最大調(diào)整步長(zhǎng)設(shè)置的原則為在不影響內(nèi)環(huán)功控的情況下越小越好；調(diào)整周期設(shè)置的原則為在滿足一個(gè)調(diào)整周期內(nèi)的功率調(diào)整能力大于可能需要的最大調(diào)整范圍的情況下越小越好；調(diào)整比例設(shè)為0。
接著進(jìn)入步驟410，估計(jì)上行接收信號(hào)的SIR。其中，上行接收信號(hào)的SIR的估計(jì)是一個(gè)比較重要的物理層測(cè)量，其方法為本領(lǐng)域公知，在此不詳細(xì)說明。
接著進(jìn)入步驟420，比較上行接收信號(hào)的SIR是否大于強(qiáng)徑SIR門限，如果是則進(jìn)入步驟430，否則進(jìn)入步驟440。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，強(qiáng)徑的SIR可以在一定程度上反映該無線鏈路的耦合損耗，也可以反映該無線鏈路傳輸?shù)目煽啃?。該步驟用于判斷上行接收信號(hào)是否可靠，若上行接收信號(hào)的SIR小于強(qiáng)徑SIR門限，則說明此時(shí)上行接收信號(hào)中的TPC命令的估計(jì)值不可靠，不足以作為內(nèi)環(huán)功率控制的根據(jù)；否則就認(rèn)為上行接收信號(hào)中的TPC命令的估計(jì)值可靠，可以作為內(nèi)環(huán)功率控制的根據(jù)。為了防止在耦合損耗嚴(yán)重不平衡的情況下，上行差的鏈路仍然以較好的下行鏈路發(fā)送要求UE提升功率的TPC命令，強(qiáng)徑SIR門限設(shè)為耦合損耗嚴(yán)重不平衡時(shí)的上行差的鏈路的SIR值，在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，將強(qiáng)徑SIR門限設(shè)為SIR目標(biāo)值減去一個(gè)偏移量，其中，該偏移量可以利用MATLAB等仿真工具仿真得到。
如果上行接收信號(hào)的SIR大于強(qiáng)徑SIR門限，則在步驟430中，按照上行接收信號(hào)的TPC估計(jì)值進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控。如果上行接收信號(hào)的SIR大于強(qiáng)徑SIR門限，則認(rèn)為上行接收信號(hào)的TPC命令的估計(jì)值可靠，進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控。下行內(nèi)環(huán)功控的公式和現(xiàn)有技術(shù)方案一相同，即P(k)＝P(k-1)+PTPC(k)+Pbal(k)，其中，PTPC(k)=+ΔTPCifTPCest(k)=1-ΔTPCifTPCest(k)=0,]]>其中，TPCest(k)為上行接收信號(hào)的第k個(gè)TPC命令的估計(jì)值。
如果上行接收信號(hào)的SIR不大于強(qiáng)徑SIR門限，則在步驟440，不進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控。在該步驟中，認(rèn)為上行接收信號(hào)的TPC命令的估計(jì)值不可靠，不進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控。由于在步驟400中，啟動(dòng)了所有鏈路的DPB，因此仍然進(jìn)行下行發(fā)射功率均衡，即P(k)＝P(k-1)+Pbal(k)。通過DPB的作用，下行發(fā)射功率可以很快被牽引到參考功率值。
需要說明的是步驟410到步驟440的流程在整個(gè)切換過程中是一直起作用的。也就是說，步驟430和步驟440執(zhí)行完以后并不會(huì)結(jié)束流程，而是回到步驟410繼續(xù)執(zhí)行。
使用本發(fā)明方案，當(dāng)軟切換出現(xiàn)嚴(yán)重的耦合損耗不平衡時(shí)，上行差的鏈路對(duì)應(yīng)的下行鏈路(設(shè)為鏈路1)接收質(zhì)量好，停止下行內(nèi)環(huán)功控；上行好的鏈路對(duì)應(yīng)的下行鏈路(設(shè)為鏈路2)接收質(zhì)量差，仍進(jìn)行功控。通過DPB算法的作用，可以快速將鏈路1的下行發(fā)射功率牽引到參考功率，此時(shí)鏈路1下行質(zhì)量變差，UE會(huì)要求鏈路2升功率，內(nèi)環(huán)功控速度快于DPB作用，從而可以快速將鏈路2的發(fā)射功率調(diào)整到目標(biāo)值。此時(shí)UE側(cè)鏈路2的下行變好，達(dá)到上、下行接收信號(hào)平衡，不會(huì)出現(xiàn)上行SIR波動(dòng)。當(dāng)其中差的上行鏈路質(zhì)量恢復(fù)時(shí)，下行內(nèi)環(huán)功控起作用，可以在一個(gè)調(diào)整周期內(nèi)使所有鏈路的下行發(fā)射功率達(dá)到平衡。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種軟切換下行功率控制系統(tǒng)，包含信號(hào)干擾比估計(jì)模塊，發(fā)射功率控制命令解調(diào)輸出模塊，功率均衡模塊，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含下行功率控制模塊，用于在鏈路中上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值大于預(yù)先設(shè)定的門限時(shí)，輸出和所述發(fā)射功率控制命令解調(diào)輸出模塊的輸出相同的升功率命令或降功率命令，在所述鏈路中上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值小于所述門限時(shí)，輸出不升不降命令；下行發(fā)射功率計(jì)算模塊，用于在進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功率控制時(shí)依據(jù)所述下行功率控制模塊的輸出，結(jié)合所述功率均衡模塊的輸出計(jì)算下行發(fā)射功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述門限小于信號(hào)干擾比目標(biāo)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述功率均衡模塊采用下行功率均衡算法，其參數(shù)設(shè)置滿足以下條件在保證所述系統(tǒng)正常工作的前提下使得下行功率均衡調(diào)整的力度盡可能大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述功率均衡模塊的參考功率設(shè)定為當(dāng)前鏈路的下行發(fā)射功率平均值減去一個(gè)偏移量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述功率均衡模塊的參考功率設(shè)定為當(dāng)前鏈路的最小下行發(fā)射功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述最小下行發(fā)射功率設(shè)定為切換區(qū)內(nèi)用戶的平均發(fā)射功率減去一個(gè)偏移量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述功率均衡模塊的調(diào)整比例可設(shè)置為0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述下行內(nèi)環(huán)功率控制的參數(shù)滿足以下條件在不影響內(nèi)環(huán)功控的前提下，最大調(diào)整步長(zhǎng)盡可能??；在滿足一個(gè)所述調(diào)整周期內(nèi)的功率調(diào)整能力大于可能需要的最大調(diào)整范圍的前提下，調(diào)整周期盡可能小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟切換下行功率控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)可應(yīng)用在寬帶碼分多址系統(tǒng)中。
10.一種軟切換下行功率控制方法，其特征在于，包含以下步驟A在軟切換時(shí)啟動(dòng)所有鏈路的下行功率均衡；B判斷鏈路上行信號(hào)的信號(hào)干擾比估計(jì)值是否大于預(yù)先設(shè)定的門限，如果是則進(jìn)行該鏈路下行內(nèi)環(huán)功率控制，否則停止該鏈路下行內(nèi)環(huán)功率控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軟切換下行功率控制方法，其特征在于，所述門限小于信號(hào)干擾比目標(biāo)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信中的功率控制技術(shù)，公開了一種軟切換下行功率控制系統(tǒng)及其方法，使得軟切換時(shí)能兼顧上下行鏈路，避免由于鏈路間耦合損耗不平衡而出現(xiàn)上行鏈路接收SIR的波動(dòng)，減少了UE發(fā)射功率，降低系統(tǒng)的上行干擾。本發(fā)明中，在上行接收信號(hào)很弱時(shí)停止根據(jù)上行TPC進(jìn)行的下行內(nèi)環(huán)功控，按DPB算法進(jìn)行下行內(nèi)環(huán)功控。此外還將下行最小發(fā)射功率設(shè)為低于切換區(qū)內(nèi)用戶的平均發(fā)射功率再減去一個(gè)偏移量。
文檔編號(hào)H04B7/005GK1885732SQ200510027090
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者王成毅, 施銳, 蘇啟太 申請(qǐng)人:上海華為技術(shù)有限公司