專利名稱：移動通信系統(tǒng)中功率控制方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)，尤其涉及減少軟越區(qū)切換期間從基站到移動臺的平均下行發(fā)射功率的一種方法和系統(tǒng)。
在碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)中，通過公用頻段與所有基站通信。接收臺通過高速偽噪聲(PN)碼區(qū)分占用公用頻段的信號。使用不同PN碼或者不同PN碼相位的發(fā)射臺生成的信號可以在接收臺分別接收。


圖1說明了現(xiàn)有技術CDMA移動通信系統(tǒng)的相關部件。各基站(10，11)用以發(fā)射的PN擴頻碼不同于其它基站。移動臺20通過基站10進行通話。移動臺20配備的接收機使得它除了能夠測量基站10的信號強度之外，還能測量包括相鄰基站11在內的一組其它基站(未示出)的信號強度。移動臺20通過基站10向網(wǎng)絡報告測量結果。因為該移動單元通過基站10進行通話，并且它移動到某個位置，它在該位置接收的基站11的信號具有足夠強度，所以與基站11建立了同時的通信路徑。該決定由控制這兩個基站的無線網(wǎng)絡控制器30作出。這種狀態(tài)稱為軟越區(qū)切換，它在本領域內眾所周知。移動臺還配備了眾所周知的瑞克接收機，后者使得移動臺能夠同時去擴頻和組合基站10和11的發(fā)射信息。在示例性實施例中，為簡明起見，移動單元在兩個基站之間執(zhí)行軟越區(qū)切換，但實際上可以涉及更多的基站。
因為CDMA基站使用公用的頻段進行傳輸，各發(fā)射信號會干擾其它信號。因此，為獲得最大容量，對單個基站和移動臺的有效的功率控制極其重要。理想情況下，各移動臺應當以最小功率或者每比特最小能量發(fā)射，但需要確保接收基站的接收機仍足以實現(xiàn)所需的信噪比(SIR)。類似地，各基站發(fā)往特定移動臺的信息應當以最小功率或者每比特最小能量發(fā)射，但需要確保接收移動單元的接收機仍足以實現(xiàn)所需的SIR。在軟越區(qū)切換中，這兩個基站發(fā)往特定移動臺的信息應當以最小功率發(fā)射，但需要確保接收移動單元的接收機組合的信號仍具有標稱SIR。如果一個基站發(fā)射的功率高于另一個基站，則實際上不會有分集增益。為了最大程度上從分集增益中獲益，確保軟越區(qū)切換中涉及的基站的發(fā)射功率盡可能相等是很重要的。實現(xiàn)這一點還有助于盡量減小總下行傳輸功率。
在現(xiàn)有技術移動通信系統(tǒng)中，移動臺能夠通過以下方式控制發(fā)送給它們的信息的基站發(fā)射功率生成功率控制命令，建議基站以預定量增減發(fā)射功率。功率控制命令響應于接收信號的SIR(或者功率)的測量生成，并與預定閾值比較。之后，將功率控制命令插入上行信息傳輸?；窘邮赵搨鬏敚獯a功率控制命令，相應調整其發(fā)射功率。這稱為下行閉環(huán)功率控制。閉環(huán)功率控制可以以恒定或者變化的調整量完成。修改閉環(huán)調整量的一種現(xiàn)有技術方法在WO 9726716中給出。
在軟越區(qū)切換期間，下行閉環(huán)功率控制存在一個問題。因為基站10和11都接收到來自移動臺20的同一傳輸，這兩個基站接收相同的功率控制命令。如果移動臺20接收的信號質量高于閾值，移動臺20生成并發(fā)射功率控制命令，建議基站減小其發(fā)射功率。但是，這兩個基站接收的上行傳輸可能經(jīng)歷了不同的衰減和干擾，從而在基站10中出現(xiàn)差錯，而基站11卻正常。因此，基站10中“降低功率”命令的傳輸差錯將導致基站10增加其功率，而基站11則按照預期的那樣減小其功率。這種問題稱為功率漂移。如果不采取糾正措施，發(fā)射功率的不同將持續(xù)到軟越區(qū)切換的完成，從而降低了整體系統(tǒng)性能。
該問題的一種現(xiàn)有技術方案是限制下行發(fā)射功率的動態(tài)范圍。這不是一種很好的選擇，因為它導致基站使用的功率過多，從而增加干擾。
另一種已知方案是以給定間隔將基站發(fā)射功率設成相等。這是一種相當緩慢或者耗費信令的方案。
另一種方案是為各基站生成不同的功率控制命令。這耗費空中接口資源，并且無法應用于所有空中接口。
因此，本發(fā)明的一個目的是通過阻止軟越區(qū)切換中涉及的基站以實際不等的發(fā)射功率或者每比特能量發(fā)射來改進下行信噪比。
本發(fā)明的另一目的是確定功率糾正參數(shù)功率糾正間隔長度，目標功率值或者每比特值的目標能量和糾正量大小限制；以及將所述參數(shù)以信令形式通知執(zhí)行功率糾正算法的網(wǎng)元。
本發(fā)明的另一目的是除了下行閉環(huán)功率控制之外，還利用一種功率糾正算法糾正軟越區(qū)切換中涉及的基站的下行功率，使得在沒有閉環(huán)功率控制命令時，不同基站的功率或者每比特能量都分別集中在所述目標功率或者所述每比特目標能量，其比率由功率糾正間隔長度和/或糾正量大小限制決定。
本發(fā)明的另一目的是在軟越區(qū)切換期間，以這種糾正量調整單個基站的下行功率，使得最初可能不等的發(fā)射功率集中在下行閉環(huán)功率控制的執(zhí)行上。
本發(fā)明的另一目的是提供一種軟越區(qū)切換期間從下行功率控制命令的傳輸差錯中恢復的方法。
按照本發(fā)明，時間被劃分成功率糾正間隔。為各基站確定目標功率或者每比特目標能量和糾正量限制。把這些參數(shù)通知給基站。然后，各基站執(zhí)行功率糾正算法。各基站分別比較所用的發(fā)射功率或者每比特能量和所述目標功率或者所述每比特目標能量。比較的結果在所述功率糾正間隔內進一步除上預定數(shù)量的功率糾正量，該數(shù)量最好等于所述功率糾正間隔內下行功率控制命令的重復次數(shù)，從而提供功率糾正量。然后，執(zhí)行功率糾正和下行閉環(huán)功率控制。在優(yōu)選實施例中，閉環(huán)調整量與糾正量同時采用，有效地生成了糾正閉環(huán)調整量。之后，根據(jù)下一功率糾正間隔中移動臺的下行功率控制命令，使用該糾正閉環(huán)調整量調整發(fā)射功率。如果因為突然出現(xiàn)的上行衰落而丟失功率控制命令，則只使用功率糾正量。
下面結合附圖，詳細描述本發(fā)明，在附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術CDMA移動通信系統(tǒng)的相關部件；圖2是說明本發(fā)明方法的流程圖；圖3說明了按照本發(fā)明的CDMA移動通信系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的相關部件；
圖4是功率控制處理單元30的判決流圖；圖5是糾正量計算單元40和41的判決流圖；圖6說明了一個功率糾正間隔期間下行閉環(huán)功率控制的執(zhí)行，其糾正閉環(huán)調整量按照本發(fā)明優(yōu)選實施例確定。
本發(fā)明在圖2中說明。在初始步驟60中，確定功率糾正算法所用的參數(shù)。這些參數(shù)至少包括功率糾正間隔長度，糾正量大小限制，目標功率值或者每比特值的目標能量。在下一步驟70中，將確定的參數(shù)以信令形式通知執(zhí)行糾正算法的一個或多個網(wǎng)元。在最后的步驟80中，根據(jù)信令中的參數(shù)執(zhí)行功率糾正算法。
按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的新的功能元在圖3中說明。除了現(xiàn)有技術通信系統(tǒng)之外，還包括了一個集中功率控制處理單元50。PCPU 50能夠與基站10和11交換控制信息。PCPU 50從基站10和11接收移動臺測量和所用的下行信號功率值，或者所用的每比特能量值?；谠撔畔ⅲ琍CPU計算基站的目標功率值或者每比特的目標能量，在初始化消息中將其與其它所需參數(shù)一起通知給基站。在該優(yōu)選實施例中，功率糾正間隔和糾正量限制是網(wǎng)絡運營商設置的參數(shù)。在該優(yōu)選實施例中，功率控制處理單元安置在控制并連接到基站的網(wǎng)元中。它可以是移動交換機或者無線網(wǎng)絡控制器，這由所用的網(wǎng)絡體系結構決定。集中功率控制處理單元可以以單獨的處理單元或者已有的處理單元中的軟件進程的形式實現(xiàn)。在一種情況下，如果移動臺與獨立的PCPU(未示出)控制的基站通信，則一個PCPU被指定為主PCPU，主PCPU將指示功率糾正參數(shù)的信息以信令形式通知第二PCPU。
附加元件是糾正量計算單元40和41，它們最好分別位于基站10和11。CSCU 40和41接收PCPU 50所發(fā)送的包含目標功率值和每比特值目標能量的初始化消息，計算按照功率控制命令調整基站功率值時，與閉環(huán)調整量一起使用的糾正量。糾正量計算單元可以作為單獨的處理單元或者已有處理單元中的軟件進程實現(xiàn)。
圖4示出了PCPU 50的判決流圖。在步驟100中，PCPU接收并存儲移動臺20的測量結果，最好將其與所用的基站發(fā)射功率值或者所用的每比特能量值一起存儲。根據(jù)接收的信息，PCPU在步驟110中計算下行信道衰減和下行信道干擾估計。一旦計算完估計，PCPU進入步驟120，為單個基站10和11計算目標功率或者每比特的目標能量。因為實際計算方法在本領域中眾所周知，此處不再詳細討論。在最后的步驟130中，PCPU發(fā)送包含計算的目標功率或每比特目標能量的初始化消息給基站10和11。
圖5是優(yōu)選實施例中糾正量計算單元40和41中判決處理的示例性流程圖。兩個CSCU中都執(zhí)行類似的處理，但只描述CSCU 40中運行的進程。在初始步驟200中，CSCU 40確定新的功率糾正間隔已經(jīng)開始。這種開始最好通過從PCPU 50接收到初始化消息來確定，前述消息包含目標功率或者目標每比特能量。在該優(yōu)選實施例中，功率糾正間隔是網(wǎng)絡運營商所設置的參數(shù)，但它可以由PCPU 50調整。如果它由PCPU調整，則將新值在初始化消息中與新目標功率或者每比特能量一起發(fā)出。在該優(yōu)選實施例中，初始化消息在各功率糾正間隔內發(fā)射，但是，如果參數(shù)保持不變，則可以不發(fā)射初始化消息。這種情況下，可以利用內部定時器或者計數(shù)器超過預定閾值來實現(xiàn)開始的確定。一旦CSCU 40確定了新的功率糾正間隔開始，則前進到步驟210，分別比較所用的基站發(fā)射功率或者所用的每比特能量和目標功率或目標每比特能量。在該優(yōu)選實施例中，比較的結果是功率比率或者每比特能量比率，這可以最為方便地表示成分貝形式。但是，該結果也可以表示成其它方式，例如功率差。在CSCU 40完成比較步驟210之后，它前進到步驟220，其中如下確定功率糾正量在一個功率糾正間隔內將功率比率除上預定數(shù)量的功率糾正量。因為在該優(yōu)選實施例中，糾正量與下行閉環(huán)功率控制調整量同時生效，所以一個功率糾正間隔中糾正量的數(shù)量等于一個功率糾正間隔中下行閉環(huán)功率控制命令的數(shù)量。
在完成步驟220之后，CSCU 40前進到步驟230，它比較計算得到的糾正量和糾正量大小限制。糾正量大小限制最好是網(wǎng)絡運營商設置的參數(shù)，盡管PCPU 50可以為各間隔計算這些參數(shù)。如果這些參數(shù)由PCPU計算，則將新值在初始化消息中與新目標功率或者每比特能量，以及可選的調整后的功率糾正間隔一起發(fā)出。如果糾正量在限制內，則處理直接進入步驟240。如果不是，則糾正量的當前值在步驟235中被替換成最近限制的值，然后進入步驟240。在步驟240中，CSCU 40將該糾正量通知給基站10的功率控制單元(未示出)。之后，基站10的功率控制單元結合該糾正量和閉環(huán)調整量，在下一功率糾正間隔內按照下行閉環(huán)功率控制命令調整基站10的發(fā)射功率?，F(xiàn)在，在算法開始之后，它或者在功率控制間隔內集中在該目標上，或者如果應用量大小限制，那么它至少在該間隔乘上應用的限制范圍內完成糾正量數(shù)量的糾正。
圖6說明了在一個功率糾正間隔內，按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的功率控制的例子。在該優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡運營商設定功率糾正間隔長度是30個功率控制命令周期。為簡明起見，假定比特率恒定?；?0和11的初始功率分別是15dBm和5dBm。在新功率糾正間隔開始時，PCPU30基于移動臺的測量結果，不同基站的實際發(fā)射功率或每比特能量，以及可能的其它數(shù)據(jù)，計算這兩個基站的目標功率。因為比特率是恒定的，可以用目標功率來取代目標每比特能量。在初始消息中，將目標功率7dBm發(fā)送給這兩個基站。之后，兩個基站中的CSCU都開始確定新的糾正量。在基站10中，糾正量是(7dBm-15dBm)/30=-0.27dB。相應在基站11中，糾正量是(7dBm-5dBm)/30=-0.07dB。一旦確定了各基站中的糾正量，檢查它是否超過了糾正量大小限制，-0.5dB和0.5dB。在該優(yōu)選實施例中，限制由網(wǎng)絡運營商給出。因為這兩個糾正量都位于限制內，所以不需要進行替換。因為糾正量與同一時間的閉環(huán)調整量一起使用，所以效果與利用糾正量糾正閉環(huán)調整量相同。在CSCU40中有效地糾正閉環(huán)調整量，-1dB和1dB，分別糾正為糾正的閉環(huán)調整量-1.27dB和0.73dB。在基站11的CSCU 41中，相應的糾正處理導致了-0.93dB和1.07dB的糾正閉環(huán)調整量。因此，在下一功率糾正間隔內，基站10的每個“增加功率”下行功率控制命令增加其功率0.73dB，每個“減小功率”下行功率控制命令減小其功率-1.27dB，而基站11的增量和減量是1.07dB和-0.93dB。因為在該優(yōu)選實施例中，糾正量的使用獨立于閉環(huán)調整量，即使因突然的上行衰落而丟失閉環(huán)功率控制命令，也可以進行糾正步驟。
隨著功率糾正間隔的開始，移動臺20以15dBm(標記為圓)的功率從基站10接收發(fā)射，以5dBm(標記為方)的功率從基站11接收發(fā)射。為簡明起見，忽略了下行衰減和干擾。這樣，移動臺20接收的累積功率是15.41dBm(標記為三角形)。假定移動臺的下行功率控制環(huán)SIR閾值為10dBm。這樣，移動臺20生成并發(fā)送“減小功率”功率控制命令。兩個基站都接收該命令，之后基站10減小其功率-1.27dB，基站11減小功率-0.93。同樣，移動臺20接收的累積功率高于該閾值，它生成并發(fā)送另一“減小功率”命令。為一行中5個功率控制命令進行同樣的處理。這樣，接收的累積功率減小到10dBm，移動臺20生成并發(fā)送“增加功率”命令。在第6個功率控制命令之后，移動臺20接收的累積功率開始在閾值10dBm附近波動。但是，圖5中最重要的特性是在保持接收的累積功率為該閾值的同時，單個基站的功率集中到其目標功率值7dBm。在該功率糾正間隔結束時，10dB的初始差減小到可以忽略不計的0.2dB。
前面對優(yōu)選實施例的描述用于使本領域技術人員生產(chǎn)或使用本發(fā)明。該實施例的不同改進對本領域技術人員而言非常明顯，此處定義的一般原理可以應用于不使用本創(chuàng)新能力的其它實施例。因此，本發(fā)明并不局限于此處給出的實施例，而是需要符合此處公開的原理和新穎特性的最為廣泛的范圍。
權利要求
1．包括移動臺和基站的電信系統(tǒng)中控制基站發(fā)射功率的一種方法，其中移動臺同時從多個基站接收信息信號，如下減少所述多個基站向所述移動臺發(fā)射使用功率或者每比特使用能量的差別為所述多個基站的每個基站確定功率糾正參數(shù)，后者至少包括功率糾正間隔，糾正量大小限制和目標功率值或者目標能量值；以及在所述多個基站的每個基站中執(zhí)行功率糾正算法。
2．根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，該系統(tǒng)還包括控制元件的多個基站，這些元件的每一個都在其監(jiān)控下連接到基站，以及所述移動臺同時從其接收信息信號的所述多個基站由不同基站控制元件控制，其中所述不同基站控制元件之一被指派為主基站控制元件，以及所述指派主基站控制元件將指示至少一個所述功率糾正參數(shù)的信息通過信令通知其它所述不同基站控制元件。
3．根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，將指示所述功率糾正參數(shù)的信息通過信令通知所述基站。
4．根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述糾正量大小限制是最大增量和最大減量。
5．根據(jù)權利要求4的方法，其特征在于，所述最大增量和所述最大減量的絕對值相等。
6．根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述功率糾正算法的執(zhí)行包括分別比較所用基站發(fā)射功率或者每比特能量和所述目標功率或所述每比特目標能量。
7．根據(jù)權利要求6的方法，其特征在于，所述比較結果是功率比率或每比特能量比率。
8．根據(jù)權利要求6的方法，其特征在于，所述比較結果是功率差或每比特能量差。
9．根據(jù)權利要求7的方法，其特征在于，在所述功率糾正間隔內，所述功率比率或所述每比特能量比率進一步除以預定數(shù)量的糾正量，以提供所述糾正量。
10．根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，所述預定數(shù)量的糾正量等于所述功率糾正間隔內下行閉環(huán)功率控制調整量的數(shù)量。
11．根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，所述基站中的每一個的發(fā)射功率或者每比特能量在預定時刻通過所述糾正量和所述下行環(huán)路功率控制調整量糾正。
12．一種基站系統(tǒng)，它能夠執(zhí)行功率糾正算法，將所述基站所發(fā)射的功率或每比特能量集中到預定目標值，其特征在于，該基站系統(tǒng)包括接收裝置(10，11)，用以接收指示功率糾正算法參數(shù)的信息。
13．根據(jù)權利要求12的基站系統(tǒng)，其特征在于，該基站系統(tǒng)包括發(fā)射裝置，用以發(fā)射指示所用功率值或者所用每比特能量值的信息。
全文摘要
按照本發(fā)明,時間被劃分成功率糾正間隔。為各基站確定目標功率或者每比特目標能量和糾正量限制。把這些參數(shù)通知給基站。然后,各基站執(zhí)行功率糾正算法。各基站分別比較所用的發(fā)射功率或者每比特能量和所述目標功率或者所述每比特目標能量。比較的結果在所述功率糾正間隔內進一步除上預定數(shù)量的功率糾正量,該數(shù)量最好等于所述功率糾正間隔內下行功率控制命令的重復次數(shù),從而提供功率糾正量。然后,執(zhí)行功率糾正和下行閉環(huán)功率控制。
文檔編號H04B7/005GK1295771SQ99804689
公開日2001年5月16日 申請日期1999年3月29日 優(yōu)先權日1998年4月3日
發(fā)明者奧斯卡·薩勒納赫 申請人:諾基亞網(wǎng)絡有限公司