一種用戶設(shè)備發(fā)射功率控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及用戶機發(fā)射功率的控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信領(lǐng)域中，用戶設(shè)備發(fā)射功率控制非常重要。功率控制的準確度將影響 到以下兩方面需求：1.達到服務(wù)質(zhì)量（QualityofService)所需的足夠的每比特發(fā)送能 量；2.最小化對系統(tǒng)其他用戶的干擾以及最大化用戶設(shè)備電池壽命/續(xù)航的要求。為實 現(xiàn)這一目的，用戶設(shè)備發(fā)射功率控制必須自適應(yīng)無線傳播信道特征，包括路徑損耗，陰影衰 落，快速衰落，以及其他用戶設(shè)備的干擾。
[0003]目前，通信系統(tǒng)主要通過開環(huán)功率控制和閉環(huán)功率控制兩種方法對用戶設(shè)備發(fā)射 功率進行控制。
[0004] 上行開環(huán)功率控制方法：用戶設(shè)備測量接收到的下行信號并估計當前上行信道質(zhì) 量；根據(jù)測量參數(shù)設(shè)定初始發(fā)射功率，做試探性發(fā)射。開環(huán)功率控制的主要特點是不需要反 饋信息，系統(tǒng)信令開銷小，在無線信道突然變化時，可以快速響應(yīng)變化，此外，它可以對功率 進行較大范圍的調(diào)整。然而，開環(huán)功率控制的準確度是建立在上行鏈路和下行鏈路具有一 致衰落情況下的，但上行鏈路和下行鏈路的衰落情況一般是不一樣的，這就導致了開環(huán)功 率控制的準確度不會很高，只能起到粗略控制。
[0005] 上行閉環(huán)功率控制方法：閉環(huán)功率控制需要網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶共同完成。閉環(huán)功率 控制過程存在一個反饋控制環(huán)路，網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備接收到來自用戶設(shè)備的平均載噪比（C/N) _ns^并與要求的載噪比（C/N)threshDHul進行比較，給出用戶設(shè)備需要提高或降低發(fā)射功率 的命令。具體地，若（C/N)_nSiUl〈(C/N)thrashc]Rul，網(wǎng)絡(luò)側(cè)向用戶設(shè)備發(fā)送將發(fā)射功率增大一 個步長值的功率控制命令，用戶設(shè)備接收到該命令后，將自身的發(fā)射功率增大一個步長值； 反之，網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備向用戶設(shè)備發(fā)送將發(fā)射功率值減少一個步長值的功率控制命令，用戶設(shè) 備接收到該命令后，將自身的發(fā)射功率減少一個步長值。網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶按照這個規(guī)律循環(huán) 往復。閉環(huán)功率控制能較好地自適應(yīng)信道變化，但需要向用戶設(shè)備反饋功率調(diào)整命令，一定 程度上增加了網(wǎng)絡(luò)的信令開銷。對于一些下行容量有限的通信系統(tǒng)，比如衛(wèi)星通信系統(tǒng)，過 高的功率控制信令開銷是難以承受的。
[0006] 由此可見，兩種功率控制方式在功率控制準確度和信令開銷方面各有利弊。對于 下行鏈路容量受限的系統(tǒng)，需要改進功率控制方法，使之同時滿足功率控制準確度和信令 開銷的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 對于無線通信系統(tǒng)（包括地面移動通信系統(tǒng)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)等），為提高系統(tǒng)上行 鏈路接入概率和容量，準確的上行功率控制是有必要的，但這也意味著需要較大的下行功 率控制信令開銷，對于下行鏈路容量受限的系統(tǒng)，這難以實現(xiàn)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是 針對下行鏈路容量受限的系統(tǒng)提供一種用戶設(shè)備發(fā)射功率控制系統(tǒng)及其控制方法，能夠在 保證一定的功率控制準確度的同時，降低功率控制信令的開銷。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種用戶設(shè)備發(fā)射功率控制系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備和用戶設(shè)備；
[0010] 網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備用于為用戶設(shè)備配置上行信號對應(yīng)的開環(huán)功率控制參數(shù)和/或閉環(huán) 功率控制參數(shù)，并將配置的開環(huán)功率控制參數(shù)和/或閉環(huán)功率控制參數(shù)發(fā)送給所述用戶設(shè) 備；
[0011] 用戶設(shè)備，用于接收網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備配置的功率控制參數(shù)，并根據(jù)所述功率切換單元 指示的功率控制模式，確定發(fā)送消息類型和相應(yīng)的發(fā)射功率。
[0012] 本發(fā)明中：
[0013] 上述網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備裝置包括：
[0014] 上行信號接收單元，用于接收用戶設(shè)備發(fā)送的信號；
[0015] 開環(huán)功率控制參數(shù)配置單元，用于為用戶設(shè)備配置上行信號對應(yīng)的開環(huán)功率控制 參數(shù)；
[0016] 閉環(huán)功率控制參數(shù)配置單元，用于為用戶設(shè)備配置上行信號對應(yīng)的閉環(huán)功率控制 參數(shù)；
[0017] 控制參數(shù)發(fā)送單元，用于將開環(huán)功率控制參數(shù)配置單元和閉環(huán)功率控制參數(shù)單元 配置的各組功率控制參數(shù)通知給所述用戶設(shè)備，用于所述用戶設(shè)備確定所述上行信號的發(fā) 射功率。
[0018] 上述用戶設(shè)備包括：
[0019] 下行信號測量單元，用于測量接收到的下行信號功率電平和/或信號質(zhì)量；
[0020] 功率控制參數(shù)接收單元，用于接收和解析網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備下發(fā)的上行信號對應(yīng)的開環(huán) 功率控制參數(shù)和/或閉環(huán)功率控制參數(shù)；
[0021] 開環(huán)功率控制參數(shù)確定單元，用于用戶設(shè)備計算開環(huán)功率控制時對應(yīng)的上行信號 發(fā)射功率；
[0022] 閉環(huán)功率控制參數(shù)確定單元，用于用戶設(shè)備計算閉環(huán)功率控制時對應(yīng)的上行信號 發(fā)射功率；
[0023] 功率控制切換單元，用于判決開環(huán)功率控制和閉環(huán)功率控制的切換；
[0024] 信號發(fā)送單元，根據(jù)功率控制切換單元的判決結(jié)果，以及開環(huán)功率控制/閉環(huán)功 率控制參數(shù)確定單元的發(fā)射功率，發(fā)送上行信號。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種用戶設(shè)備發(fā)射功率控制方法，包括用戶設(shè)備根據(jù)功率控制切 換單元的指示決定發(fā)送消息的類型和相應(yīng)的功率控制方法，分別為用戶設(shè)備上行閉環(huán)功 率控制方法和用戶設(shè)備上行開環(huán)功率控制方法；
[0026] 用戶設(shè)備上行閉環(huán)功率控制方法是：當功率控制切換單元指示為閉環(huán)功率控制 時，用戶設(shè)備則認為上一次發(fā)送上行信號對應(yīng)的相關(guān)信道及功率參數(shù)已失去時效性，在本 次上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送前需要先發(fā)送一個隨機接入短消息，通過閉環(huán)功率控制來重新確定信 道質(zhì)量參數(shù)，然后再根據(jù)更新后的信道質(zhì)量參數(shù)配置上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射功率；
[0027] 用戶設(shè)備上行開環(huán)功率控制方法是：當功率控制切換單元指示為開環(huán)功率控制 時，用戶設(shè)備發(fā)送上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)射功率將根據(jù)前一次上行發(fā)射功率，用戶設(shè)備測量到 的當前下行信道質(zhì)量變化，網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備下發(fā)的開環(huán)功率控制命令，上行業(yè)務(wù)需求，以及用戶 設(shè)備發(fā)射功率能力多方面因素進行開環(huán)功率調(diào)整；
[0028] 所述功率控制切換單元的切換由定時器是否超時以及服務(wù)小區(qū)/服務(wù)波束是否 發(fā)生切換共同決定；當定時器超時或服務(wù)小區(qū)/服務(wù)波束發(fā)生切換，功率控制切換單元指 示為閉環(huán)功率控制模式，當定時器未超時且服務(wù)小區(qū)/服務(wù)波束未發(fā)生切換，功率控制切 換單元指示為開環(huán)功率控制模式。
[0029] 進一步，定時器的時長可以配置為固定參數(shù)，或者由網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備定期地通過下行 鏈路將更新的定時器時長或者下行業(yè)務(wù)負荷播發(fā)給所有用戶設(shè)備。
[0030] 當用戶設(shè)備成功完成一次上行信號發(fā)送時，就重啟定時器。當定時器超時后，用戶 設(shè)備發(fā)送隨機接入短消息，通過閉環(huán)功率控制重新估計信道，并重啟定時器。
[0031] 所述網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備向用戶設(shè)備發(fā)送功率控制參數(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備當前公共消息信 道的發(fā)射功率，當前系統(tǒng)上行干擾水平，閉環(huán)功率控制命令，系統(tǒng)下行業(yè)務(wù)負荷情況或定時 器的時長配置，用于所述用戶設(shè)備確定上行信號的發(fā)射功率。
[0032] 上述方法中：用戶設(shè)備上行閉環(huán)功率控制方法的實現(xiàn)步驟包括：
[0033] 步驟S101 :用戶設(shè)備先測量一段時間T_s內(nèi)接收到的網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備發(fā)送的公共消息 信道信號的平均功率水平<PR"ubll?！担?br>[0034] 步驟S102,用戶設(shè)備解析網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備下發(fā)的公共消息，包括公共消息信道的發(fā)射 功率F^public和上行干擾水平△Ι〇Τ指不；
[0035] 步驟S103 :用戶設(shè)備根據(jù)測量到的<PRXiPubll?！担馕龅降墓蚕⑿诺赖陌l(fā)射功率 Ρτχ,public，估計下行路徑損耗PLdl;
[0036] PLdl -_^PRXjpublic^+PTx,public+GlXistation+GRXjue
[0037] 其中：GTXiStatlcin是網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備的發(fā)射天線增益；
[0038] GRx，是用戶設(shè)備的接收天線增益；
[0039] 步驟S104 :用戶設(shè)備根據(jù)下行路徑損耗PLdl，估計上行路徑損耗PLul;若通信系統(tǒng) 為FDD模式，由于上行和下行鏈路使用不同頻點的載波，這將造成上下行路損差異，需按下 式進行修正：
[0040] PLul =PLdl+Δpathloss
[0041 ] 其中：Δpathloss為路徑損耗修正值；
[0042] 進一步，路徑損耗修正值Δpathloss有兩種方法確認：
[0043] 方法一：用戶設(shè)備根據(jù)（式· 5)確定路徑損耗修正值Δpathloss。
[0044] Δpathloss=al〇g10 (ful/fdl) (式· 5)
[0045] α是衰減因子，比如在自由空間傳播時，α= 20。
[0046] ful，fdl分別是上行鏈路和下行鏈路的載波頻點。
[0047] 方法二：用戶設(shè)備根據(jù)預先設(shè)定好的頻點變化和路徑損耗修正值之間的對應(yīng)關(guān) 系，確定路徑損耗修正值。
[0048] 步驟S105 :用戶設(shè)備根據(jù)步驟S104得到的上行路徑損耗PLul，估計上行端到端的 耦合損耗CLul，采用下式計算：
[0049] CLul=-