專利名稱：移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動通信技術(shù)，更確切地說是涉及第三代(3G)碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)中的一種反向功率控制方法。
在碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)中，所采用的是統(tǒng)一的頻率復(fù)用工作方式，信號的多次反射會造成嚴(yán)重的多址干擾(MAI)。此外，所有的用戶都使用同一頻率(載頻)、具有相同頻率的用戶又可能在同一時間內(nèi)向基站發(fā)送消息，由于電磁傳播的衰減特性，基站接收到的近距離用戶的信號必然大于來自遠(yuǎn)距離用戶的信號，因此遠(yuǎn)距離用戶的信號很容易被近距離用戶的信號屏蔽掉，該遠(yuǎn)近效應(yīng)會嚴(yán)重影響移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍。因而，多址干擾與遠(yuǎn)近效應(yīng)是移動通信系統(tǒng)必須克服的技術(shù)問題。
另一方面，為使移動通信系統(tǒng)的容量達(dá)到最大，理想的情況是讓所有的用戶，不論其距離基站遠(yuǎn)近，所發(fā)射的信號在到達(dá)基站后的強(qiáng)度都大致相等，功率控制機(jī)制就是為實(shí)現(xiàn)該效果而建立的。通常采用的功率控制方法是基于路徑損耗的功率控制(簡稱功控)和基于通信質(zhì)量的功率控制，而實(shí)際使用時則更多使用兩者的結(jié)合方式。
再一方面，當(dāng)前流行的CDMA2000移動通信系統(tǒng)是由國際電聯(lián)提出的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)IMT-2000中的一個標(biāo)準(zhǔn)，能支持IMT-2000要求承載的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，不同的業(yè)務(wù)有不同的服務(wù)質(zhì)量，而且這些業(yè)務(wù)的基帶信號所占用的帶寬也各不相同。然而系統(tǒng)的擴(kuò)頻帶寬是相同的，采用兩極擴(kuò)頻的方法就是為了解決這一矛盾的，以使不同業(yè)務(wù)的擴(kuò)頻增益不同。在理想功率控制的條件下，對于同類型的業(yè)務(wù)，基站的接收功率應(yīng)該相同；對于不同類型的業(yè)務(wù)，基站接收的功率應(yīng)該不同。
因而，功率控制是碼分多址移動通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可包括前向功率控制和反向功率控制。其中，前向功率控制用于減少對鄰近小區(qū)的干擾；反向功率控制則不僅要克服遠(yuǎn)近效應(yīng)，更重要的是用于減少用戶間的多址干擾，以提高通信系統(tǒng)的容量。反向功率控制又包括內(nèi)環(huán)功率控制(簡稱內(nèi)環(huán)功控)與外環(huán)功率控制(簡稱外環(huán)功控)。
參見

圖1，圖中示意出CDMA2000方案中反向功率控制的內(nèi)環(huán)功控與外環(huán)功控，其中11是移動臺(MS)，12是基站(BTS)，13是基站控制器(BSC)。在CDMA2000方案中，將20ms數(shù)據(jù)幀分成16個1.25ms的功率控制段，基站12在1.25ms的時間段內(nèi)，對來自任一移動臺11的信號強(qiáng)度進(jìn)行估值后，可測得該移動臺11的信息比特能量Eb與干擾譜密度Io之比Eb/Io(也可表示為Eb/No)。
其內(nèi)環(huán)功率控制的過程是基站12根據(jù)該Eb/Io是否低于或高于某比較標(biāo)準(zhǔn)(根據(jù)目標(biāo)誤幀率設(shè)定)，來確定功率控制比特取“0”或取“1”，如取“0”表示需要移動臺增大發(fā)射功率，若取“1”表示需要移動臺減少發(fā)射功率；然后采用插入技術(shù)，在前向鏈路緊接著該移動臺11信號到達(dá)時間的下一個1.25ms功率控制段中，將該功率控制比特嵌入到前向業(yè)務(wù)信道中進(jìn)行傳輸，移動臺11根據(jù)該功率控制比特“0”或“1”作增加或減少發(fā)射功率的相應(yīng)調(diào)整，使基站實(shí)際接收的Eb/Io能維持在一固定的水平上，因此，內(nèi)環(huán)功控是發(fā)生在移動臺11與基站12之間的。
其外環(huán)功率控制的過程是基站控制器(BSC)13根據(jù)當(dāng)前的通信質(zhì)量，即基站12測得的移動臺11的誤幀率(FER，通常以累計(jì)的誤幀率為指標(biāo))，再依據(jù)一定的算法輸出Eb/Io的改變量，對內(nèi)環(huán)功控Eb/Io的所需值進(jìn)行調(diào)整，以保證基站12所收到的編碼語音幀或數(shù)據(jù)包的誤幀率大小能被控制在一定范圍內(nèi)，該誤幀率的典型值可設(shè)為低于3％如1％。
設(shè)置外環(huán)功率控制，是為對付多徑衰落信道環(huán)境對各種傳輸條件所帶來的影響，如當(dāng)移動臺11以不同速度移動時，對于其每一個誤幀率FER，就需要有相應(yīng)的Eb/Io所需值，即在不同的移動環(huán)境下，維持一定的Eb/Io就會導(dǎo)致不同的誤幀率FER，這就是外環(huán)功率控制的目的。
由基站控制器(BSC)13參與外環(huán)功率控制，根據(jù)當(dāng)前的通信質(zhì)量(通過監(jiān)測誤幀率FER)，再依據(jù)一定的方法(算法)，獲得Eb/Io所需值，以此作為內(nèi)環(huán)功控的參照標(biāo)準(zhǔn)，從而使反向鏈路的誤幀率FER向著目標(biāo)誤幀率FERTarget靠近，保證用戶的通信質(zhì)量能維持在一合理的范圍內(nèi)。
參見圖2，圖中示意出在一個仿真的移動通信系統(tǒng)模型中，其反向功率控制的內(nèi)環(huán)功控與外環(huán)功控。其中20是移動衰落信道；21是移動臺(MS)側(cè)的編碼器，22是移動臺(MS)側(cè)的擴(kuò)頻調(diào)制與成形器，23是移動臺(MS)側(cè)的發(fā)射功率控制器(TPC處理)；24是基站(BTS)側(cè)的RAKE接收機(jī)，25是基站(BTS)側(cè)的解碼器，26是基站(BTS)側(cè)的誤碼統(tǒng)計(jì)單元，27是基站(BTS)側(cè)的信號/干擾比(SIR)估計(jì)單元，28是基站(BTS)側(cè)的外環(huán)功控單元。
移動臺(MS)的信息數(shù)據(jù)經(jīng)過卷積編碼(21)后，進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制與成形濾波(22)，然后經(jīng)過移動衰落信道20傳輸(采用M.1225模型，移動速度為40Km/h，多用戶的干擾M I用高斯白噪聲來模擬)；經(jīng)移動衰落信道20傳輸后的信息數(shù)據(jù)送入RAKE接收機(jī)24，RAKE接收機(jī)24輸出的最大合并比值送入解碼器25進(jìn)行譯碼和送入信號/干擾比(SIR)估計(jì)單元27進(jìn)行信號與干擾之比的估計(jì)，解碼器25輸出兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，一部分解碼數(shù)據(jù)比特送誤碼統(tǒng)計(jì)單元26，由誤碼統(tǒng)計(jì)單元26通過比較源數(shù)據(jù)與解碼數(shù)據(jù)比特，獲得誤碼率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；另一部分的誤幀指示數(shù)據(jù)則送入外環(huán)功控單元28，作為計(jì)算Eb/Io的依據(jù)，而計(jì)算出的Eb/Io則是進(jìn)行內(nèi)環(huán)功控的依據(jù)，發(fā)射功率控制器(TPC處理)將計(jì)算出的Eb/Io與一比較標(biāo)準(zhǔn)相比(比較標(biāo)準(zhǔn)由外環(huán)功控單元28所采用的具體算法決定)，得到含有Eb/Io所需值的TPC命令，移動臺側(cè)就可根據(jù)該TPC命令來調(diào)整其發(fā)射功率。
圖中虛線表示內(nèi)環(huán)功控指向，點(diǎn)劃線表示外環(huán)功控指向。
目前，外環(huán)功率控制中獲得Eb/Io所需值的方法已經(jīng)有多種，選擇其中的三種方法說明之。
第一種方法是根據(jù)接收情況取不同的調(diào)整步長值，如連續(xù)出現(xiàn)壞幀時，則將由后臺設(shè)置的調(diào)整步長取大一些；如果誤幀率超過標(biāo)準(zhǔn)，但最近的幾幀都好，則調(diào)整步長取小一些。如果實(shí)際接收的誤幀率FER大于理想誤幀率，并且前n幀中有連續(xù)兩幀的錯誤，將步長調(diào)整為step1；如果實(shí)際接收的誤幀率FER大于理想誤幀率，只是最近一幀有錯，則調(diào)整步長為step2；如果實(shí)際接收的誤幀率FER大于理想誤幀率，且連續(xù)接收的正確幀數(shù)超過Nf，則調(diào)整步長為step3；如果實(shí)際接收的誤幀率FER小于理想誤幀率，且連續(xù)接收的正確幀數(shù)超過Nf，則調(diào)整步長為step4；其它情況下則不作調(diào)整。其中step1＞step2＞step4＞step3。
第二種方法是基站將接收到的全速率幀送入一個先進(jìn)先出(FIFO)的緩存器中緩存，緩存長度為320幀，然后統(tǒng)計(jì)出緩存中的誤幀數(shù)，可以得到實(shí)際接收的誤幀率，其計(jì)算公式是實(shí)際接收的誤幀率(FER)＝緩存中的壞幀數(shù)/緩存長度，因此，目標(biāo)誤幀率下的目標(biāo)壞幀數(shù)為FER_Target×緩存長度。
實(shí)際執(zhí)行時，基站每接收到一幀后，由一個比較器對實(shí)際的誤幀率與理想的誤幀率進(jìn)行比較，并以此校正調(diào)整步長，如果實(shí)際的誤幀率大于理想的誤幀率時則步長減1，如果兩者相等則步長保持不變，如果實(shí)際的誤幀率小于理想的誤幀率時則步長加1。再將所得的步長送入積分器，經(jīng)過75幀后積分器輸出總的校正步長，根據(jù)該校正步長修改Eb/Io所需值。
第二種方法是MOTOROLA一項(xiàng)專利技術(shù)中的方案。
第三種方法是基站控制器(BSC)每接收到一幀數(shù)據(jù)，就對Eb/Ib所需值(目標(biāo)值)進(jìn)行一次更新，算法為CRC result＝NGEb/IoREF(i+1)＝Eb/IoREF(i)+EINCCRC result＝OKEb/IoREF(i+1)＝Eb/IoREF(i)-EDEC其中，EINC、EDEC與目標(biāo)誤幀率PER(FERTarget)的關(guān)系為FERTarget×EINC＝(1-FERTarget)×EDEC第三種方法是3GPP提案中建議的方法。
上述三種外環(huán)功率控制的計(jì)算方法中，基本都是先判斷誤幀率是否大于或小于目標(biāo)誤幀率，再據(jù)此讓Eb/Io所需值按一固定步長調(diào)整，這樣做的結(jié)果是會導(dǎo)致Eb/Io所需值超過目標(biāo)誤幀率所要求的Eb/Io值，從而造成內(nèi)環(huán)發(fā)射功率的浪費(fèi)。此外，上述三種外環(huán)功率的計(jì)算方法中，對于Eb/Io所需值的調(diào)整、調(diào)整量的確定及調(diào)整步長的確定，還都沒有一個較好的模型。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種移動通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，當(dāng)誤幀率不等于目標(biāo)誤幀率時，可以精確地調(diào)整Eb/Io的所需值，減少過調(diào)量，并能對無線環(huán)境作出快速的響應(yīng)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于包括以下步驟計(jì)算特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值，作為第一調(diào)整步長參量；將特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值的差分值作為第二調(diào)整步長參量；利用第一調(diào)整步長參量和第二調(diào)整步長參量對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整。
所述的計(jì)算特定用戶的誤幀率，進(jìn)一步包括以下步驟設(shè)定一個誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1；以m幀數(shù)據(jù)為一段，將一統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的數(shù)據(jù)長度劃分為L段；對L段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀分別用加權(quán)因子f1，f2，...，fL進(jìn)行加權(quán)處理，同一段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀使用同一個加權(quán)因子；對誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得該特定用戶的誤幀率，N1、m、L為自然數(shù)，f1，f2，...，fL為正數(shù)。
所述的對誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，是每接收到一幀數(shù)據(jù)就作一次誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率統(tǒng)計(jì)。
所述加權(quán)因子的權(quán)值是隨移動通信環(huán)境動態(tài)調(diào)整的，所調(diào)整的是最大權(quán)值與最小權(quán)值間的差距。
所述的用加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)處理，是在所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)幀距離當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀的時間遠(yuǎn)時取小的權(quán)值，在所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)幀距離當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀的時間近時取大的權(quán)值。
所述的利用第一調(diào)整步長參量和第二調(diào)整步長參量對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整，包括取該特定用戶前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)為基礎(chǔ)值；將第一調(diào)整步長參量乘上第一個正參量；將第二調(diào)整步長參量乘上第二個正參量；將上述三項(xiàng)進(jìn)行相加，其和值作為該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)。
所述的第一正參量與第二正參量是由系統(tǒng)仿真獲得的。
所述的第二調(diào)整步長參量可表示為特定用戶前一誤幀率與其再前一次誤幀率的差值。
所述的誤幀率統(tǒng)計(jì)是由幀選擇器對反向信道接收的數(shù)據(jù)幀質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；所述的外環(huán)功率控制是由系統(tǒng)的基站控制器(BSC)根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的誤幀率進(jìn)行的。
所述的利用第一調(diào)整步長參量和第二調(diào)整步長參量對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整，還包括以下步驟每接收到特定用戶的一幀數(shù)據(jù)，計(jì)算一次誤幀率；計(jì)算該誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值，將該差值與前一次計(jì)算的差值在第一累加器中相加并暫存記錄為第一調(diào)整步長參量；計(jì)算該誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值的差分值，將該差分值與前一次計(jì)算的差分值在第二累加器中相加并暫存記錄為第二調(diào)整步長參量；重復(fù)執(zhí)行上述步驟共N2次，將第一累加器中暫存的第一調(diào)整步長參量作為所述的第一調(diào)整步長參量，將第二累加器中暫存的第二調(diào)整步長參量作為所述的第二調(diào)整步長參量，再對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整。
所述的對第一調(diào)整步長參量及第二調(diào)整步長參量進(jìn)行N2次累加，包括設(shè)置一初值為零、計(jì)數(shù)最大值為N2的計(jì)數(shù)器；每進(jìn)行一次第一調(diào)整步長參量及第二調(diào)整步長參量的累加，就同時將計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)數(shù)器計(jì)到N2時結(jié)束重復(fù)執(zhí)行的步驟和將計(jì)數(shù)器置零，N2為自然數(shù)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案還可以是這樣的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于包括以下步驟A.在設(shè)定的誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)計(jì)算所接收的特定用戶的每一幀數(shù)據(jù)的誤幀率，第n幀數(shù)據(jù)的誤幀率記為FER(n)；B.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第一調(diào)整步長參量，第n次的第一調(diào)整步長參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值的差分值作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第二調(diào)整步長參量，第n次的第二調(diào)整步長參量記為ΔF(n)＝FER(n)-FER(n-1)；D.按第n次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)與第n次的第一調(diào)整步長參量、第n次的第二調(diào)整步長參量的和的關(guān)系來調(diào)整第n+1次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝Eb/Io(n)+F(n)Kp+ΔF(n)Kd，Kp、Kd是由系統(tǒng)仿真獲得的正參量。
所述的步驟A中，還包括在設(shè)定的誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)，以m幀數(shù)據(jù)為一段，將一統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的數(shù)據(jù)長度劃分為L段；對L段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀分別用加權(quán)因子f1，f2，...，fL進(jìn)行加權(quán)處理，同一段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀使用同一個加權(quán)因子；對誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得該特定用戶的誤幀率，N1、m、L為自然數(shù)，f1，f2，...，fL為正數(shù)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案還可以是移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于包括以下步驟A.計(jì)算所接收的特定用戶的每一幀數(shù)據(jù)的誤幀率，第n幀數(shù)據(jù)的誤幀率記為FER(n)；B.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值暫時作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第一調(diào)整步長參量，第n次的第一調(diào)整步長參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值的差分值暫時作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第二調(diào)整步長參量，第n次的第二調(diào)整步長參量記為ΔF(n)＝FER(n)-FER(n-1)；D.重復(fù)執(zhí)行步驟A至C，共執(zhí)行N2次，對步驟B、C中N2次的第一調(diào)整步長參量及第二調(diào)整步長參量分別在第一累加器與第二累加器中累加；E.按第n次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)與第n次的第一調(diào)整步長參量、第n次的第二調(diào)整步長參量的和的關(guān)系來調(diào)整第n+1次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝Eb/Io(n)+F(n)Kp+ΔF(n)Kd，Kp、Kd是由系統(tǒng)仿真獲得的正參量，第n次的第一調(diào)整步長參量與第n次的第二調(diào)整步長參量分別為經(jīng)N2次累加后第一累加器與第二累加器中的累加結(jié)果。
所述的步驟D中，還包括設(shè)置一初值為零，最大計(jì)數(shù)值為N2的計(jì)數(shù)器，每重復(fù)執(zhí)行一次步驟A至步驟C，就在執(zhí)行步驟D的同時對計(jì)數(shù)器加1直至N2，并在執(zhí)行步驟E的同時將計(jì)數(shù)器置零。
本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，是一種自適應(yīng)的外環(huán)功率控制方法，在誤幀率不等于目標(biāo)誤幀率時，精確地調(diào)整Eb/Io的所需值，即利用用戶第n次的誤幀率和以其第n次的Eb/Io所需值，來調(diào)整該用戶第n+1次的Eb/Io所需值(體現(xiàn)出分布式算法的基本思想)，可減少過調(diào)量，并能對無線環(huán)境作出快速的響應(yīng)，且方法簡單、容易實(shí)現(xiàn)(本發(fā)明所涉及的誤幀率為一正數(shù))。
本發(fā)明的反向外環(huán)功率控制方法，用于在外環(huán)功率控制中對反向鏈路的功率控制進(jìn)行慢速調(diào)整，由基站控制器(BSC)通過監(jiān)控誤幀率獲知當(dāng)前的通信質(zhì)量(誤幀率)，基站控制器根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的誤幀率進(jìn)行外環(huán)功率控制，再根據(jù)本發(fā)明提供的算法，獲得Eb/Io的所需值，為內(nèi)環(huán)功率控制提供參照標(biāo)準(zhǔn)，從而使反向鏈路的誤幀率向目標(biāo)誤幀率靠近，保證用戶的通信質(zhì)量能維持在一定的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的外環(huán)功率控制是以一個或若干個幀的長度為周期，并以反映用戶通信質(zhì)量指標(biāo)的累計(jì)的誤幀率FER為依據(jù)，提供對反向鏈路功率控制的慢速調(diào)整。
本發(fā)明的方法綜合考慮了兩種調(diào)整步長參量(也可稱變量)將誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值作為其中的一個調(diào)整步長參量，可以提高調(diào)整精度，明確調(diào)整的依據(jù)；考慮到環(huán)境的作用，為避免發(fā)生外環(huán)的功率控制一直處于動態(tài)調(diào)整的過程中，又將誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值的差分作為另一個調(diào)整步長參量，由于它反映了差值的變化率，故可以有效減小超調(diào)量，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整算式，可以證明如果系統(tǒng)收斂，它將收斂到唯一的一個平衡點(diǎn)上，即目標(biāo)誤幀率上。
本發(fā)明算法中對誤幀率的加權(quán)處理，增強(qiáng)了該算法的實(shí)時響應(yīng)能力。
本發(fā)明提供的方法為Eb/Io的所需值與誤幀率、目標(biāo)誤幀率之間建立起明確關(guān)系，首次在反向功率控制的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)顯化了調(diào)整步長與誤幀率、目標(biāo)誤幀率間的關(guān)系，而不是如傳統(tǒng)技術(shù)方案中的盲目調(diào)節(jié)；方法中對誤幀率的加權(quán)處理，增強(qiáng)了實(shí)時響應(yīng)能力。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖1是CDMA2000方案中反向功率控制的內(nèi)環(huán)功控與外環(huán)功控過程示意圖。
圖2是一個仿真移動通信系統(tǒng)模型中反向功率控制的內(nèi)環(huán)功控與外環(huán)功控示意圖。
圖3是本發(fā)明反向功控的外環(huán)功率控制方法流程框4是本發(fā)明反向功控的外環(huán)功率控制方法的一種實(shí)施方法的流程框圖。
圖1、圖2說明前已述及，不再贅述。
參見圖3，圖中示出本發(fā)明反向功控的一種外環(huán)功率控制方法流程，是由幀選擇器對反向信道的數(shù)據(jù)幀質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再由基站控制器(BSC)根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的誤幀率進(jìn)行外環(huán)功率控制。
步驟31，計(jì)算誤幀率(FER)通過后臺先設(shè)定一個誤幀率統(tǒng)計(jì)周期(長度)N1，再對該周期N1內(nèi)所接收數(shù)據(jù)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在對誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的時候，以m幀為一段對統(tǒng)計(jì)周期(長度)N1進(jìn)行劃分，如劃分為L段，為了反映每段中各數(shù)據(jù)幀在接收時間上的先后性，本發(fā)明還對誤幀率進(jìn)行加權(quán)處理，即用加權(quán)因子f1，f2，...，fL分別對L段數(shù)據(jù)幀進(jìn)行加權(quán)處理，以獲得實(shí)際接收的誤幀率。每一段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀的加權(quán)因子相同，按幀出現(xiàn)的時間先后取不同的權(quán)值，如，在所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)幀距離當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀的時間近時取大的權(quán)值，在所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)幀距離當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀的時間遠(yuǎn)時取小的權(quán)值。該權(quán)值應(yīng)根據(jù)實(shí)際的無線環(huán)境作動態(tài)調(diào)整，無線環(huán)境越復(fù)雜，則最大權(quán)值與最小權(quán)值間的差距就越大，而在無線環(huán)境比較簡單時，其最大權(quán)值與最小權(quán)值間的差距就可小一些。對接收到的每一幀數(shù)據(jù)都要進(jìn)行如上的加權(quán)處理，所獲得的實(shí)際接收誤幀率用于與目標(biāo)誤幀率進(jìn)行比較。
步驟32，計(jì)算實(shí)際接收的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FETarget間的差值F1，即第一調(diào)整步長參量F1，F(xiàn)1＝FER-FETarget，該差值F1(第一調(diào)整步長參量)需每幀計(jì)算一次。
步驟33，計(jì)算實(shí)際接收的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget間的差值F1的差分F2。步驟32、33綜合考慮了兩種調(diào)整步長參量F1、F2，將實(shí)際接收的誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值F1作為其中一個調(diào)整步長參量，可以提高調(diào)整精度，明確調(diào)整的依據(jù)；而由于環(huán)境的作用，外環(huán)功率控制可能會一直處于動態(tài)調(diào)整的過程中，因此再將實(shí)際接收的誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值的差分F2作為第二個調(diào)整步長參量，因F2能反映出F1的變化率，故可有效減小超調(diào)量，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
步驟34，按差值F1、差值F1的差分F2計(jì)算Eb/Io的所需值。對于某一移動臺用戶來說，其第n+1次的Eb/Io所需值Eb/Io(n+1)是以其第n次的Eb/Io所需值Eb/Io(n)為基礎(chǔ)，再結(jié)合該用戶第n次的差值F(n)及第n次的差值F(n)的差分ΔF(n)來進(jìn)行調(diào)整的，其算式可表示為Eb/Io(n+1)＝Eb/Io(n)+F(n)Kp+ΔF(n)Kd式中，F(xiàn)(n)是該用戶第n次實(shí)際接收的誤幀率FER(n)與目標(biāo)誤幀率FERTarget間的差值，表示為F(n)＝FER(n)-FERTarget；ΔF(n)是該用戶第n次實(shí)際接收的誤幀率FER(n)與目標(biāo)誤幀率FERTarget間的差值的差分值，表示為ΔF(n)＝F(n)-F(n-1)＝FER(n)-FERTarget-FER(n-1)+FERTarget＝FER(n)-FER(n-1)即為該用戶第n次實(shí)際接收的誤幀率FER(n)與該用戶第n-1次實(shí)際接收的誤幀率FER(n-1)的差值；當(dāng)FER(n)＜FERTarget，F(xiàn)(n)＜0，則Eb/Io(n+1)＜Eb/Io(n)，Kp＞0；當(dāng)FER(n)＞FERTarget，F(xiàn)(n)＞0，則Eb/Io(n+1)＞Eb/Io(n)，Kp＞0；當(dāng)FER(n)＜FERTarget，F(xiàn)(n)＜0，ΔF(n)＜0，則Eb/Io(n+1)＜Eb/Io(n)，Kd＞0；當(dāng)FER(n)＞FERTarget，F(xiàn)(n)＞0，ΔF(n)＞0，則Eb/Io(n+1)＞Eb/Io(n)，Kd＞0；所以Kp、Kd為正參量，其值可由仿真獲得。
本發(fā)明步驟34的算法在Eb/Io的所需值(或稱設(shè)定值或門限值)與實(shí)際接收的誤幀率FER，目標(biāo)誤幀率FERTarget之間建立起明確的關(guān)系式，使兩種調(diào)整步長參量與誤幀率之間的關(guān)系明顯化、具體化。
步驟35，結(jié)束。
通過步驟31至34的不斷迭代的過程，就可將每一特定用戶的誤幀率逐漸收斂到唯一的一個平衡點(diǎn)上(FER*)，即目標(biāo)誤幀率FERTarget上。
根據(jù)步驟34的調(diào)整式，可以證明系統(tǒng)采用本發(fā)明的方法后可收斂，并收斂到該平衡點(diǎn)上FER*。
證明分三部分如果FER(n)＝FERtarget，F(xiàn)(n)＝0，ΔF(n)＝0，那么(Eb/Io)(n+1)＝(Eb/Io)(n)，系統(tǒng)穩(wěn)定，因此FER*＝FERtarget是系統(tǒng)的一個平衡點(diǎn)；如果FER(n)≠FERtarget，F(xiàn)(n)≠0，ΔF(n)≠0，那么(Eb/Io)(n+1)≠(Eb/Io)(n)，系統(tǒng)沒有平衡點(diǎn)，因此FER*＝FERtarget是系統(tǒng)唯一的一個平衡點(diǎn)；系統(tǒng)只有一個平衡點(diǎn)，如果算法收斂，{FER(n+1)}1一定收斂到FERtarget。
本發(fā)明對Eb/Io所需值(設(shè)定值或門限值)的調(diào)整步長參量，不僅包括誤幀率與目標(biāo)誤幀率間的差值信號，而且還包括該差值信號的變化率信號。因?yàn)槿绻豢紤]差值F(n)Kp，系統(tǒng)固然能夠根據(jù)誤差的特性發(fā)揮消除誤差的作用，但是這種作用顯得不夠靈活和及時，因?yàn)樵贔ER(n)＞FERTarget時，F(xiàn)(n)Kp總是正的，即總在產(chǎn)生使(Eb/Io)(n+1)增大的作用。那么在FER(n)＝FERTarget時，即在n時刻，雖然F(n)Kp＝0，但在第n+1次對Eb/Io的調(diào)整不可能立即停止，而是繼續(xù)增大，從而形成超調(diào)或振蕩。本發(fā)明通過再設(shè)置差值信號的變化率ΔF(n)Kd，使對(n+1)次的Eb/Io的調(diào)整可從時間上提前，當(dāng)在某一時刻n，Eb/Io的增量為零，在從n到n+1的時間段里，增量為負(fù)，就可抑制(Eb/Io)(n+1)的增大，因此有了ΔF(n)Kd的作用可以減小超調(diào)量，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此通過綜合調(diào)節(jié)Kp，Kd可以得到比較理想的系統(tǒng)性能。
上述外環(huán)功率控制方法中，每接收一幀數(shù)據(jù)就計(jì)算一次誤幀率，將誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值以及該差值的差分作為調(diào)整步長參量，再按步驟34的算法調(diào)整Eb/Io的所需值(也可稱作設(shè)定值或門限值)，是一種每接收一幀數(shù)據(jù)就調(diào)整一次Eb/Io所需值的方案，使任一特定用戶的誤幀率很快接近目標(biāo)誤幀率。
參見圖4，是本發(fā)明方法的另一實(shí)施例流程，其步驟40、41與附圖3所示步驟31、32相同，每接收到一幀數(shù)據(jù)計(jì)算一次誤幀率(FER)，和計(jì)算實(shí)際接收的誤幀率(FER)與目標(biāo)誤幀率FERTarget間的差值F1。
步驟42至46，由于需要考慮外環(huán)功率調(diào)整中的調(diào)整周期，如N2，從而設(shè)置了一個初值為零、最大計(jì)數(shù)值為N2的計(jì)數(shù)器與第一、第二兩個累加器。
在外環(huán)功率控制中，每接收到一特定用戶的一幀數(shù)據(jù)，就按前述算法統(tǒng)計(jì)一次調(diào)整步長參量，但并不立即對Eb/Io的所需值進(jìn)行調(diào)整，只是將計(jì)數(shù)器加1。統(tǒng)計(jì)一次調(diào)整步長參量的過程是連續(xù)執(zhí)行以下步驟計(jì)算某特定用戶的誤幀率FER(步驟40)；計(jì)算該誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值F1F1＝FER-FERTarget(步驟41)；用第一累加器累加該差值F1，F(xiàn)＝F+F1(步驟42)；計(jì)算第一累加器累加的差值F的差分F2(步驟43)；用第二累加器累加該差值F的差分F2(步驟43)FF＝FF+F2(步驟44)；將計(jì)數(shù)器加1(步驟45)。
當(dāng)再接收到該特定用戶的一幀數(shù)據(jù)時，重復(fù)執(zhí)行步驟40至45，調(diào)整步長參量累加，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)數(shù)器計(jì)到N2時停止上述步驟，而執(zhí)行步驟47至49。
步驟47與圖3中的步驟34相同，只是步驟34式中的差值F1及差值的差分值F2分別改為步驟47式中的差值累加值F及差值差分值的累加值FF。
即當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到N2時，才將累加的調(diào)整步長作為總的調(diào)整步長參量，再按本發(fā)明的算法，計(jì)算出Eb/Io的所需值，來調(diào)整Eb/Io，也即是每接收N2幀數(shù)據(jù)調(diào)整一次Eb/Io所需值的方案。
步驟48、49，與圖3所示步驟35相同，只是在按本發(fā)明的算式對Eb/Io所需值進(jìn)行調(diào)整的同時，必須將計(jì)數(shù)器置為0。
在接收某一特定用戶的數(shù)據(jù)，當(dāng)誤幀率不等于目標(biāo)誤幀率時，采用本發(fā)明的方法，可以精確的調(diào)整Eb/Io的所需值，減少過調(diào)量，并能對無線環(huán)境作出快速的響應(yīng)。而且方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明方法經(jīng)在圖2所示的系統(tǒng)仿真模型上實(shí)驗(yàn)使用，獲得了預(yù)期的發(fā)明效果。按本發(fā)明的算法進(jìn)行Eb/Io的調(diào)整，并作為內(nèi)環(huán)功率控制的依據(jù)。調(diào)整后的Eb/Io與一比較標(biāo)準(zhǔn)相比，獲得TPC命令，發(fā)射臺根據(jù)該TPC命令調(diào)整發(fā)射功率。所述的比較標(biāo)準(zhǔn)是由外環(huán)功率控制算法決定的。
若將本發(fā)明的方法應(yīng)用于CDMA2000系統(tǒng)中，利用其已有的軟硬件，是不難實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于包括以下步驟計(jì)算特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值，作為第一調(diào)整步長參量；將特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值的差分值作為第二調(diào)整步長參量；利用第一調(diào)整步長參量和第二調(diào)整步長參量對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的計(jì)算特定用戶的誤幀率，進(jìn)一步包括以下步驟設(shè)定一個誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1；以m幀數(shù)據(jù)為一段，將一統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的數(shù)據(jù)長度劃分為L段；對L段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀分別用加權(quán)因子f1，f2，...，fL進(jìn)行加權(quán)處理，同一段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀使用同一個加權(quán)因子；對誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得該特定用戶的誤幀率，N1、m、L為自然數(shù)，f1，f2，...，fL為正數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的對誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，是每接收到一幀數(shù)據(jù)就作一次誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率統(tǒng)計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述加權(quán)因子的權(quán)值是隨移動通信環(huán)境動態(tài)調(diào)整的，所調(diào)整的是最大權(quán)值與最小權(quán)值間的差距。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的用加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)處理，是在所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)幀距離當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀的時間遠(yuǎn)時取小的權(quán)值，在所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)幀距離當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀的時間近時取大的權(quán)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的利用第一調(diào)整步長參量和第二調(diào)整步長參量對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整，包括取該特定用戶前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)為基礎(chǔ)值；將第一調(diào)整步長參量乘上第一個正參量；將第二調(diào)整步長參量乘上第二個正參量；將上述三項(xiàng)進(jìn)行相加，其和值作為該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的第一正參量與第二正參量是由系統(tǒng)仿真獲得的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的第二調(diào)整步長參量可表示為特定用戶前一誤幀率與其再前一次誤幀率的差值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的誤幀率統(tǒng)計(jì)是由幀選擇器對反向信道接收的數(shù)據(jù)幀質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；所述的外環(huán)功率控制是由系統(tǒng)的基站控制器(BSC)根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的誤幀率進(jìn)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的利用第一調(diào)整步長參量和第二調(diào)整步長參量對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整，還包括以下步驟每接收到特定用戶的一幀數(shù)據(jù)，計(jì)算一次誤幀率；計(jì)算該誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值，將該差值與前一次計(jì)算的差值在第一累加器中相加并暫存記錄為第一調(diào)整步長參量；計(jì)算該誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值的差分值，將該差分值與前一次計(jì)算的差分值在第二累加器中相加并暫存記錄為第二調(diào)整步長參量；重復(fù)執(zhí)行上述步驟共N2次，將第一累加器中暫存的第一調(diào)整步長參量作為所述的第一調(diào)整步長參量，將第二累加器中暫存的第二調(diào)整步長參量作為所述的第二調(diào)整步長參量，再對該特定用戶當(dāng)前的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)進(jìn)行調(diào)整。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的對第一調(diào)整步長參量及第二調(diào)整步長參量進(jìn)行N2次累加，包括設(shè)置一初值為零、計(jì)數(shù)最大值為N2的計(jì)數(shù)器，每進(jìn)行一次第一調(diào)整步長參量及第二調(diào)整步長參量的累加，就同時將計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)數(shù)器計(jì)到N2時結(jié)束重復(fù)執(zhí)行的步驟和將計(jì)數(shù)器置零，N2為自然數(shù)。
12.移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于包括以下步驟A.在設(shè)定的誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)計(jì)算所接收的特定用戶的每一幀數(shù)據(jù)的誤幀率，第n幀數(shù)據(jù)的誤幀率記為FER(n)；B.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第一調(diào)整步長參量，第n次的第一調(diào)整步長參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值的差分值作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第二調(diào)整步長參量，第n次的第二調(diào)整步長參量記為ΔF(n)＝FER(n)-FER(n-1)；D.按第n次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)與第n次的第一調(diào)整步長參量、第n次的第二調(diào)整步長參量的和的關(guān)系來調(diào)整第n+1次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝Eb/Io(n)+F(n)Kp+ΔF(n)Kd，Kp、Kd是由系統(tǒng)仿真獲得的正參量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的步驟A中，還包括在設(shè)定的誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)，以m幀數(shù)據(jù)為一段，將一統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的數(shù)據(jù)長度劃分為L段；對L段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀分別用加權(quán)因子f1，f2，...，fL進(jìn)行加權(quán)處理，同一段內(nèi)的數(shù)據(jù)幀使用同一個加權(quán)因子；對誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得該特定用戶的誤幀率，N1、m、L為自然數(shù)，f1，f2，...，fL為正數(shù)。
14.移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于包括以下步驟A.計(jì)算所接收的特定用戶的每一幀數(shù)據(jù)的誤幀率，第n幀數(shù)據(jù)的誤幀率記為FER(n)；B.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值暫時作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第一調(diào)整步長參量，第n次的第一調(diào)整步長參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.將計(jì)算得到的誤幀率FER與目標(biāo)誤幀率FERTarget的差值的差分值暫時作為調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)的第二調(diào)整步長參量，第n次的第二調(diào)整步長參量記為ΔF(n)＝FER(n)-FER(n-1)；D.重復(fù)執(zhí)行步驟A至C，共執(zhí)行N2次，對步驟B、C中N2次的第一調(diào)整步長參量及第二調(diào)整步長參量分別在第一累加器與第二累加器中累加；E.按第n次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)與第n次的第一調(diào)整步長參量、第n次的第二調(diào)整步長參量的和的關(guān)系來調(diào)整第n+1次的調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝Eb/Io(n)+F(n)Kp+ΔF(n)Kd，Kp、Kd是由系統(tǒng)仿真獲得的正參量，第n次的第一調(diào)整步長參量與第n次的第二調(diào)整步長參量分別為經(jīng)N2次累加后第一累加器與第二累加器中的累加結(jié)果。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的步驟D中，還包括設(shè)置一初值為零，最大計(jì)數(shù)值為N2的計(jì)數(shù)器，每重復(fù)執(zhí)行一次步驟A至步驟C，就在執(zhí)行步驟D的同時對計(jì)數(shù)器加1直至N2，并在執(zhí)行步驟E的同時將計(jì)數(shù)器置零。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)中的一種反向外環(huán)功率控制方法,可根據(jù)當(dāng)前誤幀率(FER)靈活調(diào)整信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io),使當(dāng)前誤幀率維持在目標(biāo)誤幀率上。計(jì)算特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值F(n),作為第一調(diào)整步長參量;將該差值的差分值ΔF(n)作為第二調(diào)整步長參量;利用第一、第二調(diào)整步長參量對該特定用戶當(dāng)前的Eb/Io進(jìn)行調(diào)整。其算式可表示為:Eb/Io(n+1)=Eb/Io(n)+F(n)Kp+ΔF(n)Kd,Kp、Kd是由系統(tǒng)仿真獲得的正參量。
文檔編號H04J13/00GK1357985SQ0012821
公開日2002年7月10日 申請日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月12日
發(fā)明者呂玲, 孫波, 吳勇, 嵇家剛, 陳巍 申請人:華為技術(shù)有限公司