專利名稱：一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信技術(shù)，更確切地說(shuō)是涉及一種第三代(3G)碼分多址(CDMA)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向功率控制方法。
在碼分多址(CDMA)移動(dòng)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(hào)的多次反射會(huì)造成嚴(yán)重的多址干擾。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(shí)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(hào)必然大于來(lái)自遠(yuǎn)距離用戶的信號(hào)，因此遠(yuǎn)距離用戶的信號(hào)很容易被近距離用戶的信號(hào)屏蔽掉，該遠(yuǎn)近效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)必須克服的技術(shù)問(wèn)題。
另一方面，為使移動(dòng)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(hào)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(jiǎn)稱功控)和基于通信質(zhì)量的功率控制及其兩者間的結(jié)合(更多使用)。
因而，功率控制是碼分多址移動(dòng)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(duì)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)功控與外環(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(dòng)臺(tái)(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(gè)1.25ms的功率控制段，基站12在1.25ms的時(shí)間段內(nèi)，對(duì)來(lái)自任一移動(dòng)臺(tái)11的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行估值后，可測(cè)得該移動(dòng)臺(tái)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(guò)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(lái)確定功率控制比特取“0”或取“1”，如取“0”表示需要移動(dòng)臺(tái)增大發(fā)射功率，取“1”表示需要移動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)11信號(hào)到達(dá)時(shí)間的下一個(gè)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(dòng)臺(tái)11根據(jù)該功率控制比特作增加或減少發(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(dòng)臺(tái)11與基站12之間的。
其外環(huán)功率控制的過(guò)程是基站控制器(BSC)13根據(jù)基站12測(cè)得的移動(dòng)臺(tái)11的誤幀率FER，輸出Eb/Io的改變量，對(duì)Eb/Io所需值進(jìn)行調(diào)整，以保證基站12所收到的編碼語(yǔ)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(duì)付多徑衰落信道環(huán)境對(duì)各種傳輸條件所帶來(lái)的影響，如當(dāng)移動(dòng)臺(tái)11以不同速度移動(dòng)時(shí)，對(duì)于其每一個(gè)誤幀率FER，就需要有相應(yīng)的Eb/Io所需值，即在不同的移動(dòng)環(huán)境下，維持一定的Eb/Io就會(huì)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(guò)監(jiān)測(cè)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(gè)仿真的移動(dòng)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(dòng)衰落信道；21是移動(dòng)臺(tái)(MS)側(cè)的編碼器，22是移動(dòng)臺(tái)(MS)側(cè)的擴(kuò)頻調(diào)制與成形器，23是移動(dòng)臺(tái)(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(hào)/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(dòng)臺(tái)(MS)的信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)卷積編碼(21)后，進(jìn)行護(hù)頻調(diào)制與成形濾波(22)，然后經(jīng)過(guò)移動(dòng)衰落信道20傳輸(采用M.1225模型，移動(dòng)速度為40Km/h，多用戶的干擾MI以高斯白噪聲來(lái)模擬)；經(jīng)移動(dòng)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(hào)/干擾比(SIR)估計(jì)單元27進(jìn)行信號(hào)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(guò)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(dòng)臺(tái)側(cè)就可根據(jù)該TPC命令來(lái)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，選擇其中的四種方法說(shuō)明之。
第一種方法是根據(jù)接收情況取不同的調(diào)整步長(zhǎng)值，如連續(xù)出現(xiàn)壞幀時(shí)，則將由后臺(tái)設(shè)置的調(diào)整步長(zhǎng)取大一些；如果誤幀率超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，但最近的幾幀都好，則調(diào)整步長(zhǎng)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(cuò)誤，將步長(zhǎng)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(cuò)，則調(diào)整步長(zhǎng)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(guò)Nf，則調(diào)整步長(zhǎng)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(guò)Nf，則調(diào)整步長(zhǎng)為step4；其它情況下則不作調(diào)整。其中step1＞step2＞step4＞step3。
第二種方法與幀的類型有關(guān)，選擇器將根據(jù)所接收的業(yè)務(wù)消息幀的幀質(zhì)量、循環(huán)校驗(yàn)(CRC)算法和幀速率判別幀類型，包括全速率或半速率好幀GF-A；1/4或1/8好幀GF-B；有CRC錯(cuò)誤或質(zhì)量度量為零的全速幀BF。
其改變Eb/Io所需值的過(guò)程是當(dāng)連續(xù)接收的GF-A幀超過(guò)門限值后，再接收到一個(gè)GF-A幀時(shí)，選擇器將Eb/Io所需值降低dec-high dB，因?yàn)楫?dāng)前功率可能過(guò)高；當(dāng)接收到一個(gè)GF-B幀時(shí)，選擇器將Eb/Ib所需值降低dec-low dB，因?yàn)闊o(wú)線環(huán)境較好，而低速率通信不需要高的功率；當(dāng)連續(xù)接收的GF-A幀數(shù)沒(méi)有超過(guò)門限值，又接收到BF幀時(shí)，選擇器將Eb/Io所需值增加inc-middle dB；當(dāng)連續(xù)接收的BF幀數(shù)沒(méi)有超過(guò)門限bad-cnt，又接收到一個(gè)BF幀時(shí)，選擇器將Eb/Io所需值增加inc-middle dB；如果連續(xù)接收的BF幀數(shù)超過(guò)門限bad-cnt，又接收到BF幀，選擇器將Eb/Io所需值增加inc-high dB，因?yàn)榇藭r(shí)無(wú)線鏈路的情況很惡劣。
第三種方法是基站控制器(BSC)每接收到一幀數(shù)據(jù)，就對(duì)Eb/Ib所需值進(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提案中的方法。
第四種方法是基站將接收到的全速率幀送入一個(gè)先進(jìn)先出(FIF0)的緩存器中緩存，緩存長(zhǎng)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(zhǎng)度，因此，目標(biāo)誤幀率下的目標(biāo)壞幀數(shù)為FER_Target×緩存長(zhǎng)度。
第四種方法是MOTOROLA一項(xiàng)專利技術(shù)中的方案。
實(shí)際執(zhí)行時(shí)，每接收到一幀后，由一個(gè)比較器對(duì)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(zhǎng)，如果實(shí)際的誤幀率大于理想的誤幀率時(shí)則步長(zhǎng)減1，如果兩者相等則步長(zhǎng)保持不變，如果實(shí)際的誤幀率小于理想的誤幀率時(shí)則步長(zhǎng)加1，再將所得的步長(zhǎng)送入積分器，經(jīng)過(guò)75幀后積分器輸出總的校正步長(zhǎng)，根據(jù)該校正步長(zhǎng)修改Eb/Io所需值。
上述四種外環(huán)功率的計(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(zhǎng)調(diào)整，這樣做的結(jié)果是會(huì)導(dǎo)致Eb/Io所需值超過(guò)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，上述四種外環(huán)功率的計(jì)算方法中，對(duì)于Eb/Io所需值的調(diào)整、調(diào)整量的確定及調(diào)整步長(zhǎng)的確定，還都沒(méi)有一個(gè)較好的模型。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種移動(dòng)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(shí)，可以精確地調(diào)整Eb/Io的所需值，減少過(guò)調(diào)量，并能對(duì)無(wú)線環(huán)境作出快速的響應(yīng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于是一種通過(guò)計(jì)算特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值，并以該差值的指數(shù)函數(shù)形式作為調(diào)整步長(zhǎng)，對(duì)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)整的方法。
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(gè)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(zhǎng)度劃分為L(zhǎng)段；對(duì)每一段分別用加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)處理，加權(quán)因子為f1、f2、……、fL；對(duì)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(duì)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)的誤幀率的計(jì)算。
所述加權(quán)因子的權(quán)值是隨移動(dòng)通信環(huán)境動(dòng)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(shí)間近時(shí)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(shí)間遠(yuǎn)時(shí)取小的權(quán)值。
所述的以特定用戶的前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率差值的指數(shù)函數(shù)作為調(diào)整步長(zhǎng)，對(duì)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)整的方法是將前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率與目標(biāo)誤幀率差值的指數(shù)函數(shù)乘以前一次的該特定用戶的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，作為該特定用戶的當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，使該特定用戶的當(dāng)前誤幀率向著目標(biāo)誤幀率收斂。
在特定用戶前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率小于目標(biāo)誤幀率時(shí)，則其當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值小于前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值；在特定用戶前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率等于目標(biāo)誤幀率時(shí)，則其當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值等于前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值；在特定用戶前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率大于目標(biāo)誤幀率時(shí)，則其當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值大于前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值。
所述的以特定用戶的前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率差值的指數(shù)函數(shù)作為調(diào)整步長(zhǎng)，對(duì)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)整的方法，還包括計(jì)算接收到的每一幀數(shù)據(jù)的誤幀率，計(jì)算該誤幀率與目標(biāo)誤幀率間的差值；將該差值與前一次的差值累加并暫存記錄為調(diào)整步長(zhǎng)的參量；重復(fù)執(zhí)行上述步驟共N2次；將N2次調(diào)整步長(zhǎng)的參量的累加結(jié)果的指數(shù)函數(shù)作為所述的調(diào)整步長(zhǎng)。
所述的將N2次執(zhí)行后的調(diào)整步長(zhǎng)的參量累加，包括設(shè)置一初值為0的計(jì)數(shù)器，每計(jì)算一次調(diào)整步長(zhǎng)的參量，就在對(duì)所述調(diào)整步長(zhǎng)的參量作累加的同時(shí)將計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器為N2時(shí)結(jié)束重復(fù)執(zhí)行的步驟和將計(jì)數(shù)器置0，N2為自然數(shù)。
本發(fā)明的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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)調(diào)整步長(zhǎng)的參量，第n次的調(diào)整步長(zhǎng)的參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.按第n次的指數(shù)函數(shù)形式的調(diào)整步長(zhǎng)的參量與第n次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)相乘的關(guān)系，來(lái)調(diào)整第(n+1)次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝ekF(n)·(Eb/Io)(n)，式中k為一正數(shù)。
上述步驟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(zhǎng)度劃分為L(zhǎng)段，對(duì)每一段分別用加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)處理，加權(quán)因子為f1、f2、……、fL，再對(duì)誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
本發(fā)明的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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)調(diào)整步長(zhǎng)的參量，第n次的調(diào)整步長(zhǎng)的參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.重復(fù)執(zhí)行步驟A、B，共執(zhí)行N2次，對(duì)N2次執(zhí)行結(jié)果的調(diào)整步長(zhǎng)的參量進(jìn)行累加；D.按第n次的指數(shù)函數(shù)形式的調(diào)整步長(zhǎng)的參量的累加結(jié)果與第n次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io相乘的關(guān)系，來(lái)調(diào)整第(n+1)次信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝ekF(n)·(Eb/Io)(n)，式中k為一正數(shù)。
本發(fā)明的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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(shí)，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(lái)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(guò)調(diào)量，并能對(duì)無(wú)線環(huán)境作出快速的響應(yīng)，且方法簡(jiǎn)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(duì)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(guò)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(gè)或若干個(gè)幀的長(zhǎng)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(duì)反向鏈路功率控制的慢速調(diào)整。
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(zhǎng)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(duì)誤幀率的加權(quán)處理，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)。
圖1是CDMA2000方案中反向功率控制的內(nèi)環(huán)功控與外環(huán)功控示意圖。
圖2是一個(gè)仿真移動(dòng)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圖。
圖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(shuō)明前已述及，不再贅述。
參見圖3，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(duì)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)算誤幀率是通過(guò)先設(shè)定一個(gè)誤幀率統(tǒng)計(jì)周期(長(zhǎng)度)N1，再對(duì)該周期(長(zhǎng)度)N1內(nèi)所接收數(shù)據(jù)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在對(duì)誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的時(shí)候，以m幀為一段將統(tǒng)計(jì)周期(長(zhǎng)度)N1劃分成L段，再用加權(quán)因子對(duì)各段分別進(jìn)行加權(quán)處理，獲得實(shí)際接收的誤幀率FER。設(shè)置加權(quán)因子及其處理是為了反映出各段內(nèi)每一幀數(shù)據(jù)在到達(dá)時(shí)間上的先后性，加權(quán)因子設(shè)為f1、f2、……、fL，即每一段內(nèi)幀的加權(quán)因子相同，按其出現(xiàn)的時(shí)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(shí)間近時(shí)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(shí)間遠(yuǎn)時(shí)取小的權(quán)值。該權(quán)值應(yīng)根據(jù)實(shí)際的無(wú)線環(huán)境作動(dòng)態(tài)調(diào)整，無(wú)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(wú)線環(huán)境比較簡(jiǎn)單時(shí)，其最大權(quán)值與最小權(quán)值間的差距就可小一些。
步驟32，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，即調(diào)整步長(zhǎng)F1，F(xiàn)1＝FER-FERTarget，該差值F1(調(diào)整步長(zhǎng))需每幀計(jì)算一次。
步驟33，按差值F1(調(diào)整步長(zhǎng))調(diào)整Eb/Io的所需值，對(duì)于某一移動(dòng)臺(tái)用戶來(lái)說(shuō)，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)與誤幀率FER(n)為基礎(chǔ)的，即為第n次Eb/Io所需值與第n次指數(shù)函數(shù)的調(diào)整步長(zhǎng)F1間的關(guān)系ekF1(n)·Eb/Io(n)，可表示成下述算式(Eb/Io)(n+1)＝ekF1(n)·(Eb/Io)(n)其中，k為正數(shù)，其值可由仿真得到；F1(n)＝FER(n)-FERTarget。
該算式中，以用戶自己第n次的誤幀率及第n次的Eb/Io所需值為基礎(chǔ)來(lái)調(diào)整自己第n+1次的Eb/Io所需值，調(diào)整的過(guò)程就是一種迭代的過(guò)程，體現(xiàn)出分布式算法的基本思想。
可以證明該算法將誤幀率收斂到目標(biāo)誤幀率的唯一性以及其它特性。
如果第n次的誤幀率小于目標(biāo)誤幀率，則由上述算式可得，第n+1次的Eb/Io所需值小于第n次的Eb/Io所需值，可證明如果FER(n)＜FERTarget，根據(jù)算式，且k＞0(正數(shù))，則ek(FER(n)-FERTarget)＜1，那末(Eb/Io)(n+1)＜(Eb/Io)(n)；如果第n次的誤幀率等于目標(biāo)誤幀率，則由上述算式可得，第n+1次的Eb/Io所需值等于第n次的Eb/Io所需值，可證明如果FER(n)＝FERTarget，根據(jù)算式，且k＞0(正數(shù))，則ek(FER(n)-FERTarget)＝1，那末(Eb/Io)(n+1)＝(Eb/Io)(n)；
如果第n次的誤幀率大于目標(biāo)誤幀率，則由上述算式可得，第n+1次的Eb/Io所需值大于第n次的Eb/Io所需值，可證明如果FER(n)＞FERTarget，根據(jù)算式，且k＞0(正數(shù))，則ek(FER(n)-FERTarget)＞1，那末(Eb/Io)(n+1)＞(Eb/Io)(n)。
通過(guò)上述不斷的迭代過(guò)程，就可將一特定用戶的誤幀率逐漸收斂到唯一的一個(gè)平衡點(diǎn)上，即目標(biāo)誤幀率FERTarget上。
該算法的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整步長(zhǎng)F1的指數(shù)函數(shù)形式有著很好的數(shù)學(xué)特性；在任何反饋系統(tǒng)中，其無(wú)限迭代步后都是以指數(shù)形式收斂的；將誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值F1作為調(diào)整步長(zhǎng)變量，可以提高調(diào)整精度，明確調(diào)整的依據(jù)，可以增加誤幀率的收斂速度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
步驟34，結(jié)束。
圖3所示流程在實(shí)施時(shí)，每接收到一特定用戶的一幀數(shù)據(jù)就計(jì)算一次誤幀率，并將該誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值作為調(diào)整步長(zhǎng)的參量，再按本發(fā)明的算式對(duì)該特定用戶的Eb/Ib所需值進(jìn)行調(diào)整，也即每一幀調(diào)整一次的方案，使該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)施流程。其步驟41、42與附圖3所示步驟31、32相同。
步驟41、42，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(gè)初值為零的計(jì)數(shù)器與一個(gè)累加器，在外環(huán)功率調(diào)整中，每接收到一特定用戶的一幀數(shù)據(jù)，就計(jì)算一次誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值，將該差值作為調(diào)整步長(zhǎng)的參量，同時(shí)計(jì)數(shù)器加1，但不對(duì)Eb/Io的所需值作調(diào)整；步驟43、44、45，當(dāng)再接收到該特定用戶的一幀數(shù)據(jù)時(shí)，則重復(fù)上述步驟41、42，對(duì)調(diào)整步長(zhǎng)參量進(jìn)行累加和對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1操作，直至計(jì)數(shù)器加到N2時(shí)停止步驟43至45，獲得總的累加的調(diào)整步長(zhǎng)參量，并以此作為調(diào)整步長(zhǎng)，也即每N2幀調(diào)整一次的方案；步驟46、47、48，與圖3所示步驟33相同，用調(diào)整步長(zhǎng)的指數(shù)函數(shù)形式，即按本發(fā)明的算式對(duì)Eb/Io所需值進(jìn)行調(diào)整，但同時(shí)須將計(jì)數(shù)器置為0。
本發(fā)明的外環(huán)功率控制方法，由基站控制器(BSC)執(zhí)行，用于對(duì)反向鏈路的功率控制提供慢速調(diào)整，是根據(jù)當(dāng)前的通信質(zhì)量即通過(guò)監(jiān)測(cè)誤幀率，再按本發(fā)明的算式來(lái)調(diào)整Eb/Io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著目標(biāo)誤幀率靠近，保證用戶的通信質(zhì)量能維持在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的方法可應(yīng)用于CDMA2000系統(tǒng)中，經(jīng)在圖2所示的系統(tǒng)上仿真，讓內(nèi)環(huán)功率控制的比較標(biāo)準(zhǔn)由本發(fā)明外環(huán)功率控制的方法決定，獲得了發(fā)明目的預(yù)期的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于是一種通過(guò)計(jì)算特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值，并以該差值的指數(shù)函數(shù)形式作為調(diào)整步長(zhǎng)，對(duì)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)整的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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(gè)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(zhǎng)度劃分為L(zhǎng)段；對(duì)每一段分別用加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)處理，加權(quán)因子為f1、f2、……、fL；對(duì)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所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的對(duì)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)的誤幀率的計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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(dòng)通信環(huán)境動(dòng)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所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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(shí)間近時(shí)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(shí)間遠(yuǎn)時(shí)取小的權(quán)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的以特定用戶的前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率差值的指數(shù)函數(shù)作為調(diào)整步長(zhǎng)，對(duì)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)整的方法是將前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率與目標(biāo)誤幀率差值的指數(shù)函數(shù)乘以前一次的該特定用戶的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，作為該特定用戶的當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，使該特定用戶的當(dāng)前誤幀率向著目標(biāo)誤幀率收斂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于在特定用戶前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率小于目標(biāo)誤幀率時(shí)，則其當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值小于前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值；在特定用戶前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率等于目標(biāo)誤幀率時(shí)，則其當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值等于前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值；在特定用戶前一次統(tǒng)計(jì)的誤幀率大于目標(biāo)誤幀率時(shí)，則其當(dāng)前信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值大于前一次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的以特定用戶的前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率差值的指數(shù)函數(shù)作為調(diào)整步長(zhǎng)，對(duì)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)整的方法，還包括計(jì)算接收到的每一幀數(shù)據(jù)的誤幀率，計(jì)算該誤幀率與目標(biāo)誤幀率間的差值；將該差值與前一次的差值累加并暫存記錄為調(diào)整步長(zhǎng)的參量；重復(fù)執(zhí)行上述步驟共N2次；將N2次調(diào)整步長(zhǎng)的參量的累加結(jié)果的指數(shù)函數(shù)作為所述的調(diào)整步長(zhǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法，其特征在于所述的將N2次執(zhí)行后的調(diào)整步長(zhǎng)的參量累加，包括設(shè)置一初值為0的計(jì)數(shù)器，每計(jì)算一次調(diào)整步長(zhǎng)的參量，就在對(duì)所述調(diào)整步長(zhǎng)的參量作累加的同時(shí)將計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器為N2時(shí)結(jié)束重復(fù)執(zhí)行的步驟和將計(jì)數(shù)器置0，N2為自然數(shù)。
10.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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)調(diào)整步長(zhǎng)的參量，第n次的調(diào)整步長(zhǎng)的參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.按第n次的指數(shù)函數(shù)形式的調(diào)整步長(zhǎng)的參量與第n次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)相乘的關(guān)系，來(lái)調(diào)整第(n+1)次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝ekF(n)·(Eb/Io)(n)，式中k為一正數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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(zhǎng)度劃分為L(zhǎng)段，對(duì)每一段分別用加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)處理，加權(quán)因子為f1、f2、……、fL，再對(duì)誤幀率統(tǒng)計(jì)周期N1內(nèi)的誤幀率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
12.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(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)調(diào)整步長(zhǎng)的參量，第n次的調(diào)整步長(zhǎng)的參量記為F(n)＝FER(n)-FERTarget；C.重復(fù)執(zhí)行步驟A、B，共執(zhí)行N2次，對(duì)N2次執(zhí)行結(jié)果的調(diào)整步長(zhǎng)的參量進(jìn)行累加；D.按第n次的指數(shù)函數(shù)形式的調(diào)整步長(zhǎng)的參量的累加結(jié)果與第n次的信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io相乘的關(guān)系，來(lái)調(diào)整第(n+1)次信息比特能量/干擾譜密度(Eb/Io)，記為Eb/Io(n+1)＝ekF(n)·(Eb/Io)(n)，式中k為一正數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的反向外環(huán)功率控制方法,可根據(jù)當(dāng)前的誤幀率靈活調(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。通過(guò)計(jì)算特定用戶前一誤幀率與目標(biāo)誤幀率的差值F(n)=FER(n)－FER
文檔編號(hào)H04J13/00GK1353514SQ0013225
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2000年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者呂玲, 孫波, 吳勇, 嵇加剛, 陳巍 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司