專(zhuān)利名稱：Cdma系統(tǒng)中控制前向發(fā)射功率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通訊系統(tǒng)中控制前向發(fā)射功率的方法，尤其涉及CDMA系統(tǒng)中快速控制前向發(fā)射功率的方法。
在CDMA系統(tǒng)中，信號(hào)由基站傳送至移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率大小受如下因素制約，這些因素包括基站到移動(dòng)臺(tái)的距離、陰影、衰落以及其它基站的干擾。正是由于這些因素的存在，基站的發(fā)射功率是隨機(jī)變化的。合理地分配基站的發(fā)射功率可以達(dá)到節(jié)約發(fā)射功率和降低干擾的目的。由于CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，降低干擾將有效地增加系統(tǒng)的容量，另外，減小每一鏈路的平均前向發(fā)射功率，也會(huì)增加系統(tǒng)所能承載的用戶數(shù)。如果從一個(gè)基站到達(dá)某一個(gè)移動(dòng)臺(tái)的功率過(guò)大，將會(huì)帶來(lái)對(duì)其它移動(dòng)臺(tái)的干擾問(wèn)題。但反過(guò)來(lái)，如果從基站到移動(dòng)臺(tái)的功率過(guò)小，將會(huì)在移動(dòng)臺(tái)側(cè)產(chǎn)生誤幀，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致掉話。建筑物引起的陰影效應(yīng)以及移動(dòng)引起的衰落都會(huì)影響移動(dòng)臺(tái)的接收功率。因此，必須采取一種有效而快速的功率控制方法來(lái)控制基站發(fā)送的功率。
CDMA系統(tǒng)中，前向功率控制的主要作用就是合理分配每條鏈路的前向發(fā)射功率。一個(gè)常用的辦法是移動(dòng)臺(tái)周期性地報(bào)告有關(guān)前向誤幀的信息，該信息可能是功率測(cè)量報(bào)告消息，基站通過(guò)該信息來(lái)計(jì)算前向誤幀率，系統(tǒng)基于該誤幀率與某一門(mén)限的比較來(lái)決定增加或減小前向發(fā)射功率。美國(guó)專(zhuān)利US5265119《CDMA移動(dòng)蜂窩通訊系統(tǒng)中控制傳送功率的方法和裝置》中描述了該方法。由于基于功率測(cè)量報(bào)告，控制周期一般較長(zhǎng)，為1秒左右，如此慢的控制速度將難以保證系統(tǒng)對(duì)由于基站發(fā)射功率低而引起的前向誤幀作出一個(gè)快速響應(yīng)。另外，從基站以某一功率發(fā)送出一幀開(kāi)始到收到有關(guān)該幀質(zhì)量好壞的信息為止，不可避免地存在一定的延遲。這個(gè)延遲又將進(jìn)一步影響功率控制的快速性。如果手機(jī)通過(guò)刪除指示比特(EIB)來(lái)通知基站其接收到前向幀的好壞，那么，系統(tǒng)可以通過(guò)判斷接收幀的好壞來(lái)直接決定增加還是減小本鏈路的發(fā)射功率。美國(guó)專(zhuān)利US05893035《集中式前向鏈路功率控制》中提及這種控制方法，控制由BTS和BSC協(xié)調(diào)完成。該專(zhuān)利給出的上升步長(zhǎng)是一個(gè)固定步長(zhǎng)，對(duì)于不同的通訊環(huán)境，這種固定步長(zhǎng)將會(huì)帶來(lái)不同的結(jié)果。另外，利用EIB信息后，系統(tǒng)放棄使用功率測(cè)量報(bào)告信息，這就相當(dāng)于只利用了局部信息。另一美國(guó)專(zhuān)利US05461639《CDMA系統(tǒng)中快速前向功率控制》中采用了一種新方法，在該方法中，移動(dòng)臺(tái)針對(duì)不同速率幀進(jìn)行誤幀率的計(jì)算，同時(shí)移動(dòng)臺(tái)根據(jù)前向幀的對(duì)錯(cuò)來(lái)插入功率控制比特。基站對(duì)不同速率幀進(jìn)行誤幀率統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果決定各自的功率調(diào)整大小。不過(guò)，該種方法不能被IS-95支持。
本發(fā)明的目的是針對(duì)CDMA系統(tǒng)提出一種適用于不同速率幀的前向功率控制方法，本方法不僅能保證系統(tǒng)對(duì)基站發(fā)射功率的快速而有效的響應(yīng)，還能降低基站發(fā)射功率，增加系統(tǒng)的容量。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提出的前向功率控制方法主要包括1、系統(tǒng)判斷接收的反向幀是否是誤幀；2、如果接收的反向幀不是誤幀，系統(tǒng)對(duì)前向鏈路的誤幀率進(jìn)行監(jiān)控，并基于刪除指示比特EIB值計(jì)算前向發(fā)射功率；3、如果接收的反向幀是誤幀，則統(tǒng)計(jì)連續(xù)誤幀的值，如果連續(xù)誤幀的值大于門(mén)限值，則增加前向發(fā)射功率；4、判斷當(dāng)前發(fā)送幀是否是信令幀，如果是則增加前向發(fā)射功率；5、通過(guò)限幅器控制發(fā)射功率值在指定的范圍之內(nèi)。
所述前向功率控制方法中，步驟4和步驟5之間還可以包括對(duì)于不同幀速率，其發(fā)射功率值乘以一個(gè)修正系數(shù)。
所述前向功率控制方法中，步驟2具體包括如下步驟(2.1)判斷前向是否有誤幀，如果沒(méi)有，執(zhí)行步驟(2.5)；(2.2)統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的誤幀率，如果該誤幀率不大于閾值，則執(zhí)行步驟(2.7)；(2.3)如果延遲計(jì)數(shù)器處于激活狀態(tài)，則將延遲計(jì)數(shù)減1，對(duì)連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器清零，發(fā)射功率不變，執(zhí)行步驟(2.7)；(2.4)如果延遲計(jì)數(shù)器不處于激活狀態(tài)，則增加發(fā)射功率，延遲計(jì)數(shù)器賦值為S，連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器清零，繼續(xù)執(zhí)行步驟(2.7)；(2.5)將連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器加1，判斷連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器的值是否大于連續(xù)好幀的門(mén)限值，如果大于則減小發(fā)射功率；(2.6)如果連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器的值小于連續(xù)好幀的門(mén)限值，則判斷延遲計(jì)數(shù)器是否處于激活狀態(tài)如果處于激活狀態(tài)，則將功率下降D1步長(zhǎng)值，同時(shí)延遲計(jì)數(shù)器減1；否則將發(fā)射功率下降D2步長(zhǎng)值；(2.7)回到主流程步驟3。
所述前向功率控制方法中，對(duì)于步驟(2.4)中增加的發(fā)射功率來(lái)說(shuō)，應(yīng)該滿足小發(fā)射功率所對(duì)應(yīng)的增加步長(zhǎng)大于等于大發(fā)射功率所對(duì)應(yīng)的增加步長(zhǎng)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹。


圖1為一個(gè)簡(jiǎn)單的蜂窩通訊系統(tǒng)的示意圖。
圖2為一個(gè)完整的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)圖。
圖3是移動(dòng)臺(tái)處于兩方軟切換狀態(tài)下系統(tǒng)的簡(jiǎn)單框圖，用來(lái)解釋集中式閉環(huán)前向功率控制。
圖4是本發(fā)明給出的用來(lái)控制系統(tǒng)前向發(fā)射功率的方法流程圖。
圖5是本發(fā)明方法中用于監(jiān)控和控制功率環(huán)節(jié)的程序流程。
圖6是本發(fā)明給出的不同功率值的增加步長(zhǎng)曲線的一個(gè)示例。
圖7是本發(fā)明給出的不同功率值的增加步長(zhǎng)曲線的一個(gè)示例。
如圖1所示，在蜂窩移動(dòng)通訊系統(tǒng)中，前向鏈路是指從基站2到移動(dòng)臺(tái)8這一傳播鏈路，即圖中的4A?；?通過(guò)前向鏈路4A傳送信號(hào)到移動(dòng)臺(tái)8，移動(dòng)臺(tái)8通過(guò)反向鏈路4B傳送信號(hào)到基站2。
圖2給出了當(dāng)前發(fā)明可以應(yīng)用的蜂窩通訊系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)，該框圖描述的移動(dòng)臺(tái)12A和12B正處于軟切換過(guò)程中，移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與基站16A和16B聯(lián)系，基站16A和16B與同一個(gè)基站控制器(BSC)14A相聯(lián)系。移動(dòng)交換中心10同時(shí)與基站控制器14A和其他基站控制器14B相聯(lián)系。
圖3給出了一個(gè)相對(duì)詳細(xì)的蜂窩通訊系統(tǒng)的框圖，框圖描述的移動(dòng)臺(tái)20正處于軟切換過(guò)程中，在移動(dòng)臺(tái)20和基站21之間可以采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)如CDMA方式等。在圖2中，移動(dòng)臺(tái)20與基站控制器22的通訊通過(guò)一個(gè)或多個(gè)基站21a、21b進(jìn)行?；究刂破?2包含適當(dāng)?shù)能浻布靡詫?duì)基站21a、21b等進(jìn)行控制。圖2對(duì)應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)處于兩方軟切換的情況。
圖4給出了前向功率控制方法的主要流程。根據(jù)本方法，功率控制器首先判斷收到的當(dāng)前反向幀是否是誤幀，如果收到的不是誤幀，將進(jìn)入前向誤幀率(FER)監(jiān)控和計(jì)算前向發(fā)射功率的環(huán)節(jié)。如果收到的是誤幀，系統(tǒng)中的誤幀計(jì)數(shù)器的值將加1。在系統(tǒng)初始化過(guò)程中，該誤幀計(jì)數(shù)器將被賦值為0。當(dāng)誤幀計(jì)數(shù)器的值大于門(mén)限值時(shí)，如10，功率控制器將增加發(fā)射功率。經(jīng)過(guò)以上的環(huán)節(jié)處理后的功率值還不一定是當(dāng)前幀的發(fā)射功率，還要進(jìn)行該接收信號(hào)是否是信令幀的判斷。如果是普通話音幀，系統(tǒng)將不調(diào)整功率。如果是信令幀，為保證信令幀傳送的正確，在與傳送話音幀發(fā)射相同功率的基礎(chǔ)上增加功率，這就使得信令幀有足夠的能量來(lái)對(duì)付傳送途中的干擾與衰落。之后，通過(guò)限幅器將得到的功率值限定在指定的范圍之內(nèi)。即，如果運(yùn)算得出的功率值大于系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的最大功率值，則將以最大功率值取代該運(yùn)算的功率值。如果運(yùn)算得出的功率值小于系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的最小功率值，則將以最小功率值取代該運(yùn)算的功率值。具體實(shí)現(xiàn)中，該功率值可以是與導(dǎo)頻功率的一個(gè)比值，或是一個(gè)增益比值。經(jīng)過(guò)以上運(yùn)算后所得的功率值可以通過(guò)前向?qū)?數(shù)據(jù)傳送至基站21a。
在軟切換的狀態(tài)下，相同的功率值將同時(shí)傳送到參與軟切換的各基站，如21a和21b等。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，傳送到基站的功率值作用于除功率控制比特外的所有信息。對(duì)于功率控制比特，可根據(jù)當(dāng)前移動(dòng)臺(tái)所處的軟切換狀態(tài)來(lái)決定它的發(fā)送功率。
實(shí)際前向功率控制中，如果遵循不同速率幀分配以相同比特能量(Eb)的準(zhǔn)則，系統(tǒng)將不可避免要發(fā)射更多的功率。因此，在將功率值進(jìn)行限幅之前，我們還可以增加一個(gè)環(huán)節(jié)，即對(duì)不同的速率幀進(jìn)行發(fā)射功率的修正。在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，可以在基站21a實(shí)現(xiàn)系數(shù)的修正。對(duì)于全速率，其發(fā)射功率的修正系數(shù)為K1，對(duì)于半速率，其發(fā)射功率的修正系數(shù)為K2，對(duì)于1/4和1/8速率其發(fā)射功率的修正系數(shù)分別為K3和K4。如果要求不同速率幀的情況下，系統(tǒng)的誤幀率保持在一個(gè)相同的水平，系數(shù)K1、K2、K3、K4滿足K1＞K2＞K3＞K4一個(gè)可能的好的K1、K2、K3、K4的取值范圍為(1～0.1)。
圖5給出了圖4中監(jiān)控環(huán)節(jié)和功率計(jì)算主環(huán)節(jié)的流程圖。首先，系統(tǒng)通過(guò)反向幀信息來(lái)判斷前向幀的對(duì)錯(cuò)。檢測(cè)鏈路的質(zhì)量可以采用信擾比(STR)，測(cè)量接收的功率，解碼的一些參數(shù)如誤符號(hào)率和“山本質(zhì)量指示(Yamamoto)”等。在本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，移動(dòng)臺(tái)通過(guò)編碼，調(diào)制，放大和上變頻后將有關(guān)前向幀質(zhì)量信息通過(guò)雙工器和天線發(fā)送出去。接收系統(tǒng)通過(guò)下變頻，放大，解調(diào)以及解碼來(lái)獲得反向幀。移動(dòng)臺(tái)通過(guò)在反向幀的固定位置添入當(dāng)前接收前向幀好壞指示比特EIB或通過(guò)在反向幀中發(fā)送功率測(cè)量報(bào)告的方式來(lái)指示前向鏈路幀質(zhì)量，即，通過(guò)對(duì)EIB值的判斷或通過(guò)對(duì)功率測(cè)量報(bào)告消息的判斷來(lái)決定前向鏈路是否收到了誤幀。如EIB為0，代表前向幀是一個(gè)好幀，那么就減少發(fā)射功率；如EIB為1，代表前向幀是一個(gè)誤幀，那么就保持發(fā)射功率或增加發(fā)射功率。功率控制器在檢測(cè)EIB的同時(shí)決定前向發(fā)射增益的大小。在系統(tǒng)接收到前向幀質(zhì)量信息的同時(shí)，監(jiān)控器將統(tǒng)計(jì)某一段時(shí)間內(nèi)的FER值，這一段時(shí)間可為320幀。將此FER值與一門(mén)限值進(jìn)行比較，該門(mén)限值的一個(gè)典型取值為0.5％。如果監(jiān)控器獲得的FER值小于該門(mén)限值，系統(tǒng)將不改變其發(fā)射功率，以靜觀下一幀的情況。如果下一幀為好幀，說(shuō)明誤幀可能是由于一個(gè)瞬間干擾或快衰落造成的，功率控制方法回到原有流程繼續(xù)執(zhí)行，即減小發(fā)射功率。這樣，在監(jiān)控器作用下，系統(tǒng)的前向發(fā)射功率得到了降低。在具體的系統(tǒng)中，前向功率控制器送出增益值后，以該增益值發(fā)送的幀的好壞消息至少需要5幀的時(shí)間才能被前向功率控制器所捕獲。為了防止在這一過(guò)程中，控制器做出不必要的反應(yīng)，如增加不必要的發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)中采用了一個(gè)延遲計(jì)數(shù)器，在如圖2的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，延遲計(jì)數(shù)器可設(shè)為5，它等于某一幀發(fā)出后到控制器收到有關(guān)信息的時(shí)間間隔。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中還有一個(gè)好幀計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的目的是統(tǒng)計(jì)連續(xù)正確幀的長(zhǎng)度，如果該長(zhǎng)度超過(guò)門(mén)限值，如100，控制器將降低發(fā)射功率。如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器的值沒(méi)有大于該門(mén)限值，那么，系統(tǒng)將查看延遲計(jì)數(shù)器的值。如果延遲計(jì)數(shù)器還處于激活狀態(tài)，則使功率下降D1步長(zhǎng)值，并且延遲計(jì)數(shù)器的值減1；否則，使功率下降D2步長(zhǎng)值。在實(shí)際系統(tǒng)中，D1的值應(yīng)大于D2的值。
由于系統(tǒng)在每一時(shí)刻的發(fā)射功率值都不一定相同，對(duì)于在不同功率值下的誤幀情況應(yīng)區(qū)別對(duì)待。如果某一次產(chǎn)生誤幀時(shí)的發(fā)射功率值小于另一次發(fā)生誤幀時(shí)的發(fā)射功率值，那么對(duì)于增加的步長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該滿足小發(fā)射功率所對(duì)應(yīng)的增加步長(zhǎng)大于等于大發(fā)射功率所對(duì)應(yīng)的增加步長(zhǎng)。若將增加步長(zhǎng)記為Delta，它與當(dāng)前發(fā)射功率P(n)的關(guān)系可以用下式描述Delta＝f(P(n))圖6給出了該函數(shù)關(guān)系的一個(gè)典型實(shí)施例。在此例中，f(P(n))是一個(gè)遞減的階梯函數(shù)。如圖所示，如果現(xiàn)有功率大于P2，則功率增加的步長(zhǎng)為Delta3；如果現(xiàn)有功率小于P1，則增加的步長(zhǎng)為Delta1；否則增加的步長(zhǎng)為Delta2。并且有Delta1＞Delta2＞Delta3。
圖7給出了該函數(shù)關(guān)系的另一個(gè)實(shí)施例，它是一個(gè)線性遞減的函數(shù)，也同樣滿足上述關(guān)系。
根據(jù)以上的詳細(xì)描述，可以看出本發(fā)明提出的方法，對(duì)于不同速率的幀分配以不同的比特能量(Eb)，能有效降低基站發(fā)射功率，也就是降低了系統(tǒng)間的干擾和有效地增加系統(tǒng)的容量。同時(shí)，采用本發(fā)明的前向功率控制方法可以有效地克服軟切換過(guò)程中由于鏈路的不平衡性所帶來(lái)的問(wèn)題。本發(fā)明中采用的延遲計(jì)數(shù)器針對(duì)控制的延遲問(wèn)題，克服以往方法中的頻繁提升功率的弊端，在保證鏈路質(zhì)量的前提下，盡可能減小發(fā)射功率。
權(quán)利要求
1.CDMA系統(tǒng)中控制前向發(fā)射功率的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)系統(tǒng)判斷接收的反向幀是否是誤幀；(2)如果接收的反向幀不是誤幀，系統(tǒng)對(duì)前向鏈路的誤幀率進(jìn)行監(jiān)控，并基于刪除指示比特EIB值計(jì)算前向發(fā)射功率；(3)如果接收的反向幀是誤幀，則統(tǒng)計(jì)連續(xù)誤幀的值，如果連續(xù)誤幀的值大于門(mén)限值，則增加前向發(fā)射功率；(4)判斷當(dāng)前發(fā)送幀是否是信令幀，如果是則增加前向發(fā)射功率；(5)通過(guò)限幅器控制發(fā)射功率值在指定的范圍之內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的CDMA系統(tǒng)中控制前向發(fā)射功率的方法，其特征在于，步驟(4)和(5)之間還可以包括對(duì)于不同的幀速率，其發(fā)射功率值可以乘以一個(gè)修正系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的CDMA系統(tǒng)中控制前向發(fā)射功率的方法，其特征在于，步驟(2)具體包括(2.1)判斷前向是否有誤幀，如果沒(méi)有，執(zhí)行步驟(2.5)；(2.2)統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的誤幀率，如果該誤幀率不大于閾值，則執(zhí)行步驟(2.7)；(2.3)如果延遲計(jì)數(shù)器處于激活狀態(tài)，則將延遲計(jì)數(shù)減1，對(duì)連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器清零，發(fā)射功率不變，執(zhí)行步驟(2.7)；(2.4)如果延遲計(jì)數(shù)器不處于激活狀態(tài)，則增加發(fā)射功率，延遲計(jì)數(shù)器賦值為S，連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器清零，繼續(xù)執(zhí)行步驟(2.7)；(2.5)將連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器加1，判斷連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器的值是否大于連續(xù)好幀的門(mén)限值，如果大于則減小發(fā)射功率；(2.6)如果連續(xù)好幀計(jì)數(shù)器的值小于連續(xù)好幀的門(mén)限值，則判斷延遲計(jì)數(shù)器是否處于激活狀態(tài)如果處于激活狀態(tài)，則將功率下降D1步長(zhǎng)值，同時(shí)延遲計(jì)數(shù)器減1；否則將發(fā)射功率下降D2步長(zhǎng)值；(2.7)回到主流程步驟(3)。
4.如權(quán)利要求3所述的CDMA系統(tǒng)中控制前向發(fā)射功率的方法，其特征在于，所述步驟(2.4)中增加的發(fā)射功率，應(yīng)該滿足對(duì)應(yīng)小發(fā)射功率所增加的步長(zhǎng)大于等于對(duì)應(yīng)大發(fā)射功率所增加的步長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了CDMA系統(tǒng)中控制前向發(fā)射功率的方法。本發(fā)明提出的方法同時(shí)利用移動(dòng)臺(tái)發(fā)回的當(dāng)前幀信息和一段時(shí)間內(nèi)的平均幀質(zhì)量信息,通過(guò)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)平均誤幀率的監(jiān)控并結(jié)合刪除指示比特的值獲得某一鏈路的發(fā)射功率。本發(fā)明提出的方法,能克服以往方法中的頻繁提升功率的弊端,在保證鏈路質(zhì)量的前提下,盡可能降低基站發(fā)射功率,同時(shí)也降低了系統(tǒng)間的干擾和有效地增加系統(tǒng)的容量。
文檔編號(hào)H04B7/005GK1383281SQ0111272
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者徐 明, 姚春波, 吳巖巍 申請(qǐng)人:深圳市中興通訊股份有限公司