專利名稱：Cdma蜂窩集群系統(tǒng)的前向功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通訊領(lǐng)域，尤其涉及碼分多址蜂窩集群系統(tǒng)中的功率控制方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)生活的不斷發(fā)展，人們對于交流和溝通需求的不斷增加，通訊系統(tǒng)已經(jīng)日益成為社會各個(gè)領(lǐng)域活動(dòng)不可或缺的工具。需求推動(dòng)創(chuàng)新，通訊技術(shù)也在日益增長的需求推動(dòng)下快速發(fā)展。在移動(dòng)通信領(lǐng)域中，用戶已經(jīng)不滿足于現(xiàn)有的點(diǎn)對點(diǎn)通話的現(xiàn)狀，不僅要求通訊系統(tǒng)具有語音質(zhì)量高、多功能、可靠性高等特點(diǎn)，而且還對移動(dòng)通訊系統(tǒng)提出了諸多的增殖業(yè)務(wù)需求，其中要求現(xiàn)在的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)具有消息群發(fā)的功能，已經(jīng)成為越來越多用戶的現(xiàn)實(shí)需求，鑒于此，蜂窩集群通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)將蜂窩通信系統(tǒng)與專用調(diào)度通信系統(tǒng)(數(shù)字集群系統(tǒng))結(jié)合起來，既拓展了蜂窩通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)范圍，又使數(shù)字集群系統(tǒng)擺脫了專用調(diào)度通訊系統(tǒng)在功能和區(qū)域方面的局限性。
目前的蜂窩集群通信系統(tǒng)按照接入方式可以分為TDMA(時(shí)分多址)和CDMA(碼分多址)兩種制式。在第三代通信技術(shù)已經(jīng)日臻成熟的今天，TDMA制式的蜂窩通信系統(tǒng)由于存在不能3G平滑演進(jìn)、容量受限和數(shù)據(jù)吞吐量低等缺陷，無法滿足日益增長的通信需求，已經(jīng)逐漸被淘汰。而CDMA制式的蜂窩通信系統(tǒng)則具有寬帶擴(kuò)頻空中接口，可以很好的滿足第三代無線通信系統(tǒng)的需求。不但提供傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，而且能夠提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。將CDMA蜂窩通信系統(tǒng)與數(shù)字集群系統(tǒng)相結(jié)合，既可以提高單個(gè)扇區(qū)內(nèi)數(shù)字集群系統(tǒng)用戶數(shù)，又可以在高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上開發(fā)更多的具有數(shù)字集群系統(tǒng)特點(diǎn)的新業(yè)務(wù)。
CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用表明，移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量不僅取決于反向鏈路的容量，一般情況下還受到前向鏈路容量的限制。CDMA蜂窩集群通信系統(tǒng)與目前普遍采用的CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的區(qū)別是引入了集群系統(tǒng)半雙工的特點(diǎn)，即在一個(gè)群組內(nèi)前向發(fā)送的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是相同的。如果按照現(xiàn)有CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的做法，為群組內(nèi)每個(gè)用戶分配一條獨(dú)立的前向業(yè)務(wù)信道，由于系統(tǒng)的集中突發(fā)性，使得在同一時(shí)刻小區(qū)內(nèi)可能需要建立大量的業(yè)務(wù)信道，使得前向功率上升很快，導(dǎo)致前向過載、信道擁塞、正常業(yè)務(wù)中斷等諸多問題。同時(shí)，系統(tǒng)的集中突發(fā)性還會導(dǎo)致CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的話音激活因子(CDMA分我通信系統(tǒng)是自干擾的碼分系統(tǒng)，某一用戶的發(fā)射功率對其他用戶而言就是干擾。因?yàn)槿藗儾豢赡芤恢北３秩俾收f話，因此非全速率時(shí)發(fā)射功率就會減小)失效，假設(shè)話音激活因子為0.5，則具有集群功能的系統(tǒng)的前向容量比普通CDMA蜂窩通信系統(tǒng)前向容量減小一半，使得系統(tǒng)的總?cè)萘看蟠蠼档?，在這樣的情況下，人們提出了在CDMA蜂窩集群系統(tǒng)中共享前向補(bǔ)充信道的解決思路。以CDMA2000系統(tǒng)為例，共享前向補(bǔ)充信道就是給同一扇區(qū)群組用戶(扇區(qū)群組用戶指同一扇區(qū)內(nèi)屬于同一個(gè)集群組的用戶)各自分配一條前向?qū)Ｓ每刂菩诺?傳送用戶專用信令)和前向補(bǔ)充信道(傳送用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù))。前向?qū)Ｓ每刂菩诺婪峙洫?dú)立的Walsh碼(該碼通過不同Walsh的正交性用于區(qū)分不同前向信道)和幀偏置(以幀為單位分配多個(gè)幀偏置，可以避免集中處理多個(gè)用戶數(shù)據(jù))。前向補(bǔ)充信道分配相同的Walsh碼、幀偏置和長碼掩碼(該碼具有加擾保密的功能)。在輸出端經(jīng)過疊加后，前向補(bǔ)充信道的信號可以看作是一路信號，這樣就能夠很好的實(shí)現(xiàn)共享前向用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的目的，從而有效節(jié)省前向鏈路功率資源。前向鏈路功率控制的功能就是實(shí)現(xiàn)合理分配前向業(yè)務(wù)信道功率，使前向信道的發(fā)射功率在滿足移動(dòng)臺解調(diào)所需信噪比的情況下盡可能小，最大限度地降低前向發(fā)射功率，減少對相鄰小區(qū)的干擾，增加前向鏈路的相對容量。
與傳統(tǒng)蜂窩CDMA系統(tǒng)相比，CDMA蜂窩集群系統(tǒng)共享前向業(yè)務(wù)信道，前向功率控制的效果對系統(tǒng)的影響更大。首先，前向用戶數(shù)據(jù)由多個(gè)用戶接收，而前向功率控制則決定了多個(gè)用戶而不是單個(gè)用戶的前向誤幀率(數(shù)據(jù)以20毫秒為單位組成一幀，幀的尾部有校驗(yàn)碼，如果接收解碼后的幀沒有通過校驗(yàn)就認(rèn)為這一幀是錯(cuò)誤的)；其次，同一扇區(qū)群組內(nèi)多個(gè)用戶根據(jù)各自的接收信號獨(dú)立決定發(fā)送到基站的前向功率控制命令，這樣同一扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道發(fā)送功率是多個(gè)用戶前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率疊加的結(jié)果，在多個(gè)前向發(fā)射功率相差不大時(shí)，疊加的前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率可能使得總的前向功率上升(下降)的幅度比較大；最后，多數(shù)情況下每個(gè)扇區(qū)的前向發(fā)射功率是受該群組中接收到前向信號最弱的用戶控制，而扇區(qū)內(nèi)該群組的其他用戶的前向發(fā)射功率趨于下限值。如果這時(shí)接收到前向信號最弱的用戶掉話(或者離開該扇區(qū))，前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率可能很低，在一段時(shí)間內(nèi)使得前向誤幀率升高，嚴(yán)重時(shí)還可能因?yàn)閬聿患吧仙銐蚋叩那跋虬l(fā)射功率而引起群組用戶掉話。如前所述，共享前向業(yè)務(wù)信道的CDMA蜂窩集群系統(tǒng)使用傳統(tǒng)前向補(bǔ)充信道功率控制不夠快速和精確，容易導(dǎo)致誤幀率上升和用戶掉話。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的共享前向業(yè)務(wù)信道的CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向補(bǔ)充信道功率控制不夠快速和精確的缺點(diǎn)，以提出一種能夠在不增加硬件成本的情況下，能夠快速準(zhǔn)確對共享前向業(yè)務(wù)信道CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向補(bǔ)充信道的功率進(jìn)行控制的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟首先設(shè)置一個(gè)集中控制點(diǎn)，對同一扇區(qū)群組內(nèi)所有用戶反饋的功率控制命令(如果為1，指示前向信道升功率；如果為0，指示前向信道降功率)進(jìn)行統(tǒng)一處理；另外設(shè)置一個(gè)集中控制點(diǎn)，對同一扇區(qū)群組的前向功率進(jìn)行統(tǒng)一分配；以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步包括如下步驟第一步統(tǒng)一處理功率控制命令本步驟進(jìn)一步包括下列步驟1.收集用戶反饋的群組內(nèi)所有功率控制命令，從這些功率控制命令中選擇合適的功率控制命令(只要有一個(gè)用戶要求升功率就升前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率，否則就降低前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率)；2.根據(jù)選擇出的功率控制命令標(biāo)識對應(yīng)的前向補(bǔ)充信道，如果某用戶要求升功率就標(biāo)識出該用戶對應(yīng)的前向補(bǔ)充信道(如果有多個(gè)用戶要求升功率選擇第一個(gè)用戶)，否則選擇上一次用戶標(biāo)識；
第二步統(tǒng)一分配功率資源本步驟進(jìn)一步包括下列步驟1.收集上一次扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道發(fā)射總功率；2.將收集的上一次扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道發(fā)射總功率分配給標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道；3.群組內(nèi)未標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道的發(fā)射功率置為系統(tǒng)指定的最低值；4.群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道根據(jù)分配的功率和功率控制命令得到最新發(fā)射功率。
采用本發(fā)明所述集中處理扇區(qū)群組內(nèi)用戶反饋的前向補(bǔ)充信道功率控制命令的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以提高扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道的控制速度和精度，從而有效地降低系統(tǒng)的前向誤幀率、系統(tǒng)掉話率。


圖1是普通CDMA系統(tǒng)的前向功率控制圖。
圖2是本發(fā)明提出的集中式前向功率控制圖。
圖3是本發(fā)明所述CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法流程圖。
圖4是獨(dú)立控制扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率仿真圖。
圖5是獨(dú)立控制扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道接收功率仿真圖。
圖6是集中控制扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率仿真圖。
圖7是集中控制扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道接收功率仿真圖。
具體實(shí)施例方式
如果不加特別說明，下文所述的前向發(fā)射功率都是指同一扇區(qū)內(nèi)，同一群組的用戶前向業(yè)務(wù)信道發(fā)射功率。
下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1示出了普通CDMA系統(tǒng)的前向補(bǔ)充信道功率控制過程。首先由基站建立前向補(bǔ)充信道，并初始化前向業(yè)務(wù)信道發(fā)射功率；然后移動(dòng)臺每20毫秒統(tǒng)計(jì)誤幀率得到新的信噪比門限，同時(shí)每1.25毫秒獲取接收信號的信噪比，通過與信噪比門限比較得到控制基站前向補(bǔ)充信道功率上升或者下降的功率控制命令。最后基站提取移動(dòng)臺傳送來的功率控制命令，并根據(jù)功率控制命令對當(dāng)前發(fā)射功率進(jìn)行增減，得到最新前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率。從圖1可以看出，每個(gè)用戶的前向補(bǔ)充信道是根據(jù)用戶反饋的功率控制命令獨(dú)立控制的，但是用戶反饋的功率控制命令是根據(jù)接收到扇區(qū)群組內(nèi)所有用戶發(fā)射的前向補(bǔ)充信道功率得出的。因此，扇區(qū)群組內(nèi)用戶獨(dú)立進(jìn)行前向補(bǔ)充信道功率控制不能達(dá)到理想的控制效果。
圖2示出了CDMA蜂窩集群系統(tǒng)的集中式前向功率控制過程。首先基站建立前向補(bǔ)充信道，并初始化前向業(yè)務(wù)信道發(fā)射功率，移動(dòng)臺每20毫秒統(tǒng)計(jì)誤幀率得到新的信噪比門限，同時(shí)每1.25毫秒獲取接收信號的信噪比，通過與信噪比門限比較得到控制基站前向補(bǔ)充信道功率上升或者下降的功率控制命令。然后基站對扇區(qū)群組內(nèi)移動(dòng)臺傳送來的功率控制命令進(jìn)行集中控制，只要有一個(gè)用戶要求升功率就升扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道總的發(fā)射功率，否則就降低前向補(bǔ)充信道總的發(fā)射功率。集中式功率控制方式與當(dāng)前CDMA系統(tǒng)的功率控制方式不同之處在于它不是根據(jù)移動(dòng)臺反饋的功率控制命令在當(dāng)前補(bǔ)充信道功率的基礎(chǔ)上進(jìn)行增減，而是根據(jù)移動(dòng)臺反饋的功率控制命令對扇區(qū)群組內(nèi)所有補(bǔ)充信道的當(dāng)前功率進(jìn)行一次重新分配。在集群蜂窩系統(tǒng)中使用集中式功率控制是基于兩點(diǎn)考慮。首先，扇區(qū)群組內(nèi)用戶反饋的功率控制命令是獨(dú)立的。如果獨(dú)立地控制這些用戶的前向補(bǔ)充信道，則疊加這些經(jīng)過功率控制后的發(fā)射功率可能會遠(yuǎn)比上一次發(fā)射功率高(低)。假設(shè)普通系統(tǒng)的功率上升(下降)步長是1dB，扇區(qū)群組內(nèi)存在10個(gè)前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率接近的用戶且都要求升(降)功率，則本次發(fā)射功率比上一次發(fā)射功率高10dB。其次，多數(shù)情況下每個(gè)扇區(qū)的前向發(fā)射功率是受該群組中接收到前向信號最弱的那個(gè)用戶控制，而扇區(qū)內(nèi)該群組的其他用戶的前向發(fā)射功率趨于下限值。如果這時(shí)接收到前向信號最弱的那個(gè)用戶掉話(或者離開該扇區(qū))，當(dāng)前前向補(bǔ)充信道實(shí)際發(fā)射功率可能很低，在一段時(shí)間內(nèi)使得前向誤幀率升高，嚴(yán)重時(shí)還可能因?yàn)閬聿患吧仙銐蚋叩那跋虬l(fā)射功率而引起群組用戶掉話。
圖3示出了CDMA蜂窩集群系統(tǒng)的集中式前向功率控制流程圖。首先由基站將上一次同一扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率全部收集起來，并將1.25毫秒內(nèi)接收到的屬于同一扇區(qū)群組用戶的功率控制命令收集起來。如果收集的功率控制命令中存在一例(或多例)用戶要求升功率的功率控制命令，基站標(biāo)識用戶對應(yīng)的前向補(bǔ)充信道(如果多例則選擇出其中一例)；如果全部是降功率的功率控制命令，基站任意標(biāo)識一條前向補(bǔ)充信道。然后基站將收集的上一次扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道總的發(fā)射功率分配給標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道，并給同一扇區(qū)群組內(nèi)未標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道分配系統(tǒng)規(guī)定的功率下限值。對于同一扇區(qū)群組的每條前向補(bǔ)充信道最新發(fā)射功率，將根據(jù)它們分配的發(fā)射功率和接收的功率控制命令獨(dú)立處理，這些信道的發(fā)射功率在輸出端疊加，實(shí)際上只有標(biāo)識前向補(bǔ)充信道的發(fā)射功率真正起作用，其他信道的發(fā)射功率趨于下限值。
圖4～圖7示出了獨(dú)立前向補(bǔ)充信道功率控制和集中前向補(bǔ)充信道功率控制的仿真比較圖。這里假設(shè)基站發(fā)射功率是16瓦，移動(dòng)臺滿足誤幀率為1％時(shí)的期望接收功率為-75dBm，扇區(qū)群組內(nèi)有6個(gè)用戶，用戶位置隨機(jī)分布并以60公里/小時(shí)隨機(jī)移動(dòng)。
功率控制的目的就是使移動(dòng)臺接收功率在期望的接收功率附近波動(dòng)，并且波動(dòng)的方差盡量小。對扇區(qū)群組的功率控制就是希望任一時(shí)刻只有一個(gè)用戶(最弱接收功率用戶)在期望的接收功率附近波動(dòng)，其他用戶都在期望接收功率之上。
從圖4可以看到，獨(dú)立功率控制方式的發(fā)射功率主要由一個(gè)最弱接收功率的用戶控制，如果另外用戶接收功率與該用戶接近，則其反饋的功率控制命令對扇區(qū)群組前向補(bǔ)充信道發(fā)射中功率的影響也不能忽視。
從圖5和圖7可以看到，集中功率控制方式只有一個(gè)用戶在期望接收功率附近波動(dòng)，其他用戶幾乎都高于這個(gè)期望接收功率，這樣集中功率控制方式比獨(dú)立功率控制方式的誤幀率更低。
本發(fā)明提出的集中式前向功率控制方法可以有效地解決CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率調(diào)整幅度過大，以及主控用戶掉話(切換)后對扇區(qū)內(nèi)整個(gè)群組產(chǎn)生很大影響等問題。
權(quán)利要求
1.一種CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟設(shè)置一個(gè)集中控制點(diǎn)，對同一扇區(qū)群組內(nèi)所有用戶反饋的功率控制命令進(jìn)行統(tǒng)一處理；另外設(shè)置一個(gè)集中控制點(diǎn)，對同一扇區(qū)群組的前向功率進(jìn)行統(tǒng)一分配；以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步包括如下步驟第一步統(tǒng)一處理功率控制命令本步包括下列步驟(1.)收集用戶反饋的群組內(nèi)所有功率控制命令，從這些功率控制命令中選擇合適的功率控制命令；(2.)根據(jù)選擇出的功率控制命令標(biāo)識對應(yīng)的前向補(bǔ)充信道，如果某用戶要求升功率就標(biāo)識出該用戶對應(yīng)的前向補(bǔ)充信道，否則選擇上一次用戶標(biāo)識；第二步統(tǒng)一分配功率資源本步包括下列步驟(1.)收集上一次扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道發(fā)射總功率；(2.)將收集的上一次扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道發(fā)射總功率分配給標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道；(3.)群組內(nèi)未標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道的發(fā)射功率置為系統(tǒng)指定的最低值；(4.)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道根據(jù)分配的功率和功率控制命令得到最新發(fā)射功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法，其特征在于，所述的功率控制命令如果為1，則指示前向信道升功率；如果為0，則指示前向信道降功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法，其特征在于，所述第一步步驟1中的功率控制命令選擇依據(jù)是只要有一個(gè)用戶要求升功率就升前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率，否則就降低前向補(bǔ)充信道發(fā)射功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法，其特征在于，所述第一步步驟2中，如果有多個(gè)用戶要求升功率選擇第一個(gè)用戶，標(biāo)識出該用戶對應(yīng)的前向補(bǔ)充信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法，其特征在于，所述第一步步驟1中“收集用戶反饋的群組內(nèi)所有功率控制命令”的具體方式為移動(dòng)臺每20毫秒統(tǒng)計(jì)誤幀率得到新的信噪比門限，同時(shí)每1.25毫秒獲取接收信號的信噪比，通過與信噪比門限比較得到控制基站前向補(bǔ)充信道功率上升或者下降的功率控制命令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動(dòng)通信領(lǐng)域中的CDMA蜂窩集群系統(tǒng)前向功率控制方法，該方法首先設(shè)置兩個(gè)集中控制點(diǎn)，一個(gè)統(tǒng)一處理功率控制命令，另一個(gè)對前向功率進(jìn)行統(tǒng)一分配；在統(tǒng)一處理功率控制命令過程中，首先收集功率控制命令，選擇合適的功率控制命令，然后標(biāo)識對應(yīng)的前向補(bǔ)充信道。在統(tǒng)一分配功率資源程序中，首先收集上一次扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道發(fā)射總功率；將收集的發(fā)射總功率分配給標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道；群組內(nèi)未標(biāo)識的前向補(bǔ)充信道的發(fā)射功率置為系統(tǒng)指定的最低值；群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道得到最新發(fā)射功率。采用本發(fā)明所述方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以提高扇區(qū)群組內(nèi)前向補(bǔ)充信道的控制速度和精度，從而有效地降低系統(tǒng)的前向誤幀率、系統(tǒng)掉話率。
文檔編號H04W52/30GK1567784SQ0313973
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者屈炳云, 劉學(xué)敏 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司