專利名稱：多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種碼分多址接入(CDMA)移動通信系統(tǒng)中的功率控制方法，尤其涉及一種多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法。
背景技術：
CDMA移動通信系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，也即一個用戶功率的增加也將增大對其他用戶的干擾，引入外環(huán)功率控制的目的就是用最少的功率資源來保證用戶服務的質(zhì)量(QoS)，避免功率資源的浪費同時減小對其他用戶的干擾，提高系統(tǒng)容量。
外環(huán)功率控制的基本原理是通過比較實際估計或監(jiān)測的業(yè)務質(zhì)量(如誤塊率或誤碼率)與用戶請求的服務質(zhì)量(如誤塊率或誤碼率的目標值)，來確定內(nèi)環(huán)功率控制的信干比目標值，以達到滿足用戶所需服務質(zhì)量的目的。
外環(huán)功率控制(OLPC)的基本方法如圖1所示，接收信號的質(zhì)量一般用傳輸信道(TrCH)的誤塊率(BLER)表示，OLPC首先設置一個初始的信干比目標值(SIRtarget)，然后估計對應TrCH(傳輸信道)的BLER(誤塊率)，我們稱為BLERest(傳輸信道誤塊率的估計值)，再與上層給出的誤塊率目標值(BLERtarget)進行比較，如果BLERest(傳輸信道誤塊率的估計值)小于BLERtarget(誤塊率目標值)，說明實際業(yè)務質(zhì)量優(yōu)于目標值，存在功率浪費，則降低內(nèi)環(huán)功率控制(ILPC)的SIRtarget(信干比目標值)；如果BLERest大于BLERtarget，說明實際業(yè)務質(zhì)量低于目標值，則提高ILPC的SIRtarget。OLPC與ILPC之間的關系如圖2所示，ILPC的基本方法是接收端通過比較測量/估計的接收信號的信干比(SIRest)與SIRtarget，如果SIRest＜SIRtarget，則發(fā)送功率調(diào)整命令(稱TPC)以提升發(fā)射端的發(fā)射功率；如果SIR＞SIRtarget，則發(fā)送TPC命令以降低發(fā)射端的發(fā)射功率。
在本文中，我們稱估計BLERest的TrCH為參考傳輸信道，記為TrCHref(參考傳輸信道)，而該TrCH上傳輸?shù)臉I(yè)務稱為參考業(yè)務。需要說明的是，在邏輯信道復用的情況下，一條TrCH上可能傳輸多個業(yè)務，此時我們視這幾個業(yè)務為一個等同業(yè)務；另外，在實際的通信過程中，還有一個專用的信令信道，用于承載接入層和非接入層的信令，為用戶之間的通信服務，該信令信道對應一個TrCH，也有對應的QoS要求，這里我們視信令的傳輸業(yè)務也為一個等同業(yè)務。
在多業(yè)務情況下，物理層速率匹配過程對保證各業(yè)務的QoS起重要作用。速率匹配就是通過比特重復或打孔的方法將待發(fā)送比特數(shù)與對應幀可用的比特數(shù)匹配起來。物理層對每個TrCH分別進行速率匹配，每個TrCH上的比特是重復還是打孔由物理層每幀可用比特數(shù)以及對應的速率匹配屬性(RMA)有關，具體的速率匹配處理過程在3GPP協(xié)議25.212中有詳細描述。這里強調(diào)的是，每個TrCH對應的RMA由高層協(xié)議提供，對每個TrCH來說，對應RMA的不同可能導致該TrCH復用到同一幀時重復比例或打孔比例不同，也即對應的速率匹配增益(GainRM)不同，進而對通信質(zhì)量的影響不同，因此在多業(yè)務情況下，需要高層對每個TrCH配置合適的RMA，以保證各業(yè)務的QoS。本文速率匹配增益定義為GainRM=10×log10NafterRMNbeforeRM---(1)]]>公式(1)的NbeforeRM表示該TrCH在速率匹配之前每幀對應的比特數(shù)，NafterRM表示該TrCH在速率匹配之后每幀對應的比特數(shù)。
UMTS的一個基本要求是可將幾個業(yè)務復用到一條物理連接上，而一條物理連接對應一個ILPC，即所有業(yè)務只有一個ILPC的目標值SIRtarget。對于多業(yè)務的情況下，如何保證每個業(yè)務的QoS，目前有不同的做法，現(xiàn)簡要介紹如下1、只根據(jù)一個業(yè)務進行控制，保證該業(yè)務對應的QoS，而其他業(yè)務的QoS則由上層配置的對應的RMA參數(shù)決定，該參數(shù)不同意味著的速率匹配增益不同。該方法的缺點很明顯如果上層對不同業(yè)務配置的相應RMA不合理，則共他業(yè)務的QoS就不能得到保證；2、同時根據(jù)所有業(yè)務進行功率控制，即估計每一個業(yè)務的質(zhì)量，只要有一個業(yè)務的質(zhì)量低于目標質(zhì)量，都增加SIRtarget。這種方法的結果是各業(yè)務的實際質(zhì)量都偏高于目標質(zhì)量，造成功率資源的浪費，在系統(tǒng)建網(wǎng)初期由于用戶較少，該方法關系不大，但隨著用戶數(shù)的增加，該方法將限制系統(tǒng)的容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，該方法通過改變傳輸信道對應的速率匹配屬性，保證用戶各業(yè)務QoS要求，以減少功率資源的浪費，提高系統(tǒng)容量。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，包括如下步驟步驟A首先，選擇一個傳輸信道作為外環(huán)功率控制的參考傳輸信道；步驟B對參考傳輸信道進行外環(huán)功率控制，同時估計其他傳輸信道的傳輸信道誤塊率；步驟C判斷參考傳輸信道的外環(huán)功率控制是否收斂，如果收斂，則判斷其他傳輸信道的質(zhì)量估計是否基本滿足對應的質(zhì)量目標值；步驟D若滿足，則保持各傳輸信道對應的速率匹配屬性值不變；若其他傳輸信道中有一個或多個業(yè)務的質(zhì)量偏優(yōu)或偏差，則調(diào)整傳輸信道對應的速率匹配屬性值，對質(zhì)量偏差傳輸信道增加速率匹配屬性值，而對質(zhì)量偏優(yōu)的傳輸信道降低速率匹配屬性值。
本發(fā)明與前面提到的第一種方法相比，該方法克服了方法1對初始RMA配置的依賴，通過對RMA的調(diào)整，能夠保證每個業(yè)務都基本滿足對應的質(zhì)量要求。與方法2相比，該方法保證了所有TrCH都基本滿足質(zhì)量目標，相比于方法2的各個業(yè)務的質(zhì)量都偏優(yōu)來講，降低了功率浪費，提高了系統(tǒng)容量。


圖1是現(xiàn)有的外環(huán)功率控制方法的流程示意圖。
圖2是現(xiàn)有的外環(huán)功率控制與內(nèi)環(huán)功率控制關系示意圖。
圖3是本發(fā)明的外環(huán)功率控制方法的流程圖。
圖4是現(xiàn)有的外環(huán)功率控制鋸齒算法的流程圖。
具體實施例方式
下面詳細描述本發(fā)明的具體處理流程，流程圖參見附圖3。
步驟1選擇一個傳輸信道作為OLPC的參考傳輸信道TrCHref。這里選擇優(yōu)先級最高的業(yè)務對應的TrCH為參考信道，各業(yè)務的優(yōu)先級有網(wǎng)絡端設置。
步驟2啟動一個定時器Timer。初始定時長度TimerLenght計算公式為 TimerLength＝MAX{TimerLengthi}其中i＝1，2，...，N，N為傳輸信道總數(shù)，OLPCPeriodi為第i個TrCH對應的功控周期，BLERtargeti為第i個TrCH對應的質(zhì)量目標值，TTIi和MaxTBPerTTIi分別為第i個TrCH的發(fā)送時間間隔和在TTI內(nèi)發(fā)送的最大的傳輸塊個數(shù)。該定時器重啟時的定時長度在下面描述。
步驟3對TrCHref進行OLPC，同時估計其他TrCH的BLERest。這里OLPC算法采用典型的鋸齒(sawtooth)算法，如圖4所示該算法的首先啟動一個周期定時器，定時器時長即為OLPC的周期，在OLPC周期內(nèi)，估計BLERest，然后在定時器超時后比較BLERest和誤塊率目標值BLERtarget并根據(jù)比較結果決定是降低還是增大內(nèi)環(huán)功控的信干比目標值SIRtarget，其中StepSize為外環(huán)功控的調(diào)整步長。對每個TrCH都計算并保存對應的BLER估計值，記為BLEResti。每次功控調(diào)整之后都進入下一步。
步驟4判斷Timer是否超時。若沒有超時，則進入步驟3；若超時，進入步驟5。
步驟5判斷OLPC是否收斂，若不收斂，進入步驟2，定時長度設置與初始定時長度相等；若收斂，進入步驟6。這里OLPC的收斂定義為TrCHref的質(zhì)量估計BLERest落在范圍[BLERtarget-Threshold1，BLERtarget+Theshold2]中，此處的BLERtarget指的是TrCHref對應的質(zhì)量目標值，而Threshold1和Threshold2取值都為BLERtarget的30％。
步驟6判斷其他TrCH的質(zhì)量，對其他任意TrCH，如果都滿足BLEResti∈[BLERtargeti-Threshold1i，BLERtargeti+Threshold2i] (3)其中Threshold1i＝Threshold2i＝BLERtargeti×30％，則說明其他TrCH的質(zhì)量都基本滿足或優(yōu)于對應的質(zhì)量目標，此時不需要調(diào)整RMA，進入步驟2，定時長度設置為原來定時長度的2倍，但最長不超過MAX_TIMER_LENGTH，此處MAX_TIMER_LENGTH＝5s；反之，則說明有一個或多個TrCH的質(zhì)量偏差或偏優(yōu)，此時需要調(diào)整TrCH的RMA，進入步驟7。
步驟7確定質(zhì)量偏差的TrCH和偏好的TrCH的個數(shù)，我們認為所有滿足BLEResti＞BLERtargeti+Threshold2i的是質(zhì)量偏差的TrCH，假設有Nworse個，所有滿足BLEResti＜BLERtargeti-Threshold1i的是質(zhì)量偏好的TrCH，假設有Nbetter個。若Nworse＞0，則進入步驟8；反之，進入步驟9。本步驟中參數(shù)Threshold1i，Threshold2i的取值同步驟6。
步驟8對Nworse個TrCH分別向上調(diào)整對應的RMA值，然后進入步驟2，Timer定時長度設置為初始定時長度。
RMA調(diào)整算法為根據(jù)公式(1)定義的速率匹配增益和協(xié)議25.212中規(guī)定的速率匹配計算過程，計算RMA調(diào)整之前的速率匹配增益GainRM_old，然后確定RMA調(diào)整后的速率匹配增益GainRM_new，再根據(jù)GainRM_new計算新的RMA值。GainRM_new計算公式為GainRM_new=GainRM_old+]]> (4)公式(4)中GainStepUP的取值分兩種情況對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.1dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.05dB。MaxGainStepUP的取值也分兩種情況，對對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.5dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.3dB。
RMA調(diào)整過程為對于上行OLPC，網(wǎng)絡端首先發(fā)起無線鏈路同步重配置過程，通知基站改變RMA，然后發(fā)起傳輸信道重配置過程，通知移動終端改變RMA；對于下行OLPC，移動終端首先通過空口信令向網(wǎng)絡端發(fā)起RMA修改請求，網(wǎng)絡端再發(fā)起無線鏈路同步重配置過程并通知UE進行傳輸信道重配置。舉例來講，對3GPP WCDMA系統(tǒng)而言，無線鏈路同步重配置可以采用協(xié)議25.331規(guī)定的信令過程。
步驟9對Nbetter個TrCH分別向下調(diào)整對應的RMA值，然后進入步驟2，Timer定時長度設置為初始定時長度。
RMA調(diào)整算法為根據(jù)公式(1)定義的速率匹配增益和協(xié)議25.212中規(guī)定的速率匹配計算過程，計算RMA調(diào)整之前的速率匹配增益GainRM_old，然后確定RMA調(diào)整后的速率匹配增益GainRM_new，再根據(jù)GainRM_new計算新的RMA值。GainRM_new計算公式為GainRM_new=GainRM_old-]]> (5)公式(5)中GainStepDown的取值分兩種情況對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.05dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.03dB。MaxGainStepDown的取值也分兩種情況，對對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.4dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.2dB。
RMA調(diào)整過程同步驟8。
當然，本發(fā)明并不局限于上述具體實施例，凡本領域技術人員所熟知的技術變換均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，比如步驟1中初始參考TrCH的選擇標準有多種，除了上面提到的選擇標準之外，還有直接選擇信令或CS域語音業(yè)務對應的TrCH作為TrCHref。
步驟2、5、6、7中定時器的定時長度的設置還可選擇其他方法，如初始定時長度直接設置為OLPC的功控周期或功控周期的整數(shù)倍，定時器重啟時的定時長度可以設置與初始定時長度相同，也可以每次增加一個固定值。
步驟3中的OLPC算法的判決依據(jù)還可以是物理信道BER的估計值或接收Eb/No等信息。OLPC的調(diào)整周期可以是一個TTI，也可以是TTI的整數(shù)倍。OLPC對SIRtar的調(diào)整步長也可以靈活設置。
步驟5中判斷OLPC是否收斂中的Threshold1和Theshold2大小可靈活設置，二者可以不相等。
步驟6中的Thresholdi可以設置為其他值，如BLERtargeti×20％或BLERtargeti×10％等等。
步驟6中的MAX_TIMER_LENGTH可以設置為其他值，如3s或10s等等。
步驟7中Threshold1i，Threshold2i的取值可以相等，也可以不相等，另外二者還可以取其他值。
步驟8中RMA調(diào)整算法中的參數(shù)GainStepUP、MaxGainStepUP取值可以靈活設置，另外，RMA調(diào)整算法可以為其他算法。
步驟9中RMA調(diào)整算法中的參數(shù)GainStepDown、MaxGainStepDown取值可以靈活設置，另外，RMA調(diào)整算法可以為其他算法。
權利要求
1.一種多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟A首先，選擇一個傳輸信道作為外環(huán)功率控制的參考傳輸信道；步驟B對參考傳輸信道進行外環(huán)功率控制，同時估計其他傳輸信道的誤塊率；步驟C判斷參考傳輸信道的外環(huán)功率控制是否收斂，如果收斂，則判斷其他傳輸信道的質(zhì)量估計是否基本滿足對應的質(zhì)量目標值；步驟D若滿足，則保持各傳輸信道對應的速率匹配屬性值不變；若其他傳輸信道中有一個或多個業(yè)務的質(zhì)量偏優(yōu)或偏差，則調(diào)整傳輸信道對應的速率匹配屬性值，對質(zhì)量偏差傳輸信道增加速率匹配屬性值，而對質(zhì)量偏優(yōu)的傳輸信道降低速率匹配屬性值。
2.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述步驟A與步驟B之間還有一個啟動定時器的步驟，該定時器設置有一個初始定時長度。
3.根據(jù)權利要求2所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的步驟B與步驟C之間還包括一個判斷定時器是否超時的步驟，如果超時則執(zhí)行步驟C，如果不超時則返回執(zhí)行步驟C。
4.根據(jù)權利要求3所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的步驟C還包括當參考傳輸信道的外環(huán)功率控制不收斂時，返回執(zhí)行啟動定時器的步驟，所述定時器的定時長度設置與初始定時長度相等。
5.根據(jù)權利要求4所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，步驟D中若其他傳輸信道的質(zhì)量基本滿足對應的質(zhì)量目標值，則返回執(zhí)行啟動定時器的步驟，此時定時長度設置為原來定時長度的2倍。
6.根據(jù)權利要求5所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述步驟D中調(diào)整速率匹配屬性值后返回執(zhí)行啟動定時器的步驟，此時，定時器的定時長度設置為初始定時長度。
7.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的參考傳輸信道為優(yōu)先級最高的業(yè)務所對應的傳輸信道。
8.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的參考傳輸信道還可以為信令或CS域語音業(yè)務所對應的傳輸信道。
9.根據(jù)權利要求2所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的定時器的初始定時長度為 TimerLength＝MAX{TimerLengthi}其中i＝1，2，...，N，N為傳輸信道總數(shù)，OLPCPeriodi為第i個TrCH對應的功控周期，BLERtargeti為第i個TrCH對應的質(zhì)量目標值，TTIi和MaxTBPerTTIi分別為第i個TrCH的發(fā)送時間間隔和在TTI內(nèi)發(fā)送的最大的傳輸塊個數(shù)。
10.根據(jù)權利要求2所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的定時器的初始定時長度還可以為外環(huán)功率控制的的功控周其或功控制周期的整數(shù)倍。
11.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，步驟B中所述的對參考傳輸信道進行外環(huán)功率控制的方法采用鋸齒算法，包括如下步驟首先啟動一個周期定時器，定時器時長即為外環(huán)功率控制的周期，在外環(huán)功率控制周期內(nèi)，估計BLERest，然后在定時器超時后比較BLERest和誤塊率目標值BLERtarget并根據(jù)比較結果決定是降低還是增大內(nèi)環(huán)功控的信干比目標值SIRtarget。
12.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，步驟B中所述的對參考傳輸信道進行外環(huán)功率控制的方法所采用的判決依據(jù)還可以為物理信道誤比特率的估計值或接收信噪比信息。
13.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述步驟C中判斷參考傳輸信道的外環(huán)功率控制是否收斂的方法為判斷參考傳輸信道的質(zhì)量估計是否落在范圍[BLERtarget-Threshold1，BLERtarget+Theshold2]中，此處的BLERtarget指的是TrCHref對應的質(zhì)量目標值。
14.根據(jù)權利要求13所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的Threshold1和Threshold2取值為BLERtarget的10％~30％。
15.根據(jù)權利要求14所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的Threshold1和Threshold2取值可以相同，也可以不相同。
16.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，步驟C中判斷其他傳輸信道的質(zhì)量估計是否基本滿足對應的質(zhì)量目標值的方法為判斷其他傳輸信道是否滿足BLEResti∈[BLERt arg eti-Threshold1i，BLERt arg eti+Threshold2i](3)其中Threshold1i＝Threshold2i＝BLERt arg eti×30％。
17.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，步驟D中所述的質(zhì)量偏差的傳輸信道是指滿足BLEResti＞BLERt arg eti+Threshold2i，所述的質(zhì)量偏優(yōu)的傳輸信道是指滿足BLEResti＜BLERt arg eti-Threshold1i。
18.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，步驟D中所述的增加速率匹配屬性值的方法為計算調(diào)整之前的速率匹配增益GainRM_old，然后確定RMA調(diào)整后的速率匹配增益GainRM_new，再根據(jù)GainRM_new計算新的RMA值，所述的速率匹配增益GainRM_new計算公式為GainRM_new=GainRM_old+]]> 式中GainStepUP的取值分兩種情況對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.1dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.05dB。MaxGainStepUP的取值也分兩種情況，對對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.5dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.3dB。
19.根據(jù)權利要求1所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，步驟D中所述的降低速率匹配屬性值的方法為計算RMA調(diào)整之前的速率匹配增益GainRM_old，然后確定RMA調(diào)整后的速率匹配增益GainRM_new，再根據(jù)GainRM_new計算新的RMA值，GainRM_new計算公式為GainRM_new=GainRM_old-]]> 式中GainStepDown的取值分兩種情況對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.05dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.03dB。MaxGainStepDown的取值也分兩種情況，對對卷積編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.4dB；對Turbo編碼的TrCH，該參數(shù)取值0.2dB。
20.根據(jù)權利要求18或19所述的多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，其特征在于，所述的調(diào)整速率匹配屬性值的過程為對于上行OLPC，網(wǎng)絡端首先發(fā)起無線鏈路同步重配置過程，通知基站改變RMA，然后發(fā)起傳輸信道重配置過程，通知移動終端改變RMA；對于下行OLPC，移動終端首先通過空口信令向網(wǎng)絡端發(fā)起RMA修改請求，網(wǎng)絡端再發(fā)起無線鏈路同步重配置過程并通知UE進行傳輸信道重配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多業(yè)務情況下提高外環(huán)功率控制性能的方法，包括如下步驟步驟A首先，選擇一個傳輸信道作為外環(huán)功率控制的參考傳輸信道；步驟B對參考傳輸信道進行外環(huán)功率控制，同時估計其他傳輸信道的傳輸信道誤塊率；步驟C判斷參考傳輸信道的外環(huán)功率控制是否收斂，如果收斂，則判斷其他傳輸信道的質(zhì)量估計是否基本滿足對應的質(zhì)量目標值；步驟D若滿足，則保持各傳輸信道對應的速率匹配屬性值不變；若其他傳輸信道中有一個或多個業(yè)務的質(zhì)量偏優(yōu)或偏差，則調(diào)整傳輸信道對應的速率匹配屬性值，對質(zhì)量偏差傳輸信道增加速率匹配屬性值，而對質(zhì)量偏優(yōu)的傳輸信道降低速率匹配屬性值。該方法通過改變傳輸信道對應的速率匹配屬性，保證用戶各業(yè)務QoS要求，以減少功率資源的浪費，提高系統(tǒng)容量。
文檔編號H04B7/005GK1665156SQ20051002447
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權日2005年3月18日
發(fā)明者張嚴 申請人:展訊通信(上海)有限公司