一種移動通信系統中的功率控制方法和裝置的製作方法
2023-04-25 13:06:51
專利名稱：一種移動通信系統中的功率控制方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信技術，尤其涉及一種移動通信系統中的功率控制方法和裝置。
背景技術：
在移動通信系統中進行功率控制的目標是在保證用戶通信質量的條件下，使用戶設備(UE)和基站(NodeB)的發射功率儘量小。為此，必須儘可能使每個UE的發射功率滿足UE的發射信號到達NodeB時能夠達到保證通信質量所需的最小信噪比，並保證無論 NodeB遠近以及信道變化如何，都能在NodeB端獲得相同的接收功率，即抵消「遠近效應」。目前的功率控制方法一般是在對接收機端的接收信號能量或解調信噪比指標進行評估的基礎上，適時補償無線信道中引入的衰落。通過功率控制，既能夠維持高質量的通信，又不對同一無線資源中的其它用戶產生幹擾，保證了系統容量；同時，通過功率控制，可以減少UE的功率消耗，從而延長UE的待機時間。下面以TD-SCDMA系統為例，對現有的功率控制方法進行詳細介紹。TD-SCDMA系統是一個幹擾受限系統，幹擾是造成TD-SCDMA系統性能下降的主要原因之一。和其他CDMA系統不同的是=TD-SCDMA的幹擾主要是來自同頻鄰小區的幹擾。在 TD-SCDMA系統中，各用戶所使用的擴頻碼之間存在著非理想的相關特性，「遠近效應」問題特別突出。因此，功率控制將直接影響到TD-SCDMA系統的總容量。在TD-SCDMA系統中，使用開環功率控制和閉環功率控制相結合的辦法來實現功率控制。其中，閉環功控的目的是調整每個UE的發射功率，減小遠近效應的影響，儘可能保證NodeB接收到所有UE的功率都相等，從而使每個用戶都能滿足傳輸業務的服務質量 (Qos) ο閉環功率控制用於RRC連接模式，又可以分為兩個控制環。RNC和NodeB之間的控制環稱為外環功率控制，NodeB和UE之間的控制環稱為內環功率控制，下面分別予以介紹1、外環功率控制隨著移動通信環境的變化和移動速度的變化，傳輸的業務需要滿足的信幹比 (Signal to Interference Ratio, SIR)也要變化，在不同的多徑環境下，需要的SIR目標值(Signal to Interference Ratio target, SIRtarget)也是變化的，因此需要通過夕卜環功率控制確定SIRtarget。而且，上行的SIRtarget是由網絡側指定的，有可能網絡側初始指定的SIRtarget值與當前業務實際需要的信幹比相差較多，這些情況下都需要通過外環功率控制對SIRtarget作調整。外環功率控制方法的基本思路是根據通信的質量來調整內環功率控制的 SIRtarget，使系統能夠始終用最小的功率來滿足通信質量的要求。其中，通信的質量一般用接收信號的誤塊率(BLER)來衡量。具體地，在外環功率控制方法中，檢測傳輸信道(DPCH)的BLER，根據預先設定的目標誤塊率(BLERtarget)，按照如下規則，來調整SIRtarget，使得獲得的BLER逼近預先設定的 BLERtarget 如果實測BLER > BLERtarget，則向上調整 SIRtarget。如果實測BLER = SIRtarget,則NodeB在下行的控制信道向UE發送用於指示該UE減小發射功率的發射功率控制(Transmitted Power Control, TPC)命令；若SIRest SIRtarget，那麼傳送的TPC命令為 「00」；如果 SIRest <= SIRtarget，那麼傳送的 TPC 命令為 「11」。內環功率控制設定上行專有信道或共享物理信道的功率。在1. 28Mcps TDD中，這是一個閉環過程。內環功率控制可以分為上行閉環功率控制和下行閉環功率控制。上行閉環功率控制過程包括=NodeB接收來自上行外環功率控制的SIRtarget，以及上行專有或共享信道的S^est，根據SIRest和SIRtarget確定TPC命令，將該TPC命令通過下行專有或共享物理信道發往UE。下行閉環功率控制與上行內環功率控制原理相同。UE根據信道測量量與解調門限等相關係數的比較結果，來確定TPC命令，然後UE將TPC命令發給NodeB。由上述方案可見，現有的功率控制方法存在一個較為嚴重的問題，即幹擾惡性循環。對於實際系統，在某些場景下，例如在小區覆蓋邊緣或小區間重疊覆蓋區域下，存在用戶間幹擾，進而將由於用戶間的相互競爭而出現功率抬升的情況，但是此時即使UE增加發射功率，由於UE間的競爭導致UE間的幹擾也增大，因此UE的S^不會得到改善，SIR 還是無法達到業務需求，所以會出現NODEB或UE不斷提高發射功率，直至NODEB或UE以最大功率進行發射的情況。例如，UEl不斷提高其上行發射功率，以對抗UE2對UEl的幹擾，同時，UE2也不斷提高其上行發射功率，以對抗UEl對UE2的幹擾，如此循環，最終UEl和UE2均以滿功率進行發射，UEl和UE2間的幹擾很大，但是UEl和UE2的業務質量仍然無法保證。
目前，在某些廠家設備中，採用功率門限參數的設置來抑制上述幹擾惡性循環，例如某設備廠家的下行功控算法，採用一個「最大允許下行發射功率」參數設置，用於限制下行發射功率不能超過該門限，防止在類似上述環境下，下行功率的不斷抬升。HSUPA系統中的上行功率控制算法，設置一個噪聲升高(RoT)門限，用於限制基站側允許的接收功率上限，同樣是為了控制在上述類似環境下，上行功率的不斷抬升。針對上行DPCH專用信道，設置一個類似的「上行最大允許接收功率」門限，可以有效地改善上行幹擾較大時，無線環境的進一步惡化。無論採用上述那種參數限制方法，由於參數一旦設定，都不能在用戶使用業務的過程中變更，因此都無法適應不同場景，都會在某些場景下導致幹擾增加和網絡質量下降的惡性循環。
發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種移動通信系統中的功率控制方法和裝置，以避免由於UE間為了對抗彼此的幹擾而不斷抬升功率導致幹擾惡性循環。本發明的技術方案具體是這樣實現的一種移動通信系統中的功率控制方法，該方法包括檢測接收信號的信幹比(SIR)與發射該信號的發射功率P之間的函數關係，在所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，停止增大所述發射功率P。一種移動通信系統中的功率控制裝置，該裝置包括檢測模塊和控制模塊；所述檢測模塊，用於檢測接收信號的SIR與發射該信號的發射功率P之間的函數關係；所述控制模塊，用於在所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，停止增大所述發射功率P。由上述技術方案可見，本發明在進行功率控制時，首先檢測接收信號的SIR與發射該信號的發射功率P之間的函數關係，在所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時， 停止增大所述發射功率P，與現有技術中不區分接收信號的WR與發射功率P之間的函數關係，而是在接收信號的S^沒有達到SIRtarget時一味增大發射功率P的方案相比，能夠避免由於UE間為了對抗彼此的幹擾而不斷抬升功率導致的幹擾惡性循環。
圖1是不同場景下的上下行鏈路SIR與發射功率P的關係曲線圖。圖2是本發明提供的移動通信系統中的功率控制方法流程圖。圖3是上行鏈路的內環功率控制方法流程圖。圖4是下行鏈路的內環功率控制方法流程圖。圖5是本發明提供的功率控制裝置結構圖。
具體實施例方式在不同的場景下，例如通信環境或通信狀態不同時，無線鏈路質量的SIR與發射功率P的關係依據場景而變化。通常可分為三類場景，場景一為上下行鏈路質量很好，場景二為上下行鏈路質量一般，場景三為上下行鏈路質量很差。對於每類場景下，上下行鏈路 SIR與發送功率P的關係如圖1所示。圖1是不同場景下的上下行鏈路SIR與發射功率P的關係曲線圖。如圖1所示，對於場景一和場景二而言，上下行無線鏈路質量的WR隨著發射功率 P的增大而增大。而對於場景三，起初隨著發射功率P的增大，S^也隨之增大，但隨後S^ 增大到一定值後，隨著發射功率P的增大，sm反而減小。例如，在小區覆蓋邊緣或小區間交疊嚴重及幹擾較大的區域，均存在隨著發射功率P的增加，接收信號SIR反而減小的現象。所以，對於場景三可將功率控制分為常態區與非常態區，其中，S^隨著發射功率 P的增大而增大的區域是常態區，反之，SIR隨著發射功率P的增大而減小的區域稱為非常態區。在非常態區，由於隨著發射功率P的增加，接收信號S^反而減小，因此如果在非常態區仍然採用現有的內環功率控制方法，將導致隨著功率控制的進行整體幹擾提升而最終導致通信質量無法得到改善，功率控制無法發揮提升通信質量的主要作用。本發明的目的是將內環功率控制保持在常態區，避免進入非常態區，以確保在任何場景下，均能發揮功率控制的主要作用，使NODEB或UE以最小的功率發射信號，保證通信質量所需的最小SIR，以達到整體幹擾的最小化。圖2是本發明提供的移動通信系統中的功率控制方法流程圖。如圖2所示，該方法包括步驟201，檢測接收信號的SIR與發射該信號的發射功率P之間的函數關係。步驟202，在所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，停止增大所述發射功率P。本發明可以存儲歷次的接收信號SIR，通過比較發送增大信號發射功率P的TPC命令之前的接收信號S^和發送該TPC命令之後的接收信號SIR的大小關係，確定所述函數關係。具體地，在發送增大所述發射功率P的TPC命令之後的接收信號S^小於發送所述TPC命令之前的接收信號SIR時，確定所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小，反之，確定所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而增大。參照圖1，根據發射功率P的調整過程和歷次發射功率調整對應接收信號WR確定接收信號WR與發射功率P之間的函數關係時，可以採用多種數值處理方法，本發明不對數值處理的方法進行限定，例如可以採用如下方法確定所述函數關係方法一，比較發送增大發射功率P的TPC命令之前和之後的最新接收信號S^之間的大小關係，且僅針對最新的一個TPC命令進行所述比較，根據比較結果確定函數關係。方法二，比較發送增大發射功率P的TPC命令之前和之後的最新接收信號SIR之間的大小關係，且針對最新的多個TPC命令均進行所述比較，根據多次比較的結果確定函數關係。方法三，對發送增大發射功率P的TPC命令之前的多個接收信號S^進行加權得到第一 SIR，對發送該TPC命令之後的多個接收信號S^進行加權得到第二 SIR，通過比較第一 S^和第二 SIR的大小關係確定所述函數關係。
下面以採用方法一進行數值處理為例，對本發明進行介紹。本發明圖2提供的功率控制方法適用於內環功率控制。具體地，在內環功率控制過程中，不但將接收信號S^與外環功率控制過程所確定的SIRtarget進行比較，而且還要將該接收信號WR與用於增大發射功率P的TPC命令之前的接收信號WR進行比較，如果發現隨著發射功率P的增大，當前接收信號S^值(即增大發射功率P之後的接收信號SIR) 比所述TPC命令之前的接收信號S^小，則停止增大發射功率P。本發明提供的功率控制方法中，停止增大發射功率P的具體方法可以為保持發射功率P不變，或者重新確定目標信幹比SIRtarget，然後根據重新確定的SIRtarget進行內環功率控制。其中，為了與現有的功率控制方法兼容，保持功控流程的完整性，一般通過返回外環功率控制過程重新確定目標信幹比SIRtarget。也可以採用其他方法重新確定目標信幹比SIRtarget，例如，將最近一次測量得到的接收信號的S^確定為新的SIRtarget， 或者將最近多次測量得到的接收信號S^進行加權，將加權結果確定為新的SIRtarget。本發明提供的上述功率控制方法可以用於上行鏈路的內環功率控制，也可以用於下行鏈路的內環功率控制。具體地，採用NodeB或UE對上下行鏈路信幹比測量值(S^est) 與外環功率控制設定的滿足業務質量要求的目標信幹比SIRtarget進行比較，並且，通過記錄歷次(每次TPC命令後)測量信幹比SIRest(i)，在發射功率P的增大過程中，比較上次增大發射功率P前後的信幹比測量值SIRest (i-Ι)與SIRest(i)的大小關係，若 SIRest (i) -SIRest (i_l 彡 0，則繼續增大發射功率 P，若 SIRest (i) -SIRest (i_l) SIRtarget，那麼TPC指令為「降低功率」；如果 SIRest(I) SIRtarget，那麼TPC指令為「降低功率」；如果 SIRest (i) < SIRtarget，且 SIRest (i)≥ SIRest (i_l)，那麼 TPC 指令為「升高功率」；如果 SIRest (i) < SIRtarget,且 SIRest (i) < SIRest (i_l)，則停止進一步抬升功率，轉向外環功控，其中SIRtarget由高層調整。在UE側，執行TPC比特的軟判決。具體地，如果判決為「降低功率」，則UE降低發射功率一個功率控制步長；反之如果判決為「升高功率」，則升高發射功率一個功率控制步長。功控步長可以為ldB、2dB或者3dB，具體由網絡層通過專門的消息信元進行設置。圖4是下行鏈路的內環功率控制方法流程圖。如圖4所示，該方法包括步驟401，UE測量接收信號的SIRest (i)，存儲該SIRest (i)。其中S^est (i)是用於與目標信幹比SIRtarget進行比較的第i個接收信號S^ 值，其中i是自然數。步驟402，判斷本次測量得到的S^est (i)是否小於目標信幹比SIRtarget，如果是，執行步驟403，如果否，向基站發送TPC命令。步驟403，判斷本次測量得到的SIRest⑴是否小於上次測量得到的 SIRest (i-1)，如果是，執行步驟404，如果否，向基站發送TPC命令。步驟404，結束內環功率控制，轉向外環功率控制。由圖4可見，圖4與圖3所示流程的區別在於，將圖3中的動作主體進行互換，即由基站執行的動作換為由UE執行，由UE執行的動作換為由基站執行。圖4中SIRest (i)的初始值SIRest (0)的設置方法與圖3中的初始值SIRest (0) 的設置方法相同，此處不贅述。本發明還提供了能夠執行本發明所述功率控制方法的裝置，具體請參見圖5。圖5是本發明提供的功率控制裝置結構圖。如圖5所示，該裝置包括檢測模塊501和控制模塊502。檢測模塊501，用於檢測接收信號的WR與發射該信號的發射功率P之間的函數關係。控制模塊502，用於在所述函數關係為所述S^隨著所述發射功率P的增大而減小時，停止增大所述發射功率P。檢測模塊501可以包括存儲單元和比較單元。所述存儲單元，用於存儲接收信號的SIR。所述比較單元，用於比較發送增大所述發射功率P的TPC命令之後的接收信號S^ 與發送所述TPC命令之前的接收信號SIR的大小關係。所述比較單元，可以包括第一模塊，用於比較發送增大發射功率P的TPC命令之前和之後的最新接收信號S^之間的大小關係，針對最新的一個或多個TPC命令進行所述比較，根據比較結果確定函數關係；或者包括第二模塊，用於對發送增大發射功率P的TPC命令之前的多個接收信號WR進行加權得到第一 SIR，對發送該TPC命令之後的多個接收信號 SIR進行加權得到第二 SIR，通過比較第一 S^和第二 SIR的大小關係確定所述函數關係。控制模塊502，用於在發送增大所述發射功率P的TPC命令之後的接收信號S^小於發送所述TPC命令之前的接收信號SIR時，停止增大所述發射功率P。所述比較單元，進一步包括第三模塊，用於比較接收信號的WR和SIRtarget之間的大小關係。控制模塊502，用於在接收信號的WR小於所述SIRtarget，且發送增大所述發射功率P的TPC命令之後的接收信號S^小於發送所述TPC命令之前的接收信號S^時，停止增大所述發射功率P。控制模塊502，包括用於保持所述發射功率P不變的模塊。控制模塊502，包括一模塊，用於重新確定SIRtarget，以及另一模塊，用於根據重新確定的SIRtarget進行功率控制。控制模塊502，可以包括一模塊，用於返回外環功率控制過程根據誤塊率BLER重新確定SIRtarget ；或者包括另一模塊，用於將最近一次測量得到的接收信號的WR確定為新的SIRtarget，或者將最近多次測量得到的接收信號S^進行加權，將加權結果確定為新的 SIRtarget0可見，本發明提供的功率控制方法和裝置，能夠很好地執行以最小的發射功率滿足鏈路質量的通信要求，使功率控制處於正常狀態，避免功率控制失控引起網絡整體幹擾抬升的惡性循環過程。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
權利要求
1.一種移動通信系統中的功率控制方法，其特徵在於，該方法包括檢測接收信號的信幹比(SIR)與發射該信號的發射功率P之間的函數關係，在所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，停止增大所述發射功率P。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述檢測接收信號的WR與發射該信號的發射功率P之間的函數關係包括存儲接收信號的SIR，在發送增大所述發射功率P的功率控制(TPC)命令之後的接收信號S^小於發送所述TPC命令之前的接收信號SIR時，判定所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該方法包括 比較接收信號的WR和目標信幹比(SIRtarget)，如果接收信號的WR小於所述 SIRtarget,則在所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，停止增大所述發射功率P。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，該方法還包括如果接收信號的S^小於所述SIRtarget，且發送增大所述發射功率P的TPC命令之後的接收信號SIR大於發送所述TPC命令之前的接收信號SIR，則增大所述發射功率P。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，該方法還包括如果所述SIR大於所述SIRtarget，則減小所述發射功率P。
6.根據權利要求1至5任一權利要求所述的方法，其特徵在於，所述檢測接收信號的信幹比(SIR)與發射該信號的發射功率P之間的函數關係包括比較發送增大發射功率P的TPC命令之前和之後的最新接收信號S^之間的大小關係，針對最新的一個或多個TPC命令進行所述比較，根據比較結果確定函數關係；或者，對發送增大發射功率P的TPC命令之前的多個接收信號S^進行加權得到第一 SIR,對發送該TPC命令之後的多個接收信號S^進行加權得到第二 SIR，通過比較第一 S^ 和第二 SIR的大小關係確定所述函數關係。
7.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述停止增大所述發射功率P包括保持所述發射功率P不變。
8.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述停止增大所述發射功率P包括重新確定SIRtarget，根據重新確定的SIRtarget進行功率控制。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述重新確定SIRtarget包括返回外環功率控制過程確定SIRtarget ；或者，將最近一次測量得到的接收信號的S^確定為新的SIRtarget ；或者將最近多次測量得到的接收信號S^進行加權，將加權結果確定為新的 SIRtarget0
10.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，用戶設備(UE)檢測接收信號的WR與發射該信號的發射功率P之間的函數關係，在所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，基站停止增大發射功率P。
11.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，基站檢測接收信號的S^與發射該信號的發射功率P之間的函數關係，在所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，UE停止增大發射功率P。
12.—種移動通信系統中的功率控制裝置，其特徵在於，該裝置包括檢測模塊和控制模塊；所述檢測模塊，用於檢測接收信號的SIR與發射該信號的發射功率P之間的函數關係；所述控制模塊，用於在所述函數關係為所述WR隨著所述發射功率P的增大而減小時， 停止增大所述發射功率P。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述檢測模塊包括存儲單元和比較單元；所述存儲單元，用於存儲接收信號的SIR ；所述比較單元，用於比較發送增大所述發射功率P的TPC命令之後的接收信號S^與發送所述TPC命令之前的接收信號SIR的大小關係；所述控制模塊，用於在發送增大所述發射功率P的TPC命令之後的接收信號SIR小於發送所述TPC命令之前的接收信號SIR時，停止增大所述發射功率P。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述比較單元，包括第一模塊，用於比較發送增大發射功率P的TPC命令之前和之後的最新接收信號WR之間的大小關係，針對最新的一個或多個TPC命令進行所述比較，根據比較結果確定函數關係；或者包括第二模塊，用於對發送增大發射功率P的TPC命令之前的多個接收信號S^進行加權得到第一 SIR，對發送該TPC命令之後的多個接收信號S^進行加權得到第二 SIR，通過比較第一 S^和第二 SIR的大小關係確定所述函數關係。
15.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述比較單元，進一步包括第三模塊，用於比較接收信號的WR和SIRtarget之間的大小關係；所述控制模塊，用於在接收信號的WR小於所述SIRtarget，且發送增大所述發射功率 P的TPC命令之後的接收信號S^小於發送所述TPC命令之前的接收信號S^時，停止增大所述發射功率P。
16.根據權利要求12或13或14或15所述的裝置，其特徵在於， 所述控制模塊，包括用於保持所述發射功率P不變的模塊。
17.根據權利要求12或13或14或15所述的裝置，其特徵在於，所述控制模塊，包括一模塊，用於重新確定SIRtarget，以及另一模塊，用於根據重新確定的SIRtarget進行功率控制。
18.根據權利要求17所述的裝置，其特徵在於，所述控制模塊，包括一模塊，用於返回外環功率控制過程，根據誤塊率BLER重新確定 SIRtarget ；或者包括另一模塊，用於將最近一次測量得到的接收信號的S^確定為新的 SIRtarget，或者將最近多次測量得到的接收信號WR進行加權，將加權結果確定為新的 SIRtarget0
全文摘要
本發明實施例公開了一種移動通信系統中的功率控制方法和裝置。該方法包括檢測接收信號的信幹比(SIR)與發射該信號的發射功率P之間的函數關係，在所述函數關係為所述SIR隨著所述發射功率P的增大而減小時，停止增大所述發射功率P。避免由於UE間為了對抗彼此的幹擾而不斷抬升功率導致的幹擾惡性循環。
文檔編號H04W52/12GK102547949SQ20101061830
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者刁一新, 吳傑, 帥敏, 張桂榮, 蔡偉明, 陶建華 申請人:中國移動通信集團江蘇有限公司