CN100391267C

CN100391267C - 无线通信网络及系统、基站及其控制器、以及控制方法

Info

Publication number: CN100391267C
Application number: CNB001089137A
Authority: CN
Inventors: 帕特里克·布兰克
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: EP1067706B1; JP4272182B2; CN101262261B; US6430398B1; JP2007053780A; JP2000354004A; CN1275038A; JP2005328561A; JP4270714B2; ES2216459T3; JP2006333532A; DE69915811D1; CN101262261A; EP1067706A1; DE69915811T2

Abstract

一种使用功率控制环(1)和调整程序(2)提高移动无线通信系统性能的方法，所述功率控制环根据传输质量目标值控制功率，所述调整程序用于调整所述传输质量目标值，在该方法中根据所述功率控制环围绕所述传输质量目标值的收敛估计(3)来控制(4)所述调整程序。

Description

无线通信网络及系统、基站及其控制器、以及控制方法

本发明一般涉及移动无线通信系统。

本发明尤其涉及在这种系统中使用的功率控制以(在服务质量、容量等方面)提高性能。

本发明尤其适用于CDMA(“码分多址”)类型的移动无线通信系统。本发明尤其适用于UMTS(“通用移动电信系统”)。

在CDMA系统中使用的一种功率控制是所谓的闭环功率控制。

闭环一般在快速的基础上运行以通过将合适的功率控制命令发回发射机来围绕传输质量目标值(通常是SIR_目标值)调整传输质量(通常用SIR或“信噪比”表示)。因此，当所估计的SIR低于SIR_目标值时，闭环向发射机发回“上调”功率控制命令，反之，向发射机发回“下调”功率控制命令。

一般通过所谓的外环调整SIR_目标值。外环通常在速度较低的基础上运行以围绕服务质量目标值(通常是BER或FER目标值)调整服务质量(通常用BER、“误比特率”、FER、或“帧出错率”表示)。因此，当所估计的BER或FER高于BER或FER目标值时，外环增加SIR_目标值，反之则降低。

这样一种实施可能导致这种情况，即不必要地增加SIR_目标值，从而不必要地增加系统中的干扰电平。

在诸如发射机已经达到其最大发射功率或系统已经过载时的情况下，更可能出现这种情况。在这些情况下，无用地增加SIR_目标值，而不能导致任何质量上的提高。这可以被视为本质上的缺陷，只要这些情况适用，则SIR_目标值可能达到过高的一个值，当这些情况不适用时，将导致在高于所必需的电平上设置发射功率，因而不必要地增加系统中的干扰电平，直到该算法再次达到一个正确值。

通常在接收机侧上执行外环，以降低质量测量和SIR_目标设置之间的适应延时。然而，接收机可能无法知道为何使用当前的SIR_目标值不能维持服务质量，并如上所述，可能试图增加当前的SIR_目标值，即使例如由于网络过载而不能达到当前的SIR_目标值。

因此，需要提供一种避免这些缺点的功率控制方法。

因此，本发明的一个目的是使用功率控制环和调整程序来提高移动无线通信系统性能的一种方法，所述功率控制环根据传输质量目标值控制功率，所述调整程序用于调整所述传输质量目标值，在该方法中根据所述功率控制环围绕所述传输质量目标值的收敛估计来控制所述调整程序。

根据本发明的另一个目的，所述调整程序的所述控制包括：如果所述功率控制环未围绕所述传输质量目标值收敛，则不执行任何调整。

根据本发明的另一个目的，通过确定所估计的平均传输质量和所述传输质量目标值之间的差值是否在给定的容限内来估计所述功率控制环的收敛。

根据本发明的另一个目的，确定所述容限以考虑功率控制误差。

根据本发明的另一个目的，根据无线电条件优化所述容限。

根据本发明的另一个目的，所述容限依据所述调整要求增加还是降低所述传输质量目标值而不同。

根据本发明的另一个目的，在一个平均周期上估计所述估计平均传输质量，该平均周期足够长以使所述功率控制环能收敛，但不能太长以致无法考虑功率控制要求中的快速变化。

根据本发明的另一个目的，根据无线电条件优化所述平均周期。

根据本发明的另一个目的，通过确定在表示估计平均传输质量的连续值之中是否有至少一个值高于所述传输质量目标值和至少一个值低于所述传输质量目标值，估计所述环的收敛。

根据本发明的另一个目的，所述传输质量用信噪比(SIR)表示。

根据本发明的另一个目的，所述调整程序是一个外环，该环围绕服务质量目标值调整服务质量。

根据本发明的另一个目的，所述移动无线通信系统是CDMA类型的。

根据本发明的另一个目的，使用上行链路功率控制环和上行链路调整程序，在所述移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行所述功率控制，并根据所述上行链路功率控制环收敛的估计控制所述上行链路调整程序。

根据本发明的另一个目的，使用下行链路功率控制环和下行链路调整程序，在所述移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行所述功率控制，并根据所述下行链路功率控制环收敛的估计控制所述下行链路调整程序。

本发明的另一个目的是用于执行这种方法的一种移动无线通信网络，所述移动无线通信网络包括：用于执行所述上行链路功率控制环的装置，用于执行所述上行链路调整程序的装置，和用于根据所述上行链路功率控制环收敛的估计控制所述上行链路调整程序的装置。

根据本发明的另一个目的，所述移动无线通信网络包括至少一个基站和至少一个基站控制器，所述基站包括用于执行所述上行链路功率控制环的装置，所述基站控制器包括用于执行所述上行链路调整程序的装置。

根据本发明的另一个目的，这种网络的基站包括：

-用于执行所述上行链路功率控制环收敛估计所需测量的装置；

-用于向基站控制器发送所述测量的装置。

根据本发明的另一个目的，这种网络的基站控制器包括；

-用于从基站接收所述测量的装置，

-用于根据所述测量估计所述上行链路功率控制环收敛并根据所述估计控制所述上行链路调整程序的装置。

本发明的另一个目的是用于执行这种方法的一种移动站，所述移动站包括：用于执行所述下行链路功率控制环的装置，用于执行所述下行链路调整程序的装置，和用于根据所述下行链路功率控制环收敛估计控制所述上行链路调整程序的装置。

根据本发明的另一个目的，这种移动站包括：

-用于执行所述下行链路功率控制环收敛估计所需测量的装置；

-用于根据所述测量估计所述下行链路功率控制环收敛并根据该收敛控制所述下行链路调整程序的装置。

根据本发明的另一个目的，这种移动站还包括用于从移动无线通信网络接收所述下行链路功率控制环收敛的所述估计所需参数的装置。

根据下述说明书并结合附图，本发明的这些和其它目的将变得更明显。

-图1用于说明根据本发明的一种方法，

-图2用于说明UMTS系统的无线接入网或“UTRAN”(“UMTS陆地无线电接入网”)的常规结构，

-图3用于说明可以在诸如UTRAN的基站或节点B的实体中或在诸如UTRAN的基站控制器或SRNC的实体中用于为上行链路功率控制执行根据本发明的一种方法的装置的例子，

-图4用于说明可以在移动站或用户装置(UE)中为下行链路功率控制执行根据本发明的一种方法的装置的例子。

因此，本发明的目的是使用功率控制环和调整程序提高移动无线通信系统性能的一种方法，所述功率控制环根据传输质量目标值控制功率，所述调整程序用于调整所述传输质量目标值，在该方法中根据所述功率控制环围绕所述传输质量目标值收敛的估计来控制所述调整程序。

这种方法可以用图1表示，在图1中：

·1指功率控制环，

·2指所述调整程序，

·3指所述功率控制环收敛的估计，

·4指根据所述收敛控制所述调整程序。

通常，这种方法能够通过优化调整程序来优化性能。

尤其是，如果所述功率控制环未围绕该目标值收敛，通过保证不执行传输质量目标值的调整，能避免上述缺点。

特别是，通过考虑当前的情况，在该情况下调整程序是如上所述的外环算法，功率控制环是如上所述的闭环，这可以用下述算法表示：

如果外环算法请求改变SIR_目标，

如果闭环功率控制已经收敛，则接受请求

否则拒绝请求。

这种算法实施的一个例子可以表示如下：

如果(Avgd_FER＜FER_目标)和(|SIR_av-SIR_目标|＜η)，SIR_目标＝SIR_目标-SIR_{dec_step}

如果(Avgd_FER＞FER_目标)和(|SIR_av-SIR_目标|＜ε)，SIR_目标＝SIR_目标-SIR_{inc_step}

在该例子中，SIR_{inc_step}和SIR_{dec_step}是用于更新(分别为增加和降低)SIR_目标值的指定步骤。

在该例子中，(Avgd_FER＜FER_目标)或(Avgd_FER＞FER_目标)是外环请求更新SIR_目标的条件，其中：

·Avgd_FER是在给定周期上平均的所测量FER。可以使用诸如块出错率、对于分组业务的RLC中PDU的重传次数等其它质量参数。

·FER_目标是为载体业务指定的FER目标值(在呼叫或通话建立时给出)。

在该例子中，通过确定所估计平均传输质量和所述传输质量目标值之间的差值是否在给定容限内估计功率控制闭环的收敛，即，如果

(|SIR_av-SIR_目标|＜η)或(|SIR_av-SIR_目标|＜ε)

其中：

·SIR_目标是由外环算法设置和由闭环功率控制使用的SIR目标值

·SIR_av是在给定平均周期上测量和平均的SIR。该平均周期是可以根据无线电条件优化的系统参数。它应当至少在SIR_目标值最后变化之后开始，应当足够长以允许闭环达到新值，但不应当太长以致在诸如过载的情况下无法识别快速变化。

·ε，η是考虑功率控制误差时SIR_av测量和SIR目标值之间差值的相关容限(用于分别需要增加和降低SIR_目标的情况)。也可以根据无线电条件优化这些参数。

可以假设其它的例子以估计闭环功率控制的收敛。例如，当SIR_av的连续值之中有至少一个值低于SIR_目标和至少一个值高于SIR_目标时，可认为闭环已经收敛。

此外，应当注意除SIR之外的参数也可以用于估计闭环功率控制的收敛，以考虑较差SIR估计情况下的不精确测量(尤其对于较低的SIR值)。

本发明可以应用于上行链路功率控制、下行链路功率控制、或上行链路和下行链路功率控制。

与已知方法相比较，根据本发明的方法可能要求执行附加测量以及附加信令。

例如，下面将公开本发明在UMTS的UTRAN结构上的应用。

如图2所示，当前的UTRAN结构包括；

-基站，称作“节点B”，经称作“Uu”的无线电接口与移动站或“用户装置”(UE)通信，

-基站控制器，称作“无线电网络控制器”或RNC，经称作“Iub”的接口与节点B通信(每个RNC控制多个节点B)。

在这种结构中，对于上行链路功率控制，闭环目前在节点B中执行，而外环目前在RNC中执行；对于下行链路功率控制，目前在UE中同时执行两个环。

因而，根据本发明的方法可能要求在节点B中为上行链路功率控制和在UE中为下行链路功率控制执行附加测量，以及在接口Iub上在节点B和RNC之间为上行链路功率控制执行附加信令。

如图3所示，因此除了可能是典型的并在此省略的装置之外，节点B可包括：

-装置10，用于执行上行链路功率控制环收敛估计所需的测量，

-装置11，用于向RNC发送所述测量。

如图3所示，因此除了可能是典型的并在此省略的装置之外，RNC可包括：

-装置13，用于从节点B接收所述测量，

-装置14，用于根据所述测量估计所述上行链路控制环的收敛，并用于根据该估计控制上行链路调整程序或上行链路外环。

诸如10、11、13、14的装置协同工作以为上行链路功率控制执行上述方法。对于本领域的技术人员来说，这些装置并不需要与它们上面被公开的功能相比更全面的公开。另外，可以根据这种类型的系统中已知类型的信令程序来执行所需信令，因而对于本领域的技术人员来说，也不需要更全面的公开。

例如，收敛估计所需要的和由节点B经Iub接口发送给RNC的测量可以在带内与数据PDU(“分组数据单元”)一起或在带外发送。

例如，可以在带内为每个上行链路数据帧发送诸如SIR_av的测量(例如在数据帧传输时间周期上平均的SIR)。

如图4所示，除了可能是典型的并在此省略的装置之外，用户单元UE可包括：

-装置15，用于执行下行链路功率控制闭环收敛估计所需的测量，

-装置16，用于根据所述测量估计所述收敛，并根据该估计控制下行链路调整程序或下行链路外环。

因此，下行链路功率控制不需要附加信令。

然而，在网络控制所述下行链路调整控制的情况下，将需要收敛估计所需的参数，例如可能需要向每个UE发送诸如在上面公开的例子中提到的参数ε。例如ε的参数也可以由UE根据过去的测量估计。

对于下行链路功率控制，例如15、16的装置协同工作以执行上面公开的方法。对于本领域的技术人员来说，这些装置并不需要与它们上面被公开的功能相比更全面的公开。

Claims

1.一种使用功率控制环(1)和调整程序(2)提高移动无线通信系统性能的方法，所述功率控制环根据传输质量目标值控制功率，所述调整程序用于调整所述传输质量目标值，在该方法中根据围绕所述传输质量目标值所述功率控制环的收敛估计(3)来控制(4)所述调整程序。

2.根据权利要求1的方法，其中所述调整程序的所述控制包括：如果所述功率控制环未围绕所述传输质量目标值收敛，则不执行任何调整。

3.根据权利要求1的方法，其中所述调整程序的所述控制包括：如果所述功率控制环未围绕所述传输质量目标值收敛，则不增加所述传输质量目标值。

4.根据权利要求1、2或3的方法，其中通过比较所测量的平均传输质量和所述传输质量目标值来估计围绕所述传输质量目标值所述功率控制环的收敛。

5.根据权利要求1、2或3的方法，其中通过确定在表示估计平均传输质量的连续值当中是否有至少一个值高于所述传输质量目标值和至少一个值低于所述传输质量目标值，估计所述功率控制环的收敛。

6.根据权利要求1、2或3的方法，其中通过确定所估计的平均传输质量和所述传输质量目标值之间的差值是否在给定的容限内来估计所述功率控制环的收敛。

7.根据权利要求6的方法，其中确定所述容限以考虑功率控制误差。

8.根据权利要求6的方法，其中根据无线电条件优化所述容限。

9.根据权利要求6的方法，其中所述容限依据所述调整要求增加还是降低所述传输质量目标值而不同。

10.根据权利要求6的方法，其中在一个平均周期上估计所述估计平均传输质量，该平均周期足够长以使所述功率控制环能收敛，但不能太长以致于无法考虑功率控制要求中的快速变化。

11.根据权利要求10的方法，根据无线电条件优化所述平均周期。

12.根据权利要求7至11中任一权利要求的方法，其中所述传输质量用信噪比表示。

13.上根据权利要求7至11中任一权利要求的方法，其中所述调整程序是一个外环算法，该外环算法围绕服务质量目标值调整服务质量。

14.根据权利要求7至11中任一权利要求的方法，其中所述移动无线通信系统是CDMA类型的。

15.根据权利要求7至11中任一权利要求的方法，其中使用上行链路功率控制环和上行链路调整程序，在所述移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行所述功率控制，并根据所述上行链路功率控制环收敛的估计控制所述上行链路调整程序。

16.根据权利要求7至11中任一权利要求的方法，其中使用下行链路功率控制环和下行链路调整程序，在所述移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行所述功率控制，并根据所述下行链路功率控制环收敛的估计控制所述下行链路调整程序。

17.一种用于执行根据权利要求15的方法的移动无线通信网络，所述移动无线通信网络包括：用于执行所述上行链路功率控制环的装置，用于执行所述上行链路调整程序的装置，和用于根据所述上行链路功率控制环收敛的估计控制所述上行链路调整程序的装置。

18.根据权利要求17的移动无线通信网络，所述移动无线通信网络包括至少一个基站和至少一个基站控制器，所述基站包括用于执行所述上行链路功率控制环的装置，所述基站控制器包括用于执行所述上行链路调整程序的装置。

19.一种根据权利要求18的移动无线通信网络的基站，包括：

-装置(10)，用于执行所述上行链路功率控制环收敛估计所需的测量；

-装置(11)，用于向基站控制器发送所述测量。

20.一种根据权利要求18的移动无线通信网络的基站控制器，包括：

-装置(13)，用于从基站接收所述上行链路功率控制环收敛估计所需的测量，

-装置(14)，用于根据所述测量估计所述上行链路功率控制环收敛，并用于根据所述估计控制所述上行链路调整程序。

21.一种用于执行根据权利要求16的方法的移动站，所述移动站包括：用于执行所述下行链路功率控制环的装置，用于执行所述下行链路调整程序的装置，和用于根据所述下行链路功率控制环收敛估计控制所述上行链路调整程序的装置。

22.根据权利要求21的移动站，其中用于根据围绕所述传输质量目标值所述下行链路功率控制环的收敛估计控制所述下行链路调整程序的所述装置包括一装置，用于在所述功率控制环未围绕所述传输质量目标值收敛时，不增加所述传输质量目标值。

23.根据权利要求21或22的移动站，还包括一装置，用于通过比较所测量的平均传输质量和所述传输质量目标值来估计围绕所述传输质量目标值所述功率控制环的收敛。

24.根据权利要求21的移动站，包括：

-装置(15)，用于执行所述下行链路功率控制环收敛估计所需的测量；

-装置(16)，用于根据所述测量估计所述下行链路功率控制环的收敛，并用于根据该收敛控制所述下行链路调整程序。

25.根据权利要求24的移动站，还包括用于从移动无线通信网络接收所述下行链路功率控制环收敛的所述估计所需参数的装置。

26.一种移动无线通信系统，包括至少一个根据权利要求21至25中任一权利要求所述的移动站。