CN100409601C - 一种码分多址系统前向功率过载控制方法 - Google Patents

一种码分多址系统前向功率过载控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种码分多址系统前向功率过载控制方法，包括统计系统的每帧总发射功率；每过载周期对本周期内的历史总发射功率进行平均，得到本过载周期内的系统总发射功率；将本过载周期内的系统总发射功率与预设置的多级过载控制门限进行比较，判断系统的功率负载情况；如果系统总发射功率大于最低设置门限值P1，则开始进行相应的过载控制操作。本发明综合考虑了过载控制的控制速度和有效性及系统功率资源利用的效率，在保证系统安全可靠运行的基础上提高了系统的容量。

Description

一种码分多址系统前向功率过载控制方法
技术领域
本发明涉及一种无线通讯系统的功率控制方法，尤其是码分多址(CDMA)通讯系统中的前向功率过载控制技术。
背景技术
通常，用于数字蜂窝移动通信的无线扩频通信技术有三种：频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。其中前两种多址方式FDMA和TDMA，每条话路占用一定的频宽或时宽，当频率复用系数一定时，小区的话路容量就确定了。而另一种多址方式CDMA在提高系统容量、缓解有限频带与无限用户需求之间的矛盾，满足运营者对高容量、廉价、高效的移动通信需要等方面却具有较大优越性。CDMA就是每个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。在接收机端，信号用相关器加以分离，该相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱，凡不匹配该用户二进制序列的信号就不被压缩带宽。这样，只识别和提取出有用信号。决定CDMA系统容量的主要参数有处理增益、所需的信噪比(Eb/No)、话音激活系数、频率复用效率和扇区数目等，此外还受具体的地理环境、背景噪声、外部干扰等条件的影响。
就CDMA系统而言，其反向链路的容量主要受限于其他用户的干扰。当小区内用户数增多，对有用信号的干扰也越大，可以证明，一定环境和条件下，要达到一定的信噪比，小区内能容纳的用户数是一定的。而前向链路的容量则主要受限于系统功率。随着小区内用户数的增多，移动台接收到的干扰增大，要满足同样解调信噪比，所需的有用信号就得增大，这便要求基站的发射功率增大，该发射功率的增大又会对别的用户造成干扰，也需要增大该用户的基站发射功率，直至基站发射功率耗尽。可见，对CDMA系统的前向链路要达到在保证通信质量的前提下提高容量，缓解有限频带和巨大用户数之间的矛盾，必须对系统的功率资源进行有效的管理。这种有效管理包括两个方面：一方面要实现对用户功率的精确控制，在满是用户通信质量要求的基础上尽量减少发射功率，以避免对其它用户的干扰和提高系统容量。另一方面，在对单个用户进行功率精确控制的同时，也需要对系统总发射功率进行控制，以保证系统在其覆盖范围内运行的安全性和可靠性。
本发明主要是着眼于对基站的总发射功率进行管理，也就是在系统中引入功率过载控制机制。对于某一基站，若产生功率过载，超过系统最大允许发射功率值，则不能保证导频的发射功率百分比，就可能会引起覆盖、软切换方面的问题，导致系统的不可靠和不稳定。总发射功率过大引起的过载还会增大对相邻频段无线环境的干扰，造成污染，不能满足关于发射功率的有关标准。而且，随着高速数据业务的引入，基站总发射功率的变化速度和变化幅度都会加剧，使系统功率过载的概率大大增加。
在目前的功率过载控制方法中，一般是监控基站的总发射功率，然后进行过载控制。美国专利US006094585，“CDMA FORWARD LINK POWEROVERLOAD CONTROL IN A BASE STATION”，其基本技术方案是对前向链路发射功率以码片速率进行采样，每帧作一次平均。系统根据该帧功率平均值在系统达到危害状态前拒绝或阻塞新的功率要求。该方法只提出拒绝或阻塞新的功率要求，而对系统的当前用户功率状况未加以控制，另一方面，该方法为保证系统安全留有太多裕量从而减少了系统的容量。另一美国专利US006067659，“METHOD AND SYSTEM FOR ALLOCATING TRANSMIT POWER TOSUBSCRIBER UNITS IN A WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEM”，则提出，在传输用户数据时，基于用户要求的发射功率有一分配发射功率，根据用户的优先级和分配的发射功率大小进行排序，当分配的总发射功率超过最大允许发射功率时，按排序的优先级对发射功率进行限制。该方法增大系统的复杂度，尤其在用户密集区或负载较重时，会极大增加处理器的负担。
发明内容
本发明的目的是提供一种前向功率过载控制的方法，在保证系统安全可靠运行的前提下，提高系统容量。
为实现发明目的，本发明提出的方法主要包括以下步骤：
(1)统计系统的每帧总发射功率；
(2)每过载周期对本周期内的每帧总发射功率进行平均，得到本过载周期内的系统总发射功率；
(3)将本过载周期内的系统总发射功率与预设置的多级过载控制门限进行比较，判断系统的功率负载情况；
(4)如果系统总发射功率大于最低设置门限值P1，则开始进行相应的过载控制操作：
(4.1)若系统属于一级过载，则判断系统中是否有数据业务信道，若有则释放该数据业务信道；
(4.2)若系统属于二级过载，除了进行(4.1)的操作外，还要阻塞新呼叫的接入；
(4.3)若系统属于三级过载，除了进行(4.2)的操作外，还要阻塞软切换的加入；
(4.4)若系统属于四级过载，除了进行(4.3)的操作外，还要禁止现有用户的功率增长要求。
所述的前向功率过载控制方法，所述步骤(1)包括：
统计信道板上各扇区的发射功率，并记录全球定位系统(GPS)时间；然后将各信道板上同一帧内相同扇区的发射功率进行累加，得到每帧总发射功率。
所述的前向功率过载控制方法，所述步骤(4.4)中的禁止现有用户的功率增长要求，可以是：修改信道增益上限值为当前信道增益值，系统对各信道的功率控制在该上限值内进行。
所述的前向功率过载控制方法，所述步骤(4.4)中的禁止现有用户的功率增长要求，还可以是：调整所有信道的原设增益上限值，使其下降一个百分比，系统对各信道的功率控制在下降后的增益上限值内进行。
相对于现有方法，本发明的方法采用多级过载控制，根据系统的不同负载情况确定对不同功率要求的阻塞，在系统负载较重时除阻塞外还禁止现有用户功率的增长，实现迅速的过载功控效果，综合考虑过载控制的控制速度和有效性及系统功率资源利用的效率，在保证系统安全可靠运行的基础上提高子系统的容量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明。
图1是前向功率控制流程和前向功率过载控制流程的关系示意图。
图2是本发明提出的前向功率过载控制流程图。
图3是图2中的步骤250的流程图。
具体实施方式
前向功率过载控制和前向功率控制密切相关，两者的关系可用图1清楚地表示，图中的细实箭头表示外环功率控制，粗实箭头表示功率过载控制，虚箭头表示内环功率控制。前向功率控制分外环功率控制和闭环功率控制。外环功率控制在手机(MS)侧实现，闭环功率控制由基站(BTS)和手机共同实现。外环功率控制是这样实现的：当手机接收到前向帧时，进行解调解码100，得到帧质量信息和Eb/No，利用帧质量信息统计前向帧的误帧率110，与系统设定的误帧率(表征通话质量)进行比较，来调整设定的Eb/No门限值120。从解调信息中得到Eb/No140，然后与外环功控的Eb/No门限值进行比较130，得到闭环功率控制比特150，插入到反向功控子信道(RC3以上)或反向业务帧中(RC1和RC2)发给基站，基站解调出反向业务帧中的功率控制比特160，并提取功率控制比特170，利用该功率控制比特调整信道增益180。为了系统的安全可靠运行，引入本发明提出的功率过载控制方法，如图中的粗实箭头所示，周期性地统计系统的总发射功率状况，确定系统的负载情况，然后与预设置的过载功控门限值进行比较，判断系统的过载状况190，如果系统过载，则根据过载程度来进行过载控制操作，保证系统的安全性和可靠性。
图2是本发明提出的前向功率过载控制流程图。首先统计系统的每帧总发射功率210，一般来讲，这也可以通过系统的硬件来实现，直接从射频处读取该功率值。本发明是这样实现的：统计信道板上各扇区的发射功率，并记录全球定位系统(GPS)时间；将各信道板上同一帧内相同扇区的发射功率进行累加，得到每帧总发射功率。然后对本过载周期内的每帧总发射功率进行平均，得到本过载周期内的系统总发射功率220。再将本过载周期内的系统总发射功率与预设置的多级过载控制门限进行比较，判断系统的功率负载情况230。本发明设置了对应四个门限值P1，P2，P3，P4，且P1＜P2＜P3＜P4。根据系统的功率负载情况确定系统的过载状况，当统计得到的系统总发射功率P＞P1时，逐级进行判断240并启动相应的过载控制操作250。
图3是图2中的过载判断部分，包含在250中，当统计得到的系统总发射功率P＜P1，表示系统未过载，不作任何过载控制操作；当P1＜P＜P2，为一级过载，此时进行320的过载操作，即如果系统中有数据业务信道(F-SCH，前向补充信道)，则开始释放F-SCH；当P2＜P＜P3，为二级过载，除要释放F-SCH外，还要开始340的过载操作，即阻塞新呼叫的接入；当P3＜P＜P4，为三级过载，除要释放F-SCH、阻塞新呼叫的接入，还要开始360的过载操作，即阻塞软切换的接入；当P＞P4，为四级过载，此时除要释放F-SCH、阻塞新呼叫的接入、阻塞软切换的接入外，还要禁止各信道的功率上升要求380，这可以通过两种方法来实现：修改信道增益上限值为当前信道增益值，系统对各信道的功率控制在该上限值内进行，或者，调整所有信道的原设增益上限值，使其下降一个百分比，系统对各信道的功率控制在下降后的增益上限值内进行。这样，经过调整之后的系统总功率就不会超过过载判断时刻的系统总功率，而此时已阻塞所有的系统功率请求，故系统功率总体趋势必为下降，达到过载控制的目的。

Claims (4)

1. 一种码分多址系统前向功率过载控制方法，其特征在于主要包括以下步骤：
(1)统计系统的每帧总发射功率；
(2)每过载周期对本周期内的每帧总发射功率进行平均，得到本过载周期内的系统总发射功率P；
(3)将本过载周期内的系统总发射功率P与预设置的多级过载控制门限P1，P2，P3，P4，且P1＜P2＜P3＜P4，进行比较，判断系统的功率负载情况；
(4)如果系统总发射功率P大于最低设置门限值P1，则开始进行相应的过载控制操作：
(4.1)若P1＜P＜P2，系统属于一级过载，则判断系统中是否有数据业务信道，若有则释放该数据业务信道；
(4.2)若P2＜P＜P3，系统属于二级过载，除了进行(4.1)的操作外，还要阻塞新呼叫的接入；
(4.3)若P3＜P＜P4，系统属于三级过载，除了进行(4.2)的操作外，还要阻塞软切换的加入；
(4.4)若P＞P4，系统属于四级过载，除了进行(4.3)的操作外，还要禁止现有用户的功率增长要求。
2. 如权利要求1所述的前向功率过载控制方法，其特征在于所述步骤(1)包括：
统计信道板上各扇区的发射功率，并记录全球定位系统时间；然后将各信道板上同一帧内相同扇区的发射功率进行累加，得到每帧总发射功率。
3. 如权利要求1或2所述的前向功率过载控制方法，其特征在于所述步骤(4.4)中的禁止现有用户的功率增长要求是指：修改信道增益上限值为当前信道增益值，系统对各信道的功率控制在该上限值内进行。
4. 如权利要求1或2所述的前向功率过载控制方法，其特征在于所述步骤(4.4)中的禁止现有用户的功率增长要求是指：调整所有信道的原设增益上限值，使其下降一个百分比，系统对各信道的功率控制在下降后的增益上限值内进行。
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