CN100413222C - 用于确定下行公共信道功率控制的目标信干比的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种下行链路开环功率控制的SIR目标值产生方法和系统,该方法包括如下步骤:一个统计步骤,在RNC中,统计承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和DTCH二者中至少一个对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息;以及一个SIR目标值获得步骤,将所述关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息送入一个SIR目标值跟踪环路,以获得用于下行链路开环功率控制的SIR目标值。
Description
技术领域
本发明涉及码分多址(CDMA)系统中下行链路公共信道功率控制的方法。更具体地说,本发明涉及在下行链路公共信道中采用慢速功率控制技术时目标信干比(SIR)的确定方法。
背景技术
码分多址(CDMA)系统是一个典型的干扰受限系统,任何一个用户的有用功率,都将成为对其他用户的干扰。因此,功率控制技术作为一种重要的减小信道间干扰的手段,在CDMA系统中得到了广泛的应用。功率控制根据控制方式的不同,分为闭环功率控制和开环功率控制两大类。其中,闭环功率控制是通过接收端对接收信号干扰比(SIR)与其目标值进行比较,并将由此产生的功率控制命令通过反向链路反馈回发送端来进行功率控制的,因此仅适用于存在双向无线链路的专用信道;开环功率控制不需要双向信道,它直接由发送端根据一定的策略控制其发射功率,对只存在单向链路的公共类型信道,其功率控制只能通过开环方式进行。与闭环功率控制相比,开环功率控制的控制速率和控制精度都较低。
在3GPP的宽带码分多址(WCDMA)系统中,存在多种公共类型的下行物理信道,如公共导频信道(CPICH)、同步信道(SCH)、第一公共控制物理信道(P-CCPCH)、第二公共控制物理信道(S-CCPCH)、寻呼指示信道(PICH)、接入指示信道(AICH)等。其中,除了S-CCPCH外,各个下行公共物理信道的功率是与小区的容量和覆盖等网络规划参数相关的,一般由网络规划过程确定并以相对固定的功率电平进行发射。
S-CCPCH用于承载前向接入信道(FACH)和寻呼信道(PCH)两种传输信道,它既可以单独承载FACH或PCH,也可以同时复用这两种传输信道。其中,PCH用于承载逻辑信道PCCH(寻呼控制信道),FACH用于承载广播控制信道(BCCH)、公共控制信道(CCCH)、公共业务信道(CTCH)、专用控制信道(DCCH)、专用业务信道(DTCH)等多种逻辑信道。关于这些信道及其复用方式的详细描述,可以参考3GPP的规范3GPP TS 25.211、3GPP TS 25.321、3GPP TS 25.301、3GPP TS25.302等文档,关于S-CCPCH的用法,可以参考3GPP的规范TS 25.331、TS 25.302、TS 25.304等文档。
在S-CCPCH承载的FACH所承载的逻辑信道中,DTCH和DCCH仅存在于无线资源控制层(RRC)的连接模式(RRCConnected Mode)的CELL_FACH状态中。一个FACH可能承载不同用户设备(UE)的DTCH和DCCH逻辑信道,通过FACH信道的媒体接入控制(MAC)头的UE-ID域来区分不同的用户。其中,DCCH用于承载处于CELL_FACH状态下的RRC连接激活的UE的RRC信令,DTCH则用于承载小数据量的用户数据。关于RRC信令及其不同模式与状态的详细描述,可以参考3GPP的规范TS 25.331文档。
与CELL_DCH状态下无线网络控制器(RNC)需要为一个RRC连接分配一对专用物理信道相比,CELL_FACH状态下的多个UE的下行链路可以分时复用一个S-CCPCH,上行链路则通过随机接入信道(RACH)传输数据或信令,因此,采用CELL_FACH状态的RRC连接可以减少对有限的无线资源的占用,从而有效提高系统容量。在无线资源管理器(RRM)策略中,对那些上、下行都只需要发送少量数据的UE,通过控制其进入CELL_FACH状态,而不是CELL_DCH状态,来提高无线资源的利用率。
然而,如果不对S-CCPCH进行适当的功率控制,为了使小区内的所有用户都能正确地接收,所有的S-CCPCH只能简单地以足够高的相对固定的功率发送,以保证对整个小区的覆盖。这样,当处于CELL_FACH状态的UE达到一定的数量后,由此产生的干扰将较大地影响系统性能,从而抵消由于采用RACH/FACH进行小数据量传输而带来的好处。
因此,只有对S-CCPCH采取一定的功率控制措施,才能有效改善下行链路性能。如前所述,S-CCPCH是公共类型的信道,没有对应的专用上行信道,因此,只能采用开环功率控制的方式,实现慢速的功率控制。在题为“码分多址系统中下行链路公共信道开环功率控制方法”的中国专利申请第02143793.9号中提出了一种针对FACH承载的DCCH和DTCH进行慢速功率控制的方法。
在该方法的实施中,要求为每个处于CELL_FACH状态且DCCH/DTCH已建立的UE,建立一个相应的SIR跟踪环路,该SIR跟踪环路与闭环功率控制中的外部功率控制环路类似。图1给出了一个典型的SIR跟踪环路的结构框图。为了跟踪UE当前所需的SIR,UE应当在RACH承载的上行DCCH上,将接收的FACH上的DCCH和DTCH的接收质量测量值,通过RRC测量报告上报给RNC,而RNC则将该接收质量测量值作为SIR跟踪环路的输入,从而得到UE当前所需的SIR。其中,UE对FACH上的DCCH和DTCH的接收质量的测量值,典型的就是传输块错误率(BLER)。
但是,在当前的WCDMA标准中,UE的测量报告尚不支持下行链路BLER的测量。因此,为了能在当前的WCDMA系统中有效实施下行链路公共信道开环功率控制方法,需要解决基于当前的WCDMA标准而获得FACH承载的特定UE的DCCH/DTCH所需要的目标SIR的问题。
发明内容
本发明正是针对上述问题,提出了一种基于当前WCDMA标准的在下行链路公共信道中采用慢速功率控制技术时目标信干比(SIR)的产生方法和系统。
根据本发明的方法包括如下步骤:一个统计步骤,在RNC中,统计承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和DTCH二者中至少一个对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息;以及一个SIR目标值获得步骤,将所述关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息送入一个SIR目标值跟踪环路,以获得SIR目标值。
根据本发明的系统包括:一个统计装置,位于RNC中,用于统计承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和DTCH二者中至少一个对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息;以及一个SIR目标值跟踪环路,根据所述关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息输出用于下行链路开环功率控制的SIR目标值。
在本发明中,既可以同时针对承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和DTCH统计UE侧数据PDU接收正确与否的信息,也可以只针对DTCH或DCCH中的一个进行所述统计。应当理解,为了提高统计的准确程度,最好同时对DTCH和DCCH进行统计。
需要指出的是,关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息,根据本发明的一种优选实施方式,是指UE错误接收的数据PDU数目以及总的发送的数据PDU数目,而根据本发明的另一种优选实施方式,是指UE正确接收的和错误接收的数据PDU的数目。
附图说明
通过结合附图阅读本发明的详细说明,有关本发明的上述优点以及其他优点将变得更加清楚、明确。在附图中:
图1是典型的SIR跟踪环路的框图;
图2是无线接口协议结构的示意图;
图3是确认模式下RLC对等层关系的示意图;
图4是确认模式下RLC数据协议数据单元结构的示意图;
图5是确认模式下RLC状态协议数据单元结构的示意图;
图6是根据本发明的SIR目标值产生方法的流程图;
图7是根据本发明的SIR目标值产生系统的框图;
图8是根据本发明的一种优选实施方式的SIR目标值产生方法;以及
图9是根据本发明的另一种优选实施方式的SIR目标值产生方法。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。
为了更清楚地阐述本发明,这里首先对WCDMA的无线接口协议结构加以说明。如图2所示,在WCDMA无线接口协议中,位于底层的是物理层(PHY),之上分别是媒体接入控制层(MAC)和无线链路控制层(RLC),无线资源控制(RRC)层负责对这些协议层的控制。MAC层与PHY层间的信道为传输信道,MAC层与RLC层之间的信道为逻辑信道。对一个特定的UE,可能存在多个RLC实体,即该UE不同的逻辑信道分别对应不同的RLC实体。
在WCDMA中,RLC层支持三种模式:透明模式(TM)、非确认模式(UM)和确认模式(AM)。其中TM模式和UM模式主要用于时延比较敏感的实时业务,AM模式主要用于传输非实时的分组类型业务。图3给出了确认模式下RLC对等层的示意图,由图3可以看到,一个AM模式的RLC(AM-RLC)实体包含发送和接收两个部分的功能,AM-RLC实体可向对等的AM-RLC实体发送查询信息,而对等的AM-RLC实体则予以应答。图4所示为AM模式RLC数据协议数据单元(数据PDU)的结构。有关图中各个域的详细定义,可以参考3GPP的标准TS5.322。在图4中,域“P”表示查询比特,当该比特为1时,表示请求RLC对等层的接收端的状态报告,为0则表示不请求RLC对等层的接收端的状态报告。当RLC对等层的接收端收到P=1的数据PDU时,即通过发送状态PDU予以应答。
在WCDMA中,定义了多种触发发送端启动状态查询的方式以及多种触发接收端发送状态PDU的方式,在实际中使用哪一种方式或多种方式的组合,取决于具体的实现方案;并且具体使用哪种方式对本发明的实施没有影响。关于这些方式的详细描述和应用方法,可以参考3GPP的标准TS5.322及工作组文档TSG-R2-99253等文献。其中,基于一定的查询间隔时间进行查询,或基于每次发送一定数目的数据PDU后启动查询的方式,是较常用的状态查询的方式,而基于对发送端状态查询进行响应的方式,是接收端触发状态PDU发送较常用的方式。
图5所示为AM模式下RLC状态协议数据单元(状态PDU)的结构,有关图中各个域的详细定义,可以参考3GPP的标准TS5.322,状态PDU用于报告两个对等的AM模式RLC实体的状态。如图5所示,状态PDU由一个或多个超域(SUFI)组成,WCDMA中定义了SUFI的多种类型,与本发明相关的SUFI类型有ACK、LIST、BITMAP、Rlist四种,其中ACK类型SUFI包含一个序号,表示在此序号之前的PDU均已正确接收。LIST、BITMAP及Rlist类型(在此统称为NACK类型)SUFI则通过不同的表示方式指示发生接收错误的数据PDU的序号。在AM模式下,发送端一旦收到NACK类型SUFI所指示的错误数据PDU的序号,将重新传输这些错误的数据PDU,因此,AM模式的RLC具有自动重传请求(ARQ)的功能。
如前所述,S-CCPCH可承载FACH和PCH两种传输信道,其中,PCH承载逻辑信道PCCH,FACH上则可复用BCCH、CCCH、CTCH、DCCH、DTCH等多种逻辑信道。作为公共传输信道,FACH可承载不同UE的逻辑信道DTCH和DCCH,所有承载在FACH之上的不同UE的DTCH和DCCH均分别对应一个RLC实体。根据3GPP标准TS25.331,承载在DCCH之上的RRC信令均采用AM模式的RLC,而通常在DTCH/FACH上承载的业务,是非实时的数据业务,数据业务是时延不敏感但对差错敏感的业务,因此一般都采用AM模式的RLC。因此,基于上述分析,本发明提出的用于下行链路公共信道慢速功率控制的SIR目标值产生方法和系统是以AM模式下RLC的ARQ功能为基础的。
图6示出了根据本发明方法的总体流程图。首先,在步骤S61中,在RNC中,统计承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和/或DTCH对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息。接下来,在步骤S62中,同一UE的DTCH和/或DCCH的输出结果被送到一个SIR目标值跟踪环路,由其根据预定的SIR目标值跟踪方式产生用于下行链路公共信道慢速功率控制的SIR目标值。
根据本发明的SIR目标值的确定方法可由图7所示的系统实现。如图7所示,在RNC中,对于承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和/或DTCH,由一个统计装置71来统计来自UE的状态PDU指示的关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息。统计装置71统计得到的值被送入SIR目标值跟踪环路72,以根据预定的SIR目标值跟踪方式获得SIR目标值,从而实现慢速功率控制。本领域技术人员应当理解,图7中所示的连接只表示逻辑上的连接,而且所述各装置既可以通过分立元件以硬件方式实现,也可以通过对处理器编程使其与外部的存储器、输入/输出装置等部件协作以软件方式实现,还可以以硬件或者软件相结合的方式实现。
以下,参照图8说明本发明的第一优选实施方式。
如图8所示,在RNC中,对于承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和DTCH,在步骤S81和S82,分别统计由所述DCCH和DTCH对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的错误接收的数据PDU数目。在这里,通过RNC侧RRC的控制,RNC侧的RLC实体发送端可以采用基于一定的查询间隔时间进行查询,或基于每次发送一定数目的数据PDU后启动查询的方式进行状态查询,对等的UE侧的RLC实体接收端则可设置为基于对发送端状态查询进行响应的方式触发状态PDU的发送。但是,本领域技术人员应当理解,具体采用哪种触发发送端启动状态查询的方式以及哪种触发接收段发送状态PDU的方式,取决于具体的实现方案,并且不影响本发明的实施。
由于同一UE的DCCH和DTCH具有相近的目标质量需求,因此在步骤S83中由一个合并装置将上述的统计结果合并。若在一定的时间间隔ΔT内,总的通过FACH发送的该UE的DCCH/DTCH的数据PDU的个数为N,所统计的ΔT内总的错误接收的数据PDU的个数为M,则可在步骤S84中根据下式得到当前的块错误率BLER(k)为:
BLER(k)=M/N (1)
则经过滤波平滑后的BLER的估计值BLERave(k)为:
BLERave(k)=a·BLERave(k-1)+(1-a)·BLER(k) (2)
其中,a是平滑滤波器系数,可以按经验或实际测试结果选择最佳值,a的取值范围在0-1之间。
应当说明,总的发送的数据PDU应当包括重传的数据PDU,而错误接收的数据PDU应当包括仍然出现差错的重传的数据PDU。此外,ΔT应足够长,以保证BLER的估计达到足够的准确度,但过长会影响目标SIR的跟踪性能。
在步骤S85中,将利用上述方法得到的BLER的测量值,输入到一个SIR目标值跟踪环路(典型的SIR目标值跟踪环路如图1所示),即将测量的BLER值和已知的BLER目标值进行比较,并将比较结果通过一定的映射函数。应当理解,所述映射函数可以是任何已知的用于获得目标SIR值的映射函数,具体采用哪种映射函数对本发明的实施没有影响。然后,在步骤S86中产生用于下行链路公共信道慢速功率控制的SIR目标值。
以下参照图9对本发明的第二优选实施方式进行描述。
如图9所示,在RNC中,对于承载在公共传输信道上的逻辑信道DCCH和DTCH,在步骤S91和S92中,分别统计所述DCCH和DTCH对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的正确和错误接收的数据PDU数目。在这里,通过RNC侧RRC的控制,RNC侧的RLC实体发送端可以采用基于一定的查询间隔时间进行查询,或基于每次发送一定数目的数据PDU后启动查询的方式进行状态查询,对等的UE侧的RLC实体接收端则可设置为基于对发送端状态查询进行响应的方式触发状态PDU的发送。本领域技术人员应当理解,具体采用哪种触发发送端启动状态查询的方式以及哪种触发接收端发送状态PDU的方式,取决于具体的实现方式,并且不影响本发明的实施。
然后,在步骤S93中同一UE的DTCH和DCCH的输出结果均送到SIR目标值跟踪环路。SIR目标值跟踪环路可以采用与外环功率控制相同的结构,作为示范性的例子,可以采用文献“OnSetting Reverse Link Target SIR in a CDMA System,Proceedings of VTC’97,May 1997,Vol.2,pp.929-933,by A.Sampath,P.Kumar and J.Holtzman”所使用的外环功率控制算法,即所需的SIR目标值SIRtarge(k+1)为:
式中,δ为环路调整步长,K可以由目标BLER决定:
在外环功率控制中,式(3)中qk是由MAC层传输块的循环冗余校验码(CRC)导出的指示该传输块是否正确的量,而在本发明中,qk由同一UE的逻辑信道DCCH和DTCH对应的RLC实体对每个状态PDU进行分析得到的正确和错误接收的数据PDU数目导出。即当状态PDU指示有一个数据PDU已经被正确接收时,qk取为-1,当状态PDU指示有一个数据PDU未被正确接收时,qk取为+1,这样,利用与外环功率控制具有相同结构的SIR跟踪环,即可以得到用于下行链路公共信道慢速功率控制的SIR目标值。但是本领域技术人员应当理解,也可以使用其他方式来获得所述SIR目标值,具体采用何种方式对本发明的实施没有影响。
在步骤S94,输出SIR目标值以用于下行链路的慢速功率控制。
以上结合本发明的优选实施方式描述了获得开环功率控制的目标SIR值的不同方式。其中,根据本发明的一种实施方式,首先在一定时间段内统计DCCH和DTCH对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的错误接收的数据PDU数目,然后按照本发明的方法计算BLER值,再通过SIR目标值跟踪环路获得SIR目标值。相比之下,根据本发明的另一种实施方式的做法是,直接将DCCH和DTCH对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的正确和错误接收的数据PDU数目送入SIR目标值跟踪环路来获得SIR目标值,因此,这种实施方式不经历计算BLER值的过程。
以上结合WCDMA系统对本发明的优选实施方式进行了说明,但是本领域技术人员应当理解,本发明不仅适用于WCDMA系统,还适用于任何其他需要进行下行链路公共信道慢速开环功率控制的系统,如IS-95,cdma200及TD-SCDMA系统。
上述对本发明优选实施例的描述只是为了说明的目,不应理解为对本发明的任何限制。本发明可以采用软件、硬件或二者结合的形式实现。本领域技术人员可以根据上述描述获得有关本发明的任何变形和改进,但这些变形和改进都包括在随附权利要求书中所限定的本发明的范围和精神内。
Claims (14)
1. 一种下行链路公共信道开环功率控制的信干比SIR目标值产生方法,该方法包括如下步骤:
一个统计步骤,在无线网络控制器RNC中,统计承载在公共传输信道上的逻辑信道:专用控制信道DCCH和专用业务信道DTCH二者中至少一个对应的无线链路控制层RLC实体接收的来自用户设备UE的状态协议数据单元PDU指示的关于UE侧数据PDU接收正确与否的 信息;以及
一个SIR目标值获得步骤,将所述关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息送入一个SIR目标值跟踪环路,以获得用于下行链路开环功率控制的SIR目标值。
2. 根据权利要求1所述的方法,其中所述统计步骤包括如下步骤:
统计所述DCCH和DTCH二者中至少一个对应的RLC实体在一个时间段内接收的来自UE的状态PDU指示的UE错误接收的数据PDU的数目;并且
以所述统计得到的UE错误接收的数据PDU数目和在所述时间段内在所述DCCH和DTCH二者中至少一个上总发送的数据PDU数目作为关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息。
3. 根据权利要求2所述的方法,还包括一个合并步骤,用于将逻辑信道DCCH和DTCH各自对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的关于UE错误接收的数据PDU的数目合并,并且
以所述合并后的错误接收的数据PDU数目和在所述时间段内在所述DCCH和DTCH上总发送的数据PDU数目作为关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息。
4. 根据权利要求2或3所述的方法,其中所述统计步骤根据下式确定下行链路块错误率BLER值:
BLER(k)=M/N
其中,M为在所述时间段内该UE的DCCH和/或DTCH的错误接收的数据PDU的数目,N为在所述时间段内总发送的该UE的DCCH和/或DTCH数据PDU的数目。
5. 根据权利要求4所述的方法,还包括根据下式对所述下行链路BLER值进行平滑滤波的步骤:
BLERave(k)=a·BLERave(k-1)+(1-a)·BLER(k),
其中,a是平滑滤波器系数,其取值范围在0-1之间。
6. 根据权利要求1所述的方法,其中所述统计步骤还包括统计DCCH和DTCH二者中至少一个对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的正确接收和错误接收的数据PDU数目,以作为关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息。
8. 一种下行链路公共信道开环功率控制的信干比SIR目标值产生系统,该系统包括:
一个统计装置,位于无线网络控制器RNC中,用于统计承载在公共传输信道上的逻辑信道:专用控制信道DCCH和专用业务信道DTCH二者中至少一个对应的无线链路控制层RLC实体接收的来自用户设备UE的状态协议数据单元PDU指示的关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息;以及
一个SIR目标值跟踪环路,根据所述关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息输出用于下行链路开环功率控制的SIR目标值。
9. 根据权利要求8所述的系统,其中所述统计装置用于统计逻辑信道DCCH和DTCH二者中至少一个对应的RLC实体在一个时间段内接收的来自UE的状态PDU指示的关于UE错误接收的数据PDU数目;并且所述统计装置以所述统计得到的UE错误接收的数据PDU数目和在所述时间段内在所述DCCH和DTCH二者中至少一个上总发送的数据PDU数目作为关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息,用以输入所述SIR目标值跟踪环路。
10. 根据权利要求8所述的系统,所述统计装置还包括一个合并装置,用于将逻辑信道DCCH和DTCH各自对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的关于UE错误接收的数据PDU的数目合并,以所述合并后的错误接收的数据PDU数目和在所述时间段内在所述DCCH和DTCH上总发送的数据PDU数目作为关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息,用以输入所述SIR目标值跟踪环路。
11. 根据权利要求9或10所述的系统,其中所述统计装置根据下式确定下行链路块错误率BLER值:
BLER(k)=M/N
其中,M为在所述时间段内该UE的DCCH和/或DTCH的错误接收的数据PDU的数目,N为在所述时间段内总发送的该UE的DCCH和/或DTCH数据PDU的数目。
12. 根据权利要求11所述的系统,其中所述统计装置还根据下式对所述下行链路BLER值进行平滑滤波:
BLERave(k)=a·BLERave(k-1)+(1-a)·BLER(k),
其中,a是平滑滤波器系数,其取值范围在0-1之间。
13. 根据权利要求8所述的系统,其中所述统计装置还用于统计逻辑信道DCCH和DTCH二者中至少一个对应的RLC实体接收的来自UE的状态PDU指示的正确接收和错误接收的数据PDU数目,作为关于UE侧数据PDU接收正确与否的信息,用以输入所述SIR目标值跟踪环路。
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