CN100477550C - 用于启动通信的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是基于以下思想，即逐级地提高用于发射报头的、通过至少一个极限值进行限制的功率，使得以一个对应于所述极限值的功率重复地进行发送。具体地，根据本发明的功率控制方法和装置，计算功率控制的一个理想功率；若理想功率位于一个通过最大或最小极限功率表示的限制范围内，则以该理想功率从移动台发送报头；若理想功率位于限制范围之外，则分别以最大的极限功率或以最小极限功率或一个位于最小极限功率和计算的理想功率之间的功率来发送报头；通过基站用一个从该基站向所述移动台发送的确认消息来确认报头的接收；在没有确认消息的情况下通过增加功率值来计算报头的新理想功率。从而比现有技术只需更少的能量或只引起更少的干扰。

Description

用于启动通信的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于启动通信、尤其是启动通信连接的方法和装置。本发明尤其涉及启动功率调节或用于功率控制的方法和装置。
背景技术
在移动通信系统的范围内，已经公知通过从诸如移动电话(也称用户设备UE)等移动台向基站(也称节点B)发送一个启动信号来启动或开始通信。该启动信号可以是所谓的RACH(随机接入信道)消息或报头(也即位于可能的RACH消息之前的特定消息)。
功率控制构成了诸如UMTS(通用移动电信系统)等CDMA系统的非常重要的因素。在此，为传输数据所采用的闭环功率控制方法不能用于进行启动的RACH传输，因为它不能在传输开始之前执行。因此为进行启动的RACH传输而采用所谓的开环功率控制方法。因为利用该方法不能以高精度测定理想的上行链路功率(从移动台发送到基站且在基站处以接收所需要的功率而到达的信号的功率)，所以附加地采用所谓的功率斜坡方法，其中利用上升的功率重复地从移动台发送RACH消息。如果所发送的RACH消息的功率太小，则基站不会接收该消息，而且从基站不向移动台传输确认消息，并以更大的功率重复地从移动台向基站传输该RACH消息。如果RACH消息足够大，则由基站接收该消息，并从基站向移动台传输一个确认消息。也可以只发送一个短信号、也即所谓的报头，以替代整个RACH消息。
譬如从EP 0917304A2中公开过这种方法。其中，从所求出的初始功率开始，利用上升的功率重复地传输一个启动信号，直到接收到一个确认信号或重复的数量超过一个阈值。如果接收到确认消息，则继续传输数据。如果重复的数量超过一个阈值，则再次以一个初始功率开始传输启动信号。
从“ETSI TS 125.214，V 3.4.0-DRAFT(2000-09)，UMTS，Physicallayer procedures(FDD)，(Release 1999)”公开过经改进的这类方法。其中，尤其在章节6.1中讲述过所谓的随机接入处理，它一般性地讲述了通信的启动，并尤其在步骤4-7和9-10讲述了功率调节的启动。在该情形下，从移动台发送到基站的启动消息被称作报头。下面来简单地讲述该方法，其中为了简化而不列举对理解功率调节方法不必要的步骤；尤其不再详细讲述各个时隙或信道只各个移动台的分配。
在6.1所讲述的方法的步骤4中，把用于对重复传输报头进行计数的计数器置为值Preamble_Retrans_Max。
在步骤5中把用于传输报头的功率置为值Preamble_Initial_Power(初始功率)。
在步骤6中，利用报头传输功率在一个接入时隙内把一个报头从移动台发送给基站。
若在步骤7中在移动台方没有检测到确认信号(既没有肯定的确认信号(“肯定的捕获指示符”)，也没有否定的确认信号(“否定的捕获指示符”))，那么在步骤7.3中把用于发送所述报头的功率提高ΔP0＝Power_Ramp_Step[dB]。
在步骤7.4中，把用于对重复传输报头进行计数的计数器减小1。
如果在步骤7.5中，所述用于对重复传输报头进行计数的计数器＞0，则在步骤6中继续进行处理，否则便确定出没有接收到确认消息和离开所述的处理。
如果接收到否定的确认消息，则在步骤8中离开所述的处理。
在步骤9中，如果已接收到一个肯定的确认消息(“肯定的捕获指示符”)，则向基站发送一个随机接入消息。
在步骤10中确定已传输所述的随机接入消息。
但在实际中，可被移动台在移动无线系统中用来进行发送的功率通过一个最大功率来限制，当超过该最大功率时，便可能譬如由于变坏的相位精度或调制精度而导致传输质量变坏。也可以不同地对小区之间的功率进行限制，以便降低干扰。此外，移动台的最大功率也可以通过调节规则或通过需采用的标准来限制。移动台还不能利用任意小的功率来进行发射。因此在移动无线标准中规定了移动台进行发射的最小功率。
发明内容
在此，本发明的任务是提供一种启动通信的方法和装置，尤其是用于功率控制的方法和装置，利用它们可以在移动台的发射功率方面如此地考虑在实际中给出的限制，使得比现有技术只需要更少的能量或在移动无线系统中只引起更少的干扰。
据此，本发明是基于如下思想，即：即逐级地提高用于发射报头的、通过至少一个极限值进行限制的功率(功率斜坡)，使得以一个对应于所述极限值的功率重复地进行所述的发送。
根据本发明的功率控制方法，其中，计算功率控制的一个理想功率；若所述理想功率位于一个通过最大或最小极限功率表示的限制范围之内，则以该理想功率从移动台发送一个报头；若所述理想功率位于一个通过最大或最小极限功率表示的限制范围之外，则分别以所述最大的极限功率或以所述最小极限功率或一个位于所述最小极限功率和所述计算的理想功率之间的功率来发送所述的报头；通过基站用一个从该基站向所述移动台发送的确认消息来确认所述报头的接收，并且在没有确认消息的情况下通过增加功率值来计算所述报头的一个新理想功率。
利用相同的功率进行重复是有利的，因为除了利用太低的功率发射报头之外，还可能存在其它的随机或暂时的、不能接收确认消息的原因：传输信道上的冲突，突然的短时间干扰，短时间高衰减或在传输确认消息中的出错，等等。
根据一种实施方案变型，确认消息也可以是肯定的和/或否定的确认消息，其也可被称作或实现为确认信号，譬如可以值为它们采取一个或两个不同的值。
但如下做法是有利的，即无限制地以相同的功率重复发送所述的报头，因为通过每次重复，不能接收确认消息的原因是在于报头的功率太低的可能性就变大了。由此，本发明的一种改进方案规定，在某个数量的重复之后，或在出现另一条件之后便终止以相同的功率重复发送所述的报头。
所述的最大极限值在此可以譬如通过本发明所属领域的移动无线系统的标准来规定。
在此，也可以譬如本发明所属技术领域的移动无线系统标准来规定所述的最小极限值，或通过一个由移动台的制造商规定的值，该值譬如相当于可由移动台实现的最小发射功率(移动无线系统譬如可以规定一个最小发射功率值，该值是移动台至少必须能达到的；但移动台也可以用更低的发射功率进行发送)。
在本发明的范围内，实施方案所给出的表述，譬如“位于限制范围之外”、“位于限制范围之内”、“位于限制范围之间”、“大于”、“小于”等的意思是，相应的极限是属于相应的限制范围，或相应的值不属于相应的限制范围。
一种实施方案变型规定，通过所谓的开环功率控制来替代理想功率的第一次计算，也即初始功率的计算，此时因为缺少前面的参考值而不能实现增值。在此，由移动台求出：从基站发送的信号以怎样的功率到达移动台，并由此估测出所述移动台是以何种功率发射了报头。于是，第一次计算的功率对应于该求出的初始功率。
为了解决所述的任务还设立了一种装置，它具有一种被设立用于执行所述方法和用于执行相应改进方案的控制装置。
根据本发明的功率控制装置，具有用于发送报头的发射装置；具有用于接收确认消息的接收装置；具有用于控制所述发射装置的功率的控制器，所述的控制装置被如此地设置，使得以一个初始功率发送一个报头，在没有确认消息的情况下通过增值来计算所述报头的一个理想功率，若所述理想功率位于一个通过最大或最小极限功率表示的限制范围之内，则以该理想功率发送所述的报头，以及若所述理想功率位于一个通过最大或最小极限功率表示的限制范围之外，则以所述最大的极限功率或以所述最小极限功率重复地发送所述的报头。
本发明还相应地提供了一种用于通过始发传输来启动通信的方法，其中，确认成功的始发传输，在缺少确认的情况下按照上述的功率控制方法利用增加的功率重复地进行所述的始发传输，而且通过预定的数量来限制在功率极限值时的重复传输数量。
附图说明
下面借助实施例来讲述本发明，该实施例通过以下附图给出：
图1示出了移动台的框图；
图2示出了用于启动通信的简化流程图。
具体实施方式
图1给出了一个移动台MS，譬如UMTS移动电话，它具有一个用于发送报头和发送控制数据及有用数据的发射装置SE和一个用于接收确认消息和接收控制数据及有用数据的接收装置EE。
所述的接收装置和发射装置由控制装置STE进行控制，该控制装置可以包括一个按程序技术合适地安装的微控制器或相应合适的电路。
在此不讲述移动台的详细实现，因为这种移动台对本领域技术人员是公知的，在获知本申请的情况下，安装控制装置来执行本发明的方法是属于专业事务的范畴。
图2示出了在基站和移动台之间启动通信，该通信以对从移动台发出的报头的初始功率进行估测(开环功率控制)开始。随后逐级地提高报头的功率(功率斜坡)，直到基站接收或检测到该报头，然后向移动台发送一个相应的确认消息和由该移动台接收或检测该确认消息。如果接收到确认消息，则通过发送一个RACH消息来继续该方法。作为逐级地提高报头功率的中断判据，可以利用超过或低于一个计数器阈值，或所计算的用于发送报头的理想功率超过了最大极限功率一个阈值。此处在括弧里给出了第二个编号，以明显地参考或区别于前文在ETS I文献中所讲述的方法。
在图2所示的方法的步骤21(步骤4)中，把用于对重复传输报头进行计数的计数器置为值“Preamble_Retrans_Max”。
在步骤22(步骤5)中，把所计算的报头的理想功率(命令的功率)置为值Preamble_Initial_Power(初始功率)，该初始值通过开环功率控制方法来求出。
在步骤23(对步骤6的补充)这，把所计算的理想功率与最大允许的功率(最大极限功率)进行比较。如果所计算的理想功率大于最大允许的功率，则在步骤24中把报头的功率置为最大允许的功率，并在步骤28中以该功率发送所述的报头。
如果所计算的理想功率小于最大允许的功率或等于该最大允许的功率，则在步骤25中把所计算的理想功率与一个-譬如通过移动无线系统标准或通过移动无线系统运营商或制造商规定的-最小功率(最小极限功率)进行比较。若所计算的理想功率小于该规定的最小功率，则在步骤26中把报头的功率置为一个位于所述计算的理想功率和最小功率之间的值，并在步骤28中以该功率发送所述的报头。当移动台能够利用一个比规定的最小功率更低的功率进行发射时，这是非常有利的。该步骤的结果可能是，按照所述通过开环功率控制求出的Preamble_Initial_Power(初始功率)低于所规定的最小功率有多大，而利用位于所计算的功率和最小功率之间的相同功率多次进行发送。如果开环功率控制为报头估测了一个低的初始功率，则指示出：基站应该以高的概率接收了以该初始功率发送的报头；但也可能由于传输信道上的冲突、突然的短时间干扰、短时间的高衰减或在传输确认消息中的出错等原因，而导致失败的报头发送(不能接收确认消息)。因此，以相同的低功率重复地发送报头是有利的。
倘若所计算的理想功率小于最大允许的功率或等于该最大允许的功率，并且大于规定的最小功率或等于规定的最小功率，则在步骤27中把报头的功率置为所述计算的理想功率值，并在步骤28中以该功率发送所述的报头。
于是，在步骤23-28(步骤6)中，以所计算的理想功率在接入时隙内把一个报头从移动台发送给基站；如果此处所计算的报头的理想功率(命令的功率)超过所述允许的最大功率，则移动台以所述最大允许的功率进行发送；假若此处所计算的报头的理想功率(命令的功率)小于规定的最小功率，则移动台以一个位于所计算的报头的理想功率(命令的功率)与所规定的最小功率之间的功率进行发送。
在步骤29中用一个确定的时延来等待确认消息的接收，该时延譬如可以通过运行计时器来测定。
如果在该时延内没有接收到也被称为“捕获指示符”的确认消息(步骤7.1)，则在步骤211(步骤7.3)中通过把最后所计算的理想功率增加ΔP0＝Power_Ramp_Step[dB]来重新计算所述的理想功率。在步骤212中检验新计算的理想功率(命令的功率)是否以至少一个预定的阈值、譬如以至少6dB超过所述最大允许的功率。如果是这种情况，则确定出没有接收确认消息，并离开该处理E。一种实施方案变型规定，对该情况(以至少一个预定的阈值、譬如以6dB超过)也可以在步骤212中继续所述的方法。
若在步骤212中，新计算的理想功率没有以至少预定的阈值、譬如以至少6dB超过所述最大允许的功率，则在步骤213(步骤7.4)中把用于对重复传输报头进行计数的计数器减1。若在步骤214(步骤7.5)中，所述新的计数状态值大于0，则用步骤23继续所述的方法；否则确定出没有接收到确认消息，并离开所述的处理E。
倘若在步骤29中接收到肯定的确认消息(“肯定的捕获指示符”)，则在步骤210中向基站发送一个RACH消息(步骤9)。相反，如果在步骤29中接收到否定的确认消息(“否定的捕获指示符”)(步骤8)，那么就离开所述的处理E。
于是，接下来的数据传输信号的功率是基于最后发送的报头的功率，该报头的接收已通过一个确认消息进行确认。在此，该接下来的数据传输优选地采用的功率取决于其数据速率。尤其在高数据速率的情况下，优选地把该功率选择得大于最后发送的报头的功率。在UMTS中通过参数ΔPp-m[dB]来表示该功率差。
本发明的一种实施变型方案规定，在步骤212中通过计数器来计数以最大允许的功率重复传输所述报头的数量。当超过预定的数量时，便离开所述的处理。这也可以通过如下方式来实现，即：当所计算的理想功率超过预定的阈值功率Pmax时便离开所述的处理。上述两种方案的区别在于，在第二种情形下是通过功率的增值变化来改变重复的数量，而在第一种情况下不是这样。在第二种情形下优选的是，对于在具有高冲突可能性的环境下所选择的小增值，让该小增长导致多次重复，这在该环境下恰好是有益的。
本发明的另一实施方案变型规定，在步骤26中把所述报头的功率置为规定的最小功率。
本发明的又一实施方案变型规定，在预定数量Nmin的重复之后中断以恒定的功率重复发射所述的报头，而且，如果最后发送的报头的功率位于所述最小的极限功率和所计算的理想功率之间，则通过增加最后发送的报头的功率来计算一个新的理想功率。由此避免了：譬如当开环功率控制已求出一个极小的值作为初始功率时，在许多重复中徒劳地用低功率进行发送。这譬如可以通过如下方式来实现，即把初始功率至少置为一个通过把规定的最小功率-Nmin*增值而计算出的值。这将导致以规定的最小功率传输报头Nmin次，并随后在没有收到确认消息的情况下以较高的功率传输。
本发明另外还有一个实施方案变型规定，考虑紧跟于功率控制之后的数据传输的功率要求，以便减少重复发送报头的数量。由此，当数据传输所需的功率大于发送报头所需的功率时，便可以预先中断所述的功率斜坡处理。于是存在如下以下情况，需要以确定的功率传输报头，但随后的数据传输因为该数据传输的某些环境而只能在非常高或非常低的功率下才有意义。所以譬如可以用非常高的数据速率和用比RACH消息的功率要大很多的功率来执行数据传输。如果所述环境是先验可知的，则可以优选地通过一个考虑该情况的特殊最大值来限制所述报头或RACH消息的功率。如果譬如高速率的数据传输需要一个比报头或RACH消息的传输高10dB的功率，则可以通过一个位于所述最大允许的功率之下10dB或10-xdB的值来限制所述报头或RACH消息的功率。
除了本发明的上述实施方案之外，本发明还包括许多其他的变型，在此不再进一步对其进行阐述，但借助所讲述的实施例可以简单地将其付诸实践。尤其是，上述方法中的步骤顺序是可以变化的，也可以增加或减少步骤。具有变化/加入步骤的这种方法的例子有CPCH接入处理，这在上述ETSI文献的章节6.2中讲述过。在获知本申请的情况下，把本发明应用到CPCH接入处理中是本领域技术人员的常识。

Claims (15)

1.功率控制方法，
-其中，计算功率控制的一个理想功率(22)，
-其中，若所述理想功率位于一个通过最大或最小极限功率表示的限制范围之内，则以该理想功率从移动台发送一个报头，
-其中，若所述计算出的理想功率大于所述最大极限功率，则以所述最大的极限功率来发送所述报头，
-若所述计算出的理想功率小于所述最小极限功率，则以一个大于等于所述计算出的理想功率并小于等于所述最小极限功率的功率来发送所述报头，
-其中，通过基站用一个从该基站向所述移动台发送的确认消息来确认所述报头的接收，并且
-其中，在没有确认消息的情况下，通过增加功率值来计算所述报头的一个新理想功率(211)。
2.按权利要求1的方法，
-其中，以所述最大极限功率重复地发送所述的报头通过其预定的重复数量来限制。
3.按权利要求1的方法，
-其中，如果所述计算的理想功率超过所述的最大极限功率至少一个预定的阈值，则中断重复发送所述的报头。
4.按权利要求1的方法，
-其中，通过增加最后一次计算的理想功率来计算所述的理想功率。
5.按权利要求1的方法，
-其中，把一个求出的初始功率用作为起始计算的理想功率。
6.按权利要求1的方法，
-其中，以恒定的功率对所述报头进行重复发送在预定数量的重复之后被中断；若最后发送的报头的功率位于所述最小极限功率和所计算的理想功率之间，则通过增加所述最后发送的报头的功率来计算一个新的理想功率。
7.按权利要求1的方法，
一其中，考虑紧跟于所述功率控制之后的数据传输的功率要求，以便减少重复发送所述报头的数量。
8.功率控制装置，
-具有用于发送报头的发射装置(SE)，
-具有用于接收确认消息的接收装置(EE)，以及
-具有用于控制所述发射装置的功率的控制器(STE)，所述的控制装置被如此地设置，使得
-以一个初始功率发送一个报头，
-在没有确认消息的情况下通过增值来计算所述报头的一个理想功率，
-若所述理想功率位于一个通过最大或最小极限功率表示的限制范围之内，则以该理想功率发送所述的报头，以及
-若所述计算出的理想功率大于所述最大极限功率，则以所述最大的极限功率来发送所述报头，
-若所述计算出的理想功率小于所述最小极限功率，则以一个大于等于所述计算出的理想功率并小于等于所述最小极限功率的功率来发送所述报头。
9.用于通过始发传输来启动通信的方法，
-其中，确认成功的始发传输，
-其中，在缺少确认的情况下按照权利要求1所述的功率控制方法利用增加的功率重复地进行所述的始发传输，而且
-其中，通过预定的数量来限制在功率极限值时的重复传输数量。
10.按权利要求9的方法，
-其中，不增加最后所使用的功率；如果在最小功率方面没有限制，则增加最后可能使用的功率，而且
-其中，在计算接下来的理想功率之后对最小功率进行限制。
11.按上述权利要求9-10之一的方法，
-其中，只对预定数量的尝试以相同的功率进行传输尝试，并且
-其中，随后基于最后所使用的功率来执行功率增值。
12.按权利要求9或10的方法，
其中，对于通过开环功率控制建议了一个低值功率的情况，通过预定的值来限制初始的理想功率。
13.按权利要求9的方法，
其中，至多以最大功率执行预定最大数量的传输尝试。
16.按权利要求9或13的方法，
其中，对于在移动台的最大功率方面不考虑限制的情况，把用于传输的功率限制为预定的大小。
15.按权利要求9或13的方法，
其中，考虑对后续的传输的功率要求来限制开始时的传输尝试的数量或功率。
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