CN100525139C - 用于码分多址系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的技术用于移动通信系统中，在多用户之间高效、合理、实时地分配功率资源，在保证单个用户的服务质量得到满足的同时，使该用户对其它用户造成的干扰以及该用户自身所受到的干扰减小，提高功率控制方法的精度，进而降低系统干扰水平，易于实现，应用方式灵活。本发明通过外环功率控制的粗略调整，结合内环功率控制的精确调整，在利用其它用户的干扰相关信息的同时，结合单个用户自身信道状况与系统干扰变化趋势间的关系，依照一定的方法调整发射功率，使功率控制方法在保证单个用户服务质量的前提下，降低系统的干扰，从而能够改善系统性能和提高系统容量。

Description

用于码分多址系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法

技术领域

本发明涉及一种码分多址(CDMA)系统反向链路(移动台到基站的链路，或上行链路)或其他具备相似的自干扰特征的系统中的功率控制方法，特别针对系统中不同用户之间降低相互干扰和保证传输质量的功率调整，从而在满足各用户的服务质量的同时，提高系统的整体性能和容量。功率控制通过调整为不同用户分配的功率实现资源的合理分配，因此，功率控制也是资源分配策略的一种实现方法。

背景技术

随着移动通信的蓬勃发展，基于CDMA技术的系统以其独有的特点而受到广泛关注和重视。但是，CDMA系统固有的、必须合理解决的问题一远近效应问题成为影响CDMA系统性能的一个重要因素。如何合理分配可用功率以保证系统内的用户都可以享受所期望的服务质量成为一个研究热点。而由于功率控制方法可以很好的解决远近效应问题，因此成为CDMA系统中的一个关键技术，类似的，功率控制对于用户间存在较强相互干扰的系统的运转也很重要。该方法根据各个服务请求当前的信道状况、传输速率请求、系统当前的干扰水平等因素确定用户发射功率的变化，从而在保证各个服务要求的同时，使系统总干扰最小，从而提高系统的整体性能和容量。

反向功率控制方法通常包括两个控制环：外环和内环。在外环功率控制中，基站(BS)根据是否能够正确接收终端(TE)发送来的数据信息，调整终端的外环功率控制设置点。外环功率控制能够跟踪信道状况的变化，但是缺点是不够精确。内环功率控制方法通过在基站和终端间引入反馈实现对信道变化情况的较精确跟踪。终端根据两个控制环作出的功率控制指令，适当的调整其发射功率，以保证其自身的服务质量要求并使得对其它终端的干扰最小化，从而提高系统性能和容量。

发明内容

为了跟踪信道状况的变化，并尽可能的降低系统中不同终端之间的相互干扰以提高系统容量，本发明提出了一种考虑多用户之间干扰情况的功率控制方法。其基本原则是根据当前系统中接收到相同内环功率控制命令的用户占总用户的比例，确定终端最终应采取的功率调整趋势，包括升功率、降功率和保持当前功率三种调整趋势。

本发明具体的实现步骤是：

步骤1：在每个外环功率控制周期开始时，网络侧根据反向接收数据是否正确解码设置外环功率控制设置点。

步骤2：在每个内环功率控制时刻，网络将接收信号的信噪比(SINR)与步骤1中设定的外环功率控制设置点相比之后确定内环功率控制命令。若接收信号信噪比小于设置点，则内环功率控制命令指示终端提高发射功率，否则指示终端降低发射功率。

步骤3：终端通过前向的公共功率控制信道捕获所有的功率控制命令，确定升功率(或降功率)命令占总命令的比例，并将此比例与预设门限值相比，再结合终端自身的功控命令从而确定终端最终采取的功率调整策略。

步骤4：终端根据步骤3中确定的功率控制命令调整自身发射功率。

步骤5：若此外环功率控制周期结束，则返回步骤1，否则返回步骤2。

上面步骤3中确定的升功率(或降功率)命令所占的比例反映了下一个周期内系统潜在干扰增加(或降低)的程度。若升功率命令比例很大，表明多数终端将提高自身的发射功率，从而将增加对其它用户的干扰；反之，多数用户降低发射功率将有助于系统干扰的降低。终端在获知干扰的变化趋势及可能的程度之后，再确定自身的功率调整策略，从而能够使反向信号信噪比更快的收敛到外环功控设置点。

附图说明

结合以下附图以及具体实例对发明所做的详细描述将便于理解本发明的原理、步骤、特点和优点，附图中：

图1是表示本发明在CDMA2000示例中的工作步骤。

图2是表示本发明在CDMA2000示例中，体现反向链路负荷及干扰水平的扇区平均RoT(Rise over Thermal)超标概率随每扇区话音用户数的变化情况。

图3是表示本发明在CDMA2000示例中，话音用户平均中断概率随每扇区话音用户数的变化情况。

具体实施方式

因为移动通信中业务的实现方案很多，为了便于理解，在此使用一种有代表性且普遍适用的例子——CDMA2000规范(由3GPP2制定)来阐述本发明所提出的功率控制方法。本发明对于所有具有这个示例中基本特征的应用场合普遍适用。.

扇区j根据用户i在反向链路上传输的数据帧是否正确解码设置外环功率控制设置点。根据3GPP2的“1xEV-DV Evaluation Methodology(V13)”一文，若反向数据帧解码失败，则将设置点γ_ij升高Δ_up＝0.5dB；若反向数据帧正确解码，则将设置点降低Δ_down＝Δ_up/99＝0.0505dB。

使用公式(1)计算用户i的反向信号到达激活扇区j的信噪比：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ij}}=\frac{{\mathrm{Pt}}_i\×L_{\mathrm{ij}}}{\underset{k=1,j\≠i}{\overset{k=M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_k\×L_{\mathrm{kj}}+N_0}---\left(1\right)$

其中，Pt_i为用户i的导频发射功率，P_k为用户k的总发射功率，L_ij为用户i到达激活扇区j的路径损耗，N₀为背景热噪声功率，M为系统中存在的激活用户数。用SINR_{in_}dB表示以dB为单位的信噪比。

基站将用户在t时刻反向链路上以dB为单位的实际信噪比SINR_{ij_}dB(t)与t时刻外环功控设置点γ_ij(t)比较之后，确定t+1时刻的内环功控命令PC_ij(t+1)，规则如下：

${\mathrm{PC}}_{\mathrm{ij}}(t+1)=\left\{\begin{array}{cc}0& {\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ij}}\_\mathrm{dB}\left(t\right)>{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{ij}}\left(t\right)\\ 1& {\mathrm{SINR}}_{\mathrm{ij}}\_\mathrm{dB}\left(t\right)<{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{ij}}\left(t\right)\end{array}\right..$

其中“1”表示升功率，“0”表示降功率。

用户通过公共功率控制信道，捕获所有的功控命令。令p表示以扇区j为激活扇区的用户(共M_j个)中内环功率控制命令为“1”的比例，即

$p=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i\&Element;M_j}{\mathrm{PC}}_{\mathrm{ij}}(t+1)}{M_j}---\left(2\right)$

当p较小时，说明下一个周期内升功率的用户较少，而降功率的用户较多，则每个用户受到的来自其它用户的干扰不太会增加而更有可能减少。因此，原本需要升功率的用户有可能在保持当前发射功率不变的同时提高反向链路信号的信噪比，这样一方面保证了自身的服务质量，同时也降低了对其它用户的干扰。当p较大时，下一周期的干扰很可能会增加，因此，原本需要降功率的用户不应再降低发射功率，而应保持甚至提高发射功率，否则由于干扰的增加而无法实现信噪比的增加。基于干扰之间相互作用和相互影响的基础上，移动台根据p值的不同，综合其自身功率控制命令的要求，采取不同的功控策略。

当p小于一个较低的门限p_lower(p_lower≤50％)时，即当“大部分”用户的功控命令为降功率时，功控命令为“1”的用户以概率q_{lower_inc}增加发射功率，以概率1-q_{lower_inc}保持当前发射功率；功控命令为“0”的用户以概率q_{lower_dec}降低发射功率，否则保持当前发射功率。

当p大于一个较高的门限p_higher(p_higher≥50％)时，即当“大部分”用户的功控命令为升功率时，功控命令为“1”的用户以概率q_{higher_inc}增加发射功率，以概率1-q_{higher_inc}保持当前发射功率；功控命令为“0”的用户以概率q_{higher_dec}降低发射功率，否则保持当前发射功率。

本发明中也考虑到了终端最大、最小发射功率等因素对发射功率的限制，选择终端可发射功率范围内的功率作为最终的发射功率。此外，当用户处于软切换状态时，由于用户会同时接收到来自多个激活扇区的功控命令，为了保证各个激活扇区内的干扰情况稳定，终端直接将各个功控命令进行“与”逻辑运算后作为最终的功控命令，而不再采用上述方法。

综合以上可以看出，本发明提出的针对反向链路的新型功率控制算法，具有如下特点：

1.以降低多用户间的相互干扰进而提高系统容量为目的。

2.由于考虑了干扰间的相互影响，用户的实际信噪比能够更加快速的收敛到外环功控设置点，有助于保证各用户的服务质量。

3.用户根据不同的系统状况，综合自身的功率控制命令确定最终的功率调整方向，用户的功率调整策略中增加了“保持”策略。

4.对具体的实现方式和协议规范不敏感，具备兼容性。

总之，本发明是一种灵活实用的功率资源分配与调整技术，其目的是以简单的结构和易实现的方法提高移动通信系统的容量和性能。

Claims (8)

1.一种用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，基于包括系统中的通信设备和可用发射功率在内的通信资源，网络侧以外环功率设置点和用户端的功率调整门限为决策依据，调整各个用户的功率；在功率调整过程中，考虑了多用户间干扰的相互影响，根据各个用户的功率调整趋势及所引起的系统干扰变化趋势，依照概率的方法遵守功率控制指令或者保持当前功率不变，从而降低系统干扰水平和提高容量；该方法的基本实现步骤为：

步骤1：在每个外环功率控制周期开始时，网络侧根据反向接收数据是否正确解调设置外环功率控制设置点；

步骤2：在每个内环功率控制时刻，网络侧将接收信号的信噪比SINR与步骤1中设定的外环功率控制设置点相比之后确定内环功率控制命令；若接收信号信噪比小于设置点，则内环功率控制命令指示用户端提高发射功率，否则指示用户端降低发射功率；

步骤3：用户端根据内环功率控制命令为“升功率”的比例，并结合用户端自身的内环功率控制命令依概率的方式确定用户端最终采取的发射功率调整策略；

步骤4：用户端根据步骤3中确定的发射功率调整策略调整自身发射功率；

步骤5：若外环功率控制周期结束，则返回步骤1，否则返回步骤2。

2.如权利要求1中所述的用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，其特征在于：可用于除CDMA系统之外，其他具备自干扰特征的系统中。

3.如权利要求1中所述的用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，其特征在于利用网络侧所依据的外环功率设置点。

4.如权利要求1中所述的用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，其中，功率控制决策所依据的信息主要包括：网络侧所依据的外环功率设置点以及用户端的功率调整门限。

5.如权利要求1中所述的用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，用户端的特征在于获取其他用户的干扰相关信息，并利用这些信息判断自身受到的干扰水平，进而根据判断结果依据概率的方法调整功率。

6.如权利要求5中所述的用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，其中用户端依据概率的方法调整功率，其特征在于：当内环功率控制命令为“升功率”的比例高于比例门限值时，若该用户自身的功率控制命令为“升功率”，则该用户根据用户端的功率调整门限依概率q_{higher_inc}提高发送功率，依概率(1-q_{higher_inc})保持当前发射功率，若该用户自身的功率控制命令为“降功率”，则该用户根据用户端的功率调整门限依概率q_{higher_dec}降低发送功率，依概率(1-q_{higher_dec})保持当前发射功率。

7.如权利要求5中所述的用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，其中用户端依据概率的方法调整功率，其特征在于：当内环功率控制命令为“降功率”的比例高于比例门限值时，若该用户自身的功率控制命令为“升功率”，则该用户根据用户端的功率调整门限依概率q_{lower_inc}提高发送功率，依概率(1-q_{lower_inc})保持当前发射功率，若该用户自身的功率控制命令为“降功率”，则该用户根据用户端的功率调整门限依概率q_{lower_dec}降低发送功率，依概率(1-q_{lower_dec})保持当前发射功率。

8.如权利要求6或权利要求7中所述的用于码分多址CDMA移动通信系统反向链路考虑相互干扰的功率控制方法，其中用户端依据概率的方法调整功率的特征在于，功率调整策略所依赖的比例门限值以及各个概率值是可调整的。

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