CN100534004C - 集群系统中下行共享信道功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集群系统中下行共享信道功率控制的方法，首先选取至少一个活动终端，并分别获取所述活动终端专用控制信道的发射功率；然后分别获取所述活动终端的专用控制信道的链路增益和共享信道的链路增益；并根据所述活动终端的专用信道的发射功率和该活动终端的链路增益确定该活动终端所需的共享信道的发射功率；最后根据所述活动终端所需的共享信道的发射功率控制共享信道的发射功率，使得制定出的共享信道发射功率更加符合实际通信环境，既保证通信质量，又避免资源浪费，提高系统下行共享信道的容量。

Description

集群系统中下行共享信道功率控制的方法

技术领域

本发明涉及集群系统的功率控制技术，尤其是集群系统中下行共享信道功率控制的方法。

背景技术

集群系统是一种资源共享、费用分担、信道设备及服务共用的多用途、高效能的无线调度通信系统，集中控制和管理信道并动态方式分配信道给用户。在集群系统典型特点是半双工通信、单工通信，系统在进行组呼或组播业务时，一个讲话者对应多个受话者，因此系统在同一时间为多个受话者提供无线链路。所述无线链路即为下行业务信道，由于该下行业务信道由多个受话者共享使用，因此将下行业务信道称为下行共享信道。

目前的第三代集群系统是采用CDMA技术的集群系统，例如应用TD-SCDMA多址技术的GT800集群系统、应用CDMA2000 1x技术的Gota集群系统等。现有技术中的集群系统中下行共享信道的功率控制方法是全小区覆盖功率控制，具体方法是按照小区的覆盖范围设定下行共享信道的发射功率，使处于小区最远端的用户也能接收到下行业务信道的信号。

现有的技术中的集群系统下行共享信道功率控制的方法缺点是：其一，虽然无论终端处于小区的任何位置均能正常接收信号，但当集群终端均在小区内部靠近基站时，仍然按照小区覆盖范围发射信号必然造成发射功率的极大浪费，使系统运行成本上升，同时小区对发射功率的较高要求导致系统容量的降低；其二，单小区时效果较好，但对蜂窝小区必须考虑对相邻小区的影响，按照小区覆盖范围发射信号会使得本小区信号在邻小区覆盖范围内仍有很高的功率，必然造成小区间干扰增加，CDMA系统是一个自干扰的系统，将导致系统容量下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种集群系统中下行共享信道功率控制的方法，在保证通信质量的同时，大幅度提高系统下行共享信道的容量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种集群系统中下行共享信道功率控制的方法，包括：

1)选取至少一个活动终端，并分别获取所述活动终端专用控制信道的发射功率；

2)分别获取所述活动终端的专用控制信道的链路增益和共享信道的链路增益；

3)将共享信道和专用控制信道链路增益的差值与专用控制信道发射功率的和作为该活动终端所需的共享信道的发射功率；

4)根据所述活动终端所需的共享信道的发射功率控制共享信道实际的发射功率。

另外，所述步骤1)之前还包括：将所有小区内的活动终端分组，每个组中的共享信道的发射功率相同，步骤1)从所述组中选取至少一个活动终端。

进一步，可以按照下述方式分组：

将一个活动组中的活动终端划分为一组。

对于分组方式还可以按照下述方式实现：

将两个或两个以上活动组中的活动终端划分为一组。

其中，步骤4)按以下公式控制所述共享信道的发射功率：

$P_S=\max \{(P_D^{\left(1\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(1\right)}),(P_D^{\left(2\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(2\right)}),...(P_D^{\left(n\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(n\right)})\}$

其中，Ps为共享信道的发射功率，

分别表示分组内第1个、第2个、第n个活动终端的下行专用控制信道的发射功率，

分别表示第1个、第2个、第n个活动终端的下行共享信道与专用控制信道的链路增益的差值。

进一步，步骤4)按以下公式控制所述共享信道的发射功率：

$P_S=\max \{(P_D^{\left(1\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(1\right)}),(P_D^{\left(2\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(2\right)}),...(P_D^{\left(n\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(n\right)})\}+\mathrm{\δ}$

其中，Ps为共享信道的发射功率，

分别表示分组内第1个、第2个、第n个活动终端的下行专用控制信道的发射功率，分别表示第1个、第2个、第n个活动终端的下行共享信道与专用控制信道的链路增益的差值，δ为保护裕量。

其中，所述链路增益的差值按照下述公式计算：

$G_{\mathrm{SD}}^{\left(i\right)}={(E_b/N_0)}_S-{(E_b/N_0)}_D^{\left(i\right)},i=\mathrm{1,2},...,n$

其中，

为第i个用户的链路增益的差值，(E_b/N₀)_S为下行共享信道的期望接收信噪比，而

为分组内第i个活动终端专用控制信道的期望接收信噪比。

另外，还包括步骤：对收到专用信道的功率控制命令的活动终端的专用信道的发射功率按照下述更新：

$P_D^{\left(i\right)}\left(n\right)=P_D^{\left(i\right)}(n-1)\±P_{\mathrm{step}},i=\mathrm{1,2},...,n$

其中，

为更新后的所述活动终端的专用信道的发射功率，

为当前的所述活动终端的专用信道的发射功率，P_step为所述活动终端的专用信道的功率控制命令的调整步长。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用专用下行专用控制信道的发射功率获取下行共享信道中活动终端所需的发射功率，然后以活动终端所需的发射功率作为确定共享信道发射功率的依据，从而使得制定出的共享信道发射功率更加符合实际通信环境，既保证通信质量，又避免资源浪费，提高系统下行共享信道的容量。

另外，本发明还可以将所有小区内的活动终端分组，将每个组分配统一的发射功率。为了充分提高系统容量，本发明将一个活动组划分为一组，为每个活动组制定一个发射功率。

本发明将每个组中的所有活动终端所需发射功率的最大值作为该组的下行共享信道的发射功率，从而保证组中所有活动终端的通信质量。

进一步，本发明对收到专用信道的功率控制命令的活动终端的专用信道的发射功率进行及时更新，从而使制定的发射功率更加贴近网络实际情况。

附图说明

图1是本发明所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法的流程图。

具体实施方式

集群是一种多用户共用一组通信信道而不相互影响的技术，集群系统能使大量用户共享相对有限的频率资源，即系统的下行业务信道可为小区内该通话群组中的所有用户共用。集群系统具有自动识别用户，自动并动态地分配无线信道的功能。通常将处于通信状态的终端称为活动终端，同一小区内的属于同一集群用户的活动终端为一个活动组。

在TD-SCDMA集群系统中，为讲话者分配了一条上行共享信道，为同一小区内同一活动组内的所有受话者分配了一条下行共享信道。为了进行越区切换、讲话权的抢占，引入了PTT专用控制信道。切换过程中包括的测量控制消息下发，测量报告消息上报、切换命令下发、切换完成上报等消息都在这个专用控制信道中发送；另外，释放等控制消息的发送也在这个信道上承载。抢占过程为用户申请讲话权的过程。专用控制信道是上下行对应的，同时，由于受话者大于等于1，所以PTT专用控制信道对每个受话者是分时专用的。例如，设系统分配的专用控制信道码道数为M，每个码道的分时轮转周期为N，则专用控制信道一共可以为M×N个受话者分时专用。在某个受话者分时占用的时间内，受话者在上行专用控制信道上发送测量报告消息、切换完成消息、申请讲话权等消息，在下行专用控制信道接收系统下发的测量控制消息、切换命令、讲话权申请应答等消息。在专用控制信道上，需要进行功率控制，在上行方向，基站根据接收到的上行专用控制信道的SNR生成功率控制命令，通过下行专用控制信道传送给受话者终端，受话者终端调整上行发射功率，形成上行闭环功率控制；在下行方向，受话者终端根据接收到的下行专用控制信道的SNR生成功率控制命令，通过上行专用控制信道传送给基站使基站响应自己的功率调整命令，形成下行闭环功率控制。

本发明的方法就是利用PTT专用控制信道的下行闭环功率控制的信息，来对PTT下行共享信道进行功率控制。在PTT下行专用控制信道中，基站能够获悉每个活动终端对应的下行专用控制信道的发射功率，本发明以此作为控制下行共享信道发射功率的依据。

本发明提供的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，首先获取选取至少一个活动终端，并获取这些活动终端的下行专用控制信道的发射功率(S1)；由于专用控制信道与共享信道的编码增益和数据速率可能不同，因此在专用控制信道和共享信道的发射功率不同，由于基站获得的是某个活动终端在下行专用控制信道的发射功率，欲获得该活动终端所需的下行共享信道的发射功率，本发明提供的方案是分别获取所述活动终端的专用控制信道和共享信道的链路增益(S2)；然后根据这些活动终端的专用信道的发射功率和所述链路增益确定每个活动终端在共享信道中所需的发射功率(S3)，然后根据每个活动终端所需的发射功率确定共享信道实际的发射功率(S4)。

本发明可以将整个小区的所有活动终端按照上述方法制定一个统一的下行共享信道的发射功率，为了进一步提高系统容量，节省资源，本发明还可以将所有小区内组呼或组播的通信组按照预定规则分组(S0)(一般按照小区内属于同一通信群组的用户分为一组，当然，也可以将小区内所有正在通信的用户分为一组。)，然后为每个组的下行共享信道分配统一的发射功率。将所有小区内的活动终端分组的方式可以按照下行共享信道的最小单位，即将一个活动组中的活动终端划分为一组，以充分利用资源，由于当一个终端发起集群呼叫，系统会对该集群用户进行寻呼，因此可以将属于同一小区的该集群用户分为一组。另外，还可以将两个或两个以上活动组中的活动终端划分为一组，然后将该组中的多个活动组对应的下行共享信道分配相同的发射功率。

上文已述，本发明将某个活动终端在下行专用控制信道的发射功率转换为下行共享信道的发射功率的方法是利用该活动终端的专用控制信道和共享信道的链路增益，具体的实现途径是将共享信道和专用控制信道链路增益的差值与专用控制信道发射功率的和作为该下行共享信道的发射功率。由于链路增益是综合考虑编码增益、传输质量等因素后的综合值，因此该值具有很强的针对性，较符合实际环境。当获取多个单个活动终端的发射功率后，确定这些活动终端在共享信道需要的发射功率的方法可以通过多种方式实现，本发明将该些活动终端所需发射功率的最大值作为共享信道的发射功率，已保证所有活动终端均能保证通信质量。当然，也可以通过抽样选取其中部分活动终端，以该些活动终端所需的下行共享信道的发射功率作为制定标准，但是显然，这种情况下必然引起某些活动终端的通信质量受到一些影响。该实现过程可以通过下述公式实现：

$P_S=\max \{(P_D^{\left(1\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(1\right)}),(P_D^{\left(2\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(2\right)}),...(P_D^{\left(n\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(n\right)})\}$

其中，Ps为共享信道的发射功率，

分别表示分组内第1个、第2个、第n个活动终端的下行专用控制信道的发射功率，分别表示第1个、第2个、第n个活动终端的下行共享信道与专用控制信道的链路增益的差值。

此外，为了保证每个活动终端均能正常接受信号，本发明还保留一定的保护裕量，用公式表示即

$P_S=\max \{(P_D^{\left(1\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(1\right)}),(P_D^{\left(2\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(2\right)}),...(P_D^{\left(n\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(n\right)})\}+\mathrm{\δ}$

其中，Ps为共享信道的发射功率，

分别表示分组内第1个、第2个、第n个活动终端的下行专用控制信道的发射功率，

分别表示第1个、第2个、第n个活动终端的下行共享信道与专用控制信道的链路增益的差值，δ为保护裕量，当然，该裕量值可取0。

所述链路增益的差值由期望接收信噪比获得，具体按照下述公式计算：

$G_{\mathrm{SD}}^{\left(i\right)}={(E_b/N_0)}_S-{(E_b/N_0)}_D^{\left(i\right)},$ 其中，为某个活动终端的链路增益的差值，(E_b/N₀)_s为下行共享信道的期望接收信噪比，而

为分组内某个活动终端专用控制信道的期望接收信噪比。

由于在PTT专用控制信道中，基站能够获取不同时刻的某个活动终端的专用信道发射功率，并通过调整步长进行功率调整，即对收到专用信道的功率控制命令的活动终端的专用信道的发射功率按照下述更新：

$P_D^{\left(i\right)}\left(n\right)=P_D^{\left(i\right)}(n-1)\±P_{\mathrm{step}}$

其中，

为某个活动终端更新后的专用信道的发射功率，

为该活动终端当前的专用信道的发射功率，P_step为所述专用信道的功率控制命令的调整步长，因此本发明的共享信道的发射功率同样能够按照实际的网络环境对进行功率调整。

以下以第一实施例为例，详细说明本发明的实现过程。

首先对所有小区内的活动用户进行分组；在集群系统建立时，基站按照每个呼叫的用户注册信息、接入消息和呼叫建立时间，预先制定为多个活动组，因此在确定共享信道的发射功率时可以按照每个活动组划分，也可以将多个活动组甚至小区所有活动用户分为一组，但是此时每个分组内的各个活动组的PTT下行共享信道的发射功率相同，相比于每个活动组确定一个发射功率值控制效果会有所下降，系统容量也会降低。

然后，获取分组内每个用户的PTT专用控制信道的下行发射功率，由于共享信道和专用控制信道的数据速率和编码增益可能不一样，所以确定PTT共享信道的发射功率时需要考虑不同信道的编码增益和传输质量所带来的差别，此外，为了保证每个接受者均能正常接收信号，可能还需要考虑保留一定的裕量，所以，发射功率的计算公式为

$P_S=\max \{(P_D^{\left(1\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(1\right)}),(P_D^{\left(2\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(2\right)}),...(P_D^{\left(n\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(n\right)})\}+\mathrm{\δ}$

其中，下标S表示共享信道，D表示专用控制信道，上标i表示分组内活动终端序号。P_S表示分组内下行共享信道的发射功率，

分别表示分组内第1个、第2个、第n个活动终端的下行专用控制信道的发射功率，

分别表示第1个、第2个、第n个活动终端的下行共享信道与专用控制信道的链路增益的差值，是综合考虑编码增益、传输质量等因素后的综合结果。例如，专用控制信道需要的

共享信道需要的E_b/N₀为(E_b/N₀)_S，则 $G_{\mathrm{SD}}^{\left(i\right)}={(E_b/N_0)}_S-{(E_b/N_0)}_D^{\left(i\right)}.$ δ为保护裕量，可以为0。

由于PTT专用控制信道可能是多用户分时共享的，也就是说并不是每一帧都能得到所有用户的关于PTT专用控制信道的下行功率控制命令，所以只对收到控制命令的用户的发射功率进行更新，其他用户的值保持不变，公式表示如下

其中i＝1，2，...，n，P_step为功率控制调整步长。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于，包括：

1)选取至少一个活动终端，并分别获取所述活动终端专用控制信道的发射功率；

2)分别获取所述活动终端的专用控制信道的链路增益和共享信道的链路增益；

3)将共享信道和专用控制信道链路增益的差值与专用控制信道发射功率的和作为该活动终端所需的共享信道的发射功率；

4)根据所述活动终端所需的共享信道的发射功率控制共享信道实际的发射功率。

2、根据权利要求1所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于，所述步骤1)之前还包括：将所有小区内的活动终端分组，每个组中的共享信道的发射功率相同，步骤1)从所述组中选取至少一个活动终端。

3、根据权利要求2所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于：按照下述方式分组：

将一个活动组中的活动终端划分为一组。

4、根据权利要求2所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于，按照下述方式分组：

将两个或两个以上活动组中的活动终端划分为一组。

5、根据权利要求1至4中任意一个所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于，步骤4)按以下公式控制所述共享信道的发射功率：

$P_S=\max \{(P_D^{\left(1\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(1\right)}),(P_D^{\left(2\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(2\right)}),...(P_D^{\left(n\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(n\right)})\}$

其中，Ps为共享信道的发射功率，分别表示分组内第1个、第2个、第n个活动终端的下行专用控制信道的发射功率，

分别表示第1个、第2个、第n个活动终端的下行共享信道与专用控制信道的链路增益的差值。

6、根据权利要求1至4中任意一个所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于，步骤4)按以下公式控制所述共享信道的发射功率：

$P_S=\max \{(P_D^{\left(1\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(1\right)}),(P_D^{\left(2\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(2\right)}),...(P_D^{\left(n\right)}+G_{\mathrm{SD}}^{\left(n\right)})\}+\mathrm{\δ}$

其中，Ps为共享信道的发射功率，

分别表示分组内第1个、第2个、第n个活动终端的下行专用控制信道的发射功率，

分别表示第1个、第2个、第n个活动终端的下行共享信道与专用控制信道的链路增益的差值，δ为保护裕量。

7、根据权利要求1至4中任意一个所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于，所述链路增益的差值按照下述公式计算：

$G_{\mathrm{SD}}^{\left(i\right)}={(E_b/N_0)}_S-{(E_b/N_0)}_D^{\left(i\right)},i=\mathrm{1,2},...,n$

其中，

为第i个用户的链路增益的差值，(E_b/N₀)_s为下行共享信道的期望接收信噪比，而

为分组内第i个活动终端专用控制信道的期望接收信噪比。

8、根据权利要求7所述的集群系统中下行共享信道功率控制的方法，其特征在于，还包括步骤：对收到专用信道的功率控制命令的活动终端的专用信道的发射功率按照下述更新：

$P_D^{\left(i\right)}\left(n\right)=P_D^{\left(i\right)}(n-1)\±P_{\mathrm{step}},i=\mathrm{1,2},...,n$

其中，

为更新后的所述活动终端的专用信道的发射功率，为当前的所述活动终端的专用信道的发射功率，P_step为所述活动终端的专用信道的功率控制命令的调整步长。

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