CN100574134C - 在移动无线电系统中用于功率控制的方法和设备 - Google Patents
在移动无线电系统中用于功率控制的方法和设备 Download PDFInfo
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Abstract
一种电信系统,经由扩充的外环功率控制算法的实现来改进对用户的服务质量(QoS)。无线电资源管理器(RRM)操作用来确定在某个时刻分配给网络内用户的信道的数目。RRM为每个被分配的信道实现扩充的外环功率控制算法,从而为每个被分配的信道确定SIR参考值。RRM确保任何一个信道的SIR参考值都不落到预先确定的最小值以下。要用于使用着的全部信道的SIR参考值被确定为所有算出的SIR参考值中的最高值。扩充的外环功率控制算法可以在移动台级、基站级或无线电网络控制器级上实现。
Description
技术领域
本发明涉及无线电资源管理中的功率控制,尤其涉及一种有多个传输信道的系统。
背景技术
在现代电信网络中,空中接口资源的利用和服务质量(QoS)的保持由无线电资源管理(RRM)来确定。RRM负责以下功能:切换、功率控制、准入控制、负载控制以及分组调度。这些功能中的每一个都由相关的RRM算法实现。
第三代电信网络需要支持高质量服务并需要把几个服务多路复用在一个连接上。尤其是,通过使空中接口中的干扰水平保持为最小值,功率控制在提供要求的QoS中起着重要作用。功率控制算法可以在用户设备(UE)级、基站(BS)级或者无线电网络控制器(RNC)级上实现。这三个网络元件在图1中图示说明,其中BS10包括无线收发器12和处理器14,该处理器14具有到RNC16的固定连接。MS18一般是不在固定位置的。
功率控制中对于第三代系统(比如宽带码分多址,WCDMA)所特有的,在第二代系统(比如全球移动通信系统,GSM)中不存在的各个方面包括快速功率控制和外环功率控制。WCDMA中的快速功率控制具有近似1.5千赫的频率并且在上行链路下行链路中都受到支持。外环功率控制算法估算收到信号的质量以便调整快速功率控制的信号干扰比(SIR)参考从而保持要求的QoS。信号质量会受MS速度或多径传播环境改变的影响。WCDMA中的外环功率控制具有近似10-100赫兹的频率,因为在上行链路和下行链路中都有快速功率控制所以在上行链路和下行链路中都需要外环功率控制。
图2是一个概述一般的外环功率控制算法的流程图。就在上行链路上收到信号的质量是否好于要求的信号质量进行初始的评估20。这样的话,减小快速功率控制的SIR参考22以避免浪费网络容量。相反,如果信号的质量不及要求的质量,增大SIR参考24从而保持所要求的QoS。
QoS是由收到的信号引起的误差的正函数(direct function),这些误差是由不准确的SIR估算、信令误差和功率控制环中的延迟引起的。为了评估在上行链路上收到信号的质量,几种已知的方法可以采用。例如,质量评估可以基于估算的物理信道比特误码率(BER)、收到的SIR或者循环冗余校验(CRC)。
一般把CRC评估利用到允许误差发生得相当频繁的网络服务上,至少几秒钟发生一次。这会发生在非实时分组数据服务中,其中,在转发之前块误码率(BLER)高达10-20%,而典型地BLER=1%的语音服务才提供所要求的质量。
一个有可能的外环功率控制算法由所谓的比例积分(PI)算法给出。这个算法特征如下:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,e(k)是一个表示所要求的QoS和实际QoS之差的变量,以及I(k)是一个给SIR参考设置恒定值的参数,这里I(k+1)=I(k)+e(k)。例如可能使用:
e(k)=-BLERr 如果CRC好,
e(k)=1-BLERr 如果CRC不好
这里BLERr指的是BLER参考。还有可能把e(k)滤波以得到更平滑的性能。常数kp和ki数值的例子有kp=0.3和ki=0.8。一个特例由参数选项给出:
kp=0
ki=SIRinc/(1-BLERr)
它给出在2000年Wiley & Sons有限公司出版、Holma和Toskala编辑的“WCDMA for UMTS”第187-203页中公开的所谓跳跃算法中。这种跳跃算法是基于对数据进行CRC评估的结果,其特征如下:
这里SIRinc指的是考虑的信道在SIR参考上的一个递加增大。SIRinc典型为0.3dB到1.0dB。
PI算法和跳跃算法都基于先前的SIR参考值的数值来计算更新的SIR参考值。如果收到信号的质量好于所要求的信号质量的话,那么更新的SIR参考值将进行一个递加减小。如果收到信号的质量比所要求的信号质量差的话,那么更新的SIR参考值将进行一个递加增大。
为了有效利用网络容量,外环功率控制应该总是把SIR参考保持得尽可能低。尽管,SIR参考值太低将导致QoS下降。数据通信量的状况会随着时间而变化,所以要求有一种灵活可靠的系统来确保用户体验到可以接受的QoS。
这个已知的功率控制函数使在使用多个传输信道的地方不能确定合适的SIR参考。当多个传输信道被多路复用到一个物理信道上时,必须找到一个为所有传输信道给出足够好性能的公共SIR参考。这个必要的SIR水平是编码方案、信道质量、设备速度和其他参数的一个复杂函数而且不容易计算。传输信道可能的组合的数量也非常大,这就使得利用查阅表格不可行。
发明内容
本发明试图在RRM中提供一种功率控制函数,其中为多个传输信道保持所要求的QoS,并且在已知系统中与数据通信量的改变相关的问题减轻了。
据此,本发明提供一种移动电信网络中的功率控制方法,其中多个传输信道被复用在公共物理信道上,该方法包括步骤:基于先前为使用着的多个传输信道中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应的信号强度参考值;把为每个传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值;以及把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的相应信号强度参考值确定为所有算出的相应信号强度参考值中的最高值;其中,传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值,其中,为使用着的多个传输信道中的每一个计算一个SIR参考值的步骤通过应用如下算法来执行:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
本发明还提供一种用在电信网络中的移动台,其中该移动台包括用于执行功率控制的装置,该用于执行功率控制的装置包括:适于基于先前为使用着的多个传输信道中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应信号强度参考值的装置,其中多个传输信道被复用在公共物理信道上,并且传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值;适于把为传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值的装置;以及适于把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的信号强度参考值确定为所有算出的信号强度参考值中的最高值的装置;其中,适于为使用着的多个传输信道中的每一个计算SIR参考值的装置适于应用如下算法:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
本发明还涉及一种用在电信网络中的基站,其中该基站包括用于执行功率控制的装置,该用于执行功率控制的装置包括:适于基于先前为使用着的多个传输信道中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应信号强度参考值的装置,其中多个传输信道被复用在公共物理信道上,并且传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值;适于把为传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值的装置;以及适于把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的信号强度参考值确定为所有算出的信号强度参考值中的最高值的装置;其中,适于为使用着的多个传输信道中的每一个计算SIR参考值的装置适于应用如下算法:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
本发明还给出一种电信网络,包括用于执行功率控制的装置,该用于执行功率控制的装置包括:适于基于先前为使用着的多个传输信道中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应信号强度参考值的装置,其中多个传输信道被复用在公共物理信道上,并且传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值;适于把为传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值的装置;以及适于把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的信号强度参考值确定为所有算出的信号强度参考值中的最高值的装置;其中,适于为使用着的多个传输信道中的每一个计算SIR值的装置适于应用如下算法:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
按照本发明的第一方面,在移动电信网络中提供一种功率控制方法,该方法包括步骤:基于先前为使用着的多个信道中的每一个算出的数值为这个信道计算一个信号强度参考值,把为信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于预先确定的最小信号强度参考值,并且把要用于所述使用着的多个信道中全部信道的信号强度参考值确定为所有算出的信号强度参考值中的最高值。
按照本发明的第二方面,在电信网络中提供移动台,其中该移动台包括用本发明第一方面中说明的方法来执行功率控制的装置。
按照本发明的第三方面,在电信网络中提供基站,其中基站包括用本发明第一方面中说明的方法来执行功率控制的装置。
按照本发明的第四方面,提供了一种电信网络,包括用本发明第一方面中说明的方法来执行功率控制的装置。
应当强调,“包括”一词用在这个说明书中的时候被拿来说明存在所陈述的特征、整数、步骤或部件,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、部件或它们的组合。
附图说明
为了更好地理解本发明并示出它是怎样生效的,现在将用示例的方式来参照附图,其中:
图1是一个在无线电电信网络中基本特征的示意图;
图2示出一个流程图,概述一般的外环功率控制算法;
图3示出一个流程图,概述按照本发明一种扩充的外环功率控制算法的使用;以及
图4是按照本发明的网络结构的示意图。
具体实施方式
如果电信网络有几个使用着的信道的话,无线电资源管理(RRM)就实现一种扩充的外环功率控制算法。这种算法运行起来以确定同时适合所有使用着的信道的单个SIR参考值。这是通过为每个信道1确定一个独立使用的SIR参考值而取得的,这里1=(1,...,使用着的信道号)。初始步骤特征如下:
在实践中,a2可能为0.6并且b2可能为-1.5。无疑,这个SIR参考取决于该信道用户的QoS要求。
为了给在随后的块k=1上所分配的每个信道更新SIR参考,在这个信道上实行质量评估(下面所示的使用CRC)。更新步骤特征如下:
这里SIRinc指的是信道1在SIR参考上的一个递加增大。SIRinc典型为0.3dB到1.0dB,并且可以所有信道用相同值。换句话说,如果收到信号的质量好于要求的信号质量的话,那么更新的SIR参考值将进行一个递加减小。如果收到信号的质量比要求的信号质量差的话,那么更新的SIR参考值将进行一个递加增大。
更新的SIR参考值与预先确定的最小SIR参考值作比较。如果前者比后者大的话,那么使用更新的SIR参考值。如果算出的更新的SIR参考值低于预先确定的最小SIR参考值,则预先确定的最小SIR参考值就取代更新的SIR参考值。这个比较处理特征如下:
SIRr(l,k+1):=max(SIRr(l,k+1),SIRmin)
为了网络给所有被分配的信道设置一个全面更新的SIR参考值,下面的公式适用:
多路复用到一个公共物理信道上的所有信道必须使用一个公共的SIR参考值。从而,对于所有给特定块k分配的信道来说最高的更新的SIR参考值被用作这个块的这组信道的SIR参考总值。
给每个信道设置一个预先确定的最小的SIR参考值的原因是,如果不这样做,为一个信道算出的SIR参考值可能达到非常低的数值。如果信道长时间取得比所要求的更好的QoS就会这样。如果信道多路复用状况改变,例如当一个新信道被撤下或添上时,或者当一个信道的QoS参数改变时,所用的SIR参考值会变得不足以为这个信道取得准确的QoS。没有预先确定的最小SIR参考值,算出的更新的SIR参考值再次达到一个可以接受的水平可能要花费过多时间。
典型地,把SIRmin设置成-10dB,如果通信量状况改变将使所有被分配的信道能够在合理的时间内(一般小于1秒钟)重新控制SIR参考。
在图3中,在步骤30,RRM操作以便为考虑的被分配信道获得初始块的SIR参考值。在步骤32中执行QoS评估,通过例如CRC方式。如果确定目前的质量可以接受的话,SIR参考值在步骤34中被递减,结果形成一个更新的SIR参考值。然而,如果QoS不能达到用户要求的话,SIR参考值在步骤36中被递加以便取得更新的SIR参考值。在步骤38中执行比较以确定更新的SIR参考值是否大于预定的SIR最小值。从而,如果更新的SIR参考值大于预先确定的SIR最小值的话,那么更新的SIR参考值在步骤40中用于所考虑的块和信道。然而,如果更新的SIR参考值小于预先确定的SIR最小值的话,预先确定的SIR最小值在步骤42中用来代替更新的SIR参考值。
对于技术人员来说显然,图3中在考虑的信道上实现的外环功率控制算法,可以在RRM控制下的电信网络内为几个进一步被分配的信道中的每一个而实行。同一个块的每个信道所用的SIR参考值在步骤44中作比较以确定一个最大的所用的SIR参考值,这个值就是所说为电信网络控制SIR参考值的。从而,通过使用被分配信道所用的SIR参考值,RRM正在实现一种按照本发明的扩充的外环功率控制算法。
有必要对块k=0,1,2,3,...,n中的每一个重复这个处理以确保提供一个可以接受的QoS,甚至在涉及的变量(比如被分配信道的数目、所要求的最大SIR参考值等等)改变时。
从而,该SIR参考值是给多个传输信道设置的,而且优势在于扩充的外环功率控制算法的复杂性非常低。
图4进一步图示说明图3的流程图,示出为网络内的多个信道使用一个公共的最大的所用SIR参考值。第一RMM50、第二RMM52和第三RMM54,每个都有两个输入。来自第一、第二和第三控制器50 52 54的单个输出68 70 72经由单个比较装置74被多路复用到单个物理信道76上。
在操作中,第一RMM50有两个输入信号,即第一SIR参考值56和第一预先确定的SIR最小值58。第二RMM52有两个输入信号,第二SIR参考值60和第二预先确定的SIR最小值62。类似地,第三RMM54有两个输入信号,第三SIR参考值64和第三预先确定SIR最小值66。每个RMM都执行一个QoS评估,并根据该结果而递加或递减SIR参考值。每个RMM都有单个输出68 70 72,包括对这个信道特定的所用SIR值。比较装置74运行起来以便从输入到比较装置74上的第一、第二和第三所用SIR值68 70 72中确定最大的所用SIR参考值。这个值就是所说为电信网络控制SIR参考值的。由每个RRM执行的QoS评估都实现一种按照本发明的扩充的外环功率控制算法。
对于技术人员来说显然,以上说明的算法不是穷举性的,可以采用它的变形以取得相似的结果,同时采用相同的发明理念。例如,扩充的外环功率控制算法可以在移动台级、基站级或无线电网络控制器级上实现。
此外,技术人员将认识到,就任何一种外环功率控制算法来说都可以实现本发明,比如PI算法或跳跃算法。
因此可见,本发明提供RRM中的功率控制,相对于传统系统具有显著的优势。
Claims (18)
1.一种移动电信网络中的功率控制方法,其中多个传输信道被复用在公共物理信道(76)上,该方法包括步骤:
基于先前为使用着的多个传输信道(68,70,72)中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应的信号强度参考值;
把为每个传输信道算出的信号强度参考值保持(40,42)为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值;以及
把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的相应信号强度参考值确定(44)为所有算出的相应信号强度参考值中的最高值;
其中,传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值,其中,为使用着的多个传输信道中的每一个计算一个SIR参考值的步骤通过应用如下算法来执行:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
2.如权利要求1所述的方法,进一步包括:在保持所计算出的信号强度参考值时,根据质量标准校验来递加地增大或减小信号强度参考值。
3.如权利要求1所述的方法,其中,e(k)根据是否满足预先确定的质量标准而取不同值,从而使得:
e(k)=-BLERr 如果满足质量标准,
e(k)=1-BLERr 如果不满足质量标准,
这里BLERr指的是块误码率BLER参考值。
4.如权利要求1所述的方法,其中,使用参数:
kp=0
ki=SIRinc/(1-BLERr)
这里SIRinc指的是在SIR参考值上的一个递增量,BLERr指的是块误码率BLER参考值。
6.如权利要求3所述的方法,其中,所述预先确定的质量标准的校验是基于比特误码率参考值。
7.如权利要求3所述的方法,其中,所述预先确定的质量标准的校验是基于循环冗余校验参考值。
8.如权利要求5所述的方法,包括:在计算SIR参考值时,为用于初始块k=0的多个传输信道中的每一个计算初始的SIR参考值SIRr(l,0):
这里a2和b2是传输信道模型参数。
9.如权利要求1到4之一所述的方法,其中,所述移动电信网络使用WCDMA。
10.一种用在电信网络中的移动台(18),其中,该移动台包括用于执行功率控制的装置,该用于执行功率控制的装置包括:
适于基于先前为使用着的多个传输信道(68,70,72)中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应信号强度参考值的装置,其中多个传输信道被复用在公共物理信道上,并且传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值;
适于把为传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值的装置;以及
适于把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的信号强度参考值确定为所有算出的信号强度参考值中的最高值的装置;
其中,适于为使用着的多个传输信道中的每一个计算SIR参考值的装置适于应用如下算法:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
12.如权利要求10或11所述的移动台,其中,所述电信网络使用WCDMA。
13.一种用在电信网络中的基站(10),其中,该基站包括用于执行功率控制的装置,该用于执行功率控制的装置包括:
适于基于先前为使用着的多个传输信道(68,70,72)中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应信号强度参考值的装置,其中多个传输信道被复用在公共物理信道上,并且传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值;
适于把为传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值的装置;以及
适于把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的信号强度参考值确定为所有算出的信号强度参考值中的最高值的装置;
其中,适于为使用着的多个传输信道中的每一个计算SIR参考值的装置适于应用如下算法:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
14.如权利要求13所述的基站,其中,所述适于把为传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值的装置适于经由以下比例积分PI算法来确定用于与预定最小SIR参考值进行比较的更新SIR参考值:
这里SIRr是信号干扰比SIR参考值并且表示传输信道的信号强度参考值,SIRr(l,k)指示块k上的传输信道l=1,...,N的SIR参考值,BLERr(l)指的是传输信道l的块误码率BLER参考值,SIRinc指的是在SIR参考值上的一个递增量。
15.如权利要求13或14所述的基站,其中,所述电信网络使用WCDMA。
16.一种电信网络,包括用于执行功率控制的装置,该用于执行功率控制的装置包括:
适于基于先前为使用着的多个传输信道(68,70,72)中的每一个算出的值为这个传输信道计算相应信号强度参考值的装置,其中多个传输信道被复用在公共物理信道上,并且传输信道的信号强度参考值是信号干扰比SIR参考值;
适于把为传输信道算出的信号强度参考值保持为大于或等于一个预先确定的最小信号强度参考值的装置;以及
适于把要用于所述使用着的多个传输信道中的全部信道的信号强度参考值确定为所有算出的信号强度参考值中的最高值的装置;
其中,适于为使用着的多个传输信道中的每一个计算SIR参考值的装置适于应用如下算法:
SIRr(k)=kp*e(k)+ki*I(k)
这里k指示块号,SIRr(k)指示块k的SIR参考值,e(k)是指示所要求的服务质量QoS和实际QoS之间差的变量,kp和ki是控制算法收敛速度和稳定性的参数,I(k)是设置SIRr(k)稳态值的参数,而且I(k+1)=I(k)+e(k)。
18.如权利要求16或17所述的电信网络,其中,所述电信网络使用WCDMA。
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