CN101222253B

CN101222253B - 开环功率控制方法

Info

Publication number: CN101222253B
Application number: CN2007103015598A
Authority: CN
Inventors: 王军虎; 余秋星
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Rugao Changjiang science and Technology Industry Co Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: CN101222253A

Abstract

本发明公开了一种开环功率控制方法，该方法包括：步骤S102，移动台至少基于载波噪声比偏置来计算发射功率；步骤S104，基站对所述移动台以计算的所述发射功率发送过来的信号进行质量测量，并根据测量结果确定是否需要进行发射功率校正；以及步骤S106，基站通知移动台是否需要进行发射功率校正，并在需要进行发射功率校正的情况下，进一步将功率校正值通知移动台。通过使用本发明，能够减小信令开销和控制时延，并且能够有效提高功率控制的精确度，即，能够精确到每个突发。

Description

开环功率控制方法

技术领域

本发明涉及通信领域，并且特别地，涉及一种用于微波接入全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)系统的开环功率控制方法。

背景技术

功率控制的目的是保证通信质量，减小干扰，降低功耗。在功率控制过程中主要有以下几个重要因素：(1)功率控制量，即，发射功率改变的量值，功率控制量要与信道质量匹配，使得信息在该信道下得到满足性能要求的传输；(2)功率控制频度，功率控制频度越快，则越能快速补偿信道的衰落，但是如果频度过快，将会造成发射功率的快速起伏波动，影响稳定性；(3)控制时延，是从收到功率控制命令到功率控制应用的时间间隔，控制时延越短，控制量越能反映信道的真实情况，因此控制的效果越好，否则控制量跟不上信道的变化，将会导致控制失效，从而影响系统的性能。

传统的功率控制分为闭环功率控制模式和开环功率控制模式。闭环功率控制是指基站对于移动台的发射功率直接进行反馈校正，开环功率控制是指移动台自行进行发射功率的调整。传统的闭环功率控制的优点是控制精确、控制速度快，其缺点是开销比较大，并且需要占用更多的物理资源；开环功率控制是指移动台依据接收到的下行信号，以及基站的发射功率，对路径损耗进行估计，结合调制编码方式、信道干扰水平、来自基站的功率校正偏置、以及自身的偏置综合来计算上行发射功率，其优点是有效减少了系统开销，缺点是控制精度不高，并且纯粹的开环功率控制是不充分的，因此仍然需要来自基站的周期或不定期的校正。

目前，在802.16e所采用的闭环功率控制模式中，其功率较正途径与开环模式完全相同，均采用MAC信令进行反馈，因此控制时延会比较大。对于快变信道，基站反馈的控制量跟不上信道的变化。也就是说，移动台在从收到控制消息到功率调整应用的时间过长，而在此期间信道质量已经发生变化，从而该功率控制量已经失效。因此，这种情况下的闭环功控的控制的时延并不比开环控制小，失去闭环功率控制原有的优越性。而且，802.16e上行功率控制只能精确到用户，而同一用户同时有多种业务或分配有多个突发时，这种控制是不精确的。

然而，目前尚未提出能够有效进行功率控制的技术方案。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种开环功率控制方案，以解决相关技术中闭环功率控制方案中控制时延相对较大、MAC信令开销大、物理资源占用多、以及开环功率控制方案不精确的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种开环功率控制方法。该方法用于包括基站和移动台的全球微波接入互通系统。

该方法包括：步骤S102，移动台至少基于载波噪声比偏置来计算发射功率；步骤S104，基站对移动台以计算的发射功率发送过来的信号进行质量测量，并根据测量结果确定是否需要进行发射功率校正；以及步骤S106，基站通知移动台是否需要进行发射功率校正，并在需要进行发射功率校正的情况下，进一步将发射功率校正值通知移动台。

其中，在步骤S102中，根据以下公式来计算发射功率：

P(dBm)＝L+C/N+NI-10log(R)+OffsetperSS+OffsetC/N+OffsetperBS，其中，P为移动台的发射功率，包括发射天线的增益；L为移动台估计的上行路径损失，不包括基站的接收天线增益；C/N为载波噪声比；R为重复编码率；NI为上行链路干扰和噪声水平；Offset C/N为载波噪声比对于多种因素的偏置值；OffsetperSS为移动台自主控制的偏置量；Offset_BSperSS为基站控制的移动台的功率校正值。

其中，上行路径损失的值为所有收到的使用子载波的先导的总功率与基站的等效全向辐射功率的差。

在步骤S104中，可进一步包括：基站通过测量上行信号的信号干扰噪声比和/或误块率来进行质量测量，并根据质量测量获得的值和信号质量的预定值来获得功率校正值；所说基站将功率校正值与功率校正门限进行比较，在功率校正值超过预定功率校正门限值的情况下，确定需要进行发射功率校正。

在步骤S106中，可进一步包括：基站在上行映射消息中增加功率校正指示位，功率校正指示位用于表示移动台是否需要进行发射功率校正；在需要进行发射功率校正的情况下，基站进一步在上行映射消息中增加功率校正量指示位，功率校正量指示位用于表示移动台进行发射功率校正时的发射功率校正值。其中，功率校正指示位占用1位，功率校正量指示位占用8位。

此外，该方法可进一步包括：在不需要进行发射功率校正的情况下，移动台利用计算的发射功率进行上行功率发射。

另外，上述载波噪声比偏置包括：对于不同的业务类型的偏置、混合自动重传数据或者非混合自动重传数据的偏置、MAC信令的偏置、多输入多输出信道的性能要求的偏置。业务类型可包括：语音IP业务和数据业务。

并且，可以在每个上行突发时计算发射功率并确定是否进行发射功率校正。

通过本发明的上述技术方案，能够减小信令开销和控制时延，并且能够提高功率控制的精确度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的开环功率控制方法的流程图。

具体实施方式

在本实施例中，提供了一种开环功率控制方法。该方法可用于包括基站和移动台的全球微波接入互通系统。根据本实施例的开环功率控制方法以移动台自行计算发射功率为主，支持基站周期性和不定期的反馈校正。基站在监测上行信道质量不满足要求时，则进行反馈校正，给移动台发送功率控制量。

如图1所示，根据本实施例的开环功率控制方法包括：步骤S102，移动台至少基于载波噪声比偏置来计算发射功率；步骤S104，基站对移动台以计算的发射功率发送过来的信号进行质量测量，并根据测量结果确定是否需要进行发射功率校正；以及步骤S106，基站通知移动台是否需要进行发射功率校正，并在需要进行发射功率校正的情况下，进一步将发射功率校正值通知移动台。

其中，在步骤S102中，根据以下公式来计算发射功率：

P(dBm)＝L+C/N+NI-10log(R)+OffsetperSS+Offset_C/N+OffsetperBS，公式(1)

其中，P为移动台的发射功率，包括发射天线的增益；L为移动台估计的上行路径损失，不包括基站的接收天线增益；C/N为(归一化的)载波噪声比，是对不同调制编码方式设定的一个相对功率电平值；R为重复编码率，由基站通过上行链路映射(UL-MAP)的IE消息发送给移动台；NI为上行链路干扰和噪声水平；Offset _C/N为载波噪声比对于多种因素的偏置值，可在上行信道描述符里广播；OffsetperSS为移动台自主控制的偏置量，根据HARQ的反馈进行相应调整；Offset_BSperSS为由基站控制的每个移动台的功率偏差修正值，即，由基站控制的移动台的功率校正值。

其中，上行路径损失的值为所有收到的使用子载波的先导的总功率与基站的等效全向辐射功率(EIRP)的差，即，利用对下行路径损耗的计算来预估上行路径损耗。

在步骤S104中，可进一步包括：基站通过测量上行信号的信号干扰噪声比和/或误块率来进行质量测量，并根据质量测量获得的值和信号质量的预定值来获得功率校正值；所说基站将功率校正值与功率校正门限进行比较，在功率校正值超过预定功率校正门限值的情况下，确定需要进行发射功率校正。移动台收到反馈校正值后，修改公式中的OffsetperBS值，继续按照公式计算发射功率。

在步骤S106中，可进一步包括：基站在上行映射(UL-MAP)消息(结构可如表1所示)的IE中增加功率校正指示位(Powercorrection indication)，功率校正指示位用于表示移动台是否需要进行发射功率校正，如果Power correction indication＝1，则说明该突发需要校正，如果Power correction indication＝0，说明该突发不需要校正；在需要进行发射功率校正的情况下，基站进一步在上行映射消息中增加功率校正量指示位，功率校正量指示位(Powercorrection)用于表示移动台进行发射功率校正时的发射功率校正值，也就是说，该字段只有在Power correction indication＝1的时候才出现。其中，功率校正指示位占用1位，功率校正量指示位占用8位，步进为0.25dB，并且，这两个字段均位于UIUC之后。

systax	size	Notes
			UL-MAP_IE()
CID	16bits
			UIUC	4bits
Power controlindication	1bit
			If(Power controlindication＝＝1){
Power correction	8bits	Sighed integer，whichexpresses the change in powerlevel(in 0.25dB unit)that theMS should apply to correct itscurrent transmission power.
			}

表1

在表1中，CID为16位的连接标识；UIUC为4位的上行间隔使用码；Power control indication为1位的功率控制指示；如果Powercontrol indication为1，则其后还具有8位的功率校正量Powercorrection。

此外，该方法可进一步包括：在不需要进行发射功率校正的情况下，移动台利用计算的发射功率(最近一次计算的发射功率)进行上行功率发射。

另外，上述载波噪声比偏置包括：对于不同的业务类型的偏置、混合自动重传数据或者非混合自动重传数据的偏置、MAC信令的偏置、多输入多输出(MIMO)信道的性能要求的偏置。业务类型可包括：语音IP业务和数据业务。

并且，可以在每个上行突发时计算发射功率并确定是否进行发射功率校正，从而将功率控制精确到每个突发。

具体地，基站可在广播上行信道描述(UCD)时广播Offset_C/N，相对于不同的业务等级设定相应的偏置，UCD中相关的信道编码如表2所示。

Name	Type	Length	Value
				Normalized C/N Offfset for HARQ	xxx	8
Normalized C/N Offset for VoIP	xxx	8
				Normalized C/N Offset forMAC messages	xxx	8
Normalized C/N Offset forMIMO	xxx	8

表2

在表2中，Normalized C/N Offset for HARQ为HARQ突发的归一化的载波噪声比偏置；Normalized C/N Offset for VoIP为VoIP业务突发的归一化的载波噪声比偏置；Normalized C/N Offset forMAC messages为MAC信令业务突发的归一化的载波噪声比偏置；Normalized C/N Offset for MIMO为多输入多输出业务突发的归一化的载波噪声比偏置。

例如，对于VoIP业务，其对误码率要求不是非常严格，经验表明其误码率保持在10^-3即可满足通话质量，因此针对于VoIP业务其Offset_C/N要相应小一些；而对于MAC信令，其对时效性和正确率要求比较高，因此Offset_C/N相对较大；而对于HARQ的数据包，因为其可以误码率可以通过因此HARQ进行补偿，所以此时的Offset_C/N可相对小一些；对于多输入多输出信道，OffsetC/N也有不同的设置，以满足MIMO信道的性能要求。

另外，对于静止或慢速移动的移动台，信道质量相对稳定或变化缓慢，不需要每帧都进行功率反馈校正。

在实际应用过程中，基站进行功率校正反馈时，对于变化较慢的信道，基站可在广播上行信道描述(UCD)时广播功率校正时间门限，如果功率校正间隔超过此门限值，基站强制进行校正。

在实际进行功率控制时，根据本发明实施例的功率控制方法可以包括以下处理：

第一步，移动台依据对接收信号的测量和基站广播的EIRP值计算下行路损L；

第二步，移动台按照上行发射的调制编码方式查表得到归一化的载波噪声比C/N；

第三步，移动台根据终端功率偏置OffsetperSS、来自基站的功率校正OffsetperBS、以及不同业务类型的归一化载噪比偏置、重复编码次数来依据公式(1)计算发射功率；

第四步，将第三步得到的功率与移动台的最大允许发射功率比较，如果大于最大允许发射功率则以最大允许发射功率发射上行；如果小于最大允许发射功率，则以计算公式的结果发射上行。

上述移动台的最大允许发射功率计算如下：

P_MAX＝P_{BS_RMAX}+L+(G_{SS_RX}-G_{SS_TX})，

其中，P_{BS_RMAX}为基站允许的最大接收功率，由基站在下行信道描述符(DCD)里中广播；L为第一步中得到的路径损耗；GSS_TX为移动台的发射天线增益；GSS_RX为移动台的接收天线增益；

第五步，基站对于接收到移动台的上行信号进行测量，按照相关门限，例如，信噪比门限或时间门限，对移动台发送功率校正信息字。

相关技术中的专用控制信令是将需要进行功率控制的移动台的校正信息排列在一起，每个移动台需要依据16位的CID寻址到自己的校正信息字。而本发明虽然在UL-MAP的公共部分增加了功率控制指示和功率控制量，但减少了专用功率控制信令的开销。因此，相比于目前802.16e中专用功率控制信令，根据本发明的功率控制方法的开销更小。除去802.16e中专用功率控制信令中的功率测量帧(Power measurement frame)所占的8位之后，如果在一帧中基站有多于1/15个总移动台数目的移动台进行功率校正，则本发明提供方法的开销将少于专用控制信令的开销，并且在此基础上需要功率控制的移动台越多，减少的开销越大。此外，本发明在上行资源分配时就规定了各个突发的功率校正量，能对每个突发进行功率控制，使得控制更加精确。并且，本发明在上行资源分配时就规定了各个突发的功率校正量，相比较于专用功率控制信令，控制时延较短。

综上所述，借助于本发明的技术方案，能够减小信令开销和控制时延，并且能够提高功率控制的精确度，即，能够精确到每个突发。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种开环功率控制方法，用于全球微波接入互通系统，所述系统包括基站和移动台，其特征在于，所述方法包括：

步骤S102，所述移动台至少基于载波噪声比偏置来计算发射功率；

步骤S104，所述基站对所述移动台以计算的所述发射功率发送过来的信号进行质量测量，并根据测量结果确定是否需要进行发射功率校正；

步骤S106，所述基站通知所述移动台是否需要进行发射功率校正，并在需要进行所述发射功率校正的情况下，进一步将发射功率校正值通知所述移动台，其中，所述基站在上行映射消息中增加功率校正指示位，所述功率校正指示位用于表示所述移动台是否需要进行所述发射功率校正，在需要进行所述发射功率校正的情况下，所述基站进一步在所述上行映射消息中增加功率校正量指示位，所述功率校正量指示位用于表示所述移动台进行所述发射功率校正时的发射功率校正值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S102中，根据以下公式来计算所述发射功率：

P(dBm)＝L+C/N+NI-10log(R)+OffsetperSS+Offset_C/N+OffsetperBS，

其中，P为所述移动台的发射功率，包括发射天线的增益；L为所述移动台估计的上行路径损失，不包括所述基站的接收天线增益；C/N为载波噪声比；R为重复编码率；NI为上行链路干扰和噪声水平；Offset_C/N为所述载波噪声比对于多种因素的偏置值；OffsetperSS为所述移动台自主控制的偏置量；OffsetperBS为所述基站控制的所述移动台的功率校正值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述上行路径损失的值为所有收到的使用子载波的先导的总功率与所述基站的等效全向辐射功率的差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S104中，进一步包括：

所述基站通过测量上行信号的信号干扰噪声比和/或误块率来进行所述质量测量，并根据质量测量获得的值和信号质量的预定值来获得所述发射功率校正值；

所述基站将所述发射功率校正值与功率校正门限进行比较，在所述发射功率校正值超过所述预定功率校正门限值的情况下，确定需要进行所述发射功率校正。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率校正指示位占用1位，所述功率校正量指示位占用8位。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在不需要进行所述发射功率校正的情况下，所述移动台利用计算的所述发射功率进行上行功率发射。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述载波噪声比偏置包括：对于不同的业务类型的偏置、混合自动重传数据或者非混合自动重传数据的偏置、MAC信令的偏置、或多输入多输出信道的性能要求的偏置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述业务类型包括：语音IP业务和数据业务。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在每个上行突发时计算发射功率并确定是否进行所述发射功率校正。