CN101257334B - 移动通信系统中确定移动站的反向传输功率的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在正交频分多路复用系统中确定反向传输功率的移动站装置。接收模块从基站接收包含分组格式(PF)字段和反向链路功率控制(RLPC)字段的反向链路分配消息。功率级别调节器根据PF字段的信息确定标称反向传输功率级别，并且确定从标称传输功率级别偏移RLPC字段中所定义的偏移值的相对最终传输功率级别。

Description

移动通信系统中确定移动站的反向传输功率的方法和装置
技术领域
本发明通常涉及一种用于在移动通信系统中确定移动站的反向传输功率的方法和装置，并且，具体来说，涉及一种用于在正交频分多路复用(OFDM)系统中确定移动站的初始传输功率的方法和装置。 
背景技术
近来，在移动通信系统中，对于用于有线/无线信道上的高速数据传输的OFDM方案已经进行了广泛研究。对于使用多个载波传输数据来说，OFDM方案是一种将串行输入码元流转换成并行码元流并且在传输之前用多个正交副载波即多个副载波信道来调制每个码元的多载波调制(MCM)系统。 
OFDM方案被广泛地应用于数字传输技术，诸如数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、无线本地局域网(WLAN)和无线异步传输模式(WATM)。具体来说，因为OFDM系统与频谱重叠，所以在频率利用率、频率选择性衰落和多路径衰落的鲁棒性方面的效率高，在使用保护间隔来减少码间干扰(ISI)效应方面是有效的，并且对于均衡器结构的硬件设计简单。另外，由于OFDM方案对脉冲噪声具有鲁棒性，所以完全可以用于通信系统。 
在基于OFDM方案的移动通信系统(以下称为OFDM系统)中，前向链路共享控制信道(F-SCCH)用于发送与前向/反向资源分配和管理、数据分组的格式定义、以及移动站的接入尝试认证相关的消息。为了移动站在OFDM系统中实际发送数据，应当完成在F-SCCH上的控制信息传输。例如，在F-SCCH上发送的最长的控制信道消息具有25比特的长度。 
在F-SCCH上发送的多个控制信道消息中，用于分配或者释放移动站在反向链路中应当使用的资源的反向链路分配消息(RLAM)包括用于以下方面的字段：(i)分配给移动站的资源的特征(例如，指示相应的资源是否是永久分配资源)，(ii)用于定义调制和编码方案(MCS)的分组格式(PF)，(iii)导频模式，以及(iv)反向链路功率控制(RLPC)。 
表1示出了在传统移动通信系统中组成RLAM的一些字段。 
表1
 字段  块类型  MAC ID  永久性  Chan ID  RL导频  PF  Ext.TX  RLPC
 #比特  4  9-11  1  6  1  4  1  5
 RLAM  0001  0  1  1  1  1  0  1
在表1中，块类型＝‘0001’表示RLAM，字段值‘0’表示相应字段的不用状态而字段值‘1’表示相应字段的在用状态。基站发送RLAM需要的总比特数是25。 
RLPC字段是用于提供给移动站的数据的载波-干扰功率谱密度(PSD)信息，这样移动站可以确定当使用从基站分配的反向资源发送数据时应当使用的初始传输PSD，并且用于数据的载波-干扰PSD信息在此将被称之为‘DataCtoIassigned’。如公式(1)中所定义的那样，将DataCtoIassigned应用于确定移动站的传输PSD增量Δtx。 
Δtx＝IoT-pCoT+DataCtoIassigned    .........(1) 
在公式(1)中，IoT表示基站从相邻小区接收的热噪声干扰PSD，pCoT表示导频的热载波PSD。这些PSD值可以通过单独的控制信道发送。 
当考虑若干可能的PF时，如果假设一般级别所需的DataCtoIassigned范围是例如-5dB到25dB，并且按1dB的幅度划分DataCtoIassigned的范围，就产生了31个功率级别，因此需要5比特来表示功率级别。例如，当使用‘00001’到‘11111’的5比特信息表示功率级别时，移动站在基站接收到‘00001’时确定-5dB为所需要的接收DataCtoIassigned，并且对于‘01101’使用8dB。因此，移动站读取RLPC字段中的5比特信息，并且根据读取的信息确定使用其发送数据的传输PSD的级别。 
图1主要示出了用于在传统OFDM系统中确定移动站的反向传输功率的方法，并且，具体来说，示出了移动站使用RLAM的RLPC字段确定数据的传输功率的操作。 
参考图1，在步骤101中，移动站从基站接收在其上发送RLAM的F-SCCH。当在步骤103中检测到成功解调F-SCCH时，移动站进入步骤105，在此移动站从RLAM读取5比特信息作为RLPC字段的字段值。此后，在步骤107中，移动站根据与RLPC字段对应的DataCtoIassigned值确定初始传输功率级别。 
因为上述现有技术在读取插入到RLAM中的RLPC字段之后允许移动站确定它将使用的传输功率，并且在确定传输功率级别中只考虑RLPC字段，所需要的RLPC字段的信息量随着基站期望支持的功率级别的数量增加。因此，根据现有技术，RLPC字段的大小可能大于RLAM中所需要的大小。 
发明内容
本发明的一个方面是至少处理所述问题和/或缺点以及至少提供下面所述的优点。因此，本发明的一个方面是提供一种在OFDM系统中能够减少发送到移动站用于移动台的传输功率控制的控制信息量的方法和装置。 
本发明的一个方面是提供一种在OFDM系统中能够减少发送到移动站用于移动站的传输功率控制的RLAM中的RLPC字段所需要的信息量的方法和装置。 
根据本发明，提供了一种用于在OFDM系统中由移动站确定反向传输功率的方法，包括：从基站接收包含分组格式(PF)字段和反向链路功率控制(RLPC)字段的反向链路分配消息；基于所述PF字段识别分组格式；基于与所述分组格式相关联的、用于数据的载波-干扰功率谱密度(PSD)信息DataCtoInominal，pf，确定标称反向传输功率级别；并且通过将在RLPC字段中所定义的偏移值与所述标称反向传输功率级别相加，来确定相对最终传输功率级别。 
根据本发明，提供了一种用于在正交频分多路复用(OFDM)系统中确定反向传输功率的移动站装置，包括：接收模块，用于从基站接收包含分组格式(PF)字段和反向链路功率控制(RLPC)字段的反向链路分配消息(RLAM)；以及功率级别调节器，用于基于所述PF字段识别分组格式，基于与所述分组格式相关联的、用于数据的载波-干扰功率谱密度(PSD)信息DataCtoInominal，pf，确定标称反向传输功率级别，并且通过将在RLPC字段中所定义的偏移值与该标称反向传输功率级别相加，来确定相对最终传输功率级别。 
附图说明
从下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和优点将变得更加清楚，附图中： 
图1示出了用于在传统OFDM系统中用于确定移动站的反向传输功率的方法； 
图2示出了应用本发明的OFDM系统中的传输装置的结构； 
图3示出了根据本发明的OFDM系统中的接收装置的结构；以及 
图4示出了根据本发明的、用于在OFDM系统中确定移动站的反向传输功率级别的方法。 
具体实施方式
下面将参考附图详细说明本发明的优选实施例。在以下描述中，为了清楚和简明起见，省略了对并入此处的已知功能和配置的详细说明。 
通常，当移动站发送数据时，它的传输功率的级别与移动站将要使用的分组格式具有相关性。也就是说，当移动站使用较高等级的调制方案时，为了获得它所期望的信噪比(SNR)，它应当使用较高的功率级别，而在较低级别调制方案中，移动站可以使用较低级别的功率。因此，使用用于确定调制和编码方案(MCS)的PF与传输功率之间的相关性使得在一对一的基础上使用与PF相关联的功率级别成为可能。 
因此，在基于PF的移动站的数据传输期间，如果有可能确定初始传输功率级别，就有可能减少RLPC字段所需要的比特数，而不像现有技术中那样只考虑用于确定移动站的功率级别的RLPC字段。 
另外，因为移动站基于PF确定初始传输功率级别，所以即使RLPC字段中所需要的比特数没有减少，也有可能执行更精确的功率控制。 
为此目的，本发明公开了使用在F-SCCH上发送的RLAM的RLPC字段来确定移动站的初始传输功率级别的方案，以这种使用RLAM的PF字段的方式来减少RLPC所需要的比特数。在这种方案中，本发明可以有效地支持基站的混合自动重传请求(HARQ)操作。 
表2示出了用于与每个PF相关联的数据的优选载波-干扰PSD信息(以下称为DataCtoInominal，pf)。 
表2
  PF  DataCtoInominal，pf
  1  0dB
  2  1dB
  3  2dB
  4  3dB
  ...  ...
  16  15dB
[0034] 移动站可以预先在其中存储表2的信息，或者可以通过与基站发信号来获得信息。因此，一旦移动站读取了RLAM的PF字段，它就可以立即检验与PF相关的DataCtoInominal，pf，并根据所检验的DataCtoInominal，pf来确定数据的初始传输功率级别。如果有16种PF的定义，每一种由如表2所示的一对调制方案和编码速率组成，那么与PF相关联的‘DataCtoInominal，pf’的数量也是16。 
在此可以假设表2中所示的PF和DataCtoInominal，pf之间的映射表(以下文中称为PF映射表)存储在移动站的存储器中。因此，通过使用PF映射表，就有可能只根据PF而无需其它信息标称地确定移动站的初始传输功率级别。也就是说，为了成功地解调从移动站发送的数据，基站向移动站提供关于用于移动站的传输数据的PF的信息。根据本发明，移动站不仅能够使用RLAM的若干字段中的PF字段来确定它应当使用的数据的分组格式，还能够根据PF和DataCtoInominal，pf之间的映射表来确定数据的初始传输功率级别。 
下面将对根据本发明的、在使用PF执行移动站的反向传输功率控制的过程中有效地支持混合自动重传请求(HARQ)的方案进行描述。 
在基于分组的移动通信系统中，HARQ是用于提高数据传输的可靠性和数据吞吐量的重要技术之一。HARQ指自动重传请求(ARQ)和前向纠错(FEC)技术的组合。ARQ被广泛地用于有线/无线数据通信系统，并且通过使用ARQ技术，收发机在传输之前根据方案向传输数据分组分配序列号，并且数据接收机使用序列号向发送机发送对于所接收到的分组中具有缺少号的分组的重传请求，从而实现可靠的数据传输。 
FEC指用于在传输之前根据规则向传输数据增加冗余位的技术，由于使用卷积编码或者turbo编码，因此克服在数据发送/接收过程中噪声或者衰落环境中可能产生的错误，从而解调初始发送的数据。在使用组合了ARQ和FEC的HARQ的移动通信系统中，接收机对通过特定的、用于接收到的数据的反向FEC过程解码的数据上执行循环冗余校验(CRC)，来确定接收到的数据中是否有错误，并且如果没有错误，则向发送机反馈发送确认(ACK)信息，这样发送机就可以发送下一个数据分组。然而，如果从CRC检验结果确定在接收到的数据中有错误，则接收机向发送机反馈发送非确认(NACK)信息，这样发送机就可以重新发送之前所发送的分组。 
例如，如果HARQ所支持的传输的最大数量是6，那么基站在同一分组 上执行除了初始传输分组之外的5次重传。在这种情况下，基站设置HARQ传输的目标数量，并且‘HARQ传输的目标数量是3’是这样的：当基站对相应的分组已经执行了3次传输时，移动站在这3次传输之内的成功分组解调是99％的可能性。 
即使在反向链路中所执行的HARQ进行了允许基站对于由移动站发送的分组反馈发送ACK/NACK的相同的操作，并且当HARQ传输的目标数量是3时，也应当调节移动站的数据传输功率，从而使得基站可以在移动站所执行的3次传输之内成功地解调数据。当基站运行于以该方式对其应用HARQ技术的移动通信系统中时，基站需要改变HARQ传输的目标数量而不是固定HARQ传输的目标数量。 
这意味着：因为允许的延迟程度根据将由移动站发送的通信量类型是语音还是诸如尽力服务(BE)这样的突发数据而不同，所以，当需要较短的延迟时基站设置小的HARQ传输目标数量，而当允许较长的延迟时基站设置大的HARQ传输目标数量。为此目的，本发明可以首先根据RLAM上发送的PF信息确定移动站的标称传输功率，然后可以使用RLAM上发送的RLPC信息准确地调节移动站的传输功率，类似地用于所确定的数据的传输功率级别，从而最终确定移动站的数据传输功率。 
也就是说，本发明不仅仅根据包含在RLAM中的已有RLPC字段还根据PF来标称地确定分配给数据的初始传输功率级别，以便对移动站进行补充的传输功率级别调节。因为使用PF确定标称传输功率级别，所以在RLAM的RLPC字段应当表示为PSD偏移值(以下文中称为DataCtoIOffset值)用于移动站功率级别的补充调节的情况中所需要的数量并不大。因此，例如，如果假设RLPC字段的大小为4比特，则可以支持总共16个PSD偏移值。 
如果移动站读取从基站接收的RLAM的PF字段，以便使用存储在存储器中的PF映射表来确定与之相关联的DataCtoInominal，pf值，使用该DataCtoInominal，pf值标称地确定移动站的数据传输功率级别，然后使用RLPC字段中所定义的用于补充的传输功率级别调节的DataCtoIOffset值确定最终传输功率级别，那么有可能减少RLAM中的RLPC字段所需要的比特数。 
如上所述，应用了本发明的移动通信系统使用以下两种主要方法确定移动站的数据传输功率级别。 
传输功率级别确定方法
1)第一种方法根据与每个PF唯一地相关联的DataCtoInominal，pf(例如使用PF-to-DataCtoInominal，pf映射表)预定义标称传输功率级别。 
2)第二种方法使用用于补充调节标称传输功率级别的、在RLPC字段中预定义的DataCtoIOffset值确定由标称传输功率级别偏移偏移值的相对最终传输功率级别。 
与只使用RLPC字段表示DataCtoIassigned的传统方案不同，既使用PF字段又使用RLPC字段的本发明为了DataCtoIassigned判定可以分开表示诸如如下的公式(2)的右边部分的两项： 
DataCtoIassigned＝DataCtoInominal，pf+DataCtoIOffset    .........(2) 
图2示出了应用本发明的OFDM系统中的传输装置的结构。 
在图2的传输装置中，假设同时发送控制信道(或者F-SCCH)和数据信道(或者前向链路数据信道(F-DCH))。包括RLAM信息的F-SCCH通过传输模块，传输模块包括用于在控制信道上编码数据的编码器201、用于交织编码数据的交织编码器203、用于调制交织数据的调制器205、用于插入保护音以减少带外信号干扰的保护音插入器207、用于插入用于在移动站处的信道估计的导频音的导频音插入器209、和使用例如QPSK方案扩展导频音插入信号的QPSK(正交相移键控)扩幅器。在此用作示例的QPSK扩幅器可以用现有技术中已知的其它扩展方法替换。 
根据本发明的RLAM信息中所包含的RLPC字段需要的比特数少于传统RLPC字段的比特数，因为它只需要可用于移动站的补充功率控制的比特数。 
另外，传输模块包括用于多路复用F-SCCH和F-DCH上传输的码元并且然后将多路复用的码元IFFT处理成OFDM数据的反向快速傅里叶变换(IFFT)处理器215、用于预防信号干扰在OFDM数据之前插入循环前缀(CP)的CP插入器217、用于把插入CP的OFDM信号上变频为RF信号并经由天线221把该RF信号发送到无线网络的射频(RF)处理器219、以及用于为F-DCH传输执行编码和调制的F-DCH发送器213。 
因为F-DCH发送器213的结构在现有技术中是众所周知的，所以为了简明起见，在此省略了对其的详细描述。 
图3示出了根据本发明的、用于在OFDM系统中接收包括RLAM的F-SCCH的接收装置的结构。用于从无线信道接收OFDM信号并将其恢复成 初始数据的接收模块，包括：用于将经由天线301从无线信道接收到的OFDM信号下变频为基带信号的RF处理器303、用于去除由于来自OFDM信号的传播延迟和多路径而被污染的CP的CP去除器305、用于把去除了CP的时域OFDM信号转换成频域OFDM信号的快速傅里叶变换(FFT)处理器307、以及用于解扩频域OFDM信号并输出每个信号的音的解扩器(未示出)。 
另外，接收模块包括用于从每个解扩信号中提取导频音的导频音提取器309、用于从每个解扩信号中提取数据音的数据音提取器313、用于使用提取的导频音来估计信道的信道估计器311、用于使用信道估计结果在数据音上执行解调的解调器315、用于解交织解调后的数据的解交织器317、以及用于把解交织的数据恢复成初始数据的解码器319。 
图3中与本发明的主要方面最相关的部分是接收包含用于移动站的传输功率控制的PF和/或RLPC字段的RLAM的结构。因此，传统前向链路分配消息(FLAM)中的PF规则与本发明的主要方面不相关，所以在此为了简明起见，将省略与FLAM相关的F-DCH接收机的详细描述。 
再有，根据本发明，图3的接收装置包括用于确定将由移动站发送的数据的传输功率级别的功率级别调节器C1。功率级别调节器C1包括用于提取从F-SCCH接收到的RLAM的PF字段的PF提取器321、用于提取RLPC字段的RLPC提取器323、用于输出与PF提取器321提取的PF字段值相关联的DataCtoInominal，pf值的PF映射器325、以及用于使用PF映射器325提供的DataCtoInominal，pf值确定标称传输功率级别并使用RLPC提取器323提供的RLPC字段的PSD偏移值DataCtoIOffset值补充确定从标称传输功率级别偏移DataCtoIOffset值得到的相对传输功率级别的功率级别确定器327。功率级别确定器327的输出被发送到R-DCH发送机329。 
图4示出了根据本发明用于在OFDM系统中确定移动站的反向传输功率级别的方法。 
参考图4，在步骤401中，移动站从基站接收在其上发送RLAM的F-SCCH。如果在步骤403中移动站成功地解调F-SCCH，则移动站进入步骤405中，在此它首先从接收到的RLAM读取PF字段，以确定标称数据传输功率。此后，在步骤407中，移动站从存储器读取与PF字段值相关联的DataCtoInominal，pf值，并且根据DataCtoInominal，pf值标称地确定反向传输功率级别。 
当需要补充传输功率调节时，移动站在步骤409中从具有例如4比特大小的RLPC字段中读取DataCtoIOffset值。在步骤411中，移动站通过将所读取的DataCtoIOffset值应用于DataCtoInominal，pf值，从步骤407中所标称地确定的传输功率级别确定由DataCtoInominal，pf值正向或反向调节的最终传输功率级别。 
例如，如果RLPC字段的大小为4比特，那么就有16个DataCtoIOffset值。因此，倘若以1dB的间隔划分-7dB到+7dB的范围，那么15个DataCtoIOffset值(与0000到1110相关联的值)可以被用作PSD偏移值，并且与1111相关联的DataCtoIOffset值可以被用于允许移动站使用当前的传输PSD增量Δtx而无须改变。在这种情况下，如果由与PF相关联的DataCtoInominal，pf所确定的标称传输PSD是5dB，那么由于RLPC字段的DataCtoIOffset值0010是-5dB，因而最终传输功率级别是0dB。 
如从上述的描述而明白的那样，本发明根据映射到PF字段值的DataCtoInominal，pf值标称地确定移动站的标称传输功率级别(标称功率级别的确定)，并且根据用与现有技术相比更小的比特数发送的RLPC字段的DataCtoIOffset值对标称功率级别进行微调(相对功率级别的确定)，从而与现有技术相比，在没有降低功率级别的精细度的条件下减少了RLPC字段的大小。 
另外，本发明可以在不减少RLPC字段所需要的比特数的条件下基于PF确定初始传输功率级别，从而能够更精确地进行功率控制。 
再有，本发明使RLPC字段中节省的比特数能够用于其它目的，并且还支持HARQ传输的目标数量的动态改变，从而能够进行有效的HARQ操作。 
虽然参考本发明的给定优选实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由附加的权利要求定义的本发明的精神和范围的条件下可以在形式和细节上做出各种改变。 

Claims (4)

1.一种用于在正交频分多路复用系统中由移动站确定反向传输功率的方法，该方法包括：
从基站接收包含分组格式(PF)字段和反向链路功率控制(RLPC)字段的反向链路分配消息；
基于所述PF字段识别分组格式；
基于与所述分组格式相关联的、用于数据的载波-干扰功率谱密度(PSD)信息DataCtoInominal，pf，确定标称反向传输功率级别；并且
通过将在RLPC字段中所定义的偏移值与所述标称反向传输功率级别相加，来确定相对最终传输功率级别。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述标称反向传输功率级别还包括：
根据存储在存储器中的映射表检验与所接收到的PF相关联的、用于数据的载波-干扰功率谱密度(PSD)信息DataCtoInominal，pf，并且根据检验后的DataCtoInominal，pf确定所述标称反向传输功率级别。
3.一种用于在正交频分多路复用系统中确定反向传输功率的移动站装置，该装置包括：
接收模块，用于从基站接收包含分组格式(PF)字段和反向链路功率控制(RLPC)字段的反向链路分配消息(RLAM)；以及
功率级别调节器，用于基于所述PF字段识别分组格式，基于与所述分组格式相关联的、用于数据的载波-干扰功率谱密度(PSD)信息DataCtoInominal，pf，确定标称反向传输功率级别，并且通过将在RLPC字段中所定义的偏移值与该标称反向传输功率级别相加，来确定相对最终传输功率级别。
4.根据权利要求3所述的移动站装置，其中，所述功率级别调节器还包括：
PF提取器，用于从前向链路共享控制信道接收到的RLAM中提取PF字段；
RLPC提取器，用于提取RLPC字段；
PF映射器，用于输出与所述PF提取器所提取的该PF字段值相关联的DataCtoInominal，pf值；以及
功率级别确定器，用于使用所述PF映射器所提供的DataCtoInominal，pf值确定标称反向传输功率级别，并且使用所述RLPC提取器提供的RLPC字段功率谱密度(PSD)偏移值DataCtoIOffset补充确定从所述标称反向传输功率级别偏移DataCtoIOffset偏移值的相对传输功率级别。
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