CN101411083A - Cdma反向链路的集中媒体访问控制算法 - Google Patents

Abstract

本发明针对现代CDMA干扰共享的反向链路公开了具有各种特征的新MAC算法，其包括(a)链路质量保证、(b)单独的拥塞控制、(c)可变数据速率过渡策略和/或(d)反向链路划分。通过监控发射反馈信息(ACK/NACK)间接地确定通信链路的质量，以实现链路质量保证。分别以无线设备为目标执行反向链路的拥塞控制。由自动调整发射速率和发射功率的各无线设备，实现可变数据发射速率和间断发射。通过单独控制在反向链路上工作的无线设备的发射功率，也可以在不同的无线设备之间进行反向链路划分。

Description

CDMA反向链路的集中媒体访问控制算法

根据35U.S.C.§119要求优先权

[0001]本专利申请要求享受2006年1月27日提交的、题目为“CentralizedMedium Access Control Algorithm for CDMA Reverse Link”的临时申请No.60/762,763的优先权，临时申请No.60/762,763已转让给本申请的受让人，故明确地以引用方式加入本申请。

技术领域

[0002]本发明的各种实施例涉及无线通信系统。本发明的至少一个实施例涉及无线通信系统的媒体访问控制(MAC)的系统和方法。

背景技术

[0003]码分多址(CDMA)是很多现代通信系统使用的无线通信技术。CDMA是利用编码信号占据相同频谱带宽(例如1.25MHz)的扩频通信协议。通常，在前向链路上(例如，基站到用户终端)使用正交编码信号，而在反向链路上使用任意正交的编码信号。CDMA信号由N个(例如，N＝64)在带宽范围上(例如，近似地1.25MHz)扩展信号的码字(例如，沃尔什码或“扩频码”)之一进行扩展。为了使几个用户能同时共享相同的频带，用户接入终端(AT)使用不同的码或随机码扩展它们的发射波形。这种复用策略使得“干扰共享”链路为人所知。这种类型的链路具有以下两种重要特征，(1)不同的AT发射相互干扰；(2)在基站天线合计的接收功率依赖于通信系统的稳定性和覆盖范围。随着合计的接收功率增加，通信系统的稳定性和覆盖范围均恶化。

[0004]因为在通信系统中各种信道状况和出现的全部用户数量均随时间变化，所以当接收的功率总量在预定值以下时，使用一组控制算法来确保尽可能多的用户数量的通信链路能满足它们的服务等级需求。通常，这些算法被称为媒体访问控制(MAC)算法，并在AT之间调整合计功率的“共享”。

[0005]在设计这种MAC方案时的一个问题是，在确保AT通信链路的性能的一定水平的同时，将全部资源在许多用户之间进行划分。通常，有效的MAC算法依赖于包括一个或多个基站的接入网络(AN)和AT之间的一些反馈。一种典型的控制反馈的方法是功率控制(PC)环，由此基站可以通过在前向链路上发送的功率控制UP(上调)/DOWN(下调)命令来改变接入终端的发射功率电平。在本文中，“前向链路”是指从基站到接入终端的通信链路，“反向链路”是指从接入终端到基站的通信链路。在早期的CDMA系统中，用户通常使用相同的数据速率发射相同类型的业务(语音)，简单的服务需求允许使用相对简单的MAC算法。然而其后，已经引入更多的特征，以满足超出固定比特率和低延迟“类语音”业务的扩展服务类型的要求。例如，支持间断发射、可变数据速率和具有不同的服务需求等级的不同的业务类型。IS-856修订版A[1]的反向链路就是这种增强型系统的很好例子。

[0006]支持这些新特征对于MAC算法的复杂性和有效性具有显著的影响，其使AN控制每一个单独的AT的行为相当地困难。

[0007]在传统的MAC算法中，一个扇区接一个扇区地进行集中拥塞控制。AN设置和传播反向活动比特(RAB)，并由通过AN通信的所有AT监控RAB。当启动RAB时，RAB指示拥塞并影响AT的数据速率确定策略。通过控制所有用户的功率进行链路监控，以使其误帧率达到一定的期望值，例如通常为百分之一或更少。通常，根据增加和减少依赖于RAB的允许速率的策略，由AT决定数据速率。例如，如果启动RAB，则AT增加其数据速率的可能性更小，而是减小其数据速率的可能性更大。这种类型的拥塞控制用于均等地集中控制所有AT。然而，当设计增加数据速率的策略时，这种方案缺乏单独的拥塞控制极限灵活性。AN不能快速地定位单独的AT，强迫系统使用更严格的规则来实现速率增加，其中该AT可占据过多的干扰共享(即，AT的发射功率过高)。

发明内容

[0008]在一方面，一种装置包括：通信接口，用于经过干扰共享的通信信道与一个或多个无线设备进行无线通信；处理单元，与该通信接口相耦合，该处理单元用于确定一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限，并向一个或多个无线设备发送单独的功率控制命令以维持其接收的功率在其相应的最大接收功率极限范围内。

[0009]在另一方面，实现媒体访问控制的方法包括：确定工作在干扰共享的通信信道上的一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限；确定在通信信道中是否存在拥塞；对一个或多个无线设备进行选择性的发射功率控制，以达到期望的拥塞水平。

[0010]在上述的装置和方法中，可以做出在通信信道中是否存在信道拥塞的判断。如果从所有无线设备接收的总功率与通信信道的热噪声之比大于门限值，则可以判断存在拥塞。如果存在信道拥塞，则可以调整一个或多个最大接收功率极限以减少信道拥塞。可以在一个或多个无线设备之间划分通信信道的反向链路。可以确定一个或多个无线设备各自的最小接收功率极限，并且可以向无线设备中的一个或多个发送功率控制命令以维持其接收的功率在其相应的最小接收功率极限之上。

[0011]在另外的方面，一种装置包括：无线通信接口，其具有可调节的发射功率，该无线通信接口经过干扰共享的反向链路通信信道与基站进行通信；处理单元，其与无线通信接口相耦合，该处理单元用于获得最大发射功率极限，并在将发射功率维持处于或低于最大发射功率极限的同时，自动调整发射速率和发射功率以满足期望的服务等级。

[0012]仍然在另一方面，一种工作在无线设备上的媒体访问控制方法包括：获得最大发射功率极限；在将发射功率维持处于或低于最大发射功率极限的同时，自动调整反向链路发射速率和发射功率以满足期望的服务等级。

[0013]在上述的装置和方法中，根据功率控制命令调整发射功率，这样就可以服从经过无线通信接口接收的功率控制命令。可以监控功率控制命令的接收情况；通过确认接收功率控制命令的功率电平，可以确定最大发射功率极限。可以接收与先前发射的信息的解码有关的反馈信息，并且基于该反馈信息可以确定反向链路通信信道的服务质量。可以从两个或多个扇区接收功率控制下调命令；并且可以选择与两个或多个扇区相关联的最大发射功率极限的最低值，以用于发射。

[0014]应当注意的是，如上所述的装置和/或方法可以由处理器实现，该处理器用于执行该装置和/或方法的一个或多个功能。同样，描述的装置和/或方法可以由包括指令的机器可读介质来实现，其中该指令用于执行该装置和/或方法的一个或多个功能。

附图说明

[0015]图1描绘了实现MAC方案的示例无线通信系统。

[0016]图2是描绘由集中MAC算法实现拥塞控制的示例方法的流程图。

[0017]图3描绘了接入终端间接地从其接入网络获得最大发射功率极限以使该接入终端能够自动地控制其发射速率的示例方法。

[0018]图4是描绘使接入终端能够监控其反向链路的质量以达到期望的最大误帧率的示例特征的流程图。

[0019]图5描绘了在前向链路上使用ACK/NACK信息使接入终端能够自动地调整其发射功率和速率以满足期望的误帧率的示例方法。

[0020]图6是描绘存在竞争功率控制命令时控制发射功率的示例方法的流程图。

[0021]图7描绘了实现MAC算法的一个或多个特征的示例装置。

[0022]图8描绘了用于执行反向链路信道拥塞控制和反向链路划分的接入网络设备的示例组件。

[0023]图9描绘了无线设备的示例组件，该无线设备用于间接地确定其反向链路服务质量并调整其发射速率和功率。

[0024]图10描绘了用于实现媒体访问控制的示例设备。

[0025]图11描绘了无线设备的另一个示例。

具体实施方式

[0026]在下文的描述中，提供了对于实施例进行透彻理解的特定细节。然而，本领域的普通技术人员应该理解，本发明的实施例也可以不用这些特定细节来实现。例如，为了不在不必要的细节中对本发明的实施例造成模糊，可以在框图中不显示电路。

[0027]同样，需要注意的是，本发明的实施例可以由描绘为流程图、流程框图、结构图或模块图描述。虽然流程图可以将操作描述为串行处理，然而许多操作能够并行或同时执行。此外，实施的顺序也可以重新排列。当完成其操作时，处理也终结。处理可以对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。当处理对应于函数时，其终结对应于该函数返回调用函数或主函数。

[0028]此外，存储介质可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备和/或其它用于存储信息的机器可读介质。术语“机器可读介质”包括但不限于移动或固定存储设备、光存储设备、无线信道和各种可以存储、包含或携带指令和/或数据的其它介质。

[0029]此外，本发明的实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。当以软件、固件、中间件、或微码来实现时，执行必需任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质或其它存储模块的机器可读介质中。处理器可以执行必要的任务。代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类，或者也可以表示为指令、数据结构或程序声明的组合。通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容，代码段可以耦合到另一个代码段或硬件电路。可以经过适合的模块(包括共享内存、信息传递、令牌传递和网络发送)传递、前传、或发送信息、自变量、参数、数据等。

[0030]本文公开了具有现代CDMA干扰共享的反向链路的各种期望特征的一种新的MAC算法，该算法包括(a)链路质量保证、(b)单独的拥塞控制、(c)可变数据速率转换策略和/或(d)反向链路划分。通过重新定义已有的功率信道的功能并使用到目前为止忽视的ACK/NACK信道提供的信息，这种MAC算法设计方案可以避免引入占据大量必需带宽容量的新的物理层信令信道。

[0031]一种新的MAC方案通过监控发射反馈信息(ACK/NACK)间接地确定通信链路的质量，从而提供反向链路质量保证。该MAC方案的另一方面提供定位单独的AT以执行反向链路的拥塞控制的能力。该MAC方案的另一特征支持AN和AT之间的可变数据速率和间断发射，从而允许单独的AT自动地调整其发射速率和发射功率。该MAC方案通过单独地控制工作在反向链路上的无线设备的发射功率，还能够在不同的AT之间划分全部信道资源。

[0032]图1描绘了包括MAC方案的示例无线通信系统。接入网络(AN)可以包括多个基站102、104、106和108，这些基站可以实现CDMA协议以与一个或多个接入终端(AT)110、112和114建立链路。接入终端可以包括各种无线设备、例如无线电话、蜂窝电话、无线计算设备、无线多媒体播放器等。基站控制器116可以经过通信链路与基站102、104、106和108相耦合，从而管理基站的工作。根据各种方案，MAC算法工作在控制器116、一个或多个基站102、104、106与108、和/或AT110、112与114、或其组合上，以调节通信信道的使用并分配AT之间的总功率。具体地说，该MAC算法管理由基站感知或接收的功率。在反向链路上，由于功率消耗、环境状况、和/或地理障碍的原因，由AN(例如，基站102、104、106和108)从AT接收的功率可以小于AT发射到AN的功率。

[0033]在最简单的场景中，可以存在许多(U)AT通过其反向链路以固定数据速率r和目的误帧率(FER)ε₀与AN进行通信。Rise-Over-Thermal(ROT)(方程1)定义为AN从所有AT接收的全部功率(例如，在基站感知的从每一个单独的AT接收的功率P_uRx之和)与热噪声σ²之比。可以作为一个扇区中拥塞指标的ROT可以表示为：

$\mathrm{\γ}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{u=1}^U{P}_{\mathrm{uRx}}+{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}$ (方程1)

一般情况下，扇区的ROTγ要保持低于最大门限γ₀。对于这种简化的场景来说，工作在AN上的MAC算法使用功率控制命令UP或DOWN设置单独的发射功率P_uTx，而从AT发射的功率是基于由AN从AT接收的功率P_uRx。这样，基于从AT接收的功率P_uRx，AN使得AT设置最大发射功率极限P_uTxMax。在此最大发射功率极限P_uTxMax范围内，AT可以改变其发射数据速率r以使误帧率(FER)

ε_u＝ε₀ $\∀u=1...U$ (方程2)

满足限制γ＜γ₀(例如，其是由设置最大发射功率极限、最大接收功率极限P_uTxMax的AN控制)，其中对于目的AT来说ε_u是期望的FER。根据U、r和γ₀的值，可能并不存在一组提供期望的FERε_u的发射功率p_u。若是这样，那么通信系统就是拥塞的。

[0034]过去，工作在AN上的传统MAC算法将运用拥塞控制，以缓和剩余AT的干扰状况，例如通过对一些用户拒绝服务以停止其反向链路传输。然而，当运用拥塞控制时，本文公开的MAC算法提供定位特定AT的能力。可以使用各种标准选择那些要被删除和压制的AT(例如，通过使用DOWN功率控制命令降低其最大发射功率P_uTxMax进而强制降低其发射速率)。例如，MAC可以使用AT的资源利用(如Rise-over-Thermal)、服务类型种类(如语音、数据等)、和/或客户种类以单独地减小或控制AT的发射速率。

[0035]本发明的一个实现提供工作在接入网络AN(如基站)和/或接入终端AT上的MAC算法，当允许AT增加和/或减小其发射速率r而不影响ROT(如拥塞指标)的可预见性和可控性时，该MAC算法由AN提供无线通信系统的拥塞控制。例如，AN考虑从AT接收的功率P_uRx并在AT设置最大发射功率P_uTxMax。随后，AT可以增加或减小其发射速率r，而保持其发射功率P_uTx位于或低于最大极限P_uTxMax。

[0036]图2是描绘由集中MAC算法实现拥塞控制的示例方法的流程图。在一些实现中，该方法可以由AN(例如，(多个)基站和/或基站控制器)来执行。在202，确定工作在干扰共享的通信信道或扇区上的每一个AT(AT(u)，其中u＝1...U)的由AN接收的最大接收功率极限(P_uRxMax，其中u＝1...U)。基于AN希望维持的扇区的期望拥塞水平(如，ROTγ)，可以确定该最大接收功率极限P_uRxMax。在204，也可以确定工作在干扰共享的通信信道或扇区上的每一个AT的最小接收功率极限(P_uRxMin)(由AN/基站接收)。当低于该最小接收功率极限P_uRxMin时，则认为无法保持跟踪环和/或搜索新多径信号。注意，不同的信道状况和/或现代解调技术(如，多天线波束形成等)可以形成不同的功率电平p_u以在不同的AT之间维持相同的数据速率r。这样，一个扇区内的每一个AT的最大接收功率P_uRxMax和最小接收功率P_uRxMin可以是不同的。

[0037]在206，AN向无线设备(如AT)发送功率控制UP/DOWN命令以使其接收功率P_uRx(由AN接收)维持在其相应的最大P_uRxMax和/或最小P_uRxMin接收功率极限之间。这些UP/DOWN命令有效地增加或减小由无线设备(如AT)发射的功率P_uRx。在208，通过监控ROT是否大于门限γ₀，AN判断在通信信道中是否存在拥塞：

$\frac{{\mathrm{\Σ}}_{u=1}^U{P}_{\mathrm{uRx}}+{\mathrm{\σ}}^2}{{\mathrm{\σ}}^2}>{\mathrm{\γ}}_0$ (方程3)

在210，如果存在拥塞，则AN对由一个或多个AT发射的功率的P_uTx进行选择性的功率控制(间接或直接)，以达到期望的拥塞水平。如果从AT接收的功率P_uRx大于最大接收功率P_uRxMax或小于最小功率P_uRxMin，则AN调整AT的发射功率P_uTx。可以由AN单独地确定或设置每一个AT的最大和最小接收功率P_uRxMax和P_uRxMin。那就是，AN可以发送功率控制“UP”命令以指示AT增加其发射功率P_uTx，和/或发送功率控制“DOWN”命令以指示AT减小其发射功率P_uTx。AT遵守这些功率控制命令，以确保由AN接收的功率P_uRx适当到只对其它AT造成最小的干扰。因为功率控制命令的使用，当拥塞发生时，AN可以单独地调整每一个AT的最大功率极限。当终端AT使用的ROT太大或太小时，基站可以使用功率控制命令，否则不使用功率控制命令。接入终端AT服从来自于AN的功率控制命令，但可以依据期望的FER另外发射更大/更小的功率或增加/减小其发射速率。在一些方案中，除了来自于AN的UP和DOWN功率控制命令之外，AN也可以发送“NoChange”命令指示不需要改变发射功率的上限和下限。当从AN接收NoChange命令时，AT可以根据情况适当地增加或减小其发射功率P_uTx。

[0038]在212，设置最大接收功率P_uRxMax的能力也考虑到在一个或多个无线设备之间对通信信道的反向链路进行划分。也就是，通过单独地控制从每个AT接收的功率量P_uRx，AN可以调节在一个扇区中的每一个AT对复用通信信道的反向链路贡献的干扰。通过单独地调节从一个扇区中每一个AT接收的功率P_uRxMax，AN可以根据期望划分反向链路。

[0039]因为最大接收功率P_uRxMax(和P_uRxMin)取决于工作在AN上的MAC算法，所以，AT是不能得到该值的。然而，如果AT检查最大容许的功率极限，甚至对P_uRxMax的近似了解也允许AT在不需要从AN接收连续的功率控制DOWN命令时完全自由地改变速率发射。如果AT对其最大接收功率极限P_uRxMax(由AN通过与其通信的AT确定)有近似的了解，则AT可以如所期望地自动地改变其发射速率r。这样，可以提供工作在AT上的MAC算法，以基于估计的最大接收功率极限P_uRxMax控制其自己的发射功率P_uTx。对于AT，存在获得最大接收功率极限P_uRxMax的几种可用的选项。如果需要的话，则可以修改这些构思，以允许AT获得最小接收功率极限P_uRxMin。

[0040]获得最大接收功率极限P_uRxMin的一种方法是每一个用户(AT)拥有类似当前功率控制信道的物理层信令信道，在该物理层信令信道AN向AT发送P_uRxMax值。当希望根据命令被发送、解码和响应的速度，使用物理层信令(类似功率控制信令)实现控制反馈环时，因为这些物理层信令信道是典型地轻度编码(该编码能够显著地减少用于其发射的链路的整体容量)所以该方法可能是资源耗费性的一种选择。这样，在一些方案中，人们希望避免为新MAC增加物理层信令信道，尤其是当每一个用户(如AT)使用单独的信道时。

[0041]AT从AN获得最大接收功率极限P_uRxMax的第二种方法是具有向AT传递P_uRxMax的高层信令信道。在此方案中，AN可以使用控制分组以周期地通知每一个AT其各自的最大接收功率极限P_uRxMax。因为最大接收功率极限P_uRxMax与物理层信令的更新速度相比通常是变化较慢的量，所以不需要高信令速率。这使得此第二种方案相比具有专用物理层信令信道是更有吸引力的选项。

[0042]图3描绘了接入终端间接地从其接入网络获得最大接收功率极限P_uRxMax以使该接入终端(AT)能够自动地控制其发射速率r和/或发射功率P_uTx的示例方法。基于在规则的操作期间接收的功率控制DOWN命令，该方法容许AT单独地估计其P_uTxMax值。该方案假设在AN和AT之间没有明确的P_uRxMax的通信。在302，AT监控功率控制命令的接收。例如，通过功率控制DOWN命令，AN减小AT(该AT接收的功率已经超过门限P_uRxMax)的发射功率P_uTx。在304，通过跟踪接收功率控制DOWN/UP命令接收的发射功率电平P_uTx，AT可以确定接收这些功率控制命令的最大P_uTxMax和/或最小P_uTxMin发射功率极限。这样，AT可以确定超出其分配的干扰共享界限的发射功率电平P_uTx，并可以修改其发射策略。在304中，例如，在最终功率控制DOWN命令之后的时间τ中，AT可以自动地调整其发射机以阻止其达到触发功率控制DOWN命令相同的功率电平。可以选择τ的值，以在快速判断AN何时增加P_uRxMax门限(例如，为此目的τ尽可能的短)的能力和随着τ增加的AT的反应的可控能力之间进行平衡。

[0043]通过获得最大发射功率极限P_uTxMax和/或最小发射功率极限P_uTxMin，使用上述方法的一种或多种，AT可以实现其反向链路的可变发射速率控制。

[0044]图4是描绘使接入终端能够监控其反向链路的质量以达到期望的误帧率的示例特征的流程图。

[0045]在402，一般情况下，AT接收与先前在通信信道上发射的信息的解码有关的反馈信息。现代反向链路协议包括混合自动重传请求(H-ARQ)，在该协议中AN使用ACK/NACK物理层信道快速地通知AT解码处理的结果。AN或基站可以向AT发送比特或符号以指示发射的帧(从AT到AN)是否成功解码(ACK)，或者该帧是否没有成功解码(NACK)。一旦接收ACK，AT就知道当前帧成功解码，并因此在下一个传输期间向AN发送新帧。相反地，接收到NACK指示解码错误，并且为了增加对该帧成功解码的机率，AT向AN发送冗余信息。这种方案在许多信道状况下增加了系统容量。

[0046]在404，基于反馈信息，AT确定通信信道的服务质量。ACK/NACK机制允许AT计算出由AN看到的其误帧率(FER)。具体地说，接入终端AT能够使用来自于基站AN的ACK/NACK比特跟踪其FER。因此，AT可以选择获得期望的FER的发射速率。为了在没有明确地AN控制的情况下满足AT的服务质量需求，AT可以使用此自动地在其反向链路上调整发射功率和/或速率。在某种意义上，由AN在前向链路上发射到AT的二进制ACK/NACK信道，与进行功率控制(如，UP/DOWN控制命令)的当前方式是部分冗余的，因为两种信道均以某种方式通知AT反向链路的状态。本发明的一个特征允许AT使用ACK/NACK比特自动地设置其发射功率和/或发射速率。

[0047]图5描绘了在前向链路上使用ACK/NACK信息使AT能够自动地调整其发射功率和速率以满足期望的误帧率的示例方法。在502，AT获得最大发射功率极限P_uTxMax；在504，AT获得最小发射功率极限P_uTxMin。AN基于其期望的拥塞水平，确定最大P_uRxMax和最小P_uRxMin接收功率极限。随后，通过本文描述的方法中的一种或多种，AT可以确定或估计其最大发射功率P_uTxMax(对应于AN的最大接收功率P_uRxMax)和/或最小发射功率P_uTxMin(对应于AN的最小接收功率P_uRxMin)。在506，AT从AN接收功率控制命令(例如，UP、DOWN、No Change等)以使AT将其发射功率P_uTx维持在最大和最小功率门限之间。在508，AT通过相应地调整其发射机以服从来自于AN的这些功率控制命令。这样就能进行快速和单独的拥塞控制。当服从来自于AN的功率控制命令(例如，发射功率P_uTx维持在范围P_uTxMin＜P_uTx＜P_uTxMax内)时，AT自由地改变其发射速率r和功率P_uTx以满足其服务等级需求。在510，这样，当发射机维持在其最大P_uTxMax和最小P_uTxMin发射功率极限的范围之内时，AT能够自动地调整其发射速率r和功率P_uTx以满足期望的服务等级。如前所述，通过使用ACK/NACK比特监控其误帧率(FER)可以实现该操作，由此确保其服务质量。与现有的速率控制方案相比，不必关心其FER(当AT开始丢失帧或分组时，AT相应地降低其发射速率)而快速地控制“滥用的”AT使功率下调的能力，能支持更积极的发射速率增加策略。

[0048]根据本发明的一个特征，AT可以自动地和递增地调整其发射功率P_uTx和速率r以满足期望的误帧率。对于时段k，AT更新其估计的最大发射功率极限p_kTxMax，其中

是包含发射功率估计量的R维矢量，其中该发射功率的估计量达到发射期间k的每一个可用的信息发射速率r＝1...R的期望的FER。如果功率控制命令是DOWN，那么AT更新估计的最大发射功率极限以使p_kTxMax＝p_k-1-Δ，其中Δ是估计的最大发射功率极限下调的量。如果功率控制命令是UP，那么AT更新估计的最大发射功率极限以使p_kTxMax＝p_k-1+Δ，其中Δ是估计的最大发射功率极限增加的量。否则，当没有从AN接收功率控制命令时，以先前的功率估计、时间τ和其它因子的函数(p_kTxMax＝f(p_(k-1)TxMax，τ，...))对估计的最大发射功率极限进行更新。当从AN接收“No Change”或没有接收功率控制命令时，AT可以调整其发射速率以达到期望的FER。

[0049]用于增加p_kTxMax的另一种选项是AN设置通用比特(例如，确认-ACK比特)，该比特在前向链路上传输并通知AT已允许它们增加其发射功率p_kTx。例如，通过对接收的ACK比特保持跟踪并根据方程4调整功率电平来更新AT的发射功率

${\stackrel{\→}{p}}_{\mathrm{kTx}}={\stackrel{\→}{p}}_{(k-1)\mathrm{Tx}}+\stackrel{\→}{l}((1-{\mathrm{ACK}}_k){\mathrm{\δ}}^{+}-{\mathrm{ACK}}_k{\mathrm{\δ}}^{-})$ (方程4)

其中，如果在AN解码失败则ACK_k＝0，如果解码成功则ACK_k＝1，并且δ⁺和δ^-分别是发射功率减小和增加的增量。

跟踪AT发射的具有期望FER的功率电平。可能存在同速率一样多的

值。当丢失分组(NACK或ACK＝0)时，意味着AT的发射功率电平太低并且AT增加其发射功率。此外，当正确地接收分组(ACK＝1)时，那么AT可以减小其发射功率。即，发射功率

提供用在后续的发射中的功率的估计量。根据ACK比特的逻辑状态，发射功率增加δ⁺或减小δ^-，如果先前的发射解码失败则增加发射功率

如果先前的发射解码成功则减小发射功率根据下式确定发射数据速率r：

$\min \mathrm{imum}(r_k,r_{\max }\mathrm{while}\stackrel{\→}{p}{\left(r\right)}_k\≤p_{\mathrm{kTxMax}}).$

其中，r_k是在特定时间k来自于上层的期望发射速率，当保持发射功率

保持在或低于最大发射功率极限p_kTxMax时r_max是最大允许的速率。这样，AT具有发射速率r，即速率r是其期望的发射速率r_k和其最大允许发射速率r_max中的较小者。

[0050]在一些实施例中，可以监控在通信系统中的一个或多个活动AT，并且可以由多于一个的扇区(例如，不同的基站或不同的网络)控制这些AT的功率。图6是描绘存在竞争功率控制命令时，控制发射功率的示例方法的流程图。在602，在特定的通信系统中，AT可以从例如两个或更多个扇区接收功率控制DOWN命令。那就是，如果两个扇区正在使用提议的集中MAC，特定AT的最大接收功率P_uRxMax的特定分配，对于相同的AT可能得出两种不同的最大接收功率极限P_uRxMax。通过应用“或”运算，AT可以对从多于一个扇区中接收的功率控制DOWN命令，在这些两种或多个最大接收功率极限P_uRxMax之间进行判断。具体地说，在604，AT选择与两个或多个扇区相关联的最大发射功率极限P_uTxMax中的最低值(例如，最限制性的)。该最大发射功率极限的最低值可以是发射功率值P_uTxMax，在这一功率上，不再从任意扇区接收功率控制DOWN命令的电平。通过选择两种或更多种最大发射功率极限的较小者操作AT发射机，AT在反向链路上的干扰保持低于一个或多个扇区指定的门限。随后，在606，AT能够以最大发射功率极限中的最低值进行发射。

[0051]在一些MAC方案中，图6中所示的方法也可以由AT在两种或更多种功率控制UP命令之间进行选择来实现。此外，在来自于两个或更多个不同的基站的UP命令和DOWN命令之间，AT服从DOWN命令。即，只要一个基站向AT发送DOWN命令，则AT就服从此DOWN命令。这保证了没有一个AT受到其邻近AT的发射的负面影响。

[0052]图7描绘了可以实现MAC算法的一个或多个特征的示例装置702。装置702可以是基站、AT和/或控制器的一部分，并且装置702包括处理单元704、存储单元706和通信接口708。处理单元704可以获得存储在存储单元中的指令、数据和/或其它信息，以实现MAC算法。处理单元704可以通过有线或无线通信接口708发送通信和从外部的有线或无线设备接收通信，以实现MAC算法。在各种方案中，该装置可以实现本文描述的链路质量保证、单独拥塞控制、可变数据速率过渡策略和/或反向链路划分的特征中的一个或多个。

[0053]图8描绘了用于执行反向链路信道拥塞控制和反向链路划分的诸如基站的接入网络设备802的示例组件。接入网络设备802包括对工作在干扰共享的通信信道上的一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限进行确定的最大接收功率处理器804。通信信道拥塞探测器806用于判断在通信信道中是否存在拥塞。选择性接收功率控制器808实现一个或多个无线设备的选择性接收功率控制以达到期望的拥塞水平。反向链路划分器810通过单独调整一个或多个无线设备的最大接收功率极限，允许对工作在通信信道的反向链路上的一个或多个无线设备之间进行通信信道的反向链路划分。

[0054]图9描绘了无线设备AT902的示例组件，该无线设备用于间接地确定其反向链路服务质量并调整其发射速率和功率。无线设备902可选择地包括接收功率控制命令的通信接口904。无线设备902包括最大发射功率估计器906，该最大发射功率估计器906通过确认接收功率控制命令的功率电平来估计最大发射功率极限。无线设备902还包括服务质量探测器，该服务质量探测器基于是否成功地解码发射的信息的反馈来确定通信信道的反向链路上的服务质量。发射速率和功率控制器910允许调整反向链路发射速率和发射功率，以使服务质量满足期望的服务等级。

[0055]在不脱离本发明的保护范围基础上，在图7、8和/或9中描绘的组件和功能中的一个或多个可以重新排列和/或组合成单一组件或体现在几个组件中。在不脱离本发明的保护范围基础上，也可以增加另外的元件或组件。图7、8和/或9中所示的装置、设备和/或组件可以执行在图2、3、4、5和/或6中描绘的方法、特征或步骤。

[0056]应当注意的是，前述的实施例仅仅是举例说明性的，而不应被解释为对本发明的限制。例如，实现媒体访问控制的设备可以包括：确定工作在干扰共享的通信信道上的一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限的模块；判断在通信信道中是否存在拥塞的模块；对一个或多个无线设备进行选择性的发射功率控制以达到期望的拥塞水平的模块。这里，确定最大接收功率极限的模块可以包括如图10的装置1000中所示的功率确定模块1010中。如在装置1000中所示，判断是否存在拥塞的模块可以包括在拥塞确定模块1020中，并且执行选择性发射功率控制的模块可以包括在功率执行模块1030中。

[0057]再举一个例子，无线设备可以包括：获得最大发射功率极限的模块；在将发射功率维持处于或低于最大发射功率极限时，自动地调整反向链路发射速率和发射功率以满足期望的服务等级的模块。无线设备还可以包括：接收功率控制命令的模块；通过确认接收功率控制命令的功率电平对最大发射功率极限进行估计的模块。无线设备还可以包括：基于是否成功地解码发射的信息的反馈，确定反向链路通信信道的服务质量的模块；调整反向链路发射速率和发射功率以使服务质量满足期望的服务等级的模块。这里，获得最大发射功率极限的模块可以包括在如图11的装置1100中所示的功率获得模块1110中。如在装置1100中所示，自动地调整反向链路的模块可以包括在调整模块1020中。

[0058]作为另一种选择，装置1000和/或装置1100的一个或多个单元可以由控制和/或执行该一个或多个单元功能的处理器来实现。同样，装置1000和/或装置1100的一个或多个单元可以由机器可读介质来实现，其中该机器可读介质包括用于执行该一个或多个单元的功能的指令。

[0059]相应地，上述实施例的描述是说明性的，其并不限制本权利要求的保护范围。同样地，本发明明确公开的内容可以容易地应用到其它类型的装置中，并且各种选择、修改和变型对于本领域的普通技术人员来说都是显而易见的。

Claims (37)

1、一种装置，包括：

通信接口，其通过干扰共享的通信信道与一个或多个无线设备进行无线通信；

处理单元，其与所述通信接口相耦合，所述处理单元用于执行以下操作：

确定所述一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限；

向所述一个或多个无线设备发送单独的功率控制命令，以使其接收功率维持在其相应的最大接收功率极限内。

2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

判断在所述通信信道中是否存在信道拥塞。

3、根据权利要求2所述的装置，其中，如果从所有无线设备接收的总功率与所述通信信道的热噪声之比大于门限值，则存在拥塞。

4、根据权利要求2所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

如果存在信道拥塞，则调整一个或多个所述最大接收功率极限，以减少信道拥塞。

5、根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

将所述通信信道的反向链路在所述一个或多个无线设备之间进行划分。

6、根据权利要求5所述的装置，其中，划分所述通信信道的反向链路包括：将所述通信信道的反向链路在与所述装置通信的所有无线设备之间进行比例划分。

7、根据权利要求5所述的装置，其中，通过单独地调整一个或多个无线设备的最大接收功率极限，完成所述反向链路的划分，以实现期望的划分。

8、根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

确定所述一个或多个无线设备各自的最小接收功率极限；

向一个或多个所述无线设备发送功率控制命令，以使其接收功率维持在其相应的最小接收功率极限之上。

9、一种实现媒体访问控制的设备，包括：

最大接收功率极限确定模块，用于确定工作在干扰共享的通信信道上的一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限；

拥塞判断模块，用于判断在所述通信信道中是否存在拥塞；

功率控制模块，用于对所述一个或多个无线设备进行选择性的发射功率控制，以达到期望的拥塞水平。

10、根据权利要求9所述的设备，还包括：

划分模块，通过单独调整所述一个或多个无线设备的最大接收功率极限，将所述通信信道的反向链路在工作于所述通信信道的反向链路上的所述一个或多个无线设备之间进行划分。

11、一种实现媒体访问控制的方法，包括：

确定工作在干扰共享的通信信道上的一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限；

确定在所述通信信道中是否存在拥塞；

对一个或多个所述无线设备进行选择性的发射功率控制，以达到期望的拥塞水平。

12、根据权利要求11所述的方法，还包括：

将所述通信信道的反向链路在所述一个或多个无线设备之间进行划分。

13、根据权利要求12所述的方法，还包括：

对一个或多个无线设备的最大接收功率极限进行单独调整，以实现期望的划分。

14、根据权利要求11所述的方法，还包括：

确定所述一个或多个无线设备各自的最小接收功率极限；

向一个或多个所述无线设备发送功率控制命令，以将其接收功率维持在其相应的最小接收功率极限之上。

15、一种处理单元，用于进行下述控制：

通过干扰共享的通信信道与一个或多个无线设备进行通信；

确定在干扰共享的通信信道上进行通信的一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限；

向无线设备发送功率控制命令，以将其接收功率维持在其相应的最大接收功率极限之内；

判断在所述通信信道中是否存在拥塞；

如果拥塞大于门限水平，则通过调整一个或多个所述最大接收功率极限来减少拥塞。

16、根据权利要求15所述的处理单元，还用于控制：

将所述通信信道的反向链路在工作于所述通信信道上的所述一个或多个无线设备之间进行划分。

17、一种包括处理器可执行指令的机器可读介质，所述指令用于对干扰共享的通信信道进行媒体访问控制，当处理器运行所述指令时，所述处理器执行下述操作：

确定工作在所述干扰共享的通信信道上的一个或多个无线设备各自的最大接收功率极限；

判断在所述通信信道中是否存在拥塞；

对一个或多个所述无线设备进行选择性的发射功率控制，以将所述通信信道维持处于或低于门限拥塞水平。

18、根据权利要求17所述的机器可读介质，还包括：

单独调整一个或多个无线设备的最大接收功率极限，以将所述通信信道的反向链路在所述一个或多个无线设备之间进行划分。

19、一种装置，包括：

具有可调节的发射功率的无线通信接口，所述无线通信接口经过干扰共享的反向链路通信信道与基站进行通信；

与所述无线通信接口相耦合的处理单元，所述处理单元用于：

获得最大发射功率极限；

在将所述发射功率维持处于或低于所述最大发射功率极限的同时，自动调整发射速率和所述发射功率，以满足期望的服务等级。

20、根据权利要求19所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

根据通过所述无线通信接口接收的功率控制命令调整所述发射功率，来服从所述功率控制命令。

21、根据权利要求19所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

监控功率控制命令的接收情况；

通过确认接收功率控制命令的功率电平，确定所述最大发射功率极限。

22、根据权利要求19所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

接收与先前发射的信息的解码有关的反馈信息；

基于所述反馈信息，确定所述反向链路通信信道的服务质量。

23、根据权利要求22所述的装置，其中，所接收的反馈信息包括关于所发射信息是否成功解码的确认。

24、根据权利要求22所述的装置，其中，所述服务质量是误帧率。

25、根据权利要求22所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

调整所述发射功率，以使所述反向链路通信信道的服务质量满足期望的服务等级。

26、根据权利要求22所述的装置，其中，所述处理单元还用于：

调整所述发射速率，以使所述反向链路通信信道的服务质量满足期望的服务等级。

27、一种无线设备，包括：

用于获得最大发射功率极限的模块；

调整模块，在将发射功率维持处于或低于所述最大发射功率极限的同时，自动地调整反向链路发射速率和发射功率，以满足期望的服务等级。

28、根据权利要求27所述的无线设备，还包括：

用于接收功率控制命令的模块；

估计模块，通过确认接收功率控制命令的功率电平，估计所述最大发射功率极限。

29、根据权利要求32所述的无线设备，还包括：

服务质量确定模块，基于发射信息是否成功解码的反馈，确定所述反向链路通信信道的服务质量；

用于调整所述反向链路发射速率和发射功率以使所述服务质量满足期望的服务等级的模块。

30、一种工作在无线设备上的媒体访问控制方法，包括：

获得最大发射功率极限；

在将发射功率维持处于或低于所述最大发射功率极限的同时，自动地调整反向链路发射速率和发射功率以满足期望的服务等级。

31、根据权利要求30所述的方法，还包括：

监控功率控制命令的接收情况；

根据接收的功率控制命令调整所述发射功率，以便服从所述功率控制命令；

通过确认接收功率控制命令的功率电平，确定所述最大发射功率极限。

32、根据权利要求30所述的方法，还包括：

接收关于所发射信息是否成功解码的确认；

基于所接收的确认，确定所述反向链路通信信道的服务质量。

33、根据权利要求30所述的方法，还包括：

从两个或更多个扇区接收功率控制下调命令；

选择与所述两个或更多个扇区相关联的最大发射功率极限的最小值；

以所述最大发射功率极限的最小值进行发射。

34、一种处理单元，用于控制下述过程：

通过干扰共享的反向链路通信信道与基站进行通信；

获得最大发射功率极限；

在将发射功率维持处于或低于所述最大发射功率极限的同时，自动地调整反向链路发射速率和所述发射功率以满足期望的服务等级。

35、根据权利要求34所述的处理单元，还用于控制下述过程：

监控功率控制命令的接收情况；

通过确认接收功率控制命令的功率电平，估计所述最大发射功率极限。

36、根据权利要求34所述的处理单元，还用于控制下述过程：

根据关于所发射信息是否成功解码的反馈，确定所述反向链路通信信道的服务质量；

调整所述反向链路发射速率和发射功率，以使所述服务质量满足所期望的服务等级。

37、一种包括处理器可执行指令的机器可读介质，所述指令用于对干扰共享的通信信道进行媒体访问控制，当处理器运行所述指令时，所述处理器执行下述操作：

获得最大发射功率极限；

在将发射功率维持处于或低于所述最大发射功率极限的同时，自动地调整反向链路发射速率和发射功率以满足期望的服务等级。

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