CN101459449A - 一种信道功率控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信道功率控制方法，该方法包括：使用功率控制收敛步长进行功率控制；判断是否需要进入精确调整，如果是，则采用功率控制基础步长控制信道功率，否则，仍采用功率控制收敛步长进行功率控制；对信道功率控制误差进行精度补偿。本发明还公开了相应装置，包括参数配置模块、功率收敛模块和精度补偿模块，功率收敛模块和精度补偿模块均连接参数配置模块：参数配置模块，用于配置功率收敛、精度补偿所需参数；功率收敛模块，用于按照普通或快速两种方式收敛信道功率；精度补偿模块，用于根据需要补偿信道功率误差。本发明能够提高功率控制精度和功率控制收敛速度。

Description

一种信道功率控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术中信道控制技术，特别是一种增强专用信道混合自动重传要求确认指示信道(E-HICH，Enhanced Dedicated Channel Hybrid AutomaticRepeat reQuest Acknowledgement Indicator Channel)功率控制方法及装置。

背景技术

高速上行分组接入(HSUPA，High Speed Uplink Packet Access)技术中E-HICH信道用于承载用户设备(UE，User Equepment)的反馈消息，调度传输时，E-HICH信道用于承载增强专用信道(E-DCH，Enhanced DedicatedChannel)混合自动重传请求(HARQ，Hybrid Automatic Repeat reQuest)的反馈消息，发送成功/失败消息(ACK/NACK，Acknowledgment/Negative Acknowle-dgment)；非调度传输时，E-HICH信道除了承载E-DCH信道HARQ的反馈消息ACK/NACK外，还承载控制E-PUCH信道的TPC/SS消息。

根据HSUPA信道结构的设计，对于E-HICH信道，多个用户的ACK/NACK信息指示经过编码之后都复用到一个码道上的概率较大。复用到一个码道上的各个用户的信息指示的编码数据都会乘上一个功率增益因子G。如图1所示，各UE的信息分别经过四相相移键控(QPSK Quadrature Phase Shift Keying)调制后，会有些误差，通过调整针对每个UE的反馈信息的功率增益因子，可以调整每个反馈信息编码数据的发送功率。因为同一个码道上承载的是多个用户的信息，用户在小区中位置的不同会导致信道环境的不同，因此，要达到同样的接收质量就需要针对不同用户的功率增益因子进行调整，以便使不同用户的信息指示的发送功率与不同的信道环境相匹配。

目前，功率增益因子的调整是这样实现的：复用到一个码道上的各个UE的反馈指示分别有一个功率增益因子，Node B根据上次在E-HICH上反馈给UE的ACK/NACK信息，以及本次在E-PUCH信道上收到的重传请求次数(RSN，Retransmission Sequence Number)信息，在一个时间窗内统计ACK/NACK错误个数，根据所统计的错误个数对功率增益因子进行调整，其中，所述时间窗的长度为win_len，表示win_len次ACK/NACK信息的发送。或者，根据瞬时的ACK/NACK错误情况对功率增益因子进行快速调整，比如，统计连续几个ACK/NACK的情况，如果连续n个错误，则上调增益因子；如果连续m个正确，则下调增益因子；上调和下调的步长根据仿真确定，为了保证传输质量，下调步长应该小于上调步长。

Node B按如下方法判断ACK或者NACK接收是否正确：

1)Node B在时刻i发送针对HARQ进程#N的ACK/NACK信息反馈feedback(i)；

2)在时刻j，Node B在E-PUCH信道上接收到对应HARQ进程#N的RSN信息RSN(j)，RSN(j)为0表示传输的是新数据，否则表示重传；并且对E-PUCH信道的数据进行译码，得到循环冗余校验(CRC)结果；如果CRC为0，则表示传输正确，反馈ACK信息；否则，反馈NACK信息；

3)根据feedback(i)和RSN(j)判断feedback(i)是否传输正确，并根据判断结果对最近一次将要发送的E-HICH发送进行功率控制：

如果feedback(i)为ACK，RSN(j)不为0，则表示feedback(i)传输错误，上调该用户的功率增益因子一个步长；

如果feedback(i)为NACK，RSN(j)不为0，而feedback(i)对应的传输块的传输次数没有达到HARQ最大传输次数限制，并且重传定时器没有超时，则表示feedback(i)传输错误，上调该用户的功率增益因子一个步长；

其它情况，表示feedback(i)传输正确，下调该用户的功率增益因子一个步长；如果某个数据块传输一直错误，传输次数达到最大传输次数限制或者重传定时器超时，不再进行重传，需要传输新的数据块。

根据目前的方案，具体实现时是根据进行ACK/NACK接收情况，对功率增益因子G进行实时调整。假设上调步长和下调步长分别为Δ_up和Δ_down，并且，

${\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{down}}=\frac{{\mathrm{BER}}_{t\arg \mathrm{et}}}{1-{\mathrm{BER}}_{t\arg \mathrm{et}}}\·{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{up}}$

如果ACK的目标BER为10^-2，则Δ_up＝99Δ_down；

实际进行功率调整时，受限于定点算法精度和设备功率调整精度的影响，太小的功率调整不能反映出来。

如果简单的基于上面的调整方法，可能会出现以下问题：

(1)实际进行功率调整时，受限于定点算法精度和设备功率调整精度的影响，特别精确的功率调整不能反映出来，容易积累功率控制误差；

(2)在信道条件较好(信噪比较高)的中低速环境下，或者信道环境段时间内变好或者变差，而受限于功率调整步长的大小，可能会导致功率调整收敛速度很慢，以致实际的ACK/NACK的BER在很长时间内低于目标值或者高于目标值。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种E-HICH信道功率控制方法及装置，可以快速调整信道功率，并能补偿功率控制的精度误差。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种信道功率控制方法，该方法包括：

A、使用功率控制收敛步长进行功率控制；

B、判断是否需要进入精确调整，如果是，则采用功率控制基础步长控制信道功率，否则，仍采用功率控制收敛步长进行功率控制；

C、对信道功率控制误差进行精度补偿。

该方法还包括设置功率控制收敛上调步长、功率控制收敛下调步长、功率控制基础上调步长、功率控制基础下调步长、步长转换的下调门限值、上调门限值、目标误码率、精度补偿门限、精度补偿量。

步骤B还包括判断ACK接收是否正确，并统计ACK的误码率，如果ACK接收正确，下调信道功率，否则，上调信道功率。

所述步骤B进入精确调整进一步包括：将功率控制收敛步长转换为功率控制基础步长；所述功率控制收敛步长转换为功率控制基础步长的条件为：

ACK或NACK接收出错，则将功率控制收敛步长转换为功率控制基础下调步长；

统计的ACK接收误码率低于目标误码率，则将功率控制收敛步长转换为功率控制基础上调步长。

所述采用功率控制基础步长控制信道功率后，该方法还包括：判断是否满足功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长的条件，如果是，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长进行功率控制；否则仍使用功率控制基础步长控制信道功率；

其中，所述功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长的条件为：

目标误码率与ACK实际误码率比值高于下调门限值，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛下调步长；

目标误码率与ACK实际误码率比值低于上调门限值，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛上调步长。

步骤A之前该方法还包括：判断是否允许使用功率控制收敛步长进行功率控制；如果允许，则进入步骤A；否则，使用功率控制基础步长进行功率控制。

步骤C进一步包括：

C1、将ACK接收次数、步长上调次数均清零；

C2、判断ACK接收是否正确，将ACK接收次数加1，如果接收正确，继续接收下一次ACK；否则，进入步骤C3；

C3、将步长上调次数加1，判断步长上调次数是否大于精度补偿门限，如果是，则进入步骤C4，否则，返回步骤C2；

C4、将步长上调次数清0，并判断实际误码率是否小于目标误码率，如果是，将功率增益因子下调精度补偿量；否则返回步骤C2。

一种信道功率控制装置，该装置包括参数配置模块、功率收敛模块和精度补偿模块，功率收敛模块和精度补偿模块均连接参数配置模块：

参数配置模块，用于配置功率收敛、精度补偿所需参数；

功率收敛模块，用于按照普通或快速两种方式收敛信道功率；

精度补偿模块，用于根据需要补偿信道功率误差。

所述功率收敛模块包括步长选择模块和功率控制模块，

步长选择模块，连接参数配置模块，用于根据信道调整需求选择调整步长，并将选定步长发送至功率控制模块；

功率控制模块，连接步长选择模块，用于根据选定步长调整信道功率。

所述精度补偿模块包括统计模块和精度调整模块，

统计模块，连接参数配置模块，用于统计信道误码率和功率调整精度，并将统计结果发送到精度调整模块；

精度调整模块，连接统计模块，用于根据统计结果调整信道功率。

本发明采用两种步长调整策略及精度补偿策略，具有以下优点：

1)在E-HICH信道功率控制的初始阶段，采用幅度较大的功率控制收敛步长调整信道功率，从而加快E-HICH信道功率调整速度；

2)当E-HICH信道的信道质量突然改变很多时，采用幅度较大的功率控制收敛步长，从而可以快速调整其E-HICH信道功率，以快速适应信道环境；

3)通过统计ACK接收的误码率，并根据ACK误码率与目标误码率的比较，补偿功率控制精度的累计误差，使功率控制精度更精确。

附图说明

图1为现有E-HICH信道多用户信息复用示意图；

图2为本发明的一个实施例的功率快速收敛方法流程图；

图3为本发明的精度补偿流程图；

图4为本发明的装置示意图；

图5为本发明的功率收敛模块示意图；

图6为本发明的精度补偿模块示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：在初始功率调整时，使用稍大的功率控制收敛步长进行快速收敛，当E-HICH信道的信号功率大致被调整到满足其性能要求的范围时，进入精确调整阶段，则使用功率控制基础步长进行精确功率调整，且增加精度检测补偿，以便控制精度，如果信道环境发生剧烈变化，再次转变为功率控制收敛步长重新收敛。

下面通过具体的实施例来说明本发明功率快速收敛的过程，如图2所示：

步骤201：设置E-HICH信道的功率控制参数、功率控制策略。

一般情况下，信道条件变化平缓时，信道功率控制步长采用功率控制基础步长，以适应信道的平缓变化；在信道的信噪比较高的情况下，或者信道环境短时间内改变较大，甚至发生突变时，需要迅速的进行功率调整，只采用功率控制基础步长不能够快速的调整信道功率，这时，采用功率控制收敛步长，即相比与功率控制基础步长，功率控制收敛步长较大，能够快速调整信道功率，以适应信道环境起伏较大的情况。

所述功率控制参数包括功率控制收敛步长和功率控制基础步长：

其中，功率控制收敛步长用于快速收敛信道功率，分为两种：功率控制收敛下调步长和功率控制收敛上调步长。

功率控制基础步长用于精确调整信道功率，分为两种：功率控制基础下调步长和功率控制基础上调步长。

功率控制参数还包括步长转换的门限值，即I_threshold为下调门限值、J_threshold为上调门限值、目标误码率BER_target、精度补偿门限K、精度补偿量σ等，均根据系统实际配置或仿真结果设定。

功率控制策略即采用功率控制收敛步长与功率控制基础步长交替，进行信道功率控制。

步骤202：使用功率控制收敛步长进行功率控制。

在初始功率调整时，在功率控制步长转换的触发条件到来之前，使用功率控制收敛步长进行功率控制，因为，系统初始时，信道环境变化较快，这样有利于初始功率的快速收敛。

首先，统计ACK的接收误码率BER_ACK，采用统计ACK接收误码率，而不是NACK接收误码率的原因是实际反馈的ACK和NACK信息中，ACK所占比例更大(和E-PUCH接收误码率有关)，并且，ACK的目标接收误码率相对于NACK的误码率数值要大的多，可以快速的进行统计，有利于快速收敛方法的实现。在使用功率控制收敛步长调整信道功率时：

如果满足条件BER_target/BER_ACK>I_threshold，则ACK实际误码率远低于目标误码率，使用功率控制收敛下调步长；

如果满足条件BER_target/BER_ACK<J_threshold，则ACK实际误码率远高于目标误码率，使用功率控制收敛上调步长。

步骤203：判断是否进入精确调整，如果是，将功率控制收敛步长转换为功率控制基础步长，进入步骤204；否则，返回步骤202。

判断是否进入精确调整，也就是判断功率控制收敛步长是否转换为功率控制基础步长，功率控制收敛步长转换为功率控制基础步长的条件为：

当前使用的是功率控制收敛下调步长，并且ACK/NACK接收出错，则将功率控制收敛步长转换为功率控制基础下调步长；

当前使用的是功率控制收敛上调步长，并且统计的ACK接收误码率低于目标误码率，则将功率控制收敛步长转换为功率控制基础上调步长。

步骤204：进入精确调整后，使用功率控制基础步长进行信道功率控制，判断ACK传输是否正确，如果是，则进行功率下调，反之，则进行功率上调。

步骤205：判断是否满足功率控制步长转换条件，如果满足转换条件，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长进行功率控制；否则不调整功率控制步长，直接返回步骤204。

信道环境是实时变化的，可能会产生突然的变化，此时，对信道功率调整需再次使用功率控制收敛步长。

功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长的条件为：

统计的ACK接收误码率BER_ACK，如果满足条件BER_target/BER_ACK>I_threshold，则ACK实际误码率远低于目标误码率，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛下调步长；

统计的ACK接收误码率BER_ACK，如果满足条件BER_target/BER_ACK<J_threshold，则ACK实际误码率远高于目标误码率，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛上调步长。

当满足以上转换条件时，则转换为功率控制收敛步长进行信道功率控制。此次功率调整完成后，返回步骤203，进行下一次的调整，直至信道停止工作。

以上是对信道功率控制的部分，由于采用步长调整的方式并不能完全避免误差，系统还是会存在累计误差，对此，本发明的实施例还包括在使用基础步长时对ACK接收误码率进行精度补偿，具体的步骤如图3所示：

步骤301：将ACK接收次数、步长上调次数均清零。

设置ACK接收次数用于统计一个UE对应的E-HICH信道接收UE信号的次数，步长上调次数用于统计该信道的步长上调次数，只统计基础步长上调的上调次数。

步骤302：判断ACK接收是否正确，将ACK接收次数加1，如果接收正确，继续接收下一次ACK；否则，进入步骤303。

步骤303：将步长上调次数加1，判断步长上调次数是否大于精度补偿门限K，如果是，则进入步骤304，否则，返回步骤302。

精度补偿门限K，即K次ACK接收错误所覆盖的时间，用来确定调整的时间，当K次ACK接收错误发生，说明达到系统设计的精度误差补偿时间，需要进行精度补偿。K值具体计算如下：

$K\&CenterDot;({\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{up}\_\mathrm{real}}-\frac{1-{\mathrm{BER}}_{t\arg \mathrm{et}}}{{\mathrm{BER}}_{t\arg \mathrm{et}}}\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{down}})=\mathrm{\&delta;}$

其中，实际上调步长为Δ_{up_real}，下调步长为Δ_down，精度补偿量δ。

步骤304：将步长上调次数清0，并判断实际误码率BER是否小于目标误码率BER_target，如果是，进入步骤305；否则返回步骤302。

查看实际误码率BER，本发明的装置实施例中有相应的模块专门用来统计实际误码率BER，以备实时查看。在进行精度补偿之前需要判断实际误码率是不是已经小于目标BER，也就是说除了在时间上确定需要精度补偿，还需要查看设定时间段内，实际误码率是否已经超出了设计容许的范围，如果是则确实需要进行精度补偿，否则，不进行精度补偿。通过判断实际误码率BER与目标BER就可以实现，如果实际误码率小于目标BER，则进入步骤305进行进度补偿。

步骤305：将g_m下调σ进行精度补偿。

g_m表示UE所使用E-HICH信道的功率增益因子，通过调整g_m来调整该信道的功率，从而补偿在补偿调整中造成的误差。完成精度补偿后，再返回步骤302继续接收新的ACK。

例如，功率调整的最小粒度为0.1dB，BER_target＝10^-2，取下调步长Δ_down＝0.01(10次下调步长累积进行一次下调0.1dB)，理论上调步长为0.99，取实际上调步长Δ_{up_real}＝1，则每上调一次，精度误差为0.01dB，则统计10次相邻上调，且此时BER<BER_target，就在第10次上调时下拉0.1dB功率，达到精度补偿。

步骤201设置步长控制策略时，也可以只采用功率控制基础步长，这样就省去了功率控制步长选择的过程，加之后面的精度补偿策略，也能够完成功率控制过程。

根据以上方法，本发明还提供了相应装置的实施例，如图4所示，该装置包括参数配置模块、功率收敛模块和精度补偿模块，功率收敛模块和精度补偿模块均连接参数配置模块：

参数配置模块，用于配置功率收敛、精度补偿所需参数；

功率收敛模块，用于按照普通或快速两种方式收敛信道功率；

精度补偿模块，用于根据需要补偿信道功率误差。

功率收敛模块进一步包括步长选择模块和功率控制模块，如图5所示，步长选择模块连接参数配置模块，用于根据信道调整需求选择调整步长，并将选定步长发送至功率控制模块；

功率控制模块，连接步长选择模块，用于根据选定步长调整信道功率。

精度补偿模块进一步包括统计模块和精度调整模块，如图6所示，统计模块连接参数配置模块，用于统计信道误码率和功率调整精度，并将统计结果发送到精度调整模块；

精度调整模块，连接统计模块，用于根据统计结果调整信道功率。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种信道功率控制方法，其特征在于，该方法包括：

A、使用功率控制收敛步长进行功率控制；

B、判断是否需要进入精确调整，如果是，则采用功率控制基础步长控制信道功率，否则，仍采用功率控制收敛步长进行功率控制；

C、对信道功率控制误差进行精度补偿。

2、根据权利要求1所述的信道功率控制方法，其特征在于，该方法还包括设置功率控制收敛上调步长、功率控制收敛下调步长、功率控制基础上调步长、功率控制基础下调步长、步长转换的下调门限值、上调门限值、目标误码率、精度补偿门限、精度补偿量。

3、根据权利要求2所述的信道功率控制方法，其特征在于，步骤B还包括判断ACK接收是否正确，并统计ACK的误码率，如果ACK接收正确，下调信道功率，否则，上调信道功率。

4、根据权利要求3所述的信道功率控制方法，其特征在于，所述步骤B进入精确调整进一步包括：将功率控制收敛步长转换为功率控制基础步长；所述功率控制收敛步长转换为功率控制基础步长的条件为：

ACK或NACK接收出错，则将功率控制收敛步长转换为功率控制基础下调步长；

统计的ACK接收误码率低于目标误码率，则将功率控制收敛步长转换为功率控制基础上调步长。

5、根据权利要求4所述的信道功率控制方法，其特征在于，所述采用功率控制基础步长控制信道功率后，该方法还包括：判断是否满足功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长的条件，如果是，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长进行功率控制；否则仍使用功率控制基础步长控制信道功率；

其中，所述功率控制基础步长转换为功率控制收敛步长的条件为：

目标误码率与ACK实际误码率比值高于下调门限值，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛下调步长；

目标误码率与ACK实际误码率比值低于上调门限值，则将功率控制基础步长转换为功率控制收敛上调步长。

6、根据权利要求1所述的信道功率控制方法，其特征在于，步骤A之前该方法还包括：判断是否允许使用功率控制收敛步长进行功率控制；如果允许，则进入步骤A；否则，使用功率控制基础步长进行功率控制。

7、根据权利要求1所述的信道功率控制方法，其特征在于，步骤C进一步包括：

C1、将ACK接收次数、步长上调次数均清零；

C2、判断ACK接收是否正确，将ACK接收次数加1，如果接收正确，继续接收下一次ACK；否则，进入步骤C3；

C3、将步长上调次数加1，判断步长上调次数是否大于精度补偿门限，如果是，则进入步骤C4，否则，返回步骤C2；

C4、将步长上调次数清0，并判断实际误码率是否小于目标误码率，如果是，将功率增益因子下调精度补偿量；否则返回步骤C2。

8、一种信道功率控制装置，其特征在于，该装置包括参数配置模块、功率收敛模块和精度补偿模块，功率收敛模块和精度补偿模块均连接参数配置模块：

参数配置模块，用于配置功率收敛、精度补偿所需参数；

功率收敛模块，用于按照普通或快速两种方式收敛信道功率；

精度补偿模块，用于根据需要补偿信道功率误差。

9、根据权利要求8所述的信道功率控制装置，其特征在于，所述功率收敛模块包括步长选择模块和功率控制模块，

步长选择模块，连接参数配置模块，用于根据信道调整需求选择调整步长，并将选定步长发送至功率控制模块；

功率控制模块，连接步长选择模块，用于根据选定步长调整信道功率。

10、根据权利要求9所述的信道功率控制装置，其特征在于，所述精度补偿模块包括统计模块和精度调整模块，

统计模块，连接参数配置模块，用于统计信道误码率和功率调整精度，并将统计结果发送到精度调整模块；

精度调整模块，连接统计模块，用于根据统计结果调整信道功率。

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