CN101459957A - 微微小区基站和调节来自其的导频信号的发射功率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微微小区基站和调节来自其的导频信号的发射功率的方法。提供了一种对从用于无线电通信的微微小区基站到与该微微小区基站处于无线电连接的用户终端的导频信号的发射功率进行调节的方法。该方法包括：基站发送第一信号功率的信号；用户终端测量所接收的信号电平，并发送表示所接收的信号电平的信息信号；以及基站根据信息信号中指示的所述接收的信号电平调节其导频信号功率。

Description

微微小区基站和调节来自其的导频信号的发射功率的方法
技术领域
本发明涉及远程通信(telecommunications)，更特别地涉及无线远程通信。
背景技术
无线远程通信系统是众所周知的。许多这种系统是蜂窝式的，因为无线电覆盖由称为小区的许多无线电覆盖区域提供。提供无线电覆盖的基站位于每个小区中。传统的基站在相对大的地理区域内提供覆盖，并且相应的小区通常称作宏小区(macrocell)。
在宏小区内建立较小规模的小区是可行的。比宏小区小的小区有时被称作微小区(microcell)，微微小区(picocell)，或毫微微小区(femtocell)，但我们通常使用术语微微小区表示比宏小区小的小区。建立微微小区的一种方式是提供微微小区基站，微微小区基站在宏小区的覆盖区内的相对有限的范围内操作。使用微微小区基站的一个例子是在建筑物内提供无线通信覆盖。
在没有详细的集中式小区规划的情况下也可以布署微微小区，例如由终端用户或非技术人员在他们的办公室和家庭中安装微微小区基站。结果，微微小区基站通常会被放置在不适当的位置。如果来自这类微微小区基站的信号，特别是导频信号被建筑物外的用户终端检测到，并连接到宏小区基站时，则位置是不适当的。不适当位置的例子是靠近窗户面对繁华的街道。在这类位置中的微微小区基站产生对宏小区基站的干扰。而且，可能引发外部用户终端从与宏小区基站连接到与微微小区基站连接的不希望的切换尝试。
微微小区基站主要用于属于特定家庭或办公室的用户。不希望外部用户终端的无线电连接切换到微微小区基站有多个原因。首先，在信令通信量方面，切换需要大量资源。其次，切换到微微小区基站或从微微小区基站切换的过程的结果是降低了微微小区基站当时可以处理的数据通信量。这导致提供给家庭用户的服务质量下降。再者，由于网络内微微小区基站的数量增加，需要更多的网络资源来处理到微微小区基站的切换或从微微小区基站的切换。这造成了对宏小区区域内可以布署的微微小区基站的数量的实际限制。
微微小区基站的发射功率相对低，因此，每个微微小区与宏小区相比是小的。在大致相当于宏小区尺寸的区域内可以有大量的微微小区。因此，沿着道路行走的宏小区用户通常可能移进、移出微微小区基站的范围，引起一连串到微微小区基站的切换的尝试以及从微微小区基站切换的尝试。如上所述，这会损害微微小区的数据处理性能。
一般在蜂窝式远程通信系统中，导频信号的发射功率通常被设置为基站最大发射功率的预定部分，例如10％。这是为了确保导频信号的强度足以由基站的小区内任何位置的处于空闲模式的用户终端来接收。基站的覆盖范围和容量由此被最大化。然而，关于微微小区，由于该方法可能会引起导频信号例如通过窗口从微微小区基站所处的建筑物内大量“泄露”到建筑物外，所以是不可取的。换言之，建筑物之外的宏小区用户可以从微微小区基站接收导频信号，因此该用户处在导频信号范围内。这存在上述讨论的过量切换尝试的问题，结果会损害数据处理性能。
减少这些问题的已知技术是例如在安装微微小区基站时将导频信号发射功率调节到适合建筑物内部的最小值。另一个已知技术是仔细选择建筑物内的微微小区基站的最佳布局，例如远离靠近繁华街道的窗户。然而，即使使用这些技术，提供建筑物内合理覆盖的导频信号发射功率仍会由于窗户的存在产生大量的“泄露”。
在微微小区中，如果有终端处于活动(active)模式连接，即处于呼叫中，则已知方法是将从微微小区基站到处于活动模式的用户终端的导频功率维持在恒定最大水平。这是为了确保在微微蜂窝内任何地方的活动模式下的用户终端都可以接收到适当的导频信号。
发明内容
请读者参考所附的独立权利要求。一些优选的特征在从属权利要求中列出。
提供了一种对从用于无线电通信的微微小区基站到与微微小区基站无线电连接的用户终端的导频信号的发射功率进行调节的方法。该方法包括：所述基站发送第一信号功率的信号；所述用户终端测量所接收的信号电平，并发送表示所接收的信号电平的信息信号；和所述基站根据所述信息信号中指示的所述接收的信号电平调节其导频信号功率。
在优选实施例中，利用来自处于活动模式的用户终端的测量来调节导频功率。在优选实施例中，导频功率被设置得足够大以确保建筑物内的充分覆盖，如要安装微微小区基站的家庭。然而，为了实现此目的，导频功率要被调节到最小水平。这避免了微微小区过度延伸到建筑物之外，因为那样会导致未被授权使用微微小区的“外来”用户终端的许多不必要的切换请求。
在优选实施例中，微微小区基站可以将其导频功率调节到处于活动模式的用户终端所需的水平。这与已知方法形成对比，已知方法是将处于活动模式的导频功率维持在恒定最大水平，实际上只在最坏情况的情形下才需要如此。结果，在优选实施例中，连接到宏小区但未被授权使用微微小区的用户终端不太可能进入消耗资源、但最终是徒劳的通过发送切换请求而寻求切换到微微小区基站的过程。
附图说明
现在通过示例并参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1是图示根据本发明的第一实施例的无线通信网络的示图，
图2是图示与图1中所示的微微小区基站单元关联的微微小区的示图，
图3是图示图1中所示的位于建筑物内的微微小区基站单元的示图，
图4是图示图1-图3所示的微微小区基站单元的示图，
图5是图示图1-图4中所示的微微小区基站单元的操作的流程图，
图6是导频信号发射功率随时间的示例曲线图，其中在微微小区中有一个授权的活动模式的用户终端，但是其它用户终端是被授权的，和
图7是导频信号发射功率随时间的示例曲线图，其中在微微小区中有2个授权的活动模式的用户终端。
具体实施方式
如图1所示，在通信系统20中，存在用于无线远程通信的基站22。该基站具有无线电覆盖区24，其通常被称作宏小区。宏小区24的地理范围取决于基站22的容量和周围地形。
在宏小区24中，微微小区基站单元(PCBSU)30提供微微小区32内的无线通信。微微小区30的无线电覆盖区比宏小区24的无线电覆盖区要小得多。例如，微微小区32在规模上相当于用户的家。
另一个PCBSU34提供微微小区36内的无线覆盖。再一个微微小区38提供微微小区40内的无线覆盖。
宏小区24内的移动终端44可以以已知方式与宏小区基站22通信。当移动终端44进入其被授权进入的微微小区32，以在微微小区基站30内进行通信时，需要将移动终端与宏小区的连接切换到与微微小区的连接。在图1所示的示例中，移动终端44的用户是使用微微小区32的优选用户。
如图2所示，微微小区基站单元30在微微小区32中发射导频信号29，微微小区32是无线电覆盖区。
如图3所示，设想微微小区基站单元30位于有窗户31的建筑物33中。微微小区32可能在某种程度上通过窗户31延伸到建筑物33外。所以为了减少导频信号“泄露”到建筑物之外，要进行导频信号功率控制，如下所述。
导频功率控制
用户终端被设置成预占(camp on)PCBSU，换言之，在从该PCBSU接收低功率导频信号时用户终端处于到该PCBSU的空闲模式连接。然而，在活动模式下，这种低的导频功率不能使用户终端以可接受的准确度接收必要的信息，如信道估计。因此，活动模式下的用户终端要求有较高的导频信号功率，并且必须对该功率严格加以控制。
这种功率控制是在活动呼叫中使用的导频信号功率的功率控制，换言之，到达在服务会话中处于活动连接模式(即处于呼叫连接)的用户终端的功率控制。下面将更加详细地描述功率控制。在活动模式下，可得到来自用户终端与导频信号接收有关的反馈。
微微小区基站单元
如图4所示，微微小区基站单元(PCBSU)30包括无线电发射器46和无线电接收器48。接收器48连接到导频功率反馈检测台50。导频功率反馈检测台50连接到功率控制台52。功率控制台52连接到导频信号发生器台54。导频信号发生器台54连接到发射器46。
导频功率控制
参考图2和图4，在使用中导频信号29是由发射器46发射的。所使用的导频功率是根据用户终端的测量确定的。用户终端44测量用户终端处的导频信号功率，并返回包括该测量值信息的信号(未显示)。这是反馈信号。该反馈信号由接收器48接收，并且用户终端处的导频信号功率的信息在导频功率反馈检测台50中被确定。该导频功率反馈检测台50根据确定的导频信号功率提供控制信号，该控制信号用于调节导频信号发生器54的输出功率。由导频信号发生器54产生的导频信号被提供给发射器46，从发射器46导频信号被发射出去。
Pmax
来自基站的导频信号发射功率总是需要保持低于上限Pmax。设置Pmax的目的是使得在活动模式(活动呼叫连接)下来自PicoCell基站单元(PCBSU)的导频信号不会过度地向建筑物外辐射。Pmax的值是预置的默认值，在此例子中，其是PCBSU可以发射的最大功率。
Pmin
当存在多于一个授权用户时，导频功率需要被保持在特定的下限Pmin之上。Pmin是确保进入微微小区的用户终端可以检测并预占(处于空闲模式)微微小区基站单元(PCBSU)所需的最小导频信号功率。换言之，Pmin是使微微小区中任何地方的用户终端能够连接到PCBSU的最小导频功率水平。
该空闲模式预占所需的导频功率水平小于活动模式下所需的功率水平。在此例子中，Pmin的值是预置的默认值。
操作
如图5所示，PCBSU处的导频信号的功率控制如下所述：
导频信号功率一开始在导频信号发生器54中被设置成Pmin(步骤a)。关于用户终端接收的导频信号电平的反馈在PCBSU 30的接收器48中被接收(步骤b)，并在导频功率反馈台50被解码。该反馈来自处于活动模式的用户终端。在导频功率反馈台50对用户终端处的导频功率接收是否低得不可接受进行检查(步骤c)。
如果是，则在功率控制台52对导频功率是否是Pmax进行检查(步骤d)。如果否，即功率小于Pmax(步骤e)，则使导频信号功率递增(步骤f)，但是如果为是，则返回步骤b(步骤g)。
如果在步骤c进行的检查表明处于活动模式的用户终端接收的导频功率不是太低(步骤h)，则对是否仅有一个该PCBSU的注册(即授权)用户进行查询(步骤i)。
如果为否(步骤j)，即有多于一个的注册用户，则对导频功率是否是Pmin进行检查(步骤k)。如果为否(步骤1)，即导频功率不是Pmin，则导频功率水平被降低预定的递减量(步骤m)，之后返回步骤b。如果为是(步骤n)，即导频功率为Pmin，则返回步骤b。
在步骤i，如果确定只有一个注册用户(步骤o)，则不管导频功率是否已经达到Pmin，都降低导频功率(步骤m)。
现在描述一些特定例子的导频功率控制情形。
(A)多个授权用户终端，一个用户终端处于活动模式
如图6所示，在此情形中，Pmax和Pmin都适用。图6是在与微微小区内的一个用户终端进行活动呼叫连接之前，之中和之后，从微微小区基站单元(PCBSU)发射的导频信号的功率水平的示例曲线图。如图6所示，在没有活动呼叫时，导频功率为Pmin。在呼叫开始后，使用功率控制反馈将导频功率水平调节到适应此时呼叫连接的用户终端的最小功率。该导频功率根据用户终端的位置或移动而变化，使得即使改变了衰落、衰减、多路径信号损失等，也将在用户终端处提供可接受的导频信号接收。
例如当用户终端移动到花园或街道或地下室时，即便功率控制是使得用户终端请求更多的功率，也不允许导频功率超过Pmax。例如即便用户终端正好挨着PCBSU，较低的导频功率会被用户终端可接受地接收，也不允许导频功率低于Pmin。这是因为如上所述，进入微微小区的另一个授权用户终端需要接收导频信号。
一旦呼叫连接终止，导频功率将回到Pmin。
(B)一个授权用户终端
在这种情形中，Pmin不适用。由于只有一个用户终端被授权使用PCBSU，所以只要导频信号大得足以能被该用户终端接收，就不必将该导频信号保持大于Pmin，原因是没有要考虑的其它授权用户终端。
由于只有一个用户终端被授权，所以在该用户终端进行到微微小区基站单元(PCBSU)的呼叫连接并因此处在活动模式时，只要该用户终端对导频信号的接收是可接受的，则导频功率可以降低到低于Pmin。这是因为不需要确保覆盖其它用户。在此情形中，无线电“泄露”到建筑物之外的影响实际上被降低到低于用户终端处于空闲模式时的水平。导频功率降低到低于Pmin的示例是当唯一的授权用户终端邻近PCBSU时。该功率降低，以及所致的干扰风险的降低在用户终端处于活动模式很长一段时间时(例如在流媒体无线电广播(streaming radio)、移动电视、公司虚拟专用网络(VPN)、网络冲浪等)是特别有益的。
(C)多个授权用户终端，多个用户终端处于活动模式
如图7所示，当在PCBUS中有例如2个授权的活动用户终端时，导频功率被调节以使用户终端适应更高的导频功率需求，而不脱离由Pmax和Pmin限定的范围。调节导频功率以满足当前两个用户终端对导频功率需求更高的(即更多的)要求。
如图7所示，在这个示例中，调节导频功率以满足在标示为C的时间段之外的第一用户终端的需求，在时间段C第二用户终端的需求超过第一用户终端的需求。在时间段A，导频功率是Pmax。在时间段B，导频功率是Pmin。
一些变型
在可替代的实施例中，基于在用户终端进行的导频信道接收质量的估计来调节导频功率，而不是基于在用户终端所接收的导频信号功率的测量来调节导频功率的。
在可替代的实施例中，用户终端测量除了导频信号之外的信号的所接收的功率水平，如在下行链路功率控制中所用的信号，例如RACH信道信号或寻呼信道信号。这意味着当前的“遗留(legacy)”用户终端可以对所接收的功率水平进行测量并报告该测量。
在一些可替代的实施例中，Pmax和/或Pmin的值可以通过一种(或多种)自动配置小区规模调节(cell sizing)技术来设置并周期性更新。
总结
本发明可以体现为其它具体形式，而不偏离其本质特征。所描述的实施例在各方面都应认为只是示例性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求书而不是前述说明来表示。所有落入权利要求书的等同物的含义和范围内的变化都包括在本发明范围内。

Claims (13)

1.一种对从用于无线电通信的微微小区基站到与该微微小区基站处于无线电连接的用户终端的导频信号的发射功率进行调节的方法，该方法包括：
所述基站发送第一信号功率的信号；
所述用户终端测量所接收的信号电平，并将表示所接收的信号电平的信息信号发送给所述基站；和
所述基站根据所述信息信号中指示的所述接收的信号电平调节其导频信号功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述用户终端处于活动模式，使得所述无线电连接是呼叫连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基站发送所述第一信号功率的所述信号包括以第一导频功率水平发送导频信号；并且所述接收的信号电平是所接收的导频信号电平。
4.根据权利要求1所述的方法，其中重复以下步骤：所述用户终端测量所接收的信号电平，并发送表示所接收的信号电平的信息信号，以及所述基站根据指示的所接收的信号电平调节其导频信号功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述导频功率以将其保持在预定的最小导频功率水平处或高于该预定的最小导频功率水平，所述预定的最小导频功率水平使得微微小区中的其它用户终端能够成功接收所述导频信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述最小导频功率在所述其它用户终端处于空闲模式时使得所述微微小区中的所述其它用户终端能够成功接收所述导频信号。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述其它用户终端是关于所述微微小区基站被授权的用户终端。
8.根据权利要求1所述的方法，其中没有关于所述微微小区基站被授权的其它用户终端，并且所述导频功率可向下调节到使得所述用户终端仍然能接收可接受的导频包的任何水平。
9.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述功率不超过预定的最大导频功率水平，该最大导频功率水平是向其它小区或微微小区提供可接受的干扰水平的功率水平。
10.一种微微小区基站，该基站包括：
发射器，用于发送第一功率的信号；
接收器，用于接收在用户终端测得的所接收的信号电平的指示；
处理器，用于解码所接收的信号电平的指示；
导频功率控制台，用于根据所接收的信号电平的指示调节要发射的导频信号的功率；和
所述发射器用于发射所述导频信号。
11.根据权利要求10所述的微微小区基站，其中所述导频信号是另一个导频信号，并且所述第一功率的信号是导频信号。
12.根据权利要求10所述的微微小区基站，其中所述功率控制台用于将所述导频功率保持在预定的最小导频功率水平处，或高于该预定的最小导频功率水平，所述预定的最小导频功率水平使得微微小区中的其它用户终端能够成功接收所述导频信号。
13.根据权利要求10所述的微微小区基站，其中所述功率控制台可操作以不超过预定的最大导频功率水平，该最大的导频功率水平被选择为向其它小区或微微小区提供可接受的干扰水平的导频功率水平。
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