CN101640927A - 调整下连外环功率以控制目标sir的方法及系统 - Google Patents

调整下连外环功率以控制目标sir的方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种可控制传输功率以维持被接收信号干扰比(SIR)尽量接近目标SIR的无线通信系统及方法。被接收品质是被维持尽量接近块错误率为基础的目标品质。当目标块错误率被转换为起始目标SIR时，因为目标块错误率所需的目标SIR是随通道情况而变，所以错误会因通道情况失配而产生。外环功率控制处理是被用来基于所需目标块错误率而设定各码组合传输通道(CCTrCH)的目标SIR。该处理可调整SIR步阶尺寸来最大化该处理收敛速度。

Description

调整下连外环功率以控制目标SIR的方法及系统
本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2003/028412，国际申请日为2003年9月11日，进入中国国家阶段的申请号为03821827.5，发明名称为“调整下连外环功率以控制目标SIR的方法及系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明有关无线通信领域。更特别是，本发明是有关补偿改变通道情况及调整信号干扰比(SIR)的阶跃尺寸。
背景技术
展频分时双工(TDD)系统可于相同频谱上运载多重通信。多重信号是借由其个别芯片码序列(码)来区分。一配置中，展频分时双工系统是使用被分为如15时间槽的时间槽数的重复帧。该系统中，通信是被传送于复数时间槽以外的被挑选时间槽中，且一帧是可运载被时间槽及码辨识的多重通信。单时间槽中单码的结合是被称为实际通道。以支持通信所需频宽基础下，一个或多重实际通道是被指派来支持该通信。
大多数展频分时双工系统可适应控制传输功率位准。展频分时双工系统中，许多通信是可分享相同时间槽及频谱。当无线传输及接收单元(WTRU)接收来自基地台的下连传输时，所有使用相同时间槽及频谱的其它通信是对特定通信产生干扰。增加一通信的传输功率位准是降级该时间槽及频谱内所有其它通信的信号品质。降低传输功率位准太多是导致接收器的非预期SIR及位错误率(BERs)。为了维持通信信号品质及低传输功率位准，传输功率控制是被使用。
功率控制目的是使用足以传送通信所需的最小功率。例如，分时双工中功率控制的一法可为使用最小功率促使各传输通道(TrCH)以不超过其所需位准的块错误率(BLER)来操作。展频分时双工下连功率控制是为内及外环控制的组合。此标准方法中，基地台传送传输至特定无线传输及接收单元。接收时，无线传输及接收单元可量测所有时间槽中的SIR并比较此被量测值及目标SIR。此目标SIR是被产生自被基地台发送的块错误率。比较被量测SIR值及目标SIR之后，无线传输及接收单元传输实际层传输功率控制(TPC)指令至基地台。标准方式是提供每码组合传输通道(CCTrCH)一传输功率控制指令。码组合传输通道是为包含可传输于无线广播接口往返无线传输及接收单元或基地台数据的组合单元。此传输功率控制指令可指示基地台调整下连通信的传输功率位准。被设定于最初传输功率位准的基地台是可接收传输功率控制指令并调整所有与码组合传输通道一致相关的时间槽中的传输功率位准。
内环功率控制处理可借由监控数据的SIR处理传输功率以维持被接收SIR尽量接近目标SIR。外环功率控制处理可基于数据的周期冗余码(CRC)检查以维持被接收品质块错误率尽量接近目标品质块错误率。来自外环功率控制的输出是为用于内环功率控制的每码组合传输通道一新目标SIR。
传输功率控制中具有四个主要错误源：1)系统错误；2)随机量测错误；3)码组合传输通道处理错误；及4)通道错误。系统错误及随机量测错误是适当地借由可监控SIR量测的内环功率控制修正。码组合传输通道处理错误是借由使用码间相对SIR量测的外环功率控制或内环功率控制修正。通道错误是与改变通道情况的未知时间相关。
功率控制系统中，假设大多数为合理通道情况下，外环功率控制处理可基于所需目标块错误率针对各码组合传输通道设定目标SIR。因此，目标品质块错误率即被映像目标SIR的失配是视实际通道情况而变化，且其于非常低块错误率下显得特别大。因为外环功率控制依赖周期冗余码检查，所以其对低块错误率常常花费较长时间来收敛所需目标SIR。
于是，需可决定实际通道情况的外环功率控制使目标SIR的适当值可被使用。
发明内容
外环功率控制是被执行于迭代序列。起始参数被设定后，错误基础的最适SIRs过渡状态是被执行于增量步骤中。接着决定稳定状态。
一配置中，外环功率控制处理可借由监控SIR来控制传输功率并调整功率处理来控制目标SIR以维持被接收信号品质尽量接近目标信号品质。失配错误是被块错误率评估为被接收品质的量测，且来自外环功率的输出可被用来获得新目标SIR，借此于通道情况改变时可快速补偿SIR的失配。本发明寻求数字无线通信网路的特殊用途。
附图说明
本发明目的可考虑下面详细说明及附图来了解，其中：
图1显示使用零强迫多重用户侦测器仿真被第三代全球合作计划(3GPP)明确界定的各种通道情况的宽频分码多重存取分时双工(WCDMA TDD)结果；
图2为跳越演算所使用的目标SIR对传输通道块数图；
图3描绘依据本发明被使用的目标SIR调整处理例的不同状态；及
图4A，4B及4C是为图3的SIR调整处理流程图。
具体实施方式
现在对较佳实施例参考附图说明如下，其中相同标号代表相同组件。
虽然较佳实施例是说明使用分时双工模式的第三代合作计划宽频分码多重存取(W-CDMA)系统，但应注意本发明广义型式亦适用其它传输系统而不受限。例如，实施例可被应用至分频双工(FDD)，分时同步分码多重存取(TDSCDMA)，分码多重存取2000，美国电子电机工程师学会(IEEE)标准802.11。
此后，无线传输/接收单元可包含但不限于用户设备，移动站，固定或移动用户单元，呼叫器，或可操作于无线环境中的任何其它类型组件。此后，被称为基地台者可包含但不限于基地台，节点-B，地址控制器，存取点或无线环境中的其它互连组件。
传输功率控制处理可包含内环功率控制，外环功率控制，或内环功率控制及外环功率控制的组合。依据本发明，内及外环功率控制是被实施。内环功率控制处理可借由监控数据的SIR量测来控制传输功率以维持被接收SIR尽量接近目标SIR。外环功率控制处理可控制目标SIR以维持被接收品质块错误率尽量接近目标品质。被接收品质的典型量测是为数据的周期冗余码检查为基础的块错误率。来自外环功率控制的输出是为用于内环功率控制的新目标SIR。
因为通道情况未知，外环功率控制处理可基于″最合理″通道情况转换所需目标块错误率为目标SIR。例如，图1显示使用零强迫多重用户侦测器仿真被第三代全球合作计划明确界定的各种通道情况的宽频分码多重存取分时双工结果。结果是显示各种传播情况。加成白高斯噪声(AWGN)是为静态通道，而例1至3为具有不同多重路径轮廓的衰落信道。于例1衰落信道的0.01所需块错误率，预定传输功率可被决定自约4.5分贝的目标SIR。注意此于例2衰落信道超过5分贝的目标SIR且于加成白高斯噪声超过12分贝的目标SIR，视假设传播情况描绘大跨距SIR值。因此，目标SIR可基于例1或所有通道情况(加成白高斯噪声，例1，2，3)的平均来选择。
基于上例，所需块错误率及被映像目标SIR间的失配是视实际通道情况而变化且其于非常低块错误率下显得特别大。因为外环功率控制依赖周期冗余码检查，所以其对低块错误率会花费较长时间来收敛所需目标SIR。因此，本发明的快速收敛处理尝试快速补偿假设及实际通道情况间的失配，并于通道情况有利改变所产生的超额目标SIR时借由暂时增加跳越演算的步阶尺寸来加速收敛速度。
图2为依据本发明运用跳越演算的结果图。下连外环功率控制处理基本上使用可基于数据的周期冗余码检查结果以每传输时间间隔(TTI)传输通道块的变化率来调整目标SIR的跳越演算。
如此后更详细解释，下连外环功率控制处理是包含三状态：内环沉降状态，暂时状态及稳定状态。
内环沉降状态中，内环传输功率控制(TPC)处理可修正起始系统的系统错误及随机量测错误而不会改变起始目标SIR。暂时状态中，外环功率控制处理尝试修正因通道情况失配所引起的起始目标SIR错误。最初，暂时状态中的跳越演算使用大步阶尺寸来快速降低目标SIR。起始大步阶尺寸是基于参考传输通道的目标块错误率及每传输时间间隔(Nb)传输块数来计算如下：
SIR步阶尺寸＝2*[log10(1/块错误率)]/NbdB               方程式(1)
一旦周期冗余码检查错误发生，步阶尺寸是被降低一半且接着被施加至跳越演算。相同程序重申直到新步阶尺寸收敛至稳定状态的步阶尺寸为止，其被计算如下：
SIR步阶尺寸＝0.25*[log10(1/块错误率)]/NbdB            方程式(2)
稳定状态中，目标SIR是基于各周期冗余码检查被上下调整稳定状态步阶尺寸。若长观察期间(5/BLER连续传输块)没有周期冗余码检查错误发生，则SIR步降被暂时加倍。
可替代是，稳定状态是被改变回暂时状态开始时，使步阶尺寸被设定为起始大步阶尺寸且周期冗余码检查错误发生时被逐渐降低至一半。当通道情况突然发生改善引起与预期目标SIR相较有超额量测SIR时，此可改善收敛时间。
图3显示SIR调整处理例的三个不同状态。此例中，若干传输块是于暂时状态被键入后在无周期冗余码检查错误发生下被接收，产生目标SIR中的Td多重降低(见点A1，A2，A3，A4，A5，A6)。点A6处，Td代表SIR步降的起始值。周期冗余码检查错误接着发生且目标SIR被Tu/2增加至点A7。点A7处，Tu代表SIR步升的起始值。周期冗余码检查错误亦产生调整步降尺寸，借此无周期冗余码检查错误发生下被接收的接续传输块可被Td/2降低目标SIR(见点A8，A9，A10，A11，A12)。
当下一个周期冗余码检查错误发生时，步升尺寸是被降低至点A13处的Tu/4，目标SIR是被增加该量，而步降尺寸是被调整为Td/4(见点A14，A15，A16，A17，A18)。此处理继续直到被调整步升尺寸等于稳定状态步升为止，此例中其等于点A19处的Tu/8。点A19处，稳定状态是被键入，而步升及步降尺寸是分别被固定于Su及Sd，其中Su为SIR步升的稳定状态值(见点A28)，而Sd为SIR步降的稳定状态值(见点A20，A21，A22，A23，A24，A25)。当5/BLER连续传输块无周期冗余码检查错误发生时，步降尺寸是暂时被增加为2*Sd(见点A26，A27)。其维持于该值直到周期冗余码检查错误发生为止，其接着返回Sd(见点A29，A30)。稳定状态继续码组合传输通道寿命。该处理可返回至暂时状态来降低收敛时间。因为暂时状态使用较大步阶尺寸，所以反应时间较快，也就是其可降低收敛时间。
此例是基于沉降状态后的第一传输块是于无错误下被接收的变量，且目标SIR是被Td降低。起始周期冗余码检查结果可指出错误，其会产生Tu/2的目标SIR起始增加，及设定步降尺寸为Td/2。第一周期冗余码检查结果亦可(但此例不显示)于步升后才指出错误。此例中，目标SIR再次被增加，但为先前增加的一半(也就是周期冗余码检查错误发生且目标SIR被增加Tu/4，而下一个周期冗余码检查结果亦可指出错误，目标SIR是被增加Tu/8，而步降尺寸被设定为Td/8)。
此例中，仅一传输块被接收于各传输时间间隔中。若超过一传输块被接收，则各良好周期冗余码检查将导致步降，而各周期冗余码检查错误将导致步升，但步阶尺寸仅每传输时间间隔被调整一次(开始时)，且只有至少一周期冗余码检查错误被呈现于传输时间间隔中：外环处理首先决定是否有任何周期冗余码检查错误发生于此新传输时间间隔中，适当调整上及下步阶尺寸，接着基于个别周期冗余码检查结果施加该步阶调整。
例如，考虑具有四个传输块的传输时间间隔，其中三个可指出周期冗余码检查错误。若此传输时间间隔的前的步升尺寸为Tu/2而步降尺寸为Td/2，则外环处理将首先调整步阶尺寸为Tu/4及Td/4，并接着适当更新目标SIR。该净结果为新目标SIR＝旧目标SIR-(Td/8)+3*(Tu/8)。
暂时及稳定状态中，若参考传输通道改变(也就是可变位速率(VBR)服务)，且该新参考的块错误率不同于旧的，则SIR步阶尺寸是基于新目标块错误率来计算。稳定状态中，观察区间亦被更新，而无错误的块最新数是被重设为0。暂时状态中，除了重新计算步阶尺寸外，是考虑可能已发生于此状态的″收敛″作额外调整。例如，若参考传输通道重新选择的前的最新步降尺寸为Tdold/4，则传输通道重新选择之后的步降尺寸立即被设定为Tdnew/4，而步升尺寸即被设定为Tunew/4。因此，因为暂时状态开始时包含至少一周期冗余码检查错误，所以该被计算值是被除以2n，其中n为传输时间间隔数。
图4A-4C为下连外环功率控制处理400，其包含沉降状态405(见图4A)，暂时状态410(见图4B)及稳定状态415(见图4C)。开始后(步骤420)，处理400进入启始化参数被设定的沉降状态405(步骤405)。该例中，参数是被设定为：
内环沉降时间＝100ms；
稳定状态步阶尺寸＝(0.25*log10(1/块错误率)/Nb)；
暂时状态步阶尺寸＝2*log10(1/块错误率)/Nb)；及
传输时间间隔数＝0。
内环沉降时间是基于内环功率控制沉降时间且被用来补偿系统错误。Nb是被定义为每传输时间间隔的传输块数。Ne是被定义为用于参考传输通道的每传输时间间隔的周期冗余码检查错误数。
步骤430中，是决定传输时间间隔数乘上传输时间间隔长度的乘积结果是否大于内环沉降时间。各传输时间间隔视数据速率而定而包含Nb块。各块具有一周期冗余码检查。Ne为一传输时间间隔内的周期冗余码检查错误数，也就是每传输时间间隔Nb块的N0周期冗余码检查错误。若最终乘积大于内环沉降时间，则该处理到达阶跃演算被设定的暂时状态410(步骤440)。该参数可为：
步阶尺寸＝暂时状态步阶尺寸；
步降＝块错误率*(步阶尺寸)；及
步升＝步阶尺寸-步降。
步骤445中，是决定步阶尺寸是否大于稳定状态步阶尺寸。若暂时状态步阶尺寸被步骤445决定小于或等于稳定状态步阶尺寸，则处理400到达稳定状态415。若暂时状态步阶尺寸被步骤445决定大于稳定状态步阶尺寸，则步骤450决定各传输时间间隔的周期冗余码检查错误数Ne是否大于0。若错误数被步骤450决定不大于0，则目标SIR被降低(步骤455)。目标SIR降低中，目标SIR是被决定等于(目标SIR)-(步降*Nb)。
若目标SIR小于最小下连SIR，则目标SIR被视为最小下连SIR。若周期冗余码检查错误数被步骤450决定大于0，则阶跃演算的参数是被调整(步骤460)。调整参数时，步阶尺寸是被设定为先前步阶尺寸一半。若步阶尺寸小于稳定状态步阶尺寸，则步降是被设定为块错误率*(步阶尺寸)，而步升被设定为(步阶尺寸)-(步降)。当目标SIR于步骤465中被增加，则目标SIR被设定为(目标SIR)+(步升)*(Ne)-(步降)*(Nb-Ne)。若目标SIR大于最大下连SIR，则目标SIR被视为最大下连SIR。该处理是被回绕使该处理于步骤455或465后返回步骤445。
稳定状态415是于步阶尺寸不再如被步骤445决定大于稳定状态步阶尺寸之后被激活。同时，起始稳定状态参数是被设定于步骤470中，其中：
步阶尺寸＝稳定状态步阶尺寸；
步升＝步阶尺寸-块错误率*(步阶尺寸)；及
自周期冗余码检查错误后的消失数＝0。
决定(步骤475)自周期冗余码检查错误后的消失数是否大于(5/块错误率)。若否，则步降被建立于(块错误率)*(步阶尺寸)(步骤480)。若消失数大于5/块错误率，则步降被设定为2*(块错误率)*(步阶尺寸)(步骤482)。各例中，决定(步骤490)此传输时间间隔中的周期冗余码检查错误数(Ne)是否大于0。若被决定于步骤490中的周期冗余码检查错误数不大于0，则目标SIR被降低(步骤495)，因为最后周期冗余码检查错误被增加Nb，则目标SIR被决定等于(目标SIR)-(步降*Nb)及消失数。若目标SIR小于最小下连SIR，则目标SIR被视为最小下连SIR。
若被决定于步骤490中的周期冗余码检查错误数大于0，则目标SIR被增加(步骤492)，其目标SIR被设定为(目标SIR)+(步升)*(Ne)-(步降)*(Nb-Ne)。因最后周期冗余码检查错误的消失数是被重设为0。若目标SIR大于最大下连SIR，则目标SIR被视为最大下连SIR。该处理是被回绕使该处理于步骤492或495后返回步骤475。
若一码组合传输通道(＝Nb)内的参考传输通道具有每传输时间间隔多块，则目标SIR被调整如下：
目标SIR＝目标SIR+步升*Ne-步降*(Nb-Ne)
其中Ne被定义为参考传输通道的每传输时间间隔的周期冗余码检查错误数。
虽然本发明已依据较佳实施例做说明，但熟悉本技术人士应明了被概述于以下权利要求的本发明范畴内的其它变异。

Claims (16)

1.一种控制传输功率的方法，所述方法包括：
通过外环功率处理来控制传输功率，其中所述控制包括：
监控信号干扰比以及调整所述外环功率处理，从而控制目标信号干扰比；
维持接收信号品质大于或是等于目标信号品质；
由块错误率评估失配错误以作为接收品质的量测；
在通道情况改变时，基于来自所述外环功率处理的输出，补偿信号干扰比中的失配；以及
获取新的目标信号干扰比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿包括：
调整所述目标信号干扰比的步阶尺寸以补偿块错误率所影响的通道情况，其中所述调整包括：
初始多个参数，所述参数包括内环沉降阈值、稳定状态的步阶尺寸、暂时状态的步阶尺寸、传输时间间隔数；
增加所述传输时间间隔数，直到所述传输时间间隔数和传输时间间隔的长度的乘积大于所述内环沉降阈值为止；
基于第一周期冗余码检查和至少一个步阶尺寸参数来调整所述目标信号干扰比；以及
基于第二周期冗余码检查和至少一个步阶尺寸参数来调整所述目标信号干扰比。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定所述步阶尺寸参数，从而确定对所述目标信号干扰比的收敛速度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述暂时状态中利用步降参数来降低所述目标信号干扰比。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步降参数等于块错误率和所述步阶尺寸的乘积。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述暂时状态中利用步升参数来增加所述目标信号干扰比。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步升参数等于所述步阶尺寸与所述步降参数之间的差异。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述稳定状态中利用步降参数来降低所述目标信号干扰比。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步降参数等于下列其中之一：
块错误率和所述步阶尺寸的乘积，或
2倍块错误率和所述步阶尺寸的乘积。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述稳定状态中利用步升参数来增加所述目标信号干扰比。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步升参数等于所述步阶尺寸与块错误率和所述步阶尺寸的乘积之间的差异。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述目标信号干扰比设定为先前目标信号干扰比+(步升)*Ne-(步降)*(Nb-Ne)，其中Nb为每传输时间间隔的传输块数，Ne为每传输时间间隔的周期冗余码检查错误数，(步升)为用来增加所述目标信号干扰比的参数，且(步降)为用来降低所述目标信号干扰比的参数。
13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述目标信号干扰比设定为先前目标信号干扰比-(步降)*(Nb)，其中Nb为每传输时间间隔的传输块数，且(步降)为用来降低所述目标信号干扰比的参数。
14.一种用于控制传输功率的装置，所述装置包括：
用于控制传输功率的组件；
用于监控信号干扰比的组件；
用于调整功率处理以控制目标信号干扰比的组件；
用于维持接收信号品质大于或是等于目标信号品质的组件；
用于由块错误率评估失配错误以作为接收品质的量测的组件；
用于在通道情况改变时基于来自所述外环功率处理的输出补偿信号干扰比中的失配的组件；以及
用于获取新的目标信号干扰比的组件。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述用于补偿的组件还包括：
用于调整所述目标信号干扰比的步阶尺寸以补偿块错误率所影响的通道情况的组件，其中所述用于调整步阶尺寸的组件还包括：
用于初始多个参数的组件，所述参数包括内环沉降阈值、稳定状态的步阶尺寸、暂时状态的步阶尺寸以及传输时间间隔数；
用于增加所述传输时间间隔数直到所述传输时间间隔数和传输时间间隔的长度的乘积大于所述内环沉降阈值为止的组件；
第一组件，所述第一组件基于周期冗余码检查的发生和至少一个步阶尺寸参数来调整所述目标信号干扰比；以及
第二组件，所述第二组件基于周期冗余码检查和至少一个步阶尺寸参数来调整所述目标信号干扰比。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
用于调整目标信号干扰比的步阶尺寸以补偿由所述块错误率所影响的通道情况的组件，所述用于调整步阶尺寸的组件包括：
用于初始包括内环沉降时间、第一步阶尺寸、第二步阶尺寸以及传输时间间隔数的多个参数的组件，；
用于增加所述传输时间间隔数直到所述传输时间间隔数和传输时间间隔的长度的乘积大于所述内环沉降时间为止的组件；
第一组件，所述第一组件基于第一周期冗余码检查来调整所述目标信号干扰比；以及
第二组件，所述第二组件基于第二周期冗余码检查来调整所述目标信号干扰比。
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