CN102076073A - 外环功率的控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外环功率的控制方法、装置及系统。该方法包括：采用基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；基站根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；基站根据调整值调整自适应调制编码；基站将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率。通过本发明，能够根据误包率及时地调整CINR步长以降低误包率。

Description

外环功率的控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种外环功率的控制方法、装置及系统。

背景技术

在无线通信环境中，为了克服无线信号慢衰落对信号的影响、防止功率攀比上升，在满足通信质量的情况下尽量降低发射功率等都需要引入功率控制，现在的功率控制方法主要有前向功控，反向功控。在前向功控中，当移动台向小区边缘移动时，路损明显增加，信道质量将会下降，如果提高该MS下行数据的功率，可以改善其信道信息，保证通信质量，相反，如果MS离BS很近，信道质量非常好，因此在保证带宽的同时，可以适当降低其发射功率，降低干扰水平，同时节约的发射功率可以用于远离BS的用户。

反向功控主要有开环功率控制、闭环功率控制算法。开环功控主要是MS(移动台)通过计算路损，以及采用的调制编码方式，BS(基站)侧干扰等情况来计算适应的发射功率。这种方式的优点是调整频度高，时延小，不需要占用带宽开销，缺点是不形成闭环，调整可能不准确。闭环功控主要是BS测量MS发送数据的信道质量载波干扰噪声比(Carrier Interference Noise Ratio，简称为CINR)与接收信号强度指示(Receive signal strength indicator，简称为RSSI)，并根据目标值CINR与RSSI进行比较，从而确定功率调整值，这种方式的优点是调整准确，缺点是调整速度比较慢，同时会占用系统带宽。

外环是BS统计上行包的误包率(Packet Error Ratio，简称为PER)，并与设定的误包率值比较来动态的调整设定值CINR，以确保通信质量。

在题为“一种实现外环功率控制的方法”的中国专利申请中提供了一种实现外环功率控制的方法。但该方法主要是在WCDMA系统中来进行外环功率控制，而在WiMAX系统中环境是有区别的。此外，该方法没有考虑如何把外环功率控制和闭环功率控制方法结合起来。第三，该方法增加或者减少的调整步长没有和误包率的大小联系起来，即没有根据不同的误包率使用不同大小步长的CINR来进行调整。

针对相关技术中不能够及时的调整CINR步长，误包率比较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术不能够及时的调整CINR步长，误包率比较高的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种外环功率的控制方法、装置及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种外环功率的控制方法。

根据本发明的外环功率的控制方法包括：基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；基站根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；基站根据调整值调整自适应调制编码；基站将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率。

优选地，基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率包括：基站统计接收的数据包的总个数以及错误数据包的个数；基站根据接收的数据包的总个数以及错误数据包的个数来计算丢包率。

优选地，在基站根据接收的数据包的总个数以及错误数据包的个数来计算丢包率之前，方法还包括：基站将接收的数据包的总个数与预设的门限值相比较；在总个数大于预设的门限值的情况下，基站根据接收的数据包的总个数以及错误数据包的个数来计算丢包率。

优选地，在总个数小于等于预设的门限值的情况下，方法还包括：基站继续统计接收的数据包的个数。

优选地，基站根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值包括：将比较结果划分为不同的等级；根据不同的等级来得到相应的不同等级的上行载波干扰噪声比的调整值。

优选地，将比较结果划分为不同的等级包括：将比较结果划分为四个等级。

优选地，在基站将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率包括：基站将调整值转换为相应的功率值；基站将功率值发送给终端；终端根据功率值调整发射功率值。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种外环功率的控制装置。

根据本发明的外环功率的控制装置可以为基站。

根据本发明的基站包括：第一计算模块，用于根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；第二计算模块，用于根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；调整模块，用于根据调整值调整自适应调制编码；发送模块，用于将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率。

优选地，该基站还包括：转换模块，用于将调整值转换为相应的功率值。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种外环功率的控制系统。

根据本发明的外环功率的控制系统包括：基站，计算上行信道的丢包率，并通过丢包率与预设的丢包率门限值相比较的结果来计算上行载波干扰噪声比的调整值以及根据调整值来调整自适应调制编码；终端，根据调整值来调整发射功率。

通过本发明，采用基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；基站根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；基站根据调整值调整自适应调制编码；基站将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率，解决了相关技术不能够及时的调整CINR步长，误包率比较高的问题，进而达到了根据误包率及时地调整CINR步长以降低误包率的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的外环功率的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的优选的外环功率的控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的外环功控作用于AMC判决和内环调整流程图；

图4是根据本发明实施例的外环功率的控制装置的示意图。

具体实施方式

考虑到相关技术不能够及时的调整CINR步长，误包率比较高，本发明实施例提供了一种外环功率的控制方法、装置及系统，包括：基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；基站根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；基站根据调整值调整自适应调制编码；基站将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率。

在本发明中，主要涉及一种外环功率控制(Outer Loop Power Control)技术，更具体地，本发明根据误包率(Packet Error Ratio，简称为PER)来决定载波干扰噪声比(Carrier Interference Noise Ratio，简称为CINR)调整步长，实现在无线网络上的自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding，简称为AMC)、外环功率控制和内环功率(Close Loop Power Control)控制相结合。

本发明的目的在于提供一种适用于WiMAX系统的基于误包率且把AMC调整、外环功率控制和闭环功率控制结合起来的功率控制的方法。利用上行包的PER做为CINR调整的来源，以系统可设的不同误包率对应的门限来做对比，分别对CINR做不同步长的调整，来适应当前信道条件，达到功率控制以及AMC调整，以最优的控制功率，最大化提高系统吞吐量和频谱利用率。

在本发明中，外环功率控制可以建立无线链路的传输质量与内环功率控制的信噪比CINR目标值之间的合适的对应关系。为了使内环功率控制的CINR目标值随着网络及无线环境的变化而相应的变化，调整到恰好能保证接收信号质量的水平，从而既能保证接收信号的质量，又可以最大限度地提高系统的容量。

在本发明中，外环功率控制为内环功率控制提供动态准确的CINR目标值。如果没有实现外环功控，因而在误包率较高时，没有及时地控制信噪比CINR目标值，导致仅通过内环功控不能降低误包率，影响了系统的吞吐量；另外在误包率很低的情况，也没有主动地提高信噪比CINR，导致在信道条件很好的情况下可能不能上到高阶调制编码方式，浪费频谱带宽。外环功控的目的是在内环功控的基础上，根据误包率PER来调整信噪比CINR，使得误包率维持在允许的范围之内。

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图对基于WiMAX系统的外环功率控制的方法进行说明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种基于WiMAX系统的外环功率控制的方法。

图1是根据本发明实施例的外环功率的控制方法的流程图。

如图1所示，该方法包括如下步骤S102至步骤S108：

步骤S102，基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；

步骤S104，基站根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；

步骤S106，基站根据调整值调整自适应调制编码；

步骤S108，基站将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率。

下面将结合实施例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。

优选地，根据本发明实施例的外环功率的控制方法也可以包括以下步骤：

步骤S1，统计每一个包，包的个数就累加，其中总的包数为N，错误的包数为X，当N的个数达到统计的门限，转入步骤B.否则继续统计。

步骤S2，计算上行信道的PER＝X/N，把它与PER门限(PERthresh)比较，根据比较结果得到上行CINR的不同步长的调整值ULCNRAdjValue，并更新上行CINR。

步骤S3，ULCINRAdjValue是累积的，所以要控制它的上下限，这个上限是可以配置的，对不同的信道条件可以有不同的设置。

步骤S4，把调整后的ULCINRAdjValue作用于AMC判决和闭环功控，可以同时调整AMC门限以及功率发射。

图2是根据本发明实施例的优选的外环功率的控制方法的流程图。

如图2所示，该实施例可以根据计算的误包率以不同大小的步长来调整CINR，首先开始统计接收包的个数，其次，该方法包括以下步骤：

步骤S201，将接收包的个数进行累计，并统计每个包是否有错误，如果判断结果为是，转步骤S203，如果判断结果为否，转步骤S205。

步骤S203，将错误包的个数进行累计，并判断判断个数是否大于预定的门限值，如果判断结果为是，转步骤S207，如果判断结果为否，转步骤S201，继续进行统计。

步骤S205，判断数据包的总个数是否大于预定的门限值，如果判断结果为是，转步骤S207，如果判断结果为否，转步骤S201。

步骤S207，对误包率进行统计，并比较统计的误包率与设定的不同误包率门限值。

该误包率门限值可以包括多个值，优选地，为3个，由低到高可以依次为预设的低门限值、高门限值、超高门限值。

如果统计的误包率小于低门限值，转步骤S209；

如果统计的误包率大于等于低门限值且小于高门限值，转步骤S211；

如果统计的误包率大于等于高门限值且小于超高门限值，转步骤S213；

如果统计的误包率大于超高门限值，转步骤S215。

步骤S209，将调整值提高一个步长。

步骤S211，调整值不变。

步骤S213，将调整值降低一个小步长。

步骤S215，将调整值降低一个大步长。

在该实施例中，根据误包率调整CINR模块，不同的误包率给与不同大小步长的CINR调整值。

优选地，该方法还包括：累加的调整的CINR值联合作用于AMC和外环模块，分别来调整AMC门限以及内环功率控制。

图3是根据本发明实施例的外环功控作用于自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding，简称为AMC)判决和内环调整流程图。

在本发明中，调整的CINR作用于AMC，如果调整值为正，使之能上高阶调制编码方式；调整值为负，可以使之进入低阶调制编码方式；调整值为0，可以保持当前的调制编码方式不变。调整的CINR作用于内环功率控制，如果调整值为正，使之能提降低发射功率；调整值为负，可以使之提升发射功率；调整值为0，可以保持发射功率不变。

如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S301，由于WiMAX是传数据基于突发(Burst)的，每一个Burst中有多个PDU，每个PDU中包含HCS位和CRC位，所以根据PDU来统计可以减少统计周期。每上报一帧，我们就把总的包数TotalCount加1，同时判断是否有CRC或者HCS错误，如果有错误，我们把ErrCount也加1，我们设置一个统计周期PERStatPeriod，也称为统计门限。当TotalCount大于等于PERStatPeriod时，转入步骤S302。

步骤S302，计算此时的误包率大小，误包率的计算是用错误的包数比上总的包数，即PER＝ErrCount/TotalCount，然后把计算的PER与设定的误包率门限进行比较。该比较可以按照如下公式进行：

$\mathrm{CINR}(n+1)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{CINR}\left(n\right)-{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{downbig}}& \mathrm{PER}>{\mathrm{PER}}_{\mathrm{ExtraHighThresh}}\\ \mathrm{CINR}\left(n\right)-{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{downsmall}}& {\mathrm{PER}}_{\mathrm{ExtraHighThresh}}>\mathrm{PER}>{\mathrm{PER}}_{\mathrm{HighThresh}}\\ \mathrm{CINR}\left(n\right)& {\mathrm{PER}}_{\mathrm{HighThresh}}>\mathrm{PER}>{\mathrm{PER}}_{\mathrm{LowThresh}}\\ \mathrm{CINR}\left(n\right)+{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{upsmall}}& \mathrm{PER}<{\mathrm{PER}}_{\mathrm{LowThresh}}\end{array}\right.$

其中，CINR(n)是第n次外环输出的CINR；Δd_ownbig是下调大步长；Δ_downsmall是下调小步长，Δ_upsmall是上调小步长；PER_{ExtraHighThresh}为PER极高门限，PER_HighThresh为PER高门限，PER_LowThresh为PER低门限。当测量的PER比PER_{ExtraHighThresh}大时，CINR向下调整一个大步长作为外环输出结果；若测量的PER介于PER_{ExtraHighThresh}和PER_HighThresh之间则CINR向下调整一个小步长；若测量的PER比PER_LowThresh低时，CINR向上调整一个小步长作为外环功控输出结果；而若测量的PER介于PER_HighThresh和PER_LowThresh之间，则CINR调整值为0。

步骤S303，把调整的ULCINRAdjValue值加上当前的CINR值作用于AMC。如果累加后的CINR值比较高，说明信道质量比较好，可以采取更高阶的调制编码方式，提高系统吞吐量，并降低发射功率控制干扰；如果累加后的CINR值比较低，说明信道质量比较差，这个时候应该采用相对低阶的调制编码方式，并提高发射功率来减低误包率。

步骤S304，把调整的ULCINRAdjValue值加上当前的CINR值作用于内环功率控制。

优选地，上述步骤S303和步骤S304的顺序是可变的。

如果累加后的CINR值比较基本保持不变，说明信道质量比较稳定，可以保持当前调制编码方式和发射功率不变。

通过该方法可以看出，当前的AMC和发射功率总能反映当前的信道条件，最大化的利用了频谱带宽，最大化的提供了系统吞吐量。

多用户的操作流程与以上单用户的操作流程类似。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

与现有技术相比较，本发明引入了在WiMAX中的外环功率控制方法，并把外环功率控制方法和AMC调整、内环功率控制有机结合起来，同时根据不同的误包率采取不同大小步长的CINR调整值。在误包率高的时候主动给基站上报一个负的CINR的调整值，这样终端可以降阶、提升发射功率，防止上传业务时候的锯齿严重现象。在误包率低的时候我们主动给基站上报一个正的CINR调整值，这样终端可以升阶、降低发射功率，以提高系统吞吐量。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种外环功率的控制装置。

图4是根据本发明实施例的外环功率的控制装置的示意图。

根据本发明实施例的外环功率的控制装置可以为基站。

如图4所示，该装置包括：第一计算模块401、第二计算模块403、调整模块405以及发送模块407。

其中，第一计算模块401用于根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；第二计算模块403用于根据丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；调整模块405用于根据调整值调整自适应调制编码；发送模块407用于将调整值发送至终端以便终端根据调整值来调整发射功率。

优选地，该基站还包括：转换模块409，用于将调整值转换为相应的功率值。

根据本发明的实施例，提供了一种外环功率的控制系统。

根据本发明实施例的外环功率的控制系统包括：基站，计算上行信道的丢包率，并通过丢包率与预设的丢包率门限值相比较的结果来计算上行载波干扰噪声比的调整值以及根据调整值来调整自适应调制编码；终端，根据调整值来调整发射功率。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外环功率的控制方法，其特征在于，包括：

基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；

所述基站根据所述丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；

所述基站根据所述调整值调整自适应调制编码；

所述基站将所述调整值发送至终端以便所述终端根据所述调整值来调整发射功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基站根据接收的数据包计算上行信道的丢包率包括：

所述基站统计接收的数据包的总个数以及错误数据包的个数；

所述基站根据接收的数据包的总个数以及所述错误数据包的个数来计算所述丢包率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述基站根据接收的数据包的总个数以及所述错误数据包的个数来计算所述丢包率之前，所述方法还包括：

所述基站将接收的数据包的总个数与预设的门限值相比较；

在所述总个数大于所述预设的门限值的情况下，所述基站根据接收的数据包的总个数以及所述错误数据包的个数来计算所述丢包率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述总个数小于等于所述预设的门限值的情况下，所述方法还包括：

所述基站继续统计接收的数据包的个数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算

上行载波干扰噪声比的调整值包括：

将所述比较结果划分为不同的等级；

根据所述不同的等级来得到相应的不同等级的上行载波干扰噪声比的调整值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述比较结果划分为不同的等级包括：

将所述比较结果划分为四个等级。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述基站将所述调整值发送至终端以便所述终端根据所述调整值来调整发射功率包括：

所述基站将所述调整值转换为相应的功率值；

所述基站将所述功率值发送给所述终端；

所述终端根据所述功率值调整发射功率值。

8.一种基站，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于根据接收的数据包计算上行信道的丢包率；

第二计算模块，用于根据所述丢包率与预设的丢包率门限值的比较结果计算上行载波干扰噪声比的调整值；

调整模块，用于根据所述调整值调整自适应调制编码；

发送模块，用于将所述调整值发送至终端以便所述终端根据所述调整值来调整发射功率。

9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：转换模块，用于将所述调整值转换为相应的功率值。

10.一种外环功率的控制系统，其特征在于，包括：

基站，计算上行信道的丢包率，并通过所述丢包率与预设的丢包率门限值相比较的结果来计算上行载波干扰噪声比的调整值以及根据所述调整值来调整自适应调制编码；

终端，根据所述调整值来调整发射功率。

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