CN102291765B - 一种外环功率控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外环功率控制方法和装置，该方法包括：误块率获取单元通过对接收数据进行译码和循环冗余校验得到数据的误块率；误码率获取单元通过对导频信号的判决得到专用物理控制信道的误码率；判断数据的误块率是否大于误块率目标值，并根据判断结果对信干比目标值进行第一调整；若连续n个所述误码率的值小于或等于误码率目标值，则进行第二调整，其中，n为正整数。本发明提供了一种在保证业务质量的前提下加速收敛信干比的方法，不仅可以保证业务所需的最小信干比，而且信干比的收敛速度也较快。

Description

一种外环功率控制方法和装置
技术领域
本发明涉及功率控制技术，特别涉及一种WCDMA系统中的外环功率控制方法和装置。
背景技术
随着信息技术的发展，移动通信在人们的生活中变得不可或缺。WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess，宽带码分多址)以其成熟的技术和灵活的架构，平滑地演进成为3G标准中最重要的技术之一。
WCDMA系统使用码分复用的多址通信方式，用户之间是一种互相干扰的关系，远处用户的信号可能淹没于近处用户的信号中，即出现远近效应。为了有效克服这种远近效应，并且抵抗无线环境中的衰落，节约移动终端的电池，提高系统容量，需要控制发射功率从而实现刚好满足正常通信的要求但不浪费发射功率，即WCDMA的核心技术之一——功率控制。
功率控制包括：内环功率控制和外环功率控制。外环功率控制根据规定的BLER/FER/BER(BlockErrorRatio/FrameErrorRate/BitErrorRate，误块率/误帧率/误码率)，动态地调整SIRstarget(SignaltoInterferencetarget，信干比目标值)。如果测得的BLER/FER/BER高于规定值，则上调SIRtarget；如果测得的BLER/FER/BER低于规定值，则下调SIRtarget。内环功率控制根据SIRtarget的大小，动态调整发射功率，使得SIR(SignaltoInterference，信干比)收敛于SIRtarget。
目前，业界在外环功率控制的普遍做法是：设定容忍周期AcP，错误门限ENum，上调步长UStep，下调步长DStep。当接收的数据块在容忍周期内出现大于ENum个误块时，立刻将SIRtarget上调UStep，并将计数器清零；如果误块数小于等于ENum，则在容忍周期结束时将SIRtarget下调DStep，并将计数器清零。这一种策略可以在信道恶化时及时上调SIRtarget，但当信道改善时，需要较长的时间来测量BLER，从而导致目前功率控制普遍存在快升慢降的现象。
慢降现象在以下几种情况影响尤其严重：(1)为了保持较好的呼通率，通常会给SIRtarget配置较高的初始值；(2)当终端穿过上行信号受限区域时，SIRtarget会迅速攀升到最大；(3)在信道从恶劣到较好变化的情况下。从这些状态收敛到正常的工作点需要较长的时间，浪费了终端发射功率和小区容量。
针对这种快生慢降的现象，目前有许多专利技术，但还是有许多不足。
公开号为CN1486100、名称为《一种基于误码率测量的自适应外环功率控制方法和系统》的中国专利技术提出了根据业务要求的BLER值转化为BER值，用测得的BER值调整SIRtarget，可以加快SIRtarget的收敛，但由于不同信道下的BER相差较大，难以保证在不同信道下的业务质量。
公开号为CN1691533、名称为《一种功率控制方法》的中国专利技术根据测量到的BLER设定目标BER，由测量到的专用物理控制信道的BER与BERtarget(BitErrorRatetarget，误码率目标值)作比较，以决定上调或下调SIRtarget。由于BLER的测量时间较长，同样会导致BERtarget下降较慢，导致SIRtarget抖动过大。甚至在信道由差变好时，BERtarget过高，导致SIRtarget快速降到正常工作点以下，出现BLER变坏而有抬升BERtarget，使BERtarget不能下降，功控失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外环功率控制方法，用于解决在保证业务质量的前提下加速收敛SIRtarget。
本发明的另一目的在于提供一种外环功率控制装置，用于解决在保证业务质量的前提下加速收敛SIRtarget。
根据本发明的一个方面，提供了一种外环功率控制方法，包括以下步骤：
A、误块率获取单元通过对接收数据进行译码和循环冗余校验得到数据的BLER；
B、误码率获取单元通过对导频信号的判决得到专用物理控制信道的BER；
C、判断所述数据的BLER是否大于BLERtarget(BlockErrorRatiotarget，误块率目标值)，并根据判断结果对SIRstarge进行第一调整；
D、若连续n个所述BER小于或等于BERtarget，则进行第二调整，其中，n为正整数。
根据本发明的另一方面，提供了一种外环功率控制装置，包括：
误块率获取单元，通过对接收数据进行译码和循环冗余校验得到数据的BLER；
误码率获取单元，通过对导频信号的判决得到专用物理控制信道的误码率BER；
信干比目标值第一调整单元，判断所述数据的BLER是否大于BLERtarget，并根据判断结果对SIRstarge进行第一调整；以及
信干比目标值第二调整单元，若连续n个所述BER小于或等于BERtarget，则进行第二调整，其中，n为正整数。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种在保证业务质量的前提下加速收敛信干比的方法，不仅可以保证业务所需的最小信干比，而且信干比的收敛速度也较快。
附图说明
图1是本发明提供的外环功率控制方法流程图；
图2是本发明提供的外环功率控制结构示意图；
图3是现有技术提供的传统外环功率控制结构图；
图4是本发明实施例提供的外环功率控制流程图；
图5是本发明实施例提供的现有技术和本发明方法在真实环境中测试效果的对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1显示了本发明提供的外环功率控制方法流程，如图1所示：
步骤S101，误块率获取单元通过对接收数据进行译码和循环冗余校验得到数据的BLER。
NodeB端通过接收数据译码和循环冗余校验CRC两个步骤完成BLER的获取过程，将获取的BLER发送至RNC端。
步骤S102，误码率获取单元通过对导频信号的判决得到专用物理控制信道的BER。
BER的获取过程也在NodeB端完成，将得到的BER发送RNC端。
步骤S103，判断所述数据的BLER是否大于BLERtarget，并根据判断结果对SIRstarge进行第一调整。
预先设定好第一调整中的UStep和DStep，若BLER大于BLERtarget，则将SIRtarget上调UStep；若所述BLER小于或等于BLERtarget，则将SIRtarget下调DStep，并且无线网络控制器RNC中的计数器清零。
步骤S104，若连续n个所述BER的值小于或等于BERtarget，则进行第二调整，其中，n为正整数。
在有新的数据块到来时，先对数据的BER进行滤波，判断滤波后的BER是否小于等于BERtarget，若BER大于BERtarget，则计数器清零，若BER小于等于BERtarget，则计数器加1，若计数器中的计数值达到预先设定的最大计数值则对BERtarget进行下调操作，并且计数器清零，其中，第二调整中的DStep为预先设定的。
若第一调整中的下调操作和第二调整刚好同时触发，则只进行第一调整。
以上SIRtarget的调整过程中，调整后的SIRtarget必须大于等于设定的最小SIRtarget，且小于等于最大SIRtarget。
SIRtarget调整之后，内环功率控制的SIRtarget调整单元将调整后的SIRtarget作为内环功率控制的SIRtarget，再由传输功率控制单元根据内环功率控制的SIRtarget和SIR的比较结果给用户设备下发传输功率控制命令。
图2显示了本发明提供的外环功率控制结构示意，如图2所示，该装置包括误块率获取单元、误码率获取单元、滤波单元、信干比目标值第一调整单元、信干比目标值第二调整单元、内环功率控制的信干比目标值调整单元和传输功率控制单元，各单元的功能如下：
误块率获取单元，通过对接收数据进行译码和循环冗余校验得到数据的BLER。
该单元设置在NodeB中，将校验得到的BLER发送至SIRtarget第一调整单元。
误码率获取单元，通过对导频信号的判决得到专用物理控制信道的BER。
该单元设置在NodeB中，将得到的BER发送至滤波单元。
滤波单元，用于对新的数据块中的BER进行滤波处理，若没有新的数据块，则认为是旧的BER，不作处理。
信干比目标值第一调整单元，判断所述数据的BLER是否大于误块率目标值，并根据判断结果对信干比目标值进行第一调整。
预先设定好第一调整中的UStep和DStep，若BLER大于BLERtarget，则将SIRtarget上调UStep；若所述BLER小于或等于BLERtarget，则将SIRtarget下调DStep，并且无线网络控制器RNC中的计数器清零。
信干比目标值第二调整单元，若连续n个所述BER小于或等于BERtarget，则进行第二调整，其中，n为正整数。
在有新的数据块到来时，先对数据的BER进行滤波，判断滤波后的BER是否小于等于BERtarget，若BER大于BERtarget，则计数器清零，若BER小于等于BERtarget，则计数器加1，若计数器中的计数值达到预先设定的最大计数值则对BERtarget进行下调操作，并且计数器清零，其中，第二调整中的DStep为预先设定的。
若第一调整中的下调操作和第二调整刚好同时触发，则只进行第一调整。
以上SIRtarget的调整过程中，调整后的SIRtarget必须大于等于设定的最小SIRtarget，且小于等于最大SIRtarget。
内环功率控制的信干比目标值调整单元，将调整后的信干比目标值作为内环功率控制的信干比目标值。
传输功率控制单元，根据内环功率控制的信干比目标值和信干比的比较结果给用户设备下发传输功率控制命令。
图3显示了现有技术提供的传统外环功率控制结构，如图3所示：
步骤S301，对获取的数据进行接收数据译码。
步骤S302，对译码后的数据进行循环冗余校验CRC，得到BLER。
步骤S303，判断容忍周期内BLER与BLERtarget的大小关系。
在此之前，设定容忍周期AcP，错误门限ENum，上调步长DStep，下调步长DStep。
步骤S304，在容忍周期内出现误块数大于ENum个误块时，将SIRtarget上调UStep。
步骤S305，在容忍周期内出现误块数小于或等于ENum个误块时，将SIRtarget下调DStep。
步骤S306，对专用物理控制信道进行导频判决。
步骤S307，计算获得专用物理控制信道的BER，并随FP帧上报给RNC。
步骤S308，将调整后的SIRtarget作为内环功率控制的SIRtarget。
步骤S409，根据内环功率控制的SIRtarget通过传输功率控制给用户设备下发传输功率控制命令。
图4显示了本发明实施例提供的外环功率控制流程，如图4所示：
步骤S401，对获取的数据进行接收数据译码。
步骤S402，对译码后的数据进行循环冗余校验CRC，得到BLER。
步骤S403，判断容忍周期内BLER与BLERtarget的大小关系。
在此之前，设定容忍周期AcP，错误门限ENum，上调步长DStep，下调步长DStep。
步骤S404，在容忍周期内出现误块数大于ENum个误块时，将SIRtarget上调UStep。
步骤S405，在容忍周期内出现误块数小于ENum个误块时，将SIRtarget下调DStep，并将计数器Count清零。
根据不同的业务设置不同的AcP、ENum和初始SIRtarget，可以保证各种业务所需要的业务质量。
步骤S406，对专用物理控制信道进行导频判决。
步骤S407，计算获得专用物理控制信道的BER，并随FP帧上报给RNC。
步骤S408，RNC对接收到的BER进行判断，如果没有新的数据块，则认为是旧的BER，不作处理，如果是新值则进行滤波计算，滤波公式为：
Fn＝(1-a)·Fn-1+a·Mn，a＝1/2k/2，其中k值滤波系数，取值范围0，1，2，...，14。
步骤S409，RNC将滤波后的BER与预设的BERtarget比较。
步骤S410，如果BER＞BERtarget，则Count清零。
步骤S411，如果BER＜＝BERtarget，则计数器Count加1。
步骤S412，判断Count是否等于预先设定的最大计数值MaxCount。如果Count！＝MaxCount，则将Count清零，如果Count＝MaxCount，则进行步骤S413。
步骤S413，判断此时是否BLER触发SIRtarget下调。如果BLER触发下调，则只进行BLER触发的SIRtarget下调操作，如果BLER未触发下调，则进行步骤S414。
步骤S414，SIRtarget下调DStep，同时将Count清零。
在上面的SIRtarget调整过程中，调整后的SIRtarget必须大于等于最小SIRtarget，且小于等于最大SIRtarget。
步骤S415，将调整后的SIRtarget作为内环功率控制的SIRtarget。
步骤S416，根据内环功率控制的SIRSIRtarget通过传输功率控制给用户设备下发传输功率控制命令。
算法中的各个参数会对SIRtarget调整的频率有显著的影响：
K：取值越小，BER值受过去累计测量值的影响越小，BER波形毛刺越多，如k＝0，则a＝1，那么F(n)＝M(n)；取值越大，QE值受过去累计测量值的影响越大，BER波形稳定柔和，如k＝14，那么F(n)＝0.99F(n-1)+0.01M(n)。
MaxCount：取值越大，条件越苛刻，加速收敛效果越不明显；取值越小，条件越宽松，加速收敛效果越明显，但造成波动越大。
BERtarget：取值越大，越容易触发SIRtarget的下调，如BERtarget＝100％，则每次都触发；取值越小，越不容易触发SIRtarget的下调，如取BERtarget＝0，则每次都不触发。
图5显示了本发明实施例提供的现有技术和本发明方法在真实环境中测试效果的对比，如图5所示。
以cs12.2k语音业务为例，满速率发送，传输时间间隔TTI为20ms，即20ms产生一个数据块。本发明的参数设置为：
(1)传统算法：
容忍周期：250
错误门限：2
上调步长：0.3db
下调步长：0.1db
(2)本发明的BER部分：
滤波系数：k＝3
计数长度：MaxCount＝5
目标BER：BERtarget＝4.5％
下调步长：0.1db
从上面的参数可知：传统算法下调一个步长的最小时间为250*20ms＝5s，本发明下调一个步长的最小时间为5*20ms＝0.1s，单就下调的最小时间，本发明下调速度的是传统算法的50倍。由于还必须满足连续5个BER值小于等于BERtarget，收敛速度会比理论值小的多。
Cs12.2k语音业务的的初始SIRtarget配置为5db，开始240秒为AWGN信道，后面480秒在AWGN信道和case3信道中来回切换，切换间隔为60s。测试中，为了达到0.8％的BLER，SIRtarget在AWGN信道和case3信道的平均值分别为1.1db和2.1db。
从图3分析可见：
传统算法从5db下降到1.3db使用了193s，下降到1.1db使用了200s，从case3信道到AWGN信道的收敛使用了约50s。在测试的整个过程的平均SIRtarget为2.22db，在收敛后的切换过程的平均SIRtarget为1.75db。
本发明从5db下降到1.3db使用8s，下降到1.1db使用了35s，从case3信道下到AWGN信道下的收敛使用了3～5s。在测试的整个过程的平均SIRtarget为1.43db，在收敛后的切换过程的平均SIRtarget为1.41db。
对比可见：本发明的初始收敛速度(收敛到1.3db)为传统算法的24倍，且能很快适应信道的变化。本发明相比于传统技术在整个通话过程的平均SIRtarget低0.79db，在收敛后的切换过程的平均SIRtarget低0.34db。这就意味着本发明的在通话时间内的发射功率可以节约0.79db，小区容量提高19.9％。
综上所述，本发明具有以下技术效果：1、可以很好地保证业务质量。当信道出现恶化时，传统的外环功率控制可以快速提升SIRtarget，保证业务所需要的最小SIR。2、可以最大可能的节约发射功率，提升小区容量。设置了滤波系数k，BERtarget和计数长度MaxCount，他们都是可以调整的参数，根据具体业务可以设置不同的BERtarget。3、采用专用物理控制信道的误码率辅助SIRtarget的收敛。4、NodeB端不需要进行任何改动，仅需要在RNC端添加少量计算。5、本发明的收敛速度是传统技术的几十倍。传统算法以BLER作为收敛依据，语音业务的的收敛速度典型为5秒一个步长；本发明的收敛辅助了专用物理控制信道的BER，收敛速度为几十到几百毫秒一个步长。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种外环功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、误块率获取单元通过对接收数据进行译码和循环冗余校验得到数据的误块率BLER；
B、误码率获取单元通过对导频信号的判决得到专用物理控制信道的误码率BER；
C、信干比目标值第一调整单元判断所述数据的BLER是否大于误块率目标值BLERtarget，并根据判断结果对信干比目标值SIRtarget进行第一调整；以及
D、在所述第一调整的下调SIRtarget操作未被触发时，若连续n个所述BER的值小于或等于误码率目标值BERtarget，信干比目标值第二调整单元对信干比目标值SIRtarget进行第二调整，其中，n为正整数；
E、内环功率控制的SIRtarget调整单元，将调整后的SIRtarget作为内环功率控制的SIRtarget。
2.根据权利要求1所述的一种外环功率控制方法，其特征在于，所述第一调整包括上调SIRtarget或下调SIRtarget。
3.根据权利要求2所述的一种外环功率控制方法，其特征在于，所述第二调整是下调SIRtarget。
4.根据权利要求3所述的一种外环功率控制方法，其特征在于，若所述BLER大于BLERtarget，则将SIRtarget根据第一调整上调SIRtarget；以及若所述BLER小于或等于BLERtarget，则将SIRtarget根据第一调整下调SIRtarget。
5.根据权利要求1所述的一种外环功率控制方法，其特征在于，在接收到新的数据块时才进行步骤D的操作，并在执行步骤D之前若接收到新的数据块时要对其BER进行滤波处理。
6.根据权利要求1所述的一种外环功率控制方法，其特征在于，在所述步骤E之后，还包括以下步骤：传输功率控制单元根据所述内环功率控制的SIRtarget和信干比SIR的比较结果，给用户设备下发传输功率控制命令。
7.根据权利要求4所述的一种外环功率控制方法，其特征在于，所述上调SIRtarget和下调SIRtarget均以步长为单位进行调整。
8.一种外环功率控制装置，其特征在于，包括：
误块率获取单元，通过对接收数据进行译码和循环冗余校验得到数据的误块率BLER；
误码率获取单元，通过对导频信号的判决得到专用物理控制信道的误码率BER；
信干比目标值第一调整单元，判断所述数据的BLER是否大于误块率目标值BLERtarget，并根据判断结果对信干比目标值SIRtarget进行第一调整；以及
信干比目标值第二调整单元，在所述第一调整的下调SIRtarget操作未被触发时，若连续n个所述BER小于或等于误码率目标值BERtarget，则对信干比目标值SIRtarget进行第二调整，其中，n为正整数；
内环功率控制的SIRtarget调整单元，将调整后的SIRtarget作为内环功率控制的SIRtarget。
9.根据权利要求8所述的一种外环功率控制装置，其特征在于，该装置还包括：
传输功率控制单元，根据所述内环功率控制的SIRtarget和信干比SIR的比较结果给用户设备下发传输功率控制命令。
10.根据权利要求9所述的一种外环功率控制装置，其特征在于，该装置还包括滤波单元，用于在判断所述数据的BER是否大于BERtarget之前，对BER进行滤波处理。
11.根据权利要求8所述的一种外环功率控制装置，其特征在于，所述误块率获取单元与误码率获取单元设置在NodeB端，所述信干比目标值第一调整单元和信干比目标值第二调整单元设置在RNC端。
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