CN102802248B - 外环功率控制方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种外环功率控制方法及设备，该方法包括步骤：a：判断是否进入卷紧模式，若是则执行步骤b，若否则执行步骤d；b：在外环功率控制调整的第n周期内，调整目标信噪比为第一目标信噪比或第二目标信噪比；在所述第n周期结束时，判断是否仍处于卷紧模式；若是则执行步骤c，若否则执行步骤d；c：在外环功率控制调整的第n+1周期内，调整目标信噪比为第二目标信噪比或第一目标信噪比；在所述第n+1周期结束时，判断是否仍处于卷紧模式；若是则变量n增2并返回到步骤b，若否则执行步骤d；d：按照正常模式，执行目标信噪比的调整；其中，n为大于等于1的整数，且所述第一目标信噪比大于实际信噪比，所述第二目标信噪比小于实际信噪比。

Description

外环功率控制方法及设备
技术领域
本发明应用于通信领域，尤其涉及移动通信领域中的外环功率的卷紧模式(wind-up)下的外环功率控制方法及设备。
背景技术
在诸如CDMA等通信系统中功率控制是一项重要的内容。功率控制的目的是为了保证发送端以合适的功率发送，以避免功率过大造成对相邻系统的干扰或功率过小而导致通信失败。功率控制又分为外环功率控制(OLPC)和内环功率控制(或称为快速功率控制)。内环功率控制的过程是接收端(基站或移动终端)通过向发送端(基站或移动站)反馈功率控制命令而调整发送端的发送功率，从而在接收端达到可以接受的信噪比(SIR)。外环功率控制的目的在于通过一定的算法为内环功率控制提供一个目标信噪比(SIRtarget)，以保持预定的服务质量，但外环功率控制相比内环功率控制慢很多。当接收端测量到的信噪比(SIRmeasured)小于目标信噪比时，接收端通过内环功率控制命令发送端加大发送功率。反之，当接收端测量的SIRmeasured大于SIRtarget时，接收端通过内环功率控制命令发送端减小发送功率，使得实际信噪比接近目标信噪比，以保证预定的服务质量。理想情况下的功率控制情况如图1所示，SIRmeasured应接近SIRtarget。
但是在功率控制中存在一种特殊情况，即增加发送功率也不能增加接收信噪比的情况，例如发送端被建筑物遮挡。我们称这种情况为卷紧模式(wind-up)。在卷紧模式下发送功率会被调到很高，当出卷紧模式后，由于SIRtarget下调步调比较慢，导致发送功率在很长一段时间内维持在较高水平，从而对相邻系统造成不必要的干扰。图2为卷紧模式的示意图.
为了解决在卷紧模式下发送功率的无限制增长，美国专利第US20060189342号中提出了在检测到卷紧模式后设定一个SIRtarget的最高门限，并将SIRtarget限制在最高门限内，从而避免在卷紧模式下发送功率无限制增长(参照图3)。
但是，上述方法的不足之处在于在检测到退出卷紧模式后再调整SIRtarget仍然会需要较长的时间使发送功率回退到正常模式，因此在退出卷紧模式之后的较长时间内会对其他信道造成干扰。
鉴于此，美国公开专利第US7620414号中提出退在出卷紧模式时调整SIRtarget下调的步调，从而使SIRtarget下调更快的技术方案(参照图4)。
但是，上述方法对于使发送功率回退到正常模式的改进并不明显，反而增大了算法和实现的复杂性。因为SIRtarget的调整是以接收误码率计算的，而接收误码率的计算周期比内环功率控制调整周期长很多，因此该方法并不能实现发送功率在出卷紧模式时的快速收缩。
另外，关于卷紧模式下的发送功率的控制，美国公开专利第US7532865号还提出在退出卷紧模式时把SIRtarget调整到一个接近进入卷紧模式时的值，具体值是卷紧模式中SIRtarget减去M值。其中，M值是SIRtarge与SIRmeasured的之间的检测裕度(参照图5)。
但是，上述方法虽然实现了退出卷紧模式时的发送功率的快速收缩，但是退出卷紧模式时所做的调整导致卷紧模式时间的延长，不利于系统整体性能的提高。
另外，上面说明的三种方法都有一个共同的缺点，即，在卷紧模式下，发送端的发送功率一直维持在很高的水平，如果发送端是移动终端，对于电池的消耗是很严重的。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种针对卷紧模式的外环功率控制方法，以减小卷紧模式下的功率消耗，并在出卷紧模式时，缩短快速收缩的时间，从而提高系统整体性能。
为了达到目的，根据本发明的一方面，提供一种外环功率控制方法，包括如下步骤：
a：判断是否进入卷紧模式，若是则执行步骤b，若否则执行步骤d；
b：在外环功率控制调整的第n周期内，调整目标信噪比为第一目标信噪比或第二目标信噪比；在所述第n周期结束时，判断是否仍处于卷紧模式；若是则执行步骤c，若否则执行步骤d；
c：在外环功率控制调整的第n+1周期内，调整目标信噪比为第二目标信噪比或第一目标信噪比；在所述第n+1周期结束时，判断是否仍处于卷紧模式；若是则变量n增2并返回到步骤b，若否则执行步骤d；
d：按照正常模式，执行目标信噪比的调整；
其中，n为大于等于1的整数，且所述第一目标信噪比大于实际信噪比，所述第二目标信噪比小于实际信噪比。
优选地，在所述a步骤中，当所述目标信噪比和实际信噪比的差值大于检测阈值时，可判断为进入卷紧模式。
优选地，所述第一目标信噪比可以是所述实际信噪比与所述检测阈值之和。
优选地，所述第二目标信噪比可以是实际信噪比减去信噪比预设差值。
优选地，所述d步骤还可以包括以下步骤：当实际信噪比小于期望信噪比时，将目标信噪比设置为实际信噪比与正常状态下目标信噪比上升步长之和；当实际信噪比大于或等于期望信噪比时，将目标信噪比设置为实际信噪比减去正常模式下目标信噪比下调步长。
为了达到目的，根据本发明的另一方面，提供一种外环功率控制设备，所述设备包括卷紧模式检测及控制模块，该卷紧模式检测及控制模块包括：卷紧模式判断模块，以用于判断是否进入卷紧模式；信噪比调整模块，当进入卷紧模式时，在外环功率控制调整的第n周期内，调整目标信噪比为第一目标信噪比或第二目标信噪比；在外环功率控制调整的第n+1周期内，调整目标信噪比为第二目标信噪比或第一目标信噪比，而且，当退出卷紧模式时，按照正常模式，执行目标信噪比的调整；计数模块，当所述第n+1周期结束之后，使变量n增2，其中，n为大于等于1的整数，且所述第一目标信噪比大于实际信噪比，所述第二目标信噪比小于实际信噪比。
优选地，当所述目标信噪比和实际信噪比的差值大于检测阈值时，所述卷紧模式判断模块可以判断为进入卷紧模式。
优选地，所述第一目标信噪比可以是所述实际信噪比与所述检测阈值之和。
优选地，所述第二目标信噪比可以是实际信噪比减去信噪比预设差值。
优选地，在正常模式下，当实际信噪比小于期望信噪比时，所述信噪比调整模块将目标信噪比设置为实际信噪比与正常状态下目标信噪比上升步长之和；当实际信噪比大于或等于期望信噪比时，所述信噪比调整模块将目标信噪比设置为实际信噪比减去正常模式下目标信噪比下调步长。
根据本发明提供的外环功率控制方法，通过反复地下调目标信噪比，以使内环功率控制得以有下调发送功率的机会，从而避免了在整个卷紧模式中发送功率保持在很高的水平，节省了发送端的能量消耗。
而且，根据本发明提供的外环功率控制方法及设备，在每个外环功率控制调整周期结束之后判断是否开始退出卷紧模式，若开始退出卷紧模式，则直接下调目标信噪比至适当的值，从而能够实现退出卷紧模式后的目标信噪比的快速收缩。
在开始退出卷紧模式时，通过比较实际信噪比与期望信噪比，并根据比较结果执行不同的处理，从而能够保证实际信噪比能够更加顺利地变为正常模式。
附图说明
图1理想状态下的外环功率控制过程的示意图。
图2为卷紧模式的示意图。
图3至图5为现有的外环功率控制过程下的各参数的曲线图。
图6为根据本发明的外环功率控制系统的方框图。
图7为根据本发明的卷紧模式检测及控制模块的方框图。
图8为本发明提供的卷紧模式功率控制方法的流程图。
图9为根据本发明提供的外环功率控制方法进行的功率控制过程的各参数的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明。以下的实施例以WCDMA移动通信系统为例进行说明。以下，假设用于终端或移动终端通过下行数据信号和上行数据信号与基站进行通信。
图6为根据本发明的外环功率控制系统的方框图。通常的通信系统包括基站和移动终端(用户终端)这两个设备。对于基站来说，接收的信号对应于上行链路信号，对于移动终端来说，接收的信号对应于下行链路信号。由图6可知，该基站或移动终端包括接收端11、传输模块16、控制器，该控制器可包括误码率计算模块12、外环功率控制模块14、内环功率控制模块15等。在本发明中，所述控制器还包括卷紧模式检测及控制模块13，以用于检测是否进入卷紧模式、是否退出卷紧模式以及控制卷紧模式下的目标信噪比的计算和调整。所述传输模块16用于发送信号或命令。据此，移动终端可向基站发送增加或降低功率的命令，以确定目标信噪比(SIRtarget)。
图7为根据本发明的卷紧模式检测及控制模块的方框图。优选地，所述卷紧模式检测及控制模块13可包括卷紧模式判断模块131、信噪比调整模块132以及计数模块133。
所述卷紧模式判断模块131通过将目标信噪比和实际测量到的接收信号的信噪比的差值与检测阈值进行比较，当目标信噪比(SIRtarget)和实际信噪比(SIRmeasured)的差值大于检测阈值(M)时，判断为已经进入卷紧模式。而且，在卷紧模式中，所述卷紧检测及控制模块13计算目标信噪比，并进行调整。具体来说，当进入卷紧模式之后，在外环功率调整的第n周期(n为大于等于1的正整数)期间，所述信噪比调整模块132将目标信噪比调整为第一目标信噪比或第二目标信噪比，其中，第一目标信噪比例如为实际信噪比(SIRmeasured)与检测阈值(M)之和，所述第二目标信噪比例如为实际信噪比(SIRmeasured)减去信噪比预设差值(ΔSIR)。此时，该预设差值(ΔSIR)是根据通信系统的信道等的状态而预先计算得出的值。此时，所述信噪比调整模块132可以将第一目标信噪比作为最大目标信噪比，并将所述第二目标信噪比作为最小目标信噪比。而且，在卷紧模式的第n+1周期(n为大于等于1的整数)期间，所述信噪比调整模块132将目标信噪比调整为第二目标信噪比或第一目标信噪比。并且，当所述第n+1周期结束之后，所述计数模块133使变量n增加2。
而且，所述卷紧模式检测及控制模块13还具备如下功能。即，当判断为退出卷紧模式时，若实际信噪比(SIRmeasured)小于期望信噪比(SIRrequired)，则信噪比调整模块132将目标信噪比设置为实际信噪比与正常状态下目标信噪比上升步长之和；若实际信噪比大于或等于期望信噪比，则信噪比调整模块132将目标信噪比设置为实际信噪比减去正常模式下目标信噪比下调步长。所述期望信噪比(SIRrequired)是指为实现预定的通信质量而需要达到的信噪比。
图8为本发明提供的卷紧模式功率控制方法的流程图，图9为根据本发明提供的外环功率控制方法进行的功率控制过程的各参数的曲线图。
本发明提供的卷紧模式功率控制方法如下。
首先，在步骤S100，判断是否进入卷紧模式。此时，优选地，通过比较目标信噪比和实际信噪比的差值与检测阈值，当目标信噪比和实际信噪比的差值大于检测阈值时，判断为已经进入卷紧模式。
然后，当步骤S100的判断结果为已经进入卷紧模式时，在外环功率控制调整的第n(n为大于等于1的正整数)周期内，调整目标信噪比为第一目标信噪比或第二目标信噪比(步骤S110)。优选地，在卷紧模式下的第一目标信噪比(例如，最大目标信噪比)设置为此时实际信噪比与检测阈值M之和(SIRmax＝SIRmeasured+M)，第二目标信噪比(例如，最小目标信噪比)(SIRmin＝SIRmeasured·ΔSIR)为实际信噪比减去信噪比预设差值(ΔSIR)。由此，例如，在刚进入卷紧模式的一个外环功率控制调整周期(TTI)内目标信噪比维持第一目标信噪比。因此，从开始调高目标信噪比到进入卷紧模式后的第一个外环功率控制调整周期内，目标信噪比都大于实际测量的接收信号信噪比，即，在这段时间内发送端的发送功率一直增长。
如果步骤S100的判断结果为没有进入卷紧模式，即，目标信噪比和实际信噪比的差值小于检测阈值时，进入步骤S150，执行正常模式下的目标信噪比的调整。
接着，在步骤S120，当所述第n(n为大于等于1的整数)周期结束时，重新计算实际信噪比，并判断是否仍处于卷紧模式，此时判断的方法可与步骤S100相同。
然后，若步骤S120的判断结果，仍处于卷紧模式，则在外环功率控制调整的第n+1(n为大于等于1的整数)周期内，调整目标信噪比为第二目标信噪比或第一目标信噪比(步骤S130)。即，在步骤S130中调整目标信噪比为低于此时实际信噪比，优选地，第一目标信噪比(例如，最大目标信噪比)设置为此时实际信噪比与检测阈值M之和(SIRmax＝SIRmeasured+M)，第二目标信噪比(例如，最小目标信噪比)(SIRmin＝SIRmeasured·ΔSIR)为实际信噪比减去信噪比预设差值(ΔSIR)。据此，在接下来的第n+1个外环功率控制周期，例如，在第二个外环功率控制周期之内，内环功率控制模块15将会发出命令，以使发送端降低发送功率，从而达到节省发送端功率资源的目的。当所述第n+1个外环功率控制调整周期结束时，发送端的发送功率一般会降低到刚进入卷紧模式时的水平。由于卷紧模式下功率的增减对实际接收信号信噪比的影响不大，因此发送功率降低到进入卷紧模式时的水平不会对实际接收信噪比造成明显影响，并且在此功率水平下退出卷紧模式后实际信噪比会有明显改善。
而且，若步骤S120的判断结果，已退出卷紧模式，则执行正常模式下的目标信噪比的调整(步骤S150)。具体来讲，正常模式下的目标信噪比的调整过程如下：当实际信噪比(SIRmeasured)小于期望信噪比(SIRrequired)时，即没有达到保证通信质量需要的信噪比时，将目标信噪比设置为实际信噪比与正常状态下目标信噪比上升步长之和；当实际信噪比大于或等于期望信噪比时，即在此信噪比下通信质量已经得到保证，将目标信噪比设置为实际信噪比减去正常模式下目标信噪比下调步长。
接着，在步骤S140，当第n+1(n为大于等于1的整数)周期结束时，判断是否仍处于卷紧模式。当判断为仍处于卷紧模式时，返回到步骤S110，对于变量n增2之后，再次将目标信噪比调整到卷紧模式下第一目标信噪比(SIRtarget＝SIRmax)，从而避免发送端发送功率的持续下降。并且，在接下来的卷紧模式周期内会重复上述过程。而当判断为已经退出卷紧模式时，执行正常模式下的目标信噪比的调整。具体来讲，当实际信噪比小于期望信噪比时，即没有达到保证通信质量需要的信噪比时，将目标信噪比设置为实际信噪比与正常状态下目标信噪比上升步长之和；当实际信噪比大于或等于期望信噪比时，即在此信噪比下通信质量已经得到保证，将目标信噪比设置为实际信噪比减去正常模式下目标信噪比下调步长。
在以上说明的实施例中，卷紧模式检测及控制模块13及其所具备的卷紧模式判断模块131、信噪比调整模块132以及计数模块133可由控制器通过软件进行操纵，但这些功能模块也可以由硬件构成。
以上的说明中，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于已说明的实施方式。本发明所属领域的技术人员应知道在权利要求书所记载的范畴之内导出各种变更例或修改例是显而易见的，但显然这些都属于本发明的技术范围。

Claims (10)

1.一种外环功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a：判断是否进入卷紧模式，若是则执行步骤b，若否则执行步骤d；
b：在外环功率控制调整的第n周期内，调整目标信噪比为第一目标信噪比或第二目标信噪比；在所述第n周期结束时，判断是否仍处于卷紧模式；若是则执行步骤c，若否则执行步骤d；
c：在外环功率控制调整的第n+1周期内，若在外环功率控制调整的第n周期内的目标信噪比被调整为第一目标信噪比，则调整目标信噪比为第二目标信噪比，而若在外环功率控制调整的第n周期内的目标信噪比被调整为第二目标信噪比，则调整目标信噪比为第一目标信噪比；在所述第n+1周期结束时，判断是否仍处于卷紧模式；若是则变量n增2并返回到步骤b，若否则执行步骤d；
d：按照正常模式，执行目标信噪比的调整；
其中，n为大于等于1的整数，且所述第一目标信噪比大于实际信噪比，所述第二目标信噪比小于实际信噪比。
2.根据权利要求1所述的外环功率控制方法，其特征在于，在所述a步骤中，当所述目标信噪比和实际信噪比的差值大于检测阈值时，判断为进入卷紧模式。
3.根据权利要求2所述的外环功率控制方法，其特征在于，所述第一目标信噪比为所述实际信噪比与所述检测阈值之和。
4.根据权利要求1所述的外环功率控制方法，其特征在于，所述第二目标信噪比为实际信噪比减去信噪比预设差值。
5.根据权利要求1所述的外环功率控制方法，其特征在于，所述d步骤还包括以下步骤：当实际信噪比小于期望信噪比时，将目标信噪比设置为实际信噪比与正常状态下目标信噪比上升步长之和；
当实际信噪比大于或等于期望信噪比时，将目标信噪比设置为实际信噪比减去正常模式下目标信噪比下调步长。
6.一种外环功率控制设备，其特征在于，所述设备包括卷紧模式检测及控制模块，该卷紧模式检测及控制模块包括：
卷紧模式判断模块，以用于判断是否进入卷紧模式；
信噪比调整模块，当进入卷紧模式时，在外环功率控制调整的第n周期内，调整目标信噪比为第一目标信噪比或第二目标信噪比；在外环功率控制调整的第n+1周期内，若在外环功率控制调整的第n周期内的目标信噪比被调整为第一目标信噪比，则调整目标信噪比为第二目标信噪比，而若在外环功率控制调整的第n周期内的目标信噪比被调整为第二目标信噪比，则调整目标信噪比为第一目标信噪比，而且，当退出卷紧模式时，按照正常模式，执行目标信噪比的调整；
计数模块，当所述第n+1周期结束之后，使变量n增2，
其中，n为大于等于1的整数，且所述第一目标信噪比大于实际信噪比，所述第二目标信噪比小于实际信噪比。
7.根据权利要求6所述的外环功率控制设备，其特征在于，当所述目标信噪比和实际信噪比的差值大于检测阈值时，所述卷紧模式判断模块判断为进入卷紧模式。
8.根据权利要求7所述的外环功率控制设备，其特征在于，所述第一目标信噪比为所述实际信噪比与所述检测阈值之和。
9.根据权利要求6所述的外环功率控制设备，其特征在于，所述第二目标信噪比为实际信噪比减去信噪比预设差值。
10.根据权利要求6所述的外环功率控制设备，其特征在于，在正常模式下，
当实际信噪比小于期望信噪比时，所述信噪比调整模块将目标信噪比设置为实际信噪比与正常状态下目标信噪比上升步长之和；
当实际信噪比大于或等于期望信噪比时，所述信噪比调整模块将目标信噪比设置为实际信噪比减去正常模式下目标信噪比下调步长。
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