CN103931243A - 用于在多分量载波系统中控制上行传输功率的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在多分量载波系统中控制上行传输功率的装置和方法。用于在多分量载波系统中由终端控制上行传输功率的方法包括以下步骤：生成将在第一服务小区上被发送的上行信号；从基站接收随机接入初始化信息，所述随机接入初始化信息指示相对于第二服务小区的随机接入过程的初始化；根据第一传输功率和第二传输功率来计算估计的功率余量，所述第一传输功率被调度用于上行信号传输，所述第二传输功率被调度用于随机接入前导码被映射到的PRACH的传输；以及，当估计的功率余量小于阈值功率时，基于功率分配优先级调整所述第一传输功率或所述第二传输功率。根据本发明，通过根据功率分配优先级选择性地发送上行信号，上行传输功率可以被有效地分发。因为根据简单并且清楚的规则来分配功率，所以可以降低系统复杂度，并且可以提高性能。

Description

用于在多分量载波系统中控制上行传输功率的装置和方法
技术领域
本发明涉及无线通信，更具体地，涉及用于在多分量载波系统中控制上行传输功率的装置和方法。
背景技术
第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)和IEEE(电气与电子工程师协会)802.16m技术正在被发展作为下一代无线通信技术的候选。通过依赖于现有802.16e规格的版本，IEEE802.16m规格不仅支持与遗留一代系统的兼容，而且还保证了朝着旨在下一代高级IMT系统的未来技术的连续性。因此，要求802.16m规格满足关于高级IMT系统的高级要求，同时保持与基于802.16e规格的移动WiMAX系统的兼容。
大部分无线通信系统将一个频带用于数据传输。例如，第二代无线通信系统使用在200KHz到1.25MHz的范围的频带，而第三代无线通信系统使用范围从5MHz到10MHz的频带。为了支持不断增加的传输吞吐量，最新的3GPP LTE或802.16m逐渐将频率带宽增加到20MHz或更高。持续增加的带宽对于处理高传输吞吐量是必要的，但是较大的功耗被导致以支持大带宽，即使要求的通信服务质量低。
在这方面，多分量载波系统出现，它定义了具有一个频带和中心频率的载波，并且实现通过多个载波的数据的宽带发送和/或接收。换句话，通过使用一个或更多个载波，同时支持窄带和宽带。例如，如果载波使用5MHz的带宽，则通过使用相同种类的四个载波，可以最大地支持20MHz。
基站有效地利用用户设备的资源的一个方式是利用与用户设备的功率相关的信息。功率控制技术对于最小化关于在无线通信中的资源的有效分布的推理因素以及降低用户设备的电池消耗是必要的。用户设备能够根据诸如由基站分配的传输功率控制(TPC)、调制和编码方案(MCS)以及频率带宽之类的调度信息来确定上行传输功率。
因为当多分量载波系统被引入时，分量载波的上行传输功率必须以全面的方式考虑，所以用户设备的功率控制变得更复杂。该复杂性能够引起在用户设备的最大传输功率方面的问题。在大多数情形中，用户设备应该基于比在可允许范围内的最大传输功率低的功率而操作。如果基站执行要求比最大传输功率高的传输功率的调度，则实际的上行传输功率可能超过最大传输功率，导致有问题的情形。这是因为，多个分量载波的功率控制没有被明确地限定，或者与上行传输功率相关的信息没有在用户设备和基站之间被充分地共享。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供用于在多分量载波系统中控制上行传输功率的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供用于将传输功率分配到在多个服务小区中的物理上行信道的装置和方法。
本发明的又一个目的是提供用于确定将传输功率分配到在多个服务小区中的物理上行信道的优先级的装置和方法。
技术方案
根据本发明的一个方面，提出了用于在多分量载波系统中通过用户设备控制上行传输功率的方法。用于控制上行传输功率的方法包括：生成将在第一服务小区上被发送的上行信号；从基站接收随机接入初始化信息，所述随机接入初始化信息指示相对于第二服务小区的随机接入过程的初始化；根据第二传输功率来计算估计的功率余量(headroom)，所述第二传输功率被调度用于随机接入前导码被映射到的物理随机接入信道(PRACH)的传输；以及，在估计的功率余量小于阈值的情形中，基于功率分配优先级调整所述第一传输功率或所述第二传输功率。
有利效果
当上行信号将在多分量载波系统中被发送时，如果根据功率分配的优先级顺序选择性地发送上行信号，则上行传输功率可以以有效的方式被分发。而且，因为根据简单并且清楚的规则来分发功率，所以可以提高系统性能，同时降低系统复杂度。
附图说明
图1例示应用了本发明的无线通信系统的一个示例；
图2例示了带内连续载波聚合，图3例示了带内非连续载波聚合，图4例示了带间载波聚合；
图5例示了在多分量载波系统中在下行分量载波和上行分量载波之间的联系；
图6例示了沿着时间-频率轴线示出本发明的功率余量的图表的一个示例；
图7是例示了根据本发明的一个示例的用于由用户设备控制上行传输功率的方法的流程图；
图8是例示了根据本发明的另一个示例的用于由用户设备控制上行传输功率的方法的流程图；
图9是例示了根据本发明的一个示例的用于控制上行传输功率的方法的流程图；以及
图10是例示了根据本发明的一个示例的控制上行传输功率的用户设备和基站的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的几个实施方式。应该注意的是，在将参考标记指定给相应的构件时，在整个文献中可以尽可能地将相同的标记用于相同的构件，尽管它们可能在不同的图中。而且，为了描述本发明的实施方式，如果确定与在相应技术领域中公知的功能或结构相关的具体描述不必要地模糊了本发明的技术原理，则将省略相应的描述。
该文献涉及无线通信网络。假设的是，无线通信网络的任务可以通过监管相应的无线通信网络同时控制网络并且发送数据的系统(例如，基站)来执行，或者，任务可以通过连接到相应的无线通信网络的用户设备来执行。
图1例示应用了本发明的无线通信系统的一个示例。
参考图1，无线通信系统10在宽广的区域中配置，以提供各种通信服务，诸如语音和分组数据业务。
无线通信系统10包括至少一个基站(BS)11。每一个BS11提供旨在针对特定地理区域(通常被称为小区)15a、15b、15c的通信服务。小区可以被划分为多个子区域(称为扇区)。
用户设备(UE)12可以是固定的或可移动的，并且可以被称为不同的术语，诸如移动终端(MT)、用户终端(UT)、订户站(SS)、无线设备、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、手持设备等。
BS11通常指的是与UE12通信的站，并且可以被称为不同的术语，诸如演进NodeB(eNB)、基站收发系统(BTS)、接入点等。应该注意的是，小区是指示由BS11覆盖的局部区域的通用术语，并且表示各种小区，包括巨型小区(megacell)、宏小区(macrocell)、微小区(microcell)、微微小区(picocell)、毫微微小区(femtocell)等。
在下文中，下行传输指的是从BS11到UE12的通信，并且上行传输指的是从UE12到BS11的通信。在下行传输中，发送器可以是BS11的一部分，接收器可以是UE12的一部分。
在上行传输中，发送器可以是UE12的一部分，接收器可以是基站11的一部分。
用于无线通信系统的多址接入技术不受限制。可以采用诸如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波-FDMA(SC-FDMA)、OFDM-FDMA、OFDM-TDMA、OFDM-CDMA等的各种多址接入技术。对于上行传输和下行传输，可以使用时分双工(TDD)技术或者频分双工(FDD)技术，该时分双工(TDD)技术通过使用不同的时隙来执行数据传输，该频分双工(FDD)技术通过使用不同的频带来执行数据传输。
基于被通信系统广泛接受的开放系统互连(OSI)模型的下面三层，在UE和网络之间的无线接口协议的层可以被分为L1(第一层)、L2(第二层)和L3(第三层)。
为第一层的物理层通过传输信道连接到位于该物理层上方的介质访问控制(MAC)层。数据通过传输信道在MAC层和物理层之间传递。在不同的物理层之间(即，在发送侧和接收侧的各自的物理层之间)的数据传递通过物理信道来执行。若干个物理控制信道可用于在物理层之间的数据传递。
执行物理控制信息的传递的物理下行控制信道(PDCCH)通知UE关于寻呼信道(PCH)和下行共享信道(DL-SCH)的资源分配以及与DL-SCH相关的混合自动重传请求(HARQ)信息。PDCCH传输上行授权，该上行授权通知UE关于上行传输的资源分配。物理控制格式指示信道(PCFICH)通知UE关于用于PDCCH的OFDM符号的数量，并且针对每一个子帧被传输。物理混合ARQ指示信道(PHICH)传输响应于上行传输的HARQ ACK/NACK信号。
物理上行控制信道(PUCCH)传输关于下行传输、调度请求、以及诸如信道质量信息(CQI)的上行控制信息的HARQ ACK/NACK信号。物理上行共享信道(PUSCH)传输上行共享信道(UL-SCH)。
UE如下地传输PUCCH或PUSCH。
UE相对于与预编程索引(PMI)相关的信息、或基于CQI选择的秩指示(RI)或测量的空间信道信息中的至少一个形成PUCCH，并且周期性地将PUCCH发送到BS。而且，UE在接收到下行数据之后，在预定数量的子帧之后，向BS发送关于接收到的下行数据的肯定确认/否定确认(ACK/NACK)信息。作为一个示例，在UE在第n子帧接收到下行数据的情形中，UE在第(n+4)子帧发送PUCCH，该PUCCH包括与下行数据相关的ACK/NACK信息。如果UE不能够在由BS分配的PUCCH上发送所有的ACK/NACK信息或者BS没有分配能够发送ACK/NACK信息的PUCCH，则UE能够通过PUSCH发送ACK/NACK信息。
为第二层的无线数据链路层由MAC层、RLC层和PDCP层构成。MAC层负责在逻辑信道和传输信道之间映射，选择适当的传输信道来发送从RLC层传递的数据，并且将必要的控制信息添加到MAC协议数据单元(PDU)的头部。位于MAC层上方的RLC层支持数据的可靠传输。而且，RLC层分段或连结从上层传递的RLC服务数据单元(SDU)，使得数据能够被配置为具有适合无线组的大小。在接收方的RLC层支持数据重组功能，以从接收到的RLC PDU恢复原始RLC SDU。仅在分组交换区域中使用PDCP层。为了增加在无线信道中的分组数据的传输效率，PDCP层能够通过压缩IP包的头部而发送数据。
与控制下层的功能一起地，为第三层的无线资源控制(RRC)层在UE和网络之间交换无线资源控制信息。根据通信条件，RRC状态可以以各种方式定义，诸如空闲模式和RRC连接模式。在RRC层中，定义了与无线资源管理相关的各种过程，包括系统信息广播过程、RRC连接管理过程、多分量载波配置过程、无线承载控制过程、安全过程、测量过程和移动管理过程(切换)。
载波聚合(CA)支持多个分量载波，并且可选择性地被称为频谱聚合或带宽聚合。通过载波聚合分组在一起的各个载波被称为分量载波(在下文中，被称为CC)。每一个CC通过其带宽和中心频率来定义。载波聚合被用来支持不断增长的吞吐量，防止由于宽带RF(射频)设备引起的成本增加，并且确保与现有系统的兼容。例如，如果五个CC被分配有针对每一个载波的5MHz带宽的分隔尺寸，则可以支持25MHz的最大带宽。
载波聚合可以被分为图2的带内连续载波聚合、图3的带内非连续载波聚合和图4的带间载波聚合。
首先，参考图2，在相同带中的连续CC当中执行带内连续载波聚合。例如，将被聚合的分量载波CC#1、CC#2、CC#3、…、CC#N全部都是彼此连续的。
参考图3，针对非连续CC执行带内非连续载波聚合。例如，将被聚合的分量载波CC#1和CC#2彼此分隔预定频率。
参考图4，带间载波聚合指的是其中存在多个分量载波并且在不同的频带中聚合一个或更多个分量载波的情形。例如，在将被聚合的分量载波当中，CC#1属于带#1，CC#2属于带#2。
针对下行和上行传输，聚合的CC的数量可以被不同地设置。对称聚合指的是其中下行CC的数量与上行CC的数量相同的情形，而非对称聚合指的是其中针对下行传输的CC的数量与针对上行传输的CC的数量不同的情形。
而且，CC的大小(即，带宽)可以彼此不同。例如，假设五个CC被用来构造70MHz的频带。然后，可以通过使用5MHz CC(载波#0)、20MHz CC(载波#1)、20MHz CC(载波#2)、20MHz CC(载波#3)和5MHz CC(载波#4)来配置70MHz的频带。
多分量载波系统指的是支持载波聚合的系统。多分量载波系统可以采用连续载波聚合或非连续载波聚合。而且，对称聚合和非对称聚合中的任何一个可以用于多分量载波系统。
图5例示了在多分量载波系统中在下行分量载波和上行分量载波之间的联系。
参考图5，作为一个示例，下行分量载波(在下文中，DL CC)D1、D2和D3被聚合；上行分量载波(在下文中，UL CC)U1、U2和U3被聚合。此时，Di是DLCC的索引，Ui是UL CC的索引(i＝1、2、3)。至少一个DL CC是PCC，其它的是SCC。应该注意的是，索引不一定对应于分量载波的顺序或相应分量载波的频带的位置。
同时，至少一个UL CC是PCC，其它的是SCC。例如，D1和U1是PCC，而D2、U2和U3是SCC。
此时，主分量载波的索引可以被设置为0，而一个自然数可以是次分量载波的索引。而且，下行或上行分量载波的索引可以被设置为包括相应下行或上行分量载波的分量载波(或服务小区)的相同索引。作为另一个示例，仅分量载波索引或次分量载波索引被定义，但是关于在相应分量载波中包括的下行或上行分量载波的索引可以根本不被定义。
在FDD系统中，可以在DL CC和UL CC之间建立一对一的联系。例如，D1与U1一对一地联系，而D2与U2一对一地联系；D3与U3一对一地联系。通过由逻辑信道BCCH发送的系统信息或由DCCH发送的UE特有的RRC消息，UE在DL CC和UL CC之间建立联系。如此的联系被称为系统信息块(SIB)1联系或SIB2联系。UE可以以小区特有的方式或UE特有的方式建立联系。作为一个示例，主分量载波以小区特有的方式配置，次分量载波以UE特有的方式配置。此时，可以在下行分量载波和上行分量载波之间建立一对一、一对n和n对一的联系。
与主服务小区(PSC)相对应的下行分量载波被称为下行主分量载波(DL PCC)，而与PSC相对应的上行分量载波被称为上行主分量载波(UL PCC)。相似地，在下行传输的情形中，与次服务小区(SSC)相对应的分量载波被称为下行次分量载波(DLSCC)，而在上行传输的情形中，与次服务小区相对应的分量载波被称为上行次分量载波(UL SCC)。一个服务小区可以仅包括DL CC或包括DL CC和UL CC。
主服务小区和次服务小区的特征如下所述。
第一，主服务小区用于PUCCH的传输。
第二，主服务小区总是激活的，而次服务小区根据具体条件而被载波激活或去激活。
第三，当主服务小区经历无线链路失败(RLF)时，RRC重连接被触发，但是当次服务小区经历RLF时，RRC重连接不被触发。
第四，当安全密钥被改变时，主服务小区能够被改变，或者主服务小区能够通过伴随随机接入信道(RACH)过程的切换过程改变。应该注意的是，在MSG4(竞争解决)的情形中，仅命令MSG4的PDCCH必须通过主服务小区发送，MSG4信息可以通过主服务小区或次服务小区发送。
第五，非接入层面(NAS)信息通过主服务小区来接收。
第六，在主服务小区中，DL PCC和UL PCC总是形成一对。
第七，每一个UE都能够将不同的分量载波设置为主服务小区。
第八，RRC层能够执行诸如次服务小区的重配置、添加和删除之类的过程。在添加新的次服务小区时，RRC信令能够被用来发送专用次服务小区的系统信息。
与主服务小区和次服务小区的特性相关的本发明的技术原理不一定限制为以上描述的那些，以上的描述仅是示例，另外的示例可以被包括在本发明的技术原理内。
针对单个UE可以配置多个服务小区。例如，能够针对主服务小区和一个次服务小区配置UE，或者，能够针对主服务小区和多个次服务小区配置UE。并且，为UE配置的多个服务小区能够同时地或以并行的方式发送上行信道。此时，上行信道包括PUCCH、PUSCH和PRACH。RACH被映射到PRACH。下面例示了在多个服务小区上并行地发送多个上行信道的示例。作为一个示例，PUCCH和PRACH能够并行地分别向主服务小区和次服务小区发送。作为另一个示例，PUSCH和PRACH能够并行地分别向主服务小区和次服务小区发送。
为了在多个服务小区上发送多个上行信道，UE需要足够发送多个上行信道的功率。然而，情形经常是，分配给UE的最大传输功率被限制，并且不足以发送所有的上行信道。例如，假设分配给UE的最大传输功率为10W，并且分别需要7W和5W来将PUSCH和PRACH发送到主服务小区和次服务小区。因为PUSCH和PRACH的传输功率总计为12W，所以还需要2W来达到最大传输功率。因此，比所需要的功率小的功率被分配给PUSCH或PRACH。为了解决上述问题，UE能够基于优先级顺序(被称为功率分配优先级)而将给定的上行传输功率分配给每一个信道。
作为一个示例，UE将10W的功率分配给PUSCH或PRACH，并且将剩余的功率分配给另一个信道的传输。例如，在PUSCH具有高优先级的情形中，UE首先将7W分配给PUSCH，并且将剩余的3W分配给PRACH的传输。在该情形中，PUSCH的传输所需要的功率被完全地分配，但是比PRACH的传输所需要的功率小2W的功率被分配。另一方面，在PRACH具有高优先级的情形中，UE首先将5W分配给PRACH，并且将剩余的5W分配给PUSCH的传输。在该情形中，比PUSCH的传输所需要的功率小2W的功率被分配，但是PRACH的传输所需要的功率被完全地分配。
已经参考仅利用PUSCH和PRACH的示例描述了功率分配优先级，但是功率分配优先级能够被指定给所有的物理上行信道，诸如PUCCH、PUSCH、PRACH和SRS。
确定功率分配优先级的一个因素是信道可靠性。更高的功率分配优先级被指定给需要确保更高的可靠性的信道。传输信号所利用的功率更高，则接收到该信号的可靠性就更高。
首先，关于在PUSCH和PRACH之间的可靠性，因为BS能够检测到相对于PUSCH的不连续传输(DTX)，所以即使PUSCH的可靠性较低，系统性能也不会改变很多。另一方面，如果BS未能检测到PRACH，则系统性能可能降低，因为BS不能快速地响应UE对于上行传输资源的请求。换句话，PRACH要求比PUSCH更高的可靠性，并且更高的功率分配优先级能够被分配给PRACH。然而，在ACK/NACK信号、信道质量信息(CQI)和秩指示中的至少一个通过PUSCH来发送的情形中，PUSCH能够具有比PRACH格外更高的功率分配优先级。
其次，关于在PUCCH和PRACH之间的可靠性，因为PUCCH承载诸如ACK/NACK信号、信道状态信息和秩指示这样的主控制信息，所以PUCCH具有比PRACH更高的可靠性。这是因为，如果BS未能接收到相对于下行数据的ACK/NACK信号，则下行传输或重传输被依次地延迟，从而导致系统性能降低。因此，在PUCCH和PRACH中，PUCCH具有更高的功率分配优先级。
第三，当与物理上行信道比较时，探测参考信号(SRS)具有最低的功率分配优先级。SRS是用于上行调度的参考信号。UE向上行信道发送SRS，并且BS在根据SRS检查上行信道状态之后，执行关于上行传输的调度。
接下来，详细地描述功率余量(PH)。PH表示除了用于当前上行传输的功率之外的供UE使用的剩下的功率。例如，假设用于UE的最大传输功率是10W并且UE当前使用在10MHz的频带中的9W的功率。因为UE能够使用1W的另外的功率，所以功率余量变为1W。
此时，如果BS将20MHz的频带分配给UE，则需要18W＝(9W×2)的功率。因为UE的最大传输功率是10W，所以，然而，由于UE的功率的不足，UE不能利用20MHz的整个频带或者BS不能可靠地接收到UE的信号。为了解决该问题，如果UE向BS报告PH为1W，则BS能够在PH的范围中执行另外的调度。所述报告被称为功率余量报告(PHR)。
PH被定义为在为UE配置的最大传输功率Pcmax和相对于上行传输的估计功率Pestimated之间的差，如在等式1中所示的，并且以dB为单位来表示。
[等式1]
PPH＝Pcmax-Pestimated[dB]
换句话，功率余量PPH是作为通过排除是由各个服务小区所使用的传输功率的总和的Pestimated从由BS分配的UE的最大传输功率剩下的功率而被获得的。同时，能够针对每一个服务小区定义最大传输功率。例如，服务小区c的最大传输功率由Pcmax,c来表示。
作为一个示例，Pestimated,c等于相对于在服务小区c中的PUSCH的传输而估计的功率PPUSCH,c。因此，在该情形中，PH可以通过使用等式2来获得。等式2涉及其中仅PUSCH通过服务小区c的上行传输来发送的情形，这被表示为类型1。根据类型1的PH由类型1PH PPH,c-type1来表示。
[等式2]
PPH，c-type1＝Pcmax，c-PPUSCH，c[dB]
作为另一个示例，Pestimated,c等于相对于在服务小区c中的PUSCH的传输而估计的功率PPUSCH,c和相对于PUCCH的传输而估计的功率PPUCCH,c的总和。因此，在该情形中，PH可以通过使用等式3来获得。等式3涉及其中PUSCH和PUCCH同时通过服务小区c的上行传输来发送的情形，这被表示为类型2。根据类型2的PH由类型2PH PPH,c-type2来表示。此时，服务小区c包括主服务小区。
[等式3]
PPH，c-type2＝Pcmax，c-PPUCCH，c-PPUSCH，c[dB]
图6例示了沿着时间-频率轴线示出根据等式3的PH的图表。图6示出相对于一个服务小区c的PH。
参考图6，为UE配置的最大传输功率Pcmax由PPH605、PPUSCH610和PPUCCH615构成。换句话，通过排除PPUSCH610和PPUCCH615而从Pcmax剩下的功率被定义为PPH605。以传输时间间隔(TTI)为单位计算每一个功率值。
主服务小区是保持能够传输PUCCH的UL PCC的唯一服务小区。
因为次服务小区不能传输PUCCH，所以PH根据等式2来确定，但是用于报告通过等式3确定的功率余量的方法的操作和参数没有被定义。另一方面，用于报告通过等式3确定的功率余量的方法的操作和参数可以在主服务小区中被定义。在UE必须通过从BS接收上行授权而在主服务小区中传输PUSCH并且PUCCH根据预定规则被同时地向相同的子帧发送的情形中，UE在PHR被触发时根据等式2和等式3计算PH值，并且向BS发送计算的PH值。
如果最大传输功率足够大并且根据等式2和等式3的功率余量大于0dB，则不会导致在同时向多个服务小区发送多个物理上行信道或SRS的方面的问题。在该情形中，没有必要应用功率分配优先级。
当功率余量变得小于0dB时，功率分配优先级变得重要，因为在第一服务小区上发送PUCCH、PUSCH、SRS或PUCCH和PUSCH的同时，UE在第二服务小区上并行地发送PRACH。例如，在UE向第一服务小区发送PUSCH的情形中，根据等式2计算功率余量。然而，在UE还必须向第二服务小区发送PRACH的情形中，最大传输功率Pcmax被按照PRACH的传输功率的量减小。这是因为，由于PRACH，功率协调值(用来减小最大传输功率Pcmax的大小的参数)变大。如果Pcmax在等式2中减小，则功率余量的幅值变得小于0dB。
此时，根据功率分配优先级，UE必须选择性地发送PUSCH或PRACH，或发送PUSCH和PRACH两者，但是必须减小该两个信道中的任何一个信道的传输功率。
图7是例示了根据本发明的一个示例的用于由用户设备控制上行传输功率的方法的流程图。
参考图7，UE生成被调度以在第一子帧的第一服务小区上传输的上行信号S700。上行信号包括例如物理上行信道或SRS。物理上行信道包括PUSCCH和PUSCH中的至少一个。两个或更多个服务小区被指派给UE，并且第一服务小区包括主服务小区。
UE从BS接收随机接入初始化信息，该随机接入初始化信息命令在第一子帧的第二服务小区上的随机接入过程的初始化S705。随机接入初始化信息与第二服务小区相关。随机接入初始化信息按照与下行控制信息(DCI)类似的格式被定义。DCI被映射到PDCCH，并且从BS发送到UE，这可以被称为PDCCH命令(PDCCH order)。DCI可以是DCI格式1A，如在下面的表中所示定义的。
表1
[表1]
参考表1，根据前导码索引的值，由BS的命令初始化的随机接入过程可以以基于竞争的方式或以基于非竞争的方式来执行。作为一个示例，如果前导码索引信息的六个比特都设置为“0”，则基于竞争的随机接入过程被执行。例如，如果前导码索引为000000，则UE选择任何的前导码，将PRACH掩码索引设置为“0”，并且传输PRACH。PRACH掩码索引表示与可用的时间/频率资源相关的信息。根据频分双工(FDD)系统和时分双工(TDD)系统，与可用的时间/频率资源相关的信息表示不同的资源。
第二服务小区包括次服务小区。这是因为，UE不能够自主地初始化在次服务小区中的随机接入过程，并且随机接入过程仅当随机接入初始化指示被接收到时才被启动。在该情形中，表1的小区指示字段(CIF)指示其中认为随机接入过程被初始化的第二服务小区。步骤S700和S705的执行顺序可以改变，或者所述步骤可以被同时地执行。
UE计算在第一子帧中估计的估计PH(E-PH)S710。E-PH包括类型1PH和类型2PH。类型1PH通过等式1来计算，而类型2PH通过等式2来计算。
UE确定E-PH是否小于阈值功率PthS715。阈值功率可以被设置为0dB。例如，如果UE被认为仅发送PUSCH，则UE检查类型1PH是否小于0dB。如果UE被认为发送PUSCH和PUCCH，则UE检查类型0PH是否小于0dB。由UE执行的关于E-PH是否小于0dB的判断等效于确定如下的服务小区的存在，即，在该服务小区中，在传输PRACH的第一子帧中的E-PH被设置为小于0dB的值。
如果E-PH小于阈值功率，则UE触发PHR S720。当i)E-PH小于阈值功率，ii)周期性计时器终止，iii)路径损耗(PL)的估计的变化超过预定参考值，或iv)接收到相对于次服务小区的随机接入过程指示时，PHR被触发。因为PH经常改变，所以可以使用周期性的功率余量报告方法。如果在周期性的功率余量报告方法被采用的同时周期性计时器终止，则UE触发功率余量报告。当功率余量被报告时，UE再激活周期性计时器。而且，在由UE测量的路径损耗估计的变化超过预定参考值的情形中，功率余量报告可以被触发。路径损耗估计由UE基于参考符号接收功率(RSRP)而被测量。根据本发明的一个实施方式，步骤S720可以根据情形而被省略。在该情形中，如果估计的功率余量小于阈值功率，则立即执行步骤S725。步骤S720和S725的执行顺序可以改变，或者所述步骤可以被同时地执行。在该情形中，在功率余量报告中包括的服务小区可以被限制为在测量功率余量报告的子帧处激活的那些服务小区或有效上行时间设置值已经被确保的那些被激活的服务小区。
根据在上行信号和PRACH之间的优先级顺序，UE选择性地将上行信号和PRACH中的任何一个从第一子帧发送到BS S725。例如，如果上行信号具有高于PRACH的功率分配优先级，则UE将上行信号发送到第一子帧的第一服务小区。另一方面，如果PRACH具有高于上行信号的功率分配优先级，则UE将PRACH发送到第一子帧的第二服务小区。此时，UE不会发送具有较低的功率分配优先级的另一个。
再者，在步骤S715，如果估计的功率余量大于或等于阈值功率，则UE将上行信号发送到第一子帧的第一服务小区，同时UE将PRACH发送到第一子帧的第二服务小区S730。
如上所述，如果在多分量载波系统中，根据功率分配优先级，上行信号被选择性地发送，则上行传输功率可以以有效的方式被分发。而且，因为根据简单并且清楚的规则来执行功率分配，所以可以降低系统复杂度，并且因此可以提高系统性能。
图8是例示了根据本发明的另一个示例的用于由用户设备控制上行传输功率的方法的流程图。
参考图8，UE生成被调度以在第一子帧的第一服务小区上传输的上行信号S800。上行信号包括例如物理上行信道或SRS。物理上行信道包括PUSCCH和PUSCH中的至少一个。两个或更多个服务小区被指派给UE，并且第一服务小区包括主服务小区。
UE在第一子帧的第二服务小区上从BS接收随机接入初始化信息，该信息命令随机接入过程的初始化S805。随机接入初始化信息与第二服务小区相关。随机接入初始化信息按照与DCI类似的格式被定义。DCI被映射到PDCCH，并且从BS发送到UE，这可以被称为PDCCH命令(PDCCH order)。DCI可以是DCI格式1A，如在表1中所示定义的。第二服务小区包括次服务小区。步骤S800和S805的执行顺序可以改变，或者所述步骤可以被同时地执行。
UE计算在第一子帧中估计的估计PH(E-PH)S810。E-PH包括类型1PH和类型2PH。类型1PH通过等式1来计算，而类型2PH通过等式2来计算。
UE确定E-PH是否小于阈值功率PthS815。阈值功率可以被设置为0dB。例如，如果UE被认为仅发送PUSCH，则UE检查类型1PH是否小于0dB。如果UE被认为发送PUSCH和PUCCH，则UE检查类型0PH是否小于0dB。由UE执行的关于E-PH是否小于0dB的判断等效于确定如下的服务小区的存在，即，在该服务小区中，在传输PRACH的第一子帧中的E-PH被设置为小于0dB的值。
如果E-PH小于阈值功率，则UE触发PHR S820。换句话，E-PH小于阈值功率的情形对应于关于功率余量报告的触发条件。根据本发明的一个实施方式，步骤S820可以根据需要而被省略。在该情形中，如果E-PH小于阈值功率，则立即执行步骤S825。步骤S820和S825的执行顺序可以改变，或者所述步骤可以被同时地执行。
UE根据功率分配优先级调整分别分配到上行信号和PRACH的传输功率S825。例如，如果上行信号的优先级低于PRACH的优先级，则UE调整上行信号的传输功率。更具体地，基于表2调整具有低的功率分配优先级的信号或信道的传输功率。
表2
[表2]
参考表2，PRACH的功率分配优先级高于PUSCH的，但是在ACK/NACK信号被包括的情形中，PUSCH的功率分配优先级高于PRACH的。而且，在CQI或RI被包括在PUSCH中的情形中，PUSCH的功率分配优先级高于PRACH的。PUCCH的功率分配优先级高于PRACH的，PRACH的功率分配优先级高于SRS的。表2定义了在两个服务小区中的两个信道之间的功率分配优先级，但是表2仅是示例，功率分配优先级可以同样地应用于在三个或更多个服务小区中的三个或更多个信道的情形。
在彼此不同的三个或更多个信道被命令执行通过不同的服务小区的传输的情形中，换句话，在PUCCH、PUSCH和PRACH分别通过第一、第二和第三服务小区同时地传输的情形中，或在PUCCH和PUSCH通过第一服务小区同时地传输并且PRACH通过第二服务小区传输的情形，PUCCH始终具有比PUSCH高的优先级。
上行信号的传输功率被调整到由估计的功率余量指定的值P'PH,c-type1或P'PH,c-type2。例如，P'PH,c-type1可以被设置为0dB。调整具有低功率分配优先级的信号或信道的传输功率包括降低具有低功率分配优先级的信号或信道的传输功率。作为一个示例，等式2被修改为等式4，而等式3被修改为等式5。该修改反映了其中上行信号具有比PRACH低的功率分配优先级的情形。
[等式4]
P′PH，c-type1＝Pcmax，c-P′PUSCH，c[dB]
[等式5]
P′PH，c-type2＝Pcmax，c-P′PUCCH，c-PPUSCH，c[dB]
换句话，UE将具有低优先级的信号的传输功率降低为P'PUSCH,c或P'PUCCH,c，由此将估计的功率余量调整变为P'PH,c-type1或P'PH,c-type2。此时，c是服务小区的索引并且等于1(c＝1)，因为上行信号通过第一服务小区来传输。在主服务小区的情形中，根据服务小区索引值的定义，c能够为零(c＝0)。
作为另一个示例，等式2被修改为等式6，而等式3被修改为等式7。该修改反映了其中PRACH具有比上行信号低的功率分配优先级的情形。此时，c是服务小区的索引并且等于1(c＝1)，因为上行信号通过第一服务小区来传输。在主服务小区的情形中，根据服务小区索引值的定义，c能够为零(c＝0)。
[等式6]
P′PH，c-type1＝P′cmax，c-PPUSCH，c[dB]
[等式7]
p′PH，c-type2＝P′cmax，c-PPUCCH，c-PPUSCH，c[dB]
换句话，UE降低具有低优先级的PRACH的传输功率，使得最大传输功率变为P'cmax,c。按照该方式，UE将估计的功率余量调整变为P'PH,c-type1或P'PH,c-type2。
在PRACH的传输功率的降低和最大传输功率的降低之间的关系可以通过下面的等式来确定。
最大传输功率的范围从最小值Pcmax_L,c到最大值Pcmax_H,c。功率管理最大功率降低(PMPR)被用作确定最小值Pcmax_L,c的参数。Pcmax_L,c被按照下面的等式来定义。
[等式8]
Pcmax_L，c＝MIN[PEmax，c-ΔTC，c，Ppowerclass-MAX[MPRc+AMPRc，+PMPRc]-ΔTC，c]
参考等式8，PMPRc是在服务小区c中的功率回退值(P-MPR)，MIN[a,b]代表在a和b之间的较小值，并且PEmax,c表示在服务小区c中由BS的RRC信令确定的最大功率。△TC,c是在上行传输的情形中在相应的频带的边缘处施加的功率的量，根据频率带宽，其可以为1.5dB或0dB。Ppowerclass是与被定义用于在多分量载波系统中支持各种UE的规格的几个功率等级相应的功率值。一般地，LTE系统支持功率等级3，并且与功率等级3相应的Ppowerclass是23dBm。MPRc是在服务小区c中的最大功率降低的量，并且附加MPRc(AMPRc)是在服务小区c中由BS以信号方式通知的最大功率降低的附加量。
如上所述，在每一个服务小区中的最大传输功率Pcmax,c改变PMPRc。如果在每一个服务小区中的最大传输功率Pcmax,c改变，则功率余量最终也改变。
作为一个示例，下面的等式确定服务小区的PMPR。
[等式9]
PMPR c = Σ P c max _ etc + P PRACH N - M + EMP R c ,
其中，PMPRc是服务小区c的PMPR；ΣPcmax_etc是不包括LTE系统的无线通信系统的当前传输功率的总和；PPRACH是将被分配给能够在随机接入过程中传输的PRACH的传输功率值；EMPRc是附加最大传输功率降低值(E-MPR)，用来降低由于相应的服务小区c的LTE频带引起的独特的发射效应(emission effect)。N是包括如下的UL CC的服务小区的数量，即，该UL CC被分配给已经在任何的激活的服务小区中接收到随机接入初始化信息的UE；并且，M是在未能确保有效定时调校(TA)值或已经确保有效性已经过期的TA值的定时调校组(TAG)内的服务小区的数量。换句话，N-M表示在包括被分配给已经在任何的激活的服务小区中接收到PDCCH命令的UE的UL CC的服务小区当中的包括在已经确保有效TA值的TAG中的服务小区的数量。
作为一个示例，将被分配给能够在随机接入过程期间传输的PRACH的传输功率值PPRACH可以基于前导码接收目标功率而被确定。考虑到UE的下行路径损耗的估计，PPRACH可以通过下面的等式来确定，使得它不可以超过Pcmax,c值。
[等式10]PPRACH＝min[Pcmax，c(i)，PRTP+PLc][dB]，
其中，Pcmax,c(i)是相对于服务小区的子帧i配置的UE的传输功率；并且PLc是相对于该服务小区的UE的下行路径损耗的估计。PRTP是前导码接收目标功率。
基于功率分配优先级，UE可以降低指示具有低优先级的PRACH的传输功率的PPRACH，并且相应地，降低PMPR，由此最终降低Pcmax,c。
另一方面，PPRACH值可以不反映在PMPR值中，而是可以定义为直接地反映Pcmax,c值的值。换句话，PPRACH可以被定义为使得，相对于已经被激活并且已经确保了上行时间调校值的服务小区，Pcmax,c将PPRACH直接地降低PPRACH/(N-M)。UE基于调整后的传输功率，通过第一子帧的第一服务小区将上行信号发送到BS，并且通过第一子帧的第二服务小区发送PRACH S830。在低的功率分配优先级的情形中，上行信号或PRACH可以利用降低的传输功率来发送。
再者，在步骤S815，如果估计的功率余量大于或等于阈值功率，则在没有传输功率的调整的情况下，UE将上行信号发送到第一子帧的第一服务小区，同时UE将PRACH发送到第一子帧的第二服务小区S830。
按照该方式，在多分量载波系统中传输上行信号时，如果每一个物理上行信道或信号的传输功率根据功率分配优先级被调整，则特定信号的传输可以完全被执行，而没有丢弃的情形。
图9是例示了根据本发明的一个示例的用于控制上行传输功率的方法的流程图。
参考图9，BS将在第一子帧的第二服务小区上的随机接入初始化信息发送到UES900，该第二服务小区命令随机接入过程的初始化。第一服务小区S小区1和第二服务小区S小区2连接到UE，并且在该示例中，随机接入初始化信息被发送到第一服务小区。随机接入初始化信息也可以被发送到第二服务小区。随机接入初始化信息包括如在表1中所示的DCI格式1A和指定第二服务小区的小区索引字段。此时，第一服务小区可以是主服务小区，并且第二服务小区可以是次服务小区。
UE计算估计PH(E-PH)S905。E-PH包括类型1PH和类型2PH。类型1PH通过等式1来计算，而类型2PH通过等式2来计算。此时，假设E-PH小于特定值(例如，0dB)。
因为E-PH小于特定值，所以UE触发功率余量报告(PHR)S910。
如果存在要被发送到第一子帧的第一服务小区的PUSCH，则UE在所述PUSCH和要被发送到第二服务小区的PRACH之间确定功率分配优先级。例如，如果PUSCH不包括ACK/NACK信号、CQI和RI，则UE确定PUSCH具有比PRACH低的优先级，并且根据等式4降低PUSCH的传输功率，使得E-PH变为0dB。UE通过使用降低的传输功率，通过第一子帧的第一服务小区将PUSCH发送到BS，并且通过使用初始调度的传输功率，通过第一子帧的第二服务小区将PRACH发送到BS S915。
接下来，UE将PHR发送到BS S920。这旨在通知BS：PH小于0dB，使得BS再次执行随机接入初始化或上行调度。
图10是例示了根据本发明的一个示例的控制上行传输功率的用户设备和基站的框图。
参考图10，UE1000包括接收单元1005、UE处理器1010和发送单元1020。UE处理器1010进而包括功率调整单元1011和信号生成单元1012。
接收单元1005从BS1050接收随机接入初始化信息。随机接入初始化信息与为UE1000创建的第二服务小区相关。随机接入初始化信息包括下行控制信息(DCI)。DCI被映射到PDCCH，并且从BS发送到UE，这可以被称为PDCCH命令(PDCCHorder)。DCI可以是DCI格式1A，如在表1中所示定义的。
功率调整单元1011计算在第一子帧中估计的估计PH(E-PH)。此时，第一子帧表示如下的时间间隔，即，通过该时间间隔，物理上行信道或信号向为UE1000配置的第一服务小区和第二服务小区发送。E-PH包括类型1PH和类型2PH。类型1PH通过等式1来计算，而类型2PH通过等式2来计算。
功率调整单元1011确定E-PH是否小于阈值功率Pth。阈值功率可以被设置为0dB。例如，如果UE1000被认为仅发送PUSCH，则功率调整单元1011检查类型1PH是否小于0dB。如果UE1000被认为发送PUSCH和PUCCH，则UE检查类型0PH是否小于0dB。由功率调整单元1011执行的关于E-PH是否小于0dB的判断等效于确定如下的服务小区的存在，即，在该服务小区中，在传输PRACH的第一子帧中的E-PH被设置为小于0dB的值。
如果E-PH小于阈值功率，则信号生成单元1012触发PHR。换句话，E-PH小于阈值功率的情形对应于关于功率余量报告的触发条件。
信号生成单元1012生成上行信号和PRACH。上行信号包括PUSCH、PUCCH和SRS中的至少一个。上行信号被调度以发送到第一服务小区，而PRACH被调度以发送到第二服务小区。
功率调整单元1011根据功率分配优先级调整分别分配到上行信号和PRACH的传输功率。例如，如果上行信号的优先级低于PRACH的优先级，则功率调整单元1011调整上行信号的传输功率。更具体地，功率调整单元1011基于表2调整具有低的功率分配优先级的信号或信道的传输功率。功率调整单元1011控制发送单元1020，使得可以基于调整后的传输功率来发送上行信号。
相似地，功率调整单元1011基于功率分配优先级选择上行信号或PRACH，并且根据初始调度将传输功率分配给所选择的一个，但是不将传输功率分配给另一个。换句话，功率调整单元1011放弃所述另一个的传输。为此，功率调整单元1011控制发送单元1020，使得仅所选择的一个可以被发送。
发送单元1020基于分别根据功率调整单元1011的控制来调整的传输功率而发送上行信号和PRACH，其中，上行信号被发送到第一子帧的第一服务小区，PRACH被发送到第一子帧的第二服务小区。相似地，发送单元1020发送根据功率调整单元1011的控制来选择的上行信号和PRACH中的任一个。例如，在上行信号被选择的情形中，发送单元1020将上行信号发送到第一子帧的第一服务小区。另一方面，在PRACH被选择的情形中，发送单元1020将PRACH发送到第一子帧的第二服务小区。
如果E-PH大于或等于阈值功率，则功率调整单元1011将初始地调度在第一子帧中的传输功率分配和分发用于上行信号和PRACH的传输；发送单元1020将由信号生成单元1012生成的上行信号和PRACH发送到BS1050。
BS1050包括发送单元1055、接收单元1060和BS处理器1070。BS处理器1070进而包括DCI生成单元1071和调度单元1072。
发送单元1055将随机接入初始化信息发送到UE1000。
接收单元1060从UE1000接收上行信号和PRACH中的至少一个。此时，接收单元1060从第一服务小区接收上行信号并且从第二服务小区接收PRACH。接收单元1060通常可以在不连续RX(DRX)模式中操作，在该模式下，UE的信号不连续被确定。
DCI生成单元1071生成随机接入初始化信息并且将生成的信息发送到发送单元1055。
调度单元1072调度UE1000的上行信号的传输。
以上描述仅是本发明的技术原理的示例，并且本领域技术人员应该注意的是，在本发明所属的技术领域中，在不脱离本发明的固有特性的情况下，各种修改和改变是可能的。因此，在该文献中公开的实施方式不是要限制本发明的技术原理，而是用于本发明的技术原理的说明；本发明的技术范围不被实施方式所限制。本发明的技术范围应该由随附权利要求书来解释，并且应该理解的是，落入等同的范围内的所有技术原理被包括在由随附权利要求书限定的本发明的技术范围中。

Claims (18)

1.一种用于在多分量载波系统中由用户设备控制上行传输功率的方法，该方法包括以下步骤：
生成将在第一服务小区上被发送的上行信号；
从基站接收随机接入初始化信息，所述随机接入初始化信息指示相对于第二服务小区的随机接入过程的初始化；
基于第一传输功率和第二传输功率两者而计算估计的功率余量，所述第一传输功率被调度用于所述上行信号的传输，所述第二传输功率被调度用于随机接入前导码被映射到的物理随机接入信道(PRACH)的传输；以及
如果所述估计的功率余量小于阈值功率，则通过基于功率分配优先级调整所述第一传输功率或所述第二传输功率来同时地发送所述上行信号和所述PRACH，或者基于所述功率分配优先级选择性地发送所述上行信号或所述PRACH。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述第一传输功率或所述第二传输功率包括：
当所述PRACH具有比所述上行信号高的优先级时，降低所述第一传输功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述上行信号为探测参考信号(SRS)。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述上行信号为物理上行共享信道(PUSCH)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述第一传输功率或所述第二传输功率包括：
当所述上行信号具有比所述PRACH高的优先级时，降低所述第二传输功率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述上行信号为物理上行控制信道(PUCCH)。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述上行信号包括ACK/NACK信号、信道质量信息(CQI)和秩指示中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阈值功率为0dB。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：
如果所述估计的功率余量小于所述阈值功率，则触发所述估计的功率余量的报告。
10.一种用于在多分量载波系统中控制上行传输功率的用户设备，所述用户设备包括：
信号生成单元，其生成将在第一服务小区上被发送的上行信号；
接收单元，其从基站接收随机接入初始化信息，所述随机接入初始化信息指示相对于第二服务小区的随机接入过程的初始化；
功率调整单元，其基于第一传输功率和第二传输功率两者而计算估计的功率余量，将所述估计的功率余量与阈值功率比较，并且基于功率分配优先级调整所述第一传输功率和所述第二传输功率，所述第一传输功率被调度用于所述上行信号的传输，所述第二传输功率被调度用于随机接入前导码被映射到的物理随机接入信道(PRACH)的传输；以及
发送单元，如果所述估计的功率余量小于所述阈值功率，则所述发送单元通过调整后的第一传输功率和调整后的第二传输功率来同时地发送所述上行信号和所述PRACH，或者基于所述功率分配优先级选择性地发送所述上行信号或所述PRACH。
11.根据权利要求10所述的用户设备，其中，在所述PRACH具有比所述上行信号高的优先级的情形中，所述功率调整单元降低所述第一传输功率。
12.根据权利要求11所述的用户设备，其中，所述信号生成单元生成探测参考信号(SRS)作为所述上行信号。
13.根据权利要求11所述的用户设备，其中，所述信号生成单元生成物理上行共享信道(PUSCH)作为所述上行信号。
14.根据权利要求10所述的用户设备，其中，在所述上行信号具有比所述PRACH高的优先级的情形中，所述功率调整单元降低所述第二传输功率。
15.根据权利要求14所述的用户设备，其中，所述信号生成单元生成物理上行控制信道(PUCCH)作为所述上行信号。
16.根据权利要求14所述的用户设备，其中，所述信号生成单元生成PUSCH作为所述上行信号，所述PUSCH包括ACK/NACK信号、信道质量信息(CQI)和秩指示中的至少一个。
17.根据权利要求10所述的用户设备，其中，所述功率调整单元将所述阈值功率设置为0dB。
18.根据权利要求10所述的用户设备，其中，在所述估计的功率余量小于所述阈值功率的情形中，所述信号生成单元触发所述估计的功率余量的报告。
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