CN105307254B - 一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105307254B
CN105307254B CN201510602840.XA CN201510602840A CN105307254B CN 105307254 B CN105307254 B CN 105307254B CN 201510602840 A CN201510602840 A CN 201510602840A CN 105307254 B CN105307254 B CN 105307254B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power control
user equipment
uplink
loop power
closed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510602840.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105307254A (zh
Inventor
欧钢
李井源
周蓉
朱祥维
陈华明
李柏渝
龚航
李蓬蓬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN201510602840.XA priority Critical patent/CN105307254B/zh
Publication of CN105307254A publication Critical patent/CN105307254A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105307254B publication Critical patent/CN105307254B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/06—TPC algorithms
    • H04W52/14—Separate analysis of uplink or downlink
    • H04W52/143—Downlink power control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/06—TPC algorithms
    • H04W52/08—Closed loop power control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/06—TPC algorithms
    • H04W52/10—Open loop power control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/06—TPC algorithms
    • H04W52/14—Separate analysis of uplink or downlink
    • H04W52/146—Uplink power control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/24—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters
    • H04W52/242—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters taking into account path loss
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/36—TPC using constraints in the total amount of available transmission power with a discrete range or set of values, e.g. step size, ramping or offsets
    • H04W52/362—Aspects of the step size
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法，包括网络侧设备和用户设备；闭环功率控制时，用户设备则认为上一次发送上行信号对应的相关信道及功率参数已失去时效性，在本次上行业务数据发送前需要先发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制来重新确定信道质量参数，然后再根据更新后的信道质量参数配置上行业务数据传输的发射功率。开环功率控制时，用户设备发送上行业务数据的发射功率将根据前一次上行发射功率，用户设备测量到的当前下行信道质量变化，网络侧下发的开环功率控制命令，上行业务需求，以及用户设备发射功率能力多方面因素进行开环功率调整。本发明能提高功率控制准确度，同时降低下行功率控制信令的开销。

Description

一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体而言，涉及用户机发射功率的控制。
背景技术
在无线通信领域中，用户设备发射功率控制非常重要。功率控制的准确度将影响到以下两方面需求：1.达到服务质量(Quality of Service)所需的足够的每比特发送能量；2.最小化对系统其他用户的干扰以及最大化用户设备电池寿命/续航的要求。为实现这一目的，用户设备发射功率控制必须自适应无线传播信道特征，包括路径损耗，阴影衰落，快速衰落，以及其他用户设备的干扰。
目前，通信系统主要通过开环功率控制和闭环功率控制两种方法对用户设备发射功率进行控制。
上行开环功率控制方法：用户设备测量接收到的下行信号并估计当前上行信道质量；根据测量参数设定初始发射功率，做试探性发射。开环功率控制的主要特点是不需要反馈信息，系统信令开销小，在无线信道突然变化时，可以快速响应变化，此外，它可以对功率进行较大范围的调整。然而，开环功率控制的准确度是建立在上行链路和下行链路具有一致衰落情况下的，但上行链路和下行链路的衰落情况一般是不一样的，这就导致了开环功率控制的准确度不会很高，只能起到粗略控制。
上行闭环功率控制方法：闭环功率控制需要网络侧和用户共同完成。闭环功率控制过程存在一个反馈控制环路，网络层设备接收到来自用户设备的平均载噪比(C/N)means,ul，并与要求的载噪比(C/N)threshold,ul进行比较，给出用户设备需要提高或降低发射功率的命令。具体地，若(C/N)means,ul<(C/N)threshold,ul,网络侧向用户设备发送将发射功率增大一个步长值的功率控制命令，用户设备接收到该命令后，将自身的发射功率增大一个步长值；反之，网络侧设备向用户设备发送将发射功率值减少一个步长值的功率控制命令，用户设备接收到该命令后，将自身的发射功率减少一个步长值。网络侧和用户按照这个规律循环往复。闭环功率控制能较好地自适应信道变化，但需要向用户设备反馈功率调整命令，一定程度上增加了网络的信令开销。对于一些下行容量有限的通信系统，比如卫星通信系统，过高的功率控制信令开销是难以承受的。
由此可见，两种功率控制方式在功率控制准确度和信令开销方面各有利弊。对于下行链路容量受限的系统，需要改进功率控制方法，使之同时满足功率控制准确度和信令开销的要求。
发明内容
对于无线通信系统(包括地面移动通信系统，卫星通信系统等)，为提高系统上行链路接入概率和容量，准确的上行功率控制是有必要的，但这也意味着需要较大的下行功率控制信令开销，对于下行链路容量受限的系统，这难以实现。本发明要解决的技术问题是针对下行链路容量受限的系统提供一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法，能够在保证一定的功率控制准确度的同时，降低功率控制信令的开销。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用户设备发射功率控制系统，包括网络侧设备和用户设备；
网络侧设备用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数，并将配置的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数发送给所述用户设备；
用户设备，用于接收网络侧设备配置的功率控制参数，并根据所述功率切换单元指示的功率控制模式，确定发送消息类型和相应的发射功率。
本发明中：
上述网络侧设备装置包括：
上行信号接收单元，用于接收用户设备发送的信号；
开环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数；
闭环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的闭环功率控制参数；
控制参数发送单元，用于将开环功率控制参数配置单元和闭环功率控制参数单元配置的各组功率控制参数通知给所述用户设备，用于所述用户设备确定所述上行信号的发射功率。
上述用户设备包括：
下行信号测量单元，用于测量接收到的下行信号功率电平和/或信号质量；
功率控制参数接收单元，用于接收和解析网络侧设备下发的上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数；
开环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算开环功率控制时对应的上行信号发射功率；
闭环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算闭环功率控制时对应的上行信号发射功率；
功率控制切换单元，用于判决开环功率控制和闭环功率控制的切换；
信号发送单元，根据功率控制切换单元的判决结果，以及开环功率控制/闭环功率控制参数确定单元的发射功率，发送上行信号。
本发明还提供了一种用户设备发射功率控制方法，包括用户设备根据功率控制切换单元 的指示决定发送消息的类型和相应的功率控制方法，分别为用户设备上行闭环功率控制方法和用户设备上行开环功率控制方法；
用户设备上行闭环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为闭环功率控制时，用户设备则认为上一次发送上行信号对应的相关信道及功率参数已失去时效性，在本次上行业务数据发送前需要先发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制来重新确定信道质量参数，然后再根据更新后的信道质量参数配置上行业务数据传输的发射功率；
用户设备上行开环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备发送上行业务数据的发射功率将根据前一次上行发射功率，用户设备测量到的当前下行信道质量变化，网络侧设备下发的开环功率控制命令，上行业务需求，以及用户设备发射功率能力多方面因素进行开环功率调整；
所述功率控制切换单元的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否发生切换共同决定；当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指示为闭环功率控制模式，当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切换单元指示为开环功率控制模式。
进一步，定时器的时长可以配置为固定参数，或者由网络侧设备定期地通过下行链路将更新的定时器时长或者下行业务负荷播发给所有用户设备。
当用户设备成功完成一次上行信号发送时，就重启定时器。当定时器超时后，用户设备发送随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道，并重启定时器。
所述网络侧设备向用户设备发送功率控制参数，包括网络侧设备当前公共消息信道的发射功率，当前系统上行干扰水平，闭环功率控制命令，系统下行业务负荷情况或定时器的时长配置，用于所述用户设备确定上行信号的发射功率。
上述方法中：用户设备上行闭环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S101：用户设备先测量一段时间Tmeas内接收到的网络侧设备发送的公共消息信道信号的平均功率水平<PRx,public>；
步骤S102，用户设备解析网络侧设备下发的公共消息，包括公共消息信道的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT指示；
步骤S103：用户设备根据测量到的<PRx,public>，解析到的公共消息信道的发射功率PTx，public，估计下行路径损耗PLdl；
PLdl＝-<PRx,public>+PTx,public+GTx,station+GRx,ue
其中：GTx,station是网络侧设备的发射天线增益；
GRx,ue是用户设备的接收天线增益；
步骤S104：用户设备根据下行路径损耗PLdl，估计上行路径损耗PLul；若通信系统为FDD模式，由于上行和下行链路使用不同频点的载波，这将造成上下行路损差异，需按下式进行修正：
PLul＝PLdl+Δpathloss
其中：Δpathloss为路径损耗修正值；
进一步，路径损耗修正值Δpathloss有两种方法确认：
方法一：用户设备根据(式.5)确定路径损耗修正值Δpathloss。
Δpathloss＝αlog10(ful/fdl) (式.5)
α是衰减因子，比如在自由空间传播时，α＝20。
ful,fdl分别是上行链路和下行链路的载波频点。
方法二：用户设备根据预先设定好的频点变化和路径损耗修正值之间的对应关系，确定路径损耗修正值。
步骤S105：用户设备根据步骤S104得到的上行路径损耗PLul，估计上行端到端的耦合损耗CLul，采用下式计算：
CLul＝-GTx,ue+PLul-GRx,station
＝PTx,public-<PRx,public>+Δpathloss+(GRx,ue-GTx,ue)+(GTx,station-GRx,station)
其中：GRx,station是网络侧设备的接收天线增益；
GTx,ue是用户设备的发射天线增益；
步骤S106：用户设备根据要求的信息速率Rb和备余量margin，同时结合上行干扰水平ΔIoT，计算所需的载噪比(C/Neff)t arg et以及发射功率PTx；
(C/Neff)targ et＝10log(Rb)+(Eb/N0)targ et-Gencode+ΔIoT+m arg in
PTx＝(C/Neff)t arg et+CLul+布尔兹曼常数
其中：f(ΔIoT)＝10log10(1+ΔIoT)。如果PTx高于用户设备最大发射功率PTx,max，则用户设备屏幕提示“需改善信道条件”，同时询问用户是否仍然发送消息，若用户仍坚持发送消息，则以最大发射功率发送；
如果PTx低于PTx,max，用户按PTx发送随机接入短消息；
步骤S107：若网络侧设备正确接收到用户设备的初始接入消息，发送确认回执；若用户设备需要进行功率调整，则产生相应的闭环功率控制命令，并将闭环功率控制命令告知用户设备；否则，不需要产生闭环功率控制命令，仅向用户设备反馈接收确认消息；
若网络侧的确认回执超时，用户则认为初始接入不成功，将以一定步长值逐步提高发射功率重新发送随机接入短消息，直到接入成功。
本方法中，用户设备上行开环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S201：当用户设备有发送上行业务的需求，且功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备测量当前网络侧设备发送的公共消息信道的平均信号功率水平<PRx,public>，并解析最新公共消息中的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT；
步骤S202：用户设备根据前一次上行发送信号对应的发射功率PTx,N-1来调整本次信号发射功率，计算公式如下：
PTx,N＝min{PTx,max,PTx,N-1+f(ΔIoT)-f(ΔPRx，public,ΔPTx，public)+TCP+f(Rb)}
其中，PTx,N是当前用户设备发送上行信号所需的发射功率；
PTx,N-1是用户设备前一次发送上行信号对应的发射功率；
f(ΔIOT)＝[f(ΔIoTN)-f(ΔIoTN-1)]，是两次发送上行信号对应的上行干扰水平ΔIoT的差异；
是两次发送上行信号时对应的路径损耗差异；
TCP是闭环功率控制指示；若前一次通信中，网络侧设备没有发送包含TCP命令的回执消息或没有回执消息，则计算中取0；
f(Rb)＝10log10(Rb(N)/Rb(N-1))，表示两次发送上行信号时采用不同信息速率造成的功率差异。
本发明的有益效果是：利用本发明提供的系统以及通过改进的功率控制方法，可以提高功率控制准确度，同时降低下行功率控制信令的开销，尤其适合下行容量受限的无线通信系统。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例提供的功率控制切换单元的工作流程示意图；
图2是本发明实施例提供的用户设备上行闭环功率控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的用户设备上行开环功率控制方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的用户设备结构示意图；
图5是本发明实施例提供的网络侧设备结构示意图；
图6是本发明实施例提供的用户设备发射功率控制系统结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明提供的功率控制切换单元工作流程示意图，功率控制切换单元包括以下功能：当用户设备有发送上行业务数据发送的需求时，用户先检查功率控制切换单元的指示，从而决定当前消息发送的类型和相应的功率控制方法。
进一步，功率控制切换单元有两种工作模式指示，开环功率控制和闭环功率控制。工作模式的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否发生切换共同决定。
当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指示为闭环功率控制模式，即，为避免对其他用户设备的上行传输产生干扰的风险，用户设备在发送上行业务数据之前需要先发送一个随机接入短消息，并进行闭环功率控制，以重新估计信道质量，修正发射功率估计误差。用户设备上行闭环功率控制方法的具体实现方法见步骤S101～S107。在用户设备没有发送一个随机接入短消息前，不允许用户设备发送上行业务数据。
当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切换单元指示为开环功率控制模式。此时，用户设备可以根据前一次信号发送的相关参数，以及当前开环功率控制参数，确定本次消息的发射功率。用户设备上行开环功率控制方法的具体实现方法见步骤S201～S202。
进一步，定时器重启的方法可以是：
当用户设备成功完成一次上行信号发送时，就重启定时器；若在这个定时器时间期满时，用户设备没有成功完成另一次发送上行信号，那么就认为上一次发送上行信号时对应的相关信道及功率参数已失去时效性，需要发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道质量，修正发射功率估计误差。
或者，
当用户设备完成一次随机接入后，就重启定时器。在定时器时间期满前，用户设备都可以按照步骤S201～S202进行业务数据发送。定时器超时后，用户设备需重新发送随机接入短 消息，通过闭环功率控制重新估计信道，并重启定时器。
进一步，定时器时长的配置方法可以是：
网络侧设备将根据实时的系统性能和功率控制信令开销两方面要求来配置定时器的时长，并定期地通过下行链路将更新的定时器时长播发给所有用户设备。比如，若当前下行业务量较少，有较多的资源可用于功率控制信令的发送，则可配置较短的定时器时长，以提高用户功率控制准确度，从而提高系统上行容量；若当前下行资源紧张，没有足够的资源用于功率控制信令的发送，则可配置较长的定时器时长。
或者，
网络侧设备定期向所有用户播发当前系统下行业务负荷情况，用户设备根据预先设置好的系统下行业务负荷情况和定时器时长的对应关系，确定当前定时器的时长。
或者，
定时器时长根据系统性能要求和下行信令开销要求配置为固定参数。
图2是本发明提供的用户设备上行闭环功率控制方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤S101：用户设备先测量一段时间内(Tmeas)接收到的网络侧发送的公共消息信道信号的平均功率水平<PRx,public>。
需要注意的是，用户设备仅测量公共消息信道的接收信号功率，而不测量用户专用消息信道的接收功率。这样做的好处是，使得用户设备可以更精确地计算从网络侧到用户设备的路径损耗。
需说明的是，公共消息信道用于传输系统信息，所有用户设备都可以接收并解析；用户专用消息信道用于传输特定用户的数据信息，仅特定用户设备可以解析。
具体地，用户设备要根据信道相干时间Tcoh选择合适的测量时间窗Tmeas来平滑接收到的公共信道的信号功率水平，即Tmeas需要大于Tcoh，从而消除快速衰落而不是阴影损耗的影响(比如云层损耗，建筑物或山丘的遮挡都属于阴影损耗)。举例说明，用户设备不同移动速度时的信道参数和所需的最小测量时间窗口Tmeas。
表1用户设备不同移动速度时的信道参数和最小测量时间窗口
用户设备移动速度(km/h) 3 30 60
最大多普勒频移(Hz) 5.56 55.56 111.12
信道相干时间(ms) 75 7.5 3.75
最小测量时间窗口(ms) >75 >7.5 >3.75
表1中最大多普勒频移计算公式为：
(式.1)
f为载波频点，假设为2GHz；v是用户设备移动速率；θ是用户设备移动方向与网络侧设备之间夹角，假设为0；c是光速。
信道相干时间Tcoh是多普勒扩展在时域的表示，用于在时域表示信道频率色散的时变特性。在现代数字通信中，相干时间的一种普遍的计算为：
(式.2)
步骤S102：用户设备解析网络侧下发的公共消息，包括公共消息信道的发射功率PTx，public，和上行干扰水平ΔIoT(Interference over Thermal：热噪声抬升)。
进一步，上行干扰水平ΔIoT可以通过网络侧设备测量当前上行干扰水平来获得，并直接发送给用户设备；或者，对于传播时延较大的通信系统，比如卫星通信系统，为保证用户设备接收到的ΔIoT值的时效性，网络侧可结合当前上行干扰水平测量值以及卫星网络侧设备收到用户上行信号的统计概率分布，预估出一定传播时延之后的ΔIoT值。
步骤S103：用户设备根据测量到的<PRx,public>，解析到的公共消息信道的发射功率PTx，public，估计下行路径损耗PLdl。
PLdl＝-<PRx,public>+PTx,public+GTx,station+GRx,ue (式.3)
GTx,station是网络侧设备的发射天线增益；
GRx,ue是用户设备的接收天线增益。
步骤S104：用户设备根据下行路径损耗PLdl，估计上行路径损耗PLul。若通信系统为FDD(频分双工)模式，由于上行和下行链路使用不同频点的载波，这将造成上下行路损差异，需按(式.4)进行修正：
PLul＝PLdl+Δpathloss (式.4)
进一步，路径损耗修正值Δpathloss有两种方法确认：
方法一：用户设备根据(式.5)确定路径损耗修正值Δpathloss。
Δpathloss＝αlog10(ful/fdl) (式.5)
α是衰减因子，比如在自由空间传播时，α＝20。
ful,fdl分别是上行链路和下行链路的载波频点。
方法二：用户设备根据预先设定好的频点变化和路径损耗修正值之间的对应关系，确定路径损耗修正值。
步骤S105：用户设备根据步骤S104得到的上行路径损耗PLul，估计上行端到端的耦合损耗CLul(包含天线增益)。计算公式见(式.6)。
CLul＝-GTx,ue+PLul-GRx,station (式.6)
＝PTx,public-<PRx,public>+Δpathloss+(GRx,ue-GTx,ue)+(GTx,station-GRx,station)
其中：GRx,station是网络侧设备的接收天线增益；
GTx,ue是用户设备的发射天线增益。
用户设备接收天线和发送天线的增益差异可以通过用户设备预先设定好的值获知；网络侧设备接收天线和发送天线的增益差异可以通过3种方法来设置：
方法一：网络侧设备可以将接收天线和发送天线在不同工作模式下(比如天线波束方向，波束形状等)的天线增益差作为先验信息预存在一个数据库中。网络侧直接访问数据库中的先验信息，通过下行链路广播发送给各用户设备；
方法二：用户设备根据预先设定好的网络侧设备接收天线和发送天线的增益差异和地理位置的对应关系来确定收发天线增益差异。
方法三：若无任何先验信息，用户设备可暂时将网络侧收发天线增益差异设置为某一数值，比如0。
步骤S106：用户设备根据要求的信息速率Rb和备余量margin，同时结合上行干扰水平ΔIoT，计算所需的载噪比(C/Neff)t arg et以及发射功率PTx。
(C/Neff)t arg et＝10log(Rb)+(Eb/N0)t arg et-Gencode+ΔIoT+m arg in (式.7)
PTx＝(C/Neff)t arg et+CLul+布尔兹曼常数 (式.8)
其中：f(ΔIoT)＝10log10(1+ΔIoT)。如果PTx高于用户设备最大发射功率PTx,max，则用户设备屏幕提示“需改善信道条件”，同时询问用户是否仍然发送消息，若用户仍坚持发送消息，则以最大发射功率发送。
如果PTx低于PTx,max，用户按PTx发送随机接入短消息。
步骤S107：若网络侧正确接收到用户设备的初始接入消息，发送确认回执；若用户设备需要进行功率调整，则产生相应的闭环功率控制命令，并将闭环功率控制命令告知用户设备；否则，不需要产生闭环功率控制命令，仅向用户设备反馈接收确认消息；
若网络侧的确认回执超时，用户则认为初始接入不成功，将以一定步长值逐步提高发射功率重新发送随机接入短消息，直到接入成功。
图3是本发明技术提供的用户设备上行开环功率控制方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤S201：当用户设备有发送上行业务的需求，且功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备测量当前网络侧发送的公共消息信道的平均信号功率水平<PRx,public>，并解析最新公共消息中的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT。
步骤S202：用户设备根据前一次上行发送信号对应的发射功率PTx,N-1来调整本次信号发射功率，计算公式如下：
PTx,N＝min{PTx,max,PTx,N-1+f(ΔIoT)-f(ΔPRx，public,ΔPTx，public)+TCP+f(Rb)}(式.9)
其中，PTx,N是当前用户设备发送上行信号所需的发射功率；
PTx,N-1是用户设备前一次发送上行信号对应的发射功率；
f(ΔIOT)＝[f(ΔIoTN)-f(ΔIoTN-1)]，是两次发送上行信号对应的上行干扰水平ΔIoT的差异；
是两次发送上行信号时对应的路径损耗差异；
TCP是闭环功率控制指示。若前一次通信中，网络侧没有发送包含TCP命令的回执消息或没有回执消息，则计算中取0；
f(Rb)＝10log10(Rb(N)/Rb(N-1))，表示两次发送上行信号时采用不同信息速率造成的功率差异。
在本发明实施例中，通过改进的功率控制方法，可以提高开环功率控制准确度，同时降低下行功率控制信令的开销，尤其适合下行容量受限的无线通信系统。
本领域普通技术人员可以理解，上述各实施例中的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来实现，上述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，上述的存储介质可以是ROM/RAM，磁盘，光盘等。
图6提供了本发明一种用户设备发射功率控制系统的结构示意图，该系统能够实现本发明上述方法实施例所提供的功率控制方法。如图6所示，该系统包括：
网络侧设备，用于向用户设备配置和发送开环功率控制和闭环功率控制参数。
用户设备，根据功率控制切换单元的指示决定发送消息的类型和相应的功率控制方法；并根据接收到网络侧设备下发的功率控制参数设置上行信号发射功率。
图4所示为本发明实施例提供的用户设备的结构示意图，该用户设备包括：下行信号测 量单元，功率控制参数接收单元，开环功率控制参数确定单元，闭环功率控制参数确定单元，定时器计数单元，信号发送单元。其中，下行信号测量单元，用于测量接收到的下行信号平均功率电平；功率控制参数接收单元，用于接收和解析网络侧设备下发的上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数，包括PTx，public，ΔIoT，系统下行业务负荷情况，TPC等；开环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算开环功率控制时对应的上行信号发射功率；闭环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算闭环功率控制时对应的上行信号发射功率；功率控制切换单元，用于判决开环功率控制和闭环功率控制的切换；信号发送单元，根据功率控制切换单元的判决结果，以及开环功率控制/闭环功率控制参数确定单元的计算结果，以合适的功率发送上行信号。
图5所示为本发明实施例提供的网络侧设备的结构示意图。该网络侧设备包括上行信号接收与解析单元，开环功率控制参数配置单元，闭环功率控制参数配置单元，控制参数发送单元。其中，上行信号接收与解析单元，用于网络侧设备接收用户设备发送的上行信号，基于接收到的总的上行信号功率估计上行干扰水平ΔIoT，以及测量随机接入信号质量作为确定闭环功率控制命令的输入条件。开环功率控制参数配置单元，用于为用户设备实时发送上行信号对应的上行开环功率控制参数，包括PTx，public，ΔIoT，系统下行业务负荷情况或定时器的时长配置；闭环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置相应的上行闭环功率控制命令TPC(Transmit Power Control)；控制参数发送单元，用于将开环功率控制参数配置单元和闭环功率控制参数单元配置的各组功率控制参数通知给所述用户设备，用于所述用户设备确定所述上行信号的发射功率。
需要特别说明的是，附图和相关描述只是为了说明本发明的原理，并非用于限定本发明的保护范围。例如，本发明实施例中的消息名称和实体可以根据网络的不同而有所变化，一些消息也可以省略。因此，凡这在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换，改进等均包含在本发明的保护范围内。虽然通过参照本发明的实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用户设备发射功率控制系统，其特征在于：包括网络侧设备和用户设备；
网络侧设备用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数，并将配置的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数发送给所述用户设备；
用户设备，用于接收网络侧设备配置的功率控制参数，并根据用户设备中的功率切换单元指示的功率控制模式，确定发送消息类型和相应的发射功率；其中功率控制切换单元有两种工作模式指示，开环功率控制模式和闭环功率控制模式；工作模式的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否发生切换共同决定；当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指示为闭环功率控制模式；当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切换单元指示为开环功率控制模式。
2.根据权利要求1所述的用户设备发射功率控制系统，其特征在于：所述网络侧设备装置包括：
上行信号接收单元，用于接收用户设备发送的信号；
开环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数；
闭环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的闭环功率控制参数；
控制参数发送单元，用于将开环功率控制参数配置单元和闭环功率控制参数单元配置的各组功率控制参数通知给所述用户设备，用于所述用户设备确定所述上行信号的发射功率。
3.根据权利要求1或2所述的用户设备发射功率控制系统，其特征在于：所述用户设备包括：
下行信号测量单元，用于测量接收到的下行信号功率电平和/或信号质量；
功率控制参数接收单元，用于接收和解析网络侧设备下发的上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数；
开环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算开环功率控制时对应的上行信号发射功率；
闭环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算闭环功率控制时对应的上行信号发射功率；
功率控制切换单元，用于判决开环功率控制模式和闭环功率控制模式的切换；
信号发送单元，根据功率控制切换单元的判决结果，以及开环功率控制/闭环功率控制参数确定单元的发射功率，发送上行信号。
4.一种用户设备发射功率控制方法，其特征在于：包括用户设备根据功率控制切换单元的指示决定用户设备发送消息的类型和相应的功率控制方法，分别为用户设备上行闭环功率控制方法和用户设备上行开环功率控制方法；其中：所述功率控制切换单元的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否发生切换共同决定；当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指示为闭环功率控制模式，当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切换单元指示为开环功率控制模式；
用户设备上行闭环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为闭环功率控制时，用户设备则认为上一次发送上行信号对应的相关信道及功率参数已失去时效性，在本次上行业务数据发送前需要先发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制来重新确定信道质量参数，然后再根据更新后的信道质量参数配置上行业务数据传输的发射功率；
用户设备上行开环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备发送上行业务数据的发射功率将根据前一次上行发射功率，用户设备测量到的当前下行信道质量变化，网络侧设备下发的开环功率控制命令，上行业务需求，以及用户设备发射功率能力多方面因素进行开环功率调整。
5.根据权利要求4所述的用户设备发射功率控制方法，其特征在于：定时器的时长配置为固定参数，或者由网络侧设备定期地通过下行链路将更新的定时器时长或者下行业务负荷播发给所有用户设备；
当用户设备成功完成一次上行信号发送时，就重启定时器；当定时器超时后，用户设备发送随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道，并重启定时器。
6.根据权利要求4所述的用户设备发射功率控制方法，其特征在于：用户设备上行闭环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S101：用户设备先测量一段时间Tmeas内接收到的网络侧设备发送的公共消息信道信号的平均功率水平<PRx,public>；
步骤S102：用户设备解析网络侧设备下发的公共消息，包括公共消息信道的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT指示；
步骤S103：用户设备根据测量到的<PRx,public>，解析到的公共消息信道的发射功率PTx，public，估计下行路径损耗PLdl；
PLdl＝-<PRx,public>+PTx,public+GTx,station+GRx,ue
其中：GTx,station是网络侧设备的发射天线增益；
GRx,ue是用户设备的接收天线增益；
步骤S104：用户设备根据下行路径损耗PLdl，估计上行路径损耗PLul；若通信系统为FDD模式，由于上行和下行链路使用不同频点的载波，这将造成上下行路损差异，需按下式进行修正：
PLul＝PLdl+Δpathloss
其中：Δpathloss为路径损耗修正值；
步骤S105：用户设备根据步骤S104得到的上行路径损耗PLul，估计上行端到端的耦合损耗CLul，采用下式计算：
CLul＝-GTx,ue+PLul-GRx,station
＝PTx,public-<PRx,public>+Δpathloss+(GRx,ue-GTx,ue)+(GTx,station-GRx,station)
其中：GRx,station是网络侧设备的接收天线增益；
GTx,ue是用户设备的发射天线增益；
步骤S106：用户设备根据要求的信息速率Rb和备余量margin，同时结合上行干扰水平ΔIoT，计算所需的载噪比(C/Neff)target以及发射功率PTx；
(C/Neff)target＝10log10(Rb)+(Eb/N0)target-Gencode+f(ΔIoT)+margin
PTx＝(C/Neff)target+CLul+布尔兹曼常数
其中：f(ΔIoT)＝10log10(1+ΔIoT)；
如果PTx高于用户设备最大发射功率PTx,max，则用户设备屏幕提示“需改善信道条件”，同时询问用户是否仍然发送消息，若用户仍坚持发送消息，则以最大发射功率发送；
如果PTx低于PTx,max，用户按PTx发送随机接入短消息；
步骤S107：若网络侧设备正确接收到用户设备的初始接入消息，发送确认回执；若用户设备需要进行功率调整，则产生相应的闭环功率控制命令，并将闭环功率控制命令告知用户设备；否则，不需要产生闭环功率控制命令，仅向用户设备反馈接收确认消息；
若网络侧的确认回执超时，用户则认为初始接入不成功，将以一定步长值逐步提高发射功率重新发送随机接入短消息，直到接入成功。
7.根据权利要求4所述的用户设备发射功率控制方法，其特征在于：用户设备上行开环功率控制方法的实现步骤包括：
步骤S201：当用户设备有发送上行业务的需求，且功率控制切换单元指示为开环功率控制时，用户设备测量当前网络侧设备发送的公共消息信道的平均信号功率水平<PRx,public>，并解析最新公共消息中的发射功率PTx，public和上行干扰水平ΔIoT；
步骤S202：用户设备根据前一次上行发送信号对应的发射功率PTx,N-1来调整本次信号发射功率，计算公式如下：
PTx,N＝min{PTx,max,PTx,N-1+f(ΔIoT)-f(ΔPRx，public,ΔPTx，public)+TCP+f(Rb)}
其中，PTx,N是当前用户设备发送上行信号所需的发射功率；
PTx,N-1是用户设备前一次发送上行信号对应的发射功率；
f(ΔIOT)＝[f(ΔIoTN)-f(ΔIoTN-1)]，是两次发送上行信号对应的上行干扰水平ΔIoT的差异；
是两次发送上行信号时对应的路径损耗差异；
TCP是闭环功率控制指示；若前一次通信中，网络侧设备没有发送包含TCP命令的回执消息或没有回执消息，则计算中取0；
f(Rb)＝10log10(Rb(N)/Rb(N-1))，表示两次发送上行信号时采用不同信息速率造成的功率差异。
CN201510602840.XA 2015-09-21 2015-09-21 一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法 Active CN105307254B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510602840.XA CN105307254B (zh) 2015-09-21 2015-09-21 一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510602840.XA CN105307254B (zh) 2015-09-21 2015-09-21 一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105307254A CN105307254A (zh) 2016-02-03
CN105307254B true CN105307254B (zh) 2018-11-02

Family

ID=55203873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510602840.XA Active CN105307254B (zh) 2015-09-21 2015-09-21 一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105307254B (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107040865B (zh) * 2016-02-04 2021-11-23 北京三星通信技术研究有限公司 一种v2x通信中的功率控制方法和设备
US10278088B2 (en) * 2016-07-22 2019-04-30 Qualcomm Incorporated Channel estimation enhancement
EP3554149B1 (en) 2016-12-13 2020-11-25 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Uplink power control method and device
US10555263B2 (en) * 2017-01-05 2020-02-04 Futurewei Technologies, Inc. Uplink signal transmit power control
WO2018167864A1 (ja) * 2017-03-15 2018-09-20 三菱電機株式会社 無線端末と無線端末の送信電力制御方法、および無線基地局
CN107333336B (zh) * 2017-06-19 2020-11-10 上海华为技术有限公司 一种在随机接入信道上发送前导序列的方法、基站及终端
CN109462856A (zh) * 2017-09-06 2019-03-12 中国移动通信有限公司研究院 获取rsrp的方法及网络侧设备
BR112019021143A2 (pt) * 2018-01-19 2020-05-12 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Método de controle de potência, e dispositivo terminal
CN112005585B (zh) * 2018-04-23 2024-06-04 高通股份有限公司 用于通信系统的网络辅助式功率节省技术
CN112203295A (zh) 2019-07-08 2021-01-08 索尼公司 电子装置、无线通信方法和计算机可读介质
US11032724B2 (en) 2019-07-10 2021-06-08 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg System and method for optimizing signal path calibration
WO2021026910A1 (zh) * 2019-08-15 2021-02-18 Oppo广东移动通信有限公司 一种功率调整方法及装置、终端
CN112399541B (zh) * 2019-08-16 2022-08-09 华为技术有限公司 适用于非地面网络的上行功率控制方法及装置
CN111083773A (zh) * 2019-10-12 2020-04-28 中兴通讯股份有限公司 功率控制的方法及装置、上行传输的发送方法及装置
CN111405391A (zh) * 2020-02-18 2020-07-10 深圳市普威技术有限公司 提高通信设备通信质量的方法、装置和通信设备
CN111343609B (zh) * 2020-02-28 2022-09-02 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 无人机测控链功率和速率联合控制方法
CN111447001B (zh) * 2020-03-09 2021-12-28 航天行云科技有限公司 终端设备的上行功率控制方法以及装置
CN111511004B (zh) * 2020-04-15 2024-05-14 北京星网锐捷网络技术有限公司 一种功率控制方法、装置及计算机设备、存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1893302A (zh) * 2005-07-08 2007-01-10 华为技术有限公司 一种无线通信系统中的功率控制方法、系统和装置
CN201167319Y (zh) * 2007-03-07 2008-12-17 美商内数位科技公司 用于控制移动站上行链路功率的无线发射接收单元
CN101621316A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 大唐移动通信设备有限公司 一种实现发射功率控制的系统及方法
CN101835253A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 中兴通讯股份有限公司 Td-scdma系统中ue侧上行功控的装置及方法
CN103974399A (zh) * 2007-03-07 2014-08-06 交互数字技术公司 用于控制wtru的传输功率的方法及wtru

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2080282B1 (en) * 2006-10-03 2019-11-27 InterDigital Technology Corporation Combined open loop/closed loop (cqi-based) uplink transmit power control with interference mitigation for e-utra

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1893302A (zh) * 2005-07-08 2007-01-10 华为技术有限公司 一种无线通信系统中的功率控制方法、系统和装置
CN201167319Y (zh) * 2007-03-07 2008-12-17 美商内数位科技公司 用于控制移动站上行链路功率的无线发射接收单元
CN103974399A (zh) * 2007-03-07 2014-08-06 交互数字技术公司 用于控制wtru的传输功率的方法及wtru
CN101621316A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 大唐移动通信设备有限公司 一种实现发射功率控制的系统及方法
CN101835253A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 中兴通讯股份有限公司 Td-scdma系统中ue侧上行功控的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105307254A (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105307254B (zh) 一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法
US10939386B2 (en) Method and device for determining transmission power, and terminal and storage medium
KR101604560B1 (ko) 통신 시스템에서의 자원 할당
US8929227B2 (en) Method and apparatus for controlling uplink transmission power in wireless communication system
EP2352342A1 (en) Enhanced uplink power control based on interference management and transmission quality control
CN103582099A (zh) 一种上行功率控制方法、终端及基站
US8594719B2 (en) Apparatus and method for controlling transmission power in wireless communication system
JP2016538764A (ja) アップリンク電力制御方法及び装置
WO2018197930A1 (en) Method and apparatus for uplink power control
CN114189269B (zh) 一种智能中继器的上下行功率控制方法及装置
CN106941714B (zh) 功率控制方法、装置及基站
JP5357949B2 (ja) 無線通信システムでの複合型開ループ／閉ループ電力制御
KR20120006259A (ko) 이동 통신 시스템에서 업링크 송신 전력 상태 보고 장치 및 방법
CN111565445A (zh) 一种基站对终端进行资源调度及功率控制的方法和设备
WO2015042942A1 (zh) 上行功率控制方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 410073 Hunan province Changsha Kaifu District, Deya Road No. 109

Patentee after: National University of Defense Technology

Address before: 410073 Hunan province Changsha Kaifu District, Deya Road No. 109

Patentee before: NATIONAL University OF DEFENSE TECHNOLOGY

CP01 Change in the name or title of a patent holder
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20160203

Assignee: Hunan Institute of advanced technology

Assignor: National University of Defense Technology

Contract record no.: X2022430000006

Denomination of invention: A user equipment transmit power control system and control method thereof

Granted publication date: 20181102

License type: Common License

Record date: 20220809

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract