CN108712776A - 用于传送功率控制的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于传送功率控制的方法与装置。波束形成技术将在5GNR系统中的上行与下行方向被采用，以减少千兆赫兹频率区域中的急剧路径损耗的影响。然而，由于波束成形的缘故，即便在上下行都采用相同的载波频率，但在上下行方向所测得的路径耗损仍会不同，这是因此时的天线增益已不再如LTE/LTE‑A系统中一般，为单位增益。有鉴于此，本发明的实施例提供用于处理上行传送功率控制的机制的方法与装置。

Description

用于传送功率控制的方法与装置
技术领域
本发明涉及传送功率控制，尤其涉及在次世代蜂窝式通信系统，例如5G新空中接口(New Radio)系统，用以执行传送功率控制的方法与装置。
背景技术
路径耗损(path loss)是指电磁信号在传送器与接收器之间传递时，发生衰减的现象，其可由下列的式子来说明：
其中，Pt与r分别代表传送与接收功率，而t与r分别代表以线性数值表示的传送与接收天线增益，λ为波长，以及为传送器与接收器之间的距离。观察以上的式子可知，只要传送器与接收器都使用单位增益(unity-gain)以及全向性天线(omnidirectionalantenna)，则传送器与接收器之间的路径耗损仅与波长(wavelength)有关。换句话说，只要上行与下行通信的操作频率差距不大时，路径耗损的量“PL”在上行与下行方向中可以被当作相同。这样的假设适用于绝大多数现有的蜂窝式通信系统，包含长期演进技术(LongTerm Evolution，LTE)与进阶长期演进技术(Long Term Evolution Advanced，LTE-A)，在这类系统中，用户设备(user equipment)藉由测量一个已知的蜂窝网专用(cell-specific)参考信号被接收时的衰减，从而估计出路径耗损。之后，当进行上行传输时，用户设备将增加相同于路径耗损的量于传输功率中，以弥补路径耗损。
在蜂窝式通信系统中，上行功率控制是一种使用于用户设备，调整发射至基站的功率，使其维持在期望电平的技巧。上行功率控制的目的相当多样，包含有补偿上述的路径耗损、降低对于其他用户设备的干扰、保证一定的传输错误性能、以及降低功耗等。在LTE/LTE-A系统中，上行功率控制的机制同时包含有一开回路(open-loop，OL)成分以及一闭回路(closed-loop，CL)成分。关于上行功率控制的机制的进一步细节，可以参阅公开文件：““Physical Layer Procedures，”3GPP TS 36.213，V14.1.0，2017-01”。
在5G NR系统中，已经决议上行功率控制机制将同时支持：基于路径耗损估计的开回路部分，以及基于网络信令(network signaling)的闭回路部分。大抵来说，5G NR系统重复使用了许多LTE/LTE-A中的设计理念，但也引入了一些新的特征。有些特征，包含支持不同物理层参数(numerologies)、不同上行波形(UL waveforms)以及波束成形为基础的系统接入等，可能会对LTE/LTE-A系统中定义的上行功率控制机制造成冲击。
不同的物理层参数架构将会被5G NR系统所支持，包含不同的子载波频率间隔(subcarrier frequency spacing)以及不同的OFDM符元持续时间(symbol duration)。调度单元(scheduling unit)被定义为用于为用户设备调度一个下行或一个上行传输的最小时间频率资源。调度单元中的资源元素的数量在不同的参数架构下预计将会一致。5G NR系统支持用于上行传输的离散傅立叶变换(DFT)扩展OFDM与循环前缀(CP)OFDM。
5G NR系统将支持从数个MHz到高达60GHz的载波频率范围。正如在路径损耗公式中可见的，路径损耗随着波长的减小而恶化，或者等同地随着载波频率的增加而恶化。因此，对于配置在接近60GHz频率范围的5G NR系统，路径损耗的影响对系统设计来说是一个巨大的挑战。可以达到高传送天线增益以及高接收天线增益，或者是波束成形增益的天线阵列，在5G NR系统中一开始就被被提出，且作为建构区块来支持。这意味着基本系统信息以及蜂窝网专用的参考信号都是使用天线增益大于1的波束形成信号在下行和上行方向上传输的。
发明内容
本发明的目的在于提供可用在次世代蜂窝式通信系统(如：例如5G NR系统)中，决定与进行上行传送功率控制的方法与装置。由于次世代蜂窝式通信系统采用了波束成形技术，因此，本发明的实施例通过对天线设置中的天线增益进行计算，以决定上行传送功率。
根据一实施例，本发明提供一种用于一用户设备中执行上行传送功率控制的方法，包含：从一基站接收包含有至少一天线设置的一控制讯息；基于至少该控制讯息，决定至少一上行信号的一上行传送功率；以及以所决定的该上行传送功率将该至少一上行信号传送给该基站。
根据一实施例，本发明提供一种用户设备，该用户设备包含：一通信接口单元、一存储单元以及一处理电路。该通信接口单元用以从一基站，接收包含至少有一天线设置的一控制信息。该存储单元用以存储一程序代码。该处理电路用以执行该程序代码，以基于至少该控制信息，决定至少一上行信号的一上行传送功率，其中该通信接口单元用于使用所决定的上行传送功率，将该至少一上行信号传送至该基站。
附图说明
图1为本发明无线通信系统10的一实施例的架构图。
图2为本发明通信装置20的一实施例的架构图。
图3绘示用户设备与基站在上行与下行传输的天线设置中的增益。
【符号说明】
10 无线通信系统
20 通信装置
200 处理电路
210 存储单元
214 程序代码
220 通信接口单元
具体实施方式
图1是本发明线通信系统10的一实施例的示意图。无线通信系统10大致上由一网络和多个通信装置组成。网络和一通信装置之间可以透通过一个或多个授权频段(licensed band)和/或免执照频段(unlicensed band)的一个或多个载波相互通信。在图1中，网络与通信装置只是简单地用来解释无线通信系统10的架构。实际上，网络可以是包括至少一个演进节点(evolved eNB)的演进式通用陆地无线接入网络(evolved UTRAN，E-UTRAN)、和/或一次世代节点(next-generation NB，gNB)、和/或是LTE系统、LTE-A系统、或者LTE-A系统的演进(例如：5G NR系统)中的至少一个中继(relay)。eNB或中继可以被称为基站。
图2为本发明的通信装置20的一实施例的架构图。通信装置20可能为一用户设备(user equipment)或是如图1所示的网络，但并不限于此。通信装置20可能包含一处理手段200，(例如微处理器，或者是特殊应用集成电路(Application-specific integratedcircuit，ASIC))、一存储单元210以及一通信界面单元220。存储单元210可能为任何可存储一程序代码214的数据存储装置，并可为处理手段200所接入。存储单元210的范例包括(但不限于)：用户身份模块(subscriber identity module，SIM)、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、快闪存储器、随机存取存储器(random-access memory，RAM)、硬盘和光学数据存储装置。通信接口单元220较佳地为无线电收发器，并且可以根据处理装置200的处理结果传送和接收无线信号。程序代码214可以由上述任何解决方式来实现，并且可能存储在存储装置210中，并在处理装置200中执行。
为了决定传送功率，基站使用一第一传送天线设置，传送一下行参考信号至用户设备，从而进行路径耗损测量，第一传送天线设置的增益在此后以表示。用户设备使用一第一接收天线设置接收该下行参考信号，第一接收天线设置的增益在此后以表示。再者，用户设备使用一第二传送天线设置与一上行功率控制公式，传送一上行信号至基站，第二传送天线设置的增益在此后以表示。用户设备使用该上行功率控制公式来决定用以传送该上行信号的上行传送功率。决定该上行功率控制公式的流程将在后续的内文中解释。基站使用一第二接收天线设置来接收该上行信号，第二接收天线设置的增益在此后以表示。图3绘示出上述的天线设置关系。进一步来说，天线设置可能包含至少一波束成形设置(beamforming configuration)，和/或一波束成形信号设置(beamformed signalconfiguration)。在一实施例中，波束成形信号设置可能包含一波束成形上行参考信号(beamformed UL reference signal)的一设置，或者是一波束成形上行参考信号的一指标(index)。再者，在一实施例中，该波束成形上行参考信号的该指标可能是一探测参考信号资源指标(sounding reference signal resource index，SRI)。
在以下的叙述中，天线增益都会以dB刻度(dB scale)来表示。例如，代表该第一传送天线设置的增益的线性值，则另外，此处也不排除该第一传送天线设置与该第二接收天线设置相同。换句话说，基站使用相同天线设置，以传送该下行参考信号至用户设备，并且接收由用户设备发出的上行信号。在此例中，假设同样地，亦不排除该第二传送天线设置与该第一接收天线设置相同。故在此例中，用户设备使用相同的天线设置，以接收由基站发出的该下行参考信号，并且传送该上行信号给基站，因此，
上行传送功率可基于一闭回路(closed-loop，CL)功率控制参数、一开回路(open-loop，OL)功率控制参数以及路径耗损参数所决定。这些参数相关于基站与用户设备的天线设置中的传送天线增益以及接收天线增益。在通信过程中，基站可能会通过发送控制信息给用户设备，从而告知用户设备目前进行中的通信所使用的天线增益。据此，用户设备根据天线设置，决定开回路功率控制参数、闭回路功率控制参数以及路径耗损参数，从而进一步决定上行传送功率。或者是，基站可能会直接地根据天线设置，决定闭回路功率控制参数、开回路功率控制参数以及路径耗损参数，并且传送一个包含已决定的参数的控制讯息给用户设备。如此一来，用户设备便可根据基站所决定以及传送的参数来决定上行传送功率了。
如上所述，基站以及用户设备可能包含图2所示，存储有程序代码214的存储装置，并且可能还包含处理电路200。当程序代码214被处理电路200所执行时，用户设备或基站便会决定以上所述的参数。据此，用户设备决定上行传送功率，以及对通信接口单元220进行一上行传送功率控制。
使用动态信令进行闭回路控制
在一实施例中，基站或者是用户设备，将计算第一传送天线设置的增益与第二接收天线设置的增益之间的差值，例如，此计算可由基站直接完成，因为基站一般会替用户设备决定天线设置。或者是，在用户设备接收到基站所传送的控制讯息之后，用户设备得知天线设置，便可进行计算。
基站或用户设备在决定一第一闭回路(CL)功率控制参数时，会考虑上至少上述的增益差值。在一实施例中，基站或用户设备会藉由假定该第一传送天线设置与该第二接收天线设置皆为单位增益，来进行这个计算。之后，基站或用户设备将计算一第二CL功率控制参数，其中，计算该第二CL功率控制参数的方式类似于文件：““Physical LayerProcedures，”3GPP TS 36.213，V14.1.0，2017-01”for LTE/LTE-A systems中的介绍，除此之外，该第二CL功率控制参数的计算也使用了单位增益的设定。最后，基站或用户设备将该增益差值与该第二CL功率控制参数结合，从而得到该第一CL功率控制参数。
若CL功率控制参数由基站所决定，则基站在一下行控制信号中，使用动态信令(dynamic signaling)将CL功率控制参数传送给用户设备。用户设备在接收到该下行控制信号后，依照该下行控制信号中的该第一CL功率控制参数，调整用以传送该上行信号的上行传送功率。在一实施例中，用户设备按照以下的上行功率控制公式来决定上行功率：
其中CMAX，c(i)为该上行信号的传送功率上限，其中这个功率上限考虑了其它可能同时进行且具有较高优先权的上行传输(例如，上行控制信号)，为基站所传送的该下行控制信号中的该第一CL功率控制参数(也可由用户设备自行决定)，剩余参数的作用则相似于文件：““Physical Layer Procedures，”3GPP TS 36.213，V14.1.0，2017-01”中的定义，请参照。
该第一CL功率控制参数可能具有累计性(accumulative)，亦即，用户设备在调整上行功率时，会将当前的上行传送功率与从基站所传来的动态下行控制信号内的该第一CL功率控制参数(也可能由用户设备自行决定)相加。或者是，该第一CL功率控制参数可能为绝对的(absolute)，亦即，用户设备在调整上行功率时，会忽略先前接收到的CL功率控制参数，以及使用当前接收到的CL功率控制参数。
在一实施例中，用户设备可能具有不同的暂存器，用以分别针对不同的天线设置，记录该第一CL功率控制参数的累计值。其中，每一个暂存器可能保存相关于一特定天线设置的该第一CL功率控制参数的累计值。当该天线设置改变时，用户设备可能会从一个不同暂存器中读取其中的累计值，从而决定上行传送功率。
使用较高阶信令进行开回路控制
在一实施例中，基站或用户设备计算该第一传送天线设置的增益与该第二接收天线设置之间的一增益差值，亦即，类似于该闭回路功率控制参数的决定，此计算可由基站直接完成，因为基站一般会替用户设备决定天线设置。或者是，在用户设备接收到基站所传送的控制讯息之后，用户设备得知天线设置，便可进行计算。
基站或者用户设备在决定用户设备的一第一用户设备专用(UE-specific)开回路(open-loop，OL)功率控制参数时，会将至少该增益差值纳入考虑。在一实施例中，基站或用户设备，藉由假定该第一传送天线设置与该第二接收天线设置皆为单位增益，来进行这个计算。之后，基站或用户设备计算一第二用户设备专用OL功率控制参数，其中，计算该第二用户设备专用OL功率控制参数的方式类似于文件：““Physical Layer Procedures，”3GPPTS 36.213，V14.1.0，2017-01”for LTE/LTE-A systems中的介绍，其中，该第二用户设备专用OL功率控制参数的计算也使用了单位增益的假设。最后，基站或用户设备将该增益差值与该第二用户设备专用OL功率控制参数结合，从而得到该第一用户设备专用OL功率控制参数。
若OL功率控制参数由基站所决定，则基站，使用一较高阶信令(higher layersignaling)将该用户设备专用OL功率控制参数传送给用户设备。用户设备在接收到该较高阶信令，依照该第一用户设备专用OL功率控制参数，调整用以传送该上行信号的上行传送功率。在一实施例中，用户设备按照以下的上行功率控制公式来决定上行功率：
其中为该基站所传送的较高阶信令中的该第一用户设备专用OL功率控制参数(也可由用户设备自行决定)，其余的参数的作用相似于文件““Physical Layer Procedures，”3GPP TS 36.213，V14.1.0，2017-01”的定义。
基站与用户设备均计算天线增益差值1
在一实施例中，用户设备计算该第二传送天线设置的增益与该第一接收天线设置的增益之间的一第一增益差值，亦即，基站计算该第一传送天线设置的增益与该第二接收天线设置的增益之间的一第二增益差值，亦即，之后，基站使用至少该第二增益差值，计算一CL功率控制参数。基站在一下行控制信号中使用动态信令，将该CL功率控制参数传送给用户设备。用户设备接收该下行控制信号，并且使用至少该第一增益差值，以及该下行控制信号中的CL功率控制参数，决定上行功率控制公式。在一实施例中，用户设备的上行功率控制公式为：
其中为基站所传送的该下行控制信号中的CL功率控制参数，以及为用户设备所计算的该第一增益差值。之后，用户设备按上行功率控制公式，决定上行信号的上行传送功率。
基站与用户设备均计算天线增益差值2
在一实施例中，用户设备计算该第二传送天线设置的增益与该第一接收天线设置的增益之间的一第一增益差值，亦即，基站计算该第一传送天线设置的增益与该第二接收天线设置的增益之间的一第二增益差值，亦即，之后，基站使用至少该第二增益差值，计算一用户设备专用OL功率控制参数。基站使用一较高阶信令，将该用户设备专用OL功率控制参数传送给用户设备。用户设备接收该较高阶信令，并且使用至少该第一增益差值，以及该较高阶信令中的该用户设备专用OL功率控制参数，决定该上行功率控制公式。在一实施例中，用户设备的上行功率控制公式为：
其中，由基站所传送的该较高阶信令中的该用户设备专用OL功率控制参数，以及是由用户设备所计算出的第一增益差值。之后，用户设备按上行功率控制公式，决定上行信号的上行传送功率。
根据本发明的不同实施例，以上所述的“上行信号”可以是一般的用户数据、上行参考信号，或者是上行控制信号。再者，用户设备也可使用上述的上行功率控制公式，计算出上行功率，并传送一功率余量报告(power headroom report)给基站，向基站告知，使用上述的上行功率控制公式进行上行传输后的剩余可用功率。
总结来说，本发明所公开的实施例提供了，在下一代蜂窝式通信系统中，如5G新空中接口系统，为用户设备决定上行功率控制的方法。由于次世代的蜂窝式通信系统使用波束成形技术，因此，本发明公开的实施例将传送与接收天线增益的相关计算，引入到上行传送功率控制的决定方式中。
说明书中所提到的“一实施例”或者“一范例”，代表该实施例或范例中描述的特定特征、结构或特性，存在于本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书不同段落中的“一实施例”或者“一范例”并不一定代表相同的实施例或范例。此外，特定特征，结构或特性可以在一个或多个实施例或范例中以任何合适的组合或者是子组合的形式而结合。此外，应当理解的是，本说明书提供的附图旨在向本领域技术人员进行解释，且附图不是按照实体所比例绘制的。
此外，说明书内文给出的任何范例或者阐释，不应被其中使用的任何词汇所限制或者定义。相反地，这些范例或阐释应当被认为是针对一个特定实施例进行描述的，并且仅作为说明。本领域的通常技术人员将可理解，这些范例或阐释使用的任何词汇将可涵盖在本说明书中其他地方给出的其他实施例。其中，用以指出这些非限制性范例的用词包括但不限于：“例如”、“如”、“举例来说”、“在一个实施例中”以及在“在一范例中”。
说明书内的流程图中的流程和方块示出了基于本发明的各种实施例的系统、方法和计算机软件产品所能实现的架构，功能和操作。在这方面，流程图或功能方块图中的每个方块可以代表程序代码的模块，区段或者是部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。另外，功能方块图和/或流程图中的每个方块，以及方块的组合，基本上可以由执行指定功能或动作的专用硬件系统来实现，或专用硬件和计算机程序指令的组合来实现。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该介质可以使计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作，使得存储在计算机可读介质中的指令，实现流程图和/或功能方块图中的方块所指定的功能/动作。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种用于用户设备(user equipment)中执行上行传送功率控制的方法，包含：
从基站接收包含有至少一天线设置的控制讯息；
基于至少该控制讯息，决定至少一上行信号的上行传送功率；以及
以所决定的该上行传送功率将该至少一上行信号传送给该基站。
2.如权利要求1所述的方法，还包含：
从该基站接收下行参考信号，以基于该天线设置进行路径耗损测量；以及
基于至少该控制讯息以及该路径耗损测量，决定该至少一上行信号的该上行传送功率。
3.如权利要求1所述的方法，其中该天线设置包含至少一波束成形设置(beamformingconfiguration)，和/或波束成形信号设置(beamformed signal configuration)。
4.如权利要求3所述的方法，其中该波束成形信号设置包含波束成形上行参考信号的设置或者波束成形上行参考信号的指标(index)。
5.如权利要求4所述的方法，其中该波束成形上行参考信号的该指标为探测参考信号资源指标(sounding reference signal resource index，SRI)。
6.如权利要求1所述的方法，其中决定该上行传送功率的步骤又包含有以下至少一步骤：
根据该天线设置决定闭回路(closed loop)功率控制参数；
根据该天线设置决定开回路(open loop)功率控制参数；以及
根据该天线设置决定路径耗损参数。
7.如权利要求6所述的方法，其中决定该闭回路功率控制参数的步骤包含：
根据该天线设置，计算该基站的传送天线增益与接收天线增益之间的增益差值；
假定该基站的该传送天线增益与该接收天线增益为单位增益，以决定第二闭回路功率控制参数；以及
结合该基站的该传送天线增益与该接收天线增益之间的该增益差值，以及该第二闭回路功率控制参数，从而得到第一开回路功率控制参数。
8.如权利要求7所述的方法，其中决定该上行传送功率的步骤包含：
根据该天线设置，决定该用户设备的接收天线增益与传送天线增益之间的增益差值；以及
根据所决定的闭回路功率控制参数与该用户设备的该接收天线增益与该传送天线增益之间的该增益差值，决定该上行传送功率。
9.如权利要求6所述的方法，其中决定该开回路功率控制参数的步骤包含：
根据该天线设置，计算该基站的传送天线增益与接收天线增益之间的增益差值；
假定该基站的该传送天线增益与该接收天线增益为单位增益，以决定第二用户设备专用开回路功率控制参数；以及
结合该基站的该传送天线增益与该接收天线增益之间的该增益差值，以及第二用户设备专用开回路功率控制参数，从而得到第一用户设备专用开回路功率控制参数。
10.如权利要求9所述的方法，其中决定该上行传送功率的步骤包含：
根据天线设置，决定该用户设备的接收天线增益与传送天线增益之间的增益差值；以及
根据所决定的开回路功率控制参数与该用户设备的该接收天线增益与该传送天线增益之间的该增益差值，决定该上行传送功率。
11.一种用户设备，包含：
通信接口单元，用以从基站，接收包含至少有天线设置的控制信息；
存储单元，用以存储程序代码；以及
处理电路，用以执行该程序代码，以基于至少该控制信息，决定至少一上行信号的上行传送功率，其中该通信接口单元用于使用所决定的上行传送功率，将该至少一上行信号传送至该基站。
12.如权利要求11所述的用户设备，其中该通信接口单元还用于从基站接收下行参考信号，以基于该天线设置进行路径耗损测量；以及该处理电路执行该程序代码，从而进一步基于至少该控制讯息以及该路径耗损测量，决定该至少一上行信号的该上行传送功率。
13.如权利要求11所述的用户设备，其中该天线设置包含至少一波束成形设置，和/或波束成形信号设置。
14.如权利要求13所述的用户设备，其中该波束成形信号设置包含波束成形上行参考信号的设置或者波束成形上行参考信号的指标。
15.如权利要求14所述的用户设备，其中该波束成形上行参考信号的该指标为探测参考信号资源指标。
16.如权利要求11所述的用户设备，其中该处理电路用以执行该程序代码，从而进一步进行以下步骤：
根据该天线设置，决定闭回路功率控制参数；
根据该天线设置，决定开回路功率控制参数；以及
根据该天线设置，决定路径耗损参数。
17.如权利要求16所述的用户设备，其中该处理电路用以执行该程序代码，从而进一步进行以下步骤：
根据该天线设置，计算该基站的传送天线增益与接收天线增益之间的增益差值；
假定该基站的该传送天线增益与该接收天线增益为单位增益，以决定第二闭回路功率控制参数；以及
结合该基站的该传送天线增益与该接收天线增益之间的该增益差值，以及该第二闭回路功率控制参数，从而得到第一开回路功率控制参数。
18.如权利要求17所述的用户设备，其中该处理电路用以执行该程序代码，从而进一步进行以下步骤：
根据该天线设置，决定该用户设备的接收天线增益与传送天线增益之间的增益差值；以及
根据所决定的闭回路功率控制参数与该用户设备的该接收天线增益与该传送天线增益之间的该增益差值，决定该上行传送功率。
19.如权利要求17所述的用户设备，其中该处理电路用以执行该程序代码，从而进一步进行以下步骤：
根据该天线设置，计算该基站的传送天线增益与接收天线增益之间的增益差值；
假定该基站的该传送天线增益与该接收天线增益为单位增益，以决定第二用户设备专用开回路功率控制参数；以及
结合该基站的该传送天线增益与该接收天线增益之间的该增益差值与该第二用户设备专用开回路功率控制参数，以得到第一用户设备专用开回路功率控制参数。
20.如权利要求19所述的用户设备，其中，该处理电路用以执行该程序代码，从而进一步进行以下步骤：
根据该天线设置，决定该用户设备的接收天线增益与传送天线增益之间的增益差值；以及
根据所决定的闭回路功率控制参数与该用户设备的该接收天线增益与该传送天线增益之间的该增益差值，决定该上行传送功率。
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