CN1112818C - 蜂窝移动通信系统中前向功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

一种蜂窝移动通信系统中的前向功率控制方法。在蜂窝系统中，基站经无线电通信线路为移动台服务，基站从移动台接收关于前向链路的质量的信息，控制前向链路的发送功率。如果由于前向链路的质量降质而在一周期内没有收到关于前向链路的质量的信息，则基站改变前向功率控制的参数，并增加前向链路的发送功率的数字增益。然后，考虑基站的固定总发送功率，基站更迅速地降低发送功率的数字增益。

Description

蜂窝移动通信系统中前向功率控制的方法

技术领域

本发明涉及蜂窝移动通信系统，尤其涉及控制前向链路的发送功率的方法，用于当前向链路的质量恶化时减少掉线率(rate of dropped calls)。

背景技术

在码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统中，覆盖范围被分为多个小区，每个小区有一关联的基站(BS)。这些BS由一移动交换中心(MSC)控制，以便当用户从一个小区移动到另一个相邻小区时，用户可以继续通话。

图1示出传统的蜂窝移动通信系统的构造。如所示，蜂窝系统包括BS200、300和400，给移动台(MS)100提供移动通信服务(MSC)；和移动交换中心(MSC)，将BS200、300和400连接到公共交换电话网(PSTN)600。

在图1所示的蜂窝系统中，前向链路是从基站到移动台。反向链路是从移动台到基站。

基站和移动台以8kbps的数据速率在20ms时长的帧中发送话音信号或控制信号。每帧有差错校验位，例如，循环冗余校验(CRC)。

移动台在从基站收到的前向帧中检验差错校验位，确定前向帧是否有差错。移动台将关于前向链路的质量的信息发送给基站。该信息通常包括接收到的前向帧的总数目和有差错的前向帧的数目。该信息以功率测量报告消息(PMRM)的形式，被定期地送出，然而如果有差错的前向帧的数目超过坏帧的阈值，PMRM就不定期地送出。

基站根据收到的前向链路质量的信息，调整前向发送功率的数字增益。上述过程被称为前向功率控制。

图2是示出现有技术的前向功率控制方法的功率增益图。水平轴表示时间，垂直轴表示数字增益，用于控制前向链路中基站到移动台的发送功率。

如图2所示，当建立一个与移动台的呼叫时，数字增益初始设定为标称增益。然后基站开始逐渐降低数字增益。在时间间隔I10中，在每个慢降时间“SLOW_DOWN_TIME”内基站降低的数字增益量为慢降变化量“SLOW_DOWN_DELTA”。

在该过程被重复预定次数(图2中是3次)后，如果没有从基站收到PMRM，则在时间间隔I20中，在每个快降时间“FAST_DOWN_TIME”内基站降低的发送功率的数字增益量为快降变化量“FAST_DOWN_DELTA”。如果数字增益降到低于预定最小增益，则数字增益保持在预定最小增益。

移动台不断地检验从基站收到的前向帧，确定是否前向帧有差错，即是否该帧是坏帧。然后移动台定期地或者在前向坏帧的数目达到坏帧的预定阈值，即PWR_REPT_THRESH的任何时候，通过PMRM通知基站收到的前向帧的数目和坏前向帧的数目。

如果在慢降过程或快降过程中通过反向链路收到了PMRM，则基站使用在功率测量报告消息中的前向帧的总数目和坏前向帧的数目，来计算前向链路的帧差错率(FER)。

如果计算的前向帧差错率等于或超过前向帧差错率的预定阈值，即FER_THRESHOLD，则基站在P10将发送功率的数字增益增加“大升变化量”(big up delta)。

然后基站再开始慢降过程。当收到下一PMRM时，再次计算FER。如果计算的前向帧差错率没超过FER_THRESHOLD，则基站在P20将发送功率的数字增益增加“小升变化量”(small up delta)。

每当数字增益增加“大升变化量”或“小升变化量”的时候，基站再次根据慢降过程和快降过程降低数字增益。

如上所述，每当从移动台收到功率测量报告消息的时候，基站根据在功率测量报告消息中的信息来增加发送功率的数字增益。

如果不考虑前向功率控制而使前向链路的质量降质，则移动台可能收到有差错的几个前向帧。如图3所示，如果由移动台收到12个连续坏帧，则移动台在P1停止输出发送功率，进入OFF(关闭)模式。

如果在后面的5秒内没有收到2个好帧，则移动台在P2释放呼叫。如果移动台在OFF模式中(在P1和P2之间)收到2个连续的好帧，则移动台重新开始输出发送功率，并返回ON(开启)模式。

如果移动台停止输出发送功率且不通过反向链路发送任何信息，则基站不能收到任何有关前向链路的帧差错率的功率测量报告消息，不能执行正常的前向功率控制。因此，基站必须等待移动台重新开始输出发送功率。

换句话说，如果移动台连续收到坏帧且停止输出，则基站不能收到有关前向链路的质量的信息。在这种情况下，基站确定前向链路没有差错，继续降低数字增益。因此，前向链路的质量变坏，导致掉线。

在整个说明书中，除了上下文需要其它解释外，词“包括”将被理解为意味着包括所说的整数或整数组，但并不排除其它的任何的整数或整数组。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于蜂窝移动通信系统中的前向功率控制的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)在基站和移动台之间建立呼叫，从所述基站在前向链路上以标称增益作为数字增益发送到所述移动台；

(b)以每个“第一时间间隔”将所述数字增益降低“第一降变化量”；

(c)如果没有从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息且步骤(b)重复了预定数目的次数，则以每个“第二时间间隔”将所述数字增益降低“第二降变化量”；

(d)如果所述步骤(b)或(c)导致数字增益小于预定最小值，则保持数字增益在预定最小值；

(e)在从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息时，从所述信息计算前向链路的帧差错率，并将所述计算的帧差错率与预定阈值相比较；

(f)如果计算的帧差错率不小于预定阈值，则将数字增益增加“第一升变化量”，并返回到步骤(b)；

(g)如果计算的帧差错率小于预定阈值，则将数字增益增加“第二升变化量”，并返回到步骤(b)，其中所述“第二升变化量”小于所述“第一升变化量”；

(h)如果所述步骤(f)或(g)导致数字增益大于预定最大值，则设定数字增益为预定最大值；和

(i)如果在预定周期内没有收到有关所述前向链路的质量的信息，则将所述数字增益增加“第三升变化量”，其中所述“第三升变化量”大于所述“第一升变化量”。

最好，所述“第二降变化量”大于所述“第一降变化量”，所述第二时间间隔小于所述第一时间间隔。

最好，所述方法还包括以下步骤：

(j)在所述步骤(i)后，以每个“第三时间间隔”将所述数字增益降低所述“第一降变化量”，其中，所述第三时间间隔小于所述第一时间间隔；和

(k)如果没有从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息且步骤(j)重复了预定数目的次数，则以每个“第四时间间隔”将所述数字增益降低“第二降变化量”，其中所述第四时间间隔小于所述第二时间间隔。

最好，所述方法还包括以下步骤：

(l)如果在所述预定周期内没有从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息，则改变前向功率控制的参数，以提高所述前向链路的质量，并根据所述改变的参数增加或降低所述数字增益。

最好，所述步骤(i)包括通过加倍所述“第一升变化量”产生所述“第三升变化量”，和将所述数字增益增加所述加倍的“第一升变化量”。

最好，所述步骤(j)包括以下步骤：

通过减半所述第一时间间隔来产生所述第三时间间隔，以每个所述降低的第一时间间隔将所述数字增益降低所述“第一降变化量”；和

如果所述数字增益小于预定最小值，则保持数字增益在预定最小值。

最好，所述步骤(k)包括以下步骤：

通过减半所述第二时间间隔来产生所述第四时间间隔，以每个所述降低的第二时间间隔将所述数字增益降低所述“第二降变化量”；和

如果所述数字增益小于预定最小值，则保持数字增益在预定最小值。

最好，所述信息包括功率测量报告消息，该功率测量报告消息包括由所述移动台收到的前向帧的数目和前向坏帧的数目，所述移动台安排为定期地发送所述功率测量报告消息，所述预定周期对应于所述周期。

最好，所述改变的参数是所述标称增益、所述“第二升变化量”、所述预定最大值、所述预定最小值、所述帧差错率的预定阈值和坏帧的阈值，其中所述坏帧的阈值是在功率测量报告消息从所述移动台非定期地发送之前的前向坏帧的数目。

最好，所述步骤(l)包括增加所述“标称增益”的步骤。

最好，所述步骤(l)还包括以下步骤：

降低所述帧差错率的阈值；和

在从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息时，从所述信息计算前向链路的帧差错率，将所述计算的帧差错率与降低的预定阈值相比较。

最好，所述步骤(l)还包括以下步骤：

如果所述计算的帧差错率不小于所述降低的预定阈值，则将所述数字增益增加所述“第三升变化量”，并返回到步骤(j)。

最好，所述步骤(l)还包括以下步骤：

增加所述“第二升变化量”；和

如果所述计算的帧差错率小于所述降低的预定阈值，则将所述数字增益增加所述增加的“第二升变化量”，并返回到步骤(j)。

最好，所述步骤(l)还包括以下步骤：

增加所述预定最大值；和

如果所述步骤(i)或(l)导致数字增益大于增加的预定最大值，则设定数字增益为增加的预定最大值。

最好，所述步骤(l)还包括以下步骤：

降低所述“坏帧的阈值”，将所述降低的“坏帧的阈值”的信息从所述基站发送到所述移动台；和

如果由所述移动台收到的前向坏帧的数目超过所述降低的“坏帧的阈值”，则由所述移动台将具有前向帧的数目和前向坏帧的数目的功率测量报告消息发送到所述基站。

附图说明

下面参考本发明的实施例和附图描述本发明，附图中：

图1示出传统蜂窝系统的示意图；

图2是示出现有技术前向功率控制方法的数字功率增益图；

图3是在蜂窝系统中停止发送功率的输出的移动台的时序图；

图4是示出根据本发明的优选实施例的前向功率控制方法的流程图；

图5是示出图4的块s2的流程图；和

图6是示出根据优选实施例的前向功率控制方法的数字功率增益图。

具体实施方式

本实施例的目的在于CDMA蜂窝移动通信系统中前向功率控制方法。图4示出根据本实施例的前向功率控制方法的流程图，图5示出图4的块s2的详细流程图，图6示出根据本发明的前向功率控制方法的数字功率增益图。

如所述，本实施例的方法包括以下步骤：

在基站和移动台之间建立呼叫，从基站到移动台在前向链路上以标称增益发送(s1)，

根据参数控制前向功率(s2)，

检验是否在预定周期内由基站收到功率测量报告消息(PMRM)(s3)，和

如果否，改变参数(s4)，并返回到步骤(s2)。

以下将逐个描述这些步骤。

在前向链路上以标称增益发送到移动台(s1)。

首先，在基站和移动台之间建立呼叫。然后基站在前向链路上以由数字增益确定的功率水平发送到移动台，该数字增益初始设定为标称增益，如图6所示。

根据参数控制前向功率(s2)。

该步骤在图5中更详细地描述。

在步骤(s10)，如图5所示，每个“第一慢降时间间隔”基站降低的数字增益量为“第一慢降变化量”。因而，在周期I30的过程中，如图6所示，数字增益对时间有阶梯形状。

接着，在步骤(s11)将降低的数字增益与预定的最小增益相比较。如果数字增益小于预定的最小增益，在步骤(s12)，数字增益保持在预定的最小增益的值，如图5中所示。

接着，如果在基站从移动台收到PMRM(s13)，则在步骤(s19)该方法计算帧差错率，如下所述。

否则，在步骤(s3)，对是否在预定周期内已经收到PMRM执行检验，如下所述。如果在预定周期内已经收到PMRM，控制返回到功率控制处理(s2)。

然后在步骤(s14)，对慢降过程(s10)已经被连续执行的次数执行检验。如果慢降过程(s10)已经被执行预定次数，称为“步骤直至快”，则开始快降过程(s15)，否则重复慢降过程(s10)。

快降过程(s15)以类似于慢降过程(s10)的方式运行，每个“第一快降时间间隔”降低的数字增益量为“第一快降变化量”。在周期I40的过程如图6所示。“第一快降变化量”大于“第一慢降变化量”，“第一快降时间间隔”小于“第一慢降时间间隔”。

接着，在步骤(s16)，将数字增益再次与预定最小增益相比较。如果数字增益小于预定最小增益，则在步骤(s17)，数字增益保持在预定的最小增益的值，如图5中所示。

如果由基站从移动台收到PMRM(s18)，则在步骤(s19)计算帧差错率，否则，在步骤(s3)，对是否在预定周期内已经收到PMRM执行检验，如下所述。如果在预定周期内已经收到PMRM，则控制返回到功率控制处理(s2)，重复快降过程(s15)。

当收到PMRM时，从PMRM中包含的信息计算前向帧差错率(FFER)。通过将坏帧的数目除以在PMRM中报告的前向帧的总数目，来计算FFER。然后在步骤(s19)，将计算的FFER与阈值FFER值相比较。

如果计算的FFER小于阈值FFER值，则在步骤(s20)，数字增益增加“第一小升变化量”值。

如果计算的FFER大于或等于阈值FFER值，则在步骤(s21)，数字增益增加“第一大升变化量”值。

接着，在步骤(s22)，将数字增益与预定最大增益相比较。如果数字增益大于预定最大增益，则在步骤(s23)，数字增益被设定为预定的最大增益的值。

因为基站的总发送被固定，如果基站增加一个移动台的数字增益，则必须减少由该基站服务的其它移动台的数字增益。因而，当在步骤(s20)或(s21)之一增加数字增益之后，重新开始慢降过程(s10)。

在预定周期内没有收到PMRM(s3)。

如果在预定周期之后没有从移动台收到PMRM，则在步骤(s4)改变控制参数。这是为了防止在移动台已经切换到OFF模式的情况下前向链路的质量的连续降质。在该实施例中，预定周期选择为对应于56帧，或1120ms。

如果在预定周期内收到PMRM，则在步骤(s19)该方法计算FFER，如上所述。

如果在预定周期内尚未收到PMRM，则改变控制参数，如下所述。

改变控制参数(s4)。

如果移动台由于连续接收坏帧而停止输出发送功率，则基站不能从移动台收到任何功率测量报告消息。在现有技术中，基站将继续减少数字增益，结果是前向链路的质量继续恶化，并且在移动台不能在5秒内收到2个好帧之后将掉线。

然而，在该实施例中，如果在预定周期内没有收到PMRM报告，则执行以下步骤。首先，数字增益增加“第二大升变化量”，“第二大升变化量”不小于“第一大升变化量”。当然，数字增益不能超过预定最大增益。增加数字增益是为了提高前向链路的质量。这是针对由于前向链路的恶化移动台切换到OFF模式的情况。增加数字增益是为了使前向帧到达移动台，而没有任何差错发生。此后该移动台将收到两个连续的好帧，并重新开始发送到基站，这样可以恢复前向功率控制。

另外，希望快速降低数字增益，以便由基站服务的其它移动台的前向链路的质量不会受到当前移动台的数字增益的增加的不利影响。

相应地，改变前向功率控制的以下参数：

●“慢降时间间隔”从1600ms减少到800ms。

●“快降时间间隔”从800ms减少到400ms。

●标称增益从60改变为100。

●预定最大增益从90改变为127。

● FFER的阈值从6％改变为2％。

●坏帧阈值从7减少到4，坏帧是在PMRM从移动台发送之前收到的有差错的前向帧的数目。

●“大升变化量”从10改变为20。

●“小升变化量”从5改变为10。

在实施例中，这些改变产生了新的参数。例如，通过加倍“第一大升变化量”产生了“第二大升变化量”。

该方法然后返回到根据参数控制前向功率的步骤(s2)。

图6示出在第二大升变化量应用到数字增益后，在P30参数改变的效果。在时间周期I50过程中的第二慢降时间间隔小于在间隔I30过程中的第一慢降时间间隔。类似地，在间隔I60过程中所示的第二快降时间间隔小于在间隔I40中所示的第一快降时间间隔。

应该理解的是，本发明的范围不限于上述的特定实施例。

例如，可以仅改变上述参数中的一些。特别是，能想象可以仅改变参数“慢降时间间隔”、“快降时间间隔”和“大升变化量”。

本发明提供了前向功率控制方法，减少了掉线率，减少了前向功率控制的差错，提高了通话质量。

Claims (15)

1.一种用于蜂窝移动通信系统中的前向功率控制的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)在基站和移动台之间建立呼叫，从所述基站在前向链路上以标称增益在为数字增益发送到所述移动台；

(b)以每个“第一时间间隔”将所述数字增益降低“第一降变化量”；

(c)如果没有从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息且步骤(b)重复了预定次数，则以每个“第二时间间隔”将所述数字增益降低“第二降变化量”；

(d)如果所述步骤(b)或(c)导致数字增益小于预定最小值，则保持数字增益在预定最小值；

(e)在从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息时，从所述信息计算前向链路的帧差错率，并将所述计算的帧差错率与预定阈值相比较；

(f)如果计算的帧差错率不小于预定阈值，则将数字增益增加“第一升变化量”，并返回到步骤(b)；

(g)如果计算的帧差错率小于预定阈值，则将数字增益增加“第二升变化量”，并返回到步骤(b)，其中所述“第二升变化量”小于所述“第一升变化量”；

(h)如果所述步骤(f)或(g)导致数字增益大于预定最大值，则设定数字增益为预定最大值；和

(i)如果在预定周期内没有收到有关所述前向链路的质量的信息，则将所述数字增益增加“第三升变化量”，其中所述“第三升变化量”大于所述“第一升变化量”。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述“第二降变化量”大于所述“第一降变化量”，所述第二时间间隔小于所述第一时间间隔。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(i)包括通过加倍所述“第一升变化量”来产生所述“第三升变化量”、和将所述数字增益增加所述加倍的“第一升变化量”。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述信息包括功率测量报告消息，该功率测量报告消息包括由所述移动台收到的前向帧的数目和前向坏帧的数目，所述移动台安排为定期地发送所述功率测量报告消息，所述预定周期对应于所述周期。

5.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

(j)在所述步骤(i)后，以每个“第三时间间隔”将所述数字增益降低所述“第一降变化量”，其中，所述第三时间间隔小于所述第一时间间隔；和

(k)如果没有从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息且步骤(j)重复了预定次数，则以每个“第四时间间隔”将所述数字增益降低“第二降变化量”，其中所述第四时间间隔小于所述第二时间间隔。

6.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

(1)如果在所述预定周期内没有从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息，则改变前向功率控制的参数，以提高所述前向链路的质量，并根据所述改变的参数增加或降低所述数字增益。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述步骤(j)包括以下步骤：

通过减半所述第一时间间隔来产生所述第三时间间隔，并以每个所述降低的第一时间间隔将所述数字增益所述“第一降变化量”；和

如果所述数字增益小于预定最小值，则保持数字增益在预定最小值。

8.如权利要求5所述的方法，其中所述步骤(k)包括以下步骤：

通过减半所述第二时间间隔来产生所述第四时间间隔，并以每个所述降低的第二时间间隔将所述数字增益降低所述“第二降变化量”；和

如果所述数字增益小于预定最小值，则保持数字增益在预定最小值。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述改变的参数是所述标称增益、所述“第二升变化量”、所述预定最大值、所述预定最小值、所述帧差错率的预定阈值和坏帧的阈值，其中所述坏帧的阈值是在功率测量报告消息从所述移动台非定期地发送之前的前向坏帧的数目。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述步骤(1)包括增加所述“标称增益”的步骤。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中所述步骤(1)还包括以下步骤：

降低所述帧差错率的预定阈值；和

在从所述移动台收到有关所述前向链路的质量的信息时，从所述信息计算前向链路的帧差错率，并将所述计算的帧差错率与降低的预定阈值相比较。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述步骤(1)还包括以下步骤：

如果所述计算的帧差错率不小于所述降低的预定阈值，则将所述数字增益增加所述“第三升变化量”，并返回到步骤(j)。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述步骤(1)还包括以下步骤：

增加所述“第二升变化量”；和

如果所述计算的帧差错率小于所述降低的预定阈值，则将所述数字增益增加所述增加的“第二升变化量”，并返回到步骤(j)。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述步骤(1)还包括以下步骤：

增加所述预定最大值；和

如果所述步骤(i)或(1)导致数字增益大于增加的预定最大值，则设定数字增益为增加的预定最大值。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述步骤(1)还包括以下步骤：

降低所述“坏帧的阈值”，并将所述降低的“坏帧的阈值”的信息从所述基站发送到所述移动台；和

如果由所述移动台收到的前向坏帧的数目超过所述降低的“坏帧的阈值”，则由所述移动台将具有前向帧的数目和前向坏帧的数目的功率测量报告消息发送到所述基站。

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