CN1130035C - 在软切换期间的前向链路发射功率控制 - Google Patents

Abstract

从源基站到目标基站的移动站软切换期间，在逐帧基础上提供用于移动通讯系统的前向功率控制。每个基站独立运作，但使用相同的算法。选择器运行与每个基站相同的功率控制算法，并在软切换期间在两个基站和移动站之间调整功率控制。选择器所执行的算法结果由于回程而延迟。选择器向基站提供业务增益和对应于业务增益的帧延迟信息。基站ASIC根据从移动站接收的SNR数据以及从选择器接收的业务增益和帧延迟信息修正基站功率输出。即使当选择器计算业务增益和该业务增益编程到基站专用集成电路时有延迟产生，所提供的帧延迟信息也允许前向功率控制。

Description

在软切换期间的前向链路发射功率控制

技术领域

本发明通常涉及在码分多址联接(“CDMA”)移动通讯系统中前向功率控制，并且特别针对在CDMA系统中使用前向信道的功率控制。

背景技术

利用RF频谱对移动通讯进行CDMA调制是通讯系统中为广大用户服务的几种技术中的一种。CDMA技术通过在衰落环境和透明或“软”切换中提供牢靠的操作来改进服务的质量。软切换发生在当移动站与目标基站建立连接时还暂时与源基站，有时与第三基站，保持连接时的情况下。当移动通讯从当前区(源区)移动到下一区(目标区)时，同时在两个区上保持通讯信道连接。

一种平稳的软切换是在移动站的帮助下实现的。图1说明软切换中的前向链路，而图2说明反向链路。在前向链路上，移动站10使用分离多径接收机(没有显示)来解调来自两个不同基站12、14的两个分离信号。两个信号经过组合产生更高质量的复合信号。在图2中反向链路上，移动站10的发送信号由基站12、14一起接收。两个区分别对信号进行解调，并将解调的帧发回基站控制器16。基站控制器(“BSC”)16包含选择器18来从发回的两个帧中选出最好的帧。

CDMA系统通过严格的功率控制来实现平稳的运行。因为所有的用户通过使用PN码(伪噪声码)共用相同的RF带宽，每个用户对于其他用户来说，就像随机噪声。各个用户的功率必须仔细控制，使得没有用户与共用同一带宽的其他用户产生不必要的干扰。这种情况在软切换期间，当移动站在反向链路上向基站发射功率控制消息时也是存在的。IS-95标准说明移动站必须向基站汇报与信噪比相关的前向链路质量。移动站将表示其是否正确对基站信号进行解码的误差特性统计数据收集起来，并通过功率控制消息告知基站。基站随后对特定用户的功率进行相应调整。前向和反向信道上发送的符号格式化为帧，每帧具有20毫秒长度。美国专利号5,504,773，名为“用于对发送数据格式化的方法和设备”(“METHOD ANDAPPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION”)(1996.4.2，Padovani等人公布)已转让给本发明的受让人，对这些帧进行了更加详细的说明。

移动站逐帧更新功率控制。功率控制消息更新率高，使得基站能精确调整对各个移动站的发射功率，将其发射功率保持在维持链路所需的最小电平上，因而使系统中总的干扰减至最小，并提高了系统的容量。逐帧功率控制处理在美国专利号5,383,219，名为“在码分多址系统中的快速前向链路功率控制”(“FASTFORWARD LINK POWER CONTROL IN A CODE DIVISION MULTIPLE ACCESSSYSTEM”)(Wheatley III等人公布)并转让给本发明的受让人，中有讨论，通过在这里引用作为合作参考。

选择器负责满足基站处理要求。陆上网络的选择器决定发送到移动站的帧以及向与特定移动站通讯的所有基站发送帧的业务速率。在反向信道上发送的每帧的位数根据业务速率变化。下面将提供更加详细的业务速率描述。

在软切换期间，多个基站向移动站发送帧。在组合来自多个基站的数据后，移动站判定最后帧是否已接收到并正确解码。如果移动站正确解码最后帧，移动站在发送给基站的下一帧中设定功率控制位。当多个基站同时与移动站通讯时，选择器对通讯进行监测和同步。因为选择器知道基站向移动站发送最后帧的速率，并且现在获得了来自移动站的该帧是否成功解码的反馈，选择器将移动站在每个速率中所引起的差错率编制为统计表。例如，对于给定业务速率，选择器计算差错率“E1”。

选择器通过将各自刚计算的差异与0比较来判定下一发送帧的功率电平和业务增益。例如，如果帧以全速率发送，并且E1＞0，功率电平将为P_no min al+P，其中，P是E1值的函数，而P_no min al是由地区通信公司设定的功率电平。如果E1＝0，功率电平为P_no min al。如果E1＜0，功率电平为P_no min al-P。选择器将要发送到移动站的下一帧传给与移动站通讯的基站。要发送的帧的功率电平指示包含在这个帧中。

上述功率控制类型的问题在于选择器计算业务增益的时间和该业务增益发送给基站并编程入专用集成电路(“ASIC”)时之间的延迟。每个基站和选择器在同样的功率控制算法下运行，但选择器算法的结果由于回程而延迟。

在软切换操作期间，与移动站通讯的基站中的一个可能从移动站中接收到错误SNR信号，或可能没有从移动站接收到命令信号。因为前向信道上的功率控制信号以高速发送，所以基站可能在接收到选择器最可靠的业务增益之前就可能以不期望的高或低功率电平来发送一些帧。如果基站以太高的功率电平发送，将增加系统的总干扰。如果基站以太低的功率电平发送，那么通信质量将下降。

发明内容

因此就需要有一种处理，使选择器向基站提供业务增益和对应于该增益的帧延迟信息，从而弥补由于回程所带来的延迟。

本发明的一个目的在于提供一种设备，其中在软切换操作期间，选择器所运行的功率控制算法对每个基站判断并发送最可靠的业务增益。另外，选择器向每个基站发送对应于业务增益的帧延迟信息。移动站测量并发送信噪比信息，而不是差错率信息。基站ASIC根据从移动站接收的SNR数据以及从选择器接收的业务增益和帧延迟信息来修改基站功率输出。所有基站都同时运行功率控制算法。当从选择器向基站中的某个发送的正确增益命令延迟时，软切换会有噪声或中断。在这种情况下，DSP将正确增益插入到根据延迟信息选择的先前帧中，并且此后重新施加所有校正，这样就将从选择器到所有基站的增益信息进行重新同步。

本发明利用滑动窗口缓冲来监测功率控制信号。在这点上，当ASIC从基站或选择器获得正确信号信息时，ASIC跟踪调整。

附图说明

在随同的附图中：

图1示出在软切换操作期间，用于移动站、源基站和目标基站的前向链路；

图2示出在软切换操作期间，用于移动站、源基站和目标基站的反向链路；

图3是示出在软切换操作期间，图4的CDMA通讯系统中的移动站、基站和基站控制器之间接收和发送的通信信道中的功率控制信号的示范定时的时序图；

图4说明CDMA结构中的反向链路路径，示出了在软切换操作期间，移动站、源基站和目标基站之间的通讯；

图5说明在软切换操作期间，前向链路的功率控制信号；

图6示出在选择器选择用于基站的功率增益之后的反向链路。

具体实施方式

在前向和反向信道上发送的码元格式化为帧，每帧具有20毫秒长度。每帧中发送的数据量依据数据速率。在反向信道上每帧含有带外信令。在前向功率控制中，移动站在反向信道的带外发送期望的前向SNR变化。

图3说明了在软切换操作期间，移动站10、基站12、14和基站控制器16或选择器18之间的SNR信号以及功率控制信号的逐帧信号处理。每个时间周期T，T+1，等，代表发送的信息帧。要注意，虽然下面的实例中的SNR信号每帧发送一次，但无线电波上来自移动站的SNR更新每帧发送多于一次，并且通常多于基站控制器16和选择器18之间的更新。下面是本发明所应用的方案实例。

在T时刻，移动站10确定前向信道增益的平均SNR 110。在T+1时刻，移动站10对应于前向信道SNR和期望前向信道SNR之间的差异向基站12、14进行ΔSNR信号Y的发送112。ΔSNR信号指示基站应该按增益Ygain来发送，以优化对移动站的功率控制。也在T+1时刻，源基站12接收ΔSNR信号Y 114。然而，假设目标站14接收错误ΔSNR信号X或无信号接受116。在T+2时刻，基站控制器16接收来自源基站12的ΔSNR信号Y118的发送115，和来自目标基站14错误信号X118的发送117。选择器18(在图4中没有示出)或基站控制器16接收这两个增益值，并确定每个基站应该发送的增益值。假设在这个实例中，对应于接收的ΔSNR信号的优化增益是Y_gain。选择器18随后向每个基站发送命令Y_command，指示基站以Y_command业务增益进行发送118。到T+3时刻，源基站12将其业务增益调整为Y_gain122，并且目标基站将其业务增益调整为X_gain120。在T+4时刻，基站12、14从基站控制器14、16接收业务增益控制信号X_command120和Y_command122，并且每个所述控制信号以Y_gain124和X_gain126功率电平发送。然而，由于回程，基站12、14中的某个可能比另一个晚些接收到新增益信息。因为所有的基站同时以相同的功率控制算法运行，增益指令帧与帧之间变为不同步。为了避免基站变得不同步和以不一致的功率电平发送，增益信息也包括帧延迟信息。

基站12、14将利用帧延迟信息和增益信息，并在T+3时刻设定增益为Y_gain。使用帧延迟信息，基站12、14重新施加T+3时刻后的所有校正。在这种方式下，每个基站12、14用适合的增益重新进行同步。因而，从移动站10到每个基站12、14的发送和接收的相同信息帧完全对应，并且在软切换期间没有发生中断。

要注意在这个说明实例中，帧定时并不严格。例如，基站控制器16可能在晚于T+3的时间或比T+3迟后一帧以上的时间从源基站12接收出错信息Y114。类似地，基站12、14可在晚于T+4的时间或比T+4迟后一帧以上的时间从基站控制器接收业务增益控制信号120、122，并以功率电平为Y_gain发送124、126。

图4-6说明当源基站12和目标基站14接收到不一致的功率控制信号时的方案。继续先前的实例，假设移动站10向源基站12发送SNR信号Y114。源基站12通过将其发射功率调整为Y_gain122来做出响应。移动站10也向目标基站14发送SNR信号Y 112。假设目标基站接收SNR信号作为X或可能没有接收到任何错误信号。目标基站通过将其发射功率调整到X_gain 120来做出响应。

在软切换期间，基站控制器16或选择器18对源基站12和目标基站14的控制进行同步。为了完成这种控制，源基站12发送SNR信号Y 115，并且目标基站14向选择器18发送其接收的SNR信号X 117。选择器18向源基站12和目标基站14发送对应于最可靠的SNR信号所选中的功率发送电平Y_gain。在这个实例中，选择器确定SNR信号Y更加可靠，这样就发送命令信号Y_command124、126来指示每个基站12、14以Y_gain业务增益进行发送。当某个基站晚于其他基站一帧或一帧以上才接收到增益调整时，也包括了帧延迟信号。帧延迟可以通过统计确定或使用消息时间标记确定(没有示出)。基站ASIC在适合的时间或适合的帧中对功率发送电平进行重置，并且将校正的增益信号重新应用于跟随在第一校正帧后的每一帧中。这样，基站以同样的功率Y_gain向移动站10进行发送，并且各基站的ASIC都是同步的。

先前对较佳实施例的描述可以让本领域的熟练技术人员实现或使用本发明。本领域的熟练技术人员可以轻易对这些实施例进行不同的修改，这里描述的这类原理不用创造能力就可以被很简单地应用于其他实施例。这项发明并不是局限于这里所展示的实施例中，而是应和这里所揭示的原理和新特征所组成的最宽广范围相一致。本发明的范畴应该由附加的权利要求和它们的法律等价物来确定，而不是由给出的实施例来确定。

Claims (8)

1、一种具有逐帧功率控制的移动通讯系统，其特征在于，包括：

移动站；

多个基站；以及

能对所述多个基站和所述移动站之间的通讯进行控制和同步的选择器；

其中，所述移动站适应依据前向信道信号功率电平通过反向链路向所述多个基站发送信噪比信号，所述的每个基站能向所述选择器发送所述信噪比信号；

其中，所述选择器适应向所述每个基站发送对应于所述信噪比和帧延迟信息信号的发送增益命令；

其中，所述每个基站适应根据所述增益命令来调整发射功率电平，其中每个基站在同步帧中以期望功率电平向所述移动站发送通讯信号；并且

其中，每个所述基站利用所述帧延迟信息调整基站发射功率电平，并在至少一个前帧中插入修正的发射功率电平，并在所述至少一个前帧的后续帧的错误功率电平中重新应用。

2、如权利要求1所述的移动通讯系统，其特征在于，所述信噪比信号在带外发送。

3、如权利要求1所述的移动通讯系统，其特征在于，进一步包括：

所述多个基站包括源基站和目标基站；

所述选择器能对所述源基站、所述目标基站和移动站之间的通讯进行控制和同步；

所述移动站适用于依据前向信道信号功率电平向所述源基站和目标基站发送信噪比信号，每个所述源基站和目标基站都适用应根据所述信噪比信号来调整功率发送电平，所述源基站和目标基站能向所述选择器发送所述信噪比信号；

所述选择器适应向目标基站发送对应于所述信噪比和帧延迟信息信号的发送增益命令；

所述源基站和所述目标基站适应根据所述发送增益命令来调整发射功率电平，其中每个所述源基站和目标基站在同步帧中以期望功率电平向所述移动站发送通讯信号；并且

每个所述源基站和目标基站利用所述帧延迟信息调整发射功率电平，并在至少一个前帧中插入修正的发射功率电平，并在所述至少一个前帧的后续帧的错误功率电平中重新应用。

4、如权利要求3所述的移动通讯系统，其特征在于，与所述源基站通信的所述移动站可从与所述源基站通信转移到与所述目标基站通信，而信号质量受损最小。

5、如权利要求3所述的移动通讯系统，其特征在于，

所述同时与所述源基站和目标基站进行通讯的移动站适应依据在前向信道上接收的来自所述目标基站和所述源基站的通讯信号来计算平均信噪比，所述移动站适应在反向链路上向所述源基站和目标基站发送所述平均信噪比信号；

所述源基站和目标基站适应根据所述平均信噪比信号来调整发射功率电平，所述源基站和目标基站适应所述选择器发送所述信噪比信号；

所述选择器具有向所述源基站和目标基站发送对应于所述平均信噪比和帧延迟信息信号的发送增益命令；

所述源基站和目标基站适应根据所述发送增益命令来调整发射功率电平，其中每个所述源基站和目标基站在同步帧中以期望功率电平向所述移动站发送通讯信号；并且，所述源基站和目标基站适用于利用所述帧延迟信息调整基站发射功率电平，并在至少一个前帧中插入修正的发射功率电平，并在所述至少一个前帧的后续帧的错误功率电平中重新应用，其中

与所述源基站通信的所述移动站可从与所述源基站通信转移到与所述目标基站通信，而信号质量受损最小。

6、一种用于在具有多个基站、一个选择器和一个移动站的移动通讯系统中提供逐帧数据通讯的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过前向信道在所述移动站接收来自所述多个基站中多于一个基站的通讯信号；

通过反向链路从所述移动站向所述多个基站中一个以上的基站发送前向信道信噪比信息，所述信噪比信息对应于接收到的来自与所述移动站同时进行通讯的所述多个基站的第一平均信噪比功率电平；

从每个基站向所述选择器发送所述信噪比信息；

依据所述前向信道信噪比信息在所述选择器中确定期望站发射功率电平；

向每个基站提供所述期望发射功率电平和对应于所述期望发射功率电平的帧延迟；

根据所述期望发射功率电平和对应的帧延迟来调整后续帧中的基站发射功率电平，其中调整所述期望基站发射功率电平包括根据所述帧延迟校正前帧中的发射功率电平，并将该校正功率电平重新应用于所述前帧的所有后续帧中，其中同时与所述移动站通信的所述多个基站的基站发射功率电平同步。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法在软切换操作期间执行。

8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括下述步骤：

在所述移动站接收来自所述多个基站中的第一和第二基站的通讯信号；

从接收到的来自所述第一和第二基站的所述通讯信号中分别计算第二平均信噪比信号；

向每个所述第一和第二基站发送所述第二平均信噪比信号，其中每个基站将其接收的第二平均信噪比信号发送给所述选择器；

在选择器中确定从每个基站接收到的所述两个平均信噪比信号中最可靠的平均信噪比信号，并计算期望基站发射功率电平；

向所述第一和第二基站提供所述最可靠发射功率电平；

根据所述选择器接收的所述最可靠发射功率电平调整每个基站的业务发射功率电平；并且

当发送给基站的所述最可靠发射功率电平延迟时，提供来自所述选择器的帧延迟信息，其中调整所述基站业务发射功率电平包括根据所述帧延迟校正前帧中的前发射功率电平，并将该校正功率电平重新应用于所述前帧的所有后续帧中。

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