CN1160876C - 控制发射功率的方法、移动收发信机及无线电网络节点 - Google Patents

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Abstract

移动通信系统中经济有效的功率控制适用于在变化中且经常毫无预知的情形下快速变化的无线发射条件中。比较从无线收发信机接收的信号中检测到的信号参数值与期望的信号参数值并确定差值。把发射功率控制命令发射到无线收发信机，例如可命令增减无线发射功率的电平。与发射功率控制命令一起包括功率控制指示符，其指示根据所确定的差值该无线收发信机应使用第一还是第二类型功率控制调整。第一个值表示应使用第一类型功率控制调整；第二个值表示应使用第二类型功率控制调整。任何情况下，功率控制指示符本身不包括第一或第二类型功率控制调整的具体细节。只发射指示符而不是细节，所以与发送发射功率控制命令相关的信令开销和带宽消耗被保持为最小。

Description

控制发射功率的方法、移动收发信机及无线电网络节点
发明领域
本发明涉及码分多址蜂窝无线通信系统中的无线传输功率控制。
发明背景
在蜂窝通信系统中，移动无线台通过一个分配的无线信道来与无线基站通信。多个基站被连接到一个交换节点，该交换节点通常连接到一个网关上，该网关把该蜂窝通信系统与其他通信系统进行接口。从外部网络发送到移动站的一个呼叫被导向到该网关，并从该网关通过一个或多个交换节点到服务该被呼叫移动站的那个基站。该基站寻呼该被呼叫的移动站并建立一个无线通信信道。由该移动站始发的一个呼叫以相反的方向沿行一个类似的路径。
在码分多址(CDMA)移动通信系统中，扩展码被用来区分通过同一射频频带发射的与不同的移动站或基站相关的信息。换言之，各个无线″信道″对应于这些码并且根据这些码来被区分。CDMA的各个方面在一个或多个教科书中被阐述，例如，Applications of CDMA andwireless/Personal Communications(CDMA和无线/个人通信的应用)，Garg，Vijay K等，Prentice-Hall，1997。
扩频通信允许在两个或多个(″不同的″)基站处接收移动发射并同时地处理之以便产生一个接收信号。利用这些合并的信号处理性能，在语音或数据通信中没有任何可察觉扰乱，就可执行从一个基站到另一基站(或从一个天线扇区到连接到同一基站的另一天线扇区)的切换。这种切换通常被称为分集切换。
在分集切换期间，利用对接收数据的″质量″进行的判定来在一个公共点中合并来自多个源的信令和话音信息。在软切换中，当在一个呼叫中涉及的一个移动站移动到基站的小区边缘时，相邻小区的基站分配一个收发信机给这个相同的呼叫，同时当前基站中的收发信机也同样继续处理那个呼叫。结果，该呼叫在“连结再中断”(make-before-break)的基础上被切换。软分集切换因此是这样一个处理：在此，两个或多个基站同时处理呼叫直到移动站充分地移动接近于这些基站的其中一个(这一个基站然后专门地处理该呼叫)时为止。当移动站使用类似的连结再中断方法而处于连接到同一多扇区基站的两个不同天线扇区之间的切换中时″更软(softer)″分集切换发生。
因为一个CDMA通信系统的所有用户同时使用同一频带发射信息，所以每个用户的通信干扰其他用户的通信。另外，由基站接收的来自接近于该基站的一个移动站的信号比从位于该基站小区边界处的其它移动站中收到的信号强很多。结果，远的移动通信被掩盖并被相邻的移动站支配，这就是这种情形有时被称为″远近效应″的原因。
一个无线信道的物理特性因为若干理由而显著变化。例如，在无线电发射机和接收机之间的信号传播损耗作为它们各自的位置、障碍物、天气等等的一个函数而不同。结果，在基站处从不同移动台接收的信号的强度可能出现很大差值。如果移动站信号的发射功率太低，则接收基站可能不能正确地解码一个弱信号，然后该信号将不得不被纠正(如果可能的话)或者重发。因此，信号的错误接收加到与无线接入程序相关的延迟上，增加数据处理开销，并且减少可用无线带宽——因为错误接收的信号必须被重发。另一方面，如果移动发射功率太高，由该移动站发射的信号对该系统中的其他移动站和基站产生干扰。理想上，所有的移动发射信号应该以大约同一平均功率到达基站而与它们的到基站的距离无关。
在CDMA通信系统中干扰是一个特别严重的问题，因为大量的无线电是在同一频带上发送。如果一个移动站以太大的功率输出进行发射，则它产生的干扰降低了从其它移动无线电到这一点所收到的信号的信号干扰比(SIR)，使得接收基站无法正确地解调来自其他移动无线电的发射。实际上，如果一个移动站以两倍于为了在基站接收机处被精确接收时该信号所需要的功率电平来发射一个信号，则那个移动信号大约占用以最佳功率电平发射该信号时它所占用的系统容量的两倍。未对准地，对于一个强移动站，其发射信号而在基站该信号被以其它移动发射强度的许多许多倍而接收是很平常的。这样极端的″强″移动站的系统容量损耗是无法接受的。
另外的问题与利用太多功率进行的发射相关。一个是所谓的″一方效应″。如果一个移动台以太高的功率电平发射，则其它移动台可能会增加它们各自的功率电平以使它们混合已经很严重的干扰问题能够″被听到″。
另外一个问题是浪费电池功率。在移动无线电设备中节约有限的电池寿命是很重要的。到目前为止，移动站电池的最大消耗发生在发射期间。因此，任何功率控制方法的一个重要的目的就是在尽可能不把由功率降低所引起的重发的数量增加到一个不可接受的高水平的情况下来降低发射功率。除了电池消耗之外，与确定发射功率有关的上述问题也适用于来自基站的下行链路无线发射。
因此，发射功率控制(TPC)在任何移动无线通信系统中都是很重要的，并且是改进CDMA系统的性能和容量中的一个特别重要的因素。在上行链路TPC中，控制在基站处接收的信号功率电平的目标在一个相对小的容限之内(例如在那基站处接收的所有移动站发射为1dB)，基于从基站发送到该移动站的功率控制消息，移动站试图来控制它的发射功率。
更明确地，发射功率控制努力把这个接收的载波干扰比(CIR)保持接近于一个目标CIR。也可以使用信号质量的替换测量，例如，接收信号干扰比(SIR)，接收信号强度(RSSI)等等。在基站或移动站处实际上接收的载波干扰比取决于接收载波功率和当前的干扰电平。接收载波功率对应于发射功率电平Ptx减去路径损耗L。路径损耗L也可以被表示为一个负增益。对于一个无线信道，这样一个增益系数包括两个成分：一个慢衰落增益Gs和一个快衰落增益Gf。来自该CDMA系统中其他用户的干扰也取决于其他发射机所使用的扩展因数。因此，根据如下就可以大致地确定该载波干扰比：
Figure C0080870800091
在此，P相应于发射功率电平，G相应于路径增益(包括快和慢衰落成分)，SF是扩展因数，它等于扩展一个数据码元所使用的″码片″数，以及N是背景噪声。
用于从移动站到基站发射的上行链路(或反向)功率控制的上述相关功率问题也应用在从基站的收发信机到移动站的下行链路(或正向)发射中。在下行链路功率控制中，基站根据由移动站发送的下行链路发射功率控制消息或命令来改变发射到移动站的收发信机的功率。
因为CDMA通信系统中的功率控制很重要，所以发射功率控制调整经常很频繁地发生，例如，每0.625毫秒就发生。在发射功率控制期间，每个站(移动台和基站)不断地测量从其它站收到的发射功率电平并确定该测量值是否大于参考值。如果是，则从一个站发送具有一个数值的一个发射功率控制比特来命令其它站减小它的发射功率一个预确定增量，例如，1dB，降到最小发射功率数值。另一方面，当测量值低于参考值时，具有相反数值(组)的发射功率控制比特(组)被发射以便增加发射功率一个预确定增量，例如，1dB，一直到最大值。因为功率控制命令非常频繁地发生，所以理想的是不使用大量的比特以便避免增加信令″开销″。
各种因素都可能引起接收的载波干扰比与目标载波干扰比相差10dB或者更多。这些因素包括诸如快速变化的无线信道、改变的温度(其影响无线电设备的性能)之类的环境条件，实际的装备局限(例如，构造基站和移动站所使用的非线性组件)，以及功率控制命令中的延迟。处理考虑到这些问题的功率控制的一种方法是在具有闭环功率控制的组合中使用一个开环功率控制。在开环功率控制中，基于一个或多个参数在发射机处计算出发射功率，并把计算出的数值用于设置发射功率电平。该发射功率可以被调整以便匹配一个估计的路径损耗，以使在基站处以一个预确定功率电平接收该信号。闭环功率控制依赖于来自接收机的反馈，所以发射机例如知道在什么CIR电平接收该发射信号。然后发射机使用这个反馈适当地调整它的发射功率电平。这个方法的一个缺点是它的复杂性，必须实现两个类型的功率控制并对它们协调。经常很难确保两个功率控制方案很调和地合作，所以可能需要专用硬件来把这两类型的功率控制″混合″。另一缺点是：由于这个方法响应于路径损耗改变，所以它不补偿干扰变化。
另一较不复杂的方法是功率″斜坡″功率控制技术，例如在Dent的Ericsson的U.S.专利No.5,430,760中所描述的。移动站以低初始发射功率电平发出一个随机访问并逐渐地(例如，增加地)增加发射功率电平，直到基站检测并确认该访问信号。一旦检测后，消息的功率电平就被维护在该检测电平处.
虽然这两个方法很有用，但是这两个在所有情形下以及在各方面都不是最佳的。正如从方程式(1)可以看到，来自其他用户的干扰取决于那个用户使用的扩展因数的有效范围。相应于每个码元一个较小数量的码片的一个低扩展因数显著增加用户i产生的干扰。考虑下列方案。具有低扩展因数或者另外以大功率发射的移动用户正移动通过具有若干建筑物和其他障碍物的一个城市。服务基站相对很远。可是，当该移动用户绕行一个街头时，用户突然地非常接近于先前被建筑遮住或者阻挡的另外一个基站。一个实际的结果是：当以大功率发射的此移动站绕过拐弯处时，它″猛攻(blast)″这个新的、近一点基站和当前由那个基站服务的附近的用户。总的结果是在新基站的小区中大而不必要地增加了干扰，它降低了小区(组)中其他移动用户的载波干扰比。结果，那些其他移动用户将增加它们的发射功率电平，以便保持一个合理的载波干扰比，即，在上面提到的一方效应。
另一示例涉及使用低扩展因数的移动数据用户。只要他们的数据发射/接收活动性低，则这样的用户通常不会显著增加干扰电平。可是，如果这样的低扩展因数数据用户将以一个高数据速率启动发射，则传输将以一个很大的发射功率突然地增加干扰电平。如果一个1dB步长被使用来减小那个用户的发射功率，则那个小区中的其他用户将不能够足够快速地提高他们的输出功率以便补偿这个新的情形。
因此需要一种有效功率控制机制，其快速降低这样一个移动用户的功率。这样一个功率控制机制也应该最好快速提高功率但是比当减少功率时更受限制。一种方法是改变上述的增加的功率控制方法中的步长以便调节大和小的步长。一般说来，使用一个相对小的步长。但是在类似刚刚描述的大功率传输移动站绕过拐角的情形中，需要一个大功率降低步骤来快速降低那个移动站的功率并降低一个显著的数量。一个可变的步长也处理了与在一个移动站高速移动时无线信道的快衰落相关的问题。无线信道的快速改变衰落情形意指当检测到这些改变时，必须使用可变的步长快速地调整到和来自移动终端的发射功率。虽然如此，对于一个快速移动的移动用户，补偿快衰落仍然可能是相当困难的。在这种情况下，1dB功率步长可能太大或者将只用于增加功率波动，在这种情形下使用小尺寸功率步长可能更好。
发送可变步长功率控制命令的一个缺点是增加的开销。为了补偿快速改变传输条件，必须非常频繁地发射可变步长。在每0.625毫秒时隙发送一个TPC命令的示例中，每秒发射可变步长值1,600次。虽然经常发射，但是可变步长命令使发射功率控制能够跟踪快速信道衰落和在相对良好的发射情形中的其他突变。不过，需要降低与发送那么多步长数据相关的不受欢迎的信令开销和用户业务的可用无线带宽的相关损耗。
发明内容
本发明的一个目的是克服上述问题，并且特别地，在一个移动通信系统中提供经济有效的功率控制。
本发明的一个目的是实现适应快速改变无线传输条件和情形的一种功率控制技术。
本发明的一个目的是提供一种自适应功率控制技术，其以最小的干扰电平确保一个满意的通信质量。
本发明的一个目的是提供一种具有最小量控制信令开销的自适应功率控制技术。
通过经济有效地控制无线收发信机的发射功率，本发明克服了所述问题并达到了这些和其他目的。把从由无线收发信机接收的信号中检测到的信号参数值与期望信号参数值相比较，并且确定一个差值。把一个发射功率控制命令发送给该无线收发信机，并且例如可以命令增减无线发射功率的电平。与发射功率控制命令相关的是一个功率控制指示符，其依靠确定的差值指示该无线收发信机应该使用功率控制调整的类型。例如，一个或多个标记比特可能伴随着该功率控制命令。依靠所使用的若干指示符比特，可以使用许多不同的功率控制调整。
也可以使用具有低开销的其它类型的指示符。例如，可以使用不同的功率控制命令比特模式。一种模式对应于第一类型的功率控制调整而另一模式对应于另外一个类型的功率控制调整。使用在基站和移动站之间经常交换的其他、非功率相关的控制信令消息，也可以传送不同的功率控制调整类型消息。此外，在正常操作中和/或基站和移动站的控制中所发送的任何消息也可使用来传送功率控制调整类型消息而不会显著地增加开销。
在一种示例实施例中，功率控制指示符包含单个标记比特。第一个值表示应该使用第一类型的功率控制调整；第二个值表示应该使用第二类型的功率控制调整。在任何情况下，功率控制指示符本身不包括第一或第二类型的功率控制调整的具体细节。因为只发送指示符(不是细节)，所以与经常发送发射的功率控制命令相关的信令开销和带宽消耗被保持为最小值。第一和第二功率控制调整的细节最初被储存在无线收发信机中。当希望时，可以更新这些细节，但是此类更新的频率可能很罕见。
第一和第二类型的功率控制调整可以包括第一和第二功率调整步长，在此一个步长可以使用于一个类型的功率控制调整中，而另一步长可以使用于另一类型的情形。可替代地，第一和第二类型的功率控制调整可以对应于用于调整无线收发信机的发射功率的两种不同的功率控制方案。相应于一个或多个移动站，可以对于具有无线收发信机的无线网络节点中的″上行链路″功率控制实现本发明。另外，相应于无线网络中的一个基站，可以对于具有无线收发信机的移动站中的″下行链路″方向实现本发明。
附图说明
从优选实施例的下列说明以及附图中的说明，本发明的前述的和其他的目的、特点和优点将变得显而易见，附图中，参考数字是指在各个视图中的相同部分。附图不必按比例，而是重点在于阐明本发明的原理。
图1是在其中可以使用本发明的一个示例通信系统的高级图；
图2是图1中说明的无线网络控制器和基站的功能框图；
图3中的功能框图阐明图1所示的移动站的以及在移动通信系统中示例功率控制方案中的一个快功率控制环路；
图4以流程图的形式说明了根据本发明一个示例实施例的功率控制程序；
图5说明了包括一个TPC命令和一个功率控制指示符在内的一则发射功率控制消息的示例格式；
图6图示地说明了在其中可以有利地使用本发明的一个高速移动站情形；
图7图示地说明了可以由本发明解决的一个大功率移动干扰问题；和
图8以流程图的形式说明了本发明的另外一个示例实施例。
最佳实施方式
在下列叙述中，出于说明而非限制的目的，来阐明了具体的细节，例如特定的实施例、过程、技术等等，以便提供对本发明的一个全面理解。可是，对本领域的技术人员来说很明显，在偏离这些具体的细节的其他实施例中也可以实践本发明。例如，本发明可以被有利地应用来控制上行链路/反向无线信道上的移动站发射的发射功率。本发明也可以有利地被使用来控制下行链路/前向中基站的无线收发信机的发射功率。在其他实例中，省略了熟知的方法、接口、设备和信令技术的详细说明，以便不让不必要的细节使本发明的说明模糊。
移动无线电蜂窝通信系统10如图1所示，它例如可以是一个CDMA或一个宽带CDMA通信系统。无线网络控制器(RNC)12和14控制各个无线网络功能，例如包括无线接入承载建立、分集切换等等。无线网络控制器12被耦合到多个基站16、18和20。无线网络控制器14被连接到基站22、24和26。每个基站服务一个称为小区的地理区域，并且一个小区可以被分成多个扇区。基站26被表示为具有五个天线扇区S1-S5。每个扇区也具有一个相应的小区区域，所以在这种情形中基站服务五个小区。基站通过诸如专用电话线、光纤链路、微波链路等等之类的各种装置而被连接到它们相应的无线网络控制器上。无线网络控制器12和14通过像移动交换中心和/或分组无线电业务节点(未示出)之类的一个或多个核心网节点而连接到诸如公众电话交换网(PSTN)、互联网等等之类的外部网络。RNC通过适当的基站(组)来传导移动站呼叫。
在图1中，示出了与多个基站通信的两个移动站28和30。移动站28与基站16、18和20通信，而移动站30与基站20和22通信。在无线网络控制器12和14之间的一个控制链路允许通过基站20和22去往/来自移动站30的分集通信。在移动站和一个基站之间建立的每个无线通信信道具有一个上行链路分支和一个下行链路分支。由于在CDMA通信系统中，多个通信利用同一无线频率，所以使用扩展码以及其他熟知的CDMA技术来区分各个移动站和基站通信。在这个示例实施例中，术语″信道″是指一个CDMA信道，对于任何移动站，用一个RF频率和一个特定的码序列来定义之。
现在结合图2提供基站和无线网络控制器另外的细节。每个无线网络控制器(RNC)包括一个网络接口52，用于与各个基站接口。在RNC内，网络接口52被连接到控制器50和一个分集切换单元(DHO)54。分集切换单元54执行用于建立、保持和撤消分集连接所需要的很多功能，例如：分集合并、分集分解、功率控制和另外一个链路相关无线资源控制算法。RNC可以包括理解本发明所不需要的其他控制/功能单元。
每个基站包括一个相应的网络接口60，用于与RNC进行接口。另外，基站包括连接到一个或多个收发信机上的一个控制器62。在这个例子中，示出了多个收发信机(TRX)64、66、68和70，它们被耦合到发射功率控制器72。控制器62控制基站的总体操作以及无线连接的建立、保持和断开。典型的收发信机64-70被各个地分配给与移动站的具体通信。至少一个收发信机被使用来作为一个公共控制信道，通过它，基站发射公共的信令，例如：导频、同步或其他广播信令。在那个基站的小区(组)之内或附近的移动站监视该公共信道。发射功率控制器72执行功率控制操作。一个或多个载波干扰比(CIR)检测器74(为了说明目的，只示出了一个)可用来检测从移动站收到的信号的CIR。正如背景技术中所提及的，也可使用其他信号质量检测器，例如，SIR，RSSI等等。
图3说明了如图4所示的移动站另外的细节。移动站包括连接到瑞克接收机82上一个控制器80、发射功率控制器98、发射机90和CIR(或其他信号质量)检测器100。瑞克接收机82包括连接到一个分集合并器86上的多个接收机84和85(也同样可以是其它的接收机)。一个或多个信号强度检测器(未示出)或类似的检测器(组)被使用在移动接收机82中来检测接收信号的信号强度或其它参数。来自基站的发射在接收机84和85中作为多径被接收，在分集合并器86中被合并，并作为一个信号被处理。发射功率控制器88确定接收的分集合并信号的发射功率电平(最好作为载波干扰比(CIR))。
图3还示出了在移动站和两个基站BS1和BS2之间的快功率控制环路。基于接收信号的CIR(或SIR)测量，移动站产生发送给基站BS1和BS2的发射功率控制命令。同样地，根据从移动站收到的信号中产生的CIR/SIR测量，基站1和2发送发射功率控制命令给移动站。TPC命令可以包括一个或多个比特，它表示发射功率中一个期望的增加、发射功率中的一个期望的减小、或者在某些情形下表示发射功率的不改变。当然，任何数量的比特或比特分配都是可能的。为了补偿快速改变的发射条件，非常频繁地发送这些发射功率控制命令，并且在一个示例实施例中，每0.625毫秒时隙或者说一秒钟1,600次。因此，这类功率控制被称为快速的内循环控制。另外，在上行链路和下行链路方向中也可以使用一种可选择的、慢、外部控制环。RNC监视基站提供的质量报告，并且提供关于目标或参考CIR/SIR值的定期更新。
现在结合图4中说明的功率控制分程序(模块200)来描述本发明的第一示例实施例。在这个实施例中，该功率控制分程序可以在任何类型的无线收发信机中执行，并且用于控制任何方向上的发射功率电平，例如，上行链路和下行链路。控制实体检测信号质量参数，例如从被控制的无线电设备收到的信号的载波干扰比(CIR)(模块202)。把检测的信号质量参数与期望的信号质量参数(例如，一个目标CIR)相比，从而一个差值被确定(模块204)。把一个发射功率控制命令发送给无线收发信机以便或者提高、降低或者不改变收发信机的当前发射功率(模块206)。把一个功率控制指示符加到发射功率控制命令中，并且按照它最简单的形式，可以是单个标记比特。该功率控制指示符表示根据该差值应该使用第一类型或第二类型的功率控制调整(模块208)。
图5说明了根据本发明示例实施例可以使用的一个抽样功率控制消息格式。一个专用物理控制信道(PCCH)被示出，对应于一个720毫秒循环时间周期，其被分成72帧。每一10毫秒帧由16个时隙组成，每一时隙持续0.625毫秒。每一DPCCH时隙可以包括：用于同步的一个导频字段；一个业务功率控制(TPC)命令，它可以包括增加、减小或保持发射功率的一个命令；一个功率控制指示符或标记；和其他比特。这类发射功率控制消息可以在专用物理控制信道的上行链路方向和下行链路方向上发送。
虽然在上面的例子中，功率控制类型指示符被附加到一个或多个发射功率控制命令中，并且可以包括单个标记比特以便将信令开销减到最少，但是可以使用其他机制来传送该功率控制调整指示符。一个重要的目的是经济有效地向无线收发信机传送功率控制调整方案的类型而不会显著地增加信令开销。一个替换示例机制是使用不同的功率控制命令比特模式。一种模式可能对应于第一类型的功率控制调整而另一模式可能对应于另外一个类型的功率控制调整。不同的功率控制调整类型消息也可以与在基站和移动无线台之间通常经常交换的其他、非功率相关控制信号消息一起被传送。甚至，一个功率控制调整类型指示符可以与在无线电接收机的正常操作和/或控制中发射的任何消息一起被发送而不会显著地增加信令开销。
作为不同的功率控制调整类型的一个示例，第一和第二类型的功率控制调整对应于第一和第二步长。第一步长可以是一个典型步长改变，例如：加或减1dB。第二步长可以对应于一个更大的数值，例如，8dB。结果，当在检测到的期望的信号质量参数之间的差值很大时，立刻命令无线收发信机把它的发射功率改变该更大的步长数值以便补偿这个大差异。更明确地，如果无线收发信机的发射功率明显高于期望的，则可以立即降低收发信机的发射功率以便将周围的无线电通信的干扰减到最少。可替代地，如果无线收发信机的检测的信号质量远低于期望的(例如，由于建筑阴影或一个强烈的衰落所引起的)，则可以显著增加该无线收发信机的发射功率以便立即增加去往/来自那个无线收发信机的通信质量。可是，在后一情形中，当增加移动站的发射功率时最好给出更多的关注，因为可能产生太多干扰。即使可以表示一个大的步长增加，也可以确定只有一个增加的步长被用来增加功率。
在这两个情形的任一个中，只要一个小的步长被用来逐渐地增加或逐渐地降低无线收发信机的发射功率，则在相当一段时间内传输条件将低于最佳状况。在第一过功率传输情形中，无线收发信机中断并干扰其它提供的收发信机的通信，这导致了那些收发信机增加它们的发射功率以便充分地被听到并且可能逐步增强成为一个″一方效应″情形。关于其它极端情况，如果无线收发信机的发射功率很长一段时间都太低，则无线连接可能会被丢失。
本发明的快速和有效功率控制的另一优点是：它不显著增加去往和来自无线收发信机的开销信令的数值。这在快速发射功率控制方案中是相当显著的，其中，每一时隙都发射功率控制命令，以便快速适应系统情形中的变化，例如，每秒1,600次。虽然可变步长功率调整值和其它细节可以和每个发射功率控制命令一起被传送，但是根据通过无线接口必须被设置和发射的比特数，信息内容增加相当的开销。它也降低了用户业务可用带宽。利用本发明，通过与发射功率控制命令一起发射单一比特值就可以简单地实现改变步长甚至所使用的功率控制方案类型，从而导致仅仅很小的开销增加和带宽减小。替换现有的消息或其它技术，就像上面提及的少数例子一样，也可以被用于传送这个信息而不必更多增加开销。可是，如果期望非常快的功率控制类型调整，则与正常功率控制命令一起发射一个指示符是首选的。另一方面，如果速度不太重要，则指示符可以和现有的控制信令一起被发射。
第一和第二类型的功率控制调整也可以对应于第一和第二类型的功率控制调整方案。例如，在第一类型的功率控制调整方案中，功率调整是每一时隙改变1dB。在第二类型的功率调整控制方案中，第一时隙对应于2dB的调整，第二时隙2db，第三时隙4dB，第四时隙4dB，第五时隙8dB，下一时隙8dB，下一时隙4dB，下一时隙4dB等等。表1表示一个例子：
功率控制方案 时隙1  时隙2  时隙3  时隙4  时隙5  时隙6  时隙7  时隙8
第一方案 1dB  1dB  1dB  1dB  1dB  1dB  1dB  1dB
第二方案 2dB  2dB  4dB  4dB  8dB  8dB  4dB  4dB
当然，使用另外的比特可以使用并选择两个以上的功率控制方案，例如，两个功率控制指示符比特可用来选择四个不同的控制方案之一。
在另外一个示例中，假定每一时隙发射两个冗余TPC比特来增加可靠性，例如，″00″＝降低功率和″11″＝提高功率。这两比特可能的四组合的其中只有两种被使用。其它两种组合则被用于表示两个不同的功率控制调整。例如，″01″可用于表示一个类型的功率控制调整，而″10″表示另外一个类型的功率控制调整。为了进一步增加可靠性，可以在多个连续时隙之上采集TPC比特。
因此，当接收相关的功率控制指示符时，我们不是和每个发射功率命令(增加、减小或不变)一起实际上发射一个实际功率控制方案或一个实际的步长值(通过它应该增减发射功率)，而是可以把不同的功率控制方案和不同的步长值预先储存在或提供给无线收发信机并且通过该无线收发信机适当地参考。这个很快且灵活的功率控制的成本是与一个或多个功率控制指示符比特相关的最小信令开销。而且，每当发射给无线电接收机的一个偶然的控制消息需要时，也可以改变不同的功率控制调整方案或数值(它要求比一个功率控制指示符更多的比特)。可是，因为这样的改变只是极少发生(即，比起TPC命令来说不是经常被发送)，所以那些改变应该不会显著增加整个开销信令。
现在会同图6和7描述可以有利地使用本发明的两种示例情形。下列示例是在控制上行链路方向中发射的移动站的发射功率电平的环境下进行描述。当然，本发明也可以使用来控制下行链路方向中发射的基站收发信机的发射功率。在下行链路方向中，本发明可以被实现在无线网络控制器中、基站中、或者二者中，或者在某个其它的无线网络节点中。
图6表示以高速移动的移动站的示例方案220，在此无线信道快速地改变并且快衰落出现。参见上述的方程式(1)，归因于快衰落的增益系数Gf显著地改变，它显著快速并且毫无预知地改变载波干扰比。因为该移动站也在机动车中快速移动，所以可能难以完全地补偿每个检测到的快衰落。甚至，1dB功率阶跃变化可能太大，并且在这之前这在移动站处被执行，它可以只会恶化增益波动而不是改善这个问题。在这个特定的方案220中，可以决定使用较小的功率步进。因此，选择一个替换功率控制方案(通过适当地设置功率控制标记)，其提供微小功率改变，例如不足1dB。
当高速移动站接近一个诸如建筑之类的暂时障碍物并且移动到移动站和基站之间的无线电路径视线被堵塞的这样一个位置时，在基站处检测到的来自移动站的CIR极大降低。为了保持与移动站一个适当的质量连接，从基站发射一个不同的功率控制指示符，以便表示该移动站基本上应该使用一个不同的、更大的步长来增加它的发射功率，以便快速适应该阻塞区域中的情形并保持连接质量。
图7说明了在其中可以有利地使用本发明的一个过功率移动传输方案230。在时刻A处一个移动站MS1远离它当前与之通信一个服务基站BSA。因为远距离，它正以高发射功率进行发射。在时刻B处，移动站MS1已经移动到阻塞MS1和BSA之间视线的一个建筑之后。当基站BSA移动到了图6中描述的建筑之后，并试图保持与MS1的通话质量时，这可能引起一个已经很高的发射功率的增加。不幸地，当MS1拐入该建筑的拐角时，在时刻B它相当接近另外一个基站BSB。它的发射功率非常过功率，从而造成对基站发射和对以低得多的功率电平进行发射的移动站MS4和MS5发射的严重干扰。当通过基站BSB一检测到来自MS1的这个大功率传输，则立刻就返回一个立即发射功率控制命令到MS1以便降低它的功率。另外，一个功率控制指示符指示功率降低的数值应该很大。结果，在仅仅一个或几个时隙中，MS1的发射功率被带到一个适当的电平，从而把对BSB的其它移动通信的干扰减到最少。如果只有一个标准，使用标准的1dB步长，则干扰的程度和长度将更加显著。
图8说明了本发明另一示例上行链路实施例中的功率控制程序(模块250)。多个功率控制调整系数、程序或方案、比较门限值等等对于基站(和/或RNC或其它无线网络节点)和一个或多个移动站的存储器或者是可访问或者它们可被提供来储存在其中(模块252)。基站在每一时隙(例如，0.625毫秒或每秒1,600次)处检测从移动站收到的信号的CIR(或其它信号质量参数)(模块254)。把接收的CIR与期望的CIR相比较，然后基站确定CIR差值和极性，(即，接收的CIR是否太高或太低)(模块256)。然后把CIR差值与一个或多个先前储存的CIR门限值相比，以便确定移动站应该使用多个功率控制调整系数、过程或方案等等的哪一个来调整它的当前发射功率电平(模块258)。另外，根据确定的功率控制调整系数、过程或方案来设置功率控制指示符的值(模块260)。该设置的功率控制指示符值与发射功率控制命令来一起被发送给移动站(模块262)。移动站接收并检测该命令和功率控制指示符，并基于此对它的发射功率进行适当的调整。功率控制调整系数、过程、或方案、比较门限值等等可以在适当的移动站和基站的存储器中被任意地改变并更新或者可被适当的移动站和基站访问(模块264)。
虽然关于一个特定的实施例已经描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，本发明不局限于在此描述和说明的具体的示例实施例。除那些示出和描述之外的各种格式、实施例和改写以及许多修改、变化和等价配置也可以被使用来实现本发明。可替代地，只要不显著地增加信令开销，也可以使用除增加一个或多个标记比特到一个发射功率控制消息中以外的其它技术来传送一个功率控制指示符，以便完成功率控制类型的改变。因此，意欲只通过在此附加权利要求的范围来限制本发明。

Claims (45)

1.一种用于控制无线收发信机的发射功率的方法，包括：
检测从该无线收发信机收到的信号的一个信号质量值；
把检测的信号质量值与期望的信号质量值相比较并确定一个差值；
把一个发射功率控制命令发送给该无线收发信机；和
发送一个包括一个标记比特的功率控制指示符，其与发送功率控制命令相关，表示依靠该差值该无线收发信机应该使用第一还是第二类型的功率控制调整，
其中功率控制指示符由无线收发信机使用来选择和实现第一和第二类型的功率控制调整中的相应一个。
2.如权利要求1所述的方法，其中该功率控制指示符只包括单一标记比特。
3.如权利要求1所述的方法，其中，该功率控制指示符不包括第一或第二类型的功率控制调整。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在一个无线网络节点中执行该方法并且该无线收发信机是一个移动站。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在一个移动站中执行该方法并且该无线收发信机是一个基站。
6.如权利要求1所述的方法，其中，该信号质量是无线载波干扰比。
7.如权利要求1所述的方法，其中，该发射功率控制命令命令该无线收发信机增加、降低或者保持发射功率。
8.如权利要求1所述的方法，其中，第一和第二类型的功率控制调整确定一个数值，该无线收发信机利用该数值来调整其发射功率。
9.如权利要求8所述的方法，其中，第一类型的功率控制调整是在第一类型的发射条件下使用的第一数值，并且其中，第二类型的功率控制调整是在第二类型的发射情形下使用的第二数值。
10.如权利要求9所述的方法，其中，第一数值是一个缺省数值而第二数值是根据发射情形的一个比该缺省数值大或小的数值。
11.如权利要求1所述的方法，还包括：
以第一频率为无线收发信机提供第一和第二功率控制调整，
其中，以大于第一频率的第二频率发送该发射功率控制命令。
12.如权利要求1所述的方法，其中，发射功率控制命令命令无线收发信机增加或降低发射功率，并且功率控制指示符是一个标记比特，其在第一数值处表示把发射功率增减第一数值而在第二数值处表示把发射功率增减第二数值。
13.如权利要求1所述的方法，其中，该第一和第二类型的功率控制调整分别包括第一和第二功率控制方案。
14.如权利要求1所述的方法，其中，该功率控制指示符对应于不同模式的发射功率控制命令之一。
15.如权利要求1所述的方法，其中，该功率控制指示符被包括与发射功率控制命令一起。
16.如权利要求1所述的方法，其中，该功率控制指示符被包括与除经常发送给无线收发信机的发射功率控制命令以外的一则控制消息一起。
17.如权利要求1所述的方法，其中，以信令开销最小增加来执行该功率控制指示符的发送。
18.如权利要求1的用于控制移动站发射到一个无线网络的发射功率的方法，还包括：
以第一频率检测该从移动无线电设备收到的信号的信号干扰参数值；
把检测的信号干扰参数值与一个期望的信号干扰参数值相比较并确定一个差值；
把该差值与一个门限值进行比较；
发送一个发射功率控制命令给该移动站以便根据该差值增减它的发射功率；和
与发射功率控制命令相关的一个包括一个标记比特的功率控制指示符，其表示：如果该差值低于该门限值时，则该移动站应该使用第一类型的功率控制调整，而在该差值大于等于该门限值时，则该移动站应该使用第二类型的功率控制调整。
19.如权利要求18所述的方法，还包括：
一次或者以低于第一频率的第二频率向该移动站提供第一和第二类型的功率控制调整。
20.如权利要求18所述的方法，其中，通过分时隙信道发送该发射功率控制命令和功率控制指示符，并且第一频率对应于一个时隙速率。
21.如权利要求18所述的方法，其中，该第一和第二类型的调整包括第一和第二功率调整控制过程。
22.如权利要求18所述的方法，其中，该第一和第二类型的调整包括第一和第二功率调整步长。
23.如权利要求18所述的方法，其中，把该差值与多个门限值进行比较，每个门限值具有一个相应类型的功率控制调整。
24.如权利要求18所述的方法，其中该功率控制指示符只包括单一标记比特。
25.如权利要求18所述的方法，其中，该功率控制指示符不包括第一或第二类型的功率控制调整。
26.一种能够与无线网络通信的移动收发信机，包括：
一个收发信机，包括一个无线发射机和一个无线接收机；和
一个控制器，该控制器具有第一和第二类型的功率控制调整并且从无线网络接收发射功率控制命令，以便增减发射机的发射功率电平，并接收一个包括一个标记比特的功率控制指示符，其指示应该使用第一还是第二类型的功率控制调整；
其中，该控制器至少部分地根据功率控制指示符的数值使用第一和第二类型的功率控制调整之一来增减发射机的发射功率电平。
27.如权利要求26所述的移动收发信机，其中，控制器功率控制调整是无后效的或者不依赖于接收到的功率控制指示符。
28.如权利要求26所述的移动收发信机，其中，该功率控制指示符只包括单一标记比特，其指示第一或第二类型的功率控制调整，并且移动收发信机包括用于根据当前的标记比特和如果存在的第二类型的连续在前的标记比特来为第二类型确定一个或多个功率控制调整。
29.如权利要求26所述的移动收发信机，其中，该收发信机包括用于从一个或多个功率控制指示符中确定功率控制调整功率电平的装置。
30.如权利要求26所述的移动收发信机，其中，该移动收发信机包括用于以第一频率发射的发射机和用于以小于第一频率的第二频率从无线网络接收第一和第二类型的功率控制调整的接收机。
31.如权利要求26所述的移动收发信机，其中，通过分时隙信道发送该发射功率控制命令和功率控制指示符，并且该移动收发信机包括用于在第一时隙中发射的发射机和用于在第二时隙中从无线网络接收第一和第二类型的功率控制调整的接收机。
32.如权利要求26所述的移动收发信机，其中，该控制器包括用于运行第一和第二功率调整控制过程的处理装置。
33.如权利要求26所述的移动收发信机，其中，该控制器包括用于采用第一和第二功率调整步长的处理装置。
34.一种发送功率控制命令到无线收发信机的无线网络节点，包括：
一个检测器，用于检测从该无线收发信机收到的信号的一个信号参数值；
一个比较器，用于把检测的信号参数值与期望的信号参数值相比较并确定一个差值；和
一个发射机，用于把发射功率控制命令与一个包括一个标记比特的功率控制指示符一起发送到无线收发信机，该功率控制指示符表示根据该差值该无线收发信机在调整其发射功率中应该使用第一还是第二类型的功率控制调整。
35.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，该无线网络节点包括一个基站。
36.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，该无线网络节点包括一个无线网络控制器。
37.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，该无线网络节点包括用于从一个或多个功率控制指示符中确定功率控制调整功率电平的装置。
38.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，该无线网络节点包括用于检测接收的信号载波干扰比的检测器。
39.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，该发射功率控制命令命令无线收发信机增减发射功率，并且其中，第一和第二类型的功率控制调整确定一个数值，无线收发信机利用该数值调整其发射功率。
40.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，第一类型的功率控制调整是在第一类型的发射条件下使用的功率调整的第一数值，并且其中，第二类型的功率控制调整是在第二类型的发射情形下使用的功率调整的第二数值。
41.如权利要求34所述的无线网络节点，还包括：
用于一次或者以第一频率向无线收发信机提供第一和第二功率控制调整的装置，
其中，发射机以大于第一频率的第二频率发送该发射功率控制命令。
42.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，该功率控制指示符是指示符的时隙序列的一部分，对应于不同模式的功率控制命令之一，无线网络节点利用一个功率调整电平来表示每个模式。
43.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，该检测器是用于检测与一个发射功率控制命令包括在一起的指示符的检测器。
44.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，检测器是用于检测与一个不同于频繁发送到无线收发信机的发射功率控制命令的控制消息包括在一起的指示符的检测器。
45.如权利要求34所述的无线网络节点，其中，发射机在一个或多个第一时隙中在一个分时隙信道上发送功率控制指示符，并且检测器检测一个或多个第二时隙的接收到的信号的一个信号参数值。
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