CN1171407C - 一种wcdma系统中外环功率控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种WCDMA系统中外环功率控制的方法。所述方法采用在基站控制器中，根据基站测量到的数据帧CRC结果和给定FER指标，自适应地调整基站中闭环功控所用到的SNR门限。在基站中，闭环功控则根据SNR门限和测量到的实际SNR值，产生功率控制命令，送到用户终端，用以调整用户终端的发射功率。本发明由于采用了外环功控方法，根据实际的链路质量情况实时调整SNR门限，所以在无线传播环境发生很大变化时，仍然能够保证链路FER指标的要求。
Description
本发明涉及宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)系统，特别是涉及WCDMA系统中的功率控制的方法。
CDMA是一种以扩频通讯为基础的调制和多址连接技术。在CDMA通讯系统中，由于基站和移动台使用同一CDMA无线频带，基站对每一个移动台的信号发射对本小区其它移动台及相邻小区移动台而言都是干扰，基站对每一个移动台的信号接收也都受到本小区其它移动台及相邻小区移动台的干扰。为了减小干扰，最大化系统容量，应在满足信道性能的条件下，最小化基站和移动台的发射功率。因此，在CMDA系统中对功率进行控制是必须的。
在美国专利No.5812938中提供了CDMA系统中一种闭环功率控制的方法：基站定期测量移动台发射来的信号的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)，然后将该测量值与给定的信噪比门限比较，根据比较的结果产生功率控制命令，并把功控命令发送到移动台。移动台依照功控命令调整自己的发射功率，以使得达到基站的信噪比能逼近信噪比门限。根据不同速率数据的不同质量指标要求，对每种速率的数据设置不同的最低所需信噪比门限，一旦确定了数据的速率，那么最低所需信噪比门限也就固定下。经常使用的质量指标是误码率(Bit ErrorRate，BER)和(Frame Error Rate，FER)。实际上移动无线传输环境在不断变化，移动台的速度也在不断变化，满足链路质量要求的最低信噪比门限必然会在一定范围内不断变化。由于不可能确定信噪比门限与信噪比测量值之间的对应函数关系，且信噪比测量的误差对内环功控的控制精度也会造成一定的影响，因此，基于固定信噪比门限的闭环功率控制难以保证链路质量要求。
本发明的目的在于提供一种宽带码分多址系统中的关于外环功率控制的方法。该方法采用在基站控制器中，根据基站测量到的数据帧循环冗余校验(CyclicRedundancy Check，CRC)结果和给定误帧率指标，自适应地调整基站中闭环功控所用到的信噪比门限，以保证链路误帧率指标的要求。
本发明的所述的方法是按以下方案实现：
1.根据目标误帧率确定误帧门限、误帧容忍门限、信噪比门限的调整步长和下调周期；
2.根据数据帧循环冗余校验结果记录误帧情况，进一步包括：
1)设置误帧容忍定时器和下调定时器；
2)取数据帧循环冗余校验结果时启动下调定时器，在检测到误帧时记录误帧同时启动误帧容忍定时器，并在误帧容忍定时器启动期间忽略其余误帧；
3)在误帧记录到误帧门限，或下调定时器计时到时触发步骤3，同时清除误帧记录，重置下调定时器，重新转到第2)步；
3.根据误帧情况调整信噪比门限：
1)根据触发该步骤的事件和误帧记录情况调整信噪比门限；
2)根据信噪比门限调整的上下限修正信噪比门限。
下面将参照本发明的一个实施例及其附图详细描述本发明
图1是采用本发明的WCDMA无线通信系统的外环功率控制方法的系统图。
图2是采用本发明的WCDMA无线通信系统的外环功率控制方法中产生信噪比门限流程图。
图3是采用本发明的WCDMA无线通信系统的外环功率控制方法中记录误帧情况的流程图。
图4是采用本发明的WCDMA无线通信系统的外环功率控制方法中根据误帧情况调整信噪比门限的流程图。
图5是本发明优选实施例的基站控制器100记录的信噪比门限和美国专利No.5812938固定信噪比门限为0dB的对照图。
图6是本发明优选实施例的基站110测得上行链路(信号由用户终端传向基站)误帧率和根据美国专利No.5812938的装置测得的上行链路误帧率的对照图。
图1显示了采用本发明的方案的WCDMA无线通信系统的外环功率控制方法的系统图。
所述在WCDMA系统中进行外环功率控制的方法所需设备至少包括一个用户终端、一个基站和一个基站控制器。用户终端接收从基站发送来的功率控制命令，并且根据功控命令调整发射功率；基站测量用户终端发送来的数据的信噪比并对其进行数据帧循环冗余校验校验，将数据帧循环冗余校验结果送至基站控制器，根据信噪比的测量值和基站控制器送来的信噪比门限值来确定功率控制命令并发送给用户终端；基站控制器根据预先设定的目标误帧率和基站测量的数据帧循环冗余校验结果产生信噪比门限并送至基站。
该图1的WCDMA无线通信系统包括一个基站控制器100、一个基站110和一个用户终端120。在该图的方案中，基站控制器100和基站110相连接，用户终端120和基站110也相连接，并且用户终端120以可变速度在系统的不同小区范围内移动。
用户终端120中有关功率控制的部分包括功控命令处理器121和发射功率调整装置123。功率控制命令处理器121接收来自基站110的功控命令116。功控命令116的值可以取1、0或-1。功控命令处理器121根据功控命令116的取值相应地设置功率调整步长122为ΔTPC、0、-ΔTPC。发射功率调整装置123按照功率调整步长122的值调整发射功率。
基站110中有关功率控制的部分包括数据帧循环冗余校验校验单元111、信噪比测量单元113和功控命令产生器115。信噪比测量单元113测量从用户终端120发来的数据流124的信噪比114，并将其送至功控命令产生器115。功控命令产生器115比较信噪比测量单元113送来的信噪比114和基站控制器100送来的信噪比门限102，然后根据以下原则产生功控命令116：
如果信噪比114大于信噪比门限102，则功控命令116的值为-1；
如果信噪比114小于信噪比门限102，则功控命令116的值为1；
如果信噪比114等于信噪比门限102，则功控命令116的值为0。
美国专利No.5812938中所述的内环功率控制的方法和上述大致相同。不同点只是信噪比门限102不是由基站控制器100实时给出，而是对每种速率的数据预先分别设定好。
使用固定信噪比门限的缺陷前文已有说明，下面主要描述本发明在美国专利No.5812938上的改进措施。
在基站110中，本发明增加了数据帧循环冗余校验校验单元111，用来对自用户终端120发来的数据流124进行数据帧循环冗余校验校验，并将数据帧循环冗余校验结果112送至基站控制器100。数据帧循环冗余校验是常用的校验接收数据和发送数据是否一致的方法，通常以帧为单位进行数据帧循环冗余校验校验，如果接收数据和发送数据一致，则判定此帧为好帧，并将数据帧循环冗余校验结果置为0；否则判定此帧为误帧，将数据帧循环冗余校验结果置为1。
基站控制器100有关功率控制的部分是信噪比门限产生单元102。信噪比门限产生单元102根据基站110送来的数据帧循环冗余校验结果输出信号112、预先设定的目标误帧率103以及预先设定的信噪比门限调整范围信噪比门限上限104和信噪比门限下限105，依照图2所示的方法产生信噪比门限101，然后将其送至基站110的功控命令产生器115。
目标误帧率103的值是由具体业务的质量要求决定的，通常话音业务的误帧率要求是0.01，数据业务的误帧率要求是10-5。在业务的传输过程中，根据系统的负荷状况，目标误帧率103可以动态调整，即在系统负荷较重时适当增大目标误帧率103，在系统负荷较轻时适当减小目标误帧率103。
信噪比门限上限104和信噪比门限下限105根据特定小区的实际无线传播环境和具体业务类型确定。在业务的传输过程中，根据系统的负荷状况和业务分布状况，信噪比门限上限104和信噪比门限下限105也是可以动态调整的。
图2显示了采用本发明的WCDMA无线通信系统的外环功率控制方法中产生信噪比门限的流程图。
这个流程开始于步骤200，目标信噪比产生单元102完成一些初始化的工作：
首先，确定下调周期及误帧门限。下调周期及误帧门限的确定应以在一个下调周期内控制的结果使误帧所占总帧数的百分比不超过目标误帧率103为原则。
其次，设置信噪比门限调整步长。调整步长可取0～1dB，根据实际情况，上下调步长可以取同一值也可取不同值，但应保证整个控制过程中，信噪比门限上调和下调的机率和幅度大致相等。
最后，设置误帧容忍周期。在信道突然恶化时，有可能产生一段连续的误帧，从而导致信噪比门限很快上升，而且可能上升到不必要的高值。为了避免这种情况，滤掉连续的误帧，设置误帧容忍周期，在误帧容忍周期内的误帧都忽略不计。根据实际情况，误帧容忍周期可取0～下调周期÷2，在本发明的优选实施例中设为下调周期×10％。
在步骤300中，目标信噪比产生单元102根据基站110送来的数据帧循环冗余校验结果112按照图3所述方法对误帧进行记录。
最后，在步骤400中，目标信噪比产生单元102根据步骤300得到的误帧报告按照图4所述方法调整信噪比门限。
图3显示了图2中步骤300所采用的误帧记录方法的流程图。
这个流程开始于步骤310，目标信噪比产生单元102首先设置误帧容忍定时器和下调定时器，即在步骤311将误帧数、下调计数和误帧容忍计数清0。
然后在步骤320取数据帧循环冗余校验结果时启动下调定时器，在检测到误帧时记录误帧同时启动误帧容忍定时器，并在误帧容忍定时器启动期间忽略其余误帧。具体按以下步骤实施：在步骤321取数据帧循环冗余校验结果，并判断数据帧循环冗余校验结果为0还是为1。若数据帧循环冗余校验结果为1，则转至步骤322，判断误帧容忍计数是否为0。若误帧容忍计数为0，则转至步骤323，将误帧数加1，再到步骤324，将误帧容忍计数加1，然后到步骤330中的步骤331；若在步骤322中误帧容忍计数不为0，则转至步骤326。若在步骤321中数据帧循环冗余校验结果不为1，则转至步骤325，判断误帧容忍计数是否大于0。若误帧容忍计数不大于0，则转至步骤330中的步骤332；否则转至步骤326，将误帧容忍计数加1，再到步骤327，判断误帧容忍计数是否大于等于误帧容忍周期。若否，则转至步骤330中的步骤331；若是，则转至步骤328，将误帧容忍计数清0，再到步骤330中的步骤331。
在步骤330中，当误帧记录到误帧门限，或下调定时器计时到时触发步骤3，同时清除误帧记录，重置下调定时器，重新转到步骤320。具体按以下步骤实施：在步骤331中，目标信噪比产生单元102判断误帧数是否达到误帧门限，若已达到误帧门限，则转至步骤334，同时启动图2中的步骤400调整信噪比门限；若没有达到误帧门限，则转至步骤332，将下调计数加1，再到步骤333判断下调计数是否达到下调周期。若下调计数没有达到下调周期，则转回至步骤320中的步骤321，取下一个数据帧循环冗余校验结果；若下调计数已达到下调周期，则转至步骤334，同时启动图2中的步骤400调整信噪比门限。在步骤334，目标信噪比产生单元102将误帧数清0，再到步骤335将下调计数清0，最后转回至步骤320中的步骤321，取下一个数据帧循环冗余校验结果。
图4显示了图2中步骤400所采用的调整信噪比门限的方法的流程图。
目标信噪比产生单元102首先在步骤410中根据触发该步骤的事件和误帧记录情况调整信噪比门限。具体按以下步骤实施：步骤411检查启动该流程的事件类型，若事件类型是误帧数≥误帧门限，则转至步骤412，设临时信噪比门限＝信噪比门限+上调步长，再到步骤420。若事件类型是下调计数≥下调周期，则转至步骤413，判断误帧数是否为0，若为0，则到步骤414设临时信噪比门限＝信噪比门限-下调步长，再到步骤420；若不为0，则到步骤415设临时信噪比门限＝信噪比门限，再到步骤420。
在步骤420，目标信噪比产生单元102根据信噪比门限调整的上下限修正信噪比门限。具体按以下步骤实施：在步骤421判断临时信噪比门限值是否大于信噪比门限上限104，若是则到步骤422令信噪比门限101＝信噪比门限上限104；否则到步骤423判断临时信噪比门限值是否小于信噪比门限下限105，若是则到步骤425令信噪比门限101＝信噪比门限下限105，否则到步骤424令信噪比门限101＝临时信噪比门限。最后，目标信噪比产生单元102将调整过的信噪比门限101送到基站110。
图5是在误帧率门限为0.01，用户终端的移动速度中途(即用户终端在传送了20000帧数据时)由120(公里/小时)变为30(公里/小时)的极端情况下，本发明优选实施例的基站控制器100记录的信噪比门限和美国专利No.5812938固定信噪比门限为0dB的对照图。其中501表示应用本发明的信噪比门限，502表示应用美国专利的信噪比门限。
图6是在误帧率门限为0.01，用户终端的移动速度中途由120(公里/小时)变为30(公里/小时)的极端情况下，在图4所示的信噪比门限值的作用下，本发明优选实施例的基站110测得的上行链路(即信号由用户终端传向基站)误帧率和根据美国专利No.5812938的装置测得的上行链路误帧率的对照图。其中601表示应用本发明测得的误帧率，602表示应用美国专利No.5812938测得的误帧率。
综合图5和图6，由于用户终端的速度发生很大变化，导致满足信道性能要求的信噪比门限值也发生很大变化，在美国专利No.5812938中因为缺乏调整信噪比门限的机制，在图5所示的恒定信噪比门限502的作用下，无法保证链路质量。使得图6中其上行链路测得的误帧率602在用户终端速度变化时急剧升高；而本发明因为采用了外环功控，能够调整信噪比门限，使信噪比门限501在用户终端速度变化时自适应地升高到保证链路质量所需的水平，因而其测得的上行链路误帧率601能大致保持在所要求的水平上。
本发明采用在基站控制器中，根据基站测量到的数据帧数据帧循环冗余校验结果和给定误帧率指标，自适应地调整基站中闭环功控所用到的信噪比门限。在基站中，闭环功控则根据信噪比门限和测量到的实际信噪比值，产生功率控制命令，送到用户终端，用以调整用户终端的发射功率。本发明由于采用了外环功控方法，根据实际的链路质量情况实时调整信噪比门限，所以在无线传播环境发生很大变化时，仍然能够保证链路误帧率指标的要求。
Claims (7)
1、一种在WCDMA系统中外环功率控制的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：根据目标误帧率确定误帧门限、误帧容忍门限、信噪比门限的调整步长和下调周期步骤(200)，即：
首先，确定下调周期及误帧门限；
其次，设置信噪比门限调整步长；
最后，设置误帧容忍周期；
第二步：根据数据帧循环冗余校验(CRC)结果记录误帧情况步骤(300)；
第三步：根据误帧情况调整信噪比门限步骤(400)，即：
a.根据触发该步骤的事件和误帧记录情况调整信噪比门限步骤(410)；
b.根据信噪比门限调整的上下限修正信噪比门限步骤(420)。
2、根据权利要求1所述在WCDMA系统中外环功率控制的方法，其特征在于：所述第二步进一步包括：
1)设置误帧容忍定时器和下调定时器(310)；
2)取数据帧循环冗余校验(CRC)结果时启动下调定时器，在检测到误帧时记录误帧同时启动误帧容忍定时器，并在误帧容忍定时器启动期间忽略其余误帧步骤(320)；
3)在误帧数记录到误帧门限，或下调定时器计时到时触发根据误帧情况调整信噪比门限，同时清除误帧记录，重新转到数据帧循环冗余校验(CRC)结果记录误帧步骤(330)。
3、根据权利要求2所述在WCDMA系统中外环功率控制的方法，其特征在于：所述步骤1)完成目标SNR产生单元设置误帧容忍定时器和下调定时器，将误帧数、下调计数和误帧容忍计数清0(311)。
4、根据权利要求2所述在WCDMA系统中外环功率控制的方法，其特征在于：征在于：所述步骤2)进一步包括以下步骤：
(1)取数据帧循环冗余校验(CRC)结果，并判断该结果是否为1(321)：若数据帧循环冗余校验(CRC)结果为1，则执行步骤(2)；若数据帧循环冗余校验(CRC)结果不为1，则执行步骤(4)；
(2)判断误帧容忍计数是否为0(322)：若误帧容忍计数为0，则执行步骤(3)；若误帧容忍计数不为0，执行步骤(5)；
(3)误帧数加1(323)，并将误帧容忍计数加1(324)，再转至步骤3)中判断误帧数是否到误帧门限(331)；
(4)判断误帧容忍计数是否大于0(325)：若误帧容忍计数大于0，则执行步骤(5)；若误帧容忍计数不大于0，则转至步骤3)下调计数器加1(332)；
(5)将误帧容忍计数加1(326)，再判断误帧容忍计数是否大于等于误帧容忍周期(327)：如果帧容忍计数大于等于误帧容忍周期，则执行步骤(6)；否则直接转至步骤3)中判断误帧数是否达到误帧门限(331)；
(6)先将误帧容忍计数清0(328)，再转至步骤3)中判断误帧数是否达到误帧门限(331)。
5、根据权利要求2所述在WCDMA系统中外环功率控制的方法，其特征在于：所述步骤3)进一步包括以下步骤：
(1)目标SNR产生单元判断误帧数是否达到误帧门限：若误帧数已达到误帧门限，则执行步骤(3)；若误帧数没有达到误帧门限，则执行步骤(2)；
(2)将下调计数加1(332)，进而判断下调计数是否达到下调周期(333)：若下调计数没有达到下调周期，则直接返回至取下一个数据帧循环冗余校验(CRC)结果并判断是否为1步骤(321)；若下调计数已达到下调周期，则执行步骤(3)；
(3)误帧数清0(334)，再将下调计数清0(335)，并返回至取下一个数据帧循环冗余校验(CRC)结果，同时启动调整信噪比(SNR)门限(400)。
6、根据权利要求1所述在WCDMA系统中外环功率控制的方法，其特征在于：所述步骤a具体包括以下步骤：
(1)检查启动该流程的事件类型(411)：若事件类型是误帧数≥误帧门限，则执行步骤(2)；若事件类型是下调计数≥下调周期，则执行步骤(3)；
(2)设临时SNR门限＝SNR门限+上调步长(412)，再到步骤b中调整的上限修正信噪比门限(420)；
(3)判断误帧数是否为0(413)：若为0，则设临时信噪比(SNR)门限＝信噪比(SNR)门限一下调步长(414)，再到步骤b调整的上下限修正信噪比门限(420)；若不为0，则设临时SNR门限＝SNR门限(415)，再到步骤b中调整的上下限修正信噪比门限(420)。
7、根据权利要求1所述在WCDMA系统中外环功率控制的方法，其特征在于：
所述步骤b具体包括以下步骤：
(1)判断临时SNR门限值是否大于SNR门限上限(421)：若是，则令SNR门限＝SNR门限上限(422)，再执行步骤(3)；否则，执行步骤(2)；
(2)判断临时SNR门限值是否小于SNR门限下限(423)：若是，则令SNR门限＝SNR门限下限(425)，再执行步骤(3)；否则，令SNR门限＝临时SNR门限(424)，最后，执行步骤(3)；
(3)目标SNR产生单元(102)将调整过的SNR门限送到基站。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20041013 Termination date: 20130919 |