CN1174643C - 组合信令和信号干扰比内环功率控制 - Google Patents

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Abstract

一种控制在CDMA的蜂窝式系统中前向链路的功率级的基站控制器和方法提供调整阈值。该方法包括步骤：确定前向链路的功率级的调整阈值和从远程发射机接收内环功率控制指令。该功率控制指令确定在前向链路功率级中的递增调整的请求。该方法进一步包括基于调整阈值和该请求确定前向链路的功率级。跟踪前向链路的功率级累积功率调整使得基站控制器在功率指令实际受到多路效应的影响时避免连续地增加所发射的功率。结果改善了整个小区的运行。

Description

组合信令和信号干扰比内环功率控制
技术领域
一般地说本发明涉及一种在码分多址(CDMA)蜂窝式系统中的功率控制。更具体地说，本发明涉及一种控制在CDMA蜂窝式系统中的前向链路的功率。
背景技术
随着如今社会的移动性的增加，蜂窝式电话已经成为人们日常生活的一部分。为顺应这种发展，已经制定出了在基站和移动用户之间提供兼容性的标准比如IS-95标准。第三代(3G)系统比如CDMA2000和W-CDMA都是从IS-95系统上发展起来的，并试图提供一种可以经济地支持更新到3G的特征和服务的连续的迁移途径。这些特征和服务一般都是在蜂窝式和PCS操作者的已有的频段分配内。
作为蜂窝技术发展的一部分，从TDMA到CDMA有一个过渡。在对数据进行数字化后，与TDMA相关的窄带传输相反，CDMA将数据扩展到整个可用的带宽上。多重呼叫占用共同的信道，同时每路呼叫都指定唯一的序列码。扩展频谱的目标实质是增加载信息的信号的带宽，使其远远地超出基本通信的需要。增加带宽虽然并不是通信所必需的，但是它能够减小干扰的有害影响--专门的干扰(例如，军用干扰台)或非故意的干扰(例如，同频道的用户)。实际上，消除干扰是所有的扩频系统的公知的特性。然而，在过去由于所谓的“近-远问题”在移动的射频环境中CDMA(以及通常的扩频)不能工作而停止使用。这是因为所有的基站总是发射恒定的功率。然而，在移动射频环境中，一些用户位于基站较近，而另一些用户距基站较远。在这些极端的用户之间传播路径损失之差可达几十分贝。结果为了适应最远的用户，使最近的用户牺牲频谱效率。
为解决上述的近-远问题，研制了“功率控制”以便发射机控制其所发射的功率从而从所有用户所接收的功率都大致相等。这就有利于实现扩频技术。如果控制所接收的功率，则移动用户可以占有相同的频段，自然会有利于实现上述的干扰平均。
在常规的功率控制技术中，本地发射机基于所接收的信号直接调整它自己的功率(开环)或基于通过本地的发射机发射到远程的接收机的信号间接地调整它自己的功率(闭环)。在闭环方案中，远程的接收机也是一种发射机并基于本地发射机所发射的信号的帧误差率(FER--外环)或信号干扰比(SIR--内环)返回功率控制指令。
在外环方案中，远程的发射机(例如，移动用户)基于在每次所接收的帧中误差量确定功率控制指令。一旦从远程的发射机接收到功率控制指令，本地发射机(例如基站)就能够确定对该请求的物理层响应。在IS-95系统中，物理层执行调制、编码、功率控制和同步功能。上层(即，数据链层和网络层)执行比如通信量、导频、寻呼、访问、发送消息、流动性以及射频资源管理的功能。
然而，外环功率控制的难处在于CDMA2000系统的业务信道的一般的帧的大小为20ms，而每1.25ms传输一条功率控制指令。因此开发内环功率控制来解决在帧采集过程中的功率控制的问题。内环功率控制允许远程的发射机基于SIR测量确定功率控制指令。因此，一旦接收功率控制指令，基站就能够继续确定对该请求的物理层响应。如果实现完全的信号正交性，则远程的发射机能够很好地识别它自己的信号。然而，由于在空中传输的多路效应，经常破坏在远程的发射机侧的正交性。在这种情况下，远程的发射机不能清楚地识别它自己的与干扰相反的信号。由于每20ms的帧包括16个功率指令，当所发射的功率级实际足够时高速率的远程发射机可以发送整帧的连续功率增加的指令。如果基于该功率指令基站依照常规的增加发射功率级的规则执行，则对整个小区的累积的功率调整可能造成严重的问题。因此，非常希望提供一种在CDMA蜂窝式系统中控制前向链路的功率级的方法，它不受多路效应的影响。
发明内容
通过一种在CDMA的蜂窝式系统中控制前向链路的功率级的基站控制器和方法来实现上述和其它的目的。该方法包括如下步骤：确定前向链路的功率级的调整阈值；从远程发射机接收内环功率控制指令，该功率控制指令确定在前向链路功率级中的递增调整的请求；跟踪对前向链路功率级的累积的功率调整；将该累积的功率调整与所述调整阈值相比较；当该累积的功率不超过所述调整阈值时，确定对该请求的物理层响应；以及当该累积的功率超过所述调整阈值时，确定对该请求的上层响应。
本发明还提供一种基于在前向链路功率级中递增调整的请求和调整阈值确定在CDMA蜂窝式系统中的前向链路的功率级的方法，该方法包括步骤：跟踪对前向链路的功率级的累积的功率调整；将该累积的功率调整与所述调整阈值相比较；当该累积的功率不超过所述调整阈值时，确定对该请求的物理层响应；以及当该累积的功率超过所述调整阈值时，确定对该请求的上层响应。
在本发明的另一方面，还提供一种控制在CDMA蜂窝式系统中的前向链路的功率级的基站控制器，该控制系统包括：微控制器单元，其可操作地确定前向链路的功率级的调整阈值；信号处理系统，其适于从远程发射机接收内环功率控制指令，该功率控制指令确定在前向链路功率级中的递增调整的请求；以及与所述微控制器和信号处理系统数据通信的功率控制系统，可操作所述功率控制系统来跟踪前向链路的功率级的累积的功率调整并将该累积的功率调整与所述调整阈值相比较，还可操作所述功率控制系统以当该累积的功率不超过所述调整阈值时，确定对该请求的物理层响应，并将与该请求相关的数据报告给所述微控制器单元，当该累积的功率超过所述调整阈值时，确定对该请求的上层响应。
可以理解的是前面的一般性描述和下文的详细描述都仅是对本发明的实例性说明，并旨在提供一种正如本发明所要求保护的理解本发明的特征的框架或综述。所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，并将其结合成本发明的一部分。附图说明了本发明的不同的特征和实施例，并与详细描述一起解释了本发明的原理和操作。
附图说明
通过阅读下面的说明和所附加的权利要求并通过参考后面的附图，本领域的熟练的技术人员将会很清楚本发明的各种优点，其中
附图1所示为依据本发明的优选实施例的基站控制器的方块图；
附图2所示为在CDMA的蜂窝式系统中控制前向链路的功率级的方法的流程图；
附图3所示为在CDMA的蜂窝式系统中基于在前向链路的功率级中的递增调整的请求和调整阈值确定前向链路的功率级的方法的流程图；
附图4所示为确定对在前向链路的功率级中的递增调整的请求的物理层响应的步骤的流程图；
附图5所示为记录前向链路的功率级的累积功率调整的步骤的流程图。
具体实施方式
现在参考附图1，所示的依据本发明的优选实施例在CDMA的蜂窝式系统中控制前向链路功率级的基站控制器以总的标号10表示。可以看到控制器10具有微控制器单元(MCU)20、信号处理系统30和功率控制系统40。MCU20确定前向链路的功率级的调整阈值，而信号处理系统30从远程的发射机(未示)接收内环功率控制指令。通过下式给出调整阈值Pth：Pth＝Pmax-Pini，这里Pmax是最大的功率级，而Pini是初始的功率级。基于呼叫初始数据(包括数据和话音两种)、区段/小区负荷参数、占线用户的服务以及其它关键射频资源管理结果通过上层确定Pmax。Pini也可以通过上层确定并基于服务详细参数比如用户数据率、信道数量等等。
远程的发射机可以是能够发射CDMA相容的功率控制指令的任何类型的移动用户。每个功率控制指令确定在前向链路功率级中的递增调整的请求。功率控制系统40基于该调整阈值和请求确定前向链路的功率级。如在下文中更详细地讨论，基站控制器10可以在物理层、上层或在这两层上响应。基于调整阈值确定前向链路的功率级使得控制器10避免了多路效应相关的相同缺陷。
可以进一步看出功率控制系统40包括跟踪前向链路功率级的累积功率调整的计数器41。具体地说，计数器41具有跟踪在前向链路功率级中的递增调整的数量的值“i”。因此累积功率调整Padj表示为：Padj＝i(Pstep)，这里Pstep是最小的前向链路的功率步长。因此当Padj＞Pth时，就超过了调整阈值。值得注意的是Pth可以进一步表示为：Pth＝n(Pstep)，这里n是阈值计数器值。因此，依据计数器41，当i＞n时，就超过了调整阈值。因此可以看到比较器42将累积的功率调整与调整阈值进行比较，而功率控制子模块43基于比较的结果确定对该请求的物理层响应。值得注意的是通过上层确定Pstep，并且可以在任何时候以上层指令改变它。因此步长Pstep是前向链路的功率级调整的最小分辨率。除了Pstep进行细微的功率控制外，物理层还可以实现动态的功率步长。在这种情况下，需要在上层的控制之下再调整阈值计数器值n。
当累积的功率调整超过调整阈值时，功率控制子模块43将与请求相关的数据报告给确定上层响应的MCU20。数据包括(但不限于)指示违反(超过)调整阈值的标志和当前的前向链路功率级P，该当前的前向链路功率级P由如下的表达式确定：P＝Pini+i(Pstep)。因此，在这种情况下，拒绝请求并且MCU20响应基于CDMA蜂窝式系统的单元负荷参数和各种服务参数的请求。响应包括(当并不限于)通过信令改变移动用户的设置点、改变调整的阈值或改变所发射的用户数据率。给MCU20报告超过阈值的情况以便对可能的不正确的功率控制指令采取更适当的响应。进一步可以看到信号处理系统30包括通用的部件比如调制器31、双工器32、RF前端33、A/D转换器34、RAKE相关器35和多路信号分解器36。
附图2进一步说明了在CDMA的蜂窝式系统中控制前向链路的功率级的方法100。具体地说，在步骤110确定前向链路的功率级的调整阈值。在步骤120从远程发射机接收内环功率控制指令，这里功率控制指令确定在前向链路功率级中的递增调整。可以理解的是虽然所示的步骤110是这个方法100的一部分，但是并不需要确定所接收的每个功率控制指令的调整阈值。实际上，可取的是在服务协商阶段中给基站物理层设定适合的阈值，该阈值与服务小区负荷以及其它的可得的信息相关。在步骤130中，基于调整阈值和请求确定前向链路的功率级。
现在看附图3，更详细地示出了确定功率级的优选方法。具体地说，在步骤131中跟踪前向链路功率级的累积功率调整，而在步骤132中将该累积的功率调整与调整阈值进行比较。这就使得在步骤133中基于在步骤132中的比较结果确定对该请求的物理层响应。附图4所示为当累积功率调整超过调整阈值时在步骤134中拒绝该请求。本步骤并不需要确认动作，并且通过简单地在物理层忽略该请求来实际地执行。在步骤135中，将该请求报告给上层，并在步骤136中确定对该请求的上层响应。如已经讨论过，基于服务参数、小区负荷参数以及其它的可得的信息的任何组合来确定上层响应。
当累积功率调整并没有超过该调整阈值时，可以理解的是执行常规的内环功率控制方法。因此，在步骤138中，允许该请求，依据该功率控制指令增加功率级。
现在参考附图5，更详细地示出了跟踪累积功率调整的步骤131的优选实施例。具体地说，在步骤140中确定前向链路功率级的计数器。可以理解的是实际上步骤140并不需要与每个功率指令一起执行，在此所示仅是为了说明的目的。然而，当功率控制指令确定增加前向链路的功率的请求时，在步骤141中计数器加1。类似地，当功率控制指令确定减小前向链路的功率的请求时，在步骤142中计数器减1。
可取的是以分贝(dB)测量调整阈值。因此，对于每个功率控制指令所发射的功率级调整的步长(mdB每步长)的给定的分辨率，确定最大的计数器值n为连续功率增加指令的最大允许数。计数器更新率优选为功率控制子信道率(或800bps)。
前面的讨论公开并描述了本发明的示例性的实施例。通过上文的讨论、附图以及权利要求本领域熟练的技术人员容易认识到在不脱离如在下面的权利要求中所确定的本发明的精神和范围的前提下还能够作出各种变型和改进。

Claims (18)

1.一种控制在CDMA蜂窝式系统中的前向链路的功率级的方法，该方法包括步骤：
确定前向链路的功率级的调整阈值；
从远程发射机接收内环功率控制指令，该功率控制指令确定在前向链路功率级中的递增调整的请求；
跟踪对前向链路功率级的累积的功率调整；
将该累积的功率调整与所述调整阈值相比较；
当该累积的功率不超过所述调整阈值时，确定对该请求的物理层响应；以及
当该累积的功率超过所述调整阈值时，确定对该请求的上层响应。
2.权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：
在物理层拒绝该请求；
将与该请求相关的数据报告给上层；以及
确定对该请求的上层响应。
3.权利要求2所述的方法，进一步包括基于CDMA蜂窝式系统的服务参数确定上层响应的步骤。
4.权利要求2所述的方法，进一步包括基于CDMA蜂窝式系统的小区负荷参数确定上层响应的步骤。
5.权利要求2所述的方法，进一步包括修改调整阈值的步骤。
6.权利要求1所述的方法，其中累积的功率调整并不超过该调整阈值，该方法进一步包括允许该请求的步骤。
7.权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：
确定前向链路的功率级的计数器；
当功率控制指令确定增加前向链路功率的请求时递增该计数器；以及
当功率控制指令确定减小前向链路功率的请求时递减该计数器。
8.权利要求1所述的方法，进一步包括基于呼叫初始数据确定调整阈值的步骤。
9.一种基于在前向链路功率级中递增调整的请求和调整阈值确定在CDMA蜂窝式系统中的前向链路的功率级的方法，该方法包括步骤：
跟踪对前向链路的功率级的累积的功率调整；
将该累积的功率调整与所述调整阈值相比较；
当该累积的功率不超过所述调整阈值时，确定对该请求的物理层响应；以及
当该累积的功率超过所述调整阈值时，确定对该请求的上层响应。
10.权利要求9所述的方法，其中累积功率调整超过该调整阈值，该方法进一步包括步骤：
在物理层拒绝该请求；
将与该请求相关的数据报告给上层；以及
确定对该请求的上层响应。
11.权利要求10所述的方法，进一步包括改变该调整阈值的步骤。
12.权利要求10所述的方法，进一步包括基于CDMA蜂窝式系统的小区负荷参数确定上层响应的步骤。
13.权利要求9所述的方法，其中累积的功率调整并不超过该调整阈值，该方法进一步包括允许该请求的步骤。
14.权利要求9所述的方法，进一步包括步骤：
确定前向链路的功率级的计数器；
当递增调整是增加前向链路的功率时使该计数器递增；以及
当递增调整是减小前向链路的功率时使该计数器递减。
15.一种控制在CDMA蜂窝式系统中的前向链路的功率级的基站控制器，该控制系统包括：
微控制器单元，其可操作地确定前向链路的功率级的调整阈值；
信号处理系统，其适于从远程发射机接收内环功率控制指令，该功率控制指令确定在前向链路功率级中的递增调整的请求；以及
与所述微控制器和信号处理系统数据通信的功率控制系统，可操作所述功率控制系统来跟踪前向链路的功率级的累积的功率调整并将该累积的功率调整与所述调整阈值相比较，还可操作所述功率控制系统以当该累积的功率不超过所述调整阈值时，确定对该请求的物理层响应，并将与该请求相关的数据报告给所述微控制器单元，当该累积的功率超过所述调整阈值时，确定对该请求的上层响应。
16.权利要求15的基站控制器，其中功率控制系统包括：
用于跟踪前向链路的功率级的累积的功率调整的计数器；
与所述计数器数据通信用于将该累积的功率调整与所述调整阈值相比较的比较器；以及
与所述比较器数据通信用于基于该比较结果确定对该请求的物理层响应的功率控制子模块。
17.权利要求16的基站控制器，其中累积功率调整超过该调整阈值，功率控制子模块将标志和当前的前向链路的功率级报告给微控制器单元。
18.权利要求17的基站控制器，其中微控制器单元改变该调整阈值。
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