CN1185888C - 高速接入系统上行控制信道在软切换状态的功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速接入系统上行控制信道在软切换状态的功率控制方法，该方法通过在基站和移动台中分别设置功率偏置增量计数器和功率偏置减量计数器，通过基站比较ACK或NACK的实际功率P_A ^r与目标功率P_A ^t的大小，将移动台处于软切换区域中ACK/NACK所需的偏置功率的变化记录下来，上述变化被传送到移动台，使得移动台以该变化为依据调整发射功率的偏置值，使其实际功率始终与目标功率最接；近采用上述方案，使上行控制信道发射功率得到实时控制，在保证ACK/NACK误码达到系统要求的前提下，平均发射功率最小，从而节省了发送功率，并使HSDPA上行控制信道对其他码道的干扰减小到最低程度。

Description

高速接入系统上行控制信道在软切换状态的功率控制方法

技术领域：

本发明涉及高速接入系统中的功率控制方法，具体地说涉及到高速接入系统上行控制信道的功率控制方法。

背景技术：

高速下行包接入(HSDPA)系统的上行控制信道包含两部分信息，一部分是移动台反馈给基站的混合自动重传请求应答信息(ACK/NACK)，用于表明移动台是否正确接收到基站发来的相应的数据包，另外一部分是下行信道质量指示信息(CQI)，用于说明下行信道的质量指示。由于CQI信息是周期上报的，因此系统对CQI信息的误码没有要求。而ACK/NACK信息的误码将直接导致基站对移动台是否正确接收到相应数据包做出错误的判断，使得对混合自动重传机制甚至HSDPA系统的性能造成较大影响，因此对ACK/NACK信息的误码有严格的要求。

根据HSDPA系统的现有技术，现有的上行控制信道功率控制方法将上行控制信道的功率设置为在R99(3G系统的R99协议版本，3G：第三代移动通信系统)的上行专用物理控制信道(DPCCH)的导频功率基础上加一个额外的功率偏置，也就是说，ACK/NACK信息的发射功率在R99上行DPCCH导频功率基础上加一个额外的功率偏置Poffset(发送ACK与发送NACK时的偏置功率不同)，功率偏置的大小为系统参数，由网络侧下发给移动台。当移动台处于软切换区域时，由于R99上行DPCCH信道的信号由多个基站同时接收，具有分集增益，而ACK/NACK只有一个基站，即HSDPA系统的服务基站接收，没有分集增益，因此要保证ACK/NACK信息能被服务基站正确接收，ACK/NACK信息的发射功率相对于R99上行DPCCH导频功率的最小功率偏置应该比移动台在非软切换时大，同时由于在软切换状态时，移动台所处的环境比较复杂，使得处于软切换状态的实际功率偏置的大小动态变化。如果按照现有的上行控制信道的功率控制方法，为了保证移动台在小区的所有位置,ACK/NACK都能被正确接收，功率偏置Poffset必须按照最大的情况进行设置，这势必在某些情况下造成ACK/NACK信息的发射功率浪费，同时也增加了对其他码道不必要的的干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节省功率资源、对其它码道干扰较小的高速接入系统上行控制信道在软切换状态的功率控制方法。

为达到上述目的，本发明提供的高速接入系统上行控制信道在软切换状态的功率控制方法，包括：

(1)在基站和移动台中非别设置功率偏置增量计数器N_up和功率偏置减量计数器N_down，以及设置自动重传请求应答信息(ACK或NACK)的发射功率调整步长ΔP；

(2)当移动台进入软切换区域后，无线网络控制器(RNC)通知服务基站移动台已进入软切换区，同时将基站和移动台中的的增量计数器N_up和功率偏置减量计数器N_down分别清零；

(3)基站利用在每个时隙测量的上行专用物理控制信道(DPCCH)的导频功率P_P ^m，通过下述公式得到此时的ACK或NACK的实际功率P_A ^r：

              P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new}；

其中，P_{offset_df}为ACK或NACK与DPCCH导频功率的缺省偏置，P_{offset_new}为P_{offset_new}＝(N_up-N_down)*ΔP；

(4)基站比较ACK或NACK的实际功率P_A ^r与目标功率P_A ^t的大小，如果P_A ^r大于P_A ^t，令ACK或NACK的功控命令TPC_HS＝0，否则令TPC_HS＝1，如果TPC_HS＝1，令增量计数器N_up的值增1；如果TPC_HS＝0，则令减量计数器N_down的值增1，并将TPC_HS的值发给移动台；

上述步骤(4)所述将TPC_HS的值发给移动台，通过用TPC_HS的值代替基于3G系统的R99协议版本(R99)的下行DPCCH的传输功率控制命令(TPC)完成。

(5)移动台接收到基站发送的ACK或NACK的功控命令TPC_HS的值，如果TPC_HS＝1，令增量计数器N_up的值增1；如果TPC_HS＝0，则令减量计数器N_down的值增1；然后根据下述公式调整ACK或NACK的发射功率偏置值P_{offset_new}：

              P_{offset_new}＝(N_up-N_down)*ΔP

(6)移动台通过接收到的TPC_HS值恢复R99下行控制信道的TPC，具体方法为：如果增量计数器N_up的值大于减量计数器N_down的值，则TPC的值为1，否则为0。

(7)当移动台需要进行ACK或NACK的发射时，按照上述步骤(5)确定的最新功率偏置值P_{offset_new}按照下述公式确定ACK或NACK的发射功率：

             P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new}。

(8)基站定时刷新ACK/NACK的功率实际值P_A ^r。

由于本发明通过在基站和移动台中分别设置功率偏置增量计数器和功率偏置减量计数器，将移动台处于软切换区域中ACK/NACK所需的偏置功率的变化记录下来，使其实际功率始终与目标功率最接近，从而使上行控制信道发射功率得到实时控制，在保证ACK/NACK误码达到系统要求的前提下，平均发射功率最小，从而节省了发送功率，并使HSDPA上行控制信道对其他码道的干扰减小到最低程度。另外，本发明通过用偏置功率调整值代替基于R99的下行DPCCH的TPC完成ACK/NACK的功率控制，并在功控结束后恢复R99下行控制信道的TPC，不需对系统进行大的调整即可实现；同时本发明还使基站定时刷新ACK/NACK的功率实际值P_A ^r能够更加保证功率控制的高精度。实验表明，应用本发明，ACK或NACK的平均发射功率比没有功控时大大降低，特别是在移动台移动速度比较低(10公里以下)的时候，效果更明显，在ACK/NACK误码率为10E-2时，发射功率可以节约3dB左右，ACK/NACK误码率为10E-4时，发射功率可以节约10~15dB。

附图说明

图1是本发明所述方法的实施例流程图；

图2是适用于本发明的HSDPA上行控制信道结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明所述方法的实施例流程图。按照图1，本发名首先要在基站和移动台中分别设置功率偏置增量计数器N_up和功率偏置减量计数器N_down，用于记录移动台处于软切换区域中时ACK/NACK所需的偏置功率的变化，以及设置自动重传请求应答信息(ACK或NACK)的发射功率调整步长ΔP，以便于对偏置功率进行调整。为了方便对本发明进行说明，定义以下几个参数量，并假定这些参数量经过噪声功率归一化处理。

P_P ^m，R99上行DPCCH导频功率测量值；

P_A ^t，ACK/NACK功率目标值，该值由ACK/NACK误码要求决定，在整个小区，包括软切换、非软切换区域均相同；

P_A ^r，ACK/NACK的实际发射功率实际值；

P_{offset_df}，ACK/NACK的发射功率和R99 DPCCH导频功率的缺省偏置，即移动台处于非软切换时的偏置；

P_{offset_new}，进入软切换区域后，ACK/NACK的发射功率和R99上行DPCCH导频功率的新增偏置；

N_up，进入软切换区域后后，HSDPA服务基站下发的高速传输功率控制(TPC_HS)等于1的个数；

N_down，进入软切换区域后，HSDPA服务基站下发的TPC_HS＝0的个数；

P_{offset_new}＝(N_up-N_down)*ΔP，ΔP为移动台ACK/NACK发射功率的调整步长；

P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new}    (F-1)，

上式为ACK/NACK的实际发射功率实际值的计算公式。

当移动台进入软切换区域后，本发明在步骤1由无线网络控制器(RNC)通知服务基站移动台已进入软切换区，这样可以同时将基站和移动台中的的增量计数器N_up和功率偏置减量计数器N_down分别清零，以便于记录ACK或NACK功率偏置值的变化趋势。然后在步骤2，基站利用在每个时隙测量的上行专用物理控制信道(DPCCH)的导频功率P_P ^m，通过下述公式得到此时的ACK或NACK的实际功率P_A ^r：

            P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new}；

其中，P_{offset_df}为ACK或NACK与DPCCH导频功率的缺省偏置，P_{offset_new}为P_{offset_new}＝(N_up-N_down)*ΔP；

在步骤3，基站比较ACK或NACK的实际功率P_A ^r与目标功率P_A ^t的大小，就会得到ACK或NACK的功控命令TPC_HS。如果P_A ^r大于P_A ^t，说明ACK/NACK的实际功率大于目标值，要求移动台降低ACK/NACK发射功率偏置，因此在步骤5令ACK或NACK的功控命令TPC_HS＝0，否则，说明ACK/NACK的实际功率小于目标值，要求提高移动台ACK/NACK的发射功率偏置，此时在步骤6令TPC_HS＝1；接着基站在步骤7判断TPC_HS，以决定记录增加偏置功率还是减小偏置功率。如果TPC_HS＝1，在步骤8令增量计数器N_up的值增1；如果TPC_HS＝0，则在步骤9令减量计数器N_down的值增1，然后在步骤10并将TPC_HS的值发给移动台；该步骤在本例中通过用TPC_HS的值代替基于3G系统的R99协议版本(R99)的下行DPCCH的传输功率控制命令(TPC)完成。即基站在得到TPC_HS值后，用它替换R99下行DPCCH的TPC命令，也就是说，在软切换区域，HSDPA服务基站下行功控命令为TPC_HS，而不发送原来的TPC命令。

移动台接收到基站发送的ACK或NACK的功控命令TPC_HS的值后，在步骤11判断TPC_HS，以确定是增加偏置功率还是减小偏置功率。如果TPC_HS＝1，则在步骤12令增量计数器N_up的值增1；如果TPC_HS＝0，则在步骤13令减量计数器N_down的值增1；然后根据下述公式调整ACK或NACK的发射功率偏置值P_{offset_new}：

            P_{offset_new}＝(N_up-N_down)*ΔP

最后在步骤14，当移动台需要进行ACK或NACK的发射时，按照上述步骤13确定的最新功率偏置值P_{offset_new}按照下述公式确定ACK或NACK的发射功率：

            P_A ^r＝P_o ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new}。

由于本实施例在步骤10通过用TPC_HS的值代替基于3G系统的R99协议版本(R99)的下行DPCCH的传输功率控制命令(TPC)将TPC_HS的值发给移动台，因此，在步骤14以前还需要移动台通过接收到的TPC_HS值恢复R99下行控制信道的TPC，以完成处于软切换状态中的移动台基于R99协议的功控合并命令。具体方法为：如果增量计数器N_up的值大于减量计数器N_down的值，则TPC的值为1，否则为0。这是因为，N_up-N_down的实际值等价于ACK/NACK的发射功率和基于R99的导频功率的偏置大小，现在ACK/NACK功率绝对值相对于目标值没有变，而ACK/NACK与R99导频的功率偏置增加，说明导频功率低于目标功率，因此需要增加发射功率，TPC＝1，反之TPC＝0。

在本实施例中，考虑到下行TPC_HS命令可能有误码，使得基站端按照公式F-1计算的P_A ^r结果与移动台实际的发射功率偏置会出现不一致，并且随时间的延长，这个误差可能会累积，累计误差的大小，与下行TPC_HS命令传送的误码以及时间长短相关。为了解决这个问题，基站端需要定时刷新ACK/NACK的功率实际值P_A ^r，实际中可以通过两种方法进行刷新：

第一种方法是：移动台定时将功率偏置上报给基站。

为了上报ACKNACK的功率实际值P_A ^r，移动台只需要将其统计得到的N_up与N_down的差值ΔN(ΔN＝N_up-N_down)上报给基站，基站即可以通过公式F-1得到移动台实际发送的P_{offset_new} ^r。ΔN需要占用m比特，m的大小与下行TPC_HS误码率以及ΔN的上报周期相关。

在HSDPA的上行控制信道中，下行信道质量指示信息(CQI)是以一定周期上报的，因此，ΔN可以以时分复用的方式和CQI在HSDPA上行控制信道的2个时隙上传送。为了让基站能够区分移动台发送的是CQI还是ΔN，ΔN发送时，采用与CQI以及ACK/NACK信息不同的扩频码进行扩频，参考图2。基站侧通过非相干解调判断移动台使用的是哪一个扩频码，从而获知接收的信号是CQI还是ΔN。根据ΔN，即可以获得移动台的最新功率偏置P_{offset_nw} ^r，基站按照下述公式得到最新的ACK/NACK的功率实际值：

          P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new} ^r。

第二种方法是：基站定时测量ACK/NACK信号功率，用测量的值作为ACK/NACK的功率实际值。

基站通过测量得到ACK/NACK信号后，直接对ACK/NACK信号进行信噪比估计，通过与R99上行控制信道导频符号的信噪比进行比较，即可获得移动台实际ACK/NACK发射功率偏值。

Claims (3)

1、一种高速接入系统上行控制信道在软切换状态的功率控制方法，包括：

(1)在基站和移动台中分别设置功率偏置增量计数器Nup和功率偏置减量计数器N_down，以及设置自动重传请求应答信息ACK或NACK的发射功率调整步长ΔP；

(2)当移动台进入软切换区域后，无线网络控制器RNC通知服务基站移动台已进入软切换区，同时将基站和移动台中的增量计数器Nup和功率偏置减量计数器Ndown分别清零；

(3)基站利用在每个时隙测量的上行专用物理控制信道DPCCH的导频功率P_p ^m，通过下述公式得到此时的ACK或NACK的实际功率P_A ^r：

             P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new}；

其中，P_{offset_df}为ACK或NACK与DPCCH导频功率的缺省偏置，P_{offset_new}为P_{offset_new}＝(N_up-N_down)*ΔP；

(4)基站比较ACK或NACK的实际功率P_A ^r与目标功率P_A ^t的大小，如果P_A ^r大于P_A ^t，令ACK或NACK的功控命令基站下发的高速传输功率控制为0，否则令基站下发的高速传输功率控制为1，如果基站下发的高速传输功率控制为1，令增量计数器N_up的值增1；如果基站下发的高速传输功率控制为0，则令减量计数器N_down的值增1，并将基站下发的高速传输功率控制的值发给移动台；

(5)移动台接收到基站发送的基站下发的高速传输功率控制的值，如果基站下发的高速传输功率控制为1，令增量计数器N_up的值增1；如果基站下发的高速传输功率控制为0，则令减量计数器N_down的值增1；然后根据下述公式调整ACK或NACK的发射功率偏置值P_{offset_new}：

          P_{offset_new}＝(N_up-N_down)*ΔP

(6)移动台通过接收到的基站下发的高速传输功率控制的值恢复R99下行控制信道的基站下发的高速传输功率控制的值，具体方法为：如果增量计数器N_up的值大于减量计数器N_down的值，则R99下行控制信道的基站下发的高速传输功率控制的值为1，否则为0。

(7)当移动台需要进行ACK或NACK的发射时，按照上述步骤(5)确定的最新功率偏置值P_{offset_new}按照下述公式确定ACK或NACK的发射功率：

             P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new}。

(8)基站定时刷新ACK/NACK的功率实际值P_A ^r。

2、根据权利要求1所述的上行控制信道在软切换状态的功率控制方法，其特征在于所述基站定时刷新ACK/NACK的功率实际值P_A ^r的方法为：移动台定时将最新功率偏置P_{offset_new} ^r上报给基站，基站按照下述公式得到最新的ACK/NACK的功率实际值：

                     P_A ^r＝P_p ^m+P_{offset_df}+P_{offset_new} ^r。

3、根据权利要求1所述的上行控制信道在软切换状态的功率控制方法，其特征在于所述基站定时刷新ACK/NACK的功率实际值PAr的方法为：基站定时测量ACK/NACK信号功率，用测量的值作为ACK/NACK的功率实际值。

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