CN1199370C - Cdma移动通信系统中的功率控制 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在扩频或CDMA蜂窝系统(10)中控制功率传输等级的方法(100)，其中对于提高或降低移动台(16)或基站(12，14)的传输功率等级的判定以及任何这种提高或降低的量基于指示现有信道条件的至少三个因数(104，106)的加权组合(108)。例如，可以根据有关的每个信道条件因数的可靠性来设置加权(205，206)。

Description

CDMA移动通信系统中的功率控制
技术领域
本发明一般涉及移动通信领域，具体是涉及一种用于控制扩频或码分多址(CDMA)蜂窝通信系统中的传输功率等级的方法。
背景技术
在宽带扩频蜂窝通信系统(通常称作宽带CDMA或W-CDMA系统)中，功率控制码元被定期发送以补偿影响信道的诸如衰落和盲区等变化条件的影响。例如，一个提供服务的基站能够发送一个功率控制命令，该命令发信号给一个被服务的移动台以提高或降低其传输功率等级。然后，该移动台响应于所接收的功率控制命令来判定是否提高或降低其传输功率等级。
不过，对于运行于软越区切换(SOHO)模式中的移动台，它在结束与旧基站通信之前就开始与一个新基站通信。因此，该移动台的传输功率等级判定必须基于从SOHO操作过程中服务于该移动台的两个(或多个)基站接收的功率控制命令来进行。同样，在下行链路上，每个基站可以基于从被服务的移动台接收的功率控制消息来判定对于每个被服务的移动台需要哪个传输功率等级。用该方法可以最小化信道条件变化的影响。
当移动台运行于非SOHO模式中时，移动台关于是否提高或降低其传输功率等级的判定可以基于从其提供服务的基站接收的功率控制比特或码元所提供的方向。同样，如有关的技术标准(如用于宽带CDMA的ARIB标准，以及IS-95标准：ANSI J-STD-008，第2-137页)所规定的，指示移动台提高或降低传输功率等级的量是固定值。
在运行于非SOHO模式中的基站的下行链路上采用类似的功率控制方法。提供服务的基站关于是否提高或降低其传输功率等级的判定是一个硬判定，其直接基于所检测到的从一个特定被服务的移动台发送的功率控制比特或码元。不过，在建议的ETSI标准(用于欧洲)中，提供服务的基站提高或降低其传输功率等级的量是可变的，但不在一个时间片等级上。换句话说，网络可以选择由基站使用的一个“量”，但一旦该量被选定，则它保持固定直到下一次变化为止(例如来自更高协议层的触发)。
另一方面，当移动台运行于SOHO模式时，关于是否提高或降低传输功率等级的判定基于从包含在SOHO过程中的两个(或多个)基站接收的功率控制比特或码元。根据IS-95标准，只有当所有包含在SOHO过程中的基站传送一个功率提高命令时，移动台才提高其传输功率等级。不过，如果在SOHO过程中，这些基站中只有一个发送了功率降低命令，则也要求移动台降低其传输功率等级。在任何情况下，移动台的传输功率等级被提高或降低一个固定值。
同样，对于W-CDMA系统，与SOHO过程中的移动台有关的每个基站独立地从该移动台接收功率控制比特或码元。因此，每个这样的基站可以独立于其它基站来基于从有关的移动台接收的(并被检测的)功率控制比特或码元来判定是否对于该移动台提高或降低其传输功率等级。
当基站或移动台必须在扩频或CDMA蜂窝系统中做出功率控制判定时会遇到的一个重要问题是，需要基站或移动台只基于所接收的功率控制比特或码元的正确检测来进行所谓的“硬”判定(即引起一个精确的响应)。不过，所接收的功率控制比特或码元总是有可能被错误地检测到。因此，现有的需要这种硬判定(只基于功率控制码元的正确检测)的功率控制方法不是最佳方法。
此外，当运行于SOHO模式时，由移动台响应于来自与该SOHO过程有关的所有基站的功率提高命令来提高其传输功率等级的硬判定也不是一个最佳判定，因为随着相关基站数量的增加，至少一个功率控制码元未被接收到或者被错误地检测到的概率也会增加。尽管如此，如下面详细描述的，本发明成功地解决了上述问题。
发明内容
根据本发明，提供了用于在扩频或CDMA蜂窝系统中控制功率传输等级的方法，据此关于提高或降低移动台或基站的传输功率等级的判定，以及任何这种提高或降低的量都基于指示现有信道条件的多个因数的加权组合。在本发明的优选实施方案中，根据与进行功率控制判定相关的每个信道条件因数的可靠性来设置加权。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在移动通信系统中进行传输功率控制判定的方法，其特征在于步骤：接收至少三个信道条件因数；为所述至少三个信道条件因数中的每一个指定一个加权；合并所述指定的至少三个加权；以及基于所述被合并的指定的至少三个加权来进行所述传输功率控制判定。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于进行传输功率控制判定的移动台，该移动台包括：至少一个加权指定装置，用于为接收到的至少三个信道条件因数的每一个指定一个加权；以及一个合并装置，用于合并所述指定的至少三个加权，其中该被合并的指定的至少三个加权被用于进行所述传输功率控制判定。
本发明的一个重要技术优点是能够由扩频或CDMA系统中的基站或移动台基于所有可获得的信道条件信息来进行最佳功率控制判定。
本发明的另一个重要技术优点是它对于SOHO情况中的现有功率控制问题提供了比传统方法更好的解决方案。
本发明的另一个重要技术优点是它为扩频或CDMA系统中的设置系统功率控制参数提供了更有效的方法。
本发明的另一个重要技术优点是优化了扩频或CDMA系统中诸如传输功率、系统容量等可用无线资源的使用。
本发明的另一个重要技术优点是提供了在扩频或CDMA系统中进行功率控制判定的最佳方法，该方法对于象所观察到的信道条件以及功率控制统计数字这样的因数给予了应有的考虑。
附图说明
通过参考下面的详细描述并连同附图可以更完整地理解本发明的方法和设备，其中：
图1是可用来实现本发明的一个示范扩频或CDMA蜂窝系统的一部分的简化图；
图2是可以由扩频或CDMA通信系统中的移动台用来实现本发明的优选实施方案的示范方法的流图；
图3是根据本发明的优选实施方案，用来在移动台中实现如图2所示的判定算法的示范逻辑的示意图；以及
图4是根据本发明的第二实施方案，用来说明如何实现如图2所示的判定算法的示范逻辑的示意图。
具体实施方式
通过参考图1-4可以非常清楚地理解本发明的优选实施方案及其优点，其中相同的编号用于指各图中相同和相应的部分。
实质上，根据本发明，提供了用于在扩频或CDMA蜂窝系统中控制功率传输等级的方法，据此关于提高或降低移动台或基站的传输功率等级的判定，以及任何这种提高或降低的量都基于指示现有信道条件的多个因数的加权组合或先前功率控制命令值。在本发明的一个优选实施方案中，根据有关的每个信道条件的可靠性来设置该加权。
特别地，图1是用来实现本发明的示范扩频或CDMA蜂窝系统10的一部分的简化图。不过，显著地，尽管图1所示的示范蜂窝系统10是在根据IS-95标准运行的扩频系统中描述的，但本发明并不局限于此。例如，基于现有信道条件因数的加权组合进行功率控制判定的概念可以应用于任何合适类型的其中基站和/或移动台功率控制判定应当被优化的移动通信系统(例如W-CDMA系统等)。
示范系统10包括多个基站(例如12和14)和移动台(例如16)。在该实施方案中，每个基站(例如12和14)定义一个小区，它还定义小区内的一个扇区。在不同类型的蜂窝系统中，这些发送机/接收机基站可以称作例如固定收发信机或基站收发信台。同样，移动台作为选择可以称作移动终端并可以包括例如便携式收发信机单元(例如手持或车载无线电话)。
根据本发明的优选实施方案，基站(例如12，14)和移动台(例如16)中的每一个分别在前向或反向业务信道上周期发送一个功率控制码元。每个功率控制码元用来发信号给接收单元(例如前向业务信道上的移动台以及反向信道上的基站)以提高或降低其传输功率等级。同样，在接收端，该检测到的功率控制码元可以用来作为指示此时存在的业务信道条件的多个因数中的一个因数。
可以由基站(例如12，14)或移动台(例如16)测量、计算和/或使用以确定现有业务信道条件的多个其它因数是：用于先前间隔的传输功率等级；所接收的信号的信噪比(SIR)；所接收到的导频码元(由移动台接收的)与这些码元在所接收的码元空间或构象(constellation)中的预期位置之间的欧几里德距离；对于相关信道的衰落统计数字；前面的传输功率等级增加；信道中传输路径的数量以及对于每条路径各自的平均功率；在接收基站或移动台是否使用干扰消除；功率控制回路中的延迟；所接收到的信号和用户级别的优先级；电路或分组交换业务(业务类型)；SOHO模式或非SOHO模式(例如，尽管目前未使用，但在SOHO模式中，考虑对于所有相关单元的因数，考虑SOHO模式中的时间长度，移动台能够确定哪个基站在SOHO中无效并相应地设置功率控制请求到该基站)。同样，用于功率控制判定的以上信道条件因数列表是示范的而不是详尽的。
在准备为随后的传输间隔(例如，在IS-95 CDMA前向或反向业务信道上每1.25毫秒间隔一次)进行传输功率控制判定时，基站(12，14)或移动台(16)为其本身基于可获得的所有或一些测量的或计算的信道条件因数来计算传输功率设置(提高或降低、提高或降低的“量”以及如前所述的变量)。在优选实施方案中，所使用的加权因数基于测量的或计算的信道条件因数的可靠性。同样，由基站或移动台进行的传输功率控制判定有利地用于随后的传输功率设置，而不管该基站或移动台是否运行于SOHO模式。
图2是可以由扩频或CDMA通信系统中的移动台用来实现本发明的优选实施方案的示范方法100的流图。再次说明，尽管该示范方法说明了移动台如何在SOHO模式中进行传输功率控制判定，但本发明并不局限于此，而是可以应用于任何其中移动台或基站传输功率控制判定应当被优化的移动通信环境中。
在示范传输功率控制方法的步骤104，移动台(例如16)从前向业务信道和/或下行链路控制信道上接收的信令消息中读入或推论有关的传输功率因数信息。对于该示范实施方案，该功率因数信息包括信道中传输路径的数量、相关基站的数量(例如在SOHO模式中两个：12和14)、所接收到的导频码元与这些码元的预期位置之间的欧几里德距离、功率控制命令(码元或比特)以及在相关基站中是否使用干扰消除。在步骤106，移动台将该信息存储到本地存储器以更新前面的间隔中存储的类似信息。
在步骤108，移动台为在步骤106中更新的每个功率传输因数指定一个加权。对于该实施方案，根据对于各自功率传输因数所观察到的可靠性来指定每个加权。同样，对于给定因数所得的加权可以用百分数来表达，完全加权表达为100％，没有加权表达为“0”。例如，有关的基站数量108b(例如2)对于移动台是可靠的信息，因而可以给它100％的完全加权(对于干扰消除信息108e也一样)。另一方面，给予传输路径(108a)数量或导频码元位置(108c)的加权要基于更少可靠的信息，因而指定给它们每一个的加权将成比例地更低一些。同样，指定给任何一个因数的实际加权可以基于对于相关特定通信系统的设计考虑来确定。
在步骤110，移动台组合在步骤108指定的加权因数。例如，可以由移动台的本地处理器实现一个常规的神经网络算法以考虑所有的加权因数，并产生对于移动台的下一个传输间隔的全部功率控制判定参数。在最简单的等级，移动台可以代数地合并在步骤108指定的加权因数以产生一个单独的数，然后使用该数来从例如一个查找表中选择一个功率控制因数。在步骤112，移动台将步骤110中产生的最近的功率控制判定参数存储到本地存储器中。优选地，相同的信息被作为输入反馈回判定算法(110)并用于步骤106中执行的每个更新，以使每个加权因数有偏差，从而提供判定过程的整体效率和正确性。在步骤114，移动台产生并存储一个内部功率控制命令，该命令最终指导移动台的发送机部分对于下一个间隔提高或降低什么量。换句话说，由于在步骤110所做的传输功率控制判定产生来自大范围数字(例如1-100)中的一个数字，所以该数字可以用作确定下一个间隔的传输功率等级设置的绝对值。
图2所示的判定算法(110)可以用多种方式来实现。例如，在一个实施方案中，多数判定可以用来判定一个移动台(例如16)在SOHO过程中，是否提高或降低其传输功率等级。换句话说，如果在步骤114根据判定算法110，SOHO过程相关的三个基站中的两个发送命令给移动台，命令该移动台提高其传输功率等级，则该移动台将其传输功率等级提高x分贝(例如由相关的加权因数108的组合确定的值“x”)。否则，移动台将其传输功率等级降低y分贝。
在另一个示范实施方案中，如果根据判定算法110，所有的BS(例如“m”个BS)命令移动台(例如16)提高其传输功率等级，则移动台将其传输功率等级提高x分贝。同样，如果所有的BS命令降低传输功率，则移动台将其传输功率等级降低y分贝。不过，如果根据判定算法110，n(出自总共m个基站中的)个基站命令移动台降低其传输功率等级，而其余的(m-n)个基站保持它们命令移动台提高其传输功率等级，则移动台将设置其增加量为((m-n)/m)x-(n/m)y分贝。优选地，对于该实施方案，由判定算法110对于每个传输间隔应用该同一个过程。
图3是示范逻辑(200)的示意图，该逻辑可以用来说明图2所示的判定算法110如何由移动台(例如16)中的处理器来实现。注意本发明还可以在网络侧(例如在基站中)实现。对于该实施方案，现在讨论图2和3，多个基站(例如BS1-BSN)在前向业务信道上周期发送一个功率控制命令(例如码元)，该命令指定发信号给接收单元(移动台)以提高或降低其传输功率等级。所指定的移动台检测到多个功率控制命令(201-202N)。对于每个接收到的功率控制命令，移动台(使用一个传统的检测技术)确定功率控制命令被正确检测的概率(203-204N)。对于每个检测到的功率控制命令，移动台指定一个加权(例如，基于一个或多个归一化因数205-206N)。然后移动台合并(例如代数加)被加权的功率控制因数(208)，并将所得的值除以(210)有关的基站数量。移动台使用所得的功率控制因数来确定用于下一个间隔的传输功率等级设置。
图4是示范逻辑(300)的示意图，该逻辑可以用来说明根据本发明的第二实施方案，图2所示的判定算法110如何在移动台(例如16)中实现。对于该实施方案，逻辑(算法)300包括第一或门302，第二或门304以及多个或门(3061-m)。每个或门(302-306m)包括一对输入端和一个输出端。每对输入端接收来自各自基站的传输功率等级命令信号。每对输入端的一个端，“T”，提供从相关的各自基站接收的先前传输功率等级命令信号，而每对输入端的第二个端提供从相关的各自基站接收的最近的(当前的)传输功率等级。换句话说，每个或门考虑从相关的各自基站接收的两个命令，即当前命令和先前命令。同样，每个或门302-306m的输出端连接到与门308的输入端。因此，如果或门的两个输入端302-306m有来自各自基站对于降低移动台的传输功率等级的命令信号，则从与门308的输出信号是“0”(是对于移动台的功率等级“降低”判定)。另一方面，如果所有的“m”个基站命令提高(在当前或先前的命令中)，则与门308的输出为“1”(是对于移动台的功率等级提高判定)。
尽管连同附图和前面的详细描述说明了本发明的方法和设备的优选实施方案，但应当理解，本发明并不局限于所公开的实施方案，而是在不偏离下面的权利要求提出和定义的本发明精神的条件下，可以有大量的重新安排、修改和替代。

Claims (11)

1.一种用于在移动通信系统(10)中进行传输功率控制判定的方法(100)，其特征在于步骤：
接收至少三个信道条件因数(106)；
为所述至少三个信道条件因数(106)中的每一个指定一个加权(108)，其中根据所述至少三个信道条件因数的每一个的可靠性值来指定所述加权(108)；
合并所述指定的至少三个加权(108)；以及
基于所述被合并的指定的至少三个加权(108)来进行所述传输功率控制判定。
2.如权利要求1的方法，其中所述至少三个信道条件因数(106)之一包括前面的间隔的传输功率等级。
3.如权利要求1的方法，其中所述至少三个信道条件因数(106)之一包括一个检测到的功率控制码元。
4.如权利要求1的方法，其中所述至少三个信道条件因数(106)之一包括对于接收到的信号的信噪比。
5.如权利要求1的方法，其中所述至少三个信道条件因数(106)之一包括多个前面的传输功率增加值。
6.如权利要求1的方法，其中在移动台(16)中进行传输功率控制判定。
7.如权利要求1的方法，其中在基站(14，12)中进行传输功率控制判定。
8.如权利要求1的方法，其中所述移动通信系统(10)包括CDMA系统。
9.如权利要求1的方法，还包括基于所述传输功率控制判定来设置传输功率等级的步骤。
10.如权利要求1的方法，其中由运行于软越区切换模式中的移动台(16)执行所述步骤。
11.如权利要求1的方法，其中使用神经网络算法来执行判定过程。
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