CN1223128C - 一种自适应功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于移动通信系统的自适应功率控制方法，由接收机、功控步长发生、发射功率控制、发射机等模块来执行，其特征在于该方法包括下列步骤：①根据接收机内的解调模块从接收天线的接收信号解调出来的发射功率控制命令，或根据内环功控信干比测量值和外环功控信干比目标值的比较结果产生的发射功率控制命令比特，同时送往发射功率控制模块和功控步长发生模块；②在功控步长发生模块，计算发射功率控制命令命令的相关性系数A(m)，并据A(m)选择功控步长K(m)；③将该功控步长K(m)输入到发射功率控制模块，自动地调整发射功率，将调制信号经发射机的发射天线发射出去。

Description

一种自适应功率控制的方法

技术领域：

本发明涉及扩频通信领域，特别是指一种用于移动通信系统的自适应功率控制的方法。

背景技术：

功率控制是移动通信系统，尤其是CDMA系统中必不可少的一种重要功能。它包含的内环功率控制模块，通过测量得到接收信号的信干比(以下简称SIR)，然后与外环功率控制中根据一定的QoS设定的SIR目标值进行比较，当测量的SIR值低于SIR目标值时，产生“上升”的功率控制命令，当测量的SIR值高于SIR目标值时，产生“下降”的功率控制命令。移动台(上行功控中)或基站(下行功控中)可以通过接收到的发射功率控制命令(以下简称TPC)比特，以某种步长进行发射功率的调整。一般功控步长的选择是固定的某一个值。当该步长可以变化时，功控过程就可以根据移动信道的动态变化情况进行调整。在专利EP1102416中，发明人提出了在移动台进行功控步长选择的方案，该方案根据移动台接收到的信号的统计特性，得到接收信号的波动幅度和波动速率，由此选择功控的步长。当接收信号的波动幅度和波动速率较大时，这表明信道变化较快，因此功控步长取较大的值；反之，当接收信号的波动幅度和波动速率较小时，则表明此时信道变化较缓慢，因此功控步长选择较小的值。这样，通过移动台自身的功控步长选择器，可以根据信道情况动态地选择功控步长，从而改善了上行功控的性能。

然而，上述专利中的方法仅适用于连续时间的接收信号，而无法在间断性接收信号的系统中使用，因为对于间断性的信号，按照上述专利中的方法和思想，很难从中提取有效的波动幅度或波动速率的信息。例如在第三代移动通信系统TD-SCDMA(时分一同步码分多址，Time-Duplex Synchronous Code Division Multiple Access)中，就属于此种情况。在TD-SCDMA系统中，每个无线帧分为两个子帧，每个子帧由多个时隙组成。一般每个用户占用一个或多个上行或下行时隙，在每个时隙内不同用户通过不同的扩频码来区分。因此，无论是基站还是移动台，都无法接收到时间连续的信号，而只能是一个时隙一个时隙的信号片断，在时间上是间断的。

另一方面，上述专利中的功控步长选择技术，也并不是最优的。内环功控一般基于SIR测量进行，真正对功控性能起作用的是SIR信息或其导出信息，而不是简单的接收信号的统计特征。

发明内容：

本发明要解决的技术问题，就是克服上述现有技术的不足，特别是为间断性的移动性通信系统提供一种能够自适应地根据信道环境选择功控步长的自适应功率控制的方法，从而改善功控在各种信道环境下的性能。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于移动通信系统的自适应功率控制方法，由接收机、功控步长发生、发射功率控制、发射机等模块来执行，其特征在于该方法包括下列步骤：

①根据接收机内的解调模块对从接收天线的接收信号解调得到解调信号，同时得到解调后的发射功率控制命令比特，或根据内环功控信干比测量值和外环功控信干比目标值的比较结果得到的发射功率控制命令比特，同时送往发射功率控制模块和功控步长发生模块；

②在功控步长发生模块，根据发射功率控制命令计算信道在不同时间内的相关性，如果所述相关性较强，则选择较大的功控步长K(m)；如果所述相关性较弱，则选择较小的功控步长；

③将该功控步长K(m)输入到发射功率控制模块，该模块根据发射功率控制命令和功控步长K(m)自动地调整发射功率，将调制信号经发射机的发射天线发射出去。

所述根据发射功率控制命令得到信道在不同时间内的相关性，具体为计算发射功率控制命令的相关性系数A(m)。

所说的发射功率控制命令第m个功控周期内的相关性系数A(m)由下式计算：

$A\left(m\right)=1/N\underset{i=m}{\overset{m-N+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\left(i\right)*\mathrm{TPC}(i-1)$

式中：①N、m为正整数；

②M为相关窗大小，即功控周期数；

③A(m)的取值范围为-1＜A(m)＜1；

④TPC(i)-第i周期内发射功率控制命令值(比特)。

所说的功控步长K(m)选定步骤如下：

①将A(m)与设定的参数P₀、P₁、P₂……P_s[-1＜P₀＜P₁＜P₂…P_S＜1]进行比较，

②当-1＜＝A(m)＜P₀ 选定功控步长K(m)＝0dB

    P₀＜＝A(m)＜P₁            K(m)＝I₁dB

    P₁＜＝A＜P₂               K(m)＝I₂dB

    ……       ……                            ……      ……

    P_s＜＝A(m)＜＝1            K(m)＝I_sdB

其中I₁＜I₂＜I₃＜……＜I_S

当S＝1时，则所说的功控步长Km选定步骤如下：

①将A(m)与设定的参数P₀、P₁[-1＜P₀＜P₁＜1]进行比较；

②当-1＜＝A(m)＜P₀ 选定功控步长    K(m)＝1dB

    P₀＜＝A(m)＜P₁                K(m)＝2dB

    P₁＜＝A(m)＜+1                 K(m)＝3dB

本发明提出的变步长功控方案，利用了TPC命令在时间上的相关信息，该相关信息反映了当前一段时间内传播信道的衰落速率、深度等状况，因此是信道自适应的功控思路。利用TPC命令，运算增加非常少，实现简单，却能够使功控具有对信道条件的适应性，更能有效地改善在各种信道环境下的功控性能。

附图说明：

图1是本发明自适应功率控制方法在移动台内部内环功控过程的基本结构示意图。

具体实施方式：

下面以第三代移动通信标准TD-SCDMA系统为例，说明本发明是如何实施的。因为功控步长发生模块结构非常简单，因此可以将其置于移动台或基站任一方都可以。下面我们以功控步长的产生模块在移动台内部为例来说明。

图1是本发明在移动台内部内环功控过程的基本结构示意图。在移动台内部，包括接收机、功控步长发生、发射功率控制、发射机等模块。

接收机内的解调模块对接收天线的接收信号进行解调，得到解调信号，并同时得到解调后的TPC命令比特(取值为-1或1。这里说明一下，如果TPC命令比特不是-1或1，则将上升的TPC命令比特设为“1”，下降的TPC命令比特设为“-1”)；

解调TPC命令比特同时送往发射功率控制模块和功控步长发生模块，功控步长发生模块包括计算TPC相关系数和功控步长选择两部分，输出的是功控步长选择结果，该步长结果同时送往发射功率控制模块。如果功控步长产生模块位于基站，则该步长信息必须作为信令通过下行信道发射出去)。TPC相关系数的一个典型计算方法是：首先确定做相关运算所使用的相关窗大小，例如可取N＝1000个功控周期，该周期内包含着在最近的N×T(T是功控周期，在TD-SCDMA系统中一般为5ms)时段内的N个TPC命令，设其为TPC(i)，TPC(i-1)，…，TPC(i-N+1)，取值{-1，1}，i为当前功控周期指标，并且假设当m＜0时TPC(m)＝0。则当前功控周期的相关系数可按照如下式子得到：

$A\left(m\right)=1/N\underset{i=m}{\overset{m-N+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\left(i\right)*\mathrm{TPC}(i-1)---\left(1\right)$

当然，具体计算相关系数A的方法，可以不完全按照本实施例中描述的(1)式进行，例如可以继续对A(m)进行平滑滤波，或对求和取平均运算改为取加权平均，或通过其他统计手段利用已知的TPC命令比特得到该相关性系数。

下面根据相关系数A(m)如何得到功控步长，一般TPC命令相关性系数越小，选择越小的功控步长：

            表1：步长选择方案实施例

相关系数A(m)	-1＜＝A＜p0	p0＜＝A＜p1	P1＜＝A＜＝1
				步长K(m)	1dB	2dB	3dB

p0和p1(p0＜p1是设定的区间(-1、1)内的两个参数。

当p0＝-0.2，p1＝0.2时，表1变为表2。

表2：功控步长生成查表p0＝-0.2，p1＝0.2

相关系数A(m)	-1＜＝A＜-0.2	-0.2＜＝A＜0.2	0.2＜＝A＜＝1
				步长K(m)	1dB	2dB	3dB

这里的步长选择值不限于取如上三个值，比如可以取4个、5个等，而且具体取值也可以不同，尤其是可以取0dB作为步长，意思是该功控周期不调节发射功率。这一点在某些信道环境下不进行功率控制的发射功率调整时非常有用。另外，值得指出的是，该相关系数计算和功控步长选择中，参数N和p0，p1及可选步长等，都是非常重要的参数，因此，除了通过试验得到最佳参数外，我们不排除利用其他方法来进行这些参数的优化。

发射功率控制模块根据收到的TPC命令，按照输入的步长来升高或降低发射功率，并按照该发射功率将调制信号经发射天线发射出去。当然，发射功率控制模块是选择固定的步长，还是选择经过步长选择模块得到的可变的步长，甚至是选择不进行功率调整，都可以由系统自由设定。

Claims (5)

1、一种用于移动通信系统的自适应功率控制方法，由接收机、功控步长发生、发射功率控制、发射机等模块来执行，其特征在于该方法包括下列步骤：

①根据接收机内的解调模块对从接收天线的接收信号解调得到解调信号，同时得到解调后的发射功率控制命令比特，或根据内环功控信干比测量值和外环功控信干比目标值的比较结果得到的发射功率控制命令比特，同时送往发射功率控制模块和功控步长发生模块；

②在功控步长发生模块，根据发射功率控制命令计算信道在不同时间内的相关性，如果所述相关性大，则选择大的功控步长K(m)；如果所述相关性小，则选择小的功控步长；

③将该功控步长K(m)输入到发射功率控制模块，该模块根据发射功率控制命令和功控步长K(m)自动地调整发射功率，将调制信号经发射机的发射天线发射出去。

2、根据权利要求1所述的自适应功率控制方法，其特征在于所述根据发射功率控制命令得到信道在不同时间内的相关性，具体为计算发射功率控制命令的相关性系数A(m)。

3、根据权利要求2所述的自适应功率控制方法，其特征在于所说的发射功率控制命令第m个功控周期内的相关性系数A(m)由下式计算：

$A\left(m\right)=1/N\underset{i=m}{\overset{m-N+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\left(i\right)*\mathrm{TPC}(i-1)$

式中：

①N、m为正整数；

②N为相关窗大小，即功控周期数；

③A(m)的取值范围为-1＜A(m)＜1；

④TPC(i)-第i周期内发射功率控制命令值(比特)。

4、根据权利要求3所述的自适应功率控制方法，其特征在于所说的功控步长K(m)选定步骤如下：

①将A(m)与设定的参数P₀、P₁、P₂……P_s[-1＜P₀＜P₁＜P₂…P_S＜1]进行比较，

②当-1＜＝A(m)＜P₀选定功控步长     K(m)＝0dB

    P₀＜＝A(m)＜P₁                K(m)＝I₁db

    P₁＜＝A(m)＜P₂                K(m)＝I₂dB

    …………                                                 …………

    P_s＜＝A(m)＜＝1                K(m)＝I_sdB

其中I₁＜I₂＜I₃＜……＜I_S

5、根据权利要求4所述的自适应功率控制方法，其特征在于所说的功控步长Km选定步骤如下：

①将A(m)与设定的参数P₀、P₁[-1＜P₀＜P₁＜1]进行比较；

②当-1＜＝A(m)＜P₀选定功控步长    K(m)＝1dB

    P₀＜＝A(m)＜P₁               K(m)＝2dB

    P₁＜＝A(m)＜+1                K(m)＝3dB