CN1231006C - 移动通信系统中软切换期间的功率控制方法 - Google Patents

移动通信系统中软切换期间的功率控制方法 Download PDF

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Abstract

一种在移动通信系统中软切换期间的功率控制方法。在软切换中与多个基站通信的移动台测量从基站接收到的前向公用导频信道的信号强度，并将其依次传输给基站。然后基站根据所接收到的信号强度测量值控制前向公用功率控制信道的传输功率。

Description

移动通信系统中软切换期间的功率控制方法
                          发明背景
1、技术领域
本发明一般涉及支持包括语音和数据服务的多媒体服务的移动通信系统，特别涉及对位于软切换区的终端的功率控制方法。
2、相关技术描述
典型的移动通信系统，例如，诸如IS-2000的码分多址(CDMA)移动通信系统，只支持语音服务。然而，近来，通信技术已发展到可以支持数据。高数据速率(HDR，High Data Rate)是所提出的只支持高速率数据服务的移动通信系统。
尽管需要支持同时提供语音和数据服务，但是现有移动通信系统分离地支持语音和数据服务。为满足这一需要，近来提出了叫做1x演化-数据和语音(EV-DV，Evolution-Data and Voice)系统的标准。
在移动通信中，整个服务区被分割为多个小区，由基站(BS)管理这些小区。通过由移动交换中心(MSC)控制BS，准许从一个小区移动到另一个小区的移动台(MS)连续呼叫。BS与MS在无线电信道进行通信。如此，与通过电缆通信的地面通信系统比较，移动通信系统可能因衰落和干扰而产生传输错误。最常用的避免传输错误的方法是使用足够高的功率来覆盖衰落和干扰。然而，过剩的功率可能与邻近用户的无线电信道发生干扰。所以，无线电信道的功率控制对系统性能有重大影响。一般说来，BS和MS互相进行功率控制。控制前向信道的功率的过程叫做前向功率控制，而控制反向信道的功率的过程叫做反向功率控制。
CDMA移动通信系统在同一时间点在单个频道上同时连接多个代码信道。依赖这一特性，多个BS之间的重叠区中的MS可以在无线电信道上同时与这些BS通信，以便呼叫。这就是软切换。在软切换时，必须对与MS通信的所有BS进行功率控制。
图1图解在传统移动通信系统中当MS实现软切换时与前向和反向功率控制关联的信道。这里，在软切换期间，MS与两个BS通信。
参考图1，在反向功率控制中，每个BS(在分扇区BS的情况下为扇区)比较来自MS的反向导频信道(R-PICH)的信噪比(SNR，即导频信道功率与噪声功率之比，Ep/Nt)和为外环功率控制而预设的外环设置点。如果SNR高于外环设置点，则扇区经由前向公用功率控制信道(F-CPCCH)命令MS降低反向传输功率。如果SNR小于或等于外环设置点，则扇区经由F-CPCCH命令MS增加反向传输功率。
在软切换中，在MS和至少两个扇区(扇区1和扇区2)之间连接F-CPCCH(CPCCH1与CPCCH2)。如果至少一个F-CPCCH命令降低功率，则MS降低其传输功率。只有当所有F-CPCCH都命令提高功率时才增加传输功率。
在前向功率控制中，由在反向信道质量指示信道(R-CQICH)上接收的信道质量信息来确定F-CPCCH的传输功率。MS经由R-CQICH将来自特定扇区的前向导频信道(F-PICH)的接收强度，即F-PICH的载波干扰比(C/I)报告给该扇区。
在图1所示的软切换中，MS测量来自扇区1和扇区2中每一个的F-PICH的C/I，并在R-CQICH上将较高的C/I传输给C/I较高的扇区，即图1中的扇区1。扇区1使用其C/I确定CPCCH1的传输功率。
上述软切换中的前向和反向功率控制中有两个问题。
(1)第一个问题涉及至少两个CPCCH的前向功率控制。在软切换中，MS将F-CPCCH连接到至少两个扇区，但是MS只报告来自一个扇区的PICH的C/I。例如，在图1中，如果在软切换中，MS与扇区1和扇区2通信，并且扇区1的前向信道质量好于扇区2，那么MS只向扇区1传输来自扇区1的PICH1的C/I。然后扇区1使用C/I确定CPCCH1的传输功率。另一方面，因为扇区2不接收PICH2的C/I，所以其不能确定CPCCH2的传输功率。
(2)第二个问题涉及R-CQICH的传输功率的确定。R-CQICH的传输功率与R-PICH和反向通信信道的传输功率保持在预定的比值不变。这暗示着随着P-PICH和反向通信信道的传输功率降低/增加，R-CQICH的传输功率必须以相同比率降低/增加。
然而，R-CQICH并不象R-PICH一样被软切换。具体说来，只向前向信道质量最好的一个扇区传输R-CQICH。相反，在软切换时，至少向两个扇区传输R-PICH和反向通信信道。从而，确保了其接收性能。可以通过选择分集或合并来改善R-PICH的接收性能。
如果在软切换时给R-CQICH施加与R-PICH和反向通信信道相同的功率控制，则可以从R-PICH和反向通信信道获得期望的接收性能，但是R-CQICH的接收性能可能达不到预期值。
                          发明内容
所以，本发明的一个目的是提供一种在移动通信系统中控制F-CPCCH的传输功率的方法，该F-CPCCH在软切换期间传输反向功率控制命令。
本发明的另一个目的是提供一种在移动通信系统中，使用在软切换期间从MS接收到的前向信道质量信息，控制前向信道的传输功率的方法。
本发明的另一个目的是提供一种在移动通信系统中，在软切换期间传输来自MS的前向链接质量的方法。
本发明的另一个目的是提供一种在移动通信系统中，在软切换期间将来自与MS通信的多个BS的前向信道的接收强度传输给BS的方法。
本发明的另一个目的是提供一种在移动通信系统中，在MS中确定向在软切换中与MS通信的多个BS传输前向信道质量信息的顺序的方法。
本发明的另一个目的是提供一种在移动通信系统中，单独控制R-PICH和R-CQICH的传输功率的方法。
为实现上述及其它目的，在软切换中与多个基站通信的移动台测量从基站接收到的前向公用导频信道的信号强度，并依次将其传输给基站。然后，基站根据接收到的信号强度测量值控制前向公用功率控制信道的传输功率。
                           附图说明
通过参考附图描述本发明的优选实施例，本发明的上述及其它目的、特点、以及优点将变得更加清楚，其中：
图1图解传统移动通信系统中与前向和反向功率控制关联的信道；
图2图解根据本发明的移动通信系统中与前向和反向功率控制关联的信道；
图3是图解图2中的信道之间的定时关系的图；
图4是图解根据本发明的实施例的移动通信系统中，在软切换中，向至少两个扇区交替传输R-CQICH的MS操作的流程图；
图5是图解根据本发明的另一个实施例的移动通信系统中，在软切换中，向至少两个扇区交替传输R-CQICH的服务扇区中的操作的流程图；
图6是按时间图解根据本发明，R-CQICH的传输与激活集更新时间的关系的图；
图7图解根据本发明的移动通信系统中，与前向和反向功率控制关联的信道的传输和接收。
                         具体实施方式
下面将参考如图描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，将不详细描述公知功能和结构，以避免将本发明淹没在不必要的细节中。
下面给出对根据本发明的移动通信系统使用的信道的简要描述。
前向传输公用功率控制信道(CPCCH)，而反向传输信道质量指示信道(CQICH)。CPCCH是用于控制多个MS的反向传输功率的代码信道。CQICH传输信道质量，即诸如从邻近BS(在分扇区BS的情况下为扇区，下文中称其为扇区)到扇区的前向公用导频信道的C/I的信号强度。
在CQICH上传送的附加信息是扇区指示符，用于指示信道质量最好的扇区，MS在前向通信信道上从该扇区接收分组数据。一旦在R-CQICH上接收到前向信道质量信息和扇区指示符，扇区使用所接收到的信息来确定前向分组数据的发送时间、调制模式、代码率等。扇区还使用在R-CQICH上接收到的信息来控制指向MS的CPCCH传输功率。
图2图解根据本发明的移动通信系统中与前向和反向功率控制关联的信道。特别地，在图2中图解了在软切换中对至少两个扇区的前向功率控制。
参考图2，在软切换中，R-CQICH依次传输与MS的通信的所有扇区的信号强度测量值。当在软切换中，MS与扇区1和扇区2通信时，其向扇区1和扇区2交替传输来自这些扇区的F-PICH1和F-PICH2的信号强度测量值。MS在偶数时隙在CQICH上向扇区1传输F-PICH1的信号强度测量值，在奇数时隙在CQICH上向扇区2传输F-PICH2的信号强度测量值。这里，控制CQICH的传输功率，以准许扇区以确定的接收性能来接收之。向扇区1和扇区2交替传输CQICH使得能够在MS中控制扇区的CPCCH1和CQICH2的传输功率。
图3图解根据本发明的移动通信系统中，在软切换期间，与前向和反向功率控制关联的信道的传输和接收的定时。参考图3，MS在所有时隙中都传输R-PICH和CQICH。在出现要传输的数据时，连同R-PICH和CQICH一起向特定扇区传输通信信道。
由于软切换，MS与扇区1和扇区2通信。MS以交替的1.25ms时隙向扇区1和扇区2交替传输前向信道质量信息。CQICH在第n个、第(n+2)个、以及第(n+4)个时隙向扇区1传输在来自扇区1的F-PICH上测量出的前向信道质量信息；而在第(n+1)个、第(n+3)个、以及第(n+5)个时隙向扇区2传输在来自扇区2的F-PICH上测量出的前向信道质量信息。在以斜线标记的时隙中进行功率控制。在没有标记的时隙中保持先前时隙中进行的功率控制。
在操作中，在每个帧的偶数时隙中将来自扇区1的F-PICH的信号强度测量量传输回扇区1。然后，扇区1基于接收到的信息来确定CPCCH1的传输功率。在每个帧的奇数时隙中将来自扇区2的F-PICH的信号强度测量值传输回扇区2。然后，扇区2基于接收到的信息来确定CPCCH2的传输功率。在没有接收到前向信道质量信息的时隙中，扇区1和扇区2保持其施加给先前时隙的CPCCH的传输功率。
CQICH连同前向信道质量信息一起，传输扇区指示符，其指示前向信道质量最好的扇区(下文中称其为最佳扇区)。扇区指示符起为提供前向功率控制需要的信息的目的而向其它扇区通知最佳扇区的功能。激活集扇区比较其扇区指示符和在其分配的时隙中在CQICH上接收到的扇区指示符。如果其不相同，扇区将MS排除在传输安排之外。
每当更新其优选设置时，MS向至少一个激活集扇区传输前向信道质量信息。假设定义经由前向和反向信道首先连接到MS的前扇区为服务扇区，则由来自服务扇区的命令来更新激活集。即，服务扇区与MS具有相同的激活集。必要时，其首先更新激活集，然后命令MS更新激活集。
根据在MS和服务扇区之间预设的规则(第一实施例)，或由服务扇区(第二实施例)，来分配其中传输前向信道质量信息的时隙。在第一实施例中，MS根据规则给激活集扇区分配时隙，并在该时隙传输对应的前向信道质量信息。服务扇区也根据规则给包括服务扇区在内的激活集扇区分配时隙，然后向其它激活集扇区通知时隙分配。在第二实施例中，服务扇区给激活集扇区分配时隙，然后向激活集扇区和MS通知时隙分配。
下面将描述MS和服务扇区的操作。
图4是图解根据本发明的实施例的移动通信系统中，在软切换中，在MS中向至少两个扇区交替传输作为前向信道质量信息的信号强度测量的步骤的流程图。参考图4，在步骤401，MS在每个预定时间段测量来自每个邻近扇区的F-PICH的信号强度(例如C/I)，并在步骤402比较信号强度和为更新激活集而设置的阈值T_ADD。即，如果至少一个信号强度大于阈值T_ADD，则在步骤403，MS通过导频强度量消息(PSMM)请求服务扇区更新激活集。然后服务扇区用信令消息来向MS通知已更新的激活集。
在步骤404，MS确定是否已从服务扇区接收到有关已更新的激活集的信息。一旦接收到已更新的激活集信息，MS就进入步骤405，否则，其返回步骤401。
在步骤405，MS给激活集扇区分配用于传输信号强度测量的时隙。如前所述，根据第一实施例，MS可以根据预定规则来分配时隙，或者根据第二实施例，根据用在服务扇区和MS之间预设的信令消息而从服务扇区接收到的时隙分配信息来分配时隙。后面将更详细地描述时隙分配。
最后，在步骤406，从激活集已更新之时，MS向激活集扇区依次传输信号强度测量。连同信号强度测量一起，向激活集扇区传输指示最佳扇区的扇区指示符。
同时，可以根据来自激活集扇区的F-PICH的信号强度测量来分配时隙。例如，如果激活集包括扇区1和扇区2，并且扇区1的PICH信号强度大于扇区2的PICH信号强度，那么，在激活集有效的时间段，在每个偶数时隙中，MS向扇区1传输其信号强度测量。相似地，在激活集有效时间段，在每个奇数时隙中，MS向扇区2传输其信号强度测量。
图5是图解根据本发明的另一个实施例的移动通信系统中，在软切换中，从MS向至少两个扇区交替传输前向信道质量信息的服务扇区中的操作的流程图。
参考图5，在步骤501，服务扇区确定是否已从MS接收到请求更新激活集的PSMM。一旦接收到PSMM，在步骤502，服务扇区使用信号强度测量，例如来自在PSMM中设置的邻近扇区的PICH的C/I，来更新MS的激活集。即，服务扇区确定给哪个扇区添加激活集，将哪个扇区排除在激活集之外。更具体地说，将信号强度大于阈值T_ADD的扇区添加到激活集，而将信号强度小于预定阈值T_DROP的扇区从激活集去除。服务扇区向MS传输有关已更新的激活集的信息，以命令MS更新其激活集。
在步骤503，服务扇区给所有激活集扇区分配时隙以便MS向其传输对应的信号强度测量。例如，可以根据信号强度测量来分配时隙。然后在步骤504，服务扇区向其它激活集扇区通知分配信息。在时隙分配的第一个实施例中，由于MS自身分配时隙，所以服务扇区不需要向MS通知分配信息。在时隙分配的第二个实施例中，服务扇区向MS以及其它激活集扇区通知分配信息。这里，在服务扇区和MS之间预设的信令消息用于向MS传输分配信息。
在步骤505，服务扇区在所分配的时隙从MS接收其信号强度测量，并控制CPCCH的传输功率。以同样的方式，其它激活集扇区在CQICH上从MS接收其信号强度测量，并控制CPCCH的传输功率。这里激活集扇区分析其接收到的信号强度测量，并进行前向功率控制。如果CQICH中设置的扇区指示符与特定扇区的扇区指示符相同，那么扇区对MS同时进行前向功率控制和分组数据安排。从激活集更新时间起进行步骤505。
图6图解根据本发明，来自MS的信道质量信息的传输与激活集更新时间的关系。参考图6，MS在箭头指示的时间更新激活集。在激活集更新时间更新激活集，以在扇区1和扇区2之外还包括扇区3。这意味着MS从2路软切换状态转换为3路软切换状态。假设在激活集更新之前，扇区1的信号强度高于扇区2的信号强度，而在激活集更新之后，信号强度从高到低的顺序为扇区2、扇区3、以及扇区1。
在激活集更新之前，MS在偶数时隙和奇数时隙分别向扇区1和扇区2交替传输对应的导频信号强度测量。在激活集更新之后，MS依次向扇区2、扇区3、以及扇区1传输对应的导频信号强度测量。
随后概述给激活集扇区分配用于传输如施加给图4、5、以及6的的前向信道质量信息的时隙的规则。
如果在激活集中包括N个扇区，而在激活集更新时间之后进行的时隙的数量是i，则MS以下面的顺序传送前向信道质量信息。
当i％N＝0时，MS向导频信号强度最高的扇区传输前向信道质量信息。
当i％N＝1时，MS向导频信号强度第二高的扇区传输前向信道质量信息。
当i％N＝N-2时，MS向导频信号强度第二低的扇区传输前向信道质量信息。
当i％N＝N-1时，MS向导频信号强度最低的扇区传输前向信道质量信息。
即，MS用以i除N的余数确定其中向特定扇区传输信道质量信息的时隙。
图7图解当在软切换中使用F-CPCCH进行反向功率控制，特别是CQICH时，与前向和反向功率控制关联的信道的传输和接收的定时。
如图7所示，为了控制CQICH的传输功率，在软切换中，与MS通信的扇区1和扇区2在一半F-CPCCH传输对R-PICH的功率控制命令，而在另一半F-CPCCH传输对CQICH的功率控制命令。MS从F-CPCCH中分离对R-PICH和CQICH的功率控制命令，并进行对R-PICH和CQICH每一个的功率控制。因此，诸如CQICH的不必进行软切换的反向信道、诸如R-PICH的要进行软切换的反向信道、以及反向通信信道具有最佳接收性能。
以与时隙分配相同的方式，MS区分对F-PICH的功率控制命令和对CQICH的功率控制命令。
在从信道质量信息的接收时间起第三个时隙，参与软切换的扇区开始传输对CQICH的功率控制命令。在其它时隙，它们传输对R-PICH的功率控制命令。信道质量信息的接收时间之后的两个时隙用于分析信道质量信息，并产生对CQICH的功率控制命令。用于这一目的的时隙的数量取决于系统性能。
例如，当MS与两个扇区，扇区1和扇区2，通信时，在软切换中，扇区1在CQICH的第n个、第(n+2)个、第(n+4)个、…时隙接收其CQICH。扇区1测量在第n个时隙中的CQICH的接收强度，比较信号强度和CQICH的外环设置点，并确定对第(n+2)个时隙的功率控制命令。相似地，扇区1比较在第(n+2)个、第(n+4)个、…时隙测量出的CQICH的信号强度和外环设置点，并分别确定第(n+4)、第(n+6)个、…时隙的功率控制命令。扇区1在第(n+1)个、第(n+3)个、第(n+5)个时隙中测量R-PICH的接收强度，比较信号强度和R-PICH的外环设置点，并确定第(n+3)个、第(n+5)个、第(n+7)个时隙的功率控制命令。
另一方面，在(n+1)个时隙中，扇区2测量CQICH的接收强度，比较信号强度和CQICH的外环设置点，并确定第(n+3)个时隙的功率控制命令。相似地，扇区2比较在第(n+3)个、第(n+5)个、…时隙测量出的CQICH的信号强度和外环设置点，并分别确定第(n+5)、第(n+7)个、…时隙的功率控制命令。扇区2在第n个、第(n+2)个、第(n+4)个、第(n+6)个时隙中测量R-PICH的接收强度，比较信号强度和R-PICH的外环设置点，并确定第(n+2)个、第(n+4)个、第(n+6)个时隙的功率控制命令。
可以将扇区1和扇区2中的CQICH和R-PICH的外环设置点设置为相同的值或不同值。
如上所述，本发明提供了有效控制CQICH和F-CPCCH的传输功率的方法。当N个扇区参与软切换时，MS依次向N个扇区传输对应的前向信道质量信息。所以，可以有效地控制来自至少两个扇区的F-CPCCH的传输功率。
由于MS每1.25ms传输前向信道质量信息，所以当向N个扇区依次传输时，在每个800/N[Hz]周期中，每个扇区接收对应的前向信道质量信息。在从MS接收到对应的前向信道质量信息之后，服务扇区传输CQICH功率控制命令，并在其它时隙传输R-PICH的功率控制命令。结果，在每个800/N[Hz]周期中，也在F-CPCCH上传输CQICH的控制命令。由于在F-CPCCH的剩余时隙中传输R-PICH的控制命令，其传输周期为(800-800/N)[Hz]。
本发明属于与软切换有关的信道的有效功率控制，即，当激活集包括至少两个扇区时的情况。如果MS在软切换区之外，其向一个扇区传输CQICH。然后，F-CPCCH只控制R-PICH的传输功率。即，当不进行软切换时，以传统方法对CQICH和R-PICH进行功率控制。
根据上述本发明，当在软切换中，MS与至少两个扇区通信时，其向其它扇区交替传输对应的导频信号强度测量，从而可以控制来自这些扇区的CPCCH的传输功率。在软切换期间，服务扇区向MS传输CQICH和R-PICH的功率控制命令。所以，分离地控制了CQICH的传输功率和R-PICH的传输功率
尽管参考本发明的确定的优选实施例展示和描述了本发明，但是本领域一般技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其作各种形式和细节的改变。

Claims (18)

1.一种移动通信系统中从移动台向基站传输前向信道的信号强度测量值的方法，该前向信道的信号强度测量值是在软切换时从与移动台通信的多个基站接收的，该方法包括：
给基站分配时隙；以及
在各个分配的时隙内向基站传输信号强度测量值。
2.如权利要求1所述的方法，其中信号强度测量值是前向公用导频信道的载波干扰比。
3.如权利要求1所述的方法，其中当一个基站退出或在多个基站中添加一个新基站时，分配时隙。
4.如权利要求3所述的方法，其中当从包括与处于软切换的移动台通信的基站在内的邻近基站接收到的前向信道的信号强度测量中的一个在预定时间内连续小于第二阈值、或大于第一阈值时，一个基站退出或添加一个新基站。
5.如权利要求1所述的方法，其中根据信号强度测量来分配时隙。
6.如权利要求1所述的方法，其中在传输步骤中传输指示符，所述指示符指示在多个基站中信号强度最高的基站。
7.一种移动通信系统中从移动台向基站传输前向信道的信号强度测量值的方法，该前向信道的信号强度测量值是在软切换时从与移动台通信的多个基站接收的，该方法包括：
从多个基站中的服务基站接收有关分配给这些基站的时隙的信息；以及
在各个分配的时隙内向基站传输信号强度测量。
8.如权利要求7所述的方法，其中信号强度测量是前向公用导频信道的载波干扰比。
9.如权利要求7所述的方法，其中在传输步骤中传输指示符，所述指示符指示在多个基站中信号强度最高的基站。
10.一种信号强度测量传输方法，其是在移动通信系统中的软切换时、在与多个基站通信的移动台中进行的，该方法包括以下步骤：
测量从基站接收到的前向信道的信号强度；以及
依次向基站传输信号强度测量。
11.一种在移动通信系统中的信号强度测量接收方法，用于在软切换中在多个与移动台通信的基站中的服务基站中的前向功率控制，该方法包括以下步骤：
给基站分配时隙；
向其它基站传输有关时隙分配的信息；以及
在分配给服务基站的时隙中，从移动台接收第一前向信道的信号强度测量。
12.如权利要求11所述的方法，其中第一前向信道的信号强度测量是前向公用导频信道的载波干扰比。
13.如权利要求11所述的方法，其中当一个基站退出或在多个基站中添加一个新基站时，分配时隙。
14.如权利要求11所述的方法，其中根据来自基站的前向信道的信号强度测量来分配时隙。
15.如权利要求11所述的方法，其中在传输步骤中向移动台传输时隙分配信息。
16.如权利要求11所述的方法，其中在接收步骤中接收指示符，所述指示符指示信号强度最高的基站。
17.如权利要求11所述的方法，还包括根据所接收到的第一前向信道的信号强度测量控制第二前向信道的传输功率的步骤。
18.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：
测量从移动台接收到的反向信道的信号强度；
根据反向信道的信号强度测量产生对反向信道的功率控制命令；以及
向移动台传输功率控制命令。
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