CN1240190C - 无线通信系统中多信道功率控制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在无线通信系统中控制多重发送的发送功率的技术。发送源(如基站)从接收设备(如远程终端)接收一个或多个(编码或不编码的)位流和可能的一个和多个消息的一系列反馈。位流能包括用于对一组或多组信道送出一个或多个度量(如功率控制命令、消除指示位、或质量指示位)的一个或多个功率控制子信道。分配给每个子信道的位能累积以形成一个或多个具有改善的可靠性的低速率反馈子流。两个或多个信道的发送功率可以(1)根据来自各个子信道的反馈独立地调节，或(2)根据来自一个子信道的反馈一起调节，根据来自另外子信道的反馈调节功率差。

Description

无线通信系统中多信道功率控制的方法和装置
发明背景
I.发明领域
本发明涉及数据通信。尤其，本发明涉及在无线通信系统中控制多信道发射功率的新颖和改进的技术。
II.有关技术的描述
在无线通信系统中，带远程终端(如蜂窝电话)的用户经过一个或多个基站通过在前向和反向链路上发送而与另一用户通信。前向链路是指从基站发送到远程终端，反向链路是指从远程终端发送到基站。前向和反向链路通常分配不同的频率。
在码分多址(CDMA)系统中，基站的总发送功率通常指示前向链路的总容量，因为数据能在同一频带上同时发送到多个用户。总发射功率的一部分分配给每个激活的用户，使得对所有用户的总累计发送功率小于或等于总的可用发送功率。
为使前向链路容量极大，由功率控制环路控制对每个远程终端发送的功率，使得在远程终端接收信号的信号质量维持在特定的阈值或电平上，该信号质量用每位能量与噪声加干涉之比Eb/(N0+I0)衡量。此电平常称为功率控制设定点(或简称为设定点)。能应用第二功率控制环路调节设定点，以维持所希望的性能等级，该性能等级用帧误差率(FER)度量。因此前向链路控制机构试图减少功率消耗和干扰同时维持所希望的链路性能。这就导致增加系统容量并减少在服务用户方面的延迟。
在某些新一代CDMA系统中，为支持高速数据发送，同时使用多信道发送大量数据。这些信道能用于以不同数据速率发送数据，并且还可以利用不同的处理(如编码)方案。通常，对每个终端分配特定的最大位速率(如800bps)，用于对多信道进行功率控制。然后使用此分配的位速率发送在多信道上接收到的发送的测定信号质量，以提供这些信道的功率控制。当在这些信道的操作参数(如数据速率，所需的每位能量等)没有确定关系的联系时，功率控制变得更复杂。
可以看到，基于给定位速率能用于有效地控制多信道发送功率的技术是十分期望的。
发明内容
本发明提供功率检制技术以有效地控制无线通信系统中多重发送的发送功率。按照一个方面，发送源(如基站)从接收设备(如远程终端)接受一系列反馈，用于对来自发送源的多重发送进行功率控制。例如，反馈可以包括一个或多个(编码或不编码的)位流、一种或多种类型的多位消息，或它们的组合。位流能包括用于发送第一组信道的第一度量(如功率控制命令、消除指示位，或质量指示位)的主功率控制子信道，和用于发送第二组信道(如补充信道)的第二度量的次级功率控制子信道。这里将描述各种功率控制方式，每种方式确定对每个支持的功率控制子信道将送出的特定度量。
对每个功率控制子信道分配的位可以累积以形成一个或多个具有改善可靠性的低速率反馈子流。每个子流能用于送出特定的度量或分配给一个特定信道。
这里还描述了各种功率控制机构。在一组功率控制机构中，基本和补充信道中每一个的发送功率根据从相应功率控制子信道接收到的反馈独立地调节。在另一组功率控制机构中(即差分功率控制)，基本和补充信道的发送功率根据从一个功率控制子信道接收到的反馈一起调节，且这两个信道之间的功率差根据从其他功率控制子信道接收到的反馈或通过通信调节。
如下面更详细描述，本发明还提供方法、功率控制单元和实现本发明的各个方面及特征的其他单元。
附图概述
从下面结合附图的详细描述本发明的特征、本质和优点将变得很清楚，图中类似的标号在整篇中识别对应的对象，其中：
图1是支持多个用户的扩展谱(spread spectrum)通信系统的简图;
图2是实现本发明某些方面的前向链路功率控制机构的简图;
图3A是由cdma2000标准定义的反向功率控制子信道的简图；
图3B是由cdma2000标准定义的反向功率控制子信道的各种选通发送方式的简图；
图4A和4B是根据在基本信道或专用控制信道(图4A)和补充信道(图4B)上接收的帧在功率控制子信道上发送一消除指示位的时序图;
图5是调节设定点以增加正确接收部分帧的可能性的方块图；
图6是按本发明的实施例在基站上运用的功率控制过程的流程图；
图7和8分别是基站和远程终端的实施例的方块图，它们能实现本发明的某些方面和实施例。
特定实施例的详细描述
图1是支持多个用户的扩展谱通信系统100的简图。系统100提供一系列小区的通信，每个小区由对应的基站104提供服务。各个远程终端106被散布在整个系统。每个远程终端106在任何特定时刻能在前向或反向链路上与一个或多个基站104通信，这取决于该远程终端是否激活以及它是否软越区切换。如图1所示，基站104a与远程终端106a、106b、106c和106d通信，而基站104b与远程终端106d、106e和106f通信。
在系统100中，系统控制器102耦合到基站104并还连接到公共交换电话网(PSTN)。系统控制器102对连接的基站进行协调及控制。系统控制器102还通过基站104控制在远程终端106之间，以及在远程终端106和连到PSTN(如传统的电话)的用户之间的电话呼叫的路由。对于CDMA系统，系统控制器102也称为基站控制器(BSC)。
系统100可设计成支持一个或多个CDMA标准，如“TIA/EIA/IS-95-B MobileStation-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular System”(IS-95标准)；“TIA/EIA/IS-98Recommended Minimum Standard for Dual-Mode Wideband Spread SpectrumCellular Mobile Station”(IS-98标准)；由名为“3rd Generation PartnershipProject”(3GPP)的联合会提出并嵌入一组文件的标准，这组文件包括文件号3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213和3G TS 25.214(W-CDMA标准)；“TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread SpectrumSystems”(cdma2000标准)，或某些其他标准。另外或除上述以外，系统100可以设计成符合特定的CDMA实现，如美国专利申请序号08/963,386中叙述的高数据速率(HDR)设计。这些标准和设计都通过引用结合于此。
对某些能同时支持语音和数据的更新一代CDMA系统，特定远程终端和一个或多个基站之间的通信能借助多信道实现。例如，对cdma2000系统，基本信道分配给语音和某些类型的数据，而一个或多个补充信道分配给高速数据。
如上所述，在前向链路上，每个基站的容量受总的可用发送功率的限制。为提供希望的性能等级并增加系统容量，从基站发送的发送功率被控制得尽可能低以减少功率消耗而仍保持发送的性能等级。如果在远程终端处接收的信号质量太差，正确解码所接收发送的可能性就下降，性能受到损害(如较高的FER)。另一方面，如果接收的信号质量太高，则发送功率电平也就太高，过量的发送功率被用于发送，这样减少了容量且对其他基站的发送引起过份的干扰。
对于能在多信道(如两个)上向特定远程终端进行发送的CDMA系统，如果控制每个信道上发送的发送功率，能够达到改善的性能。然而，为了使反向链路上支持前向链路功率控制的发信号量极小，通常对多个前向信道的功率控制只分配有限的位速率(例如800bps)。
本发明的功率控制技术能用于使用多信道向一个特定接收设备发送的各种无线通信系统。例如，这里描述的功率控制技术能用于符合W-CDMA标准、cdma2000标准、某些其他标准或它们的组合的CDMA系统。为明确起见，在下面针对在cdma2000系统的特定实现描述本发明的各个方面。
图2是实现本发明某些方面的前向链路功率控制机构200的简图。功率控制机构200包括与外环路功率控制220一起工作的内环路功率控制210。
内环路210是(相对)快速的环路，它试图将远程终端处接收到的发送信号质量维持在尽可能接近特定功率控制设定点(或简称为设定点)。如图2所示，内环路210在远程终端和基站之间工作。对内环路210的功率调节通常通过以下步骤实现，测量远程终端处特定信道上接收的发送质量(方块212)，将测得的信号质量与设定点比较(方块214)，并通过发射机(方块215)将功率控制命令发送到基站接收机(方块217)。
功率控制命令指导基站调节其发送功率，例如可用指导增加发送功率的“UP”命令，或指导减小发送功率的“DOWN”命令来实现。然后，每当基站收到功率控制命令就相应地调节发送的发送功率(方块216)。对于cdma2000系统，功率控制命令以每秒800次的频率送出，因而为内环路210提供了相当快速的响应时间。
由于随时变化的通信信道中(方块218)的路径损失，尤其对于移动远程终端，在远程终端处接收的信号质量连续波动。因此，内环路210试图在信道中存在变化时，将接收到的信号质量保持在设定点处或接近设定点。
外环路220是(相对)较慢的环路，它连续调节设定点，使得对远程终端的发送达到特定的性能等级。希望的性能等级通常是特定的目标帧误差率(FER)，对某些CDMA系统它是1％，虽然也能使用其他性能目标。另外，也能使用某些其他性能准则，如质量指示位。
对于外环路220，基站的发送被接收和处理，以恢复发送帧，且随后确定接收帧的状态(方块222)。对每个接收帧，判定接收帧是正确的(好的)还是错误的(坏的)。根据接收帧的状态(好的或坏的)，可以相应地调节设定点(方块224)。通常，如果帧被正确地接收，则远程终端的接收信号质量可能高于必须的。因此稍为降低设定点，它导致内环路210降低发送的发送功率。相反，如果帧被错误地接收，则远程终端的接收信号质量可能低于必须的。设定点因此提高，它导致内环路210增加发送的发送功率。
对每个帧周期可以调节设定点。帧状态也能对N个接收帧累积，并用于在每个N个帧周期调节设定点，其中N是任意大于1的整数。因为通常每个帧周期中内环路210都调节许多次，所以内环路210具有比外环路220更快的响应时间。
通过控制调节设定点的方式，能获得不同的功率控制特征和系统性能。例如，通过改变设定点中对坏帧向上调节的量，对好帧向下调节的量，设定点中连续两个增加之间所需的间隔时间等，从而调节接收的FER。在一个实现中，每个状态的目标FER能设置成ΔU/(ΔD+ΔU)，其中ΔU是在基站收到UP命令时发送功率增加的量，而ΔD是当接收到DOWN命令时发送功率减少的量。
按本发明的一个方面，发送源(如基站)从接收设备(如远程终端)接收多个反馈，用于对发送设备的多重发送进行功率控制。例如，反馈能包括没有前向纠错(FEC)的一个或多个位流、一个或多个FEC保护位流、一个或多个类型的多位消息(带有或不带有FEC)，或它们的组合。然后发送源根据接收的反馈调节多信道发送的发送功率。
作为例子，接收设备的反馈能包括未编码的位流和一系列不同的编码消息。位流还能包括一个或多个子流，例如这取决于一系列支持的功率控制方式中的特定方式，下面将详加描述。
在一个实施例中，位流包括主要功率控制子信道和次级功率控制子信道。主要功率控制子信道可用于对第一组信道送出功率控制信息，该第一组信道例如cdma2000系统中的前向基本信道(F-FCH)或前向专用控制信道(F-DCCH)。次级功率控制子信道可用于对第二组信道送出功率控制信息，该第二组信道例如cdma2000系统中的前向补充信道(F-SCH)。
一方面，位流的总位速率是有限的(如达到800bps)，且能以多种方法在主要和次级功率控制子信道之间分配。例如，主要功率控制子信道能以800、400或200bps速率发送。对应的，次级功率控制子信道能以0，400或600bps速率发送。主要和次级功率控制子信道中每一个可用于送出功率控制命令，它们指导发送源在特定步骤向上或向下调节对应发送的发送功率。
另一方面，对每个功率控制子信道分配的位能累积以形成更可靠的较低速率的子流。例如，400bps功率控制子流能组合成50bps的功率控制子流。例如，较低速率的子流能用于在与功率控制子流相关的信道上发送帧的消除指示位(EIB)或质量指示位(QIB)。较低速率子流与其他功率控制子流平行发送。
因此，如下面更详细描述，功率控制信息能以各种方式从接收设备发送送回发送源。然后如下面所详述，功率控制信息可用于根据各种功率控制机构调节多信道的发送功率。
图3A是由cdma2000标准定义的反向功率控制子信道的简图。如图3A所示，功率控制子信道是与反向导频信道是时分复用的。此复用信道上的发送被分成帧(如20毫秒)，每帧进一步分成功率控制组(如16个)。对每个功率控制组，导频数据在功率控制组的前四分之三时间发送，而功率控制数据在功率控制组的后四分之一时间发送。每帧的功率控制组的编号从0到15。
表1列出按本发明的特定实施例的一系列功率控制方式。在此实施例中，功率控制子信道被分成主要功率控制子信道和次级功率控制子信道。每个定义的功率控制方式对应于主要和次级功率控制子信道的特定配置，以及它们的特定操作，如下而所详述。
                         表1
  操作方式FPC_MODE                       功率控制子信道分配(功率控制组0-15)
  主要功率控制子信道   次级功率控制子信道
  ‘000’   0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15   PC   不支持
  ‘001’   0，2，4，6，8，10，12，14   PC   1，3，5，7，9，11，13，15   PC
  ‘010’   1，5，9，13   PC   0，2，3，4，6，7，8，10，11，12，14，15   PC
  ‘011’   0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15   EIB   不支持
  ‘100’   0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15   QIB   不支持
  ‘101’   0，2，4，6，8，10，12，14   QIB   1，3，5，7，9，11，13，15   EIB
  ‘110’   0，2，4，6，8，10，12，14   PC   1，3，5，7，9，11，13，15   EIB
  ‘111’   保留   保留
PC＝功率控制命令，EIB＝消除指示位，和QIB＝质量指示位。
功率控制数据能以各种样式发送。在一个实施例中，当选通发送方式被禁止时，移动站在每个功率控制组的功率控制子信道上发送功率控制数据，如图3A所示。而当选通发送方式启动时，远程终端只在选通开的功率控制组的功率控制子信道上发送。
图3B是由cdma2000标准定义的各种选通发送方式的简图。如果导频信道处于选通方式，远程终端发送一个功率控制子信道，且因而支持FPC_MODE＝‘000’，‘011’，或‘100’。如果导频信道未被选通，则可以支持一个或二个功率控制子信道。具体说来，当FPC_MODE＝‘000’，‘011’或‘100’时，远程终端发送一个功率控制子信道，而当FPC_MODE＝‘001’，‘010’，‘101’，或‘110’时，远程终端发送两个功率控制子信道，以支持一个补充信道。
现对每个列于表1中的功率控制方式作简短描述。
当FPC_MODE＝‘000’时，远程终端只在主要功率控制子信道上以800bps发送功率控制信息。通常功率控制数据从F-FCH或F-DCCH导出，用参数FPC_PRI_CHAN确定。例如，FPC_PRI_CHAN＝‘0’能表示功率控制数据从F-FCH导出，而FPC_PRI_CHAN＝‘1’能表示功率控制数据从F-DCCH导出。或者，功率控制数据能从由参数FPC_SEC_CHAN指定的F-SCH导出。例如，FPC_SEC_CHAN＝‘0’指出功率控制数据从第一F-SCH导出，而FPC_SEC_CHAN＝‘1’指出功率控制数据从第二F-SCH导出。
当FPC_MODE＝‘001’时，远程终端在主要功率控制子信道上以400bps发送并在次级功率控制子信道上以400bps发送。主要功率控制子信道上的发送能通过偶数功率控制组，而次级功率控制子信道上的发送能通过奇数功率控制组，如表1所示。
当FPC_MODE＝‘010’时，远程终端在主要功率控制子信道上以200bps发送，而在次级功率控制子信道上以600bps发送。这些子信道的发送能通过表1所确定的功率控制组。
当FPC_MODE＝‘011’时，远程终端在功率控制子信道上发送消除指示位(EIB)。远程终端处理前向信道(如F-FCH，F-DCCH，或F-SCH)上的发送，确定帧i是否被错误地接收，且在帧i+2中发送消除指示位，指出数据帧i是否被错误接收(即远程终端在相应前向话务信道帧之后的反向话务信道的第二个20毫秒帧上发送，其中确定质量指示位或消除指示位，如下所示)。
当FPC_MODE＝‘100’时，远程终端在功率控制子信道上发送质量指示位(QIB)。如果帧被检测则QIB类似于EIB，但如果帧未被检测到则不像EIB那样总是“向上”。因此，如果基站未在前向链路上发送任何帧(即除了功率控制子信道以外，对远程终端没有话务信道)，则检测到缺乏帧的远程终端(且因此帧消除)将测量功率控制子信道(即SNR或某些其他从该子信道导出的其他度量)以确定将QIB发送为“up”还是“down”。“up”指出功率控制子信道对远程终端的当前发送电平是不够的，而“down”指出它是足够的。远程终端处理前向信道上的发送，确定帧i是否被错误地接受或者根本未发，并在帧i+2发送QIB，指出数据帧i是否被错误地接收或者功率控制子信道对远程终端的当前发送电平是否是足够的。
当FPC_MODE＝‘101’，远程终端在主要功率控制子信道上发送由F-FCH或F-DCCH或它们有关的功率控制子信道导出的质量指示位。远程终端还在次级功率控制子信道上发送从指定F-SCH导出的消除指示位。如下所述，对接收的数据帧i，在帧i+2发送质量指示位和消除指示位。
当基站没有足够的功率余量来动态响应来自移动站的快速功率控制反馈时，FPC_MODE＝‘101’是有用的。当F-SCH用减少数量的活动组发送时(即F-SCH通过发送F-FCH或F-DCCH的段的子集发送)此方式也是有效的。
当FPC_MODE＝‘110’时，远程终端在主要功率控制子信道上以400bps的速率发送，且在次级功率控制子信道上发送从指定F-SCH导出的消除指示位。如下所述，对于接收的数据帧i，消除指示位在帧i+2中发送。
FPC_MODE＝‘110’考虑到F-FCH(或F-DCCH)和F-SCH的独立功率控制。两个信道的发送功率能通过各个功率控制子信道的反馈独立地调节。如下面进一步详述，方式‘110’还支持差分(delta)功率控制机构，其中两个信道的发送功率根据一个功率控制子信道一起调节，而发送功率电平的差通过其它功率控制子信道调节。使用方式‘110’，基站得到关于F-SCH真实质量的快速反馈而不引起附加的信号负载。此知识也有助于减少对数据应用的重发延迟。
当FPC_MODE＝‘011’或‘100’时，主要功率控制子信道上的16个功率控制位都分别设置成消除指示位或质量指示位。这就提供了50bps的有效反馈速率。当FPC_MODE等于‘101’或‘110’时，次级功率控制子信道上的功率控制位均设置成消除指示位，且有效反馈速率对20毫秒的帧是50bps，对40毫秒帧是25bps，对80毫秒帧是12.5bps。且当FPC_MODE＝等于‘101’时，在主要功率控制子信道中的功率控制位均设置成质量指示位，所以有效的反馈是50bps。
表1列出可实现支持多信道同时发送的CDMA系统的各种功率控制模式的特定实现。不同和/或其他功能控制方式也能确定，且在本发明的范围之中。而且，功率控制方式可以定义成包括两种或更多的反馈类型，和/或包括来自一个或多个前向信道的反馈。并且，也可以在功率控制子信道上发送功率控制命令、消除指示位、和质量指示位之外的其他度量，这也在本发明的范围之中。例如，接收设备(如远程终端)可以(1)在另外信道上周期性地发送有关时间窗上信道性能的消除信息和功率控制命令，或(2)发送有关校正量的数量，发送源(如基站)应达到希望的接收信噪比。
图4A是根据F-FCH或F-DCCH上接收的帧在功率控制子信道上发送消除指示位的时序图。接收帧i被处理，且作出帧是正确地接收还是错误地接收的判断。功率控制子信道上帧i+2的16个功率控制位在接收帧是坏的情况下被设置成“1”，在接收帧是好的情况下被设置成‘0’。
当FPC_MODE等于‘100’或‘101’时，送出的质量指示位能以各种方式确定。在一个实施例中，若FPC_MODE＝‘100’且信道配置选择F-FCH(而不是F-DCCH)，则远程终端将20毫秒期间的功率控制子信道上的功率控制位设置成质量指示位，这是以和FPC_MODE＝‘011’相同方式定义的。在一个实施例中，如果FPC_MODE＝‘100’且信道配置不选择F-FCH，则远程终端将20毫秒期间的功率控制子信道的功率控制位设置成如下定义的质量指示位：
·如图4A所示，在以不够的信号质量(如坏帧)接收20毫秒周期以后的第二发送帧中远程终端将质量指示位设置为‘1’。
·如图4A所示，在以足够的信号质量(如好帧)接收20毫秒周期以后的第二发送帧中远程终端将质量指示位设置为‘0’。
4B是根据F-SCH上的接收帧在功率控制子信道上发送消除指示位的时序图。接收帧被处理，并判断该帧是正确地接收还是错误地接收。按照cdma2000标准，帧能是20、40、80毫秒长。在F-SCH上接收帧结束后开始第二个20毫秒帧，在功率控制子信道上送出功率控制位。根据F-SCH上帧的长度和操作方式，在功率控制子信道上送出32、16或8个功率控制位，功率控制持续时间对应于F-SCH上的帧长度，对坏帧这些位置成‘1’，对好帧置成‘0’。
在一个实施例中，如果FPC_MODE＝‘101’或‘110’，远程终端将等于指定F-SCH帧长度期间的次级功率控制子信道的功率控制位设置成消除指示位。消除指示位从指定的F-SCH(如信道0或1)导出，并如下定义：
·如图4B所示，从指定F-SCH上检测到好帧以后的20毫秒开始，在等于该F-SCH的帧长度的期间内远程终端将消除指示位设置为‘0’。
·否则，如图4B所示，从指定F-SCH上的帧之后的20毫秒开始，在等于该F-SCH的帧长度的期间内远程终端将消除指示位设置为‘1’。
外功率控制环路(设定点调节)
在一个实施例中，对于FPC_MODE＝‘000’、‘001’和‘010’，远程终端支持分配给该远程终端的两个或多个前向话务信道上(如F-FCH，F-DCCH和F-SCH)的一个外功率控制环路，外功率控制环路调节信道的设定点以达到目标FER。在一个实施例中，对FPC_MODE＝‘110’，远程终端支持分配给该远程终端的一系列前向话务信道中每一个上(如F-FCH和F-DCCH)的外功率控制环路。
再回到图2，对每个进行功率控制的信道能保持功率控制机构200。对于被监控的F-FCH，F-DCCH或F-SCH，对该信道的设定点能根据某些其他解码器的统计或其组合调节以达到目标的FER。设定点能限止在由最大设定点和最小设定点定义的范围之内，它们通常由系统操作员通过从基站发消息设定。如果设定点超过最大设定点，就限止在此值，或者如果它低于最小设定点就限止于该值。
内功率控制环路(功率控制命令)
在一个实施例中，当FPC_MODE等于‘000’、‘001’、‘010’或‘110’时，远程终端支持F-FCH或F-DCCH的主要内功率控制环路。选择的信道可以是F-FCH或F-DCCH，取决于参数FPC_PRI_CHAN(如对F-FCH，FPC_PRI_CHAN＝‘0’，对F-DCCH，FPC_PRI_CHAN＝‘1’)。当FPC_MODE等于‘001’或‘010’时，远程终端还支持指定F-SCH的次级内功率控制环路。指定的F-SCH能是第一或第二F-SCH，取决于参数FPC_SEC_CHAN分别是等于‘0’或‘1’。
对选定的前向信道的内功率控制环路，远程终端将内功率控制环路提供及产生的信道信号质量(如Eb/Nt)与外功率控制环路产生的对应的信道目标设定点比较。选定信道上的帧消除和/或其他解码器统计能用于确定目标设定点。而且，选定前向信道的接收信号质量能根多个信道的测量确定。对于主要内功率控制环路，接收信号质量能基于对前向导频信道、前向功率控制子信道、F-FCH、某些其他信道或这些组合的测量。而对于次级内功率控制环路，接收信号质量能基于对F-SCH、来自有关基站的导频信道、某些其他信道，或这些的组合的测量。
根据接收信号质量与设定点的比较，能判断相对于设定点，选定的前向信道上是否有足够的发送功率。然后在指定的功率控制子信道上送出功率控制命令(‘0’或‘1’)，指出是否需要比当前的功率电平更多或更少的功率。
图5是调节设定点的增加正确接收部分帧的可能性的方块图。远程终端可以暂时中断前向话务信道的当前处理，以调谐到候选频率(如用于可能的硬越区切换)以及随后再调谐到服务频率。在一个实施例中，如果在长度为10毫秒的帧中远程终端的接收中断d毫秒，且如果d小于T/2，则远程终端在帧的余下时间内可以暂时将其设定点值增加特定的量(ΔSP)以增加正确接收整个帧的可能性。设定点的增加(ΔSP)可选成：
ΔSP ≤ 1 + 10 log ( T T - d )   等式(1)
在下一帧开始处，可以恢复使用原始的设定点。也能使用判定是否增加设定点的其他准则和其它设定点的增加值，这也在本发明范围内。
图6是按照本发明的实施例在基站保持功率控制过程的流程图，其中作为例子使用F-FCH。应该理解，在下面叙述中F-DCCH或其他信道也同样可用。对于与基站通信的每个远程终端保持功率控制过程600。在步骤610，判断数据是否在F-SCH上发送到远程终端。在与远程终端通信会话开始时只指定F-FCH。因此，开始时在步骤610回答为否，且过程进到步骤612，在那里基站为单个功率控制环路选择一个功率控制方式。参考表1，例如基站可选择FPC_MODE＝‘000’，其中独占地使用800bps反馈来控制F-FCH或F-DCCH。将选定的方式通知远程终端，而过程进入到步骤622。
回到步骤610，如果有数据在F-SCH上送到远程终端，则在步骤614，基站得出用于F-SCH的初始发送功率电平。初始发送功率电平可以根据若干因素，如(1)对F-FCH/F-DCCH(即选定的前向信道)的当前发送功率电平(和此电平可能的最近历时)，(2)在F-FCH/F-DCCH和F-SCH上的数据速率，(3)在F-FCH/F-DCCH和F-SCH上的帧长度(如5、20、40或80毫秒)，(4)在F-FCH/F-DCCH和F-SCH上的编码类型(如卷积或特搏编码)和码速率(如1/4，1/2或某些其他速率)，(5)F-FCH/F-DCCH和F-SCH之间的活动组之差，(6)导出(1)的当前活动因素和对F-FCH/F-DCCH和F-SCH期望的活动因素之差，(7)其他因素。
初始发送功率的确定在2000年9月29日提交的名为“METHOD ANDAPPARATUS FOR DETERMINING AVAILABLE TRANSMIT POWER IN A WIRELESSCOMMUNICATION SYSTEM”的美国专利申请序号09/675,706中有更详细的描述，该申请转让给了本发明的受让人并结合在这里作为参考。
一旦在F-SCH上开始发送，在步骤616，基站选择支持两个功率控制环路(或差分功率控制)的功率控制方式。例如，基站可选择FPC_MODE＝‘110’，它在F-FCH/F-DCCH上对向上/向下反馈支持400bps的子信道，在F-SCH上对消除指示支持50bps的子信道。也可以由基站选择其他的FPC_MODE，如在表1示出的方式‘001’，‘010’，或‘101’。选定的方式发送到远程终端。
随后，在步骤622基站从远程终端接收反馈。根据选择的功率控制方式，接收的反馈可以包括对每个功率控制子信道的功率控制命令(如向上/向下命令)、消除指示位或质量指示位。如果选择单环路功率控制方式，在步骤624，基站根据在主要功率控制子信道上收到的反馈调节F-FCH或F-DCCH的发送功率。或者，如果选择双环路功率控制方式，在步骤624，基站还根据在次级功率控制子信道上接收的反馈调节指定F-SCH的发送功率(如0或1)。然后过程回到步骤610，且监测在前向信道的发送并可选其他功率控制方式。
功率控制机构
上面提到，根据所支持的功率控制方式能实现各种功率控制机构以调节F-FCH/F-DCCH和F-SCH的发送功率。这些功率控制机构根据在主要和第二功率控制子信道上接收的反馈操作。下面简明地描述这些功率控制机构中的一些。
在第一功率控制机构中，基站根据从主要功率控制子信道收到的反馈调节F-FCH/F-DCCH的发送功率，并根据从次极功率控制子信道收到的反馈进一步调节F-SCH的发送功率。结合第一功率控制机构可以使用各种功率控制方式，包括方式‘001’，‘010’，‘101’和‘110’。例如，对功率控制方式‘110’，F-FCH(或F-DCCH)的发送功率用主要功率控制子信道能调节到每秒400次，F-SCH的发送功率用次级功率控制子信道能调节到每秒50/25/12.5次。
在第二功率控制机构(这里也称为差分功率控制机构)，基站根据从一个功率控制子信道接收的反馈一起调节F-FCH/F-DCCH和F-SCH的发送功率，并根据从第二装置接收的反馈进一步调节F-FCH/F-DCCH和F-SCH的发送功率差(即功率差)。功率差的反馈能经由次级功率控制子信道或经由移动站和基站之间的消息(如外环路报告消息或功率强度测量消息)接收。功率差可以是基站发送功率的特定百分比或某些其它测量值。
在第二功率控制机构的第一实例中，可以使用表1中的功率控制方式‘110’，根据在主要功率控制子信道上接收的400bps反馈，一起调节F-FCH/F-DCCH的发送功率及F-SCH的发送功率，使之高达每秒400次。此反馈可以从F-FCH(或F-DCCH)导出。可以操作基站，只对可靠反馈起作用(如果有不可靠的反馈，就有效地降低了反馈速率)，并可以根据其他信息，如来自与该远程终端软越区切换的其他基站的功率控制信息，进一步调节发送功率。因此，调节频率可以变化。在此实现中，根据在次级功率控制子信道上接收的50bps反馈，可将功率差调节到高达每秒50次。此反馈能从F-SCH导出。因此，根据50bps的反馈，F-SCH的发送功率能(有效地)独立地调节到每秒50次。
在第二功率控制机构的第二实例中，还可以利用表1中的功率控制方式‘110’，根据F-SCH上的帧速率以特定的速率设置较慢的反馈。例如，对于20、40或80毫秒的帧速率，分配给较慢反馈的400bps可以分别累积到50、25或12.5bps。
在第二功率控制机构的第三实例中，基站根据在功率控制子信道上接收的反馈，调节F-FCH(或F-DCCH)的发送功率，而且F-SCH的发送功率可与F-FCH的发送功率相联系。在F-FCH(或F-DCCH)和F-SCH之间的功率差能调节，例如通过使用消息，如外环路报告消息或功率强度测量消息。
在第三功率控制机构中，较慢的反馈用于指出对F-SCH的一系列度量，其中之一可以是在F-SCH上的消除。例如，在F-SCH以40毫秒方式工作时(即帧速率是40毫秒)，可以送出50bps消除指示以及50bps指示，示出没有消除时远程终端是否有足够的接收功率来解码该F-SCH。如果存在足够的余量，第二指示允许基站减少F-SCH的发送功率。而且当F-SCH上存在消除时，例如可以使用第二个50bps，来指示基站需要大步幅增加发送功率还是小步幅增加。另外，第二50bps子信道能用于指示第二F-SCH上的消除。当第二指示被送到功率控制子信道时，减少对消除指示累积的位数。
在第4个功率控制机构中，F-SCH的发送功率电平根据一个功率控制子信道上接收的反馈调节，而且F-FCH/F-DCCH以相对于F-SCH发送功率电平的特定的差发送。在此实施例中，800bps的反馈被累积到单个较慢的信道以支持对F-SCH的反馈。例如，800bps的反馈可以根据F-SCH上帧的长度累积到50、25、12.5bps。功率控制方式‘000’、‘011’、‘100’或某些其他方式可用于实现此功率控制机构。
操作方式
上述功率控制机构提供了不同的功率控制特征，每个更好地适用于特定的操作条件组。因此，选用的特定功率控制机构取决于各种因素，如：(1)F-FCH/F-DCCH和F-SCH是否从同一组基站发送(即对于F-SCH的全部活动组)，(2)F-SCH是以固定的还是可变的数据速率发送，以及某些其他因素。下面将描述某些操作条件组和可应用的功率控制机构。
类似的操作条件
如果F-FCH(或F-DCCH)和F-SCH在相似的条件下操作，则两个信道的衰落是类似的，它们的发送功率可以类似地调节。如果移动站没有软越区切换或者当软越区切换中F-FCH(或F-DCCH)和F-SCH由同一组基站(即信道具有等同的活动组)发送时，类似的操作条件可能发生。对此情况，可以如下使用各种功率控制方式：
·用功率控制方式‘000’，F-FCH(或F-DCCH)上800bps的反馈能用于调节那个信道的发送功率，且F-SCH的发送功率能与F-FCH/F-DCCH的发送功率联动。在F-FCH/F-DCCH和F-SCH之间的功率差能借助上述的发消息调节。
·功率控制方式‘001’和‘010’也能类似上述对方式‘000’那样地使用。然而，F-SCH的发送功率电平能独立于F-FCH/F-DCCH作功率控制。对于独立的功率控制，移动站直接测量F-SCH的信号质量。当F-SCH上的数据速率较低(如1500bps)时，信号质量测量的精度可能是不够的，这导致F-SCH的功率控制的降级。而且，如果F-SCH的发送是不连续(即爆发型的)，则F-SCH的设定点在发送停顿期间会变成过时的，且当发送恢复时变成不太有效的。
·用功率控制方式‘011’和‘100’，能分别使用消除和质量指示位来调节F-FCH(或F-DCCH)的发送功率。但是，反馈较不频繁且带有较长的延时。F-SCH的发送功率能借助发消息调节。
·用功率控制方式‘101’，F-FCH/F-DCCH和F-SCH的发送功率能单独调节。
·功率控制方式‘110’支持上述差分功率控制机构和双环路控制。400bps反馈能用于调节F-FCH/F-DCCH的发送功率，而较慢的反馈能用于调节功率差或F-SCH的发送功率。与上述发消息相比，此方式减少反馈延迟。
带有可变速率F-SCH的全活动组
如果F-FCH和F-SCH用软越区切换中同样的活动组工作(即同样的基站在两个信道上发送)，但F-SCH上的数据速率是可变的，则能如下所述使用各种功率控制方式：
·能如上所述使用功率控制方式‘000’。但是对每个数据速率很难精确调节F-SCH的发送功率，因为通过发消息送出的消除信息通常不匹配于实际的数据速率。
·通常不使用功率控制方式‘001’和‘010’，因为移动站通常在功率控制子信道上送回信息时不能检测F-SCH的数据速率。
·功率控制方式‘011’和‘100’能以类似上述样式使用，虽然具有较慢的反馈速率。
·功率控制方式‘101’能使用两个功率控制子信道实现两个功率控制环路。方式‘101’提供的附加优点是消除指示位在不同F-SCH数据速率上提供各自的反馈，所以基站能高度精确地调节发送功率。
·功率控制方式‘110’也能使用两个功率控制子信道实现两个功率控制环路。F-FCH和F-SCH的发送功率能通过两个功率控制环路独立调节。或者，方式‘110’也能用于实现差分功率控制方式，其中F-FCH和F-SCH的发送功率借助400bps反馈一起调节，而功率差分通过较慢的反馈调节。
用固定速率F-SCH减少活动组
如果F-FCH/F-DCCH处于软越区切换时F-SCH用减少的活动组操作(即在F-SCH上发送的基站少于F-FCH或F-DCCH上的)，且F-SCH上的数据速率固定，则能使用如下的各种功率控制方式：
·功率控制方式‘000’，‘011’和‘100’在此情况下不太有效，因为由于两个不同的活动组两个信道的衰落可能不同，且对F-SCH不提供反馈。
·功率控制方式‘001’和‘010’可以使用，但如果F-SCH上的数据速率较低或如果F-SCH上的发送是爆发型的，则不太有效。
·功能控制方式‘101’和‘110’可以使用，以便使用两个反馈子信道实现两个功率控制环路，由于衰落差它可能提供优于差分功率控制方式的性能。
用可变速率F-SCH减少活动组
如果F-SCH用来自F-FCH或F-DCCH的减少的活动组工作，且F-SCH的数据速率是可变的，则能使用如下的各种功率控制方式：
·能使用功率控制方式‘101’和‘110’，以便使用两个反馈子信道实现两个独立的(即独立调节F-FCH/F-DCCH和F-SCH)或链接的(即差分功率控制)功率控制环路，由于衰落差它可能提供优于差分功率控制方式的性能。而且消除指示位在不同的F-SCH数据速率上提供各自的反馈。这是因为基站能使用其反馈延迟的知识使EIB与F-SCH上的发送数据速率匹配。
图7是基站104的实施例的方块图，它能实现本发明的某些方面和实施例。在前向链路上，数据由发送(Tx)数据处理器712接收并处理(如格式化、编码)。处理的数据随后提供给调制器(MOD)714并进一步处理(如用覆盖码覆盖，用短PN序列扩展，用分配给接收远程终端的长PN序列倒频等)。然后调制的数据提供给RF Tx单元716并调整(如转换成一个或多个模拟信号、放大、滤波、直角相位调制等)，以产生前向链路信号。前向链路信号通过双工器(D)722传送，并经过天线724发送到远程终端。
虽然为简单起见在图7中没有显示，但是基站104能在一个或多个前向信道(如F-FCH和一个或多个F-SCH)上处理数据并将数据发送到特定的移动站。对每个前向信道的处理(如编码、覆盖等)可以与其他信道的处理不同。
图8是远程终端106的实施例的方块图。前向链路信号被天线812接收，通过双工器814传送，并提供给RF接收机单元822。RF接收机单元822调整(如滤波、放大、下变频和数字化)该接收信号并提供样本。解调器824接收并处理(如去扩展、去覆盖和并导频解调)该样本以提供复原的码元。解调器824可实现瑞克接收机，它处理接收信号的多个实例并产生组合的复原码元。然后接收数据处理器解码该复原的码元，校验该接收帧，并提供输出数据。解调器824和接收数据处理器826能操作处理经过多信道接收的多个发送。
对前向链路功率控制，来自RF接收机单元822的样本也能提供给Rx信号质量测量电路828，它测量至少一个接收的发送(如F-FCH上的发送)的质量。信号质量测量能使用各种技术达到，包括上述美国专利号5,056,109和5,265,119中提到的。测量的信号质量提供给功率控制处理器830，它将该测量的信号质量与正在处理的信道设定点比较，并通过反向链路在功率控制子信道上将合适的响应功率控制命令(如UP或DOWN)发送到基站。
功率控制处理器830也能接收对其他正在处理的信道的其他度量。例如，功率控制处理器830能接收来自接收数据处理器826的消除指示位，用于在F-SCH上发送。对每个帧周期，接收数据处理器826可以提供给功率控制处理器830一个指示，说明所接受的帧是好的或坏的，或者未收到帧。功率控制处理器830能从解调器824接收质量指示位，或从解调器824和/或接收数据处理器826接收某些其他度量。然后功率控制处理器830在另外的功率控制子信道上经过反向链路将接收的功率控制信息发送到基站。
在反向链路上，数据由发送(Tx)数据处理器842处理(如格式化、编码)，并由调制器(MOD)844进一步处理(如覆盖、扩展)，并由RF Tx单元846调整(如转换成模拟信号、放大、滤波、直角相位调制等)以产生反向链路信号。来自功率控制处理器830的功率控制信息可以在调制器844内与处理的数据一起多路复用。反向链路信号通过双工器814传送并经天线812发送到一个或多个基站104。
再次参考图7，反向链路信号被天线724接收，通过双工器722传送，并提供给RF接收单元728。RF接收机单元728调整(如下变频、滤波和放大)该接收信号并为每个正在接收的远程终端提供调整后的反向链路信号。信道处理器730接收并处理远程终端的调整信号，以复原发送的数据和功率控制信息。功率控制处理器710接收功率控制信息(如功率控制命令、消除指示位和质量指示位的任何组合)并产生一个或多个信号，用于调节向移动站的一个或多个发送的发送功率。
回到图8，功率控制处理器830实现上述内环路和外环路的一部分。对内环路，功率控制处理器830接收测量的信号质量并送出一系列功率控制命令，功率控制命令能在反向链路上经过功率控制子信道送出。对外环路，功率控制处理器830接收来自数据处理器826的好帧，坏帧或没有帧的指示，并相应地调整远程终端的设定点。在图7中，功率控制处理器710也实现上述功率控制环路的一部分。功率控制处理器710在功率控制子信道上接收功率控制信息，并相应地调节向移动站的一个或多个发送的发送功率。
本发明的功率控制能通过各种途径实现。例如，功率控制能用硬件、软件，或其组合实现。对于硬件实现，功率控制的元件可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑设备(PLD)、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行上述功能的其他电子单元，或它们的组合中实现。
对于软件实现，功率控制中的元件可以用执行这里描述功能的模块(如程序、函数等)实现。软件代码能存入存储器单元并由处理器(如发送功率控制处理器710或830)执行。
虽然对前向链路已经描述了本发明功率控制的各个方面、实施例和特征，这些功率控制技术的某些能方便地应用于反向链路功率控制。例如，对反向链路的功率控制能设计成控制一系列同时发送的发送功率。
提供了较佳实施例的上述描述，使得任何本专业熟练人员能作出或使用本发明。对这些实施例的各种修改对本专业的熟练人员是容易明白的，且这里确定的普遍原则可应用于其他实施例而不必使用任何发明的才能。因此，本发明不试图局限于这里示出的实施例，而在于与这里揭示的原则和新奇特征相一致的最宽的范围。

Claims (32)

1.一种在无线通信系统中的发送设备处调节多个发送的发送功率电平的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收第一发送的接收质量的第一指示；
至少部分根据第一指示调节第一发送的发送功率电平；
接收第二发送的接收质量的第二指示，其中第二指示通过累积对第二发送的反馈分配的多个功率控制位而形成；和
至少部分根据第二指示调节第二发送的发送功率电平。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一指示包括功率控制命令，它指出要增加还是要减小第一发送的发送功率电平。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一和第二发送的发送功率电平根据功率控制命令一起调节。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，第一和第二发送的发送功率电平之差根据第二指示调节。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，功率控制命令根据第一发送的接收质量与设定点的比较结果产生。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据第一发送的接收质量调节设定点。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，响应于第一发送的接收质量大于设定点而向上调节设定点。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，响应于第一发送的接收质量小于设定点而向下调节设定点。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，响应于第一发送的接收质量小于设定点而向下调节设定点。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，设定点的多次调节之间的周期是可调的。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，设定点的多次连续向上调节之间的周期是可调的。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，设定点的多次连续向下调节之间的周期是可调的。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，设定点向上调节的量与设定点向下调节的量无关。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二发送的发送功率电平分别单独根据第一和第二指示调节。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二指示包括消除指示位，指出第二发送中的帧是正确地接收还是错误地接收。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于第二指示包括质量指示位，指出第二发送中接收帧的质量。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一指示经过第一功率控制子信道接收，而第二指示经过第二功率控制子信道接收。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，第一和第二功率控制子信道是通过时分复用一个功率控制信道而形成的。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，第一和第二功率控制子信道的组合位速率被限止于特定的位速率。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，累积分配给第二功率控制子信道的位，以形成第二发送较低速率但具有增加的可靠性的反馈。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，第二发送的反馈速率至少部分根据第二发送的帧的大小。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，第二发送的反馈速率从一组可能的反馈速率中选出。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，操作第二功率控制子信道以送出对第二发送的多个度量。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，多个度量之一指示对第二发送的发送功率电平的调节步长。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，多个度量之一指示没有帧消除时第二发送的接收质量的余量大小。
26.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该无线通信系统是符合cdma2000标准或W-CDMA标准，或这两个标准的CDMA系统。
27.一种在无线通信系统中的接收设备处调节多个发送的发送功率电平的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收并处理第一发送以确定第一发送的接收质量；
形成对第一发送的接收质量的第一指示；
接收并处理第二发送以确定第二发送的接收质量；
形成对第二发送的接收质量的第二指示；和
分别经过第一和第二功率控制子信道发送第一和第二指示，而
其中第二指示通过累积对第二发送的反馈分配的多个功率控制位而形成。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括：
确定在接收和处理第一发送中的中断持续时间；和
如果中断持续时间小于特定时间周期，则发信号通知增加第一发送的发送功率电平。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，如果中断持续时间小于或等于第一发送中帧的半周期，则发信号通知。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，第一发送的发送功率电平的增量是根据中断持续时间和第一发送中帧的周期确定的。
31.一种用于无线通信系统中的远程终端处的功率控制单元，其特征在于，它包括：
信号质量测量单元，用于接收和处理第一发送以提供对第一发送的第一度量的第一指示；
数据处理器，用于接收和处理第二发送以提供第二发送的第二度量的第二指示；
连接到信号质量测量单元和数据处理器的功率控制处理器，该功率控制处理器在第一和第二功率控制子信道上分别指导发送第一和第二指示，和
其中第二指示是通过累积对第二发送的反馈分配的多个功率控制位而形成的。
32.一种无线通信系统的基站中的功率控制单元，其特征在于，它包括：
信道处理器，用于接收并处理所接收的信号，以复原第一发送的接收质量的第一指示和第二发送的接收质量的第二指示，其中第二指示是通过累积对第二发送的反馈分配的多个功率控制位而形成的；和
连接到信道处理器的功率控制处理器，它用于接收第一及第二指示且提供一个或多个调节第一和第二发送的发送功率电平的命令。
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