CN1250334A - 用于寻呼和初始业务信道功率的cdma功率控制 - Google Patents

Abstract

一种用于寻呼信道功率和初始业务信道功率的码分多址功率控制,按照在移动站处所接收的导频信号的导频信号强度、和所希望的扇区的当前前向链路加载,动态地确定最佳初始信道功率。最佳初始寻呼信道功率和初始业务信道功率可以在基站或移动通信系统的移动切换中心处确定。在寻呼信道和业务信道上以最佳寻呼信道和初始业务信道功率把寻呼信号或呼叫从基站发射到移动站。

Description

用于寻呼和初始业务信道功率的CDMA功率控制

本发明涉及用来动态确定最佳寻呼和初始业务信道功率、以减小移动通信系统中呼叫方失败的CDMA功率控制。

当移动站未能接收到基站(BS)确认信号、信道分配信息(SC)、前向确认(FW)信号或业务连接(SC)信息时，出现常规CDMA(码分多址)移动通信系统中的呼叫方失败。表1列出以上提到的呼叫方失败的每一种的失败率。BS确认失败(34.38％的失败率)是造成呼叫方失败的主要原因。当移动站向基站发射接入探测以请求来自移动通信系统的连接，而从基站到移动站的前向寻呼信道功率不足，从而在基站处没有接收到确认时，出现BS确认失败。

表1

	无BS ACK	无CAM	无FW ACK	无SC	其他
						失败率％	34.38	9.38	31.25	20.31	4.69

IS-95-B是用于双模式宽带扩散频谱的移动对基站兼容标准。接入探测越区切换是当移动站失去一个寻呼信道时通过实现向另一个寻呼信道的越区切换用来改进呼叫方失败的IS-95-B方案。然而，接入探测越区切换未能从根本上解决基站确认失败。例如，接入探测越区切换仅确定向哪个寻呼信道切换，并因而不提供寻呼信道功率的调节。当寻呼信道的前向链路功率不足时，接入探测越区切换失效。

一般，通过增大寻呼信道功率可以减少基站确认失败。目前，用于业务信道的平均DGU(数字增益单位)在67-75的范围，并且为寻呼信道设置的恒定DGU是64。表2列出对于寻呼信道DGU＝64、初始业务信道DGU＝80、T50m＝0.2秒及T51m＝1.0秒的基线情形，从现场试验结果导出的呼叫方失败率。在该例子中，对于移动站设置T51m＝1.0秒的时间极限，以向基站报告从基站发射的两个良好业务信道帧的接收。第二良好业务信道帧必须在第一良好业务信道帧之后T50m＝0.2秒的时间限制内接收。如果在移动站转到具体业务信道之后，在T51m＝1.0秒内确认两个良好业务信道帧的接收的报告没有发送到基站，则丢下呼叫。在该基线情况下，所有呼叫的13.03％失败，而所有呼叫的4.48％由于基站确认失败而失败，基站确认失败是所有失败呼叫的34.38％。

表2

	情形	实际失败率％	无BS ACK％	无CAM％	无FW ACK％	无SC％	其他％
								0	基线	13.03(100)	4.48(34.38)	1.22(9.38)	4.07(31.25)	2.65(20.31)	0.61(4.69)
1	PG DGU＝90业务DGU＝108	13.38(100)	2.12(15.87)	1.06(7.94)	7.86(58.73)	1.70(12.70)	0.64(4.76)
								2	T50m＝1秒T51m＝2.8秒	10.14(100)	3.86(38.10)	0.97(9.52)	0.72(7.14)	2.66(26.19)	1.93(19.05)
3	PG DGU＝90业务DGU＝108T50m＝1秒T51m＝2.8秒	7.26(100)	1.21(16.67)	0.4(5.56)	2.42(33.33)	3.02(41.67)	0.02(2.78)

表2的试验结果表示，增大的寻呼信道DGU能改进基站确认失败率大于50％，如能由情形1与基线情形相比较而理解的那样。然而，增大寻呼信道功率在系统功率预算方面对移动通信系统的容量有负面影响。因为较多功率分配到寻呼信道，所以较少功率可用于业务信道。而且，系统噪声随着寻呼信道功率增大而增大，这成为增大干扰的原因之一。如能由情形1进一步理解的那样，尽管增大寻呼信道功率减小了基站确认失败率，但由于增大的干扰前向信号造成确认失败率显著增大。这导致约2.5前向链路用户的减少。为了减轻该负面影响，可以如在情形2中那样增大T50m和T51m时间限制，从而可以改进基站确认失败率。然而，该方法是不实际的，因为为了改变T50m和T51m时间限制，必须使用移动单元。

在本发明中，寻呼信道功率和初始业务信道功率按照当前RF状态确定，并且动态地设置，从而信道功率在RF状态差时能增大，而在RF状态良好时能减小。本发明按照在移动站处接收的导频信号的导频信号强度和基站的当前前向链路加载，确定最佳寻呼信道功率和初始业务信道功率。基站然后把寻呼信息或呼叫，以确定的最佳寻呼信道功率和初始业务信道功率在寻呼信道和业务信道上传送到移动站。

图1表明本申请一个最佳实施例的移动通信系统；

图2更详细地表明图1的基站30；及

图3更详细地表明图1的信息切换中心40。

图1表明本申请一个最佳实施例的CDMA移动通信系统。如图1中所示，该移动通信系统包括多个向/从移动站10发射和接收通信信号的基站30、31和32。尽管没有表明，基站的每一个可以覆盖相应扇区。移动切换中心40经通信线L联接到多个基站30-32上，并且进一步联接到公共切换电话网络(PSTN)50上，以能够在PSTN 50上在移动站10与另一方之间实现通信。尽管表明了三个相应基站，但要理解，该移动通信系统可以包括任何数量的基站。

图2更详细地表明基站30。收发信机303经天线301向/从移动站10发射和接收RF信号。收发信机303和天线301可以是任何常规的收发信机和天线，并且可以以常规双工模式起作用，以能够实现RF信号的发射和接收。在另一个选择例中，收发信机303可以由一个分离的发射机和接收机对代替，并且天线301可以包括一根发射天线和一根接收天线。收发信机303解调和滤波从移动站10经天线301接收的RF信号，并且把相应解调接收信号提供给控制器305。收发信机303也调制和放大由控制器305提供的发射信号，并且把调制的发射信号提供到天线301，以便作为RF信号发射到移动站10。

基站30进一步包括经通信线L向/从移动切换中心40发射和接收信号的收发信机309。收发信机309可以是普通技术人员所知的任何常规收发信机。在另一个选择例中，收发信机309可以包括一个用来在一对通信线L上向/从信息切换中心40发射和接收信号的发射机和接收机对。

基站30的操作以以后描述的方式由控制器305控制。控制器305可以是按照存储在存储器307中的软件编程控制基站30的操作的一个微处理器。如由普通技术人员所易于理解的那样，控制器305另外可以包括各种离散的硬件电路元件，而不必限制为基于微处理器。除存储用于基站30的操作程序外，存储器307还包括可以由控制器305使用的工作存储器。

图3更详细地表明移动切换中心40。收发信机401联接到通信线L上，以从/向基站30-32接收和发射信号。收发信机401可以是由普通技术人员理解的那样在移动切换中心中可用的任何常规收发信机。在另一个选择例中，收发信机401可以包括一个用来在一对通信线L上分别发射和接收信号的发射机和接收机对。移动切换中心40的操作以以后更详细描述的方式由控制器403控制。控制器403可以基于微处理器，并且可以起作用，以按照存储在存储器405中的软件编程控制移动切换中心40的操作。存储器405还可以包括由控制器403可使用的工作存储器区域。控制器403也联接到PSTN 50上。

现在参照图1-3将描述本申请最佳实施例的操作。在整个描述中使用如下符号。 是在移动站处接收的导频信号的导频功率或导频信号强度。LF是在所希望的扇区内基站的当前前向链路加载。当前前向连接装载作为基站的当前发射功率与基站的最大发射功率的比值导出。LF可以由基站30的控制器305根据由基站报告的导频信号的 确定。基站的最大发射功率一般是8瓦特。T_pilot是来自所希望的扇区的基站的发射导频功率，并且通常设置为基站最大发射功率的15-20％。F_pilot是基站的发射导频功率与发射最大功率的比值，并且一般是15％。P_pilot是在移动站处接收的导频功率。

是寻呼信道的要求质量，或者换句话说是寻呼信道的要求位能量值。 是业务信道的要求质量，或者换句话说是业务信道的要求位能量值。

和

通常设置为7dB(分贝)，但如果希望可以保守地设置到9dB。要理解，以上给出值是示例性的，并因而不应该考虑为限制性的。

在该最佳实施例中，图1的移动站10首先锁到最强的导频信号上，并且产生识别接收的导频信号和导频信号强度 的一个导频测量信息(PSMM)。例如，在锁到来自基站30的导频信号上时，移动站10把PSMM发射到基站30。基站30的控制器305然后按照存储在存储器307内的软件编程，根据报告的导频信号强度和当前前向连接装载，确定最佳寻呼信道功率和初始业务信道功率。在所希望的扇区或单元内产生的内部干扰和由其他单元产生的外部干扰加上噪声的干扰比值、假定正交因子O及已知或易于导出的要求

和

用来确定在如下特定时刻的最佳寻呼信道功率和初始业务信道功率。

详细地，移动报告导频信号强度可以表示为： $\frac{\mathrm{Ec}}{\mathrm{Io}}=\frac{P\_\mathrm{pilot}}{I\_\mathrm{in}+I\_\mathrm{out}}----\left(1\right),$ 其中I_in和I_out分别是内部干扰和外部干扰，包括热噪声。导频信号强度的倒数可以表示为： ${\left(\frac{\mathrm{Ec}}{\mathrm{Io}}\right)}^{-1}=\frac{I\_\mathrm{in}}{P\_\mathrm{pilot}}+\frac{I\_\mathrm{out}}{P\_\mathrm{pilot}}-----\left(2\right)$ 由于导频功率是基站30总的最大输出功率的固定百分比，所以在移动站10处接收的导频功率的内部干扰比值能表示为： $\frac{I\_\mathrm{in}}{P\_\mathrm{pilot}}=\frac{T\_\mathrm{total}\×L\_F\×\mathrm{PropLoss}}{T\_\mathrm{total}\×F\_\mathrm{pilot}\×\mathrm{PropLoss}}=\frac{L\_F}{F\_\mathrm{pilot}}---\left(3\right).$ 把公式(3)代入公式(2)产生下式： $\frac{I\_\mathrm{out}}{P\_\mathrm{pilot}}={\left(\frac{\mathrm{Ec}}{\mathrm{Io}}\right)}^{-1}-\frac{L\_F}{F\_\mathrm{pilot}}\≡A-----\left(4\right).$

由公式(4)，I_out＝P_pilot×A，从而外部干扰与由其他单元的内部干扰加上噪声的干扰比值可以表示为： $\frac{I\_\mathrm{out}}{I\_\mathrm{in}}=\frac{P\_\mathrm{pilot}\×A}{P\_\mathrm{pilot}\×\frac{L\_F}{F\_\mathrm{pilot}}}=\frac{A\×F\_\mathrm{pilot}}{L\_F}---\left(5\right).$ 要求的寻呼信道功率P_page可以按照目标质量

表示为： $P\_\mathrm{page}=\left(\frac{\mathrm{Eb}}{\mathrm{No}}\right)p\×(O\×I\_\mathrm{in}+I\_\mathrm{out})---\left(6\right),$ 其中O是用于内部干扰的正交因子。由于在CDMA移动通信系统中使用Walsh代码，所以相应扇区的信道是正交的，并因而在解调期间不相互干扰。然而，在CDMA移动通信系统中存在来自一个信号源的多路信号。即使同时传送多路信号，由于由来自物体的反射引起的时间延迟，它们不会由移动站同时接收。因此相应接收信道可能不是准确正交的，因此增加了内部干扰。正交因子提供由多通路造成的内部干扰的测量。一般，正交因子可以设置为0.1或0.2。公式(6)和(7)按照寻呼信道的要求质量

和内部与外部干扰表示要求接收寻呼信道功率P_page。要求接收寻呼信道功率P_page与在扇区内产生的内部干扰I_in的比值，等效于要求发射寻呼信道功率T_page与在扇区内产生的当前发射功率T_in的比值，因为在给定瞬时在基站与移动站之间的传播损失是相同的。该关系可以表示为： $\frac{T-\mathrm{page}}{T\_\mathrm{in}}=\frac{P\_\mathrm{page}}{I\_\mathrm{in}}------\left(7\right).$ 因而通过把公式(6)代入公式(7)中，可以求出要求发射寻呼信道功率T_page，从而 $\frac{T\_\mathrm{page}}{T\_\mathrm{in}}=\frac{\left(\frac{\mathrm{Eb}}{\mathrm{No}}\right)p\×(O\×I\_\mathrm{in}+I\_\mathrm{out})}{I\_\mathrm{in}}-----\left(8\right).$ 由公式(5)，I_out可以表示为： $I\_\mathrm{out}=I\_\mathrm{in}\×\frac{A\×F\_\mathrm{pilot}}{L\_F}------\left(9\right).$ 把公式(9)代入公式(8)导致如下： $\frac{T\_\mathrm{page}}{T\_\mathrm{in}}=\left(\frac{\mathrm{Eb}}{\mathrm{No}}\right)p\×(O+\frac{A\×F\_\mathrm{pilot}}{L\_F})-----\left(10\right),$ 可以表示为： $T\_\mathrm{page}=T\_\mathrm{in}\×\left(\frac{\mathrm{Eb}}{\mathrm{No}}\right)p\×(O+\frac{A\×F\_\mathrm{pilot}}{L\_F})-----\left(11\right).$ T_in可以表示为： $T\_\mathrm{in}=L\_F\×\frac{T\_\mathrm{pilot}}{F\_\mathrm{pilot}}------\left(12\right)$ 通过把公式(11)代入公式(12)，要求发射寻呼信道功率，或最佳初始寻呼信道功率，T_page可以最终表示为： $T\_\mathrm{page}=T\_\mathrm{pilot}\×\frac{L\_F}{F\_\mathrm{pilot}}\×\left(\frac{\mathrm{Eb}}{\mathrm{No}}\right)p\×(O+\frac{A\×F\_\mathrm{pilot}}{L\_F})\left(13\right).$ 由于导频信号的导频信号强度一旦由移动站报告，公式(13)的所有值就是已知的或者可以确定，所以用于相应RF和前向装载状态的要求发射寻呼信道功率可以由控制器305确定。控制器305然后控制收发信机303，把在寻呼信道上的相应寻呼信息经天线301以要求发射寻呼信道功率发射到移动站10。由于按照当前RF状态动态地确定最佳寻呼信道功率，所以寻呼信道功率仅在需要时才能增大到需要程度。同样，当RF状态允许时，能减小寻呼信道功率。因而，高效地分配系统功率预算，并且使产生的干扰最小。

在一个另外的最佳实施例中，最佳寻呼信道功率可以由移动切换中心40的控制器403，按照存储在存储器405内的软件确定。在该实施例中，PSMM由移动站10产生，并且发射到基站30。基站30以后经线L把PSMM发送到移动切换中心40。控制器403然后根据基站30的PSMM和当前前向连接装载，确定用于基站30的要求发射寻呼信道功率，就象根据报告的导频信号强度按照公式(13)确定的那样，如在第一实施例中描述的那样。控制器403然后指导收发信机401，把指示要求发射寻呼信道功率的信息发射到基站30，基站30此后在寻呼信道上以要求发射寻呼信道功率，把寻呼信息发射到移动站10。该实施例的一个优点在于，寻呼信道功率可以控制，并且由移动切换中心40设置而不用基站软件和资源。

在又一个实施例中，最佳初始业务信道功率可以按照由移动站所报告的导频信号强度，按如下确定： $T\_\mathrm{traffic}=T\_\mathrm{pilot}\×\frac{L\_F}{F\_\mathrm{pilot}}\×\left(\frac{\mathrm{Eb}}{\mathrm{No}}\right)t\×(O+\frac{A\×F\_\mathrm{pilot}}{L\_F})\left(14\right).$ 除在公式(14)中使用要求业务信道质量 代替公式(13)的要求寻呼信道质量 之外，公式(14)与公式(13)相同。如在第一和第二实施例中那样，要求业务信道功率可以在基站30处确定，或者可以在移动切换中心40处确定。

要理解，按照以上提到的实施例描述的执行处理所必需的编程，不限于分别存储在图2和3的基站30和移动切换中心40的存储器307和405内。该编程可以记录在诸如软盘之类的计算机可读介质上、或分别由基站30和移动切换中心40的控制器305和403可读的CD ROM上。在另外一个可选择例中，该编程可以从移动切换中心40经沿线L传播的信号发射到基站30的控制器305。

还要理解，由相应数值、描述示例性的值看来，不必限制用于寻呼信道功率和初始业务信道功率的功率控制。例如，最大发射功率的值、T_pilot、F_pilot、

、

和正交因子O可以由业务提供者预置，并且可以存储在存储器307和405内。况且，尽管基站30的控制器305和移动切换中心40的控制器403描述成基于微处理器、按照分别存储在存储器307和405内的软件编程起作用，但控制器305和403可以是包括乘法器和加法器或逻辑门阵列的离散电路元件。而且，控制器305和403可以带有并入在其中的存储器，从而图2和3的存储器307和405是不必要的。而且，所描述的用于初始寻呼信道和初始业务信道功率的功率控制不必限于CDMA系统，而是可以应用于可能适当的任何移动通信系统。

Claims (26)

1.一种移动通信系统的一个基站，包括：

一个发射机，无线地把导频信号和寻呼信息发射到移动通信系统的移动站；及

一个控制器，按照由移动站无线接收的导频信号的导频信号强度，确定最佳寻呼信道功率，

所述发射机无线地在寻呼信道上以最佳寻呼信道功率把寻呼信息发射到移动站。

2.根据权利要求1所述的基站，其中所述控制器按照导频信号强度和基站的前向加载，确定最佳寻呼信道功率，

基站的前向加载是基站的当前发射功率与基站的最大发射功率之比值。

3.根据权利要求1所述的基站，其中所述控制器还按照导频信号强度确定最佳初始业务信道功率。

4.根据权利要求1所述的基站，其中移动通信系统是CDMA移动通信系统。

5.一种移动通信系统的移动切换中心，该移动切换中心提供有由移动通信系统的移动站无线接收的导频信号的导频信号强度指示，该移动切换中心包括：

一个控制器，按照导频信号的导频信号强度，确定用来把寻呼信息无线发射到移动站的最佳寻呼信道功率。

6.根据权利要求5所述的移动切换中心，其中所述控制器把指示最佳寻呼信道功率的信息供给到移动通信系统的基站，寻呼信息以最佳寻呼信道功率无线地从基站发射到移动站。

7.根据权利要求6所述的移动切换中心，其中所述控制器按照导频信号强度和基站的前向加载，确定最佳寻呼信道功率，

基站的前向加载是基站的当前发射功率与基站的最大发射功率之比值。

8.根据权利要求5所述的移动切换中心，其中所述控制器还按照导频信号强度确定最佳初始业务信道功率。

9.根据权利要求5所述的移动切换中心，其中移动通信系统是CDMA移动通信系统。

10.一种控制移动通信系统的基站发射功率的方法，包括步骤：

无线地把业务导频信号发射到移动通信系统的移动站；

按照由移动站无线接收的导频信号的导频信号强度，确定最佳寻呼信道功率；及

在寻呼信道上以最佳寻呼信道功率无线地把寻呼信息发射到移动站。

11.根据权利要求10所述的控制发射功率的方法，其中所述确定步骤包括按照导频信号强度和基站的前向装载，确定最佳寻呼信道功率，

基站的前向装载是基站的当前发射功率与基站的最大发射功率之比值。

12.根据权利要求10所述的控制发射功率的方法，其中基站确定最佳寻呼信道功率。

13.根据权利要求10所述的控制发射功率的方法，其中移动通信系统的移动切换中心确定最佳寻呼信道功率。

14.根据权利要求10所述的控制发射功率的方法，进一步包括：

按照导频信号强度确定最佳初始业务信道功率；及

在一个业务信道上以最佳初始业务信道功率无线地把呼叫发射到移动站。

15.根据权利要求10所述的控制发射功率的方法，其中移动通信系统是CDMA移动通信系统。

16.一种制造件具有用来控制在移动通信系统中基站发射功率的计算机可读介质的形式，该制造件包括：

一个导频发射源代码段，用来使基站内的计算机无线地把导频信号发射到移动通信系统的移动站；

一个寻呼信道确定源代码段，用来使计算机按照由移动站无线接收的导频信号的导频信号强度，确定最佳寻呼信道功率；及

一个寻呼发射源代码段，用来使计算机在寻呼信道上以最佳寻呼信道功率无线地把寻呼信息发射到移动站。

17.根据权利要求16所述的制造件，其中所述寻呼信道确定源代码段使计算机按照导频信号强度和基站的前向加载，确定最佳寻呼信道功率，

基站的前向加载是基站的当前发射功率与基站的最大发射功率之比值。

18.根据权利要求16所述的制造件，进一步包括：

一个业务信道确定源代码段，用来使计算机按照导频信号强度确定最佳初始业务信道功率；及

一个业务信道发射源代码段，用来使计算机在一个业务信道上以最佳初始业务信道功率无线地把呼叫发射到移动站。

19.根据权利要求16所述的制造件，控制在CDMA移动通信系统中基站的发射功率。

20.一种制造件具有用来控制移动通信系统基站发射功率的计算机可读介质的形式，该制造件包括：

一个寻呼信道确定源代码段，用来使移动通信系统的移动切换中心的计算机按照由移动通信系统的移动站无线接收的导频信号的导频信号强度，确定最佳寻呼信道功率；及

一个寻呼信道发射源代码段，用来使计算机在寻呼信道上以最佳寻呼信道功率无线地把寻呼信息发射到移动站。

21.根据权利要求20所述的制造件，其中寻呼信道确定源代码段使计算机按照导频信号强度和基站的前向装载，确定最佳寻呼信道功率，

基站的前向加载是基站的当前发射功率与基站的最大发射功率之比值。

22.根据权利要求20所述的制造件，进一步包括：

一个业务信道确定源代码段，用来使计算机按照导频信号的导频信号强度确定最佳初始业务信道功率；及

一个业务信道发射源代码段，用来使计算机指导基站在一个业务信道上以最佳初始业务信道功率无线地把呼叫发射到移动站。

23.根据权利要求20所述的制造件，控制在CDMA移动通信系统中的发射功率。

24.一种包含在载波中的传播信号，用来控制移动通信系统基站的发射功率，该传播信号包括：

一个导频发射源代码段，用来使基站内的计算机无线地把导频信号发射到移动通信系统的移动站；

一个寻呼信道确定源代码段，用来使计算机按照由移动站无线接收的导频信号的导频信号强度，确定最佳寻呼信道功率；及

一个寻呼发射源代码段，用来使计算机在寻呼信道上以最佳寻呼信道功率无线地把寻呼信息发射到移动站。

25.根据权利要求24所述的传播信号，其中所述寻呼信道确定源代码段使计算机按照导频信号强度和基站的前向装载，确定最佳寻呼信道功率，

基站的前向装载是基站的当前发射功率与基站的最大发射功率之比值。

26.根据权利要求24所述的传播信号，进一步包括：

一个业务信道确定源代码段，用来使计算机按照导频信号强度确定最佳初始业务信道功率；及

一个业务信道发射源代码段，用来使计算机在一个业务信道上以最佳初始业务信道功率无线地把呼叫发射到移动站。

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