CN1296675A - 保护用于上行链路功率控制的功率控制命令的方法 - Google Patents

Abstract

在包括至少一个基站和至少一个远端台的通信系统里,调整从基站发射给远端台的第一个信号和第二个信号之间输出功率偏差的一种方法。这第一个信号可以是一个功率控制命令,用于控制从远端台发射给基站的信号的功率,第二个信号可以是下行链路信息。判断远端台是不是处于宏分集状态,也就是从一个以上的基站同时接收基本相同的信号,并根据这一判断调整第一个和第二个信号之间输出功率的差。如果远端台处于宏分集状态,这一输出功率偏差就可以设置成第一个值,如果远端台不是处于宏分集状态,就可以设置成第二个值。或者,不管远端台是不是处于宏分集状态,都可以根据从确定的信号质量计算出来的所需质量调整输出功率偏差。

Description

保护用于上行链路功率控制的 功率控制命令的方法

发明背景

本发明涉及一种方法，用于保护电信系统中，特别是采用软切换的电信系统中，用于上行链路功率控制的功率控制命令。

好的发射功率控制方法对于有许多发射机同时工作的通信系统来说非常重要，因为这些方法减少了这些发射机的相互干扰。例如，在使用码分多址(CDMA)的通信系统中，发射功率控制是获得很高系统容量不可或缺的。这对于上行链路，也就是从远程终端向网络，例如基站，的发射，以及下行链路，也就是从基站向远端台的发射，都是非常重要的。上行链路和下行链路有时也分别叫做反向链路和正向链路。

在上行链路中需要进行发射功率控制是在目前的CDMA蜂窝系统中认识到的。按照TIA/EIA/IS-95-A标准的上行链路功率控制是用闭环方法实现的，其中的基站测量从远端台收到的信号的强度，然后每隔1.25毫秒发射一个功率控制位给这个远端台。根据这一功率控制位，远端台提高或者降低它的发射(上行链路)功率一预定量。

人们认为在当前的蜂窝通信系统以及其它的CDMA通信系统里，下行链路发射功率控制没有这么重要。然而到将来，例如，由于预期的因特网业务的增长，跟上行链路相比，下行链路中会需要更多的资源。因此，提高下行链路性能越来越重要。

符合IS-95-A标准的CDMA蜂窝系统的一个重要特征是“软切换”，其中正在超出一个基站覆盖范围的一个远端台，例如一个移动台，被从一个更合适的基站分配一个新的业务信道。这一过程通常是在从某一基站收到的信号的质量下降到一预定阈值的时候，由移动台启动的。该移动台观察相邻基站导频(下行链路)信道的信号强度，并判断收到的哪一个基站正在发射的信号强度最高。然后，移动台向这个基站请求分配一个新的业务信道。然后这个新的业务信道跟已有的业务信道以一种叫做“宏分集”的空分模式一起使用。

图1画出了一种宏分集通信系统。该通信系统包括一个移动台(MS)和两个基站(BS1和BS2)。MS从BS1和BS2同时接收基本上相同的信号。如图1所示，上行链路(UL)数据和下行链路(DL)功率控制命令是在上行链路，也就是从MS到BS1和BS2，上发射的。DL功率控制命令控制从BS1和BS2发射给MS信息所用的功率。同样，下行链路(DL)数据和上行链路(UL)功率控制命令是在下行链路信道，也就是从BS1和BS2到MS，上发射的。UL命令控制MS向BS1和BS2发射信号所用的功率。在MS跟BS1和BS2之间发射的所有信息都相同，除了在下行链路信道上发送的UL功率控制命令以外。UL功率控制命令是BS专用的，也就是说，每一个基站都发射一个独立的上行链路功率控制命令，说明MS应当提高或者降低发射功率。例如，BS1可能发射一个“1”或者给出某种其它的指示，告诉MS应当降低发射功率，而BS2则可能发射一个“0”或者给出某种其它指示，告诉MS应当提高发射功率。

CDMA通信系统的性能极大地依赖于快速功率控制的性能，也就是前面描述的上行链路和下行链路功率控制的性能，以及软切换的性能。此外，快速功率控制和软切换很大程度上是相互依赖的。举例来说，如果切换决策根据的是上行链路信道的质量，例如上行链路的载波干扰比(C/I)，而不是接收信号的强度，那么，BS1和BS2之间的增益将会相差很多。在上行链路功率控制中这会发生问题。

在1997年12月15日提交的标题为“宏分集期间改进的下行链路功率控制”的第60/069607号共同转让的共同未决临时美国申请中，提出了在宏分集期间保护下行链路功率控制命令的完整性，也就是确保其有效性和质量的一种技术。根据这一技术，在宏分集期间，发射下行链路功率控制命令的速率可以降低。还有，在宏分集期间，同样的功率控制命令可以重复发射、加强编码和/或作为基站专用的。这样做提高了下行链路功率控制命令的接收准确度，从而保证了有效的功率控制。

下行链路性能可以通过在宏分集期间引进功率分裂(powersplitting)来加以改进，也就是说，修改基站的发射功率，从而使它们不一样大。然而，这样做会影响上行链路功率控制。

为了保护上行链路功率控制命令，也就是保证准确地接收上行链路功率控制命令，上行链路功率控制位通常都是以固定的输出功率或者以输出功率超出下行链路信息一固定差为输出功率发射的。这可以通过参考图2来更好地理解，它说明了在下行链路时隙里，发射上行链路功率控制位和下行链路信息位的功率。为了进行说明，画出了5个时隙。在每一个时隙中，发射了一个或者更多的上行链路功率控制(PC)位和下行链路信息位。从图2可以看出，在PC位和下行链路信息之间输出功率有一个偏差。PC位分配了比下行链路信息位更大的输出功率，以保证PC位被准确地接收。

例如，对于速率组1，如同“对1.8～2.0 GHz码分多址(CDMA)个人通信系统的个人台－基站兼容性要求”，ANSI J-STD-008，1995年3月，第3-15页到第3-17页，所公开的那样，每一个上行链路功率控制位都用不小于E_b，也就是下行链路信息位的能量，的能量发射，而对于速率组2，每一个上行链路功率控制位都用不小于3E_b/4的能量发射。根据另一个方法，上行链路功率控制位被赋予了等于2E_b的能量，对于路径损耗和干扰的改变，则以等于下行链路功率控制命令速率的节奏做出反应。

另一个方法利用以固定速率和已知输出功率在下行链路中发射的上行链路功率控制命令，估计正向业务信道功率。这一方法在C.Bang和Y.Han在Proc.CIC-97第42～46页上的“在DS-CDMA系统中利用反向功率控制的功率控制位进行功率测量的快速正向功率控制的性能”中做了介绍。

在这些方法中，或者是上行链路功率控制位和下行链路信息位之间的输出功率偏差是固定的，或者上行链路功率控制位的输出功率是固定的。当MS进入宏分集状态时，这会成为一个问题，或者可能导致容量的浪费。

从BS1和BS2发射的上行链路功率控制命令会在质量上有明显的差别(10dB的差不是不可能的)。因此，来自一个BS的上行链路功率控制命令会有很大的差错概率。但是，MS收听它连接了的所有BS的上行链路功率控制命令，只有在所有BS的所有上行链路命令说明MS应当提高它的输出功率的情况下才提高它的输出功率。否则，MS降低它的输出功率。这样，在一些情况下，从某一基站来的上行链路功率控制命令会丢失。于是软切换在降低基站发射信号之间的干扰方面的好处无法体现出来和/或质量降低了。

引入新的软切换标准时，例如引入上行链路C/I测量时，以及引入下行链路功率分裂方案时，这个问题更加糟糕。

为了保证每一个上行链路功率控制命令都起作用，可以给功率控制位分配这样大的输出功率，使得总是能够获得高质量。但是，如果上行链路功率控制位和下行链路信息之间维持固定的输出功率偏差，或者上行链路功率控制位总是采用固定的输出功率，那么这样做会导致容量的浪费。

因此，需要一种技术，在宏分集期间，通过调整上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差，保护上行链路功率控制命令。

发明简述

因此，本发明的一个目的是在上行链路功率控制命令的输出功率与下行链路信道内发射的下行链路信息的输出功率之间提供一种可变偏差。

在本发明中，为了达到这些目的和其它目的，采用了一种方法，用于在包括至少一个远端台和至少一个基站的通信系统中，调整从一个基站发射给一个远端台的第一信号和第二信号之间的输出功率偏差。根据示例性的实施方案，第一信号是控制从远端台向基站发射的上行链路信号功率的一个功率控制命令，第二信号是下行链路信号。

根据第一实施方案，要确定远端台是是同时从一个以上的基站接收基本相同的信号。如果是这样，就将输出功率偏差设置为第一个值。如果远端台不是同时从一个以上的基站接收相同的信号，输出功率偏差就被设置成第二个值。

根据第二个实施方案，如果远端台不是同时从一个以上的基站接收相同的信号，在上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差就被设置成一个预定值，或者不调整。否则，针对每一个基站确定信号的特性，所需上行链路功率控制命令的质量是根据所确定的特性针对每一个基站计算出来的，上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差是根据所需要的质量针对每一个基站调整的。

根据第三个实施方案，所需要的上行链路功率控制命令的质量是根据确定的特性计算出来的，上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差是根据所需要的质量，以及远端台从一个以上的基站收到的相同信号是不是同时接收的来调整的。

附图简述

图1画出了一个宏分集通信系统；

图2说明了下行链路信道数据的一个典型时隙结构；和

图3A～3C说明了从一个基站发射给一个远端台的第一个和第二个信号之间输出功率的调整方法。

下面将参考示例性实施方案和附图，更详细地介绍本发明。

发明详述

应当明白，说明本发明的优选实施方案的以下说明只是为了说明而给出的，因为属于本发明范围内的各种改变和改进对于本领域里的技术人员而言是显而易见的。

根据这些示例性的实施方案，提供了一种方法，用于调整从基站发射给远端台的第一个和第二个信号之间的能量差。例如，以下说明针对的是上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差。

根据第一个实施方案，当远端台不是处于宏分集状态时，也就是当远端台不是同时从一个以上的基站接收同样的信号的时候，输出功率偏差被设置为第一个值，当远端台工作于宏分集方式的时候，就设置成第二个值。第一个和第二个值可以根据需要预先确定。第二个值可以比第一个值大，以保证在宏分集状态高质量地接收上行链路功率控制命令。

图3A说明了根据第一个实施方案调整上行链路功率控制命令和下行链路信息之间输出功率偏差的一种方法。该方法开始于步骤300，在该步骤里判断这一远端台是否处于宏分集状态。如果该远端台不是处于宏分集状态，就在步骤310里，将上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差设置成第一个值。如果该移动台处于宏分集状态，就在步骤320里，针对第一个基站，上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差就被设置成第二个值。这一方法从步骤310和320返回到步骤300，然后重复这一过程。

这第一个实施方案的方法既简单又有效。这一方法可以通过调整宏分集期间的能量差进一步地加以改进。

根据第二个实施方案，在宏分集期间，输出功率偏差是根据从信号的确定特性计算出来的上行链路功率控制命令所需要的质量来调整的。这一特性可以是，例如，可以在远端台测量并报告给每一个基站的下行链路干扰和/或增益。这一特性也可以是下行链路质量，例如，具有已知下行链路输出功率的下行链路信道的载波干扰比(C/I)，它可以在远端台测量，并报告给每一个基站。

有可能测量上行链路信号，并根据这一测量结果控制下行链路功率控制。这在例如1997年6月23日提交的第08/880746号美国专利申请中进行了介绍。为了减少信令，在每一个基站进行的例如上行链路接收功率或者上行链路C/I这样的上行链路测量的结果也可以用作计算上行链路功率命令所需要的质量的特性。

为了进行说明，以下描述针对的是利用下行链路C/I和已知下行链路功率值进行上行链路功率控制。

在下行链路(导频)信道上测量出来的载波干扰比(C/I)_导频被定义为：

其中的P_导频是一个已知的下行链路输出功率值，I_tot是远端台，例如移动台，接收的总的功率值，包括热噪声，g是移动台和特定基站之间的增益。利用相似的符号，所需要的上行链路功率控制命令的质量(C/I)_pc可以写成： ${\frac{C}{I}|}_{\mathrm{pc}}=\frac{P_{\mathrm{pc}}\•g}{I_{\mathrm{tot}}-\mathrm{\α}(P_{\mathrm{pc}}\•g)}=\frac{P_{\mathrm{pc}}\•\frac{g}{I_{\mathrm{tot}}}}{1-\mathrm{\α}(P_{\mathrm{pc}}\•\frac{g}{I_{\mathrm{tot}}})}-------\left(2\right)$

其中的α是下行链路正交系数，P_pc是上行链路功率控制命令所需要的输出功率。

令g/I_tot=β，等式1可以写成：

经过一些计算，得到：

利用β，等式2可以写成： $\frac{C}{I}{|}_{\mathrm{pc}}=\frac{P_{\mathrm{pc}}\·\mathrm{\β}}{1-\mathrm{\α}(P_{\mathrm{pc}}\·\mathrm{\β})}-----\left(5\right)$

经过一些计算，P_pc可以提取出来，得到： $P_{\mathrm{pc}}=\frac{\frac{C}{I}{|}_{\mathrm{pc}}}{\mathrm{\β}(1+\mathrm{\α}\·\frac{C}{I}{|}_{\mathrm{pc}})}--------\left(6\right)$

这样，利用等式4和5，对于特定的基站，可以从下行链路(导频)信道(C/I)_导频的测量结果、这个基站的已知下行链路输出功率值P_导频和所需要的上行链路功率控制命令的输出功率P_pc，估计出所需要的上行链路功率控制命令的质量。根据一个示例性实施方案，所需要的输出功率P_pc可以从几个C/I测量结果和已知的下行链路输出功率值对时间的平均值获得。于是，上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差可以按下式计算出来：

输出功率偏差=P_pc-P_DL信息    (7)

其中P_DL信息是下行链路信息位已知输出功率在时间上的平均值，可以在例如基站那里跟踪它。

要注意α是未知的。此外，α取决于环境和远端台跟基站之间的距离。然而，应当能够相当准确地估计α，特别是在越区切换的时候，因为这很可能在远离基站的时候发生。应当指出，对于多数环境和多数业务，下式成立： $\mathrm{\&alpha;}\frac{C}{I}{|}_{\mathrm{pc}}<<1-------\left(8\right)$

于是，较差精确的α将不会明显地影响上行链路功率控制命令所需质量的计算结果。

图3B说明了一种方法，用于根据第二个实施方案，调整上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差。该方法开始于步骤300，在该步骤里判断远端台是否处于宏分集状态。这一判断可以通过例如确定远端台是否已经向网络请求获得另一个业务信道来进行。如果远端台不是处于宏分集状态，在步骤315中，上行链路功率控制命令和下行链路信息之间输出功率的差就可以设置成预定值。或者，不调整输出功率值。该方法从步骤315返回到步骤300。如果远端台处于宏分集状态，就在步骤330里为每一个基站确定发射的和/或收到的信号的特性。然后在步骤340里，计算出每一个基站所需要的上行链路功率控制命令的质量。在步骤350里，针对每一基站，根据该基站的计算出来的所需质量，调整上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差。过程从步骤350返回到步骤300并重复下去。

根据第二个实施方案，如果远端台不是处于宏分集状态，输出功率偏差就设置成预定值，不予调整。根据第三个实施方案，当远端台不是处于宏分集状态的时候，输出功率偏差也可以调整。

图3C说明了根据第三个实施方案，在上行链路功率控制命令和下行链路信息之间调整输出功率偏差的一种方法。该方法跟图3B所示的方法一样，除了步骤300和315被删除了以外。根据这一实施方案，不管远端台是不是处于宏分集状态，都执行同样的步骤330～350。也就是说，确定信号的特性，计算上行链路功率控制命令所需要的质量，针对远端台接收的信号的发射基站，调整上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差。

根据本发明的示例性实施方案，对上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的输出功率偏差进行调整，以保护上行链路功率控制命令，也就是说，确保上行链路功率控制命令的质量接近所需要的质量。既然移动台很可能为其它目的，例如软切换，测量和报告C/I或者增益和干扰，那么建议的这一方法就不会增加额外的信令。然而，这些基站必须跟踪它们发射给特定移动台的发射功率，既然一个示例性实施方案中输出功率的差是从移动台的测量结果和基站输出功率在同一时间段上的平均值计算出来的。采用功率分裂的时候，输出功率偏差应当至少在功率分裂算法改变下行链路信息输出功率的同时更新。通过引入额外的信令，移动台可以在功率控制命令和/或下行链路信息中向基站测量和报告测量出来的质量。此外，如果采用上行链路测量结果，那么空中接口上就不需要任何信令。

虽然上述实施方案的目的是调整上行链路功率控制命令和下行链路信息之间的能量差，但是本发明的方法还可以应用于需要特定质量的其它类型的信息。另外，虽然前面描述的实施方案针对的是宏分集，也就是“软切换”，但是，应当明白，本发明可以用于采用多个发射机的其它情形，例如“更软的切换”(在扇区之间的切换)。

尽管是按照上述方式来描述本发明的，但是很显然本发明可以用其它许多方式来描述。这种变化不应当认为是偏离了本发明的实质和范围，所有这些改进对于本领域里的技术人员而言显而易见，它们包括在以下权利要求的范围内。

Claims (19)

1．在包括至少一个远端台和至少一个基站的通信系统中，调整从基站发射给远端台的第一个和第二个信号之间输出功率偏差的一种方法，该方法包括以下步骤：

确定信号的特性；

根据确定的特性，计算发射第一个信号所需要的质量；和

根据计算出来的需要的质量，调整第一个信号和第二个信号之间的输出功率偏差。

2．权利要求1的方法，其中第一个信号是一个功率控制命令，用于控制从远端台发射给基站的信号的功率。

3．权利要求1的方法，还包括判断远端台是不是从一个以上的基站同时接收基本上相同的信号的步骤，其中如果远端台是从至少一个基站同时接收基本上相同的信号，就为每一个基站独立地调整功率偏差。

4．权利要求3的方法，其中如果远端台不是从一个以上的基站同时接收基本上相同的信号，就将输出功率偏差设置成一个预定值或者不调整。

5．权利要求1的方法，其中确定特性的步骤包括测量基站发射、远端台接收的信号的增益和/或干扰。

6．权利要求1的方法，其中确定特性的步骤包括测量基站发射、远端台接收的信号的载波干扰比。

7．权利要求1的方法，其中确定特性的步骤包括测量远端台发射、基站接收的信号的载波干扰比。

8．权利要求1的方法，其中确定特性的步骤包括测量远端台发射、基站接收的信号的功率。

9．权利要求1的方法，其中的通信系统是一个码分多址(CDMA)系统。

10．在包括至少一个远端台和至少一个基站的通信系统中，调整从基站发射给远端台的第一个和第二个信号之间输出功率偏差的一种方法，该方法包括以下步骤：

判断远端台是不是从一个以上的基站同时接收基本上相同的信号；和

根据远端台是不是从一个以上的基站同时接收基本上相同的信号来调整输出功率偏差。

11．权利要求10的方法，其中第一个信号是一个功率控制命令，用于控制远端台发射给基站的信号的功率。

12．权利要求10的方法，其中如果远端台不是从一个以上的基站同时接收基本上相同的信号，就将输出功率偏差设置成第一个值。

13．权利要求10的方法，其中如果远端台从一个以上的基站同时接收基本相同的信号，就将每一个基站的输出功率偏差设置成第二个值。

14．权利要求10的方法，其中如果远端台从一个以上的基站接收基本上相同的信号，那么该方法还包括以下步骤：

确定信号的特性；

根据确定的特性，计算发射第一个信号给每一个基站所需要的质量；和

根据报告的特性为每一个基站调整输出功率偏差。

15．权利要求14的方法，其中确定特性的步骤包括测量基站发射、远端台接收的信号的增益和/或干扰。

16．权利要求14的方法，其中确定特性的步骤包括测量基站发射、远端台接收的信号的载波干扰比。

17．权利要求14的方法，其中确定特性的步骤包括测量远端台发射、基站接收的信号的载波干扰比。

18．权利要求14的方法，其中确定特性的步骤包括测量远端台发射、基站接收的信号的功率。

19．权利要求10的方法，其中的通信系统是一个码分多址(CDMA)系统。

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