CN1359208A - 码分多址系统中前向链路初始发射功率的分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种码分多址(CDMA2000)系统中前向链路初始发射功率的分配方法,其特征在于:在专用信道分配之前,所述CDMA2000系统的基站在收到移动台的反向接入信道消息后,同时开始测量反向导频信号强度;所述基站对收到的所述移动台的反向接入信道消息进行接入判断,如果允许接入,则所述基站根据同时测量得到的所述反向导频信号强度和业务要求的参数分配初始发射功率。实施本发明的分配方法,可以缩短测试时间,加快接入速度,同时提高了接入的成功率。

Description

码分多址系统中前向链路初始发射功率的分配方法

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及使用码分多址(CDMA2000)方式的移动通信系统中，基站到移动台的前向链路初始发射功率的分配方法。

在CDMA2000系统中，包括移动台和基站两个通信端，每一端都有发射接收系统。当有来电需要寻呼小区内的移动台用户时，基站会在前向(快速)寻呼信道上下发寻呼消息。而被呼的移动台一直在监听该寻呼信道，当发现和自己的地址匹配的寻呼消息时，移动台会在一定延时后，在反向增强接入信道上上报寻呼响应消息，并且在反向增强接入信道的探测序列发送的同时在反向导频信道上发送反向导频信号；或者，当小区中的移动台用户需要主动通信时，也会在反向增强接入信道上上报呼叫发起消息，并且在反向增强接入信道的探测序列发送的同时在反向导频信道上发送反向导频信号。基站接收到移动台的寻呼响应消息或接入请求消息后，进行接入准入判断，如果该请求被允许，则由基站按照一定方法分配前向和反向信道的各种参数(包括前向和反向的初始发射功率)，并将反向信道参数通过前向指派信道下发至目标移动台。然后上述移动台将信道切换到上述指定的反向和前向信道开始发射和接收信号，同时基站也切换到指定的信道单元，在上述指定的前向和反向信道开始发射和接收信号。经过一系列的测试和信息交换后，移动台和基站开始进行业务通信。本发明所涉及的是一种在CDMA2000系统中，基站决定其前向初始发射功率分配的方法，即在移动台用户要求或被要求建立无线连接后，在专用信道分配之前，基站如何决定其前向发射功率的初始值。

现有技术的方法是为前向初始发射功率指配一个固定值发射，然后通过一系列的测试，在功率分配下使前向功率达到长期平均值(稳定值)附近开始通信。这样，由于所指配的固定值距离稳定值可能较远，在功率分配方法不是很快的情况下，测试时间可能很长，而且可能由于无线环境恶化造成接入失败。

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，而提供一种CDMA2000系统中，接入速度快，成功率高的前向链路初始发射功率的分配方法。

本发明的另一目的是提供一种CDMA2000系统中，前向链路初始发射功率的计算方法。

本发明的目的是这样实现的，一种在CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其中，所述CDMA2000系统包括一个移动台，一个基站，以及由移动台到基站的反向链路和由基站到移动台的前向链路；所述移动台包括一个发射接收系统；基站包括一个发射接收系统和若干个信道单元，每个信道单元负责一个具体的信道，包括指定该信道的发射功率；其特征在于：在专用信道分配之前，所述基站在收到所述移动台的反向接入信道消息(移动台被呼时为寻呼响应消息，移动台主呼时为呼叫发起消息)后，同时开始测量反向导频信号强度；所述基站对收到的所述移动台的反向接入信道消息进行接入判断，如果允许接入，则所述基站根据同时测量得到的所述反向导频信号强度和业务要求的参数分配初始发射功率。

根据本发明的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于：所述业务要求的参数包括业务要求的质量和速率。

根据本发明的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于：所述前向链路初始发射功率的计算公式如下： $P_{f,\mathrm{send}}=\min [\frac{k}{r}\·P_{f,\mathrm{pilot}}\·\frac{P_{\mathrm{fix}}}{P_{r,\mathrm{pilot}}},P_{\mathrm{av}}]---\left(1\right)$

其中，P_f，send为指定的前向初始发射功率；

P_f，pilot为前向导频信道的信号功率；

P_r，pilot为基站测量到的反向导频信道的信号功率强度；

P_fix为参照功率强度；

k为与邻小区负荷程度有关的比例因子；

r为业务信道的速率等级，对于满速率业务，r＝1；

P_av为能够分配的最大功率。

实施本发明的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，可以根据当前无线环境状况和业务要求，动态决定前向初始发射功率，使前向初始发射功率尽可能地接近前向发射功率的长期平均值，从而缩短测试时间，加快接入速度，同时提高了接入的成功率。

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细的描述。

图1是适用本发明方法的CDMA2000系统的结构框图；

图2是图1所示的CDMA2000系统中基站的内部结构逻辑图；

图3是本发明方法的实施例中移动台的主呼流程图；

图4是本发明方法的实施例中移动台的被呼流程图。

本发明适用于CDMA2000系统，如图1所示，所述CDMA2000系统包括一个移动台100，一个基站110，基站110到移动台100的前向链路和移动台100到基站110的反向链路。移动台100包括发射接收系统101，基站110包括发射接受系统111和若干个信道单元112～114，每个信道单元负责一个具体信道的基带扩频信号处理，包括对该信道的信道增益。如图2所示，基站110的发射接受系统111又包括发射机115和接收机116，发射机115和接收机116分别与一部分信道单元相连。通信时，基站110将通过与发射机115相连的信道单元112，在建立于前向链路上的前向信道上下发系统信令或业务内容等。一个具体信道的信息比特输入一个与基站110的发射机115相连的具体的信道单元112，由该信道单元112进行基带扩频和信道增益处理，并输出扩频信号，同一频点的多路扩频信号复用输入到发射接收系统111的发射机115中，进行发射。而移动台100通过建立在反向链路上的反向信道上传用户请求和业务内容等到与接收机116相连的信道单元114进行处理。由基站110的发射接收系统111的接收器116接收到的同一频点的射频信号，通过解相关输入到与基站110的接收机116相连的不同的信道单元中进行解扩及基带处理，得到信息比特。

本发明的特征在于，基站110在收到移动台100的反向接入信道消息后，进行接入判断，如果允许接入，则根据当前无线环境状况和业务要求，动态决定前向初始发射功率，使前向初始发射功率尽可能地接近前向发射功率的长期平均值。考虑到CDMA2000系统中使用快速功率分配来进行前向功控，因此本发明方法是根据已有的信息决定一个与业务要求，如速率、业务质量等相一致的前向初始发射功率，而不是一个精确的前向初始发射功率。由于基站前向初始发射功率有上限，因此我们定义： $P_{f,\mathrm{send}}=\min [\frac{k}{r}\·P_{f,\mathrm{pilot}}\·\frac{P_{\mathrm{fix}}}{P_{r,\mathrm{pilot}}},P_{\mathrm{av}}]---\left(1\right)$

其中，P_f，send为指定的前向初始发射功率；

P_f，pilot为前向导频信道的信号功率，可从基站配置数据库中得到；

P_r，pilot为基站测量到的反向导频信道的信号功率强度；

P_fix为参照功率强度，为基站保持的一个反向导频信号功率强度的平均值；

k为与邻小区负荷程度有关的比例因子，由服务质量要求、邻小区负荷等级等确定。k的调节的方法如下：

假定前向导频信号功率占总功率(P_max)的系数C＝15％，而需要分配的前向业务信道的功率为前向导频信号功率的k倍，则前向导频信号功率为总功率的0.15k倍。假定业务要求的前向信息位比特能量与干扰谱密度的比为EIR，去掉扩频增益，需要的信号干扰比为EIR·R/W，其中，R为信息速率，W为信号带宽，将邻小区干扰功率折算为本小区前向总功率的a倍，我们有： $\frac{C\·k\·P_{\max }}{a\·P_{\mathrm{maz}}}=\mathrm{EIR}\·R/W$ 即        k＝(EIR·R·a)/(C·W)      (2)

在实际应用中，公式(2)中的a取一个反映邻小区的负荷等级的小于1的调节值，如：当邻小区为轻负荷时，a＝0.2；当邻小区为中等负荷时，a＝0.4；当邻小区为重负荷时，A＝0.6。

r为业务信道的速率等级，对于全速率业务，r＝1。由于CDMA2000系统在前向数据业务速率降低时采用重复写技术，在保证相同的服务质量的前提下，可以按比例减小发射功率，因此，对于半速率业务，r＝2；对于1/4速率业务，r＝4；对于满速率的1/n速率业务，r＝n。

P_av为当前能够分配的最大功率，即为最大发射功率减去已分配的功率。当业务要求的初始发射功率大于系统可以提供的前向功率时，按照系统可以分配的最大发射功率发射，因此，在公式(1)中，最后采用的基站前向初始发射功率为计算得到的P_f，send和P_av之中的最小值。

采取以上方法，我们可以实现：

当反向导频强度和长期平均值接近时，说明信道质量适中，则分配一个适中的前向初始发射功率；

当反向导频强度比长期平均值小很多时，说明信道质量差，则分配一个较大的前向初始发射功率；

当反向导频强度比长期平均值大很多时，说明信道质量很好，则分配一个较小的前向初始发射功率；

当业务要求速率较大时，分配一个较大的前向初始发射功率；而当其要求较小时，分配一个较小的前向初始发射功率；(由r调整)

当业务要求质量较高，或由于邻小区负荷较重造成干扰较大时，分配一个较大的前向初始发射功率；(由k调整)

当业务要求质量较低，或由于邻小区负荷较轻造成干扰较小时，分配一个较小的前向初始发射功率；(由k调整)

如图3所示，为本发明的一个实施例中，移动台的主呼流程。当小区中的移动台用户需要主动通信时，会在反向增强接入信道上上报呼叫发起消息，并且在反向增强接入信道的探测序列发送的同时在反向导频信道上发送反向导频信号。基站一直在监听该反向增强接入信道，基站接收到移动台的呼叫发起消息后，进行接入准入判断，如果该请求被允许，则由基站决定分配前向和反向信道的各种参数(包括前向和反向的初始发射功率)，此时基站根据测量到的反向导频强度、业务要求的信息速率及其他有关信息，依据公式(1)决定前向初始发射功率。例如，对于典型的CDMA2000系统，前向最大发射功率为20W，而前向导频功率P_f，pilot占最大发射功率的15％，因此C＝0.15；对于9.6Kbps的语音业务，R＝0.0096，服务质量要求的目标比特能量与干扰谱密度的比EIR＝6.3(8dB)，信号带宽W＝1.23MHz，因此，依据公式(2)计算得出k＝(EIR·R·a)/(C·W)＝a/3；对于邻小区中等负荷的情况，a＝0.4，因此k＝0.4/3。

对于满速率的情况，r＝1，此时前向初始发射功率为： $P_{f,\mathrm{send}}=\min [0.13\·P_{f,\mathrm{pilot}}\·\frac{P_{\mathrm{fix}}}{P_{r,\mathrm{pilot}}},P_{\mathrm{av}}]---\left(3\right)$

各种参数确定后，基站将反向信道参数通过前向指派信道下发至目标移动台。然后上述移动台将信道切换到上述指定的反向和前向信道开始发射和接收信号，同时基站也将有关的初始参数下发给指定的信道单元，并切换到指定的信道单元，在上述指定的前向和反向信道开始发射和接收信号。经过一系列的测试和信息交换后，移动台和基站开始进行业务通信。

如图4所示，为本发明的实施例中，移动台的被呼流程。当有来电需要寻呼小区内的移动台用户时，基站会在前向(快速)寻呼信道上下发寻呼消息。而被呼的移动台一直在监听该前向(快速)寻呼信道，当发现和自己的地址匹配的寻呼消息时，移动台会在一定延时后，在反向增强接入信道上上报寻呼响应消息，并且在反向增强接入信道的探测序列发送的同时在反向导频信道上发送反向导频信号。基站接收到移动台的寻呼响应消息后，进行接入准入判断，如果该请求被允许，则由基站决定分配前向和反向信道的各种参数(包括前向和反向的初始发射功率)，此时基站根据测量到的反向导频强度、业务要求的信息速率及其他相关信息，依据公式(1)决定前向初始发射功率。例如，对于典型的CDMA2000系统，前向最大发射功率为20W，而前向导频功率P_f，pilot占最大发射功率的15％，因此C＝0.15；对于9.6Kbps的语音业务，R＝0.0096，服务质量要求的目标比特能量与干扰谱密度的比EIR＝6.3(8dB)，信号带宽W＝1.23MHz，因此，依据公式(2)计算得出k＝(EIR·R·a)/(C·W)＝a/3；对于邻小区中等负荷的情况，a＝0.4，因此k＝0.4/3。

对于满速率的情况，r＝1，此时前向初始发射功率为： $P_{f,\mathrm{send}}=\min [0.13\·P_{f,\mathrm{pilot}}\·\frac{P_{\mathrm{fix}}}{P_{r,\mathrm{ilot}}},P_{\mathrm{av}}]---\left(4\right)$

各个参数确定后，基站将反向信道参数通过前向指派信道下发至目标移动台。然后上述移动台将信道切换到上述指定的反向和前向信道开始发射和接收信号，同时基站也将有关的初始参数下发到指定的信道单元，并切换到指定的信道单元，在上述指定的前向和反向信道开始发射和接收信号。经过一系列的测试和信息交换后，移动台和基站开始进行业务通信。

本发明采用现有的CDMA空中接口协议及相应结构，所采用的硬件和大部分软件都是现成的，在此不作详细描述。

Claims (7)

1.一种码分多址(CDMA2000)系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其中，所述CDMA2000系统包括一个移动台，一个基站，以及由移动台到基站的反向链路和由基站到移动台的前向链路；所述移动台包括一个发射接收系统；基站包括一个发射接收系统和若干个信道单元，每个信道单元负责一个具体的信道，包括指定该信道的发射功率；其特征在于：在专用信道分配之前，所述基站在收到所述移动台的反向接入信道消息后，同时开始测量反向导频信号强度；所述基站对收到的所述移动台的反向接入信道消息进行接入判断，如果允许接入，则所述基站根据同时测量得到的所述反向导频信号强度和业务要求的参数分配初始发射功率。

2.根据权利要求1所述的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于：所述业务要求的参数包括业务要求的质量和速率。

3.根据权利要求2所述的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于：所述前向链路初始发射功率的计算公式如下： $P_{f,\mathrm{send}}=\min [\frac{k}{r}\·P_{f,\mathrm{pilot}}\·\frac{P_{\mathrm{fix}}}{P_{r,\mathrm{pilot}}},P_{\mathrm{av}}]---\left(1\right)$

其中，P_f，send为指定的前向初始发射功率；

P_f，pilot为前向导频信道的信号功率；

P_r，pilot为基站测量到的反向导频信道的信号功率强度；

P_fix为参照功率强度；

k为与邻小区负荷程度有关的比例因子；

r为业务信道的速率等级，对于满速率业务，r＝1；

P_av为能够分配的最大功率。

4.根据权利要求3所述的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于：所述公式(1)中，当业务速率为满速率的1/n时，r＝n。

5.根据权利要求3或4所述的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于：所述公式(1)中k的确定方法如下：

k＝(EIR·R·a)/(C·W)      (2)

其中，EIR为业务要求的前向信息位比特能量与干扰谱密度的比；

R为信息速率；

C为前向导频信号功率占总功率的比值系数；

W为信号带宽；

a为反映邻小区的负荷等级的小于1的调节值。

6.根据权利要求1或2所述的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于，所述移动台的主呼流程如下：

移动台用户在反向增强接入信道上上报呼叫发起消息，并且在反向增强接入信道的探测序列发送的同时在反向导频信道上发送反向导频信号；

基站一直在监听该反向增强接入信道，基站接收到移动台的呼叫发起消息后，进行接入准入判断，如果该请求被允许，则由基站决定分配前向和反向信道的各种参数；

基站根据测量到的反向导频强度、业务要求的信息质量及速率，依据公式(1)决定前向初始发射功率。

7.根据权利要求1或2所述的CDMA2000系统中前向链路初始发射功率的分配方法，其特征在于，当有来电需要寻呼小区内的移动台用户时，所述移动台的被呼流程如下：

当有来电需要寻呼小区内的移动台用户时，基站在前向寻呼信道上下发寻呼消息；

被呼的移动台一直在监听该前向寻呼信道，当发现和自己的地址匹配的寻呼消息时，移动台会在一定延时后，在反向增强接入信道上上报寻呼响应消息，并且在反向增强接入信道的探测序列发送的同时在反向导频信道上发送反向导频信号；

基站接收到移动台的寻呼响应消息后，进行接入准入判断，如果该请求被允许，则由基站决定分配前向和反向信道的各种参数；

基站根据测量到的反向导频强度、业务要求的信息质量和速率，依据公式(1)决定前向初始发射功率。

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