CN1391357A

CN1391357A - 调整移动无线通信系统的内功率控制环路的目标值的方法

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Publication number: CN1391357A
Application number: CN02122778.0A
Authority: CN
Inventors: 帕斯卡·阿金; 尼古拉斯·比利
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Usao Investment Co ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2003-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: FR2825857A1; DE60234485D1; EP1267500A1; US20020187802A1; EP1267500B1; JP2003037558A; FR2825857B1; ATE450085T1; CN1297074C

Abstract

本发明提供调整在移动无线电通信系统中的内功率控制环路的目标值的方法，在该方法中：由称为“第1外环路”的控制环路对所述内环路目标值进行调整，该第1外环路在称为“第1质量指示标志”的质量指示标志和称为“第1外环路目标值”的所述第1质量指示标志的目标值的基础上进行工作；由称为“笫2外环路”的控制环路对所述第1环路目标值进行调整，该第2外环路在称为“第2质量指示标志”的质量指示标志和称为“第2外环路目标值”的所述第2质量指示标志的目标值的基础上进行工作；所述第2质量指示标志给出差错率，并且每当检测出差错时对所述第1外环路目标值进行调整。

Description

调整移动无线通信系统的内功率控制环路的目标值的方法

本发明一般地涉及移动无线电通信系统，特别是涉及所谓的“码分多路存取”(CDMA)系统。

本发明特别可用于所谓的“第三代”系统如通用移动电信系统(UMTS)。

背景技术

一般，在这种系统中，目的之一是增加性能，即，特别是增加容量和/或改善业务质量。

普通使用的一种技术是“功率控制”技术，特别是闭合环路功率控制技术。

闭合环路功率控制的目的是保证在基站和移动台之间的每条链路上，使代表链路上传输质量的参数保持得与目标值尽可能地接近，其中所述参数可以由例如信号干扰比(SIR)构成。作为例子，在上行方向(即从移动台到基站)，基站周期地估计SIR并比较估计的SIR和目标SIR值。如果估计的SIR小于目标SIR，则基站指示移动台增加它正在发射的功率。相反地，如果估计的SIR大于目标SIR，则基站指示移动台减少它正在发射的功率。

目标SIR值是这种系统中的一个重要参数。如果将目标SIR设置在一个高于需要的值上，则无意义地增加系统内的干扰电平，从而无意义地降低了系统的性能。相反地，如果将目标SIR固定在一个低于需要的值上，则降低了在所讨论的链路上的业务质量。

一般我们按照需要的业务质量的变化选择目标SIR值，通常用一种“外”环路算法(为了与以前的也称为“内”环路算法的算法进行对比)对它进行调整。一般地说外环路算法的原理是在有规则的基础上估计业务质量并比较估计的业务质量和需要的业务质量或目标业务质量。如果估计的业务质量低于需要的业务质量，则增加目标SIR，否则减少目标SIR。与为了尽可能接近地跟踪SIR中可能的变化需要快速的内环路算法不同，因为为了得到可靠的估计需要在某段时间上平均质量，所以通常外环路算法是比较慢的。

我们也记得这些系统一般利用用于提供免除传输差错的保护的技术，这些技术也称为信道编码(在发射时)或信道解码(在接收时)。信道编码包括特别如差错检测和/或校正编码和交错的处理，一般如果合适的话例如将这种处理应用于称为帧或块的比特序列上。

业务质量一般是由在信道解码后在接收时估计的差错率代表的。这样，一般利用业务质量指示标志如：比特差错率(BER)；帧擦除率(FER)；块擦除率(BLER)等。

原始差错率(原始BER)也定义为在信道解码前的差错率，如通过比较纠错解码前的接收数据和纠错解码后得到的相应数据并且用与用于传输的相同的纠错码进行重新编码得到的差错率。

一般使用的外环路算法是“锯齿”算法。这样一个算法的例子如下：

·当在接收时检测出一个块是有差错的，则使目标SIR增加δ_up分贝(dB)；和

·当在接收时检测出一个块是没有差错的，则使目标SIR减少δ_downdB。

其中δ_up和δ_down是该算法的2个参数，满足：

δ_up*BLER_target＝δ_down*(1-BLER_target)

使得平均BLER等于目标BLER(即BLER_target)。

用这样一个算法得到的性能对于约为10^-2或稍小一些的目标BLER是相当好的。然而，对于低得多的值(10^-3或更小)的目标BLER，性能就相当不好。遗憾的是，对于某些业务，例如电路模式数据业务，需要的业务质量一般与约为10^-6的BER相对应，这个BER通常与在10^-5到10^-4范围内的目标BLER相对应。这个相当不好的性能基本上是由于这个事实，即这种算法是以估计BLER为基础的，这意味着不可能得到一个足够精确和引起反应的质量指示标标志。例如，在如UMTS这样的系统中，每个传输时间间隔(TTI)的块数是相当低的，典型地每个TTI一个块，其中TTI能够取相当高的值，如20毫秒(ms)，40ms，或80ms，这与业务的类型有关(关于UMTS的这些方面的更多信息，例如可参考在第3代合营计划(3GPP)中公布的说明书3G TS 25.212)。

为了避免“锯齿”算法的缺点已将提出了外环路算法的其它例子。

在文件WO 99/05808中，外环路由2个环路构成：

·第1环路，它按照在第1质量指示标志(特别是FER)和所述第1质量指示标志的目标值之间的差的变化调整第2环路的目标值；和

·第2环路，它按照在第2质量指示标志(特别是符号差错率(SER))和由第1环路确定的目标值之间的差的变化调整内环路目标值，只有当该差超过一个给定的阈值时才进行这种调整。

文件DE 199 30 747也涉及一个由2个环路构成的外环路：第1环路，它按照第1质量指示标志如原始BER的变化调整目标SIR值，和第2环路，它按照差错率的变化调整所述质量指示标志的目标值。

在文件WO 01/01600中，外环路由2个环路构成，每个环路都对内环路目标值进行调整：

·第1环路，当检测出一个帧不好时或当检测出一定数量的连续的帧好时它对内环路目标值进行相当大的调整；和

·第2环路，当不存在由第1环路进行的任何调整时，它实施较小的调整以便将称为传输信道差错率的差错率保持在目标值上(该差错率是通过比较解码后得到的信号和由对已被解码的信号进行重新编码得到的信号得到的)。而且，当第1环路决定需要调整内环路目标值时，使以后得到的传输信道差错率具有对于由第2环路达到的目标值可以接受的值。

发明内容

本发明的一个特定目的也是要避免“锯齿”算法的缺点，但是同时要使性能进一步最佳化。

在一个方面，本发明提供调整在移动无线电通信系统中的内功率控制环路的目标值的方法，在该方法中：

·由称为“第1外环路”的控制环路对所述内环路目标值进行调整，该第1外环路在称为“第1质量指示标志”的质量指示标志和称为“第1外环路目标值”的所述第1质量指示标志的目标值的基础上进行工作；

·由称为“第2外环路”的控制环路对所述第1环路目标值进行调整，该第2外环路在称为“第2质量指示标志”的质量指示标志和称为“第2外环路目标值”的所述第2质量指示标志的目标值的基础上进行工作；

·所述第2质量指示标志给出差错率，并且每当检测出差错时对所述第1外环路目标值进行调整。

根据另一个特征，在得到所述第2质量指示标志的基础上使在所述系统中传输的信息构成许多块，并且一块一块地调整所述第1外环路目标值。

根据另一个特征，第2外环路与是否检测出差错有关用第1值或第2值调整第1外环路目标值。

根据另一个特征，所述第1和第2值与第2外环路目标值以平均地使第2质量指示标志达到第2外环路目标值的方式相关。

根据另一个特征，所述第1质量指示标志是传输质量指示标志。

根据另一个特征，所述第1质量指示标志是原始BER。

根据另一个特征，所述第2质量指示标志是业务质量指示标志。

根据另一个特征，所述第2质量指示标志是BLER。

在另一方面，本发明提供调整在移动无线电通信系统中的内功率控制环路的目标值的方法，在该方法中：

·由称为“第2外环路”的控制环路对所述第1环路目标值进行调整，该第2外环路在称为“第2质量指示标志”的质量指示标志和称为“第2外环路目标值”的所述第2质量指示标志的目标值的基础上进行工作；和

·只有当所述第1外环路目标值已经收敛时，才对所述第1外环路目标值进行调整。

·确定所述内环路目标值和所述第1外环路目标值的初值，以便能够对于相同功率电平的传输同时近似地达到它们。

根据另一个特征，第1外环路目标值的所述初值是通过对于所述内环路目标值的预先确定的值进行测量得到的。

根据另一个特征，选择内环路目标值的所述预先确定的值，使它尽可能地接近理想值。

根据另一个特征，选择第1外环路目标值的所述初值，使它尽可能地接近理想值，并且只有当所述第1外环路已经收敛时，才对所述第1外环路目标值进行调整。

本发明也提供：

·一个移动台(特别是在一个如UMTS的系统中的用户设备(UE))；

·用于移动无线电通信的网络设备(特别是在一个如UMTS的系统中的无线电网络控制器(RNC)，或者实际上在一个如UMTS的系统中如一个节点B的基站)；

·一个移动无线电通信网络；和

·一个移动无线电通信系统；

每个都包括用于实现根据本发明的方法的装置。

附图说明

当我们参照附图阅读下面的对实施例的描述时，我们将看到本发明的其它目的和特征，其中：

·图1是用于说明根据本发明的方法的第1例的方框图；

·图2是用于说明根据本发明的方法的第2例的方框图；

·图3表示移动无线电通信系统，特别是如UMTS的一般结构。

具体实施方式

考虑用于调整内环路目标值的算法，其中：

·由称为“第2外环路”的控制环路对所述第1外环路目标值进行调整，该第2外环路在称为“第2质量指示标志”的质量指示标志和称为“第2外环路目标值”的所述第2质量指示标志的目标值的基础上进行工作；和

作为例子，如图1所示：

·第1外环路1用第1质量指示标志QI1固定内环路目标值(SIR_target)：

更精确地说，如果QI1＜QI1_target(其中QI1_target是第1外环路目标值)，则使SIR_target增加δ1_up，否则使SIR_target减少δ1_down；

·第2外环路2用第2质量指示标志QI2固定QI1_target：

更精确地说，如果QI2＜QI2_target(其中QI2_target是第2外环路目标值)，则使QI1_target增加δ2_up，否则使QI1_target减少δ2_down。

QI1和QI2是2个质量指示标志(如BLER，BER，原始BER，.....)，当实施算法时可以用任何常规的方法对它们进行估计。

例如，因为一般每个块只有1个CRC(特别是在UMT的情形中)，所以能够通过用一个循环冗余校验(CRC)码检测有差错的块估计BLER。

QI1和QI2可以是相同的质量指示标志，尽管在实践中这不是最有利的情况。

δ1_up，δ1_down，δ2_up，δ2_down是这个算法的参数。它们可以是正的或负的但具有一个约束，即δi_up，δi_down(i＝1，2)必须具有相同的符号。我们将观察到这样一个事实，即用负值代替正值等效于将算法中的术语“增加”和“减少”颠倒过来。

QI2_target通常代表需要的业务质量(例如对于语音业务通常目标BLER为0.01，.......)。例如，在如UMTS这样的系统中，当用目标BER或目标BLER设置呼叫时设置需要的业务质量。

于是这个算法用于在某个不同于QI2的质量指示标志QI1的基础上改变目标SIR。选择QI2作为与当设置呼叫时给出的目标业务质量对应的质量指示标志，而且这个质量指示标志可能不是非常合适的。例如，对于低的BLER_target值，BLER不是一个非常好的质量指示标志，因为要估计这个BLER是相当困难的。在这种情况下，为指示标志QI1选择一个更精确的指示标志，例如原始BER，或者更一般地一个传输质量指示标志而不是一个业务质量指示标志(特别是如BLER或BER)。这使得改善外环路算法的性能从而改善网络的容量成为可能。

作为例子，当QI1是原始BER和QI2是BLER时，则根据下面的2个外环路得到一个算法：

·通过比较原始BER和目标原始BER，固定目标SIR的第1外环路1(如果原始BER大于目标原始BER，则增加目标SIR，否则减少目标SIR)；和

·通过比较BLER和目标BLER，固定目标原始BER的第2外环路2(如果BLER大于目标BLER，则减少目标原始BER，否则增加目标原始BER)。

这使得在比BLER容易估计的原始BER的基础上改变目标SIR成为可能，但是为了证实达到了业务质量(用目标BLER表示)仍然用BLER。

作为例子，能够如下地写出该算法：

·如果(raw(原始)_BER＜raw_BER_target)，则使目标SIR减少δ1_down，否则使目标SIR增加δ1_up；

·如果(BLER＜BLER_target)，则使raw_BER_target增加δ2_up，否则使raw_BER_target减少δ2_down；

其中δ1_up，δ1_down，δ2_up，δ2_down是正的。

为了对于一个质量指示标志得到精确的估计通常在某个数量的时间段上进行平均。在这种算法中，对于QI1和QI2的平均时间可以是不同的。例如，当QI2是BLER时，可以选择平均时间等于整数个TTI(足够大以便得到BLER的精确估计)。此外，在这种算法中，一个环路的执行时间可以不同于平均时间。例如，可以在100*TTI的基础上计算估计的BLER，而同时可以在每个TTI，每2个TTI等执行环路一次(在这个情形中可以将移动窗用于平均)。

在本发明的一个方面，在以前的算法中，用如下的算法取代第2外环路算法是是有利的：

·每当检测出差错时，使QI1_target减少δ2_down，否则使QI1_target增加δ2_up。

换句话说，或更一般地说，当第2质量指示标志指示一个差错率时，当每次检测出一个差错时对第1外环路的所述目标值进行调整。

这主要用于保持“锯齿”算法的优点，如特别是，当在传输条件中存在快速变化时具有较好的反应性和较少的复杂性。换句话说，并与上述的以前的文件比较，本发明不仅能够避免“锯齿”算法的缺点，而且能够保持它的优点。

当质量指示标志QI2为BLER时一个检测出的差错与一个被检测出有差错的块对应，当QI2为原始BER时与一个被检测出有差错的数据位对应，如此等等。可以用任何常规的方法检测差错：例如通常用与每个块有关的CRC检测有差错的块。

此外，为了达到需要的业务质量QI2_target，用这样一种平均地使第2质量指示标志QI2达到第2外环路目标值QI2_target的方法优先确定δ2_up和δ2_down。于是这些参数能够满足下列类型的关系式：

δ2_down*QI2_target＝δ2_up*(1-QI2_target)

作为例子，当QI2为原始BER和QI2为BLER时，该算法变成：

·如果(raw_BER＜raw_BER_target)，则使目标SIR减少δ1_down，否则使目标SIR增加δ1_up；

如果检测出接收的块是有差错的，则使raw_BER_target减少δ2_down，否则使raw_BER_target增加δ2_up；

优先地：δ2_down*BLER_target＝δ2_up*(1-BLER_target)。

我们应该观察到在如UMTS的系统中，这些块与对于能够在单个连接上同时被传输的一个或多条传输信道得到的传输块对应。在具有许多传输信道的一般情形中，可以将该算法应用于一个或多条传输信道。当将该算法应用于多条传输信道时，可以在该组传输信道上平均相应的质量指示标志。当将算法应用于单条传输信道时，优先选择为了达到它的业务质量需要最高传输功率的传输信道(为了保证如果在那条传输信道上达到业务质量，则在其它传输信道上也肯定达到)。

我们也应该观察到在如UMTS的系统中，可以用若干类型BER，如“传输信道BER”和“物理信道BER”，如在说明书3GPP TS 25.215中例如对于在RNC中实施算法的情形说明的那样。

而且，在本发明的另一个方面，用如下的算法取代第2外环路算法是有利的：

·如果|QI1-QI1_target|＜η：

如果(QI2＜QI2_target)，则使QI1_target增加δ2_up，

否则使它减少δ2_down；

·否则不实施任何反应；

其中η＞0是这个算法的参数。

一般的思想是直到所述第1外环路已经收敛(即直到QI1足够接近QI1_target)前要避免改变第1外环路目标值(QI1_target)。这使算法更加稳定。否则，就存在着使QI1_target从而SIR_target增加到不能达到的范围的危险，因此存在着传输功率达到无意义地高的值，从而浪费了传输功率并使系统的总性能下降的危险。

这样如图2所示，与图1比较，第1外环路包括：用于保证只有当这个第1外环路已经收敛时，才调整第1外环路目标值的附加的装置1′。

我们应该观察到这个思想可以应用于使第1和第2外环路具体化的任何方法和对于每个所述环路选择的任何质量指示标志。特别是，这个思想可以应用于上面描述的两种第2外环路算法。

而且，本发明的另一个方面涉及初始化和如何确定内环路目标值SIR_target和第1外环路目标值QI1_target的最佳初值(按照需要的业务质量的变化，固定第2外环路目标值)。

在初始化时(或当设置呼叫时)如果没有适当地选择这些值，则结果产生使为了达到目标值的“理想”值(即能够用最小的传输功率达到业务质量的值)所需的初始收敛时间增加的问题。

例如，如果使QI1_target初始化在一个比它的理想值大得多的值上，则SIR_target将很大地超过它的理想值和很大地增加为了使值QI1_target和值SIR_target收敛到它们的理想值所需的时间。在这个时间中，将浪费大量的传输功率，并很大地降低整个系统的容量。

为了避免这些缺点，本发明提出数种解决方法。

在第1种解决方法中，在呼叫开始时，在某个时间长度内不激活外功率控制环路。在这段时间内，用质量指示标志QI1度量质量，在这段时间后，用等于这个方法中测量的QI1值的QI1_target激活外功率控制环路。例如用较早的测量结果或模拟结果，固定SIR的初始目标值使它尽可能地接近目标值SIR的理想值。因为当目标值SIR的初始值大于目标SIR的理想值时收敛较快，所以优先地将SIR的初始目标值固定在估计的理想目标值上面一点。

换句话说，在这个第1种解决方法中，通过对内环路目标值的预先确定的值实施测量得到第1外环路目标值的初始值。特别是，尽可能接近理想值地选择内环路目标值的所述预先确定的值。

在第2种解决方法中，在呼叫开始时，将第1外环路目标值QI1_target固定在尽可能接近它的理想值的一个值上，该值可以在较早的模拟或测量结果的基础上估计出来，上述思想也可以应用于只有当第1外环路已经收敛后才改变第1外环路目标值(QI1_target)，使得直到QI1已经足够接近QI1_target前不改变QI1_target的情形。

换句话说，在这个第2种解决方法中，尽可能接近理想值地选择第1外环路目标值的初值，并且只有当所述第1外环路已经收敛时才调整第1外环路目标值。

其它的解决方法也是可能的，这些不同的解决方法的共同思想是SIR_target和QI1_target的初值应该近似地与传输功率的相同电平相对应，即应该能够对于相同传输功率同时近似地达到这些值(其中“近似地”意味着因为在估计这两个值时的不正确性，所以在用完全同时达到的值使SIR_target和QI1_target初始化的管理实践中没有什么似然性)。这保证在初始化阶段该算法是稳定的，并且防止这2个值当这种初始化时快速地离开它们的理想值。

我们也应该观察到可以不管使第1和第2外环路具体化的方法和不管对于每个所述环路选择的质量指示标志，应用这个思想。

本发明的下面的解决方法能够应用于任何移动无线电通信系统，特别是如UMTS那样的CDMA系统。

一般地，如图3所示，移动无线电通信系统包括下列项目：移动台(在UMTS中也称为用户设备或UE)，基站(在UMTS中称为“节点B”)和基站控制器(在UMTS中称为“无线电网络控制器(RNC))。该系统由许多节点B组成，RNC也称为UTMS地面无线电接入网络(UTRAN)。

因为在一个接收机中估计这个外功率控制环路所需的质量更符合逻辑，所以外功率控制环路一般是在接收机(例如下行方向中的UE)中实现的。此外，在如UMTS那样的系统中，RNC负责网络控制和由UE实施的反应，而节点B主要是一个收发信机。这样，在上行方向中的外功率控制环路一般是在RNC中实现的。在下行方向中的外功率控制环路是在UE中实现的。内功率控制环路是部分在UE中部分在节点B中实现的；例如在上行方向中，节点B比较估计的SIR和目标SIR，并将功率控制命令发送给UE，UE按照由节点B发出的功率控制命令的变化改变它的传输功率。

本发明也提供：

·一个移动台(特别是在一个如UMTS的系统中的用户设备(UE))；

·用于移动无线电通信的网络设备(特别是在一个如UMTS的系统中的无线电网络控制器(RNC)，或者实际上在一个如UMTS的系统中如一个节点B那样的基站)；

·一个移动无线电通信网络；和

·一个移动无线电通信系统；

每个都包括用于实现根据本发明的方法的装置。

这些不同的设备能够用上面描述的任何方法进行工作。对于熟读的技术人员来说具体地实现这些设备不存在任何困难，这里不需要比它们的功能更详细地描述这些设备。

Claims

1.一种调整在移动无线电通信系统中的内功率控制环路的目标值的方法，在该方法中：

2.根据权利要求1的方法，其中

在得到所述第2质量指示标志的基础上使在所述系统中传输的信息构成许多块，并且一块一块地调整所述第1外环路目标值。

3.根据权利要求1的方法，其中

第2外环路与是否检测出差错有关用第1值或第2值调整第1外环路目标值。

4.根据权利要求3的方法，其中

所述第1和第2值与第2外环路目标值以平均地使第2质量指示标志达到第2外环路目标值的这种方式相关。

5.根据权利要求1的方法，其中

所述第1质量指示标志是传输质量指示标志。

6.根据权利要求5的方法，其中

所述第1质量指示标志是原始BER。

7.根据权利要求1的方法，其中

所述第2质量指示标志是业务质量指示标志。

8.根据权利要求7的方法，其中

所述第2质量指示标志是BLER。

9.一种调整在移动无线电通信系统中的内功率控制环路的目标值的方法，在该方法中：

·只有当所述第1外环路已经收敛时，才对所述第1外环路目标值进行调整。

10.一种调整在移动无线电通信系统中的内功率控制环路的目标值的方法，在该方法中：

11.根据权利要求10的方法，其中

第1外环路目标值的所述初值是通过对于所述内环路目标值的预先确定的值实施测量得到的。

12.根据权利要求11的方法，其中

选择内环路目标值的所述预先确定的值，使它尽可能地接近理想值。

13.根据权利要求10的方法，其中

选择所述第1外环路目标值的所述初值，使它尽可能地接近理想值，只有当所述第1外环路已经收敛时，才对所述第1外环路目标值进行调整。

14.移动台，它包括用于实现根据权利要求1的方法的装置。

15.移动无线电通信的网络设备，它包括用于实现根据权利要求1的方法的装置。

16.移动无线电通信系统，它包括用于实现根据权利要求1的方法的装置。