CN1398069A - 码分多址通信系统中的功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了码分多址通信系统中功率控制方法，用户设备或基站分别存储来自基站或用户设备的功率控制命令；当下行或上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应上行或下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔时，用户设备利用传输间隔以前收到的来自基站的功率控制命令估计当前时隙的可执行功率控制命令，进行上行或下行功率控制。该方法与原有功率控制方法相比，它能通过传输间隔以前的功率控制命令来估计功率控制趋势，在压缩模式没有功率控制命令的期间用预测的方式来控制功率，达到改善链路性能的效果。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信，尤其涉及码分多址通信系统中功率控制方法。
背景技术
随着移动通信的发展和通信需求的日益增加，世界范围内的焦点都集中到了第三代移动通信系统上。第三代移动通信系统是由不同标准制式构成的大家族，其中包含WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000等多种协议标准。
采用这些不同标准进行运营的系统不能相互孤立，而是要能彼此互通。此外GSM作为目前覆盖范围最广的2G系统将长期存在，它与3G系统的互通也是个重要问题。但是，这些系统的协议规范存在着较大的差异。例如，各系统的上下行发射频率就不相同。对于WCDMA的用户来说，要想与其它系统的用户通信，就要进行频率切换。为了解决用户的频间切换问题，一种解决方案是为用户配置双收发信机，这样用户使用其中之一与全球移动通信系统陆地无线接入频分双工小区(UTRA FDD cell)进行正常通信，同时还可以使用另一个收发信机与其它系统的基站在不同频率上进行交互，为切换做准备。这种方法的最大缺点在于其硬件复杂度过高，导致了终端设备生产成本上升，使用时功耗太大。为了克服这一缺点，WCDMA系统在上下行发射时采用了压缩模式。
在无线帧内留出一些空时隙以便进行各种测量，这种机制被称为压缩模式，如图1所示。对于包含传输间隔(TG)的压缩帧，其发射功率要相应的提高以保证一定的质量要求。其中发射功率需要增加的幅度取决于压缩模式的具体实现方法，而哪些帧需要被压缩是由网络来决定的。使用压缩模式时，压缩帧既可以周期性的出现，也可以由上层命令来指定何时出现。此外压缩帧的速率和类型都是可变的，这些变化由所处环境和具体测量要求来决定。
另一方面，CDMA数字移动通信系统高容量、高质量的优越性是以采用了许多关键技术为基础的。其中，功率控制被认为是所有关键技术的核心。功率控制的目的是使系统既能维持高质量通信，又不对同频道的其它码分信道产生干扰。WCDMA系统上行链路和下行链路都采用了闭环快速功率控制。
上行闭环功率控制是基站根据接收到的上行链路信号的强弱(比如信噪比SIR值)，产生用于功率控制的传输功率控制(Transmission Power Control，TPC)命令，并下行传送给用户设备。下行闭环功率控制原理与上行类似，用户设备根据接收到的信号的强弱(比如信噪比SIR值)，产生用于功率控制的TPC命令，并上行传送给基站，命令其调整功率。设发送端发送的第i时隙的功率控制命令为TPC(i)，TPC(i)取值1或0；接收端对收到的功率控制命令判决后获得的可执行功率控制命令用TPC_cmd(i)表示，TPC_cmd(i)＝1时增加功率，TPC_cmd(i)＝-1时减少功率，TPC_cmd(i)＝0时功率不调整，功率控制步长用ΔTPC表示。
压缩模式下的功率控制与正常发送模式相比，有一些不同特点，而且比较困难。
目前WCDMA系统中上行信道压缩帧格式和下行信道压缩帧格式如图2和图3所示。
压缩模式下，上行和下行专用信道功率控制方法可以用下面的公式表示，
ΔDPCH(i)＝PTPC(i)+Pother(i)
其中由功率控制命令引起的功率调整值为PTPC(i)＝ΔTPC *TPC cmd(i)，ΔTPC是由TPC命令带来的功率调整步长；在压缩模式传输间隔的前后各时期，ΔDPCH根据算法可以不同。由压缩模式帧结构变化和功率平衡等其他因素引起的功率调整值为Pother(i)，此项与TPC命令无关。
使用压缩模式时，压缩帧可能会出现在上行、下行或者同时出现。由于压缩帧内存在传输间隔(TG)，在传输间隔(TG)内，链路信号停止发射，因而也无法发送功率控制TPC命令，造成TPC命令丢失，丢失的TPC命令个数与传输间隔长度有关。那么，在上行压缩帧的传输间隔内，则无法进行下行链路的功率控制；而下行压缩帧的传输间隔内，无法进行上行链路的功率控制。目前的解决方法是，功率控制命令丢失时，令PTPC(i)＝ΔTPC *TPC_cmd(i)为0。这种方法可能造成传输性能下降，特别是传输间隔比较长的时候。
发明内容
本发明的目的是针对上面所述的压缩模式传输间隔中功率控制命令丢失，造成无法进行功率控制的情况，提出码分多址通信系统中压缩模式下的上行功率控制方法及下行功率控制方法，，能够在压缩模式没有功率控制命令的期间用预测的方法来控制功率，从而改善链路性能，简单易行。
本发明提出的码分多址通信系统中上行功率控制方法，包括以下步骤：
A、用户设备存储来自基站的功率控制命令(TPC(i))；
B、当下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔时，用户设备根据步骤A中所述存储的功率控制命令(TPC(i))估计上行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))；
C、用户设备进行上行功率调整。
步骤A中所述的用户设备存储功率控制命令(TPC(i))是在用户设备设置功率控制命令存储器，以存储接收到的当前时隙及当前时隙之前的共m个功率控制命令(TPC(i))，m为功率控制命令存储器容量，功率控制命令(TPC(i))取值为1时表示需增加功率，取值为0时表示需降低功率。
步骤B中所述的估计上行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))是指，设下行信道传输间隔从第k+1时隙开始，当用户设备没有收到功率控制命令时，根据传输间隔前存储的功率控制命令(TPC(i))估计上行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))：
当TPC(k-m+1)至TPC(k)都为1，预测当前接收功率处于深衰落期，当前功率命令的趋势为增加，则下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙上行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝1；
当TPC(k-m+1)至TPC(k)都为0，预测当前接收功率处于过高期，当前功率控制命令的趋势为下降，则下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙上行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝-1；
当TPC(k-m+1)至TPC(k)取值有1，也有0，则下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙上行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝0。
下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙以后每第r个时隙，上行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值与第1个时隙可执行功率控制命令(TPC cmd(i))相同；其他时隙时上行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值为0，直到用户设备重新收到来自基站的功率控制命令(TPC(i))。
步骤C中所述的用户设备进行上行功率调整中，上行信道功率控制调整值为由可执行功率控制命令(TPC cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))与由压缩模式帧结构变化和功率平衡等其他因素引起的功率调整值(Pother(i))之和。所述的由可执行功率控制命令(TPC cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))是功率控制步长(ΔTPC)与可执行功率控制命令(TPC cmd(i))之积。
本发明提出的码分多址通信系统中下行功率控制方法，包括以下步骤：
D、基站存储来自用户设备的功率控制命令(TPC(i))；
E、当上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔时，基站根据步骤D中所述存储的功率控制命令(TPC(i))估计下行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))；
F、基站进行下行功率调整。
步骤D中所述的基站存储功率控制命令(TPC(i))是在基站设置功率控制命令存储器，以存储接收到的当前时隙及当前时隙之前的共n个功率控制命令(TPC(i))，n为功率控制命令存储器容量，功率控制命令(TPC(i))取值为1时表示需增加功率，取值为0时表示需降低功率。
步骤E中所述的估计下行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))是指，设上行信道传输间隔从第k+1时隙开始，当基站没有收到功率控制命令时，根据传输间隔前存储的功率控制命令(TPC(i))估计下行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))：
当TPC(k-n+1)至TPC(k)都为1，预测当前接收功率处于深衰落期，当前功率命令的趋势为增加，则上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙下行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝1；
当TPC(k-n+1)至TPC(k)都为0，预测当前接收功率处于过高期，当前功率控制命令的趋势为下降，则上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙下行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝-1；
当TPC(k-n+1)至TPC(k)取值有1，也有0，则上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙下行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝0。
上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙以后每第s个时隙，下行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值与第k+1时隙可执行功率控制命令(TPC cmd(i))相同；其他时隙时下行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值为0，直到基站重新收到来自基站的功率控制命令(TPC(i))。
步骤F中所述的基站进行下行功率调整中，下行信道功率控制调整值为由可执行功率控制命令(TPC cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))与由压缩模式帧结构变化和功率平衡等其他因素引起的功率调整值(Pother(i))之和。所述的由可执行功率控制命令(TPC cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))是功率控制步长(ΔTPC)与可执行功率控制命令(TPC cmd(i))之积。
由于本发明的功率控制方法采用当下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔时，用户设备利用传输间隔以前收到的来自基站的功率控制命令估计当前时隙的可执行功率控制命令，进行上行功率控制。当上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔时，基站利用传输间隔以前收到的来自用户设备的功率控制命令估计当前时隙的可执行功率控制命令，进行下行功率控制。该方法与原有功率控制方法相比，它能通过传输间隔以前的功率控制命令来估计功率控制趋势，在压缩模式没有功率控制命令的期间用预测的方式来控制功率，达到改善链路性能的效果。
附图说明
图1是压缩模式传输示意图。
图2是WCDMA系统中上行专用信道压缩帧结构示意图。
图3是WCDMA系统中下行专用信道压缩帧结构示意图。
图4是本发明涉及的下行信道处于压缩模式传输间隔，上行模式信道不处于传输间隔情况示意图。
图5是本发明涉及的上行信道处于压缩模式传输间隔，下行信道不处于传输间隔情况示意图。
图6是本发明涉及的上行信道与下行信道压缩模式传输间隔重叠但边界不对齐的情况示意图。
具体实施方式
如图4所示，本发明所提出的码分多址系统中上行功率控制方法是指当下行信道从第k+1时隙开始处于压缩模式的传输间隔，传输间隔长度为L时隙，而在此阶段对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔，设置在用户设备的功率控制命令存储器存储有从第k-m+1时隙到第k时隙来自基站的功率控制命令(TPC(i))，其中m为功率控制命令存储器容量，用户设备将根据这些存储的功率控制命令(TPC(i))估计第k+1时隙上行信道的可执行功率控制命令(TPC cmd(k+1))。
当TPC(k-m+1)至TPC(k)都为1，预测当前接收功率处于深衰落期，当前功率命令的趋势为增加，则上行信道第k+1时隙的可执行功率控制命令TPC_cmd(k+1)＝1；
当TPC(k-m+1)至TPC(k)都为0，预测当前接收功率处于过高期，当前功率控制命令的趋势为下降，则上行信道第k+1时隙的可执行功率控制命令IPC_cmd(k+1)＝-1；
当TPC(k-m+1)至TPC(k)取值有1，也有0，则上行信道第k+1时隙的可执行功率控制命令TPC cmd(k+1)＝0。
用户设备将根据可执行功率控制命令进行上行功率调整。所述的功率调整是，调整信道第k+1时隙的发射功率。
信道功率调整值为 ΔDPCH(k+1)＝PTPC(k+1)+Pother(k+1)
其中由功率控制命令引起的功率调整值为PTPC(k+1)＝ΔTPC *TPC_cmd(k+1)；
ΔTPC为功率控制步长。
由压缩模式帧结构变化和功率平衡等其他因素引起的功率调整值为Pother(k+1)
上行信道第k+1时隙以后每第r个时隙，上行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值与第k+1时隙可执行功率控制命令(TPC cmd(k+1))相同；其他时隙时上行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值为0，直到用户设备重新收到来自基站的功率控制命令(TPC(i))。
如图5所示，本发明所提出的码分多址系统中下行功率控制方法是指当上行信道从第k+1时隙开始处于压缩模式的传输间隔，传输间隔长度为L时隙，而在此阶段对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔，设置在基站的功率控制命令存储器存储有从第k-n+1时隙到第k时隙来自用户设备的功率控制命令(TPC(i))，其中n为功率控制命令存储器容量，基站将根据这些存储的功率控制命令(TPC(i))估计第k+1时隙下行信道的可执行功率控制命令(TPC cmd(k+1))。
当TPC(k-n+1)至TPC(k)都为1，预测当前接收功率处于深衰落期，当前功率命令的趋势为增加，则下行信道第k+1时隙的可执行功率控制命令TPC_cmd(k+1)＝1；
当TPC(k-n+1)至TPC(k)都为0，预测当前接收功率处于过高期，当前功率控制命令的趋势为下降，则下行信道第k+1时隙的可执行功率控制命令TPC_cmd(k+1)＝-1；
当TPC(k-n+1)至TPC(k)取值有1，也有0，则下行信道第k+1时隙的可执行功率控制命令TPC_cmd(k+1)＝0。
基站将根据可执行功率控制命令进行下行功率调整。所述的功率调整是，调整信道第k+1时隙的发射功率。
信道功率调整值为 ΔDPCH(k+1)＝PTPC(k+1)+Pother(k+1)
其中由功率控制命令引起的功率调整值为PTPC(k+1)＝ΔTPC *TPC_cmd(k+1)；
ΔTPC为功率控制步长。
由压缩模式帧结构变化和功率平衡等其他因素引起的功率调整值为Pother(k+1)
下行信道第k+1时隙以后每第s个时隙，下行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC_cmd(i))取值与第k+1时隙可执行功率控制命令(TPC_cmd(k+1))相同；其他时隙时下行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC_cmd(i))取值为0，直到基站重新收到来自用户设备的功率控制命令(TPC(i))。
如图6所示，上行信道与下行信道都处于压缩模式，传输间隔重叠但边界不对齐的情况。图6中上行信道的传输间隔长度为L时隙，比下行信道传输间隔长，直线A、B之间丢失下行信道功率控制所需的p个时隙的功率控制TPC命令，直线C、D之间丢失下行信道功率控制所需的q时隙功率控制TPC命令。这时的功率控制采用本发明的方法。在直线A、B之间和直线C、D之间的下行信道的可执行功率控制命令TPC_cmd根据直线A所示的第k+1时隙之前基站收到的n个来自用户设备功率控制TPC命令来估计，每n时隙进行一次下行信道功率调整，直至基站重新收到来自用户设备的TPC命令。当上行信道与下行信道同时处于压缩模式的传输间隔时，则上行信道与下行信道都不发射功率，将不进行功率调整。
Claims (10)
1、一种码分多址通信系统中上行功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、用户设备存储来自基站的功率控制命令(TPC(i))；
B、当下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔时，用户设备根据步骤A中所述存储的功率控制命令(TPC(i))估计上行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))；
C、用户设备进行上行功率调整。
2、如权利要求1所述的码分多址通信系统中上行功率控制方法，其特征在于：步骤A中所述的用户设备存储功率控制命令(TPC(i))是在用户设备设置功率控制命令存储器，以存储接收到的当前时隙及当前时隙之前的共m个功率控制命令(TPC(i))，m为功率控制命令存储器容量，功率控制命令(TPC(i))取值为1时表示需增加功率，取值为0时表示需降低功率。
3、如权利要求1所述的码分多址通信系统中上行功率控制方法，其特征在于：步骤B中所述的估计上行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))是指，设下行信道传输间隔从第k+1时隙开始，当用户设备没有收到功率控制命令时，根据传输间隔前存储的功率控制命令(TPC(i))估计上行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))：
当TPC(k-m+1)至TPC(k)都为1，预测当前接收功率处于深衰落期，当前功率命令的趋势为增加，则下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙上行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝1；
当TPC(k-m+1)至TPC(k)都为0，预测当前接收功率处于过高期，当前功率控制命令的趋势为下降，则下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙上行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝-1；
当TPC(k-m+1)至TPC(k)取值有1，也有0，则下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙上行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝0。
下行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的上行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后的第1个时隙以后每第r个时隙，上行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值与第1个时隙可执行功率控制命令(TPC cmd(i))相同；其他时隙时上行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值为0，直到用户设备重新收到来自基站的功率控制命令(TPC(i))。
4、如权利要求1所述的码分多址通信系统中上行功率控制方法，其特征在于：步骤C中所述的用户设备进行上行功率调整中，上行信道功率控制调整值为由可执行功率控制命令(TPC cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))与由压缩模式帧结构变化和功率平衡等其他因素引起的功率调整值(Pother(i))之和。
5、如权利要求4所述的码分多址通信系统中上行功率控制方法，其特征在于：所述的由可执行功率控制命令(TPC cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))是功率控制步长(ΔTPC)与可执行功率控制命令(TPC_cmd(i))之积。
6、一种码分多址通信系统中下行功率控制方法，包括以下步骤：
D、基站存储来自用户设备的功率控制命令(TPC(i))；
E、当上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔时，基站根据步骤D中所述存储的功率控制命令(TPC(i))估计下行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))；
F、基站进行下行功率调整。
7、如权利要求6所述的码分多址通信系统中下行功率控制方法，其特征在于：步骤D中所述的基站存储功率控制命令(TPC(i))是在基站设置功率控制命令存储器，以存储接收到的当前时隙及当前时隙之前的共n个功率控制命令(TPC(i))，n为功率控制命令存储器容量，功率控制命令(TPC(i))取值为1时表示需增加功率，取值为0时表示需降低功率。
8、如权利要求6所述的码分多址通信系统中下行功率控制方法，其特征在于：步骤E中所述的估计下行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))是指，设上行信道传输间隔从第k+1时隙开始，当基站没有收到功率控制命令时，根据传输间隔前存储的功率控制命令(TPC(i))估计下行信道当前时隙的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))：
当TPC(k-n+1)至TPC(k)都为1，预测当前接收功率处于深衰落期，当前功率命令的趋势为增加，则上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙下行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝1；
当TPC(k-n+1)至TPC(k)都为0，预测当前接收功率处于过高期，当前功率控制命令的趋势为下降，则上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙下行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝-1；
当TPC(k-n+1)至TPC(k)取值有1，也有0，则上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙下行信道的可执行功率控制命令TPC cmd(i)＝0。
上行信道处于压缩模式的传输间隔，对应的下行信道处于正常模式或者处于压缩模式的非传输间隔这种情况开始后第1个时隙以后每第s个时隙，下行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值与第1个时隙可执行功率控制命令(TPC cmd(i))相同；其他时隙时下行信道功率控制调整值中的可执行功率控制命令(TPC cmd(i))取值为0，直到基站重新收到来自基站的功率控制命令(TPC(i))。
9、如权利要求6所述的码分多址通信系统中下行功率控制方法，其特征在于：步骤F中所述的基站进行下行功率调整中，下行信道功率控制调整值为由可执行功率控制命令(TPC cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))与由压缩模式帧结构变化和功率平衡等其他因素引起的功率调整值(Pother(i))之和。
10、如权利要求9所述的码分多址通信系统中下行功率控制方法，其特征在于：所述的由可执行功率控制命令(TPC_cmd(i))引起的功率调整值(PTPC(i))是功率控制步长(ΔTPC)与可执行功率控制命令(TPC_cmd(i))之积。
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