CN1409509A - 在软切换过程中前向链路发射功率的同步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软切换过程中前向功率控制的同步控制方法，属于码分多址领域，其主要步骤包括：搜集当前前向链路发射功率TX(i)和反向链路接收质量；找到对应最优的基站BTS(x)，记录并存储BTS(x)上报的TX(x)，并标记该基站为强反向链路基站，标记其余基站为弱反向链路基站；将强弱反向链路标志、TX(x)、当前参与软切换的基站数目发送给各个基站；根据来自基站控制器的强弱标志判断是否为弱链路：如果本基站为弱链路，则需要比较当前发射功率TX(i)与TX(x)之间的差值；调整各功率控制参数；并循环执行上述步骤；本发明通过每帧采样反向链路接收质量参数，不仅提高了同步实时性，而且实现同步各基站功率，提高了系统的运行处理效率。

Description

在软切换过程中 前向链路发射功率的同步控制方法

技术领域

本发明涉及一种无线通讯系统的功率控制方法，尤其是码分多址通讯系统(CDMA系统)在软切换过程中的一种更优的前向链路发射功率的同步控制技术。

背景技术

CDMA系统的实际应用表明，系统的容量并不仅仅取决于反向容量，往往还受限于前向链路的容量，这就对前向链路的功率控制提出了更高的要求。前向链路功率控制的目的就是合理分配前向业务信道功率，在保证通讯质量的前提下，使其对本小区内其他用户以及相邻小区的用户产生的干扰最小，也就是使前向信道的发射功率在满足移动台解调最小需求信噪比的情况下尽可能地低。通过前向功率控制的调整，即克服了“远近效应”，又能在保证通讯质量时最大限度地降低前向发射功率，减少对其余用户的干扰，增加前向链路的容量。

在IS-95中，前向功率控制试图在保证移动台所要达到的目标误帧率FER条件下，使每一个业务信道以最小功率发射。移动台不断地连续测量前向业务信道的FER，在一定周期或者误帧率达到一定门限时，将功率测量报告消息上报给基站。基站收到FER测量报告，采取适当的手段提高或者降低前向业务信道的发射功率。当然基站会限制每个业务信道发射功率的动态范围，以保证不会高于一个最大值产生较大干扰，也不会低于保证通话质量所需的一个最小值。

对于RC1，基站通过接收移动台的功率测量报告消息来调整前向信道的发射功率。在IS-95系统中采用了门限报告方式，门限误帧数设为1帧，可以将控制周期缩小为20ms。该算法最简单的描述就是如下两条规则：1.如果接收到功率测量报告，则增加发射功率；2.如果没有接收到功率测量报告，则减小发射功率。其实质就是通过功率门限报告的方式来间接判断当前帧的质量好坏，从而决定增加还是减小发射功率。

对于RC2，除了使用PMRM(功率测量报告消息)，基站还可以通过接收来自移动台的编码在每个反向业务帧中的删除帧指示比特(EIB，反映移动台是否正确接收到上一个前向业务数据帧)来调整前向信道的发射功率。由于EIB的接收是以帧为周期的，显然，以EIB来调整前向信道功率的控制周期最小也是20ms。

可见，在CDMAIS-95A系统中，前向功率控制是一种慢速的控制方式，其控制速率最高不会高于50Hz。

在CDMA2000-1X系统中，如果移动台进入一个快速瑞利衰落区，尤其是当前向有高速数据业务信道(SCH)并发的情况下，以往相对较慢速率的前向功率控制机制将不能满足要求。因此，相对CDMA95A系统的前向功率控制，CDMA2000-1X系统的前向功率控制一方面兼容CDMA95A系统对于RC1、RC2的前向功率控制方法，另一方面针对RC3～RC5条件的前向链路引入了快速前向功率控制。IS-2000标准引入了针对RC3～RC5条件的前向链路800-、400-、200-Hz调整速率的快速闭环前向链路功率控制模式，其中包括在移动台侧实现的外环功率控制和移动台与基站共同完成的内环功率控制两个部分：(1)外环功率控制：以20ms帧为周期，通过估算并不断调整各指配前向业务信道上基于E_b/N_t的标定值，来获得目标误帧率(FER)。标定值的调整变化，可以帮助基站得到内环功率控制的前向业务信道上适当的发射电平。该标定值有三种表现形式，即初始标定值，最大标定值和最小标定值，需要通过消息的形式从基站发送到移动台。(2)内环功率控制：在每一个功率控制组PCG内，比较在前向业务信道上对接收信号估算得到的E_b/N_t和当前相应外环功率控制的标定值，来决定本PCG在反向功率控制子信道上发给基站的前向功率控制比特的为升或降的命令，功率控制命令调整的速率最高可达800Hz。

下面进一步分析软切换过程中的功率控制，其复杂程度又加深了一层。

对于CDMA95A系统，移动台会通过参与软切换过程中的各基站就其前向链路的状况上报给基站控制器的声码选择器模块，驻留在声码选择器模块中的功率控制算法，将功率控制算法输出的结果同时送给参与软切换的各基站，令各基站以相同的前向发射功率发射，这种集中式的功率控制使95系统在软切换过程中并不存在一种前向链路发射功率同步的操作过程。

但是在CDMA2000-1X系统中，针对RC3～RC5引入了快速前向功率控制，参与软切换的各基站前向发射功率之间是相互独立的，即它们可以由各自的快速前向功率控制来控制，如附图1所示，在软切换过程中，如果基站没有特殊的具有针对性的处理，系统在软切换过程中的性能将大打折扣。在前向功率未加特殊处理的条件下：

某移动台进入一次有两个基站参与的软切换，移动台初始与BS2通讯，然后移动台开始进入与BS1的切换。假设这个时候，两个基站均以较高的输出功率发射(例如，大约占基站总功率的5％)。当移动台向BS1移动时，移动台与BS2的链路迅速衰落。此时，假设移动台与BS1的链路非常强，移动台将主要向基站发送降低功率命令。由于距离、阴影还有衰落的影响，BS2的反向链路信号不够好，以至于BS2在反向链路上收到的功率控制信息有较高的错误率。因此，BS2的发射功率可能会增加并保持在大约占基站总功率9％-10％的水平。这时，移动台与BS1之间的链路越来越好，BS1的发射功率连续降低到大约占基站总功率的1-2％。在BS2的功率控制比特错误率达到50％时，这种情况是完全可能的。移动台发出的降低功率的命令，BS1能够正确收到，但由于移动台与BS2之间的链路衰落，BS2收到的功率控制比特错误率较高。这导致BS2在调整发射功率方面不如BS1那么迅速和准确。因为BS2无谓地以较高功率发射，不仅导致系统容量的损失，同时增大了系统的多径噪声。本例中，由于BS2以远超出需要的高功率发射，导致系统容量受到影响。因为基站总功率的30％左右分配给了导频信道、同步信道和寻呼信道，余下的70％分配给业务信道。如果这70％里面的10％用来维持一条质量极差的链路，系统容量必然减小。当然，由于BS2与移动台之间的反向链路衰落非常厉害，BS2收到的功率控制比特错误率较高，BS2可能会错误地提高发射功率，同时也可能错误地降低前向发射功率，导致BS2的发射功率降低到无法保持这条链路的程度，这时可能会导致失去这条链路。BS2与移动台之间的链路虽然质量已经很差，但当其误帧率回升时，该链路可能还会有用，比方说当移动台又反方向靠近BS2时。因此仍需要以较合适的功率维持BS2与移动台之间的链路。

以上现象表明：如果在CDMA2000-1X系统RC3～RC5的前向链路进入软切换状态后，如果不进行针对性处理的话，参与软切换的各条链路的前向发射功率之间会出现较大的偏离，或者导致反向接收质量差相对应的前向链路盲目以较高的功率发射，降低了系统的前向容量，并且严重干扰了系统中的其余用户的通信；或者导致反向接收质量差对应的前向链路的发射功率过低而产生掉话，降低了切换过程的稳定性，降低了切换的成功率。而所有的根源都是由于CDMA2000-1X引进的对于RC3～RC5的前向快速功率控制是一种分布式控制(即由基站各自控制)，因此，在软切换过程中，参与软切换各基站的反向链路之间会出现强弱的偏差，即各基站接收反向导频信道的信噪比会不同，从而附着在反向导频信道上的前向功率控制比特的错误率会不同，最终导致各前向链路之间发射功率的较大偏差。

实际上，软切换过程中出现一条反向链路强、其余反向链路弱的情况在实际的CDMA实际运行系统中出现的几率很大，经验数据表明此几率大于90％，因此为了避免系统的性能因此而大打折扣，必须对此采取针对性的特殊的“同步”处理。

为了方便后续的描述和理解，本发明特别对“同步”的概念作以下定义：在CDMA2000-1X系统中，当无线配置为RC3以上的前向业务信道建立起来的移动用户进入软切换状态后，当各前向链路的发射功率出现偏差之后，强行令反向链路接收较差(弱反向链路)基站的前向发射功率向反向链路接收最好(强反向链路)基站的前向发射功率靠拢，这个过程称之为同步。

而反向链路接收质量的判断需要有一个标准，实际上，反向链路的误帧率FER以及反向链路的信噪比E_b/N_t都可以从侧面反映该基站反向链路接收质量，即基本上可以认为：

反向链路误帧率FER越高，反向链路接收质量越差；

反向链路误帧率FER越低，反向链路接收质量越好；

反向链路的信噪比E_b/N_t越低，反向链路接收质量也越差；

反向链路的信噪比E_b/N_t越高，反向链路接收质量也越好。

而反向链路接收质量正是附着在反向导频信道上的前向功率控制比特错误率的直接体现，即：

反向链路接收质量越好，前向功率控制比特错误率越低；

反向链路接收质量越差，前向功率控制比特错误率越高。

专利US06154659和专利EP1047207A2分别描述了各自不同的平衡软切换过程中各前向链路发射功率的方法。

在专利US06154659中，描述了一种通过BSC监视反向链路上的FER来同步软切换中各基站(不限于2个基站)的发射功率。这种同步是通过调整反向链路质量较差基站的增益与反向链路信号质量良好的基站的增益来实现的。该过程由基站控制器BSC在预定义的帧数周期内监视参与软切换的各个基站反向链路的误帧率开始，检测周期帧数可以为20帧或者20帧的倍数。反向链路的误帧率从侧面反映了该基站快速前向链路功率控制比特的错误率，即基本上可以认为：反向链路误帧率越高，快速前向功率控制比特的错误率也越高。

其监视反向链路上的FER同步软切换各基站发射功率的具体做法如下：

各基站(假设参与软切换的各基站由同一个BSC控制)不停地在检测周期内计算各基站反向链路的平均误帧率，并且各基站在检测周期边界将各自的平均误帧率上传到BSC集中起来，并将各基站上报的平均误帧率与一个预定义的阈值作比较。该阈值可以是当前质量最好的反向链路的平均误帧率，也可以是作为参数预定义的一个误帧率值。当某个基站的平均误帧率超出了该阈值时，基站控制器将调整该基站的发射功率，将其功率设置为上一个检测周期中平均误帧率最低基站的发射功率。这样就实现了参与软切换的各基站在软切换过程中的功率同步，这样不至于使某基站的功率降低得太多，导致业务链路丢失，也不至于某基站因错收功率控制比特而将功率调整得太高，导致干扰增大，系统容量降低；链路最好与链路最差基站之间的功率应相差得不至于太远，这样就保证了参与软切换的所有基站均以合适的功率发射，保持与移动台的业务链路，直至最终移动台完全退出软切换。

该专利方法中由于反向链路上FER的检测周期最小为20帧(20*20ms＝400ms)，BSC在同步各基站功率的过程中，其同步的实时性较差。

在专利EP1047207A2中，描述了一种通过BSC监视反向链路Eb/Nt来同步软切换中各基站(不限于2个基站)的发射功率。这种同步同样是由调整反向链路质量较差基站的增益与反向链路信号质量良好的基站的增益来实现的。

其监视反向链路上的Eb/Nt同步软切换各基站发射功率的具体做法如下：参与软切换的所有基站在每一个PCG周期内不断地解调出反向链路上的前向功率控制比特，并依此功率控制比特基站调整前向业务信道的发射功率，即执行快速功率控制的过程。同时以1个20ms帧为周期(1帧＝16PCG＝20ms)计算出检测周期内的平均Eb/Nt；参与软切换的各基站将测量计算得到的检测周期平均Eb/Nt和前向业务信道当前发射功率通过消息发送给控制它们的BSC；基站控制器通过比较来自各基站上报的检测周期平均Eb/Nt，来决定哪一个基站是前向功率控制比特数据接收情况最好的基站，定义其为BTS(x)；比较其余基站与BTS(x)的发射功率，如果它们的发射功率的差值超出预定义的阈值，将这些基站列入功率同步队列。将功率同步队列表中的各个基站的发射功率调整为BTS(x)的发射功率。如此往复循环，直至移动台彻底退出软切换状态。

该方法中由于反向链路上Eb/Nt的检测周期最小为1帧(1*20ms＝20ms)，BSC在同步各基站功率的过程中，虽然其同步的实时性增强了，但是，反向链路上检测计算Eb/Nt的过程比较复杂，仍影响了系统的运行处理效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出能够克服现有技术中的缺点的更优的软切换过程中前向功率控制的同步控制方法，本发明提出两个类似的方法，为便于叙述和区分，下面分别称之为方法0和方法1。

方法0：一种软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，包含以下步骤：步骤一、参与软切换各基站每一帧(20ms)搜集当前前向链路发射功率TX(i)和反向链路接收质量；步骤二、基站控制器从反向链路接收质量中找到对应最优的基站BTS(x)，记录并存储BTS(x)上报的TX(x)，并标记该基站为强反向链路基站，标记其余基站为弱反向链路基站；步骤三、基站控制器通过前向业务数据帧，将强弱反向链路标志、TX(x)、当前参与软切换的基站数目发送给各个基站；步骤四、各基站根据来自基站控制器的前向业务数据帧中的强弱标志判断是否为弱链路：

如果本基站为弱链路，则需要比较当前发射功率TX(i)与TX(x)之间的差值，当|TX(i)-TX(x)|＞Threshold(i≠x)时，表示与强反向链路基站前向发射功率偏离较大，基站将执行功率的同步过程，令TX(i)＝TX(x)；

当|TX(i)-TX(x)|≤Threshold(i≠x)时，表示与强反向链路基站前向发射功率偏离不大，基站则无须执行功率的同步过程；步骤五、无论强链路还是弱链路，一旦参与软切换的基站数目发生变化，则调整各功率控制参数；步骤六、循环执行步骤一至步骤五。方法1：一种软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，包含以下步骤：步骤一、参与软切换的各基站，每一帧(20ms)内搜集当前前向链路发射功率TX(i)和反向链路接收质量，并通过反向业务数据帧上传给基站控制器BSC，本步骤是在基站侧完成的；步骤二、基站控制器从反向链路接收质量中找到相对最优的基站BTS(x)，记录并存储BTS(x)上报的TX(x)，并标记该基站为强反向链路基站，标记其余基站为弱反向链路基站，本步骤是在基站控制器的声码选择器模块完成的；步骤三、基站控制器的声码器选择模块中的相应算法函数在达到N帧的周期边界计算前N帧TX(x)的平均值TX(x)average并赋值给TX(x)，周期内的其余帧TX(x)填充0x00；步骤四、基站控制器通过前向业务数据，将强弱反向链路标志、TX(x)average(周期边界)或0x00(周期内)、当前参与软切换的基站数目发送给各个基站；步骤五、基站根据来自基站控制器的前向业务数据帧中的TX(x)作一个判断，当TX(x)为0x00时，表示当前没有达到周期边界，不需要进行滑动窗口操作的判断，即强反向链路基站继续执行前向快速功率控制，弱反向链路基站则保持在强反向链路基站前向发射功率当前上下限窗口的中值，当TX(x)为非0x00时，表示当前已经达到周期边界，需要进行滑动窗口操作的判断；步骤六、判断强反向链路基站的当前TX(x)average是否非常接近当前窗口的上限或者下限，如果接近，表示需要滑动窗口，如果远离，表示无须滑动窗口，如果TX(x)average接近上限，窗口须向上滑动，如果TX(x)average接近下限，窗口须向下滑动；步骤七、由基站负责实现业务信道发射功率上下限窗口的滑动，所述窗口的滑动需要参与软切换的所有基站同时操作完成；步骤八、无论强链路还是弱链路，一旦参与软切换的基站数目变化状况，则对各功率控制参数进行调整；步骤九、在软切换状态下循环执行步骤一至步骤九。

如上所述的可调整的功率控制参数包括：前向业务信道发射功率的上下限、前向功率控制上升及下降步长、反向功率控制步长、功率控制比特增益。

所述功率控制参数调整的基本步骤是：

随着软切换的程度加深即参与软切换的基站数目增加，将前向业务信道的发射功率上下限范围相应地收窄，前向功率控制上升、下降步长以及反向功率控制步长相应地减小，功率控制比特增益相应地上升；

而随着软切换的程度减轻即参与软切换的基站数目减少，将前向业务信道的发射功率上下限范围相应地放宽，前向功率控制上升、下降步长以及反向功率控制步长相应地回升，功率控制比特增益相应地回落。

以上参数的调整可以同时进行，也可以选择一种或者几种参数进行调整，视参数对系统的敏感程度而定。

如上所述的同步方法，其实现滑动窗口的基本过程描述如下：

在软切换状态变化时调整前向业务信道发射功率上下限的前提条件下，允许强反向链路基站的发射功率可以在非软切换条件下的最大上下限范围之内变化；即允许业务信道发射功率上下限窗口的上下滑动，强反向链路基站执行前向快速功率控制，停止弱反向链路基站的前向快速功率控制，同时降低弱反向链路基站的功率调整速率，令弱反向链路基站的前向发射功率在一定周期内(如400ms或者1s)保持在强反向链路基站前向发射功率当前上下限窗口的中值上，只在周期边界上允许各基站调整前向业务信道发射功率上下限的窗口。

这里允许强反向链路基站的前向发射功率窗口可以滑动的目的，主要是因为在软切换过程中，起主导作用的基站是强反向链路基站；因此，允许其发射功率窗口滑动，可以最大限度地适应无线环境条件的变化，保证参与软切换的各基站可以按照尽可能低的前向发射功率发射。

本发明提出的同步控制方法通过每帧(20ms)采样反向链路接收质量参数，不仅相对专利US06154659方法中监视反向链路上FER来实现同步控制各基站功率的方法，提高了同步的实时性，而且比较专利EP1047207A2方法中监视反向链路上Eb/Nt来实现同步各基站功率的方法，本发明找到了更加直接相关的参数即反向导频信道的帧能量，简化了从反向导频帧能量到反向链路信噪比Eb/Nt的繁杂的计算过程，提高了系统的运行处理效率。

附图说明图1是软切换过程中前向链路功率变化的简单示意图；图2是本发明提出的软切换过程中实现同步功率控制方法0的流程图；图3是本发明提出的软切换过程中实现同步控制方法1的流程图；图4是业务信道上下限滑动窗口的示意图。

具体实施方式

图1中，基站控制器109与公众交换网110连接，基站105、106分别与基站控制器109连接，在一个典型的两个基站参与的软切换过程中，移动台108分别通过前反向链路101、103和102、104与基站1和基站2通讯，在该软切换过程中，前反向链路之间的功率控制关系，正如在背景技术的部分段落所指出的那样，在CDMA2000-1X系统中，针对RC3～RC5引入了快速前向功率控制，参与软切换的各基站前向发射功率之间可以是相互独立的，即它们可以由各自的快速前向功率控制来控制，在软切换过程中，如果基站没有特殊的具有针对性的处理，系统在软切换过程中的性能将大打折扣。为此，本发明提出的两个方法来进行针对性的处理。

图2描述的是本发明中同步方法0的实现流程。步骤201参与软切换的各基站每一帧(20ms)搜集当前前向链路发射功率TX(i)和反向链路接收质量，并通过反向业务数据祯上传给基站控制器BSC，该步骤是在基站侧完成的；步骤202基站控制器从反向链路接收质量中找到相对最优的基站BTS(x)，记录并存储BTS(x)上报的TX(x)，并标记该基站为强反向链路基站，标记其余基站为弱反向链路基站，该步骤是在基站控制器的声码选择器模块完成的；步骤203基站控制器通过前向业务数据帧，将强弱反向链路标志、TX(x)、当前参与软切换的基站数目发送给各个基站，该步骤是由基站控制器的声码选择器模块完成的；步骤204各基站根据来自基站控制器的前向业务数据帧中的强弱标志作一个判断，当本基站为强链路时，不需要比较当前发射功率TX(i)与TX(x)之间的差值，如果本基站为弱链路，则需要比较当前发射功率TX(i)与TX(x)之间的差值；当|TX(i)-TX(x)|＞Threshold(i≠x)时，表示与强反向链路基站前向发射功率偏离较大，基站将执行功率的同步过程，令TX(i)＝TX(x)，即执行步骤205，当|TX(i)-TX(x)|≤Threshold(i≠x)时，表示与强反向链路基站前向发射功率偏离不大，基站则无须执行功率的同步过程，即步骤206；无论强链路还是弱链路，所有基站需要根据来自基站控制器前向业务数据帧中的当前参与软切换的基站数目变化状况，及时地调整各功率控制参数；见步骤207。步骤204、205、206、207都是在各基站上执行的。

图3描述的是本发明中同步方法1的实现流程。

步骤301参与软切换的各基站每一帧(20ms)搜集当前前向链路发射功率TX(i)和反向链路接收质量，并通过反向业务数据帧上传给基站控制器BSC，该步骤是在基站侧完成的；

步骤302基站控制器从反向链路接收质量中找到相对最优的基站BTS(x)，记录并存储BTS(x)上报的TX(x)，并标记该基站为强反向链路基站，将其余基站标记为弱反向链路基站，本步骤是在基站控制器的声码选择器模块完成的；

步骤303基站控制器的声码器选择模块中的相应算法函数在达到N帧的周期边界计算前N帧TX(x)的平均值TX(x)average并赋值给TX(x)，周期内的其余帧TX(x)填充0x00；

步骤304基站控制器通过前向业务数据帧，将强弱反向链路标志、TX(x)average(周期边界)或0x00(周期内)、当前参与软切换的基站数目发送给各个基站；

步骤305各基站根据来自基站控制器的前向业务数据帧中的TX(x)作一个判断，当TX(x)为0x00时，表示当前没有达到周期边界，不需要进行滑动窗口操作的判断，执行步骤308；当TX(x)为非0x00时，表示当前已经达到周期边界，需要进行滑动窗口操作的判断，即执行步骤306；

步骤306在是否满足滑动窗口条件的判断准则上可以采取不同的原则，本方法是以强反向链路基站的当前TX(x)average是否非常接近当前窗口的上限或者下限为标准，如果接近，表示需要滑动窗口，如果远离，表示无须滑动窗口；如果TX(x)average接近上限，窗口须向上滑动，如果TX(x)average接近下限，窗口须向下滑动；

步骤307由各基站负责实现业务信道发射功率上下限窗口的滑动，这里窗口的滑动需要参与软切换的所有基站同时操作完成；

步骤308强反向链路基站继续执行前向快速功率控制，弱反向链路基站则保持在强反向链路基站前向发射功率当前上下限窗口的中值；

步骤309需要参与软切换的各基站，无论强链路还是弱链路，根据来自基站控制器前向业务数据帧中的当前参与软切换的基站数目变化状况，及时地调整各功率控制参数。

图4则简单描述了滑动窗口的实现基本思路。从图4中可以看到，非软切换状态下的业务信道发射功率上下限窗口范围是最大的，达到20db，当进入软切换状态后，业务信道发射功率上下限窗口范围相应地收窄，同步方法0中在软切换状态(即腿数)变化时将业务信道发射功率上下限窗口范围调整到固定的位置后就不再变化，而在方法1中在将业务信道发射功率上下限窗口范围收窄的同时，还实现了该收窄的上下限窗口范围可以在非软切化条件下最大的功率范围{min_pwr[1leg]，max_pwr[1leg]}内的整体地向上或者向下滑动；其目的是：由于在软切换条件下，起主导作用的基站是强反向链路基站，而且，当强反向链路基站处于非常好的无线环境之中时，其前向发射功率可以比固定窗口时的发射功率下限还要低，因此允许业务信道发射功率上下限窗口上下滑动，将更加灵活的适应各种无线环境变化的需要，可以令参与软切换各基站的前向发射功率以最低的且最合适的功率发射，从而提高系统的前向容量。

比较方法1与方法0的不同之处，主要有以下几点：(1)方法1的同步速率控制与N帧周期长度相关，N＝50，则同步速率为1Hz，N＝10，同步速率则为5Hz，而方法0的同步速率则需要根据Threshold的大小来决定，当Threshold＝0时，可以达到50Hz的最高同步速率，当Threshold适当时，一般情况下同步方法0的同步速率将在10-20Hz左右；(2)在基站控制器的声码选择器单元中的处理中，方法1的流程较方法0的流程要复杂一些，因为需要存储前N帧前向功率控制比特接收质量最好基站的前向发射功率，并在N帧周期的边界计算前N帧的前向功率控制比特接收质量最好基站的前向发射功率的平均值，而方法0只需要将当前帧的前向功率控制比特接收质量最好基站的前向发射功率填入前向业务数据帧发送给参与软切换的各基站即可；(3)前向业务数据帧中TX(x)，在方法0中，填充的是软切换过程中反向接收质量最好基站BTS(x)前向业务信道上一帧的平均发射功率，或者上一帧最后一个PCG读取的瞬时发射功率，在方法1中填充的是0x00或者反向接收质量最好基站前N帧中的平均前向业务信道发射功率TX(x)average；(4)在基站的处理中，方法1的流程实现了软切换过程中前向业务信道[MIN_PWR，MAX_PWR]窗口的灵活上下滑动，方法0将窗口固定在一定的区间，如图4所示，首先，利用方法1中的滑窗可以找到最适合同步方法0的固定窗口的位置；其次，更重要的是，该滑窗的实现，可以大大

提高该同步算法对于不同无线网络环境的适应性，可以实现在软切换过程

中满足通讯质量的前提条件下，参与软切换的各基站均以足够低的发射功

率发射前向业务信道；(5)在基站的处理中，对于方法1，强链路的前向发射功率按照快速功率控制执行，而弱链路关闭快速前向功率控制，将前向发射功率锁定当前滑动窗口的中值上，降低了不必要的CPU处理开销，而方法0中，在无须同步的时间段内，强弱链路的前向发射功率均按照快速功率控制执行，只有当判断到需要执行同步过程时，弱链路将直接按照基站控制器指示的强链路上一帧的前向发射功率设置其当前发射功率。

在方法0和方法1的流程之中，还需要明确反向接收质量的评价标准，即在图2的步骤202和图3的步骤302中如何判断哪个基站为反向接收最优的BTS(x)。

本发明认为：因为反向功率控制子信道在结构上属于反向导频信道的一部分，因此评估反向功率控制子信道中的前向功率控制比特错误率的最直接的标准应该是与反向导频信道直接相关的参数——反向导频信道的帧能量ER-PICH。

因此直接使用该参数作为参与软切换各基站的前向功率控制比特接收质量的直接判断标准：反向导频信道的帧能量越大，表明参与软切换的此基站的前向功率控制比特接收质量越好，其做法是：基站控制器从各基站上报的反向导频信道的帧能量中找到最大的值，并标记上报帧能量中最大值的基站为强反向链路基站，其余基站则为弱反向链路基站。

本发明选择反向导频信道帧能量作为判断前向功率控制比特错误率的参数，不仅找到了直接相关的参数，而且较之专利EP1047207A2方法又简化了从反向导频帧能量到Eb/Nt的繁杂的计算过程，提高了系统的处理效率。

在清楚了软切换前向发射功率同步流程以及明确了反向接收质量的评价标准之后，必须进一步确定软切换状态变化的定义以及功率控制参数在切换状态变化条件下的调整策略，即图2中的步骤207和图3中的步骤309的处理。

            表1：软切换状态变化与前向业务信道功率控制参数调整

软切换状态(腿数)	[MIN_PWR，MAX_PWR]业务信道功率上下限	pwr_stepsize_up(dB)前向功率控制上升步长	pwr_stepsize_down(dB)前向功率控制下降步长	pwr_cntl_step(dB)反向功率控制步长	pc_gain(dB)功率控制比特增益
						1	[-31.5，-11.5]dB	1	1	1	2
2	[-20，-12]dB	0.5	0.5	1	5
						3及3以上	[-19，-13]dB	0.25	0.25	1	6.75

如上所述的软切换状态变化，包括以下的变化：

移动台从非软切换状态进入软切换状态；

移动台从软切换状态进入非软切换状态；

参与软切换的基站数目增加；

参与软切换的基站数目减少。

结合图4和表1，在软切换状态变换的过程中，前向业务信道的功率控制参数按以下方式变化：

当移动台从非软切换状态进入软切换状态或者参与软切换的基站数目增加时(例如从2个增加到3个)，前向业务信道的发射功率上下限范围[FCH_MIN_PWR，FCH_MAX_PWR]相应收窄，通常是将下限FCH_MIN_PWR提高，也可以同时调节上下限，上下限收窄的比例或者提高下限的幅度，需要进一步根据实验数据确定下来；同时由于IS2000协议已经允许功率控制步长的变化，可以将前向功率控制的功率调整步长PWR_STEPSIZE_UP、PWR_STEPSIZE_DOWN相应地减小，例如从常用的功率控制调整步长1.0dB减小到0.5dB、0.25dB，或者从0.5dB减小到0.25dB(见表1)，这将有利于提高反向链路的稳定性；而在快速前向功率控制中，反向链路的稳定性与前向链路的稳定性关系密切，因此同时也提高了前向链路的稳定性。同时若考虑反向功率控制，基站控制器BSC应通过切换指示消息发送给移动台，将反向功率控制步长相应地减小，例如从常用的功率控制调整步长1.0dB减小到0.5dB、0.25dB，或者从0.5dB减小到0.25dB(见表1)，其目的同样是为了提高软切换过程中快速功率控制条件下的反向链路和前向链路的稳定性。为了保证在软切换过程中各基站能够更好地接收到前向功率控制比特，可通过相应的切换指示消息通知移动台，将功率控制比特增益PC_GAIN从2dB提高到5dB、6.75dB，或者从5dB提高到6.75dB(见表1)。而当移动台从软切换状态进入非软切换状态或者参与软切换的基站数目减少时(例如从3个减少到2个)，前向业务信道的功率上下限范围[FCH_MIN_PWR，FCH_MAX_PWR]相应地加宽，通常是将下限FCH_MIN_PWR降低，也可以同时调节上下限，一般情况下上下限加宽的比例或者降低下限的幅度与相应条件下上下限收窄的比例或者提高下限的幅度相等；同时前向功率控制的功率调整步长PWR_STEPSIZE_UP、PWR_STEPSIZE_DOWN相应地增大，例如从0.25dB增大到0.5dB，1.0dB，或者从0.5dB增大到1.0dB(见表1)。同时若考虑反向功率控制，BSC应通过切换指示消息发送给移动台，将反向功率控制步长相应地增加，例如从0.25dB增大到0.5dB，1.0dB，或者从0.5dB增大到1.0dB(见表1)，其目的是为了提高软切换过程中快速功率控制条件下的反向链路和前向链路的稳定性。同时，可通过相应的切换指示消息通知移动台将功率控制比特增益PC_GAIN从6.75dB降低到5dB、2dB，或者从5dB降低到2dB。

综上所述，本发明不仅定性而且定量地给出了CDMA2000在快速功率控制条件下，软切换过程中同步前向链路发射功率的两种相互继承而又具有创造性的同步控制方法，提出了评断反向链路接收质量(即判断强弱链路)的最直接的相关标准，确定了功率控制参数在软切换状态变换时的调整办法。本发明的技术方案不仅仅局限于使用在CDMA系统中，对于涉及切换的所有无线通讯系统进行强弱链路判断及功率控制参数以及同步机制等方面，都具有广泛的应用可能性。任何与本发明在同步方法、链路强弱评估手段以及功率控制参数调整思路具有相似和类似的方案，都涵盖在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，包含以下步骤：

1.01参与软切换各基站每一帧(20ms)搜集当前前向链路发射功率TX(i)

    和反向链路接收质量；

1.02基站控制器从反向链路接收质量中找到对应最优的基站BTS(x)，记录

    并存储BTS(x)上报的TX(x)，并标记该基站为强反向链路基站，标记

    其余基站为弱反向链路基站；

1.03基站控制器通过前向业务数据帧，将强弱反向链路标志、TX(x)、当前

    参与软切换的基站数目发送给各个基站；

1.04各基站根据来自基站控制器的前向业务数据帧中的强弱标志判断是否为

    弱链路：

如果本基站为弱链路，则需要比较当前发射功率TX(i)与TX(x)之间的差值，当|TX(i)-TX(x)|＞Threshold(i≠x)时，表示与强反向链路基站前向发射功率偏离较大，基站将执行功率的同步过程，令TX(i)＝TX(x)；

当|TX(i)-TX(x)|≤Threshold(i≠x)时，表示与强反向链路基站前向发射功率偏离不大，基站则无须执行功率的同步过程；

1.05无论强链路还是弱链路，一旦参与软切换的基站数目发生变化，则调整

    各功率控制参数；

1.06循环执行步骤1.01-1.05。

2.如权利要求1所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述步骤1.02软切换过程中强弱链路的判断还可以是：

反向链路误帧率越高，快速前向功率控制比特的错误率也越高，则标记此链路为弱链路；反向链路误帧率越低，快速前向功率控制比特的错误率也越低，则标记此链路为强链路。

3、如权利要求1所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述步骤1.02软切换过程中对强弱链路的判断还可以是：

若反向链路E_b/N_t越低，快速前向功率控制比特的错误率也越高，则标记此链路为弱链路；反向链路E_b/N_t越高，快速前向功率控制比特的错误率也越低，则标记此链路为强链路。

4、如权利要求1所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述步骤1.02软切换过程中对强弱链路的判断还可以是：若反向导频信道的帧能量ER-PICH越低，快速前向功率控制比特的错误率也越高，则标记此链路为弱链路，反向导频信道的帧能量ER-PICH越高，快速前向功率控制比特的错误率也越低，则标记此链路为强链路。

5、如权利要求1所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述步骤1.05中，对于软切换状态变换条件下功率控制参数的调整，包含以下参数的一种或多种单独或者同时调整；

当移动台从非软切换状态进入软切换状态或者参与软切换的基站数目增加时：前向业务信道的发射功率上下限范围[MIN_PWR，MAX_PWR]相应地收窄，将前向功率控制的功率调整步长、前向功率控制上升步长PWR_STEPSIZE_UP、前向功率控制下降步长PWR_STEPSIZE_DOWN相应地减小；结合反向功率控制，基站控制器BSC通过切换指示消息发送给移动台，将反向功率控制步长PWR_CNTL_STEP相应地减小；通过相应的切换指示消息通知移动台将功率控制比特增益PC_GAIN作相应地提高；

当移动台从软切换状态进入非软切换状态或者参与软切换的基站数目减少时：前向业务信道的发射功率上下限范围[MIN_PWR，MAX_PWR]相应地加宽，同时前向功率控制上升步长PWR_STEPSIZE_UP、前向功率控制下降步长PWR_STEPSIZE_DOWN相应地增大；若考虑结合反向功率控制，BSC应通过切换指示消息发送给移动台，将反向功率控制步长PWR_CNTL_STEP相应地回升；通过相应的切换指示消息通知移动台将功率控制比特增益PC_GAIN作相应地回降。

6、一种软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，包含以下步骤：601参与软切换的各基站，每一帧(20ms)内搜集当前前向链路发射功率TX(i)和反向链路接收质量，并通过反向业务数据帧上传给基站控制器BSC；602基站控制器从反向链路接收质量中找到相对最优的基站BTS(x)，记录并存储BTS(x)上报的TX(x)，并标记该基站为强反向链路基站，标记其余基站为弱反向链路基站，该步骤是在基站控制器的声码选择器模块完成的；603基站控制器的声码器选择模块中的相应算法函数在达到N帧的周期边界计算前N帧TX(x)的平均值TX(x)average并赋值给TX(x)，周期内的其余帧TX(x)填充0x00；604基站控制器通过前向业务数据，将强弱反向链路标志、TX(x)average(周期边界)或0x00(周期内)、当前参与软切换的基站数目发送给各个基站；605基站根据来自基站控制器的前向业务数据帧中的TX(x)作出判断，当TX(x)为0x00时，表示当前没有达到周期边界，不需要进行滑动窗口操作的判断，即强反向链路基站继续执行前向快速功率控制，弱反向链路基站则保持在强反向链路基站前向发射功率当前上下限窗口的中值，当TX(x)为非0x00时，表示当前已经达到周期边界，需要进行滑动窗口操作的判断；606判断强反向链路基站的当前TX(x)average是否非常接近当前窗口的上限或者下限，如果接近，表示需要滑动窗口，如果远离，表示无须滑动窗口，如果TX(x)average接近上限，窗口须向上滑动，如果TX(x)average接近下限，窗口须向下滑动；607由基站负责实现业务信道发射功率上下限窗口的滑动，所述窗口的滑动需要参与软切换的所有基站同时操作完成；608无论强链路还是弱链路，一旦参与软切换的基站数目变化状况，则对各功率控制参数进行调整；609在软切换状态下循环执行步骤601-608。

7、如权利要求6所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述步骤602中，对软切换过程中强弱链路的判断可以是以下三种过程之一来实现：若反向链路误帧率越高，快速前向功率控制比特的错误率也越高，则标记此链路为弱链路；若反向链路误帧率越低，快速前向功率控制比特的错误率也越低，则标记此链路为强链路；若反向链路E_b/N_t越低，快速前向功率控制比特的错误率也越高，则标记此链路为弱链路；若反向链路E_b/N_t越高，快速前向功率控制比特的错误率也越低，则标记此链路为强链路；若反向导频信道的帧能量ER-PICH越低，快速前向功率控制比特的错误率也越高，则标记此链路为弱链路；若反向导频信道的帧能量ER-PICH越高，快速前向功率控制比特的错误率也越低，则标记此链路为强链路。

8、如权利要求6所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述步骤608中，对于软切换状态变换条件下功率控制参数的调整，包含以下参数的一种或多种单独或者同时调整；

当移动台从非软切换状态进入软切换状态或者参与软切换的基站数目增加时：前向业务信道的发射功率上下限范围[MIN_PWR，MAX_PWR]相应地收窄，将前向功率控制的功率调整步长前向功率控制上升步长PWR_STEPSIZE_UP、前向功率控制下降步长PWR_STEPSIZE_DOWN相应地减小；若考虑结合反向功率控制，BSC应通过切换指示消息发送给移动台，将反向功率控制步长PWR_CNTL_STEP相应地减小；通过相应的切换指示消息通知移动台将功率控制比特增益PC_GAIN作相应地提高；

当移动台从软切换状态进入非软切换状态或者参与软切换的基站数目减少时：前向业务信道的发射功率上下限范围[MIN_PWR，MAX_PWR]相应地加宽，同时前向功率控制上升步长PWR_STEPSIZE_UP、前向功率控制下降步长PWR_STEPSIZE_DOWN相应地增大；结合反向功率控制，基站控制器BSC通过切换指示消息发送给移动台，将反向功率控制步长PWR_CNTL_STEP相应地回升；通过相应的切换指示消息通知移动台将功率控制比特增益PC_GAIN作相应地回降。

9、如权利要求8所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述将前向业务信道的发射功率上下限范围[MIN_PWR，MAX_PWR]相应地收窄，通常是将下限MIN_PWR提高，也可以同时调节上下限。

10、如权利要求8所述的软切换过程中前向链路发射功率同步控制的方法，其特征在于，所述将前向业务信道的发射功率上下限范围[MIN_PWR，MAX_PWR]相应地加宽，通常是将下限MIN_PWR降低，也可以同时调节上下限，上下限加宽的比例或者降低下限的幅度应当与相应条件下上下限收窄的比例或者提高下限的幅度相等。

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