CN1411192A - 码分多址通信系统中反向外环功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反向外环功率控制方法，在根据误帧率的测量值与目标值之间的差值ΔFER来确定信噪比的调整步长Δ(Eb/No)的步骤中，依公式Δ(Eb/No)＝K1log(FER_当前/FER_目标)进行计算；其中，log为以十为底的对数，K1是由业务的数据速率r和移动台运动速度v决定的参数；再根据当前帧质量的好坏，对信噪比调整步长叠加一个上升步长或下降步长，取值范围限定于0.1－0.05dB与0.1+0.05dB之间；从而提高了功率控制精度和系统性能，避免基站覆盖范围内移动台之间的不合理的功率攀升，使系统容量得到最大化。

Description

码分多址通信系统中反向外环功率控制方法

技术领域

本发明涉及码分多址通信系统中的功率控制方法，尤其涉及一种反向外环功率控制方法。

背景技术

在码分多址(CDMA)移动通信系统中，功率控制是一项关键技术，功率控制的目的在于使基站相对于单个移动台的发射功率和每个移动台本身的发射功率在保障必要的通信质量的前提下都达到最小。这样，系统中的干扰被降至最低，从而使系统的容量实现最大化；同时，延长手机的待机时间。其中，对于基站的发射功率的控制，被称为前向功率控制；对于移动台的发射功率控制的控制，被称为反向功率控制。

反向功率控制分为开环和闭环控制。开环控制用于基站与移动台之间的通信建立起来以前的情形；闭环控制用于基站与移动台之间的通信建立起来以后。闭环控制根据当前无线环境的变化及移动台的运动及时地调节移动台的发射功率，以保证所需的通信质量，同时使本移动台的发射功率尽可能地小，使之对其它移动台的干扰达到最小。反向闭环控制又在不同层次上分为反向内环控制和反向外环控制。反向内环功率控制是指根据目标Eb/No(信噪比)与实际Eb/No之间的比较结果来决定下发给移动台的功率控制比特的极性，移动台据此调节自身的发射功率，即增加或减少一定的步长；反向外环功率控制是在反向内环控制的基础上根据通信的质量好坏及时地对Eb/No的目标值进行在线调节，从而共同完成反向闭环功率控制的真正任务。反向外环控制中用到的通信质量的衡量指标是FER(误帧率)。对于特定的系统参数和无线环境，FER与Eb/No之间有一个特定的对应关系，给定一定的误帧率，即可换算出对应的Eb/No值。如果对某一通信业务，如语音业务、数据业务等的误帧率FER设定一个目标值，如1％、5％或10％等，那么，就存在一个对应的Eb/No的目标值。反向外环功率控制的任务，就是根据FER的测量值与目标值之间的差值ΔFER来决定如何调节Eb/No，即确定Eb/No的调整步长Δ(Eb/No)。在现有技术方案中，采用下式中的线性函数运算，即：

Δ(Eb/No)＝a×ΔFER其中a为常数。通过实验发现，Δ(Eb/No)与ΔFER之间为非线性关系，采用现有技术方法获得的Eb/No值与实际系统获得的Eb/No值之间的差别可达0.5dB，而0.5dB的Eb/No差值在实际系统上对应的误帧率差值可达约3％至5％，因而不适用于高性能的CDMA系统。此外，现有技术中根据当前帧质量的好坏，在反向外环功率控制调整步长Δ(Eb/No)的基础上再对Eb/No的调整叠加一个上升步长E_inc(当前帧为坏帧时)或下降步长E_dec(当前帧为好帧时)。使用的具体数值是上升步长E_inc为2.5dB，而2.5dB的Eb/No变化量可造成至少10％的误帧率的变化，对于这样大的上升幅度，相对过小的下降步长E_dec的值0.125dB会导致功率易于增大却不容易下降，使系统容量得不到及时的最大化，甚至造成移动台之间的功率攀升，使系统发散甚至瘫痪。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种更准确地计算Δ(Eb/No)，且给E_inc和E_dec以更合理取值范围从而实现高性能CDMA系统的反向外环功率控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种码分多址通信系统中反向外环功率控制方法，包括根据误帧率FER的测量值与目标值之间的差值ΔFER来确定信噪比Eb/No的调整步长Δ(Eb/No)的步骤A，以及根据当前帧质量的好坏，在对信噪比Eb/No调整步长为Δ(Eb/No)的基础上再叠加一个上升步长E_inc或下降步长E_dec的步骤B，在步骤A中，对所述调整步长Δ(Eb/No)的计算依公式

Δ(Eb/No)＝K1log(FER_当前/FER_目标)进行；其中，log为以十为底的对数，K1是由系统和/或无线环境决定的参数；其中FER_当前是当前的实际FER值，FER_目标是目标FER值；在步骤B中，将上升步长E_inc和下降步长E_dec的取值范围限定于0.1-0.05dB与0.1+0.05dB之间。

大量的关于链路仿真结果表明，Eb/No与FER之间关系的非线性特性是普遍存在的，而通过进一步的分析，我们发现，当FER采用以十为底的对数刻度时，Eb/No与log(FER)之间的关系近似于下式：Eb/No＝K1log(FER)+K2所描述的线性关系，特别是在误帧率FER从1％变到10％的范围内尤其如此，其中，log为以十为底的对数，K1和K2都是与系统和/或无线环境及系统中其它变量有关的函数，在系统和/或无线环境因素中，数据速率r和移动台运动速度v是我们应该在建模中给予重视的两个主要因素。

通过对K1和K2随数据速率r和移动台运动速度v变化的分析，我们发现，K1和K2都是数据速率r和移动台运动速度v的非线性函数。即：

K1＝f1(r，v，t)

K2＝f2(r，v，t)当然f可以表示为时间的隐函数。这样，Eb/No与FER之间的函数关系可以进一步描述为：

Eb/No(t)＝f1(r，v，t)logFER(t)+f2(r，v，t)根据以上模型，可以得到下面的反向外环功率控制算法：Δ(Eb/No)＝Eb/No(t+1)-Eb/No(t)

     ＝f1(r，v，t+1)logFER(t+1)+f2(r，v，t+1)

       -f1(r，v，t)logFER(t)-f2(r，v，t)如果不考虑r和v的时变性，上式可简化为：

Δ(Eb/No)＝f1(r，v)log〔FER(t+1)/FER(t)〕本发明方法中调整步长Δ(Eb/No)的计算基于上述Eb/No与FER之间关系的更准确描述。此外，考虑到语音业务的目标误帧率一般在1％左右，而数据业务的目标误帧率一般在5％至10％之间，通常情况下的目标误帧率可以包括在1％至10％的范围内。在FER从1％变到10％时，根据上述非线性关系可得，对应的Eb/No的变化量约为1dB。根据这一Eb/No的变化范围，我们选择将下降和上升的调整步长均限制在0.1±0.05dB的区间，保证系统不出现大的振荡并保持系统容量不致因某个移动台的发射功率的调整而受到过大的影响，提高系统性能，保证服务质量，使系统容量得到最大化。

附图说明

图1是本发明方法一种实施方式的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明方法的具体实施方式作进一步详细描述。本发明方法包括根据误帧率FER的测量值与目标值之间的差值ΔFER来确定信噪比Eb/No的调整步长Δ(Eb/No)的步骤A，以及根据当前帧质量的好坏，在对信噪比Eb/No调整步长为Δ(Eb/No)的基础上再叠加一个上升步长E_inc或下降步长E_dec的步骤B，在步骤A中，对所述调整步长Δ(Eb/No)的计算依公式

Δ(Eb/No)＝K1log(FER_当前/FER_目标)进行；其中，log为以十为底的对数，K1是由系统和/或无线环境决定的参数；其中FER_当前是当前的实际FER值，FER_目标是目标FER值；在步骤B中，将上升步长E_inc和下降步长E_dec的取值范围限定于0.1-0.05dB与0.1+0.05dB之间。

在步骤A中，K1可以是数据速率r和移动台运动速度v的函数f1(r，v)；则所述调整步长Δ(Eb/No)依下式进行运算：

Δ(Eb/No)＝f1(r，v)log(FER_当前/FER_目标)或其中FER_目标是目标FER值，依据不同业务而定，比如针对语音业务，其值可以为1％。

对于K1的处理，可以采用上述曲线拟合的解析形式，也可以采用数据表的离散形式，具体确定时使用系统的实际测量数据。我们可以根据对应基站所处的地理位置预先设置移动台的运动速度。例如，当基站处于闹市区时，移动台的运动速度一般是比较低的，K1可取30km/h附近的值；而当基站处于高速公路附近时，移动台的运动速度将在最高限速的左右，这时，K1可取100km/h附近的值。对应于数据速率也可作类似处理，避免在Eb/No的实时调节中造成的计算负担。例如，可在业务协商阶段，当某一业务被确定后，同时确定对应于此一业务的数据速率条件下的K1。这样，在利用本发明方法实现反向外环功率控制时，运算的实时性将主要体现在针对实时的误帧率FER来调节Eb/No。

参照图1，作为本发明方法的一种具体实施方式，首先，通过下述方法生成查找参数K1的数据表：

(1)用给定的移动台运动速度，在各种不同数据速率下测量不同的Eb/No对应的FER；(2)改变移动台运动速度到另一个值，执行步骤(1)中的操作；(3)重复执行步骤(2)，直到测量范围覆盖系统所有可能的(r，v，Eb/No，FER)空间；

然后，依公式Eb/No＝K1log(FER)+K2对相应的Eb/No与log(FER)数据组作线性拟合，得到各种r和v为固定值时以Eb/No为纵坐标值、以log(FER)为横坐标值的直线，将所得各直线的斜率作为对应于各种r和v条件下的K1数值，存入数据表；

当执行所述步骤A时，根据基站所处位置决定移动台运动速度v，再确定当前业务的数据速率r，通过上述数据表查找相应的K1数值。并通过公式Δ(Eb/No)＝K1log(FER_当前/FER_目标)计算出Δ(Eb/No)。最后，根据当前帧质量的好坏，对信噪比的调整步长作一定量的叠加，当前帧为好帧时，叠加一个上升步长E_inc；当前帧为坏帧时，叠加一个下降步长E_dec。上升步长E_inc和下降步长E_dec取0.l-0.05dB与0.1+0.05dB之间的值。

Claims (3)

1、一种码分多址通信系统中反向外环功率控制方法，包括根据误帧率FER的测量值与目标值之间的差值ΔFER来确定信噪比Eb/No的调整步长Δ(Eb/No)的步骤A，以及根据当前帧质量的好坏，在对信噪比Eb/No调整步长为Δ(Eb/No)的基础上再叠加一个上升步长E_inc或下降步长E_dec的步骤B，其特征在于：在步骤A中，对所述调整步长Δ(Eb/No)的计算依公式Δ(Eb/No)＝K1log(FER_当前/FER_目标)进行；其中，log为以十为底的对数，K1是由系统和/或无线环境决定的参数；其中FER_当前是当前的实际FER值，FER_目标是目标FER值；在步骤B中，将上升步长E_inc和下降步长E_dec的取值范围限定于0.1-0.05dB与0.1+0.05dB之间。

2、如权利要求1所述的码分多址通信系统中反向外环功率控制方法，其特征在于：在步骤A中，将K1拟合为以数据速率r、移动台运动速度v为参量的非线性函数f1(r，v)；所述调整步长Δ(Eb/No)依下式进行运算：

Δ(Eb/No)＝f1(r，v)log(FER_当前/FER_目标)。

3、如权利要求1所述的码分多址通信系统中反向外环功率控制方法，其特征在于：通过下述方法生成查找参数K1的数据表：

(1)用给定的移动台运动速度，在各种不同数据速率下测量不同的Eb/No对应的FER；(2)改变移动台运动速度到另一个值，执行步骤(1)中的操作；(3)重复执行步骤(2)，直到测量范围覆盖系统所有可能的(r，v，Eb/No，FER)空间；

然后，依公式Eb/No＝K1log(FER)+K2对相应的Eb/No与log(FER)数据组作线性拟合，得到各种r和v为固定值时以Eb/No为纵坐标值、以log(FER)为横坐标值的直线，将所得各直线的斜率作为对应于各种r和v条件下的K1数值，存入数据表；

当执行所述步骤A时，根据基站所处位置决定移动台运动速度v，再确定当前业务的数据速率r，通过上述数据表查找相应的K1数值。

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