CN1446412A - 无线电系统中控制发射功率的方法 - Google Patents

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Abstract

为了在无线电系统中，特别是在UMTS移动无线电系统中控制发射功率，其中从发射台(MS)发出发射信号，其中由接收台(BS)分析发射台(MS)的该发射信号，以由此产生和向发射台(MS)传输控制发射台的发射功率的发射功率控制指令，并且在出现传输空隙后，采用发射台(MS)的功率控制指令的估计值(δ)，其中在得出估计值(δ)时考虑可能导致达到或者超过或低于预定的极限值的功率控制指令。

Description

无线电系统中控制发射功率的方法
本发明涉及无线电系统中，特别是在移动无线电系统中，控制发射功率的方法。
在移动无线电系统中，例如根据UMTS移动无线电标准(”通用移动电信系统”)设有基站和移动站的发射功率的连续控制。其中发射功率特别地用闭路的控制电路(”闭环功率控制”)形式进行。为此，发射台，特别是移动站向接收机，例如基站传输确定的发射信号，这种确定的发射信号也称作引导信号。其中，所述引导信号包含一或多个引导字位，所述引导字位由基站分析，根据所述分析测定在各个传输信道接收的信号干扰比(”信号与干扰的比”，SIR)把测定的值与设定值进行比较。此外，基站向移动站发射功率控制指令，移动站根据所述的比较结果，达到提高或者降低移动站的发射功率的目的。
为了清楚地表示这一过程，在图3中示出移动无线电系统中，例如UMTS移动无线电系统中，移动站MS和基站BS之间的通信。下面从应当控制移动站MS的发射功率着手进行说明。移动站MS经过称为“上行链路”的沿从移动站指向基站方向的传输信道传输上述的引导信号，所述引导信号由基站BS进行分析。对此基站BS产生功率控制指令，所述功率控制指令经过从基站到移动站的被称为“下行链路”-传输信道的传输信道向移动站MS发射。一般地这种功率控制指令只涉及指示移动站(MS)的信息，把移动站的发射功率提高到预定的值，或者降低，或不加改变。从而原则上功率控制指令可以只包含一个字位，该字位依靠其值指示移动站MS把上述的值提高或者降低。
在移动站MS与基站BS之间的通信以帧结构和时隙结构的形式进行，其中特别是在每个时隙中从移动站MS发射出一个新的引导信号。相应地在每个时隙中从基站BS向移动站MS发射一个基于上个时隙中发射出引导信号的新的功率控制指令。
对于UMTS移动无线电标准定义了一种所谓的“压缩模式”。所述的压缩模式提出把经上行链路和/或下行链路传输信道传输的信息用压缩的形式传输。结果是，在一个用“压缩模式”发射的压缩的帧中存在一或多个其中没有信息传输的时隙。这种时隙构成传输空隙(“传输间隙”)，所述的传输空隙可以利用于监测相邻信道，以准备交接过程等等，以及其它。
如果在上行链路和/或下行链路信道中出现了这样的传输空隙，基站BS就会丢失产生功率控制指令所需要的移动站MS的引导信号，或者说移动站MS丢失相应的基站BS的功率控制指令。通过这样的在上行链路和/或下行链路传输信道中的这种传输空隙会由此对起控制移动站MS的发射功率作用的闭环控制电路干扰，从而在这样的传输空隙中不能够功率控制指令。
以上的说明当然在原则上还可以用于控制基站BS的发射功率，在下面借助于移动站MS的发射功率控制来说明本发明，但是这并不限制其一般性。
为了解决在发射功率控制中首先与出现传输空隙相关联的问题，对于UMTS移动无线电标准提出，借助于过去产生的功率控制指令产生对将来期待的功率控制指令的估计值，从而可以在出现传输空隙后把所述估计值作为功率控制的基础。其中特别地可以用下面递归公式得出阐明传输空隙后所期待的发射功率改变的估计值δi，式中TPCi表示在第i号时隙中接收的功率控制指令，而ΔTPC表示可以用于调节发射功率的增量值。而δi-1表示对上个时隙i-1中得出的估计值：
(1)δi＝0.9375δi-1-0.96875·TPCi·ΔTPC
(2)δi-1＝δi
在控制移动站的发射功率(比较图3)时，应当由移动站MS在所有的时隙中连续地进行新的计算，在所述时隙中既传输上行链路引导信号也传输下行链路功率控制指令。此外，如果在相应的时隙中传输了下行链路功率传输指令，那么在上行链路传输空隙的第一时隙中也计算估计值δi。如果初始化或者启动移动站MS的赋予上行链路的控制信道，那么总是把值δi-1设定为0。在每个下行链路传输空隙后的第一时隙结束处和每个上行链路传输空隙后的第一时隙结合处的其它δi-1设回到零。δi的估计值各自在每个上行链路传输空隙后的第一个时隙结束处被设定为0。
如果移动站测定的发射功率接近预定的最大发射功率Pmax或者最小发射功率Pmin，还是会出现与上述的公式或者前述方式相联系的问题。对于UMTS移动无线电系统提出过在这种功率极限值的附近进行比例处理，以防止明显地低于上述最小发射功率Pmin或者明显高于上述最大发射功率Pmax。通过这种比例处理上述的公式(1)变成以下的公式：
(3)δi＝0.9375·δi-1-0.96875·TPCi·ΔTPC·k
式中k表示的参数在应当进行比例处理时取值为“0”，在不用比例处理而用通常的技术方式测定发射功率时取值为“1”。
如果基于上次功率控制指令由移动站发出的发射功率超出最大功率Pmax或者低于最小发射功率Pmin，参数k总是设定在“0”。其它的情况下采用k＝1。
移动站MS进行的比例处理可以选择为：在最小发射功率Pmin附近把导致进一步降低移动站的发射功率的功率控制指令乘以一定的系数，例如1/4，从而加以削弱，而对于导致提高发射功率的指令不采用比例处理。
图5A示出相应的发射功率曲线。如图5A所示，移动站MS已经处于最小发射功率Pmin附近。接着所述移动站收到降低移动站的发射功率的功率控制指令，由此可能会低于最小发射功率Pmin。移动站MS运用上述的比例处理并且把后续的导致发射功率降低的功率控制指令乘以因子1/4，从而削弱功率控制指令。因为对此功率控制指令采用了比例处理，参数k取值为0。在图5A的结尾示出的发射功率曲线移动站MS接收到导致提高发射功率的指令。不对此功率控制指令进行比例转换，所以对此功率控制指令参数为k＝1。如果相对于前述的δ-公式考虑上述发射功率曲线，会导致功率降低到最小发射功率Pmin以下的功率控制指令在δ-公式中通过把参数k设为“0”不采取功率控制指令的趋势，而把导致发射功率向上跃过最小发射功率Pmin的功率控制指令采取估计值δ。如果图5A所示的发射功率曲线就这么以此方式相继重复多次，那么会观察到在δ-公式中的发射功率指令趋势为明显地提高发射功率，但是这不与实际相符。
在采用上述的比例处理方法时，是否允许低于最小发射功率Pmin，完全取决于移动站MS。如果移动站MS不应当支持处于最小发射功率Pmin以下，可以采用常规的比例处理方法，此时得到如图5B所示的功率曲线。在图5B所示的例子中原则上在达到最小发射功率Pmin时启动比例处理，使之以用最小发射功率Pmin的功率值进行。在达到最小发射功率Pmin时还是要把参数值设定为k＝0。在其它方面还是适用于借助于图5A说明的原则。
类似的问题也可以在最大发射功率Pmax出现，其中例如这样地选择比例处理：出现导致超出最大功率Pmax的功率控制指令时，把功率控制指令降低得使之只用最大发射功率Pmax发射。反之在出现导致低于最大功率Pmax的功率控制指令时不采用比例处理。
相应的发射功率曲线示于图5C。由图5C可见，如果出现会导致超过最大发射功率Pmax的功率控制指令，就受比例处理，也就是把参数k设定为k＝0并且把功率控制指令降低得使之只用最大发射功率Pmax发射。反之，如果出现降低移动站MS的发射功率的指令，就不采用比例处理(k＝1)，从而把功率控制指令完全地转变得，使之明显地低于最大发射功率Pmax。
类似于图5A和5B所示关于最小发射功率Pmin例子，关于图5C所示例中的最大发射功率Pmax也出现多次重复时呈现出不符合实际的发射功率指令表现趋势。特别是在图5C所示的例子中可以看到功率控制指令的与实际不相符的减少发射功率的趋势。
因此确定本发明的任务是，提出在无线电系统中，尤其是移动无线电系统中功率控制的改善的方法，用之可以避免上述的问题，并且还可以在发射功率极限值的范围内进行准确而实际的发射功率控制。
所述任务根据本发明通过具有权利要求1的特征的方法解决。从属权利要求限定本发明的各个优选的和有利的实施例形式。
根据本发明，与以上借助于图5说明的现有技术相反地提出：对于导致发射功率超出或达到最大功率或者导致低于或达到最小发射功率的功率控制指令出现时，参数k设定为k＝1。对于采用前述的方法在出现传输空隙后估计发射功率值时，这意味着，导致发射功率超出或达到最大发射功率，或者导致低于或达到最小发射功率的功率控制指令用开始时说明的δ-公式(3)观察，因为对于这样的功率发射指令把参数值设定为k＝1了。如下文还要详细地说明的，通过这种措施在发射功率极限值处采用比例处理方法时，可以避免不希望地或者无意地在最小发射功率极限处压低估计值δi，以及无意地在最大发射功率限处抬高估计值δi，也就是说避免过去的发射功率控制关系的与实际不相符的估计。
本发明尤其适用于UMTS移动无线电系统，其中在出现传输空隙后求出用于发射功率控制的估计值。原则上本发明也可以用于在发射功率极限的范围内要使用比例处理方法的任意无线电系统。
下面参照附图借助于实施例详细地说明本发明。
图1和图2示出说明本发明的示例性发射功率曲线，
图3示出说明移动无线电系统中移动站与基站之间的通信示意，
图4A和4B示出的δi信号曲线以指出本发明的优越性，而
图5A-C示出根据现有技术的发射功率示例曲线。
图1示出根据本发明的比例处理方法的发射功率曲线，其中，在图1中示出的发射功率曲线与图5A的发射功率曲线相对应。类似于5A，要控制其功率的移动站MS已经处于最小发射功率Pmin附近。所述移动站MS收到降低移动站的发射功率的功率控制指令，由此可能会低于最小发射功率Pmin。与图5A所示相反，在图1中对于此功率控制指令把参数k设定为1，从而用开始时说明的δ-公式(3)计算可以在移动站MS与基站BS之间出现传输空隙时用于调节发射功率的功率控制的估计值δi。在其余的情况下发射功率控制如以上借助于图5A所说明，也就是在，把后续的功率控制指令乘以一定的系数，例如1/4，从而加以削弱，而其中通过公式(3)中把k＝0不考虑此指令。如果移动站MS接收到导致提高发射功率的指令，原则上不采用比例处理并且把k值设定为K＝1，从而还是用计算估计值δi的δ-公式(3)考虑功率控制指令。
根据本发明，也在发射功率上限Pmax处把导致超过或者达到所述发射功率极限Pmax的功率控制指令用δ-公式(3)考虑，并且设定k＝1。这在下面借助于图2中所示的发射曲线示例性地说明，图2中所示的发射曲线与图5C中所示的发射曲线相对应。从图2可以看出，与图5C所示的例子相反对于每个导致超过或者达到所述发射功率极限Pmax的功率控制指令，把参数k设定为k＝1，从而使相应的功率控制指令采用根据前述公式(3)的估计值δi计算。其余地发射功率控制估计值δi如前述借助于图5C所述方式计算，并且对于导致降低发射功率的功率控制指令，同样地设定为k＝1。
与图2所示的曲线相应的发射功率曲线当然也可以与图5B相似在极限处维持在最小发射功率Pmin，其中对于导致达到或者低于最小发射功率Pmin的功率控制指令，用上述δ-公式(3)考虑，这里对于这种功率控制指令相应地把参数设定为k＝1。
总而言之，根据本发明因此提出，把可能导致发射台(MS)发射的功率达到或者超过最大发射功率Pmax，以及达到或低于最小发射功率Pmin的功率控制指令用上述δ-公式(3)考虑，这是通过对于这种功率控制指令相应地把参数设定为k＝1来实现。
下面借助于图4A和4B中所示的信号曲线详细地说明本发明的作用，其中分别把根据δ-公式(3)计算出的估计值δ在时间上或者在时隙的数量上表达。特性曲线(a)表示相应的通过采用根据本发明的方法时估计值δ的调节曲线，而特性曲线(b)示出采用常规的方法(对照图5)时估计值δ的调节曲线。对于无尽地继续的发射功率曲线的情况，根据图2或者图5C的表达式观察δ-公式(3)的相应关系，其中，开始时δ预定为5dBm而且ΔTPC＝2分贝成立。
与本发明的方法相符的还有在上述δ-公式(3)或者在计算发射功率值δ中的导致超过或者达到发射功率上限Pmax的功率控制指令。在图4B的表达中每四个时隙中要么达到要么离开发射功率极限值Pmax。由图4B可见，特性曲线(b)与根据本发明的特性曲线(a)的误差约4分贝。
如果要提高达到或离开发射功率极限值Pmax的频度，对于由特性曲线(b)就会得到较大的误差，如图4A明显所示。
以上借助于图5说明的与公式(3)相联系的问题，还可以例如通过把δ-公式(3)如下修改得到：
(4)δi＝0.9375·δi-1-(0.9675.TPCi-1·ΔTPC)执行
就是说对于δ-公式不采用指令的发射功率改变，而是采用实际执行的发射功率改变。

Claims (5)

1.在无线电系统中控制发射功率的方法，其中
从发射台(MS)发出发射信号，其中由接收台(BS)接收和分析该发射台(MS)的发射信号，以便由此产生用来控制发射台的发射功率的发射功率控制指令，并且向发射台(MS)发射所述发射功率控制指令，和
其中在发射台(MS)与接收台(BS)之间或者在接收台(BS)与发射台(MS)之间所限定的传输信道中出现传输空隙后，按照考虑过去为发射台(MS)产生的功率控制指令所考虑的估计值(δ)来控制发射台(MS)的发射功率，其中根据一个参数求出估计值(δ)，该参数说明在求出该估计值(δ)时是否应当考虑相应的功率控制指令，
其特征在于，
把为求出估计值(δ)所采用的功率控制指令的参数设定为考虑引起在求出估计值(δ)时该功率控制指令的一个值，所述功率控制指令可能会导致发射台(MS)发射的功率达到或者超过或低于预定的极限值(Pmax、Pmin)。
2.如权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述估计值(δ)在时间点i按以下递归公式计算：
δi＝0.9375·δi-1-0.96875·TPCi·ΔTPC·k
式中δi-1表示时间点i-1时的功率估计值，TPCi表示发射台(MS)在时间点i接收的功率控制指令，ΔTPC表示用以调节发射台(MS)的发射功率的增量值，而k表示参数，和
其中对于可能导致发射台(MS)发射功率达到或者超过或低于预定的极限值(Pmax、Pmin)的功率控制指令的参数k被设定为k＝1。
3.如权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述无线电系统是移动无线电系统，尤其是UMTS移动无线电系统。
4.如以上权利要求之任一项所述的方法，
其特征在于，
所述估计值(δ)是功率控制估计值，其中，在出现传输空隙后，按照功率控制估计值调节发射台(MS)的发射功率。
5.用于无线电系统的发射装置，
其中把发射装置(MS)设计成：所述发射装置接收从该无线电系统另一个发射装置(BS)发射的功率控制指令，并且用之于控制本身的发射功率，和
其中，把发射装置(MS)设计成：在发射台(MS)与接收台(BS)之间或者接收台(BS)与发射台(MS)之间所限定的传输信道中出现传输空隙后，按照考虑过去为发射台(MS)产生的功率控制指令得到的估计值(δ)所述发射装置重新调节其发射功率的控制，其中按照指出在求出估计值(δ)时是否应当考虑相应的功率控制指令的参数(k)求出估计值(δ)，
其特征在于，
把发射装置(MS)设计成执行如权利要求1至4之一所述的方法。
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