CN1627655A - 一种实现外环功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及实现外环功率控制的方法，分别在一个或多个传输块周期内进行一次目标E_b/I_o的调整，包括：统计实际的BLER大小；将BLER与目标BLER比较：两者相等就不变，如果BLER大于目标BLER，增加一个步长step_up；如果BLER小于目标BLER，则减少一个步长step_down；最后根据比较的结果，改变外环控制的目标E_b/I_o。本发明综合考虑数据业务和语音业务，采取变步长的策略进行外环功率控制，在移动无线传输环境发生很大变化时，仍能满足链路误块率的质量要求。

Description

一种实现外环功率控制的方法

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)系统，特别是涉及一种CDMA系统中的功率控制方法。

背景技术

功率控制技术是码分多址系统的核心技术。码分多址系统是一个自扰系统，在同一频率上的所有移动用户占用相同带宽，由于不同用户距基站的距离不同，用户信号到达基站时的功率也不同；距离近的用户在基站的接收功率大，距离远的用户在基站的接收功率小，相互形成干扰。这种现象称为远近效应。传统的窄带码分多址系统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要相等才能正常解扩。功率控制就是为了克服“远近效应”，使系统既能维护高质量通信，又不至于对其他用户产生干扰。

功率控制分为前向功率控制和反向功率控制，在前向功率控制中，基站根据移动台向上传送的测量结果调整基站向每个移动台的发射功率，其目的是对路径衰落小的移动台分派较小的前向链路功率，而对那些远离基站的和误码率高的移动台分配较大的前向链路功率。

反向功率控制又可分为仅由移动终端参与的开环功率控制和移动终端、基站同时参与的闭环功率控制。反向开环功率控制是移动终端根据在小区中接受前向功率的变化，调节移动终端发射功率。它主要是为了补偿阴影、拐弯等效应，所以它需要有一个很大的动态范围；反向闭环功率控制则由基站对移动终端的开环功率作出估计后迅速做出纠正，调整移动终端发射机的功率，以使移动终端保持最理想的发射功率。对于下行链路的功率控制主要是用来减少对邻近小区的干扰。

外环功率控制是与闭环功率控制密切相关的控制环路。它根据各个单独的无线链路的需要来调整目标信噪比(SIR)的设置值，其目标是取得恒定的质量，该质量通常由特定的误比特率(BER)或误块率(BLER)来定义。一般来说，目标SIR值总是要考虑到最坏的情况，因此在其他的情况下无疑会造成很大的容量浪费。所以最好的策略是让目标SIR的设置值在最小值附近浮动，即随着移动速度和传播环境等条件的改变，目标SIR的设置值也将随着时间来改变。外环功率控制的实现一般是，给上行链路的每一个用户帧加上“帧可靠性指示器的标签。如果帧质量指示器显示传输质量在下降，RNC就命令基站把目标SIR设置值提高一定的值。

闭环功率控制的基本原理是由基站定时测量移动终端发射信号的信噪比，将该信噪比与给定的信噪比的门限值相比较，根据比较的结果，产生相应的功率控制命令，移动终端依据功率控制命令调整自己的发射功率，以使得到达基站的信号信噪比能逼近给定的信噪比的门限值。根据不同业务速率的不同的质量指标要求，对每一种业务的速率设置不同的最低所需的信噪比门限，一旦确定了业务类型，那么最低所需的信噪比门限也就随之确定了。

所谓误块率(Block Error Rate，BLER)是指：设定一个误块率的统计周期T，对传输块统计周期T内的误传输块进行统计，错误的传输块数与总块数相比就获得该用户的误块率。

第三代移动通信系统中有多种业务，而每种业务的传输速率和服务质量(QoS)要求也互不相同。因此其目标误块率BLER的值也是不同的。所以需要进行功率控制来满足不同业务的误块率指标要求。

实际上的移动无线传输环境是在不断地变化，移动终端的速度也在不断地变化，满足链路质量要求的最低信噪比门限必然会在一定范围内不断变化。由于很难确定信噪比门限与误块率之间的函数关系，且信噪比的测量值误差对控制精度也会产生一定的影响，因此，基于固定的信噪比门限的闭环功率控制难以保证链路质量要求。

现有技术中，通常的外环功率控制方法中，是采用升高或降低固定的步长来实现的。具体的方法如下：

BLER_tar为目标误块率，BLER为当前的误块率。当BLER＞BLER_tar时，就增加比特能量与干扰功率密度之比(E_b/I_o)目标的设定值，使之接近目标误块率；当BLER＜BLER_tar时，就减小E_b/I_o目标的设定值，使之回到目标误块率。升高或降低是通过事先设置好的某一固定或者某几个固定步长来实现的。

上述方法有着很大的缺点，不适合于第三代移动通信系统的外环功率控制。原因如下：如果对于不同的业务都采用同一种固定步长会造成资源的浪费，这对于资源有限的第三代移动通信系统会造成极其严重的后果。例如：如果所采用的步长过小，则控制精度高，但响应速度则跟不上信号的变化，会造成连续的误帧出现，造成很大的掉话率；如果所采用的步长过大，则响应速度快，但控制精度难以保证，会造成内环发射功率的浪费，很大程度上影响了容量。尤其对于速率较大发射功率高的数据业务，会对整个系统造成很严重的后果。因此不合适的步长会极大程度的影响系统的稳定性和系统的容量。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提出了一种实现外环功率控制的方法，该方法统计传输误块率，在每一个传输块时间间隔进行一次功率控制；本发明要解决的技术问题之二是提出了另一种实现外环功率控制的方法，该方法统计传输误块率，在多个(N个)传输块时间间隔进行一次功率控制；本发明综合考虑数据业务和语音业务，采取变步长的策略进行外环功率控制，在移动无线传输环境发生很大变化时，仍能满足链路误块率的质量要求。

按照本发明，上述目的是通过提供一种实现外环功率控制的方法实现的，所述的方法包括如下步骤：

设定误块率的统计周期，在接收到一个传输块后，统计实际的BLER大小；

将BLER与目标BLER比较：

当如果BLER大于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，增加一个步长step_up；

当BLER小于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，减少一个步长step_down；以及

根据比较的结果，改变外环控制的目标E_b/I_o。

按照本发明，本发明的另一目的，是通过提供一种实现外环功率控制的方法实现的，所述的方法包括如下步骤：

对N个传输块，设定误块率的统计周期；

接收一个传输块，统计接收该一个传输块后实际的BLER大小，将实际的BLER与目标BLER进行比较：

当BLER大于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，增加一个步长为step_up；

当BLER小于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，减少一个步长为step_down；

将步长增加值放入累加器中，累加值记做F，将计数器加1；

判断计数器的值是否等于N，如果不是等于N，则转步骤二；如果等于N，则令新目标E_b/I_o等于累加器中的累加值F加上原目标E_b/I_o；以及

输出产生的新目标E_b/I_o。

本发明适合于第三代移动通信系统的外环功率控制，由于本发明综合考虑了数据业务和语音业务，采取变步长的策略进行外环功率控制，兼顾了响应速度控制精度，当移动无线传输环境发生很大变化时，仍能满足链路误块率的质量要求。

通过后面的实施方式和附图的描述，本发明的其他目的和特征将变得更清楚。附图中相同的标号表示相同或相似的部件。

附图说明

在此引用并组成说明书一部分的附图示出了本发明的实施方式，并结合说明部分用于解释本发明的原理。

图1是本发明所述实现外环功率控制的方法的基本流程图；

图2是对每N个传输块调整一次的本发明所述方法的流程图；以及

图3是应用本发明所述方法进行功率控制的系统结构图。

具体实施方式

在本发明中，考虑到CDMA系统要支持多种业务，而每种业务的传输速率和服务质量(QoS)要求也互不相同，且不同业务的目标误码块(BLER)是不同的，因此在相同的环境下，就是相同统计的BLER的情况下，针对不同的业务，E_b/I_o目标值调整的步长也不同。由于数据业务出错后可以重发，而语音业务必须保证其服务质量。所以，在本发明中，考虑到业务的特性，设定了一个基准速率，用业务速率与该基准速率相比较，业务的速率越大，可供调整的步长与基准步长相比也就越小。针对数据业务，这种方法可以减小过大的调整步长而造成浪费发射功率的结果。对于高速率的数据业务，如果再浪费其发射功率，会对系统造成极大的恶果。这样可以分别保证数据业务和语音业务的要求，并且保证系统的稳定性。

如图1所示，本发明综合考虑数据业务和语音业务，提出了一种变步长外环功率控制的方法。在图1中，如果外环功控的目标E_b/I_o每一个传输块调整一次。具体步骤如下：

统计实际BLER的大小，并与目标BLER相比较；

根据比较的结果，来改变外环控制的目标E_b/I_o：

如果BLER＝BLER_tar，则目标E_b/I_o保持不变；

如果BLER＞BLER_tar，则目标E_b/I_o就上升一个步长step_up；

令 ${\mathrm{step}}_{\mathrm{up}}=k1[1-a(R-\frac{R_{\max }+R_{\min }}{2})],$

则目标值为，E_b/I_o(n+1)＝E_b/I_o(n)+step_up；

如果BLER＜BLER_tar，则目标E_b/I_o就下降一个步长step_down；

令 ${\mathrm{step}}_{\mathrm{down}}=k2[1-a\left(\frac{R_{\max }+R_{\min }}{2}\right)],$

则目标值为，E_b/I_o(n+1)＝E_b/I_o(n)-step_down；

且k2＞k1＞0；

其中，R为业务的速率，R_max和R_min为系统所允许的最大和最小的业务速率，是指所有业务速率所在的范围(9.6kbps，2Mbps)，并不是针对某一个业务而言。 为基准速率，相对于基准速率而言，它所对应的上升的步长为k1，下降的步长为k2，k1，k2也可以叫基准步长。a为一个常数。

本发明考虑到数据与语音业务的目标BLER不同，因此在相同统计的BLER的情况下，E_b/I_o目标值调整的步长不同。语音业务的目标BLER为1％，数据业务的目标BLER为5％。

k1、k2的值可以根据仿真来设定。而a的选择可以按照下列方法：

令 $A=[1-a(R-\frac{R_{\max }+R_{\min }}{2})];$

要保证A＞0，那么

则： $0<a<\frac{2}{R_{\max }-R_{\min }}.$

如图2所示，假设每N个传输块调整一次目标E_b/I_o，那么就需要一个累加器和计数器。把调整的步长存储到累加器中，计数器的值设为N，当计数器达到N时，累加器中的累加值作为调整的总步长。累加器中的累加值为N的上升或下降步长之和。

结合图2，在图2的外环功控算法模块中，把步长或者累加器中的累加值输入到算法模块中，经过计算，输出调整后的E_b/I_o目标设定值。

图3是应用本发明所述方法进行功率控制的系统结构图。在图3中，移动终端的信息数据经过信道编码后，进行扩频调制与成形滤波，然后经过衰落信道传输，经衰落信道传输的信息数据送入RAKE接收机，在RAKE接收机中，RAKE合并输出的最大合并比值送入解码器进行译码和送入SIR(信干比)估计单元进行信号与干扰之比的估计，解码器输出两部分数据，一部分解码数据比特；另一部分的误块率指示数据则送入外环功控算法模块，作为调整目标Eb/Io的依据。而估计的Eb/Io则是进行内环功控的依据，发射功率控制器(TPC处理)将估计的Eb/Io与一比较标准相比(比较标准由外环功控单元所采用的具体算法决定)，得到含有Eb/Io所需值的TPC命令，移动终端侧就可根据该TPC命令来调整其发射功率。

相信本发明的操作和结构通过上面的描述已经很清楚了。不脱离本发明的范围和构思可以做出许多其它改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施例，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种实现外环功率控制的方法，其特征在于，包括如下的步骤：

设定误块率的统计周期，在接收到一个传输块后，统计实际的BLER大小；

将BLER与目标BLER比较：

当如果BLER大于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，增加一个步长step_up；

当BLER小于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，减少一个步长step_down；

根据比较的结果，改变外环控制的目标E_b/I_o。

2.根据权利要求1所述的实现外环功率控制的方法，其特征在于，所述步长step_up为： ${\mathrm{steup}}_{\mathrm{up}}=k1\&lsqb;1-a(R-\frac{R_{\max }+R_{\min }}{2})\&rsqb;$

则新的目标E_b/I_o为：E_b/I_o(n+1)＝E_b/I_o(n)+step_up

其中：

R为业务的速率，R_max和R_min为系统所允许的最大和最小的业务速率，a为一个常数，k1根据仿真来设定。

3.根据权利要求1所述的实现外环功率控制的方法，其特征在于，所述步长step_down为 ${\mathrm{step}}_{\mathrm{down}}=k2\&lsqb;1-a(R-\frac{R_{\max }+R_{\min }}{2})\&rsqb;,$

则新的目标值E_b/I_o为：E_b/I_o(n+1)＝E_b/I_o(n)-step_down；

其中：

R为业务的速率，R_max和R_min为系统所允许的最大和最小的业务速率，a为一个常数，k2根据仿真来设定。

4.根据权利要求2或3所述的实现外环功率控制的方法，其特征在于，

所述a的取值范围为： $0<a<\frac{2}{R_{\max }-R_{\min }}.$

5.一种实现外环功率控制的方法，在外环功率控制算法模块中，设置累加器和计数器，所述累加器和计数器的初始值均为零，其特征在于，包括如下步骤：

对N个传输块，设定误块率的统计周期；

接收一个传输块，统计接收该一个传输块后实际的BLER大小，将实际的BLER与目标BLER进行比较：

当BLER大于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，增加一个步长为step_up；

当BLER小于目标BLER，则在原目标E_b/I_o基础上，减少一个步长为step_down；

将步长增加值放入累加器中，累加值记做F，将计数器加1；

判断计数器的值是否等于N，如果不是等于N，则转步骤二；如果等于N，则令新目标E_b/I_o等于累加器中的累加值F加上原目标E_b/I_o；以及

输出产生的新目标E_b/I_o。

6.根据权利要求5所述的实现外环功率控制的方法，其特征在于，所述步长step_up为： ${\mathrm{step}}_{\mathrm{up}}=k1\&lsqb;1-a(R-\frac{R_{\max }+R_{\min }}{2})\&rsqb;$

R为业务的速率，R_max和R_min为系统所允许的最大和最小的业务速率，a为一个常数，k1根据仿真来设定。

7.根据权利要求5所述的实现外环功率控制的方法，其特征在于，所述步长step_down为 ${\mathrm{step}}_{\mathrm{down}}=k2\&lsqb;1-a(R-\frac{R_{\max }+R_{\min }}{2})\&rsqb;,$

其中：

R为业务的速率，R_max和R_min为系统所允许的最大和最小的业务速率，a为一个常数，k2根据仿真来设定。

8.根据权利要求6或7所述的实现外环功率控制的方法，其特征在于，

所述a的取值范围为： $0<a<\frac{2}{R_{\max }-R_{\min }}.$

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