CN1665158A - Wcdma系统中发射功率控制指令信号的功率偏置控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及宽带码分多址移动通信系统中无线网络控制器所执行的发射功率控制指令信号功率偏置的控制方法，该方法根据基站对所接收的来自移动台的每一个传输数据块的循环冗余校验结果和预定的误块率目标值，并根据用户所使用的不同业务质量要求，有针对性地控制基站对移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置，从而既保证系统的上行链路业务质量，又可以避免过多的功率偏置调整对整个系统负面影响。

Description

WCDMA系统中发射功率控制指令信号的功率偏置控制方法

技术领域

本发明属于移动通信领域的下行信号功率控制方法，具体涉及宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统中无线网络控制器(RNC)所执行的发射功率控制指令信号功率偏置的控制方法。

背景技术

WCDMA系统是一种以扩频通信为基础的调制和多址接入技术，它包括移动台、无线接入网(RAN)和核心网(CN)三大部分，RAN主要由基站(NodeB)与无线网络控制器(RNC)组成，每个RNC需要对多个基站进行控制。在WCDMA通信系统中，为了减小干扰，最大化系统容量，应在满足一定业务质量(QoS)的条件下，使基站和移动台的发射功率最小。因此，在WCDMA系统中对功率进行控制是必需的。

在WCDMA系统采用了上行闭环功率控制方法：基站定期测量移动台发射来的信号的信干比(Signal to Interference，SIR)，然后将该测量值与给定的信干比目标值进行比较，然后根据比较结果生成发射功率控制指令(Transmission Power Control Command，TPCCommand)，并把发射功率控制指令发送到移动台；移动台根据发射功率控制指令调整自己的发射功率，以便到达基站的信号的信干比能够逼近信干比目标值。上行闭环功控过程中产生的发射功率控制指令信号如果不能准确地送达移动台，也会导致移动台不能及时地随着无线环境的变化而调整其发射功率。

在上述功率控制方法中，一个重要的步骤是保证发射功率控制指令信号能够正确地被移动台接收。因此，准确地设置由基站发射给移动台的发射功率控制指令信号的发射功率是非常必要的。在WCDMA系统中，发射功率控制指令和下行数据部分使用相同的频率发射，但是发射功率控制指令信号的发射功率应当高于下行数据部分信号的发射功率，从而保证基站发给移动台的功率控制指令能够由移动台高质量地接收。其中，发射功率控制指令信号的发射功率比下行数据部分信号的发射功率高的部分被称为发射功率控制指令信号功率偏置(TPCCommand Power Offset，PO2)。毫无疑问，发射功率控制指令信号的功率偏置值太高增加系统干扰，导致系统容量下降，太低不能把功率控制指令正确地发送到移动台，导致其错误地调整其发射功率。因此，需要一种在WCDMA系统中有效地控制基站发送给移动台的发射功率控制信号的功率偏置的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种WCDMA系统发射功率控制指令信号功率偏置的控制方法。

本发明的基本原理如下：在无线网络控制器中，根据基站对所接收的来自移动台的每一个传输数据块的循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)结果和预定的误块率(BlockError Rate)目标值自适应地调整发射功率控制指令信号的功率偏置值，以保证基站能够正确地将功率控制指令发送到移动台。由于发射功率控制指令信号的发射功率设置是通过指定与相同频率物理信道中数据部分信号功率的偏置来实现的，因此对发射功率控制指令信号的发射功率的控制，实际上就是对发射功率控制指令信号功率偏置的控制。如果一段较长时间内上行链路的质量都很好，则可以说明在这段时间内移动台正确接收到了发射功率控制指令，此时可以尝试着降低发射功率控制指令信号的发射功率，也就是减小发射功率控制指令信号的功率偏置值。如果一段较长时间内上行链路的质量不好，则可以说明在这段时间内移动台未能正确接收到发射功率控制指令，此时应该尝试着增加发射功率控制指令信号的发射功率，也就是加大发射功率控制指令信号的功率偏置值。在WCDM系统中，上行链路数据以数据块为单位进行发送，对于上行链路质量的评价，首先由基站对所接收来自移动台的传输数据块进行循环冗余校验，如校验结果正确则将结果设置为0，如校验结果错误则认为该传输数据块错误并将结果设置为1，然后将对数据块校验的结果发送给无线网络控制器。无线网络控制器在一定时间段内统计数据块的误块率数值，该误块率高于某个预定值则认为上行链路质量不好，如果误块率低于预定数值则认为上行链路质量正常。由于WCDMA系统为用户提供不同的业务，各个业务所要求的业务质量不同，因此对不同业务在进行上行链路质量判断时所采用的标准也不同。具体地，对于要求高质量的数据业务，误块率目标值为0.001，即实际误块率不得超过该目标值，而对于普通的话音业务，误块率目标值0.01。根据WCDMA协议规定，发射功率控制指令信号的功率偏置上、下限为6dB和0dB，在该上、下限范围内，划分24个功率偏置调整步长，则每个功率偏置的调整步长为0.25dB，以符号PO2Step表示。由于WCDMA系统要求发射功率尽可能平滑改变，因此本发明的方法所采用的功率偏置调整上、下限为3db和0dB。

根据以上原理，本发明的方法在确定一定周期内上行链路质量不好情况下，将提高基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置一个功率偏置步长，然后在下一个周期继续评价上行链路质量，确定进一步的功率偏置控制方向。同样地，本发明的方法在确定一定周期内上行链路质量良好情况下，将降低基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置一个功率偏置步长，然后在下一个周期继续评价上行链路质量，确定进一步的功率偏置控制方向。本发明的方法在确定一定周期内上行链路质量一般的情况下，将保持基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置，然后在下一个周期继续评价上行链路质量，确定进一步的功率偏置控制方向。

本发明的WCDMA系统功率控制指令信号功率偏置控制方法，包括步骤：

无线网络控制器设置发射功率控制指令信号功率偏置值的上下限和调整步长，并传输给基站；无线网络控制器根据移动台所使用业务的质量要求设置误块率目标值、上行业务质量评估周期和发射功率控制指令信号功率偏置控制周期，发射功率控制指令信号功率偏置控制周期为上行业务质量评估周期的整数M倍；

在每一个上行业务质量评估周期内，基站对所接收的上行链路数据块进行循环冗余校验，并将校验结果传送给无线网络控制器，由无线网络控制器计算每个上行业务质量评估周期的误块率；

在每一个发射功率控制指令信号功率偏置控制周期内，根据此周期内的上行链路业务质量选择发射功率控制指令信号的功率偏置值；当此周期内的M个上行业务质量评估周期所计算的M个误块率均低于用户所使用业务的误块率目标值，则判定上行链路业务质量良好，将基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置降低一个功率偏置步长；当此周期内的M个上行业务质量评估周期所计算的M个误块率均高于用户所使用业务的误块率目标值，则判定上行链路业务质量较差，将基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置提高一个功率偏置步长；当此周期内的M个上行业务质量评估周期所计算的M个误块率一部分低于用户所使用业务的误块率目标值，而另一部分高于用户所使用业务的误块率目标值，则判定上行链路业务质量一般，将基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置保持原来的水平；将功率偏置提高一个步长、降低一个步长或保持原有水平，均由无线网络控制器控制基站具体执行。

本发明的上述功率偏置控制方法，所设置发射功率控制指令信号功率偏置值的上、下限为3dB和0dB，设置的调整步长为0.25Db。

本发明的上述功率偏置控制方法，对于高质量的数据业务，误块率目标值设置为0.001，上行链路质量评估周期设置为40秒，M选择为3。

本发明的上述功率偏置控制方法，对于一般的话音业务，误块率目标值设置为0.01，上行链路质量评估周期设置为4秒，M选择为5。

采用本发明的WCDMA系统中发射功率控制指令信号的功率偏置控制方法，可以根据用户所使用的不同业务，有针对性地控制基站对移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置，从而保证系统的上行链路业务质量，又可以避免过多的功率偏置调整对整个系统负面影响。

附图说明

图1是执行本发明的WCDMA系统发射功率控制指令信号的功率偏置控制方法的系统结构示意图。

图2是本发明的WCDMA系统的发射功率控制指令信号的功率偏置控制方法的基本步骤示意图。

具体实施方式

下面将参照本发明的一个实施例及其附图详细描述本发明。

图1展示了采用本发明的WCDMA系统的发射功率控制指令功率偏置控制方法的系统结构图。如图1所示，本发明所述的WCDMA系统执行发射功率控制指令信号功率偏置控制时至少涉及一个移动台120、一个基站110和一个无线网络控制器100。基站110测量移动台120发送来的信号的信干比(SIR)和对每一个传输块进行循环冗余校验(CRC)，将每一个传输数据块及其CRC校验结果送至无线网络控制器110。无线网络控制器100根据这些传输块的CRC校验结果计算误块率(BLER)，根据BLER值与误块率目标值(BLER_target)来计算得到发射功率控制指令信号的功率偏置值，然后将发射功率控制指令信号的功率偏置发往基站110。基站110根据无线网络控制器送来的发射功率控制指令信号的功率偏置确定发射功率控制指令信号的发射功率，然后以这个功率将发射功率控制指令信号发送给移动台120。移动台120接收从基站发送来的发射功率控制指令，并根据发射功率控制指令调整其发送功率。

如图1所示，WCDMA系统包括一个无线网络控制器100、一个基站110和一个移动台120，其中的基站控制器100和基站110相连接、移动台120和基站110相连接，移动台120可以在系统的不同小区范围内以可变速度移动。

移动台120中传输数据块发送有关的部分是发射功率控制指令处理单元121和发射功率调整单元123。发射功率控制指令处理单元121接收来自基站110的发射功率控制指令117，该指令117的数值可以为1或-1，相应地发射功率控制指令处理单元121生成发射功率调整步长122为Δ_TPC或-Δ_TPC，并将功率调整步长通知发射功率调整单元123，发射功率调整单元123根据功率调整步长的值调整移动台的发射功率，并以此调整后的发射功率，将数据块传输给基站110。

基站110中与发射功率控制指令信号功率偏置控制有关的部分是传输数据块循环冗余校验单元111、信干比测量单元113、发射功率控制指令生成单元115和发射功率控制指令发送单元117。其中，信干比测量单元113测量从移动台120接收到的信号120的信干比114，并将其发送到发射功率控制指令生成单元115，发射功率控制指令生成单元115比较信干比测量单元113送来的信干比114和无线网络控制100送来的信干比目标值102，然后根据以下原则生成发射功率控制指令116：如果信干比114小于信干比目标值102，则发射功率控制指令的值为1；如果信干比114大于或等于信干比目标值102，则发射功率控制指令的值为-1。发射功率控制指令生成单元115将按照上述原则生成的发射功率控制指令116发送到发射功率控制指令发送单元117。发射功率控制指令发送单元117根据无线网络控制器100发来的发射功率控制指令功率偏置值101所指定的发射功率，将发射功率控制指令116发送到移动台120。基站内传输数据块循环冗余校验单元111对来自移动台120发送来的传输数据块124进行传输数据块循环冗余校验，校验正确则将该传输数据块的循环冗余校验结果置为0，传输数据块校验错误则结果置为1。最后传输块循环冗余校验单元111将传输数据块循环冗余校验结果112发送到无线网络控制器100。

无线网络控制器100中与发射功率控制指令信号的功率偏置控制有关的部分是误块率计算单元102和发射功率控制指令功率偏置控制单元103。误块率计算单元102根据基站110送来的传输块循环冗余校验结果112计算出一段时期内循环冗余校验结果为1的传输块占收到的传输块总数的比值，并将该比值104送至发射功率控制指令功率偏置控制单元103。发射功率控制指令功率偏置控制单元103根据误块率104、预先定义的误块率目标值105、预先定义的发射功率控制指令功率偏置值的上、下限106和调整步长107、上行业务质量评估周期108和发射功率控制指令功率偏置控制周期109，按照本发明的方法计算发射功率控制指令信号的功率偏置值101，然后将其送至基站110的发射功率控制指令发送单元117。

在采用本发明的方法时，误块率目标值105的值是由具体业务的质量要求来决定的。通常，普通语音业务的误块率目标值是0.01，高质量数据业务的误块率目标值是0.001。此外，在业务的传输过程中，根据网络当前的负载情况，误块率目标值105可以动态调整，即在网络负载较重时可以适当增大误块率目标值105，在网络负载较轻时可以适当减小误块率目标值105。

发射功率控制指令功率偏置的上下限106和调整步长107符合协议要求即可，一般设置为上下限为3dB和0dB，步长为0.25dB。此外，在业务传输过程中，也可以根据网络当前的负载情况、特定小区的无线传播环境和业务分布状况，发射功率控制指令功率偏置的上下限106和调整步长107也是可以动态调整的。

上行业务质量评估周期108和发射功率控制指令功率偏置控制周期109是由具体业务的类型和质量要求来决定的。很显然，对于WCDMA网络支持的高质量业务，通常要求BLER小于0.001，发生块校验错误是非常稀少的。对于要求BLER为0.001且一个数据块的传输时间为40ms的业务，发生一个数据块校验错误的平均时间应当为是40毫秒/0.001＝40秒。相应地，上行业务质量评估周期108应该大于40s，才能保证业务质量评估的有效性。此外，还得满足发射功率控制指令功率偏置控制周期109是上行业务质量评估周期108的整数倍。

图2为本发明的WCDMA系统的发射功率控制指令信号功率偏置控制方法的基本步骤。本发明的方法开始于步骤200，为发射功率控制指令功率偏置控制单元103完成一些初始化工作。首先，确定误块率目标值。误块率目标值是由具体业务的质量要求和当前网络负载情况综合决定的，语音业务的的误块率目标值设置为0.01、高质量数据业务的误块率目标值设置为0.001。然后，设置发射功率控制指令功率偏置的上下限和调整步长。根据WCDMA协议，发射功率控制指令功率偏置的上限和下限分别是24和0，分别对应6dB和0dB，对应地发射功率控制指令功率偏置的调整步长为0.25dB，记为PO2Step。实际上，对于WCDMA系统，一般要求功率能够平滑变化，因此本发明采用适当减小的发射功率控制指令功率偏置的上限，取12即3dB就可以。最后，设置上行业务质量评估周期和发射功率控制指令功率偏置控制周期。语音业务在提供所需质量情况下其典型的误块率是1％，非实时分组数据业务在重传之前误块率可以达到10％～20％，而高质量业务通常要求误块率小于0.001。相应地，在这些不同质量要求的业务的传输过程中，发生错误的平均时间也不一样，对应地，上行业务质量评估周期和发射功率控制指令功率偏置控制周期也应有所不同，至少应该保证在一个上行业务质量评估周期中能够反映网络业务质量的平均值。考虑上行外环功率控制可能存在的误差和迟滞，发射功率控制指令功率偏置控制周期应该更长，使得可以在一段更长时间内观察业务质量，从而尽量减少上行外环功率控制对业务质量的影响。此外，为了便于计算，还要求发射功率控制指令功率偏置控制周期是上行业务质量评估周期的整数倍。本发明的方法对于高质量的数据业务，设置上行业务质量评估周期为40秒，发射功率控制指令功率偏置控制周期为上行业务质量评估周期的3倍，即120秒。本发明的方法对于一般的话音业务，设置上行业务质量评估周期为4秒，发射功率控制指令功率偏置控制周期为上行业务质量评估周期的5倍，即20秒。

在步骤210中，在第i个上行业务质量评估周期内，无线网络控制器接收到总共N_total(i)个传输数据块，其中共有N_error(i)个传输数据块为CRC校验错误，则计算误块率BLER_meas(i)如下：

${\mathrm{BLER}}_{\mathrm{meas}}\left(i\right)=\frac{N_{\mathrm{error}}\left(i\right)}{N_{\mathrm{total}}\left(i\right)},$

则得到本上行链路质量评估周期内评估值ULQ(i)，具体计算如下：

$\mathrm{ULQ}\left(i\right)={\log }_{10}\left(\frac{{\mathrm{BLER}}_{\mathrm{meas}}\left(i\right)}{{\mathrm{BLER}}_{t\arg \mathrm{et}}}\right)$

在步骤220中，假定在第J个发射功率控制指令功率偏置控制周期中完成了M次误块率计算，得到的上行链路质量评估值分别为：ULQ(1)、ULQ(2)、……、ULQ(M)，按照如下规则计算本次调整周期的发射功率控制指令的功率偏置值PO2(j)：

如果ULQ(1)、ULQ(2)、……、ULQ(M)都小于0，则PO2(j)＝PO2(j-1)-PO2Step。如果PO2(j)小于发射功率控制指令功率偏置的下限，则PO2(j)等于发射功率控制指令功率偏置的下限。其中，PO2(j-1)是指在第j-1个发射功率控制指令功率偏置控制周期中计算得到的发射功率控制指令的功率偏置值。

如果ULQ(1)、ULQ(2)、……、ULQ(M)都大于0，则PO2(j)＝PO2(j-1)+PO2Step。如果PO2(j)大于发射功率控制指令功率偏置的上限，则PO2(j)等于发射功率控制指令功率偏置的上限。

如果ULQ(1)、ULQ(2)、……、ULQ(M)一部分大于0而另一部分小于0，则PO2(j)＝PO2(j-1)。

以高质量的数据业务为例，如果在120秒内测量出的3个上行业务质量评估周期的评估值为0、0、0，则将发射功率控制指令信号的功率偏置降低0.25dB，但不得低于下限0dB；如果评估值为1、1、1，则将功率偏置提高0.25dB，但不得高于上限3dB；如果评估值为0、1、0，则保持当前的功率偏置。

以一般话音业务为例，如果在20秒内测量出的5个上行业务质量评估周期的评估值为0、0、0、0、0，则将发射功率控制指令信号的功率偏置降低0.25dB，但不得低于下限0dB；如果评估值为1、1、1、1、1，则将功率偏置提高0.25dB，但不得高于上限3dB；如果评估值为0、1、0、0、1，则保持当前的功率偏置。

Claims (4)

1.一种WCDMA系统功率控制指令信号功率偏置控制方法，包括步骤：

无线网络控制器设置发射功率控制指令信号功率偏置值的上下限和调整步长，并传输给基站；无线网络控制器根据移动台所使用业务的质量要求设置误块率目标值、上行业务质量评估周期和发射功率控制指令信号功率偏置控制周期，发射功率控制指令信号功率偏置控制周期为上行业务质量评估周期的整数M倍；

在每一个上行业务质量评估周期内，基站对所接收的上行链路数据块进行循环冗余校验，并将校验结果传送给无线网络控制器，由无线网络控制器计算每个上行业务质量评估周期的误块率；

在每一个发射功率控制指令信号功率偏置控制周期内，根据此周期内的上行链路业务质量选择发射功率控制指令信号的功率偏置值；当此周期内的M个上行业务质量评估周期所计算的M个误块率均低于用户所使用业务的误块率目标值，则判定上行链路业务质量良好，将基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置降低一个功率偏置步长；当此周期内的M个上行业务质量评估周期所计算的M个误块率均高于用户所使用业务的误块率目标值，则判定上行链路业务质量较差，将基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置提高一个功率偏置步长；当此周期内的M个上行业务质量评估周期所计算的M个误块率一部分低于用户所使用业务的误块率目标值，而另一部分高于用户所使用业务的误块率目标值，则判定上行链路业务质量一般，将基站发送给移动台的发射功率控制指令信号的功率偏置保持原来的水平；将功率偏置提高一个步长、降低一个步长或保持原有水平，均由无线网络控制器控制基站具体执行。

2.根据权利要求1所述的功率偏置控制方法，所设置发射功率控制指令信号功率偏置值的上、下限分别为3dB和0dB，设置的调整步长为0.25dB，在提高或降低功率偏置步骤中，最后获得的功率偏置不得超出该上、下限所限定的范围。

3.根据权利要求1所述的功率偏置控制方法，对于高质量的数据业务，误块率目标值设置为0.001，上行链路质量评估周期设置为40秒，M选择为3。

4.根据权利要求1所述的功率偏置控制方法，对于一般的话音业务，误块率目标值设置为0.01，上行链路质量评估周期设置为4秒，M选择为5。

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