CN1744456A

CN1744456A - 使用功率控制算法改进移动无线通信系统性能的方法

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Publication number: CN1744456A
Application number: CNA2005101030787A
Authority: CN
Inventors: 帕斯卡尔·阿金; 赛巴斯蒂恩·博克
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: AU776213B2; KR100737540B1; DE69914876T2; AU2522900A; DE69934209T2; EP1045528B1; DE69934209D1; US6337987B1; JP2000332681A; DE69914876D1; CN100525137C; ES2277416T3; KR20000071633A; ES2212840T3; EP1045528A1; CN1270453A; CN1744456B; JP3926965B2

Abstract

一种使用一功率控制算法改进移动无线通信系统性能的方法，所述方法主要包括：检测在传输中断之后传输重新开始(15)，根据上述检测，用至少一个被修改的参数在给定的持续时间上执行所述的功率控制算法(16、18)，确定所述至少一个被修改的参数和所述给定的持续时间以补偿所述传输中断对功率控制的影响。

Description

使用功率控制算法改进移动无线通信系统性能的方法

本发明一般地涉及移动无线通信系统。

本发明尤其涉及在这种系统中使用以(在服务质量、容量等方面)改进性能的功率控制技术，而不管用户的移动，即不管它们各自的位置相对于该系统中固定基础设施的连续变化。

本发明尤其适用于CDMA(“码分多址”)类型的移动无线通信系统。CDMA是一种多址技术，它能使多个用户使用不同的扩展码在相同的频率上同时工作。

众所周知，CDMA系统使用两种功率控制技术，所谓的开环功率控制技术和所谓的闭环功率控制技术(在下文也称作CLPC)。可以举上行链路传输方向即从MS(“移动站”)到BTS(“基站收发信机”)的例子来回忆起这些功率控制技术。在开环功率控制中，根据由此移动站从基站收发信机接收的功率来控制该移动站的发射功率。在CLPC中，根据如在此基站收发信机上所估计的该移动站与基站收发信机之间链路的传输质量来控制该移动站的发射功率。

移动站和基站收发信机之间链路的传输质量取决于接收信号功率与干扰功率之比，也称为SIR(信噪比)。当移动站的信噪比低时，或者当其它移动站的功率远高于其功率时，其性能显著地降低。CLPC算法能使每个用户的信噪比尽可能地保持为常数。

CLPC算法的原理在于基站收发信机定期估计从每个移动站接收到信号的信噪比，并比较该估计信噪比与一个目标信噪比(SIR_target)。如果估计信噪比低于目标信噪比，基站收发信机向移动站发送一个命令以便该移动站增加其发射功率。反之，基站收发信机向移动站发送一个命令以便该移动站降低其发射功率。由基站收发信机根据所需服务质量来选择该目标信噪比。

为了高效并尽可能准确地跟踪信噪比的变化，尤其在快速改变的环境中，CLPC必须速度快；例如，在诸如UMTS(“通用移动电信系统”)的第三代系统中，一般在一帧中的每一时隙向移动站发送功率控制命令(时隙是分组数据单元或在这种系统中所传输的帧中的基本时间单位，帧持续时间一般等于10毫秒，时隙持续时间等于帧持续时间的1/16)。

当前在移动通信系统中存在一些情况，在这些情况下必须短暂地中断传输。

例如，在CDMA系统中，可能短暂地中断从基站收发信机到移动站的下行链路传输，以允许该移动站在除该下行链路传输所用频率之外的其它频率上进行测量(特别是为了切换准备目的，尤其是频率间切换)。这样一种包括传输中断的传输模式在诸如UMTS的第三代系统中也被称作“时隙模式”。一个传输中断在一帧中可以持续多个时隙。在这些传输中断中，CLPC被中断。因此，基站收发信机并不向移动站发送任何功率控制命令，而来自该移动站的上行链路信号不再被控制功率。上行链路传输可能同时被中断，但在任一情况下，结果是CLPC的效率被显著地降低，并且系统的性能可能被严重恶化。

因此，需要尽可能地避免因这种传输中断而导致的这种性能的恶化。

注意到参考文献WO 9836508公开了用于DTX或间断传输的一种功率控制方法，其中功率控制命令根据DTX状态改变，具体是功率控制命令的频率在DTX状态中被降低。此外，在该参考文献中指出由于变慢的功率控制导致的错误可以通过增加功率控制的步长使其大于快速功率控制的步长来补偿。然而，在此参考文献中，在DTX状态中功率控制不被中断。回忆起DTX或中断传输模式是为了降低系统内干扰的一种传输模式，当没有要发送的信息时，例如当没有语音激活时，停止无线电信号的传输。

本发明的一个目的是使用一种功率控制算法来改进移动无线通信系统性能的一种方法，所述方法主要包括：

-检测在传输中断之后传输重新开始，

-根据上述检测，用至少一个被修改的参数在给定的持续时间上执行所述的功率控制算法，确定所述至少一个被修改的参数和所述给定的持续时间以便补偿所述传输中断对功率控制的影响。

根据本发明的另一个目的，所述至少一个参数是该算法的功率控制步长。

根据本发明的另一个目的，所述至少一个被修改的参数是一个被加大的功率控制步长。

根据本发明的另一个目的，所述至少一个被修改的参数和所述给定的持续时间具有预定值。

根据本发明的另一个目的，当符合一给定条件时确定所述给定的持续时间被通过。

根据本发明的另一个目的，根据使用所述至少一个被修改参数的连续功率控制结果来确定符合所述给定条件。

根据本发明的另一个目的，所述给定条件是用所述至少一个被修改的参数获得的两个连续功率控制命令相反。

根据本发明的另一个目的，根据在所述传输中断之前的一个周期内功率控制结果上的统计来确定所述至少一个被修改的参数和所述给定的持续时间。

根据本发明的另一个目的，在所述移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行所述功率控制。

根据本发明的另一个目的，在所述移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行所述功率控制。

根据本发明的另一个目的，所述移动无线通信系统是CDMA类型的。

本发明的另一个目的是用于执行这种方法的一种移动无线通信网络实体(具体例如基站收发信机)。

本发明的另一个目的是用于执行这种方法的一种移动站(MS)。

根据本发明的另一个目的，用于在所述上行链路传输方向上执行所述方法的一种移动无线通信网络实体，包括：

-用于执行根据所述方法修改的功率控制算法的装置，

-用于向一个移动站发送相应功率控制命令的装置。

根据本发明的另一个目的，用于在所述上行链路传输方向上执行所述方法的一种移动站，包括：

-用于根据所述方法从一个移动无线通信网络实体接收功率控制命令的装置。

-用于执行未根据所述方法修改的功率控制算法的装置，

-用于向移动站发送相应功率控制命令的装置。

-用于从移动无线通信网络接收功率控制命令并用于根据所述方法修改所述功率控制命令的装置。

根据本发明的另一个目的，用于在所述下行链路传输方向上执行所述方法的一种移动站，包括：

-用于执行根据所述方法修改的功率控制算法的装置，

-用于向移动无线网络实体发送相应功率控制命令的装置。

根据本发明的另一个目的，用于在所述下行链路传输方向上执行所述方法的一种移动无线通信网络实体，包括：

-用于根据所述方法从移动站接收功率控制命令的装置。

-用于执行未根据所述方法修改的功率控制算法的装置，

-用于向移动无线网络实体发送相应功率控制命令的装置。

-用于从移动站接收功率控制命令并用于根据所述方法修改所述功率控制命令的装置。

根据结合附图的下述说明，本发明的这些和其它目的将变得更加明显：

图1用于说明根据现有技术的CLPC算法；

图2用于说明被修改以包括根据本发明的方法的CLPC算法；

图3用于说明根据第一实施例在移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行根据本发明的一种方法，在移动网络实体中和在移动站中所需装置的类型；

图4用于说明根据第二实施例在移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行根据本发明的一种方法，在移动网络实体中和在移动站中所需装置的类型；

图5用于说明根据第一实施例在移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行根据本发明的一种方法，在移动网络实体中和在移动站中所需装置的类型；

图6用于说明根据第二实施例在移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行根据本发明的一种方法，在移动网络实体中和在移动站中所需装置的类型。

如图1所示，现在的CLPC算法在每个时间t_i上包括下述步骤：

在步骤10，基站收发信机估计在周期T内的平均接收信噪比SIR；

在步骤11，基站收发信机比较该信噪比与目标信噪比SIR_target；

如果在步骤12SIR＞SIR_target，基站收发信机向移动站发送一个“下调”功率控制命令，以便移动站将其功率降低δdB，其中δ是该算法的功率控制步长；

如果在步骤13SIR＜SIR_target，基站收发信机向移动站发送一个“上调”功率控制命令，以便移动站将其功率提高δdB。

如循环14所示，这以重复周期T被定期重复。

下面将说明修改这种CLPC算法使其包括下面将描述的根据本发明的一种方法的一个例子。然而，应注意到这个例子不是限制性的，本发明也可以被应用于其它算法的例子。

可以为图1和图2所共有的步骤用相同的参考标号表示。

在图2的例子中：

如果在步骤12SIR＞SIR_target，基站收发信机向移动站提供一个“下调”功率控制命令，以便该移动站将其功率降低δdB；

如果在步骤13SIR＜SIR_target，基站收发信机向移动站提供一个“上调”功率控制命令，以便移动站将其功率提高δdB。

此外，它在步骤15检测在传输中断周期Tint之后传输是否重新开始，并在传输重新开始的情况下，它在步骤16检测是否处于该中断周期Tint之后给定的持续时间T’之内，

如果在传输中断之后传输没有重新开始，或者如果它重新开始并且如果已经过持续时间T’，在步骤17用于移动站的功率控制步骤被设置为δ＝δ₁，其中δ₁对应于未修改的功率控制步长，

如果在传输中断之后传输重新开始，并且如果依然在持续时间T’之内，在步骤18用于移动站的功率控制步骤被设置为δ＝δ₂，其中δ₂对应于修改后的功率控制步长，尤其是一个被加大的功率控制步长，

在步骤19，如此确定的功率控制步长δ₁或δ₂与在步骤12或13提供的“上调”或“下调”功率控制命令相组合，以获得用于移动站的最终功率控制命令。

如循环14’所示，这以周期T被定期重复。

步骤15至19的部分或者全部可以在基站收发信机中，或者在移动站中执行，或者部分在基站收发信机和部分在移动站中执行。在移动站中执行这些步骤可以有利地避免增加发送给移动站的相应功率控制消息的长度。

可以根据各种可能性确定参数T’和δ₂。

在一种最简单的方法中，参数T’和δ₂可以具有预定值；例如在实践中已经发现值T’＝Tint和δ₂＝2δ₁较合适。

在一种更精确的方法中，例如当符合某一条件时可以确定持续时间T’已过，例如当用功率控制步骤δ₂获得的两个连续功率控制命令相反时(即一个是“上调”功率控制命令，另一个是“下调”功率控制命令)。

例如，还可以根据在所述传输中断之前一个传输周期上功率控制结果上的统计来确定参数参数T’和δ₂；例如如果在中断之前接收信号功率的变化最大，则T’和δ₂最大，反之亦然。

确定参数T’和δ₂的其它例子也是可能的；显然在此不可能给出这种可能性的一个完整的列表；要点在于确定所述至少一个被修改的参数(在这个例子中的δ₂)和所述的给定持续时间(在这个例子中的T’)以补偿所述传输中断对功率控制的影响。

此外，这也可以采用该算法的其它参数而不是其功率控制步长来获得，尽管后者在实践中可能是最感兴趣的参数。

此外，本发明应用于传输中断的任何情况，而与这些中断的原因(“时隙模式”、“DTX”模式等)无关。

本发明还应用于在任一传输方向(上行链路和下行链路)上执行的功率控制。

本发明目的还在于一个用于移动无线通信网络的实体(具体例如基站收发信机)，以及一个移动站(MS)，以便执行这种方法。

本发明可以用于上行链路传输方向(从移动站到基站收发信机)和下行链路传输方向(从基站收发信机到移动站)上的功率控制。

在上行链路方向上：

根据第一实施例，如图3所示并对应于例如在图2的例子中在基站收发信机中执行步骤15和19的情况：

一个移动无线通信网络实体，如40所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于根据从移动站接收的用S1表示的一个信号，执行根据这种方法修改的一种功率控制算法的装置41；

用于向一个移动站发送用C1表示的相应功率控制命令的装置42，

一个移动站，如43所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于从移动无线通信网络实体接收功率控制命令C1的装置，假设根据这种方法。

根据第二实施例，如图4所示并对应于例如在图2的例子中在移动站中执行步骤15和19的情况：

一个移动无线通信网络实体，如40’所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于根据从移动站接收的用S1表示的一个信号，执行未根据这种方法修改的一种功率控制算法的装置41’；

用于向一个移动站发送用C’1表示的相应功率控制命令的装置42’，

一个移动站，如43’所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于从移动无线通信网络实体接收功率控制命令C’1并用于根据这种方法修改所述功率控制命令的的装置44’。

在下行链路方向上：

根据第一实施例，如图5所示：

一个移动站，如45所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于根据从移动网络实体接收的用S2表示的信号，执行根据这种方法修改的一种功率控制算法的装置46；

用于向一个移动网络实体发送用C2表示的相应功率控制命令的装置47；

一个移动无线网络实体，如48所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于从一个移动站接收功率控制命令C2的装置，假设根据这种方法。

根据第二实施例，如图6所示：

一个移动站，如45’所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于根据从移动网络实体接收的用S2表示的信号，执行未根据这种方法修改的一种功率控制算法的装置46’；

用于向一个移动网络实体发送用C’2表示的相应功率控制命令的装置47’；

一个移动无线网络实体，如48’所示，主要包括，还包括其它典型装置(在此未提及但可以是典型的)：

用于从一个移动站接收功率控制命令C’2并用于根据这种方法修改所述功率控制命令的装置49’。

对于本领域的技术人员来说，诸如41、41’、44’、46、46’、49’的装置不需要比在它们的功能上所做的描述更加全面地公开。此外，诸如42、44、47、49或42’、44’、47’、49’的装置可以根据该类系统中的任一种信令程序或协议进行操作，因此，不需要比在它们的功能上所做的描述更加全面的公开。

Claims

1.一种用于在上行链路传输方向上使用功率控制算法改进移动无线通信系统性能的移动无线通信网络实体(40)，包括：

用于执行一个功率控制算法的装置(41)，

用于向一个移动站(43)发送相应功率控制命令(C1)的装置(42)，

所述用于一个执行功率控制算法的装置包括：

一装置，用于在传输中断之后传输重新开始时，以被修改的参数在一个给定的持续时间上执行所述的功率控制算法，确定所述被修改的参数和所述给定的持续时间以补偿所述传输中断对功率控制的影响。

2.根据权利要求1的移动无线通信网络实体，其中所述参数是该算法的功率控制步长。

3.根据权利要求2的移动无线通信网络实体，其中所述被修改的参数是一个被加大的功率控制步长。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求的移动无线通信网络实体，其中所述被修改的参数和所述给定的持续时间具有预定值。

5.根据权利要求1至3中任一权利要求的移动无线通信网络实体，其中当符合一给定条件时确定所述给定的持续时间被通过。

6.根据权利要求5的移动无线通信网络实体，其中根据使用所述被修改参数的连续功率控制结果来确定符合所述给定条件。

7.根据权利要求6的移动无线通信网络实体，其中所述给定条件是用所述被修改的参数获得的两个连续功率控制命令相反。

8.根据权利要求1至3中任一权利要求的移动无线通信网络实体，其中根据在所述传输中断之前一个周期的功率控制结果上的统计来确定所述被修改的参数和所述给定的持续时间。

9.根据权利要求1至3中任一权利要求的移动无线通信网络实体，其中在所述移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行所述功率控制。

10.根据权利要求1至3中任一权利要求的移动无线通信网络实体，其中在所述移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行所述功率控制。

11.根据权利要求1至3中任一权利要求的移动无线通信网络实体，其中所述移动无线通信系统是CDMA类型的。

12.一种用于在上行链路传输方向上使用功率控制算法改进移动无线通信系统性能的移动站(43’)，包括：

用于从移动无线通信网络实体(40’)接收功率控制命令(C’1)的装置(44’)，

用于执行一个功率控制算法的装置，

所述用于执行一个功率控制算法的装置包括：

13.根据权利要求12的移动站，其中所述参数是该算法的功率控制步长。

14.根据权利要求13的移动站，其中所述被修改的参数是一个被加大的功率控制步长。

15.根据权利要求12至14中任一权利要求的移动站，其中所述被修改的参数和所述给定的持续时间具有预定值。

16.根据权利要求12至14中任一权利要求的移动站，其中当符合一给定条件时确定所述给定的持续时间被通过。

17.根据权利要求16的移动站，其中根据使用所述被修改参数的连续功率控制结果来确定符合所述给定条件。

18.根据权利要求17的移动站，其中所述给定条件是用所述被修改的参数获得的两个连续功率控制命令相反。

19.根据权利要求12至14中任一权利要求的移动站，其中根据在所述传输中断之前一个周期的功率控制结果上的统计来确定所述被修改的参数和所述给定的持续时间。

20.根据权利要求12至14中任一权利要求的移动站，其中在所述移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行所述功率控制。

21.根据权利要求12至14中任一权利要求的移动站，其中在所述移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行所述功率控制。

22.根据权利要求12至14中任一权利要求的移动站，其中所述移动无线通信系统是CDMA类型的。

23.一种用于在下行链路传输方向上使用功率控制算法改进移动无线通信系统性能的移动站(45)，包括：

用于执行一个功率控制算法的装置(46)，

用于向移动无线网络实体(48)发送相应功率控制命令(C2)的装置(47)，

所述用于一个执行功率控制算法的装置包括：

24.根据权利要求23的移动站，其中所述参数是该算法的功率控制步长。

25.根据权利要求24的移动站，其中所述被修改的参数是一个被加大的功率控制步长。

26.根据权利要求23至25中任一权利要求的移动站，其中所述被修改的参数和所述给定的持续时间具有预定值。

27.根据权利要求23至25中任一权利要求的移动站，其中当符合一给定条件时确定所述给定的持续时间被通过。

28.根据权利要求27的移动站，其中根据使用所述被修改参数的连续功率控制结果来确定符合所述给定条件。

29.根据权利要求28的移动站，其中所述给定条件是用所述被修改的参数获得的两个连续功率控制命令相反。

30.根据权利要求23至25中任一权利要求的移动站，其中根据在所述传输中断之前一个周期的功率控制结果上的统计来确定所述被修改的参数和所述给定的持续时间。

31.根据权利要求23至25中任一权利要求的移动站，其中在所述移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行所述功率控制。

32.根据权利要求23至25中任一权利要求的移动站，其中在所述移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行所述功率控制。

33.根据权利要求23至25中任一权利要求的移动站，其中所述移动无线通信系统是CDMA类型的。

34.一种用于在下行链路传输方向上使用功率控制算法改进移动无线通信系统性能的移动网络实体(48’)，包括：

用于从一个移动站(45’)接收功率控制命令(C’2)的装置(49’)，

用于执行一个功率控制算法的装置，

所述用于执行一个功率控制算法的装置包括：

35.根据权利要求34的移动网络实体，其中所述参数是该算法的功率控制步长。

36.根据权利要求35的移动网络实体，其中所述被修改的参数是一个被加大的功率控制步长。

37.根据权利要求34至36中任一权利要求的移动网络实体，其中所述被修改的参数和所述给定的持续时间具有预定值。

38.根据权利要求34至36中任一权利要求的移动网络实体，其中当符合一给定条件时确定所述给定的持续时间被通过。

39.根据权利要求38的移动网络实体，其中根据使用所述被修改参数的连续功率控制结果来确定符合所述给定条件。

40.根据权利要求39的移动网络实体，其中所述给定条件是用所述被修改的参数获得的两个连续功率控制命令相反。

41.根据权利要求34至36中任一权利要求的移动网络实体，其中根据在所述传输中断之前一个周期的功率控制结果上的统计来确定所述被修改的参数和所述给定的持续时间。

42.根据权利要求34至36中任一权利要求的移动网络实体，其中在所述移动无线通信系统的上行链路传输方向上执行所述功率控制。

43.根据权利要求34至36中任一权利要求的移动网络实体，其中在所述移动无线通信系统的下行链路传输方向上执行所述功率控制。

44.根据权利要求34至36中任一权利要求的移动网络实体，其中所述移动无线通信系统是CDMA类型的。