CN1764081A - 一种功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率控制的方法，用于上行无线链路和下行无线链路的功率控制，使用该方法时，首先获得各个时隙的接收信噪比；然后，根据所述各个时隙的接收信噪比获得功率控制命令以及新的功率控制步长；最后根据所述功率控制命令和所述新的功率控制步长进行功率控制。在进行功率控制时，接收方根据各个时隙的接收信噪比之间的差异确定新的功率控制步长，使得功率控制步长能够根据不同的传播环境作相应的改变，从而使发射方在根据从接收方反馈的功率控制命令和新的功率控制步长进行功率调整时更加准确和可靠。

Description

一种功率控制的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及WCDMA蜂窝移动通信系统中的功率控制方法。

背景技术

在WCDMA系统中，需要严格控制功率的使用以实现无线资源的有效地利用。在功率控制中，一方面，提高某个移动台的发射功率能够改善该移动台的服务质量；另一方面，由于WCDMA系统的自干扰性，某个移动台的功率提高会导致其他移动台接收质量的降低，因此，功率的使用在WCDMA系统中存在矛盾的两个方面。因此，如何有效控制功率，在保证移动台要求的QoS(服务质量)的前提下，最大限度地降低发射功率，减少系统干扰从而增加系统容量，是WCDMA技术中的关键环节。

第三代移动通信3GPP标准中定义WCDMA系统基站和移动台之间采用闭环功率控制，上行专用信道和下行专用信道均采用闭环功率控制。功率控制调整的步长协议中规定的步长有0.5dB、1dB、2dB三种，现有技术中，步长通常采用1dB，其它两种作为可选项，具体采用哪种步长在无线链路建立时高层配置。

现有技术中WCDMA系统对于上行信道的功率控制的过程为：基站收到移动台发出的信号后，估算出该信号在接收端的信噪比(SIR)；然后，基站将这个信噪比和预先设定的目标信噪比(SIRtarget)相比较，如果接收信噪比小于目标信噪比，则通过下行专用控制信道通知移动台将发射功率提高一个功率控制步长；反之，如果接收信噪比大于目标信噪比，则通过下行专用控制信道通知移动台将发射功率减小一个功率控制步长。整个控制过程相当于一个负反馈过程，可以使接收到的信号信噪比在目标信噪比的附近上下波动。下行信道的快速功率控制过程与上行信道相同，只是出发点不同。上行信道的功率控制主要是为了克服远近效应。下行信道不存在远近效应的问题，采用功率控制是为了克服瑞利衰落和相邻小区的干扰。

但是，现有技术存在缺陷：由于移动通信无线传播环境本身具有复杂性(如密集城区环境，普通城区环境、郊区环境、农村环境、室内环境等)，而移动通信过程通常情况下是处于移动过程中的通信，会经过多个无线环境，如果采用固定的功率控制步长来进行功率控制，功率控制准确性将受到很大影响，无法实现信道衰落的抵消。现有技术的功率控制步长是信道建立时配置的，在整个通信过程中保持不变，直到本次通信结束，因此，当移动用户从一个无线环境移动到另一个环境时，现有技术不会相应的改变功率控制步长，从而无法正确控制功率，影响通信的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种功率控制的方法，使得在进行功率调整时，功率控制步长能够根据不同的传播环境作相应的改变，从而提高功率控制过程的准确性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种功率控制的方法，用于上行无线链路和下行无线链路的功率控制，包括步骤：

1)获得各个时隙的接收信噪比；

2)根据所述各个时隙的接收信噪比获得功率控制命令以及新的功率控制步长；

3)根据所述功率控制命令和所述新的功率控制步长进行功率控制。

其中，按照下述步骤确定所述新的功率控制步长：

接收方根据所述各个时隙的接收信噪比的比较值向发送方发送功率控制步长调整指示值；

发送方根据所述功率控制步长调整指示值获得新的功率控制步长。

其中，当所述比较值大于预定范围的最大值时，发送要求增大功率控制步长的功率控制步长调整指示值；

当所述比较值小于预定范围的最小值时，发送要求降低功率控制步长的功率控制步长调整指示值。

其中，发送方根据所述功率控制步长调整指示值在0号时隙计算所述新的功率控制步长。

其中，如果所述接收方为基站，则将对应的下行专用物理信道的14号时隙中传送功率控制命令的比特位传送所述功率控制步长调整指示值；

其中，所述14号时隙采用13号时隙的功率控制命令进行功率控制。

另外，如果所述接收方为移动台，则将对应的上行专用物理信道的0号时隙的传送功率控制命令的比特位传送所述功率控制步长调整指示值。

其中，所述0号时隙采用前一帧的14号时隙的功率控制命令进行功率控制。

其中，按照下述方法获得功率控制命令：如果所述接收信噪比大于预先设定的目标信噪比，则功率控制命令的值为0；反之，如果所述接收信噪比小于预先设定的目标信噪比，则功率控制命令的值为1。

其中，所述步骤3)按照下述方法进行功率控制：

如果所述功率控制命令的值为0，则将发射功率降低一个所述新的功率控制步长；

如果所述功率控制命令的值为1，则将发射功率增大一个所述新的功率控制步长。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在进行功率控制时，接收方根据各个时隙的接收信噪比之间的差异确定新的功率控制步长，使得功率控制步长能够根据不同的传播环境作相应的改变，从而使发射方在根据从接收方反馈的功率控制命令和新的功率控制步长进行功率调整时更加准确和可靠。

具体来讲，本发明中的发射方是通过接收方反馈的功率控制步长调整指示值获悉如何获得新的功率控制步长的信息的。所述指示值分为增大功率控制步长和降低功率控制步长两种指示状态，当各个时隙的接收信噪比之间差异较大时，接收方将增大功率控制步长的指示值发送给发射方，反之，发送降低功率控制步长的指示值。

附图说明

图1是下行专用物理信道的帧结构示意图；

图2是上行专用物理信道的帧结构示意图；

图3是本发明所述的上行链路功率控制的流程示意图；

图4是本发明所述的下行链路功率控制的流程示意图。

具体实施方式

本发明提出了根据移动台在通话过程中经历不同传播环境时信号强度的变化程度，来自适应调整功率控制步长的方案。通常情况下，对发射功率采用1dB的功率控制步长进行调整，本发明通过获得的接收信噪比SIRest的变化波动情况确定是否需要对功率控制步长进行调整：如果信号变化波动很大，表明移动通信环境比较恶劣，则采用2dB的功率控制步长实现功率控制，如果信号变化波动很小，表明移动通信环境比较好，则采用0.5dB的功率控制步长实现功率控制。本发明根据信号变化情况进行自适应的功率控制，提高了闭环功率控制的准确性。

本发明的关键是接收方物理层在每个无线时隙对接收到的信号通过估算获得接收信噪比SIR值，并根据所述SIR值的波动情况，获悉通信传播环境的好坏，从而判决应该如何对功率控制步长进行调整，然后通过物理层反馈给发送方，使其及时调整功率控制步长。利用本发明所述的功率控制方法进行功率控制时，首先接收方获得各个时隙的接收信噪比；然后根据所述各个时隙的接收信噪比获得功率控制命令；同时，根据所述各个时隙的接收信噪比差异获得新的功率控制步长；最后，根据所述功率控制命令和所述新的功率控制步长进行功率控制。

以下介绍本发明所述的功率控制方法中每个步骤涉及的工作原理。

第三代移动通信3GPP标准中定义WCDMA系统基站和移动台UE之间采用闭环功率控制，上行专用信道和下行专用信道均采用闭环功率控制。所谓闭环功率控制是对通信期间的上下行链路进行快速功率调整，以使链路的质量收敛于目标信噪比SIRtarget。整个调整过程如下所述：

接收方在收到发射方发出的信号后，估算出该信号在接收端的信噪比SIRest，然后，将其与预先设定的目标信噪比SIRtarget相比较，根据比较结果得出功率控制命令TPC：如果SIRest＞SIRtarget，则TPC命令＝0，即要求发射方降低发射功率；如果SIRest＜SIRtarget，则TPC命令＝1，即要求发射方提高发射功率；

为了获悉如何调整功率控制步长，接收方需要统计一个无线帧的所有时隙的接收信噪比SIRest的波动情况，具体来讲，如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值较大，则认为移动通信环境恶劣，接收方将反馈给发射方增大功率控制步长信息，反之，则认为移动通信环境较好，接收方将反馈降低功率控制步长信息给发射方。在本发明中，这个反馈过程是通过对现有物理信道帧结构的改变实现的，本发明在每一无线帧中携带了一个功率控制步长调整指示值，将功率控制步长调整信息传递给发射方，所述功率控制步长调整指示值分为增大功率控制步长和降低功率控制步长两种状态。

对于上行无线链路，NodeB侧物理层测量无线帧每个时隙的SIR情况，并产生功率控制步长调整指示PSI，通过在对应下行专用物理信道的步长指示域通知移动台UE，图1为所述下行专用物理信道的帧结构示意图，所述下行物理专用信道的每个无线帧包括15个时隙，编号为时隙0至时隙14，每个时隙分为专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH，其中，DPDCH传输N比特的数据，DPCCH传输的信号包括：导频信号Piolt、UE到基站的反馈信号FBI、传送格式指示比特TFCI和功率控制信息TPC。本发明中将下行专用物理信道无线帧的时隙号14的DPCCH信道中原来的TPC命令域改为步长指示域，用来发送PSI指令。UE侧在物理层接收到指示后，根据步长调整指示值调整功率控制步长。

对于下行无线链路，UE侧物理层测量无线帧每个时隙的SIR情况，并产生功率控制步长调整指示，通过在对应上行专用物理信道的步长指示域通知NodeB，图2为所述上行专用物理信道的帧结构示意图，所述DPCCH信道的每个无线帧包括15个时隙，编号为时隙0至时隙14，每个时隙分为专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH，其中，DPDCH传输N比特的数据，DPCCH传输的信号包括：导频信号Piolt、UE到基站的反馈信号FBI、传送格式指示比特TFCI和功率控制信息TPC。本发明中将上行专用物理信道无线帧的时隙号0的DPCCH信道中原来的TPC命令域改为步长指示域，用来发送PSI指令。NodeB侧在物理层接收到指示后，根据步长调整指示值进行控制功率步长。

当发送方计算出新的功率控制步长后，根据各个时隙反馈回的功率控制命令，结合新的功率调整步长对无线链路每个时隙的控制信道和数据信道调整一次发射功率。

本发明将对上行无线链路的功率控制过程作为第一实施例。图3为具体的流程示意图。

上行链路功率控制的基本过程如图3所示，此时接收方为基站，发射方为移动台。

基站估算出各个时隙接收信号的信噪比SIRest(步骤一)；

将各个时隙的SIRest分别和预先制定的目标信噪比SIRtarget相比较得出TPC命令(如果SIRest＞SIRtarget，则TPC命令＝0；如果SIRest＜SIRtarget，则TPC命令＝1)(步骤二)；

步骤三，统计一个无线帧所有时隙的SIRest，通过其波动情况产生功率控制步长调整指示值PSI，在本实施例中，假定出一种极限状态，即认为发射方的每一无线帧均有可能发生移动通信环境的改变，因此在每一无线帧均发送一个步长调整指示值PSI，如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值超过一个预定范围的最大值，则认为信道波动较大，所处移动环境恶劣，功率控制步长调整指示值PSI状态为增大功率控制步长；反之，如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值小于一个预定范围的最小值，则认为信道波动平缓，所处移动环境良好，功率控制步长调整指示值PSI状态为减小功率控制步长，这里预定范围的最大值以1.5dB为参考值，预定范围的最小值以0.5dB为最小值。

步骤四，对时隙号0到13的下行DPCCH信道上传送TPC命令给UE，时隙号14的下行专用物理控制信道传送PSI指示给UE；

移动台UE接收到TPC命令和PSI指示后，在上行无线链路的时隙号0通过步骤四所述的下行专用信道时隙号14的PSI值来重新计算功率控制步长(步骤五)。由于WCDMA移动通信基带处理如编译码、扩频等处理都是按照帧来统一控制的，而功率控制要求每个无线帧有统一的功率控制步长，因此为了便于控制，选择从时隙号0开始调整功率控制步长。

步骤六，根据新的功率控制步长和每个时隙TPC命令计算功率控制值，具体方法为：如果TPC＝0，则将原发射功率降低一个功率控制步长；如果TPC＝1，则将原发射功率提高一个功率步长。如前所述，TPC的值采用每个时隙各自返回的TPC值，由于时隙号14中的TPC值由PSI值所代替，因此，该时隙采用发射时间距离时隙14最近的时隙号13返回的TPC值进行功率控制；

步骤七，根据计算出的功率控制值，对上行链路的控制信道和数据信道的每个时隙调整一次发射功率。

另外，对于上述步骤三，也可以设定每隔几帧发送一次PSI命令，此时，如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值超过一个预定范围的最大值，则认为信道波动较大，所处移动环境恶劣，功率控制步长调整指示值PSI状态为增大功率控制步长；如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值小于一个预定范围的最小值，则认为信道波动平缓，所处移动环境良好，功率控制步长调整指示值PSI状态为减小功率控制步长；如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值介于所述最大值和最小值之间，则不发送PSI指示值，即保持原有的功率控制步长不变。这里预定范围的最大值以1.5dB为参考值，预定范围的最小值以0.5dB为最小值。此种情况下和现有技术的处理方法相同，在此不再赘述。

本发明将对下行无线链路的功率控制过程作为第二实施例。图4为具体的流程示意图。

终端估算出各个时隙接收信号的信噪比SIRest(步骤一)；

将各个时隙的SIRest分别和预先制定的目标信噪比SIRtarget相比较得出TPC命令(如果SIRest＞SIRtarget，则TPC命令＝0；如果SIRest＜SIRtarget，则TPC命令＝1)(步骤二)；

步骤三，统计一个无线帧所有时隙的SIRest，通过其波动情况产生功率控制步长调整指示值PSI，在本实施例中，假定出一种极限状态，即认为发射方的每一无线帧均有可能发生移动通信环境的改变，因此在每一无线帧均发送一个步长调整指示值PSI，如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值超过一个预定范围的最大值，则认为信道波动较大，所处移动环境恶劣，功率控制步长调整指示值PSI状态为增大功率控制步长；反之，如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值小于一个预定范围的最小值，则认为信道波动平缓，所处移动环境良好，功率控制步长调整指示值PSI状态为减小功率控制步长，这里预定范围的最大值以1.5dB为参考值，预定范围的最小值以0.5dB为最小值。；

步骤四，对时隙号1到14的上行DPCCH信道上传送TPC命令给基站，时隙号0传送PSI指示给基站；

基站接收到TPC命令和PSI指示后，在下行链路无线帧的时隙号0根据PSI指令计算新的功率控制步长(步骤五)，同样，由于WCDMA移动通信基带处理如编译码、扩频等处理都是按照帧来统一控制的，而功率控制要求每个无线帧有统一的功率控制步长，因此，为了便于控制，选择从时隙0开始调整功率控制步长。

步骤六，根据新的功率控制步长和每个时隙TPC命令计算功率控制值，具体方法为：如果TPC＝0，则将原发射功率降低一个功率控制步长；如果TPC＝1，则将原发射功率提高一个功率步长。如前所述，TPC的值采用每个时隙各自返回的TPC值，由于时隙0中的TPC值由PSI值所代替，因此，该时隙采用与其发送时间最为接近的前一无线帧的时隙14返回的TPC值；

步骤七，根据计算出的功率控制值，对上行链路的控制信道和数据信道的每个时隙调整一次发射功率。

另外，对于上述步骤三，同样也可以设定每隔几帧发送一次PSI命令，此时，如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值超过一个预定范围的最大值，则认为信道波动较大，所处移动环境恶劣，功率控制步长调整指示值PSI状态为增大功率控制步长；如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值小于一个预定范围的最小值，则认为信道波动平缓，所处移动环境良好，功率控制步长调整指示值PSI状态为减小功率控制步长；如果各个时隙的接收信噪比SIRest的差值介于所述最大值和最小值之间，则不发送PSI指示值，即保持原有的功率控制步长不变。这里预定范围的最大值以1.5dB为参考值，预定范围的最小值以0.5dB为最小值。此种情况下和现有技术的处理方法相同，在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种功率控制的方法，用于上行无线链路和下行无线链路的功率控制，其特征在于，包括步骤：

1)获得各个时隙的接收信噪比；

2)根据所述各个时隙的接收信噪比获得功率控制命令以及新的功率控制步长；

3)根据所述功率控制命令和所述新的功率控制步长进行功率控制。

2、根据权利要求1所述的功率控制的方法，其特征在于，按照下述步骤确定所述新的功率控制步长：

接收方根据所述各个时隙的接收信噪比的比较值向发送方发送功率控制步长调整指示值；

发送方根据所述功率控制步长调整指示值获得新的功率控制步长。

3、根据权利要求2所述的功率控制的方法，其特征在于：

当所述比较值大于预定范围的最大值时，发送要求增大功率控制步长的功率控制步长调整指示值；

当所述比较值小于预定范围的最小值时，发送要求降低功率控制步长的功率控制步长调整指示值。

4、根据权利要求2或3所述的功率控制的方法，其特征在于：发送方根据所述功率控制步长调整指示值在0号时隙计算所述新的功率控制步长。

5、根据权利要求4所述的功率控制的方法，其特征在于：如果所述接收方为基站，则将对应的下行专用物理信道的14号时隙中传送功率控制命令的比特位传送所述功率控制步长调整指示值。

6、根据权利要求5所述的功率控制的方法，其特征在于：所述14号时隙采用13号时隙的功率控制命令进行功率控制。

7、根据权利要求4所述的功率控制的方法，其特征在于：如果所述接收方为移动台，则将对应的上行专用物理信道的0号时隙的传送功率控制命令的比特位传送所述功率控制步长调整指示值。

8、根据权利要求7所述的功率控制的方法，其特征在于：所述0号时隙采用前一帧的14号时隙的功率控制命令进行功率控制。

9、根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，按照下述方法获得功率控制命令：如果所述接收信噪比大于预先设定的目标信噪比，则功率控制命令的值为0；反之，如果所述接收信噪比小于预先设定的目标信噪比，则功率控制命令的值为1。

10、根据权利要求9所述的功率控制方法，其特征在于，所述步骤3)按照下述方法进行功率控制：

如果所述功率控制命令的值为0，则将发射功率降低一个所述新的功率控制步长；

如果所述功率控制命令的值为1，则将发射功率增大一个所述新的功率控制步长。

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