CN1838553B - 一种移动通讯系统中实现上行外环功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通讯系统中实现上行外环功控的方法，其特征在于，该方法预先在基站中确定并存储目标信噪比SIR的取值范围，包括：A、基站接收无线网络控制器RNC最近下发的目标SIR；B、基站判断所述RNC最近下发的目标SIR值是否在所存储的目标SIR的取值范围之内，如果是，则所述RNC最近下发的目标SIR作为上行外环功控的最终目标SIR；否则，选择所述目标SIR取值范围的边界值作为上行外环功控的最终目标SIR。本发明可防止上行外环功控的最终目标SIR控制得过高或者过低，从而提高通讯质量和系统性能。

Description

一种移动通讯系统中实现上行外环功率控制的方法

技术领域

本发明涉及移动通讯系统的功率控制技术，尤其涉及一种在宽带码分多址(WCDMA)通讯系统中实现上行外环功率控制的方法。

背景技术

在目前的无线通讯系统，尤其是WCDMA系统中，功率控制是关键技术之一。功率控制简称功控，功控可以分两大类：内环功控和外环功控。其中，内环功控的主要作用是通过控制物理信道的发射功率使接收信干比(SIR，Signal-to-Interference Ratio)收敛于目标SIR；外环功控是动态地调整内环功控的目标SIR，使通信质量始终满足要求，即达到规定的误块率(BLER，Block Error Ratio)、误帧率(FER，Frame Error Ratio)或误比特率(BER，Bit Error Ratio)。

之所以需要通过外环功控调整目标SIR，是由于无线信道的复杂性，仅根据SIR值进行功率控制并不能真正反应链路质量。比如：对于静止用户、移动速率为3kM/H的低速用户和移动速率为50kM/H的高速用户来说，在保证相同BLER/FER/BER的基础上，对SIR的要求是不同的。然而最终的通信质量是通过BLER/FER/BER衡量，而BLER/FER/BER与接收端信号的SIR是有关系的，SIR越好，BLER越低。因此有必要根据实际的FER/BLER/BER值动态地调整目标SIR。在上行外环功控中，所述的接收端是指基站(NodeB)。

现有技术中，通讯系统的上行外环功控主要在无线网络控制器(RNC)中进行，图1为RNC实现上行外环功率控制的基本结构图。如图1所示，在RNC上预先存储上行的目标BLER/FER/BER值、目标SIR、以及BLER/FER/BER差值与目标SIR差值的映射关系。RNC开始上行外环功控后，首先测量BLER/FER/BER，即接收并确定NodeB动态上报的BLER测量值；然后确定BLER/FER/BER测量值与目标BLER/FER/BER的差值；接着根据BLER/FER/BER差值与目标SIR差值的映射关系确定目标SIR差值，例如：如果BLER/FER/BER测量值与目标BLER的差值大于0，则目标SIR差值为预先确定的正向步长，如果BLER测量值与目标BLER的差值小于0，则目标SIR差值为预先确定的负向步长；最后根据目标SIR差值修正目标SIR，例如，如果目标SIR差值为预先确定的正向步长，提高目标SIR一个事先确定的步长，如果目标SIR差值为预先确定的负向步长，则降低目标SIR一个事先确定的步长。另外，在修正目标SIR的过程中，不能超出目标SIR的正常取值范围。上行功控中，目标SIR的取值范围可参考3GPP TS 25.433协议，其取值范围为-8.2dB～17.3DB。

所述在RNC中预先存储的目标SIR由业务质量的基本要求确定。为了满足业务质量的基本要求，需要达到一定的服务质量(QOS)，即上行BLER/FER/BER需达到一定的要求。与之对应，上行接收端，即基站的比特能量与干扰功率谱密度之比E_b/N₀需满足一定的要求。E_b/N₀还与通讯系统的外部信道环境有关，例如在高斯信道和衰落信道中E_b/N₀是有差异的。以下表1为3GPP TS 25.141协议中公开的高斯信道下E_b/N₀的性能需求：

业务速率(Measurementchannel data rate(R<sub>b</sub>))	当BLER小于0.1时，E<sub>b</sub>/N<sub>0</sub>的取值(E<sub>b</sub>/N<sub>0</sub>for requiredBLER＜10<sup>-1</sup>)	当BLER小于0.01时，E<sub>b</sub>/N<sub>0</sub>的取值(E<sub>b</sub>/N<sub>0</sub> forrequired BLER＜10<sup>-2</sup>)
			12.2kbps	无取值	5.1dB
64kbps	1.5dB	1.7dB
			144kbps	0.8dB	0.9dB
384kbps	0.9dB	1.0dB

表1

如表1所示：E_b/N₀与BLER的关系与业务速率有关，在相同的业务速率下，BLER所达到的标准不同，E_b/N₀的取值也不同。

为了满足业务质量的基本要求，目标SIR可根据以下公式1)确定：

$\mathrm{SIR}=E_b/N_0+10\log ({\mathrm{SF}}_{\mathrm{DPCCH}}*\mathrm{AntNum})-10*\log \left(\frac{W}{R_{\mathrm{DCH}}^{\mathrm{user}}}\right)-10*\log (1+{\left(\frac{{\mathrm{\β}}_d}{{\mathrm{\β}}_c}\right)}^2)---1)$

上述公式1)中，SIR为满足业务质量基本要求的目标SIR；W为码片速率，取值为3.84Mbps；R_DCH ^user为业务速率；β_c和β_d分别为专用物理控制信道(DPCCH)和专用物理数据信道(DPDCH)的增益因子；SF_DPCCH为扩频因子，其值是固定的，为256；AntNum为基站天线的个数。

以业务速率为12.2kbps的业务、且基站天线个数为2为例：假定β_c和β_d分别为11和15，依照上述公式1)，那么BLER小于0.01情况下的目标SIR取值为：目标SIR＝5.1+10*log(256*2)-10*log(3840/12.2)-10*log(1+(15/11)^2)＝5.1+27.1-25-4.56＝2.55dB。其它速率的业务可以以此类推。

在上行外环功控的过程中，NodeB中的上行译码模块将BLER/FER/BER信息上报给RNC，RNC可根据NodeB实际上报的BLER/FER/BER信息值动态地调整目标SIR，并在每个上行外环功控周期将修订后的目标SIR值通过IUB接口下发给NodeB。NodeB收到RNC下发的目标SIR后，将目标SIR直接配置给自身的上行解调模块，以此调整上行解调模块进行内环功控所用的目标SIR，上行解调模块根据该目标SIR进行内环功控。

但是，在上述现有的上行外环功控方法中，上行目标SIR的取值范围为-8.2dB到17.3dB，相对于实际基带处理能力，该取值范围过宽，与实际的目标SIR差距很大。例如：如果要满足高斯信道下12.2kbps话音的需求，协议规定的E_b/N₀为5.1dB，而实际系统的上行基带处理能力要好于这个值，比如要低3dB，那么E_b/N₀为2.1dB就可以满足通讯需求。那么，此时的目标SIR就应该在-0.5dB左右，比前述计算的2.5dB要好3dB，但是和-8.2dB显然有很大的差距。因此，现有上行目标SIR的取值范围不能对异常情况下的目标SIR进行良好地限制，从而导致以下缺陷：

1、一旦IUB接口出现异常，则会造成外环功控命令即向NodeB下发的修订目标SIR丢弃，很容易造成物理信道目标SIR的值相对于实际处理能力太低或太高，又由于外环功控周期可能比较长，这样导致NodeB的内环功控将移动终端(UE)的发射功率控制过低或过高，过低将出现上行失步或掉话问题，降低通讯质量；过高将导致上行干扰增大，降低系统性能。

2、由于RNC对于某种业务情况下的外环功控不够周全，例如RNC只针对物理信道中某个传输信道进行目标SIR的修正，导致其他传输信道的发射功率得不到正确的调整，使上行目标SIR过低或者过高，导致通讯质量降低。例如：RNC只针对业务信道进行目标SIR修正时，如果发生无数据传输的PS业务，业务信道的BLER始终为0，因此系统降低UE的发射功率，那么必然导致目标SIR过低，从而导致接收信令信号的质量降低，使得信令部分的BLER大幅增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种移动通讯系统中实现上行外环功率控制的方法，从而避免外环功控的目标SIR控制得过高或过低。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

一种移动通讯系统中实现上行外环功控的方法，该方法预先在基站中确定并存储目标信干比SIR的取值范围，目标SIR的取值范围的边界值包括目标SIR的最小门限值和目标SIR的最大门限值中的至少一项；所述目标SIR的最大门限值的具体确定过程为：基站预先存储第一极限值和第二极限值；选择RNC最近下发给基站的无线链路建立消息中携带的目标SIR、无线链路增加消息中携带的目标SIR、以及无线链路重配置准备消息中携带的目标SIR中的最大值；将该最大值加所述第一极限值得到一和值；选择该和值与第二极限值中的最大值作为所述目标SIR的最大门限值；该方法包括：

A、基站接收无线网络控制器RNC最近下发的目标SIR；

B、基站判断所述RNC最近下发的目标SIR值是否在所存储的目标SIR的取值范围之内，如果是，则所述RNC最近下发的目标SIR作为上行外环功控的最终目标SIR；否则，选择所述目标SIR的取值范围的边界值作为上行外环功控的最终目标SIR。

优选的，所述目标SIR的取值范围为：目标SIR的最小门限值和目标SIR的最大门限值之间；

所述步骤B中，所述选择所述目标SIR的取值范围的边界值作为上行外环功控的最终目标SIR的具体过程为：

判断所述RNC最近下发的目标SIR值是小于所述目标SIR的最小门限值还是大于所述目标SIR的最大门限值，如果是小于所述目标SIR的最小门限值，则将该最小门限值作为上行外环功控的最终目标SIR；如果是大于所述目标SIR的最大门限值，则将该最大门限值作为上行外环功控的最终目标SIR。

优选的，所述目标SIR的取值范围为：大于目标SIR的最小门限值；

所述步骤B中，所述目标SIR的取值范围的边界值为所述目标SIR的最小门限值。

优选的，所述目标SIR的取值范围为：小于目标SIR的最大门限值；

所述步骤B中，所述目标SIR的取值范围的边界值为所述目标SIR的最大门限值。

所述确定目标SIR的最小门限值的方法为：

通过以下公式确定目标SIR的最小门限值：

$\mathrm{MIN}=\mathrm{SIR}=E_b/N_0+10\log ({\mathrm{SF}}_{\mathrm{DPCCH}}*\mathrm{AntNum})-10*\log \left(\frac{W}{R_{\mathrm{DCH}}^{\mathrm{user}}}\right)-10*\log (1+{\left(\frac{{\mathrm{\β}}_d}{{\mathrm{\β}}_c}\right)}^2)$

上述公式中，MIN为所确定的目标SIR的最小门限值；E_b/N₀为所述基站比特能量与干扰功率谱密度之比，其取值通过仿真方式根据基站接收信号的一个可以容忍的能满足基本通讯质量的误码率和业务速率的要求确定；W为码片速率；R_DCH ^user为业务速率；β_c和β_d分别为专用物理控制信道和专用物理数据信道的增益因子，其取值从仿真和实际环境测试得到的优选参数中选择；SF_DPCCH为扩频因子；AntNum为基站天线的个数。

所述确定目标SIR的最小门限值的方法为进一步包括：在利用所述公式确定目标SIR的最小门限值后，利用实际环境对所确定的最小门限值进行测试，得到优化后的最小门限值。

所述的误码率为误块率、误帧率、或误比特率。

所述第一极限值为3dB，所述第二极限值为8dB。

优选的，所述移动通讯系统为宽带码分多址通讯系统。

本发明的有益效果包括：

1、由于本发明在基站中确定并存储上行外环功控的目标SIR的取值范围，由基站对RNC下发的上行外环功控的目标SIR的取值进行判决，如果超过所存储的取值范围，则将该取值范围的相应边界值作为上行外环功控最终的目标SIR，否则将RNC下发的目标SIR作为上行外环功控的最终目标SIR。因此一旦由于IUB接口出现异常、或者RNC对于某种业务情况下的外环功控不够周全而导致RNC下发的目标SIR过高或者过低时，本发明可防止上行外环功控的最终目标SIR控制得过高或者过低，从而使内环将UE发射功率控制到正常，提高通讯质量和系统性能。具体的，本发明可避免上行外环功控的目标SIR过低时出现的上行失步或掉话问题；可避免上行外环功控的目标SIR过高时导致的上行干扰增大问题。

2、由于本发明在基站中加目标SIR的取值范围，该取值范围只针对本基站自身的参数进行设定，与RNC的参数无关，因此本发明所述的方法可以使基站与不同厂家生成的RNC设备配置使用，适合所有的公司的RNC设备，所以本发明可以确保基站的兼容性。

附图说明

图1为RNC实现上行外环功率控制的基本结构图；

图2为本发明第一实施例所述上行外环功控方法的流程图；

图3为本发明第二实施例所述对于只限制SirtargetRNC过大时的流程图；

图4为本发明第三实施例所述对于只限制SirtargetRNC过小时的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的实施方法。

本发明适用于移动通讯系统，下面以宽带码分多址通讯(WCDMA)系统为例对本发明所述的方法进行说明。

本发明首先在基站中确定并存储外环功控的目标SIR的取值范围，即目标SIR的最小门限值MIN和最大门限值MAX。

其中，所述目标SIR的最小门限值MIN可以通过以下公式确定：

$\mathrm{MIN}=\mathrm{SIR}=E_b/N_0+10\log ({\mathrm{SF}}_{\mathrm{DPCCH}}*\mathrm{AntNum})-10*\log \left(\frac{W}{R_{\mathrm{DCH}}^{\mathrm{user}}}\right)-10*\log (1+{\left(\frac{{\mathrm{\β}}_d}{{\mathrm{\β}}_c}\right)}^2)$

上述公式中，SIR为满足业务质量基本要求的目标SIR；W为码片速率，取值为3.84Mbps；R_DCH ^user为业务速率；β_c和β_d分别为专用物理控制信道(DPCCH)和专用物理数据信道(DPDCH)的增益因子，SF_DPCCH为扩频因子，其值是固定的，为256；AntNum为基站天线的个数。E_b/N₀的取值和误码率有关，所述的误码率可以为BLER、FER或BER，本文以BLER为例进行说明。本发明可以根据业务BLER的要求通过仿真确定E_b/N₀。不同信道的BLER是不同的，比如正常信令信道的BLER是1％，数据信道的BLER为5％。本实施例中，取一个可以容忍的、能满足基本通讯质量的BLER值来确定E_b/N₀，该BLER可根据仿真和实际环境测试得到。上述β_c、β_d也可根据仿真和实际环境测试得到的优选参数中选择。选择好参数后，可根据上述公式确定目标SIR的最小门限值MIN。然后再利用实际环境对所确定的最小门限值MIN进行测试，得到优化后的最小门限值MIN。关于具体的仿真和实际环境测试技术为本领域的公知技术，此处不再详述。

对于目标SIR的最大门限值MAX可以根据以下方法确定：目标SIR的最大门限值MAX＝max{SIRtargetRNC+Threshold1，Threshold2}。其中，Threshold1和Threshold2为根据仿真和实际环境测试得到的两个优选的极限值，本实施例中Threshold1推荐选取3dB，Threshold2选取8dB，SIRtargetRNC的取值为，RNC最近下发给基站的无线链路建立消息中携带的目标SIR、无线链路增加消息中携带的目标SIR、以及无线链路重配置准备消息中携带的目标SIR中的最大值，即max{无线链路建立消息携带的目标SIR、无线链路增加消息中携带的目标SIR、无线链路重配置准备消息中携带的目标SIR}；由于UE的业务需求变更和UE移动造成的切换，RNC会经常向NodeB下发上述三种消息，且消息中携带的目标SIR值也会有所更新，因此所述的目标SIR的最大门限值MAX也会随之更新。

在基站中确定外环功控的目标SIR的最小门限值MIN和最大门限值MAX后，外环功控目标SIR的取值范围既可确定：MIN＜目标SIR＜MAX。并可按照这两个门限值防止最终目标SIR过低或过高。具体方法的流程如下所述。

图2为本发明第一实施例所述上行外环功控的方法流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤201、NodeB接收RNC最近下发的上行外环功控的目标SIR：SirtargetRNC。

步骤202、判断SirtargetRNC的取值是否在所述预先存储的目标SIR的取值范围之内，如果是，则执行步骤203；否则，执行步骤204。

具体的、判断SirtargetRNC是否大于所述预先存储的目标SIR的最小门限值MIN、且小于预先存储的目标SIR的最大门限值，如果是，则执行步骤203；否则，执行步骤204。

步骤203、将所述SirtargetRNC作为上行外环功控的最终目标SIR，结束流程。

步骤204～步骤206、判断SirtargetRNC是小于预先存储的目标SIR的最小门限值MIN还是大于预先存储的目标SIR的最大门限值MAX，如果是小于预先存储的目标SIR的最小门限值MIN，则将该MIN作为上行外环功控的最终目标SIR，结束流程；如果是大于预先存储的目标SIR的最大门限值MAX，则将该MAX作为上行外环功控的最终目标SIR。

在NodeB接下去进行的内环功控中，利用上述所确定的最终目标SIR作为内环功控的标准向UE传送发射功率控制(TPC)命令。

上述第一实施例为同时限制SirtargetRNC过大或者过小，本发明也可根据实际的应用需要，只限制SirtargetRNC过大或者只限制SirtargetRNC过小。

图3为本发明第二实施例所述对于只限制SirtargetRNC过大时的流程图。如图3所示，则该实施例包括：

步骤301、NodeB接收RNC最近下发的上行外环功控的目标SIR：SirtargetRNC。

步骤302、判断SirtargetRNC是否小于预先存储的目标SIR的最大门限值MAX，如果是，则执行步骤303；否则，执行步骤304。

步骤303、将所述SirtargetRNC作为上行外环功控的最终目标SIR，结束流程。

步骤304、将所述最大门限值MAX作为上行外环功控的最终目标SIR。

图4为本发明第三实施例所述对于只限制SirtargetRNC过小时的流程图。如图4所示，则该实施例包括：

步骤401、NodeB接收RNC最近下发的SirtargetRNC。

步骤402、判断SirtargetRNC是否大于预先存储的目标SIR的最小门限值，如果是，则执行步骤403；否则，执行步骤404。

步骤403、将所述SirtargetRNC作为上行外环功控的最终目标SIR，结束流程。

步骤404、将所述最小门限值作为上行外环功控的最终目标SIR。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种移动通讯系统中实现上行外环功控的方法，其特征在于，该方法预先在基站中确定并存储目标信干比SIR的取值范围，目标SIR的取值范围的边界值包括目标SIR的最小门限值和目标SIR的最大门限值中的至少一项；所述目标SIR的最大门限值的具体确定过程为：基站预先存储第一极限值和第二极限值；选择RNC最近下发给基站的无线链路建立消息中携带的目标SIR、无线链路增加消息中携带的目标SIR、以及无线链路重配置准备消息中携带的目标SIR中的最大值；将该最大值加所述第一极限值得到一和值；选择该和值与第二极限值中的最大值作为所述目标SIR的最大门限值；该方法包括：

A、基站接收无线网络控制器RNC最近下发的目标SIR；

B、基站判断所述RNC最近下发的目标SIR值是否在所存储的目标SIR的取值范围之内，如果是，则所述RNC最近下发的目标SIR作为上行外环功控的最终目标SIR；否则，选择所述目标SIR的取值范围的边界值作为上行外环功控的最终目标SIR。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述目标SIR的取值范围为：目标SIR的最小门限值和目标SIR的最大门限值之间；

所述步骤B中，所述选择所述目标SIR的取值范围的边界值作为上行外环功控的最终目标SIR的具体过程为：

判断所述RNC最近下发的目标SIR值是小于所述目标SIR的最小门限值还是大于所述目标SIR的最大门限值，如果是小于所述目标SIR的最小门限值，则将该最小门限值作为上行外环功控的最终目标SIR；如果是大于所述目标SIR的最大门限值，则将该最大门限值作为上行外环功控的最终目标SIR。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述目标SIR的取值范围为：大于目标SIR的最小门限值；

所述步骤B中，所述目标SIR的取值范围的边界值为所述目标SIR的最小门限值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述目标SIR的取值范围为：小于目标SIR的最大门限值；

所述步骤B中，所述目标SIR的取值范围的边界值为所述目标SIR的最大门限值。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述确定目标SIR的最小门限值的方法为：

通过以下公式确定目标SIR的最小门限值：

$\mathrm{MIN}=\mathrm{SIR}=E_b/N_0+10\log ({\mathrm{SF}}_{\mathrm{DPCCH}}*\mathrm{AntNum})-10*\log \left(\frac{W}{R_{\mathrm{DCH}}^{\mathrm{user}}}\right)-10*\log (1+{\left(\frac{{\mathrm{\β}}_d}{{\mathrm{\β}}_c}\right)}^2)$

上述公式中，MIN为所确定的目标SIR的最小门限值；E_b/N₀为所述基站比特能量与干扰功率谱密度之比，其取值通过仿真方式根据基站接收信号的一个可以容忍的能满足基本通讯质量的误码率和业务速率的要求确定；W为码片速率；R_DCH ^user为业务速率；β_c和β_d分别为专用物理控制信道和专用物理数据信道的增益因子，其取值从仿真和实际环境测试得到的优选参数中选择；SF_DPCCH为扩频因子；AntNum为基站天线的个数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定目标SIR的最小门限值的方法为进一步包括：在利用所述公式确定目标SIR的最小门限值后，利用实际环境对所确定的最小门限值进行测试，得到优化后的最小门限值。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的误码率为误块率、误帧率、或误比特率。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一极限值为3dB，所述第二极限值为8dB。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动通讯系统为宽带码分多址通讯系统。

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