CN1855753B - 下行功率平衡控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种下行功率平衡控制方法及装置，应用于宽带码分多址系统中，所述方法包括：实时测量各个无线链路的下行发射功率，获取最大测量下行发射功率和最小测量下行发射功率；根据所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率确定参考功率值，所述参考功率值介于所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率之间；根据所述确定的参考功率值调整无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。所述装置包括测量装置、参考功率确定装置和平衡控制装置。本发明可以使得参考功率反映当前下行发射功率的实际情况，进一步提升系统性能。

Description

下行功率平衡控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种功率控制方法，更具体的说，本发明涉及一种宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)系统中的下行功率平衡控制方法及装置。 

背景技术

WCDMA系统中当一个用户设备和UMTS陆地无线接入网(UTRAN，UMTS Terrestrial Radio Access Network)通信时会建立一个无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)，一个RRC会建立UTRAN和用户设备(UE，User Equipment)之间的一条或多条无线链路。由于上行功率控制TPC误码的影响，下行不同的无线链路之间会发生功率漂移，从而降低系统性能。功率漂移在下行使用快速功率控制后会更加严重。因此，在WCDMA协议中规定采用下行功率平衡算法对下行发射功率进行控制，下行功率平衡算法的目的就是尽量使得不同无线链路之间的功率平衡，减小下行功率漂移。其具体处理方法是在软切换期间，源无线网络控制器(SRNC，Source Radio NetworkController)向基站发出下行功率控制请求消息，调整各个无线链路的下行发射功率，使得各个无线链路的下行发射功率尽量相等。 

目前，在上述下行的内环功控平衡过程中，每条无线链路上的下行发射功率按照下面的公式进行更新： 

P(k+1)＝P(k)+P_TPC(k)+P_bal(k)                            (1) 

其中，P(k)和P(k+1)分别是第k个和第k+1个时隙的下行发射功率，P_TPC(k)是内环功率控制所决定的功率的改变，它的取值由网络侧来决定。网络侧可 以选择P_TPC(k)按照公式(2)进行计算： 

$P_{\mathrm{TPC}}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}+{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{TPC}}& \mathrm{if}{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{est}}\left(k\right)=1\\ -{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{TPC}}& \mathrm{if}{\mathrm{TPC}}_{\mathrm{est}}\left(k\right)=0\end{array}\right.,\left[\mathrm{dB}\right].---\left(2\right)$

也可以选择P_TPC(k)按照公式(3)进行计算 

其中，

可根据公式(4)得到：

P_bal(k)就是功率平衡过程所调整的功率值。内环功控每个时隙进行发射功率的调整是可选的，步长可为0.5、1、1.5、2dB，具体大小由网络侧决定，但下行功率平衡算法并没有明确规定内环每个时隙的调整值，而是要求在一个调整周期内总共调整∑P_bal(不同的设备制造商可以对其有不同的实现方式)，同时又要求在一定时隙数目内，最大调整功控步长不能超过1dB。∑P_bal的表示式如下： 

∑P_bal＝(1-r)×(P_ref+P_{P_CPICH}-P_init)                        (5) 

其中r为调整比例，P_ref是参考功率值，P_init为开始调整功率时刻的下行发射功率值，P_P-CPICH是导频功率。 

目前WCDMA协议并没有规定参考功率如何选择，通常对参考功率按照预先配置的下行功率控制范围取中间值进行下行功率平衡，且当业务重配置后，参考功率并不执行重配置。由于下行功率控制的范围较大，参考功率取中间值并没有反映当前下行发射功率的实际情况，另外业务重配置后如果参考功率不重配，当发射功率和参考功率的差异很大时，将导致在一个时隙内需要调整的功率很大，在极端情况下，可能抵消内环功率控制的作用或者下行功率平衡控制无法平衡各无线链路之间的功率差异，使系统性能下降。 

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种下行功率平衡控制方法及装置，以使得参考功率反映当前下行发射功率的实际情况，提升系统性能。 

为解决上述问题，本发明的下行功率平衡控制方法，包括： 

A、实时测量各个无线链路的下行发射功率，获取最大测量下行发射功率和最小测量下行发射功率； 

B、根据所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率确定参考功率值，所述参考功率值介于所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率之间； 

C、根据所述确定的参考功率值调整无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。 

其中，步骤C包括： 

根据所述的参考功率值确定各个无线链路下行功率平衡的功控步长P_bal； 

根据所述确定的功控步长P_bal和各个无线链路的内环功控值P_TPC确定各个无线链路下行发射功率在当前时隙调整的功率大小； 

根据所述确定的功率大小调整各个无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。 

其中，步骤B根据下面的公式确定参考功率值： 

$P_{\mathrm{ref}}=\frac{a}{100}\×(P_{\max }-P_{\mathrm{CPICH}\max })+(1-\frac{a}{100})\×(P_{\min }-P_{\mathrm{CPICH}\min })$

其中P_ref为参考功率； 

a是可配置的参数，0≤a≤100； 

P_max为下行无线链路中的最大测量下行发射功率； 

P_min为下行无线链路中的最小测量下行发射功率； 

P_CPICHmax为对应P_max的下行导频功率； 

P_CPICHmin为对应P_min的下行导频功率。 

其中，步骤A当初始无线链路没有测量得到下行发射功率时，直接用初始下行发射功率值作为该无线链路的测量功率值。 

另外，还包括业务重配置时，重新配置参考功率值。 

其中，重配置的参考功率值根据下述公式确定： 

$P_{\mathrm{ref},\mathrm{after}}=P_{\mathrm{ref},\mathrm{before}}+10\mathrm{Log}10(\frac{G_{\mathrm{RM},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{RM},\mathrm{after}}}*\frac{G_{\mathrm{SF},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{SF},\mathrm{after}}})$

其中P_ref，before为重配前业务的参考功率； 

P_ref，after为重配置后业务的参考功率； 

G_RM，before为重配置前速率匹配增益； 

G_RM，after为重配置后速率匹配增益； 

G_SF，before为重配置前扩频因子； 

G_SF，after为重配置后扩频因子。 

相应地，本发明的下行功率平衡控制装置，包括： 

测量装置，用于实时测量各个无线链路的下行发射功率，获取最大测量下行发射功率和最小测量下行发射功率； 

参考功率确定装置，用于根据所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率确定参考功率值，所述参考功率值介于所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率之间； 

平衡控制装置，用于根据所述确定的参考功率值调整无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。 

其中，所述的平衡控制装置包括： 

功控步长计算装置，用于根据所述的参考功率值确定各个无线链路下行功率平衡的功控步长P_bal； 

调整功率确定装置，用于根据所述确定的功控步长P_bal和各个无线链路的内环功控值P_TPC确定各个无线链路下行发射功率在当前时隙调整的功率大小； 

功率调整装置，根据所述确定的功率大小调整各个无线链路的下行发射 功率进行功率平衡控制。 

其中，参考功率确定装置可根据下面的公式确定参考功率值： 

$P_{\mathrm{ref}}=\frac{a}{100}\×(P_{\max }-P_{\mathrm{CPICH}\max })+(1-\frac{a}{100})\×(P_{\min }-P_{\mathrm{CPICH}\min })$

其中P_ref为参考功率； 

a是可配置的参数，0≤a≤100； 

P_max为下行无线链路中的最大测量下行发射功率； 

P_min为下行无线链路中的最小测量下行发射功率； 

P_CPICHmax为对应P_max的下行导频功率； 

P_CPICHmin为对应P_min的下行导频功率。 

其中，当初始无线链路没有测量得到下行发射功率时，所述的测量装置直接用初始下行发射功率值作为该无线链路的测量功率值。 

另外，还包括重配置装置，用于业务重配置时，重新配置参考功率值。 

其中，重配置的参考功率值可根据下述公式确定： 

$P_{\mathrm{ref},\mathrm{after}}=P_{\mathrm{ref},\mathrm{before}}+10\mathrm{Log}10(\frac{G_{\mathrm{RM},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{RM},\mathrm{after}}}*\frac{G_{\mathrm{SF},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{SF},\mathrm{after}}})$

其中P_ref，before为重配前业务的参考功率； 

P_ref，after为重配置后业务的参考功率； 

G_RM，before为重配置前速率匹配增益； 

G_RM，after为重配置后速率匹配增益； 

G_SF，before为重配置前扩频因子； 

G_SF，after为重配置后扩频因子。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

本发明通过实时测量各个无线链路的下行发射功率，并根据测量结果，确定介于上述测量的最大测量下行发射功率和最小下行测量发射功率之间的参考功率值，可以使得参考功率反映当前下行发射功率的实际情况； 

另外，本发明中在业务重配置时，还重新配置参考功率值，可以避免当发射功率和参考功率的差异很大时，在一个时隙内需要调整的功率很大的问题，从而进一步提升系统性能。 

附图说明

图1是本发明应用的WCDMA系统结构示意图； 

图2是本发明下行功率平衡控制方法的流程图； 

图3是本发明下行功率平衡控制装置的组成示意图。 

具体实施方式

参考图1，该图是本发明应用的WCDMA系统结构示意图. 

WCDMA系统由三部分核心网(CN，Core Network)、UTRAN和UE组成。CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。 

其中核心网处理WCDMA系统内语音呼叫和数据连接与外部网络的交换和路由。 

UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的无线网络子系统(RNS，RadioNetwork System)。一个RNS包括一个无线网络控制器(RNC，Radio NetworkController)和一个或多个Node B。Node B是WCDMA系统的基站，通过Iub接口与RNC相连，Node B通过Iub接口连接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或双模。Node B包括一个或多个小区。 

UE是用户终端设备，通过Uu接口(无线接口)与网络设备进行交互，为用户提供电路域和分组域的各种业务功能，包括普通话音、移动多媒体、Internet应用等。 

UE和UTRAN通信时会建立一个无线资源控制(RRC，Radio ResourceControl)，一个RRC会建立UTRAN和UE之间的一条或多条无线链路。本发明主要应用在UE和UTRAN之间对各个无线链路的下行发射功率进行平衡控 制。 

参考图2，该图是本发明下行功率平衡控制方法的流程图。 

具体实现时，基站把每时隙测量的信干比和目标信干比进行对比，确定增加一个功控步长的功率(测量的信干比小于目标信干比)还是降低一个功控步长的功率(测量的信干比大于目标信干比)，然后在步骤10，实时测量各个无线链路的下行发射功率；本实施例中可由UTRAN中SRNC向基站发送测量控制，对不同无线链路的下行发射功率进行测量，特别的，当初始无线链路没有测量得到下行发射功率时，直接用初始下行发射功率值作为该无线链路的测量功率值，本发明中可以采用下面的公式(6)计算下行初始发射功率： 

$P_{\mathrm{Initial}}=\frac{R}{W}\×{(\mathrm{Ed}/N0)}_{\mathrm{DL}}\×(\frac{p_{\mathrm{CPICH}}}{{(\mathrm{Ec}/N0)}_{\mathrm{CPICH}}}-\mathrm{\α}{P}_{\mathrm{Total}})---\left(6\right)$

其中R是用户速率，(Eb/NO)_DL是该承载满足质量要求的信干比，W是chip速率，P_CPICH是导频功率，P_total是载波功率，α是下行正交化因子。 

步骤11，根据上述测量结果，确定介于上述测量的最大测量下行发射功率和最小测量下行发射功率之间的参考功率值，通过设置一个介于最大和最小测量下行发射功率之间的参考功率，使得参考功率反映当前下行发射功率的实际情况，可以使得系统以尽快的速率平衡。 

本发明中对于所述的参考功率值具体可采用下面的公式进行计算确定： 

$P_{\mathrm{ref}}=\frac{a}{100}\×(P_{\max }-P_{\mathrm{CPICH}\max })+(1-\frac{a}{100})\×(P_{\min }-P_{\mathrm{CPICH}\min })---\left(7\right)$

其中P_ref为参考功率，a是可配置的参数(0≤a≤100)，通过该参数，可以优化参考功率的设置，具体配置该参数时可以通过系统级的仿真或者在具体的真实环境中测量分析得到。 

另外，P_max为下行无线链路中的最大测量下行发射功率，P_min为下行无线链路中的最小测量下行发射功率，它们通过周期测量得到； 

P_CPICHmax为对应P_max的下行导频功率，P_CPICHmin为对应P_min的下行导频功率。P_CPICHmax和P_CPICHmin由网络规划事先确定，系统预先配置好，所以在参考 功率的动态调整过程中是确定的。 

步骤12，根据所述的参考功率值确定各个无线链路下行功率平衡的功控步长P_bal； 

具体可采用背景技术采用的公式(5)计算出功控步长P_bal，由于是现有技术这里不再赘述。 

步骤13，根据所述确定的功控步长P_bal和各个无线链路的内环功控值P_TPC 确定各个无线链路下行发射功率在当前时隙调整的功率大小； 

步骤14，根据所述确定的功率大小调整各个无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。 

另外，由于业务重配置后，满足通信质量要求的发射功率和重配置前是不一样的。本发明中对于业务重配置时，还需重新配置参考功率值，下面简单说明其原理。 

通常WCDMA系统中下行传输信道复用过程如下： 

传输块(TB，transmission Block)的循环冗余校验码(CRC，CyclieRedundancy Check)的添加； 

TB级联与编码码块分段； 

信道编码(Turbo编码或卷积编码)； 

无线帧均衡； 

第一次交织； 

无线帧分段； 

速率匹配(复用/打孔)； 

传输信道复用； 

物理信道分段； 

第二次交织； 

物理信道映射。 

上述过程中，由于业务重配置前后的业务比特数和扩频因子将可能发生改变，但是在速率匹配前不同的速率情况下，若需要达到相同误码率，每个比特所需要的信噪比是相同的。 

基于此，本发明中对于重配置的参考功率值根据下述公式确定： 

$P_{\mathrm{ref},\mathrm{after}}=P_{\mathrm{ref},\mathrm{before}}+10\mathrm{Log}10(\frac{G_{\mathrm{RM},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{RM},\mathrm{after}}}*\frac{G_{\mathrm{SF},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{SF},\mathrm{after}}})---\left(8\right)$

上述公式中“before”表示重配前某一业务，“after”表示重配置后某一业务，G_RM是速率匹配增益，通过计算速率匹配后和速率匹配前的比特数之比得到，G_SF是扩频增益，直接用扩频因子表示。 

具体的P_ref，before为重配前业务的参考功率； 

P_ref，after为重配置后业务的参考功率； 

G_RM，before为重配置前速率匹配增益； 

G_RM，after为重配置后速率匹配增益； 

G_SF，before为重配置前扩频因子； 

G_SF，after为重配置后扩频因子。 

由于考虑了重配置前后的速率匹配后和速率匹配前的比特数改变以及扩频因子的改变，本发明的参考功率值更接近实际网络情况。 

下面说明本发明另一方面的下行功率平衡控制装置。 

参考图3，该图是本发明下行功率平衡控制装置的组成示意图。 

本发明中下行功率平衡控制装置包括： 

测量装置20，用于实时测量各个无线链路的下行发射功率；本发明中当初始无线链路没有测量得到下行发射功率时，所述的测量装置直接用初始下行发射功率值作为该无线链路的测量功率值。 

参考功率确定装置21，用于确定介于上述测量的最大测量下行发射功率和最小测量下行发射功率之间的参考功率值； 

本发明中所述的参考功率确定装置21根据下面的公式确定参考功率： 

$P_{\mathrm{ref}}=\frac{a}{100}\×(P_{\max }-P_{\mathrm{CPICH}\max })+(1-\frac{a}{100})\×(P_{\min }-P_{\mathrm{CPICH}\min })$

其中a是可配置的参数，0≤a≤100； 

Pmax为下行无线链路中的最大测量下行发射功率； 

Pmin为下行无线链路中的最小测量下行发射功率； 

PCPICHmax为对应Pmax的下行导频功率； 

PCPICHmin为对应Pmin的下行导频功率。 

具体含义参考前述说明，这里不再赘述。 

平衡控制装置22，用于根据所述确定的参考功率值调整无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。具体实现时，所述的所述的平衡控制装置包括： 

功控步长计算装置221，用于根据所述的参考功率值确定各个无线链路下行功率平衡的功控步长P_bal； 

调整功率确定装置222，用于根据所述确定的功控步长P_bal和各个无线链路的内环功控值P_TPC确定各个无线链路下行发射功率在当前时隙调整的功率大小； 

功率调整装置223，根据所述确定的功率大小调整各个无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。 

另外，本发明还包括重配置装置23，用于业务重配置时，重新配置参考功率值。根据前述说明，本发明中重配置的参考功率值同样可根据下述公式确定： 

$P_{\mathrm{ref},\mathrm{after}}=P_{\mathrm{ref},\mathrm{before}}+10\mathrm{Log}10(\frac{G_{\mathrm{RM},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{RM},\mathrm{after}}}*\frac{G_{\mathrm{SF},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{SF},\mathrm{after}}})$

其中P_ref，before为重配前业务的参考功率； 

P_ref，after为重配置后业务的参考功率； 

G_RM，before为重配置前速率匹配增益； 

G_RM，after为重配置后速率匹配增益； 

G_SF，before为重配置前扩频因子； 

G_SF，after为重配置后扩频因子。 

具体参数含义可参考前述说明，这里也不再赘述。 

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种下行功率平衡控制方法，应用于宽带码分多址系统中，所述的宽带码分多址系统包括有UMTS陆地无线接入网和用户设备，所述的UMTS陆地无线接入网和各个用户设备之间建立有无线链路，其特征在于，包括：

A、实时测量各个无线链路的下行发射功率，获取最大测量下行发射功率和最小测量下行发射功率；

B、根据所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率确定参考功率值，所述参考功率值介于所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率之间；

C、根据所述确定的参考功率值调整无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制；

还包括业务重配置时，重新配置参考功率值；其中，步骤B根据下面的公式确定参考功率值：

$P_{\mathrm{ref}}=\frac{a}{100}\×(P_{\max }-P_{\mathrm{CPICH}\max })+(1-\frac{a}{100})\×(P_{\min }-P_{\mathrm{CPICH}\min })$

其中P_ref为参考功率；

a是可配置的参数，0≤a≤100；

P_max为下行无线链路中的最大测量下行发射功率；

P_min为下行无线链路中的最小测量下行发射功率；

P_CPICHmax为对应P_max的下行导频功率；

P_CPICHmin为对应P_min的下行导频功率；

所述重配置的参考功率值根据下述公式确定：

$P_{\mathrm{ref},\mathrm{after}}=P_{\mathrm{ref},\mathrm{before}}+10\mathrm{Log}10(\frac{G_{\mathrm{RM},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{RM},\mathrm{after}}}*\frac{G_{\mathrm{SF},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{SF},\mathrm{after}}})$

其中P_ref，before为重配前业务的参考功率；

P_ref，after为重配置后业务的参考功率；

G_RM，before为重配置前速率匹配增益；

G_RM，after为重配置后速率匹配增益；

G_SF，before为重配置前扩频因子；

G_SF，after为重配置后扩频因子。

2.根据权利要求1所述的下行功率平衡控制方法，其特征在于，步骤C包括：

根据所述的参考功率值确定各个无线链路下行功率平衡的功控步长P_bal；

根据所述确定的功控步长P_bal和各个无线链路的内环功控值P_TPC确定各个无线链路下行发射功率在当前时隙调整的功率大小；

根据所述确定的功率大小调整各个无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。

3.根据权利要求1或2所述的下行功率平衡控制方法，其特征在于，步骤A当初始无线链路没有测量得到下行发射功率时，直接用初始下行发射功率值作为该无线链路的测量功率值。

4.一种下行功率平衡控制装置，应用于宽带码分多址系统中，所述的宽带码分多址系统包括有UMTS陆地无线接入网和用户设备，所述的UMTS陆地无线接入网和各个用户设备之间建立有无线链路，其特征在于，包括：

测量装置，用于实时测量各个无线链路的下行发射功率，获取最大测量下行发射功率和最小测量下行发射功率；

参考功率确定装置，用于根据所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率确定参考功率值，所述参考功率值介于所述最大测量下行发射功率和所述最小测量下行发射功率之间；

平衡控制装置，用于根据所述确定的参考功率值调整无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制；

还包括重配置装置，用于业务重配置时，重新配置参考功率值；

其中，所述参考功率确定装置根据下式确定参考功率：

$P_{\mathrm{ref}}=\frac{a}{100}\×(P_{\max }-P_{\mathrm{CPICH}\max })+(1-\frac{a}{100})\×(P_{\min }-P_{\mathrm{CPICH}\min })$

其中a是可配置的参数，0≤a≤100；

P_max为下行无线链路中的最大测量下行发射功率；

P_min为下行无线链路中的最小测量下行发射功率；

P_CPICHmax为对应P_max的下行导频功率；

P_CPICHmin为对应P_min的下行导频功率；

所述重配置的参考功率值根据下述公式确定：

$P_{\mathrm{ref},\mathrm{after}}=P_{\mathrm{ref},\mathrm{before}}+10\mathrm{Log}10(\frac{G_{\mathrm{RM},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{RM},\mathrm{after}}}*\frac{G_{\mathrm{SF},\mathrm{before}}}{G_{\mathrm{SF},\mathrm{after}}})$

其中P_ref，before为重配前业务的参考功率；

P_ref，after为重配置后业务的参考功率；

G_RM，before为重配置前速率匹配增益；

G_RM，after为重配置后速率匹配增益；

G_SF，before为重配置前扩频因子；

G_SF，after为重配置后扩频因子。

5.根据权利要求4所述的下行功率平衡控制装置，其特征在于，所述的平衡控制装置包括：

功控步长计算装置，用于根据所述的参考功率值确定各个无线链路下行功率平衡的功控步长P_bal；

调整功率确定装置，用于根据所述确定的功控步长P_bal和各个无线链路的内环功控值P_TPC确定各个无线链路下行发射功率在当前时隙调整的功率大小；

功率调整装置，根据所述确定的功率大小调整各个无线链路的下行发射功率进行功率平衡控制。

6.根据权利要求4或5所述的下行功率平衡控制装置，其特征在于，当初始无线链路没有测量得到下行发射功率时，所述的测量装置直接用初始下行发射功率值作为该无线链路的测量功率值。

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