CN1855766A

CN1855766A - 一种基于无线链路状态的物理层控制方法

Info

Publication number: CN1855766A
Application number: CNA2005100646787A
Authority: CN
Inventors: 吴松; 叶恒; 邹素玲; 范永
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT; Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2025-04-19
Also published as: CN1855766B

Abstract

本发明公开了一种基于无线链路状态的物理层控制方法，该方法包括：预先定义无线链路的失步状态；基站(NodeB)和用户设备(UE)分别监测自身接收链路的状态，当NodeB监测到自身接收链路处于失步状态时，停止下行发送；而当UE监测到自身接收链路处于失步状态时，根据从所在小区公共信道接收到的信号控制下行接收和上行发送，而当NodeB或UE监测到自身接收链路处于同步状态时，则采取正常的物理层控制策略。从而克服了现有无线链路物理层控制方案中，当无线链路质量恶化的情况下，继续采取无线链路处于正常状态时的物理层控制策略所导致的获取控制信息不准确、干扰严重以及系统性能降低的缺陷。

Description

一种基于无线链路状态的物理层控制方法

技术领域

本发明涉及时分-同步码分多址(TD-SCDMA)技术领域，特别是指一种基于无线链路状态的物理层控制方法。

背景技术

在TD-SCDMA移动通信系统中，为了保持空口同步以及实时获取正确的控制信息，从而进行有效的发送，无论是用户设备(UE)，还是基站(NodeB)，一旦接收到无线网络控制器(RNC)发送的链路建立消息并且在链路配置生效后，就会向空口发送高层数据或特殊突发(Special burst)。

然而，在无线链路初始建立过程中，通常先建立Iub口，然后建立Uu口，即RNC首先向NodeB发送建链消息，在接收到NodeB返回的链路建立成功响应消息后，才向UE发送建链消息，指示UE建立无线链路。这样就存在UE侧链路建立滞后于NodeB侧链路建立的情况，而在这段滞后时间内，UE侧无线链路尚未建立，因此无法接收或发送信号；而NodeB侧则为了建立空口同步，需要通过已经建立的无线链路发送下行特殊突发或高层数据，另一方面则却由于没有接收到有效的上行信号，因此无法进行赋形发送，此时NodeB如果采用全向发送，则不但没有意义，而且会产生对其他用户和邻小区的干扰，导致系统性能的降低。

在无线链路保持过程中，经常会发生由于无线环境恶化或者受到强烈干扰而导致一段时间内无线链路质量恶化的情况。当上行链路持续恶化一段时间后，NodeB侧由于接收不到正确的上行数据，也就无法获得正确的控制信息如赋形信息、功控信息等，此时如果NodeB还继续进行下行数据发送，不但会造成对其他用户和邻小区的干扰，而且同时由于功控、赋形信息不准确，UE也不一定能正确接收。而在链路保持过程中，UE一般会利用从下行专用无线链路上接收的信号，进行下行同步控制、上行同步控制、频偏调整和功率控制等物理层控制，但如果在下行链路质量恶化时UE继续根据从专用无线链路上接收的信号进行物理层控制，则必然会导致对下行同步、上行同步、频偏调整、功率控制等的错误调整，从而加剧无线链路质量的恶化，甚至发生掉话。

另外，在链路保持过程中，由于用户移动等原因可能会发生越区切换。而在切换过程中，切换前RNC会先在目标小区建立链路，在UE切换到目标小区后，源小区的链路还会保持一段时间，以防UE切换失败后回切。对目标小区下行链路，在UE切换到目标小区前如果提前发送，会加大系统内的干扰，对于源小区下行链路，在UE已经切换到目标小区后，还保持一段时间的下行发送，但由于UE已经不在源小区接收，不但没有必要继续发送下行信号，而且发送的信号还会造成对本小区其他用户和对邻小区的干扰，特别是当UE在两个同频邻小区间切换时，干扰尤为严重。

对于上述问题，现有技术并没有一个合理有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于无线链路状态的物理层控制方法，实现根据无线链路状态实时调整无线链路物理层控制策略的目的。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于无线链路状态的物理层控制方法，该方法包括：预先定义无线链路的失步状态；该方法具体包括如下步骤：

a、无线链路建立后，基站监测自身无线接收链路的状态；

b、当基站监测到自身无线接收链路处于失步状态时，停止下行发送。

在上述方法中，进一步包括：预先定义无线链路的同步状态，所述步骤b进一步包括：当基站监测到自身无线接收链路处于同步状态时，进行下行发送，并根据从自身无线接收链路接收到的信号控制下行发送。

在上述方法中，所述步骤a进一步包括：用户设备UE监测自身无线接收链路的状态；

所述步骤b进一步包括：当UE监测到自身无线接收链路处于失步状态时，保持上行发送，并根据从所在小区公共信道接收到的信号控制下行接收和上行发送。

在上述方法中，所述步骤b进一步包括：当UE监测到自身无线接收链路处于同步状态时，保持下行接收和上行发送。

在上述方法中，所述预先定义无线链路的失步状态为：预先设置用于判断无线链路处于失步状态的参数，该参数包括：检测周期和进入失步状态所需产生的失步指示个数；所述预先定义无线链路的同步状态为：预先设置用于判断无线链路处于同步状态的参数，该参数包括：检测周期和进入同步状态所需产生的同步指示个数；

所述检测周期为映射到编码组合传输信道CCTRCH上的专用传输信道的最小传输时间间隔TTI的整数倍，且所述进入失步状态所需产生的失步指示个数以及进入同步状态所需产生的同步指示个数均大于或等于1；

步骤a中，所述监测自身无线接收链路的状态包括：按照设定的检测周期检测从自身无线接收链路接收到的数据帧，并判断在一个检测周期内是否检测到至少一个符合质量要求的特殊突发Special burst或至少一个译码正确的传输块，如果是，则产生一个同步指示；否则，产生一个失步指示；

步骤b中，所述监测到自身无线接收链路处于失步状态为：连续产生了进入失步状态所需产生的失步指示个数个失步指示；所述监测到自身无线接收链路处于同步状态为：连续产生了进入同步状态所需产生的同步指示个数个同步指示。

在上述方法中，步骤b中，所述根据从自身无线接收链路接收到的信号控制下行发送的步骤进一步包括：基站在无线链路建立后首次进行下行发送时，对齐到传输信道TTI边界。

在上述方法中，步骤b中，所述公共信道为主-公共控制物理信道P-CCPCH；所述根据从所在小区的公共信道接收到的信号控制无线信号的接收和发送包括：根据P-CCPCH的信道冲击响应峰值位置计算UE与基站的定时偏差，然后根据计算所得的定时偏差进行下行同步控制；以及忽略基站发送的SS命令字，采用对下行同步的补偿结果控制上行同步；并根据实时测量得到的P-CCPCH路损进行上行功率控制；以及根据对P-CCPCH的FOE测量结果进行频偏调整。

在上述方法中，步骤b中，所述根据实时测量得到的P-CCPCH路损进行上行功率控制包括：

b1、UE记录所在业务时隙DPCH从同步状态进入失步状态前一个子帧的发送功率p₀；

b2、按照设定的路损测量周期T测量并记录P-CCPCH的路损L_P-CCPCH，并计算相邻两次路损的差Δ，然后按照以下公式计算一个路损测量周期T内的第i个子帧的发送功率P(i)：

\{\begin{matrix} P (i) = P (i - 1) + P_{step}, i = 1 \cdot \cdot \cdot I, Δ > 0, M < I - - - (1) \\ P (i) = P (i - 1) - P_{step}, i = 1 \cdot \cdot \cdot I, Δ < 0, M < I - - - (2) \\ P (i) = P (I), i = I \cdot \cdot \cdot M, M > I - - - (3) \end{matrix}

在上述公式中，P_step为功率控制步长；M为一个路损测量周期T内所包含的子帧数；

I = \min [round (\frac{| Δ |}{P_{step}}), M];

当i＝0时，如果当前的路损测量周期T为DPCH从同步状态进入失步状态后的第一个路损测量周期，则P(0)＝P₀；否则，P(0)为上一个路损测量周期的最后一个子帧的发送功率。

在上述方法中，所述功率控制步长P_step的取值为1、2或3。

在上述方法中，步骤b中，所述自身无线接收链路为专用物理信道DPCH；所述公共信道为主-公共控制物理信道P-CCPCH；所述保持下行接收和上行发送包括：根据从DPCH接收到的功率控制PC命令字控制上行发送功率；并根据从DPCH接收到的同步偏移SS命令字控制上行同步；以及根据DPCH的信道冲击响应峰值位置计算出UE与基站的定时偏差，然后根据计算得到的定时偏差控制下行同步；同时，根据对DPCH的FOE测量结果进行频偏调整，或者根据对P-CCPCH的FOE测量结果进行频偏调整，或者根据对DPCH的FOE测量结果以及对P-CCPCH的FOE测量结果的平均值进行频偏调整。

在上述方法中，步骤b中，所述下行发送为：当基站接收到高层数据时，发送高层数据，否则，根据special burst的调度周期发送special burst。

综上所述，本发明方法通过预先定义无线链路的失步状态，NodeB和UE分别监测自身接收链路的状态，当NodeB监测到自身接收链路处于失步状态时，停止下行发送；而当UE监测到自身接收链路处于失步状态时，根据从本小区公共信道接收到的信号进行控制下行接收和上行发送，而不是按照现有的根据从专用无线连路上接收到的信号控制下行接收和上行发送，而当NodeB或UE监测到自身接收链路处于同步状态时，则采取正常的物理层控制策略，从而克服了现有无线链路物理层控制方案中，当无线链路质量恶化的情况下，继续采取无线链路正常时的物理层控制策略所导致的获取控制信息不准确、干扰严重以及系统性能降低的缺陷。

附图说明

图1为本发明基于无线链路状态变化的物理层控制方法流程图。

图2为基于本发明方法的无线链路从建立到保持过程中的状态转换时序图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明的核心思想是：预先定义无线链路的失步状态，NodeB和UE分别监测自身接收链路的状态，当NodeB监测到自身接收链路处于失步状态时，停止下行发送；而当UE监测到自身接收链路处于失步状态时，根据从本小区公共信道接收到的信号控制下行接收和上行发送，而不是按照现有的根据从专用无线连路上接收到的信号控制下行接收和上行发送，而当NodeB或UE监测到自身接收链路处于同步状态时，则采取正常的物理层控制策略。

以上是本发明的核心思想，下面通过具体实施例详细说明本发明方法。本实施例方法的流程如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤101：预先定义无线链路的同步状态和失步状态。

由于对于NodeB来讲，接收链路为上行编码组合传输信道(ULCCTrCH)；而对于UE来讲，接收链路为下行编码组合传输信道(DLCCTrCH)。因此本发明中的无线链路状态主要包括：NodeB侧上行链路的同步状态和失步状态，以及UE侧下行链路的同步状态和失步状态。

而定义无线链路的同步状态和失步状态具体是指预先设置用于检测无线链路处于失步状态和同步状态的参数，该参数主要包括：检测周期P、进入失步状态所需产生的最少失步指示个数N1以及进入同步状态所需产生的最少同步指示个数N2。这样无论是在无线链路初始建立时的状态，还是在无线链路保持过程中的状态，以及在UE进行越区切换时源小区无线链路的状态以及切换目标小区的无线链路状态都可以按照设置的无线链路状态检测参数来判断无线链路的当前状态，从而进行下一步的控制策略调整。另外，在整个无线通信过程中，可能会由于诸如无线链路初始建立、无线环境恶化以及外界干扰等原因，无线链路的状态也会发生相应的转换，即从从同步状态至失步状态，以及等到无线环境好转之后，再由失步状态变至同步状态，此处，本发明仅定义无线链路的两种状态，即同步状态和失步状态；其中，同步状态是指无线链路处于正常状态，即稳定状态，而将凡是处于非同步状态的无线链路均作为失步状态的无线链路来对待，因此，当无线链路初始建立时，即NodeB侧链路已经建立，而UE侧链路尚未建立的那段时间NodeB侧的无线链路状态也属于失步状态。

步骤102：NodeB和UE分别监测自身接收链路的状态。即NodeB监测上行无线链路的状态，而UE监测下行无线链路的状态。

下面以NodeB监测上行无线链路状态为例，详细说明监测无线链路状态的具体步骤：NodeB物理层按照设定周期P检测从上行链路接收到的数据帧，并且判断在周期P内是否检测到至少一个符合质量要求的Special burst或至少一个译码正确的传输块，如果是，则产生一个同步指示；否则，产生一个失步指示；当NodeB物理层连续产生设定值N1个同步指示时，则表明上行接收链路处于同步状态；而当NodeB物理层连续产生设定值N2个失步指示时，则说明上行接收链路处于失步状态。

而UE监测下行接收链路状态的具体步骤与上述NodeB监测的过程完全相同，此处不再赘述。上述设定周期P为映射到编码组合传输信道(CCTRCH)上的专用传输信道的最小传输时间间隔TTI的整数倍，且N1和N2均大于或等于1。而且，P、N1和N2的取值均可以由基站和UE物理层根据物理层算法性能进行设置，从而使得最终符合无线链路的具体情况，实现合理的物理层控制。

步骤103：当NodeB物理层监测到上行链路处于同步状态时，根据从上行链路接收到的信号控制下行发送；当监测到上行链路处于失步状态时，停止下行发送。而当UE物理层监测到下行链路处于同步状态时，进行上行发送，并根据从下行链路接收到的信号控制下行接收和上行发送；当监测到下行链路处于失步状态时，保持上行发送，并根据从所在小区公共信道接收到的信号控制下行接收和上行发送。

在上述步骤中，如果基站物理层或UE物理层接收到高层数据，则发送高层数据，如果没有接收到高层数据，则根据高层配置的special burst的调度周期发送special burst。而且为了保证UE侧接收到完整的数据，同时降低对其它UE的干扰以及在进行接力切换时对同频邻小区的干扰，当NodeB物理层在无线链路建立后，首次进行下行数据发送时，需要对齐到传输信道传输时间间隔(TTI)边界。

下面详细说明步骤103所述的对于不同无线链路状态时的NodeB和UE的控制策略。首先，对于NodeB来讲，只需根据监测到的自身接收链路的状态控制发送或停止发送。即当NodeB物理层监测到自身接收链路即上行链路处于同步状态时，根据从上行链路接收到的信号进行下行发送控制；而当监测到自身接收链路处于失步状态时，则停止下行发送。

而对于UE侧来讲，则需要根据接收链路的状态实时调整发送时的控制策略，即当UE物理层监测到下行链路处于同步状态时，继续保持上行发送，且采取的上行发送策略包括：下行同步控制、上行同步控制、频偏调整以及上行功率控制等。其中，对于下行同步控制，首先根据UE当前所在业务时隙专用物理信道(DPCH)的信道冲击响应峰值位置计算出UE与基站的定时偏差，然后根据计算所得的定时偏差进行下行同步控制。而上行同步控制则采取闭环控制方式，即根据从UE所在DPCH接收到的同步偏移(SS)命令字进行同步控制。而频偏调整则通过对从主-公共控制物理信道(P-CCPCH)接收到的信号进行测量，然后根据测量所得的频率估计(FOE)信息进行控制，或者通过对从位于业务时隙的DPCH接收到的信号进行测量，然后根据测量所得的FOE信息进行频偏调整，甚至还可以对上述两种FOE信息进行平均，然后根据平均结果进行频偏调整。而上行功率控制则采取闭环控制方式，即UE根据从DPCH接收到的功率控制(PC)命令字进行上行功率控制。

而当UE物理层监测到下行链路处于失步状态时，继续保持上行发送，但此时的物理层控制策略却不同于无线链路处于同步状态时的控制策略。具体来说，对于下行同步控制，则不再根据UE所在业务时隙DPCH的信道冲击响应峰值位置计算UE与基站的定时偏差，而是使用P-CCPCH的信道冲击响应峰值位置计算UE与基站的定时偏差，然后根据计算所得的定时偏差结果进行下行同步控制。而对于上行同步，UE忽略NodeB通过DPCH发送的SS命令字，而是采用针对下行同步调整的结果进行补偿来控制上行同步；具体方法为：UE记录下行链路由同步状态进入失步状态时的上行发送的同步位置，并且在此之后的整个链路处于失步状态期间，上行保持在该同步位置发送，如果下行同步时对帧头位置进行了调整，则上行发送的同步位置为原同步位置与上述下行同步的调整量的和。举例说明如下：设子帧n的上行发送同步位置为T，而子帧n+1的下行同步调整量为t，则子帧n+1的上行发送同步位置为T+t。并且当子帧n+1的下行同步相对于子帧n往前调时，t＞0；而当子帧n+1的下行同步相对于子帧n往后调时，t＜0；而对于频偏调整，则同样不再根据UE所在业务时隙DPCH的FOE测量结果进行控制，而是仅使用对P-CCPCH的FOE测量结果进行控制。而对于上行功率控制，UE则忽略基站发送的PC命令字，而采用实时测量P-CCPCH路损进行开环功率控制。

下面详细说明当无线链路处于失步状态时的上行功率控制方法，该方法具体如下：

首先，UE记录所在业务时隙DPCH从同步状态进入失步状态之前一个子帧的发送功率P₀。

然后，按照设定的路损测量周期T(单位为ms)测量并记录P-CCPCH的路损L_P-CCPCH；设相邻两次路损测量结果分别为L_old和L_new，则相邻两次路损之差为：Δ＝L_new-L_old。

再次，设功控步长为P_step，具体实现时，P_step可以取1、2或3dB等。由于每个子帧的时长为5ms，因此一个路损测量周期T所包含的子帧数为M＝T/5，则按照下列公式计算一个路损测量周期T内的第i个子帧的DPCH发送功率p(i)：

\{\begin{matrix} P (i) = P (i - 1) + P_{step}, i = 1 \cdot \cdot \cdot I, Δ > 0, M < I - - - (1) \\ P (i) = P (i - 1) - P_{step}, i = 1 \cdot \cdot \cdot I, Δ < 0, M < I - - - (2) \\ P (i) = P (I), i = I \cdot \cdot \cdot M, M > I - - - (3) \end{matrix}

其中，如果路损测量周期T为DPCH从同步状态进入失步状态后的第一个路损测量周期，则一个路损测量周期T内的第一个子帧的发送功率为：P(0)＝P₀；否则，P(0)为上一个路损测量周期的最后一个子帧的发送功率。

另外，

I = \min [round (\frac{| Δ |}{P_{step}}), M];

以及当M＞I时，在路损测量周期内第I至第M个子帧的DPCH发送功率按照公式(3)计算。

图2示出了基于本发明上述方法的无线链路从建立到保持过程中的状态转换时序图。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1、一种基于无线链路状态的物理层控制方法，其特征在于，预先定义无线链路的失步状态；该方法包括如下步骤：

a、无线链路建立后，基站监测自身无线接收链路的状态；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：预先定义无线链路的同步状态，所述步骤b进一步包括：当基站监测到自身无线接收链路处于同步状态时，进行下行发送，并根据从自身无线接收链路接收到的信号控制下行发送。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括：用户设备UE监测自身无线接收链路的状态；

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤b进一步包括：当UE监测到自身无线接收链路处于同步状态时，保持下行接收和上行发送。

5、根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述预先定义无线链路的失步状态为：预先设置用于判断无线链路处于失步状态的参数，该参数包括：检测周期和进入失步状态所需产生的失步指示个数；所述预先定义无线链路的同步状态为：预先设置用于判断无线链路处于同步状态的参数，该参数包括：检测周期和进入同步状态所需产生的同步指示个数；

6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述根据从自身无线接收链路接收到的信号控制下行发送的步骤进一步包括：基站在无线链路建立后首次进行下行发送时，对齐到传输信道TTI边界。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述公共信道为主-公共控制物理信道P-CCPCH；所述根据从所在小区的公共信道接收到的信号控制无线信号的接收和发送包括：根据P-CCPCH的信道冲击响应峰值位置计算UE与基站的定时偏差，然后根据计算所得的定时偏差进行下行同步控制；以及忽略基站发送的SS命令字，采用对下行同步的补偿结果控制上行同步；并根据实时测量得到的P-CCPCH路损进行上行功率控制；以及根据对P-CCPCH的FOE测量结果进行频偏调整。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述根据实时测量得到的P-CCPCH路损进行上行功率控制包括：

\{\begin{matrix} P (i) = P (i - 1) + P_{step}, i = 1 \cdot \cdot \cdot I, Δ > 0, M < I - - - (1) \\ P (i) = P (i - 1) - P_{step}, i = 1 \cdot \cdot \cdot I, Δ < 0, M < I - - - (2) \\ P (i) = P (I), i = I \cdot \cdot \cdot M, M > I - - - (3) \end{matrix}

I = \min [round (\frac{| Δ |}{P_{step}}), M];

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述功率控制步长P_step的取值为1、2或3。

10、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述自身无线接收链路为专用物理信道DPCH；所述公共信道为主-公共控制物理信道P-CCPCH；所述保持下行接收和上行发送包括：根据从DPCH接收到的功率控制PC命令字控制上行发送功率；并根据从DPCH接收到的同步偏移SS命令字控制上行同步；以及根据DPCH的信道冲击响应峰值位置计算出UE与基站的定时偏差，然后根据计算得到的定时偏差控制下行同步；同时，根据对DPCH的FOE测量结果进行频偏调整，或者根据对P-CCPCH的FOE测量结果进行频偏调整，或者根据对DPCH的FOE测量结果以及对P-CCPCH的FOE测量结果的平均值进行频偏调整。

11、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述下行发送为：当基站接收到高层数据时，发送高层数据，否则，根据special burst的调度周期发送special burst。