CN1894866A - 功率控制方法 - Google Patents

Abstract

提供在无线通信系统中用于下行链路功率控制的方法。响应于通过无线连接的、来自移动终端(110)的发射机功率改变请求，基站(122)基于其当前的总发射机功率PDI确定功率控制参数。该功率控制参数优选地涉及最大的特定于连接的发射机功率，功率步长和/或功率增加概率，并由基站用来给连接分布发射机功率p_i。

Description

功率控制方法

技术领域

本发明涉及在诸如宽带码分多址(WCDMA)系统的无线通信系统中的下行链路功率控制。

背景技术

WCDMA下行链路中的主要资源是基站的载波功率。最大载波功率限制了可被服务的用户的数量、业务质量以及基站的覆盖范围。就误块率而言，每一个连接需要足够的专用信道功率来满足其相关的质量需求，并因此而向终端用户提供可接受的被感知的服务质量。然而，有效地利用功率并且不使用比所需更多的功率也是重要的，因此对基站中的发射机功率有规律地进行更新。

在WCDMA中，用于上行和下行链路的快速功率控制被标准化[1]。用户设备(UE)向网络发送发射机功率控制(TPC)命令，即，“功率上升(power up)”或“功率下降(power down)”指示。在基站中使用这些命令来更新UE的专用功率。默认的算法是，使用TPC命令来定义新的功率值是否是先前的功率值加上或减去一个固定功率步长，来按步更新功率。只要不发生饱和，功率控制命令便始终是准许的。有关默认的功率控制算法有两个选择，第一个是减少误译TPC命令的风险，第二个是通过滑动窗口大小和门限值来限制功率控制的功率提高。

3GPP中的标准化功率控制算法主要是设计用于这些情况，即当有可能实现所有的业务需求和可以补偿相互的干扰时。无论如何，由于无线环境是随时间变化的，(因此)可能出现一些情况，其中在基站中没有足够的载波功率来实现所有用户的业务需求，以及存在不稳定的系统性状的风险[2]。无线通信系统通常装备有接纳控制的装置和断开业务的装置，但是这些装置相对较慢并且不是被设计来处理系统不稳定性的。因此，需要一些机制，其能够以快速动作(fast action)在一个短的时间标度上处理这个问题。

已经提出了几种可选的功率控制算法。在[3]中，例如，当专用信道功率增加时，质量目标被逐渐地减少。实际上，这意味着需要高功率的用户不得不忍受较低的质量。

国际专利申请[4]解决了在宏分集通信中关于移动站而发散两个或更多个基站的发射机输出功率电平的问题。用于移动站的相应的基站发射机输出功率被响应于来自该移动站的功率控制指令和用于该移动站的相应的当前基站发射机输出功率而进行调整。该调整可以以固定或连续的步骤来执行。

基于TPC历史的步长调整，移动性速度和比特差错率(BER)概率是，例如在文档[5]、[6]和[7]中描述的。

虽然，上述的解决方案获得了较好的下行链路功率控制机制，但是，它们仍然与一些问题联系在一起。现有技术中功率控制的缺点例如是，存在过度分配或临时用完发射机功率的不可忽视的风险。不足的功率资源还导致所有的连接被“惩罚”，这使得对于各个移动站来说情况更加不可预知。

因此，需要一种改良的下行链路功率控制方法。

发明内容

本发明的总的目的是提供一种用于提高无线通信系统的稳定性的下行链路功率控制的方法。具体的目的是在具有共享资源的通信系统中获得功率资源的有效利用。另一个目的是除掉暂时用完发射机功率的风险。还有一个目的是提供适合于WCDMA系统的功率控制机制。

这些目的根据所附的权利要求来实现。

简要地，本发明提出了一种全面的下行链路功率控制的方案。响应于来自移动终端的发射机功率改变请求，基站根据其当前的总的发射机功率来确定功率控制参数，例如最大的特定于连接的发射机功率、功率步长或功率增加概率。接着基站使用该功率控制参数来分布发射机功率给该连接。通过在为个体连接分配发射机功率时考虑该基站所关联的所有连接(而不仅仅是被控制的连接)，实现了更有效的功率控制方法并且可以消除过度分配的风险。

在本发明的一些有利的实施例中，使用当前的总的发射机功率，连同与特定于连接的码功率(code power)和/或指示有关连接优先权等级的信息有关的其他输入参数一起来执行功率控制。

根据本发明的其他方面，提供了收发机节点和通信系统。

附图的主要说明

通过参考下面的描述和附图可以更好的理解本发明的更多方面和优点，其中：

图1是可以使用本发明的典型WCDMA通信系统的图解概观；

图2说明了根据本发明的下行链路功率控制消息传送；

图3是根据本发明的优选实施例的下行链路功率控制方法的流程图；

图4A-B是例示码功率和使用常规的功率控制获得的码功率增加的图表；

图5A-C是例示根据本发明的示范实施例的功率增加概率、码功率和码功率增加的图表；以及

图6是例示根据本发明的示范实施例的功率控制参数、码功率和载波功率之间的关系的图表。

详细描述

图1是可以使用本发明的典型WCDMA通信系统的图解概观。该示例性系统100包括无线接入网络(RAN)，例如，通用陆地无线接入网络(UTRAN)，和核心网络130。RAN执行有关无线的功能并且负责建立例如移动电话和膝上型电脑的用户设备110，与网络的其余(设备)之间的连接。典型的，RAN包括大量的基站收发信台(BTS)122，也称作节点B，和无线网络控制器(RNC)124。每一个BTS服务其各自的覆盖范围内的移动终端并且一个RNC控制几个BTS。RNC的典型功能是指配频率、扩频或扰频码和信道功率电平。

RNC124提供到核心网络130的接入，该网络例如包括交换中心、支持节点和数据库，相应于全球移动通信系统/通用分组无线业务(GSM/GPRS)核心网络的那些，并且通常还包括多媒体处理装置。核心网络与外部网络140通信，例如因特网，和公共交换电话网络(PSTN)，综合业务数字网络(ISDN)和其他的公共陆地移动网络(PLMN)。

实际上，大多WCDMA网络给出以比图1的基本例子更复杂的方式安排的多个网络单元和节点。

本发明更适合于WCDMA通信并且将主要结合WCDMA通信进行描述，例如高速下行链路共享信道(HS-DSCH)系统。然而，可以理解，其中多个用户可以同时使用相同功率源的其他通信系统也在本发明的范围内。

本发明也适用于节点的功率使用由于高干扰而影响邻近节点的系统。这样的系统例如包括时间复用或码复用的正交频分复用(OFDM)和时分多址(TDMA)系统和使用多载波功率放大器(MPCA)的系统。

用于上行链路和下行链路功率控制的有效机制对于最大化像CDMA系统的无线通信系统的容量是必要的。用于下行链路(前向)信道的功率控制特别用来从基站给每个移动站提供满意的信号电平。典型地，移动站在下行链路信道上测量接收的信号并基于该测量而请求基站调整其发射功率。

如背景技术部分所提到的，在WCDMA中快速功率控制(1500Hz)被标准化以用于上行链路和下行链路。UE每秒1500次向网络发送发射机功率控制命令TPC(t)，每一个命令表明“功率上升”或者“功率下降”。在基站中该命令被用于更新UE的专用功率p(t)。该3GPP标准化的下行链路功率控制算法包括具有两个选项的默认算法【1】。该默认算法将使用接收的发射机功率控制命令TPC(t)，其是+1或者-1，按照下式以每时隙t的对数标度(以dB计)而按步更新该功率p(t)，

p(t+1)＝p(t)+Δ*TPC(t)[dB]                        (1)其中Δ是以dB为计的步长。步长Δ可以有4个值：0.5、1、1.5或2dB。对UTRAN强制性的是支持1dB的步长，同时对其它步长的支持是可选的。不准许功率控制命令的唯一原因是：如果功率饱和，即功率达到由操作者参数化的上限或下限(分别为p_upper和p_lower)。这意味着：

p(t+1)＝max(p_lower，min(p_upper，p(t)+Δ*TPC(t)))[dB]      (2)

第一选项旨在限制误译TPC命令的风险。每一个TPC命令重复三个连续的时隙，因此实际更新率降到500Hz。第二选项通过定义滑动窗口尺寸Swin和门限th来限制功率控制的功率提升。仅当过去Swin校正的总和低于门限th时才允许增加该功率：

其中，TPCsum是过去校正的总和，即 $\mathrm{TPCsurn}=\underset{k=t-\mathrm{Swin}+1}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\left(k\right)$

本发明基于这样的认识，最有效的下行链路功率控制可以通过响应于总的发射机功率情况来改变专用于相应连接的功率而获得。基站的总的发射机功率是一个受限的资源，因此希望相对这个参数来控制系统。根据本发明，通过测量基站的总的发射机功率并且基于其控制该系统，可以实现一种直接响应于最关键的功率参数的功率控制机制。

为了增加系统的稳定性，因此本发明提议一种全面的控制方法，其中下行链路功率控制基于基站的总发射机功率。这一点现将参照图2进一步描述，该图中示出了一个收发机节点122和两个移动终端110。收发机节点能够在各自的无线连接上与移动终端通信。

收发机节点122典型的安排在网络侧，例如在诸如UTRAN的无线接入网络中，并允许无线单元连接到网络的其它部分。该收发机节点例如可以包括或与例如节点B或BTS的(无线)基站，和/或例如RNC或基站控制器(BSC)的无线控制功能性关联。在下文中，收发机节点通常被叫做基站。

无线单元/移动终端110(也称作用户设备，移动节点，移动站等等)用蜂窝电话来举例说明。然而，本发明也可应用于与其它无线单元的通信，包括个人数字助理和膝上型电脑。

如图2所示，基站与总的发射机(下行链路)功率P_DL相关联，也叫做下行链路载波功率。这个总的发射机功率包括公共功率(例如用于推送信息给终端用户，用于导频信号以及用于公共/共享信道)和用于专用于特定移动终端的信道的功率。当前总的发射机功率P_DL(t)代表在特定时间点t上在收发机节点处使用的、公共和特定于连接的所有下行链路功率资源。换句话说，总的发射机功率是在收发机节点上的全部资源分配的度量。可用的下行链路功率资源用最大发射机(下行链路)功率P_DL，max来表示，其是收发机节点特定的。

在图中也示出了每一个连接i的发射机(下行链路)功率p_i，也叫做各个连接的下行链路码功率。当前特定于连接的发射机功率p_i(t)代表由基站在特定的时间点t分配给连接i的下行链路功率。默认地，码功率分配根据等式(1)的功率控制算法来执行，但是根据本发明，该功率分配以现在将描述的改进方法来处理。

无线单元110发出用于功率改变的请求(例如，功率增大命令)给基站122。与以上所述的默认功率控制算法相反，请求不是总被准许。

基于基站的总的发射机功率，确定是否应当准许或全部或部分拒绝该请求。特定于连接的功率决定是通过一个或几个功率控制参数来表达的，优选地直接或间接涉及特定于连接的发射机功率的最大值或功率改变率。功率控制参数基于基站当前总的发射机功率来确定，且其后被用于分布发射机功率给该特定的连接。因此，专用于连接i的功率p_i依赖于总的下行链路功率P_DL。

图3是用于下行链路功率控制的方法的流程图，它概括了本发明优选实施例的主要原则。在步骤S1中，来自移动终端的发射机功率改变请求通过无线连接在基站被接收。该请求例如可以包括标准的WCDMA TPC命令，并且本发明适用于增大和减小命令。特别地，对于处理重复的功率增加命令的情况是有用的。

响应于发射机功率改变请求，在步骤S3中，基于当前总的发射机功率，基站确定至少一个功率控制参数。优选地，这涉及执行一个预定的功率分布功能，该功能在当前总的发射机功率趋近它的最大值时给出一个平滑的过渡性状，或作为选择，功率控制参数可以基于对总的发射机功率的预定门限值来决定。功率控制参数优选地与最大特定于连接的发射机功率和/或特定于连接的发射机功率的功率改变率相关。基站的总的发射机功率优选地在基站连续地测量(步骤S2)。然而，在某些实施例中，该参数可以在别处被确定并转发给收发机节点。如以下将要解释的，当前总的发射机功率不必是影响功率控制参数(除TPC值外)的唯一的输入参数。功率控制参数可以例如是通过把一些独立计算的功率控制参数与不同的输入结合而计算出的聚合(aggregate)的功率控制参数。

最后，在步骤S4中依照确定的功率控制参数，发射机功率通过基站被分布给该连接。功率控制参数可以直接或间接影响实际的功率分布。后者的例子是通过与连接所允许的最高比特率相关的功率控制参数而间接地限制该功率(在等式(1)中的p(t))。由于移动终端将随着条件的改变重复地请求更多或更少的功率，在图3中的过程典型地在进行连接期间有规律地重复。

借助于本发明，根据整个共享的功率资源的性状而调整各个连接的性状。用于下行链路功率控制的传统方法完全专注于单个连接。由于移动终端不具有对其它链路的功率情况的任何认识，这意味着有相当大的过分配或暂时用完发射机功率的风险。通过改而经总的功率资源，包括对所有链路(或者其子集)公共的功率，来考虑到/自基站的其它连接的功率性状，本发明提供更加有效的功率控制机制。主要的优点在于：它可以用来确保在网络侧没有做出尝试以分配多于可用的功率资源。因此，可以消除暂时用完发射机功率的风险，导致保持的系统稳定性。

本发明的另一个益处是，它允许来自用户设备的对功率增加请求的平滑响应。当趋近最大发射机功率时，已分配的功率可以平滑地提高，它导致基站发射机功率更加受控的性状。该控制优选地在相当小的时间标度上执行，这导致随着整个功率状况的改变而快速调整。

通过在网络侧执行功率控制和对基站考虑整个功率状况，本发明因此提高了系统的稳定性。该提高的稳定性反过来导致容量和用户体验的服务质量的提高。通常无线通信系统与在覆盖、质量和负载之间的折衷相关。因此，关键问题是平衡业务覆盖相对系统稳定性，即优化资源(基站下行链路功率)使用，以便在低的负载获得好的业务覆盖，在高负载获得好的系统稳定性。本发明使得能够恰当地平衡以上的因素，例如当负载增加时，减少覆盖或提供质量的柔和的恶化。

根据本发明特别有利的实施例，功率控制参数通过基站总的发射机功率(下行链路载波功率)和特定于连接的发射机功率(下行链路码功率)的组合来确定。于是除所有连接的全部资源使用外，该功率控制还与特定于连接的资源使用相关。因此，可以避免功率饱和，并且除了在高的总发射机功率(即接近于P_DL，max)的平滑过渡性状外，在不同的连接之间进行区分也是可能的。使用很多码功率的连接例如可以通过更强的功率限制来进行“惩罚”。此外，由于载波功率和码功率都可以在基站测量，本解决方案通常容易实现并且不需要任何附加信令(例如，在WCDMA中的RNC和节点B之间)。

根据本发明用于加上功率限制的装置优选地用于适配最大专用码功率p_i，max；规定准许功率改变请求命令的概率π_i；和/或修改功率步长Δ_i。现在将描述具有通过这些各自功率控制参数的每一个进行功率控制的本发明的示例性实施例。该示例性功率控制算法以线性[W]和对数标度[dBW或dBm]计的值工作，但是如果没有另外说明，则将假设是以线性标度计的值。

最大专用码功率

减小连接对下行链路载波功率贡献的可能性的优选手段是降低最大专用码功率P_i，max，即个体专用信道的功率上限。计算的最大专用码功率可以被看作一个总的发射机下行链路功率P_DL的函数：P_i，max＝f(P_DL)。当大部分下行链路功率被分配时，每一个连接典型地由一个较低的最大专用码功率进一步限制。下行链路的载波功率越高，最大码功率越严格(tight)。

在第一个例子(4)中，当下行链路载波功率大于P_DL，low并且小于P_DL，max时，最大专用码功率可从p_max，lower变化到p_max，upper，且线性地依赖于下行链路载波功率。否则，p_i，max＝P_max，upper。

p_i，max＝p_max，upper-(p_max，upper-p_max，lower)*(P_DL-P_DL，low)/(P_DL，max-P_DL，low)    (4)

第二例子(5)代表一种更简单的方法，其中最大专用码功率可以有两个不同的值，这依赖于载波功率是否在一个门限P_DL，low之下。

$p_{i,\max }=\left\{\begin{array}{cc}{p}_{\max ,\mathrm{upper}}& P_{\mathrm{DL}}<P_{\mathrm{DL},\mathrm{low}}\\ p_{\max ,\mathrm{lower}}& P_{\mathrm{DL}}\&GreaterEqual;P_{\mathrm{DL},\mathrm{low}}\end{array}\right.---\left(5\right)$

应当注意的是，P_DL可以与一个或更多其它输入参数一起用于确定最大下行链路码功率。当使用多于一个的输入时，每一个输入可以用来计算最大功率，这些计算的值的聚合被用作最大专用码功率。在一个具有两个不同输入的典型的实施例中，该聚合根据(6)来计算。

p_{i，max，aggregate}＝min(p_{i，max，input 1}，p_{i，max，input 2})    (6)

功率增加概率

在WCDMA的默认功率控制算法中，一旦接收到来自于无线单元的发射机功率上升命令，基站就增加专用信道功率一步幅Δ。只有最大专用码功率P_i，max可以由于被准许而阻止功率增加。根据本发明优选的实施例，对接收的功率上升命令的准许改为与指配的概率π_inc，i相关(可能是0)，该概率被称作功率增加概率。

当分配了大多数的下行链路载波功率时，有很好的理由来更谨慎地对待基于自无线单元的功率增加请求而单独地增加功率。因此，经常希望让更高的下行链路载波功率来导致一个更低的功率增加概率。如果功率上升请求没有被准许，将有两个选项。或者特定于连接的发射机功率p_i(t)仍然处在相同的水平上，或者该功率减小步幅Δ。后者对于惩罚一个连接更有效。

在第一个例子(7)中，当下行链路载波功率大于P_DL，low，并且小于P_DL，max时，功率增加线性地依赖于下行链路载波功率。否则，π_inc，i＝1。(n是参数。)

π_inc，i＝1-((P_DL-P_DL，low)/(P_DL，max-P_DL，low))ⁿ    (7)

图4和图5图解了与常规的默认功率控制相比的、根据本发明把功率增加概率作为功率控制参数的基于负载的下行链路功率控制。图4A-B显示了对于一个到一贯要求更多功率的无线单元的连接的现有技术码功率性状。基站根据等式(1)和(2)的标准化控制算法将功率分配给该连接。图4A包含对于各自时隙的归一化的码功率值，而图4B显示了从上个时隙之后的功率改变。该图表清楚地显示了对数标度功率控制的线性标度效果(1)。以瓦特计的向上步进的功率随着连接的码功率的增加(在时隙30处在饱和前)按指数规律增加。这构成了常规功率控制算法的不稳定特性。

通过使用本发明的基于负载的功率控制，显著的增加将变得更加优雅(graceful)。图5A显示了根据等式(7)当n＝2时的功率增加概率。图5B-C相应于图4A-B，但此次功率控制是通过图5A的功率控制概率基于P_DL和码功率执行。功率增加概率随着码功率和载波功率的增加而减小，这反过来使功率控制在趋近最大码和载波功率时更加优雅。

第二个例子(8)提出一个更简单的方法，其中功率增加概率依赖于载波功率是否低于P_DL，low而在1和另一个固定的值πinc，lower之间切换。

${\mathrm{\&pi;}}_{\mathrm{inc},i}=\left\{\begin{array}{cc}1& P_{\mathrm{DL}}<P_{\mathrm{DL},\mathrm{low}}\\ {\mathrm{\&pi;}}_{\mathrm{inc},\mathrm{lower}}& P_{\mathrm{DL}}\&GreaterEqual;P_{\mathrm{DL},\mathrm{low}}\end{array}\right.---\left(8\right)$

当分配了大多数下行链路码功率时，有很好的理由要更加谨慎地对待增加功率。如上面所提到的，本发明的有利的实施例基于基站的总的发射机功率和特定于连接的发射机功率一起来执行功率控制。在被应用到将功率增加概率用作功率控制参数的情况下，这意味着功率增加概率是下行链路载波功率和下行链路码功率的函数：π_inc，i＝f(P_DL，p_i)。在这种情况下，更高的下行链路码功率通常隐含更低功率增加概率。在示例性实施例(9)中，聚合的功率增加概率是使用下行链路载波功率和下行链路码功率单独计算的功率增加概率的乘积。

πinc，i，aggregate＝πinc，i，P_DL*πinc，i，pⁱ         (9)

因子π_inc，i，pi例如可以根据下面的等式(10)或(11)计算。在第一个例子(10)中，当专用码功率p_i大于p_low并且小于p_max，i时，功率增加线性地依赖于专用码功率p_i。否则，π_inc，i＝1。(n是一个参数。)

π_inc，i＝1-(p_i-p_low)/(p_max，i-p_low))ⁿ    (10)

第二个例子(11)使用一种更简单的方法，其中功率增加概率依赖于载波功率是否低于p_low而在1和另一个固定的值πinc，lower之间切换。

${\mathrm{\&pi;}}_{\mathrm{inc},i}=\left\{\begin{array}{cc}1& p_i<p_{\mathrm{low}}\\ {\mathrm{\&pi;}}_{\mathrm{inc},\mathrm{lower}}& p_i{\&GreaterEqual;p}_{\mathrm{low}}\end{array}\right.---\left(11\right)$

在其中总的发射机功率与一个或几个其它输入一起用作为输入的其它功率控制算法是可能的。当使用多于一个输入时，每一个输入可以被用于计算功率增加概率，这些计算值的聚合被用作功率增加概率。在具有三个不同输入的例子中，根据(12)计算出该聚合。输入2和3可以(但不是必须)包括特定于连接的发射机功率。

πinc，i，aggregate＝πinc，i，P_DL*πinc，i，input2*πinc，i，input3      (12)

功率控制步长

在WCDMA的默认功率控制算法中，当从移动终端接收到功率上升TPC命令时，基站通过以dB计的固定的步幅Δ增加专用信道的功率。只有最大专用码功率可以阻止功率增加。

本发明改而提出适配功率控制步幅Δ以响应基站的总的下行链路功率Δi＝f(P_DL)。功率改变(向上或向下)的大小可以或者减少或者增加。来自移动终端的功率增加请求甚至可以导致Δ的0或者负值，从而相应于一个被拒绝的增加命令。由于只有向上的步幅对于下行链路的稳定性是关键的，可能有时优选的去限制向上步幅的步长适配，而让向下步幅保持恒定。

有时，例如如果不可能直接调整步长，则仅仅每第N个时隙调整功率是可取的，其中N＝floor(Δnorm/Δdesired)且Δnorm是可能的调整步幅(例如，1dB)。

当已分配大部分下行链路载波功率时，应该谨慎地对待与功率增加命令完全一致地增加功率。通过根据本发明的功率控制，更高的下行链路载波功率通常导致更低的向上步长。在一个示例性实施例中，向上步长线性地依赖于下行链路载波功率并且当载波功率趋近其最大电平时减为0。这通过等式(13)来说明，其中Δparam是一个参数，Δnorm是最大功率步长。

Δ_i＝min(Δ_nom，Δ_param(P_DL，max-P_DL)/P_DL，max      (13)

此外，在有些情况下可以被推动去使用不同的向上或向下的步幅。在低负载时更长的向上步幅和更短的向下步幅，反之亦然。在一个示意性的实施例中，向上和向下的步长被分别调整，且线性地依赖于下行链路载波功率。当载波功率趋近其最大电平时，向上步幅减到0，而在低载波功率时向下步幅减到0。下面的(14)说明了这一点，其中Δ_param是一个参数，Δ_norm是最大功率步长，P_DL，lower是指示更低载波功率电平的参数。

Δ_i，upward＝  min(Δ_norm，Δ_param(P_DL，max-P_DL)/P_DL，max)              (14)

Δ_i，downward＝min(Δ_norm，Δ_param(P_DL-P_DL，lower)/(P_DL，max-P_DL，lower))

至于前面所述的控制参数，可以用多于一个输入来确定该步长。因此，每一个输入可以用来计算各自的步长，这些初步的步长值的聚合被用作通过其可以完成功率控制的步长。在具有两个输入的示例性实施例中，根据(15)计算该聚合。

Δ_{i，aggregate}＝min(Δ_i，input1，Δ_i，input2)        (15)

一个有利的实施例使用发射的下行链路码功率和发射的下行链路载波功率的组合：Δi＝f(P_DL，p_i，code)。步长例如可以线性地依赖于下行链路载波功率和下行链路码功率[瓦特]并且当载波功率和/或码功率趋近最大电平时减小为0，这通过等式(16)描述。

Δ_i＝min(Δ_norm，Δ_param(P_DL，max-P_DL)*(p_i，max-p_i)           (16)

图6示出了根据等式(16)具有组合的下行链路载波功率和下行链路码功率使用的功率控制。示出了功率步长相对下行链路载波功率和下行链路码功率。在这个例子中，最大的载波功率P_DL，max是20W，最大码功率p_i，max是1W，Δ_param＝0.1dB，并且Δ_norm＝1dB。明显的，无限小的步长应用到高载波功率和/或高码功率上，并且因此在高负载中，有效地阻止系统去显著地增加功率。如图6所示的，等式(16)还可以用于用功率增加概率作为编码参数进行功率控制。上面的结论直接应用到这样的情况，其中无限小的功率增加概率因此应用在高载波功率和/或高码功率。

在一些情况中，可以适当地把功率步长标准化到最大的功率值。这意味着系统更谨慎地对待增加用于高数据速率业务的功率。此外，在这个方法中，可以使算法独立于基站最大的发射机功率和载体的类型。三个例子：

Δ_i＝min(Δ_norm，Δ_param(P_DL，max-P_DL)*(p_i，max-p_i)/p_i，max              (17)

Δ_i＝min(Δ_norm，Δ_param(P_DL，max-P_DL)*(p_i，max-p_i)/P_DL，max)            (18)

Δ_i＝min(Δ_norm，Δ_param(P_DL，max-P_DL)*(p_i，max-p_i)/(p_i，max*P_DL，max))  (19)

作为一个数值例子，考虑具有1W p_i，max的语音业务和具有4W p_i，max的64kbps的视频电话业务。没有归一化到最大的码功率意味着步长对于0.5W的语音业务和3.5W的视频电话业务是相同的。通过根据上面的等式归一化，步长在用于语音的0.5W和用于视频电话的2W是相同的。这意味着系统更谨慎地对待为高数据速率用户增加功率。

虽然，不同的控制算法已经用来分别通过功率增加概率和功率步长举例说明功率控制，对于这些控制参数中的一个的方法通常也可应用到其他控制参数上。因此，用于功率步长调整的等式典型的也可以用于功率增加概率，并且反之亦然。

上面的例子主要使用实际的(未被归一化的)功率参数。然而，有时候，例如对于具有不同的最大下行链路载波功率的基站，相对于最大载波功率把下行链路载波功率认作为输入可以是恰当的。同样的，在一些情况下，例如当不同的连接具有不同的最大下行链路码功率时，相对于最大码功率把下行链路码功率认作为对基于码功率的算法的输入可以是恰当的。分别的，如果载波功率参数由相同参数除以最大下行链路载波功率替换，并且码功率参数由相同参数除以最大下行链路码功率替换，该方法将同样运作。

此外，由于输入功率数据典型的变化很快和很猛，所以在许多情况中可以可取地结合所描述的下行链路功率控制功能来使用滤波器。通过考虑先前和当前的输入参数值(例如P_DL和p_i)，方差可以通过滤波来减少，以便功率控制参数仅仅服从于缓慢改变的输入数据。

根据本发明的另一个优选实施例，下行链路功率控制是基于总的发射机功率和有关各自连接的优先权等级的组合。主要的思想是：通过采用前摄(proactive)的策略去处罚一些连接而挽救其他连接，来避免所有连接都经历不满意的服务质量的情况。用于分布发射机功率到特定连接的功率控制参数在这种情况下是基于总的发射机功率连同指示有关连接优先权等级的特定于连接的信息来确定的。该特定于连接的信息最好包括一个或多个所谓的优先权等级指示器DPI。因此，专用于连接i的功率p_i取决于P_DL和用于连接DPI_i的DPI参数。

DPI参数表示以预定义的方式在特定时间点的特定连接的重要性/相关性/优先权。其通常描述特征或终端用户/移动终端的当前或预期的性状，并且可包括与用户相关的、与设备相关的和/或描述连接的信息。典型的，优先权指示参数被测量或者从在网络侧的数据保持单元或数据库中被收集，优选的，是通过基于网络的控制单元，例如RNC进行。一些示例的优先权指示器：

移动类型和类别

当在相同的无线环境中提供相同的业务时，一些类型的移动终端比其他的移动终端需要来自基站的更多的功率。因此，移动终端的类型能够用作优先权指示器。因此，可以使用移动终端的牌号或型号。然而，优选的实施例建议自动对移动终端分类。这样在网络侧确定移动终端的实际性能或功率需求，并基于此对终端进行分类，例如当连接到特定的参比小区时，使用有关所需的下行链路码功率的信息；IMIE号码；和或误块率(用于数据业务)。该自动的分类可以基于存储的或测量的有关连接的信息。

预订类别

当希望使一个或者多个预订类别在其他类别之前列入优先地位时，预订类别s_i是一个有用的输入，例如使操作者能够向支付更多的客户提供具有更好服务的金预订(gold subscription)。

连接时间

移动终端连接得越长，处罚该连接便更关键。因此，自连接建立以来的时间t_c是一个信息丰富的输入。

数据业务特征

对于数据业务来说，可以经常适当地使用某些数据业务特征的当前值，从而提供有关当前的和预期的用户行为的信息，作为在不同连接之间划分优先次序的基础。典型的，将在网络侧，优选地是在RNC处测量这种参数，并且这样的参数例如可以包括有关传送的数据量、预期的数据量、和/或在被发送之前驻留在缓冲器中的数据量的指示器。因此，更多的数据量通常隐含了有关该连接的更高的优先权等级。此外，功率分布可以基于一个或多个有关分组特征的DPI，例如分组长度(较长的分组被优先化)，分组类型，和/或自上一分组以来的时间，以及有关误块统计的DPI和/或块重传统计。

通过基于总的发射机功率和有关各自连接的优先权等级的组合来实现下行链路功率控制，在一个短期以及在一个长期的基础上，可以实现一个改良的系统稳定性。本发明的这个实施例允许更加完善的功率控制机制和一个更加“公平”的功率分布。

因此本发明的功率控制优选地使用上面描述的功率控制参数p_i，max，π_inc，i和Δ_i实现。因此，一单个控制参数，或者，可选的，两个或所有控制参数的组合可以用在特殊的功率控制情况中。本发明的实施例还可以是，其中功率控制通过其他的有关功率的参数来完成，包括其他直接或间接与特定于连接的发射机功率的功率改变率相关的参数。

关于数据业务，连接的质量目标可以用作功率控制参数，代替或者附加于上述参数。质量目标规定了连接的期望的质量。一个例子是WCDMA的误块率(BLER)质量目标，即，在错误的块数量和发射的块的总数量之间的比率。

虽然已参考具体例示的实施例对本发明进行了描述，但是，应该强调的是：其还覆盖了所公开特征的等价物，以及对于本领域技术人员来说是显然的修改和各种变体。因此本发明的范围仅仅由所附权利要求来限定。

参考文献：

【1】3GPP，物理层规程(FDD)，技术规范TS25.214

【2】Gunnarsson，F.和Gustafsson，F.，具有时间延迟补偿的功率控制，Proc.车载技术会议，波士顿，MA，美国，2000年9月。

【3】M.Almgren等人的美国专利5,574,982。

【4】Telefonaktie-bolaget LM Ericsson的国际专利申请WO02/35731A1。

【5】Nokia Networks OY的国际专利申请WO 00/04649。

【6】Nokia Corporat(诺基亚公司)的欧洲专利申请EP 0 815656B1。

【7】Wen Tong，Rui.R.Wang的美国专利6,311,070 B1。

Claims (32)

1、一种用于通信系统(100)中的功率控制的方法，包括能够与多个移动终端(110)通信的收发机节点(122)，该方法包括步骤：

通过无线连接在收发机节点接收来自其中一个移动终端的发射机功率改变请求；

在收发机节点处基于该收发机节点的当前的总发射机功率确定用于该连接的至少一个功率控制参数；

以及依照确定的功率控制参数分布发射机功率给该连接。

2、权利要求1所述的方法，其中当前的总发射机功率实际上表示在特定时间点上收发机节点(122)处使用的、共用的和特定于连接的所有下行链路功率资源。

3、权利要求1所述的方法，还包括在收发机节点(122)测量当前的总发射机功率的步骤。

4、权利要求1所述的方法，其中确定步骤还基于用于该连接的当前特定于连接的发射机功率。

5、权利要求4所述的方法，其中总的发射机功率是下行链路载波功率，而特定于连接的发射机功率是下行链路码功率。

6、权利要求1所述的方法，其中确定步骤还基于指示与连接相关的优先权等级的特定于连接的信息。

7、权利要求6所述的方法，其中特定于连接的信息包括从组中选择的信息：移动类型，移动类别，预订类别，连接时间，发送的数据量，缓冲器中的数据量，分组长度，分组类型，自上一分组起的时间，块错误统计，以及块重发统计。

8、权利要求1所述的方法，其中功率控制参数与特定于连接的发射机功率的最大值相关。

9、权利要求1所述的方法，其中功率控制参数直接或间接与特定于连接的发射机功率的功率改变率相关。

10、权利要求9所述的方法，其中功率控制参数与准许的概率相关。

11、权利要求9所述的方法，其中功率控制参数与功率改变步长相关。

12、权利要求1所述的方法，包括步骤：

在收发机节点(122)基于不同的输入参数把至少两个功率控制参数组合为聚合的功率控制参数；

以及在分布步骤中使用该聚合的功率控制参数来分布特定于连接的发射机功率。

13、权利要求1所述的方法，其中确定步骤包括当收发机节点(122)的当前的总发射机功率趋近最大的总发射机功率值时，执行预定的给出平滑的过渡性状的功率控制功能。

14、权利要求1所述的方法，其中确定步骤包括基于对总的发射机功率的预定门限值而决定功率控制参数。

15、权利要求1所述的方法，其中确定步骤基于当前和先前的总的发射机功率值。

16、一种在具有功率控制装置的通信系统(100)中能够与多个移动终端(110)通信的收发机节点(122)，包括

用于通过无线连接接收来自其中一个移动终端的发射机功率改变请求的装置；

用于基于收发机节点的当前总的发射机功率确定用于该连接的至少一个功率控制参数的装置；以及

用于依照确定的功率控制参数分布发射机功率给该连接的装置。

17、权利要求16所述的收发机节点，其中当前的总发射机功率实际上表示在特定时间点上收发机节点(122)处使用的、共用和特定于连接的所有下行链路功率资源。

18、权利要求16所述的收发机节点，还包括基于用于该连接的当前特定于连接的发射机功率而确定功率控制参数的装置。

19、权利要求18所述的收发机节点，还包括用于测量总的发射机功率和特定于连接的发射机功率的装置。

20、权利要求16所述的收发机节点，还包括基于指示与连接相关的优先权等级的特定于连接的信息来确定功率控制参数的装置。

21、权利要求16所述的收发机节点，其中功率控制参数涉及从特定于连接的发射机功率的最大值，准许的概率，以及功率改变步长的组中选择的一个条目。

22、权利要求16所述的收发机节点，包括

用于基于不同的输入参数把至少两个功率控制参数组合为聚合的功率控制参数的装置；以及

使用该聚合的功率控制参数来调整特定于连接的发射机功率的装置。

23、权利要求16所述的收发机节点，其中用于确定的装置包括当收发机节点(122)的当前的总发射机功率趋近于最大的总发射机功率值时，执行预定的给出平滑过渡性状的功率分布功能的装置。

24、权利要求16所述的收发机节点，其中用于确定的装置包括基于用于总的发射机功率的预定门限值而决定功率控制参数的装置。

25、权利要求16所述的收发机节点，包括一个基站单元。

26、一种装备有用于功率控制的装置和包括能够与多个移动终端(110)通信的收发机节点(122)的通信系统(100)，包括

用于通过无线连接在收发机节点接收来自其中一个移动终端的发射机功率改变请求的装置；

用于基于收发机节点的当前的总发射机功率为该连接确定至少一个功率控制参数的装置；以及

用于依照确定的功率控制参数分布发射机功率给该连接的装置。

27、权利要求26所述的通信系统，其中当前的总发射机功率实际上表示在特定时间点上收发机节点(122)处使用的、共用和特定于连接的所有下行链路功率资源。

28、权利要求26所述的通信系统，还包括基于用于该连接的当前特定于连接的发射机功率而确定功率控制参数的装置。

29、权利要求26所述的通信系统，还包括基于指示与连接相关的优先权等级的特定于连接的信息来确定功率控制参数的装置。

30、权利要求29所述的通信系统，还包括用于从该通信系统的基于网络的控制单元(124)发送特定于连接的信息到收发机节点(122)的装置。

31、权利要求26所述的通信系统，其中功率控制参数涉及从特定于连接的发射机功率的最大值，准许的概率，以及功率改变步长的组中选择的一个条目。

32、权利要求26所述的通信系统，是从以下组中选择的：码分多址(CDMA)系统，宽带码分多址(WCDMA)系统，正交频分复用(OFDM)系统，和使用多载波功率放大器(MCPA)的系统。

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