CN1929327B - 一种scdma系统中对下行功率进行控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种SCDMA系统中对下行功率进行控制的方法，按下式对下行功率进行调整：Power_V≤Power_A-10·lg(M)+10·lg(SF_A/SF_V)，其中Power_V、Power_A、M、SF_A、SF_V分别表示业务码道的下行发射功率、接入码道的最大发射功率、天线阵列阵元个数、接入码道的扩频因子、业务码道的扩频因子。应用本发明的方法，可以实现对无线资源的较为合理的分配和利用，能够满足不同业务类型的需要。

Description

一种SCDMA系统中对下行功率进行控制的方法

技术领域

本发明涉及一种无线通讯系统中对下行功率进行控制的方法，尤其涉及一种SCDMA系统中对下行功率进行控制的方法。

背景技术

在SCDMA系统中，下行功率控制是一个重要课题。

首先，对于一个用户终端而言，在一定范围内，下行功率越高，则此终端接收信号质量越好，信噪比越高，误码率越低，抗干扰和抗衰落能力越强，不同的业务、不同的无线信道对分配的功率有一个最低要求。但另一方面，如果分配给一个用户的功率过高，会造成不必要的浪费，终端接收机的饱和，以及对小区内和相邻小区其他用户的信号干扰。

其次，一个基站下的各个用户、各种业务是共享这个基站的下行发射功率的，基站的下行发射功率根据设计要求有一个可达到的上限，各个用户分配的功率总和不能超出这个上限，否则会引起发射机的非线性失真，所以说，下行功率是一种非常宝贵的无线资源，需要对它进行合理的分配。

最后，移动通信中无线信道具有时变性，下行功控要根据信道的变化情况不断调节功率分配的系数。

由于SCDMA系统采用了先进的智能天线技术以及OVSF(正交可变扩频比)技术，因此在下行功控中SCDMA系统需要考虑全向码道与定向业务码道的功率平衡；在通信过程中，SF(扩频因子)发生改变时的快速功率控制。

现有的SCDMA功率控制技术比较单一，对于不同的业务类型使用相同的功率控制方法，不能满足不同业务类型的功控需要。现有SCDMA功率控制参数是固定的，不随时间而改变，所以缺乏对无线信道的适应能力。

因此，需要一种针对不同业务类型、适应无线信道变化的下行功率进行控制的方法。

发明内容

为了实现本发明的目的，可以按按下式对下行功率进行调整：

Power_V≤Power_A-10·lg(M)+10·lg(SF_A/SF_V)

其中Power_V、Power_A、M、SF_A、SF_V分别表示业务码道的下行发射功率、接入码道的最大发射功率、天线阵列阵元个数、接入码道的扩频因子、业务码道的扩频因子。

优选地，在扩频因子发生变化时，根据下式调整下行功率：

${\mathrm{Power}}_{V2}={\mathrm{Power}}_{V1}+\mathrm{PC}+10\·\lg \left(\frac{{\mathrm{SF}}_1}{{\mathrm{SF}}_2}\right)$

其中Power_V2、Power_V1、PC、SF₁、SF₂分别表示当前帧的下行发射功率、上一帧的下行发射功率、根据上一帧终端的反馈结果得到的下行功率调整值、上一帧的扩频因子、当前帧的扩频因子。

终端每N个TDD周期计算下行信道信息，通过上行信令发给基站；在基站每个占用码道检测“下行信道信息”，如果检测到有效的“下行信道信息”，则使用下行功率控制算法对本码道的下行功率作调整，否则不做调整；其中N为6-12之间的正整数。

优选地，终端计算下行信道信息的步骤为：首先，保存刚刚过去的N帧的下行符号级的信干噪比SINR、当前业务码道的下行接收功率PWR_V、根据同步头SYNC计算接入码道的功率PWR_A；然后，去掉N帧SINR、PWR_V、PWR_A的最大值和最小值然后求平均，将SINR、PWR_V、PWR_A的均值作为下行信道信息。

优选地，所述下行功率调整的步骤包括：

(1)基站根据当前的用户数、业务类型、扩频因子、信道编码情况、语音编码速率情况确定当前用户的信噪比期望范围：

(2)基站处理终端上行信令的下行信道信息，得到SINR、PWR_V、PWR_A，对SINR进行可靠性处理，处理后的结果为Msinr；

(3)根据Msinr与期望范围的差距确定应调整的功率值PC；

(4)根据PC值按下式得到第n帧m码道的下行发射功率Power_m，n：

Power_m，n＝Power_m，n-1+PC；

(5)将Power_m，n与本业务码道最大下行发射功率Power_Vmax、本业务码道最小下行发射功率Power_Vmin相比较进行处理，其中

Power_Vmax＝Power_A-10·lg(M)10·lg(SF_A/SF_V)；

Power_Vmin＝Power_A-10·lg(M)+10·lg(SF_A/SF_V)-delta；

delta的取值范围为20到50之间；

(6)根据得到的Power_m，n调整基站的发射功率。

应用本发明的方法，可以实现对无线资源的较为合理的分配和利用，能够满足不同业务类型的需要。

具体实施方式

1.全向接入码道与定向业务码道的下行功率平衡处理

SCDMA的业务码道采用了先进的智能天线技术定向发射；考虑用户在小区内随机分布，接入码道采用了全向发射。因此在相同SF(扩频增益)、下行发射功率情况下定向业务码道将会比全向接入码道得到更高的叠加增益，这样会造成全向接入码道与定向业务码道的下行功率不平衡。为了避免这种情况的发生，SCDMA对业务码道的下行发射功率做了如下限制：

Power_V≤Power_A-10·lg(M)+10·lg(SF_A/SF_V)

其中Power_V、Power_A、M、SF_A、SF_V分别表示业务码道的下行发射功率、接入码道的下行发射功率(接入码道始终以最大功率发射)、天线阵列阵元个数、接入码道的扩频因子、业务码道的扩频因子。

2.SF(扩频因子)发生改变时的快速功率控制

在SCDMA系统当中为了满足不同传输速率要求的业务，采用了OVSF(正交可变扩频比)技术，即根据传输速率的不同采用不同的SF(扩频增益)，SF(扩频增益)可以在数据传输过程中动态的发生改变.在功率不变的情况下，SF(扩频增益)变化会直接影响信干噪比(SINR，单位dB).为了避免SF(扩频因子)变化导致信干噪比的突变，在SF(扩频因子)发生变化的当前帧SCDMA系统采用了快速功率控制：

${\mathrm{Power}}_{V2}={\mathrm{Power}}_{V1}+\mathrm{PC}+10\·\lg \left(\frac{{\mathrm{SF}}_1}{{\mathrm{SF}}_2}\right)$

其中Power_V2、Power_V1、PC、SF₁、SF₂分别表示当前帧(SF₂)的下行发射功率、上一帧(SF₁)的下行发射功率、根据上一帧终端的反馈结果得到的下行功率调整值、上一帧的扩频因子、当前帧的扩频因子。

3.据不同业务进行下行闭环功控的具体步骤

终端处理过程：

每N个TDD周期作以下处理(N在6-12之间)：

步骤1：保存刚刚过去的N帧的下行Symbol级的信干噪比(SINR，单位dB)、当前业务码道的下行接收功率PWR_V、根据同步头(SYNC)计算接入码道的功率PWR_A；

步骤2：去掉N帧SINR、PWR_V、PWR_A的最大值和最小值然后求平均，将SINR、PWR_V、PWR_A的均值做为DCI(Downlink Channel Information下行信道信息)保存；

步骤3：把DCI通过上行信令发给基站(下文中统称为“DCI信令”)。

基站处理过程：

在每个占用码道检测“DCI信令”，如果检测到有效的“DCI信令”，则使用下行功率控制算法对本码道的下行功率作调整，否则不做调整。

基站的下行功控算法：

步骤1：基站根据当前的无线资源(主要包括当前用户数、业务类型、扩频因子、信道编码情况、语音编码速率)情况确定当前用户的信噪比期望范围：

表1(语音业务，DQPSK、QPSK调制)

Casel：全速率语音编码、单倍速扩频(SF＝32)、无卷积码；

Case2：全速率语音编码、二倍速扩频(SF＝16)、1/2卷积码；

Case3：半速率语音编码、单倍速扩频(SF＝32)、1/2卷积码；

表2(数据业务)

Case4：调制方式DQPSK、QPSK，1、2、4、8倍速扩频(SF＝32、16、8、4)、无卷积码；

Case5：调制方式DQPSK、QPSK，1、2、4、8倍速扩频(SF＝32、16、8、4)、1/2卷积码；

Case6：调制方式16QAM，1、2、4、8倍速扩频(SF＝32、16、8、4)、无卷积码；

Case7：调制方式16QAM，1、2、4、8倍速扩频(SF＝32、16、8、4)、1/2卷积码；

步骤2：基站处理终端上行的信令DCI，得到SINR、PWR_V、PWR_A，对SINR进行可靠性处理，处理后的结果为Msinr，处理方法如下表所示：

表3

SINR	(-∞，3)	[3，25]	(25，+∞)
				Msinr	3	SINR	25

步骤3：根据Msinr与期望范围的差距确定应调整的功率值PC。

当Msinr∈[SINR_min，SINR_max]且PWR_V＜PWR_A，则PC＝0，即不做功率调整；

当Msinr∈[SINR_min，SINR_max]且PWR_V≥PWR_A，则PC＝-Power_s(功率调整的最小步长)，即降低本码道发射功率；

当Msinr＞SINR_max，则PC＝SINR_max-Msinr，即降低本码道发射功率；

当Msinr＜SINR_min且PWR_V＜PWR_A，则PC＝(SINR_min-Msinr)*0.6+2，即提高本码道发射功率；

当Msinr＜SINR_min且PWR_V≥PWR_A，则PC＝0，即不做功率调整，对这种情况进行统计做为无线资源管理的依据；

步骤4：根据PC值得到第n帧m码道的下行发射功率Power_m，n(下标m表示码道号，n表示帧号)：

Power_m，n＝Power_m，n-1+PC

步骤5：将Power_m，n与Power_Vmax、Power_Vmin(分别表示本业务码道最大、最小下行发射功率)相比较进行处理：

当Power_m，n在[Power_Vmin，Power_Vmax]范围内，Power_m，n＝Power_m，n；

当Power_m，n＜Power_Vmin范围内，Power_m，n＝Power_Vmin，对这种情况进行统计做为无线资源管理的依据；

当Power_m，n＞Power_Vmax范围内，Power_m，n＝Power_Vmax，对这种情况进行统计做为无线资源管理的依据；

其中Power_Vmax＝Power_A-10·lg(M)+10·lg(SF_A/SF_V)；

Power_Vmin＝Power_A-10·lg(M)+10·lg(SF_A/SF_V)-delta(delta的取值范围[20 50])。

步骤6：根据得到的Power_m，n调整基站的发射功率。

应用本发明的方法，可以实现对无线资源的较为合理的分配，能够满足不同业务类型的需要，在满足通信质量的条件下降低下行功率，并且可以使得下行功率的变化适应无线信道的变化，更好地利用通信资源。

Claims (8)

1.一种SCDMA系统中对下行功率进行控制的方法，其特征在于，下行功率调整的步骤包括：

(1)基站根据当前的用户数、业务类型、扩频因子、信道编码情况、语音编码速率情况确定当前用户的信噪比期望范围[SINR_min，SINR_max]：

(2)基站处理终端上行信令的下行信道信息，得到SINR、PWR_V、PWR_A，对SINR进行可靠性处理，处理后的结果为Msinr；

其中，SINR、PWR_V、PWR_A分别表示下行符号级的信干噪比、当前业务码道的下行接收功率、根据同步头SYNC计算的接入码道的功率；

(3)根据Msinr与期望范围的差距确定应调整的功率值PC；

(4)根据PC值按下式得到第n帧m码道的下行发射功率Power_m，n：

Power_m，n＝Power_m，n-1+PC；

(5)将Power_m，n与本业务码道最大下行发射功率Power_Vmax、本业务码道最小下行发射功率Power_Vmin相比较进行处理，其中

Power_Vmax＝Power_A-10·lg(M)+10·1g(SF_A/SF_V)；

Power_Vmin＝Power_A-10·lg(M)+10·lg(SF_A/SF_V)-delta；

Power_A、M、SF_A、SF_V分别表示接入码道的最大发射功率、天线阵列阵元个数、接入码道的扩频因子、业务码道的扩频因子，delta的取值范围为20到50之间；

所述处理方法如下：

当Power_m，m在[Power_Vmin，Power_Vmax]范围内，Power_m，n＝Power_m，n；

当Power_m，n＜Power_Vmin范围内，Power_m，n＝Power_Vmin，对这种情况进行统计作为无线资源管理的依据；

当Power_m，n＞Power_Vmax范围内，Power_m，n＝Power_Vmax，对这种情况进行统计作为无线资源管理的依据；

(6)根据步骤(5)得到的Power_m，n调整基站的发射功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在扩频因子发生变化时，根据下式调整下行功率：

${\mathrm{Power}}_{V2}={\mathrm{Power}}_{V1}+\mathrm{PC}+10\·\lg \left(\frac{{\mathrm{SF}}_1}{{\mathrm{SF}}_2}\right)$

其中Power_V2、Power_V1、PC、SF₁、SF₂分别表示当前帧的下行发射功率、上一帧的下行发射功率、根据上一帧终端的反馈结果得到的下行功率调整值、上一帧的扩频因子、当前帧的扩频因子。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，终端每N个TDD周期计算下行信道信息，通过上行信令发给基站；在基站每个占用码道检测“下行信道信息”，如果检测到有效的“下行信道信息”，则使用下行功率控制算法对本码道的下行功率作调整，否则不做调整；其中N为正整数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，N为6-12之间的正整数。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，终端计算下行信道信息的步骤为：

首先，保存刚刚过去的N帧的下行符号级的信干噪比SINR、当前业务码道的下行接收功率PWR_V、根据同步头SYNC计算接入码道的功率PWR_A；

然后，去掉N帧SINR、PWR_V、PWR_A的最大值和最小值然后求平均，将SINR、PWR_V、PWR_A的均值作为下行信道信息。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中对于DQPSK、QPSK调制的语音业务用下表确定当前用户的信噪比期望范围：

其中Case1为全速率语音编码、单倍速扩频即SF＝32、无卷积码；Case2为全速率语音编码、二倍速扩频即SF＝16、1/2卷积码；Case3为半速率语音编码、单倍速扩频即SF＝32、1/2卷积码；

对于数据业务用下表确定当前用户的信噪比期望范围：

其中Case4为调制方式DQPSK、QPSK，1、2、4、8倍速扩频，即SF＝32、16、8、4，无卷积码；Case5为调制方式DQPSK、QPSK，1、2、4、8倍速扩频，即SF＝32、16、8、4，1/2卷积码；Ca s e6为调制方式16QAM，1、2、4、8倍速扩频，即SF＝32、16、8、4，无卷积码；Case7为调制方式16QAM，1、2、4、8倍速扩频，即SF＝32、16、8、4，1/2卷积码。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中SINR小于3时，Msinr为3；SINR在3和25之间时，Msinr为SINR；SINR大于25时，Msinr为25。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中确定应调整的功率值PC的方法为：

当Msinr∈[SINR_min，SINR_max]且PWR_V＜PWR_A时，则PC＝0，即不作功率调整；

当Msinr∈[SINR_min，SINR_max]且PWR_V≥PWR_A时，则PC＝-Power_s，即降低本码道发射功率，其中Power_s为功率调整的最小步长；

当Msinr＞SINR_max时，则PC＝SINR_max-Msinr，即降低本码道发射功率；

当Msinr＜SINR_min且PWR_V＜PWR_A时，则PC＝(SINR_min-Msinr)*0.6+2，即提高本码道发射功率；

当Msinr＜SINR_min且PWR_V≥PWR_A时，则PC＝0，即不做功率调整，对这种情况进行统计作为无线资源管理的依据。