CN1983856B - 无线通信系统中功率控制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在分组数据交换通信系统中功率控制的方法和装置，通过将传输能量调整点与传输质量(104)适配并因而调整传输能量调整点(150，110)。在一实施例中调整重新传输能量调整点作为重新传输质量(164、166、168、170)的函数。

Description

无线通信系统中功率控制的方法和装置
本申请是申请日为2002年3月28日申请号为第02810510.9号发明名称为“无线通信系统中功率控制的方法和装置”的中国专利申请的分案申请。
发明领域
本发明的方法和装置一般涉及通信，具体而言涉及无线通信系统中的功率控制。
背景技术
无线数据传输日益增长的要求和通过无线通信技术可用服务的扩展导致能处理语音和数据服务的系统的发展。一种设计用来处理这两种服务的各种需求的扩谱系统是称之为cdma 2000的码分多址(CDMA)系统，它被规定于“TIA/EIA/IS-2000标准cdma 2000扩谱系统”中。对cdma 2000的增强型及替换型语言和数据系统也在开发中。
随着发送的数据量和传播数量的增加，可用于无线电传输的有限的带宽变成决定性的资源。因此在通信系统中有需要一种有效的和精确的发送信息的方法以使可用带宽的使用最佳化。
发明内容
这里所揭示的实施例通过在无线通信系统中提供功率控制方法来满足上述要求，所述功率控制方法确定能量调整点以达到传输帧误差率，调整出现传输误差时的能量调整点，确定重新传输能量调整点以达到重新传输帧误差率，调整出现传输误差时的重新传输能量调整点。
在一个方面，基站装置包括用来控制数据的传输和重新传输的处理器，及用来存储多个计算机可读指令的存储器。指令包括：第1组指令，用来确定传输帧误差率和重新传输帧误差率；第2组指令，用来确定传输能量调整点作为传输帧误差率和传输质量的函数；以及第3组指令，用来确定重新能量调整点作为重新传输帧误差率和重新传输质量的函数。在一实施例中，传输质量由接收的误差指示信号来测量，其中误差指示信号可以是误差指示位。按照另一实施例，第3组指令诸如通过在传输能量调整点和重新传输能量调整点之间保持一Δ值来确定重新传输能量调整点作为重新传输帧误差率、重新传输质量、以及传输能量调整点的函数。
在另个方面，无线通信系统中的方法包括，确定传输能量调整点以达到传输帧误差率，调整出现传输误差时的传输能量调整点，确定重新传输能量调整点以达到重新传输帧误差率，调整出现传输误差时的重新传输能量调整点。在一实施例中，调整重新传输能量调整点进一步包括调整重新能量调整点作为传输能量调整点的函数。在另一实施例中，调整重新传输能量调整点进一步包括调整重新传输能量调整点以达到期望的重新传输的帧误差率。
附图说明
图1为无线通信系统中信道结构图。
图2为无线通信系统的图。
图3为无线通信系统中传输情景图。
图4为无线通信系统传输和重新传输情景图。
图5为说明无线系统中闭环功率控制方法的外部环调整时序图。
图6为说明无系统中业务信号强度对导频信号强度的比值的时序图。
图7为无线通信系统中能量调整点调整的方法的流程图。
图8为无线通信系统中能量调整点调整的替换方法的流程图。
图9为无线通信系统中收发信机的图。
图10为无线通信系统中能量调整点调整的方法图。
具体实施方法
词语“例示性”在这里专指“用作例子、例示或说明”。任何这里作为“例示性”的实施例未必解释为优于其他实施例。
扩谱通信系统，诸如在各种标准详细规定的码分多址(CDMA)系统，扩展频率使多路信号占据相同的的信道带宽，其中每个信号具有其本身的各伪随机噪声(PN)序列，所述各种标准包括但不限于：“TIA/EIA/IS-95双模式宽带扩谱蜂窝式系统的移动站—基站兼容性标准”(以下称为“Is-95标准”)，“cdma 2000扩谱系统的TIA/EIA/IS-2000标准”(以下称为“cdma 2000标准”)，和/或“TIA/EIA/IS-856 cdma 2000高速率分组数据空间接口规范”(以下称为“HDR标准”)。
在以下美国专利中描述了CDMA系统的运作：美国专利No.4,901,307题为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITEOR TERREXTRIAL REPEATERS”；美国专利No，5,103,459题为“SYSTEM AND METMODFOR GENERAT ING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”；以及美国专利No.5,504,773题为“METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTINGOF DATA FOR TRANSMISSION”；均转让给本专利申请的受让人并通过引用结合于此。
扩谱系统中，多个用户在相同的信道带宽上同时发送消息。由于频谱是一种有限的资源。这些系统提供各种方法，通过共用频谱使这一资源的利用最大化同时以最小的干扰支持大量的用户。这些方法对高速数据传输的延伸允许现存的硬件和软件的再使用。已经通晓这种标准和方法的设计工作者可运用这种知识和经验来将这些系统延伸到高速数据传输中。
在无线通信系统中包括扩谱系统在内，移动单元与陆线通信网络通过基站进行通信。移动单元可称为移动站、远端站、用户、接收终端等。基站可称为接入网络等。移动站向基站发送信号通过称为反向链路(RL)的通信链路，基站向移动站发送信号通过称为正向链路(FL)的通信链路。在RL上，每个发送移动站或远端站对网络中的其他远端站起到干扰的作用。
当每个用户发送至基站或从基站接收时，其他用户正同时与基站通信。每个用户在RL上的传输引起对其他用户的干扰。为克服接收到的信号中的干扰，解调器寻求并保持足够的位能量对干扰功率谱密度的比值(称为Eb/No)，以在可接受的误差概率的情况下解调该信号。功率控制(PC)是一种调整FL和RL一方或双方的发射机功率的一种处理，以满足给定的误差准则。理想上，功率控制处理调整发射机功率至少达到指令接收机处需要的最小值Eb/No。此外，希望没有发射机使用大于所需的最小Eb/No以达到期望的服务质量(QOS)。这保证了通过功率控制处理对一个用户达到的任何利用不以任一其他用户的不必要牺牲为代价。
CDMA系统中，由于用于用户识别的各种扩谱码，每个用户在系统中作为随机噪声出现在其他用户面前。单个用户的功率控制对系统中其他用户降低干扰。不作功率控制，在共用基站的不同距离处的多个用户将发送相同的功率电平。从而靠近基站的那些用户的发送在基站处接收时具有较高能量，结果用户间的信噪比SNR不相等，这种不均衡称为“远近问题”。由于每一用户要求得到所需的SNR级，远近问题限制了系统的能力。功率控制用来提供扩谱系统中的平滑操作。
功率控制通过保证每个发射机只对其他用户引入最小量的干扰，从而逼紧系统的能力，并因而增加处理增益。处理增益是传输带宽W对数据速率R的比值。Eb/No对W/R的比值与SNR有关。处理增益克服了来自其他用户的有限量的干扰，即总噪声。因此，系统能力正比于处理增益和SNR。从接收机对发射机提供的反馈信息作为链路质量量度。反馈理想上是一种具有低执行时间的传输。因此功率控制利用这一有关链路质量的反馈信息来调整传输参数。
功率控制允许系统适应环境中变化的条件，包括但不限于地进条件和移动速度。由于变化的条件逼紧通信链路的质量，故传输参数调整以适应这种变化。这个处理称为“链路适应”。希望链路适应尽可能精确和快速地跟踪系统的条件。
按照一实施例，通过通信链路的质量来控制链路适应，其中链路的SNR提供评估链路的质量量度。链路的SNR可以测量作为接收机处的载波对干扰比(C/I)的函数。对语音通信而言，可使用质量量度C/I来提供指令发射机增加或减低功率的功率控制命令。对分组数据通后，诸如在“TIA-856cdma 2000高速率分组数据空间连接规范”、3GPP和3GPP2中规定的在HDR系统中发送，数据通信在多个用户中调度，其中在任一给定时间，只有一个用户从接入网络或基站接收数据。在分组—交换数据系统中，如SNR的质量量度测量可对基站或接入网络发射机在决定通常数据速率、编码、调制以及数据通信的调度方面提供有价值的信息。因此从远端站向基站提供有效的质量量度是有益的。
为使干扰最小化及RL能力最大化，通过3个RL功率控制环来控制每个远端的发送功率。第1功率控制环，称为“开环”功率控制，调整远端站的发送功率使从每个用户接收到的功率近似等于基站处的功率。一个功率控制方案设定发送功率与FL上接收的功率成正比。在按照一实施例的系统中，发送功率给定为pout＝73-pin，其中pin为由远端站接收的功率，单位为dBm，pout是远端站的发送功率，单位为dBm，-73为常数。开拓功率控制在远端站处实现，并在没有基站指示下的情况下实现。当远端站增益进入基站且通信被建立时，就开始开环功率控制。操作环境继续改变同时通信主动的，所以，基站和远端站之间Fl和RL上所受到的路径损耗作为时间函数地改变。
开环功率控制补偿慢变化和对数正态遮荫效应，其中存在FL和RL间衰落的相关性。其他效应是频率依变性，诸如快速瑞利衰落等。具体地说，对给定通信链，对FL给出的专用频率分配不同于RL的频率分配。单独利用从一个链路接收的信号的功率控制不足以校正在其他链路上的频率依变影响。例如在远端站接收到FL信号的性质对在不同频率上处理的RL传输的调整并不一定提供足够的信息。换句话说，孤立地进行的开环功率控制不补偿频率依变影响。
另一个或附加的功率控制机制(称作“闭环”功率控制可用来解决由瑞利衰落效应及其他频率依变性效应引起的功率起伏。在呼叫建立后，用闭环功率控制与开环功率控制相配合。闭环功率控制具有内环和外环。内环使用预定的SNR阈或调整点作出功率升高和功率降低决策。外环动态地调整SNR阈以保持所要的链路质量。
相对于闭环功率控制的内环，基站连续监视RL并测量链路质量。对于RL，闭环功率控制调整远端站的传输功率，使得链路质量(如在基站处接收的RL信号的由每位能量对噪声加干扰比值Eb/Io测得的)保持在预定电平上。这个电平称为Eb/Io调整点。基站测量在基站处接收到的RL信号的Eb/Io，并响应地所测Eb/Io在正向业务信道上发送RL功率控制位到远端站。当测得的Eb/Io太高时，基站指令远端站减小发送功率。如测得的Eb/Io太低，则基站指令远端站增加发送功率。指令在Fl的子信道上发送。在一实施例中功率控制指令作为功率控制位发送，增加步距为+1dB，减小步距为-1dB。按照该实施例，RL功率控制位每20ms帧发送16次，或以800bps速率发送。正向业务信道从基站载运RL功率控制位与数据到远端站。
对于分组数据传输，扩谱系统发送数据包作为离散数据帧。一般作为帧误差率(FER)的函数来测量期望的性能级或链路质量。FER的计算导致时延，以累积足够的位完成计算。
内环功率控制调整Eb/Io调整点使得维持作为FER测量的所要性能级。为获得给定FER的所需的Eb/Io取决于传输条件。外环功率控制响应于系统中的改变而调整Eb/Io调整点。
对于分组数据传输，扩散系统发送数据包作为离散数据帧。一般作为帧误差率(FER)的函数来测量期望的性能级或链路质量。FER的计算导致时延，以累积位。然后内环功率控制调Eb/Io。调整点使得维持作为FER测量的所要性能级。所需的Eb/Io取决于传输条件，其中计算Eb/Io以获得给定的FER。通常称这一功率控制为外环。
在FL上，有几个原因要控制基站的传输功率。来自基站的高传输功率可引起与在远端站接收到的带信号的过大干扰。存在的另一问题是在移动站处的多径接触，其中至少一些多径是不可分解线组成的信号。这些不可分解的多径产生“自干扰”。另一方面，如基站的传输功率太低，则远端站可接到错误的数据传输。这对基站与所有移动站特别不靠近基站的移动站进行通信可能能量不够。地面信道衰落和其他已知因素可影响远端站接收FL信号的质量。结果，每个基站试图调整其传输功率以维持在远端站处所需的性能级。
FL上的功率控制对数据传输尤为重要。数据传输一般是不对称的，FL上传输的数据量大于RL的。通过FL上的有效功率控制机制，其中控制传输功率以保持所需的性能级，可改进整体FL能力。
在一实施例中，当错误地接收所发送的数据帧时，远端站便向基站发送错误一指示器一位(EIB)消息。EIB可能是包含于反向业务信道帧中的位，或在反向业务信道上发送的单独的消息。基站响应于EIB消息，增加其传输功率到远端站。
这一方法的一个缺点是响应时间长。处理延时包含从基站发送不适当的帧到基站响应远端站来的错误消息而调整发送功率的时间的时间间隔。处理延时包括用于下列的时间：(1)基站以不适当功率发送数据帧；(2)远端站接收数据帧；(3)远端站检测帧误差(如帧删除)；(4)远端站发送错误消息到基站；以及(5)基站接收错误消息并适当地调整其发送功率。正向业务信道帧必须在EIB产生之前被接收、解调和译码。载送EIB消息的反向业务信道帧必须在用位来调整正向业务信道的发送功率之前被产生、编码、发送、译码和处理。
通常期望的性能级是1％FER。因此平均地说，远端站每100帧发送1指示帧错误的错误消息。按照IS-95-A标准，每帧为20ms长。基于这种类型EIB的功率控制很好地工作来调整FL发送功率到处理遮荫条件，但由于其自旋转速度也并不能处理衰落条件。
控制FL传输功率的一种方法利用在远端站接收到的信号的Eb/Io。既然FER取决于接收的信号的Eb/Io，就可设计功率控制来保持Eb/Io在期望的级上。如果以可变速度在FL上发送数据则设计遭到困难。FL上调整传输功率取决于数据帧的数据速度。在较低数据速度上通过重复调制符号在较长时间周期上发送每个数据位。每位能量Eb是所接收功率在一个位时间周期上的积累，并通过在各调制符号中积累能量来取得。对等效的Eb的量，每个数据位可以较低数据速度以按比例地较小传输功率发送。通常在整个数据帧被调制、译码以及数据的数据速度被决定之前，远端站并不先验地知道传输速率并且不能计算到每位能量Eb，其中速率是一个每帧功率控制消息。这与RL方法形成对照，按照一实施例，RL方法中可以是一个每帧功率控制消息(位)16次。
在较低速率上远端站可以不连续地发送。当远端站发送时，它以相同的功率级和相同波形结构发送而不管发送速度如何。基站决定功率控制位的值并每秒16次将该位发送到远端站。由于远端站知道该传输速度，故当它不发送时可不承对应次数的功率控制位。这允许快速RL功率控制。然而有效功率控制速率随传输速率而变。对一个实施例，全速率帧的速率为800bps，1/8速度帧为100bps。
对变速率语音帧传输，原始的CDMA标准已被最佳化。为支持双向语音通信(如无线语音应用中那样)，要求通信系统提供较恒定的和最小的时延。为此，许多CDMA系统设计有强力正向纠错(FEC)协议和声码器，被设计成优美地响应于语音帧误差。对语音发送，将实现帧重新发送程序的误差控制协议加到不可接受的时延上。
分组数据允许增加通信的速度和精度，并因此是无线数据通信所要求的。在将无线和其它通信和互联网组合起来的努力中，正在利用标准互联网协议(IP)开发增加应用数量。IP是一软件标准，它描述如何跟踪网络间地址、路由消息以及识别进入消息，从而允许数据包在其路径上始发者超过各种网络到达接收地。始发者是发出通信的移动单元，目的地是期望的参加者。在IP网络中分配每种资源(如计算机)IP地址用于识别。
在许多非语音应用如IP数据传输中，通信系统的时延要求不如语音应用中严格。在应用于IP网络中可能最流行的协议的传输控制协议(TCP)中，实现上允许无限的传输时延以保证无误差的传输。TCP使用IP数据图和重新传输，如IP分组通常所称的，以提供这种传输可靠性。
IP数据图以帧发送，其中每帧由预定的时间持续期所限定。通常IP数据图太大而不能适配进如语音传输阶限定的单帧中。即使将IP数据图分成足够小的多段，以适配进一步帧中之后也必须为由用于TCP的单个IP数据图接收该全组的帧而无错误。CDMA语音系统的目标FER型式使得无误差地接收单个数据图的所有各段的可能性非常低。
CDMA标准提供这种选择的服务，如数据服务，使能其他数据型式的传输代替语言帧传输。在一实施例中，无线电链路协议(RLP)在CDMA帧层上组合带帧重新传输程序的误差控制协议。RLP是一类误差控制协议，称为基于否认(基于NAK)的自动重复请求(ARQ)协议，是业内所熟知的。RLP有助于字节流而不是一系列语音帧通过CDMA通信系统传输。
图1示出无线系统协议的例示例实施例的结构层10。物理层12表示正向和RL的信道结构、频率、功率输出、调制型式、以及编码规范。媒体访问控制(MAC)层14限定用在物理层12上接收和发送的程序。对HDR系统，MAC层14包括平衡用户或连接的调度能力。这种平衡通常对复盖较差的信道调配低的吞吐量，因此释放资源以允许连接较好的信道有高的吞吐量。此外，当信道具有较好连接时，MAC层处理传输。下一层链路访问控制(LAC)层16提供对无线电链路的访问程序。按照一实施例，无线电链路协议(RLP)层18对8个一排的数据流提供重新传输和复制检测。RLP是一种称之为NAK基的ARQ协议，为业内所熟知。在一实施例中，RLP有助于字节流而不是语音帧服务在通信系统中的传输。
在分组服务方面，LAC层16载运点到点协议分组(PPP分组)。高层数据链路控制HDLC层20是PPP通信的链路层。控制信息以专门型式放置，它与数据大不相同以减小误差。HDLC层20在PPP处理之前完成数据成帧。然后PPP层22提供压缩、验证、加密以及多协议支持。IP层24保持对不同节点网间访问的跟踪、路由输出消息，以及识别输入消息。
协议在PPP的顶部如IP层24运行，载运用户的业务量。应指出这些层的每一层可包含一或多个协议。协议使用信令消息和/或标题来传送信息至空中连接的另一侧的同等实体。例如在高数据速率(MDR)系统，协议用默认的信令请求发送消息。
结构10可适用于访问网络(AN)，在IP网络(如互联网)和访问终端(包括无线移动单元)之间提供数据连接。访问终端(AT)对用户提供数据连接。AT可被连接到计算设备(如膝上型个人计算机)，或者可以是自带数据设备(如个人数字处理)。有多种多样的无线应用和不断增长的设备数，通常称之为IP设备和网设备。
如图1所示，RLP层18以上的各层是服务网络层，HDLC层20以下的各层是无线电网络层。换言之，无线电网络层影响空间连接协议。例示性实施例的无线电网络层与那些HDR系统中的设备一致。HDR通常提供在无线通信系统中有效的发送数据的方法。另一实施例可以实现cdma 2000标准、IS-95标准、或其他每个用户连接系统，如W-CDMA(带宽码分多址)空间连接兼容性标准1.85至1.99GHz PCS应用的ANSI J-STD-01草案标准(称为W-CDMA)。
如图1所示，在无线协议的一实施例中，几个协议层通常内置于RLP层之上。例如IP数据图通常在作为字节流发送到RLP协议层之前被转换成PPP字节流。由于RLP层不顾协议和较高协议层的成帧，故将RLP传输的数据流称之为“无特征字节流”。
RLP原本设计来满足通过CDMA信道发送大数据图的要求。例如，如将500字节的IP数据图简单地以帧发送，每帧载20字节，则IP数据将填充25连续的帧。在没有某种误差控制层的情况下，所有25 RLP帧都必须无错误地接收以使IP数据图对较高协议层有用。在具有1％帧误差率的CDMA信道中，IP数据图传送的有效误差率为(1-(0.99)25)，或22％。这与大多数用于IP业务的网络相双是很记的误差率。设计RLP作为链路层协议将减小IP业务的误差以便可与一般为10-2以太网信道的误差率相比拟。
在扩谱无线通信系统如cdma 2000中，多个用户以相同带宽在相同时间发送给收发机(通常基站)。基站可以是任一通过无线信道或通过有线信道(如用光纤或同轴电缆)通信的数据设备。用户可以是多种移动的和/或固定设备(包括但不限于PC卡、小型闪速存储器、外部或内部调制解调器、或者无线或有线电话)中的任一种。应指出另一扩谱系统包括但不限于诸如系统：分组交换数据服务；宽带CDMA(W-CDMA)系统如第3代协作项目(3GPP)规定的系统；语音和数据系统如第3代协作项目2(3GPP2)规定的系统。
图2示出一个无线通信系统30的实施例，其中系统30是能作语音和数据传输的扩谱CDMA系统。系统30包括两部分：有线子系统和无线子系统。有线子系统是公共交换电话网络(PSTN)36和互联网32。有线子系统的互联网32部分通过工作函数互联网的(IWF)34与无线子系统相连。数据通信不断增长的要求通常与互联网及由此访问可用数据的方便性有关。然而，先进的视频和音频应用增加了传输带宽的要求。
有线子系统可以包括但不限于其他模块如测试单元、视频单元等。无线子系统包括基站子系统，涉及移动交换中心MSC 38，基站控制器BSC 40，基站收发信机BTS 42、44，以及移动站MS 46、48。MSC 38是无线子系统与有线子系统间的接口。它是一个通知多种无线装置的开关。BSC 40是一个或多个BTS42、44的控制和管理系统。BSC 40与BTS 42、44和MSC 38交换消息。每个BTS 42、44由一或多个置于单个位置上的收发信机组成。每个BTS 42、44终止网络侧的无线电路径。BTS42、44可与BSC 40位于一起或分开。
系统30包括在BTS 42、44和MS 46、48之间的无线电空间连接物理信道50、52。物理信道50、52是用数字编码和RF特征描述的通信路径。
如上所述，FL被定义为从一个BTS 42、44到一个MS 46、48传输的通信链路。RL被定义为从一个MS46、48到一个BTS 42、44传输的通信链路。按照一个实施例，系统30内的功率控制控制RL和FL两者的发送功率。多路功率控制机理可施加于系统30的FL和RL，包括：反向开环功率控制、反向闭环功率控制、正向闭环功率控制，等。反向开环功率控制调整MS 46、48的起始访问信息传输功率并补偿在RL的路径损耗衰减中的变化。RL使用两类码信道：业务信道和访问信道。
要指出对于数据服务而言，远端站可称为AT，其中AT是一个对用户提供数据连接性的设备。AT可连接到一计算设备如膝上型个人计算机，或者它可以是一自带数据设备如个人数字助理。此外，基站可称为AN，它是网络设备，在分组交换数据网络(如互联网)和至少一个AT之间提供数据连接性。当没有指定业务信道时由AT使用反向访问信道与AN通信。在一实施例中，每个AN的扇区有一单独的反向访问信道。
参看图2，每个通信信道50、52包括从BTS 42、44载送信息到MS 46、48的FL，和从MS 46、48载送信息到BTS 42、44的RL。要求各自在BTS 42、44到MS 46、48通信的信息满足预定可靠性级。在例示性实施例中，FL上的信息以帧发送，所要求的可靠性级表示为当MS 46、48接收时的目标FER。
在如系统30的系统中达到所需的FER的一种方法是被发送信息的重新发送。发送站发送包含于帧中的有第1能量E1的信息。所发送的信息由接收站用第1帧误差速率FER1接收，其中下标1表示第1或原来的发送。接收站将错误地接收到的这些帧的第1 FER1和本身报告到发送站。发送站选择第2发送能量E2并重新发送错误地接收到的帧。接收站用第2帧误差速度FER2接收该帧，其中下标2表示第2次发送。另一实施例可包括任意次的发送，其中每次重新发送i具有有关的Ei和FERi。当适当选择能量E1和E2时，第2次发送之后的有效FER将等于目标FER。换言之，由发送和重新发送产生的总的帧误差率将等于目标FER。存在将达到有效FER等于目标FER的无数次E1和E2的组合。
作为通信系统，特别是CDMA通信系统，是噪声限制的，这对以获得最小总发送能量的方式挑选E1和E2是有利的。总发送能量<E>等于用于第1次发射的能量加起始错误地接收这些帧的重新发适的能量，其中<E>＝E1+f(E1)·E2。E1是第1次发送的能量，E2是重新发送的能量，f(E1)是对用能量E1发送的帧误差率。有效FER等于目标FER的条件可表示为TFER＝f(E1)·f(E2)，其中TFER是目标帧误差率。有效帧误差率是f(E1)与F(E2)的乘积，f(E1)是用能量E1发送的帧误差率，f(E2)是用能量E2发送的帧误差率。
为最小总能量<E>选择E1和E2同时保证第2次发送后有效FER等于目标FER的任务，等效于设定TFER下求解<E>。此种解答要求FER作为能量的函数或能量的量度的知识，其中FER＝f(E)。能量量度E可以例如是每位能量对噪声比值Eb/Io。这一关系是几种变量的函数，包括但不限于衰减、衰落、多路径数、远端站相对于基站的相对速度，等。
无线通信系统中重新发送提供纠错特别适用于分组的数据传输。在相对于原始发送能量级增加的能量级上可完成重新发送。用于重新发送的增加的能量级的处理称为“功率提升”。在一实施例中，功率提升假设第1次发送的能量级不足以达到目标帧误差率，因此施加增加的能量以继续重新发送。与能量级与原始发送相同(即相等能量情况下)的重新发送相比，功率提升可降低实现目标FER所用的总能量。
如图3所示，对于满足目标FER的单次发送的情况，FERo在功率级Eo上对应于一次发送。在功率级Eo上，用可接受的FER接收发送的帧以允许进一步处理。在单次发送情况下，功率控制外环响应于接收的发送的FER调整能量级Eo。通过FER消息从接收机将FER提供回到基站。在一实施中，移动站提供误差指示EIB反馈到基站。
图4示明发送和重新发送的规范。在一实施例中，发送与重新发送用等同的能量。通过将FER1应用于发送和FER2应用于重新发送来达到目标FER。总的有效FER等于FER1·FER2。对第1次发送设置能级为E1，而重新发送施加能级E2。
按照相等的功率情况，FER1等于FER2，以及对应的能级相等，即E1＝E2。给定目标FER为FER1·FER2。这种情况下，单个能级E1和E2各自小于图3的单次发送的能级Eo。
按照一个实施例，规定的FER值并不相等而是FER1小于FER2。较小的能量用于原始的发送，以减小发送功率并用来实现目标FER。如果第1次发送到达FER1，则不存在数据的重新发送。反之，如果第1次发送并未达到目标FER，则以增大的能级E2办理重新发送。功率的增加假设E1不足以达到目标FER。
按照一实施例，E1和E2保持预定的关系。图5所示的功率控制用于调整E1以达到规定的FER1。作为响应，根据调整的E1值计算E2的值，以保持预定的关系。通过软件指令容易实现保持能量调整点之间的关系。
在另一实施例中，使用如图5所示的并行功率控制环来调整E1和E2。用重新发送帧误差调整能及E2，而用发送帧误差调整能级E1。动态调整到不同FER值提供改进的功率控制。这种情况下，诸如更新触发器的一种标准可以被用于更新FER值。在一实施例中，在出现误差时触发FER调整。另一实施例中出现预定数量的误差时可调整FER。此外，对E1和E2的调整可以不同，以允许它们间的比值改变。在一实施例中，对调整E1和E2的增益调整阶梯值是定向的，其中第1值用于增加E1而第2值用于增加E2。类似地，按照一实施例，第3值用于减量E1而第4值用于减量E2。另一实施例对任一增量台阶可用相同值，或用增量值的任何组合。类似地，可根据系统性能动态地调整增量值。
图5示明功率控制外环，其中基站响应于移动站来的反馈，对发送能级施加锯齿调整。该过程作为时间函数说明。对于基站和移动站之间给定的发送，基站响应接收到的EIB(未示出)调整发送能量。EIB的申明对应于帧该差指示，而EIB的否定对应于无帧误差。在申明EIB时通过预定增量值或阶梯大小增加发送能量。在否定EIB时通过预定减量或阶梯大小减小发送能量。在时刻t1由申明EIB表示第1帧误差。响应于此，基站为下一次发送增加或提升能级。在时刻t2、t3、t4，接收帧的帧误差均低于目标FER，对应的EIB被否定。在出现每个EIB否定时，通过预定量减小发放能级。在时刻t5，第2帧误差被检测，相应的EIB被申明。作为响应，基站增加发送能量。按照一实施例，阶梯大小的比值等于1/FER。该误消息可以是EIB，或者是否认即NAK信号。另一实施例可实现任何提供给基站有关发送和/或重新发送质量如确认发送或确认重新发送被不正确地接收的信号。
图6示出按照一实施例的业务信号强度与导频信号强度之间的关系。如图所示，在操作的第1部分期间，业务对导频的比值保持在第1比值上，以RAT 101标注。发射机响应于频率间硬越区切换或其他事件可提升RAT 102的比值。按照一实施例，无线通信系统实施导频中RL导频信号的功率控制。出现帧误差率时，如图6所示那样调整TR/P比值。一旦响应于功率控制，导频信号得到调整，就分别计算发送和重新发送的能量作为TR/P比值，同时保持导频在恒定级别上。如图6所示，RAT 101对应于发送，而RAT 102对应于重新发送。虽然导频保持在恒定能级上，但发送和重新发送的能量以相对于它们的关系用导频能级来确定。按照一个实施例，在RL的导频信号上实现功率控制并作为响应发送与重新发送能量得以调整。响应于系统的操作相互动态地调整有关发送和重新发送的TR/P比值，TR/P比值得以确定，以实现目标FER。
为实现外环功率控制，通常用模拟方法离线地确定发送和重新发送的目标FER，以在多种操作条件下提供可靠的、一致的性能。一般，发送FER或FER1不等于重新发送FER、FER2。
图7示出在基站实施外环功率控制的方法100。处理在步骤102开始，在发送前对E1和E2初始化。在发送之前确定默认值FER1和FER2及E1和E2，可基于已做的模拟以使以使系统的性能最佳化。确定默认值可用多个准则。在一实施例中用默认值开始发送，其中该值根据来自接到帧误差的基站的反馈被更新。在决策菱形块104，基站确定是否由移动站发送了帧误差。如果没有接收误差消息，处理继续到步骤108以减小能级E1。如在决策菱形块104接收到误差消息，则基站在步骤106增加能级E1。E1调整后，处理继续到步骤110，设置E2等于E1加Δ值。预定了时间周期之后，处理回到决策菱形块104，检验误差消息的接收。在一实施例中，帧误差消息是EIB消息，其中E1调整是根据锯齿模式进行，如图5所示。在这一方法中，对第1发送的能级E1作锯齿调整，而计算重新发送能级E2作为E1的函数。由于大多数误差发生在第1次发送。首先是调整E1级，同时保持E1和E2之间的差别。E1和E2间的差别可以是预定的固定值，或者是动态地调整为性能的函数。在一实施例中，E2是E1的函数，其中E1和E2间的差别根据链路的性能改变。
图8示出另一种方法150，其中E1和E2分别更新以提供目标FER1和FER2。在步骤152对E1和E2的值初始化。按照一实施例，通过采用有关系统操作所发送数据的类型的统计信息进行计算机模拟来离线地决定FER1和FER2的值。E1和E2的初始值也可离线地分别决定为FER1和FER2的函数。在决策类型块154，该方法包括决定当前的通信是发送或重新发送。在第1次发送时，处理继续到决策菱形块156的路径。如果在决策菱形块156检测帧误差，则能量调整点E1在步骤158被增加或被增益，否则能量调整点在步骤160被减小或被减量。本实施例有效地实施类似于图5所示的锯齿调整。增量和减量值可以是预定的固定值或者根据系统的操作作动态调整。在一实施例中，增益值与减呈值相同的绝对值。从步骤158和160，能量调整点E1在步骤162被更新并在预定时间周期之后，处理回到决策菱形块154作下一次通信。按照一实施例，下一次通信是一下帧。
继续图8的方法150，对于重新发送，处理继续从决策菱形块154到决定菱形块164的路径。
如在决策块164检测到帧误差，则在步骤166能量调整点被增加或被增量，否则在步骤168能量调整点被减小或被减量。本实施例有效地实施类似于图5所示的对能量调整点E2的单独锯齿调整。增益和减量值可以是预定的固定值或者根据系统的操作作动态调整。在一实施例中，增量值和减量值有相等的绝对值。从步骤166和168，能量调整点E2在步骤170被更新并在预定时间周期之后，处理回到决定菱形块154作下一次通信。
应指出，另一实施例可实现多路重新发送，每个具有有关的如ERi的FER，和有关的能量调整点Ei。各Ei的值可以相同于调整值E2，或者各自在类似决策块164的处理路径中单独计算。在一实施例中，E1的值作为E2的函数如与E2保持预定比值来计算。
图9是无线通信系统中工作的发送站的例示性实施例的方块图。由数据源302生成待发送的信息，并提供给信道单元304，分配数据并进行CRC编码，根据系统要求插入码尾。然后信道单元304对数据卷积编码，CRC奇偶位和码尾位间插到经编码数据，用用户长PN序列扰频该间插的数据，并用沃什序列覆盖该扰频的数据。然后，信道单元304将覆盖后的数据提供到增益级306，后者响应于来自处理器308的信号放大该数据，使具有所需能量E1的数据供给发射机310。发射机310用短PNI和PNQ序列扩展该放大后的数据。然后用同样的和正交的正弦波调制经扩展的数据，再滤波、上变频和放大该调制信号。如该发送站为基站，则信号在正向信道上发送，或如果发送站为远端站，则在反向信道上发送。
由天线314接收来自接收站的反馈信号，供给接收机316。接收机316对该信号滤波、放大、下变频、正交解调以及量化。数字化后的数据提供给解调器318，用短PNI和PNQ序列对数据去扩展并用沃什序列对去扩展数据进行去覆盖。来自解调器318的不同相关器的经去扩展数据被组合并用用户长PN序列去扰步骤。该去扰频(或解调)数据供给译码器320，在这里完成信道单元304中完成的编码的逆过程。经译码的数据提供给数据汇322和处理器308。
处理器308配置成控制增益级306，对要发送数据进行功率放大。处理器308负责译码器320提供的信息，是否在接收站无误差地接收该发送。处理器308还一起控制数据源302的信道单元304以及增益级306，以下一次可用能量重新发送已经错误地接收的信息帧。
图10为按照如图9所示的一个无线系统的负载估算的流程图。流程在块202开始，其中发送站评估FER作为能量的函数。在一实施例中，发送站适应地评估来自接收站接收的反馈信息。在另一实施例中，发送站评估发送信道的状态：如衰减，衰落、多路径数、RS和BS的相对速度、数据速率。然后发送站对所有潜在信道状态使用查表，包括模拟的FER作为能量的函数，以便对给定的状态选择适当的关系。
块204中，发送站读所需的FER。块206中发送站按上述的原理对起始发送E1和潜在的重新发送E2，……，EN评估发送能量。因此，发送站可在适当时使用预先计算的查表形式的解或通过解析或数字方法解出的算法。
在块208，发送站以设置到E1的值的发送能量发送一帧信息。在块210发送站评估发送信息帧是否被无误差地接收。如果来自接收站的报告是肯定，则流程在块202重新开始。如果来自接收站的报告是否定的，则在决策块212中评估是否存在另一发送能量E2，…，EN。如评估结果是肯定的，则发送站在块214继续，以下一次可用能量重新发送已经错误地接收的信息帧，且流程回到块210。如果评估的结果是否定时，则发送站将失败报告给块216的较高级算法，且流程在块202中继续。
应指出，图7和图8所示的方法也适用于图9所示的系统。调整能量调整点的软件可存储到处理器308中或者存到另一存储器存储装置(未图示)。调整的能量点通过发射机310和天线312发送到远端站。误差消息如EIB消息或帧误差指示器等由接收机316通过天线314所接收。
按照一个实施例，由处理器308完成发送能量调整点E1和重新发送能量调整点E2的初始化。处理器308还确定是否由远端站接收误差消息，以及相应的增益或减量。处理器308还响应于E1调整E2。Δ值可由处理器308决定或可以存入存储器装置(未示出)中。
按照另一实施例，处理器308在第1次发送地调整发送调整点E1，在重新发送时调整重新发送调整点E2。在该实施例中，处理器308确定当前通信是否是发送或重新发送。对发送而言，如果接收帧误差则处理器308增加E1，否则处理器308减小E1。对重新发送而言，如果接收帧误差，则处理器308增加E2，否则处理器308减小E2。增量和减量值可预定为固定值或根据系统的性能或某些其他准则动态地调整。在该实施例中，处理器308分别调整各能量调整点E1和E2，其中E2不一定是E1调整的函数。在一个实施例中E1和E2调整按图5所示的锯齿调整进行。
在一实施例中，功率控制在物理层实现。物理层实现提供重新调整的速度。由于物理层实现较高层指令孤处理，故不易保持发送和/或重新发送质量的跟踪。在另一实施例中，功率控制在RLP层实现，较好地适应于涉及跟踪发送和/或重新发送质量的管理。RLP层引入处理中的延时，因此不能精确地调整能量调整点。
业内的技术人士了解，信息和信号可以用多种不同的技艺和技术中的任一种来表示。例如，上述全部可被作为基准的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号以及码片都可表示为电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光学场或粒子，或者它们的任意组合。
业内的技术人士理解，有关所揭示的实施例的说明的逻辑块、模块、线路、以及算法步骤均可作为电子硬件、计算机软件、或两者的组合来实现。为清楚地表明这一硬、软件的互换性，上述各说明性的组件、块、模块、线路以及步骤都以它们的功能性来描述。这种功能性是作为硬件或软件来实现则取决于特定应用和对整个系统所加的设计限制。对于各特定应用，熟练的技术人员可用各种方式来实现所述的功能性，但这种实施决策不应解释为偏离本发明范围的理由。
有关这里揭示的实施例所描述的各说明性逻辑块、模块和电路可以用下列来实现或完成：通用处理器，数字信号处理器(DSP)，专用集成电路(ASIC)，场可编程门阵列(FPGA)，或其他可编程逻辑器件，分立门或晶体管逻辑，分立可编程元件，或任何设计用来完成上述功能的它们的组合。通用处理器可以是微处理器，但在替换例中，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微处理器、或状态机。处理器也可实现为计算设备的组合，例如：DSP和微处理器的组合，多个微处理器的组合，一个或多个微处理器与DSP芯的组合，或任何其他的这种配置。
有关这里揭示的实施例所描述的方法和算法的步骤，可以直接以硬件、以处理器执行的软件模块，或以两种的组合来实现。软件模块可置于RAM、闪存、RDM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可折装盘、CD-ROM、或其他业内人士所知的任何存储媒体形式中。一种例示性的存储媒体连接到处理器，使处理器可以从存储媒体该信息，并写信息到其中。在另一实施例中，存储媒体可与处理器成一整体。处理器和存储媒体可置入ASIC中。ASIC置于用于终端。另一实施例中，处理器和存储媒体可作为分立组件存在可用户终端。
所揭示实施例的前述说明使任一业内技术人士能制造使用本发明。对业内人士而言，对这些实施例的各种修改显然是容易的。这里所确定的一般原理可用于其他实施例而不偏离本发明的精神和范围。因此，本发明并不打算受到这里所示的实施例的限制，而是符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最广泛范围。

Claims (16)

1.一种无线通信系统中的设备，其特征在于，它包含：
用于确定传送能量设定点以达到传送帧差错率的装置；
用在出现传送差错时调整所述传送能量设定点的装置，其中所述传送差错是从接收机接收的；
用于确定再传送能量设定点以达到再传送帧差错率的装置；以及
用于在出现再传送差错时，调整所述再传送能量设定点的装置，其中所述再传送差错是从所述接收机接收的；
其中传送帧差错率和再传送帧差错率的总和等于目标帧差错率。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于调整所述再传送能量设定点的装置进一步包括：
用于调整所述再传送能量设定点作为所述传送能量设定点的函数的装置。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于调整所述再传送能量设定点的装置进一步包括：
用于调整所述再传送能量设定点以达到期望的再传送的帧差错率的装置。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于调整所述传送能量设定点的装置进一步包括：
用于调整所述传送能量设定点以达到期望的传送的帧差错率的装置。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述传送帧差错率大于所述再传送帧差错率。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传送帧差错率和所述再传送帧差错率导致期望的总帧差错率。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传送帧差错率和所述再传送帧差错率是预定值。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传送帧差错率和所述再传送帧差错率是动态值。
9.一种无线通信系统中的方法，其特征在于，它包含：
确定传送能量设定点以达到传送帧差错率；
在出现传送差错时调整所述传送能量设定点，其中所述传送差错是从接收机接收的；
确定再传送能量设定点以达到再传送帧差错率；以及
在出现再传送差错时，调整所述再传送能量设定点，其中所述再传送差错是从所述接收机接收的；
其中传送帧差错率和再传送帧差错率的总和等于目标帧差错率。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，调整所述再传送能量设定点进一步包含：
调整所述再传送能量设定点作为所述传送能量设定点的函数。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，调整所述再传送能量设定点进一步包含：
调整所述再传送能量设定点以达到期望的再传送的帧差错率。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，调整所述传送能量设定点进一步包含：
调整所述传送能量设定点以达到期望的传送的帧差错率。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述传送帧差错率大于所述再传送帧差错率。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述传送帧差错率和所述再传送帧差错率导致期望的总帧差错率。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述传送帧差错率和所述再传送帧差错率是预定值。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述传送帧差错率和所述再传送帧差错率是动态值。
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