CN1988407A - 基站及其物理随机接入信道的开环功率控制方法 - Google Patents

基站及其物理随机接入信道的开环功率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种时分双工系统中P－RACH的开环功率控制方法，包括：基站从无线网络控制器RNC获得上行导频信道UpPCH的期望接收功率；检测用户终端UpPCH的实际接收功率；根据UpPCH的期望接收功率与实际接收功率的差值补偿该用户终端的P－RACH期望接收功率。本发明还公开了一种应用上述方法的基站。本发明对开环功率控制为正偏差和负偏差的用户终端都能进行恰当的修正，在提高网络侧P－RACH接收成功率的同时因降低了P－RACH对其他用户终端的干扰而提高了系统的容量，实现了更为精确的P－RACH开环功率控制。

Description

基站及其物理随机接入信道的开环功率控制方法
技术领域
本发明涉及时分双工系统中的开环功率控制，尤其涉及一种物理随机接入信道的开环功率控制方法及应用该方法的基站。
背景技术
在TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)系统中，对专用信道的发射功率采用闭环功率控制。而对一些信道的初始发射功率则采用开环功率控制的方式，例如用户终端(UserEquipment，用户终端)在P-RACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)上的发射功率。
用户终端在P-RACH上的发射功率由公式(1)确定：
Ptx，PRACH＝LP-CCPCH+PRXPRACH，des+(iUpPCH-1)×Pwrramp………………(1)
公式(1)中，Ptx，PRACH为用户终端在P-RACH上的发射功率，单位为dBm(绝对电平)；LP-CCPCH为用户终端测量得到的路径损耗，单位为dB(分贝)；PRXPRACH，des为基站接收机期望的P-RACH接收功率值，单位为dBm；iUpPCH为用户终端在本次随机接入过程中在UpPCH(Uplink Pilot Channel，上行导频信道)上的发射次数；Pwrramp为用户终端每次重新传输UpPCH时采用的功率增量步长，单位为dB。
由于路径损耗的测量误差和用户终端的发射功率误差，导致用户终端的开环发射功率准确度存在较大误差。当用户终端的开环功率控制误差为负偏差时，用户终端发射的P-RACH功率就会偏低，导致基站接收P-RACH的成功率下降。
现有技术中，通过提高基站的PRACH期望接收功率PRXPRACH，des来提高用户终端的P-RACH发射功率，以提升网络侧接收P-RACH的成功率。然而，用户终端的发射功率误差是用户终端本身自有的，不同的用户终端往往具有正负不同、大小不一的偏差。对开环功率控制为正偏差的用户终端，提高PRXPRACH，des会进一步加剧P-RACH发射功率的正偏差；同时由于TD-SCDMA系统对用户终端的开环功率控制具有较大的容差范围，在正常条件下为±9dB，而极端条件下为±12dB，这样会对P-RACH所在上行时隙的其他用户造成相当大的干扰，从而对系统容量会造成影响。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中P-RACH的开环功率控制方法在提高基站接收P-RACH的成功率时对系统容量造成影响的问题。
本发明所述TDD系统中P-RACH的开环功率控制方法包括以下步骤：
基站从无线网络控制器RNC获得上行导频信道UpPCH的期望接收功率PRXUpPCH，des；
检测用户终端UpPCH的实际接收功率PRXUpPCH；
根据PRXUpPCH，des与PRXUpPCH的差值补偿该用户终端的P-RACH期望接收功率PRXPRACH，des。
优选地，所述补偿后用户终端的PRXPRACH，des是根据下式计算的：
PRXPRACH，des＝C/I-10log(Natenna)+ISCPPRACH+k×(PRXUpPCH，des-PRXUpPCH)；
其中，C/I为基站的P-RACH接收信号载干比，Natenna为基站的天线单元数，ISCPPRACH为P-RACH所在时隙的干扰信号码功率，k为设定的补偿系数。
优选地，所述k的值为1。
其中，C/I为基站的P-RACH接收信号载干比，Natenna为基站的天线单元数，ISCPPRACH为P-RACH所在时隙的干扰信号码功率，k为设定的补偿系数。
优选地，所述基站从RNC获得PRXUpPCH，des具体为：基站通过解析RNC发送的系统消息得到PRXUpPCH，des。
优选地，所述基站从RNC获得PRXUpPCH，des具体为：RNC通过操作维护消息通知基站其设置的PRXUpPCH，des。
优选地，所述方法还包括：
基站将确定的PRXPRACH，des通知所述用户终端；
所述用户终端根据下式确定其随机接入过程中在P-RACH上的发射功率Ptx，PRACH：
Ptx，PRACH＝LP-CCPCH+PRXPRACH，des+(iUpPCH-1)×Pwrramp；
其中，LP-CCPCH为用户终端测量得到的路径损耗，iUpPCH为用户终端在本次随机接入过程中在UpPCH上的发射次数；Pwrramp为用户终端每次重新传输UpPCH时采用的功率增量步长。
本发明提供了一种应用所述开环功率控制方法的基站，包括PRXUpPCH，des存储模块、PRXUpPCH测量模块和PRXPRACH，des补偿模块，其中：
PRXUpPCH，des存储模块用来存储当前UpPCH的期望接收功率PRXUpPCH，des
PRXUpPCH测量模块用来测量用户终端UpPCH的实际接收功率PRXUpPCH；
PRXPRACH，des补偿模块用来根据PRXUpPCH，des与PRXUpPCH的差值补偿该用户终端的P-RACH期望接收功率PRXPRACH，des。
优选地，所述基站工作在TD-SCDMA系统中；
所述补偿后用户终端的PRXPRACH，des是根据下式计算的：
PRXPRACH，des＝C/I-10log(Natenna)+ISCPPRACH+k×(PRXUpPCH，des-PRXUpPCH)；
其中，C/I为基站的P-RACH接收信号载干比，Natenna为基站的天线单元数，ISCPPRACH为P-RACH所在时隙的干扰信号码功率，k为设定的补偿系数。
优选地，所述基站还包括系统消息解析模块，用来从RNC发送的系统消息中获取其设置的PRXUpPCH，des，并存入PRXUpPCH，des存储模块。
优选地，所述基站还包括操作维护模块，用来从RNC发送的操作维护消息中获取其设置的PRXUpPCH，des，并存入PRXUpPCH，des存储模块。
本发明通过获得UpPCH的期望接收功率与实际接收功率的偏差，以此偏差对P-RACH的期望接收功率进行修正，使得用户终端在P-RACH上的发射功率能够维持在适当的范围内，对开环功率控制为正偏差和负偏差的用户终端都能进行恰当的修正，在提高网络侧P-RACH接收成功率的同时因降低了P-RACH对其他用户终端的干扰而提高了系统的容量，实现了更为精确的开环功率控制。
附图说明
图1为本发明所述P-RACH开环功率控制方法的流程图；
图2为应用本发明P-RACH开环功率控制方法的基站实施例一的结构图；
图3为应用本发明P-RACH开环功率控制方法的基站实施例二的结构图。
具体实施方式
在TD-SCDMA系统中，处于空闲模式的用户终端保持下行同步并读取小区广播信息。从DwPTS(Downlink Pilot Time Slot，下行导频时隙)使用的SYNC-DL(Synchronous Downlink，下行同步码)码，用户终端可以得到为随机接入而分配给UpPTS的8个SYNC UL(Synchronous Uplink，上行同步码)码的码集；从BCH(Broadcast Channel，广播信道)上，用户终端可以得到关于P-RACH、FPACH(Fast Physical Access Channel，快速物理接入信道)和S-CCPCH(Secondary Common Control Physical Channel，辅助公共控制物理信道)信道的一些参数，如码、扩频因子、中间码、时隙等。BCH上的广播信息中包括小区接收机处期望的UpPCH接收功率PRXUpPCH，des，由RNC(RadioNetwork Controller，无线网络控制器)在系统信息块中设置，并在基站进行周期性的重复发送。
用户终端进行随机接入时，任意选择一个可用的UpPCH子信道，根据PRXUpPCH，des确定发射功率后发射一个签名。UpPCH的发射功率也是开环功率控制方式，由公式(2)确定：
Ptx，UpPCH＝LP-CCPCH+PRXUpPCH，des+(i-1)×Pwrramp………………(2)
公式(2)中，Ptx，UpPCH为用户终端在UpPCH上的发射功率，单位为dBm；LP-CCPCH、Pwrramp与公式(1)中相同；i为本次随机接入过程中在UpPCH上已经发射的次数。
基站接收到用户终端的签名并判定该签名有效后，用户终端在SYNC-UL上的传输成功。基站在相关FPACH上发送FPACH突发确认检测到的签名，在FPACH突发中包括小区接收机处期望的P-RACH接收功率PRXPRACH，des，现有技术中PRXPRACH，des由公式(3)确定：
PRXPRACH，des＝C/I-10log(Natenna)+ISCPPRAH………………(3)
其中，C/I为基站的P-RACH接收信号载干比，由基站侧配置得到，单位为dB；Natenna为基站所用天线阵中的的天线单元数；ISCPPRACH为P-RACH所在时隙的干扰信号码功率，单位为dBm。
用户终端在发射签名后听取相关的FPACH，如果在预期时间内没有检测到基站的有效应答，在未达到设定重发次数时将i加1，以新的发射功率重新发射签名；如果接收到有效应答，则根据应答中的期望接收功率值PRXPRACH，des以公式(1)确定P-RACH上的发射功率，在相关的P-RACH上发送RACH(Random Access Channel，随机接入信道)消息接入网络。
对比公式(1)和公式(2)可以看出，造成UpPCH发射功率的开环功率控制误差的因素，也会在P-RACH的发射功率上造成基本相同的开环功率控制偏差。由于基站在向用户终端设置PRXPRACH，des之前已经能够检测到UpPCH的实际接收功率，如果基站能够得到UpPCH的开环功率控制偏差，就可以在设置PRXPRACH，des时对此偏差进行补偿，从而实现对P-RACH发射功率的精确控制。
图1所示为本发明所述P-RACH开环功率控制方法的流程图。需要说明的是，为描述方便，本发明以TD-SCDMA系统的具体随机接入和无线资源管理流程为例进行叙述，而本发明同样也适用于其他的TDD(Time DivisionDuplex，时分双工)通信系统，例如3.84Mcps(Megachips per second，兆码片每秒)的TD-CDMA系统。任何本领域技术人员都可以通过将本发明与其他TDD通信系统的标准流程相结合，从而在其他TDD通信系统中取得同样的技术效果。
在步骤S110，基站从RNC获得小区接收机处期望的UpPCH接收功率PRXUpPCH，des。
如前所述，PRXUpPCH，des由RNC在BCH上广播的系统消息中设置，并在基站进行周期性的重复发送。通常情况下，基站不对RNC在BCH上广播的信息进行解析。基站可以通过多种方法获得PRXUpPCH，des，以下述两种为例进行说明：
第一种方法是对RNC通过基站向用户终端发送的系统消息进行解析。由于在BCH上广播的系统信息都是由基站发送至用户终端的，因而基站可以解析这些系统消息，在SIB(System Information Block，系统信息块)5和SIB6的IE(Information Element，信息元素)“SYNC-UL info”中可以得到PRXUpPCH，des；
第二种方法是由RNC通过OM(Operations and Maintenance，操作维护)消息通知基站其设置的PRXUpPCH，des。RNC通过Iub接口与基站交互OM消息，以实现配置管理、故障检测、性能管理、安全管理等功能。在RNC上设置PRXUpPCH，des时，可以通过OM消息告知基站当前的PRXUpPCH，des；
在步骤S120，基站检测用户终端UpPCH的实际接收功率PRXUpPCH。PRXUpPCH为基站接收到用户终端有效签名的UpPCH的接收功率。
在步骤S130，基站根据PRXUpPCH，des与PRXUpPCH的差值对该用户终端的PRXPRACH，des进行补偿。
本发明中，可以采用公式(4)所示的方法计算补偿后的PRXPRACH，des：
PRXPRACH，des＝C/I-10log(Natenna)+ISCPPACH+k×(PRXUpPCH，des-PRXUpPCH)……(4)
其中，C/I、Natenna和ISCPPRACH的含义与公式(3)中相同；k为由用户设定的补偿系数，本发明推荐的取值为1。
在步骤S140，基站将进行补偿后的PRXPRACH，des通知该用户终端。用户终端在SYNC-UL上的传输成功后，基站在FPACH上向用户终端反馈签名确认，并将确定的PRXPRACH，des告知用户终端。
在步骤S150，用户终端根据从FPACH上接收的PRXPRACH，des，以公式(1)确定在P-RACH上的发射功率Ptx，PRACH。
图2所示为应用本发明开环功率控制方法的基站实施例一的结构示意图。PRXPRACH，des补偿模块210分别连接PRXUpPCH测量模块230与PRXUpPCH，des存储模块220，系统消息解析模块240连接至PRXUpPCH，des存储模块220。
系统消息解析模块240从RNC通过该基站发送给用户终端的系统消息中解析出PRXUpPCH，des，并将其存入PRXUpPCH，des存储模块220。
PRXUpPCH，des存储模块220的功能是存储从RNC获取的PRXUpPCH，des。
PRXUpPCH测量模块230检测用户终端发送有效签名的UpPCH的实际接收功率PRXUpPCH，并将其输出至PRXPRACH，des补偿模块210。
PRXPRACH，des补偿模块210根据从PRXUpPCH，des存储模块220读取的PRXUpPCH，des和从PRXUpPCH测量模块230接收的PRXUpPCH的差值补偿该用户终端的PRXPRACH，des。
PRXPRACH，des补偿模块210可以用公式(4)来确定补偿后该用户终端的PRXPRACH，des。
图3所示为应用本发明开环功率控制方法的基站实施例二的结构示意图，其中，PRXPRACH，des补偿模块210、PRXUpPCH测量模块230、PRXUpPCH，des存储模块220与实施例一中相同，操作维护模块250连接至PRXUpPCH，des存储模块220。
RNC在设置PRXUpPCH，des时，在通过Iub接口发送的OM消息中将新设置的PRXUpPCH，des通知基站。操作维护模块250从RNC发送的OM消息中获得PRXUpPCH，des，并将其存入PRXUpPCH，des存储模块220。
本发明通过UpPCH的先验功率信息，即检测UpPCH的实际接收功率和期望功率的差值，来精确调整用户终端的P-RACH发射功率，使得开环功率控制为正偏差和负偏差的用户终端都能被恰当地修正，可以有效解决TDD通信系统中由于用户终端开环功率误差范围较大而造成的接入成功率下降的问题，同时还能提高系统的容量。
以上所述的本发明实施方式，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 (10)

1.一种时分双工TDD系统中物理随机接入信道P-RACH的开环功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
基站从无线网络控制器RNC获得上行导频信道UpPCH的期望接收功率PRXUpPCH，des；
检测用户终端UpPCH的实际接收功率PRXUpPCH；
根据PRXUpPCH，des与PRXUpPCH的差值补偿该用户终端的P-RACH期望接收功率PRXPRACH，des。
2.如权利要求1所述TDD系统中P-RACH的开环功率控制方法，其特征在于：所述补偿后用户终端的PRXPRACH，des，是根据下式计算的：
PRXPRACH，des＝C/I-10log(Natenna)+ISCPPRACH+k×(PRXUpPCH，des-PRXUpPCH)；
其中，C/I为基站的P-RACH接收信号载干比，Natenna为基站的天线单元数，ISCPPRACH为P-RACH所在时隙的干扰信号码功率，k为设定的补偿系数。
3.如权利要求2所述TDD系统中P-RACH的开环功率控制方法，其特征在于，所述基站从RNC获得PRXUpCH，des具体为：基站通过解析RNC发送的系统消息得到PRXUpPCH，des。
4.如权利要求2所述TDD系统中P-RACH的开环功率控制方法，其特征在于，所述基站从RNC获得PRXUpPCH，des具体为：RNC通过操作维护消息通知基站其设置的PRXUpPCH，des。
5.如权利要求2至4任意一项所述TDD系统中P-RACH的开环功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
基站将确定的PRXPRACH，des通知所述用户终端；
所述用户终端根据下式确定其随机接入过程中在P-RACH上的发射功率Ptx，PRACH：
Ptx，PRACH＝LP-CCPCH+PRXPRACH，des+(iUpPCH-1)×Pwrramp；
其中，LP-CCPCH为用户终端测量得到的路径损耗，iUpPCH为用户终端在本次随机接入过程中在UpPCH上的发射次数；Pwrramp为用户终端每次重新传输UpPCH时采用的功率增量步长。
6.如权利要求2所述TDD系统中P-RACH的开环功率控制方法，其特征在于：所述k的值为1。
7.一种应用权利要求1所述开环功率控制方法的基站，其特征在于，包括PRXUpPCH，des存储模块、PRXUpPCH测量模块和PRXPRACH，des补偿模块，其中：
PRXUpPCH，des存储模块用来存储当前UpPCH的期望接收功率PRXUpPCH，des
PRXUpPCH测量模块用来测量用户终端UpPCH的实际接收功率PRXUpPCH；
PRXPRACH，des补偿模块用来根据PRXUpPCH，des与PRXUpPCH的差值补偿该用户终端的P-RACH期望接收功率PRXPRACH，des。
8.如权利要求7所述的基站，其特征在于：所述基站工作在TD-SCDMA系统中；
所述补偿后用户终端的PRXPRACH，des是根据下式计算的：
PRXPRACH，des＝C/I-10log(Natenna)+ISCPPRACH+k×(PRXUpPCH，des-PRXUpPCH)；
其中，C/I为基站的P-RACH接收信号载干比，Natenna为基站的天线单元数，ISCPPRACH为P-RACH所在时隙的干扰信号码功率，k为设定的补偿系数。
9.如权利要求8所述的基站，其特征在于：所述基站还包括系统消息解析模块，用来从RNC发送的系统消息中获取其设置的PRXUpPCH，des，并存入PRXUpPCH，des存储模块。
10.如权利要求8所述的基站，其特征在于：所述基站还包括操作维护模块，用来从RNC发送的操作维护消息中获取其设置的PRXUpPCH，des，并存入PRXUpPCH，des存储模块。
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