TW504912B - Power control in a CDMA mobile communication system - Google Patents
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Description
504912 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 ___ 五、發明說明(1 ) 發明背景 發明之技術 本發明關於行動通訊範圍,特別關於一方法一控制擴展 頻潛或分碼多向近接(CDMA)細胞通訊系統。 丛往技術之讀;明 在寬頻擴展頻譜細胞通信系統(多稱為寬頻CDMA或 WCDMA系統)中,功率控制符號以正常基準輸送,以便補 償影響頻道之改變調件之效應,如衰減與變暗。例如,一 基地台可發射一功率控制指令,該信號可作為使服務台增 加或降低其功率發射位準。行動台於是可決定增加或降低 功率發射位準,以響應收到之功率控制指令。 因此’ CDMA系統使用之功率控制算法之設計,應能保持 所有主動用戶.資料頻道之協議品質一節,甚為重要。用於 現有系統之基本功率控制算法之設計,可實施此能力於每 一與二嵌套控制迴路之連接中。外功率(較低)控制迴路, 控制一發射之信號與干擾比值(SIR)或信號與雜音比值 (SNR)目標值,俾供内(較快)閉合控制迴路之用,俾實際 服務口口貝(Q〇S)可接近協議之品質。内功率控制迴路預估向 前輸送頻道之SIR,將預估之SIR與SIR目標值比較,根據此 比較結果,在反向輸送頻道上發射功率控制指令,以“建 議”前向頻道上之發射機是否增加或降低輸送功率位準。 此同一功率控制原則可用於上行及下行輸送。 傳統内部功率控制迴路之設計功能,係基於sir測量,其 可在每秒1600之速度下獲得(以WCDMA而言)。傳統外部功 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---------訂---------· 4 504912 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明(2 ) 率控制迴路之設計係基於Q〇S,其可在每秒i次之速度下獲 得。此等QoS值典型以幀誤差率(FER),位元誤差率(ber) 包延遲,及語言品質指數(SQI)表示。因此,此等Q〇s值僅 能在上述之每秒一次之速度下獲得,或每碼段一次速度下 獲得(每秒50- 100次)。但此等Q0S值可在足夠之時間内積 聚,以便產生統計上可靠之結果。 現有之外部功率控制迴路,可在服務改變(發射資料速率 改變)而作適當改變時,可較快改變SIR目標值。此一方 面,圖1A及〇為相關圖,說明現有外部功率控制迴路可響 應(以改變SIR目標值方式)頻道環境改變或已知服務改變。 因此,適當設計之功率控制實施中,外部功率控制迴路將 無法較内部功率控制迴路因其響應實際SIR之改變,而較 快改變SIR目標值。此方法可確保實際之sir可在所有時間 與SIR目標值極接近。 當上述之功率控制方法在被利用時,會產生一嚴重問 題。在許多不同理由下,内部功率控制迴路將無法很快達 到就目標值,而不如外部功率控制迴路可改變孤目標值 之快。此問題可能由控制避路之帶寬,或發射機之輸出功 率範圍所引起。問題之理山& ^ π 由為所用之外部功率控制迴路可 能被修改,而並非QoS值作炎缸 V值作參數,以估計Q〇s,及以較高速 度跟隨協議之QoS。例如’所用之參數可能為許多碼段之 原始腿之平均及標準偏移,或有關輸送道之特性化。此 外,輸送道中干擾之位準可能因為不連續之資料,或語言 輸送時之突然變化。因此,,外部控制迴路之组合效應, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 Ίδι* ·11111. 504912 A7 五、發明說明(3 ) 及迅速改變之輸送頻道,可能造成SIR目標值與頻道中實際 達成之SIR,很大差異。 ' 另一使内部功率控制迴路無法達到SIR目標值之原因,與 功率控制功能及其他系統管理功能間(容差管制擁擠控制') 之互動關係。例如在下行線路,一基地台發射機可能因為 過荷或擁擠,需要限制其發射功率位準。同理,系統經理 人由於允許新用戶之存取或改變用戶資料率,可能希望改 變資料發射之總數量。 因為上述問題之結果,現有内部功率控制迴路無法維持 理想SIR目標值之實際SIR,外部功率控制迴路將以進一步 增加SIR目標值,而補償此一無能。但當此等情勢不同時, 由於内都功率控制迴路已達實際之SIR,並可滿足協議之 QoS,或系統已成功的降低負載,SIR目標已改變為超過適 當值。此情形下,内部功率控制迴路驅動前向頻道上之功 率位準,為一“假,,目標值,直到其已由外部功率控制迴 路所調整。因此,此一過度控制情況可導致SIR附近之振 盥’及不必要之高系統負載。 圖2為一說明過度控制振盪圖形,及一高系統負載,其 SIR目標僅由Qos參數控制。如圖2所示,當Q〇s在範圍以外 時’ SIR目標值將改變,協議之q〇s在發射之功率受限時, 典法達成。但,本發明,如下所述,可成功的解決相關問 題。 本發明之概述 根據本發明之一較佳實施例,備有一輸送功率控制方法 6 一 (210 X 297 公釐) {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ——訂--------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504912 A7
五、發明說明(4 ) 及系統,用於擴展頻譜或CDMA行動通訊系統,利用已達 成之SIR之估計,作為外部功率控制迴路功能之額外參數。 當QoS及達成之SIR均太低,qos可予以忽略,SIR目標值由 已達成之SIR控制。同理,當q〇s與達成之SIR均太高,q沾 可予以忽略,SIR目標值由已達之sir控制。 本發明之一重要技術優點為,可以增加一外部功率控制 迴路之適應率,而無因為發射機功率限制之SIR中之無邊界 本發明另一技術上優點為功率控制方法及系統均包括在 通訊網路之節點,而不需額外之信號。 本發明又一重要技術優點為,功率控制方法及系統可保 證每一行動台,可在擁擠時,要求緩慢增加基地台之發射 功率,其可避免發射之總功率之迅速增加,因而可防止發 生另一擁擠情況。 本發明之目的為提供一功率控制計劃,其可完全抑制内 部功率控制迴路之上述缺點,即無法迅速達到SIR,如外部 功率控制迴路,如外部功率控制迴路能改變SIR目標值一 樣。 圖式簡略說明 對本發明方法及裝置之進一步瞭解,將可經由以下之詳 細說明及配合所附圖式後獲得,其中: 圖1A及1B為相關圖式,說明一現有之外部功率控制迴路 可經由改變目標值,以響應環境改變及已知之服務改變; 圖2為一圖形說明現有功率控制迴路之過度控制振盧及高 -7 - 本紙張尺度過用?關家標準(CNS)A4祕(21G X 297公餐) ----—嫌一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂------—. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504912 A7
五、發明說明(5 ) 系統負載,SIR目標值僅由Q〇s參數控制; 圖3為一圖形說明SiR目標值,根據本發明之較佳實施 例,由QoS參數及SIR目標值與實際達到之SIR間之差控制; 圖4為一圖形,說明SIR目標值,根據本發明之較佳實施 例,再度由QoS參數控制,及SIR目標值與實際達到之SIR間 之差控制; 圖5A為範例功率控制迴路系統之方塊圖,該系統可用以 實施本發明之較佳實施例; 圖5B為一圖形說明圖5A中之一外部功率控制迴路中之外 部功率控制迴路之範例實施; 圖6A為一範例外部迴路算法之方塊圖,根據本發明之實 施例’其可實施圖5 A中之外部迴路算法; 圖6B為一圖形說明圖从所示之外部迴路算法之不同構圖 功能之例; 圖7為第二範例方法之流程圖,其可用以實施圖认之外 部迴路算法; 圖8為第二範例方法流程圖,其可用以實施圖5八之外部 迴路算法。 口 圖式詳細說明 本發明之較佳實施例及其優點可由參考圖1A_ 8後,完全 瞭解相同號碼代表各圖式中之相同及對應零件。 根據本發明之一較佳實施例,備有一發射功率控制方法 及系統,以用於擴展頻譜或CDMA行動通訊系統,利用已 實際達到之SIR(或濾波後版本)之一估計,作為外部功率控 -8 - 本紙張尺㈣用T國國家標準(CNS)A4規格(21Q x 297公爱)—--------- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ---丨訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504912 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明(6 制迴路功成之額外參數。當Q〇S及已達成之;gIR均太低時, QoS可以忽略,SIR目標值由已達成之SIR控制。如q〇s及已 達成SIR均太高,Q〇s可以不計,而SIR目標值由已達之sni 控制。 當QoS及已達成SIR目標值均同時太高或太低期間,SIR目 標值可由外部迴路以較低速率改變,保持不變(如圖3說 明),或以相反方向改變,以使外部迴路僅響應Q〇s(如圖4 說明)。例如,圖3所示,SIR目標值由Q〇s參數及s IR目標 值與已達到SIR間之差,予以控制。根據本發明較佳實施 例’當内部迴路不能達到SIR目標值時,應用SIR目標值不 改變。結果,未發射不必要之高功率位準。同理,如圖4 所示SIR目標值再度由qos參數及SIR目標值與已達之sir目 標值間之差,,予以控制。注意,建議SIR之增加,代表卩沾 太低,反之亦然。根據較佳實施例,SIR目標值在内部迴路 不能達到SIR目標值時,以已達成之SIIl方向改變。此情況 下,無不必要之高功率位準被發射,内部迴路之作業,在 已無發射功率限制時,開始變慢。 另一方面,由於某些設計考慮,供SIR目標控制之方法, 在QoS太低或太高時,可能不同。為保持發射之功率位準 在所有時間均為盡可能最低,外部迴路可在及已達之 SIR均太低時,保持SIR目標值恆定,而在Q〇s及已達之幻尺 均太低時,保持較低之SIR目標值。以此方法,發射之功率 位準在最大功率限制後,將被迫緩慢增加。且發射功率在 最小功率限制後,迅速降低。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- %·
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5A為一範例功率控制迴路系統1〇〇之方塊圖,其可用以 在下行線路實施本發明之較佳實施例。注意此範例之功率 控制系統1〇〇’可在基地台或行動台實施。僅為說明目的, 假定功率控制系統100可在一擴展頻譜或CDMA細胞系統之 行動台中,以軟體及/或硬體實施。因此,外部功率控制迴 路102包括-外部迴路算法綱’其自前向(下行線路)資料 頻道接收QoS參數。範例外部迴路算法,其可用以實施本 發明,將以配合圖6A,6B,7及8予以說明。外部迴路算法 1041輸出為一建議之SIR目標調整值,其被耦合至函數產 生器108之輸入。 濾波器1 ίο接收在前向輸送頻道上測量之實際已達之sir 貝訊。濾波器110計算自上次更新之SIR目標值以後期間, 實際已達SIR資訊之平均值。濾波器i 1〇可由IIR濾波器,FIR 濾波器,或一累加器實施,累加器係在SIR目標值調整後再 设疋。濾波器110之輸出連接至相加器丨12,其代數相加(負) 現有SIR目標值至實際已達之SIR,以產生SIR誤差值。函數 產生器108產生一 SIR目標調整信號,其為建議之s][R目標調 整值與SIIU吳差值組合之函數。相加器114與延遲器丨16組合 構成一積分器,其將SIR目標調整信號積分以得上述之SIR 目標值。換言之,外部迴路算法1〇4(及相似之外部迴路算 法)將凋整值加至SIR目標值。因此,調整值加至前計算乏 SIR目標值,以便將新SIR目標值在理想方向驅動。視所用 之特殊外部迴路算法而定,預定數目各幀或不規則數目之 每一幀之調整值均可計算。 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 n ϋ n n 一 口 T a ϋ HI ϋ n n - .春* 504912 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(8) 一内部閉合功率控制器118(下行線路)之一部分如圖所 示,其含一第三相加器120。自前向輸送頻道(下行線路)接 收之實際已達SIR代數相加(120)至自外部功率控制迴路102 之(負)SIR目標值,以產生一 SIR不同值。行動台(未示出) 發射SIR不同值至一在反向(上行線路)輸送頻道之服務基地 台。 圖5B為一圖形’說明一在圖5A中之外部功率控制迴路1〇2 中之外部功率控制迴路函數,fcn( 1〇8)之範例實施。如上所 述,SIR目標調整信號由函數控制,其為建議SIR目標調整 值及SIR誤差值之函數。如較早說明,建議之sir增加代表 QoS太低,反之亦然。如圖5B說明,如當sir誤差接近零, 外部迴路102之作業如一品質控制迴路,其可在Q〇S太低 時,增加SIR目標值,在Q〇s太高時降低SIR目標值。輸出迴 路102以相同方式作業,當Qos太低時,而實際已達之SIR高 於SIR目標值’或當q〇s太高,而實際已達之幻厌低於幻r目 標值。換言之,SIR目標值在區域ί及區域ΠΙ由Q〇s控制,如 圖5B所示。 至圖5B之區域II及區域IV所說明者為,内部迴路118無法 調整已達之SIR於接近SIR目標值之附近。例如,如區域11所 示Q〇S太尚,SIR目彳;fr值保持為不變,而使内部迴路11 $ , 在内部迴路已無限制時,儘快降低射之功率位準。但如區 域IV所示,纟實際已達SIR及QgS均太低情沉後,而内部迴 路已無限制時,輸出功率以外部迴路相同之速度,緩慢增 加0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---------
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五、發明說明(9 )
圖6A為一範例外部迴路算法204之方塊圖(以功能方式), 其可用以實施圖5 A之本發明一實施例之外部迴路算法1⑽。 王要是外部回路算法丨〇4或2〇4(祖似算法)接收一誤差符號 流(指示收到資料之循環餘冗碼檢驗(:11(:是否成功)及卩〇8目 標值。自資料頻道之輸入統計亦包括自前向誤差更正解碼 詻炙BER估計,及其他品質估計資訊。根據本發明,所用 <外部迴路算法可產生建議之SIR目標調整值作為實際SIR 目標调整值。根據本發明,SIR誤差亦可用以決定實際sir 目標值。 特別參考圖6A,此範例外部迴路算法2〇4包括一幀誤差偵 測器206用以偵出是否發生幀誤差(自資料頻道收到之誤差 符號流)。幀誤差偵測器之輸出耦合至FER估計器2〇8之一輸 入’其可產生一段時間,可變或預定之時段之FER估計。 此估計之FER值(208)以代數加至(負)FER目標值(即Q〇s目 標值),以產生FER誤差值。自相加器21〇之FER誤差耦合至 映像器212之輸入,其將輸入之FER誤差值轉換為(利用資料 庫之表)建議之SIR目標調整值。圖6B顯示外部迴路算法2〇4 不同轉換功能之三例(a,b,c)。 圖7為一第二範例方法300之流程圖,該方法可實施圖5A 所不之外部迴路104。如圖示’如幀誤差偵測器3〇2 (圖6A中 之206 ),在步驟304,決定已發生幀誤差,外部迴路算法1〇4 之輸出(建議之SIR目標調整值)使等於κ △(輸入FER目標值 等於1/(K+ 1 ))。否則在步驟304,如未偵出幀誤差,外部 迴路算法104之輸出使等於-△。 -12 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公f ) -----------•裝--------IJ---------Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504912 A7 _______—___ B7 五、發明說明(10 ) _第三個範例算法400之流程圖,其可用以實施圖5A 所示之外部迴路算法104。如圖示,如_差_ 6A之206)決定偵出幀誤差於步驟4〇4,外部迴路算法ι〇吖建 儀SIR目松〃周整值)之輸出使其等於+ △(輸入fer目標值等 於1/(Ν + Ν/2))。否則,在步騾404,如未偵出幅誤差,在 步騾406,幀誤差偵測器402決定在一列中是否有N個正確 幀。如是,在步驟406,外部算法1〇4之輸出使等於· △。否 則,步騾406,如在一列中無N個正確幀,建議之SIR目標 調整值使其等於零。 本發明之方法及裝置已以較佳實施例並伴隨圖式詳細說 明如上,本發明並不限於此實施例,並可有許多再安排, 修改及置換,而不致有悖以下申請專利範圍之精神。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- 504912 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種功率控制迴路系統,用於擴展頻譜行動通訊系統 中,包含: 一第一比較器用以將測量之品質參數與目標品質參數 比較,以產生品質參數誤差; 一第一產生器耦合第一比較器,用以自品質參數誤差 產生目標調整值; 一第二比較器以將測量之信號特性與前目標信號特性 值比較,以產生信號特性誤差; 一第二產生器耦合至第一產生器及第二比較器,至少 部份基於目標調整值及信號特性誤差,以產生—新 目標信號特性值。 2·如申請專利範圍第i項之功率控制迴路系統,尚含一誤 差率估計器耦合至第一比較器之一輸入,用以產生測量 品質參數。 3.如申請專利範圍第2項之功率控制迴路系統,其中測量 品質參數包含測量之幀誤差率。 4·如申請專利範圍第1項之功率控制迴路系統,其中目標 調整值包含提議目標信號與干擾比值,或提議目標信號 與雜音比值。 5.如申请專利範圍第1項之功率控制迴路系統,其中測量 品質參數,目標品質參數及品質參數誤差包含一測量悄 誤差率,一目標幀誤差率及一幀誤差率誤差。 6·如申請專利範圍第丨項之功率控制迴路系統,其中測量 信號特性’前目標信號特性值,及信號特性誤差包含— 本紙張尺度適用中國國家標準似似A4規格(21G χ 297公爱 ί請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁} 裝 — — — — — — — — 504912 A8 B8 C8 — D8 六、申請~ '^一 測量之信號與干擾比值’前目標信號與干擾比值及信號 與干擾比值誤差。 7如申請專利範圍第丨項之功率控制迴路系統,其中測量 又信號特性,前目標信號特性值及信號特性誤差,分別 含一測1信號與雜音比值,一前目標信號與雜音比值及 一信號與雜音比值誤差。 8·如申請專利範圍第1項之功率控制迴路系統,尚包含一 内部功率控制迴路耦合至第二產生器,内部功率控制迴 路之構型可接收新目標品質參數,及發起功率調整以響 應新目標品質參數與測量之信號特性間之差異。 9·如申請專利範圍第8項之功率控制迴路系統,其中之用 於内部功率控制迴路之測量信號特性,包含用於第二比 較器之相同測量信號特性。 ίο·如申請專利範圍第1項之功率控制迴路系統,其中之擴 展頻譜行動通訊系統包含一 CDMA細胞系統,或一 WCDMA細胞系統。 11· 一種用於擴展頻譜行動通訊系統之功率控制迴路裝置, 包含: 一裝置用以收建議之目標信號與干擾比值,及信號與 干擾比值誤差;及 一裝置用以產生一新目標信號與干擾比值,作為建議 之目標信號與干擾比值及信號與干擾比值誤差之函 數。 12.如申請專利範園第11項之功率控制迴路裝置,尚含一裝 -15 - 本紙張尺用中國國家標準(CNS)A4規^(21〇 χ 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂ί #· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504912 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ____ D8 - --——-----— --六、申請專利範圍 置用以自測量之品質參數與目標品質參數,產生建議之 目標信號與干擾比值。 13·如申請專利範圍第π項之功率控制迴路裝置,其中測量 之品質參數及目標品質參數分別包含一測量之幀誤差 率,一目標幀誤差率。 14如申請專利範圍第11項之功率控制迴路裝置,尚含一裝 置用以自測量之信號與干擾比值與前目標信號與干擾比 值,產生信號與干擾比值誤差。 15.如申請專利範圍第11項之功率控制迴路裝置,尚含一内 部功率控制迴路耦合至一產生裝置,用以發起功率調整 以響應’新目標信號與干擾比值與信號與干擾比值誤差 間之差異。 16·如申請專利範圍第11項之功率控制迴路裝置,其中擴展 頻譜行動通訊系統包含一 CDMA細胞系統,及一 WCDMA 細胞系統。 17. —種功率控制方法,用於頻率擴展行動通訊系統,包含 下列步驟: 將測量之品質參數與目標品質參數加以比較以產生一 品質參數誤差; 自品質參數誤差產生目標調整值; 將測量之信號特性與前目標信號特性值加以比較以產 生信號特性誤差;及 根據至少部份目標調整值及信號特性誤差,產生一新 目標信號特性值。 - 16 - ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐)' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--- 訂-------- 勢· 504912 §88 C8 ----—------ "" I u -..... 六、申請專利範圍 18·如申請專利範圍第17項之功率控制方法,尚含一步驟以 估計收到信號之誤差率,以產生測量之品質參數。 19-如申請專利範圍第18項之功率控制方法,其中測量之品 負參數包含一測量之誤差率或測量之幀誤差率。 2α如申請專利範圍第17項之功率控制方法,其中產生目標 調整值之步驟,包含產生一建議之目標信號與干擾比 值’或建議之目標信號與雜音比值。 21·如申請專利範圍第17項之功率控制方法,其中之測量品 處參數,目標品質參數與品質參數誤差分別包含,一測 量之幀誤差率,一目標幀誤差率及一幀誤差率誤差。 22.如申請專利範圍第丨項之功率控制迴路系統,其中之測 量信號特性,前目標信號特性值及信號特性誤差,包含 一測量之信號與干擾比值,前目標信號與干擾比值及信 號與干擾比值誤差。 2〇·如申清專利範圍第17項之功率控制方法,其中測量之信 號特性’前目標信號特性值及信號特性誤差,包含測量 之仏號與雜音比值,一前目標信號與雜音比值及信號與 雜音比值誤差。 24如申清專利範圍第17項之功率控制方法,尚包含一步驟以 發起功率調整,以響應新目標品質參數與測量之信號特性 間之差異,實施之發起步驟利用一内部功率控制迴路。 25·如申請專利範圍第17項之功率控制方法,其中擴展頻譜 行動通訊系統包含一 CDMA細胞系統或一 WCDMA細胞系 統。 L____ - 17 - 本^^張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公H )譲 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 ---—訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
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