专利名称：基于下行导引时隙的功率控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种移动通信系统的功率控制方法，特别是一种移动通信系统中基于下行导引时隙的功率控制方法，属于移动通信技术领域。
背景技术：
在CDMA移动通信系统中，功率控制都是一个传统的、重要的课题。在第三代移动通信系统中，均使用开环控制+闭环控制+外环控制的方法。在公开的3GPP规范(2002年3月版，Release 99和Release 4)中的TS 25.331中描述了开环功控的方法，TS 25.214和TS 25.224中描述了闭环功控的方法，另外规范TS 25.331和TS 25.433规范中还提供了对外环功控机制的支持。以3GPP中的低码片速率TDD标准为例，三种功率控制的基本方法是开环功率控制基站广播一个下行公共信道(P-CCPCH)的发射功率，同时广播其希望接收到的上行公共信道(SYNC_UL)的接收功率；终端在发送SYNC_UL之前，会测量所述的下行公共信道的实际接收功率，并读取广播信息中的该信道发射功率，两者的差值就是信号的路径传输损耗。终端根据路径传输损耗和广播信息中基站希望接收到的上行公共信道的传输功率，可以判断自己的上行发送SYNC_UL的功率。开环功率控制方法假定上下行路径传输损耗是相等的，在频分双工系统(如3GPP标准中的UTRA FDD)中，由于上下行采用不同载波频率，电波传播条件是不同的，这种假设并不准确，况且在多码道工作条件下，本小区内多址干扰严重，终端所接收到的信号功率电平难以准确测量，导致开环功控运算的误差较大；在时分双工系统(如3GPP标准中的UTRA TDD)由于上下行采用相同载波频率，电波传播条件是相同的，这种假设比较准确，因而在开环功率控制的计算准确性方面，会优于频分双工系统。但是，在TDD系统中相邻小区的P-CCPCH信道相互干扰比较严重，终端测量基站发射的P-CCPCH信号功率电平会带有严重误差，在此情况下，开环功率控制的精度依然有限，因而在低码片速率TDD标准中其应用仅限于随机接入阶段，而不能在通信保持阶段使用。
闭环功率控制在CDMA系统中，终端在通信过程中均使用闭环功率控制。闭环功率控制是基站通过测量所接收到的的信噪比(SIR)来进行判断。如果信噪比高于所需要的门限值，则通过控制命令要求终端降低发射的信号功率电平；反之，如果信噪比低于所需要的门限值，则通过控制命令要求终端增大发射的信号功率。用这样的方法，使基站能正确得到所需服务质量，同时，又可以保证系统的容量。闭环功率控制最大的问题即是所谓“鸡尾酒会效应”。当系统出现干扰，或者其它原因，基站将要求终端增加发射功率，而根据CDMA系统自干扰的特点，此终端发射功率的增加，又使其它终端的干扰增加，系统又会命令其他终端增加发射功率，进而会使当前终端的干扰加大，如此循环，干扰越来越大，系统容量越来越低，最后，此小区将被堵塞。为避免“鸡尾酒会效应”，需要有一个外环功率控制过程来对闭环功率控制进行约束。
外环功率控制外环功率控制过程由高层信令控制。其主要方法是由系统根据网络配置、容量及提供业务所需要的质量、业务当前的实际质量(如FER)，为基站设定针对每个终端的功率控制门限(即SIR目标值)。以求得系统性能和容量之间达到尽可能好的结果。由于目前的FDD系统都是严重的干扰受限系统，为了尽可能保持其容量，近年来，在外环控制技术等方面发表了大量研究成果，算法越来越复杂，无线网络控制器(RNC)的负荷也越来越重。
综上所述，由于测量精度不可能高，加上多径传播、快衰落等等原因，功率控制一直是CDMA系统中的核心问题。开环功率控制虽然简单，但使用P-CCPCH信道作为测量传输损耗的对象会存在较大误差，从而限制了开环功率控制应用在通信保持的阶段；而闭环功率控制又必须依赖外环功率过程。而在目前CDMA的标准中(参见3GPP及3GPP2有关第三代移动通信标准)，将外环功率控制完全置于基站管理器内完成，一个基站管理器控制几十，甚至上百个基站；在此基站管理器控制范围内，同时通信的终端达数千个，所有功率控制均由此基站控制器来控制，任务十分繁重，设备十分复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足。对于开环功控，利用3GPP中低码片速率TDD标准中相关特性良好的DwPTS信号作为测量目标，从而可以避免用P-CCPCH来测量带来的较大误差；对于闭环功控，在实施上与开环功控相结合，即在通信保持过程中也用开环的方法由DwPTS的强度计算上行的发射功率值，这个开环的计算结果用来作闭环功率控制的门限值和参考目标。由于这种方法可以避免闭环功率控制中的鸡尾酒效应，因此不再使用外环功率控制的方法，降低了设备复杂度。
本发明针对3GPP中的低码片速率TDD标准，通过以下技术方案实现终端随机接入时，根据接收到的基站发射的下行导引时隙(DwPTS)信号功率，开环确定上行导引时隙(UpPTS)发射功率，保证基站能正确接收，并进入闭环功率控制。接入时，通过接收基站广播信道(BCCH)的信息，终端完全知道基站的配置，开环功率控制具有非常高的精度。通信过程中，终端随时测量基站的DwPTS信号功率，并进行平均处理，开环确定终端发射功率，并和闭环功率控制相比较，作为闭环控制的门限和参考值。对不同质量要求的业务，基站随时通知终端基站所需要的接收功率电平，终端将根据此值来确定上行功率控制的门限，保证闭环功率控制的准确性。无线网络控制器(RNC)不参与功率控制过程，只对基站进行配置。
终端在随机接入前，首先搜索邻近基站发射的下行导引时隙(DwPTS)，并以接收功率排序，终端搜索邻近基站发射的下行导引时隙的接收功率时，对每个基站取多次测量的平均值。终端接入时，通过依次接收基站广播信道(BCCH)的信息，获得最适合接入的基站，通过接收基站广播信道(BCCH)的信息，终端获得基站的配置及发射功率电平及所需要的接收功率电平。
终端在随机接入时，根据广播的基站发射功率P1和基站希望接入时接收到的功率P2及终端测量到的基站下行导引时隙的功率P3，计算出终端接入时UpPTS上的发射功率电平P4，计算方法为P4＝P1-P2+P3。在终端计算终端接入应当的发射功率电平时，加上一个比较大的功率增量。终端用计算获得的所述应当的发射功率电平，在上行导引时隙向基站发射接入请求。
终端在通信过程中，根据广播的基站发射功率P1和基站希望接收到的功率P2及终端测量到的基站下行导引时隙的功率P3，计算出终端的发射功率参考值P5，计算方法为P5＝P1-P3+P2。
终端和基站通信过程中，基站根据业务质量要求，向终端传送所需要的接收功率电平，然后，进入闭环功率控制。终端和基站通信过程中，终端根据对下行导引时隙的功率测量，计算开环发射电平，并将此开环发射电平再增加一定电平，作为闭环控制的门限。终端测量基站下行导引时隙的功率时，用多次测量的平均功率。当根据闭环功率控制命令，终端需要发射功率电平高于上述门限时，终端将拒绝执行闭环功率控制命令。当由于业务改变基站将向终端提出新的所需要的接收电平时，终端将按照此新的电平来计算开环发射电平及新的门限。无线网络控制器配置基站各时隙的最大发射功率并配置基站承担各业务的质量要求。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明应用TDD双工方式上下行链路相同传输条件的优势，尽可能发挥开环功率控制简单、准确的优点。本发明能够充分利用TD-SCDMA标准的帧结构的特点，使用比较准确的，终端测量接收到的，来自基站的DwPTS的功率电平，并以它作为开环功率控制的依据，用比较准确的对DwPTS信号功率的测量代替误差较大的对工作码道信号功率的测量，大大提高了功率测量的准确性，也就提高了功率控制的准确性。使用本发明，不需要使用复杂的外环功率控制方法，使RNC更为简单，系统更为稳定。
图1随机接入时的开环功率控制过程图2开环参与下的闭环功率控制过程图3 TD-SCDMA帧结构具体实施方式
本发明在终端随机接入的开环控制时由于TDD系统的一个明显优点是其上下行采用相同载波频率，其上下行电波传播特性在同一时间是完全相等的。此特性使得TDD系统的开环控制能够获得非常高的精度。如图1所示，在终端随机接入时，终端首先搜索邻近基站的下行导引时隙(DwPTS)，这些基站可以是以相同或者不同载波频率工作的(100)，并测量这几个邻近基站的DwPTS的接收功率电平Pr，以多次测量，取其平均值(110)，使此测量可以比较准确，而且，可以克服快衰落造成的误差。因TD-SCDMA系统中各基站是同步工作的，所有基站的DwPTS均同时发射，而且使用相关性很好的码。故终端非常容易将这些基站的DwPTS分开，并根据其DwPTS信号强度进行排序(120)。在测量并记录到信号最强的几个基站后，这些基站就是接入的候选基站。
然后，依次接收这几个基站的广播信道(130)，获得最合适接入的基站的信息。再对最合适接入的基站，如图3所示，计算开环控制下在时隙UpPTS发射功率电平Ptt(140)，Ptt＝Ptb-Prt+Preq+Pad，式中，Pbt为此基站DwPTS的发射功率电平；Preq为基站需要获得的接收功率电平；Pad为防止突发干扰所增加的终端发射功率电平。
通过上述过程(130)，此基站需要获得的接收功率电平Preq及此基站DwPTS的发射功率电平Ptb是已知的(从此基站的广播信息可以获得其准确值)，此开环控制的精确度就非常高。而Pad可以取一个比较大的数值，例如10dB，向基站发射随机接入请求(150)。在随机接入时，终端往往可能处于有快衰落的环境，增加一个发射功率的增量Pad可以提高接入的可靠性。而且，因为TD-SCDMA标准中，如图3所示，在时隙UpPTS只有此要求接入的终端发射，而没有业务数据，不可能干扰任何其它用户，故即使以终端的最大功率发射也没有任何问题。
如果接入成功后就进入闭环功率控制过程(170)。如果接入失败，则可在一段数据延时后重新试(180)；也可以试图接入其它基站(190)。
CDMA系统中终端在通信过程中均使用闭环功率控制。闭环功率控制有一个问题，即所谓“鸡尾酒会效应”，故还必须加上外环控制来限制终端发射功率在干扰情况下不停增加的问题。如图2所示，本发明的方法是在通信过程中，基站根据业务质量(QoS)的要求(200)，确定所需要的Eb/I及接收信号电平Preq(210)，通过高层信令告诉终端基站需要的接收信号电平Preq(220)，同时，根据所接收到的信号测量上行信号的Eb/I(240)，发出闭环功率控制的命令(230)。终端在执行闭环功率控制命令的同时，仍然不停测量基站的DwPTS信号(310)，并将此信号的接收电平取时间平均值，用来计算终端在业务信道应当发射的功率电平(320)Pto＝Ptb-Prt+Preq，式中，Ptb和Preq是准确已知的，从DwPTS测量的接收功率电平Prt比较准确，故此计算得到的Pto也比较准确。将此计算的Pt作为参考，并和闭环控制中实际的发射功率Ptc(330)进行比较(340)，如果闭环控制要求的发射功率比此值高出门限值(此门限值由具体工程设计确定，例如3-6dB)，终端就可以拒绝执行闭环功率控制的指令，避免“鸡尾酒会效应”发生(360)；如果在此范围之内，则继续执行闭环功率控制(350)。如果由于移动速度、干扰等条件变化，使基站在原确定的需要接收电平Preq下，通信质量在闭环控制下，在一定时间内(时间长短具体值由具体工程设计确定)低于业务需要的质量(误码率)，则如图2中的(250)，改变所需要的Eb/I及接收信号电平Preq，然后再通过高层信令(210、220)，向终端发射更改Preq之值，而终端的工作则与上面过程相同。
本发明在通信过程中外环功率控制完全可以不使用，而只需要RNC对基站进行配置，根据网络设计，配置基站的最大发射功率等参数，而不需要复杂的功率控制。对不同业务，亦只需向基站配置所需要的业务质量。
权利要求
1.一种基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征在于，终端随机接入时，根据接收到的基站发射的下行导引时隙DwPTS信号功率，开环确定上行导引时隙UpPTS发射功率，保证基站能正确接收，并进入闭环功率控制，终端接入时，通过接收基站广播信道BCCH的信息，完全知道基站的配置，通信过程中，终端随时测量基站的DwPTS信号功率，并进行平均处理，开环确定终端发射功率，并和闭环功率控制相比较，作为闭环控制的门限和参考值，基站随时通知终端基站所需要的接收功率电平，终端将根据此值来确定上行功率控制的门限，保证闭环功率控制的准确性，无线网络控制器RNC对基站进行配置。
2.根据权利要求1所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端在随机接前，首先搜索邻近基站发射的下行导引时隙DwPTS，并以接收功率排序。
3.根据权利要求2所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端搜索邻近基站发射的下行导引时隙的接收功率时，对每个基站取多次测量的平均值。
4.根据权利要求1所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端接入时，通过依次接收基站广播信道BCCH的信息，获得最适合接入的基站。
5.根据权利要求4所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端接入时，通过接收基站广播信道BCCH的信息，终端获得基站的配置及发射功率电平及所需要的接收功率电平。
6.根据权利要求1所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端在随机接入时，根据广播的基站发射功率P1和基站希望接入时接收到的功率P2及终端测量到的基站下行导引时隙的功率P3，计算出终端接入时UpPTS上的发射功率电平P4，计算方法为P4＝P1-P2+P3。
7.根据权利要求6所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，在终端计算终端接入应当的发射功率电平时，加上一个比较大的功率增量。
8.根据权利要求6所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端用计算获得的所述应当的发射功率电平，在上行导引时隙向基站发射接入请求。
9.根据权利要求1所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端在通信过程中，根据广播的基站发射功率P1和基站希望接收到的功率P2及终端测量到的基站下行导引时隙的功率P3，计算出终端的发射功率参考值P5，计算方法为P5＝P1-P3+P2。
10.根据权利要求1所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端和基站通信过程中，基站根据业务质量要求，向终端传送所需要的接收功率电平，然后，进入闭环功率控制。
11.根据权利要求10所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端和基站通信过程中，终端根据对下行导引时隙的功率测量，计算开环发射电平，并将此开环发射电平再增加一定电平，作为闭环控制的门限。
12.根据权利要求11所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，终端测量基站下行导引时隙的功率时，用多次测量的平均功率。
13.根据权利要求10所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，当根据闭环功率控制命令，终端需要发射功率电平高于上述门限时，终端将拒绝执行闭环功率控制命令。
14.根据权利要求10所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，当由于业务改变基站将向终端提出新的所需要的接收电平时，终端将按照此新的电平来计算开环发射电平及新的门限。
15.根据权利要求1所述的基于下行导引时隙的功率控制方法，其特征是，无线网络控制器配置基站各时隙的最大发射功率并配置基站承担各业务的质量要求。
全文摘要
本发明涉及一种移动通信系统中基于下行导引时隙的功率控制方法，在随机接入阶段，终端利用广播信息和测量DwPTS的功率来开环决定UpPTS上的发射信号功率；在通信保持阶段，基站把基站需要的接收功率通知终端，终端利用测量DwPTS的功率来开环计算出一个功率值，作为上行信道发射功率门限和参考。本发明应用TDD双工方式上下行链路相同传条件的优势，尽可能发挥开环功率控制简单、准确的优点，大大提高了功率测量的准确性，也就提高了功率控制的准确性。使用本发明，不需要使用复杂的外环功率控制方法，使RNC更为简单，系统更为稳定。
文档编号H04B7/005GK1431791SQ03114938
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月16日 优先权日2003年1月16日
发明者李世鹤, 杨贵亮 申请人:大唐移动通信设备有限公司