专利名称：Cdma蜂窝集群系统的前向功率控制方法
技术领域：
本发明涉及移动通讯领域，尤其涉及码分多址蜂窝集群系统中的功率控制方法。
背景技术：
随着经济生活的不断发展，人们对于交流和沟通需求的不断增加，通讯系统已经日益成为社会各个领域活动不可或缺的工具。需求推动创新，通讯技术也在日益增长的需求推动下快速发展。在移动通信领域中，用户已经不满足于现有的点对点通话的现状，不仅要求通讯系统具有语音质量高、多功能、可靠性高等特点，而且还对移动通讯系统提出了诸多的增殖业务需求，其中要求现在的蜂窝移动通信系统具有消息群发的功能，已经成为越来越多用户的现实需求，鉴于此，蜂窝集群通信系统应运而生，该系统将蜂窝通信系统与专用调度通信系统(数字集群系统)结合起来，既拓展了蜂窝通信系统的业务范围，又使数字集群系统摆脱了专用调度通讯系统在功能和区域方面的局限性。
目前的蜂窝集群通信系统按照接入方式可以分为TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)两种制式。在第三代通信技术已经日臻成熟的今天，TDMA制式的蜂窝通信系统由于存在不能3G平滑演进、容量受限和数据吞吐量低等缺陷，无法满足日益增长的通信需求，已经逐渐被淘汰。而CDMA制式的蜂窝通信系统则具有宽带扩频空中接口，可以很好的满足第三代无线通信系统的需求。不但提供传统的话音业务，而且能够提供高速的分组数据业务。将CDMA蜂窝通信系统与数字集群系统相结合，既可以提高单个扇区内数字集群系统用户数，又可以在高速分组数据业务的基础上开发更多的具有数字集群系统特点的新业务。
CDMA蜂窝通信系统的实际应用表明，移动通信系统的容量不仅取决于反向链路的容量，一般情况下还受到前向链路容量的限制。CDMA蜂窝集群通信系统与目前普遍采用的CDMA蜂窝通信系统的区别是引入了集群系统半双工的特点，即在一个群组内前向发送的用户业务数据是相同的。如果按照现有CDMA蜂窝通信系统的做法，为群组内每个用户分配一条独立的前向业务信道，由于系统的集中突发性，使得在同一时刻小区内可能需要建立大量的业务信道，使得前向功率上升很快，导致前向过载、信道拥塞、正常业务中断等诸多问题。同时，系统的集中突发性还会导致CDMA蜂窝通信系统的话音激活因子(CDMA分我通信系统是自干扰的码分系统，某一用户的发射功率对其他用户而言就是干扰。因为人们不可能一直保持全速率说话，因此非全速率时发射功率就会减小)失效，假设话音激活因子为0.5，则具有集群功能的系统的前向容量比普通CDMA蜂窝通信系统前向容量减小一半，使得系统的总容量大大降低，在这样的情况下，人们提出了在CDMA蜂窝集群系统中共享前向补充信道的解决思路。以CDMA2000系统为例，共享前向补充信道就是给同一扇区群组用户(扇区群组用户指同一扇区内属于同一个集群组的用户)各自分配一条前向专用控制信道(传送用户专用信令)和前向补充信道(传送用户业务数据)。前向专用控制信道分配独立的Walsh码(该码通过不同Walsh的正交性用于区分不同前向信道)和帧偏置(以帧为单位分配多个帧偏置，可以避免集中处理多个用户数据)。前向补充信道分配相同的Walsh码、帧偏置和长码掩码(该码具有加扰保密的功能)。在输出端经过叠加后，前向补充信道的信号可以看作是一路信号，这样就能够很好的实现共享前向用户业务数据的目的，从而有效节省前向链路功率资源。前向链路功率控制的功能就是实现合理分配前向业务信道功率，使前向信道的发射功率在满足移动台解调所需信噪比的情况下尽可能小，最大限度地降低前向发射功率，减少对相邻小区的干扰，增加前向链路的相对容量。
与传统蜂窝CDMA系统相比，CDMA蜂窝集群系统共享前向业务信道，前向功率控制的效果对系统的影响更大。首先，前向用户数据由多个用户接收，而前向功率控制则决定了多个用户而不是单个用户的前向误帧率(数据以20毫秒为单位组成一帧，帧的尾部有校验码，如果接收解码后的帧没有通过校验就认为这一帧是错误的)；其次，同一扇区群组内多个用户根据各自的接收信号独立决定发送到基站的前向功率控制命令，这样同一扇区群组前向补充信道发送功率是多个用户前向补充信道发射功率叠加的结果，在多个前向发射功率相差不大时，叠加的前向补充信道发射功率可能使得总的前向功率上升(下降)的幅度比较大；最后，多数情况下每个扇区的前向发射功率是受该群组中接收到前向信号最弱的用户控制，而扇区内该群组的其他用户的前向发射功率趋于下限值。如果这时接收到前向信号最弱的用户掉话(或者离开该扇区)，前向补充信道发射功率可能很低，在一段时间内使得前向误帧率升高，严重时还可能因为来不及上升足够高的前向发射功率而引起群组用户掉话。如前所述，共享前向业务信道的CDMA蜂窝集群系统使用传统前向补充信道功率控制不够快速和精确，容易导致误帧率上升和用户掉话。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的共享前向业务信道的CDMA蜂窝集群系统前向补充信道功率控制不够快速和精确的缺点，以提出一种能够在不增加硬件成本的情况下，能够快速准确对共享前向业务信道CDMA蜂窝集群系统前向补充信道的功率进行控制的方法。
为实现上述目的，本发明提出了一种CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤首先设置一个集中控制点，对同一扇区群组内所有用户反馈的功率控制命令(如果为1，指示前向信道升功率；如果为0，指示前向信道降功率)进行统一处理；另外设置一个集中控制点，对同一扇区群组的前向功率进行统一分配；以此为基础，进一步包括如下步骤第一步统一处理功率控制命令本步骤进一步包括下列步骤1.收集用户反馈的群组内所有功率控制命令，从这些功率控制命令中选择合适的功率控制命令(只要有一个用户要求升功率就升前向补充信道发射功率，否则就降低前向补充信道发射功率)；2.根据选择出的功率控制命令标识对应的前向补充信道，如果某用户要求升功率就标识出该用户对应的前向补充信道(如果有多个用户要求升功率选择第一个用户)，否则选择上一次用户标识；
第二步统一分配功率资源本步骤进一步包括下列步骤1.收集上一次扇区群组内前向补充信道发射总功率；2.将收集的上一次扇区群组内前向补充信道发射总功率分配给标识的前向补充信道；3.群组内未标识的前向补充信道的发射功率置为系统指定的最低值；4.群组内前向补充信道根据分配的功率和功率控制命令得到最新发射功率。
采用本发明所述集中处理扇区群组内用户反馈的前向补充信道功率控制命令的方法，与现有技术相比，可以提高扇区群组内前向补充信道的控制速度和精度，从而有效地降低系统的前向误帧率、系统掉话率。
图1是普通CDMA系统的前向功率控制图。
图2是本发明提出的集中式前向功率控制图。
图3是本发明所述CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法流程图。
图4是独立控制扇区群组前向补充信道发射功率仿真图。
图5是独立控制扇区群组前向补充信道接收功率仿真图。
图6是集中控制扇区群组前向补充信道发射功率仿真图。
图7是集中控制扇区群组前向补充信道接收功率仿真图。
具体实施例方式
如果不加特别说明，下文所述的前向发射功率都是指同一扇区内，同一群组的用户前向业务信道发射功率。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述图1示出了普通CDMA系统的前向补充信道功率控制过程。首先由基站建立前向补充信道，并初始化前向业务信道发射功率；然后移动台每20毫秒统计误帧率得到新的信噪比门限，同时每1.25毫秒获取接收信号的信噪比，通过与信噪比门限比较得到控制基站前向补充信道功率上升或者下降的功率控制命令。最后基站提取移动台传送来的功率控制命令，并根据功率控制命令对当前发射功率进行增减，得到最新前向补充信道发射功率。从图1可以看出，每个用户的前向补充信道是根据用户反馈的功率控制命令独立控制的，但是用户反馈的功率控制命令是根据接收到扇区群组内所有用户发射的前向补充信道功率得出的。因此，扇区群组内用户独立进行前向补充信道功率控制不能达到理想的控制效果。
图2示出了CDMA蜂窝集群系统的集中式前向功率控制过程。首先基站建立前向补充信道，并初始化前向业务信道发射功率，移动台每20毫秒统计误帧率得到新的信噪比门限，同时每1.25毫秒获取接收信号的信噪比，通过与信噪比门限比较得到控制基站前向补充信道功率上升或者下降的功率控制命令。然后基站对扇区群组内移动台传送来的功率控制命令进行集中控制，只要有一个用户要求升功率就升扇区群组前向补充信道总的发射功率，否则就降低前向补充信道总的发射功率。集中式功率控制方式与当前CDMA系统的功率控制方式不同之处在于它不是根据移动台反馈的功率控制命令在当前补充信道功率的基础上进行增减，而是根据移动台反馈的功率控制命令对扇区群组内所有补充信道的当前功率进行一次重新分配。在集群蜂窝系统中使用集中式功率控制是基于两点考虑。首先，扇区群组内用户反馈的功率控制命令是独立的。如果独立地控制这些用户的前向补充信道，则叠加这些经过功率控制后的发射功率可能会远比上一次发射功率高(低)。假设普通系统的功率上升(下降)步长是1dB，扇区群组内存在10个前向补充信道发射功率接近的用户且都要求升(降)功率，则本次发射功率比上一次发射功率高10dB。其次，多数情况下每个扇区的前向发射功率是受该群组中接收到前向信号最弱的那个用户控制，而扇区内该群组的其他用户的前向发射功率趋于下限值。如果这时接收到前向信号最弱的那个用户掉话(或者离开该扇区)，当前前向补充信道实际发射功率可能很低，在一段时间内使得前向误帧率升高，严重时还可能因为来不及上升足够高的前向发射功率而引起群组用户掉话。
图3示出了CDMA蜂窝集群系统的集中式前向功率控制流程图。首先由基站将上一次同一扇区群组内前向补充信道发射功率全部收集起来，并将1.25毫秒内接收到的属于同一扇区群组用户的功率控制命令收集起来。如果收集的功率控制命令中存在一例(或多例)用户要求升功率的功率控制命令，基站标识用户对应的前向补充信道(如果多例则选择出其中一例)；如果全部是降功率的功率控制命令，基站任意标识一条前向补充信道。然后基站将收集的上一次扇区群组前向补充信道总的发射功率分配给标识的前向补充信道，并给同一扇区群组内未标识的前向补充信道分配系统规定的功率下限值。对于同一扇区群组的每条前向补充信道最新发射功率，将根据它们分配的发射功率和接收的功率控制命令独立处理，这些信道的发射功率在输出端叠加，实际上只有标识前向补充信道的发射功率真正起作用，其他信道的发射功率趋于下限值。
图4～图7示出了独立前向补充信道功率控制和集中前向补充信道功率控制的仿真比较图。这里假设基站发射功率是16瓦，移动台满足误帧率为1％时的期望接收功率为-75dBm，扇区群组内有6个用户，用户位置随机分布并以60公里/小时随机移动。
功率控制的目的就是使移动台接收功率在期望的接收功率附近波动，并且波动的方差尽量小。对扇区群组的功率控制就是希望任一时刻只有一个用户(最弱接收功率用户)在期望的接收功率附近波动，其他用户都在期望接收功率之上。
从图4可以看到，独立功率控制方式的发射功率主要由一个最弱接收功率的用户控制，如果另外用户接收功率与该用户接近，则其反馈的功率控制命令对扇区群组前向补充信道发射中功率的影响也不能忽视。
从图5和图7可以看到，集中功率控制方式只有一个用户在期望接收功率附近波动，其他用户几乎都高于这个期望接收功率，这样集中功率控制方式比独立功率控制方式的误帧率更低。
本发明提出的集中式前向功率控制方法可以有效地解决CDMA蜂窝集群系统前向功率调整幅度过大，以及主控用户掉话(切换)后对扇区内整个群组产生很大影响等问题。
权利要求
1.一种CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤设置一个集中控制点，对同一扇区群组内所有用户反馈的功率控制命令进行统一处理；另外设置一个集中控制点，对同一扇区群组的前向功率进行统一分配；以此为基础，进一步包括如下步骤第一步统一处理功率控制命令本步包括下列步骤(1.)收集用户反馈的群组内所有功率控制命令，从这些功率控制命令中选择合适的功率控制命令；(2.)根据选择出的功率控制命令标识对应的前向补充信道，如果某用户要求升功率就标识出该用户对应的前向补充信道，否则选择上一次用户标识；第二步统一分配功率资源本步包括下列步骤(1.)收集上一次扇区群组内前向补充信道发射总功率；(2.)将收集的上一次扇区群组内前向补充信道发射总功率分配给标识的前向补充信道；(3.)群组内未标识的前向补充信道的发射功率置为系统指定的最低值；(4.)群组内前向补充信道根据分配的功率和功率控制命令得到最新发射功率。
2.根据权利要求1所述的CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法，其特征在于，所述的功率控制命令如果为1，则指示前向信道升功率；如果为0，则指示前向信道降功率。
3.根据权利要求1所述的CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法，其特征在于，所述第一步步骤1中的功率控制命令选择依据是只要有一个用户要求升功率就升前向补充信道发射功率，否则就降低前向补充信道发射功率。
4.根据权利要求1所述的CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法，其特征在于，所述第一步步骤2中，如果有多个用户要求升功率选择第一个用户，标识出该用户对应的前向补充信道。
5.根据权利要求1所述的CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法，其特征在于，所述第一步步骤1中“收集用户反馈的群组内所有功率控制命令”的具体方式为移动台每20毫秒统计误帧率得到新的信噪比门限，同时每1.25毫秒获取接收信号的信噪比，通过与信噪比门限比较得到控制基站前向补充信道功率上升或者下降的功率控制命令。
全文摘要
本发明公开了一种移动通信领域中的CDMA蜂窝集群系统前向功率控制方法，该方法首先设置两个集中控制点，一个统一处理功率控制命令，另一个对前向功率进行统一分配；在统一处理功率控制命令过程中，首先收集功率控制命令，选择合适的功率控制命令，然后标识对应的前向补充信道。在统一分配功率资源程序中，首先收集上一次扇区群组内前向补充信道发射总功率；将收集的发射总功率分配给标识的前向补充信道；群组内未标识的前向补充信道的发射功率置为系统指定的最低值；群组内前向补充信道得到最新发射功率。采用本发明所述方法，与现有技术相比，可以提高扇区群组内前向补充信道的控制速度和精度，从而有效地降低系统的前向误帧率、系统掉话率。
文档编号H04W52/30GK1567784SQ0313973
公开日2005年1月19日 申请日期2003年7月4日 优先权日2003年7月4日
发明者屈炳云, 刘学敏 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司