专利名称：第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法
技术领域：
本发明涉及第三代移动通信技术，特别涉及第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法。
背景技术：
随着移动通信的日益普及，仅仅是移动话音通信已经不能满足人们获取信息的需要，移动数据通信业务因其可以提供办公、娱乐、与他人进行跨越地域界限的交流而显现出巨大的生命力和发展前景。预计到2005年我国移动用户数将达到3.5亿左右，移动数据业务将有快速发展，这是移动通信新的增长点和保持旺盛生命力的关键。第三代(3rd Generation，简称“3G”)移动通信技术之一码分多址20001x版本(Code Division Multiple Access 20001x，简称“CDMA 20001x”)数据优化演进(Evolution Data Optimized，简称“EV-DO”)技术正是在这样的市场需求推动下应运而生的。
CDMA2000 1x EV-DO标准最早起源于高通(Qualcomm)公司的高数据率(High Data Rate，简称“HDR”)技术，后经过不断地完善和实验在2000年3月份以CDMA20001x EV-DO的名称向第三代移动通信合作伙伴项目2(3rd Generation Partnership Project 2，简称“3GPP2”)提交了正式的技术方案。1xEV的意思是Evolution，表示是对CDMA20001x标准的演进发展，DO的意思开始是Data Only，后来改为Data Optimized，表示EV-DO技术是对CDMA20001X在数据业务上增强。3GPP2把该标准定义为C.S0024。在国际电信联盟(International Telecommunication Union， 简称“ITU” )的会议上，CDMA2000 1x EV-DO技术作为CDMA2000家族的一个分支被吸纳为国际移动通信(International Mobile Telecommunication 2000，简称“IMT-2000”)标准之一。在2004年4月份，发布了修改版DO revision A(DO rev A)，进一步加强了传输数据的能力。
DO系统反向仍然采用码分多址CDMA，分为反向接入信道和反向传输信道，反向传输信道又包含导航信道(pilot)、反向速率指示(Reverse RateIndication，简称“RRI”)、DSC信道、数据速率控制(Data Rate Control，简称“DRC”)信道、响应(Acknowledge，简称“ACK”)信道、数据(Data)信道等。作为CDMA的关键技术，反向功率控制(Reverse Power Control，简称“RPC”)在DO中仍然扮演着重要的角色。终端接收基站下发的RPC命令，根据指示调节发射功率，以保证反向信道的传输质量。除此之外，DO在反向引入了速率控制的概念，即基站根据当前的负载，周期性下发方向活动比特(Reverse Activity Bit，简称“RAB”)指示系统的忙闲，终端根据接收到的RAB，按照一定的算法自行决定反向的发射数率。在DO rev A中，反向增加了混合自动重传请求(Hybrid Automatic Retransmission Request，简称“HARQ”)，反向发射数据包可以分成若干个子帧，每发完一个子帧，终端就检查前向的ARQ信道，如果ARQ指示基站已经接收成功，那么终端将提前中止该包的传输，不再发射余下的子帧。由此可见，前向的RPC/RAB/HARQ的传输质量对反向信道有着至关重要的作用。如果RPC接收错误，或者功率过强造成干扰降低反向容量；或者功率不足影响反向质量。如果RAB接收错误，或者终端反向数率过高，传输质量下降并且造成过载；或者终端反向数率过低，传输时延加大并且浪费了系统容量。而一旦ARQ信道出错，或者造成继续传送已经成功的子帧形成浪费；或者错误中止尚未成功的传输形成误包。
DO系统前向分为导频(pilot)信道、媒体接入控制(Media Access Control，简称“MAC”)信道、控制(Control)信道和交通(Traffic)信道。这些信道时分复用并且采用固定功率发射。其中的MAC信道又分为反向活动(Reverse Activity，简称“RA”)子信道、数据速率控制锁定(Data Rate ControlLock，简称“DRCLock”)子信道、RPC和ARQ子信道，这些子信道是码分复用，其功率总和为固定值，称为额定功率。其中RA子信道是公共信道，即所有终端公用一个RA信道，而其它信道则为每个终端对应各自的信道。
因为小区内各个终端距离基站的远近不同，信道环境也不同，因此所需要的对各个终端的前向MAC子信道发射功率也不同。此时需要计算各MAC信道所需的基站发射功率，显然对于不同MAC信道提出来的需求功率不同。又由于所有MAC信道是通过码分复用实现的，其发射功率的总和是固定的，因此就会出现功率控制和分配的问题，即前向MAC的功率分配问题。实际应用中难免会出现所需功率低于额定功率的情况，这就需要将多余的功率资源继续分配给各MAC子信道以充分利用网络资源，将额定功率全部使用，从而提高通信质量和系统性能。于是，如何进行MAC信道的功率分配，就成为了1x EV-DO系统的关键技术之一。
高通(Qualcomm)提出了一种解决MAC子信道多余功率分配的方法，其主要原理如下面所述。本文为了描述方便，全部用归一化的比例来描述某一信道的功率，即由该信道占总功率或者额定功率的比例表示该信道的功率。于是额定功率在归一化之后即为1。
假设RA子信道的需求功率为rRA，第i个RPC子信道的需求功率为rRPC，i，第i个DRCLock子信道所需功率占总功率的比例为rDRCLock，i，第j个ARQ子信道所需功率占总功率比例为rARQ，j。这里要注意的是DO rev A中，RPC信道和ARQ信道是时分复用的，即对于某终端来说，有些时候发RPC子信道、有些时候发ARQ，因此某一时刻，如果不发射某子信道，则认为该子信道功率为0。
对于需求功率低于额定功率的情况，即为rRA+ΣirRPC,i+ΣirDRCLock,i+ΣjrARQ,j<1,]]>
此时就需要将多余的功率即R=1-rRA-ΣirRPC,i-ΣirDRCLock,i-ΣjrARQ,j]]>分配给各MAC子信道，使得额定功率被充分利用。又设经过多余功率的分配后，RA子信道最终分配功率为tRA，第i个RPC子信道最终分配功率为tRPC，i，第i个DRCLock子信道最终分配功率为tDRCLock，i，第j个ARQ子信道最终分配功率为tARQ，j。
如果出现MAC子信道需求功率之和低于额定功率的情况，即rRA+ΣirRPC,i+ΣirDRCLock,i+ΣjrARQ,j<1,]]>高通的分配方法如下第一步，首先固定公共信道RA信道的发射功率，不对其做调整，等于置为需求功率，即tRA＝rRA，在一般系统中为保证全覆盖范围内都能正确接收，RA信道功率都是固定值；第二步，将其他MAC子信道等比例的放大，使得放大之后的功率之和刚好满足额定功率，即表示为tx,k=1-tRAΣirRPC,i+ΣirDRCLock,i+ΣjrARQ,jrx,k,]]>这里x表示信道类型即RPC，DRCLock，ARQ。
可以看出高通的方法主要思路是确定RA信道之后，剩余的可用功率按照原来子信道的需求功率的比例分配给每个子信道。
在实际应用中，上述方案存在以下问题在需求功率总和低于额定功率的时候，多余功率的分配只是完全按原来需求功率比重关系分配，没有考虑各个业务服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)要求的信息，也没有参考终端的具体情况，对于不同类别的信道也没有区别处理。
而实际上这是不合理的，由于业务种类增多，QoS差异化增大，对于高QoS要求的业务或终端，最好能尽量提高MAC信道的准确度，多分配功率资源，而对于低QoS要求的业务或终端，则可以放宽MAC信道精度要求，少分配一些功率资源。因此高通的信道功率分配方法不能很好地满足系统性能提高的需求。
造成这种情况的主要原因在于，高通的信道功率方法只依据需求功率大小来分配信道功率，没有考虑其它如QoS、信道类别等情况。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，使得在需求功率之和低于额定功率的情况下，将多余功率分配给各信道，并合理满足不同信道的需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，包含以下步骤，A判断信道的需求功率是否低于额定功率，如果是，进入步骤C，否则进入步骤B；B按所述需求功率或部分需求功率确定各子信道的最终分配功率；C根据所述子信道的优先级，将多余功率分配给各子信道，加上所述需求功率或部分需求功率以确定其最终分配功率，使其符合所述额定功率。
其中，所述步骤C中，综合考虑所述子信道的优先级及其需求功率，将所述多余功率分配给各子信道，确定其最终分配功率；其中，各子信道的所述需求功率之和加上所述多余功率等于所述额定功率。
此外在所述方法中，所述步骤C包含以下子步骤，C1按所述优先级，设定各子信道的权重系数；C2计算各子信道的权重功率等于其权重系数乘上其需求功率；C3将所述多余功率分配给各子信道，使得每个子信道所得部分多余功率占所述多余功率的比重等于其权重功率占所有子信道的权重功率之和的比重；C4确定各子信道的最终分配功率为其需求功率加上其所得部分多余功率。
此外在所述方法中，参考所述子信道的通信终端的服务质量确定其优先级，所述服务质量越高则所述优先级越高。
此外在所述方法中，所述步骤C中，固定功率的子信道不参与所述多余功率的分配，设定其权重系数为零或者直接确定其最终分配功率等于该子信道的需求功率。
此外在所述方法中，所述步骤C1中，各子信道的所述优先级越高则设定其权重系数越大。
此外在所述方法中，所述步骤C1中设定的所述权重系数大于或等于零。
此外在所述方法中，所述第三代移动通信系统为码分多址2000 1xEV-DO移动通信系统，所述信道为前向媒体接入控制信道，所述子信道是反向活动子信道、数据速率控制锁定子信道、反向功率控制子信道或者自动重传请求子信道中的一种或任意几种。
此外在所述方法中，所述反向活动子信道为所述固定功率的子信道，在所述步骤C中设定其权重系数为零或者直接确定其最终分配功率等于该子信道的需求功率。
此外在所述方法中，对于同一通信终端的所述前向媒体接入控制信道中，所述自动重传请求子信道的优先级低于其它子信道。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，对不同类别、不同终端、不同业务的子信道设定优先级，按照优先级分配多余功率；
按优先级设定权重系数，由此计算权重功率，按权重功率的比例给各子信道分配多余功率；按照终端QoS需求、子信道重要性等条件来设定优先级，优先级越高其权重系数越高。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即按照终端QoS要求、子信道重要性等来设定信道优先级，按优先级分配多余功率，使得功率资源充分利用，尽可能地改善业务、终端的QoS质量，提高关键信道的通信质量，使得在系统资源充裕时，尽可能有效地提高服务质量和系统性能。
图1是根据本发明的第一实施例的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
为解决现有技术方案的问题，本发明考虑实际应用中不同业务、不同终端、不同信道的差异，按照这些情况设置待分配的子信道优先级，然后参考其优先级信息来进行多余功率分配在子信道需求功率低于额定功率时，按优先级设定权重系数，权重系数乘以需求功率为权重功率，按权重功率的比例给各子信道分配多余功率。这样就能将多余系统资源合理地改善各种不同情况的需求，有效提高系统服务质量及性能。
本发明的主要思路就是在MAC信道功率资源多余的情况下，按QoS要求高低分配多余资源，QoS较低终端的MAC信道功率分配多余资源较少，QoS要求较高终端的分配较多功率。这样可以尽量改善高QoS业务需求。另外对于不同MAC子信道，也设置优先级，重要的子信道尽量提高资源拥有量，这样也有利于提高系统性能。
本发明的主要步骤分为判断信道的需求功率是否低于额定功率；如果是，根据子信道的优先级，将多余功率分配给各子信道以确定其最终分配功率，使其符合额定功率；否则，按需求功率确定各子信道的最终分配功率。
本发明的关键实现细节当所需前向MAC子信道功率之和小于额定功率的时候，以不同QoS要求和子信道类别来设定其优先级，并按优先级设定权重系数，优先级高权重也高，该系数乘以原需求功率即为权重功率，最终按权重功率比重分配多余功率给各子信道。
下面以CDMA 20001x EV-DO系统的前向MAC信道为例，详细描述本发明的具体实施细节。图1示出了本发明第一实施例中的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法流程图。
首先在步骤101中，在开始调整之前，需要知道每个信道的需求功率，因此先用其它算法，由系统计算各MAC信道所需的基站发射功率，即需求功率。
本文为了描述方便，全部用归一化的比例来描述某一信道的功率，即由该信道占总功率或者额定功率的比例表示该信道的功率。于是额定功率在归一化之后即为1。
假设RA子信道的需求功率为rRA，第i个RPC子信道的需求功率为rRPC，i，第i个DRCLock子信道所需功率占总功率的比例为rDRCLock，i，第j个ARQ子信道所需功率占总功率比例为rARQ，j。
同时又假设分配子信道功率后得到的最终分配功率为RA子信道最终分配功率为tRA，第i个RPC子信道最终分配功率为tRPC，i，第i个DRCLock子信道最终分配功率为tDRCLock，i，第j个ARQ子信道最终分配功率为tARQ，j。
这里要注意的是DO rev A中，RPC信道和ARQ信道是时分复用的，即对于某终端来说，有些时候发RPC子信道、有些时候发ARQ，因此某一时刻，如果不发射某子信道，则认为该子信道功率为0或者不予考虑。
接着在步骤102中，判断信道的需求功率是否低于额定功率，如果各所需MAC子信道的功率之和低于额定功率，即rRA+ΣirRPC,i+ΣirDRCLock,i+ΣjrARQ,j<1,]]>说明当前系统资源或基站发射功率资源不仅能满足信道的通信的基本需求，而且有多余的功率可以分配即R=1-rRA-ΣirRPC,i-ΣirDRCLock,i-ΣjrARQ,j,]]>故进入步骤104；否则进入步骤103直接分配。
在步骤103中，按需求功率或部分需求功率确定各子信道的最终分配功率，即没有多余功率分配，直接按需求分配功率，对于所有信道设置t＝r，其中t代表其最终分配功率，r代表其在步骤101中确定的需求功率。该情况下系统正常，系统性能和服务质量没有收到损失。
在步骤104中，当系统资源多余时，将多余功率继续分配给各个子信道，各子信道需求功率加上分配说得部分多余功率即确定最终分配功率，刚好符合额定功率。首先，需要确定子信道的优先级，并按优先级设定其权重系数。
设定优先级需要反映不同子信道的优先程度，可以按照终端QoS需求、子信道类别等信息设定。本发明的第二实施例在第一实施例的基础上，按如下方法设定子信道优先级对于不同QoS业务的终端，先按照终端QoS要求高低设定对应子信道的优先级，然后对于同一终端，则又认为ARQ信道的优先级要低于其它类别的信道，RPC和DRCLock的优先级要大于HARQ信道。
如前所述，这里权重系数的大小反映的最终分配的多余功率的多少，权重大的分配到的多余功率也多。因此本发明的第三实施例在第一实施例的基础上，设定优先级高的子信道权重系数也高。比如按照QoS要求的高低，QoS要求高的优先级高，因此设定的设定权重系数也高。这里统一设置权重系数为一个大于零的数。例如对于语言IP业务(VoIP)业务，设置权重系数为α＝1.5；对于web业务，设为α＝1.2；对于文件传输协议(File Transfer Protocol，简称“ftp”)业务的终端，设为α＝1.0。
然后进入步骤105中，在设置好权重系数后，即可计算权重功率。各子信道的需求功率乘上权重系数即为权重功率，比如αirRPC，i，αirDRCLock，i，αjrARQ，j。
由于RA信道是公共信道，必须保证发射功率，可以区别对待。因此本发明第四实施例在第一实施例的基础上，直接设置tRA＝rRA，这样就不用再分配多余功率。一般系统中RA信道功率都是固定值，保证全覆盖范围内都能正确接收。当然也可以作为权重系数为零的信道进行分配，这样其权重功率也为零，最终分配到的多余功率也为零，即等效于没有分配多余功率，保证其最终分配功率即为需求功率。
然后进入步骤106中，按照权重功率的比重关系将多余功率R分配给各子信道。步骤105中已经计算得到权重功率，因此各子信道的比重也可以计算得到，比如对于第k条x信道(这里x表示信道类型即RPC，DRCLock，ARQ)其权重功率比重计算为αkrx,kΣiαirRPC,i+ΣiαirDRCLock,i+ΣjαjrARQ,j]]>于是对应分配说得的部分多余功率为Rαkrx,kΣiαirRPC,i+ΣiαirDRCLock,i+ΣjαjrARQ,j=αkrx,k1-tRA-ΣirRPC,i-ΣirDRCLock,i-ΣjrARQ,jΣiαirRPC,i+ΣiαirDRCLock,i+ΣjαjrARQ,j]]>在步骤107中，各子信道分配所得部分多余功率加上需求功率即为最终分配功率，即
tx,k=rx,k+αkrx,k1-tRA-ΣirRPC,i-ΣirDRCLock,i-ΣjrARQ,jΣiαirRPC,i+ΣiαirDRCLock,i+ΣjαjrARQ,j]]>=rx,k(1+αk1-tRA-ΣirRPC,i-ΣirDRCLock,i-ΣjrARQ,jΣiαirRPC,i+ΣiαirDRCLock,i+ΣjαjrARQ,j)]]>值得注意的是这里描述的方法是通过引入表征优先级的权重系数和权重功率来按比重分配多余功率的，当然也可以通过其它指标比如优先级序号等，或者其它方式比如分组依次处理等，来实现按优先级分配多余功率的目的，这些都不超出本发明的范围。
熟悉本领域的技术人员可以理解，上述实施例虽然以CDMA20001xEV-DO系统的前向MAC信道为例进行说明，但对于其它3G移动通信系统中的其它信道，在出现按额定功率充裕而分配多余功率的情况时，都能实现相应的分配方案，从而实现本发明的目的，不影响其实质和范围。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，包含以下步骤，A判断信道的需求功率是否低于额定功率，如果是，进入步骤C，否则进入步骤B；B按所述需求功率或部分需求功率确定各子信道的最终分配功率；C根据所述子信道的优先级，将多余功率分配给各子信道，加上所述需求功率或部分需求功率以确定其最终分配功率，使其符合所述额定功率。
2.根据权利要求1所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，所述步骤C中，综合考虑所述子信道的优先级及其需求功率，将所述多余功率分配给各子信道，确定其最终分配功率；其中，各子信道的所述需求功率之和加上所述多余功率等于所述额定功率。
3.根据权利要求2所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，所述步骤C包含以下子步骤，C1按所述优先级，设定各子信道的权重系数；C2计算各子信道的权重功率等于其权重系数乘上其需求功率；C3将所述多余功率分配给各子信道，使得每个子信道所得部分多余功率占所述多余功率的比重等于其权重功率占所有子信道的权重功率之和的比重；C4确定各子信道的最终分配功率为其需求功率加上其所得部分多余功率。
4.根据权利要求2所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，参考所述子信道的通信终端的服务质量确定其优先级，所述服务质量越高则所述优先级越高。
5.根据权利要求3所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，所述步骤C中，固定功率的子信道不参与所述多余功率的分配，设定其权重系数为零或者直接确定其最终分配功率等于该子信道的需求功率。
6.根据权利要求3所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，所述步骤C1中，各子信道的所述优先级越高则设定其权重系数越大。
7.根据权利要求6所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，所述步骤C1中设定的所述权重系数大于或等于零。
8.根据权利要求1-7中任意一条权利要求所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，所述第三代移动通信系统为码分多址2000 1x EV-DO移动通信系统，所述信道为前向媒体接入控制信道，所述子信道是反向活动子信道、数据速率控制锁定子信道、反向功率控制子信道或者自动重传请求子信道中的一种或任意几种。
9.根据权利要求8所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，所述反向活动子信道为所述固定功率的子信道，在所述步骤C中设定其权重系数为零或者直接确定其最终分配功率等于该子信道的需求功率。
10.根据权利要求8所述的第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，其特征在于，对于同一通信终端的所述前向媒体接入控制信道中，所述自动重传请求子信道的优先级低于其它子信道。
全文摘要
本发明涉及第三代移动通信技术，公开了一种第三代移动通信系统中信道多余功率分配方法，使得在需求功率之和低于额定功率的情况下，将多余功率分配给各信道，并合理满足不同信道的需求。本发明中，对不同类别、不同终端、不同业务的子信道设定优先级，按照优先级分配多余功率；按优先级设定权重系数，由此计算权重功率，按权重功率的比例给各子信道分配多余功率；按照终端QoS需求、子信道重要性等条件来设定优先级，优先级越高其权重系数越高。
文档编号H04B7/005GK1859023SQ200510035858
公开日2006年11月8日 申请日期2005年7月6日 优先权日2005年7月6日
发明者卢建民 申请人:华为技术有限公司