专利名称：用于终端的下行功率控制的方法
技术领域：
本发明涉及移动通信系统的功率控制领域，具体涉及一种用于终端的下行功率控制的方法。
背景技术：
CDMA(码分多址)系统是一个自干扰系统，移动台的发射功率对小区内占用同一频率的其他用户而言就是干扰，“远近效应”问题特别突出。所谓远近效应是指距基站远近不同的手机一起使用时，离基站距离较近的大功率信号会抑制离基站较远的小功率有用信号。为此，要尽可能使每个移动台的发射功率维持在满足通信要求的最低水平上，并保证无论它们距离基站远近以及信道条件如何变化，都能在基站侧获取基本相同的功率。功率控制技术就是CDMA系统用来克服“远近效应”的一种技术，可以降低平均发射功率，减小系统间和系统内干扰。
功率控制可以分为开环功率控制和闭环功率控制，闭环功控又可以分为外环功率控制和内环功率控制，通常外环是根据业务质量(如误码率BER、误块率BLER等)为内环设定目标值(如接收功率目标值、信噪比目标值等)，内环根据信号质量和外环设定的目标值的比较结果来对发射功率进行调整。
根据链路方向的不同，功率控制还可以分为上行(反向)和下行(前向)功控。
在现有的下行功控算法中，只考虑了终端接收信号的质量，没有考虑不同信号间的功率差别。以下行内环功控为例，下行内环功控是由终端协助基站来完成其功能的，终端测量信号质量(如接收功率或者信噪比等)并与目标值进行比较，如果高于目标值，则生成一个要求降低发射功率的命令，反之则生成一个要求提高发射功率的命令。如果发射功率存在不调整状态，即当信号质量在目标值附近的一定范围内允许对当前发射功率不作调整，则上面的判断过程为高于目标值一定门限，生成一个要求降低发射功率的命令，如果低于目标值一定门限，则生成一个要求提高发射功率的命令，其余情况生成一个要求不改变发射功率的命令。然后通过控制信道或其他方式将控制命令发送给基站，基站根据接收到的控制命令，按照高层指定的或预先定义的步长作出相应的调整，从而使基站保持理想的发射功率。
在实际的无线通信系统中的下行链路方向上，由于不同终端距离基站的远近不同，因此其要求的满足其业务质量的发射功率也不同，通常距离基站越远的终端要求的基站发射功率越大，距离基站越近要求基站的发射功率越小。如果基站不使用下行功率控制技术，则基站对各个终端的发射功率是相同的，不存在远近效应，但基站的发射功率必须按照其覆盖范围或者距离基站最远的终端来设定，浪费了大量的功率，也抬高了系统内的干扰，限制了系统容量；如果采用下行功率控制技术，则基站对各个终端的发射功率是不同的，这实际上引入了远近效应。如果发射功率差别太大，功率小的信号随时可能会淹没在功率大的信号中，影响了无线链路的稳定性，也就无法保证通信质量。当然，信号在功率上的差别也可以通过其他技术手段来解决或克服，如联合检测技术。理论上，理想的联合检测能够完全克服远近效应，但工程上难以实现，在现有的系统中，通常使用的都是次优的或者按照某种模型假设简化的联合检测算法，其克服远近效应的能力是有限的，功率差别过大会使得解调性能下降。
可见，在下行功控算法中，终端不考虑不同信号间的功率差别对系统通信质量的保持是不利的。
当然，也可以在基站中完成对同一载频、同一时隙(对于时分系统)的所有码道的发射功率差别的限制，但在现有的协议中并没有对码道间的功率差别进行限制，也就是说不同设备厂商的基站可能并没有考虑同一载频、同一时隙(对于时分系统)的所有码道间的差别，这就使得在这些基站下进行通信且距离基站较近的终端的接收信号功率仍然可能远低于其他某一终端或某些终端，从而导致该终端自己的解调性能下降、无线链路不稳定、容易掉话，通信质量得不到保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于终端的下行功率控制的方法，以克服现有技术中只考虑信号接收质量而未考虑不同信号间的功率差别，在用户间功率差别过大时使得终端解调性能下降、无线链路不稳定的缺点，保证系统通信质量。
为此，本发明提供如下的技术方案一种用于终端的下行功率控制的方法，包括以下步骤A、所述终端根据接收信号的质量，分别获取接收信号质量参数、终端占用码道的接收功率、及与所述终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率；B、根据所述与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率确定所述终端占用码道允许的接收功率最小值；C、根据所述终端占用码道允许的接收功率最小值、所述终端占用码道的接收功率及所述接收信号质量参数生成功率控制命令。
优选地，由所述终端预先设定或高层信令预先指定不同码道功率差值门限。
所述步骤B包括获取与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率中的最大码道功率；将所述最大码道功率与所述不同码道功率差值门限的差值作为所述终端占用码道允许的接收功率最小值。
如果只允许功率控制对发射功率进行上调和下调，则所述步骤C具体包括C1、当所述终端占用码道的接收功率小于等于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，生成要求提高发射功率的命令；C2、当所述终端占用码道的接收功率大于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，根据所述接收信号质量参数与外环功控设定的质量参数目标值生成功率控制命令。
所述步骤C2具体为当所述接收信号质量参数大于所述质量参数目标值时，生成要求降低发射功率的命令；当所述接收信号质量参数小于等于所述质量参数目标值时，生成要求提高发射功率的命令。
如果允行功率控制对发射功率不作调整，则所述步骤C具体包括C1′、当所述终端占用码道接收功率小于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，生成要求提高发射功率的命令；C2′、当所述终端占用码道接收功率等于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，根据所述接收信号质量参数与外环功控设定的质量参数目标值生成功率控制命令；C3′、当所述终端占用码道接收功率大于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，根据所述接收信号质量参数、外环功控设定的质量参数目标值以及所述设定的信噪比变化阈值生成功率控制命令。
所述步骤C2′具体为当所述接收信号质量参数大于所述质量参数目标值时，生成要求不调整发射功率的命令；当所述接收信号质量参数小于等于所述质量参数目标值时，生成要求提高发射功率的命令。
所述步骤C3′具体为当所述接收信号质量参数大于所述质量参数目标值一个第一预定门限时，生成要求降低发射功率的命令；当所述接收信号质量参数小于所述质量参数目标值一个第二预定门限时，生成要求提高发射功率的命令；否则，生成不调整发射功率的命令。
优选地，所述第一预定门限等于所述第二预定门限。
可选地，所述接收信号质量参数具体为接收信号解调前的信干比、和/或接收信号解调后的信噪比、和/或接收信号功率。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明由终端在对接收信号的质量进行测量或估计时，同时估计占用同一载频、同一时隙的所有码道的功率，根据这些码道的功率确定终端自己的码道功率下限值，然后综合该值以及表征接收信号质量的信噪比(可以是解调前的信噪比，也可以是解调后的信噪比)、或者接收信号的功率，生成功率控制命令。这样，均衡了同一载频、同一时隙的所有码道的发射功率，避免了终端接收的不同码道信号差别过大而对自己所需信号解调性能的影响，可以使终端在本码道信号功率较小的情况下也能正确解调出所需信号保证了通信的质量，降低了出现无线链路失步甚至掉线的可能；同时由于本码道信号功率本身可以很小，因此适当提高该信号的发射功率时，不会对其他用户产生较大的干扰，也不会对系统容量产生较大的影响。
图1是现有技术中终端的下行功率控制命令生成的流程图；图2是本发明方法的实现流程图；图3是本发明方法中终端生成功率控制命令的第一实现流程图；
图4是本发明方法中终端生成功率控制命令的第二实现流程图。
具体实施例方式
本发明的核心在于对移动通信系统进行内环功控时，由终端限定同一载频、同一时隙的所有码道的功率差别，均衡不同码道间的信号功率。在对接收信号的质量进行测量或估计的同时，估计占用同一载频、同一时隙的所有码道的功率，根据这些码道的功率确定终端自己的码道功率下限值，然后综合该值以及表征接收信号质量的信噪比(可以是解调前的信噪比，也可以是解调后的信噪比)、或者接收信号的功率，生成功率控制命令。
本发明的功率控制过程为一闭环控制过程，因此，为了更好地理解本发明，首先对现有技术中的闭环控制过程作一简单说明。
在现有技术中，利用表征接收信号质量的参数(解调前的信干比SIR或者解调后的信噪比SNR)或者接收信号的功率来生成终端的下行功率控制命令。
以解调前的信干比SIR为例，如图1所示，现有技术中终端的下行功率控制命令生成的流程包括以下步骤步骤101从测量模块得到接收信号的信干比SIR；步骤102获取外环功控设定的信干比目标值SIRtarget；步骤103判断是否存在不调整状态；如果不存在不调整状态，则进到步骤104判断SIR是否大于SIRtarget；如果SIR＞SIRtarget，则进到步骤105生成下调发射功率的命令；否则，进到步骤106生成上调发射功率的命令；如果存在不调整状态，则进到步骤107判断SIR是否超过SIRtarget一阈值Th_donothing，即SIR＞SIRtarget+Th_donothing；如果超过，则进到步骤108生成下调发射功率的命令；
否则，进到步骤109继续判断SIR是否低于SIRtarget一阈值Th_donothing，即SIR＜SIRtarget-Th_donothing；如果低于，则进到步骤110生成上调发射功率的命令；否则，进到步骤111生成不调整发射功率的命令；然后，进到步骤112结束。
单独利用解调后信噪比或利用接收信号的功率来产生功率控制命令的流程与上述类似，在此不再赘述。
本发明根据外环设定的目标值，在内环功控过程中，由终端综合考虑接收信号的质量及不同码道接收信号的功率，根据这些综合参数来生成功率控制命令，从而避免现有技术中只考虑终端接收质量、不考虑不同码道间信号功率的差别对终端解调性能的影响。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图2示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤步骤201由终端预先设定或高层信令预先指定不同码道功率差值门限。
这样，终端就可以根据该门限值来确定自己码道的接收功率最小值。由于各种原因，对于同一码道，基站每次发射信号时的功率都有可能不同，因此，对于这些功率动态变化的信号，只要保证终端和与其占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率的差别不超过预定的门限值，就不会对终端的解调性能产生较大的影响。
步骤202终端根据接收信号的质量，分别获取接收信号质量参数、终端占用码道的接收功率、及与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率。
通过对接收信号进行测量，可以获得接收信号的质量参数可以是接收信号解调前的信干比SIR、接收信号解调后的信噪比SNR、接收信号功率，还可以是这些参数的任意组合。
通过物理层测量方法可以估计终端占用码道的接收功率，以及与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率。
步骤203根据与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率确定终端占用码道允许的接收功率最小值。
首先，获取与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率中的最大码道功率；将最大码道功率与不同码道功率差值门限的差值作为终端占用码道允许的接收功率最小值。
步骤204根据终端占用码道允许的接收功率最小值、终端占用码道的接收功率及接收信号质量参数生成功率控制命令。
前面已经提到，在生成功率控制命令的判决中，除了考虑实际测量的终端占用码道的接收功率与终端占用码道允许的接收功率最小值的比较外，还要综合考虑接收信号的质量，可以根据接收信号解调前的信干比SIR、接收信号解调后的信噪比SNR、接收信号功率，还可以根据这些参数的任意组合来与外环功控设定的目标值进行比较，如果高于目标值，则生成一个要求降低发射功率的命令，反之则生成一个要求提高发射功率的命令。如果发射功率存在不调整状态，即当信号质量在目标值附近的一定范围内允许对当前发射功率不作调整，则当实际接收的信号质量高于目标值一定门限时，生成一个要求降低发射功率的命令，如果低于目标值一定门限，则生成一个要求提高发射功率的命令，其余情况生成一个要求不改变发射功率的命令。然后，通过控制信道或其他方式将控制命令发送给基站，基站根据接收到的控制命令，按照高层信令指定的或预先定义的步长作出相应的调整。
下面以解调前的信干比SIR为例，详细说明本发明综合终端占用码道允许的接收功率最小值、终端占用码道的接收功率及所述接收信号质量参数生成功率控制命令的过程。
在生成控制命令前，需要根据接收信号，通过测量或估计得到信干比SIR、终端占用码道的接收功率Pr、以及占用同一无线资源的所有用户中的接收功率最大值P_max，根据预先设定的不同码道功率差值门限Thres计算得到终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit。
在移动通信系统功率控制过程中，根据实际需要，可以只允许功率控制对发射功率上调和下调；也可以允许功率控制对发射功率不作调整。通常在系统启动后，由高层通过配置命令来确定选择哪种方式。
如果只允许功率控制对发射功率进行上调和下调，则终端只能生成降低发射功率或者提高发射功率的命令。
在这种情况下，控制命令生成的流程如图3所示首先，在步骤301获取外环功控设定的信干比目标值SIRtarget；为了实现方便，在下面的流程中假定Δ＝SIR-SIRtarget；步骤302判断终端占用码道的接收功率Pr是否小于等于终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit；如果Pr≤P_lower_limit，则进到步骤303生成要求提高发射功率的命令；否则，进到步骤304进一步判断信干比SIR是否大于信干比目标值SIRtarget，即Δ是否大于0；如果Δ＞0，则进到步骤305生成要求降低发射功率的命令；否则，进到步骤306生成要求提高发射功率的命令；上述不同功率控制命令生成后，进到步骤307结束本次控制命令生成过程。
如果允许功率控制对发射功率不作调整，则终端可以生成降低发射功率或者提高发射功率或者不调整发射功率的命令。
在这种情况下，同样需要根据当前终端测得信干比SIR、信干比目标值SIRtarget、终端占用码道的接收功率Pr、以及终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit生成功率控制命令。
功率控制命令的生成过程如下当终端占用码道的接收功率Pr小于终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit时，生成要求提高发射功率的命令；当终端占用码道的接收功率Pr等于终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit时，根据信干比SIR与信干比目标值SIRtarget的大小来决定是应该降低还是不调整发射功率，具体为当SIR＜SIRtarget时，生成要求提高发射功率的命令；否则，生成要求不调整发射功率的命令；当终端占用码道的接收功率Pr大于终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit时，按下列方式生成功控命令1.如果信干比SIR大于信干比目标值SIRtarget一个第一预定门限Th_1，则生成要求降低发射功率的命令；2.如果信干比SIR小于信干比目标值SIRtarget一个第二预定门限Th_2时，则生成要求提高发射功率的命令；3.其余情况生成不调整发射功率的命令。
上述功率控制命令的生成流程如图4所示首先，在步骤401获取外环功控设定的信干比目标值SIRtarget；同样，为了实现方便，在下面的流程中假定Δ＝SIR-SIRtarget；步骤402判断终端占用码道的接收功率Pr是否小于终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit；如果Pr＜P_lower_limit，则进到步骤403生成要求提高发射功率的命令；否则，进到步骤404进一步判断终端占用码道的接收功率Pr是否等于终端占用码道允许的接收功率最小值P_lower_limit；如果Pr＝P_lower_limit，则进到步骤405进一步判断信干比SIR是否小于信干比目标值SIRtarget；
如果SIR＜SIRtarget，即Δ＜0，则进到步骤406生成要求提高发射功率的命令；否则，进到步骤407生成不调整发射功率的命令；如果Pr＞P_lower_limit，则进到步骤408进一步判断信干比SIR是否大于信干比目标值SIRtarget一个第一预定门限Th_1；如果SIR＞SIRtarget+Th_1，即Δ＞Th_1，则进到步骤409生成要求降低发射功率的命令；否则，进到步骤410进一步判断信干比SIR是否小于信干比目标值SIRtarget一个第二预定门限Th_2；如果SIR＜SIRtarget-Th_2，即Δ＜-Th_2，则进到步骤411生成要求提高发射功率的命令；否则，不满足步骤408及步骤410中的条件时，进到步骤412生成不调整发射功率的命令；上述不同功率控制命令生成后，进到步骤413结束本次控制命令生成过程。
为了进一步简化实现过程，可以使第一预定门限Th_1等于所述第二预定门限Th_2。
在实际应用中，还可以综合考虑信号质量参数SIR、SNR及信号功率的任意组合，当终端自己占用码道的功率低于其他码道的最大接收功率一定值时，不生成要求基站降低发射功率的控制命令；终端自己占用码道的功率高于其他码道的最大接收功率一定值时，结合信号质量参数SIR、SNR、信号功率生成相应的控制命令。其控制命令生成过程与上述类似，在此不再赘述。
可见，本发明通过限制同一载频、同一时隙所有码道的发射功率的差别，从根本上解决了CDMA系统中由于使用下行功率控制技术可能导致的码道间功率差别过大的问题。保证了通信质量。
本发明适用于所有采用CDMA技术的无线通信系统，例如TD-SCDMA(时分-同步码分多址)、WCDMA(宽带码分多址)、CDMA2000、IS95等，此外，也适用于功率电平差别过大会影响接收信号质量的其他通信系统。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
权利要求
1.一种用于终端的下行功率控制的方法，其特征在于，包括以下步骤A、所述终端根据接收信号的质量，分别获取接收信号质量参数、终端占用码道的接收功率、及与所述终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率；B、根据所述与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率确定所述终端占用码道允许的接收功率最小值；C、根据所述终端占用码道允许的接收功率最小值、所述终端占用码道的接收功率及所述接收信号质量参数生成功率控制命令。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤由所述终端预先设定或高层信令预先指定不同码道功率差值门限。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括获取与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率中的最大码道功率；将所述最大码道功率与所述不同码道功率差值门限的差值作为所述终端占用码道允许的接收功率最小值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果只允许功率控制对发射功率进行上调和下调，则所述步骤C具体包括C1、当所述终端占用码道的接收功率小于等于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，生成要求提高发射功率的命令；C2、当所述终端占用码道的接收功率大于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，根据所述接收信号质量参数与外环功控设定的质量参数目标值生成功率控制命令。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C2具体为当所述接收信号质量参数大于所述质量参数目标值时，生成要求降低发射功率的命令；当所述接收信号质量参数小于等于所述质量参数目标值时，生成要求提高发射功率的命令。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果允行功率控制对发射功率不作调整，则所述步骤C具体包括C1′、当所述终端占用码道接收功率小于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，生成要求提高发射功率的命令；C2′、当所述终端占用码道接收功率等于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，根据所述接收信号质量参数与外环功控设定的质量参数目标值生成功率控制命令；C3′、当所述终端占用码道接收功率大于所述终端占用码道允许的接收功率最小值时，根据所述接收信号质量参数、外环功控设定的质量参数目标值以及所述设定的信噪比变化阈值生成功率控制命令。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C2′具体为当所述接收信号质量参数大于所述质量参数目标值时，生成要求不调整发射功率的命令；当所述接收信号质量参数小于等于所述质量参数目标值时，生成要求提高发射功率的命令。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C3′具体为当所述接收信号质量参数大于所述质量参数目标值一个第一预定门限时，生成要求降低发射功率的命令；当所述接收信号质量参数小于所述质量参数目标值一个第二预定门限时，生成要求提高发射功率的命令；否则，生成不调整发射功率的命令。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一预定门限等于所述第二预定门限。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，所述接收信号质量参数具体为接收信号解调前的信干比、和/或接收信号解调后的信噪比、和/或接收信号功率。
全文摘要
本发明公开了一种用于终端的下行功率控制的方法，包括步骤终端根据接收信号的质量，分别获取接收信号质量参数、终端占用码道的接收功率、及与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率；根据与终端占用码道具有相同载频和相同时隙的本小区所有码道的功率确定终端占用码道允许的接收功率最小值；根据终端占用码道允许的接收功率最小值、所述终端占用码道的接收功率及所述接收信号质量参数生成功率控制命令。利用本发明，可以控制不同码道信号的功率差别，提高终端的解调性能和无线链路的稳定性，保证系统通信质量。
文档编号H04B7/005GK1866776SQ20051007118
公开日2006年11月22日 申请日期2005年5月20日 优先权日2005年5月20日
发明者孙建勋, 范永, 徐铁铸, 牛刚 申请人:上海原动力通信科技有限公司