专利名称：确定无线通信网络中下行链路信令功率的系统和方法
确定无线通信网络中下行链路信令功率的系统和方法
背景技术：
本申请涉及无线通信系统。更具体地，且不作为限制，本发明涉及一种
确定运行于蜂窝无线通信网络中的从基站/节点B到移动站的下行链路信 令功率的方法和设备。
宽带CDMA (WCDMA)正在成为最主要的全球第三代(3G)标准。 伴随着在WCDMA上行链路上的改进的加入，规范正在发展，这些改进现 在是第三代合作项目(3GPP)第6版的一部分。推动该*的主要需求是 降低延迟，改善上行链路高数据速率覆盖，以及更高的容量。为了达到这 些要求，已经引入了下列改进用于数据传输的短至2ms的传输时间间隔
(TTI),快速的调度，以及快速的混合自动重传请求(HARQ)。为了支 持这些改进，引入了一个新的上行链路传输信道，即增强专用信道
(E-DCH),在该信道上一组分离的信道化码净皮用于数据和相关的控制信 令。承载E-DCH和它们的扩频因子的信道化码的数量取决于采用的数据 速率。承载用于HARQ和传输格式的信息的增强专用物理控制信道
(E-DPCCH)使用 一种新的编码。这些信道与对诸如语音等电路交换业务 使用10ms TTI的较早版本的专用物理数据信道(DPDCH)和专用物理控制 信道(DPCCH)码分复用。
HARQ是达到快速重传和软合并的WCDMA目标的关键之一。为了 支持上行链路HARQ运行，在下行链路中需要确认信道(ACKCH),也 被称为WCDMA中的E-DCH HARQ指示符信道(E-fflCH)，以便基站发 送ACK (确认)或者Nack (未确^人)消息。
除HARQ之外，传输速率控制被用于调整小区范围的上行链路干扰
(也4皮称为上行链路噪声上升)，以便能够达到在延迟、吞吐量和/或呼 叫阻塞方面小区范围上的业务质量目标。为了做到这一点，在WCDMA
中引入了两个附加的下行链路信令信道，即E-DCH绝对授权信道 (E-AGCH)和E-DCH相对授权信道(E-RGCH) 。 E-AGCH提供快速信 令，以便调整对预定用户的最大允i午传输数据速率，而E-RGCH是在一个 TTI内发送的1比特(或三电平)消息，用以微调活动用户的传输数据速 率。
为了使HARQ和速率控制的好处最大化，这些下行链路信令信道需要 高可靠度地加以接收。为达到这一点，E-fflCH、 E-AGCH和E-RGCH必 须以足够的功率发送。然而，使用过多的功率来发送E-fflCH、 E-AGCH 和E-RGCH会导致较低的用于数据和语音通信的可用功率，这导致下行链 路中较低的数据呑吐量或语音容量。因此，重要的是在下行链路信令可靠 度和功率消耗之间取得较好的平衡。
在以前公开的对该问题的解决方案中，E-DPDCH用户通常在上行链 路和下行链路二者中都被分配一个相关的专用物理信道(DPCH )。该DPCH 主要用来保持功率控制环路工作。通过功率控制(内环和外环)，DPCH 的发射功率^皮适当地确定，以能达到DPCH的性能目标。因此， 一种用于 确定E-fflCH、 E-AGCH和E-RGCH的发射功率的简单的解决方法是对该 DPCH的发射功率施偏移值加补偿。例如，如果功率控制结构已经将DPCH 的发射功率设置成P。P③，且DPCH和E-fflCH的标称的期望SINR分别是 x和y， E-fflCH的发射功率P皿^可由下式确定
当相关的DPCH不处在软切:提(SHO )才莫式下时，该方案能纟艮好地工 作。在软切换中，DPCH的功率以SHO增益减少。然而，对于信令信道 来说，SHO增益是不能得到的，因为不同的活动小区可能会发送不同的下 行链路信令消息。因而，E-fflCH的发射功率可由下式确定
其中z计及DPCH的SHO增益。由于无线网络控制器(RNC)知道相关 的DPCH是不是处于软切换模式，该RNC可向节点B发送功率调整因数 y/x或zy/x。
确定E-HICH的发射功率的另一个公知的方法基于信道质量指示符 (CQI)报告，该报告表示在额定功率分配(A〃。,)^^下高速下行链路共 享信道(HS-DSCH)的接收信号-干扰噪声比(SINR)，其中因数
(&〃。,U^定义为用于一个特定信道的发射功率与基站的总发射功率之 比。换一种方式表示为
(y朋z^cff )必=C0/ + y。
其中(y^^)必是以犯给出的该HS-DSCH的SINR，而乙是CQI = 0时对 应的HS-DSCH的SINR。如果有i设CQI反馈指出当基站分配功率的 (五"AJ朋，h来传输HS-DSCH时，HS-DSCH的接收SINR是;^，h,且 E-fflCH的接收SINR目标是;w^ ，则为了满足E-fflCH的接收SINR目标 所需的发射功率分配是
(五c "or)则CH - C^c /OffSDOTf
将上面的公式转换成dB形式
=(五c Z /or )HSDSCif ,必+ )必--尸0
上式可用于计算所要求的E-HICH功率分配因数。E-fflCH的发射功 率则是
(^EffJOf )逝=)必+ (^c , ,or )EH/Cif ,必
其中(&:L是dB形式的基站总功率。当需要发送E-HICH的小区正好是 HS-DSCH的服务小区时本方法能很好的工作，因为在这种情况下对基站 来说CQI是易于获得的。E-AGCH和E-RGCH的发射功率能够以类似方式 加以确定。
然而，这些公知的方法中存在诸多问题。首先，在实际运行中，DPCH 的下行链路SHO增益并不为RNC所知。因此，对RNC来i兌获得对z的 良好的估计值是非常困难的。结果，在软切换模式中E-fflCH、 E-AGCH 和E-RGCH的性能往往是不足的，特别是对来自非预定小区的信道。其次，对于基于CQI的方法来说，确定来自非HS-DSCH服务小区的E-fflCH、 E-AGCH和E-RGCH的发射功率的问题没有得到处理。
现有技术中所需的是确定E-fflCH、 E-AGCH和E-RGCH的发射功率 的解决方法，该方法能克服现有技术的缺陷。本发明提供了这种解决方法。
发明内容
一方面，本发明涉及一种运行于蜂窝无线通信网络中的从第 一节点到第 二节点的信令信道的发射功率电平的确定方法，其中计算该发射功率电平以 便达到期望的信令消息错误率。该方法包括由该第一节点确定从第二节点 到第一节点的控制信道的分集度，并且至少基于期望的信令消息错误率和控 制信道的分集度来设置该信令信道的发射功率电平。在一个实施例中，该信 令信道是从基站到移动站的下行链3各信令信道，且该控制信道是从移动站到 基站的上行链路控制信道。为了达到期望的信令消息错误率，例如百分之一， 下行链路发射功率电平可设为基站总发射功率的一小部分，当上行链路控制 信道的分集度较高时约相当于-26 dB,当上行链路控制信道的分集度为中等 时约为-23dB，且当上行链路控制信道的分集度较低时约为-20犯。
另一方面，本发明涉及一种运行于蜂窝无线通信网络中的从基站到移动 站的下行链路信令信道的下行链路发射功率电平的确定方法，其中计算该发 射功率电平以达到期望的信令消息错误率。该方法包括由基站判断传输该下 行链路信令信道的小区是否为高速下行链路共享信道(HS-DSCH)的服务小 区，并且当确认发送该下行链路信号的小区是HS-DSCH的服务小区时，将 该下行链路信令信道的下行链路发射功率电平确定为所报告的CQI值的偏移 值。可根据用于CQI估计的HS-DSCH的额定功率和E-fflCH的SINR目标 与CQI = 0所对应的HS-DSCH的SINR之间的差值来计算该偏移值。然而， 如果确认发送下行链路信号的小区不是HS-DSCH的服务小区，则该基站确 定从移动站到该基站的上行链路控制信道的分集度，并根据所期望的信令消 息错误率和上行链路控制信道的分集度设置下行链路信令信道的下行链路发 射功率电平。
又一方面，本发明针对一种蜂窝无线通信网络中的基站内的系统，该
系统用于确定下行链路信令信道的下行链路发射功率电平，其中计算发射 功率电平以达到期望的信令消息错误率。该系统包括确定从移动站到基站的 上行链路控制信道的分集度的装置，以及基于期望的信令消息错误率和上行 链路控制信道的分集度设置下行链^各发射功率电平的装置。确定上行链路控 制信道的分集度的装置可包括用于解析该上行链路信号占用的上行链路信令 路径的数量的路径搜索器，和基于该被解析的上行链路信令路径的数量来确 定分集度的信道分类器。
该系统还可以包括由基站判断传输下行链路信令信道的小区是否为
HS-DSCH的服务小区的装置；以及响应发送下行链路信号的小区是 HS-DSCH的服务小区的判断结果，将下行链路信令信道的下行链路发射功率 电平确定为所报告的CQI 1直的偏移1直。再可根据用于CQI估计的HS-DSCH 的额定功率和E-fflCH的SINR目标与CQI = 0所对应的HS-DSCH的SINR 之间的差值来计算该偏移值。在此情况下，如果发送下行链路信号的小区不 是HS -DSCH的服务小区，则根据所期望的信令消息错误率和上行链路控制 信道的分集度来设置下行链路发射功率电平。
在下面的部分中，将参照附图中描绘的典型实施例对本发明加以说明， 其中
图1是表示对于一个低分集信道在不同的工作设定下E-fflCH和 E-RGCH的作为(￡。 //。J的函数的中断概率的才莫拟结果曲线图
图2是表示对于一个高分集信道在不同的工作设定下E-fflCH和 E-RGCH的作为(￡。 //J的函数的中断概率的模拟结果曲线图
图3是说明本发明的方法的第一典型实施例的步骤的流程图 图4是说明本发明的方法的第二典型实施例的步骤的流程图 图5^:说明本发明的系统的第一实施例的简化功能框图 图6是说明本发明的系统的第二实施例的简化功能框图
具体实施方式
本发明用来自上行链路信道的信息来判断信道是低分集度信道还是高 分集度信道，并且相应地设置下行链路发射功率。该上行链路和下行链路通 常很可能共用相同的多径分布。因此，根据来自路径搜索器和/或信道估计 器的信息，基站可以确定用户具有高分集度还是低分集度信道。该路径搜索
器测量多径延迟并确定信号是经由1个、2个、3个还是更多的可解析路径到 达基站，以及因此信道具有l、 2、 3还是更高的分集度。对这里介绍的典型 实施例来说，具有1或2的分集度的信道定义为低分集度，分集度3定义为 中等分集度，而4以上的分集度定义为高分集度。
在本发明的第一典型实施例中，E-fflCH、 E-AGCH和E-RGCH以固定 功率电平发射。确定该固定功率电平以向处在最坏状况中的用户(通常是离 基站最远的用户)提供期望的接收质量。图1是表示对于一个低分集信道在 不同的工作设定下E-fflCH和E-RGCH的作为(功率分配因数)的
函数的中断概率的模拟结果曲线图。这里，中断概率被定义为 E-fflCH/E-RGCH的接收具有高于百分之一的消息错误率的百分比。从图1 中可以看到，在低分集信道中，需要大约-21dB的(A〃。r)，以保证大约 百分之九十九的来自预定小区的信令达到小于百分之 一 的 E-fflCH/E-RGCH消息错误率。如果非预定小区使用=-21必来发送 E-fflCH/E-RGCH，中断概率的范围从2 %到10 % ,这是可以接受的。
图2是对于一个高分集信道在不同的工作设定下E-fflCH和E-RGCH的 作为(&〃。,)的函数的中断概率的曲线图。对比图1和图2，如图所示在高
分集信道中所需的信令功率要小很多。在这种情况下，(￡。〃。J = -26.5必下 的中断概率低于在低分集信道中使用= -21必时的对应的中断概率。 以E-fflCH为例，模拟结果显示，对于具有8-ms E-fflCH消息持续时间 的10-ms TTI， E-fflCH需要具有大约-26dB的〃。,)，以保证在诸如3GPP 典型城区信道等高分集度信道中，小区中的大约百分之九十九的用户具有 低于百分之一的E-fflCH误检测概率。如果信道具有中等的分集度，则需要 //。,) =-23必。如果信道是低分集度的信道(例如，在3GPP中定义的步 行A信道)，则需要(￡"/。,) = -20必，以保证小区中的大约百分之九十九
的用户具有低于百分之一的E-fflCH误检测概率。注意在低分集度信道中， 用户更有可能遇到深衰落，因此需要更高的发射功率以补偿深衰落。以这种 方式，根据用户的上行链路多径分布来控制E-fflCH的功率电平。 以类似的方式确定E-AGCH和E-RGCH的发射功率。 图3是说明本发明的方法的第一典型实施例的步骤的流程图。先看上行 链路接收信号(例如，专用物理控制信道(DPCCH))，在步骤11中，基 站中的路径^t索器和/或信道估计器确定该上行链^4妄收信号的分集度。在 步骤12中，判断该分集度是高、中还是低。如果该分集度为高，则移至步骤 13,按照一个较低的功率分配因数(例如，(^//OT) = -26o )来设置E-fflCH 的下行链路发射功率。如果该分集度是中等的，则移至步骤14,按照中等的 功率分配因数(如(^//^) = -23必)来设置E-fflCH的下4亍链路发射功率。 如果该分集度较低，则移至步骤15,按照较高的功率分配因数(例如， 20必)来设置E-fflCH的下行链路发射功率。然后该方法在步骤
16对E-AGCH和E-RGCH进行重复。
图4是"i兌明本发明的方法的第二典型实施例的步骤的流程图。本实施例 建立在上述的基于CQI的方法的基础上。在步骤21中，判断对所关注的移 动终端来说E-DPDCH接收小区是否为HS-DSCH服务小区。如果是，则移 至步骤22,这里用CQI反馈来确定E-fflCH的发射功率。如果E-DPDCH接 收小区不是HS-DSCH服务小区，贝'J CQI反馈对所关注的移动终端来说是不 可用的，该方法根据用户的上行链i 各多径分布确定E-fflCH的发射功率，就 像第一实施例中所介绍的。于是，从步骤21移至步骤23，其中基站中的路 径搜索器和/或信道估计器确定上《亍链^4妄收信号的分集度。在步骤24中， 判断分集度是高、中等还是低。如果该分集度为高，则移至步骤25,按照一 个较低的功率分配因数(例如，(￡"/^) = -26必)来设置E-fflCH的下行链
路发射功率。如果该分集度是中等的，则移至步骤26，按照中等的功率分配 因数(如(￡"/^) = -23必)来设置E-HICH的下行链路发射功率。如果该分 集度较低，则移至步骤27, 4要照较高的功率分配因数(例如， (￡c〃。r) = —20dB )来设置E-fflCH的下行链路发射功率。然后，在步骤28对E-AGCH和E-RGCH进行重复执4亍。
再次以类似的方式确定E-AGCH和E-RGCH的发射功率。
还应指出，可以按照确定更多或更少分集度的方式实施本发明。例如， 如果判定只有两个分集度，则基站中的路径搜索器和/或信道估计器可以确 定上行链i^妄收信号的分集度是高还是低。在这种情况下，1或者2的分集 度可以;故定义为低，而3或者更高的分集度可^^定义为高。如果分集度为低， 下行链路发射功率可以被设置到较高的功率分配因数(例如，
= -20必)。如果分集度为高，该下行链路发射功率可以被设成较低 的功率分配因数(如(￡"/。,) = -26必)。
图5是说明本发明的系统的第一实施例的简化功能框图。该系统包括基 站接收器31和基站发射器32。该接收器包括路径搜索器33和信道分类器34。 该路径搜索器测量多径延迟并计算平均路径功率。该延迟和平均路径功率被^ 发送到信道分类器，信道分类器利用该信息判断信道分集度。该信道分集度 ^皮发送到基站发射器，以用于为各个信道确定合适的发射(Tx)功率电平。
该基站发射器32包括发射功率控'制器35，功率放大器36 - 38以及加法 器39。该发射功率控制器基于输入信号的数量和种类、每种类型信号期望的 中断相无率、信道分集度以及基站的总发射功率来控制功率》丈大器，。
图6是说明本发明的系统的第二实施例的简化功能框图。在本实施例中， 基站接收器31中的解调解码器41确定来自接收信号的CQI值，以及多径延 迟和从路径搜索器33接收的平均路径功率。该CQI值与信道分集度一起提 供给发射功率控制器35。如果对所关注的移动终端来说E-DPDCH小区是 HS-DSCH服务小区，则如前面所讨论的，该CQI值被用于确定E-fflCH的 发射功率。如果E-DPDCH小区不是所关注的移动终端的HS-DSCH服务小 区，则该发射功率控制器根据输入信号的数量和种类、各种类型信号的期望 中断4既率、信道分集度以及基站的总发射功率来控制功率^:大器36-38，就 如本发明的第 一 实施例中介绍的那样。
本领域技术人员将会认识到，本申请中阐述的创造性概念可以在广泛的 应用范围内加以修正和改变。相应地，本专利申请主题的范围不应#^限在 任何上面讨论的特定的示范性教导以内，而是由后附的权利要求书规定。
权利要求
1.一种确定运行于蜂窝无线通信网络中的从第一节点到第二节点的信令信道的发射功率电平的方法，其中，计算发射功率电平以达到期望的信令消息错误率，所述方法包括由第一节点确定从第二节点到第一节点的控制信道的分集度；以及至少根据所期望的信令消息错误率和控制信道的分集度来设置信令信道的发射功率电平。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，第一节点是移动站，第二 节点是基站，信令信道是上行链路信令信道，控制信道是下行链路控 制信道。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，第一节点是基站，第二节 点是移动站，信令信道是下行链路信令信道，控制信道是上行链路控 制信道。
4. 如权利要求3所述的方法，其中，确定上行链路控制信道的 分集度的步骤包括解析由上行链路信号占用的上行链路信令路径的数量；以及 根据经解析的上行链路信令路径的数量来确定分集度。
5. 如权利要求4所述的方法，其中，解析上行链路信令路径的 数量的步骤包括由基站中的路径搜索器测量上行链路信号中的任何多 径延迟。
6. 如权利要求4所述的方法，其中，设置下行链路发射功率电 平的步骤包括在上行链路控制信道的分集度为高时将下行链路发射 功率电平设置到低功率分配因数，在上行链路控制信道的分集度为中 等时设置到中等功率分配因数，并在上行链路控制信道的分集度为低 时设置到高功率分酉己因数。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，在有至少四个上行链路信 令路径时确定高分集度，在有三个上行链路信令路径时确定为中等分 集度，以及在有一个或两个上行链路信令路径时确定低分集度。
8. 如权利要求6所述的方法，其中，低分配因数约相当于-26dB, 中等分配因数约相当于-23dB ，高分配因数约相当于-20dB。
9. 如权利要求4所述的方法，其中，设置下行链路发射功率电 平的步骤包括在上行链路控制信道的分集度为高时将下行链路发射 功率电平设置到低功率分配因数，在上行链路控制信道的分集度为低 时设置到高功率分配因数。
10. 如权利要求9所迷的方法，其中，在有至少三个上行链路信 令路径时确定高分集度，在有一个或两个上行链路信令路径时确定低 分集度。
11. 如权利要求9所述的方法，其中，低分配因数约相当于-26dB, 高分配因数约相当于-20dB。
12. —种确定运行于蜂窝无线通信网络中的从基站到移动站的下 行链路信令信道的下行链路发射功率电平的方法，其中，计算发射功 率电平以达到期望的信令消息错误率，所述方法包括由基站确定传输下行链路信令信道的小区是否为高速下行链路 共享信道(HS-DSCH)的服务小区；确认发送下行链路信号的小区是HS-DSCH的服务小区时，就将 下行链路信令信道的下行链路发射功率电平确定为所报告的信道质量 指示符(CQI)值的偏移值；确认发送下行链路信号的小区不是HS-DSCH的服务小区时 就由基站确定从移动站到基站的上行链路控制信道的分集度；并且根据所期望的信令消息错误率和上行链路控制信道的分集 度设置下行链路信令信道的下行链路发射功率电平。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，将下行链路信令信道的 下行链路发射功率电平确定为所报告的CQI值的偏移值的步骤包括 根据用于CQI估计的HS-DSCH的额定功率和E-fflCH的目标信号-干 扰噪声比(SINR)与CQI = 0所对应的HS-DSCH的SINR之间的差值来计算偏移值。
14. 一种蜂窝无线通信网络中的基站内的系统，用以确定下行链 路信令信道的下行链路发射功率电平，其中，计算发射功率电平以达 到期望的信令消息错误率，所述系统包括确定从移动站到基站的上4亍链路控制信道的分集度的装置；以及 根据所期望的信令消息错:误率和上行链路控制信道的分集度来 设置下行链路发射功率电平的装置。
15. 如权利要求14所述的系统，其中，确定上行链路控制信道 的分集度的装置包括解析上行链路信号占用的上行链路信令路径的数量的路径搜索 器；以及根据所解析的上行链路信令路径的数量来确定分集度的信道分 类器。
16. 如权利要求15所述的系统，其中，设置下行链路发射功率 电平的装置包括发射功率控制器，该发射功率控制器适用于在上行链 路控制信道的分集度为高时将下行链路发射功率电平设置到低功率分 配因数，在上行链路控制信道的分集度为中等时设置到中等功率分配 因数，并在上行链路控制信道的分集度为低时设置到高功率分配因数。
17. 如权利要求16所述的系统，其中，在有至少四个上行链路 信令路径时确定高分集度，在有三个上行链路信令路径时确定为中等 分集度，以及在有一个或两个上行链路信令路径时确定低分集度。
18. 如权利要求16所述的系统，其中，低分配因数约相当于-26dB,中等分配因数约相当于-23dB，以及高分配因数约相当于-20dB。
19. 如权利要求15所述的系统，其中，设置下行链路发射功率 电平的装置适用于在上行链路控制信道的分集度为高时将下行链路发 射功率电平设置到低功率分配因数，并在上行链路控制信道的分集度 为低时设置到高功率分配因数。
20. 如权利要求19所述的系统，其中，所述信道分类器在有至 少三个上行链路信令路径时确定高分集度，在有一个或两个上行链路 信令路径时确定低分集度。
21. 如权利要求19所述的系统，其中，低分配因数约相当于-26dB，高分配因数约相当于-20dB。
22. 如权利要求15所述的系统，还包括由基站确定传输下行链路信令信道的小区是否为高速下行链路 共享信道(HS-DSCH)的服务小区的装置；以及响应发送下行链路信号的小区是HS-DSCH的服务小区之确定， 将下行链路信令信道的下行链路发射功率电平确定为所净艮告的信道质 量指示符(CQI)值的偏移值的装置，其中，如果发送下行链路信号的小区不是HS-DSCH的服务小区， 则下行链路发射功率电平根据所期望的信令消息错误率和上行链路控 制信道的分集度来设置。
23. 如权利要求22所述的系统，其中，将下行链路信令信道的 下行链路发射功率电平确定为所报告的CQI值的偏移值的装置包括 根据用于CQI估计的HS-DSCH的设计功率和E-fflCH的目标信号-干 扰噪声比(SINR)与CQI = 0所对应的HS-DSCH的SINR之间的差值 来计算偏移值的装置。
全文摘要
一种确定在蜂窝无线通信网络中诸如E-DCH HARQ指示符信道(E-HICH)等下行链路信令信道的下行链路发射功率电平的系统和方法，其中，计算发射功率电平以获得期望的信令消息错误率。由基站确定来自移动站的上行链路控制信道的分集度，并根据所期望的信令消息错误率和上行链路控制信道的分集度来设置下行链路E-HICH的发射功率。可选的方案是，基站可先判断传输所述E-HICH的小区是否为高速下行链路共享信道(HS-DSCH)的服务小区。如果是，则基站将下行链路信令信道的下行链路发射功率电平确定为所报告的信道质量指示符(CQI)值的偏移值。
文档编号H04W52/00GK101341666SQ200680047758
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月11日 优先权日2005年12月22日
发明者S·帕克瓦尔, 王怡彬 申请人:艾利森电话股份有限公司