一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，更具体而言，涉及用户机发射功率的控制。
【背景技术】
[0002] 在无线通信领域中，用户设备发射功率控制非常重要。功率控制的准确度将影响 到以下两方面需求：1.达到服务质量（QualityofService)所需的足够的每比特发送能 量；2.最小化对系统其他用户的干扰以及最大化用户设备电池寿命/续航的要求。为实 现这一目的，用户设备发射功率控制必须自适应无线传播信道特征，包括路径损耗，阴影衰 落，快速衰落，以及其他用户设备的干扰。
[0003]目前，通信系统主要通过开环功率控制和闭环功率控制两种方法对用户设备发射 功率进行控制。
[0004] 上行开环功率控制方法：用户设备测量接收到的下行信号并估计当前上行信道质 量；根据测量参数设定初始发射功率，做试探性发射。开环功率控制的主要特点是不需要反 馈信息，系统信令开销小，在无线信道突然变化时，可以快速响应变化，此外，它可以对功率 进行较大范围的调整。然而，开环功率控制的准确度是建立在上行链路和下行链路具有一 致衰落情况下的，但上行链路和下行链路的衰落情况一般是不一样的，这就导致了开环功 率控制的准确度不会很高，只能起到粗略控制。
[0005] 上行闭环功率控制方法：闭环功率控制需要网络侧和用户共同完成。闭环功率 控制过程存在一个反馈控制环路，网络层设备接收到来自用户设备的平均载噪比（C/N) _ns^并与要求的载噪比（C/N)threshDHul进行比较，给出用户设备需要提高或降低发射功率 的命令。具体地，若（C/N)_nSiUl〈(C/N)thrashc]Rul，网络侧向用户设备发送将发射功率增大一 个步长值的功率控制命令，用户设备接收到该命令后，将自身的发射功率增大一个步长值； 反之，网络侧设备向用户设备发送将发射功率值减少一个步长值的功率控制命令，用户设 备接收到该命令后，将自身的发射功率减少一个步长值。网络侧和用户按照这个规律循环 往复。闭环功率控制能较好地自适应信道变化，但需要向用户设备反馈功率调整命令，一定 程度上增加了网络的信令开销。对于一些下行容量有限的通信系统，比如卫星通信系统，过 高的功率控制信令开销是难以承受的。
[0006] 由此可见，两种功率控制方式在功率控制准确度和信令开销方面各有利弊。对于 下行链路容量受限的系统，需要改进功率控制方法，使之同时满足功率控制准确度和信令 开销的要求。
【发明内容】
[0007] 对于无线通信系统（包括地面移动通信系统，卫星通信系统等），为提高系统上行 链路接入概率和容量，准确的上行功率控制是有必要的，但这也意味着需要较大的下行功 率控制信令开销，对于下行链路容量受限的系统，这难以实现。本发明要解决的技术问题是 针对下行链路容量受限的系统提供一种用户设备发射功率控制系统及其控制方法，能够在 保证一定的功率控制准确度的同时，降低功率控制信令的开销。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0009] -种用户设备发射功率控制系统，包括网络侧设备和用户设备；
[0010] 网络侧设备用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制参数和/或闭环 功率控制参数，并将配置的开环功率控制参数和/或闭环功率控制参数发送给所述用户设 备；
[0011] 用户设备，用于接收网络侧设备配置的功率控制参数，并根据所述功率切换单元 指示的功率控制模式，确定发送消息类型和相应的发射功率。
[0012] 本发明中：
[0013] 上述网络侧设备装置包括：
[0014] 上行信号接收单元，用于接收用户设备发送的信号；
[0015] 开环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的开环功率控制 参数；
[0016] 闭环功率控制参数配置单元，用于为用户设备配置上行信号对应的闭环功率控制 参数；
[0017] 控制参数发送单元，用于将开环功率控制参数配置单元和闭环功率控制参数单元 配置的各组功率控制参数通知给所述用户设备，用于所述用户设备确定所述上行信号的发 射功率。
[0018] 上述用户设备包括：
[0019] 下行信号测量单元，用于测量接收到的下行信号功率电平和/或信号质量；
[0020] 功率控制参数接收单元，用于接收和解析网络侧设备下发的上行信号对应的开环 功率控制参数和/或闭环功率控制参数；
[0021] 开环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算开环功率控制时对应的上行信号 发射功率；
[0022] 闭环功率控制参数确定单元，用于用户设备计算闭环功率控制时对应的上行信号 发射功率；
[0023] 功率控制切换单元，用于判决开环功率控制和闭环功率控制的切换；
[0024] 信号发送单元，根据功率控制切换单元的判决结果，以及开环功率控制/闭环功 率控制参数确定单元的发射功率，发送上行信号。
[0025] 本发明还提供了一种用户设备发射功率控制方法，包括用户设备根据功率控制切 换单元的指示决定发送消息的类型和相应的功率控制方法，分别为用户设备上行闭环功 率控制方法和用户设备上行开环功率控制方法；
[0026] 用户设备上行闭环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为闭环功率控制 时，用户设备则认为上一次发送上行信号对应的相关信道及功率参数已失去时效性，在本 次上行业务数据发送前需要先发送一个随机接入短消息，通过闭环功率控制来重新确定信 道质量参数，然后再根据更新后的信道质量参数配置上行业务数据传输的发射功率；
[0027] 用户设备上行开环功率控制方法是：当功率控制切换单元指示为开环功率控制 时，用户设备发送上行业务数据的发射功率将根据前一次上行发射功率，用户设备测量到 的当前下行信道质量变化，网络侧设备下发的开环功率控制命令，上行业务需求，以及用户 设备发射功率能力多方面因素进行开环功率调整；
[0028] 所述功率控制切换单元的切换由定时器是否超时以及服务小区/服务波束是否 发生切换共同决定；当定时器超时或服务小区/服务波束发生切换，功率控制切换单元指 示为闭环功率控制模式，当定时器未超时且服务小区/服务波束未发生切换，功率控制切 换单元指示为开环功率控制模式。
[0029] 进一步，定时器的时长可以配置为固定参数，或者由网络侧设备定期地通过下行 链路将更新的定时器时长或者下行业务负荷播发给所有用户设备。
[0030] 当用户设备成功完成一次上行信号发送时，就重启定时器。当定时器超时后，用户 设备发送随机接入短消息，通过闭环功率控制重新估计信道，并重启定时器。
[0031] 所述网络侧设备向用户设备发送功率控制参数，包括网络侧设备当前公共消息信 道的发射功率，当前系统上行干扰水平，闭环功率控制命令，系统下行业务负荷情况或定时 器的时长配置，用于所述用户设备确定上行信号的发射功率。
[0032] 上述方法中：用户设备上行闭环功率控制方法的实现步骤包括：
[0033] 步骤S101 :用户设备先测量一段时间T_s内接收到的网络侧设备发送的公共消息 信道信号的平均功率水平<PR"ubll。〉；
[0034] 步骤S102,用户设备解析网络侧设备下发的公共消息，包括公共消息信道的发射 功率F^public和上行干扰水平△Ι〇Τ指不；
[0035] 步骤S103 :用户设备根据测量到的<PRXiPubll。〉，解析到的公共消息信道的发射功率 Ρτχ,public，估计下行路径损耗PLdl;
[0036] PLdl -_^PRXjpublic^+PTx,public+GlXistation+GRXjue
[0037] 其中：GTXiStatlcin是网络侧设备的发射天线增益；
[0038] GRx，是用户设备的接收天线增益；
[0039] 步骤S104 :用户设备根据下行路径损耗PLdl，估计上行路径损耗PLul;若通信系统 为FDD模式，由于上行和下行链路使用不同频点的载波，这将造成上下行路损差异，需按下 式进行修正：
[0040] PLul =PLdl+Δpathloss
[0041 ] 其中：Δpathloss为路径损耗修正值；
[0042] 进一步，路径损耗修正值Δpathloss有两种方法确认：
[0043] 方法一：用户设备根据（式· 5)确定路径损耗修正值Δpathloss。
[0044] Δpathloss=al〇g10 (ful/fdl) (式· 5)
[0045] α是衰减因子，比如在自由空间传播时，α= 20。
[0046] ful，fdl分别是上行链路和下行链路的载波频点。
[0047] 方法二：用户设备根据预先设定好的频点变化和路径损耗修正值之间的对应关 系，确定路径损耗修正值。
[0048] 步骤S105 :用户设备根据步骤S104得到的上行路径损耗PLul，估计上行端到端的 耦合损耗CLul，采用下式计算：
[0049] CLul=-