在移動無線電系統中用于功率控制的方法和設備的制作方法

專利名稱：在移動無線電系統中用于功率控制的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線電資源管理中的功率控制，尤其涉及一種有多個傳輸信道的系統。
相關技術描述在現代電信網絡中，空中接口資源的利用和服務質量(QoS)的保持由無線電資源管理(RRM)來確定。RRM負責以下功能切換、功率控制、準入控制、負載控制以及分組調度。這些功能中的每一個都由相關的RRM算法實現。
第三代電信網絡需要支持高質量服務并需要把幾個服務多路復用在一個連接上。尤其是，通過使空中接口中的干擾水平保持為最小值，功率控制在提供要求的QoS中起著重要作用。功率控制算法可以在用戶設備(UE)級、基站(BS)級或者無線電網絡控制器(RNC)級上實現。這三個網絡元件在

圖1中圖示說明，其中BS 10包括無線收發器12和處理器14，該處理器14具有到RNC 16的固定連接。MS 18一般是不在固定位置的。
功率控制中對于第三代系統(比如寬帶碼分多址，WCDMA)所特有的，在第二代系統(比如全球移動通信系統，GSM)中不存在的各個方面包括快速功率控制和外環功率控制。WCDMA中的快速功率控制具有近似1.5千赫的頻率并且在上行鏈路下行鏈路中都受到支持。外環功率控制算法估算收到信號的質量以便調整快速功率控制的信號干擾比(SIR)參考從而保持要求的QoS。信號質量會受MS速度或多徑傳播環境改變的影響。WCDMA中的外環功率控制具有近似10-100赫茲的頻率，因為在上行鏈路和下行鏈路中都有快速功率控制所以在上行鏈路和下行鏈路中都需要外環功率控制。
圖2是一個概述一般的外環功率控制算法的流程圖。就在上行鏈路上收到信號的質量是否好于要求的信號質量進行初始的評估20。這樣的話，減小快速功率控制的SIR參考22以避免浪費網絡容量。相反，如果信號的質量不及要求的質量，增大SIR參考24從而保持所要求的QoS。
QoS是由收到的信號引起的誤差的正函數(direct function)，這些誤差是由不準確的SIR估算、信令誤差和功率控制環中的延遲引起的。為了評估在上行鏈路上收到信號的質量，幾種已知的方法可以采用。例如，質量評估可以基于估算的物理信道比特誤碼率(BER)、收到的SIR或者循環冗余校驗(CRC)。
一般把CRC評估利用到允許誤差發生得相當頻繁的網絡服務上，至少幾秒鐘發生一次。這會發生在非實時分組數據服務中，其中，在轉發之前塊誤碼率(BLER)高達10-20％，而典型地BLER＝1％的語音服務才提供所要求的質量。
一個有可能的外環功率控制算法由所謂的比例積分(PI)算法給出。這個算法特征如下SIRr(k)＝kp*e(k)+ki*I(k)這里k指示塊號，SIRr(k)指示塊k的SIR參考，kp和ki是控制算法收斂速度和穩定性的參數，e(k)是一個表示所要求的QoS和實際QoS之差的變量，以及I(k)是一個給SIR參考設置恒定值的參數，這里I(k+1)＝I(k)+e(k)。例如可能使用e(k)＝-BLERr如果CRC好，e(k)＝1-BLERr如果CRC不好這里BLERr指的是BLER參考。還有可能把e(k)濾波以得到更平滑的性能。常數kp和ki數值的例子有kp＝0.3和ki＝0.8。一個特例由參數選項給出kp＝0ki＝SIRinc/(1-BLERr)它給出在2000年Wiley&Sons有限公司出版、Holma和Toskala編輯的“WCDMA for UMTS”第187-203頁中公開的所謂跳躍算法中。這種跳躍算法是基于對數據進行CRC評估的結果，其特征如下 這里SIRinc指的是考慮的信道在SIR參考上的一個遞加增大。SIRinc典型為0.3dB到1.0dB。
PI算法和跳躍算法都基于先前的SIR參考值的數值來計算更新的SIR參考值。如果收到信號的質量好于所要求的信號質量的話，那么更新的SIR參考值將進行一個遞加減小。如果收到信號的質量比所要求的信號質量差的話，那么更新的SIR參考值將進行一個遞加增大。
為了有效利用網絡容量，外環功率控制應該總是把SIR參考保持得盡可能低。盡管，SIR參考值太低將導致QoS下降。數據通信量的狀況會隨著時間而變化，所以要求有一種靈活可靠的系統來確保用戶體驗到可以接受的QoS。
這個已知的功率控制函數使在使用多個傳輸信道的地方不能確定合適的SIR參考。當多個傳輸信道被多路復用到一個物理信道上時，必須找到一個為所有傳輸信道給出足夠好性能的公共SIR參考。這個必要的SIR水平是編碼方案、信道質量、設備速度和其他參數的一個復雜函數而且不容易計算。傳輸信道可能的組合的數量也非常大，這就使得利用查閱表格不可行。
概述本發明試圖在RRM中提供一種功率控制函數，其中為多個傳輸信道保持所要求的QoS，并且在已知系統中與數據通信量的改變相關的問題減輕了。
按照本發明的第一方面，在移動電信網絡中提供一種功率控制方法，該方法包括步驟基于先前為使用著的多個信道中的每一個算出的數值為這個信道計算一個信號強度參考值，把為信道算出的信號強度參考值保持為大于或等于預先確定的最小信號強度參考值，并且把要用于所述使用著的多個信道中全部信道的信號強度參考值確定為所有算出的信號強度參考值中的最高值。
按照本發明的第二方面，在電信網絡中提供移動臺，其中該移動臺包括用本發明第一方面中說明的方法來執行功率控制的裝置。
按照本發明的第三方面，在電信網絡中提供基站，其中基站包括用本發明第一方面中說明的方法來執行功率控制的裝置。
按照本發明的第四方面，提供了一種電信網絡，包括用本發明第一方面中說明的方法來執行功率控制的裝置。
應當強調，“包括”一詞用在這個說明書中的時候被拿來說明存在所陳述的特征、整數、步驟或部件，但不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、部件或它們的組合。
附圖簡述為了更好地理解本發明并示出它是怎樣生效的，現在將用示例的方式來參照附圖，其中圖1是一個在無線電電信網絡中基本特征的示意圖；圖2示出一個流程圖，概述一般的外環功率控制算法；圖3示出一個流程圖，概述按照本發明一種擴充的外環功率控制算法的使用；以及圖4是按照本發明的網絡結構的示意圖。
實施例詳述如果電信網絡有幾個使用著的信道的話，無線電資源管理(RRM)就實現一種擴充的外環功率控制算法。這種算法運行起來以確定同時適合所有使用著的信道的單個SIR參考值。這是通過為每個信道1確定一個獨立使用的SIR參考值而取得的，這里1＝(1，...，使用著的信道號)。初始步驟特征如下SIRr(l,0)=1b2(log10(BLERr(l))-a2)]]>在實踐中，a2可能為0.6并且b2可能為-1.5。無疑，這個SIR參考取決于該信道用戶的QoS要求。
為了給在隨后的塊k＝1上所分配的每個信道更新SIR參考，在這個信道上實行質量評估(下面所示的使用CRC)。更新步驟特征如下 這里SIRinc指的是信道1在SIR參考上的一個遞加增大。SIRinc典型為0.3dB到1.0dB，并且可以所有信道用相同值。換句話說，如果收到信號的質量好于要求的信號質量的話，那么更新的SIR參考值將進行一個遞加減小。如果收到信號的質量比要求的信號質量差的話，那么更新的SIR參考值將進行一個遞加增大。
更新的SIR參考值與預先確定的最小SIR參考值作比較。如果前者比后者大的話，那么使用更新的SIR參考值。如果算出的更新的SIR參考值低于預先確定的最小SIR參考值，則預先確定的最小SIR參考值就取代更新的SIR參考值。這個比較處理特征如下SIRr(l，k+1)＝max(SIRr(l，k+1)，SIRmin)為了網絡給所有被分配的信道設置一個全面更新的SIR參考值，下面的公式適用SIRr(k)=SIRrlmax(l,k)]]>多路復用到一個公共物理信道上的所有信道必須使用一個公共的SIR參考值。從而，對于所有給特定塊k分配的信道來說最高的更新的SIR參考值被用作這個塊的這組信道的SIR參考總值。
給每個信道設置一個預先確定的最小的SIR參考值的原因是，如果不這樣做，為一個信道算出的SIR參考值可能達到非常低的數值。如果信道長時間取得比所要求的更好的QoS就會這樣。如果信道多路復用狀況改變，例如當一個新信道被撤下或添上時，或者當一個信道的QoS參數改變時，所用的SIR參考值會變得不足以為這個信道取得準確的QoS。沒有預先確定的最小SIR參考值，算出的更新的SIR參考值再次達到一個可以接受的水平可能要花費過多時間。
典型地，把SIRmin設置成-10dB，如果通信量狀況改變將使所有被分配的信道能夠在合理的時間內(一般小于1秒鐘)重新控制SIR參考。
在圖3中，在步驟30，RRM操作以便為考慮的被分配信道獲得初始塊的SIR參考值。在步驟32中執行QoS評估，通過例如CRC方式。如果確定目前的質量可以接受的話，SIR參考值在步驟34中被遞減，結果形成一個更新的SIR參考值。然而，如果QoS不能達到用戶要求的話，SIR參考值在步驟36中被遞加以便取得更新的SIR參考值。在步驟38中執行比較以確定更新的SIR參考值是否大于預定的SIR最小值。從而，如果更新的SIR參考值大于預先確定的SIR最小值的話，那么更新的SIR參考值在步驟40中用于所考慮的塊和信道。然而，如果更新的SIR參考值小于預先確定的SIR最小值的話，預先確定的SIR最小值在步驟42中用來代替更新的SIR參考值。
對于技術人員來說顯然，圖3中在考慮的信道上實現的外環功率控制算法，可以在RRM控制下的電信網絡內為幾個進一步被分配的信道中的每一個而實行。同一個塊的每個信道所用的SIR參考值在步驟44中作比較以確定一個最大的所用的SIR參考值，這個值就是所說為電信網絡控制SIR參考值的。從而，通過使用被分配信道所用的SIR參考值，RRM正在實現一種按照本發明的擴充的外環功率控制算法。
有必要對塊k＝0，1，2，3，...，n中的每一個重復這個處理以確保提供一個可以接受的QoS，甚至在涉及的變量(比如被分配信道的數目、所要求的最大SIR參考值等等)改變時。
從而，該SIR參考值是給多個傳輸信道設置的，而且優勢在于擴充的外環功率控制算法的復雜性非常低。
圖4進一步圖示說明圖3的流程圖，示出為網絡內的多個信道使用一個公共的最大的所用SIR參考值。第一RMM 50、第二RMM 52和第三RMM 54，每個都有兩個輸入。來自第一、第二和第三控制器50 5254的單個輸出68 70 72經由單個比較裝置74被多路復用到單個物理信道76上。
在操作中，第一RMM 50有兩個輸入信號，即第一SIR參考值56和第一預先確定的SIR最小值58。第二RMM 52有兩個輸入信號，第二SIR參考值60和第二預先確定的SIR最小值62。類似地，第三RMM54有兩個輸入信號，第三SIR參考值64和第三預先確定SIR最小值66。每個RMM都執行一個QoS評估，并根據該結果而遞加或遞減SIR參考值。每個RMM都有單個輸出68 70 72，包括對這個信道特定的所用SIR值。比較裝置74運行起來以便從輸入到比較裝置74上的第一、第二和第三所用SIR值68 70 72中確定最大的所用SIR參考值。這個值就是所說為電信網絡控制SIR參考值的。由每個RRM執行的QoS評估都實現一種按照本發明的擴充的外環功率控制算法。
對于技術人員來說顯然，以上說明的算法不是窮舉性的，可以采用它的變形以取得相似的結果，同時采用相同的發明理念。例如，擴充的外環功率控制算法可以在移動臺級、基站級或無線電網絡控制器級上實現。
此外，技術人員將認識到，就任何一種外環功率控制算法來說都可以實現本發明，比如PI算法或跳躍算法。
因此可見，本發明提供RRM中的功率控制，相對于傳統系統具有顯著的優勢。
權利要求
1.一種移動電信網絡中的功率控制方法，該方法包括步驟基于先前為使用著的多個信道中的每一個算出的值為這個信道計算信號強度參考值；把為信道算出的信號強度參考值保持為大于或等于一個預先確定的最小信號強度參考值；以及把要用于所述使用著的多個信道中的全部信道的信號強度參考值確定為所有算出的信號強度參考值中的最高值。
2.如權利要求1所述的方法，其中，信道的信號強度參考值是信號干擾比(SIR)參考值。
3.如權利要求1所述的方法，進一步包括根據質量標準校驗來遞加地增大或減小信號強度參考值
4.如權利要求2所述的方法，其中，為使用著的多個信道中的每一個計算一個SIR參考值的步驟通過應用如下算法來執行SIRr(k)＝kp*e(k)+ki*I(k)這里k指示塊號，SIRr(k)指示塊k的SIR參考，kp和ki是控制算法收斂速度和穩定性的參數，而且I(k+1)＝I(k)+e(k)。
5.如權利要求4所述的方法，其中，e(k)根據是否滿足預先確定的質量標準而取不同值，從而使得e(k)＝-BLERr如果滿足質量標準，e(k)＝1-BLERr如果不滿足質量標準這里BLERr指的是BLER參考。
6.如權利要求4所述的方法，其中，使用參數kp＝0ki＝SIRinc/(1-BLERr)這里SIRinc指的是在SIR參考上一個遞加增大。
7.如權利要求2、4、5和6所述的方法，其中，保持為一個信道算出的信號強度參考值的步驟經由比例積分(PI)算法來確定并且特征在于 這里SIRr(l，k)指示塊k上的信道l＝1，...，N的SIR參考，BLERr(l)指的是信道l的BLER參考。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述質量標準校驗是基于比特誤碼率(BER)參考值。
9.如權利要求7所述的方法，其中，所述質量標準校驗是基于循環冗余校驗(CRC)參考值。
10.如權利要求7所述的方法，包括為用于初始塊k＝0的多個信道中的每一個計算初始的SIR參考值SIRr(l，0)SIRr(l,0)=1b2(log10(BLERr(l))-a2)]]>這里a2和b2是信道模型參數。
11.如權利要求1到10所述的方法，其中，所述移動電信網絡使用WCDMA。
12.一種用在電信網絡中的移動臺，其中，該移動臺包括通過一種方法來執行功率控制的裝置，該方法包括基于先前為使用著的多個信道中的每一個算出的值為這個信道計算信號強度參考值；把為信道算出的信號強度參考值保持為大于或等于一個預先確定的最小信號強度參考值；以及把要用于所述使用著的多個信道中的全部信道的信號強度參考值確定為所有算出的信號強度參考值中的最高值。
13.如權利要求12所述的移動臺，其中保持為一個信道算出的信號強度參考值的步驟經由比例積分(PI)算法來確定并且特征在于 這里SIRr(l，k)指示塊k上的信道l＝1，...，N的SIR參考，BLERr(l)指的是信道l的BLER參考。
14.如權利要求12到13所述的移動臺，其中，所述移動電信網絡使用WCDMA。
15.一種用在電信網絡中的基站，其中，該基站包括通過一種方法來執行功率控制的裝置，該方法包括基于先前為使用著的多個信道中的每一個算出的值為這個信道計算信號強度參考值；把為信道算出的信號強度參考值保持為大于或等于一個預先確定的最小信號強度參考值；以及把要用于所述使用著的多個信道中的全部信道的信號強度參考值確定為所有算出的信號強度參考值中的最高值。
16.如權利要求15所述的基站，其中，保持為一個信道算出的信號強度參考值的步驟經由比例積分(PI)算法來確定并且特征在于 這里SIRr(l，k)指示塊k上的信道l＝1，...，N的SIR參考，BLERr(l)指的是信道l的BLER參考。
17.如權利要求15到16所述的基站，其中，所述移動電信網絡使用WCDMA。
18.一種電信網絡，包括通過一種方法來執行功率控制的裝置，該方法包括基于先前為使用著的多個信道中的每一個算出的值為這個信道計算信號強度參考值；把為信道算出的信號強度參考值保持為大于或等于一個預先確定的最小信號強度參考值；以及把要用于所述使用著的多個信道中的全部信道的信號強度參考值確定為所有算出的信號強度參考值中的最高值。
19.如權利要求18所述的電信網絡，其中，保持為一個信道算出的信號強度參考值的步驟經由比例積分(PI)算法來確定并且特征在于 這里SIRr(l，k)指示塊k上的信道l＝1，...，N的SIR參考，BLERr(l)指的是信道l的BLER參考。
20.如權利要求18和19所述的電信網絡，其中，所述移動電信網絡使用WCDMA。
全文摘要
一種電信系統，經由擴充的外環功率控制算法的實現來改進對用戶的服務質量(QoS)。無線電資源管理器(RRM)操作用來確定在某個時刻分配給網絡內用戶的信道的數目。RRM為每個被分配的信道實現擴充的外環功率控制算法，從而為每個被分配的信道確定SIR參考值。RRM確保任何一個信道的SIR參考值都不落到預先確定的最小值以下。要用于使用著的全部信道的SIR參考值被確定為所有算出的SIR參考值中的最高值。擴充的外環功率控制算法可以在移動臺級、基站級或無線電網絡控制器級上實現。
文檔編號H04B7/005GK1685630SQ03822669
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月3日 優先權日2002年9月23日
發明者J·尼爾松, B·博恩哈德松 申請人:艾利森電話股份有限公司