專利名稱：通信系統中的外環功率控制的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及電信領域。
背景技術：
通信系統可以基于硬布線連接、無線信號傳輸或者這二者的組合。一些系統能夠處理話音通信。一些能夠處理數據通信。一些能夠處理一個以上類型的通信(即語音和數據)。
在數據通信系統中，信息比特通常被組合成為一個幀或者分組格式并被發射到接收機。例如接收到的分組可能由于一個用于發射數據的噪聲信道而被丟失或者包括差錯。分組差錯率(PER)是包含差錯的接收分組的百分比。
已知的系統通過計數在一個時間間隔期間的丟失或錯誤分組數目來直接確定PER。可是在許多情形中，使用直接計數技術充分地確定PER是不可能的。在許多數據傳輸裝置中，傳輸在信道上不是連續的。數據傳輸例如傾向于猝發。在沒有接收數據分組的寂靜時間期間，沒什么好計數的并且沒有用于確定PER的基礎。
直接計數來確定PER未必提供可靠結果的另一情形是在實際的PER很小時。例如，PER可能是大約10-4或10-5量級。在一個有限的時間間隔內，接收分組數目沒有大到足以提供足夠信息用于精確地確定PER。
PER是指示信道質量和系統性能的一個重要量度。PER可以通過調整信噪比(SIR)、引入冗余度或者同時通過這兩個方法來控制，以便減少分組差錯的發生。已知系統被設計來嘗試保持PER低于一個選定目標。在服務質量和信號發射功率之間有一個折衷，其典型情況下影響PER目標的選擇。外環功率控制被用來選擇適當的門限值或SIR以便到達服務質量和發射功率之間的一個適當的平衡。
前向糾錯(FEC)和自動重發請求(ARQ)是通信系統中的傳統差錯保護方案。在發射機處，編碼器增加冗余度來以奇偶校驗位的形式保護信息比特。在接收機處，解碼器研究冗余度因此某一數量的差錯能夠被糾正。一種編碼的系統每一接口能夠容忍更多信道差錯，并且因此能夠負擔在較低的發射功率操作并且在較高的數據速率發射。對于ARQ，發射機發送分組給接收機。接收機一收到分組就執行差錯檢測以便確定分組是否有差錯。接收機發送一個確認返回給發射機，指示該分組是否被成功接收。如果該分組沒有被正確地接收，則發射機重發同一分組。否則，發射機從它的緩存器中刪除該分組并且處理下一分組。
還有一種FEC和ARQ技術的組合，它被認為是混合式ARQ(HARQ)方案。在HARQ內已知兩種特定的技術Chase合并和遞增的冗余度。用低速率FEC碼編碼原始數據分組。已編碼分組然后被分成多個子分組。每個子分組被使用作為傳輸單位。在Chase合并中，每個子分組與原始編碼的分組相同。如果子分組被解碼具有差錯，則下一子分組被發射。在接收機處，多個接收到的子分組被最佳合并和解碼。對于遞增的冗余度，每個子分組不同并且具有初始分組的冗余度信息。如果第一子分組被不正確地解碼，則下一子分組被發射。在接收機處，多個接收到的子分組被連接在一起并形成一個用于解碼的碼字。在一個傳輸中使用更多子分組在接收機處導致一個具有更多冗余度信息的較長碼字。因此，在遞增的冗余度技術中的每個傳輸為了更高的差錯糾正能力提供附加冗余度信息。
在無線通信系統中，卷積碼和turbo碼通常被使用作為FEC碼。
編碼系統中的PER取決于比特能量與噪聲頻譜密度之比(Eb/No)、FEC編碼率、ARQ方案和分組尺寸。卷積碼和turbo碼的解碼差錯概率分析上難以計算。代替獲得精確的差錯概率，典型地，導出一個界限來反映一個合理的解碼性能級別。為了論述的目的，在一個示例中業務信道上的數據傳輸使用無線通信來發生。具有此能力的一個示例系統是IxEV-DV系統，它是3GPP2定義的第三代CDMA2000標準。
在IxEV-DV系統中的反向鏈路上配置有多個信道。用于發射用戶業務的高速數據信道是反向鏈路分組數據信道(R-PDCH)。典型地，此信道上的傳輸時間單元被稱為一個時隙并且常常具有10毫秒的持續時間。用FEC碼編碼的編碼器分組被分成子分組。每個子分組被預定在一個時隙內并被發射。這里有各種不同的編碼器分組尺寸。已知的Turbo碼被使用作為PDCH的FEC碼。已知的卷積碼被用于傳統3G1x業務信道，如基礎信道(FCH)和輔助信道(SCH)。典型地，在R-PDCH上的傳輸速率從6.4KBPS變化直到1.8MBPS并且根據信道狀態和移動站處的可用數據被動態地設置。R-PDCH上的不同傳輸速率是不同傳輸器尺寸和調制方案的結果。
在一個示例中，混合式ARQ被使用在R-PDCH上來進行時間分集和差錯性能改善。
備用鏈路導頻信道(R-PICH)被用來連續地發送導頻序列。導頻序列是諸如多個二進制數之類的未調制的已知信號序列。在CDMA擴頻系統中，導頻信號被用來確定多徑分量特性并幫助接收信號的相干解調。導頻信道上的發射功率例如被使用作為其它信道的參考點。R-PDCH例如在導頻信道的發射功率上具有一個固定偏移，通常被稱為T2P(業務與導頻)比。
例如在一個CDMA系統中，保持業務信道的PER低于某一個目標是所希望的。在一個示例中，1％的PER保持一個合理的用戶數據服務質量。調整業務SIR保持PER的控制。例如當PER太高時，目標SIR將被增加。例如當PER太低時，目標SIR將被降低以便減少由一個特定移動站產生的干擾。調整目標SIR以便保持PER低于一個目標門限值有時被稱為外環功率控制。內環功率控制根據目標SIR調節移動站的發射功率。內環和外環功率控制同時操作以便達到一個優良的系統性能。基站的功率控制部分22負責外環功率控制。
PER值是用于外環功率控制的一個示例參數。在某些情況下，達到在PDCH(即業務信道)上的PER的直接測量是可能的。可是，有這樣的時候，其中沒有分組可用并且基站的功率控制部分不能夠直接測量PER。在這樣的情況之下，外環功率控制可能被犧牲。
一個另外的考慮是IxEV-DV中的R-PDCH有為不同應用設計的四個不同模式。例如，提升(boost)模式是為延遲敏感的應用所設計。在提升模式中，分組以一個比常規模式的功率設置更高的功率發送。這提高了第一次發射的成功概率并且降低了重發延遲。結果，在HRAQ合并之后的PER在提升模式中通常很小。例如它可以小于.1％。在這樣的情況之下，即使當有接收分組可用時也難以直接計算PER。
發明內容
本發明解決了即使當業務信道情況如此以使以前開發的技術不能提供滿意或可靠結果時保持外環功率控制的需要。
一種示例通信方法，包括當存在一個第一業務信道情況時，基于至少一個其它信道的至少一個選定的輸出確定業務信道的外環功率控制門限值。
在一個示例中，第一業務信道情況包括在業務信道上低于選定門限值的數據傳輸量，或者在業務信道上除了正常模式外的一個發射模式中的至少一個。
在一個示例中，其它信道是與業務信道相關的導頻信道。來自導頻信道中的至少一個輸出提供估計業務信道的分組差錯率的基礎。估計的分組差錯率提供用于確定如何設置外環功率控制門限值的基礎。
一個示例包括當不同的第二業務信道情況存在時，使用來自業務信道的選定輸出。在一個示例中，業務信道的分組差錯率被確定并被用于設置外環功率控制門限值。確定業務信道的第一或第二情況是否存在以允許選擇用于設置門限值的合適基礎。
本發明的各種特性和優點從如下詳細的描述中將對本領域技術人員變得顯而易見。伴隨詳細說明書的附圖可以如下被簡要描述。
圖1示意性地說明了在一個示例通信系統中用于外環功率控制的選定部分。
圖2是概述確定外環功率控制門限值的一個示例方法的流程圖。
圖3是示出估計業務信道分組差錯率的一個示例方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了一個通信系統20的選定部分。在這個示例中，一個外環功率控制部分22是用于無線數據通信的無線網絡控制器的一部分，它設置在業務信道上達到目標分組差錯率(PER)的門限值。一個示例門限值包括信噪比(SIR)。移動站使用已知技術把信噪比與門限值進行比較并以一種已知方式響應地調節發射功率。所示的示例包括設置門限值的唯一方法。
接收機部分24 R-PDCH以一種已知方式在業務信道上接收數據分組。接收機部分24以一種已知方式處理接收分組，包括檢測分組中任何一個是否包括差錯。差錯事件信息被提供給功率控制部分22。
所示的示例包括兩個業務信道模式檢測器部分26和28。任何一個都能夠提供關于業務信道PDCH上的傳輸模式的信息給功率控制部分22。示例傳輸模式包括正常模式和提升模式，其中每一個對于一個分組都具有不同的平均傳輸數。在這個示例中模式檢測器部分28是被設計來用于基帶處理的ASIC的一部分并且解碼業務信道PDCH上的數據以便以一種已知方式確定傳輸模式。示意性地示出的檢測器部分26使用數據分組到達率來確定傳輸模式。
在一個示例中，檢測器部分26獲取每一接收分組的時間戳并確定順序接收到的分組到達之間的時間(即，相互間的到達時間)。檢測器部分26使用確定的相互間到達時間來估計每個分組的平均傳輸數。當每一分組的傳輸數目接近大約一時，檢測器部分26確定業務信道傳輸模式很可能是所謂的提升模式。這遵循從提升模式中的更高發射功率的使用，其增加了在第一傳輸上成功接收分組的可能性。與正常模式相比，在提升模式中平均起來分組的重復傳輸較少，其中使用較小發射功率。如果每一分組的平均傳輸數接近最大可能數，則業務信道PDCH上的數據流很可能處于正常或常規模式。
所示的示例還有一個接收機部分32R-PICH，其接收反向鏈路導頻信道PICH傳輸。接收機部分32以一種已知方式檢測并處理導頻碼元。導頻信道PICH的至少一個選定輸出在接收機部分32處被識別。在一個示例中，導頻信道的每一碼片能量與噪聲頻譜密度之比是選定的輸出并且如下所述用于確定業務信道PDCH的估計的分組差錯率。
使用信道質量指示符信道接收機部分32 R-CQICH和多普勒估計部分34來確定關于移動站的信息。在一個示例中，以一種已知方式應用CQI信息來估計衰落過程的多普勒頻率，它提供移動站移動速度的指示。
估計器部分40確定被提供給功率控制部分22的一個估計PER。在這個示例中，估計的PER是至少基于導頻信道PICH的選定輸出和來自估計部分36中的估計的多普勒頻率。即便在業務信道PDCH上沒有足夠的數據傳輸以啟用業務信道PER的直接測量時的情況下，使用導頻信道PICH輸出來估計用于數據傳輸的業務信道PDCH的PER啟用功率控制部分22來設置一個適當的外環功率控制門限值。
圖2包含概述了一個方法的流程圖50，該方法使用來自另一信道的至少一個輸出用于確定諸如用于數據傳輸的業務信道之類的一個業務信道的外環功率控制門限值。該示圖包括由功率控制部分22執行的功能。
示例流程開始于52，在此，目標SIR被設置。在52的步驟還包括設置一個期望的外環控制時間間隔，在此時間間隔期間為了設置功率控制門限值的目的而分析數據。在一個示例中，這個時間間隔比每一數據分組的一個時隙明顯更長。該時間間隔將至少足夠長以便關于設置在有用繼起時間周期上使用的一個適當門限值而進行有意義的確定。受益于此說明書的本領域技術人員將了解什么限制將最好地運轉以符合他們特定情形的需要。
在54，來自接收機部分24的可用業務信道PDCH信息例如提供選定時間間隔內在業務信道上發射的數據量的指示。在56，來自關于業務信道PDCH的信息中的此類信息被用來確定任何數據傳輸是否已經發生以及接收分組數目是否足夠用于直接確定功率控制門限值。如果有足夠的接收分組數目，則在60處分析從模式檢測器部分26或28之一獲得的傳輸模式信息58。如果傳輸模式是標準或常規模式，則流程以一種直接考慮用于確定外環功率控制門限值的業務信道信息的模式繼續(即，設置SIR門限值)。
在62，功率控制部分22確定是否有任何分組差錯。在64，功率控制部分22確定在52設置的外環控制時間間隔期間業務信道PDCH上的分組差錯數目。
以一種已知方式選擇時間間隔(即，分組差錯率(PER))內適當的分組差錯數目以符合特定情形的需要。在這個示例中適當的數目被認為是差錯門限值。在66，確定的分組差錯數目與差錯門限值進行比較。
如果分組差錯數目超過誤差門限值，則在68增加功率控制門限值(即目標SIR)。這樣一個增量取決于特定情形的需要并且受益于此的本領域技術人員將能使用適當的增量。如果分組差錯數目小于誤差門限值，則功率控制門限值以一種已知方式降低。
該流程對于下一外環功率控制間隔重復開始于72。
如果業務信道情形是如此以使在業務信道PDCH上的分組差錯率的直接測量對于設置功率控制門限值來說不可能或者不可靠，則功率控制部分22使用另一操作模式。在這個示例中，功率控制部分使用至少一個其它信道的至少一個選定輸出用于確定外環功率控制門限值。例如，當在56處的判斷指示沒有足夠的接收分組數目用于直接計數它們以確定PER時，流程繼續到76表示的步驟。在一個示例中，每一控制時間間隔至少一個分組被認為是足夠的。受益于此說明書的本領域技術人員將能選擇適當數目的分組以提供一個有意義的PER計數以符合他們特定情形的需要。
可替代地，當業務信道PDCH上的傳輸模式是提升模式或者是除了正常模式之外的另一模式時，代替步驟62，流程繼續到步驟76。
在76，功率控制部分22進入一個模式，該模式包括使用由估計器部分40基于另一信道的輸出確定的該業務信道的估計控制參數。在一個示例中，估計器部分40使用導頻信道PICH的PER來確定業務信道PDCH的等效PER。那個等效或估計的PER在78處被提供。
在80，功率控制部分把估計的或等效的PER與目標數目PER進行比較以便有效地確定多少分組有差錯。如果在82處確定的有差錯的分組數目超出計數門限值，則外環功率控制門限值在68處增加。如果確定的有差錯的分組數目低于計數門限值，則功率控制門限值在70處減小。
所示的示例使用設置功率控制門限值的示例模式中的至少一個。每當對應于不能指望直接考慮業務信道信息的第一業務信道情況存在時，功率控制部分22可以使用這樣一種操作模式，該操作模式包括根據來自諸如導頻信道PICH之類的另一信道中的一個相應輸出估計業務信道輸出。在一個示例中，兩個模式都同時被使用。在這樣一個示例中，基于導頻信道輸出的估計的PER被使用作為從業務信道PDCH中直接獲得的信息可靠性的一種核實。
在這一點上，它有益于考慮使用來自除業務信道PDCH之外的另一信道的輸出用于確定一個等效業務信道PER。
卷積碼或Turbo碼的解碼差錯概率是特定的編碼率、碼字長度和信道比特差錯率(Pb)的函數。信道比特差錯率是比特能量與噪聲頻譜密度之比(Eb/No)以及調制方案的函數。對于所述的特定碼和調制方案，解碼差錯概率Pe可以被表示成Eb/No的函數對于卷積碼，Pe＝f1(Eb/N0)(1)或者，對于Turbo碼Pe＝f1′(Eb/N0)(2)。
或者Pe可以被表示成Pb的函數對于卷積碼，
Pe＝f2(Pb)(3)或者對于Turbo碼Pe＝f2′(Pb)(4)。
事實上難以分析和獲取解碼差錯概率的接近的形式解。相反，典型地，一個上限被用來表示卷積碼或Turbo碼的性能。在AWGN信道中關于Pe的上限已被研究。說明書依靠AWGN信道的熟知的上限并且使用擴展來包括其它時間變化的信道以及HARQ的結果。
無線衰落信道是隨時間變化的。功率控制旨在跟蹤信道變化并且波動在目標SIR周圍的接收信號強度。另外，因為HARQ，接收分組由在不同時間發射的子分組組成。所有這些因素引起接收分組的Eb/No或者比特差錯概率(Pb)變化。AWGN信道的Pe的熟知的分析邊界在此方案中不再適用。
因此，包括在考慮變化的Eb/No或Pb情形的同時導出邊界在內的對分析的擴展是有用的。在AWGN信道中的等效的Eb/No被使用于一個示例中。假定對于一個特定碼字和調制方案，Pe是變化的Eb/No或Pb的函數，它由一個L維矢量表示，Pe=g1((Eb/N0)‾)···(5)]]>或Pe=g2(Pb‾)···(6)]]>對于AWGN信道，Pe通過等式(1)或(2)表示。等效的Eb/No或Pb被定義為Pe=f1((Eb/N0)equ)=g1((Eb/N0)‾)(Eb/N0)equ@f1-1(g1((Eb/N0)‾))···(7)]]>或Pe=f2((Pb)equ)=g2(Pb‾)(Pb)equ@f2-1(g2(Pb‾))···(8)]]>換言之，等效的Eb/No(或Pb)是AWGN信道中的一個等效常數值，其生成與變化的Eb/No(或Pb)值相同的Pe。這把變化的Eb/No(或Pb)的Pe的分析轉換為找到等效的Eb/No或Pb的任務。
由于卷積碼和Turbo碼的分析不同，所以相應地分別考慮計算兩個類型代碼的Pe的函數是有益的。
對于卷積碼，計算等效Pb或Eb/No的函數被表示為(Eb/N0)equ_cov=h1(Eb/N0‾)···(9)]]>或(Pb)equ_cov=h2(Pb‾)···(10)]]>對于Turbo碼，計算等效Eb/No或Pb的函數被表示為(Eb/N0)equ_turqo=h1′(Eb/N0‾)···(11)]]>或(Pb)equ_turbo=h2′(Pb‾)···(12)]]>在一個示例中，根據導頻信道的每一碼片能量與噪聲頻譜密度之比確定接收導頻碼元和業務信道的PER之間的關系。參見圖3，流程圖140概述了這個示例方法。在142處檢測導頻信道序列。使用已知技術可以從導頻信道中辨別在一個時隙上的平均的每一碼片能量與噪聲頻譜密度比(Ec/Nt)。在這個示例中，平均的Ec/Nt是選定的導頻信道輸出，其提供了業務信道PER估計的基礎。
在144處確定在一個時隙索引i上的平均的Ec/Nt。在146，儲存K個時隙的平均的Ec/Nt，在此K＝4*N并且N是允許一個分組的最大傳輸數。一個示例包括使用HARQ并且N是分組重發數目。
在148，估計業務信道PER開始于第i時隙，其中分組ID j＝0，j表示接收到的分組的序列號。在具有重發的示例中，每個分組相互間的到達時間不是常數。在150，估計器部分40讀取Ec/Nt的N個值。在152，Ec/Nt的N個值被轉換為業務信道上的相應Ec/Nt。在一個示例中，導頻信道(PICH)的Walsh碼擴展因數和業務或分組數據信道的反向鏈路(R-PDCH)的Walsh碼擴展因數之比是W。在圖3中的152，可以使用如下等式完成轉換(Ec/Ni)PDCH＝W(Ec/Ni)PICH(13)
在一個示例中，每一編碼器分組有一個最大傳輸數目N。在達到最大傳輸數目之后，一個編碼器分組將被聲明錯了。在一個示例中一個編碼分組由N個子分組組成。在這個示例中在圖3中的步驟152包括形成一個具有N維的Ec/Nt的矢量表達式，其中，每個元素(Ec/Nt)n表示第n個子分組的Ec/Nt。假設在第i時隙，已經達到一個特定分組的最大傳輸數目，則該分組的矢量Ec/Nt的N個值可以被表示成(Ec/Nt)nPDCH=W(Ec/Nt)j-(N-n-1)*4PICH,n=0,K,N-1···(14)]]>在這個示例中，項(N-n-1)乘以四，因為子分組的重發比最近的子分組傳輸落后了四個時隙。
接下來，在154，從Ec/Nt矢量中確定業務信道上的等效Eb/No。在使用卷積碼的一個示例中，等式(9)提供等效的Eb/No。在使用turbo碼的一個示例中，等式(11)提供等效的Eb/No。
在使用卷積碼的示例中，等效的Eb/No然后被使用作為等式(1)的輸入參數。對于包括turbo碼的示例，等效的Eb/No是上面等式(2)的輸入參數。不論發生哪種狀況，結果計算業務信道上第j個分組的Pe。這在圖3中在156處發生。業務信道的估計的PER則是完成上述計算的結果。
在圖3的示例中，在158的下一步驟是遞增j值并且再一次重復該流程。
同樣在圖3的示例中，在156處的計算包括使用一個查尋表160，其為不同編碼器分組尺寸提供AWGN信道中的Pe和Eb/No之間的關系。在156處的計算還包括在162處使用已知的多普勒估計技術。在此示例中的所述估計被用來在164處對于估計的PER確定適當的匹配函數調整。
在一個示例中，從一個把給定時間周期上的一個直接測量的PER與在同一時間周期上使用剛剛所述的算法估計的PER進行比較的實驗分析中確定匹配函數。匹配函數然后有益于后來的調整(如果必要的話)以便使估計的PER更接近期望的那樣對應于直接測量的PER。在一個示例中，匹配函數被表示為F(.)，它基于代碼類型而有所不同。在這樣一個示例中，Pe可以被表示成Pe＝F(f(Eb/N0)，c)(15)其中c是一個常數并且可以對于不同方案是可調的。可以基于諸如多普勒頻率、路徑分集等等之類的信道狀態信息調整c。給出這個描述，本領域技術人員將能選擇一個適當的匹配函數以滿足他們特定情形的需要。
示例實施例提供了如下優點提高了的系統容量、更好的鏈路以及改善的系統穩定性。通過在更寬范圍的業務信道情況下提供更一貫穩定的功率設置，使用來自除了業務信道PDCH之外的另一信道來確定外環功率控制門限值增強了系統性能。
前述的說明本質上是示例性的而不是限制性的。對未偏離本發明本質的所公開示例的那些變化和修改對本領域技術人員來說可能變得顯而易見。對本發明給出的合法保護范圍只能通過研究如下的權利要求來確定。
權利要求
1.一種通信方法，包括當存在一個選定的業務信道情況時，從至少一個其它信道的至少一個選定輸出中確定業務信道的外環功率控制門限值。
2.權利要求1的方法，其中所述其它信道包括與業務信道相關并且包括根據導頻信道的選定輸出確定業務信道的分組差錯率的導頻信道。
3.權利要求1的方法，其中選定的業務信道情況包括在業務信道低于選定量的數據傳輸量或者在業務信道上的傳輸模式中的至少一個，其中傳輸模式是提升模式或者除了標準傳輸模式之外的另一模式。
4.權利要求1的方法，包括當存在另一不同的業務信道情況時，從業務信道的至少一個選定輸出中確定業務信道的外環功率控制門限值。
5.權利要求4的方法，其中另一不同的業務信道情況包括超出選定量的數據傳輸量以及在業務信道上是標準傳輸模式的傳輸模式。
6.權利要求1的方法，包括通過確定業務信道上的傳輸模式確定何時存在選定的業務信道情況。
7.權利要求6的方法，包括通過確定順序接收的數據分組的到達之間的時間，和從確定的時間中確定每一分組的傳輸數目來確定傳輸模式。
8.權利要求7的方法，包括當確定的傳輸數目接近最大值時，確定傳輸模式是正常傳輸模式；和當傳輸數目大約為一時確定傳輸模式是提升模式。
9.權利要求8的方法，其中當傳輸模式是提升模式時選定的業務信道情況存在。
10.權利要求1的方法，包括通過在選定的時間間隔期間確定業務信道上的數據傳輸量來確定何時存在選定的業務信道情況。
全文摘要
本發明涉及通信系統中的外環功率控制。業務信道的外環功率控制包括使用來自另一信道的至少一個輸出來確定當選定的信道情況存在時諸如信噪比之類的適當的控制門限值。一個示例業務信道情況包括沒有足夠的數據傳輸來提供分組差錯率的直接測量。用于確定何時使用其它信道輸出的另一示例業務信道情況是業務信道上的傳輸模式。用于設置控制門限值的一個示例輸出是與業務信道相關的導頻信道的碼片能量與噪聲比。
文檔編號H04B7/005GK1756118SQ200510107190
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月28日 優先權日2004年9月30日
發明者畢奇, 崔東哲, 張沁磬 申請人:朗迅科技公司