專利名稱：正交頻分多址(ofdma)系統的反向鏈路功率控制的制作方法
技術領域：
本揭示內容大體來說涉及通信，且更具體來說，涉及無線通信系統中的功率控制。
背景技術：
無線多址通信系統可在正向及反向鏈路上與多個終端進行通信。正向鏈路(或下行鏈路)是指從基站到終端的通信鏈路，而反向鏈路(或上行鏈路)是指從終端到基站的通信鏈路。多個終端可同時在正向鏈路上接收數據及/或在反向鏈路上傳輸數據。此可通過以下方式來實現多路復用每一鏈路上的傳輸以使所述傳輸在時域、頻域及/或碼域中相互正交。在反向鏈路上，完全的正交性(如果實現)使在接收基站處來自每一終端的傳輸不干擾來自其它終端的傳輸。然而，由于信道狀態、接收機缺陷等等，經常不能在來自不同終端的傳輸之間實現完全正交性。喪失正交性使每一終端對與同一基站進行通信的其它終端造成某個量的干擾。此外，來自與不同基站進行通信的終端的傳輸通常不相互正交。因此，每一終端還可對與附近基站進行通信的其它終端造成干擾。每一終端的性能均會因來自系統中所有其它終端的干擾而降級。因此，在所屬技術中需要用于控制終端的傳輸功率以降低干擾并使所有終端均實現良好性能的技術。
發明內容
本文說明用于在無線通信系統中控制控制及數據信道的傳輸功率的技術。在一個方面中，對使用第一無線電技術發送的參考信道以及使用第二無線電技術發送的第二信道實施功率控制(PC)。所述參考信道可以是攜載信令的控制信道并可使用碼分多址(CDMA) 來發送。所述第二信道可以是攜載業務數據的數據信道并可使用正交頻分多址(OFDMA)來發送。調整所述參考信道的傳輸功率以實現所述參考信道的目標性能水平，所述目標性能水平可由目標擦除率來量化。基于所述參考信道的傳輸功率來調整所述第二信道的傳輸功率。在另一方面中，對控制信道(例如，確認(ACK)信道)實施功率控制，而不對所述控制信道使用顯式反饋。確定參考傳輸功率電平，其可以是所述參考信道的傳輸功率。檢測在所述控制信道上發送的信令中的錯誤，例如隱含地進行檢測而不接收指示所述錯誤的反饋。所述信令可以是ACK，且可基于在數據信道上接收的數據包來檢測在所述控制信道上發送的ACK中的錯誤。基于所述參考傳輸功率電平及在所述控制信道上檢測的錯誤來調整所述控制信道的傳輸功率。在又一方面中，對數據信道實施功率控制。(例如)基于所述參考信道的傳輸功率來確定參考功率譜密度(PSD)電平。(例如)基于干擾估計值來調整所述數據信道的傳輸PSD增量。基于所述參考PSD電平及所述傳輸PSD增量來確定所述數據信道的傳輸PSD。 然后，可基于所述傳輸PSD及用于所述數據信道的副載波數量來確定所述數據信道的傳輸功率。下文將進一步詳細說明本揭示內容的各個方面及實施例。
結合附圖閱讀下文所述的詳細說明將更加明了本揭示內容的特征及性質，在所有附圖中相同的參考字符對應地進行標識。圖1顯示無線通信系統。圖2顯示實例性超幀結構。圖3顯示用于正向鏈路的H-ARQ傳輸方案。圖4顯示用于增大-減小PC方案的功率控制機構。圖5顯示用于基于擦除的PC方案的功率控制機構。圖6顯示用于ACK信道的功率控制機構。圖7顯示用于數據信道的功率控制機構。圖8及9分別顯示用于在利用多種無線電技術的系統中實施功率控制的過程及設備。圖10及11分別顯示用于對控制信道(例如，ACK信道)實施功率控制的過程及設備。圖12及13分別顯示用于對數據信道實施功率控制的過程及設備。圖14顯示終端及兩個基站的方塊圖。
具體實施例方式本文所使用“實例性” 一詞意指“用作實例、例子或例示”。在本文中，任何說明為 “實例性”的實施例或設計均未必解釋為較其它實施例或設計為優選或有利。圖1顯示具有多個基站110及多個終端120的無線通信系統100。基站是與終端進行通信的站。基站還可稱為接入點、節點B及/或某種其它網絡實體并可含有接入點、 節點B及/或某種其它網絡實體的一些或所有功能性。每一基站110提供特定地理區域 102的通信覆蓋范圍。依據使用術語“小區”的上下文，術語“小區”可指基站及/或其覆蓋區域。為改善系統容量，可將基站覆蓋區域劃分為多個更小的區域，例如三個更小的區域104a、104b&l(Mc。每一更小的區域由相應的基地收發信機子系統(BTQ服務。依據使用術語“扇區”的上下文，術語“扇區”可指BTS及/或其覆蓋區域。對于扇區化小區來說，所述小區的所有扇區的BTS通常共同位于所述小區的基站內。終端120通常散布于整個系統中，且每一終端均可固定還可移動。終端還可稱為接入終端、移動臺、用戶設備及/或某種其它實體并可包含接入終端、移動臺、用戶設備及/ 或某種其它實體的一些或所有功能性。終端可以是無線裝置、蜂窩式電話、個人數字助理 (PDA)、無線調制解調器、手持式裝置等等。終端可在任何既定時刻在正向及/或反向鏈路上與零個、一個或多個基站進行通信。對于集中式架構來說，系統控制器130耦合到基站110并為這些基站提供協調及控制。系統控制器130可以是單個網絡實體也可以是一批網絡實體。對于分布式架構來說， 基站可視需要來相互進行通信。本文所說明的功率控制技術可用于具有扇區化小區的系統以及具有未經扇區化小區的系統。為清晰起見，下文針對具有扇區化小區的系統來說明所述技術。在以下說明中，術語“基站”與“扇區”可互換使用，且術語“終端”與“用戶”也可互換使用。本文所說明功率控制技術還可用于各種無線通信系統及各種無線電技術，例如正交頻分多址(OFDMA)、單載波頻分多址(SC-FDMA)、碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)等等。OFDMA及SC-FDMA將頻帶(例如，系統帶寬)劃分為多個正交副載波， 所述副載波還稱為音調、頻段等等。可用數據來調制每一副載波。一般來說，調制符號在頻域中用OFDMA來發送而在時域中用SC-FDMA來發送。所述技術還可用于利用多種無線電技術的無線通信系統。為清晰起見，下文針對對數據信道利用OFDMA而對某些控制信道利用 CDMA的系統來說明所述技術。圖2顯示可在系統100中用于反向鏈路的實例性超幀結構200。將反向鏈路的傳輸時間線劃分為超幀單位。每一超幀跨越固定或可配置的持續時間并包括M個幀，其中M >1。每一幀可攜載業務數據及/或信令。正向鏈路的超幀結構可相同于或不同于反向鏈路的超幀結構。圖2還顯示用于一個劃分為四個子頻帶的載波的CDMA控制段的實施例。在此實施例中，所述CDMA控制段攜載某些類型的信令并在每第6個幀中在一個子頻帶上發送。CDMA 幀是在其中發送所述CDMA控制段的幀。將所述CDMA控制段映射到覆蓋F個副載波并跨越 T個符號周期的時間-頻率區，其中F及T可各自為任意整數值。一般來說，可以任何速率及在任何尺寸的時間-頻率區中發送所述CDMA控制段。所述CDMA控制段可如圖2所示在頻率上跳躍，或可在頻率上為靜態。圖2還顯示用于數據信道的實例性跳頻方案。數據信道是用于將數據從發射機發送到接收機的途徑并還可稱為業務信道、物理信道等等。如圖2所示，每一數據信道可映射到在不同幀中在頻率上跳躍的特定時間-頻率塊序列，以實現頻率分集。在一個實施例中， 數據信道的跳頻避開CDMA控制段。可為CDMA控制段分配副載波集合。可將與所述CDMA 控制段沖突的每一數據信道映射到分配給所述CDMA控制段的副載波集合。可界定各種控制信道且其在反向鏈路上攜載各種類型的信令。反向鏈路控制信道可包括以下信道· ACK信道-為在正向鏈路上接收的數據包攜載ACK，
· CQI信道-攜載正向鏈路信號質量信息，·請求信道-攜載對反向鏈路上的資源的請求，·導頻信道-為反向鏈路攜載寬頻帶導頻，及·接入信道-攜載用于接入系統的接入試探。還可在反向鏈路上發送不同及/或額外的控制信道。一般來說，可使用各種信道結構來發送業務數據及信令。在下文所說明的實施例中，在反向鏈路上，對攜載業務數據的數據信道使用0FDMA，而對大多數控制信道使用 CDMA。在一個實施例中，CDMA控制段攜載CQI信道、請求、導頻及接入信道，而ACK信道與反向鏈路數據信道一起發送。還可以其它方式發送所述控制信道。圖3顯示在系統100中用于正向鏈路的實例性混合自動重傳請求(H-ARQ)傳輸方案300。終端測量基站的正向鏈路的接收信號質量，產生信道質量指示(CQI)報告，將所述 CQI報告映射到碼字，并在CQI信道(在圖3中未顯示)上傳輸所述碼字。信號質量可由信噪比(SNR)、信號對噪聲及干擾比(SINR)、載波對干擾比(C/I)、每一符號的能量對噪聲比 (Es/No)等來量化。為清晰起見，在以下說明中用SNR來表示信號質量。基站從終端接收CQI碼字并選擇用于向終端進行數據傳輸的包格式(例如，數據速率、包大小等等)。然后，基站根據所選定的包格式處理(例如，編碼及調制)數據包(包 A)并為所述包產生多個數據塊。每一數據塊可含有足以允許終端在有利的信道狀態下對所述包進行正確解碼的信息。所述多個數據塊通常含有所述包的不同冗余信息并可每次發送一個塊直到所述包結束為止。每一塊傳輸還稱作H-ARQ嘗試。在第一塊之后的每一塊傳輸還稱作重傳。基站在幀η中傳輸包A的第一數據塊(塊Al)。終端接收并處理(例如，解調及解碼)塊Al，確定包A解碼錯誤，并在幀η+3中在ACK信道上發送否定確認(NAK)。基站接收所述NAK并在幀η+6中傳輸包A的第二數據塊(塊k2~)。終端接收塊A2，處理塊Al及A2， 確定包A解碼正確，并在幀n+9中發送ACK。基站接收所述ACK并結束包A的傳輸。基站處理下一數據包(包B)并以類似方式傳輸包B的數據塊。圖3顯示用于傳輸數據塊、CQI及ACK/NAK的特定實施例。在此實施例中，在每第 6個幀中發送業務數據，并還在每第6個幀中發送CQI報告，且如果包解碼正確，那么發送 ACK。還可以其它方式發送所述數據及信令，例如以不同的速率、在塊傳輸之間以不同的間隔、對ACK/NAK使用不同的延遲等等。舉例來說，可每q個CDMA幀發送一個CQI報告，其中 q可以是任意正整數值。為清晰起見，圖3顯示NAK及ACK兩者在ACK信道上的傳輸。對于基于ACK的方案來說，如果包解碼正確那么發送ACK，且不發送NAK，而將不存在ACK認作NAK。對于基于 NAK的方案來說，如果包解碼錯誤那么發送NAK，且不發送ACK。為清晰起見，以下說明假設使用基于ACK的方案，且針對解碼正確的包僅發送ACK。所述數據信道使用OFDMA來發送且在頻率上相互正交。一般來說，在接收基站處所述數據信道相互間的干擾極小，且在在這些數據信道上傳輸的用戶之間幾乎不存在扇區內干擾。因此，可潛在地以較高的功率譜密度(PSD)接收位置更靠近基站的用戶(或“內部” 用戶)而幾乎不影響同一扇區中的其它用戶，因為其數據信道相互正交且不存在“近-遠” 效應。所述內部用戶還可對其它扇區中的用戶產生較小影響，因為通往相鄰基站的路徑損耗較高。反向鏈路功率控制的目標是在復雜性、開銷及穩定性約束下使數據容量升到最大。在一個方面中，對參考信道實施閉環功率控制，且對其它數據及控制信道的功率控制參考所述參考信道。所述參考信道可以是任何以足以允許可靠地調整所述參考信道的傳輸功率的速率來發送的信道。在下文說明的實施例中，所述參考信道是CQI信道，其具有如圖3所示的相對恒定的低數據速率。1.對CQI信道的功率控制將要在既定幀η中在CQI信道上發送的CQI報告或信令可以是含有L個位的小字， 其中一般來說，L彡1，且例如L= 10。可將此字映射到碼本中力個可能碼字中的一者。然后，在幀η中在CQI信道上發送所述碼字。可針對每一 CQI報告發送相同數量的位(例如， L個位)。在此情形下，可針對每一 CQI報告使用同一碼本。另一選擇為，可針對不同的CQI 報告發送不同數量的位，并可依據正發送的位數量而使用不同的碼本。可基于塊碼方案或某種其它映射方案來產生既定碼本中的碼字。在一個實施例中，所述力個可能碼字對應于長度為力的力個沃爾什碼。基站接收在CQI信道上發送的碼字。基站對每一所接收碼字實施互補解碼以獲得經解碼的字，所述經解碼的字是最有可能被視為已針對所接收碼字發送的字。可以各種方式實施解碼。在一個實施例中，基站計算所接收碼字與碼本中所述滬個可能的有效碼字中的每一者之間的歐幾里德(Euclidean)距離。可將與所接收碼字具有最短歐幾里德距離的有效碼字視為所傳輸的碼字。可提供對應于此有效碼字的字作為經解碼的字。(例如)由于字的大小較小，因此可不對CQI信道使用錯誤檢測碼。在此情形下， 不存在直接的途徑來確定對既定所接收碼字的解碼是正確還是錯誤及所述經解碼的字的確為所傳輸的字。可界定度量并將其用作對解碼結果的可信度的指示。在一個實施例中， 將所述度量界定為
dt (η)=，方程式⑴其中Cl1 (η)是在幀η中接收的碼字與最近有效碼字之間的歐幾里德距離，d2(n)是在幀η中接收的碼字與下一最近有效碼字之間的歐幾里德距離，且M(η)是在幀η中接收的碼字的度量。如果所接收碼字比下一最近有效碼字更靠近最近的有效碼字，那么度量Μ(η)是較小的值且經解碼的字是正確的可信度較高。相反地，如果所接收碼字到最近有效碼字的距離大致等于到下一最近有效碼字的距離，那么度量Μ(η)接近1，且經解碼的字是正確的可信度較低。方程式(1)中的度量可用于擦除檢測，其確定對既定所接收碼字的解碼是正確還是錯誤。其它度量也可用于擦除檢測。一般來說，可基于任何可靠性函數f(r，C)來界定度量，其中r是所接收碼字且C是所有可能碼字的碼本。函數f(r，C)應指示所接收碼字的質量/可靠性且應具有適當特性，例如具有檢測可靠性的單調特性。基站可實施擦除檢測以確定對所接收碼字的解碼結果是否滿足所需水平的可信度。基站可計算所接收碼字的度量，將所述度量與擦除閾值相比較，并按下式宣布所接收碼字“被擦除”或“未被擦除”如果M(n) <THCTa■，那么宣布未被擦除碼字，方程式O)
如果M(n)彡THerasure，那么宣布被擦除碼字，其中THwasure是用于擦除檢測的閾值。一般來說，所述擦除檢測相依于如何界定所述度量且對于其它度量來說可不同于方程式O)。宣布所接收碼字為被擦除碼字的概率稱為擦除率。擦除率相依于各種因素，例如用于擦除檢測的閾值及所接收碼字的所接收SNR。對于既定的所接收SNR，較低的擦除閾值會增加所接收碼字被宣布為被擦除碼字的可能性，且反之亦然。對于既定的擦除閾值，較低的所接收SNR增加所接收碼字被宣布為被擦除碼字的可能性，且反之亦然。可以各種方式調整CQI信道的傳輸功率。在稱作“增大-減小” PC方案的實施例中，基站測量CQI信道的所接收SNR并發送PC位或PC命令來引導終端調整CQI信道的傳輸功率。在稱作“基于擦除”的PC方案的另一實施例中，基站發送指示基站處的擦除檢測結果的CQI擦除指示(CEI)位或擦除指示。終端基于所述CEI位來調整CQI信道的傳輸功率。對于所述兩種PC方案，可調整CQI信道的傳輸功率使得CQI信道可實現所需水平的性能，其可由目標擦除率及/或一些其它量度來量化。圖4顯示對CQI信道實施增大-減小PC方案的功率控制機構400的實施例。功率控制機構400包括內環路410、外環路412及第三環路414。內環路410在基站IlOx與終端120x之間操作。外環路412及第三環路414由基站IlOx維持。基站IlOx可以是圖 1中基站110中的任一者，且終端120X可以是圖1中終端120中的任一者。內環路410調整CQI信道的傳輸功率以將CQI信道的所接收SNR保持為目標SNR 或保持在目標SNR附近。對于內環路410來說，基站IlOx處的SNR估計器420估計CQI信道的所接收SNR并將所接收SNR提供到PC位發生器422。PC位發生器422還接收CQI信道的目標SNR，將所接收SNR與目標SNR相比較，并基于比較結果產生PC位。每一 PC位可以是⑴用以引導增加CQI信道的傳輸功率的UP(增大)命令或⑵用以引導減少傳輸功率的DOWN(減小)命令。基站IlOx在正向鏈路(云狀部分452)上將所述PC位傳輸到終端 120x。在終端120x處，PC位處理器460接收由基站IlOx發送的PC位并對每一所接收功率控制位做出決策。如果所接收PC位被視為UP命令，那么PC決策可以是UP決策，或者如果所接收PC位被視為DOWN命令，那么PC決策可以是DOWN決策。單元462可基于來自處理器460的PC決策按下式來調整CQI信道的傳輸功率
Pcqi(n) + APcq3 針對 UP 決策，Pcqi (π + l)=方程式(3)
PCQI(n)-APCQ1 針對 DOWN 決策，其中Pajl(Ii)是CQI信道在更新間隔η中的傳輸功率，且Δ Pcqi是CQI信道的傳輸功率的步長。以分貝(dB)為單位給出傳輸功率Pajl(η)及步長APeQI。在方程式(3)所示的實施例中，將傳輸功率增加或減少相同的步長(例如，0. 5dB、1. OdB或某個其它值)，所述步長可經選擇以為CQI信道提供良好的性能。在另一實施例中，通過不同的增大步長及減小步長來調整傳輸功率。如果所接收PC位被視為過于不可靠，那么還可將傳輸功率Pajl (η)保持在相同電平。傳輸(TX)數據處理器/調制器464產生CQI碼字并經由反向鏈路(云狀部分450)在CQI信道上以傳輸功率Paa(Ii)將這些碼字傳輸到基站ΙΙΟχ。
外環路412基于所接收碼字來調整目標SNR，使得CQI信道實現目標擦除率。在基站IlOx處，度量計算單元424為在CQI信道上接收的每一碼字計算(例如，如方程式(1) 所示)度量M(n)。擦除檢測器4 基于度量M(η)及擦除閾值為每一所接收碼字實施擦除檢測(例如，如方程式(2)所示)。目標SNR調整單元4 實現每一所接收碼字的狀態(被擦除或未被擦除)且可按下式調整CQI信道的目標SNR
權利要求
1.一種設備，其包含至少一個處理器，其經配置以確定參考功率譜密度(PSD)電平、調整傳輸功率譜密度 (PSD)增量并基于所述參考PSD電平及所述傳輸PSD增量來確定數據信道的傳輸PSD ；及存儲器，其耦合到所述至少一個處理器。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以確定參考信道的傳輸功率并基于所述參考信道的所述傳輸功率及用于所述參考信道的副載波數量來確定所述參考PSD電平。
3.如權利要求2所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以調整所述參考信道的所述傳輸功率以實現所述參考信道的目標性能水平。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以基于所述數據信道的所述傳輸PSD及用于所述數據信道的副載波數量來確定所述數據信道的傳輸功率。
5.如權利要求1所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以從基站接收干擾報告并基于所述干擾報告來調整所述傳輸PSD增量。
6.如權利要求1所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以從基站接收干擾報告、估計所述基站的信道增益并基于針對所述基站估計的所述信道增益及從所述基站接收的所述干擾報告來調整所述傳輸PSD增量。
7.如權利要求1所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以如果至少一個相鄰基站指示高干擾，那么減小所述傳輸PSD增量，及如果所述至少一個基站不指示高干擾，那么增大所述傳輸PSD增量。
8.如權利要求1所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以將所述傳輸PSD增量限定為處于值范圍內。
9.如權利要求2所述的設備，其中所述至少一個處理器經配置以使用碼分多址(CDMA) 發送所述參考信道并使用正交頻分多址(OFDMA)發送所述數據信道。
10.一種方法，其包含確定參考功率譜密度(PSD)電平；調整傳輸功率譜密度(PSD)增量；及基于所述參考PSD電平及所述傳輸PSD增量來確定數據信道的傳輸PSD。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述確定所述參考PSD電平包含確定參考信道的傳輸功率，及基于所述參考信道的所述傳輸功率及用于所述參考信道的副載波數量來確定所述參考PSD電平。
12.如權利要求10所述的方法，其中所述調整所述傳輸PSD增量包含接收來自基站的干擾報告，估計所述基站的信道增益，及基于針對所述基站估計的所述信道增益及從所述基站接收的所述干擾報告來調整所述傳輸PSD增量。
13.如權利要求11所述的方法，其進一步包含使用碼分多址(CDMA)發送所述參考信道，及使用正交頻分多址(OFDMA)發送所述數據信道。
14.一種設備，其包含用于確定參考功率譜密度(PSD)電平的裝置； 用于調整傳輸功率譜密度(PSD)增量的裝置；及用于基于所述參考PSD電平及所述傳輸PSD增量來確定數據信道的傳輸PSD的裝置。
15.如權利要求14所述的設備，其中所述用于確定所述參考PSD電平的裝置包含用于確定參考信道的傳輸功率的裝置，及用于基于所述參考信道的所述傳輸功率及用于所述參考信道的副載波數量來確定所述參考PSD電平的裝置。
16.如權利要求14所述的設備，其中所述用于調整所述傳輸PSD增量的裝置包含用于從基站接收干擾報告的裝置，用于估計所述基站的信道增益的裝置，及用于基于針對所述基站估計的所述信道增益及從所述基站接收的所述干擾報告來調整所述傳輸PSD增量的裝置。
17.如權利要求15所述的設備，其進一步包含用于使用碼分多址(CDMA)發送所述參考信道的裝置，及用于使用正交頻分多址(OFDMA)發送所述數據信道的裝置。
18.—種處理器可讀媒體，其上包含可由一個或一個以上處理器利用的指令，所述指令包含用于確定參考功率譜密度(PSD)電平的指令； 用于調整傳輸功率譜密度(PSD)增量的指令；及用于基于所述參考PSD電平及所述傳輸PSD增量來確定數據信道的傳輸PSD的指令。
全文摘要
本發明涉及正交頻分多址(OFDMA)系統的反向鏈路功率控制。本發明描述用于對使用多種無線電技術發送的多個信道實施功率控制的技術。調整使用第一無線電技術(例如，CDMA)發送的參考信道的傳輸功率，以實現所述參考信道的目標性能水平(例如，目標擦除率)。基于所述參考信道的傳輸功率來調整使用第二無線電技術(例如，OFDMA)發送的數據信道的傳輸功率。在一種功率控制方案中，基于所述參考信道的傳輸功率來確定參考功率譜密度(PSD)電平。基于干擾估計值來調整所述數據信道的傳輸PSD增量。基于所述參考PSD電平及所述傳輸PSD增量來確定所述數據信道的傳輸PSD。然后，設定所述數據信道的傳輸功率以實現所述數據信道的所述傳輸PSD。
文檔編號H04W52/24GK102325363SQ201110330370
公開日2012年1月18日 申請日期2006年8月22日 優先權日2005年8月22日
發明者阿莫德·卡恩德卡爾 申請人:高通股份有限公司