专利名称：正交频分多址(ofdma)系统的反向链路功率控制的制作方法
技术领域：
本揭示内容大体来说涉及通信，且更具体来说，涉及无线通信系统中的功率控制。
背景技术：
无线多址通信系统可在正向及反向链路上与多个终端进行通信。正向链路(或下行链路)是指从基站到终端的通信链路，而反向链路(或上行链路)是指从终端到基站的通信链路。多个终端可同时在正向链路上接收数据及/或在反向链路上传输数据。此可通过以下方式来实现多路复用每一链路上的传输以使所述传输在时域、频域及/或码域中相互正交。在反向链路上，完全的正交性(如果实现)使在接收基站处来自每一终端的传输不干扰来自其它终端的传输。然而，由于信道状态、接收机缺陷等等，经常不能在来自不同终端的传输之间实现完全正交性。丧失正交性使每一终端对与同一基站进行通信的其它终端造成某个量的干扰。此外，来自与不同基站进行通信的终端的传输通常不相互正交。因此，每一终端还可对与附近基站进行通信的其它终端造成干扰。每一终端的性能均会因来自系统中所有其它终端的干扰而降级。因此，在所属技术中需要用于控制终端的传输功率以降低干扰并使所有终端均实现良好性能的技术。
发明内容
本文说明用于在无线通信系统中控制控制及数据信道的传输功率的技术。在一个方面中，对使用第一无线电技术发送的参考信道以及使用第二无线电技术发送的第二信道实施功率控制(PC)。所述参考信道可以是携载信令的控制信道并可使用码分多址(CDMA) 来发送。所述第二信道可以是携载业务数据的数据信道并可使用正交频分多址(OFDMA)来发送。调整所述参考信道的传输功率以实现所述参考信道的目标性能水平，所述目标性能水平可由目标擦除率来量化。基于所述参考信道的传输功率来调整所述第二信道的传输功率。在另一方面中，对控制信道(例如，确认(ACK)信道)实施功率控制，而不对所述控制信道使用显式反馈。确定参考传输功率电平，其可以是所述参考信道的传输功率。检测在所述控制信道上发送的信令中的错误，例如隐含地进行检测而不接收指示所述错误的反馈。所述信令可以是ACK，且可基于在数据信道上接收的数据包来检测在所述控制信道上发送的ACK中的错误。基于所述参考传输功率电平及在所述控制信道上检测的错误来调整所述控制信道的传输功率。在又一方面中，对数据信道实施功率控制。(例如)基于所述参考信道的传输功率来确定参考功率谱密度(PSD)电平。(例如)基于干扰估计值来调整所述数据信道的传输PSD增量。基于所述参考PSD电平及所述传输PSD增量来确定所述数据信道的传输PSD。 然后，可基于所述传输PSD及用于所述数据信道的副载波数量来确定所述数据信道的传输功率。下文将进一步详细说明本揭示内容的各个方面及实施例。
结合附图阅读下文所述的详细说明将更加明了本揭示内容的特征及性质，在所有附图中相同的参考字符对应地进行标识。图1显示无线通信系统。图2显示实例性超帧结构。图3显示用于正向链路的H-ARQ传输方案。图4显示用于增大-减小PC方案的功率控制机构。图5显示用于基于擦除的PC方案的功率控制机构。图6显示用于ACK信道的功率控制机构。图7显示用于数据信道的功率控制机构。图8及9分别显示用于在利用多种无线电技术的系统中实施功率控制的过程及设备。图10及11分别显示用于对控制信道(例如，ACK信道)实施功率控制的过程及设备。图12及13分别显示用于对数据信道实施功率控制的过程及设备。图14显示终端及两个基站的方块图。
具体实施例方式本文所使用“实例性” 一词意指“用作实例、例子或例示”。在本文中，任何说明为 “实例性”的实施例或设计均未必解释为较其它实施例或设计为优选或有利。图1显示具有多个基站110及多个终端120的无线通信系统100。基站是与终端进行通信的站。基站还可称为接入点、节点B及/或某种其它网络实体并可含有接入点、 节点B及/或某种其它网络实体的一些或所有功能性。每一基站110提供特定地理区域 102的通信覆盖范围。依据使用术语“小区”的上下文，术语“小区”可指基站及/或其覆盖区域。为改善系统容量，可将基站覆盖区域划分为多个更小的区域，例如三个更小的区域104a、104b&l(Mc。每一更小的区域由相应的基地收发信机子系统(BTQ服务。依据使用术语“扇区”的上下文，术语“扇区”可指BTS及/或其覆盖区域。对于扇区化小区来说，所述小区的所有扇区的BTS通常共同位于所述小区的基站内。终端120通常散布于整个系统中，且每一终端均可固定还可移动。终端还可称为接入终端、移动台、用户设备及/或某种其它实体并可包含接入终端、移动台、用户设备及/ 或某种其它实体的一些或所有功能性。终端可以是无线装置、蜂窝式电话、个人数字助理 (PDA)、无线调制解调器、手持式装置等等。终端可在任何既定时刻在正向及/或反向链路上与零个、一个或多个基站进行通信。对于集中式架构来说，系统控制器130耦合到基站110并为这些基站提供协调及控制。系统控制器130可以是单个网络实体也可以是一批网络实体。对于分布式架构来说， 基站可视需要来相互进行通信。本文所说明的功率控制技术可用于具有扇区化小区的系统以及具有未经扇区化小区的系统。为清晰起见，下文针对具有扇区化小区的系统来说明所述技术。在以下说明中，术语“基站”与“扇区”可互换使用，且术语“终端”与“用户”也可互换使用。本文所说明功率控制技术还可用于各种无线通信系统及各种无线电技术，例如正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)等等。OFDMA及SC-FDMA将频带(例如，系统带宽)划分为多个正交副载波， 所述副载波还称为音调、频段等等。可用数据来调制每一副载波。一般来说，调制符号在频域中用OFDMA来发送而在时域中用SC-FDMA来发送。所述技术还可用于利用多种无线电技术的无线通信系统。为清晰起见，下文针对对数据信道利用OFDMA而对某些控制信道利用 CDMA的系统来说明所述技术。图2显示可在系统100中用于反向链路的实例性超帧结构200。将反向链路的传输时间线划分为超帧单位。每一超帧跨越固定或可配置的持续时间并包括M个帧，其中M >1。每一帧可携载业务数据及/或信令。正向链路的超帧结构可相同于或不同于反向链路的超帧结构。图2还显示用于一个划分为四个子频带的载波的CDMA控制段的实施例。在此实施例中，所述CDMA控制段携载某些类型的信令并在每第6个帧中在一个子频带上发送。CDMA 帧是在其中发送所述CDMA控制段的帧。将所述CDMA控制段映射到覆盖F个副载波并跨越 T个符号周期的时间-频率区，其中F及T可各自为任意整数值。一般来说，可以任何速率及在任何尺寸的时间-频率区中发送所述CDMA控制段。所述CDMA控制段可如图2所示在频率上跳跃，或可在频率上为静态。图2还显示用于数据信道的实例性跳频方案。数据信道是用于将数据从发射机发送到接收机的途径并还可称为业务信道、物理信道等等。如图2所示，每一数据信道可映射到在不同帧中在频率上跳跃的特定时间-频率块序列，以实现频率分集。在一个实施例中， 数据信道的跳频避开CDMA控制段。可为CDMA控制段分配副载波集合。可将与所述CDMA 控制段冲突的每一数据信道映射到分配给所述CDMA控制段的副载波集合。可界定各种控制信道且其在反向链路上携载各种类型的信令。反向链路控制信道可包括以下信道· ACK信道-为在正向链路上接收的数据包携载ACK，
· CQI信道-携载正向链路信号质量信息， 请求信道-携载对反向链路上的资源的请求， 导频信道-为反向链路携载宽频带导频，及 接入信道-携载用于接入系统的接入试探。还可在反向链路上发送不同及/或额外的控制信道。一般来说，可使用各种信道结构来发送业务数据及信令。在下文所说明的实施例中，在反向链路上，对携载业务数据的数据信道使用0FDMA，而对大多数控制信道使用 CDMA。在一个实施例中，CDMA控制段携载CQI信道、请求、导频及接入信道，而ACK信道与反向链路数据信道一起发送。还可以其它方式发送所述控制信道。图3显示在系统100中用于正向链路的实例性混合自动重传请求(H-ARQ)传输方案300。终端测量基站的正向链路的接收信号质量，产生信道质量指示(CQI)报告，将所述 CQI报告映射到码字，并在CQI信道(在图3中未显示)上传输所述码字。信号质量可由信噪比(SNR)、信号对噪声及干扰比(SINR)、载波对干扰比(C/I)、每一符号的能量对噪声比 (Es/No)等来量化。为清晰起见，在以下说明中用SNR来表示信号质量。基站从终端接收CQI码字并选择用于向终端进行数据传输的包格式(例如，数据速率、包大小等等)。然后，基站根据所选定的包格式处理(例如，编码及调制)数据包(包 A)并为所述包产生多个数据块。每一数据块可含有足以允许终端在有利的信道状态下对所述包进行正确解码的信息。所述多个数据块通常含有所述包的不同冗余信息并可每次发送一个块直到所述包结束为止。每一块传输还称作H-ARQ尝试。在第一块之后的每一块传输还称作重传。基站在帧η中传输包A的第一数据块(块Al)。终端接收并处理(例如，解调及解码)块Al，确定包A解码错误，并在帧η+3中在ACK信道上发送否定确认(NAK)。基站接收所述NAK并在帧η+6中传输包A的第二数据块(块k2~)。终端接收块A2，处理块Al及A2， 确定包A解码正确，并在帧n+9中发送ACK。基站接收所述ACK并结束包A的传输。基站处理下一数据包(包B)并以类似方式传输包B的数据块。图3显示用于传输数据块、CQI及ACK/NAK的特定实施例。在此实施例中，在每第 6个帧中发送业务数据，并还在每第6个帧中发送CQI报告，且如果包解码正确，那么发送 ACK。还可以其它方式发送所述数据及信令，例如以不同的速率、在块传输之间以不同的间隔、对ACK/NAK使用不同的延迟等等。举例来说，可每q个CDMA帧发送一个CQI报告，其中 q可以是任意正整数值。为清晰起见，图3显示NAK及ACK两者在ACK信道上的传输。对于基于ACK的方案来说，如果包解码正确那么发送ACK，且不发送NAK，而将不存在ACK认作NAK。对于基于 NAK的方案来说，如果包解码错误那么发送NAK，且不发送ACK。为清晰起见，以下说明假设使用基于ACK的方案，且针对解码正确的包仅发送ACK。所述数据信道使用OFDMA来发送且在频率上相互正交。一般来说，在接收基站处所述数据信道相互间的干扰极小，且在在这些数据信道上传输的用户之间几乎不存在扇区内干扰。因此，可潜在地以较高的功率谱密度(PSD)接收位置更靠近基站的用户(或“内部” 用户)而几乎不影响同一扇区中的其它用户，因为其数据信道相互正交且不存在“近-远” 效应。所述内部用户还可对其它扇区中的用户产生较小影响，因为通往相邻基站的路径损耗较高。反向链路功率控制的目标是在复杂性、开销及稳定性约束下使数据容量升到最大。在一个方面中，对参考信道实施闭环功率控制，且对其它数据及控制信道的功率控制参考所述参考信道。所述参考信道可以是任何以足以允许可靠地调整所述参考信道的传输功率的速率来发送的信道。在下文说明的实施例中，所述参考信道是CQI信道，其具有如图3所示的相对恒定的低数据速率。1.对CQI信道的功率控制将要在既定帧η中在CQI信道上发送的CQI报告或信令可以是含有L个位的小字， 其中一般来说，L彡1，且例如L= 10。可将此字映射到码本中力个可能码字中的一者。然后，在帧η中在CQI信道上发送所述码字。可针对每一 CQI报告发送相同数量的位(例如， L个位)。在此情形下，可针对每一 CQI报告使用同一码本。另一选择为，可针对不同的CQI 报告发送不同数量的位，并可依据正发送的位数量而使用不同的码本。可基于块码方案或某种其它映射方案来产生既定码本中的码字。在一个实施例中，所述力个可能码字对应于长度为力的力个沃尔什码。基站接收在CQI信道上发送的码字。基站对每一所接收码字实施互补解码以获得经解码的字，所述经解码的字是最有可能被视为已针对所接收码字发送的字。可以各种方式实施解码。在一个实施例中，基站计算所接收码字与码本中所述沪个可能的有效码字中的每一者之间的欧几里德(Euclidean)距离。可将与所接收码字具有最短欧几里德距离的有效码字视为所传输的码字。可提供对应于此有效码字的字作为经解码的字。(例如)由于字的大小较小，因此可不对CQI信道使用错误检测码。在此情形下， 不存在直接的途径来确定对既定所接收码字的解码是正确还是错误及所述经解码的字的确为所传输的字。可界定度量并将其用作对解码结果的可信度的指示。在一个实施例中， 将所述度量界定为M(n)=-^- ’方程式(1)其中Cl1 (η)是在帧η中接收的码字与最近有效码字之间的欧几里德距离，d2(n)是在帧η中接收的码字与下一最近有效码字之间的欧几里德距离，且M(η)是在帧η中接收的码字的度量。如果所接收码字比下一最近有效码字更靠近最近的有效码字，那么度量Μ(η)是较小的值且经解码的字是正确的可信度较高。相反地，如果所接收码字到最近有效码字的距离大致等于到下一最近有效码字的距离，那么度量Μ(η)接近1，且经解码的字是正确的可信度较低。方程式(1)中的度量可用于擦除检测，其确定对既定所接收码字的解码是正确还是错误。其它度量也可用于擦除检测。一般来说，可基于任何可靠性函数f(r，C)来界定度量，其中r是所接收码字且C是所有可能码字的码本。函数f(r，C)应指示所接收码字的质量/可靠性且应具有适当特性，例如具有检测可靠性的单调特性。基站可实施擦除检测以确定对所接收码字的解码结果是否满足所需水平的可信度。基站可计算所接收码字的度量，将所述度量与擦除阈值相比较，并按下式宣布所接收码字“被擦除”或“未被擦除”如果M(n) <THCTa■，那么宣布未被擦除码字，方程式O)
如果M(n)彡THerasure，那么宣布被擦除码字，其中THwasure是用于擦除检测的阈值。一般来说，所述擦除检测相依于如何界定所述度量且对于其它度量来说可不同于方程式O)。宣布所接收码字为被擦除码字的概率称为擦除率。擦除率相依于各种因素，例如用于擦除检测的阈值及所接收码字的所接收SNR。对于既定的所接收SNR，较低的擦除阈值会增加所接收码字被宣布为被擦除码字的可能性，且反之亦然。对于既定的擦除阈值，较低的所接收SNR增加所接收码字被宣布为被擦除码字的可能性，且反之亦然。可以各种方式调整CQI信道的传输功率。在称作“增大-减小” PC方案的实施例中，基站测量CQI信道的所接收SNR并发送PC位或PC命令来引导终端调整CQI信道的传输功率。在称作“基于擦除”的PC方案的另一实施例中，基站发送指示基站处的擦除检测结果的CQI擦除指示(CEI)位或擦除指示。终端基于所述CEI位来调整CQI信道的传输功率。对于所述两种PC方案，可调整CQI信道的传输功率使得CQI信道可实现所需水平的性能，其可由目标擦除率及/或一些其它量度来量化。图4显示对CQI信道实施增大-减小PC方案的功率控制机构400的实施例。功率控制机构400包括内环路410、外环路412及第三环路414。内环路410在基站IlOx与终端120x之间操作。外环路412及第三环路414由基站IlOx维持。基站IlOx可以是图 1中基站110中的任一者，且终端120X可以是图1中终端120中的任一者。内环路410调整CQI信道的传输功率以将CQI信道的所接收SNR保持为目标SNR 或保持在目标SNR附近。对于内环路410来说，基站IlOx处的SNR估计器420估计CQI信道的所接收SNR并将所接收SNR提供到PC位发生器422。PC位发生器422还接收CQI信道的目标SNR，将所接收SNR与目标SNR相比较，并基于比较结果产生PC位。每一 PC位可以是⑴用以引导增加CQI信道的传输功率的UP(增大)命令或⑵用以引导减少传输功率的DOWN(减小)命令。基站IlOx在正向链路(云状部分452)上将所述PC位传输到终端 120x。在终端120x处，PC位处理器460接收由基站IlOx发送的PC位并对每一所接收功率控制位做出决策。如果所接收PC位被视为UP命令，那么PC决策可以是UP决策，或者如果所接收PC位被视为DOWN命令，那么PC决策可以是DOWN决策。单元462可基于来自处理器460的PC决策按下式来调整CQI信道的传输功率
Pcqi(")+ APcqj 针对 UP 决策，Pcq丨(《 + 1)=彳方程式(3)其中Pajl(Ii)是CQI信道在更新间隔η中的传输功率，且Δ Pcqi是CQI信道的传输功率的步长。以分贝(dB)为单位给出传输功率Pajl(η)及步长APeQI。在方程式(3)所示的实施例中，将传输功率增加或减少相同的步长(例如，0. 5dB、1. OdB或某个其它值)，所述步长可经选择以为CQI信道提供良好的性能。在另一实施例中，通过不同的增大步长及减小步长来调整传输功率。如果所接收PC位被视为过于不可靠，那么还可将传输功率Pajl (η)保持在相同电平。传输(TX)数据处理器/调制器464产生CQI码字并经由反向链路(云状部分450)在CQI信道上以传输功率Paa(Ii)将这些码字传输到基站ΙΙΟχ。
外环路412基于所接收码字来调整目标SNR，使得CQI信道实现目标擦除率。在基站IlOx处，度量计算单元424为在CQI信道上接收的每一码字计算(例如，如方程式(1) 所示)度量M(n)。擦除检测器4 基于度量M(η)及擦除阈值为每一所接收码字实施擦除检测(例如，如方程式(2)所示)。目标SNR调整单元4 实现每一所接收码字的状态(被擦除或未被擦除)且可按下式调整CQI信道的目标SNR
权利要求
1.一种设备，其包含至少一个处理器，其经配置以确定参考传输功率电平，检测在控制信道上发送的信令中有无错误，并基于所述参考传输功率电平及所述控制信道上的所述检测到的错误来调整所述控制信道的传输功率；及存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以隐含地检测所述控制信道上发送的所述信令中有无所述错误而不接收指示所述错误的反馈。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述信令包含确认(ACK)，且其中所述至少一个处理器经配置以在数据信道上接收数据包、在所述控制信道上发送对在所述数据信道上接收的所述数据包的ACK并基于在所述数据信道上接收的所述数据包来检测在所述控制信道上发送的所述ACK中有无错误。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以如果在所述控制信道上发送ACK且在所述数据信道上接收到数据包的重传，那么宣布ACK错误。
5.一种方法，其包含确定参考传输功率电平；检测在控制信道上发送的信令中有无错误；及基于所述参考传输功率电平及所述控制信道上的所述检测到的错误来调整所述控制信道的传输功率。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述检测在所述控制信道上发送的所述信令中有无错误包含在数据信道上接收数据包，在所述控制信道上发送对在所述数据信道上接收的所述数据包的ACK，及基于在所述数据信道上接收的所述数据包来检测在所述控制信道上发送的所述ACK 中有无错误。
7.一种设备，其包含用于确定参考传输功率电平的装置；用于检测在控制信道上发送的信令中有无错误的装置；及用于基于所述参考传输功率电平及所述控制信道上的所述检测到的错误来调整所述控制信道的传输功率的装置。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述用于检测在所述控制信道上发送的所述信令中有无错误的装置包含用于在数据信道上接收数据包的装置，用于在所述控制信道上发送对在所述数据信道上接收的所述数据包的ACK的装置，及用于基于在所述数据信道上接收的所述数据包来检测在所述控制信道上发送的所述 ACK中有无错误的装置。
9.一种处理器可读媒体，其上包括可由一个或一个以上处理器利用的指令，所述指令包含用于确定参考传输功率电平的指令；用于检测在控制信道上发送的信令中有无错误的指令；及用于基于所述参考传输功率电平及所述控制信道上的所述检测到的错误来调整所述控制信道的传输功率的指令。
全文摘要
本发明涉及正交频分多址(OFDMA)系统的反向链路功率控制。本发明描述用于对使用多种无线电技术发送的多个信道实施功率控制的技术。调整使用第一无线电技术(例如，CDMA)发送的参考信道的传输功率，以实现所述参考信道的目标性能水平(例如，目标擦除率)。基于所述参考信道的传输功率来调整使用第二无线电技术(例如，OFDMA)发送的数据信道的传输功率。在一种功率控制方案中，基于所述参考信道的传输功率来确定参考功率谱密度(PSD)电平。基于干扰估计值来调整所述数据信道的传输PSD增量。基于所述参考PSD电平及所述传输PSD增量来确定所述数据信道的传输PSD。然后，设定所述数据信道的传输功率以实现所述数据信道的所述传输PSD。
文档编号H04W52/24GK102325364SQ20111033035
公开日2012年1月18日 申请日期2006年8月22日 优先权日2005年8月22日
发明者阿莫德·卡恩德卡尔 申请人:高通股份有限公司