专利名称：码分多址移动通信系统的前向功率控制方法
技术领域：
本发明涉及一种在移动通信系统中实现前向功率控制的方法，更确切地说是涉及一种在码分多址(CDMA)移动通信系统中基于连续误帧测量报告的前向功率控制的方法。可降低前向发射功率、减小前向干扰并提高系统的前向容量。
图1中所示是一个CDMA移动通信系统的基本结构，包括至少一个基站110和一个移动台100，和包括由基站110到移动台100的码分多址前向链路和由移动台100到基站110的码分多址反向链路。基站包括有增益放大器，用于对前向链路上将要发射的射频信号进行必要的功率增益，且其功率增益值可控。
在CDMA系统中，满足用户对服务质量的要求和尽可能提高系统容量是十分重要的两个技术问题，且主要由功率控制保证，包括反向链路功率控制(可简称反向功控)和前向链路功率控制(可简称前向功控)。
反向链路功率控制是指移动台在基站辅助下，通过合理调整反向发射功率，使得各个移动台能以符合质量要求的最小发射功率发射，且各个移动台在经过传输链路损耗和各种衰落后到达归属小区基站时的功率值尽量相等，从而减小前向干扰、提高前向容量。
前向链路功率控制是指基站在移动台(手机)辅助下，通过合理调整前向发射功率，使得移动台接收到的前向功率能在满足服务质量要求的前提下达到最小，从而减小前向干扰、提高前向容量。随着第三代(3G)移动通信系统中前向业务的大幅度增加，前向链路功率控制已经成为3G中最重要的内容之一。
前向功率控制的目标是合理调整前向发射功率以保证用户要求的业务质量要求，同时在满足该要求的前提下，还能有效地降低前向发射功率，以减小多基站、多信道对用户业务信道的软噪声干扰。在前向链路功率控制期间，对于一个在小区边缘的移动台，基站必须以一个较大的功率在该基站到该移动台的业务信道上进行信号传输，才能保证该移动台所要求的服务质量水平，否则即会产生所谓的“死角现象”。另一方面，该基站到该移动台的信号功率又成为其它移动台接收信号的干扰信号，为了保证其它移动台的服务质量要求和保证一定的系统容量，基站又应该以尽量小的功率发射来实现到该移动台的信号传输。因此说有效的功率控制成为提高系统容量的关键技术。
已有的前向功率控制方案一般采用较简单的控制方式，如简单的基于测量报告的方法。在该方法中，移动台测量来自基站的经过解调后的前向链路帧质量并记录该测量结果，在选择门限方式时，如果误帧达到一个门限，或在选择周期方式时，如果测量达到一个周期门限，则移动台通过反向链路向基站反馈报告测量统计结果，供基站根据该测量报告调整其前向链路增益放大器的功率增益值。
其调整方法是在门限方式下，只要基站接收到测量报告，就作增大前向链路功率增益的处理，反之，只要基站未接收到测量报告，就作连续降低前向链路功率增益的处理；而在周期方式下，如果测量报告显示帧质量较差，则基站就作增大前向链路功率增益的处理，如果测量报告显示帧质量较好，则基站就作减小前向链路功率增益的处理。
由前述分析可知，在当前的CDMA系统中，一般的前向链路功率控制方法是根据解码后的前向链路帧质量状况对当前的前向链路进行功率控制的。但移动台检验前向信道帧质量并上报测量报告的过程一般较慢，而且在选择门限值(包括误帧门限与周期门限)时存在矛盾，因为如果门限选大，则控制延时也大，使服务质量难以满足；如果门限选小，则会因偶然因素造成的误帧导致前向功率大幅度上升，减小了前向容量。
本发明的目的是设计一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，可减小由于偶然因素造成的功率浪费，既能对业务质量变化快速响应、又能较准确地对业务质量进行估计。
实现本发明目的的技术方案是这样的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于是一种基于连续误帧测量报告的前向功率控制方法，包括A.移动台对接收的来自基站的前向链路信号进行数据信息处理恢复前向帧，并对该前向帧进行帧质量检查；B.移动台在发现有N个连续的坏帧时，通过反向链路向基站反馈发送帧质量测量报告，N是正整数；C.同时，移动台停止对随后的M个前向帧的测量，并在M帧后重复执行步骤A至C，M是正整数；D.基站对接收的来自移动台的反向链路信号进行数据信息处理，并从恢复的反向帧中提取帧质量测量报告；E.基站根据该帧质量测量报告对当前的前向链路发射功率作增大或减小的调整。
所述的帧质量测量报告包括当前所测量的总帧数、所测量的环帧数及所测量的连续误帧总数，分别记录在总帧数计数器、环帧数计数器及连续误帧数计数器中。
所述的步骤A中，还包括用连续误帧数计数器对连续检查出的误帧进行计数，和在连续误帧数小于N时，当接收到一个好帧时对该连续误帧数计数器进行减1操作。
所述的步骤B中，还包括同时对帧质量测量报告的总帧数计数器、环帧数计数器及连续误帧数计数器进行清零操作。
所述的步骤E中，调整前向链路发射功率进一步包括a.根据帧质量测量报告中的测量总帧数N_T与坏帧数N_B，计算功率放大器增益调整量P，P＝N_B/N_T；
b.根据预定的目标误帧率FER和根据功率放大器增益值调整单位量DG_union，计算功率放大器增益调整量的增量DG_up与减量DG_down，使DG_up＝DG_union，DG_down＝(DG_union)-FER×FER/P＝(DG_up)-FER×FER/P；c.在基站接收到帧质量测量报告后将当前的功率放大器增益值G调整为G＝G×DG_up，在基站没有接收到帧质量测量报告时将当前的功率放大器增益值G调整为G＝G×DG_down。
所述的功率放大器增益值调整单位量DG_union的初始值是功率放大器初始增益值的105％-110％。
所述的功率放大器增益调整量P及所述的DG_down＝(DG_union)-FER×FER/P＝(DG_up)-FER×FER/P；中的(DG_up)-FER×FER是预先保存在一个数值表中，经查表并利用线性差值法计算(DG_up)-FER×FER/P。
所述的步骤A至C是由移动台端的基带子系统、帧质量检测单元和功率控制子系统循环执行的，进一步包括a.由基带子系统对前向链路信号进行基带处理，将恢复出的前向帧送往帧质量检测单元；b.由帧质量检测单元检查前向帧的质量，形成测量报告并向功率控制子系统发送；c.功率控制子系统每接收一次来自帧质量检测单元的测量报告，就将内部的总帧数计数器加1；在发现该测量报告中报告有误帧时，则同时将内部的坏帧数计数器加1，并同时将内部的连续误帧数计数器加1；在发现该测量报告中报告没有误帧，则检查连续误帧数计数器，在连续误帧数计数器不为零时，将其减1，在连续误帧数计数器为零时，则保持连续误帧数计数器不变；d.在功率控制子系统检查连续误帧数计数器的计数值为N时，则统计总帧数计数器、坏帧数计数器和连续误帧数计数器的值，将含有当前总帧数、坏帧数和连续误帧数的测量报告，发往基带子系统，同时将总帧数计数器、坏帧数计数器和连续误帧数计数器清零，并在停止接收随后M帧的帧质量测量后重新开始帧质量测量。
所述的步骤D和E是由基站端的反向信息处理子系统、功率控制子系统和功率放大器顺序执行的，进一步包括a.由反向信息处理子系统从恢复的反向帧中提取测量报告，并送往功率控制子系统；b.由功率控制子系统根据测量报告内容决定功率增益调整值DG_up或DG_down，并下达给功率放大器；c.功率放大器将原来的功率放大器的放大倍数乘以该功率增益调整值DG_up或DG_down，得到一个新的功率放大器放大倍数。
所述的决定功率增益调整值DG_up或DG_down进一步包括在接收到测量报告时，将功率增益调整值设为一固定值DG_up，从测量报告中获得总帧数N_T，坏帧数N_B，计算P＝N_B/N_T，并根据预定的目标误帧率FER，设置DG_down＝(U_up)-FER×FER/P，在没有接收到测量报告时，将功率增益调整值设为DG_down.
所述的功率增益调整值DG_up的取值是参照长期测量的前向功率的方差得出的，取为功率放大器初始增益值的105％～110％。
所述的(DG_up)-FER×FER以及一组间隔值固定的P，保存在所述的功率控制子系统中，经查表获得并利用线性差值来计算DG_down＝(DG_up)-FER×FER/P。
所述的连续误帧数N为2-4，所述的停止测量的帧数M为4。
本发明的一种在CDMA系统中实现前向功率控制的方法，其中CDMA系统包括一个基站系统，一个移动台系统，还包括由基站到移动台的前向链路，以及由移动台到基站的反向链路。
本发明的码分多址移动通信系统的前向功率控制方法是利用移动台对连续误帧的检测并向基站上报帧质量测量报告而实现的，基站接收来自移动台反向链路的反馈信号，经过必要的数据信息处理后，恢复反向帧，并提取其中的帧质量测量报告，基站根据该帧质量测量报告决定前向链路发射功率的大小。在移动台对连续误帧计数时，为了避免偶然一个好帧的影响，对于连续接收误帧(小于N)后又接收到一个好帧时，则对连续误帧计数器进行减1操作，而不是作清零操作，以提高对连续误帧接收的灵敏度。
本发明的码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，是一种根据帧质量测量报告进行前向功率控制的方法，包括利用连续误帧作为信道质量判别标准；以预定的连续误帧数作为帧质量测量报告触发门限；根据误帧和好帧个数动态地调整功率放大器增益；和可变幅度地调整功率放大器增益。有益于降低前向发射功率、减小前向干扰和提高前向容量。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的方法。
图1是码分多址移动通信系统的基本结构示意框图。
图2是移动台端采用本发明方法时的处理过程示意框图。
图3是图2中功率控制子系统的结构框图。
图4是基站端采用本发明方法时的处理过程示意框图。
图1说明前已述及，不再赘述。
参见图2，图中示出移动台端采用本发明方法时的处理过程。移动台100端基本包括天线子系统101、复用单元102、基带子系统103、帧质量检测单元104、功率控制子系统105和业务子系统106。
其中，移动台端的功率控制子系统105包括有三个计数器，如图3中所示，分别为总帧数计数器107、坏帧数计数器108和连续误帧数计数器109。
移动台100端的前向功率控制流程为步骤1，移动台100接收来自基站110(参见图4)的前向链路信号，并通过天线子系统101送往复用单元102；
步骤2，复用单元102在前向频点上分离出前向链路信号，并送往基带子系统103；步骤3，基带子系统103对前向链路信号进行必要的基带处理，恢复出前向帧，并送往帧质量检测单元104；步骤4，帧质量检测单元104检查前向帧的质量，形成测量报告并向功率控制子系统105发送；步骤5，功率控制子系统105每接收一次来自帧质量检测单元104的测量报告，就将内部的总帧数计数器107加1；如果发现该测量报告中报告有误帧，则同时将坏帧数计数器108加1，并同时将连续误帧数计数器加1；如果发现该测量报告中没有误帧报告，则检查连续误帧数计数器109，如果连续误帧数计数器109不为零，则将其减1，如果连续误帧数计数器109已经为零，则保持连续误帧数计数器109不变；步骤6，功率控制子系统105检查连续误帧数计数器109，如果连续误帧数计数器计数值为N(N为预定的允许连续误帧数，可以选择2-4)，则统计各个计数器包括总帧数计数器107、坏帧数计数器108和连续误帧数计数器109的值，获得当前的总帧数、坏帧数和连续误帧数，并生成含有以上各统计值的测量报告，发往基带子系统103，同时将各个计数器107、108和109清零，并停止接收随后M(如4)帧的帧质量测量结果，即在M帧后再重新开始接收帧质量测量结果；步骤7，基带子系统103对测量报告进行必要的基带和射频处理后，将所获得的射频信号送往复用单元102；步骤8，复用单元102将射频信号(即来自反向发送处理子系统的射频信号)，在反向频点上送往天线子系统101进行发射。
参见图4，图中示出基站端采用本发明方法时的处理过程。基站110端基本包括天线子系统111、复用单元112、功率放大器113、功率控制子系统114、反向信息处理子系统115、前向基带子系统116和一个业务子系统117。其中的功率控制子系统114中保存有一个数值表用于差值计算。
基站110端的前向功率控制流程为步骤9，基站的天线子系统111在反向频点上接收来自移动台100反馈的反向链路信号，并将信号送往复用单元112；步骤10，复用单元112将接收到的反向信号送往反向信息处理子系统115，进行必要的前端放大、基带处理和反向帧恢复；步骤11，反向信息处理子系统115从反向帧中提取测量报告，并送往功率控制子系统114；步骤12，功率控制子系统114根据测量报告内容决定功率增益调整值，并下达给功率放大器113，其中决定功率增益调整值的方法是在接收到测量报告时，将功率增益调整值设为一固定值DG_up，也即功率放大器增益值调整单位量DG_union，该固定值的取值可参照长期测量的前向功率的方差，一般可取为功率放大器初始增益值的105％～110％，从测量报告中获得总帧数N_T，坏帧数N_B，计算功率放大器增益调整量P＝N_B/N_T，并根据预定的目标误帧率FER，设置DG_down＝(DG_up)-FER×FER/P，其中计算过程利用功率控制子系统114中保存的数值表T1进行差值计算以减少计算量，该数值表T1中保存的是(DG_up)-FER×FER以及P＝0.5％至4.55％(近似为5％)的间隔为0.05的十个值，在计算中，对于具体的P可以查表并利用线性差值来计算具体的DG_down；本步骤中，在没有接收到测量报告时，将功率增益调整值设为DG_down；步骤13，功率放大器113接收到功率增益调整值U_up或U_down后，将原来的功率放大器的放大倍数乘以该功率增益调整值，G＝G×DG_up，G＝G×DG_down，得到一个新的功率放大器放大倍数，并以此放大倍数对来自业务子系统117的经过前向基带子系统116处理的前向射频信号进行功率放大；
步骤14，经过功率放大器113放大处理后的射频信号在前向频点上送往复用单元112；步骤15，复用单元112对来自功率放大器113的射频信号进行分离并送往天线子系统111进行发射。
本发明的方法是基于连续误帧测量报告的在码分多址系统中实现前向功率控制的方法，利用现有的CDMA系统所提供的测试参量，经试验表明其切实可行，能达到降低前向发射功率、减小前向干扰和提高前向容量的目的。
权利要求
1.一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于是一种基于连续误帧测量报告的前向功率控制方法，包括A.移动台对接收的来自基站的前向链路信号进行数据信息处理恢复前向帧，并对该前向帧进行帧质量检查；B.移动台在发现有N个连续的坏帧时，通过反向链路向基站反馈发送帧质量测量报告，N是正整数；C.同时，移动台停止对随后的M个前向帧的测量，并在M帧后重复执行步骤A至C，M是正整数；D.基站对接收的来自移动台的反向链路信号进行数据信息处理，并从恢复的反向帧中提取帧质量测量报告；E.基站根据该帧质量测量报告对当前的前向链路发射功率作增大或减小的调整。
2.根据权利要求1所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的帧质量测量报告包括当前所测量的总帧数、所测量的环帧数及所测量的连续误帧总数，分别记录在总帧数计数器、环帧数计数器及连续误帧数计数器中。
3.根据权利要求1或2所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的步骤A中，还包括用连续误帧数计数器对连续检查出的误帧进行计数，和在连续误帧数小于N时，当接收到一个好帧时对该连续误帧数计数器进行减1操作。
4.根据权利要求1或2所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的步骤B中，还包括同时对帧质量测量报告的总帧数计数器、环帧数计数器及连续误帧数计数器进行清零操作。
5.根据权利要求1所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的步骤E中，调整前向链路发射功率进一步包括a.根据帧质量测量报告中的测量总帧数N_T与坏帧数N_B，计算功率放大器增益调整量P，P＝N_B/N_T；b.根据预定的目标误帧率FER和根据功率放大器增益值调整单位量DG_union，计算功率放大器增益调整量的增量DG_up与减量DG_down，使DG_up＝DG_union，DG_down＝(DG_union)-FER×FER/P＝(DG_up)-FER×FER/P；c.在基站接收到帧质量测量报告后将当前的功率放大器增益值G调整为G＝G×DG_up，在基站没有接收到帧质量测量报告时将当前的功率放大器增益值G调整为G＝G×DG_down。
6.根据权利要求5所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的功率放大器增益值调整单位量DG_union的初始值是功率放大器初始增益值的105％-110％。
7.根据权利要求5所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的功率放大器增益调整量P及所述的DG_down＝(DG_union)-FER×FER＝(DG_up)-FER×FER/P；中的(DG_up)-FER×FER是预先保存在一个数值表中，经查表并利用线性差值法计算(DG_up)-FER×FER/P。
8.根据权利要求1所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的步骤A至C是由移动台端的基带子系统、帧质量检测单元和功率控制子系统循环执行的，进一步包括a.由基带子系统对前向链路信号进行基带处理，将恢复出的前向帧送往帧质量检测单元；b.由帧质量检测单元检查前向帧的质量，形成测量报告并向功率控制子系统发送；c.功率控制子系统每接收一次来自帧质量检测单元的测量报告，就将内部的总帧数计数器加1；在发现该测量报告中报告有误帧时，则同时将内部的坏帧数计数器加1，并同时将内部的连续误帧数计数器加1；在发现该测量报告中报告没有误帧，则检查连续误帧数计数器，在连续误帧数计数器不为零时，将其减1，在连续误帧数计数器为零时，则保持连续误帧数计数器不变；d.在功率控制子系统检查连续误帧数计数器的计数值为N时，则统计总帧数计数器、坏帧数计数器和连续误帧数计数器的值，将含有当前总帧数、坏帧数和连续误帧数的测量报告，发往基带子系统，同时将总帧数计数器、坏帧数计数器和连续误帧数计数器清零，并在停止接收随后M帧的帧质量测量后重新开始帧质量测量。
9.根据权利要求1所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的步骤D和E是由基站端的反向信息处理子系统、功率控制子系统和功率放大器顺序执行的，进一步包括a.由反向信息处理子系统从恢复的反向帧中提取测量报告，并送往功率控制子系统；b.由功率控制子系统根据测量报告内容决定功率增益调整值U_up或U_down，并下达给功率放大器；c.功率放大器将原来的功率放大器的放大倍数乘以该功率增益调整值U_up或U_down，得到一个新的功率放大器放大倍数。
10.根据权利要求9所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的决定功率增益调整值U_up或U_down进一步包括在接收到测量报告时，将功率增益调整值设为一固定值U_up；从测量报告中获得总帧数N_T，坏帧数N_B，计算P＝N_B/N_T，并根据预定的目标误帧率FER，设置U_down＝(U_up)-FER×FER/P；在没有接收到测量报告时，将功率增益调整值设为U_down。
11.根据权利要求10所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的功率增益调整值U_up的取值是参照长期测量的前向功率的方差得出的，取为功率放大器初始增益值的105％～110％。
12.根据权利要求10所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的(U_up)-FER×FER以及一组间隔值固定的P，保存在所述的功率控制子系统中，经查表获得并利用线性差值来计算U_down＝(U_up)-FER× FER/P
13.根据权利要求1所述的一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法，其特征在于所述的连续误帧数N为2-4，所述的停止测量的帧数M为4。
全文摘要
本发明涉及一种码分多址移动通信系统的前向功率控制方法,是基于连续误帧测量报告进行的。包括:移动台对恢复的前向帧进行帧质量检查,在发现有N个连续的坏帧时,通过反向链路向基站反馈发送帧质量测量报告,同时在停止对随后的M个前向帧的测量后开始下一轮测量;基站从恢复的反向帧中提取帧质量测量报告,并据此获得功率放大器的增益值调整量,将原放大倍数乘以该功率增益值调整量得到新的功率放大器的放大倍数,以调整当前的前向链路发射功率。
文档编号H04J13/02GK1379560SQ0111641
公开日2002年11月13日 申请日期2001年4月11日 优先权日2001年4月11日
发明者孙波, 吕玲, 嵇家刚, 吴勇, 陈巍 申请人:华为技术有限公司