CN101068121B - 一种外环功率控制中信干比目标值的调整方法和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及移动通信系统的功率控制技术,特别涉及一种外环功率控制中信干比目标值的调整方法和装置。
背景技术
无线蜂窝网络为每个用户提供的服务需要满足一定的业务质量要求,然而业务质量主要由每个用户接收信号的SIR(Signal-to-Inference Ratio,信号干扰比)决定。因此,无线蜂窝网络对无线资源的分配,特别是对每个用户链路的功率分配就更加重要。对于CDMA蜂窝系统,同一小区内所有用户使用相同的频段和时隙,用户之间仅靠扩频码的正交特性(或准正交特性)相互隔离。然而由于无线信道的多径、延时等原因使得各个用户信号间的互相关特性不理想,其它用户的信号对当前用户信号产生干扰,这类干扰被称为多址干扰。这样,当小区中用户个数增加或者其它用户功率提升时都会增加对当前用户的干扰,导致当前用户的接收信号SIR下降,当这类干扰大到一定程度时,当前用户就不能正常通信了,因此CDMA系统是一个严重的干扰受限系统,干扰的大小直接影响到系统容量。解决这个问题主要有两个办法:多用户检测技术和功率控制技术。多用户检测技术充分考虑用户间存在的多址干扰,通过在接收端重构这些干扰,然后消除它的影响,提高性能,但算法过于复杂。功率控制技术简单实用,被认为是CDMA系统的关键技术之一。功率控制技术调整每个用户的发射功率,以补偿信道衰落并抵消远近效应,使各个用户维持在能保持正常通信的最低标准上,这样就能最大地减少对其他用户的干扰,从而提高系统容量。
常见的CDMA功率控制技术可分为开环功率控制和闭环功率控制。开环功率控制一般用于确定用户的初始发射功率或用户接收功率突变时的发射功率调节,其基本工作原理是根据用户接收功率与发射功率之积为常数的原则,先行测量接收功率的大小,并由此确定发射功率的大小。开环功率控制主要用来克服阴影和路径损耗。开环功率控制未考虑到上、下行信道电波功率的不对称性,因而其精确性难以得到保证。
如图1所示为CDMA系统中闭环功率控制基本框架图,闭环功率控制又分为内环功率控制和外环功率控制(OLPC:Outer Loop Power Control),其中:UE(User Equipment,用户设备)和NodeB之间的功率控制部分叫内环功率控制,NodeB和RNC(Radio Network Controller,无线网络控制器)之间的功率控制部分、或RNC和UE之间的功率控制部分叫外环功率控制。在外环功率控制中,RNC通常根据接收信号的误块率(BLER:Block Error Rate)来调整内环功率控制的信干比目标值SIRtar,并将SIRtar发送给NodeB。在内环功率控制中,NodeB通过对比信干比SIR的测量估计值与信干比目标值SIRtar,确定功率控制比特信息,然后通过信道把功率控制比特信息传送到发射端UE,UE根据功率控制比特信息调节发射功率的大小。SIRtar就是能够正确解调有用信号所需的信干比,在不同的多径环境(移动台的移动速度以及多径的数目等)下,SIRtar值是不同的。通过闭环控制,可以使系统能够在各种多径环境始终用最小的功率来满足业务质量的要求,并使每个移动台信号达到基站时具有相同的功率。
现有外环功率控制中,基于BLER的快升慢降SIRtar调整方案的原理如下所示:
其中,ΔSIRtar表示一个外环功率控制周期中SIRtar的调整步长,BLERmeas表示业务的当前外环功率控制周期中测量的实际BLER,BLERtar表示该业务的BLER目标值,SIRStepUp表示设定调整步长。
根据快升慢降的调整原理,通常情况下,当一个业务的BLERmeas低于BLERtar时,则在当前外环功率控制周期中按ΔSIRtar调低SIRtar值,当业务的BLERmeas高于BLERtar时,则在当前外环功率控制周期中按ΔSIRtar调高SIRtar值。外环功率控制周期一般为发射时间间隔TTI(10ms、20ms、40ms、80ms)的量级、即10-100Hz。
以BLERtar=1%、外环功率控制周期为1个TTI为例,说明现有的快升慢降SIRtar调整原理,在每一个TTI中:
如果该TTI传输的数据块为正确块,则业务的BLERmeas为0,即在当前外环功率控制周期中将SIRtar值下调步长为相邻上一次上调步长UpStep的九十九分之一,需要经过九十九次调整才可以将SIRtar值下调回一个上调步长,导致发射移动台发射功率下降缓慢,增大了功率损耗。
一般来说,外环功率控制周期为2个、3个或者更多TTI,调整原理基本相同,由于BLERtar值很小,因此一般只有在一个外环功率控制周期中接收的每一个数据块都为正确块使才下调SIRtar值,所以在BLERtar=1%时,每一个外环功率控制周期中的下调步长都是上调步长会根据实际误块率有所变化。
可见,现有技术中的SIRtar值的调整方法中,都存在因为SIRtar值下调速度很慢而导致的移动台发射功率下降缓慢的问题,从而增大了功率消耗。
发明内容
本发明实施例提供一种信干比目标值的调整方法和装置,以降低功率消耗。
一种外环功率控制中信干比目标值的调整方法,包括:
判断各外环功率控制周期中,业务的数据块误块率和目标误块率之间的关系;
在业务的数据块误块率连续低于目标误块率的各外环控制周期中下调信干比目标值,其中:
在开始的n个外环功率控制周期中至少下调一次信干比目标值,其中n个周期中的下调步长之和小于前一个实际上调步长(UpStep),并且每一次信干比目标值下调步长大于平均下调步长(DnStep),其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas1为首个低于BLERtar的实际误块率,SIRStepUp为设定调整步长,n大于等于1;
在所述开始的n个外环功率控制周期之后,并在下调步长之和除以DnStep个外环功率控制周期之前,维持调整后的信干比目标值不变;
在超过所述下调步长之和除以DnStep个外环控制周期之后继续下调信干比目标值,每一个外环控制周期中的信干比目标值下调步长为DnStep。
进一步,在每一次开始下调信干比目标值之前的外环控制周期中,根据业务的数据块误块率高于或等于所述目标误块率上调信干比目标值,上调步长为:其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas2为超过BLERtar的实际误块率,SIRStepUp为设定调整步长。
一种外环功率控制中信干比目标值调整装置,包括:
判断模块,用于判断各外环功率控制周期中,业务的数据块误块率和目标误块率之间的关系,并输出判断结果;
下调模块,用于根据所述判断模块输出的判断结果,在业务的数据块误块率连续低于目标误块率的各外环控制周期中下调信干比目标值,其中:在开始的n个外环功率控制周期中,至少下调一次信干比目标值,其中:开始的n个外环功率控制周期中的下调步长之和小于前一个实际上调步长UpStep,并且每一次信干比目标值下调步长大于平均下调步长(DnStep),其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas1为首个低于BLERtar的实际误块率,SIRStepUp为设定调整步长,n大于等于1;在所述开始的n个外环功率控制周期之后,并在下调步长之和除以DnStep个外环功率控制周期之前,维持调整后的信干比目标值不变,并在超过所述下调步长之和除以DnStep个外环控制周期之后继续下调信干比目标值,每一个外环控制周期中的信干比目标值下调步长为DnStep。
进一步,还包括上调模块,用于在每一次开始下调信干比目标值之前的外环控制周期中,根据所述判断模块输出的判断结果,根据业务的数据块误块率高于或等于所述目标误块率上调信干比目标值,上调步长为:其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas2为超过BLERtar的实际误块率,SIRStepUp为设定调整步长。
本发明实施例在进行外环功率控制中下调SIRtar的初始阶段,在保证业务质量的前提下,以较大的下调步长调整SIRtar,加速了SIRtar的下降过程,从而加速了发射功率的下降,减少了功率损耗。尤其是当信道环境变化引起Eb/N0需求变化导致所需要的SIR降低时,本方案能够很快地下降SIRtar。
附图说明
图1为CDMA系统中闭环功率控制基本框架图;
图2、图3分别为本发明实施例的调整曲线示意图;
图4为本发明实施例提供的一种外环功率控制中信干比目标值调整装置主要结构示意图。
具体实施方式
由于现有快升慢降的SIRtar调整方案中均匀下调SIRtar,下调步长远小于上调步长,将初始SIRtar下调到逼近满足业务质量要求的SIRtar需要花费较长时间,使得系统消耗较大,如果初始SIRtar较高以及信道环境变化,则将初始SIRtar下调到逼近SIRtar花费的时间更长,系统功率消耗更大。例如初始SIRtar在6dB,而实际收敛值在3dB,则按照现有快升慢降的SIRtar调整方案,SIRtar下降速度很慢,逼近3dB需要花费较长时间,从而使系统功率消耗较大。
因此本发明实施例提供一种非均匀调整的SIRtar的调整方安,将一个持续下调SIRtar的过程大致分为三个阶段:
第一阶段:包括最初开始下调SIRtar的n个外环功率控制周期,n为大于等于1的整数,该阶段中,至少下调一次SIRtar,每一次都采用较大的下调步长调整SIRtar,使SIRtar尽快逼近可以满足业务需求的SIRtar;
第一阶段中,可以在每一个外环功率控制周期下调一次SIRtar,则下调总次数为n。也可以每两个外环功率控制周期下调一次SIRtar,还可以依次以0、1、2、3…个外环功率控制周期为间隔进行下调等。
第二阶段:维持经第一阶段调整后的调整值不变;
第三阶段:等待和现有均匀调整的调整曲线重合时,继续根据现有技术确定的调整曲线均匀下调SIRtar。
第三阶段需要根据现有均匀调整曲线进行下调的目的在于保证BLER的收敛,BLER的收敛是指当某段时间之内总平均BLER等于BLERtar时,其总的SIRtar调整量为0。则如果上一次上调SIRtar时的数据块误块率为BLERmeas2、上调步长为UpStep时,在接下来持续进行下调的个周期中,下调总量应该是UpStep,从而使周期中的总调整量为0。
下面详细说明本发明实施例提供的信干比目标值的调整方法:
如果一个外环控制周期中的业务的数据块误块率高于或等于所述目标误块率,则上调该业务的信干比目标值,信干比目标值上调步长UpStep为:
如果一个外环控制周期中的业务的数据块误块率低于所述目标误块率,则下调该业务的信干比目标值,每一个持续下调过程大致可以分为三个阶段,下面以第一阶段下调总次数为n为例进行说明。
一、第一阶段
第一阶段包括n个外环功率控制周期,各外环功率控制周期的信干比目标值下调步长确定方法包括:
在首个实际误块率低于目标误块率的外环功率控制周期中,确定平均下调步长DnStep:其中:其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas1为该阶段首个外环功率控制周期中低于BLERtar的实际误块率;
根据DnStep确定第一阶段的中各外环功率控制周期中的下调步长,每一个各外环功率控制周期中的下调步长大于所述DnStep,并且第一阶段的总下调步长之和小于所述UpStep;
下面举例说明根据递减关系确定第一阶段下调步长的方法:
2、根据设定的加权系数乘以UpStep来确定,在第i(i=1,...,n)个外环功率控制周期中的调整值为Ci*UpStep,其中:Ci为小于1的权值,Ci>Cj(i<j),且Ci之和小于1;
当然,还可以在第一阶段均匀下调,具体方法为:
3、在上述n个外环功率控制周期的每个外环功率控制周期中,均按调整SIRtar下降;
根据上述约束条件,本领域技术人员还可以衍生出第一阶段可以采用的各种调整方案,这里不再一一列举。
二、第二阶段
第二阶段包含的外环功率控制周期总数需要根据第一阶段调整的总步长确定,为使第三阶段的调整曲线和现有均匀调整时的调整曲线重合,第一阶段和第二阶段包含的外环功率控制周期数之和为:第一阶段的下调总步长除以DnStep,则第二阶段包括的外环功率控制周期数为下调总步长除以DnStep后减n;
如果下调总步长除以DnStep后减n等于0,则直接进入第三阶段。
三、第三阶段
第三阶段采用DnStep均匀下调信干比目标值。
上述非均匀SIRtar下调过程中,无论在哪个阶段,只要接收到实际误块率高于目标误块率,则计算上调步长UpStep并调整SIRtar上升,直到接收到正确块时开始本发明实施例提供的非均匀SIRtar下调。
实际中,因为BLERtar一般设置的都很小,因此一般是当业务的数据块误块率为0时才下调SIRtar,所以,连续低于目标误块率的数据误块率一般全部为零。
下面以具体实施例并结合附图详细说明,以下实施例中,BLERtar=1%、外环功率控制周期为1个TTI,第一阶段包含的外环功率控制周期数为n,第一阶段两个外环功率控制周期的SIRtar下调步长以k*ai*UpStep的指数形式下降, 则:
每一次上调步长为:
平均调整步长为:
其中:SIRStepUp表示设定调整步长,为一个可配置参数。
第二阶段保持第一阶段结束的时的SIRtar,第二阶段包含的外环功率控制周期数为:
实施例一(k=1、a=0.5、n=2)
则第一阶段的两个外环功率控制周期中SIRtar的下调步长分别为:0.5UpStep和0.25UpStep,第二阶段包含的外环功率控制周期数为:
假设,第M个外环功率控制周期接收到了错误块,而第M个外环功率控制周期后的外环功率控制周期连续接收到了正确块,则本实施例的外环功率控制方法进行调整的调整曲线如图2所示,包括如下过程:
在第M个外环功率控制周期中按上升步长UpStep调整SIRtar上升;
在第M+1个外环功率控制周期中按0.5UpStep调整SIRtar下降,在第M+2个外环功率控制周期中按0.25UpStep调整SIRtar下降,该过程为第一阶段;
在第M+3个至第M+u1+2个外环功率控制周期中不调整SIRtar,即保持SIRtar不变,该过程为第二阶段;
在第M+u1+2之后,和现有技术调整曲线重合,每个外环功率控制周期中按平均下调步长DnStep调整SIRtar下降,该过程为第三阶段;
在该调整过程中,无论哪个外环功率控制周期,只要接收到错误块,则在接收到错误块的外环功率控制周期中按上调步长UpStep调整SIRtar上升,直到接收到正确块时开始进入第一阶段。
本实施例中,当初始的第一个外环功率控制周期或者至少连续的两个外环功率控制周期接收到错误块,则在上述接收到错误块的每个外环功率控制周期中按上调步长UpStep调整SIRtar上升,直到接收到正确块时开始快速下调。
参阅图2所示的本实施例SIRtar的调整示意图可见,采用现有技术时,SIRtar下调曲线为一条直线,SIRtar在下调初始阶段下降很慢,调整至0.75dB需要u1个外环功率控制周期,而本实施例中将SIRtar下调0.75dB需要2个外环功率控制周期,远小于u1;因此采用本发明实施例的非均匀SIRtar下调方法,使得能将当前SIrtar快速逼近满足业务质量要求的SIRtar,从而使得用户的发射功率能够快速逼近满足业务质量要求的最小发射功率,减小了系统功率消耗。
实施例二(k=1/9、a=0.9、n=10)
参阅图3所示曲线,本实施例的外环功率控制具体包括如下过程:
在第R个外环功率控制周期中按上调步长UpStep调整SIRtar上升;
在第R+1个至第R+10个外环功率控制周期中按相应步长调整SIRtar下降,其中,在第R+i个外环功率控制周期中的下调步长为1/9*0.9i*UpStep,上述i=1,...,10,该阶段为第一阶段;
在第R+11个至第R+u2+10个外环功率控制周期中不调整SIRtar,即保持SIRtar不变,该阶段为第二阶段;
在第R+u2+10之后,每个外环功率控制周期按平均下调步长DnStep调整SIRtar下降;
在该调整过程中,无论哪个外环功率控制周期接收到错误块,则按上调步长UpStep调整SIRtar上升,直到接收到正确块时开始第一阶段。
参阅图3所示的本实施例SIRtar的调整示意图可见,将SIRtar下调同样值Δ1,采用现有算法需要u2个外环功率控制周期,而本实施例中只需要10个外环功率控制周期,远小于u2;因此采用本发明实施例的非均匀SIRtar下调方法,使得能将当前SIRtar快速逼近满足业务质量要求的SIRtar,从而使得用户的发射功率能够快速逼近满足业务质量要求的最小发射功率,减小了系统功率消耗。
参数k、a和n取其它值、以及按照本发明实施提供的其它两种方式确定第一阶段中下调步长的控制过程基本相同,本领域技术人员完全可以根据本发明实施例公开的内容进行控制,这里不再一一列举。
实施例三
根据上调步长UpStep调整SIRtar上升后,开始一个下调过程,下调过程的第一阶段中,第i(i=1,...,n3)个外环功率控制周期中的调整值为Ci*UpStep,Ci>Cj>0(i<j),且
具体调整过程这里不再重复说明。
如图4所示,本发明还提供一种外环功率控制中信干比目标值调整装置,包括:
判断模块401,用于判断各外环功率控制周期中,业务的数据块误块率和目标误块率之间的关系,并输出判断结果;
下调模块402,用于根据所述判断模块输出的判断结果,在业务的数据块误块率连续低于目标误块率的各外环控制周期中,至少下调一次信干比目标值,其中:开始的n个外环功率控制周期中的下调步长之和小于前一个实际上调步长UpStep,并且每一个外环控制周期的信干比目标值下调步长大于DnStep,其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas1为首个低于BLERtar的实际误块率,n大于等于1;并在超过所述下调步长之和除以DnStep个外环控制周期之后继续下调信干比目标值,每一个外环控制周期中的信干比目标值下调步长为DnStep。
进一步,为实现信干比目标值的上调控制,信干比目标值调整装置还可以包括:
上调模块403,用于根据所述判断模块输出的判断结果,根据业务的数据块误块率高于或等于所述目标误块率上调信干比目标值,上调步长为:其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas2为超过BLERtar的实际误块率,SIRStepUp为设定调整步长。
综上所述,本发明实施例在进行外环功率控制中下调SIRtar的初始阶段,在保证业务质量的前提下,以较大的下调步长调整SIRtar,加速了SIRtar的下降过程,从加速了发射功率的下降,减少了功率损耗。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种外环功率控制中信干比目标值的调整方法,其特征在于,包括:
判断各外环功率控制周期中,业务的数据块误块率和目标误块率之间的关系;
在业务的数据块误块率连续低于目标误块率的各外环控制周期中下调信干比目标值,其中:
在开始的n个外环功率控制周期中至少下调一次信干比目标值,其中n个周期中的下调步长之和小于前一个实际上调步长(UpStep),并且每一次信干比目标值下调步长大于平均下调步长(DnStep),其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas1为首个低于BLERtar的实际误块率,SIRStepUp为设定调整步长,n大于等于1;
在所述开始的n个外环功率控制周期之后,并在下调步长之和除以DnStep个外环功率控制周期之前,维持调整后的信干比目标值不变;
在超过所述下调步长之和除以DnStep个外环控制周期之后继续下调信干比目标值,每一个外环控制周期中的信干比目标值下调步长为DnStep。
4.如权利要求1、2或3所述的调整方法,其特征在于,所述n个外环功率控制周期中的信干比目标值下调总次数为n,其中,每一个外环功率控制周期下调一次。
5.如权利要求4所述的调整方法,其特征在于,当所述n大于等于2时,所述n个外环功率控制周期中,信干比目标值下调步长依次降低。
7.如权利要求5所述的调整方法,其特征在于,在所述n个外环功率控
制周期中,第i(i=1,...,n)个信干比目标值下调步长为Ci*UpStep,其中:每一个Ci为小于1的权值,Ci依次减小,Ci之和小于1。
8.如权利要求4所述的调整方法,其特征在于,在所述n个外环功率控制周期中,每一次的信干比目标值下调步长相等。
9.如权利要求1所述的调整方法,其特征在于,所述外环功率控制周期包括至少一个传输时间间隔TTI。
10.一种外环功率控制中信干比目标值的调整装置,其特征在于,包括:
判断模块,用于判断各外环功率控制周期中,业务的数据块误码率和目标误码率之间的关系,并输出判断结果;
下调模块,用于根据所述判断模块输出的判断结果,在业务的数据块误块率连续低于目标误块率的各外环控制周期中下调信干比目标值,其中:在开始的n个外环功率控制周期中至少下调一次信干比目标值,其中:开始的n个外环功率控制周期中的下调步长之和小于前一个实际上调步长UpStep,并且每一次信干比目标值下调步长大于平均下调步长(DnStep),其中:BLERtar为业务的误块率目标值,BLERmeas1为首个低于BLERtar的实际误块率,SIRStepUp为设定调整步长,n大于等于1,在所述开始的n个外环功率控制周期之后,并在下调步长之和除以DnStep个外环功率控制周期之前,维持调整后的信干比目标值不变,并在超过所述下调步长之和除以DnStep个外环控制周期之后继续下调信干比目标值,每一个外环控制周期中的信干比目标值下调步长为DnStep。
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