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CN101981829A - 一种控制家用基站部署中的干扰的方法 - Google Patents

一种控制家用基站部署中的干扰的方法 Download PDF

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CN101981829A
CN101981829A CN2009801110951A CN200980111095A CN101981829A CN 101981829 A CN101981829 A CN 101981829A CN 2009801110951 A CN2009801110951 A CN 2009801110951A CN 200980111095 A CN200980111095 A CN 200980111095A CN 101981829 A CN101981829 A CN 101981829A
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carrier wave
wireless signal
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mean value
signal carrier
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CN2009801110951A
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米洛斯拉夫·布迪奇
杰弗里·韦德·斯科特
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Nortel Networks Corp
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Abstract

一种提供部署在蜂窝网的宏单元中的数个家用基站的方法和系统。家用基站可以提高在建筑物内的蜂窝服务，如住宅和商业建筑。家用基站可以转换空中连接接口和核心网络之间的信号，以实现通过因特网和公共电话交换网的移动终端和接入网之间的数据通信。家用基站相互独立，且独立于宏单元。所述系统提供了具有干扰感知和使蜂窝网的干扰最小化的缓和技术的家用基站。

Description

一种控制家用基站部署中的干扰的方法
技术领域
本发明涉及减少宏单元与家用基站之间的干扰，所述宏单元与家用基站可以转换空中连接接口与核心网络之间的信息，且尤其涉及一种用于控制传输功率级和提供家用基站的优化操作频率选择算法的方法和系统。
背景技术
无线载波使用蜂窝塔建立大单元而提供用于覆盖大物理区域的无线通信，如大城市或乡村。所述大单元或宏单元可以覆盖直径为1km到5km的区域。蜂窝塔穿过宏单元将无线信号传播给大量的移动电话。
各种建筑物典型地位于宏单元中，所述宏单元阻挡、反射或另外干扰无线信号。举个例子，用户典型地试图使用家里或商业建筑内的移动设备。这些建筑物是由如混凝土或金属这类高损耗材料制成的，这些高损耗材料阻止无线信号进入所述建筑物。这些建筑物中的弱无线信号的接收降低了服务质量，导致了不可靠的移动通信。这就需要一种提高建筑物内的蜂窝服务的系统和方法。
发明内容
本发明有利地提供了一种具有干扰感知的方法和系统，且为家用基站提供了最小化蜂窝网干扰的缓解技术。根据一个实施例，本发明提供了一种减少在无线通信网络下的家用基站和宏单元之间的干扰的方法。该方法包括识别数个预选定的无线信号载波，所述无线信号载波是基于预限定的地理区域的；且测量无线信号载波的初始功率级，所述无线信号载波在预限定的地理区域内提供。基于与测得的初始功率级有关的预限定的准则选择无线信号载波中的一个。基于位于移动终端的通信，调整家用发送器的传输功率级。
根据另一方面，本发明提供一种用于减少在无线通信网络下的家用基站和宏单元之间的干扰的系统。该系统包括一个载波选择模块，该载波选择模块可以识别基于预限定的地理区域的数个预选定的无线信号载波；测量在预限定的地理区域内提供的无线信号载波的初始功率级；并且基于与所测得的初始功率级有关的预限定的准则选择无线信号载波中的一个。提供一个微调模块来调整基于位于移动终端的通信的家用发送器的传输功率级。
附图说明
本发明的更全面的理解，以及本发明的附随的优势和特点，当通过参考下面的详细的与以下附图一起考虑的描述时，将会更容易理解，其中：
图1是根据本发明的原理构造的无线接入网的实例网络架构的方框图；
图2是根据本发明的原理用于调整1xRTT网络的家用基站的功率级的方法的流程图；
图3是根据本发明的原理用于调整1xEV-DO网络的家用基站的功率级的方法的流程图；和
图4是根据本发明的原理用于调整长期演进网络的家用基站的功率级的方法的流程图。
具体实施方式
除其它的建筑物之外，本发明还提供家用基站或家用(home)演进的Node-B以提高建筑物内的蜂窝服务，如住宅建筑和商业建筑。所述家用基站可能在大约15dBm的家用功率范围内操作，且可能提供近似50米的操作范围。所述家用基站连接到因特网，且通过公共电话交换网接入移动网络。家用基站可能使用来自相应的建筑的已存在的宽带回程基础设施，以接入公共电话交换网。例如，家用基站可能连接到数字用户线路(“DSL”)，以接入公共电话交换网。
根据一个实施例，除其它的蜂窝网以外，本发明还可能与如CDMA20001xRTT、演变数据优化(“EV-DO”)和长期演进(“LTE”)网络这类存在的蜂窝网一起操作。例如，家用基站或集成低功耗基站收发信机(“BTS”)和基站控制器(BSC)可能形成家用基站，用于与采用CDMA技术的移动终端进行通信。除其它的信号协议之外，家用基站还可能通过采用会话初始化协议(“SIP”)的因特网进行通信。家用基站可以转换空中接口与SIP之间的信号以促进移动终端与因特网之间的数据通信，进而密封地(seamlessly)为无线用户提供服务。
本发明支持部署在一个宏单元中的数个家用基站。当各种家用基站成为全局通信网络的组成部分时，每个家用基站独立于已存在的宏单元和任何邻近的家用基站。在移动期间，所述系统掌握从家用基站到宏单元的，或者从宏单元到基站的，或从一个家用基站到另一个家用基站的移动终端通信会话。
根据本发明的一个实施例，宏单元和家用基站使用不同的核心网络，于是产生技术间转换(inter-technology handoff)或纵向转换(“VHO”)。当移动终端在不同的核心网络之间移动(roam)时执行VHO，所述移动包括移出优选的网络或移入优选的网络。当信号强度值下降到预选定的阈值参数以下时，转换程序可能被启动，所述信号强度值源于有源网络，如蜂窝网或家用网络。移动终端可能检测从“有源”接入网发射的弱信号强度，且可能通过将弱信号报告(reporting)给有源接入网来启动到“闲置”接入网的切换，所述“闲置”接入网如家用基站网络或蜂窝网，所述“闲置”接入网具有更强的信号强度。
另一个选择是，切换程序可能被启动来卸载从蜂窝网到家用基站网络的移动终端通信量。家用基站是用于每个相应的建筑物的个人的和专用的基站。家用基站和支持宏单元的蜂窝网独立地支持网络通信量。因为部署在宏单元中的家用基站在蜂窝网中独立地操作，所以系统不提供宏单元和家用基站之间的集成干扰管理。如果不规则的话，蜂窝网和家用基站网络会产生相互的干扰，所述干扰可能降低系统的服务质量。本发明为家用基站提供了干扰感知和缓解技术以使蜂窝网的干扰最小化。
现在参考附图，在所述附图中同样的参考标记涉及同样的元件，根据本发明的原理，图1示出了通常标作“100”的系统的实例性方框图，所述系统使得移动终端105a-105n(这里一并称为“移动终端105”)使用第一接入网115或第二接入网120a-120n(这里集体地涉及“第二接入网120”)与演进的节点基站(“eNB”)110进行通信。所述eNB 110可能包括服务器、用于发送和接收无线电信号的收发器，和天线。所述eNB 110可能包括双通道收发器，所述双通道收发器将数据传播到周围的环境中，且典型地充当有线与无线网络之间的介质(mediators)。
移动终端105可能包括各种便携式电子设备，所述便携式电子设备包括但不局限于移动电话、个人数字处理(“PDA”)和类似的设备，所述便携式电子设备使用各种通信技术，例如，高级移动电话系统(“AMPS”)、时分多址(“TDMA”)、码分多址(“CDMA”)、全球移动通信系统(“GSM”)、通用分组无线业务(“GPRS”)、1x演变数据优化(缩写成“EV-DO”或“1xEV-DO”)和全球移动通信系统(“UMTS”)。移动终端105还包括硬件和软件，所述硬件和软件适用于支持控制平面功能，所述控制平面功能需要参与与eNB 110和家用基站125的无线通信。除其它的硬件外，这样的硬件可能还包括接收器、发送器、中央处理器、易失性和不易失性存储器形式的存储器、以及输入/输出设备。
除其它的接入网络外，第一接入网115可能还包括CDMA 1xRTT网络、EV-DO网络或LTE网络。第二接入网120可能包括家用基站125a-125n(这里一并称为“家用基站125”)，所述家用基站125通过局域网132，如因特网，和因特网提供者(ISP)路由器134连接到公共电话交换(PST)网130。所述PST网130可能连接到蜂窝基站收发信机(BTS)140，所述BTS 140连接到eNB 110。系统100协调第一接入网115和第二接入网120之间的切换。
蜂窝网以传统的方式操作，即控制第一接入网或宏单元115以有效地与邻近的宏单元进行合作。例如，除其它的特性外，蜂窝网还可能调整如传输功率或噪声级这类特性。
本发明旨在管理第二接入网120。所述第二接入网120可能被提供来在相应的建筑物145a-145n(这里一并称为“建筑物145”)中进行操作。除其它的建筑物外，所述建筑物145可能还包括住宅或商业建筑物。除其它的高损耗材料外，所述建筑物145还是由如混凝土、砖块或金属这类高损耗材料制成的，所述高损耗材料可以阻止无线信号渗入所述建筑物。结果，任何从eNB 110处传播来的通信信号可能不能在建筑物145内被接收。类似地，任何从家用基站125传播来的通信信号可能不能在建筑物145外被传输。同样地，当移动终端105位于建筑物145中时，任何从移动终端105处传播来的通信信号可能不能在eNB 110处被接收。当移动终端105位于建筑物145外时，任何从移动终端105传播来的通信信号可能不能在家用基站125处被接收。
第二接入网120是局部网络，所述局部网络是用户建立的用来提供相应的建筑物145中的通信信号。启动移动终端105在第一接入网115与第二接入网120之间的切换，的决定可能在以下情况下发生，即在“有源”接入网确定相关的移动终端105将会被“闲置”接入网更好地服务时发生。除其它的准则外，用于启动第一接入网115与第二接入网120之间的切换的准则还包括阻止移动终端105“脱开”有源接入网或缓和有源接入网中的负载条件。在这一点上，家用基站120可能被配置成同时支持各种移动终端105。由第二接入网支持的任何终端设备105通过家用基站125，经由网络132被路由到蜂窝基站收发信机。因此，这些移动设备105并不使用来自第一接入网115的资源。然而，在宏单元115内部署大量有源家用基站120可能提高使蜂窝网资源超负荷的可能性，例如，除其它的使蜂窝网资源超负荷形式外，使宏单元上行链路超负荷和降低/提高移动设备105在下行链路中的干扰级。蜂窝网资源超负荷限制了宏单元覆盖区域和覆盖能力。
家用基站125可能包括中央处理器(“CPU”)、发送器、接收器、输入/输出设备以及如易失性和不易失性存储器这类存储器以实现这里描述的功能。家用基站125可能通过无线电接口与移动终端105进行。
家用基站125可能具有模块化的结构以推进添加、删除、更新和/或修改其模块和/或模块中的特征(features)。除其它的模块外，模块可能还包括移动性管理模块150、无线接入网(“RAN”)模块152、载波选择模块154、功率控制模块156和微调模块158。移动性管理模块150管理移动终端105在宏单元115与家用基站120之间的切换，执行移动终端105的认证，且提供补充性服务。RAN模块152执行空中接口到SIP的转换，以及在第一接入网协议与第二接入网协议之间的转换，反之亦然。例如，RAN模块152可能提供通过空中的CDMA/3GPP通信与通过宽带回程的SIP通信之间的转换。
在初始化期间，载波选择模块154可能访问存储器结构以获得一系列可用的无线载波和相应的频率范围。例如，载波选择模块154可能访问数据库以获得一系列在预限定的地理区域处可获得的无线载波。可能通过用户手动地请求信息，或通过自动地全球定位系统或其它的技术来获得所述地理区域信息。载波选择模块154可能触发CDMA前向链路接收器用于在选择的带宽内测量初始功率级(Io)或接收信号强度指示(“RSSI”)，用于识别正来临的信号的强度。载波选择模块154可能根据预限定的准则对Io或RSSI信息进行整理(sort)。除其它的预限定的准则外，预限定的准则可能还包括，例如，功率级或载荷量。载波选择模块154可能通过选择频率来选择无线载波，所述频率是未占用的、无干扰的或包括最小量的功率。产生大功率资料(readings)的系统典型地包括高通信量。
或者，载波选择模块154可能包括操作管理器，所述操作管理器踢出(eliminate)任何来自一系列可用载波中的未使用的CDMA载波。为了以后扩张的可能，任何未使用的CDMA载波可能被保留下来。
选择了无线载波之后，功率控制模块156可能执行发送器的功率的粗调整，所述发送器与家用基站125有关。功率控制模块156可能被配置成限定在相应的建筑物145中的家用基站120的边界。否则，如果家用基站120并没有试图在相应的建筑物145中操作，则来自家用基站125的传输功率可能对宏单元上行链路或下行链路的性能有负面的影响。调整功率级的公式可能包括：(测得的宏单元初始功率级)-(预计的家用路径损失)＝家用初始传输。测得的宏单元初始功率级是选择的无线信号载波的测得的家用初始功率级。预计的家用路径损失是基于家用位置或部署概况的预限定的变量。预计的家用路径损失可能在初始的建立(set-up)程序期间通过用户请求信息来获得。
在初始的建立期间，用户可能被提示以输入家用基站125的预期环境的描述。所述描述可能包括一类建筑物，如公寓、单栋家庭住宅、仓库和近似平方英尺的建筑(approximate square foot measurement)。公寓可能被限定来包括半径为10米的单元，具有39dB的预计的路径损耗(1米处1900Hz)和每10倍距离+30dB的路径损耗。
除了干扰宏单元外，家用基站还可能干扰临近的家用基站。例如，家用基站120a可能干扰临近的家用基站120n。本发明旨在使得宏单元与相关联的家用基站之间的干扰最小化，所述相关联的家用基站都部署在同一段射频(“RF”)载波上。为了使临近的家用基站之间的干扰最小化，载波选择模块154可能为家用单元选择无线载波，所述家用单元及时地进行第二初始化，所述家用单元不同于及时地进行第一初始化的家用单元。载波选择模块154可能触发CDMA前向链路接收器在选择的带宽内测量初始功率级(Io)或接收信号强度指示(“RSSI”)(“RSSI”)用于识别正来临的信号的强度。载波选择模块154可能根据预限定的准则对Io或RSSI信息进行整理(sort)。除其它的预限定的准则外，预限定的准则可能还包括，例如，功率级或载荷量。
在建立初始功率传输级之后，微调模块158可能启动到目标移动终端105的通话。微调模块158发送消息至目标移动终端105，如IS-2000/IS-856消息，请求周期的导频强度值(pilot strength measurements)。微调模块158把接收到的导频强度值与预限定的阈值比较。如果导频强度值超过了预限定的阈值，则传输功率减少，且接收衰减提高了预选定的数量，如1dB或其它的数量。微调模块158重复减少传输功率的过程，直到导频强度值下降到预限定的阈值以下。
参考图2讨论在1xRTT网络中操作的家用基站125的实例性功率调整算法。在步骤S202中，在初始化阶段，操作管理器提供一系列有效的无线载波，所述无线载波被授权来用于预选定的区域。在选择的带宽内测量初始功率级(Io)或接收信号强度指示(“RSSI”)，以识别正来临的信号的强度(步骤S204)。在步骤S206中，从最低到最高对所述RSSI进行整理(sort)。从整理好的最高的RSSI中选择无线载波(步骤S208)。在步骤S210中，执行传输功率级的粗调整。网络启动到移动终端的通话(步骤S212)。请求周期的导频强度值(步骤S214)。在步骤S216中，作出是否有任何宏单元专用网(“PN”)被报告的判断。当有任何宏单元专用网(“PN”)被报告时，结束流程(步骤S218)。如果没有PN被报告，则执行阈值比较(步骤S220)。如果接收导频能量值与总接收能量值之比(Ec/Io)低于阈值，则结束流程(步骤S222)。否则，如果Ec/Io比值高于预限定的阈值，则减少传输功率(步骤S224)。重复步骤S214-S224直到有宏单元PN被报告，且在步骤S218结束流程，或者Ec/Io比值低于预限定的阈值，则在步骤S222结束流程。
系统100允许建立1xRTT网络的可调参数，以优化家用基站125的功率调整算法。除其它的参数外，可调参数可能还包括功率级(例如，Ec/Io阈值)、切换设置(例如，T-Add，T-Drop，T-Comp阈值)、导频强度测量报告的周期性(PPSMM)、检索窗口、滤波常数值(例如，Ec/Io)和家用功率控制步骤。
参考图3讨论在1xEV-DO网络中操作的家用基站125的实例性功率调整算法。在初始化阶段，操作管理器提供一系列有效的无线载波，所述无线载波被授权来用于预选定的区域(步骤S302)。在步骤S304中，在选择的带宽内测量初始功率级(Io)或接收信号强度指示(“RSSI”)，以识别正来临的信号的强度。从最低到最高对所述RSSI进行整理(步骤S306)。从整理好的最高的RSSI中选择无线载波(步骤S308)。执行传输功率级的粗调整(步骤S310)。在步骤S312中，网络启动到移动终端的通话。计算数据速率控制(DRC)平均值(步骤S314)。在步骤S316中，作出DRC是否低于阈值的判断。在步骤S318中，当DRC低于阈值时结束流程。如果DRC不低于阈值，则减少传输功率(步骤S320)。重复步骤S314-S320直到DRC下降到阈值以下，则在步骤S318中结束流程。
系统100允许建立1xEV-DO网络的可调参数，以优化家用基站125的功率调整算法。除其它的参数外，可调参数可能还包括DRC阈值和DRC值的滤波常数。
参考图4讨论在3GPP(LTE)网络中操作的家用基站125的实例性功率调整算法。在初始化阶段，操作管理器提供一系列有效的无线载波，所述无线载波被授权用于预选定的区域(步骤S402)。在步骤S404中，在选择的带宽内测量初始功率级(Io)或接收信号强度指示(“RSSI”)，以识别正来临的信号的强度。从最低到最高对所述RSSI进行整理(步骤S406)。从整理好的最高的RSSI中选择无线载波(步骤S408)。执行传输功率级的粗调整(步骤S410)。在步骤S412中，网络启动到移动终端的通话。计算信号质量指示(CQI)平均值(步骤S414)。在步骤S416中，作出CQI是否低于阈值的判断。在步骤S418中，当CQI低于阈值时结束流程。如果CQI不低于阈值，则减少传输功率(步骤S420)。重复步骤S414-S420直到CQI下降到阈值以下，且在步骤S418中结束流程。
系统100允许建立3GPP(“LTE”)网络的可调参数，以优化家用基站125的功率调整算法。除其它的参数外，可调参数可能还包括CQI阈值和CQI值的滤波常数。
值得重视的是，尽管参考1xRTT和EV-DO网络描述本发明，但是本发明的原理可能被技术领域的技术人员调整来在任何网络间切换，所述任何网络包括其它的网络，如LTE网络、UMTS网络、WiMAX(802.16)网络、其它的CDMA2000网络和任何其它的在技术领域已知的或后来发展的网络。
本发明可能在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。任何一种计算系统，或其它的适于执行这里描述的方法的设备，适合执行这里描述的功能。
硬件和软件的典型组合可以是一个专门的计算机系统，所述专门的计算机系统具有一个或多个处理部件和一个存储在存储器媒介中的计算机程序，当所述存储器媒介被装载和执行时，所述存储器媒介可以控制计算机系统以可以执行这里描述的方法。本发明还可以嵌入到计算机程序产物中。所述计算机程序产物包括所有能够实现这里描述的方法的特征，并且，当装到计算机系统中时所述计算机程序产物能够执行这些方法。存储器媒介涉及任何易失性或不易失性存储器设备。
在本发明中的计算机程序和应用表示一组指令的任何表达式、任何语言、代码或符号。所述指令意欲促使具有信息处理性能的系统或者直接地，或着在下面操作的任意一个或两个后执行特定的功能。a)另一种语言、代码或符号的转换；b)以不同的材料形式再生产。
另外，值得注意的是，所有的附图并不限于此除非做出以上相反的说明。明显地，在没有背离本发明的实质或必不可少的特征属性时，本发明可以嵌入到其它的具体形式，且因此，当表明本发明的范围时，参考应该必须是下面的权利要求而不是前面的详细说明。这正是所属技术领域的技术人员所重视的，本发明并不局限于以上被特别地显示和在这里描述的内容。另外，值得注意的是，所有的附图并不限于此除非做出以上相反的说明。在没有背离本发明的范围和实质时，按照以上说明的各种修改和变化是可能的。本发明只被下述权利要求限制。

Claims (20)

1.一种减少无线通信网络中的家用基站与宏单元之间的干扰的方法，所述方法包括：
基于预限定的地理区域识别数个预选定的无线信号载波；
测量无线信号载波的初始功率级，所述无线信号载波在预限定的地理区域内提供；
基于预限定的准则选择无线信号载波中的一个，所述预限定的准则与测得的初始功率级有关；和
基于位于移动终端的通信调整家用发送器的传输功率级。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，基于家用基站的位置识别数个预选定的无线信号载波。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，测量无线信号载波的初始功率级，包括测量所述数个预选定的无线信号载波的接收信号强度指示。
4.按照权利要求1所述的方法，进一步包括对无线信号载波的测得的初始功率级进行整理。
5.按照权利要求1所述的方法，其中，与选择无线信号载波中的一个有关的所述预限定的准则，包括支持移动终端的最低通信量和提供最高的初始功率级中的至少一个。
6.按照权利要求1所述的方法，其中，调整家用发送器的传输功率级是基于此式的：
(测得的宏单元初始功率级)-(预计的家用路径损失)，
其中，测得的宏单元初始功率级是选择的无线信号载波的测得的家用初始功率级，且预计的家用路径损失是基于家用位置或部署概况的预限定的变量。
7.按照权利要求1所述的方法，进一步包括请求周期的导频强度值，且如果导频强度值高于阈值，则减少传输功率。
8.按照权利要求1所述的方法，进一步包括请求周期的导频强度值，且如果导频强度值低于阈值，则维持传输功率。
9.按照权利要求1所述的方法，进一步包括获得数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个，且如果数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个高于阈值，则减少传输功率。
10.按照权利要求1所述的方法，进一步包括获得数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个，且如果数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个低于阈值，则维持传输功率。
11.一种减少无线通信网络中的家用基站与宏单元之间的干扰的系统，所述系统包括：
载波选择模块，所述载波选择模块：
基于预限定的地理区域识别数个预选定的无线信号载波；
测量无线信号载波的功率级，所述在预限定的地理区域内提供；和
基于预限定的准则选择无线信号载波中的一个，所述预限定的准则与测得的初始功率级有关；和
微调模块，所述微调模块基于发送到移动终端的通信调整家用发送器的传输功率级。
12.按照权利要求11所述的系统，其中，所述载波选择模块基于家用基站的位置识别数个预选定的无线信号载波。
13.按照权利要求11所述的系统，其中，所述载波选择模块通过测量所述数个预选定的无线信号载波的接收信号强度指示，来测量无线信号载波的初始功率级。
14.按照权利要求11所述的系统，其中，所述载波选择模块对无线信号载波的测得的初始功率级进行整理。
15.按照权利要求11所述的系统，其中，所述载波选择模块应用预限定的准则来选择无线信号载波中的一个，所述无线信号载波包括支持移动终端的最低通信量和提供最高的初始功率级中的至少一个。
16.按照权利要求11所述的系统，进一步包括功率控制模块，所述功率控制模块调整家用发送器的传输功率级是基于此式的：
(测得的宏单元初始功率级)-(预计的家用路径损失)，
其中，测得的宏单元初始功率级是选择的无线信号载波的测得的家用初始功率级，且预计的家用路径损失是基于家用位置或部署概况的预限定的变量。
17.按照权利要求11所述的系统，其中，微调模块请求周期的导频强度值，且如果导频强度值高于阈值，则减少传输功率。
18.按照权利要求11所述的系统，其中，微调模块请求周期的导频强度值，且如果导频强度值低于阈值，则维持传输功率。
19.按照权利要求11所述的系统，其中，微调模块获得数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个，且如果数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个高于阈值，则减少传输功率。
20.按照权利要求11所述的系统，其中，微调模块获得数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个，且如果数据速率控制平均值和信号质量指示平均值中的至少一个低于阈值，则维持传输功率。
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