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CN1914835A - 蜂窝通信网络中分配发送功率的装置和方法 - Google Patents

蜂窝通信网络中分配发送功率的装置和方法 Download PDF

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CN1914835A CNA200580003892XA CN200580003892A CN1914835A CN 1914835 A CN1914835 A CN 1914835A CN A200580003892X A CNA200580003892X A CN A200580003892XA CN 200580003892 A CN200580003892 A CN 200580003892A CN 1914835 A CN1914835 A CN 1914835A
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Abstract

一种蜂窝通信网络中使用的移动终端，所述终端适用于：i)如果终端以低于最大上行链路发送功率的功率来发送信号，则根据第一方案在不同的信道之间分配可用上行链路发送功率；和ii)如果终端以超过或几乎超过最大上行链路发送功率的功率来发送信号，则根据不同于所述第一方案的第二方案在不同的信道之间分配可用上行链路发送功率。

Description

蜂窝通信网络中 分配发送功率的装置和方法
技术领域
本发明涉及移动通信网络中的功率控制领域。更具体而不排外地来说，本发明涉及上行链路发送功率的控制。
背景技术
在诸如通用移动电信系统(UMTS)等的蜂窝通信网络中使用的用户设备(UE)具有有限的可用于在上行链路方向上将用户和控制数据发送到网络基站的功率资源量。而且，网络会限制容许在上行链路方向上发送的UE功率，以便确保信号达到预定的信噪比。
容许或可用上行链路发送功率会被在同时发送的多个信道共享。在宏小区覆盖情况下，在强衰落下或小区的边缘，UE往往会不得不以或接近最大发送功率来工作。
在UE检测到可能存在诸如要求向多路信道提供超过可用或容许上行链路发送功率的总发送功率等的功率问题的情况下，具有两种在UMTS中预见的机制来处理这样的功率“短缺”。
第一机制就是所谓的长期特性(long-term behaviour)。通过应用长期机制，UE可控制用于上行链路发送功率的数据速率。
在UMTS中，网络将一定范围的适当比特率或传输格式分配给UE。UE根据其缓冲器占有率和功率利用率从容许组中选择适当的传输格式。
如果UE功率减少，则UE将通过选择较低的数据速率传输格式来降低其数据速率。例如，如果UE在小区的边缘功率减少，其将从网络给出的这组容许传输格式组和(TFC)中删去某些TFC。以这种方式，在下一个传输帧开始之时，UE将通过选择对应于较低数据速率的适当传输格式来设法避免功率问题。
在第三代合作伙伴项目(3GPP)规范中更加具体地描述了UMTS中使用的长期机制，参见3GPP TS 25.321的11.4部分“Technical Specification GroupRadio Access Network；Medium Access Control(MAC)protocol specification”和3GPP TS 25.133的6.4部分“Technical Specification Group Radio Access Network；Requirements for Support of Radio Resource Management(FDD)”。
第二机制就是所谓的短期特性。在UE已遇到诸如上述的功率问题时，UE将应用短期特性。在这种机制下，将上行链路发送功率按比例缩放，从而不超过最大发送功率。可以将这种机制直接地应用于下一时隙中的发送，而不是如在上述长期特性的情况下，应用于下一个传输帧开始时的发送。
诸如UMTS中可用的那些服务等的复并励服务(multiple parallel services)的引入使得事物更具挑战性。在3GPP规范的版本5中，引入了高速下行链路分组接入(HSDPA)特征，其支持下行链路方向上的高数据速率传输。更多细节参见3GPP规范TS 25.308“High Speed Downlink Packet Access(HSDPA)，Overall Description”。但是，这种服务要求使用新的物理信道HS-DPCCH(所谓的高速专用物理控制信道)在上行链路方向上用信号发送数据的传输。其影响就是UE上的功率应变(power strain)会明显增加。在HS-DPCCH上传输所需要的功率可能高达总可用功率的20-30％。这意味着用户设备能够使用的HSDPA将很有可能遇到功率问题。
发明内容
本发明的目的就是改进所述机制以在蜂窝通信网络中控制UE的上行链路发送功率。
根据本发明的第一方面，提供一种蜂窝通信网络中使用的移动终端，所述终端适用于：i)如果终端以低于最大上行链路发送功率的功率来发送信号，则根据第一方案在不同的信道之间分配可用上行链路发送功率；和ii)如果终端以超过或几乎超过最大上行链路发送功率的功率来发送信号，则根据不同于所述第一方案的第二方案在不同的信道之间分配可用上行链路发送功率。
这样，可以控制UE的上行链路发送功率，从而可能减少或者避免性能的损失，尤其是对于一些信道而言。
优选地，根据信道的优先级来分配上行链路发送功率。
这样，重要或“高优先级”信道会较少受到UE的上行链路发送功率问题的影响。例如，在诸如专用物理数据信道(DPDCH)或专用物理控制信道(DPCCH)等的重要信道上，对于较高层3无线资源控制(RRC)信令或诸如语音呼叫的高优先级应用，则期望没有性能损失或只期望缩减性能损失。
根据现有技术程序，如果UE遇到功率问题，则可以在全部服务的信道中应用均衡压缩。例如，这将导致不期望的DCCH数据损失，因为由于DCCH上性能损失而导致的对系统性能的总影响要大于例如专用业务信道(DTCH)或HS-DPCCH上的数据损失。
优选地，在第一和第二方案中，将增益系数用于定义不同信道间的上行链路发送功率分配，并且第二方案的至少一个增益系数是不同于第一方案的相应增益系数。
这样，可以将用于在信道之间分配可用上行链路发送功率的“基础结构”和现有机制重新用于第二方案。
根据本发明的另一方面，提供一种蜂窝通信网络的网络元件，所述网络元件适用于确定一个或多个参数，所述参数用于在超过或几乎超过最大上行链路发送功率时定义不同的信道之间的上行链路发送功率的分配，其中至少一个所述参数不同于在未超过最大上行链路发送功率时定义分配的参数。
根据本发明的再一方面，提供一种通信系统中的上行链路数据发送方法，所述方法包括以下步骤：分配由第一收发器方发送的每个信道的发送功率；监视第一收发器的总发送功率是否超过第一收发器的最大发送功率，其中第一收发器的总发送功率是每个信道的发送功率的相加值；当第一收发器的总发送功率超过第一收发器的最大发送功率时，通过按比例缩放具有低优先级的信道的发送功率来再分配每个信道的发送功率；以及通过再分配后的发送功率将每个信道发送给第二收发器方。
附图说明
现在将参照附图，仅通过示例来描述本发明的实施例，其中：
图1是本发明可并入的移动电信网络的示意性略图；
图2A和2B是示出了根据现有技术的上行链路发送功率的分配的示意图；
图2C是示出了根据本发明的一个实施例的上行链路发送功率的分配的示意图；以及
图3是示出了根据本发明的一个实施例的用于控制上行链路发送功率的处理的流程图。
具体实施方式
在图1中示出了根据通用移动电信系统(UMTS)标准的移动电信网络的示意性略图。这种网络的典型结构包括移动用户设备(UE)8、UMTS地面无线接入网络(UTRAN)3和一个或多个核心网络(CN)1。UMTS是使用带宽码分多址(W-CDMA)技术的第三代无线网络。
核心网络1可以包括移动交换中心(MSC)或服务GPRS(通用分组无线业务)支持节点(SGSN)。通过通信链路将核心网络连接到多个无线网络控制器(RNC)4。在核心网络1的服务区域上地理分布RNC。每个RNC4控制一个包括一个或多个诸如“节点B”等的基站6的无线网络子系统(RNS)5，所述基站6远离RNC并通过进一步的通信链路被连接到RNC4。每个基站6将无线信号发送给处于在基站6服务的区域中的用户设备或终端8，或者从用户设备或终端8接收信号。这个区域称为“小区”。UMTS网络具有大量这种小区，其理论上相邻以便在整个网络区域上提供连续覆盖。更多细节参见3GPP采用的UTRAN Overall Description，3GPP TS 25.401。
参见图2A和2B，将通过简单示例来解释DPDCH、DPCCH和HS-DPCCH之间的上行链路功率差的设定。在3GPP“Technical Specification Group AccessNetwork；Spreading and Modification(FDD)”TS 25.213和规范“Physical LayerProcedures(FDD)”TS 25.214中可以找到更多细节。
在3GPP规范的情况下，UE可以同步发送版本99中的专用物理数据信道(DPDCH)和专用物理控制信道(DPCCH)、版本5中的高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)、和版本6中的增强上行链路专用物理数据信道(E-DPDCH)和增强上行链路专用物理控制信道(E-DPCCH)。
这时，用于信道的总发送功率可能超过最大容许上行链路发送功率。
在这种情况下，UE必须将总发送功率按比例缩放到最大容许上行链路发送功率的等级。
在本发明中，UE监视用于信道的总发送功率是否超过最大容许上行链路发送功率。如果用于信道的总发送功率超过最大容许上行链路发送功率，则UE参照每个信道的优先级按比例缩放总发送功率。也就是说，UE保持用于具有较高优先级的信道的发送功率，而按比例缩放用于具有较低优先级的信道的发送功率。优先级分配的规则如下。换而言之，语音信道的优先级高于分组数据信道的优先级，而控制信道的优先级高于分组数据信道的优先级。
在本发明中假设DPCCH和DPDCH具有第一优先级，HS-DPCCH具有第二优先级，E-DPCCH具有第三优先级，而E-DPDCH具有最低优先级。因此，如果用于信道的总发送功率超过最大容许上行链路发送功率，则UE按比例缩放用于具有较高优先级的E-DPDCH或E-DPDCH和E-DPCCH的发送功率，同时UE保持用于具有较高优先级的其它信道的发送功率。这里，可以在每个时隙、每个子帧、或每个帧操作所述机制。
将通过参照附图来说明本发明的具体操作。在以下的具体说明中，本发明假设UE同步发送DPCCH、DPDCH和HS-DPCCH，DPCCH和DPDCH的优先级高于HS-DPCCH的优先级，通过重新设定用于每个信道的增益系数来执行发送功率缩放，发送功率的周期为时隙。
将最大UE发送器功率定义为如网络所设定的最大容许上行链路发送功率和UE的最大发送功率的最小值，参见3GPP规范TS 25.133。为了在DPDCH、DPCCH和HS-DPCCH之间分配最大UE发送器功率，采用所谓的“增益系数”βC、βD和βHS。
通过增益系数βC和βD(即，通过βC/βD)来定义DPCCH与DPDCH之间的UPLINK功率比，而增益系数βHS定义HS-DPCCH与DPCCH之间的UPLINK功率比。
这些增益系数通常通过网络来确定。可以从网络元件将βC用信号发送给UE，也可以通过UE根据用于TFC的设定来计算βC，从网络元件将所述设定再次用信号发送给UE。
在3GPP规范TS 25.214中可以找到根据TFC设定来计算增益系数的更多细节。
通过UE根据所谓的偏移值ΔHS-DPCCH来计算βHS，通过网络元件将所述偏移值再次用信号发送给UE。
HS-DPCCH传送确认和信道质量指示(CQI)信号。通常，通过网络确定三个不同的功率偏移参数，即，用于确认信号的ΔACK和ΔNACK，以及用于质量指示信号的ΔCQI；因此，可以通过UE根据由网络用信号发送的功率偏移参数来计算三个不同的βHS系数，即，两个用于确认消息而一个用于CQI信号。
现在参见图2A，示出了简单示例。这里假设最大UE发送功率为1瓦特(Watt)，并且将增益系数βC和βHS设定为：
βC＝0.33；
βD＝1.0；
βHS＝2.0。
因此，UE分配可用上行链路发送功率，从而DPDCH、DPCCH和HS-DPCCH以下列功率进行发送：
PDPDCH＝0.5Watt；
PDPCCH＝0.17Watt；
PHS-DPCCH＝0.33Watt。
如果现在UE例如经历强衰落情况，则以与强衰落情况之前相同的质量在所有三个信道中发送信号所需要的功率会要求大于最大UE发送功率的上行链路功率(参见图2B)。但是，由于如上所述限制了最大UE发送功率，所以UE需要将总UE发送功率限制到最大UE发送功率。
根据本发明的一个实施例，所述网络在其几乎要超过最大UE发送功率时，规定UE使用的附加增益系数β’。UE可以在下一时隙开始时应用增益系数β’。
如果UE遇到功率问题，通过使用单组增益系数并应用缩放，会均衡地抑制用于所有服务信道的发送功率，从而可能会导致所有信道的性能损失。但是，不同的信道通常具有不同的优先级。例如，诸如传送较高层信令的DCCH等逻辑信道的优先级通常高于诸如DTCH或HS-DPCCH等的其它信道。
通过使用附加增益系数，如果UE遇到功率问题则可以在不同信道之间再分配可用上行链路发送功率，并且可以考虑不同信道的优先级。
这样，可以改善较高优先级信道的性能。
在这种情况下，网络给UE提供第二组偏移值ΔHS-DPCCH，即Δ’ACK、Δ’NACK和Δ’CQI。UE以与βHS相同的方式来计算增益系数β’HS，但是是使用偏移值Δ’HS-DPCCH而不是ΔHS-DPCCH。
选择性地，网络可以用信号发送单个偏移值Δ’HS-DPCCH，然后单个偏移值Δ’HS-DPCCH被UE用于发送用于HSPDA服务的确认和信道质量指示信号。
现在参见图2C，描述使用增益系数β’HS的简单示例。
现在扩展上述的简单示例，并且考虑附加增益系数β’HS。再次假设最大UE发送功率为1Watt，并且将增益系数设定为：
βC＝0.33；
βD＝1.0；
βHS＝2.0；
β’HS＝0.5。
因此，如果UE遇到功率问题，其将使用附加增益系数β’HS来分配可用上行链路发送功率。
因此，UE分配可用上行链路发送功率，从而信道以下列功率来进行发送：
PDPDCH＝0.66Watt；
PDPCCH＝0.22Watt；
PHS-DPCCH＝0.11Watt。
这样，在不同信道之间分配可用功率，从而“高优先级”信道相对于较低优先级信道接收到更多的功率。在上行链路方向上的功率问题的情况下，相对于没有提供附加增益系数的情况，UE可以将0.16Watt和0.06Watt的附加功率分别用于DPDCH和DPCCH上的上行链路发送。
需要注意的是，通过使用附加增益系数β’HS，可用于HS-DPCCH上的发送的功率会明显减少。因此，在改善了较高优先级信道的性能之后，会出现HSDPH性能的可能损失。但是，只要功率问题是可预见的，通常就可以应用使用TFC选择的上述长期机制，从而要超过最大上行链路发送功率的机会的次数并不多。因此，认为HSDPA性能的总损失并不明显。
而且，认为UE以用于HS-DPCCH的缩减功率进行发送的任何可能影响将是较少的，因为HSDPA服务中用于确认的机制非常稳定，并且在已知UE会经常遇到功率问题的情况下，网络例如可以增加重复的次数。
参见图3，现在描述应用不同组的增益系数的处理。
处理从步骤102开始，并且UE按照要求在不同的信道上发送上行链路信号。UE定期地确定其是否超过最大UE发送功率，或者其是否几乎超过最大UE发送功率(步骤104)。
这是通过UE测量其预定测量周期内(通常在一个时隙的持续时间内)的发送功率来完成的。根据该测量，UE通过考虑为3GPP规范TS 25.133中的UE发送功率测量准确性而定义的容差来估计其是否已达到最大容许上行链路发送功率。
但是，如果UE输出功率不在UE发送功率测量的覆盖范围之内，UE则通过大于为3GPP规范TS25.101中的开环功率控制而规定的容差的容差来确定其是否超过最大容许上行链路发送功率。
如果在步骤S104中确定未超过最大UE发送功率，UE应用包括βHS的“正常”增益系数来设定不同信道之间的功率比(步骤106)。另一方面，如果在步骤104检测到超过了或几乎要超过最大UE发送功率，通过应用为功率问题情况而提供的增益系数在步骤108继续处理。为了设定DPCCH与HS-DPCCH之间的功率比，UE使用βHS’而不使用βHS。UE从当前或下一DPCCH时隙的开始使用增益系数βHS’。
在步骤110，UE使用在步骤106或步骤108设定的发送功率来发送数据，然后在步骤104再次监视上行链路发送功率。
尽管在上述实施例中已经描述了用于UMTS系统的发送功率控制，需要理解的是，也可以将本发明以类似的方式应用于诸如GMS或其它WCDMA系统等的其它系统中。
需要理解的是，上述实施例只是优选实施例。在不背离本发明的范围的情况下，可以通过等价物省略、修改或替换各种特征。

Claims (21)

1.一种蜂窝通信网络中使用的移动终端，所述终端适用于：
i)如果终端以低于最大上行链路发送功率的功率来发送信号，则根据第一方案在不同的信道之间分配可用上行链路发送功率；和
ii)如果终端以超过或几乎超过最大上行链路发送功率的功率来发送信号，则根据不同于所述第一方案的第二方案在不同的信道之间分配可用上行链路发送功率。
2.如权利要求1的终端，其中在步骤ii)中，根据信道的优先级来分配上行链路发送功率。
3.如权利要求1的终端，其中在步骤ii)中，分配可用上行链路发送功率，从而用于分组数据的信道的发送功率首先按比例减少。
4.如权利要求1的终端，其中在所述第二方案中，在至少一个以下信道之间相对于所述第一方案再分配可用上行链路发送功率：DPDCH、DPCCH、E-DPCCH、E-DPDCH和HS-DPCCH。
5.如权利要求1的终端，其中在终端已确定其超过或几乎超过最大上行链路发送功率之后，将第二方案应用于下一个时隙的传输。
6.如权利要求1的终端，其中在所述第一和第二方案中，使用增益系数来定义不同的信道之间的上行链路发送功率的分配。
7.如权利要求6的终端，其中所述第二方案的至少一个所述增益系数不同于所述第一方案的相应增益系数。
8.如权利要求7的终端，其中所述一个增益系数定义DPCCH与HS-DPCCH之间的上行链路发送功率分配。
9.如权利要求1至8中的任一权利要求的终端，其适用于从所述通信网络的网络元件接收关于所述第二方案的一个或多个参数。
10.如权利要求9的终端，其适用于通过所述一个或多个参数来确定不同于第一方案的一个或多个增益系数的第二方案的一个或多个增益系数。
11.一种蜂窝通信网络的网络元件，所述网络元件适用于确定一个或多个参数，所述参数用于在超过或几乎超过最大上行链路发送功率时定义不同的信道之间的上行链路发送功率的分配，其中至少一个所述参数不同于在未超过最大上行链路发送功率时定义分配的参数。
12.如权利要求11的网络元件，其中所述一个或多个参数包括用于确定第二参数的第一参数，所述第二参数用于定义DPCCH、E-DPDCH和HS-DPCCH之间的上向链路发送功率分配。
13.如权利要求11或12的网络元件，其适用于经由一个或多个其它网络元件将所述一个或多个第一参数用信号发送给移动终端。
14.一种通信系统中的数据发送方法，所述方法包括以下步骤：
分配由第一收发器方发送的每个信道的发送功率；
监视第一收发器的总发送功率是否超过第一收发器的最大发送功率，其中第一收发器的总发送功率是每个信道的发送功率的相加值；
当第一收发器的总发送功率超过第一收发器的最大发送功率时，通过按比例减少具有低优先级的信道的发送功率来再分配每个信道的发送功率；以及
通过再分配后的发送功率将每个信道发送给第二收发器方。
15.如权利要求14的方法，其中通过设定表示较低发送功率的增益系数来按比例减少具有低优先级的信道的发送功率。
16.如权利要求14的方法，其中通过第二收发器方来用信号发送表示较低发送功率的增益系数。
17.如权利要求14的方法，其中在每个时隙执行再分配发送功率的操作。
18.如权利要求14的方法，其中语音信道的优先级高于分组数据信道的优先级。
19.如权利要求14的方法，其中控制信道的优先级高于分组数据信道的优先级。
20.如权利要求14的方法，其中所述信道是高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)。
21.如权利要求14的方法，其中所述信道是增强上行链路专用物理数据信道(E-DPDCH)或增强上行链路专用物理控制信道(E-DPCCH)。
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