CN100521571C

CN100521571C - 用于功率控制的方法和装置

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Publication number: CN100521571C
Application number: CNB028268571A
Authority: CN
Inventors: 尼古拉斯·W.·安德森
Original assignee: IPWireless Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: KR20130028977A; KR101083583B1; KR101350667B1; US7373161B2; EP2234284A2; US20120033578A1; KR101303486B1; US20120163323A1; GB2382956A; EP2234284A3; JP4549062B2; DE60224304D1; CN101262263A; KR101258035B1; KR20110128361A; KR101178706B1; EP1490983A1; WO2003049320A1; CN101262263B; EP1806853B1

Abstract

本发明提供一种用于在无线通信系统中设置功率控制级(600)的方法。该方法包括无线电网络控制器从一个无线用户装置中获取下行链路传输信息的步骤(620)，以及所述无线电网络控制器响应于所述下行链路传输信息修改功率控制级和/或通信信道格式的步骤(660)。该下行链路传输信息优选地是来自一个无线用户单元的频繁传输的重传请求。以这种方式，利用对可用通信信道格式的最佳选择获得功率控制的快速调整，进而对功率控制进行微调。

Description

用于功率控制的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的功率控制。本发明可应用于，但不局限于，UMTS地面无线电接入(UTRA)时分双工(TDD)、码分多址(CDMA)通信系统中的闭环功率控制。

背景技术

无线电通信系统，以蜂窝电话或专用移动无线通信系统为例，典型地规定无线电电信链路在多个基站收发信台(BTS)和多个用户单元之间配置，基站收发信机对于通用移动电信系统(UMTS)被称作节点B，而用户单元在UTMS系统中通常被称作用户设备(UE)。

从一个节点B到一个UE的通信链路通常被称作下行链路通信信道。反过来，从一个UE到一个节点B的通信链路通常被称作上行链路通信信道。

在一个基于UTRA的无线通信系统中，每个节点B都有一个特定地理覆盖区(或小区)与之相关。该覆盖区由一个特定的范围所定义，在该范围内节点B可与在其服务小区内运行的UE保持可接受的通信。这些小区通常合并形成一个扩展的覆盖区。

在这样的无线通信系统中，存在用于同时沟通信息的方法，其中一个通信网络内的通信资源被多个用户共享。这样的方法被称为多址技术。存在许多多址技术，一个有限的通信资源由此被分为任意数量的物理参数，比如：

(i)频分多址(FDMA)，由此，在该通信系统中使用的频率被共享。

(ii)时分多址(TDMA)，由此，在该通信系统中使用的每个频率，通过将通信资源(每个频率)划分为许多不同时间周期(时隙、帧等等)，在用户之间得到共享。

(iii)码分多址(CDMA)，由此，通过在所有的时间周期里使用所有的各个频率进行通信，并且，通过分配给每个通信一个特定码以从所不期望的信号中区分出所期望的信号，来共享资源。

在这样的多址技术中，不同的双工(基本上同时双向通信)路径得到配置。这样的路径可以通过频分双工(FDD)配置来安排，由此，第一频率专用于上行链路通信，而第二频率专用于下行链路通信。

作为选择，也可以通过时分双工(TDD)配置来安排路径，由此，在相同频道内，第一时间周期专用于上行链路通信，而第二时间周期专用于下行链路通信。另外，一些通信信道被用于在基站和用户单元之间传送业务，而其他信道被用于传送控制信息，如呼叫寻呼。

无线通信系统区别于固定通信系统，如公共交换电话网(PSTN)，主要在于移动站/用户设备在由不同节点B(和/或不同服务提供商)所服务的覆盖区之间移动。为此，移动站/用户设备遇到变化的无线电传播环境。尤其是，在移动环境下，所接收的信号电平由于多径和衰落效应会迅速变化。

本发明将对用于基于通用移动电信标准(UTMS)的无线通信系统的第三代伙伴项目(3GPP)技术规范“TS25.224”进行说明。UTMS是一个基于CDMA的系统。CDMA系统采用扩频信令。扩频通信有两类，分别为直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)。

在DSSS通信系统情况下，比如，一个信号的频谱，通过用一个宽带伪随机码产生的信号乘该信号，能够很容易得到扩展。关键是扩展信号为精确已知的，所以，接收者能够解扩该信号。使用DSSS的蜂窝通信系统通常被认为是一个直接序列码分多址(DS-CDMA)系统，在TIA-EAI标准IS-95中定义了其中一个例子。

在该系统中的各个用户使用相同的无线电频率和时隙，但是他们通过使用各自的扩频码而相互区别。因此，在一部分无线电频谱中使用多个扩频码来分配多个通信信道。除公共信道外，每个唯一码被指定给一个UE。

与大多数无线通信系统相关、尤其在UTRA系统中需要的一个特征，允许节点B和UE中的收发信机调整它们的发射机输出功率以考虑它们之间的地理距离。UE距节点B的收发信机越近，UE和节点B的收发信机所需发射的功率就越小，因为所发射的信号足以被其他通信单元所接收。这个“功率控制”特征节省了UE中的电池功率，也有助于减少通信系统内的潜在干扰级。对于一个特定小区，对于UE的初始功率设置，连同其他控制信号，由在一个信标物理信道上提供的信息设置。

该3GPP规范假定一个下行链路共用信道(DSCH)呼叫模型，该模型允许实现对物理下行链路(DL)共用信道(PDSCH)的基于测量报告的慢速功率控制。在这样的方案中，用户设备(UE)被请求偶尔地发送测量报告，从报告中节点B和UE之间的当前平均路径损耗可得到确定。另外，UE可以发送干扰功率测量。这个DL功率控制方案被称为“慢速”是因为在UE中进行测量并通过节点B将其传送到RNC实体有延迟，还因为测量报告每隔几秒才进行发送。测量报告在无线电链路控制(RLC)消息之间的间隙中发送，该RLC信息典型由一个UE使用以请求重传错误接收的信息(数据分组)。与之相反的是基于快速(帧或子帧)的功率控制，这种功率控制典型被应用于专用下行链路物理信道(DPCH)。

已知准确的功率控制是CDMA系统的一个关键要素，因为扩频码在反向链路上不正交。因此，在功率控制(PC)级中的任何差错会引入直接降低系统容量的干扰。

此外，已知3GPP标准尤其易受上行链路中的功率控制不匹配的影响，因为在通信信道中存在快速衰落效应。快速衰落是一种已知的、通常不期望的现象，该现象是由信号通过许多不同路径到达接收机所致。因此，为了在CDMA系统中获得最大化的上行链路容量，需要快速功率控制环路。

提供一个内部功率控制(PC)环路用于调整UE的发射功率以解决所谓的“远-近”问题。内部功率控制环路调整每个连接的发射功率，以便在节点B所观测到的接收信号功率足以满足每个特定连接的特定服务质量(QoS)要求；因此，降低了对系统中的其他UE的干扰。该内部PC环路调整UE的发射功率以便尽可能地保持所接收的反向链路信号干扰比(SIR)接近于恒量。

与内环路SIR测量相比较的预定门限，由质量驱动的外部功率控制环路生成。该环路设置一个目标SIR门限，对于一个给定连接(通常根据目标比特差错率(BER)或帧删除率(FER)定义)，该门限正比于所要求的服务质量(QoS)。这个目标将随着传播条件的变化而变化，比如，作为UE的速度和它的特定传播环境的函数，因为两者对节点B上维持所期望的QoS所需的SIR有主要影响。

因此，期望降低干扰，并且，从系统范围的角度看，功率控制为此能够得到使用以便最大化系统容量。如果用户之间的功率分配被仔细管理以便在接收端仅提供“刚好够”的信号质量，那么小区间的干扰功率将会最小化，因为太高的质量实际上等同于太大功率，因此，降低了容量。

从纯链路级性能的角度看，功率控制也会得到采用以便缓和作为移动无线电传播信道的结果而通过接收信号功率的暂时变化导致的检测损伤。如果这些变化能通过有效的功率控制得以去除，那么在接收机为获得一定的比特或块差错率所必需的平均SIR将会被显示出低于没有功率控制的衰落信道中所需的平均SIR。因此，如果每个用户能够以较低的SIR进行操作，则系统干扰将得到降低且系统容量再次得到提高。

因此，对于高容量的频谱有效的CDMA配置，有效的功率控制构成全系统设计的一个重要方面。

为了获得一定的无线电链路质量(在比特差错率或者块差错率方面)，发射机所需的功率是4个主要变量的函数：

(i)发射机和接收机之间的路径损耗；

(ii)所采用的纠错(信道编码)方案的程度和性能；

(iii)主要的信道传播条件(如速度、多径)；以及

(iv)传输数据率。

功率控制通常被用于跟踪(i)路径损耗和(iii)信道传播条件中的变化，因为这些过程不受系统操作员的控制。然而，误差防护的程度和传输数据率处于系统操作员的控制之中，这将影响所需的传输功率的量。

本发明的优选实施例是针对在UTMS无线电接入网络(UTRAN)协议体系结构100上的实现说明的，它的相关部分的概述参考图1说明。本发明的优选实施例集中说明通过传输信道在媒体访问层(MAC)(第2层)110和物理层(PHY)(第1层)之间的通信，传输信道是通过它在MAC 110和PHY之间传送数据的信道。处于第2层的UTMS无线电接入网络(UTRAN)协议体系结构利用传输信道140、142、144的概念控制比特率和所采用的前向纠错(FEC)方案。

传输信道140、142、144可以包含一个或多个传输格式150、152、154、156、158、160，它们以两个参数集为特征：

(i)与其所属的传输信道相关的半静态部分。这个参数集定义了所要用的信道编码类型，传输时间间隔(TTI)，静态速率匹配属性，以及循环冗余编码(CRC)长度。

(ii)对于传输格式所特定的动态部分。这个参数集定义了传输块尺寸和传输块集尺寸，该传输块集尺寸等于传输块尺寸乘以在TTI中所传输的传输块的数量。

因此，在相同的传输信道140、142、144内的所有传输格式150、152、154、156、158、160继承了同样的半静态部分，尽管这些格式150、152、154、156、158、160中的每一个可以具有一个不同的动态部分。传输格式由被称为传输格式指示符(TFI)的标记进行标识。

编码的复合传输信道(CCTrCH)可以通过对第1层中的多路复用器170内的一个或多个传输信道处理链进行多路复用而形成。多路复用输出被映射为物理资源180的数量，并且多个传输信道通过这种方式可以被多路复用到相同的物理资源上。这种传输格式的组合被称为传输格式组合(TFC)。

有效的TFC集合(由第3层配置)被称为传输格式组合集(TFCS)，并被通知给MAC 120。此外，在TFCS内所允许的TFC的集合可能基于如下因素受到限制：

(i)击穿限制(PL)，由第3层设置；

(ii)所分配的物理资源125的数量；

(iii)TFC所需的传输功率的数量。

比MAC层110更高的层，或更低的层可以强加这些限制130。不论用哪一种方式，MAC 110都得到关于TFCS限制130的通知。那么，在无线电网络控制器(RNC)和用户设备(UE)中的MAC 110都完全负责从产生的允许集合内选择一个TFC。从这个允许集合内选择一个TFC通常基于在所分配的物理资源的限制之内所传输的数据量的优化。选择或改变当前的TFCS受高层(L3)控制。

典型地，一个TFCS内的所有TFC标称地需要相同的信号质量以获得给定的比特或块差错率。第3层根据从测量报告或其他规格中所搜集的信息决定要使用的TFCS。因此，调整每个物理资源单元的传输速率主要受第3层通过恰当选择TFCS的决定的控制。这是由MAC层内的TFC选择控制函数135所显示，同时TFC选择控制输入138进入第1层内的传输信道格式安排。

由于在传输中的误差防护量降低，既然必须传输的校验(或冗余)位更少，因此可用信息率提高。然而，由于误差防护方案被削弱，所以所接收的每个位的能量(E_b)，相对于获得一定差错率所需的接收机噪声谱密度(N₀)将增加。因此，所需要传输功率也将增加，这将导致编码增益减小。

所接收的信号功率(S)为：

S＝E_b*R　　　　　[1]

这里，R是以位/秒为单位的信息率。

噪声功率(N)为：

N＝N₀*W　　　[2]

这里，W是以Hz为单位的接收机带宽。

因此，所接收的信噪功率比为：

\frac{S}{N} = \frac{E_{b}}{N_{0}} \times \frac{R}{W} - - - [3]

从等式[3]中可以看出，为获得一定的E_b/N₀所需的接收信噪比随着比特率R的增大而线性增大(给定固定的系统带宽W)。然而，为获得一定的块差错率所需的E_b/N₀是所用编码的类型和数量及主要传播信道条件的函数。

因此，由于对一个信号施加较小的误差防护，所需传输功率因以下两个原因而增加：

(i)编码增益降低(对于一个给定的差错率，需要更高的E_b/N₀)；以及

(ii)信息率(R)提高，比方说，从100k位/秒提高到200k位/秒。

因此，适当选择传输率(TFCS)与功率控制方案紧密相关，因为不仅直接功率控制而且选择TFCS将影响所传输的功率，从而影响系统容量。既然在CDMA系统中功率是共享资源，TFCS必须和功率控制都得到严格控制，以便最大化系统容量。

当节点B以最大功率发射时，处于有利的小区位置中的许多UE将看到载波信号对噪声加上干扰(C/(N+I))的值很大，导致过多的(过好的)质量用于那些UE。过高质量从网络容量角度讲是不期望的，因为它意味着不必要的干扰被注入系统中，或者反过来，对于所使用的发射功率获得了次优的数据率。

两种机制可以用于降低这种过高质量：

(i)降低发射给以过高C/I运行的UE的功率(即，使用下行功率控制)。在这种情况下，对UE的每码数据率将保持相同。尽管对其他小区的干扰量降低，该链路的质量目标依然得到保持。

(ii)通过增加每码比特率降低那些UE可获得的处理增益。这是通过在传输之前降低应用于该数据的前向纠错(FEC)的量实现的。许多TFCS可以用于这个用途，每一个TFCS都具有变化的FEC防护程度。在这种情况下，增大到UE的数据率，质量目标依然被获得，但是所产生的干扰量没有降低，因为传输功率没有被降低。

在功率控制和传输格式选择之间的这种链路在图2中进行示意，图中传输格式是基于可获得的载波干扰比(C/I)210，从许多可变传输格式230，240，250中进行选择。对于低速率230、中速率240和高速率250所需的C/I留有对应的各种衰减级235、245，使用功率控制可将衰减级传递到传输格式上。如图所示，作为一个实例，对于高速传输格式250，没有由功率控制220为完成C/I 210的缩减而进行衰减的余地。

因此，为了提供将会作为如图所示的将要传输的分组数据传输215的传输格式，中速率传输格式240将会被挑选上，因为对于可用C/I245这种传输格式传送最高的数据率。最高速率的传输格式250是不可获得的，然而，最低速率的传输格式230对于可用C/I 235提供次优数据率230。本发明的发明者已认识到基于测量报告的慢速功率控制对于共用信道是决不够的。

因而，对于基于分组数据的共享系统，在最大化到每个用户的数据率时，通常可优选保持全部或接近整个发射功率，因为对于诸如网页浏览和文件转换的数据量驱动的应用来说，每个用户在任意特定时刻受益于接收可能的最佳数据率的其他每个用户。

总之，3GPP规范假定一个下行链路共用信道(DSCH)呼叫模型，该模型允许实现物理下行链路(DL)共用信道(PDSCH)的基于测量报告的慢速功率控制。在这样的方案中，用户设备(UE)被请求发送测量报告，从报告中节点B和UE之间的当前平均路径损耗可以得到确定。另外，UE可以发送干扰功率测量。这种DL功率控制方案被称为“慢速”是因为在UE进行测量并通过节点B将这个测量传输给RNC实体时存在延迟。

由于PC方案相对慢速，该方案提供了在PDSCH中的一个决不优化的解决方案。这导致干扰增加和可获得的通信资源的次优使用。

因此，通常需要一种改良的功率控制装置和操作方法，尤其需要用于对UTRA-TDD系统中的共用信道改进下行功率控制的装置和方法，其中以上提到的不足可以予以消除。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于在无线通信系统中设置功率控制级的方法，所述方法包括步骤：无线电网络控制器从一个无线用户单元获取下行链路传输信息；所述无线电网络控制器响应于所述下行链路传输信息修改功率控制级；以及所述无线电网络控制器响应于所述下行链路传输信息修改通信信道格式。

根据本发明的第二方面，提供一种用于在无线通信系统中选择传输格式的方法，所述方法包括步骤：无线电网络控制器从一个无线用户单元获取下行链路传输信息；以及所述无线电网络控制器响应于所述下行链路传输信息修改通信信道格式。

根据本发明的第三方面，提供一种用于设置功率控制级的方法，所述方法包括步骤：提取功率控制信号的一部分；使用功率控制信号的所述一部分确定一个信号质量粒度调整以根据多个通信信道格式传输信号；以及响应于所述确定的信号质量粒度，选择一个下行链路传输速率或功率控制级。

根据本发明的第四方面，提供一种无线电网络控制器，包括：用于从一个无线用户单元获取测量报告数据的装置；用于基于所述测量报告数据确定下行链路传输速率或功率控制级的装置；以及用于响应于所述测量报告数据，通过修改通信信道格式来调整下行链路传输速率或功率控制级的装置。

总之，本发明对用于在无线通信系统中设置功率控制级、下行链路传输速率或传输信道格式的一种方法和装置进行描述。该方法和装置使用传输信息，优选使用从一个无线用户单元中获得的重传请求信息；基于该传输信息，确定下行链路传输速率或功率控制级；以及响应于该传输信息，修改下行链路功率控制级，并选择一个通信信道格式。

附图说明

图1示意了用于UTRA TDD-CDMA通信系统的一种已知的传输信道体系结构。

图2示意了用于UTRA TDD-CDMA通信系统的一种已知的速率控制和传输格式之间的联系。

现在将参考附图说明本发明的示例性实施例，其中：

图3示出适于支持本发明的一种优选实施例的各种发明概念的一种通信系统框图；

图4示出根据本发明的优选实施例的各种发明概念的一种RNC-节点B-UE通信装置的结构框图；

图5示出根据本发明的优选实施例的下行链路传输的状态图；以及

图6示出根据本发明的优选实施例的一种下行链路共用信道功率控制操作的流程图。

具体实施方式

简言之，本发明的优选实施例涉及一种功率控制方案和/或一种用于修改在非快速衰落环境中在下行链路共用信道中使用的传输速率的方案。使用速率适应概念是为了在任意特定时刻向所有用户提供最可能好的数据率。尤其是，来自UE的基于RLC的信息被用于选择一种传输格式，该信息频繁指示分组数据传输的破坏率。选择该传输格式以提供一个功率级窗口，同时功率控制和/或速率适应被用于优化这样的窗口内的传输级。

因此，当一个用户设备在一个小区内移动时，导致UE的载波干扰比的级别迅速变化，从该UE的频繁发射被用于连续选择一个最佳传输格式，同时DL功率控制和/或速率适应被用作每个传输格式内的一种微调处理以进一步优化载波干扰比的级别。速率适应通过修改传输格式来实现。本发明目的在于提高在UTRA TDD中的下行链路共用信道的总容量。这些信道通常由系统上的用户偶尔分配和使用，这样，对于功率控制的需要与专用物理信道的需要略有不同。

在本发明的上下文中，说明了可用于基于UMTS的通信系统的一种传输格式组合集的使用。在此上下文中术语“传输格式”包括与通信系统的第1层相关的承载的某种属性，在本发明的意图之内。微调载波干扰比的级别可以由功率控制和/或速率适应和/或任何其他的为本领域技术人员所知的装置来完成，也在本发明的意图之内。今后，这种“功率控制”说法应该被认为包括所有这样的操作。

现参见图3，在框线内示出的是根据本发明的优选实施例的一种基于蜂窝的电话通信系统300。在本发明的优选实施例中，基于蜂窝的电话通信系统300遵从UTMS空中接口，并包括能够运行在UTMS空中接口上的网络单元。本发明尤其涉及用于涉及UTRAN无线电接口(在3G TS 25.xxx系列规范中说明)的宽带码分多址(WCDMA)标准的第三代伙伴项目(3GPP)规范。

大量的用户终端(或在UMTS术语中的用户设备(UE))312、314、316通过无线电链路318、319、320与大量的无线电收发基站322、324、326、328、330、332(在UMTS术语中被称作节点B)进行通信。该系统包括许多其他UE和节点B，为清楚起见不予以显示。

该无线通信系统，有时被称作网络运营商的网管区，被连接到一个外部网络334，比如因特网。网络运营商的网管区(参考第3代UMTS和第2代GSM系统说明)包括：

(i)一个核心网，即至少一个网关GPRS支持节点(GGSN)344和/或至少一个服务GPRS支持节点(SGSN)；以及

(ii)一个接入网，即：

(ai)一个GPRS(或UMTS)无线电网络控制器(RNC)336-340；或

(aii)GSM系统中的基站控制器(BSC)和/或

(bi)一个GPRS(或UMTS)节点B 322-332；或

(bii)GSM系统中的一个基站收发信台(BTS)。

SGSN 344负责GPRS(或UMTS)与诸如因特网334或公共交换电话网(PSTN)的公共交换数据网(PSDN)的连接。SGSN 344对，比方说，GPRS核心网内的业务实现路由和隧道功能，同时GGSN344连接到外部分组网络，在这种情况下，外部分组网络接入该系统的GPRS模式。

节点322-332通过基站控制器被连接到外部网络，基站控制器在UMTS术语中被称作无线电网络控制器站(RNC)，包括RNC 336、338、340和移动交换中心(MSC)，如MSC 342(为清楚起见没有显示其他MSC)和SGSN 344(为清楚起见没有显示其他SGSN)。

每个节点B 322-332包括一个或多个收发装置并通过一个如UMTS规范中所定义的Iub接口与基于小区的系统基础设施的其余部分进行通信。

每个RNC 336-340可以控制一个或多个节点B 322-332。每个MSC 342提供对外部网络334的网关。操作和管理中心(OMC)346被可操作地连接到RNC 336-340和节点B 322-332(为清楚起见仅显示关于节点B 326的连接)。OMC 346管理蜂窝电话通信系统300的区域，这是本领域技术人员所能理解的。

在本发明的优选实施例中，通过选择和利用一种合适的传输格式组合集(TFCS)，一个或多个336、338、340和/或对应的节点B322-332被修改，以提供下行链路功率控制。本发明的优选实施例尤其说明了使用DL误码统计和/或关于路径损耗和干扰的测量报告调整DL功率控制的一种机制。利用这样的信息，另一个RNC，比如RNC 336，就能决定是提高还是降低数据率，和/或通过变换传输格式组合集(TFCS)，调整在发射机链中的增益或衰减以反映对UE 312的通信的功率控制。

DL功率控制和TFCS选择功能348通过Iub接口节点B 322指示为传输到UE 312所选的TFCS和对应的增益控制。响应于这个指示，节点B 322调整设置它的无线传输的功率控制级的一个可变增益元件445。

在RNC 336内的各种组件在这个实施例中以集成元件形式实现。当然，在其他实施例中它们可以以离散形式，或集成元件和离散元件的混合形式，或甚至任何其他的适合形式实现。

此外，在这个实施例中，功率控制TFCS选择功能348优选在数字信号处理器中实现。然而，在上面的实施例中所述的功率控制TFCS选择功能348可以以任何适合的软件、固件或硬件形式得到实施都在本发明的意图之内。功率控制TFCS选择功能348可以由处理器可执行的指令和/或数据控制，用于完成存储于存储介质或存储器中的所述的方法和处理。

处理器可执行的指令和/或数据可以包括任意一项以下内容：

(i)传输速率和/或功率控制算法；

(ii)传输速率和/或功率控制门限；以及

(iii)传输速率和/或功率控制等式；

存储器可以为一种电路元件或模块，如随机存取存储器(RAM)或可编程只读存储器(PROM)的形式，或如磁盘的可移动存储介质，或其他适合的介质。

也可以设想对于其他无线通信系统，可能采用其他的标准和算法或等式来确定一种合适的功率控制方案和/或传输速率。这样的方案将依然受益于使用状态信息或测量报告以便选择最大化使用可获得的数据率同时保持可接受的误差性能的传输格式的概念。

对物理层(空中接口)单元的这样的调整可以进行控制，或者完全或部分地通过调整通信系统300的任何其他适当部分来实现，也在本发明的意图之内。比如，涉及确定或促进传输速率或功率控制级的单元，如基站控制器、基站收发信台(或节点B)，在其他类型的系统中的中间固定通信单元(比如，转发器)，在适当环境下，可以通过调整来提供或促进如这里所述的功率控制特征。

现参见图4，示意了根据本发明的优选实施例的一个系统框图，其中对在各种组件之间传递的信令信息作为指示。

信令信息经由服务各自的UE 312的节点B 322主要在无线电网络控制器336和一个或多个UE312之间传递。为清楚起见，显示RNC336被划分为一个无线电链路控制层(RLC)405和一个无线电资源控制层(RRC)425。同样，为清楚起见，对于信令信息，显示UE 312被划分为一个无线电链路控制层(RLC)470和一个无线电资源控制层(RRC)480。这样的通信分层在本领域是众所周知的，并在7层OSI协议中有进一步描述，见3GPP TS25.301。

根据当前的3GPP标准，在一个下行链路信道上发送的绝大多数分组以RLC确认模式(AM)从RNC 336的RLC层405发送(450)，以在该分组通过空中接口丢失的情况下促进重传。

UE 312被请求发送一个无线电链路控制(RLC)状态协议数据单元(PDU)465，指示哪些分组已被正确接收以及哪些分组丢失。这样的请求是通过在RLC信息头440中设置轮询位发出的。因此，在完成AM专用业务信道(DTCH)PDU上的循环冗余校验(CRC)之后，可以作出轮询位通知475的确定。接着，UE 312响应于由其自己的RNC 336所启动的轮询，传输一个RLC状态PDU 465。

从这种信息中，RNC 336能够估计当前的下行链路块差错率(BLER)，如UE312所观测的。根据本发明的优选实施例，这样的下行链路共用信道(DSCH)410的BLER信息被输入到一个DL功率控制和TFCS选择函数348。

当合适的时候，DL功率控制和TFCS选择函数348可以决定用测量报告补充这样的信息。这样，DL功率控制和TFCS选择函数348具有一个到RNC 336的RRC层425的控制输入420。响应于来自DL功率控制和TFCS选择函数348的请求，RNC 336的RRC层425可以将测量控制请求490发射给UE 312的RRC层480。UE 312的RRC层480将一个测量报告485传回给RNC 336的RRC层425，这个测量报告被转发(430)给DL功率控制和TFCS选择函数348。

因此，通过利用DSCH误差统计加上关于路径损耗和干扰的测量报告485，RNC 336能够通过修改传输格式组合集(TFCS)确定是提高还是降低到UE 312的数据率。

DL功率控制和TFCS选择函数348通过Iub接口向节点B 322指示(435)用于向UE 312进行PDSCH传输的所选择的TFCS和对应的增益控制。响应于这个指示，节点B 322调整一个设置它的无线传输的功率控制级的可变增益元件445。

对于每个TFCS所需的典型的载波干扰比(C/I)的级别之间的区别优选为已知的先验，并存储RNC作为STR_j。以下两个变量也优选存储于RNC中：

(i)当前TFCS；以及

(ii)来自小区基准功率(A_n)的每个码的当前衰减。

通过物理共用信道分配消息(PSCHAM)内的RRC信令，当前所用的TFCS被动态地指示给UE 312。当确定改变传送给UE 312每个码的功率一个量Δ后(作为刚接收的测量信息或新确定的BLER信息的结果)，对于每第j个TFCS进行以下处理：

A_n+1，j＝A_n-Δ+(SIR_i-SIR_j) [4]

给定当前衰减(A_n)，当前TFCS(i)，所需的功率步长(Δ)和TFCS i和TFCS j之间的SIR差值，等式[4]有效地计算在切换到使用TFCS j时所需的从最大可允许的每码功率的衰减(通常等于小区基准或基本公共控制物理信道(P-CCPCH)功率)。

具有最小的正衰减A_n+1,j的TFCS被选作可以向UE提供最大数据率同时不违背最大的每码功率限制的TFCS。

可以设想Δ可以以几种方法推导：

(i)直接从RNC中的RLC层中推导，RNC接收关于下行链路认可的模式传输的误差性能的RLC状态报告，或者通过由UE向RNC发信号中通知的BLER测量报告中推导；或者

(ii)从UE发信号给RNC的路径损耗和干扰测量报告中推导；或者

(iii)从以上两种方案的组合中推导。

此外，本发明的发明概念利用方法处理偶发数据传送，这种传送以使用共用信道的数据呼叫会话为特征。传输中的暂停导致RLC(或基于其它测量报告的)BLER信息中的后续暂停，因为很少或没有要进行报告的传输数据。这样，功率控制可以仅由基于路径损耗和干扰的测量报告所驱动在本发明的意图之内。然而，注意到这样的测量报告消耗重要的上行链路资源，该资源在缺乏对下行链路业务量进行控制时被浪费。尽管已知对于PSCHAM中的DL PC使用这样的测量报告，因此，仅当有很少业务量驱动基于RLC的PC方案时，提议使用“仅测量报告”选项来调整TFCS(和PC形成对比)。

因此，在本发明的另一个实施例中使用一种“静态计时器”的概念。每当下行链路RLC缓冲区量超过指示需要大量下行链路资源的某个门限时，静态计时器都得到复位和重启动。当需要大量使用下行链路资源时，显然期望采用功率和速率控制来最大化吞吐量。一旦RLC缓冲区占用度降到或低于一个特定门限，或者如果在RLC状态报告内所报告的PDU数量低于某个水平，对于一段时期，比方说，Qms，确定没有足够的数据容量存在以保证功率/速率受控的传输(该传输可能需要大量使用上行链路资源)。另外，输入误差统计也可能太不频繁或不精确而不能使用。在这种情形下，关闭功率控制和速率适应直到确定值得重启程序。

当该系统被用于典型的网页浏览应用时，这尤其有用。这通常将导致在HTTP页下载过程中存在下行链路活动周期，接下来是下行链路不活动周期(在用户领会屏幕上的信息时)。根据本发明的优选实施例，期望下行链路功率控制方案利用多种如下参考图5描述的逻辑状态。

在图5中所示的是根据本发明的优选实施例的状态图500。状态图500代表利用以下三种逻辑状态的下行链路功率控制方案：

(i)DLPC_无效状态-505；

(ii)DLPC_断开状态-535；

(iii)DLPC_有效状态-515。

这三种状态之间的转换优选由下列任意一个参数所驱动：

(i)DL RLC缓冲区的占用率和相关的门限；

(ii)来自UE的测量报告信息；

(iii)关于“静态时间”的计时器T_Q。

当期望利用功率控制调整但所需信息仍然需要收集或被认为“过时”时，使用第一状态-DLPC_无效状态-505。这个状态可以接着在下行链路传输中出现适当暂停之后发生。在这个DLPC_无效状态505中，初始功率控制设置必须首先基于在UE所测得的测量信息建立，如状态转换步骤510中所示。在功率/速率受控的下行链路共用信道分配得到准许之前，初始功率控制设置需要报告给UTRAN。

然而，为了避免在接收到测量报告之前系统等待时间的增加，下行链路共用信道分配可以仍被准许。然而，它们优选使用最低速率的TFCS，并且衰减必须被设置为最小可允许值。

DLPC_无效状态505转换(510)到DLPC_有效状态515

对于从DLPC_无效状态505到DLPC_有效状态515的转换(510)的DL功率控制方案，测量信息必须从UE中提出。这是因为事实上来自先前功率控制调整的下行链路共用信道(DSCH)会话的任何一个先前功率控制信息，因为干扰时期的长度被认为是无效的。测量报告信息可以因以下其中一种原因到达RNC：

(i)UE启动过程(通过各种UL消息)，或者

(ii)作为为了下行链路功率控制的明确目的发送直接UTRAN测量报告请求的结果。

(a)UE启动转换到DLPC_有效状态515

下面表1所列的是关于UE启动的UL消息的例子，其中可以包含相关的测量报告信息。

表1：

RRC消息	PCCPCH RSCP	时隙ISCP
RRC消息	PCCPCH RSCP	时隙ISCP	小区更新	√	√
初始直接传送	√	√	小区更新	√	√
初始直接传送	√	√	PUSCH容量请求	√	√
RRC连接重建请求	√	√	PUSCH容量请求	√	√
RRC连接重建请求	√	√	RRC连接请求	√	√

上行链路直接传送

√

上面的第三层消息是由能够用于携带附加的测量信息(RSCP和ISCP)的UE所启动的消息的例子。

每当从UE中接收到测量报告信息，并且DL功率控制方案处于DLPC_断开状态535或DLPC_无效状态505，允许转换到DLPC_有效状态515，而且计时器T_Q复位并启动。

尤其是，从UE到UTRAN的物理上行链路共用信道(PUSCH)容量请求消息可以任选包含P-CCPCH接收信号码功率(RSCP)和对于特定时隙干扰信号码功率(ISCP)值的列表。在这种模型中，一段时间睡眠但是保持RRC连接的UE向RNC发送PUSCH容量请求。可以预期的是这个请求之后马上进行下行链路传输。这样，通过在一个PUSCH容量请求消息中包括PCCPCH RSCP和时隙ISCP信息，能够在产生的DSCH上允许即时的功率控制。

(b)UTRAN启动转换到DLPC_有效状态515

在对于一个UE有足够的下行链路数据通过DSCH发送和功率控制过程处于DLPC_无效状态505的情况下，一个明确的测量报告请求必须发送给UE以便启动下行链路功率控制过程。为了达到这个目的，一个测量控制消息必须被从UTRAN发送到UE以便从UE中取出一个测量报告消息。

值得注意的是，在使用可获得的具有最小衰减的最低速率TFCS的这个期间，仍可使用未经功率控制或传输速率调整的PDSCH。

DLPC_有效状态515返回(转换520)到DLPC_有效状态515

只要符合N>＝N_Q个PDU的RLC状态信息到达RNC336，DLPC_有效状态515就得到保持，这里：

N是一个计数器；以及

N_Q是被适当安排的最小门限值，以便阻止该环路调整到UE的功率，从UE尚未接收到足够的可信赖的PDU错误统计。

此外，DLPC_有效状态515仅在静态计时器T_Q没有期满时保持。表示为T_Q的静态计时器被用于确定这个可允许的“静态”时期的持续时间。该计时器可以任选被连续复位以保持(转换520)DL功率控制方案处于DLPC_有效状态515。一个计时器T_Q复位可以基于多个PDU报告信息的频率和/或基于DL RLC缓冲区容量和门限进行。

DLPC_有效状态515转换(525)到DLPC_无效状态505

当计时器T_Q到期时，发生DLPC有效状态515转换到DLPCP_无效状态505。对于P-CCPCH RSCP和时隙ISCP的测量报告过程可以(任选地)在这点上被终止以保存UL物理资源。比如，这可以使用测量控制RRC消息进行。

DLPC_断开状态535转换540到DLPC_无效状态505

对于不使用功率控制的下行链路传输使用DLPC_断开状态535。如果DL功率控制方案处于DLPC_断开状态535，不必采取任何措施从DLPC_断开状态535转换到DLPC_无效状态505。任何转换是纯粹基于期望对下行链路共用信道传输进行功率控制调整操作。这样的一个转换指示可以基于DL RLC缓冲量，或者，比如，在从快速访问信道(FACH)模式转换到DSCH模式时。

如图所示，为了进入DLPC_有效状态515，在可以对DSCH进行功率控制之前，该过程必须经DLPC_无效状态505从DLPC_断开状态535转换到DLPC_有效状态515。这保证了获得新近的测量报告信息，以便可以对初始传输格式速率和初始所需的衰减进行良好的估计。

用于本发明优选实施例中的TFCS选择算法采用下列等式：

Avail_j＝{(PCCPCH_RSCP_Timeslot_ISCP)-SIR_j-K_PDSCH}≥0 [5]

这里，用于确定初始TFCS和衰减的参数是：

(i)PCCPCH RSCP—P-CCPCH信标物理信道的接收信号码功率。这个参数是由UE在测量报告中发出的。

(ii)时隙ISCP—一个特定时隙的干扰信号码功率。这个参数是由UE在测量报告中发出的。

(iii)SIR_j—对于TFCS j的每个码的标称目标SIR。这个参数是已知的先验并被存储于RNC处。

(iv)K_PDSCH—在RNC中可配置的一个常数值。这个参数被用于提供关于所选择的初始TFCS和衰减值的适度界限。

一旦上述参数对于RNC已知，每个TFCS被测试以了解使用等式[5]是否可以获得它。

于是，对于在等式[5]中的Avail_j为真的最高速率TFCS(j＝i)被选择上。

每个码所用的初始衰减(相对于P-CCPCH传输码功率)如下进行计算：

A_0，i＝PCCPCH_RSCP-Timeslot_ISCP-SIR_i-K_PDSCH [6]

现参见图6，示意了根据本发明的优选实施例的DL功率控制方案的流程图600。假定DL功率控制方案将在如步骤605中所示的DLPC_断开状态开始。如果操作条件变化以致需要一个功率受控的DSCH，在步骤610中，发生如步骤615所示的转换到DLPC_无效状态。

如果在步骤620从UE接收到一个新近的测量报告，静态计时器T_Q在步骤630被复位。如果在步骤620没有从UE接收到一个新近的测量报告，那么，一个测量控制消息被从UTRAN传输到UE，以如步骤625所示请求从UE测量。

当在步骤620接收到一个UE测量报告时，该方案转换到DLPC_有效状态670。提取合适的参数用于计算等式[4]，并且计算初始DSsCH TFCSs供使用。此外，如步骤635所示计算等式[5]中要用到的初始衰减级。

然后，在步骤640确定是否静态计时器T_Q已到期。如果在步骤640中静态计时器T_Q已到期，将发生如步骤610所示的功率控制方案转换到DLPC_OFF状态。如果在步骤640中静态计时器T_Q没有到期，在步骤645中确定RLC-状态PDU信息是否已到。如果在步骤645中RLC-状态PDU信息未到，如步骤650所示，以当前功率设置发送PDSsCH，并且静态计时器T_Q在返回到步骤640的循环中得到校验。

如果在步骤645中RLC-状态PDU信息已到达，在步骤655中，确定是否N>＝N_Q PDU。如果确定在步骤655中N>＝N_Q PDU没有得到满足，如步骤650所示，以当前功率设置发送一个物理下行链路共用信道(PDSsCH)，并且静态计时器T_Q在返回到步骤640的循环中得到校验。

如果确定在步骤655中满足N>＝N_Q PDU，如步骤660所示，进行反复的功率调整循环。于是，当前功率设置得到更新，并且静态计时器T_Q和N值复位。然后，以当前功率设置发送一个PDSCH，并且静态计时器T_Q在返回到步骤640的循环中得到校验。于是，DLPC_无效状态670保持到在步骤640中静态计时器T_Q到期，由此，发生功率控制方案转换到DLPC_OFF状态。

应理解的是，用于上述开环功率控制的方法和装置至少具有以下优点：

(i)提供给UE最大数据率的TFCS被选择，同时没有违背最大每码功率限制。

(ii)本发明的实现允许保持标准的一致性。

(iii)最小化信令开销。

因此，用于提供功率控制的前面所述的方法和装置基本上至少避免了关于UTRA-TDD CDMA无线通信系统中的PC方案的更新速度限制的问题。

因此，用于在无线通信系统中实现功率控制或调整传输速率的方法和装置已得到了说明，其中关于现有技术装置的上述不足基本上得到缓解。

虽然以上说明了本发明的具体和优选实施例，但显然，本领域中的技术人员可以容易地对这样的发明概念进行变化和修改。

Claims

1.一种用于在无线通信系统中设置功率控制级的方法，所述方法包括步骤：

无线电网络控制器从一个无线用户单元获取下行链路传输信息；

所述无线电网络控制器响应于所述下行链路传输信息修改功率控制级；以及

所述无线电网络控制器响应于所述下行链路传输信息修改通信信道格式。

2.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，其中所述通信系统是通过一个节点B支持无线电网络控制器和无线用户单元之间的传输的基于UMTS的无线通信系统，其中由所述无线电网络控制器从关于下行链路认可的模式传输的无线电链路控制状态报告中计算所述下行链路传输信息。

3.根据权利要求1或2的用于设置功率控制级的方法，其中所述无线通信系统在一个非快速衰落环境中使用下行链路共用信道。

4.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，其中所述传输信息是来自所述无线用户单元的重传请求。

5.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，所述方法还包括步骤：

获取包括以下一项或多项的测量报告数据：

获取下行链路通信链路的误差性能指示；

获取下行链路路径损耗测量报告；

获取下行链路干扰测量。

6.根据权利要求5的用于设置功率控制级的方法，其中所述通信系统是通过一个节点B支持无线电网络控制器和无线用户单元之间的传输的基于UMTS的无线通信系统，其中所述获取下行链路的测量报告数据的步骤是通过处理由所述无线用户单元向所述无线电网络控制器发信号通知的误差测量报告完成的。

7.根据权利要求5或6的用于设置功率控制级的方法，其中所述通信系统是通过一个节点B支持无线电网络控制器和无线用户单元之间的传输的基于UMTS的无线通信系统，其中所述获取下行链路路径损耗测量报告或下行链路干扰测量报告的步骤被从所述无线用户单元发信号通知给所述无线电网络控制器，和/或其中所述获取下行链路的误差性能的步骤是通过处理由所述无线用户单元向所述无线电网络控制器发信号通知的误差测量报告完成的。

8.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，所述方法还包括步骤：

缓冲所要传输的数据，其中如果所述缓冲数据超过一个门限值则执行所述响应于所述下行链路传输信息修改功率控制级，或者响应于所述下行链路传输信息修改通信信道格式的步骤。

9.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，所述方法还包括步骤：

在基于所述传输信息确定下行链路传输速率或功率控制级之前，以一个最低速率的通信信道格式和/或一个最小功率控制衰减执行下行链路传输。

10.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，其中所述获取传输信息的步骤包括以下一个或多个步骤：

当一个无线用户单元确定要传输上行链路消息时，从所述无线用户单元获取传输信息；或者

在一个测量报告请求之后获取测量报告数据。

11.根据权利要求10的用于设置功率控制级的方法，所述方法还包括步骤：

运行一个计时器以跟踪自获取一个先前测量报告以来经过的时间周期；

响应于所述时间周期超过一个门限，启动一个测量报告请求；以及

在接收到一个测量报告时，复位所述计时器。

12.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，所述方法还包括步骤：

对于所述一个通信信道格式的使用施加一个无效和一个有效状态，其中：

有效状态，响应于所述传输信息，通过修改通信信道格式，允许修改下行链路功率控制级的操作；以及

无效状态，禁止传输测量报告数据，以便不会发生对所述功率控制级的修改。

13.根据权利要求12的用于设置功率控制级的方法，所述方法还包括步骤：

响应于所述计时器的值，在有效状态和无效状态之间进行切换。

14.根据权利要求11或13的用于设置功率控制级的方法，所述方法还包括步骤：

当应用一个或多个以下条件时，施加有效状态：

在下行链路信道上所要传输的多个数据分组超过一个门限；

所述计时器的定时周期尚未期满；以及

已收到可靠的传输信息。

15.根据权利要求1的用于设置功率控制级的方法，其中所述无线通信系统支持突发的下行链路共用无线通信信道。

16.根据权利要求15的用于设置功率控制级的方法，其中所述通信系统是基于UMTS的通信系统，并且节点B响应于所述传输信息，调整控制功率控制级的一个可变增益元件。

17.根据权利要求15的用于设置功率控制级的方法，其中所述通信信道格式是一种传输格式混合集，并且，所述基于所述传输信息确定功率控制级的步骤包括以最小的正衰减计算一个传输格式混合集作为可以向用户单元提供最大数据率的传输格式混合集的步骤。

18.根据权利要求5的用于设置功率控制级的方法，其中至少一个参数是从所述下行链路传输信息和/或测量报告数据中提取的。

19.根据权利要求18的用于设置功率控制级的方法，其中所述至少一个参数被用于确定初始通信信道格式和/或一个功率控制衰减，并包括至少以下一项内容：

(i)信标物理信道的接收信号码功率；

(ii)特定时隙的干扰信号码功率；

(iii)至少一个通信信道格式的每码标称目标信号干扰比；

(iv)用于在选择的初始通信信道格式和/或衰减值上提供适度界限的常数值。

20.根据权利要求18或19的用于设置功率控制级的方法，其中为下行链路通信参数确定所述至少一个参数，并且评估各个通信信道格式以确定一个所选格式是否可用并满足所确定的至少一个参数，并且其中选择满足所确定的至少一个参数的最高速率通信信道格式。

21.一种用于在无线通信系统中选择传输格式的方法，所述方法包括步骤：

无线电网络控制器从一个无线用户单元获取下行链路传输信息；以及

22.根据权利要求21的用于选择传输格式的方法，其中所述通信系统是通过一个节点B支持无线电网络控制器和无线用户单元之间的传输的基于UMTS的无线通信系统，其中由所述无线电网络控制器从下行链路认可的模式传输的无线电链路控制状态报告中计算所述下行链路传输信息。

23.根据权利要求21或22的用于选择传输格式的方法，其中所述通信系统在一个非快速衰落环境中使用下行链路共用信道。

24.根据权利要求21的用于选择传输格式的方法，其中所述传输信息是来自所述无线用户单元的重传请求。

25.一种用于设置功率控制级的方法，所述方法包括步骤：

提取功率控制信号的一部分；

使用功率控制信号的所述一部分确定一个信号质量粒度调整以根据多个通信信道格式传输信号；以及

响应于所述确定的信号质量粒度，选择一个下行链路传输速率或功率控制级。

26.一种无线电网络控制器，包括：

用于从一个无线用户单元获取测量报告数据的装置；

用于基于所述测量报告数据确定下行链路传输速率或功率控制级的装置；以及

用于响应于所述测量报告数据，通过修改通信信道格式来调整下行链路传输速率或功率控制级的装置。

27.根据权利要求26的无线电网络控制器，其中所述用于获取测量报告数据的装置包括用于获取下行链路通信链路的误差性能指示的装置；和/或获取下行链路路径损耗测量报告的装置，和/或获取下行链路干扰测量的装置。

28.根据权利要求26或27的无线电网络控制器，还包括一个可操作连接到用于获取测量报告数据的装置的处理器，其中所述处理器从下行链路认可的模式传输的无线电链路控制状态报告中计算下行链路传输速率或功率控制级。