CN1192512C - 无线电通信系统中的自适应功率控制的方法及系统 - Google Patents

Abstract

通过根据通信业务状况调整发送功率，由多个移动站与位于一个相应的地理小区区域中的一个基站通信所采用的公共无线电通信信道上的延时被减至最少，对于较低的通信业务负载，允许较高的发送功率，对于较高的通信业务负载，设置较低的功率水平，发送功率水平是利用所希望的信号比，例如目标CIR，在无线电通信信道上的传输路径损失，和干扰值确定的。一个或多个自适应功率参数也被应用在确定根据一种或多种当前的通信状况和/或移动站的特性调整开环功率控制。例如，自适应功率参数可以是基站小区中当前干扰的函数，或者是单独地，或者与一个或多个邻近小区中当前干扰组合。自适应功率参数也可考虑在随机接入后移动站和基站之间所采用的数据分组连接的类型，移动站的预订状况，移动站的当前温度，移动站所用的当前基站，在移动站和基站之间当前所估计的路径损失，和/或其他因素。

Description

无线电通信系统中的自适应功率控制的方法及系统

发明领域

本发明涉及无线电通信中的功率控制，更具体而言，涉及更高效率和更有效的开环功率控制。本发明的自适应开环功率控制方法对于码分多址(CDMA)蜂窝无线电系统的通信尤为适合。

发明背景和概述

功率控制在无线电通信系统中是非常重要的，在第三代宽带码分多址(WCDMA)蜂窝系统中尤其如此。在“上行”信道上发送以前，移动站必须设置它的发送功率水平。同样，除了通信业务信道(TCH)外，无线电接入网络必须在“下行信道”，例如，寻呼信道(PCH)，前向接入信道(FACH)，设置基站发送功率。确实，为移动站和基站无线电传输设置实际的功率水平和由此产生的干扰水平在所有的移动无线电通信系统中都是有重要意义的。

无线电信道的物理特性由于许多原因可能变化很大。例如，在无线电发射机和接收机之间的信号传播损失作为它们的各自的位置，障碍物、天气，等的函数而变化。结果，在基站从不同移动站接收到的信号强度可能产生很大的差别。如果一个移动站信号的发送功率太低，该接收的基站不可能正确地对一个微弱的信号解码，该信号将必须被校正(如果可能的话)或重发。因此，信号的错误接收加到了与无线电接入程序有关的延时上，增加了数据处理开销，而且因为必须将信号重发而减少可用的无线电带宽。另一方面，如果该移动站发送功率太高，由该移动站发送的信号对系统中其他的移动站和基站产生干扰。

大量的无线电站在相同的频率上发送和接收的CDMA系统中干扰是一个特别严重的问题。如果一个移动站在太大的功率输出上发送，它产生的干扰降低从其他移动无线电接收到的信号的信号干扰比(SIR)到这样的程度，以致接收的基站不可能正确地解调来自其他移动无线电的传输信号。事实上，如果一个移动站在信号被正确地在基站接收机接收到所需的功率水平的两倍上发送信号，移动信号大体上占用如果信号被在最佳功率水平上发送的系统容量的两倍。遗憾的是，一个强移动站发送的信号在基站被接收到的是其他移动站传输信号强度的许多，许多倍并不是罕见的。对于这样的过分“强”的移动站的系统容量损失是不可接受的。

与以太大功率发送有关的其他的问题，一个问题是所谓的“Party效应”，如果一个移动站在太高的功率水平上发送，其他的移动站可能增加它们各自的功率水平，使得它们可被“听见”，调合已经严重的干扰问题。另一个问题是浪费电池功率。在移动无线电中保存有限的电池使用期限是非常重要的。在移动站电池上的最大消耗发生在发送期间。因此，对于任何功率控制方法的一个主要目的是降低可能的发送功率，而不增加作为功率下降的结果对不可接受高的功率水平的重发次数。除了电池消耗外，以上描述的关于设置发送功率的问题也适用从基站的下行无线电传输。

对功率控制有两种基本方法：开环和闭环。在开环功率控制中，在发射机上根据一个或多个参数计算发送功率，并将所算得的值用于设置发送功率水平。具体是，调节发送功率以便匹配一个被估计的路径损失，使得该信号在预先确定的功率水平上被接收。闭环功率控制依靠来自该接收机的反馈，所以发射机知道，例如，在什么样的功率水平(和有时也在什么样的干扰水平)上接收发送功率。然后，利用这种反馈，发射机适当地调节其发送功率水平。另一种方案是，该接收机可以简单地命令发射机增加或减少其发送功率。附加地接收反馈信息意味着闭环功率控制一般比开环功率控制更准确。

由几个移动无线电共享的用于上行和下行的公共信道一般情况下被用于发送比较短的控制信令消息，这并不证明(justify)与专用信道有关的延时，信号开销，扩频码分配，和带宽消耗方面的额外“代价”。也可将公共信道用于发送短通信业务数据分组，直接附在公共信道上发送的典型的控制消息上。“较低成本”的开环功率控制十分适合于在公共信道上发送，比通常用于专用信道的闭环功率控制更快速，更简单，和占用较少的无线电资源。

一种由若干移动站共享的一种公共信道类型是一种随机接入信道，当那些移动站并未被分配一个专用信道时，在多个移动站与一个基站之间提供通信。接入信道消息可以包括，例如，呼叫保留，对寻呼，命令，注册和小规模用户数据分组的响应。然而，因为多个移动站可以同时使用该随机接入信道，在该接入信道上发送的每个额外的移动站对背景噪声和干扰作了贡献，从而降低系统的有限容量。因此，在发送以前设置移动站的适当输出功率是重要的。

因此，在实施随机接入以前，该移动站计算用于上行方向中随机接入信道的开环发送功率，γ₁，使得移动信号在基站以预先确定的功率水平被接收。具体是，该移动站力争达到在基站上的目标载波干扰比(CIR)γ_t。在基站实际接收到的载波干扰比相应于接收到的上行载波功率C_UL减去上行干扰I_UL。该接收到的载波功率C_UL相应于该移动站的发送功率水平P_tx减去路径损失L。因此开环功率控制可以作为目标载波干扰比γ_t，上行干扰估值_UL，和路径损失估值 的函数确定发送功率 路径损失估值

可以利用移动站测量由基站在下行信道上所发送的已知信号(例如，下行导频或其他的广播信号)的接收功率来得到。该已知信号包括一个消息，通知该移动站由基站发送的已知信号的功率。估计(测量)该上行干扰并由基站在小区内与下行导频信号输出功率值一起进行广播。然后可以利用目标CIRγ_t，上行干扰估值_UL，和路径损失估值 依据以下的开环功率控制算法确定该发送功率

${\hat{P}}_{\mathrm{tx}}={\mathrm{\γ}}_t+{\hat{I}}_{\mathrm{UL}}+\hat{L}---\left(1\right)$

遗憾的是，在等式(1)中的开环功率控制算法经受到不确定性，使接收到的载波干扰比不同于(通常是明显不同)目标载波干扰比γ_t。例如，典型情况下估计的路径损失 不同于实际的路径损失L，这是由于许多因素，例如：(1)基站发送导频信号的实际功率可能不同于被广播的下行导频信号输出功率值，(2)在移动站中信号强度的不准确测量，和(3)衰落，噪声和在测量该路径损失的延时。同样，上行干扰I_UL可以变化很大，因为它是最后由该基站测量的。即使由开环功率控制程序所确定的发送功率

是一种适当精确的估值，该移动站发送的该实际发送功率P_tx可能不同于被命令的发送功率，这是由于在移动站实施中的不完善和硬件的限制。例如，该移动站发送功率的变化主要取决于该移动站的当前温度和在该移动站中采用的元件的非线性。在基站上实际接收到的载波干扰比γ将是：

             γ＝P_tx-I_UL-L                             (2)

实际发送功率P_tx，实际上行干扰，和实际路径损失不可能确切地知道。对于上行传输所描述的开环功率控制的缺点也适用于在公共信道上，例如，前向接入信道(FACH)，等对于下行传输的开环功率控制。

种种这些因素可使接收到的载波干扰比γ区别于目标载波干扰比γ_t多达±10dB或更多。图1通过接收的CIR的概率密度函数(PDF)f_Γ(γ)的略图表示这种不确定性。实际上，该接收到的CIR的概率密度函数，或许可能接近高斯分布。图1简单地示出这样的事实，即存在该接收的CIR的概率扩展(Spread)。

概括地说，以上所描述的开环功率控制方法和运行(例如，温度)及实施(例如，非线性元件)实践的局限性使在当前环境下对于当前传输达到适当的开环发送功率是困难的。最后结果或者是失败的通信(发送功率太低)或者是具有产生系统容量损失(发送功率太高)的不必要的干扰。

解决某些以上所描述的问题的一种方法是采用功率“斜升(ramping)”，如在Ericssons的U.S.专利No.5,430,760 to Dent中所描述的那样。该移动站在低的初始发送功率水平上开始随机接入，并逐渐地(例如增量方式)增加该发送功率水平直到该基站检测到并确认该接入信号为止。一旦检测到，就将该消息的功率水平保持在所检测到的水平上。这种功率斜升方法的一个缺点是它可能将对该接入过程引入相当大的延时。具体地，当该移动站等待最近发送的接入信号的确认时，在接入尝试之间可能有相当大的延时。当由随机接入传输引起的干扰不重要时，这种延时在低的通信业务负载时是特别不希望的。另一方面，如果斜升发生得太快，在检测信号被确认的时候，它可能达到太高的功率水平。另一个缺点是需要来自该接收机的确认。该确认消息可能被丢失或未被接收到，结果该斜升过程继续不必要地进行，最低限度，该确认过程增加了某种复杂性。

为了减少在该功率斜升过程中的延时，可采用在前导水平上的功率斜升，如在被共同委托的美国专利申请串号No.09/166,679，提交日期为1998，10，5的文章中所描述的那样，引入在此作为参考。该移动站只是不断增加功率地发送短的前导信号，直到该基站检测到该接收的前导能量(与解码整个随机接入消息相反)为止，并送回一个肯定的采集指示到该移动站。然而，不管功率斜升是如何实现的，由此开始斜升的初始发送功率水平必须由该发射机根据以上所描述的开环功率控制来决定。

本发明的一个目的是实现一种考虑到当前传输条件的最佳功率控制方法。

本发明的一个目的是提供一种自适应功率控制技术，保证在最低干扰水平上满意的通信质量。

本发明的一个目的是确定一种补偿的发送功率水平，结果是实际接收到的CIR是等于或接近目标CIR。

本发明的一个目的是降低发送功率，而并不因为功率降低而增加重发的次数。

本发明的一个目的是通过将移动站的发送功率水平控制到最小但仍是有效的发送功率水平，来延长移动站的电池使用期限。

本发明的一个目的是，当将开环功率控制应用在接入传输中，特别是在低通信业务条件期间，消除在无线电接入中不必要的延时。

本发明的一个目的是当将前导功率斜升应用在接入传输中，特别在低通信业务条件期间，消除无线电接入中不必要的延时。

本发明的一个目的是提供一种灵活的移动站功率控制技术，它考虑到当前的干扰水平，移动站特有的参数，和其他的因素，不需要来自接收机的功率检测确认信号或其他功率有关的反馈。

本发明的一个目的是通过识别在成功的和不成功的随机接入时从基站的确认消息中接收到的功率水平反馈使移动站适应一种开环功率设置。

本发明的一个目的是使移动站适应和补偿温度，移动站系统误差，和基站系统误差。

本发明的自适应功率控制克服以上被证实的问题并满足了这些和其他的目的。在一种优选的，示范性的实施方案中，在由多个移动站与位于相应的地理小区区域中的一个基站通信所采用的一个公共无线电通信信道上的延时，被通过根据通信业务负载调整发送功率而减到最少，对于较低的通信业务负载，允许较高的发送功率。对于较高的通信业务负载，设置较低的功率水平。

利用所希望的信号比，例如目标CIR，在无线电通信信道上的传输路径损失，和干扰值，确定发送功率水平。还引入一种自适应功率参数，根据一种或多种当前的通信条件和/或移动站的特性调整发送功率控制。例如，该自适应功率参数可以是在一个基站小区中当前干扰的函数，或者是单独的，或者是与一个或多个邻近小区中当前干扰的组合。该自适应功率参数也可以考虑在随机接入后该移动站与基站之间所采用的数据分组连接的类型，移动站的预订状况，移动站的当前温度，该移动站所用的当前基站，在该移动站与该基站之间当前所估计的路径损失，和/或其他因素。

附图简述

通过以下的在附图中所示的优选的示范性的实施方案的描述，本发明的以上的和其他的目的，特征，和优点将会更明显，在附图中参考字符在各个图中是指相同的部件。这些附图并不一定是按比例的，重点在于说明本发明的原理。

图1是画出对于接收到的载波干扰比γ的概率密度函数图；

图2是用作说明依据本发明的一种示范性实施方案的功率控制步骤的流程图；

图3是依据本发明的一个例子示出对于自适应功率参数不同值对接收到的载波干扰比γ的概率密度函数的影响的图形；

图4是一种示范性无线电通信系统的功能性方框图，本发明可方便地应用在其中；

图5是较详细地示出一个图4中所示的无线电网络控制器和基站的功能性方框图；

图6是较详细地示出一个图4中所示的移动站的功能性方框图；和

图7是依据本发明的另一个示范性实施方案的一种自适应开环功率控制的例行步骤。

附图详述

在以下的描述中，为了解释而不是限制的目的，阐述若干特有的细节，如特定的实施方案，技术，参数，等，以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将明白，本发明可在偏离这些特有细节的其他实施方案中被实施。例如，虽然本发明可被方便地应用到在CDMA通信系统中的上行，随机接入信道上移动传输，本发明也可方便地用于在任何方向，在任何特定的信道类型，和在任何类型的通信系统，例如，FDMA，TDMA，等中控制一个无线电的发送功率。虽然本发明有时在随机接入类型的公共信道范围内被描述，本发明同样适用于其他公共信道和专用信道。确实，本发明可被应用在任何发送功率控制的场合中，在其他的例子中，众所周知的方法，接口，设备，和信号技术的详细描述被略去，以便不使不必要的细节将本发明的技术弄得含混不清。

现在连同图2中所示的功率控制例行步骤(方框2)描述第一示范性实施方案。一开始，发送的无线电确定初步的发送功率(方框4)。然而，根据这个被确定的初步的发送功率设置无线电发送功率水平将非常可能导致接收的无线电在不希望的载波干扰比上接收信号，也就是CIR或者太高或者太低。因此，在方框4中的初步的发送功率被利用自适应参数进行调节，考虑到一种或多种当前的通信业务条件(方框6)。在这样一种优选的示范性的实施方案中，自适应参数考虑到影响这种无线电通信的当前的通信业务负载。最后，无线电的发送功率被根据所调节的发送功率值(方框8)进行控制。更具体而言，在低的通信业务负载上，自适应参数值被设置得较高，导致较高的发送功率值。另一种情况下，在较高的通信业务负载上，自适应功率参数值被设置得较低，或许甚至设置为一个负值，以便使对其他附近的无线电的干扰为最小。否则，过多的发送功率可能，在某些情况下，导致不可控制的增加其他无线电的发送功率(也就是Party效应)，直到它们达到它们的最大发送功率为止。

图3示出接收到的载波干扰比γ相对于目标CIRγ_t的概率密度函数f_Γ(γ)和不同的自适应参数值的影响的图形。较大的自适应功率参数值使f_Γ(γ)图向右边推移。意味着接收到的CIR大于目标CIR的概率较高。这样的结果是较大的成功通信似然率和与该通信有关的延时较少。较低的自适应功率参数值使图形向左边推移，这样减少由每个用户产生的干扰量，然而，成功发送的概率较低。本发明也提供移动站一种能力，以便由于温度，移动站系统误差，和基站系统误差而改变自适应功率参数，使概率密度函数f_Γ(γ)的宽度减小。

虽然本发明可被应用到任何无线电通信和任何方向中，例如，上行和下行，本发明的下一个示范性的实施方案是在一个公共信道，特别是，一个随机接入信道上，从一个或多个移动站的上行通信的范围内进行描述。例如，在基于宽带CDMA的第三代蜂窝系统中采用这样的公共随机接入信道。图4示出一种移动无线电蜂窝通信系统10，它可以是CDMA或宽带的CDMA通信系统。无线电网络控制器(RNC)12和14控制各种无线电网络功能，包括例如，无线电接入载体的建立，分集转交，等。无线电网络控制器12被连到多个基站16，18和20。无线电网络控制器14被连到基站22，24和26。每个基站服务于一个被称为小区的地理区域，一个小区可被划分成多个扇区。基站被作为具有六个天线扇区S1-S6示出。基站通过各种手段，例如专用电话线，光纤链路，微波链路，等连到它们的相应的无线电网络控制器。无论无线电网络控制器12还是14都被连到外部网络，如公共交换电话网(PSTN)，因特网，等，是通过一个或多个移动交换中心和/或一个分组无线电服务节点(未示出)实现的。RNC通过适当的基站指向移动站的呼叫。

在图4中，两个移动站28和30被示出，与多个基站通信。移动站28与基站16，18和20通信，移动站30与基站20和22通信。在无线电网络控制器12和14之间的控制链路允许通过基站20和22到达/来自移动站30的分集通信。在移动站和基站之间建立的每个无线电通信信道具有上行部件和下行部件。因为在CDMA通信中多重通信利用相同的无线电频率。扩谱码随同其他的众所周知的CDMA技术被用于在各个移动站和基站通信之间加以区分。在这种示范性实施方案中，术语“信道”指CDMA信道，对于任何移动站，被规定为一个RF频率和一个特定的码序列。

现在随同图5提供一个基站和一个无线电网络控制器的其他细节，每个无线电网络控制器(RNC)包括一个网络接口52，用于与各个基站的相接通信。在RNC内，网络接口52被连到一个控制器50和分集转交单元(DHO)54。分集转交单元54执行为建立，保持，和撤消分集连接，如分集组合，分集分离，功率控制和涉及无线电资源控制算法的其他环节所需的许多功能。

每个基站包括一个相应的用于与RNC相接的网络接口60。另外，基站包括一个控制器62，连到多个发送接收机(TRX)64，66，68和70，以及发送功率控制器72。控制器62控制基站的整个操作以及无线电连接的建立，保持和释放。代表性的发送接收机64-70被单独地分配到与移动站的特定的通信。至少一个发送接收机被用作公共控制信道，在其上基站发送公共信号，例如导频，同步，或其他的广播信号。在或接近该基站的小区内的移动站监听公共控制信道。

一种被称为随机接入信道(RACH)的公共信道被移动站用于发送到(上行)站请求专用信道，也可用于有限数量的用户数据。一种公共的前向接入信道(FACH)被基站用于发送(下行)有限数量的用户数据。对于这样一些公共信道如RACH和FACH，开环功率控制被优先采用。发送功率控制器72执行对于下行的开环功率控制，发送功率控制器执行对于上行的闭环功率控制步骤，控制由基站接收到的来自所有的移动传输的发送功率，例如，使它们在近似相同的功率水平上，假定所有的移动站正利用相同类型的服务。

图6示出在图4中所示的一个移动站的另外的细节。移动站包括一个控制器80，连到RAKE接收机82，发送功率控制器88，和发射机90。RAKE接收机82包括连到一个分集组合器86的多个接收机84和85(也可以有另外的接收机)。一个或多个信号强度检测器(未示出)或类似的检测器被应用在移动接收机82中，检测信号强度或接收信号的其他参数。来自基站的传输被作为多径信号在接收机84和85中接收，将分集组合器86组合，并被处理作为一个信号。发送功率控制器88确定接收到的，被分集-组合的信号的功率水平(优选作为载波干扰比(CIR)或作为信号干扰比(E_b/I_o))。

现在随同在图7中以流程图格式示出的自适应开环功率控制例行步骤(方框100)，描述本发明的这种示范性实施方案的操作。移动站30检测在下行接入信道上从基站广播的目标载波干扰比γ_t，目标CIRγ_t也可在系统中被预先规定，因此，已经为移动站所知。移动站30也检测当前的上行干扰估值_UL，这是由基站在它的相应的地理小区内与下行导频(或其他的广播)信号发送功率值一起测量到并由基站广播的。然后移动控制器80通过取下行导频信号被实际从基站(方框102)发送的发送功率的广播值和下行导频信号实际接收到的功率之间的差值确定路径损失的估值

从这些被确定的参数γ_t，_UL，和 移动控制器80可以依据以上的等式(1)，也就是 ${\hat{P}}_{\mathrm{tx}}={\mathrm{\γ}}_t+{\hat{I}}_{\mathrm{UL}}+\hat{L},$ 确定开环发送功率水平

然而，移动站30，如移动站控制器80，也根据当前的条件和参数，确定一种小区特有的自适应功率参数，在这个示范性实施方案中被称为功率偏置值Δ(方框104)。然后依据以下等式确定移动站的发送功率(方框106)：

${\hat{P}}_{\mathrm{tx}}={\mathrm{\γ}}_t+{\hat{I}}_{\mathrm{UL}}+\hat{L}+\mathrm{\Δ}---\left(3\right)$

这个功率偏置Δ是优选取决于小区中当前通信业务负载的小区特有的偏置Δ_C。例如，Δ_C可以是在移动站执行随机接入的小区中被测量的上行干扰_UL，以及在一个或多个邻近小区中的上行干扰的函数。因此，功率偏置Δ_C可被规定(方框104)为在当前和周围小区中多个被测量的上行干扰值的函数，如下所示：

         Δ_C＝f(_UL，_UL1，_UL2...，_ULN)       (4)

上行干扰_UL在移动站执行随机接入的小区中被测量，_UL1，_UL2...，_ULN是在N个周围小区中被测量到的上行干扰值。因此，当只有本地的上行干扰值_UL可被采用时，几个来自周围小区的上行干扰值被优选使用，这是因为在CDMA系统中，所有的移动站在相同的频率上发送和接收，因此也在周围小区中产生上行干扰。结果，典型情况下在这些小区中的干扰水平影响上行干扰对移动站的整个效果。

对于等式(4)的一个简单的示范性的函数是Δ_C＝A(I_ULmax-_UL)，其中A是一个常数，I_Ulmax是最大允许的上行干扰。当然，可以利用其他的函数。一般，干扰值越低，Δ_C可以越大。最好，在移动站的当前小区中的干扰应该也比邻近小区的干扰值具有对Δ_C较大的影响。

随机接入始终产生较多的上行干扰。因而其他的，已经活动的移动站需要增加它们各自的发送功率以保持相同的目标CIR，从而越发增加上行干扰。但在低通信业务负载时，也就是，低I_UL，系统可能允许这种情况发生，因为I_UL将并不增加到CDMA系统最大上行容量规定的最大允值之上。而且，由随机接入产生的干扰对于利用闭环功率控制的小区中的其他活动的移动站可被被偿。

因此，对于低通信业务负载，参数Δ_C被设置较高，导致较高的发送功率。如以上图3中所示，这就将载波干扰比的概率密度函数移动到目标CIR的右边，结果是较大的成功随机接入概率和较低的分组延时。可以预见的是，低通信业务负载的情况将是相当普通的，因为蜂窝系统多半是对于较高通信业务负载的情况安排规模的，而典型情况下这种情形只在某些繁忙时间期间才发生。所以这种较高的发送功率对于典型的通信业务情景将导致改进系统性能。相反，在较高通信业务上，当上行干扰接近最大允许值时，功率偏置Δ_C被设置得较低，或许甚至为负值，如图3中所示，以避免对于上行上其他用户过多的干扰。然而这给出较小的在目标CIR上接收的概率，因而，较低的成功随机接入的概率和较长的分组延时，这种交换在高干扰期间是必要的，以保证连续的通信而没有逐步上升发送功率(也就是，Party效应)而损害所有的用户。

以上的描述解释依据本发明的一个例子，功率偏置Δ_C如何可被应用在对于上行公共信道(例如，RACH信道)的移动发送功率设置中。另外，功率偏置Δ_C可被应用于带有开环功率控制的下行公共信道(例如，FACH信道)。在下行公共信道中，路径损失和移动站上的干扰由移动站测量并报告给无线电网络。另一种方案是，移动站通知网络，与所广播的导频信号发送功率水平相比较，在FACH上的基站发送功率水平应该是多少。在计算FACH发送功率水平以后，无线电网络可将功率偏置Δ_C应用到发送功率水平上，并如以上对于上行传输所描述的那样，使其适应于高或低的通信业务负载条件。

在随机接入时移动站的发送功率也可能与用户特有的参数有关，或者单独地或者加上上行干扰。例如，功率偏置可能与随机接入以后由移动站采用的特定的数据分组模式有关，例如，如果紧接着随机接入后将分配移动站一个专用通信业务信道，功率偏置可被设置到较高值，以提供快速的随机接入，从而便于快速传送到一个专用信道。专用通信业务信道具有较高的容量，一般采用较精确的闭环功率控制，与典型情况下不采用闭环功率控制的共享或公共的通信业务信道相比，对整个系统产生较少的干扰。另外，功率偏置可与移动用户的预订情况有关。移动用户可以预订一种优先级的导致较大功率偏置的接入特性，以增加在公共通道上它们快速随机接入和较低延时的机会。因此，一种用户特有的功率偏置Δ_U也可被加上，用与以上所描述的小区特有的功率偏置Δ_C相同的方法设置移动发送功率，也就是，

${\hat{P}}_{\mathrm{tx}}={\mathrm{\γ}}_t+{\hat{I}}_{\mathrm{UL}}+\hat{L}+{\mathrm{\Δ}}_C+{\mathrm{\Δ}}_U---\left(5\right)$

在下行公共信道，例如，FACH信道上设置发送功率水平中，也可使用功率偏置Δ_U而不用Δ_C。

在随机接入时移动站的发送功率也可与其他的因素有关。如在背景材料中所描述的那样，在接收到的载波干扰比(CIR)和目标CIR(γ_t)之间的误差部分是由于移动站不能够按所计算的发送功率 实际发送造成的。另外，移动站可在实际功率P_tx上发送，这可能与所计算的或所希望的功率 有相当大的差别。尽管发送功率控制器88提供所希望的发送功率水平到发射机90，以下示范性的变量可对实际的发送功率水平有很大的影响。

■移动站的温度

■移动站当前正在发送的实际功率水平

■包含在特定的移动站中的各个电子部件。

另一个重要的因素是移动站在估计路径损失中也可有系统误差。由于移动站中信号强度检测器的不精确测量，所估计的路径损失 将可能与实际的路径损失不同。在测量路径损失中路径损失估值将也可能与由于衰落，噪声，和延时引起的实际路径损失不同。而且，基站实际发送导频信号的实际发送功率可能与由移动站为路径损失估计所用的被广播的下行导频信号输出功率值不同。这些因素分别被称为移动站特有误差和基站特有误差。

这样的移动站和基站特有的误差在本发明中可利用一种设备特有的功率偏置Δ_E进行补偿。移动站特有参数的知识可被积累和存储在移动站中。基站特有误差的知识可为每个基站积累和存储在移动站中。然后移动站施加适当的补偿。

在随后的例子中，假定基站精确地测量接收到的功率水平，被广播的基站导频信号的功率水平等于导频实际发送的功率水平。该例子示出移动站对于温度漂移，信号强度检测中的系统误差，和在实际接收到的输出功率和所分配的输出功率之间的系统性差别进行补偿。导致发送功率误差的其他因素可用类似方法进行补偿。

在随机接入传输期间，基站测量从移动站接收到的随机接入信号功率C，C＝P_tx-L，并将测得的值

返回到移动站。移动站的目的是达到接收随机接入信号功率C_t， $C_t={\hat{P}}_{\mathrm{tx}}-\hat{L}$ 的目标。因此，移动站确定接收到的信号功率误差E，

$E=\mathrm{Ct}-\hat{C}---\left(6\right)$

如果E是正的，移动站所发送的功率太低；如果E是负的，移动站使用比达到接收功率目标C_t所需的多的功率。移动站测量并存储其当前温度，当前发送功率水平，和信号功率误差E在对于该特定温度和功率水平的查看表中。下一次，移动站执行随机接入传输，移动站在该表中查看所存储的对于实际温度和发送功率水平的信号功率误差并尝试补偿这些误差。有许多方法实施这种补偿。一种方法是规定在时间t时的设备特有补偿项Δ_E如下：

${\mathrm{\Δ}}_E\left(t\right)=\mathrm{\α}\·E(t-1)+(1-\mathrm{\α})\·E(t-2)=\mathrm{\α}\·[C_t(t-1)-\hat{C}(t-1)]$

$+(1-\mathrm{\α})\·[C_t(t-2)-\hat{C}(t-2)]---\left(7\right)$

其中E(t-1)标记对于这个温度和发送功率的前面接收到的信号功率误差值，E(t-2)是第二个前面的值。系数α(＜1)标记Δ_E被依据新的数据修改到的程度。

因而，对于给定的温度和绝对功率水平，移动站计算补偿项Δ_E，并将它加到移动发送功率中，采用与以上等式(5)中小区特有的和用户特有的偏置Δ_C和Δ_U相同的方法，利用特有的功率偏置中全部，某些，或只是一种，例如，

${\hat{P}}_{\mathrm{level}}={\mathrm{\γ}}_t+{\hat{I}}_{\mathrm{UL}}+\hat{L}+{\mathrm{\Δ}}_C+{\mathrm{\Δ}}_U+{\mathrm{\Δ}}_E---\left(8\right)$

一个或多个特有的功率偏置Δ_E值被移动站控制器80算出，对于上行公共信道传输，Δ_C和Δ_U被优先在RNC中计算并对移动站广播，对于下行公共信道传输，所有的功率偏置被优先在RNC中计算。使RNC控制器50为每个小区计算功率偏置，以便能够集中地处理和广播，可能是优选的做法。

虽然已对于特定的示范性实施方案描述了本发明，本领域的技术人员将认识到本发明并不局限于在此被描述和示出的特定的示范性实施方案。除了被示出和被描述的那些以外的不同格式，实施方案，和改进以及许多修改，变型，和等效的方案可被用于实施本发明。例如，本发明既适用于上行又适用于下行信道。而且，本发明可被随同其他的应用，如功率斜升使用。在功率斜升的场合中，本发明可被用于方便地决定从哪个发送功率开始斜升。

Claims (50)

1.用于改进在无线电通信信道上在移动站和基站之间通信的一种开环功率控制方法，用于具有对应于覆盖小区的多个基站和多个移动站的移动通信系统中，该方法包括以下步骤：

在所希望的通信信号和干扰信号之间建立一种数学关系；

确定与小区之一中的干扰对应的干扰值；和

确定与该小区中的无线电路径有关的信号损耗因数；

其特征在于：

确定自适应功率参数；和

根据该数学关系、干扰值、信号损耗因数和自适应功率参数计算在该无线电通信信道上发送的发送功率。

2.如权利要求1的方法，其中该功率参数是自适应功率偏移。

3.如权利要求1的方法，其中该功率参数改变该一个小区中的通信业务负载的函数。

4.如权利要求3的方法，其中该功率参数改变该一个小区中的干扰的函数。

5.如权利要求4的方法，其中该干扰是在从移动站到基站的上行链路方向中。

6.如权利要求4的方法，其中该干扰是在该一个小区和至少一个邻近小区中的干扰的函数。

7.如权利要求3的方法，还包括以下步骤：

对于较低的通信业务负载，设置较高的功率用于在通信信道上发送。

8.如权利要求3的方法，还包括以下步骤：

对于较高的通信业务负载，设置较低的功率用于在通信信道上发送。

9.如权利要求1的方法，其中所述无线电通信信道是接入信道。

10.如权利要求9的方法，其中所述接入信道是从该移动站到该小区中基站的上行链路随机接入信道RACH。

11.如权利要求9的方法，其中所述接入信道是从基站到移动站的下行链路前向接入信道FACH。

12.如权利要求1的方法，其中该数学关系是在基站上确定的载波干扰比。

13.如权利要求1的方法，其中该路径损耗因数是在该移动站与该小区中一个基站之间的信道上确定的路径损耗因数。

14.如权利要求1的方法，其中该功率参数是根据一个或多个移动用户特有因数确定的。

15.如权利要求14的方法，其中一个或多个用户特有参数包括将在该移动站与该基站之间采用的数据连接的类型。

16.如权利要求15的方法，其中当数据分组通信的类型包括专用于该移动站的专用连接时，该功率参数较大，而当数据通信的类型包括由多个移动站共享的公共连接时，该功率参数较低。

17.如权利要求14的方法，其中一个或多个用户特有参数包括与该移动站有关的预订状况。

18.如权利要求1的方法，其中该功率参数是根据一个或多个与设备有关的因数确定的。

19.如权利要求18的方法，其中一个或多个与设备有关的因数包括在确定的路径损耗因数中或在确定的小区干扰中的误差。

20.如权利要求18的方法，其中一个或多个与设备有关的因数包括发送功率电平误差。

21.如权利要求18的方法，其中一个或多个与设备有关的因数包括移动站温度。

22.如权利要求21的方法，还包括以下步骤：

检测该移动站的当前温度；和

确定与检测的当前温度对应的功率参数。

23.如权利要求18的方法，其中一个或多个与设备有关的因数包括用于与设备有关的不准确性和物理限制的补偿值。

24.如权利要求1的方法，还包括以下步骤：

根据多个功率参数计算该发送功率。

25.如权利要求24的方法，其中多个功率参数包括小区特有功率参数、用户特有功率参数和设备特有功率参数之中的两个或多个功率参数。

26.如权利要求1的方法，其中通过根据小区区域中的通信业务负载调整发送功率，减少由多个移动站用于与位于相应的地理小区区域内的一个基站通信的公共无线电通信信道上的延时。

27.如权利要求26的方法，还包括以下步骤：

对于较低的通信业务负载，设置较高的功率用于在公共无线电信道上发送。

28如权利要求26的方法，还包括以下步骤：

对于较高的通信业务负载，设置较低的功率用于在公共无线电信道上发送。

29.如权利要求1的方法，其中该无线电通信信道是上行链路接入信道。

30.如权利要求1的方法，其中该无线电通信信道是下行链路接入信道。

31.如权利要求1的方法，其中该通信信道提供在具有相应的小区区域的一个基站与一个或多个移动站之间的通信，并且该自适应功率参数是在该小区中活动的移动站的一个或多个特有特性的函数。

32.如权利要求1的方法，其中该通信信道提供在具有相应的小区区域的一个基站与一个或多个移动站之间的通信，并且其中该自适应功率参数是在该小区中的通信业务负载的函数。

33.如权利要求1的方法，其中该通信信道提供在具有相应的小区区域的一个基站与一个或多个移动站之间的通信，并且其中该自适应功率参数是在该小区和邻近小区中的干扰的函数。

34.如权利要求1的方法，其中该通信信道提供在具有相应的小区区域的一个基站与一个或多个移动站之间的通信，并且其中该自适应功率参数是用户特有因数的函数。

35.如权利要求1的方法，其中该通信信道提供在具有相应的小区区域的一个基站与一个或多个移动站之间的通信，并且其中该自适应功率参数是与设备有关因数的函数。

36.一种无线电站，能够在与一个地理小区有关的无线电信道上通信，包括用于在该无线电信道上发送数据分组的发射机和用于在该无线电信道上接收数据分组的接收机，其特征在于：

控制器，用于使用开环功率控制程序来根据在该地理小区中的通信业务负载控制在该无线电信道上发送的发射机的发送功率电平，以致在较低通信业务负载上发送功率电平较高，而在较高通信业务负载上发送功率电平较低，其中将该控制器构造为估计发送功率值和使用基于该小区中通信业务负载的偏移来修改该估计的发送功率值，以产生该发送功率电平。

37.如权利要求36的无线电站，其中该控制器包括耦合到该发射机的发送功率控制器以及控制发射机、接收机和发送功率控制器的站控制器。

38.如权利要求36的无线电站，其中该无线电站使用码分多址联接，并且该接收机是RAKE接收机。

39.如权利要求37的无线电站，其中该估计的发送功率

值是依据以下等式确定的：

${\hat{P}}_{\mathrm{tx}}={\mathrm{\γ}}_t+{\hat{I}}_{\mathrm{UL}}+\hat{L}$

其中γ_t是目标载波干扰比，

是估计的上行链路干扰值，而

是与该无线电信道有关的估计路径损耗。

40.如权利要求39的无线电站，其中发送功率电平P_level是依据以下等式确定的：

$P_{\mathrm{level}}={\hat{P}}_{\mathrm{tx}}+\mathrm{\Δ}$

其中Δ是偏移值。

41.如权利要求40的无线电站，其中该无线电站是移动站，并且该小区与一个基站相关。

42.如权利要求41的无线电站，其中Δ是该移动站所在的小区中的上行链路干扰的函数。

43.如权利要求41的无线电站，其中Δ是该移动站的当前分组数据模式的函数。

44.如权利要求41的无线电站，其中Δ是该移动站的当前预订状况的函数。

45.如权利要求41的无线电站，其中Δ是该移动站的当前温度的函数。

46.如权利要求41的无线电站，其中Δ是该移动站用于随机接入的当前基站的函数。

47.如权利要求41的无线电站，其中Δ是移动站设备的函数。

48.如权利要求41的无线电站，其中Δ是与该移动站所在的小区邻近的其他小区中的干扰的函数。

49.如权利要求41的无线电站，其中Δ是该基站希望从该移动站接收信号的目标信号强度电平值与实际信号强度电平值之间的误差的函数。

50.如权利要求42的无线电站，其中Δ是以下两个或多个参数的函数：

该移动站所在的小区中的上行链路干扰；

该移动站的当前分组数据模式；

该移动站的当前预订状况；

该移动站的当前温度；

该移动站用于随机接入的当前基站；

该移动站设备；

在与该移动站所在的小区相邻的其他小区中的干扰；和

该基站希望从该移动站接收信号的目标信号电平值与实际信号强度电平值之间的误差。

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