CN1196846A - 通信系统中功率控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用根据使用的解调器数和导频信道信号质量(610)确定业务信道的初始功率的方法进行扩频通信系统功率控制。一旦确定了初始传输功率并且开始呼叫,当时间小于用于所有使用的解调器的建立时间时以第一速率降低传输功率(615),否则以第二速率降低传输功率(621)。得到所有使用的解调器之后接收功率量测报告消息(PMRM)或导频强度量测消息(PSMM)来进行功率控制,根据PMRM或PSMM确定在远端单元的信号质量矩阵,并根据信号质量矩阵调节传输功率(645)。

Description

通信系统中功率控制的方法和装置

本发明一般涉及扩频通信系统，特别涉及扩频通信系统中的功率控制。

已知通信系统使用功率控制方法来控制前向链路传输功率。从前这种使用前向链路功率控制的通信系统为一扩频通信系统。由于在扩频通信系统中通常用相同的频率传输多个前向链路信号，可把与接收信号有关的主要的噪声(它反比于每噪声+干扰密度的比特能量，即E_b/N_o)归因于其他的前向链路传输。此噪声的大小直接与每一个其他的前向链路传输的接收信号功率有关。因此对于蜂窝基础装备(如蜂窝基站)来说，用尽可能最低的前向链路增益来传输以确保可接受的传输质量是有益的。

在与电子工业A36,283工业协会临时标准95(TIA/EIA/IS-95-A)兼容的蜂窝系统远端单元-基站标准中说明了码分多址(CDMA)通信系统中控制前向链路功率的传统方法。(可在西北华盛顿特区20006宾西法尼亚大街2001与EIA/TIA联系)。在TIA/EIA/IS-95-A呼叫起始阶段，必须将初始前向链路增益设置得足够大以保证可接受的连接。因为在起始时基站和远端单元之间的信道是未知的，呼叫以最大前向链路增益开始然后相应地减小功率。因为TIA/EIA/IS-95-A前向链路功率控制更新数据很慢(以每4秒一次的数量级)，基站会在很长的时间内用不可接受的高前向链路增益传输，对系统噪声有不必要的贡献。

因此需要扩频通信系统中功率控制方法和装置，它能降低基站用不可接受的高前向链路增益传输的时间。

图1是可使用本发明的基站接收机的优选实施方式方框图。

图2是根据本发明的优选实施方式的基站发射机方框图。

图3是图2的初始链路功率控制计算机优选实施方式方框图。

图4表示对于1％帧抹去率远端单元速度和E_b/N_o之间的关系。

图5是图3的速度计算机的优选实施方式方框图。

图6是根据本发明的优选实施方式图2基站发射机在呼叫初始阶段工作的优选实施方式的流程图。

图7是图2的初始化后前向功率控制计算机的优选实施方式方框图。

图8是运行图2的初始化后前向功率控制计算机的优选实施方式的流程图。

图9表示根据本发明的优选实施方式前向链路功率的时阈图。

本发明根据现用的解调器数目和导频信道信号质量来确定业务信道的初始功率，解决了上述问题。一旦确定了初始发射功率并开始呼叫，当时间小于建立所有使用的解调器的时间时以第一速率降低传输功率，否则以第二速率降低传输功率。在得到所有使用的解调器后，通过接收功率量测报告消息(PMRM)或导频强度量测消息(PSMM)，根据PMRM或PSMM确定在远端单元的信号质量矩阵，并根据此信号质量矩阵调节发送功率来进行功率控制。

一般地，本发明通过在第一信道以第一功率电平通过第一基站至远端单元通信，完成了通信系统功率控制方法。接着确定第一信道的信号质量矩阵，最后根据信号质量矩阵在第二信道以第二功率电平经第一基站开始一呼叫。

本发明的另一方面完成通信系统功率控制方法，包括在第一信道以第一功率电平来发射的步，第一功率电平以使用的解调器的数目为根据，并当时间少于用于所有使用的解调器建立时间时以第一速率降低第一功率电平，否则以第二速率降低第一功率电平的步。

本发明的另一方面完成通信系统功率控制方法，包括以第一功率电平从蜂窝基础设备向远端单元发射和蜂窝基础设备接收功率量测报告消息(PMRM)或导频强度量测消息(PSMM)的步。接着，根据PMRM或PSMM确定远端单元的信号质量。最后根据此信号质量以第二功率电平广播从远端单元的发送。

本发明的另一方面完成通信系统功率控制装置，装置包括在第一信道以第一功率电平经第一基站至远端单元通信的蜂窝基础装备，和一接到蜂窝基础装备的瞬时业务信道增益估值计算机(ITC)，ITC确定第一信道的信号质量矩阵并根据信号质量矩阵在第二信道以第二功率电平经第一基站开始一呼叫。

本发明的另一方面完成通信系统功率控制装置，装置包括在第一信道以第一功率电平发送的蜂窝基础装备，第一功率电平以使用的解调器数目为根据；和一接到蜂窝基础装备的初始链路功率控制计算机(IFC)，当时间少于用于所有使用的解调器建立的时间时IFC以第一速率降低第一功率电平，否则以第二速率降低功率电平。

本发明的另一方面完成通信系统功率控制装置，装置包括以第一功率电平发送至远端单元的蜂窝基础装备，蜂窝基础装备接收功率量测报告消息(PMRM)或导频强度量测消息(PSMM)。装置还包括接到蜂窝基础装备的初始化后(post-initial)前向功率控制计算机(PFC)，PFC根据接收信息确定在远端单元的信号质量矩阵，并根据该确定以第二功率电平传输到远端单元。

图1是用来接收远端单元传输的信号的基站接收机100的优选实施方式方框图。在接收天线131接收正交编码的扩频数字信号130，并在解扩频和解调136为同相140和正交138的分量之前用接收机132放大。然后经解扩频的数字采样值的分量138，140被组成采样信号的预定长度的组(例如，64采样长度组)，它们被独立地输入到快速哈德马变换器形式的正交解码器142，144，它们将正交编码的信号分量解扩频分别产生多个解扩频信号分量146和160(例如当输入64采样长度组时，产生64个解扩频信号)。此外，每个变换器输出信号146，160有一个相关的沃尔什索引符号，用它能从一组互相正交的码字中识别每个特别的正交码(例如，当输入64采样长度组时，一个6比特长的索引数据符号与变换器输出信号相关以指示与变换器输出信号对应的那个特殊的64比特长正交码)。从接收机100的每个分支得到的在每组信号156中具有相同沃尔什索引的能量值在加法器164相加以提供一组相加的能量值166。在相加的能量值166组中具有索引i的能量值对应于一个置信度(confidence)量测，即产生此组相加的能量值166的采样信号组以一定的置信度对应于第i个沃尔什符号。具有相关索引的相加能量值的组就被送到软判决矩阵产生器168，在那里确定每个编码的数据比特的单个矩阵，从而产生单组总的软判决数据170。然后在最后被解码器176进行最大似然率解码之前由解交织器172将总的软判决数据170解交织。

图2是用于在单信道上将信号传送到远端单元的CDMA发射机200的优选实施方式方框图。发射机200包括卷积编码器212，交织器216，正交编码器220，调制器252，上变换器256，瞬时业务信道增益估值计算机(ITC)201，初始化后前向功率控制计算机(PFC)239，初始链路功率控制计算机(IFC)236，转换开关243，和天线258。尽管发射机200被表示成只在一个链路信道通信，一般技术熟练者会认识到典型的CDMA基站包括多个同时在多业务信道上传输的发射机200。

在工作时，信号210(业务信道数据比特)以特定的比特率(例如，9.6kbit/秒)被卷积编码器212接收。输入业务信道数据210比特通常包括由声码器转换为数据的声音，纯数据，或两种类型数据的结合。卷积编码器212以固定的编码速率用编码算法将输入数据比特210编码为数据符号，此算法有助于后面将数据符号以最大似然率解码至数据比特(如卷积或块编码算法)。例如，卷积编码器212将输入数据比特210(以9.6kbit/s速率接收的)以一个数据比特编码至两个数据符号的固定编码速率来编码(即1/2率)，因此卷积编码器212以19.2千符号/秒的速率输出数据符号214。

然后数据符号214输入到交织器216。交织器216以符号电平交织输入数据符号214。在交织器216，数据符号214独立地输入至一矩阵，该矩阵规定预定的数据符号214块大小。数据符号214输入到矩阵中的位置，因此矩阵用列的形式填满一列中。数据符号214独立地从矩阵的位置输出，因此矩阵以一行接一行的形式被腾空。通常，矩阵是行数等于列数的方矩阵；但是，可以选择其他矩阵形式以增加连续输入的非交织数据符号之间的输出交织距离。交织器216以等于其输入的数据符号速率将交织的数据符号218输出(例如，19.2千符号/秒)。由矩阵规定的预定的数据符号块大小由能在预定的传输块长以预定的符号速率来传输的最大数据符号数得出。例如，如预定的传输块长为20毫秒，则预定的数据符号块大小为19.2千符号/秒乘以20毫秒等于384个数据符号，这些数据符号定义了一个16乘24的矩阵。

交织的数据符号218输入到正交编码器220。正交编码器220以2为模将正交码加到交织的和扰码的每个数据符号218上。例如，在64元正交编码中，交织的和扰码的每个数据符号218被一个64个符号的正交码或其反码代替。这些64个符号的正交码最好对应于64乘64哈德马矩阵的沃尔什码，其中沃尔什码是该矩阵的一单行或列。正交编码器220重复输出一沃尔什码或其反码222，该活尔什码或其反码以固定符号速率(例如，19.2符号/秒)对应于输入数据符号218。

IFC 236和PFC 239分别更新业务信道增益值Gtch_IFC 238和Gtch_PFC 241以减小前向链路干扰但同时保持足够的声音信道质量。在一优选实施方式中，瞬时业务信道增益估值计算机(ITC)201作为信号质量矩阵(如导频信道Ec/Io)和远端单元速度的函数计算瞬时业务信道增益估值(Gtch_ITC)211。由IFC 236确定初始业务信道增益值(Gtch_IFC)238，它是远端单元完成的前向链路质量量测(如TCH帧质量和帧质量历史)和Gtch_ITC 211的函数。此外PFC 239根据由远端单元完成的前向链路质量量测和Gtch_ITC 211确定初始化后(远端单元呼叫开始/结束后)前向业务信道增益值(Gtch_PFC)241。转换开关243选择适当的业务信道增益值Gtch_IFC 238或Gtch_PFC 241(根据呼叫状态而定)得到选择的业务信道增益值(Gtch)244。在远端单元呼叫开始时转换开关243选择Gtch_IFC 238直至达到稳定的越区切换态，接着就选择Gtch_PFC 241。然后把Gtch 244输出到乘法器240，它将沃尔什码222的幅值乘以增益值Gtch 244得到加权的沃尔什码序列242。该加权的沃尔什码序列242就可用调制器252在通信信道上传输了。扩频码是用户特定的符号序列或以固定的片速率(例如，1.228 Mchip/秒)输出的独特的用户码。此外，用一对短伪随机码224(即，与长码比较是短的)对扩频编码的用户码扰码以产生一I路和Q路码扩频序列226。使用I路和Q路码扩频序列226，通过驱动一对正弦波的功率电平控制来双相调制一对正交的正弦波。正弦波输出信号被相加、带通滤波、变换到RF频率、放大、并经过上变频器256滤波后由天线258辐射，从而完成信道数据比特210的发送。

        计算呼叫开始时前向链路增益

图3是图2的ITC201的优选实施方式方框图。ITC201包括导频部分计算机312，乘法器316，加法器320，乘法器330，查找表326，平方根计算器336，乘法器340和选择器310。在优选实施方式中，瞬时业务信道增益估值(Gtch_ITC)211是根据信号质量矩阵如针对服务的基站量测的导频信道Ec/Io计算的。(导频信道是连续向远端单元广播控制远端单元定时的前向链路)。除了根据导频信道Ec/Io确定Gtch_ITC 211，呼叫开始时前向链路增益还取决于远端单元速度。

说明ITC 201的工作以前，说明Gtch 211和确定Gtch 211使用的三种变量(导频Ec/Ior，导频Ec/Io，对于1％的前向错误率(FER)要求的Eb/Io)之间的关系是有好处的。在优选实施方式中在呼叫开始确定前向链路增益时使用下列方程式： $\frac{E_b{N}_{o\_\mathrm{Tgt}}}{P_G}=\frac{\frac{E_{c\_\mathrm{tch}}}{I_{\mathrm{or}}}\mathrm{\λ}{P}_{\mathrm{cell}}\left(i\right)T_{i,k}}{\underset{\underset{j\≠1}{j=1}}{\overset{\mathrm{ncells}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{cell}}\left(j\right)T_{j,k}+N_{\mathrm{th}}W+(1-\mathrm{\λ})P_{\mathrm{cell}}\left(i\right)T_{i,k}}---\left(1\right)$ $\frac{E_c}{I_o}=\frac{\frac{E_c}{I_{\mathrm{or}}}\mathrm{\λ}{P}_{\mathrm{cell}}\left(i\right)T_{i,k}}{\underset{\underset{j\≠i}{j=1}}{\overset{\mathrm{ncells}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{cell}}\left(j\right)T_{j,k}+N_{\mathrm{th}}W+P_{\mathrm{cell}}\left(i\right)T_{i,k}}---\left(2\right)$ $E_c/I_{\mathrm{or}}=\frac{G_{\mathrm{pilol}}^2}{(G_{\mathrm{pilot}}^2+G_{\mathrm{pege}}^2+G_{\mathrm{sync}}^2+(G_{\mathrm{tch}1}^2+G_{\mathrm{tck}2}^2+...+G_{\mathrm{tchn}}^2)V)}---\left(3\right)$ 其中λ-解调器恢复的总信号功率的部分(fraction)T_i，k-蜂窝i和远端单元k之间的路径损失P_cell(i)-蜂窝I传输的总功率，也表示为IorW-在远端单元k受到的其他蜂窝(非服务的)来的干扰N_th W-由于接收器和/或其他的非CDMA源的AWGN噪声E_C/I_or-总传输功率的导频部分E_{c_tch}/I_or-总传输功率的业务信道部分Ec/Io-总接收功率的导频部分Ior-蜂窝传输功率谱密度(I_orW＝P_cell(i))I_or-远端单元的蜂窝功率谱密度(_orW＝P_cell(i)T_i，k)I_oc-其他蜂窝功率谱密度

W-信道带宽和片速率P_G-处理增益V-平均前向链路声音活动性因子(voice activity factor)-为得到想要的帧质量要求的总Eb/No可以把等式(1)和(2)处理成 $\frac{E_b{N}_{o\_\mathrm{Tgt}}}{P_G}=\frac{\frac{E_{c\_\mathrm{tch}}}{I_{\mathrm{or}}}\mathrm{\λ}}{\frac{I_{\mathrm{oc}}+N_{\mathrm{th}}}{{\hat{I}}_{\mathrm{or}}}+(1-\mathrm{\λ})}---\left(4\right)$ $\frac{E_c}{I_o}=\frac{\frac{E_c}{I_{\mathrm{or}}}\mathrm{\λ}}{\frac{I_{\mathrm{oc}}+N_{\mathrm{th}}}{{\hat{I}}_{\mathrm{or}}}+1}.---\left(5\right)$ 将等式(5)代入(4)并对Ec_tch/Ior求解得到 $\frac{E_{c\_\mathrm{tch}}}{I_{\mathrm{or}}}=(\frac{E_c/I_{\mathrm{or}}}{E_c/I_o}-1)\frac{E_d{N}_{o\_\mathrm{Tgt}}}{P_G},---\left(6\right)$ 用此式计算由下式给出的瞬时业务信道增益(Gtch_ITC)设置G_{teh_ITC}＝MIN(MAX(G，Min_n_WayGain)，Max_n_WayGain)   (7)其中 $G=G_{\mathrm{pilot}}\left(\sqrt{\frac{E_{c\_\mathrm{tch}}/I_{\mathrm{or}}}{E_c/I_{\mathrm{or}}}}\right)---\left(8\right)$ n＝前向链路数Min_n_WayGain-给定n个前向链路最小前向链路增益阈值Max_n_WayGain-给定n个前向链路最大前向链路增益阈值

注意由于软越区转换开关和延时分散一般不止一个辐射，等式(6)是针对一个辐射的情况。对远端单元，在辐射功率的不平衡度变化的情况下，若不平衡度小于12dB，则相对两个相等辐射的情况，对每6dB不平衡度典型降级小于3dB。多于两个辐射时对于每6dB降级约为1.5dB。对等式(6)作修改以考虑多个辐射时是用下示等式(9)中的函数f(α)来定标Eb/No_Tgt值(根据辐射的速度和数目将查找表Eb/No值编入索引中，假设辐射具有相等的功率) $\frac{E_{c\_\mathrm{tch}}}{I_{\mathrm{or}}}=\frac{E_c/I_{\mathrm{or}}}{E_c/I_o}\frac{E_b/N_{o\_\mathrm{Tgt}}}{P_G}f\left(\mathrm{\α}\right)---\left(9\right)$ 其中f(α)＝：1                      n个辐射＝1

n个辐射＝2

n个辐射＝3α＝根据解调器(指(finger))的Ec/Io以dB计的辐射功率不平衡。在优选实施方式中它是最强的指Ec/Io(dB)-第二强的指Ec/Io(dB)n个辐射-现用的(锁住的和结合的)移动台指个数nfwdlinks-指定给移动台的前向链路数。

在一替代的实施方式中不需对所有由于软越区转换开关降低的功率要求计算函数f(α)而且可表示为f(α)＝：1            n个辐射＝110^(3α/6)/10   n个辐射＝210^(1.5α/6)/10 n个辐射＝3

因此通常用等式(9)中的Ec_tch/Ior来计算等式(8)中的业务信道增益G。

ITC201的工作如下：将通信系统所使用的所有前向链路的当前控制信道和业务信道增益输入到导频部分计算机312。导频部分计算机312根据上面的等式使用当前控制信道和业务信道增益计算当前导频Ec/Ior。当前导频Ec/Ior被输入至乘法器316，在乘法器中导频Ec/Ior被用移动台从服务基站量测得到的当前导频Ec/Ir的估值定标。将定标的Ec/Ior输出到加法器320按照等式6和9的要求从定标的Ec/Ior中减去1。得到的值表示网络中其他基站引起的干扰。

速度计算机324使用对应于服务的基站中所述的远端单元的单Raleigh/Rician衰落辐射确定远端单元的速度。(下面参照图5说明确定远端单元的速度的细节。)在本发明的优选实施方式中，使用查找表326的方法用远端单元速度估值344和使用的移动台解调器(指)数(移动台使用的可分解的Raleigh/Rician辐射数)以及这些指(辐射)232中的每个Ec/Io来确定要求的1％FER Eb/No目标。(此后将把要求的1％FEREb/No目标叫做定标的Eb/No目标)。在9.6kbits/s的数据率时为达到1％帧抹去率(FER)需要的Eb/No值对远端单元速度的关系示于图4。

一旦确定了远端单元速度，速度计算机324与对应于现用指232的数量的索引一起提供待用的速度索引344以查找第一Eb/No目标然后由函数f(α)对它定标，f(α)是辐射不平衡度函数(主辐射对次辐射)，也由辐射Ec/Io信息232确定(见上面等式8)，以产生定标的Eb/No目标。

在优选实施方式中，将这些值存在查找表326中。定标的Eb/No值反过来又用于用乘法器330来定标归一化(normalized)的干扰量，得到传输功率的业务信道部分(Ec_tch/Ior)。

平方根计算器336的输入是Ec/Ior和Ec_tch/Ior，它确定Ec/Ior和Ec_tch/Ior比的平方根并把此值输出到乘法器340。乘法器340把平方根计算器336的输出与导频增益相乘来确定开始的业务信道增益。然后选择器310把开始业务信道增益限制在想要的工作范围(如等式7给出的)，产生初始业务信道增益设置，该信道增益设置从选择器310输出并用来设置用于初始前向业务信道链路的业务信道增益设置211(Gtch_ITC)。根据对于服务的基站量测的导频信道Ec/Io来计算初始前向链路增益，结果在很多情况下前向链路增益以比现有技术方法低的增益开始。前向链路增益以较低的电平开始就减少了基站以不可接受的高前向链路增益传输的时间。

            估计远端单元的速度

因为从远端单元接收的衰落信号的带宽和远端单元的速度之间有关系，可以通过估计衰落信号的带宽来确定远端单元的速度的估计。在一优选实施方式中，使用经典的移动台通过一微小散射体的无限场而导致U形功率谱，S(f)的衰落模型。假设垂直极化电场： $S\left(f\right)=\frac{S_0}{\sqrt{1-{\left(\frac{f}{f_m}\right)}^2}}$ 其中So是给出发射载频的微小附近范围内的接收功率密度的常数而f是独立频率变量。

相应的电场(Jo)的实部(R)对于延时的相关函数是

R(v，τ)＝Jo(βvτ)其中         β＝2π/λ

          v＝远端单元的速度

         τ＝独立的延时变量且           f_m＝βv/2π

估计f_m将提供v的估值。S(f)相对于f的标准偏差是： $\mathrm{\σ}=\frac{f_m}{\sqrt{2}}.$ 如果载波为900MHz(CDMA的典型工作频率)，则 $\hat{v}=1.06\mathrm{\σ}$ 如果存在频偏fo，结果频谱是

S’(f)＝S(f-fo)

可以估计两边一般是不对称的频谱的平均值来近似fo。通过找到观测功率谱的第二中心时刻(偏差)能估计移动台的速度，而用估计第一时刻(平均值)的方法能得到发射机和接收机之间的频偏。例如，用量测远端单元观测到的功率谱的标准偏差的办法得到速度估值。进行下列步骤来近似远端单元的功率谱：1.)计算数据选择块的复数的快速付立叶变换(FFT)(在图5说明)2.)产生FFT的幅度平方3.)平均几个FFT的幅度平方4.)置为零，若平均函数低于一阈值。如果功率谱密度(PSD)的峰值表示为PSDmax，低于PSDmax/3.5的谱值不包括在计算瞬间中。一般，阈值是信号对噪声比的反函数。

图5表示图3的速度计算机324的方框图。速度计算机324包括RF前端501，快速哈德玛变换(FHT)解码器503，数据选择器505，和离散付立叶变换器(DFT)507。速度计算机324的工作如下：由RF前端501形成的混频的，下变频并解扩频的信号进入FHT解码器503输入信号在那里被解码。FHT解码器503形成的FHT数据在本文中叫做沃尔什符号，其速率是4800Hz。典型工作情况，大约20％得到的沃尔什索引不对应于传输的沃尔什符号的索引，即20％得到的沃尔什索引是错的。FHT数据进入数据选择器505，并可能作为对应于得到的索引的复数FHT输出送到DFT507，或者如果辨别哪个索引不正确的边信息可用，就可抹去对应的软输出(置为0+j0)。用重编码有循环冗余校验(CRC)的帧的办法使这些边信息可用，CRC符合“估计数字无线频率通信系统的信道参数的方法和装置”文的说明(档案号No.CE02963R Sexton)，该文这里一起被参考。每6个重编码比特的组为真沃尔什索引。错误事件发生的速率为当实际上帧被错误地解码而CRC报告帧解码正确。对于12比特CRC，此概率约为0.025％。保存FHT输出的表示“最象”的N个最大幅度来进一步改进。在这种情况下，宁愿从N个“最象”的中取一个合适的值而不抹去。如果正确的索引不是那些存储值中之一，就发生抹去。在穷举的情况下，N＝64且不需要抹去。还有另一种变化会使用获得的沃尔什符号除非帧不能通过CRC，依赖于能通过CRC的帧以具有比其他更少的错误符号。

在一优选实施方式中，DFT设计参数是：1、计算单个DFT时输入项数(这里用两帧，192个符号)。2、输出DFT的频点数(4×192)。3、计算平均值和偏差之前的平均DFT数(5，即每10个输入帧一次)。4、用来对直接从平均值和偏差得到的偏移和速度估值滤波的时间常数。

在一替代的优选实施方式中使用功率控制比特流来计算远端单元的速度。低速时，功率控制比特流表现出对应于信道相关时间的规律的上/下图型的周期。当没有信号衰落时图型类似于“11111000001111100000”。因此在功率控制比特流的频率变换中寻找离散分量可以得到速度指示。如果确定许多能量位于几个预定的频率组，则远端单元的速度低，否则远端单元的速度高。替代实施方式进行下面的步：1、缓存两帧的功率控制比特流(32bits)。2、当缓存器满了，计算这些比特的32元快速哈德马变换，把0作为-1对待把1作为1对待。3、检查此32个输出。如果50％的能量位于8个或更少的预定项，断言速度小于10mph；否则断言速度高于10mph。

图6是图2的基站发射机在对开始“正常”或初始化后前向功率控制的点(由PFC239负责功率控制的点)呼叫开始/结束(远端单元接入了网而且分配了前向链路)时工作的优选实施方式流程图。逻辑流程从601开始，此步远端单元接入通信系统并且由IFC236给一个链路(TCH)链路分配等于OrigGain(Gtch_IFC＝OrigGain)的增益，由转换开关243选择OrigGain使得Gtch244等于Gtch_IFC 238。(OrigGain是用在呼叫开始期间分配的第一链路TCH链路的初始增益电平，参考图3论述)。

在605步远端单元提供给ITC201当前Ec/Io，相对于远端单元量测的最强的指。在一优选实施方式中如在TIA/EIA/IS95-A系统协议中规定的，在呼叫建立以后当远端单元通过功率量测报告消息(PMRM)或导频强度量测消息(PSMM)发送指Ec/Io信息时就立即提供Ec/Io。在一替代实施方式中，作为在呼叫建立过程本身交换信息的一部分包括指Ec/Io信息。在607步，IFC236置变量ODCNTR为零来初始化初始延时计数器，此后每20ms(帧时间间隔)增加ODCNTR(614步)。在609步IFC236置前向链路数为“1”(Nfwdlinks＝1)。在610步ITC201部分地根据605步得到的当前Ec/Io计算新的瞬时增益更新值(Gtch_ITC)211。在612步IFC236更新初始链路增益(Gtch_IFC)等于α×Gtch_IFC+(1-α)×Gtch_ITC(在优选实施方式中α＝0.5)它根据只有一个链路TCH链路提供保守的增益集以保证获得所有可能的前向链路(在图2中此增益称为Gtch_IFC 238)。在615步IFC 236确定第一增益降低率。在优选实施方式中，将第一增益降低率初始置为零使得在所有前向链路建立之前不会降低前向链路增益。初始置增益降低为零使得在一段时间有足够高的前向链路增益以保证获得所有可能的前向链路。

接下去，在617步，IFC236确定初始延时计数是否超过一阈值。在优选实施方式中IFC236比较ODCNTR与变量OrigDelay来完成此工作。作出此确定以允许远端单元以最小时间(OrigDelay)获得所有前向链路。如果在617步确定ODCNTR不大于OrigDelay则在613步IFC236确定是否有其他前向链路分配给了远端单元。当前一个服务基站确实已根据一个导频强度量测消息(PSMM)而响应了一个越区转换开关请求时发生上述事实，该导频强度量测消息是远端单元在检测到一个足够强的非服务基站导频时发送的。如果在613步IFC 236确定已经建立了其他前向链路，则在603步Nfwdlinks增加1且逻辑流程继续至604步。如果在613步IFC236确定没有建立其他前向链路，则逻辑流程继续至604步。

在优选实施方式中，根据前向链路数来确定最大和最小前向链路增益阈值(Max_n_WayGain，Min_n_WayGain，其中“n”是由于软越区转换开关分配给远端单元的前向链路数)。由于软越区转换开关降低了附加干扰引起的降级，有多样好处，当建立多个前向链路时Max_n_WayGain和Min_n_WayGain会减小。在604步根据前向链路数来确定最大和最小前向链路增益阈值。在优选实施方式，最大和最小前向链路增益阈值设置如下：

Min_1_WayGain＝(0.025)^1/2G_pilot

Max_1_WayGain＝(0.5)^1/2G_pilot

Min_2_WayGain＝(0.025)^1/2G_pilot

Max_2_WayGain＝(0.4)^1/2G_pilot

Min_3_WayGain＝(0.025)^1/2G_pilot

Max_3_WayGain＝(0.3)^1/2G_pilot

继续，如果在606步通过了当前帧间隔则逻辑流程继续至614步，否则返回606步。在614步增加ODCNTR且逻辑流程继续至617步。在617步若确定ODCNYR大于或等于OrigDelay则逻辑流程继续至619步。若NFWDLINKS＞1则在619步ITC 201部分根据从613步和603步接收的PSMM消息得到的前向链路Ec/Io信息计算新的瞬时增益更新(Gtch_ITC)211。在620步IFC 236更新链路增益(Gtch_IFC)且置为等于α×Gtch_IFC+(1-α)×Gtch_ITC(在优选实施方式中α＝0.5)。将由转换开关243选择的增益分配给每个链路(TCH)链路因此Gtch 244等于Gtch_IFC238。

继续，在621步帧降低率改变为第二速率以便开始衰减链路增益。在优选实施方式中，链路增益以每20个帧周期(20ms)衰减1个增益单位的速率衰减。下面在623步功率降低延时计数器(PRDC_ntr)被初始化(置为零)。在优选实施方式中功率降低延时计数器确定从远端单元传输的帧数。使用PRDC_ntr的值以便确定远端单元在功率量测报告消息(PMRM_S)之间传输的帧数。在优选实施方式中，远端单元检测到两个帧错误时就报告一PMRM。PMRM说明远端单元经历的帧错误数，如EIA/TIA/IS-95-A中说明的，和/或当达到错误阈值时远端单元可以直接周期性地产生PMRM。确定在给定的帧数内的帧错误数给出前向链路FER的指示。例如，在抹去之间的平均帧数是83，存在1/83＝0.012或1.2％的FER。

继续，在625步IFC236确定是否通过帧间隔，如果没有，逻辑流程回到625步。如果在625步确定帧间隔已通过，则PRDC_ntr在627步增加1且逻辑流程继续至629步IFC 236在此步确定是否接收到PMRM。如果在629步确定没有接收到PMRM则逻辑流程继续至631步。在631步，IFC236将PRDC_ntr与阈值(PwrRedDelay)比较。若在631步PRDC_ntr比PwrRedDelay大，则没有PMRM的帧数超过了阈值则增益降低率在633步增加到第三速率。在优选实施方式中，增益降低率每10帧增加1个增益单位。如果在631步PRDC_ntr不比PwrRedDelay大，则逻辑流程回到625步。

在637步IFC236用确定是否接收到PMRM等待发生PMRM，若没有，返回637步。如果在637步IFC 236确定接收到了PMRM，则逻辑流程继续至639步。回到629步，如果在629步确定接收到了PMRM则逻辑流程继续至639步此处增益降低率降低至第四速率。在优选实施方式中，增益降低率每20帧降低1增益单位。在641步IFC236增加前向链路增益。在优选实施方式中前向链路增益(Gtch_IFC)增加20个增益单位。在643步ITC201部分地根据由PMRM消息得到的当前远端单元Ec/Io信息计算瞬时增益更新(Gtch_ITC)211。

继续至644步，IFC 236更新链路增益(Gtch_IFC)等于α×Gtch IFC+(1-α)×Gtch_ITC(在优选实施方式中α＝0.5)。将由转换开关243选择的增益分配给每个链路(TCH)链路因此Gtch 244等于Gtch_IFC 238。逻辑流程继续至645步IFC 236将功率控制交给PFC 239以进行初始化后功率控制。

         呼叫开始后计算前向链路增益

图7是图2PFC239的优选实施方式方框图。PFC239包括未报告的坏帧计算机738，加法器718，乘法器712，倒数计算器735，逻辑单元750，加法器756，范围限制器功能计算机761，转换开关763，加法器768，第二逻辑单元772，和选择器782。

PFC239的工作如下：加法器718将PwrRepThresh设置710与未报告的坏帧数的估值(j)740相加。PwrRepThresh710表示一个阈值移动站在发出PMRM信息之前将在一个长度为PwrRepFrames734个帧的窗内接收的坏帧数与此阈值相比较。未报告的坏帧计算机738使用总处理延时728，总网络延时730，在PMRM返回的PWR MEAS FRAMES值732，和PwrRepFrames 734值作为输入根据下面等式估计未报告坏帧(j)数740，k＝tb_PMRM-Total_Processing_delay-Total_Network_delay-PWR_MEAS_FRAMESj＝integer[k/PwrRepFrames]^*(PwrRepThresh-1)/m1+(Total_Processing_delay+Total_Network_delay)/m2其中m1和m2值是TCH功率电平和增步值(stepup size)的降低率的函数。典型使用的值是m1＝2，m2＝3。

在每个基站PwrRepThresh710和PwrRepFrames734的值是已知的。(注意如果PMRM置为周期模式则要使用PMRM中的ERRORS_DETECTED域而不是PwrRepThresh710)。

如已说明的，未报告的坏帧计算机738在PMRM中在有关的时间间隔估计未报告的坏帧数(j)740。用加法器718将j740值加到坏帧PMRM阈值PwrRepThresh710上以在由tb_PMRM给出的时间间隔内在远端单元产生总的估计的坏帧计数742。每个基站用计数器tb_PMRM736对于每个前向链路在PMRMs之间保持时间跟踪。每当由于接收到PMRM而设置新链路TCH增益时Tb_PMRM736被复原。用乘法器712用tb_PMRM716的倒数对数量742定标得到远端单元FER估值714。把倒数计算器735用到tb_PMRM736上得到tb_PMRM716的倒数。

一计算远端单元FER估值714的替代实施方式包括使用在PMRM的ERRORS_DETECTED域内给出的值，该值表示在PMRM的PWR_MEAS_FRAMES范围发现的以20ms帧为单位给定的时间间隔中移动台检测到的抹去帧数。使用乘法器用PWR_MEAS_FRAMES值732的倒数对ERRORS_DETECTED值定标产生远端单元FER估值。

继续，将远端单元FER估值714和FER目标752加到逻辑单元750在那里由等式确定步长更新值(su_update)754su_update＝f(FER_Target-Remote_Unit_FER_estimate)，在一实施方式中给出f()如下err＝FER_Target-Remote_Unit_FER_estimate如果(err＞thresh)         su_update＝k1否则如果(err＜thresh2)    su update＝k2

用加法器756将Su update值754加到当前增步值(step up size)758上得到SU 760。用范围限制器功能761将此值限制在特定的最小(StepUpMinSize)和最大(StepUpMaxSize)增步值上得出新增步值762。如果PMRM被接收到则由转换开关763选择新增步值762并由加法器768加到当今增益集244以产生更新的业务信道增益770。如果没有接收到PMRM而且从最后一个减步以来增量时间帧(Deltatime frame)(在优选实施方式中增量时间置为25)过去了则转换开关763连接到790点上且经过加法器768将减步值(stepdown size)加到当今业务信道增益244上以产生新业务信道增益770。如果没有接收到PMRM而且从最后一个减步以来增量时间帧没有过去则转换开关763置为789位置产生设置为Gtch244的Gtch_new770。如果接收到PMRM或PSMM，逻辑单元772根据下等式对由ITC201计算出的瞬时增益集Gtch_ITC211和新业务信道增益770进行加权相加来计算更新的业务信道增益更新值776：Gtch_update(k)＝α^*Gtch_new(k)+β^*Gtch_ITC(k)(在优选实施方式中α＝0.9而β＝0.1)。

选择器782将增益限制在(Gmin＝Min’n’WayGain，Gmax＝Max’n’WayGain)范围产生PFC增益值238(Gtch(k+1))，如参考图2的说明，该PFC增益值238由转换开关243所选择。

在本发明的一优选实施方式中，代替改变当今增益集(Gtch_FPC)的减步/增步值，允许减步/增步值保持相同，但减步增步Gtch_FPC之间的时间可以变化。例如，在一替代的实施方式中逻辑单元750，加法器758，和范围限制器功能计算机761的功能如下。在接收PMRM时，如图7所示计算远端单元FER估值714。逻辑单元750使用估值714和FER目标752根据下式来计算增量时间更新值：dt_update＝g(Remote_Unit_FER_estimate-FER_Target)其中在一实施方式中给出g()如err＝FER_Target-Remote_Unit_FER_estimate如果(err＞thresh)         dt_update＝k1否则如果(err＜thresh2)    dt_update＝k2

用加法器756把Dt_update值加到当今增量时间值上。由范围限制器功能761将此值限制在一特定的最小(DeltatimeMinSize)和最大(DeltatimeMaxSize)增量时间值，产生新的增量时间值。用新增量时间值用固定的减步值来周期地降低业务信道增益集(增步值也是固定的)。如果没有接收到PMRM而且从最后一个减步以来增量时间帧过去了则转换开关763连接到790点上且经过加法器768将减步值加到当今业务信道增益244上以产生新业务信道增益770。如果接收到PMRM而且由加法器768加到当今业务增益集244上则由转换开关763选择增步值765以产生更新的业务信道增益770。如果没有接收到PMRM而且从最后一个减步以来增量时间帧没有过去则转换开关763置为789位置产生设置为Gtch244的Gtch_new770。如果没有接收到PMRM或PSMM而且从最后一个减步以来增量时间帧过去了则转换开关763连接到790点上且经过加法器768将减步值加到当今业务信道增益244上以产生新业务信道增益770。逻辑单元772根据下面等式对由ITC201计算出的瞬时增益集Gtch_ITC211和新业务信道增益770进行加权求和来计算更新的业务信道增益更新值776。Gtch_update(k)＝α^*Gtch_new(k)+β^*Gtch_ITC(k)(在优选实施方式中α＝0.9而β＝0.1)。

选择器782将增益限制在(Gmin＝Min’n’WayGain，Gmax＝Max’n’WayGain)范围内产生PFC增益值238(Gtch(k+1))，如图2所示，该PFC增益值238由转换开关243所选择。

注意在两实施方式中当接收到PSMM时根据包含在消息中的Ec/Io信息可更新业务信道增益。在这种情况下由ITC201来计算瞬时增益设置Gtch_ITC并用来经过下式更新当前增益集：Gtch_update(k)＝α^*Gtch_new(k)+β^*Gtch_ITC(k)(在优选实施方式中α＝0.9而β＝0.1)。

图8是图2的基站发射机在初始化后前向功率控制时工作的优选实施方式的流程图。逻辑流程从确定是否接收到PMRM的801步开始。如果在801步接收到PMRM则流程继续至803步，否则就进行到825步，如果在825步接收到PMRM则作出进行到817步的判决，否则流程至827步。在803步，未报告坏帧计算机738计算未报告坏帧数目的估值(j)740。在805步移动台检测到的坏帧数(从PMRM消息本身的PwrRepThresh或ERRORS_DETECTED)和(j)740相加以产生坏帧总数的估值742。在807步用1/tb_PMRM 716用乘法器712对坏帧总数742定标以产生远端单元FER估值714。在809步逻辑单元750将远端单元FER估值714与FER目标752比较，产生步长更新值754。接下去，在811步，更新的步长与当前增步值758相加以产生新的步长更新值(SU)760。然后范围限制器功能761限制更新的步长(813步)产生新的增步值762。在815步，置转换开关763至788位置并将增步值加到加法器768与Gtch244相加以产生新业务信道增益770(Gtch_new)。在819步逻辑单元772用新业务信道增益770和瞬时业务信道增益211(Gtch_ITC)来计算更新的业务信道增益776(Gtch_update)。在821步选择器功能782限制允许的增益值，产生增益Gtch_PFC 241并且逻辑流程继续至823步。在823步将由转换开关243选择的增益Gtch_PFC 241分配给每个与给定的远端单元有关的链路(TCH)链路因此Gtch 244等于Gtch PFC 241。逻辑流程继续至827步。

在827步流程暂停直到当前帧间隔过去，然后逻辑流程继续至828步，减步帧计数器SDF_CNTR增加。逻辑流程继续至830步，帧计数器SDF_CNTR与增量时间相比较。如果在830步确定SDF_CNTR超过增量时间则逻辑流程继续至831步，将SDF_CNTR置为零，否则逻辑流程返回801步。继续，在832步将转换开关763置至790位置，因此TCH增益降低Gtch_new＝Gtch-StepDown。下面在834步禁止逻辑单元772，因此置Gtch_update 776等于Gtch_new 770。然后逻辑流程回到821步，选择器功能782限制允许的增益值，产生增益Gtch_PFC 241。在823步将由转换开关243选择的增益Gtch_PFC 241分配给每个与给定的远端单元有关的链路(TCH)链路，从而Gtch 244等于Gtch_PFC 241。

图9说明根据本发明的优选实施方式运用的前向链路增益控制时域图。图9上图说明由于用初始功率控制算法和初始化后功率控制算法达到的低的增益电平在降低传输功率电平方面的改进。在t＝1时刻根据基于ITC201估值从远端单元对于初始前向链路得到的导频Ec/Io信息，TCH增益从OrigGain降到Gtch_init。在t＝2时刻根据远端单元在变换至不同的越区转换开关态(增加的前向链路)时由远端单元通过PSMM消息返回的对每个前向链路的导频Ec/Io信息，业务信道增益再次降低。如Gtch的斜率增加所表明，也选择第二增益降低速率。在t＝3时刻在PwrRedDelay帧中没接收到PMRM，所以将更陡峭的衰减率(第三速率)加到每个前向链路的Gtch。在t＝5时刻接收到PMRM，并且在该增益增加后用在PMRM获得的导频信息更新它。用下个接收的PMRM开始进行正常的(初始化后)功率控制。图9的下图说明与上面图中叙述的那些过程的流程相同的调节的增步值初始化后功率控制方法。在图9a和图9b中都很明显，当与现有技术方法比较时基站能用不可接受的高前向链路增益在扩展的时间周期上传输的时间值减小了。采用减小基站用不可接受的高前向链路增益传输的时间的方法，可降低系统噪声。

从本发明的广度而言，它不限制于上面图示和叙述的特定的细节、代表性的装置、和说明性的例子。可对上面的说明书作多种修改和变化而不背离本发明的范围和精神。例如虽然上面说明书的叙述是争对扩频系统中的功率控制，可将此功率控制方法使用于任何通信系统中(如个人通信系统)。本发明变更覆盖在下面权利要求及其等效范围内提供的所有的修改和变化。

Claims (10)

1、通信系统中的功率控制方法，该方法包括以下步：

经过第一基站在第一信道上以第一功率电平向远端单元通信；

确定第一信道的信号质量矩阵；以及

经过第一基站在第二信道上以第二功率电平开始一呼叫，所述第二功率电平不同于所述第一功率电平且以信号质量矩阵为根据。

2、权利要求1的方法，其中在第一信道上向远端单元通信的步包括在导频信道上向远端单元通信的步。

3、权利要求1的方法，其中在第二信道上向远端单元通信的步包括在业务信道上向远端单元通信的步。

4、权利要求1的方法，其中确定信号质量的步包括确定相对于第一基站量测的第一信道Ec/Io和根据Ec/Io确定值来确定信号质量矩阵的步。

5、权利要求4的方法，还包括确定远端单元速度和根据第一信道Ec/Io及远端单元速度来确定信号质量矩阵的步。

6、通信系统中的功率控制方法，方法包括以下步：

在第一信道上以第一功率电平传输，所述的第一功率电平以使用的解调器数为根据；以及

当时间少于用于所有使用的解调器的建立时间时以第一速率降低第一功率电平，否则以第二速率降低第一功率电平

7、权利要求6的方法，还包括根据在远端单元的信号质量矩阵在第一信道上以第二功率电平传输的步，所述的第二功率电平还以用于所有使用的解调器的建立时间为根据。

8、权利要求7的方法，其中根据从接收到功率量测报告消息(PMRM)以后传输的帧数来确定信号质量矩阵。

9、权利要求8的方法，其中信号质量矩阵还以来报告的坏帧的估值为根据。

10、通信系统中的功率控制装置，装置包括：

从蜂窝基础设备以第一功率电平向远端单元传输的蜂窝基础设备，所述的蜂窝基础设备接收功率量测报告消息(PMRM)或导频强度量测消息(PSMM)之一以产生接收的消息；和

一个连接到蜂窝基础装备的初始化后前向功率控制计算机(PFC)，所述PFC确定在远端单元的信号质量矩阵，其中所述信号质量矩阵以接收的消息为根据还并以第二功率电平传输到远端单元，所述的第二功率电平以该确定结果为根据。

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