CN1921333B - 传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种能够广泛应用于移动通信系统中对传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制，将系统要求的所述物理信道的误判概率转换为期望的误比特率，然后再将测量的误比特率与期望的误比特率，以此完成对物理信道的闭环控制。本发明还采用外环控制期望的误比特率，不仅能降低对其它信道的干扰，而且能使接收端准确接收该些二元比特信息。

Description

传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种传输二元重复信道比特的物理信道的功率控制方法，特别是有关于HSDPA系统的HS-SICH信道(上行控制信道)的功率控制方法。

背景技术

在现有的通信系统中，为了保证信道中所传输的通信信号的质量，一般会采用功率控制技术对系统中的每条物理信道进行功率控制。功率控制一方面需要保证接收端能将所接收到的信号进行正确解调，另一方面还需尽可能降低对其它物理信道的干扰，使系统获得足够高的容量。

功率控制主要包括闭环功率控制和外环功率控制。在接收端对所接收的有用信号进行信噪比测量，系统配置的期望目标信噪比与测量的信噪比进行比较，产生上调或下调功率的命令字并通过反向信道发送至发送端，发送端在接收到功率控制命令字后相应地按照该步长调整下一次将要发送的信号的功率，这种功率控制技术称之为闭环功率控制。在很多情况下，功率控制的目的并不是为了维持目标信噪比在一定的范围内，而是为了使接收信号的质量维持在一定的范围内。这种通过对接收质量的测量而对目标信噪比进行修正的功率控制技术称之外环功率控制。外环功率控制和闭环功率控制被广泛用于码分多址通信系统中。

接收端利用一物理信道传输非“0”即“1”的二元信息比特至发送端时，该物理信道一般以固定的发射功率进行发射。并且，在无线通信环境中，为了提高这种直接在物理信道上传输的具有二元取值含义的信息传输的可靠性，通常采用对发送的二元信息进行重复发送的方式。当传输二元重复信息比特的物理信道采用固定的发射功率，比如发送端以该信道允许的最大发射功率进行发射，则给其它物理信道较大的干扰。

对高速移动分组数据业务的支持能力是3G系统最重要的特点之一。WCDMA R99版本可以提供峰值速率达2Mbps的数据速率，这个速率对于大部分现有的分组业务是基本够用。然而，对于许多对流量和迟延要求较高的数据业务如视频、流媒体和下载等，需要系统提供更高的传输速率和更短的时延。

为此，HSDPA技术是3GPP组织在R5版本中引入的一种技术。HSDPA不但支持高速不对称数据服务，而且在大大增加网络容量的同时还能使运营商投入成本最小化。它为UMTS(通用移动通讯系统：Universal MobileTelecommunications System)更高数据传输速率和更高容量提供了一条平稳的演进途径。R5版本的HSDPA技术充分参考了CDMA20001X EV-DO的设计思想与经验，新增加一条高速共享数据信道(HS-DSCH)，HS-DSCH使得传输功率、信道资源等可以统一利用，并根据用户实际情况动态分配，从而提高了资源利用率。并且，HSDPA通信系统还引入了HS-SCCH信道(下行控制信道)和HS-SICH信道(上行控制信道)。网络侧采用HS-DSCH信道向用户终端发送分组数据前，主要通过其中的一条HS-SCCH信道向用户终端发送相应的控制信息。HS-SICH信道位于上行链路，用于传输必要的控制信息，主要是对传输分组的应答和下行链路质量的反馈信息，HS-SICH信道传输的都是具有二元取值含义的信息。

目前，为了保证HSDPA系统中HS-DSCH信道传输的通信信号的质量，一般在发送端采用增加CRC校验码，在接收端通过对CRC校验结果的判断确定数据块的传输正确与否，但是由于HS-SICH信道是一种传输二元重复信道比特的物理信道，采用CRC校验来判断传输块错误与否来确定HS-SICH信道的质量测量是不适用的。HS-SICH信道可以采用开环功率控制，其发射功率参考伴随的上行DPCH信道功率。但是，由于上行DPCH信道和HS-SICH信道在编码方式不同，所以，以上行DPCH信道的功率来衡量HS-SICH信道功率是不准确的。HS-SICH信道也可以采用固定的发射功率，比如发送端以该信道允许的最大发射功率进行发射，则给其它物理信道较大的干扰。

即，现有技术中对HS-SICH信道的功率控制缺乏有效控制手段来降低对其它物理信道的干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，以解决现有技术中对这种物理信道缺乏有效的功率控制手段来降低系统内干扰的问题。

为解决上述问题，本发明公开了一种传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，包括：根据系统要求的所述物理信道的误判概率获得期望的误比特率，若实际测量的误比特率BER大于期望的误比特率，则上调发送端的发送功率，否则，则下调发送端的发送功率。

根据系统要求的所述物理信道的误判概率获得期望的误比特率包括：利用不等式 $(1-\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_N^k{p}^k{(1-p)}^{N-k})\≤p_e$ 计算出p的最小值即为期望的误比特率，其中，p_e为系统要求的所述物理信道的误判概率，所述N为每一比特重复编码的次数，M可以是系统预先设定最大错误比特数。

根据系统要求的所述物理信道的误判概率获得期望的误比特率包括：

a1：接收端接收二元重复信息比特，统计相同一比特的重复编码中0和1的个数，从中选择其中个数少的数目做为错误比特数J；

a2：计算比特错误概率p_m，p_m＝J/N，其中J为测量重复编码的错误比特数，N为该比特重复编码的次数；

a3：根据 ${\mathrm{BLER}}_t=1-\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_N^k{p_m}^k{(1-p_m)}^{N-k}$ 计算出当前第t个比特的误块率BLER，其中，p_m为步骤a2计算出的比特错误概率，N为当前第t个比特的重复编码次数，M可以是系统预先设定最大错误比特数；

a4：计算若干个比特的误块率BLER，获得该些比特的平均误块率；

a5：如果平均BLER大于系统要求的p_e，则降低期望误比特率值，否则提高期望误比特率值。

步骤a5中每次降低或提高期望误比特率值的步长为1/N，N为一比特的重复编码次数。

实际测量的误比特率BER是通过以下方式获得的：

b1：接收端接收二元重复信息比特，统计相同一比特的重复编码中0和1的个数，从中选择其中个数少的数目做为错误比特数J；

b2：计算比特错误概率p_m，p_m＝J/N，其中J为测量重复编码的错误比特数，N为该比特重复编码的次数；

b3：根据比特错误概率p_m计算BER测量值。

步骤b3通过平滑方式BER(x)＝λp_m(x-1)+(1-λ)p_m(x)获得BER，其中，λ为平滑因子，p_m(x)为本比特测量的错误概率，p_m(x-1)为前一比特测量的错误概率。步骤b3中BER测量值为步骤b2获得的比特错误概率p_m。

所述物理信息为HSDPA系统中的上行控制信道，用于传输控制的反向信道为下行控制信道。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提出了一种能够广泛应用于移动通信系统中对传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制，将系统要求的所述物理信道的误判概率转换为期望的误比特率，然后再将测量的误比特率与期望的误比特率，以此完成对物理信道的闭环控制。本发明还采用外环控制期望的误比特率，不仅能降低对其它信道的干扰，而且能使接收端准确接收该些二元比特信息。

附图说明

图1是对所述物理信道进行闭环功率控制的方法的流程图；

图2是本发明利用外环功率控制技术来对物理信道进行功率控制的方法。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

本发明根据系统要求的所述物理信道的误判概率获得期望的误比特率，若实际测量的误比特率BER大于期望的误比特率，则上调发送端的发送功率，否则，则下调发送端的发送功率。并且，本发明还通过外环功率控制期望的误比特率，使得传输二元重复信息比特的物理信道具有较佳的功率控制。

以下就两个实现方案来说明本发明的功率控制：利用闭环功率控制技术来对物理信道进行功率控制，以及利用闭环功率控制技术和外环功率控制技术来对物理信道进行功率控制。

请参阅图1，其为对所述物理信道进行闭环功率控制的方法的流程图。它包括：

S110：计算期望误比特率

若物理信道需要发送L个二元比特信息，为了提高二元比特信息的传输准确性，发送端通常会将该L个二元比特信息进行重复发送(比如重复次数为N)，则接收端接收该些二元比特信息。对于同一个比特，接收到的N个重复编码中先统计单个码元被判决为“0”和“1”的个数，取个数多的二元编码(1或0)为本比特信息的判决结果。接收端需要对接收到的二元重复比特信息进行L次判别，才能依次获得该L个二元比特的信息。发送端和接收端可以预先约定采用的编码方式，预先获得每一比特重复编码的个数。也可以是，发送端在每次进行传输二元重复信息时，也通过一定信令方式将编码方式及每一比特重复编码个数通知所述接收端。比如，发送端发送的L个二元比特信息中第3个比特为“0”，本次传输中每个比特重复编码的个数为20次。接收端接收该些比特及它们的重复编码，接收端统计该比特的所有重复编码中“0”比特和“1”比特的个数，其中个数多的比特即认为第3个比特的比特值，在20次重复发送的码元信息中，只要被误判为“1”的码元个数小于10个，接收端就可以正确地将该比特判决为“0”，而如果被误判为“1”的码元个数超过10个，接收端就会将该比特判决为“1”造成判决错误。

A1：假设每一比特重复次数为N，每一比特传输错误的概率为p，则错误k个比特的概率计算公式为：

$P_k=C_N^k{p}^k{(1-p)}^{N-k}$ 公式1

A2：总的错误比特数超过M的概率为：

$E_M=1-\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_k$ 公式2

其中，M可以是系统预先设定最大错误比特数；

A3：总的错误比特数超过M的概率E_M不能超出系统要求的物理信道的误判概率，即

E_M≤p_e    公式3

即根据公式1至公式3，得到不等式 $(1-\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_N^k{p^k(1-p)}^{N-k})\≤p_e$ 计算出p的最小值即为要求的期望误比特率，所述N为每一比特重复编码的次数。

若一个比特数重复N次编码后进行发送，若错误编码超过[N/2]，则接收端将出现判决错误，由此导致二元信息接收出错，从而导致接收数据的准确性非常低，其中符号[]表示取整运算。也就是说，预先设定总的错误比特数M至少大于等于[N/2]，当然M也可以根据具体的系统要求进行设定，比如M大于[N/3]。

当M取[N/2]时，针对不同的系统要求的传输二元重复信息比特的误判概率p_e，可以获得对应的期望误比特率p_t。

下表1给出了N＝36和N＝16时，不同误判概率p_e下的期望误比特率p_t值。

N	p<sub>e</sub>	p<sub>t</sub>
			36	1e-3	0.249
1e-4	0.208
		1e-5		0.177
1e-6	0.151
		1e-9		0.097

N	p<sub>e</sub>	p<sub>t</sub>
			16	1e-3	0.149
1e-4	0.107
		1e-5		0.078
1e-6	0.057
		1e-9		0.023

这里需要指出的是，系统预先给出本系统要求的误判概率p_e，也可以是技术人员根据具体情况预设系统要求的误判概率p_e。

步骤S120：实际测量误比特率BER

b1：接收端接收二元重复信息比特，统计相同一比特的重复编码中“0”和“1”的个数，从中选择其中个数少的数目做为错误比特数J。

J＝min(N₀，N₁)       公式4

其中，N₀为该比特重复编码中“0”比特的个数，N₁为该比特重复编码中“1”比特的个数。

b2：计算比特错误概率p_m，p_m＝J/N，其中J为测量重复编码的错误比特数，N为该比特重复编码的次数；

b3：根据比特错误概率p_m计算BER测量值

BER测量值可以等于比特错误概率p_m，但是

由于比特错误的随机性，可以采用遗忘因子对p_m进行平滑，得到BER测量值：

BER(x)＝λp_m(x-1)+(1-λ)p_m(x)，-p_m(x)表示第x次测量的比特错误概率，p_m(x-1)表示第x-1次(前一次)测量的结果。遗忘因子的取值范围为(0，1)，典型值1/2。

步骤S130，若BER测量值大于期望误比特率p_t，则产生上调功率的命令字并通过反向信道发送至发送端，否则产生下调功率的命令字并通过反向信道发送至发送端。发送端在接收到功率控制命令字后相应地按照该步长调整下一次将要发送的信号的功率。

比如：

ifBER＞p_t

   TPC＝1

else

   TPC＝0

其中，TPC为功率控制命令字，0表示下调功率，1表示上调功率。

上述方法通过系统的二元重复编码的误判概率要求转化为对误比特率的要求，以此提供闭环功率控制的依据，这种方式可广泛应用于移动通信系统中需要对传输二元重复信息比特的物理信道进行闭环功率控制的场合。

由于信道衰落和TPC时延等因素，可能会影响比特错误分布，为此本发明还增加外环功率控制来调整期望的误比特率，请参阅图2，其为本发明利用外环功率控制技术来对物理信道进行功率控制的方法。

步骤S210：接收端接收二元重复信息比特，统计相同一比特的重复编码中“0”和“1”的个数，从中选择其中个数少的数目做为错误比特数J。

J＝min(N₀，N₁)          公式4

其中，N₀为该比特重复编码中“0”比特的个数，N₁为该比特重复编码中“1”比特的个数。

步骤S220：计算比特错误概率p_m，p_m＝J/N，其中J为测量重复编码的错误比特数，N为该比特重复编码的次数；

步骤S230：计算BER测量值

由于比特错误的随机性，可以采用遗忘因子对p_m进行平滑，得到BER测量值：BER(n)＝λp_m(n-1)+(1-λ)p_m(n)。

步骤S240：根据 ${\mathrm{BLER}}_t=1-\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_N^k{p_m}^k{(1-p_m)}^{N-k}$ 计算出当前第t个比特的误块率BLER，其中，p_m为步骤a2计算出的比特错误概率，N为当前第t个比特的重复编码次数，M可以是系统预先设定最大错误比特数。

步骤S250：按照上述方法可以计算出预设个数个比特的误块率BLER，获得该些比特的平均误块率。

步骤S260：如果平均BLER大于系统要求的p_e，则降低期望误比特率值，否则提高期望误比特率值。

每一次期望误比特率值是前一次期望误比特率值的基础上进行调整，第一次期望误比特率值可以是预先设定，也可以是参照闭环功率控制获得的期望误比特率值。

每次降低或提高期望误比特率值的步长为1/N，N为一比特的重复编码次数，并且期望误比特率值必须在0-0.5之间。

步骤S270：若BER测量值大于步骤S260计算的期望误比特率p_t，则产生上调功率的命令字并通过反向信道发送至发送端，否则产生下调功率的命令字并通过反向信道发送至发送端。发送端在接收到功率控制命令字后相应地按照该步长调整下一次将要发送的信号的功率。

通过上述方法对传输二元比特重复编码的物理信道的功率进行控制，不仅能降低对其它信道的干扰，而且能使接收端准确接收该些二元比特信息，同时，本方法适用于移动通信系统中需要对传输二元重复信道比特的物理信道进行功率控制的场合。

HSDPA系统中上行控制信道(HS-SICH信道)进行用户CQI和ACK/NACK上报，为了准确反映链路质量和ACK/NACK信息，对该信道应该要求较高的准确性。HS-SICH信道携带的信息：

Recommended Modulation Format(RMF)(1bit)。用于向Node B指示推荐的调制方式，0对应QPSK，1对应16QAM。

Recommended Transport-block size(RTBS)(6bits)。用于向Node B指示推荐的传输块大小。

Hybrid-ARQ information ACK/NACK(1bit)。用于指示传输块是否被正确解码，1表示ACK，0为NACK。

并且，为了提高信道传输的可靠性，ACK/NACK采用36次重复编码，RMF采用16次重复编码。从上可知，HS-SICH信道传输即为二元重复信息比特的物理信道。并且，与HS-SICH信道配对的HS-SCCH信道支持携带TPC时隙格式，也就是说，在HS-SICH信道的功率控制过程中，HS-SCCH信道可以做为发送上调或下调功率的命令字的反向信道。

系统可以在确定ACK/NACK或RMF的最低正确率要求(即为系统要求的误判概率)后，按照上述图1公开的方法可以对HS-SICH信道进行闭环功率控制。按照图2公开的方法可以对HS-SICH信道进行闭环和外环功率控制，提高了HS-SICH信道功率控制的准确性。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，包括：根据系统要求的所述物理信道的误判概率获得期望的误比特率，若实际测量的误比特率BER大于期望的误比特率，则上调发送端的发送功率，否则，则下调发送端的发送功率；

其中，实际测量的误比特率BER是通过以下方式获得的：

b1：接收端接收二元重复信息比特，统计相同一比特的重复编码中0和1的个数，从中选择其中个数少的数目做为错误比特数J，N为该比特重复编码的次数；

b2：计算比特错误概率p_m，p_m＝J/N；

b3：根据比特错误概率p_m计算误比特率BER测量值。

2.如权利要求1所述的传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，根据系统要求的所述物理信道的误判概率获得期望的误比特率包括：

利用不等式计算出p的最小值即为期望的误比特率，其中，p_e为系统要求的所述物理信道的误判概率，所述N为该比特重复编码的次数，M是系统预先设定最大错误比特数。

3.如权利要求1或2所述的传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，根据系统要求的所述物理信道的误判概率获得期望的误比特率包括：

a1：接收端接收二元重复信息比特，统计相同一比特的重复编码中0和1的个数，从中选择其中个数少的数目做为错误比特数J；

a2：计算比特错误概率p_m，p_m＝J/N；

a3：根据

计算出当前第t个比特的误块率BLER，其中，p_m为步骤a2计算出的比特错误概率，N为当前第t个比特的重复编码次数，M是系统预先设定最大错误比特数；

a4：计算若干个比特的误块率BLER，获得该些比特的平均误块率；

a5：如果平均误块率BLER大于系统要求的p_e，则降低期望误比特率值，否则提高期望误比特率值。

4.如权利要求3所述的传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，步骤a5中每次降低或提高期望误比特率值的步长为1/N，N为该比特的重复编码次数。

5.如权利要求1所述的传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，步骤b3通过平滑方式BER(x)＝λp_m(x-1)+(1-λ)p_m(x)获得误比特率BER，其中，λ为平滑因子，p_m(x)为本比特测量的错误概率，p_m(x-1)为前一比特测量的错误概率。

6.如权利要求1所述的传输二元重复信道比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，步骤b3中误比特率BER测量值为步骤b2获得的比特错误概率p_m。

7.如权利要求2所述的传输二元重复信息比特的物理信道的功率控制方法，其特征在于，所述物理信道为高速下行分组接入HSDPA系统中的上行控制信道，用于传输控制的反向信道为下行控制信道。

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