РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ ОРТОГОНАЛЬНОЕ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ

Заявление о приоритете по 35 U.S.C. §119

Настоящая Заявка на патент притязает на приоритет Предварительной заявки № 60/580 819, озаглавленной "Reverse-Link Power Control Algorithm", зарегистрированной 18 июня 2004 года и назначенной правопреемнику этой заявки, и таким образом явно содержится в данном документе по ссылке.

Ссылка на находящиеся одновременно на рассмотрении Заявки на патент

Настоящая Заявка на патент связана со следующими находящимися одновременно на рассмотрении Заявками на патент (США): "Robust Erasure Detection and Erasure-Rate-Based Closed Loop Power Control" автора Arak Sutivong и других, выписка поверенного номер 040404U1, зарегистрированная 13 июля 2004 года, назначенной правопреемнику этой заявки и явно содержащейся в данном документе по ссылке.

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к связи и, более конкретно, к методикам регулирования мощности в системе беспроводной связи.

Предшествующий уровень техники

Система беспроводной связи с множественным доступом может поддерживать одновременную связь для нескольких беспроводных терминалов. Каждый терминал обменивается данными с одной или более базовыми станциями посредством передач по линии прямой и обратной связи. Линия прямой связи (или нисходящая линия связи) относится к линии связи от базовых станций к терминалам, а линия обратной связи (или восходящая линия связи) относится к линии связи от терминалов к базовым станциям.

Несколько терминалов могут одновременно выполнять передачу по нисходящей линии связи посредством мультиплексирования своих передач, чтобы сделать их ортогональными по отношению друг к другу. Мультиплексирование ориентировано на достижение ортогональности нескольких передач по линии обратной связи во временной, частотной или кодовой области. Полная ортогональность, если достижима, приводит к передаче от каждого терминала без помех для передач от других терминалов в приемной базовой станции. Тем не менее полная ортогональность передач от различных терминалов зачастую не реализуется вследствие характеристик канала, недостатков приемного устройства и т.п. Потеря ортогональности приводит к определенной величине помех со стороны одного терминала для других терминалов, обменивающихся данными с той же базовой станцией. Более того, передачи от терминалов, обменивающихся данными с различными базовыми станциями, типично не являются ортогональными по отношению друг к другу. Таким образом, каждый терминал также может вызывать помехи для терминалов, обменивающихся данными с соседними базовыми станциями. В таком случае производительность каждого терминала снижается за счет помех от всех других терминалов в системе.

Следовательно, в данной области техники существует потребность в методиках смягчения эффектов от помех для достижения более высокой производительности.

Сущность изобретения

В этом документе описываются методики регулирования мощности передачи данных от беспроводного терминала способом, позволяющим смягчать "внутрисекторные" помехи и "межсекторные" помехи. Мощность передачи регулируется таким образом, чтобы величина внутрисекторных помех, которые может вызывать терминал для "обслуживающей" базовой станции, и величина межсекторных помех, которые может вызывать терминал для "соседних" базовых станций, поддерживалась на допустимом уровне. (Термины в кавычках поясняются ниже). Величина межсекторных помех, которые может вызывать терминал, приблизительно может быть оценена на основе (1) общих помех, обнаруживаемых каждой соседней базовой станцией, (2) усиления каналов для обслуживающей и соседних базовых станций, (3) текущего уровня мощности передачи, используемого терминалом, и (4), возможно, других параметров. Каждая базовая станция может выполнять широковещательную передачу отчета (к примеру, одного бита), указывающего общие помехи, обнаруженные этой базовой станцией. Усиление канала для каждой базовой станции может быть оценено на основе контрольного сигнала, принимаемого от базовой станции. Мощность передачи может регулироваться вероятностным методом, детерминистическим методом или каким-либо другим методом на основе вышеуказанных различных параметров.

В общем, мощность передачи может снижаться, если соседними базовыми станциями обнаружен высокий уровень помех, и повышаться, если обнаружен низкий уровень помех. Мощность передачи также может регулироваться на большую величину и/или более часто, если (1) терминал находится ближе к соседней базовой станции, обнаруживающей высокий уровень помех, и/или (2) текущий уровень мощности передачи выше. Мощность передачи может регулироваться на меньшую величину и/или менее часто, если (1) терминал находится ближе к обслуживающей базовой станции, и/или (2) текущий уровень мощности передачи ниже. Внутрисекторные помехи, вызываемые терминалом, поддерживаются в рамках допустимого уровня посредством ограничения качества принимаемых сигналов (SNR) для передачи данных диапазоном разрешенных значений SNR.

Далее подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Признаки и характер настоящего изобретения станут более явными из изложенного ниже подробного описания, рассматриваемого вместе с чертежами, на которых одинаковые символы ссылок определяются соответствующим образом по всему документу, и из которых:

фиг.1 показывает систему беспроводной связи с множественным доступом;

фиг.2 иллюстрирует перескок частоты в частотно-временной плоскости;

фиг.3 иллюстрирует процесс регулирования мощности передачи вероятностным методом;

фиг.4 иллюстрирует процесс регулирования мощности передачи детерминистическим методом;

фиг.5 иллюстрирует механизм регулирования мощности канала данных;

фиг.6 иллюстрирует механизм регулирования мощности канала управления; и

фиг.7 иллюстрирует терминал, обслуживающую базовую станцию и соседнюю базовую станцию.

Подробное описание изобретения

Слово "примерный" используется в данном документе, чтобы обозначать "служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации". Любой вариант осуществления или проект, описанный в данном документе как "примерный", не обязательно должен быть истолкован как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими вариантами осуществления или проектами.

Фиг.1 иллюстрирует систему 100 беспроводной связи с множественным доступом. Система 100 включает в себя определенное число базовых станций 110, которые поддерживают обмен данными для ряда беспроводных терминалов 120. Терминалы 120 типично распределены по системе, и каждый терминал может быть стационарным или мобильным. Терминал также может упоминаться как мобильная станция, абонентское оборудование (UE), устройство беспроводной связи или каким-либо другим термином. Базовая станция - это стационарная станция, используемая для обмена данными с беспроводными терминалами, и они также могут называться точкой доступа, узлом B или каким-либо другим термином. Системный контроллер 130 соединяется с базовыми станциями 110, обеспечивает координацию и управление этими базовыми станциями и дополнительно управляет маршрутизацией данных для терминалов, обслуживаемых этими базовыми станциями.

Каждая базовая станция 110 предоставляет покрытие связи для соответствующей географической зоны 102. Базовая станция или ее зона покрытия может упоминаться как "сота", в зависимости от контекста, в котором используется этот термин. Для повышения пропускной способности область покрытия каждой базовой станции может быть разбита на несколько (к примеру, три) секторов 104. Каждый сектор обслуживается базовой приемо-передающей подсистемой (BTS). Термин "сектор" может относиться к BTS или ее области покрытия, в зависимости от контекста, в котором используется термин. Для разбитой на секторы соты базовая станция типично включает в себя BTS всех секторов этой соты. Для простоты в последующем описании термин "базовая станция" используется обобщенно для стационарной станции, которая обслуживает соту, и стационарной станции, которая обслуживает сектор. "Обслуживающая" базовая станция или "обслуживающий" сектор - это тот, в котором терминал обменивается данными. "Соседняя" базовая станция или "соседний" сектор - это тот, с которым терминал не обменивается данными. Для простоты в последующем описании предполагается, что каждый терминал обменивается данными с одной обслуживающей базовой станцией, хотя это не является обязательным ограничением для методик, описываемых в данном документе.

Описанные в данном документе методики регулирования мощности могут использоваться в различных системах беспроводной связи. Например, эти методики могут использоваться в системе множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) и т.п. TDMA-система использует мультиплексирование с временным разделением каналов (TDM), и передачи для различных терминалов ортогонализированы посредством передачи в различные временные интервалы. FDMA-система использует мультиплексирование с частотным разделением каналов (FDM), и передачи для различных терминалов ортогонализированы посредством передачи в различных частотных поддиапазонах. TDMA- и FDMA-система также могут использовать мультиплексирование с кодовыми разделением каналов (CDM). В этом случае передачи для нескольких терминалов могут быть ортогонализированы с помощью различных ортогональных кодов (к примеру, Уолша), даже если они отправлены в одном временном интервале или частотном поддиапазоне. OFDMA-система использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), которое эффективно разделяет общую полосу пропускания системы на некоторое число (N) ортогональных частотных поддиапазонов. Эти поддиапазоны также часто упоминаются как тоны, вспомогательные несущие, элементы разрешения, частотные каналы и т.д. Каждый поддиапазон ассоциативно связан с соответствующей вспомогательной несущей, которая может быть модулирована данными. OFDMA-система может использовать любое сочетание мультиплексирования с временным, частотным или кодовым разделением каналов. Для простоты методики регулирования мощности описываются ниже для OFDMA-системы.

В OFDMA-системе может задаваться несколько каналов "трафика", при этом (1) каждый поддиапазон используется только для одного канала трафика, в любом данном временном интервале (2) каждому каналу трафика может назначаться нуль, один или несколько поддиапазонов в каждом временном интервале. Каналы трафика могут включать в себя каналы "данных", используемые для отправки трафика/пакетных данных, и каналы "управления", используемые для отправки служебных сигналов/управляющих данных. Каналы трафика также могут упоминаться как физические каналы, транспортные каналы или под каким-либо другим термином.

Каналы трафика для каждого сектора могут задаваться как ортогональные по отношению друг к другу во времени и частоте, так чтобы два канала трафика не использовали один диапазон в любом данном интервале времени. Эта ортогональность позволяет устранить внутрисекторные помехи среди нескольких передач, отправляемых одновременно по нескольким каналам трафика в одном секторе. Некоторая потеря ортогональности может быть следствием различных эффектов, например помех между несущими (ICI) и межсимвольных помех (ISI). Эта потеря ортогональности приводит к внутрисекторным помехам. Каналы трафика для каждого сектора могут задаваться как псевдослучайные относительно каналов трафика соседних секторов. Это рандомизирует межсекторные помехи или помехи "с другими секторами", вызываемые каналами трафика в одном секторе с каналами трафика в соседних секторах. Рандомизированные внутрисекторные помехи и межсекторные помехи могут достигаться различными способами. Например, перескок частоты позволяет обеспечивать рандомизированные внутрисекторные и межсекторные помехи, а также частотное разнесение против отрицательных эффектов канала.

Фиг.2 иллюстрирует перескок частоты (FH) в частотно-временной плоскости 200 для OFDMA-системы. При перескоке частоты каждый канал трафика ассоциативно связан с конкретной последовательностью FH, которая указывает конкретные поддиапазон(ы) для использования этим каналом трафика в каждом временном интервале. Последовательности FH для различных каналов трафика в каждом секторе являются ортогональными относительно друг друга, так что два канала трафика не используют один и тот же поддиапазон в одном и том же временном интервале. Последовательности FH каждого сектора также являются псевдослучайными относительно последовательностей FH соседних секторов. Помехи между двумя каналами трафика в двух секторах возникают каждый раз, когда два канала трафика используют один и тот же поддиапазон в одном и том же интервале времени. Тем не менее внутрисекторные помехи рандомизированы благодаря псевдослучайному характеру последовательностей FH, используемых для различных секторов.

Каналы данных могут назначаться активным терминалам таким образом, чтобы каждый канал данных использовался только одним терминалом в любой данный момент времени. Для экономии системных ресурсов каналы управления могут совместно использоваться несколькими терминалами с помощью, например, мультиплексирования с кодовым разделением каналов. Если каналы данных ортогонально мультиплексированы только по частоте и времени (но не коду), то они менее подвержены потере ортогональности вследствие характеристик канала и недостатков приемного устройства, чем каналы управления.

Таким образом, каналы данных имеют несколько ключевых характеристик, которые относятся к регулированию мощности. Во-первых, внутрисотовые помехи в каналах данных минимальны благодаря ортогональному мультиплексированию по частоте и времени. Во-вторых, межсотовые помехи рандомизированы, поскольку соседние секторы используют различные последовательности FH. Величина межсотовых помех, вызываемых данным терминалом, определяется посредством (1) уровня мощности передачи, используемого этим терминалом, и (2) местоположения терминала относительно соседних базовых станций.

В каналах данных регулирование мощности может выполняться таким образом, чтобы каждому терминалу было разрешено выполнять передачу на максимально высоком уровне мощности при сохранении допустимых уровней внутрисотовых и межсотовых помех. Терминалу, располагающемуся ближе к своей обслуживающей базовой станции, может быть разрешено выполнять передачу с более высоким уровнем мощности, поскольку этот терминал, вероятно, вызывает меньшие помехи для соседних базовых станций. Наоборот, терминалу, размещающемуся дальше от своей базовой станции в направлении границы сектора, может быть разрешено выполнять передачу с меньшим уровнем мощности, поскольку этот терминал может вызывать большие помехи для соседних базовых станций. Регулирование мощности передачи таким образом позволяет потенциально снижать общие помехи, обнаруживаемые каждой базовой станцией, при этом предоставляя возможность "утвержденным" терминалам достигать более высоких значений SNR и, таким образом, более высоких скоростей передачи данных.

Регулирование мощности в каналах данных может осуществляться различными способами для достижения вышеозвученных целей. Для пояснения ниже описывается конкретный вариант осуществления регулирования мощности. В этом варианте осуществления мощность передачи канала данных данного терминала может быть выражена следующим образом:

P_dch(n) = P_ref(n) + ΔP(n),

уравнение (1)

где P_dch(n) - это мощность передачи канала данных в интервале обновления n;

P_ref(n) - это опорный уровень мощности в интервале обновления n; и

ΔP(n)- это дельта мощности передачи в интервале обновления n.

Уровни мощности P_dch(n) и P_ref(n) и дельта мощности передачи ΔP(n)приводятся в децибелах (дБ).

Опорный уровень мощности - это величина уровня мощности, требуемая для получения целевого качества сигнала для указанной передачи (к примеру, в канале управления). Качество сигнала (обозначаемое SNR) может оцениваться количественно посредством соотношения "сигнал-шум", соотношения "сигнал-шум-и-помехи" и т.п. Опорный уровень мощности и целевой SNR может корректироваться посредством механизма регулирования мощности для получения требуемого уровня производительности по указанной передаче, как описано ниже. Если опорный уровень мощности позволяет достигать целевого SNR, то принимаемый SNR канала данных может быть оценен следующим образом:

SNR_dch(n) = SNR_target + ΔP(n).

уравнение (2)

Уравнение (2) предполагает, что канал данных и канал управления имеют аналогичную статистику по помехам. Это имеет место, например, в случае, если каналы управления и данных из различных секторов могут оказывать взаимные помехи друг на друга. Опорный уровень мощности может быть определен так, как описано ниже.

Мощность передачи для канала данных может задаваться на основе различных факторов, например (1) величины межсекторных помех, которые терминал может вызывать для других терминалов в соседних секторах, (2) величины внутрисекторных помех, которые терминал может вызывать для других терминалов в одном секторе, (3) максимального уровня мощности, разрешенного для терминала, и (4), возможно, других факторов. Каждый из этих факторов описывается ниже.

Величина межсекторных помех, которые может вызывать каждый терминал, может определяться различными способами. Например, величина межсекторных помех, вызываемая каждым терминалом, может непосредственно оцениваться каждой соседней базовой станцией и отправляться терминалу, который затем может соответствующим образом корректировать свою мощность передачи. Эта конкретизированная передача сообщений о помехах может требовать передачи значительного объема служебных сигналов. Для простоты величина внутрисекторных помех, которые может вызывать терминал, приблизительно может быть оценена на основе (1) общих помех, обнаруживаемых каждой соседней базовой станцией, (2) усиления каналов для обслуживающей и соседних базовых станций, и (3) уровня мощности передачи, используемого терминалом. Параметры (1) и (2) описываются ниже.

Каждая базовая станция может оценивать общую или среднюю величину помех, обнаруживаемых этой базовой станцией. Это может осуществляться посредством оценки мощности помех в каждом поддиапазоне и вычисления среднего уровня помех на основе оценок мощности помех для отдельных поддиапазонов. Средняя мощность помех может быть получена с помощью различных методик усреднения, например арифметического усреднения, геометрического усреднения, усреднения на основе SNR и т.д.

При арифметическом усреднении средняя мощность помех может быть выражена следующим образом:

,

уравнение (3)

где I_m(k,n)- это оценка мощности помех сектора m в поддиапазоне k во временном интервале n; и

I_meas,m(n) - это средняя мощность помех сектора m во временном интервале n.

Параметры I_m(k,n)и I_meas,m(n)измеряются в единицах линейных измерений в уравнении (3), но также могут даваться в децибелах (дБ). При арифметическом усреднении несколько больших значений оценок мощности помех могут вызвать перекос средней мощности помех.

При геометрическом усреднении средняя мощность помех может быть выражена следующим образом:

.

уравнение (4)

Геометрическое усреднение позволяет подавлять большие значения оценок мощности помех для нескольких поддиапазонов, так чтобы средняя мощность помех была меньше, чем при арифметическом усреднении.

При усреднении на основе SNR средняя мощность помех может быть выражена следующим образом:

,

уравнение (5)

где P_nom означает номинальную принимаемую мощность, допускаемую для каждого поддиапазона. Уравнение (5) определяет теоретическую пропускную способность каждого поддиапазона на основе номинальной принимаемой мощности, вычисляет среднюю пропускную способность для всех N поддиапазонов и определяет среднюю мощность помех, которая дает среднюю пропускную способность. Усреднение на основе SNR (которое также может называться усреднением на основе пропускной способности) также подавляет большие значения оценок мощности помех для нескольких поддиапазонов.

Вне зависимости от используемой методики усреднения каждая базовая станция может фильтровать оценки мощности помех и/или среднюю мощность помех по нескольким временным интервалам для повышения качества измерения помех. Фильтрация может выполняться с помощью фильтра с конечной импульсной характеристикой (FIR), фильтра с бесконечной импульсной характеристикой (IIR) или какого-либо другого типа фильтра, известного в данной области техники. Термин "помехи" в данном описании, таким образом, может относиться к фильтрованным и нефильтрованным помехам. Каждая базовая станция может передавать в широковещательном режиме свои измерения помех для использования терминалами в других секторах. Измерения помех могут передаваться в широковещательном режиме различными способами. В одном варианте осуществления средняя мощность помех (или "измеренные" помехи) квантуются до заранее определенного числа бит, которые затем отправляются посредством широковещательного канала. В другом варианте осуществления измеренные помехи передаются в широковещательном режиме с помощью одного бита, который указывает то, больше или меньше измеренные помехи номинального порога помех. В еще одном другом варианте осуществления измеренные помехи передаются в широковещательном режиме с помощью двух бит. Один бит указывает измеренные помехи относительно номинального порога помех. Другой бит может использоваться в качестве аварийного бита, который указывает, превышают ли измеренные помехи высокий уровень помех. Измерения помех также могут отправляться другими способами. Для простоты в последующем описании предполагается использование одного бита помех с другими секторами (OSI) для предоставления информации о помехах. Каждая базовая станция может задавать свой OSI-бит (OSIB) следующим образом:

,

уравнение (6)

где I_target - это номинальный порог помех.

Альтернативно каждая базовая станция может получать измеренные помехи на термические (IOT), которые являются отношением общей мощности помех, обнаруживаемых базовой станцией, к мощности термического шума. Общая мощность помех может вычисляться так, как описано выше. Мощность термического шума может оцениваться посредством отключения передающего устройства и измерения шума в приемном устройстве. Отдельная рабочая точка может выбираться системой и обозначаться IOT_target. Более высокая рабочая точка позволяет терминалам использовать более высокую мощность передачи (в среднем) в каналах данных. Тем не менее очень высокая рабочая точка может быть нежелательной, поскольку система может стать ограниченной помехами, т.е. когда увеличение мощности передачи не приводит к увеличению принимаемого SNR. Более того, очень высокая рабочая точка повышает вероятность нестабильности системы. В любом случае каждая базовая станция может задавать OSI-бит следующим образом:

,

уравнение (7)

где IOT_meas,m(n)- это измеренный IOT на сектор m во временном интервале n; и

IOT_target - это требуемая рабочая точка для сектора.

В обоих случаях OSI-бит может использоваться для регулирования мощности так, как описано ниже.

Каждый терминал может оценивать усиление канала (или усиление тракта распространения) для каждой базовой станции, которая может принимать передачу по линии обратной связи от терминала. Усиление канала для каждой базовой станции может оцениваться посредством обработки пилот-сигнала (контрольного сигнала), принимаемого от базовой станции посредством линии прямой связи, оценки интенсивности и мощности принимаемого контрольного сигнала и фильтрации оценок интенсивности контрольного сигнала во времени (к примеру, с помощью фильтра, имеющего постоянную времени в несколько сотен миллисекунд) для устранения эффектов быстрого затухания и т.п. Если все базовые станции передают свои контрольные сигналы с одним уровнем мощности, то интенсивность принимаемого контрольного сигнала для каждой базовой станции указывает усиление канала между этой базовой станцией и терминалом. Терминал может сформировать вектор коэффициентов усиления канала, G, следующим образом:

G = [r₁(n) r₂(n)... r_M(n)],

уравнение (8)

где ,

уравнение (9)

g_s(n)- это усиление канала между терминалом и обслуживающей базовой станцией;

g_ni(n)- это усиление канала между терминалом и соседней базовой станцией i; и

r_i(n)- это коэффициент усиления канала для соседней базовой станции i.

Поскольку расстояние обратно связано с усилением канала, коэффициент усиления канала g_s(n)/g_ni(n)может рассматриваться как "относительное расстояние", которое указывает расстояние до соседней базовой станции i относительно расстояния до обслуживающей базовой станции. В общем коэффициент усиления канала для соседней базовой станции, r_i(n),уменьшается по мере того, как терминал перемещается в направлении границы сектора, и увеличивается по мере того, как терминал перемещается ближе к обслуживающей базовой станции. Вектор коэффициентов усиления канала, G, может использоваться для регулирования мощности так, как описано ниже.

Хотя каналы данных для каждого сектора мультиплексированы таким образом, что они являются ортогональными по отношению друг к другу, некоторая потеря ортогональности может вытекать из помех между несущими (ICI), межсимвольных помех (ISI) и т.д. Эта потеря ортогональности приводит к внутрисекторным помехам. Для смягчения внутрисекторных помех мощность передачи каждого терминала может регулироваться таким образом, чтобы величина внутрисекторных помех, которые этот терминал может вызывать для других терминалов в том же секторе, поддерживалась в рамках допустимого уровня. Это может достигаться, к примеру, посредством обязательности того, чтобы принимаемый SNR канала данных для каждого терминала находился в рамках заранее определенного диапазона SNR, следующим образом:

SNR_dch(n)∈[SNR_min, SNR_max],

уравнение (10)

где SNR_min - это минимальный принимаемый SNR, разрешенный для канала передачи данных; и

SNR_max - это максимальный принимаемый SNR, разрешенный для канала передачи данных.

Минимальный принимаемый SNR обеспечивает то, что все терминалы, особенно расположенные недалеко от границы сектора, могут достигать минимального уровня производительности. Без этого ограничения терминалы, размещенные недалеко от границы сектора, могут быть принудительно переведены в режим передачи с чрезвычайно низким уровнем мощности, поскольку они часто привносят значительную величину межсекторных помех.

Если принимаемые SNR каналов данных для всех терминалов ограничены диапазоном [SNR_min, SNR_max], то величина межсекторных помех, вызываемых каждым терминалом вследствие потери ортогональности, может считаться находящейся в рамках допустимого уровня. Посредством ограничения принимаемых SNR рамками этого диапазона SNR по-прежнему может быть разность максимум в (SNR_max-SNR_min) дБ в спектральной плотности принимаемой мощности между соседними поддиапазонами (при условии, что похожие величины межсекторных помех обнаруживаются в поддиапазонах, что происходит, к примеру, если каналы управления и данных перескакивают по частоте случайным образом, так чтобы каналы управления и данных из различных секторов могли накладываться друг на друга). Небольшой диапазон SNR повышает устойчивость системы при наличии ICI и ISI. Обнаружено, что диапазон SNR в 10 дБ предоставляет хорошую производительность в большинстве сценариев. Также могут использоваться другие диапазоны SNR.

Если мощность передачи канала данных определена так, как показано в уравнении (1), то принимаемый SNR канала данных может поддерживаться в диапазоне [SNR_min, SNR_max] посредством ограничения дельты мощности передачи, ΔP(n), рамками соответствующего диапазона, следующим образом:

ΔP(n)∈[ΔP_min, ΔP_max],

уравнение (11)

где ΔP_min - это минимальная дельта мощности передачи, разрешенная для канала данных, и

ΔP_max - это максимальная дельта мощности передачи, разрешенная для канала данных.

В частности, ΔP_min = SNR_min - SNR_target, а ΔP_max = SNR_max - SNR_target. В другом варианте осуществления мощность передачи P_dch(n)может быть ограничена диапазоном, который определяется, например, на основе мощности принимаемых сигналов для канала данных. Этот вариант осуществления может использоваться, например, если мощность помех статистически различается по поддиапазонам.

Мощность передачи канала данных для каждого терминала затем может корректироваться на основе следующих параметров:

1. OSI-бит, передаваемый в широковещательном режиме каждой базовой станцией;

2. Вектор коэффициентов усиления канала, G, вычисленный терминалом;

3. Диапазон принимаемых SNR, разрешенных для каналов данных, [SNR_min, SNR_max], или эквивалентно диапазон разрешенных дельт мощности передачи, [ΔP_min, ΔP_max]; и

4. Максимальный уровень мощности, P_max, разрешенный для терминала, который может задаваться системой или усилителем мощности в терминале.

Параметры 1) и 2) связаны с межсекторными помехами, вызываемыми терминалом. Параметр 3) связан с внутрисекторными помехами, вызываемыми терминалом.

В общем, терминал, размещенный близко к соседнему сектору, который сообщает о высоких помехах, может передавать с меньшей дельтой мощности передачи, так чтобы его принимаемый SNR был ближе к SNR_min. Наоборот, терминал, размещенный близко к своей обслуживающей базовой станции, может передавать с более высокой дельтой мощности передачи, с тем чтобы его принимаемый SNR был ближе к SNR_max. Градация принимаемых SNR может обнаруживаться для терминалов в системе на основе их близости к обслуживающим базовым станциям. Диспетчер в каждой базовой станции может использовать преимущество распределения принимаемых SNR для достижения высокой пропускной способности, при этом обеспечивая равнодоступность для терминалов.

Мощность передачи канала данных может регулироваться различными способами на основе вышеуказанных четырех параметров. Механизм регулирования мощности не должен поддерживать одинаковый SNR для всех терминалов, особенно в ортогональной системе, такой как OFDMA-система, в которой терминалы, размещающиеся ближе к базовой станции, могут выполнять передачу с более высоким уровнем мощности без серьезных проблем для других терминалов. Для пояснения ниже описывается конкретный вариант осуществления регулирования мощности. Для этого варианта осуществления каждый терминал отслеживает OSI-биты, передаваемые в широковещательном режиме соседними базовыми станциями, и отвечает только на OSI-бит самой мощной соседней базовой станции, которая имеет наименьший коэффициент усиления канала в векторе G. Если OSI-биту данной базовой станции присвоено значение 1 (вследствие того, что базовая станция обнаруживает превышающие номинальный уровень межсекторные помехи), то мощность передачи терминалов, имеющих эту базовую станцию в качестве наиболее мощной соседней базовой станции, может корректироваться на понижение. Наоборот, если OSI-биту присвоено значение 0, то мощность передачи терминалов, имеющих эту базовую станцию в качестве наиболее мощной соседней базовой станции, может корректироваться на повышение. В других вариантах осуществления каждый терминал может корректировать свою мощность передачи на основе одного или нескольких OSI-битов, полученных для одной или нескольких базовых станций (к примеру, обслуживающей и соседних базовых станций).

Таким образом, OSI-бит определяет направление корректировки мощности передачи. Величина корректировки мощности передачи для каждого терминала может зависеть от (1) текущего уровня мощности передачи (или текущей дельты мощности передачи) терминала и (2) коэффициента усиления канала для самой мощной соседней базовой станции. В таблице 1 приведено несколько основных правил корректировки мощности передачи на основе дельты мощности передачи и коэффициента усиления канала для самой мощной базовой станции.

Мощность передачи может регулироваться детерминистическим методом, вероятностным методом или каким-либо другим методом. При детерминистическом регулировании мощность передачи регулируется заранее заданным способом на основе значимых параметров. При вероятностном регулировании мощность передачи имеет некоторую вероятность корректировки, причем эта вероятность определяется посредством значимых параметров. Примерные схемы детерминистического и вероятностного регулирования описаны ниже.

Фиг.3 иллюстрирует блок-схему последовательности операций процесса 300 регулирования мощности передачи вероятностным методом. Процесс 300 может выполняться каждым терминалом и для каждого временного интервала, в котором передается OSI-бит. Сначала терминал обрабатывает OSI-бит самой мощной соседней базовой станции (этап 312). Затем терминал определяет, равен OSI-бит 1 или 0 (этап 314).

Если OSI-бит равен 1, что указывает превышающий номинальный уровень помех, то терминал определяет вероятность снижения мощности, Pr_dn(n) (этап 322). Pr_dn(n) может вычисляться на основе текущей дельты мощности передачи, ΔP(n), и коэффициента усиления канала для самой мощной соседней базовой станции, r_osib(n), так, как описано ниже. После этого терминал случайным образом выбирает значение x от 0,0 до 1,0 (этап 324). В частности, x - это случайная переменная, равномерно распределенная между 0,0 и 1,0. Если случайно выбранное значение x меньше или равно вероятности Pr_dn(n), как определяется на этапе 326, то терминал снижает дельту мощности передачи на шаг понижения ΔP_dn (этап 328) следующим образом:

ΔP(n+1) = ΔP(n) - ΔP_dn.

уравнение (12)

В противном случае, если x больше Pr_dn(n), то терминал сохраняет дельту мощности передачи на текущем уровне (этап 330). От этапов 328 и 330 процесс переходит к этапу 342.

Если OSI-бит равен 0 на этапе 314, что указывает уровень помех меньше номинального, то терминал определяет вероятность повышения мощности передачи, Pr_up(n), к примеру, на основе ΔP(n) и r_osib(n),что также описано ниже (этап 332). После этого терминал случайным образом выбирает значение x от 0,0 до 1,0 (этап 334). Если случайно выбранное значение x меньше или равно вероятности Pr_up(n), как определяется на этапе 336, то терминал повышает дельту мощности передачи на шаг повышения ΔP_up (этап 338) следующим образом:

ΔP(n+1) = ΔP(n) + ΔP_up.

уравнение (13)

Шагам ΔP_up и ΔP_dn может присваиваться одинаковое надлежащее значение (к примеру, 0,25 дБ, 0,5 дБ, 1,0 дБ и т.д.). Если x больше Pr_up(n) на этапе 336, то терминал сохраняет дельту мощности передачи на текущем уровне (этап 330). От этапов 330 и 338 процесс переходит к этапу 342.

На этапе 342 терминал ограничивает дельту мощности передачи, ΔP(n+1), рамками разрешенного диапазона [ΔP_min, ΔP_max]. Далее терминал вычисляет мощность передачи для следующего временного интервала, P_dch(n+1),на основе дельты мощности передачи, ΔP(n+1), и опорного уровня мощности, P_ref(n+1),для следующего временного интервала, как показано в уравнении (1) (этап 344). Затем терминал ограничивает мощность передачи, P_dch(n+1), рамками максимального уровня мощности (этап 346) следующим образом:

уравнение (14)

Терминал использует мощность передачи P_dch(n+1)для следующего временного интервала.

Вероятности Pr_dn(n)и Pr_up(n)могут быть функцией от дельты мощности передачи, ΔP(n), и коэффициента усиления канала для самой мощной соседней базовой станции, r_osib(n).Различные функции могут быть использованы для Pr_dn(n)и Pr_up(n).Каждая функция может иметь различное влияние на различные характеристики регулирования мощности, такие как (1) скорость сходимости регулирования мощности передачи и (2) распределения дельт мощности передачи для терминалов в системе.

В варианте осуществления вероятности Pr_dn(n)и Pr_up(n)задаются следующим образом:

Pr(n) = max(Pr_up,min, [1-Pr_ΔP(n)] · [1-Pr_gain(n)]), и

уравнение (15a)

Pr_dn(n) = max(Pr_dn,min, Pr_ΔP(n) · Pr_gain(n)),

уравнение (15b)

где ,

уравнение (15c)

,

уравнение (15d)

Pr_ΔP(n)- это вероятность, связанная с уровнем мощности передачи;

Pr_gain(n)- это вероятность, связанная с коэффициентом усиления канала для самой мощной соседней базовой станции;

ΔP_max, ΔP_min, r_max и r_min - это нормирующие постоянные, выбранные для достижения требуемых характеристик регулирования мощности;

Pr_up,min - это минимальная вероятность корректировки мощности передачи на повышение; и

Pr_dn,min - это минимальная вероятность корректировки мощности передачи на понижение.

Для варианта осуществления, показанного набором уравнений (15), Pr_dn(n)и Pr_up(n)- это совокупные вероятности, определяемые уровнем мощности передачи и коэффициентом усиления канала для самой мощной соседней базовой станции. Минимальные вероятности Pr_up,min и Pr_dn,min улучшают характеристики установившегося режима и способствуют некоторому перемещению точек в экстремумах (к примеру, очень высоких или очень низких значениях усиления канала). Вероятности Pr_dn(n) и Pr_up(n), выведенные так, как показано в наборе уравнений (15), подчиняются общим правилам регулирования мощности передачи, приведенным в табл. 1. Вероятности Pr_dn(n)и Pr_up(n)также могут быть выведены с помощью каких-либо других функций, и это не выходит за рамки области применения изобретения.

Фиг.4 иллюстрирует блок-схему последовательности операций процесса 400 регулирования мощности передачи детерминистическим методом. Процесс 400 также может выполняться каждым терминалом и для каждого временного интервала, в котором передается OSI-бит. Терминал обрабатывает OSI-бит самой мощной соседней базовой станции (этап 412) и определяет, равен OSI-бит 1 или 0 (этап 414). Если OSI-бит равен 1, то терминал определяет величину понижения мощности передачи, ΔP_dn(n+1), для следующего временного интервала (этап 422). Переменный размер шага понижения может определяться на основе текущей дельты мощности передачи, ΔP(n), и коэффициента усиления канала для самой мощной базовой станции, r_osib(n). После этого терминал понижает дельту мощности передачи на ΔP_dn(n+1) (этап 424). В противном случае, если OSI-бит равен 0, то терминал определяет величину повышения мощности передачи, ΔP_up(n+1), для следующего временного интервала, к примеру, на основе ΔP(n) и r_osib(n) (этап 432). Затем терминал повышает дельту мощности передачи на ΔP_up(n+1) (этап 434). После этапов 424 и 434 терминал ограничивает дельту мощности передачи для следующего временного интервала, ΔP(n+1),рамками разрешенного диапазона [ΔP_min, ΔP_max] (этап 442) и дополнительно вычисляет и ограничивает мощность передачи для следующего временного интервала рамками максимального уровня мощности (этап 444 и 446).

Переменные размеры шагов ΔP_dn(n+1) и ΔP_up(n+1) могут определяться на основе заранее определенной функции от ΔP(n)и r_osib(n), к примеру, аналогично функции, выражаемой набором уравнений (15). Переменные размеры шагов могут задаваться как пропорциональные ΔP(n) и обратно пропорциональные r_osib(n). Вероятности регулирования и переменные размеры шагов также могут определяться на основе таблицы соответствия различных вероятностей и значений размера шага для различных значений ΔP(n)и r_osib(n), или каким-либо другим средством.

Фиг.3 и 4 иллюстрируют примерные варианты осуществления для регулирования мощности передачи вероятностным и детерминистическим способом, соответственно. Для вероятностного варианта осуществления, показанного на фиг.3, вероятность регулирования определяется на основе параметров ΔP(n)и r_osib(n), и фиксированные шаги повышения и понижения используются для регулировки мощности передачи. Для детерминистического варианта осуществления, показанного на фиг.4, вероятность регулирования задана фиксированной 1,0, и размеры шагов повышения и понижения определяются на основе параметров ΔP(n) и r_osib(n).В эти варианты осуществления также могут вноситься различные модификации. Например, переменные размеры шагов повышения и понижения также могут использоваться для вероятностного варианта осуществления. В качестве еще одного примера фиксированные размеры шагов повышения и понижения могут использоваться для детерминистического варианта осуществления.

Дельта мощности ΔP(n) канала данных может регулироваться на основе OSI-бита, усиления канала, предыдущего значения дельты мощности ΔP(n-1), диапазона разрешенных дельт мощности и максимального уровня мощности для терминала, как описано выше. В общем, дельта мощности ΔP(n)может регулироваться на основе любого одного или любой комбинации параметров. Другие параметры, которые могут использоваться для регулирования ΔP(n), включают в себя текущую мощность передачи P_dch(n), отношение пикового значения потери мощности к среднему ΔP_bo, "заданный" набор базовых станций, которые потенциально могут обнаруживать высокие помехи от терминала, и т.д. Отношение пикового значения потери мощности к среднему может определяться числом поддиапазонов ΔP, используемых терминалом для передачи, и более высокое значение может использоваться для ΔP_bo, если большее число поддиапазонов используется для передачи. Мощность передачи канала данных может быть ограничена, чтобы быть меньше, чем P_max минус этот коэффициент потери мощности, или P_dch(n)<=(P_max - ΔP_bo).

Мощность передачи терминала также может регулироваться на основе OSI-битов, отправленных несколькими базовыми станциями (к примеру, обслуживающей или соседними базовыми станциями). Мощность передачи может регулироваться тем же методом или различными методами для обслуживающей базовой станции и соседней базовой станции. Терминал может быть ортогональным по отношению к другим терминалам, обменивающимся данными с обслуживающей базовой станцией, но, несмотря на это, может вызывать некоторые помехи для этих других терминалов, если полная ортогональность не достигается. Мощность передачи терминала может регулироваться в меньшей степени, если OSI-бит для обслуживающей базовой станции равен 1. Величина регулирования мощности передачи вследствие OSI-бита от обслуживающей базовой станции может быть определена на основе моделирования на вычислительных машинах, эмпирических измерений и т.д. для получения хорошей производительности.

Мощность передачи терминала также может регулироваться на основе других параметров, критериев и информации. Например, терминал может рассматривать только OSI-биты от базовых станций в указанном наборе. Терминал также может рассматривать или не рассматривать данную базовую станцию для регулирования мощности передачи на основе усиления канала или других параметров из этой базовой станции. Терминал также может регулировать мощность передачи на другие величины или другими способами на основе всей информации, доступной для базовой станции, которая должна рассматриваться для регулирования мощности передачи.

Фиг.5 иллюстрирует механизм 500 регулирования мощности, который может использоваться для регулирования мощности терминала 120x в системе 100. Терминал 120x обменивается данными с обслуживающей базовой станцией 110x и может вызывать помехи для соседних базовых станций 110a-110m (хотя и на различные величины). Механизм 500 регулирования мощности включает в себя опорный контур 510 и второй контур 520. Опорный контур 510 работает между терминалом 120x и обслуживающей базовой станцией 110x. Второй контур 520 работает между терминалом 120x и соседними базовыми станциями 110a-110m и, возможно, обслуживающей базовой станцией 110x. Для простоты на фиг.5 проиллюстрирована только часть контуров 510 и 520, размещающаяся в терминале 120x.

Опорный контур 510 регулирует мощность передачи канала управления (или какого-либо другого канала трафика) и пытается поддерживать значение принимаемого SNR для этого канала управления, измеренное в базовой станции 110x, как можно ближе к целевому SNR. Для опорного контура 510 обслуживающая базовая станция 110x оценивает принимаемый SNR канала управления, сравнивает принимаемый SNR с целевым SNR и генерирует команды регулирования мощности передачи (TPC) на основе результатов сравнения, как описано ниже. Каждая TPC-команда может быть либо (1) командой UP для инструктирования повышения мощности передачи канала управления, либо (2) командой DOWN для инструктирования снижения мощности передачи. Обслуживающая базовая станция 110x передает TPC-команды по линии прямой связи (блок 570) в терминал 120x.

Терминал 120x принимает и обрабатывает передачу по линии прямой связи от обслуживающей базовой станции 110x и предоставляет принимаемые ТРС-команды в процессор 542 TPC-команд. Каждая принимаемая TPC-команда является зашумленной версией TPC-команды, передаваемой обслуживающей базовой станцией 110x. Процессор 542 обнаруживает каждую принимаемую TPC-команду и получает решение по TPC, которым может быть (1) решение UP, если принимаемая TPC-команда должна быть командой UP, или (2) решение DOWN, если принимаемая TPC-команда должна быть командой DOWN. Блок 544 регулирования мощности передачи (TX) канала управления регулирует мощность передачи канала управления, P_cch(n), на основе решений по TPC от процессора 542 TPC-команд. Например, блок 544 может повышать P_cch(n) на шаг повышения ΔP_cch,up для каждого решения UP и понижать P_cch(n) на шаг понижения ΔP_cch,dn для каждого решения DOWN. Процессор/модулятор 560 TX-данных задает мощность передачи по каналу управления на уровне P_cch(n), указанном блоком 544. Передача по каналу управления отправляется обслуживающей базовой станции 110x.

Вследствие эффектов потерь на тракте, затухания и многолучевого распространения в линии обратной связи (блок 540), которые типично варьируются во времени и в особенности для мобильного терминала, принимаемый SNR канала управления постоянно колеблется. Опорный контур 510 пытается поддерживать принимаемый SNR на уровне, близком к целевому SNR, при наличии изменений в характеристиках канала линии обратной связи.

Второй контур 520 регулирует мощность передачи канала данных (или какого-либо другого канала трафика) таким образом, чтобы использовался максимально возможный уровень мощности канала данных при сохранении допустимых уровней межсекторных и внутрисекторных помех. Для второго контура 520 процессор 552 OSI-бит принимает и обрабатывает OSI-биты, передаваемые в широковещательном режиме соседними базовыми станциями 110a-110m и, возможно, обслуживающей базовой станцией 110x. Процессор 552 OSI-бит предоставляет обнаруженные OSI-биты от обслуживающей базовой станции в блок 556 регулирования дельта мощности. Блок 554 оценки канала принимает контрольные сигналы от обслуживающей и соседних базовых станций, оценивает усиление канала для каждой базовой станции и предоставляет оцененные усиления канала для всех базовых станций в блок 556. Блок 556 определяет коэффициенты усиления канала для соседних базовых станций и идентифицирует самую мощную соседнюю базовую станцию. Блок 556 дополнительно регулирует дельту мощности передачи ΔP(n)канала данных на основе обнаруженного OSI-бита и коэффициента усиления канала для самой мощной соседней станции, как описано выше. Блок 556 может реализовать процесс 300 или 400 и может регулировать ΔP(n) вероятностным или детерминистическим методом. В общем, блок 556 может регулировать дельту мощности передачи ΔP(n) на основе обнаруженных OSI-бит или другой соответствующей информации для любого числа базовых станций, которые могут включать в себя обслуживающую и соседние базовые станции.

Блок 558 вычисления мощности передачи канала данных принимает мощность передачи канала управления, P_cch(n),которая используется в качестве опорного уровня мощности, P_ref(n), и дельту мощности передачи, ΔP(n). Блок 558 вычисляет мощность передачи P_dch(n) канала данных на основе P_cch(n) и ΔP(n). Блок 560 задает мощность передачи по каналу данных на уровне P_dch(n), указанном блоком 558. Передача по каналу данных отправляется обслуживающей базовой станцией 110x. Передачи по каналам данных и управления могут вызывать помехи для соседних базовых станций 110a-110m.

Каждая базовая станция 110 принимает передачи от терминалов по линии обратной связи, оценивает помехи, обнаруживаемые этой базовой станцией, сравнивает измеренные помехи с номинальным порогом помех, задает OSI-бит соответствующим образом на основе результата сравнения и передает в широковещательном режиме OSI-бит по линии прямой связи.

Опорный контур 510 и второй контур 520 могут работать параллельно, но могут обновляться на различных скоростях, причем контур 510 быстрее контура 520. Скорости обновления двух контуров могут выбираться таким образом, чтобы достигать требуемой производительности регулирования мощности. В качестве примера опорный контур 510 может обновляться, к примеру, со скоростью 150 раз в секунду, а второй контур может обновляться, к примеру, со скоростью 10-20 раз в секунду. Опорный контур 510 и второй контур 520 могут работать для передач, отправляемых по каналу управления и каналу данных, соответственно. Каналам управления и данных могут назначаться различные поддиапазоны в каждом периоде перескока, как показано на фиг.2. В этом случае опорный контур 510 и второй контур 520 могут работать одновременно для передач, отправляемых по различным поддиапазонам. Канал управления также может быть мультиплексирован с каналом данных (к примеру, с помощью TDM или CDM) и отправлен по тем же поддиапазонам.

Фиг.6 иллюстрирует механизм 600 регулирования мощности, который может использоваться для канала управления. Механизм 600 регулирования мощности (который может использоваться для опорного контура 510 на фиг.5) включает в себя внутренний контур 610, внешний контур 620 и третий контур 630. Внутренний контур 610 пытается поддерживать значение принимаемого SNR для канала управления как можно ближе к целевому SNR. Для внутреннего контура 610 блок 642 оценки SNR в обслуживающей базовой станции 110x оценивает принимаемый SNR канала управления и предоставляет принимаемый SNR в генератор 644 TPC-команд. Генератор 644 сравнивает принимаемый SNR с целевым SNR и генерирует TPC-команды на основе результатов сравнения. Обслуживающая базовая станция 110x передает TPC-команды по линии прямой связи (блок 570) в терминал 120x. Терминал 120x принимает и обрабатывает TPC-команды от обслуживающей базовой станции 110x и регулирует мощность передачи канала управления так, как описано выше для фиг.5.

Данные могут отправляться в блоках по каналу управления, и каждый блок данных может кодироваться с помощью блочного кода для получения соответствующего кодового слова (или кодированного блока данных). Код обнаружения ошибок может не использоваться для канала управления. В этом случае обслуживающая базовая станция может выполнить обнаружение стираний для каждого принимаемого кодового слова для определения того, является кодовое слово стираемым или нестираемым. Стираемое кодовое слово может считаться ненадежным и обрабатываться соответствующим образом (к примеру, отбрасываться). Обнаружение стираний может выполняться посредством вычисления показателя для каждого принимаемого кодового слова, сравнения вычисленного показателя с порогом стирания и объявления принимаемого кодового слова стираемым или нестираемым на основе результата сравнения.

Внешний контур 620 регулирует целевой SNR таким образом, чтобы достигалась целевая частота стирания, Pr_erasure, для канала управления. Целевая частота стирания указывает требуемую вероятность (к примеру, 10%) объявления кодового слова стираемым. Блок 652 вычисления показателя вычисляет показатель для каждого принимаемого кодового слова. Детектор 654 стираний выполняет обнаружение стираний для каждого принимаемого кодового слова на основе вычисленного показателя и порога стирания и предоставляет состояние принимаемого кодового слова (стираемое или нестираемое) блоку 656 регулирования целевого SNR. Блок 656 после этого регулирует целевой SNR канала управления следующим образом:

уравнение (16)

где SNR_target(k) - это целевой SNR для интервала обновления внешнего контура k;

ΔSNR_up - это размер шага повышения целевого SNR; и

ΔSNR_dn - этот размер шага понижения целевого SNR.

Размеры шагов ΔSNR_up и ΔSNR_dn могут задаваться на основе следующего:

.

уравнение (17)

Третий контур 630 регулирует порог стирания таким образом, чтобы достигалась целевая условная частота ошибок, Pr_error, для канала управления. Целевая условная частота ошибок указывает требуемую вероятность ошибочного кодирования принимаемого кодового слова, когда оно считается нестираемым кодовым словом. Небольшое значение Pr_error (к примеру, 1%) соответствует высокой степени доверия к результатам декодирования нестираемых кодовых слов. Терминал 110x или другие терминалы, обменивающиеся данными с обслуживающей базовой станцией 110x, могут передавать известные кодовые слова по каналу управления периодически или при каждом инициировании. Блоки 652 и 654 выполняют обнаружение стираний для каждого принимаемого известного кодового слова тем же образом, что и для принимаемого кодового слова. Для каждого принимаемого известного кодового слова, считающегося нестираемым, декодер 662 декодирует принимаемое известное кодовое слово и определяет то, является декодированный блок корректным или ошибочным. Декодер 662 предоставляет состояние каждого принимаемого известного кодового слова, которое может быть стираемым, "хорошим" или "плохим". "Хорошее" кодовое слово - это принимаемое известное кодовое слово, считающееся нестираемым и декодированное корректно. "Плохое" кодовое слово - это принимаемое известное кодовое слово, считающееся нестираемым, но декодированное с ошибками. Блок 664 регулировки порога стирания регулирует порог стирания на основе состояния каждого принимаемого известного кодового слова следующим образом:

уравнение (18)

где TH_erasure(l) - это порог стирания для интервала l обновления третьего контура;

ΔTH_up - это размер шага повышения порога стирания; и

ΔTH_dn - этот размер шага понижения порога стирания.

Уравнение (18) предполагает, что более низкий порог стирания повышает вероятность объявления принимаемого кодового слова стираемым.

Размеры шагов ΔTH_up и ΔTH_dn могут задаваться на основе следующего:

.

уравнение (19)

Внутренний контур 610, внешний контур 620 и третий контур 630 типично обновляются с различной скоростью. Внутренний контур 610 - это самый быстрый контур из этих трех контуров, и мощность передачи канала управления может обновляться с конкретной скоростью (к примеру, 150 раз в секунду). Внешний контур 620 - это следующий самый быстрый контур, и целевой SNR может обновляться при каждом приеме кодового слова по каналу управления. Третий контур 630 - это самый медленный контур, и порог стирания может обновляться при каждом приеме известного кодового слова по каналу управления. Скорости обновления этих трех контуров могут выбираться так, чтобы добиваться требуемой производительности обнаружения стирания и регулирования мощности канала управления. Механизм 600 регулирования мощности дополнительно описан в стандартной назначенной Патентной заявке (США) серийный номер [выписка поверенного номер 040404 U1], озаглавленной "Robust Erasure Detection and Erasure-Rate-Based Closed Loop Power Control", зарегистрированной 13 июля 2004 года.

Для простоты выше описаны конкретные варианты осуществления для различных аспектов регулирования мощности. Множество других вариантов осуществления также может быть получено на основе представленного в данном документе описания. Некоторые примеры приводятся ниже.

Один и тот же диапазон разрешенных дельт мощности передачи, [ΔP_min, ΔP_max], может использоваться для всех терминалов в системе. Различные диапазоны [ΔP_min, ΔP_max] также могут быть использованы для различных терминалов, к примеру, в зависимости от их местоположения. Например, терминалы с меньшим коэффициентом усиления канала для самой мощной базовой станции могут использовать меньший диапазон дельт мощности передачи (к примеру, одинаковый ΔP_min, но меньший ΔP_max), чем терминалы, располагающиеся ближе к обслуживающим базовым станциям.

Опорный уровень мощности, P_ref(n), используемый для выведения мощности передачи канала данных, P_dch(n), может задаваться равным мощности передачи другого канала с регулированием мощности, как описано выше. Опорный уровень мощности может получаться также другими способами, к примеру, оцениваться на основе усиления канала обслуживающей базовой станции. Мощность передачи канала данных также может регулироваться непосредственно, вместо того, чтобы регулироваться посредством дельты мощности передачи. Обслуживающая базовая станция может предоставлять обратную связь для информирования терминала о том, находится ли мощность передачи канала данных в рамках разрешенного диапазона.

Терминал может отвечать только на OSI-бит самой мощной соседней базовой станции, как описано выше. Терминал также может корректировать свою мощность передачи на основе OSI-бит нескольких соседних базовых станций. Например, терминал может выполнять процесс 300 или 400 для S самых мощных соседних базовых станций, по одной базовой станции за один раз, где S > 1. Коэффициент усиления канала для каждой соседней базовой станции может учитываться либо в вероятностях корректировки (для процесса 300), либо в переменных размерах шагов (для процесса 400).

Один OSI-бит может использоваться для указания помех, обнаруживаемых каждой базовой станцией, как описано выше. Несколько бит также может быть использовано для сообщения о помехах. Это может давать возможность терминалам более быстро и эффективно регулировать свою мощность передачи. Это, в свою очередь, может повышать общую стабильность и производительность системы. Например, каждая базовая станция может сообщать информацию о том, "как далеко" измеренные помехи находятся от номинального порога помех. В качестве еще одного примера каждая базовая станция может передавать в широковещательном режиме дополнительный бит (аварийный бит), которому может быть присвоено значение 1, когда уровень помех превышает верхний порог помех. Этот верхний порог помех может быть значительно выше (к примеру, на 2-3 стандартных отклонения выше) номинального порога. Быстрое увеличение или необычно высокий уровень помех зачастую свидетельствует о нестабильности системы. При измерении задаваемого аварийного бита терминал может просто присвоить своей дельте мощности передачи ΔP минимальное значение, ΔP_min, и может оставаться на этом уровне мощности передачи до сброса аварийного бита до 0. Вместе с регулированием мощности канала управления этот механизм может эффективно обеспечить стабильность системы.

Каждая базовая станция может передавать в широковещательном режиме информацию о помехах всем терминалам, если помехи, обнаруживаемые базовой станцией, рандомизированы, к примеру, посредством перескока частоты. Если базовые станции имеют более конкретную информацию о помехах, то мощность передачи терминалов может корректироваться способом, учитывающим преимущества этой информации. Например, каждому терминалу может назначаться один или более конкретных поддиапазонов для передачи данных (без перескока частоты). Затем базовая станция может обнаруживать различную величину помех в различных поддиапазонах. Терминалы, вызывающие большую величину помех, могут конкретно идентифицироваться на основе назначенных поддиапазонов, и мощность передачи этих терминалов может понижаться соответствующим образом.

Поддерживаемая скорость передачи данных для каждого терминала определяется принимаемым SNR канала данных. Этот принимаемый SNR, для вышеописанных вариантов осуществления, зависит от (1) целевого SNR, ассоциативно связанного с опорным уровнем мощности, и (2) дельты мощности передачи, ΔP(n),терминала. Дельта мощности передачи может регулироваться терминалом автономно без какого-либо ввода от обслуживающей базовой станции, как описано выше. Терминал может отправлять дельту мощности передачи, принимаемый SNR канала данных, поддерживаемую скорость передачи данных по каналу данных или эквивалентную информацию обслуживающей базовой станции. Терминал также может отправлять максимальное число поддиапазонов, N_sb,max(n), которое может поддерживать терминал при текущей дельте мощности передачи, качестве обслуживания (QoS), размере буфера и т.п. Для повышения объема служебных сигналов терминал может отправлять ΔP(n) и N_sb,max(n) каждые несколько интервалов обновления посредством внутриполосной передачи сигналов по каналу данных и т.д.

Диспетчер в обслуживающей базовой станции может использовать всю информацию, сообщаемую терминалом, для выделения ресурсов и назначения передачи данных терминалу по линии обратной связи. Диспетчер может выделять N_sb,max(n) поддиапазонов, менее N_sb,max(n)поддиапазонов или более N_sb,max(n)поддиапазонов терминалу. Если диспетчер выделяет более N_sb,max(n)поддиапазонов, то терминал может уменьшать дельту мощности передачи соответствующим образом. Например, если выделено 2N_sb,max (n) поддиапазонов, то ΔP(n) может быть уменьшено вдвое. Регулирование мощности может выполняться каждым терминалом на основе различных частей информации, которую терминал получает от своей обслуживающей базовой станции и соседних базовых станций, как описано выше. Регулирование мощности также может выполняться каждой базовой станцией для всех терминалов, обменивающихся данными с базовой станцией. Например, каждая базовая станция может получать сообщение о помехах (к примеру, OSI-бит) для каждой соседней базовой станции, к примеру, посредством обмена сигналами между базовыми станциями или передач от терминалов.

Каждая базовая станция также может получать усиление канала, определенное каждым терминалов для обслуживающей и соседних базовых станций. После этого каждая базовая станция может вычислять дельту мощности передачи для каждого терминала на основе сообщений о помехах и усилений каналов, применимых для этого терминала, и может отправлять дельту мощности передачи в терминал. Затем каждый терминал может регулировать свою мощность передачи с помощью дельты мощности передачи, принятой от своей обслуживающей базовой станции. Альтернативно каждая базовая станция может вычислять и отправлять мощность передачи для каждого терминала. Доступность дельт мощности передачи для всех терминалов, обменивающихся данными с каждой базовой станцией, позволяет ускорять диспетчеризацию для терминалов.

Описанные в данном документе методики регулирования мощности могут использоваться в различных типах систем беспроводной связи. Эти методики особенно подходят для систем с небольшими внутрисекторными помехами, к примеру систем OFDMA, TDMA и FDMA.

Описанные в данном документе методики могут применяться для регулирования мощности различных типов каналов трафика (к примеру, каналов данных и управления). Эти методики также хорошо подходят к схеме гибридного запроса на автоматическую повторную передачу (H-ARQ). Для H-ARQ каждый кодированный пакет разбивается на несколько (Nb1) субблоков, и один субблок передается одновременно для кодированного пакета. По мере приема каждого субблока для данного кодированного пакета по линии обратной связи обслуживающая базовая станция пытается декодировать и восстановить пакет на основе всех принятых к этому моменту субблоков для пакета. Обслуживающая базовая станция может восстановить пакет на основе частичной передачи, поскольку субблоки содержат избыточную информацию, которая используется для декодирования, когда качество принимаемого SNR низкое, но может не потребоваться, когда качество принимаемого SNR хорошее. Обслуживающая базовая станция передает подтверждение приема (ACK), если пакет декодирован корректно, и терминал может досрочно завершить передачу пакета после приема ACK.

В H-ARQ каждый кодированный пакет может передаваться за переменный период времени до корректного декодирования. Традиционный механизм регулирования мощности, который корректирует принимаемый SNR канала данных на основе частоты ошибок по пакетам (PER), должен понизить мощность передачи канала данных до низкого уровня, с тем чтобы целевая PER достигалась для всех Nb1 субблоков, передаваемых для каждого кодированного пакета. Это может существенно снижать пропускную способность системы. Описанные в данном документе методики позволяют использовать высокий уровень мощности передачи даже в передачах переменной длительности, поддерживаемых H-ARQ.

Фиг.7 иллюстрирует блок-схему варианта осуществления терминала 120x, обслуживающей базовой станции 110x и соседней базовой станции 110a. В линии обратной связи, в терминале 120x, процессор 710 TX-данных обрабатывает (к примеру, кодирует, перемежает и модулирует) данные трафика линии обратной связи (RL) и предоставляет символы модуляции для данных трафика. Процессор 710 TX-данных также обрабатывает управляющие данные (к примеру, указатель качества канала) из контроллера 720 и предоставляет символы модуляции для управляющих данных. Модулятор (MOD) 712 обрабатывает символы модуляции для данных трафика, управляющих данных и контрольных символов и предоставляет последовательность комплекснозначных элементарных сигналов. Обработка в процессоре 710 TX-данных и модуляторе 712 зависит от системы. Модулятор 712 выполняет OFDM-модуляцию, если система использует OFDM. Передающее устройство (TMTR) 714 приводит к требуемым параметрам (к примеру, преобразует в аналоговую форму, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) последовательность элементарных сигналов и генерирует сигнал линии обратной связи, который направляется через антенный переключатель (D) 716 и передается посредством антенны 718.

В обслуживающей базовой станции 110x сигнал линии обратной связи из терминала 120x принимается антенной 752x, направляется через антенный переключатель 754x и предоставляется приемному устройству (RCVR) 756x. Приемное устройство 756x приводит к требуемым параметрам (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) принятый сигнал и дополнительно оцифровывает параметризованный сигнал для получения потока выборок данных. Демодулятор (DEMOD) 758x обрабатывает выборки данных для получения оценок символов. Затем процессор 760x данных приема (RX) обрабатывает (к примеру, обратно перемежает и декодирует) оценки символов для получения декодированных данных для терминала 120x. Процессор 760x RX-данных также выполняет обнаружение стирания и предоставляет контроллеру 770x состояние каждого принимаемого кодового слова, используемого для регулирования мощности. Обработка в демодуляторе 758x и процессоре 760x RX-данных комплементарна обработке, выполняемой модулятором 712 и процессором 710 TX-данных, соответственно.

Обработка передачи по линии прямой связи может выполняться аналогично обработке, описанной выше для линии обратной связи. Обработка передачи по линии обратной связи и линии прямой связи типично задается системой.

Для регулирования мощности линии обратной связи в обслуживающей базовой станции 110x блок 774x оценки SNR оценивает принимаемый SNR для терминала 120x и предоставляет принимаемый SNR в генератор 776x TPC-команд. Генератор 776x также принимает целевой SNR и генерирует TPC-команды для терминала 120x. TPC-команды обрабатываются процессором 782x TX-данных и модулятором 784x, параметризуются передающим устройством 786x, направляются через антенный переключатель 754x и передаются посредством антенны 752x в терминал 120x. В соседней базовой станции 110a блок 774a оценки помех оценивает помехи, обнаруживаемые базовой станцией, и предоставляет измеренные помехи в генератор 776a OSI-бит. Генератор 776a также принимает номинальный порог помех и генерирует OSI-бит для базовой станции 110a. OSI-бит обрабатывается и передается в широковещательном режиме терминалам в системе. Генератор 776a также может генерировать аварийный бит или какой-либо другой тип сообщения о помехах.

В терминале 120x сигналы линии прямой связи от обслуживающей и соседних базовых станций принимаются антенной 718. Принимаемые сигналы направляются через антенный переключатель 716, параметризуются и оцифровываются приемным устройством 740 и обрабатываются демодулятором 742 и процессором 744 RX-данных для получения принимаемых TPC-команд и принимаемых OSI-бит. Блок оценки канала в демодуляторе 742 оценивает усиление канала для каждой базовой станции. TPC-процессор 724 обнаруживает принимаемые TPC-команды для получения решений по TPC, которые используются для обновления мощности передачи канала управления. TPC-процессор 724 также регулирует мощность передачи канала данных на основе принимаемых OSI-бит соседних базовых станций, усилений канала обслуживающей и соседних базовых станций и мощности передачи каналов данных и управления, как описано выше. TPC-процессор 724 (или контроллер 720) может реализовывать процесс 300 по фиг.3 или процесс 400 по фиг.4. TPC-процессор 724 предоставляет средства регулирования мощности передачи для каналов управления и данных. Процессор 710 и/или модулятор 712 принимают сигналы управления из TPC-процессора 724 и корректируют мощность передачи каналов управления и данных.

Контроллеры 720, 770x и 770a управляют операциями различных блоков обработки в терминале 120x и базовой станции 110x и 110a, соответственно. Эти контроллеры также могут выполнять различные функции по регулированию мощности для линии обратной связи. Например, контроллеры 720 и 770x могут реализовывать блоки обработки, показанные на фиг.5 и 6, для терминала 120x и базовой станции 110x, соответственно. Запоминающие устройства 722, 772x и 772a сохраняют данные и программный код для контроллеров 720, 770x и 770a, соответственно. Диспетчер 780x назначает передачу данных терминалов в и из базовой станции 110x.

Описанные в данном документе методики регулирования мощности могут быть реализованы различными средствами. Например, эти методики могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении или их сочетании. При реализации в аппаратных средствах блоки обработки, используемые для осуществления регулирования мощности, могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (ASIC), процессорах цифровых сигналов (DSP), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых пользователем матричных БИС (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных устройствах, предназначенных для того, чтобы выполнять описанные в данном документе функции, или их сочетания.

При реализации в программном обеспечении методики регулирования мощности могут быть реализованы с помощью модулей (к примеру, процедур, функций и т.п.), которые выполняют описанные в данном документе функции. Программные коды могут быть сохранены в запоминающем устройстве (к примеру, в запоминающем устройстве 722 на фиг.7) и приведены в исполнение обрабатывающим устройством (к примеру, контроллером 720). Запоминающее устройство может быть реализовано в процессоре или внешне по отношению к процессору, причем во втором случае оно может быть подсоединено к процессору с помощью различных средств, известных в данной области техники.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в этих вариантах осуществления должны быть очевидными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены в других вариантах осуществления без отступления от духа и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено, чтобы быть ограниченным показанными в данном документе вариантами осуществления, а должно удовлетворять самой широкой области применения, согласованной с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном документе.