无线通信系统中用于调节功率控制设定点的方法和装置 背景
领域
本发明一般涉及数据通信，特别涉及无线通信系统中用于调节功率控制环路的目标接收信号质量或设定点的一种新颖并改进了的方法。
背景
无线通信系统中，远程终端(例如，移动电话)的用户通过一个或多个基站的前向和后向链路上的传输和另一个用户进行通信。前向链路指从基站到远程终端的传输，而后向链路指从远程终端到基站的传输。前向和后向链路通常分配给不同的频段。
在码分多址接入(CDMA)系统中，由于数据可以发送给同时使用一共享频段的几个用户，自基站的总发送功率通常代表前向链路的总容量。总发送功率的一部分分配给每个有效用户，以使所有用户的发送总功率小于或等于总地有效发送功率。
为了最大化前向链路容量，至每个远程终端的发送功率可以由第一功率控制环路来控制，以使在远程终端接收的按照每比特的能量与总噪声干扰的比值(Eb/Nt)测量的信号质量维持在某个目标Eb/Nt上。此目标Eb/Nt通常被称为功率控制设定点(或者简单地称为设定点)。第二功率控制环路通常用来调节设定点，以便维持期望的按照帧错误率(FER)测量的性能水平。前向功率控制装置在维持期望的链路标准的同时试图降低功耗和干扰。这样提高了系统容量且减少了服务用户的时延。
在传统的实施方式(例如，按IS-95标准中所定义的)中，设定点是根据接收的数据帧(或分组)的状态来调节的。在一方案中，每当检测到帧疑符(即错误地接收帧)时，设定点以较大的步长(例如，ΔU＝1dB)提高。相反地，当帧被正确解码的时候，设定点以较小的步长(例如，ΔU＝0.01dB)降低。对于这种方案，帧错误率大致与“上”步长和“下”步长之比相等(即FER＝ΔD/(ΔD+ΔU))。
上面描述的设定点调节方案设定点产生锯齿形响应。由于设定点只能以小步长降低，锯齿形响应导致传输以高于必需的功率水平进行。而且，反映变化链路状况的设定点的精确调节受到固定且小的调节步长的阻碍。
如所见，非常需要能用于有效调节功率控制环路设定点的方法，这些方法降低发送功耗和干扰并且提高系统能量。
概述
本发明提供了无线通信系统中用来有效调节功率控制环路设定点的功率控制方法。根据一组因数调节设定点，包括表示发送的帧是否被正确接收的帧状态。一方面，设定点根据一个或多个接收的已解码的帧(通常“软”或多比特)量度来调整。这些量度可以提供表示链路状况的信息，且有利于更精确地调节设定点。设定点根据量度值以不同的方式和/或不同的量来调节。
多个量度用于链路监听和设定点调节。一般地，为前向纠错码诸如卷积码、Turbo码、块状码和其它码产生一个或多个量度。这些量度包括再编码符号错误率(SER)和再编码功率量度(用于所有的解码器)、“修改的”Yamamoto量度(用于卷积码解码器)、解码帧中的比特数和声明解码帧之前的迭代数的最小或平均(log)概率比(LLR)(用于Turbo解码器)以及其它可能。
另一方面，设定点部分根据接收的信号质量与设定点的差别(即功率过剩或不足)来调节。这使设定点按照与已识别的功率控制装置对变化链路状况的响应相同的方式被调节(即内功率控制环路将接收信号质量维持在功率设定点的能力)。再一方面，设定点部分根据设定点与达到期望的性能水平(例如，1％FER)所需的门限Eb/Nt之间的差别来调节。
上述功率控制方法可以用于多种无线通信系统(例如，cdma2000和W-CDMA系统)，有利于实现前向和/或后向链路。下面进一步详细描述本发明的多个方面、实施例和特点。
附图简述
通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的符号具有相同的标识，其中：
图1是支持多用户的扩频通信系统的图示；
图2和图3分别是能够实现本发明的一些方面和实施例的基站和远程终端的实施例框图；
图4是能够实现本发明的某些方面和实施例的前向链路功率控制装置的图示；
图5是说明对去除帧使用大的UP步长对良好帧使用小的DOWN步长设定点调节方案的图示；
图6A和6B分别是说明示例性传输中发送功率和功率过剩的图示；
图7是用来按照本发明的实施例调节设定点的流程图；
图8A和8B分别示出了用于当接收帧为去除帧和正确接收帧时定标设定点步长的定标参数对过剩功率的曲线；
图9A是示出同一量度下几个不同的设定点过剩/不足的频率分布的图示；以及
图9B是示出图9A所描绘的频率分布图对应的设定点步长大小曲线的图示。
较佳实施例详述
图1是支持多个用户的扩频通信系统100的图示。系统100为几个单元提供通信，每个单元由相应的基站104提供服务。多个远程终端106分散在整个系统中。根据远程终端是否有效和是否在进行软切换，每个远程终端106可以在任何时刻在前向和后向链路上与一个或多个基站104通信。如图1所示，基站104a与远程终端106a、106b、106c和106d通信，基站104b与远程终端106d、106e和106f通信。
在系统100中，系统控制器102耦合到基站104上，进一步耦合到公共交换电话网络(PSTN)上。系统控制器102为耦合到其上的基站提供协调和控制服务。系统控制器102还为基站控制远程终端106之间和远程终端106与耦合到PSTN的用户(例如，常规电话)之间的电话呼叫进行路由。系统控制器102也被称作基站控制器(BSC)。
系统100也被设计来支持一个或多个CDMA标准诸如(1)“TIA/EIA-95-BMobile Spread Spectrum Cellular System”(IS-95标准)，(2)“TIA/EIA-98-DRecommended Minimum Standard for Dual-Mode Wideband Spead SpectrumCellular Mobile Station”(IS-98标准)(3)名为“第三代合伙人计划”(3GPP)的协会提出的包含在一系列文件中的标准(W-CDMA标准)，这些文件包括文件36 TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213以及3G TS 25.214，(4)名为“第三代合伙人计划2”(3GPP2)的协会提出的包含在一系列文件中的标准(cdma2000标准)，这些文件包括文件C.S0002-A、C.S0005-A、C.S0010-A、C.S0011-A以及C.S0026，或其它标准。这些标准通过引用结合与此。
图2是能够实现本发明的一些方面和实施例的基站104的实施例方框图。在前向链路上，数据被提供给循环冗余码校验(CRC)生成器212，生成器212为每个数据帧(分组)产生添加一系列CRC位。CRC生成器212还能将帧格式化为CDMA系统定义的特殊帧格式。格式化后的帧再由使用特殊编码方案的编码器214编码，包括卷积码、Turbo码、块形码或它们的组合。编码后的帧通过交织器216按照系统定义的特殊交织方案进行交织。
交织后的数据提供给调制器(MOD)218并且进一步被处理(例如，用掩码覆盖、用短PN序列扩频以及用分配给远程接收终端的长PN序列扰码等等)。接着，调制后的数据提供给RF TX单元220进行调节(例如，转化为一个或多个模拟信号、放大、滤波以及正交调制等等)产生前向链路信号。前向链路信号通过复用器(D)222路由，通过天线224发送到远程终端。
尽管为了简化没有在图2中示出，基站104能够处理数据并且在一个或多个前向信道上将数据发送到远程终端。对每个前向信道的处理(例如，编码、交织以及掩码等等)与对其它前向信道的处理互不相同。
图3是能够实现本发明的一些方面和实施例的远程终端106的实施例方框图。前向链路信号通过天线312接收，通过复用器314路由，然后提供给RF接收机单元322。RF接收机单元322调节(例如，滤波、放大、下变频和数字化)接收的信号并且提供采样。解调器(DEMOD)324接收和处理(例如，解扩频、解掩码和导频解调)采样来提供恢复的符号。恢复的符号通过解交织器326按照与基站使用的交织方案互补的解交织方案进行解交织。
解码器328按照与基站使用的编码方案互补的解码方案对解交织后的符号进行解码。每个帧的解码数据提供给CRC检验器332来根据附加的CRC位确定帧被正确或者错误解码。CRC检验器322为每个接收且解码后的帧提供表示帧去除还是正确解码的帧状态。
如上面指出的，在前向链路上，每个基站的容量受到总发送功率的限制。为了提供期望的性能水平和提高系统容量，每个自基站的传输发送功率被控制地尽可能低，从而在维持发送的期望性能水平的同时降低功耗。如果远程终端的接收信号质量太差，则正确对传输解码的概率降低且性能会受影响(例如出现高FER)，相反，如果接受信号质量太高，则发送功率水平也可能太高，发送功率的多余量没必要地使用在传输中，降低了系统的容量，还导致了自其它基站的额外传输干扰。
在后向链路上，每个正在发送的远程终端对系统中其它的有效远程终端造成干扰。后向链路的容量受到每个远程终端受到的自其它正在发送的远程终端的总干扰的限制。为了降低干扰增大后向链路容量，每个远程终端的发送功率一般会被控制以在维持期望的系统性能水平的同时降低其它正在发送的远程终端的干扰。
本发明的功率控制方法可以用于多种无线通信系统，能有利地使用在前向和/或后向链路上。例如，这里描述的功率控制方法可用于符合cdma2000标准、W-CDMA标准、一些其它标准或它们的组合的CDMA系统。为了清楚，下面描述前向链路的具体实现的多个方面和实施例。
图4是能够实现本发明的某些方面和实施例的前向链路功率控制装置400的图示。功率控制装置400包括与外环路功率控制420一起运行的内环路功率控制410。
内环路410是一个(相对)快环路，它试图将远程终端接收到的传输信号质量维持得尽可能接近目标Eb/Nt(或者简单地，设定点)。如图4所示，内环路410在远程终端和基站之间运行。对内环路410的功率调节通常是通过测量远程终端接收的传输信号质量(块412)，比较接收到的信号质量与设定点(块414)以及将功率控制命令发送到基站来获得的。
功率控制命令指示基站调节它的发送功率可能被实现为，例如“UP”命令指示发送功率的增加而“DOWN”命令指示发送功率的降低。基站每次接收到功率控制命令的时候，相应地调节传输的发送功率(块416)。对于cdma2000系统，功率控制命令可以按每秒钟800次的频率发送，这样可以为内环路410提供相对快速的响应时间。
由于通信信道或链路(云状的418)的路径损耗一般随时间变化，特别对于移动远程终端，在远程终端接收的信号质量不断抖动。内环路410试图在通信链路变化时将接收的信号质量维持在设定点或其附近。
外环路420是一个不断调节设定点以便使至远程终端的传输获得某种性能水平的(相对)慢环路。期望的性能水平一般为目标帧错误率(FER)，对于一些CDMA系统为1％，其它目标值也可以使用。而且，一些其它性能标准可以用来取代FER(例如，质量指示器)调节设定点。
对于外环路420，自基站的传输被接收并处理以恢复传输的帧，接收的帧状态被判定(块422)。对每个接收的帧，确定该帧是否正确地解码(良好)或者错误地解码(去除)或者根本没有发送。也得到与解码结果相关的一个或多个量度。根据已解码帧的状态(良好、去除或者无发送)，一个或多个量度和/或其它可能的因素(下面描述)，相应地调节设定点(块424)。一般地，如果帧被正确地解码，接收自远程终端的信号质量可能高于必要质量。设定点就略微降低，使内环路410降低传输的发送功率。如果远程终端检测到没有帧被发送，则不调节设定点，除非其它量度可用来提供有关潜在的发送功率水平的信息。
在cdma2000系统的前向链路上，当没有传输信道帧可用时前向功率控制子信道(F-PCSCH)上的传输可以继续。前向功率控制信道(F-DCCH)允许没有帧。然而，F-PCSCH仍链接到全速功率水平(例如，基站在开销消息或切换指示消息上宣告F-PCSCH和全速率F-DCCH的区别)。因为F-PCSCH包括20微秒的帧上16个不同位置处的打孔比特，使用等级来将功率概况插入合成帧中，以便使远程终端产生这里所描述的量度。将这里所描述的软量度应用于具有提供给远程终端的功率概况的合成帧可以提供改进的性能。
在每个帧期间调节设定点。帧状态和量度也可以按N个接收的帧进行累加，用于每N个帧期间调节设定点，其中N为比1大的任何整数。因为每帧期间内环路410一般被调节多次，所以内环路410有比外环路420快的响应时间。
通过控制设定点调节的方式，可以获得不同的功率控制特性和系统性能。例如，可以通过改变坏帧设定点的向上调节量、好帧调节点的向下调节量以及调节点的调节时间间隔等等来调节目标FER。在一个实现中，目标FER(级长期FER)可以被设定为ΔD/(ΔD+ΔU)，其中，ΔU为去除帧设定点的提高量，ΔD为良好帧设定点的降低量。ΔU和ΔD的绝对值大小决定了通信链路中系统对突然变化的响应性。
图5是说明设定点调节方案的图示，其中设定点对于去除帧以大步长提高，对于好帧以小步长降低。如图5所示，在时间标志t0到t8处，接收的帧被正确地解码并且调节点按ΔD向下调节。在时间标志t9处，去除帧被检测到并且作为响应设定点按ΔU向上调节。此后，在t10到t17的每个时间标志上，接收的帧被正确地解码并且调节点按ΔD向下调节。在时间标志t18处，去除帧被检测到并且作为响应设定点按ΔU向上调节。设定点调节可以按相似的方式继续，产生图5所示的锯齿形响应510。
设定点的锯齿形响应可导致发送功率高于必要功率。线512代表获得目标FER需要的门限Eb/Nt。为了避免在链路状况恶化时接收一系列去除帧，上调步长ΔU一般选择的大。所以，发送功率高于链路状况保持不变时大部分时间的必要功率，通常从时间设定点开始按ΔU上调。锯齿形波形510下面和线512上面的阴影区514近似地代表过剩的发送功率。因为在通常的设定点调节方案中，对好帧只按小步长调节设定点，过剩的发送功率(即阴影区514)可以大。如果在链接状况后来得到改善的附近时间里接收到多个去除帧，则过剩的发送功率更大。而且，由于固定小下调步长，更精确地调节设定点来反映改善的链路状况的能力通常被阻碍。
按照本发明的一些方面，设定点根据一系列包括帧状态的因素来调节。一方面，设定点根据接收且解码的帧的一个或多个量度来部分地调整。这些量度可以提供代表接收帧“品质”的信息，不只是硬判决帧时良好还是去除。此信息被用来监听链路状况和更精确地调节设定点。设定点可以按不同种方式或者根据确定的帧品质选不同的量来调节，而不是仅以两个可能的向上向下量来调节。
另一方面，设定点部分根据接收的信号质量与设定点的差别(即功率过剩或不足)来调节。这使设定点按照与已识别的功率控制装置对变化链路状况的响应相同的方式被调节(即内功率控制环路将接收信号质量维持在功率设定点的能力)。再一方面，设定点部分根据设定点与达到期望的性能水平(例如，1％FER)所需的门限Eb/Nt之间的差别来调节。下面进一步详细描述本发明的这些以及其它方面。
多种量度可以用于监听通信信道的质量(即链路状况)。一般地，为诸如卷积码、Turbo码、块形码以及其它的前向纠错码获得一个或多个量度。通常在接受单元对每个FEC使用互补的解码器。不同组量度从不同类型的解码器获得。下面进一步详细描述一些解码器和它们的量度。通过这些多种量度，接收机单元能监听链路质量以及更精确地调节设定点(例如，在帧被实际去除前)。
许多CDMA系统在发送端使用卷积编码器。卷积编码器按照多项式生成器对每个要发送的帧中的比特进行编码以提供编码比特。每个数据比特与一组编码比特相关(叫作码分支)，编码比特的实际值由相邻数据比特和多项式生成器来确定。这些编码中的一些被打孔(即删除)，没有被打孔的编码比特被发送。编码或符号序列被发送使帧中的数据比特序列传输。
在接收机单元，互补的卷积解码器被用于解码接收的与发送编码比特相应的“软”(多比特)符号。尽管多种类型的解码器被使用，维特比(Viterbi)解码器最常用于卷积解码。在某种假定的信道噪声下，维特比(Viterbi)解码最大可能地实现了对发送编码比特的解码。
最初，网络中所有2k-1个状态的路径量度被初始化，其中K是卷积解码器的限制长度。对每个接收编码分支，进入每个状态的所有分支的分支量度被计算并附在该状态的路径量度上以产生更新的路径量度。分支量度表示接收编码分支和实际编码分支之间的误码(或距离)，路径量度表示通过网络的某条路径的可信度。进入每个状态的最佳路径(对应于该状态的最佳最新路径量度)被选取并储存在路径存储器中，选取的路径相应的最新路径量度存储为那个状态的新路径量度。对于每帧，用最佳路径量度通过网络的路径被选作接收符号序列中最可能的数据比特序列。
在关于通信技术的IEEE学报，COM19卷，No.5，1971.10，821-835页上题为“Convolutional Codes and Their Performance in Communication Systems”的论文中描述了维特比解码的理论和实施。
与监听链路状况和用于调节设定点的卷积解码器相结合可得到多种量度。这些量度包括(1)再编码符号错率(SER)，(2)再编码功率量度，(3)“修改的”Yamamoto量度以及其它可能。
再参考图3，为了确定再编码SER，从解码器328到再编码器334提供解码帧中的解码数据比特，再编码器334与发送端使用的同样的卷积编码器对数据再编码。然后与发送端(如果有)使用相同的打孔方案对再编码的编码数据打孔以产生编码比特。
SER和相关检测器336从再编码器334接收生成的编码比特，从解交织器326接收符号。然后生成的符号被逐一与接收到的符号(可能被变换到硬判决或二进制值)比较。在比较期间，生成的比特和接收到的比特之间的误码被计数。接着再编码SER被确定为符号误码数与比较的符号总数的比值。
再编码SER与帧内的总软符号误码有关，可以获得作为通过网络的最可能路径的总标准化量度。在维特比解码过程中，网络的每一级上按照最佳路径量度将所有2k-1个状态的路径量度标准化。符号误码可以通过综合整个网络的路径量度上标准化和网络中的最终量度来获得。因此，再编码SER可以从维特比解码过程中获得。
再编码SER的确定在1998年5月12日公开的、专利申请号为5,751,725、题为“METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATAIN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利中有进一步详细的描述，该申请被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
高再编码SER表示恶劣的链路状况，需要在一帧成功解码后提高或稍微降低设定点。相反地，低再编码SER表示良好的链路状况，允许在一帧成功解码后较大幅的降低设定点。一般地，提高的再编码SER对应于比当前设定点对应的链路状况更恶劣的链路状况。
为了确定再编码功率量度，解码帧中的解码数据比特先由同再编码器334用与基站同样的卷积解码器再编码，然后用与基站同样的打孔方案打孔。接着SER和相关检测器336接收再编码器334产生的编码比特和自解交织器326的接收符号。对接收的软符号向量和产生的编码比特向量计算内积。内积的运算通过将两个向量的每一项(每比特)对应相乘，再将乘出的结果相加。最终的累加值就是两个向量的内积。内积可以被表示如下：
Pm(x^,y)=Σi=1(x^i·yi),]]>公式(1)
其中指再编码帧中的编码比特，y指接收到的符号，N是帧中的编码比特数，是接收帧的功率量度。
在另一个实施例中，符号功率的内积也被计算。这样，每个接收的符号和每个产生的编码比特首先被平方。然后对平方过的编码比特和平方过的接收符号向量求内积。
再编码功率量度的确定在2001年1月16日公开的、专利申请号为6,175,590、题为“METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVEDDATA IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利中有进一步详细的描述，该申请被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
再编码功率量度结合再编码SER的一些要素。如果产生的编码比特与接收的符号具有相同正负号(即没有符号错误)，则计算结果为正增加功率量度。相反地，如果产生的编码比特与接收的符号具有相反的正负号(即由符号错误)，计算结果为负减小功率量度。较大量的接收符号比较小量的接收符号更大程度地增加了(或减小了)功率量度。
较高再编码功率量度一般表示较好的链接状况，允许一帧成功解码后较大幅降低设定点。相反地，较高再编码功率量度一般表示较恶劣的连接状况，要在一帧成功解码后提高或者稍微降低设定点。一般地，提高再编码功率量度对应于比当前设定点更良好的链路状况。
修改的Yamamoto量度依据卷积解码的路径量度。维特比解码为网络中2k-1个状态的每个最佳路径维持路径量度。具有所有状态的最佳路径量度的路径通常被选作数据比特序列的最可能序列。修改的Yamamoto量度表示解码结果的可信度，依据通过网络的选中(最佳)路径和通过网络的下一条最近路径之间的差别。为了得到常用的Yamamoto量度，最佳和次佳路径量度间的差别与一个门限值比较，产生二进制值表示所选路径是否达到某种可信度标准。
修改的Yamamoto量度也根据选中的和下一个最近路径的路径量度来产生。然而，修改的Yamamoto量度是软值(即多比特值)，包括表示最佳和次佳路径量度间差别的信息。如果这两个路径量度之间的差别大，则修改的Yamamoto量度高，表示所选路径为正确路径的可信度高。相反地，如果这两个路径量度之间的差别小，则修改的Yamamoto量度低，表示所选路径的可信度低。
其它常用的解码器量度也能获得用于链路监听和设定点调节，这在本发明的范围之内。
CDMA系统一般能以几种可能的数据速率发送帧。所选的数据速率可以根据各种因素的组合，包括发送的数据量和有效发送功率值等等。如果接收机单元没有提前知道数据速率，则接收帧根据几个速率假定解码。对未知速率帧的解码技术在前面提到的专利号为5,751,725和6,175,590的美国专利中有描述。然后对应于最可能速率假定的量度用于链路监听和设定点调节。
许多CDMA系统在发送单元也使用并行或串行级联的卷积编码器(经常称为Turbo编码器)。为了清楚，使用并行级联卷积码来描述本发明的多方面，尽管这种概念也可以应用于串行级联卷积码。Turbo编码器由两个并行运行的编码器组成，与一个码交织器结合使用。每个要素编码器一般被用作卷积编码器。码交织器根据特别定义的交织方案对帧中的信息比特打乱(即交织)。一个要素编码器对帧中的原始信息比特编码以产生第一奇偶校验比特序列，另一个要素编码器对交织后的信息比特编码以产生第二奇偶校验比特序列。第一和第二序列中的一些奇偶校验比特被打孔(删除)。没有被打孔的信息和奇偶校验比特被作为此帧的编码比特发送。
在接收机单元，互补的Turbo解码器用于解码发送编码比特相应的接受软比特。对于每个Turbo编码帧，接收的软比特被储存到一个缓存中。然后第一编码器的接收信息和奇偶校验比特从缓存中检索，根据第一要素编码进行解码，从而提供表示调节接收信息比特检测值的可信度的“外在”信息。接着自第一解码器的外在信息被按与发送单元使用的码交织相匹配的交织顺序存储在存储单元中。
第二编码器的接收信息和奇偶校验比特从缓存中检索，与第一解码器产生的从存储单元检索的相应外在信息相结合，根据提供表示调节接收信息比特检测值的可信度的外在信息对第二要素编码进行解码。自第二解码器的外在信息按与发送单元使用的码交织互补的交织顺序存储在存储单元中。第一第二解码器的解码重复多次产生最终解码结果。
与用来链路监听和设定点调节的Turbo解码器相结合可以获得多种量度。这些量度包括(1)再编码SER、(2)再编码功率量度、(3)解码帧的比特中最小或平均(log)概率比、(4)声明解码帧之前的迭代数以及其它可能。
再编码SER和再编码功率量度可以与上面描述的卷积解码器类似的方式获得。帧的解码比特由再编码器334再编码，使用与发送单元相同的Turbo编码器(包括打孔)。再编码器334产生的编码比特和接收的软比特按照上面描述的SER和相关监测器336产生再编码SER和/或再编码功率量度相似的方式被比较/处理。
Turbo解码器一般计算每个接收信息和奇偶校验比特的log概率比(LLR)如下：
LLR(bm)=log(P(bm=0)P(bm=1)),]]>
其中P(bm＝0)和P(bm＝1)分别是bm是接受比特为0和1的概率。初始概率依据每个符号的接收软值。连续的概率值通过上述多次重复解码来修改。LLR为0表示比特为0和为1的概率相等，较大的正LLR值表示比特为0的概率大，较大的负LLR值表示比特为1的概率大。
解码帧(最终迭代之后)的比特最小或平均LLR可被用作量度。在一些应用中，如果帧的解码比特中有错误接收的，则一帧都被视为不可接受的。这样，按照这种应用要求，最糟的LLR(即最小幅值的LLR)或者一些较糟的LLR被用作解码帧可信度的标识。一些较糟的LLR的平均也可以用在量度上。
如上面所指出，Turbo解码一般在宣称解码帧之前重复多次(例如，4、6、8、10或者可能更多)。随着每次重复，每个接收信息比特的可信度不断提高直到渐进达到最终值。Turbo解码器在解码过程中可以检测帧中比特的LLR是否超过某个门限值来结束解码。或者，解码器可以使用内置误码检测功能(例如，循环冗余码(CRC))来确定到达最大允许重复次数前是否解码成功。这样，宣称解码帧前解码重复的次数可以用作解码器量度。
其它Turbo解码器量度也可以获得，并用于链路监听和设定点调节，这在本发明的范围内。
类似于上面描述的卷积译码器，如果接收帧的数据速率提前未知，则接收帧可以根据速率假定解码，然后对应于最可能速率假定的量度用于链路监听和设定点调节。
块形码用来在传输前对数据编码。多种块形码可以使用，诸如Reed-Solomon码和其它。对一个(n，k)Reed-Solomon码而言，将一块k数据比特的码编码为一块n数据比特的码。(n，k)Reed-Solomon码能够在n编码比特的块中纠正(n-k)/2比特的错误。Reed-Solomon编码和解码在S.Lin和Costello所著的、1985年出版的、Prentice Hall中页171-176上的“Error Control Coding：Fundamentalsand Applications”中有进一步详细的描述。
与用来链路监听和设定点调节的Turbo解码器相结合可以获得多种量度。这些量度包括(1)再编码SER，(2)再编码功率量度以及其它可能。
块形编码帧的再编码SER和再编码功率量度可以通过与上述相似的方式获得。帧中的解码比特可以有再编码器324再编码，使用与发送单元相同的块形编码器。再编码器334产生的编码比特和接收的符号按照上面描述的SER和相关监测器336产生再编码SER和/或再编码功率量度相似的方式被比较/处理。
内功率控制环路调节自发送单元的传输发送功率，这样将接收机单元的信号质量维持在设定点。在通常的操作情况下，内回路能够分配将接收信号质量维持在设定点所需的传输功率。
然而，在某些情况下，内回路可能无法将接收信号维持在设定点。例如，如果路径损耗突然恶化，内环路没有足够快地接上，发送功率小于补偿路径损耗需要的功率，接收的信号质量小于设定点，负功率剩余(积功率不足)产生。如果发送单元不能(或不想)供应需要的发送功率以达到目标Eb/Nt，则也发生功率不足。相反地，如果路径损耗突然改善，内环路没有足够快地断开，发送功率大于于补偿路径损耗需要的功率，接收的信号质量大于设定点，功率剩余产生。因此，功率剩余代表内环路供给外环路具体需求的能力。
按照本发明的一个方面，内环路的性能可以被监听验证内环路是否提供目标Eb/Nt。功率剩余被确定，并且在调节设定点时被考虑。在实施例中，功率剩余可被计算为某一时间间隔(例如，一帧)上的平均Eb/Nt(接收的信号质量)减去设定点。在另一个实施例中，功率剩余可以根据累积的内环路功率控制命令来估计。如果UP和DOWN命令在发送功率调整中产生相同的步长(例如，±0.5dB)，则功率剩余可根据DOWN命令之和减去UP命令之和来估计。如果UP和DOWN命令产生不同的步长，功率剩余可根据DOWN命令的标准化值之和减去UP命令的标准化值之和来估计。
图6A是说明示例性传输发送功率的图示。线610代表实际路径损耗，虚线612代表为达到目标Eb/Nt需要的发送功率，重虚线614a、614b和614c代表实际发送功率。如图6A所示，发送功率需要以与路径损耗互补的方式调节，从而将接收的信号质量维持在设定点。帧1的全部和帧2的大部分可以获得此。到帧2的最后部分，路径损耗大幅恶化但是发送功率被限制(即封顶)到虚线616指明的某个最大等级。在帧3和4的起始处，要求的发送功率确定为大于最大等级，对于这些帧传输被暂时中止。在帧5处，要求的发送功率确定为低于最大等级，传输被继续。
图6B是说明图6A示出的传输功率剩余的图示。在帧1期间，发送功率被控制来将接收的信号质量维持在目标Eb/Nt，功率剩余为零。在帧2的一部分期间，发送功率小于达到目标Eb/Nt需要的量，帧的平均接收信号质量低于目标Eb/Nt，负的功率剩余(即功率不足)产生。因为在帧3和4期间没有传输，这些帧的功率不足程度大。在帧5期间，发送功率被控制来将接收的信号质量维持在目标Eb/Nt，功率剩余又为零。
图7是的按照本发明的实施例用来调节设定点的过程700的流程图。最初在步骤712，解码接收的帧，确定解码帧的状态(即帧是去除还是被正确解码)。然后在步骤714获得解码帧的一个或多个(一般地软)量度。同上文中描述，这些量度取决于接收帧解码类型(例如，卷积解码、Turbo解码或块形解码)，表示连接状况和解码结果的可信度。接着在步骤716确定内功率控制环路的功率剩余或不足。在步骤718根据帧状态、量度和功率剩余/不足或它们的组合，确定设定点步长。在步骤720按确定的步长调节设定点。
量度一般与上面描述的功率剩余相关。因此当调节设定点时，考虑功率剩余。例如，设定点调节量相关于或至少部分取决于功率剩余或不足量。
在实施例中，如果功率不足很多(即内环路供应远小于达到目标Eb/Nt要求的功率)且接收的帧被去除，则根据上述量度设定点的调节量应减小。如果有时间，由于内环路供应更多功率，以小于正常的量提高设定点。
在实施例中，如果功率剩余为正且接收的帧被正确解码，则设定点的调节量根据量度减小。如果链路改善的比内环路断开的快，则功率剩余通常产生。如果有时间，内环路可以供应较少功率。
在实施例中，如果功率剩余在零附近(即内环路大约供应目标Eb/Nt)，正常的(或可能提高的)设定点调节量根据量度制定。如果接收的帧被正确解码，量度可用来“精调”设定点。例如，如果再编码SER低，则再编码功率量度高，经修改的Yamamoto量度高，最不可信比特的LLR高，或者它们的组合，然后降低设定点。下调量与量度的幅值有关(即解调结果的可信度)。
图8A示出了标准化因数SB对功率剩余的曲线，用来当接收的帧被去除时标准化设定点步长。如果存在功率剩余(即接收的信号质量高于目标Eb/Nt)但接收的帧仍被去除，则设定点被大幅度调节。如曲线812的右半部分所示，可以通过使用较大的标准化因数获得较大的设定点步长。相反地，如果存在功率不足且接收的帧被去除，则因为内环路被认为若有机会运行可以提供较好的接收信号质量，将设定点小幅度调节。如曲线812的左半部分所示，可以通过使用较小的功率不足标准化因数获得较小的设定点步长。曲线812中存在上下限来避免不稳定。例如，如果功率不足大于门限值PB1，则标准化因数被维持在SBmin的最小值。当功率剩余超过门限级PB2时，标准化因数SB渐进地到达SBmax的最大值。
图8B示出了标准化因数SG对功率剩余的曲线，用来当接收的帧被正确接收时标准化设定点步长。如果存在功率不足(即接收的信号质量低于目标Eb/Nt)但接收的帧仍被正确接收，则设定点被大幅度调节。如曲线814的左半部分所示，可以通过使用较大的标准化因数获得较大的设定点步长。相反地，如果存在功率剩余且接收的帧被正确接收，则因为内环路被认为若有机会运行可以提供较好的接收信号质量，将设定点小幅度调节。如曲线814的右半部分所示，可以通过使用较小的功率不足标准化因数获得较小的设定点步长。同样地，曲线814中存在上下限来避免不稳定。如果功率剩余大于门限值PG1，则标准化因数被维持在SGmin的最小值。当功率不足超过门限级PG2时，标准化因数SG渐进地到达SGmax的最大值。
具有不同于图8A和8B所示的特性的不同特性曲线也可以被用作标准化因数，并且这也在本发明的范围内。用作标准化因数的曲线可以通过一些其他设备的查找表来实施。
任何上面描述的量度的组合，如果存在于接收器单元中，可用于监听链路状况和调节设定点。设定点调节根据以下各个部分的组合(1)帧去除信息(即帧状态)、(2)一个或多个量度、(3)功率剩余/不足以及(4)设定点剩余/不足，下面进一步详细描述。
在实施例中，对于每个用来调节设定点的量度，正确解调的帧的量度值分布被收集用于期望的性能水平(例如，1％FER)需要的门限值Eb/Nt相关的设定点设置。设定点和门限之Eb/Nt的不同被称作设定点剩余或不足(不同于功率剩余/不足)设定点剩余或不足取决于设定点是设定在门限Eb/Nt之上(过剩)还是之下(不足)。对于每个量度，不同的设定点剩余/不足和不同的链接状况的多个频率分布被收集。
图9A是示出几个设定点剩余/不足的量度频率分布的框图。在这个例子中，分布图912示出了设定点设置在期望的性能水平(例如，1％FER)需要的门限值Eb/Nt(例如，6dB)时的量度值分布。分布图914和916分别示出了设定点高于或低于门限Eb/Nt某个值(例如，2dB，或者分布图914的设定点＝4dB和分布图916的设定点＝8dB)时的量度值分布。量度分布根据计算机仿真、实验测量(例如，实验室里或室外)或者通过其它方式收集。
图9B是示出图9A描绘的分布图的设定点步长曲线的框图。如图9B所示，曲线922、924和926分别表示分布图912、914和916使用的设定点步长。从这些曲线可以观察出设定点步长取决于设定点剩余/不足，如曲线922、924和926的不同曲线特性和斜率表示出来的。设定点步长还取决于实际量度值，较高的UP步长一般用于低量度可信度，较高的DOWN步长一般用于高量度可信度。
图9A和9B示出了单个量度的分布图和设定点步长曲线。如果多个量度可用，则为每个量度产生类似的分布图和曲线。对于给定的接收帧量度组，设定点的调节量可以根据适当曲线的值的组合来确定。
量度可以用来在帧实际去除之前监听链路状况和调节设定点。如果量度表示链路状况比预期的好(例如，再编码SER低和再编码功率量度高等等)，则降低目标Eb/Nt。相反地，如果量度表示链路状况比预期的差，则提高目标Eb/Nt。在实施例中，尽管帧被正确解码，仍提高设定点(与通常的装置相反，通常的装置降低以同样的步长降低所有良好帧的设定点，不考虑其它因素)。如果量度表示链路状况与期望的大致相同，维持目标Eb/Nt(即不变)。
设定点按不同的量调节，调节量取决于(1)帧状态、(2)量度值、(3)功率剩余/不足量、(4)设定点剩余/不足量、(5)一些其它因素，或者它们的组合。如果量度表示链路状况比期望的好的多(例如，非常低的再编码SER、非常高的再编码功率量度和大幅值LLR等等)，目标Eb/Nt要大幅降低。如果帧被正确解码但解码量度表示结果的可信度低，则目标Eb/Nt小幅度降低或者可能提高，取决于量度的实际值和期望的功率控制特性。
在实施例中，良好帧的设定点下调步长获得如下：
ΔSPG＝K1·Cf·S-K2， 公式(2)
其中ΔSPG是良好帧的设定点步长，K1和K2是为了达到期望的功率控制特性选取的常数，Cf是与可用量度相关且从中获得的可信度因数，S是与帧状态和功率剩余/不足相关的因数。K1和K2是正值，K2在幅值上小于K1。K1和K2可以根据象图9A中所示的量度的频率分布产生。可以为去除帧的设定点步长定义类似的等式。相同或不同的K1和K2常数和标准化因数S可用于良好帧。
这里描述的功率控制方法可用于控制多话务信道的发送功率。在一些新一代CDMA系统(例如，cdma2000和W-CDMA系统)中，为了支持高速数据传输，多话务信道可以同时用于发送大量和/或不同类型的数据。这些话务信道被用来以不同的数据速率发送数据，它们还使用不同的处理(例如，编码)方案。一般地，某个最大比特速率(例如，800bps)被分配给用于话务信道的功率控制的每个远程终端。然后，这个分配的比特速率用于发送表示测量的这些话务信道上接收的传输信号质量的消息/命令。接着，这些消息/命令用来提供话务信道的功率控制。同时对多个话务信道功率控制的方法在2001年1月5日公开的、专利申请号为09/755,659、题为“METHOD AND APPARATUS FOR POWER CONTROL OF MUTIPLE CHANNELS IN AWIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利中有进一步详细的描述，该申请被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
如果为多个话务信号维持多个功率控制环路(例如，cdma2000系统中一个基本信道和一个辅助信道)，则使用“delta”功率控制装置。对于之中delta功率控制，第一话务信道的设定点根据上面描述的多个因数进行调节，第二话务信道的设定点相应于第一话务信道来调节。第二话务信道的设定点(例如，辅助信道)被初始化到相对于第一话务信道的设定点很小的delta值。接收机单元为一个或两个话务信道以上述方式调节设定点，并通知合适的功率delta的发送器单元在话务信道之间应用。周期性或非周期性地实现此通知(例如，当delta从末尾变化时，报告值高于某个门限)。
这里描述的功率控制方法也可以用于非连续传输。如果信道没有传送话务负载但由已知信号在其上发送(例如，导频信道或导频系统，诸如cdma2000和W-CDMA系统中使用的)，则接收机单元可以按某个时间间隔测量接收的信号质量，该时间间隔与话务信道帧的相等。如果前向纠错编码被实施，则“实际”帧可以通过标准化这些连续功率测量的已知码字的多个部分形成。如果信号质量可以接受，则随机噪声采样产生，在其解码前加在已知码字上。然后，上面讨论的合成解码量度用于调节设定点。
例如，如果一部分的Eb/Nt为xdB，则为1的标准化功率用于那部分的信号，随机数生成器用于产生方差为xdB的噪声采样。此噪声采样加在功率为1的信号上。信号的每部分都是这样用信号和反映链路传送给接收机的噪音形成。然后，已知的帧被解交织和解码。接着，解码器的量度如果必要，被用于按这里描述的方式调节设定点。
接收机单元处的解码器对实际帧解码，并提供多种量度诸如去除物、再编码SER、再编码功率控制量度、修改的Yamamoto量度、Turbo解码器的迭代次数和(N个最糟比特中最小或平均的)Turbo解码器的LLR等等。然后，根据量度调节设定点。如果在话务信道无业务期间功率控制信道存在(例如，cdma2000系统中的前向或后向功率控制子信道)，此信道用来估计后面用来进一步精调设定点的功率剩余/不足。
具有参考导频的连续传输的功率控制技术在1999年8月6日公开的、专利申请号为09/370,081、题为“METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE CLOSEDLOOP POWER CONTROL SET POINT IN A WIRELESS PACKET DATA COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利，2001年1月5日发表的、专利申请号为09/755,245、题为“METHODAND APPARATUS FOR DETERMINING THE FORWARD LINK CLOSED LOOP POWER CONTROLSET POINT IN A WIRELESS PACKET DATA COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利和1999年1月28日发表的、专利申请号为09/239,454、题为“METHOD AND APPARATUSFOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A POTENTIALLY TRANSMISSION GATED ORCAPPED COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利中有描述，该申请被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
再次参考图3，对于前向链路功率控制，自解调器324(或者可能自RF接收机单元322)的采样被提供给估计接收传输质量的RX信号质量测量单元。接收的信号质量可以使用多种方法估计，包括1999年5月11日发表的、专利申请号为5,903,554、题为“METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINGK QUALITY IN A SPREADSPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利和1991年10月18日发表的、专利申请号为5,056,109和5,265,119、同题为“METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLINGTRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM”的美国专利中所描述的那些，这三个申请被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
功率控制处理器340接收并比较接收的信号质量和正在处理的话务信道的设定点，在功率控制子信道上通过到基站的后向链路发送正确的响应功率控制命令(例如UP/DOWN命令，或表示为XdB的UP/DOWN命令，或者一些其它类型的命令)。
功率控制处理器340也接收来自CRC检验器332的帧状态和每个编码帧的一个或多个量度诸如自检测机336的再编码SER和再编码功率量度、自Yamamoto检测机330的修改的Yamamoto量度以及自解码器328的较差解码比特的LLR和迭代次数或者它们的组合。对于每个编码帧，功率控制处理器340根据帧状态、量度和/或处理器340可用的附加信息更新设定点(例如，功率剩余/不足，设定点剩余/不足)。
在后向链路上，数据由发送(TX)数据处理器342处理，由调制器(MOD)344进一步处理(例如，掩码和扩频)，由RF TX单元346调节(例如，转化为模拟信号、放大、滤波和正交调制等等)，从而产生后向链路信号。自功率控制处理器340的功率控制信息与TX数据处理器342或者调制器344处理过的数据符合。后向链路信号通过符合器342路由，通过天线312发送到一个或多个基站104。
再次参考图2，后向链路信号通过天线224接收，通过复用器222路由，提供给RF接收机单元228。RF接收机单元228调节(例如，下变频、滤波和放大)接收的信号，并为每个正在接收的远程终端提供调节过的后向链路信号。信道处理器230接收和处理调节过的信号，使某个远程终端恢复发送数据和功率控制信息。功率控制处理器210接收功率控制信息(例如，功率控制命令、去除指示比特和质量指示比特的任何组合)并产生一个或多个信号用于调节至远程终端的一个或多个传输的发送功率。
回到图3，功率控制处理器340实现图4中上述的内环路和外环路的部分。对于内环路，功率控制处理器340接收接收到的信号质量量值并发送一系列功率控制命令，可以在后向链路上通过功率控制子信道发送。对于外环路，功率控制处理器340接收帧状态和量度并且为远程终端相应地调节设定点。在图2中，功率控制处理器210也实现上述的功率控制环路的部分。功率控制处理器210接收功率控制子信道上的功率控制信息，并相应的调节至远程终端的一个或多个传输的发送功率。
功率控制方法可以通过各种途经来实现。例如功率控制可以通过硬件、软件或它们的组合来实现。对于硬件实现，实现功率控制中的单元可以用一个或多个专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLD)、控制器、微控制器、微处理器、其它用于执行这里所述功能而被设计的器件或者它们的任意组合。
对于软件实现，实现功率控制中的单元可以用执行这里所描述的功能的模块(例如步骤、函数等)。软件代码可以储存在存储单元，由处理器(例如功率控制处理器210或340)来执行。
为了说明清楚，对下行链路特别描述了本发明的功率控制的多个方面、实施例和特性。许多功率控制方法也有利于应用在后向链路功率控制中。例如，一个或多个后向链路传输的设定点可以根据帧状态、一个或多个量度、功率剩余/不足，设定点剩余/不足或它们的任意组合来调节，如上面所描述。
上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。