一种上行增强专用物理数据信道增益因子获取方法

摘要

本发明公开了一种上行增强专用物理数据信道增益因子获取方法，包括：通过链路仿真获取不同传输格式下数据流的不同重传次数所对应的功率偏置值和实际传输速率，当用户终端(UE)向服务无线网络控制器(SRNC)发起业务请求时根据业务请求类型，确定出该业务的数据流的组合方式、传输速率及数据流最大重传次数；与链路仿真结果匹配，获取UE可用传输格式和对应的功率偏置值；SRNC配置所述可用传输格式和参考传输格式给UE；UE根据所述可用传输格式确定当前传输格式；UE计算当前传输格式相对参考传输格式的增益因子，并使用当前传输格式对应的功率偏置值修正所述增益因子。本发明获取的增益因子更准确，可达到降低上行发射功率，提高上行系统容量的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及WCDMA系统上行数据传输增强技术HSUPA(High SpeedUplink Packet Data Access，高速上行包数据接入)，尤指其上行的增强专用物理数据信道(Enhanced-Dedicated Physical Data Channel，E-DPDCH)增益因子获取方法。

背景技术

3GPP组织制定WCDMA系统上行数据传输增强技术HSUPA，这种上行高速数据接入技术采用复合重传技术(Hybrid Automatic Repeat Request，HARQ)，基站(NodeB)快速调度技术和上行2ms短帧技术，极大的提高了上行用户数据的吞吐率，空口峰值速率高达5.76Mbps，并且也比较大地提高了系统上行容量。

HSUPA技术在上行增加了2个增强的专用信道，一个是增强的专用控制信道E-DPCCH，另一个是增强的数据信道E-DPDCH。E-DPCCH用于传输相关数据信道E-DPDCH的控制信息，包括重传序列号RSN和传输格式指示信息(E-TFCI)。

E-DPDCH信道用于传输上行数据，每个传输时间间隔(Transmission TimeInterval，TTI)的E-DCH(增强专用传输信道)传输数据块通过一个或者多个E-DPDCHs信道上传数据给NodeB。E-DPDCH的数据帧长度可为10ms或者2ms，有多种传输格式。输入数据为MAC-e PDU(媒体接入控制协议数据单元)，每个HSUPA的TTI时间间隔可以传送1个MAC-e PDU数据块。

E-DPCCH和E-DPDCH信道的内环功控基于上行专用控制信道DPCCH，根据不同传输格式采用不同功率偏置进行修正。功率偏置的修正体现在功控增益因子β_ec，β_de，i。因此，正确设置β_ec，β_ed，i关系到这两个信道解调的QoS和系统性能。

3GPP协议25.214中，定义的E-DPCCH功控增益因子β_ec计算公式为：

$>>>\beta >ec>>=>>\beta >c>>·>>10>>(>>>\Delta >>E>->DPCCH>>>20>>)>>>>>>$

其中β_c为上行专用控制信道DPCCH的功率控制增益因子，Δ_E-DPDCH是物理信道E-DPCCH相对于DPCCH的功率偏置值，由无线网络控制器(RNC)通知用户终端(UE)。E-DPCCH每个2ms子帧的传输格式是固定的，当伴随E-DPDCH信道的TTI分别为2ms或者10ms时，10ms帧长会带来E-DPCCH的5次重传，对应的功率偏置值Δ_E-DPCCH会小于2ms帧长的功率偏置值。

E-DPDCH功控增益因子β_ed对每个传输格式组合(E-TFC)可能取一个不同的值。HSUPA数据传输格式可能是按无线帧或者子帧变化的，因此E-DPDCH功控增益因子β_ed也需要根据对应的传输格式按帧进行计算和功率偏置控制。不同传输格式对应的E-DPDCH功控增益因子β_ed计算基于一个参考的传输格式，无线网络在配置HSUPA的E-TFCI传输格式集时，至少需要确定一个以上的参考传输格式E-TFCI_ref，其中速率最小的传输格式需要被设置为参考传输格式。参考传输格式的功控增益因子β_{ed_ref}计算如下：

$>>>\beta >>ed>\_>ref>>>=>>\beta >c>>·>>10>>(>>>\Delta >>E>->DPDCH>>>20>>)>>>>>$

其中β_c为上行专用控制信道DPCCH的功率控制增益因子，Δ_E-DPCCH是参考传输格式下物理信道E-DPCCH相对于DPCCH的功率偏置值，由RNC通知UE。网络在配置参考传输格式功率偏置Δ_E-DPCCH时，会按照一定的QoS要求来确定，比如根据仿真性能，选取一次传输就符合QoS要求情况下的功率偏置。

UE根据NodeB快速调度允许的传输格式，通过基于参考传输格式的功控增益因子β_{ed_ref}计算对应传输格式j的功率控制增益因子β_ed，j。为了提高不同传输格式增益因子β_ed的准确性，可能无线网络会配置多个参考传输格式。假设有M个，传输格式分别为E-TFCI_ref，1，E-TFCI_ref，2，...，E-TFCI_ref，M，各个传输格式之间的关系为E-TFCI_ref，1＜E-TFCI_ref，2＜...＜E-TFCI_ref，M。假设当前UE选取的传输格式为E-TFCI_j，首先需要选取一个与传输格式E-TFCI_j最接近的参考传输格式。如果E-TFCI_j≥E-TFCI_ref，M则参考传输格式为E-TFCI_ref，M；如果E-TFCI_ref，l≤E-TFCI_j＜E-TFCI_ref，M，则选取其中最接近E-TFCI_j的传输格式，通过传输格式的匹配可以获得参考传输格式E-TFCI_ref，m，存在E-TFCI_ref，m≤E-TFCI_j＜E-TFCI_ref，m+1。假设对应当前传输格式E-TFCI_j的参考传输格式为E-TFCI_ref，m，参考传输格式E-TFCI_ref，m的增益因子为β_{ed_ref，m}，则传输格式E-TFCI_j的增益因子β_ed，j为：

$>>>\beta >>ed>,>j>>>=>>\beta >>ed>\_>ref>,>m>>>>>>L>>e>\_>ref>,>m>>>>L>>e>,>j>>>\; >>>>K>>e>,>j>>>>K>>e>\_>ref>,>m>>>\; >>>$

其中L_{e_ref，m}表示参考传输格式E-TFCI_ref，m使用的E-DPDCHs信道个数，K_{e_ref，m}表示参考传输格式E-TFCI_ref，m的数据bits数；L_e，j表示当前TTI传输格式E-TFCI_j使用的E-DPDCHs信道个数，K_e，j表示当前TTI传输格式E-TFCI_j的数据bits数。

K_{e_ref，m}的计算为K_ref，m＝N_{e_ref，m}×RM_ref，m，其中N_{e_ref，m}为参考传输格式E-TFCI_ref，m定义的一个MAC-e PDU数据块经turbo编码后的bits数，RM_{e_ref，m}为参考传输格式E-TFCI_ref，m定义的速率匹配参数。K_e，j的计算为K_e，j＝N_e，j×RM_j，其中N_e，j为当前TTI传输格式E-TFCI_j定义的一个MAC-e PDU数据块经turbo编码后的bits数，RM_e，j为当前TTI传输格式E-TFCI_j定义的速率匹配参数。假如传输格式中使用了扩频因子为2的E-DPDCH，则把扩频因子等于2的信道数等效为相当2个扩频因子等于4的信道个数，并按照上述方法计算增益因子β_ed，j，对于计算获得的β_ed，j折算为扩频因子等于2的E-DPDCH信道增益因子时需要修正为×β_ed，j。

现有技术的缺点如下：

这种方法没有考虑到HSUPA生成每个TTI数据块MAC-e PDU的特点，在HSUPA中，允许有多个MAC-d flow数据流复用到同一个MAC-e PDU中，每个MAC-d flow数据流的QoS可以分别设置，比如传输质量，最大重传次数等。这些有差异化要求的MAC-d flow数据流在计算物理信道E-DPDCHs的增益因子β_ed，j时，也会有不同的功率需求。协议目前的做法是：通过对不同MAC-dflow数据流配置固定功率偏置值，并且没用功率偏置值修正一定传输格式下UE上行E-DPDCH增益因子。然而，单纯从各个MAC-d flow数据流是无法确定在不同重传次数下的功率偏置值的，因为一定的功率偏置值应该对应一定TTI的传输格式，一定的重传次数。同样的传输格式，不同的重传次数要求，必然功率偏置值不同；相同的重传次数，不同的传输格式，其功率偏置值也不同，而协议目前没有考虑传输格式，1个MAC-d flow仅设置1个功率偏置值，在不同传输格式/重传次数下就显得不尽合理了。比如，假定参考传输格式的增益因子对应一次传输就能满足一定误块率(BLER)的性能要求，则按照上述方法计算的当前传输格式E-TFCI_j的增益因子β_ed，j也能够一次传输就能满足性能要求。如果当前传输格式对应的MAC-d PDU数据块中，传输的MAC-d flow数据流允许最大重传4次，则很明显每次传输的增益因子β’_ed，j应该远小于一次传输就要求正确的增益因子β_ed，j理论上每次传输1/4的功率，经过4次传输后，接收功率可以达到一次传输功率的相似效果。

而上述计算HSUPA上行功率增益控制因子时没有引入差异化的MAC-dflow功率偏置要求，即在相同传输格式下，重传次数多的MAC-e PDU数据块和重传次数小的MAC-e PDU数据块，计算的E-DPDCH信道增益因子都相同，使得允许重传次数大的MAC-e PDU数据块抬高了上行发射功率，减少了允许重传的次数，没有充分利用复合自适应重传HARQ带来的性能增益，使得系统上行容量会减小。

发明内容

本发明提供一种上行增强专用物理数据信道(E-DPDCH)增益因子获取方法，用以解决现有技术中存在的由于增益因子修正的功率偏置值没有考虑数据流复用后的传输格式以及允许的最大重传次数，使得计算出的增益因子不准确，从而抬高了上升发射功率，使系统容量减小的问题。

本发明方法包括：通过链路仿真获取不同传输格式下数据流的不同重传次数所对应的功率偏置值和实际传输速率，当用户终端(UE)向服务无线网络控制器(SRNC)发起业务请求时，执行下列步骤：

A、SRNC根据UE的业务请求类型，确定出各业务的数据流在一个传输周期内时分复用传输的组合方式、组合后的传输速率及数据流最大重传次数；并根据所述传输速率和数据流最大重传次数与链路仿真结果匹配，获取UE可用传输格式和对应的功率偏置值；

B、SRNC配置所述可用传输格式和参考传输格式给UE；

C、UE根据所述可用传输格式确定当前传输格式；

D、UE计算当前传输格式相对参考传输格式的相对增益因子，并使用当前传输格式对应的功率偏置值对该相对增益因子进行修正，得到上行增强专用物理数据信道的增益因子。

所述通过链路仿真获取不同传输格式下数据流的不同重传次数所对应的功率偏置值，包括：

根据仿真信道统计出数据流在没有重传和重传次数为N(N为正整数)时不同信噪比下的误块率，得到数据流在没有重传和不同重传次数下的信噪比-误块率对应关系；

根据选定的误块率，由所述对应关系计算出重传次数N相对没有重传情况下的信噪比差值，即为数据流在该重传次数下的功率偏置值。

所述对应关系由数据流在没有重传和不同重传次数下的一组信噪比-误块率关系曲线描述。

所述通过链路仿真获取不同传输格式下数据流的不同重传次数所对应的实际传输速率，包括：

根据传输格式确定的数据速率发送数据块；

根据数据流的不同重传次数在选定误块率下的信噪比，确定不同重传次数下所对应的发射功率；

通过仿真信道统计出一段时间内正确接收的数据块个数，得到所述实际传输速率。

步骤A中所述数据流组合方式为：将允许最大重传次数相同的数据流组合在一起。

步骤A中所述数据流最大重传次数为该传输周期的数据流组合方式中，各数据流允许最大重传次数的最小值。

步骤B中所述SRNC配置给UE的参考传输格式为所述可用传输格式中的一个或多个，且至少包括所述可用传输格式中速率最小的传输格式。

所述步骤D中选择一个与当前传输格式最接近的参考传输格式计算相对增益因子。

所述步骤C中还包括：UE根据基站下发的一个允许传输格式，在所述可用传输格式中选择一个相同或相近的传输格式作为当前传输格式。

步骤D中所述使用当前传输格式对应的功率偏置值修正所述相对增益因子的具体计算公式为：

$>>>\beta >>ed>,>j>>>=>>\beta >>ed>\_>ref>,>m>>>\times >>>>L>>e>\_>ref>,>m>>>>L>>e>,>j>>>\; >>>>K>>e>,>j>>>>K>>e>\_>ref>,>m>>>\; >\times >>10>>>\Delta >>TFC>,>HARQ>>>20>>>>>$

式中：β_ed，j为修正后的增益因子；β_{ed_ref，m}为参考传输格式的增益因子；L_{e_ref，m}表示参考传输格式使用的增强专用物理数据信道个数；L_e，j表示当前传输格式使用的增强专用物理数据信道个数；K_e，j表示当前传输格式的数据比特数；K_{e_ref，m}表示参考传输格式的数据比特数；Δ_TFC，HARQ为当前传输格式对应的功率偏置值。

本发明有益效果如下：

本发明基于各个MAC-d flows数据流在复用组合传输的情况下，综合考虑各个MAC-d flow数据流之间的服务质量QoS差异带来最大重传次数的影响，对上行E-DPDCH信道发射功率增益因子进行修正，对于允许多次重传MAC-dflow数据流对应的传输格式，可以降低UE的发射功率，减少对上行噪声的抬高，充分利用复合自适应重传HARQ带来的性能增益，提高上行系统容量。

附图说明

图1为HSUPA用户链路仿真原理图；

图2为本发明链路仿真获得的信噪比-误块率关系曲线坐标图；

图3为发明链路仿真获得的信噪比-实际数据速率关系曲线坐标图；

图4为本发明方法流程图。

具体实施方式

参见图1，为本发明方法流程图，包括如下步骤：

步骤S11、通过链路仿真获取不同传输格式下数据流的不同重传次数所对应的功率偏置值和实际传输速率。具体包括：

建立HSUPA的仿真链路模型，模拟HSUPA用户上行信号发射，信号经过空间传播信道到达NodeB接收天线，如图2所示，天线口信号S_Tx经过空间传播信道h(τ，t)到达NodeB天线口的接收信号为S_RX，经历空间传播的路径损耗，大尺度衰落(阴影衰落)，小尺度衰落(快衰落)。链路仿真只考虑快衰落，快衰落的传播特性模型在3GPP协议25.943进行了描述，包含N条多径的快衰落传播特性信道为 $>h>$ >>>(>\tau >)>>=>>\Sigma >i>N>>>a>i>>\delta >>(>>\tau >i>>)>>,>>>其中a$$_i＝a_i(τ)×exp[jφ_i(τ)]，决定多径的幅度和相位变化特性，δ(τ_i)决定多径时延特性。对于不是直达径的传播特性a_i，幅度服从瑞利分布，即： $>>>a>i>>>(>\tau >)>>=>>>>a>i>>>(>\tau >)>>>>\sigma >2>>>exp>[>->>>>a>i>>>>(>\tau >)>>2>>>>2>>\sigma >2>>>>]>,>>>相位\phi$_i(τ)在0～2π区间内服从均匀分布 $>>f>>(>>\phi >i>>>(>\tau >)>>)>>=>>1>>2>\pi >>>,>>>瑞利衰落的平均衰落周期和多普勒频移成反比，S(f)\propto 1/(1-(f/f$_D)²)^0.5，其中f_D＝v/λ为最大多普勒频移，v为移动速度，λ为载波波长。对于直达径，幅度上不存在衰落，但是会由于多普勒频移产生相位翻转，信道特性可以用 $>>exp>[>j>>\phi >i>>>(>\tau >)>>]>=>exp>[>j>\times >>>2>\pi >>>>f>D>>\times >cos>\alpha >>>\times >\tau >]>>>来描述，\alpha 为UE运动方向和直视径方向之间的夹角。$

接收信号S_RX通过多径搜索，解扩解扰，频偏修正，信道估计，Rake接收，译码等处理，实现在NodeB的解调，解调正确，则反馈UE已正确接收指示ACK，否则反馈没有正确接收指示NACK，相关解调方法为现有技术，在此不作详细描述。

通过上述仿真链路，统计在不同信噪比(EbN0，指正确传输的数据源信息bit功率相对噪声的信噪比)和允许最大重传次数下的误块率(BLER)，相同重传次数下，EbN0越大，BLER误块率会越小。获取传输格式TFC_i在没有重传和不同重传次数下BLER和EbN0的对应关系(若干个离散的对应值)，由所述若干个离散值得到数据流在没有重传和不同重传次数下的信噪比-误块率关系曲线，如图3所示。

参见图3，以误块率BLER＝1％为衡量标准(该要求可以适当提高或者降低，会影响实际传输速率)，可以确定在相同传输格式TFC_i下，重传1次，2次和3次相对没有重传的功率偏置值Δ1，Δ2和Δ3。另外根据E-DPDCH没有重传的EbN0₀相对上行专用控制信道DPCCH在BER＝5％的误比特率下的EbN0功率偏置值，获取E-DPDCH在传输格式TFC_i下相对DPCCH的功率偏置值Δ_E-DPDCH。上行专用控制信道DPCCH在BER＝5％误比特率下的EbN0值可以通过类似的链路仿真获取。

然后根据传输格式TFC_i在不同重传次数下的EbN0_i，根据相同的仿真链路，确定出上行数据的发送功率并按照传输格式TFC_i确定的数据速率发送数据块，统计NodeB在一段时间内正确接收的数据块个数，除以该段时间的时长，得到传输格式TFC_i在不同重传次数下的实际传输速率，从而获取不同重传次数EbN0和实际传输速率的关系曲线，如图4所示。

根据图4，可以确定在相同传输格式TFC_i下，没有重传和重传1次，2次，3次的实际传输速率R₀，R₁，R₂，R₃。

综上所述，如果有K个传输格式，则可以分别获取各个传输格式在不同重传次数下的功率偏置值和实际传输速率，如下表一所示：

                        最大重传次数 传输格式  0 1 2 3 TFC₁  0，R_1，0 Δ_1，1，R_1，1 Δ_1，2，R_1，2 Δ_1，3，R_1，3 TFC₂  0，R_2，0 Δ_2，1，R_2，1 Δ_2，2，R_2，2 Δ_2，3，R_2，3 ... TFC_K  0，R_K，0 Δ_K，1，R_K，1 Δ_K，2，R_K，2 Δ_K，3，R_K，3

表中的Δ_i，j表示传输格式为TFC_i，重传次数为j时，相对同样传输格式重传次数为0时的功率偏置值，R_i，j表示传输格式为TFC_i，重传次数为j时的实际传输速率。

步骤S12、SRNC根据UE的业务请求类型，确定出各业务的数据流在一个传输周期内时分复用传输的组合方式、传输速率及数据流最大重传次数。具体包括：

UE发起业务请求时，通过上行信令将业务请求信息告知核心网，核心网再通知SRNC。SRNC根据UE业务请求信息中指示的业务类型(如语音业务，上传数据业务，游戏业务，视频业务等)，确定MAC-d flow数据流的个数，并根据每个MAC-d flow数据流的时延要求确定允许的最大重传次数，范围一般取值为0，1，2，3。MAC-d flow数据流的时延由自己包含的业务特性决定的，比如上传图片数据，时延很大也没问题，可以选择允许最大重传次数3，而实时的语音业务，一般选择不能重传。

SRNC根据MAC-d flow数据流承载业务和重传次数，确定每个MAC-dflow数据流和其他MAC-d flow数据流组合传输的方式以及需要的传输速率。对于时延可以比较大的业务，比如数据上传，可以有多种传输速率，信道条件好可以选择多传，信道条件不好可以选择少传；对于时延要求小的业务，传输速率相对要求比较稳定。以时延要求小的MAC-d flow数据流为基础，确定各个MAC-d flow数据流在一个传输周期内可以时分复用传输的组合方式，并根据每个MAC-d flow数据流要求传输的速率，通过累加求和获取组合后需要的传输速率。由于有些MAC-d flow数据流允许有多种传输速率，因此每个MAC-dflow数据流和其他MAC-d flows数据流组合后的传输速率也允许有多种，从而可以应对在信道条件好时多传数据，信道条件差时少传数据的原则。MAC-dflows数据流组合复用的原则是尽量把允许最大重传次数相同的MAC-d flow数据流组合在一起，并且每个MAC-d flow数据流和其他MAC-d flow数据流都分别有各自传输组合的复用方式。

步骤S13、根据所述传输速率和数据流最大重传次数与链路仿真结果匹配，获取UE可用传输格式和对应的功率偏置值。具体包括：

确定出每个MAC-d flow数据流和其他MAC-d flows数据流传输组合方式和要求的传输速率后，查询上表一，每个MAC-d flow数据流和其他MAC-dflows数据流传输组合后要求的传输速率就是表一中的实际传输速率，为了确保各个MAC-d flow数据流的传输质量，选择MAC-d flows数据流组合方式中允许最大重传次数最小的值作为查询表的最大重传次数，根据实际传输速率和该最大重传次数，由表一可以确定出UE可以选用的传输格式和相应的功率偏置集合{TFC_i，Δ_i，j}。查询传输格式的原则是在最大允许的重传次数下，选择MAC-d flow数据流和其他MAC-d flows数据流传输组合后的要求的传输速率最接近表中实际传输速率的传输格式。比如：若某个MAC-d flow数据流和其他MAC-d flows数据流传输组合方式允许的最大传输次数为2，要求的传输速率接近于R_2，2，则UE可用传输格式选择TFC₂，功率偏置值为Δ_2，2。

步骤S14、SRNC配置所述可用传输格式和参考传输格式给UE。具体包括：

SRNC把MAC-d flows数据流的组合方式和可用传输格式以及功率偏置值，通过无线资源管理控制信令配置给UE，并向UE配置没有重传的参考传输格式和其功率偏置Δ_E-DPDCH。参考传输格式选用可用传输格式中的一个或多个，且至少包括所述可用传输格式中速率最小的传输格式，功率偏置Δ_E-DPDCH是相对上行专用控制信道DPCCH的功率偏置值。

步骤S15、UE根据配置的可用传输格式确定出当前传输格式。具体包括：

UE接收基站下发的一个允许传输格式，该允许传输格式是基站根据UE当前传输信道的好坏以及上行负载余量决定并通过下行信道告知UE的，UE根据该允许传输格式在SRNC配置的可用传输格式集中选择出一个相同或相近的传输格式作为当前传输格式TFC_i，以及对应的功率偏置值Δ_TFC，HARQ＝Δ_i，j。

步骤S16、UE计算当前传输格式相对参考传输格式的相对增益因子。具体计算方法与现有技术相同，主要包括：

UE根据参考传输格式和其功率偏置Δ_E-DPDCH，计算参考传输格式的E-DPDCHs信道相对上行专用控制信道的增益因子为：

$>>>\beta >>ed>\_>ref>>>=>>\beta >c>>·>>10>>(>>>\Delta >>E>\_>DPDCH>>>20>>)>>>>>$

UE计算当前传输格式的E-DPDCHs信道相对参考传输格式的相对增益因子为：

$>>>\beta >>ed>,>j>>>=>>\beta >>ed>\_>ref>,>m>>>>>>L>>e>\_>ref>,>m>>>>L>>e>,>j>>>\; >>>>K>>e>,>j>>>>K>>e>\_>ref>,>m>>>\; >>>$

步骤S17、UE使用当前传输格式对应的功率偏置值Δ_TFC，HARQ修正上述相对增益因子，得到修正后的E-DPDCHs信道增益因子。修正后的增益因子计算式为：

$>>>\beta >>ed>,>j>>>=>>\beta >>ed>\_>ref>,>m>>>\times >>>>L>>e>\_>ref>,>m>>>>L>>e>,>j>>>\; >>>>K>>e>,>j>>>>K>>e>\_>ref>,>m>>>\; >\times >>10>>>\Delta >>TFC>,>HARQ>>>20>>>>>$

式中相关参数所表示的含义与现有技术相同，不再重复。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。