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CN1500318A - Cdma通信系统中用于控制多信道发送功率的方法和装置 - Google Patents

Cdma通信系统中用于控制多信道发送功率的方法和装置 Download PDF

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CN1500318A
CN1500318A CNA028078330A CN02807833A CN1500318A CN 1500318 A CN1500318 A CN 1500318A CN A028078330 A CNA028078330 A CN A028078330A CN 02807833 A CN02807833 A CN 02807833A CN 1500318 A CN1500318 A CN 1500318A
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S��ά�װ���
S·维伦埃格
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Qualcomm Inc
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Abstract

支持CDMA系统(例如W－CDMA系统)中多信道的独立功率控制的技术，该系统定义了上行链路上的单个功率控制反馈流，也适用于下行链路功率控制。一方面，单个反馈流在要求独立功率控制的多条信道中是“时分”的。各种时分机制可以用来基于单个反馈流实现多个(实际上并行的)反馈子流，可以为子流获得不同的反馈速率组合。每个反馈子流可以分配给以及用于各自信道的功率控制。另一方面，根据新给定的时隙格式中的多个字段来实现多个反馈子流。

Description

CDMA通信系统中用于控制多信道发送功率的方法和装置
                            发明背景
1.发明领域
本发明涉及无线数据通信。更明确地说，本发明涉及CDMA通信系统(例如W-CDMA系统)中用于控制多信道发送功率的一种新颖并改进了的方法和装置。
2.相关领域描述
在无线通信系统中，具有用户终端的用户(例如蜂窝电话)通过在上行链路和下行链路上途经一个或多个基站传输与另一个用户通信。下行链路(即前向链路)是指从基站到用户终端的传输，上行线路(即反向链路)是指从用户终端到基站的传输。通常分配给下行链路和上行链路不同的频率。
在码分多址(CDMA)系统中，因为数据在同一频带上同时发送给若干个用户，基站的总发送功率通常表示总的下行链路的容量。将总发送功率中的一部分分配给每个活动用户，这样给所有用户的发送功率之和小于或等于可用的总发送功率。
为了使下行链路的容量最大化，每个用户终端的发送功率由功率控制回路来控制，从而在用户终端接收到的信号的传输质量维持在目标SNR上，信号质量按信噪比(SNR)来测量。这个目标SNR常常称为功率控制设定点(或简单地称作设定点)。通常使用另一个功率控制环路来调整此设定点，从而维持按帧差错率(FER)测量的期望的性能水平。下行功率控制装置在维持期望的链路性能的同时试图降低功率消耗和功率干扰。这样使得系统容量增加，用户服务的延时降低。
许多新一代CDMA系统支持多信道同时传输，从而提供高速率数据服务和/或多元服务(例如，语音和分组数据)。这些信道被用来以不同数据速率发送数据，并且还使用不同的处理方案。反馈流(或功率控制子信道)被分配给每个用户终端以控制这些信道的功率。反馈流通常用于发送表示接收到的在一信道上传输的信号质量的信息。然后，这些信息被基站用来为所有信道提供功率控制。
如果多信道的发送功率不受规定关系的牵制，则功率控制变得更富挑战性。如果信道不是从同一组基站(即，不同的“切换”位置)发送，这样的情况可以发生。例如，第一信道从一组使用软切换的基站发送，而第二信道仅从这组基站中的一个基站发送。对于第一条信道，用户终端从所有发送基站收集并组合发送功率来恢复传输，然后根据组合的功率对此信道功率控制。对于第二条信道应该根据从单个发送基站接收到的发送功率进行功率控制。
从发送第二条信道的基站来看，这两条信道的发送功率不相关。通常，独立基站对软切换的信道的影响百分比是未知的。因此，此基站对第一条信道的影响量也是未知的。如果一个单独的反馈流被分配用来为第一条信道发送功率控制信息，则通常不可能根据此反馈流实现第二条信道的有效功率控制。如果这两条信道的发送功率是不相关的，则基站不能根据第一条信道的反馈信息为第二条信道精确调整发送功率。
正如所看到的，非常需要用来有效控制多信道发送功率的技术，其中多信道可从不同组的基站发送。
                            发明摘要
这里提供的多种功率控制技术支持多信道的独立功率控制从而在降低干扰和最大化系统容量的同时获得期望的性能水平。这些技术有利于应用于在上行链路上定义了单个功率控制反馈流的CDMA系统(例如，W-CDMA系统)，用于对下行链路功率控制。这里所描述的技术可用来根据单个反馈流实现多(实际上并行)功率控制反馈子流。然后，这些反馈子流用来独立地控制分配给子流的信道发送功率。
在一方面，单个反馈流(例如，按W-CDMA标准所定义)在要求独立功率控制的多信道中“分时”。各种分时方案可用于根据单个反馈流实现多反馈子流，并且对于子数据流可获得反馈速率的的不同组合。每个反馈子流可能被分配给相应的信道或者用于相应信道的功率控制。
另一方面，根据新规定的时隙格式中的多个字段实现多个反馈子流。各种方案可用来形成反馈子流，每个反馈子流用来进行相应信道的功率控制。
本发明还提供了方法、功率控制单元和其它实现本发明的多个方面和特点的单元，下面进一步详细说明。
                            附图的简要描述
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是支持多用户的无线通信系统的图；
图2A和图2B分别是在基站和用户终端为按照W-CDMA标准的下行链路数据传输的处理信号的图；
图3是能够实现本发明的多个方面和实施例的下行链路功率控制机制的图；
图4是如W-CDMA标准规定的用于上行链路物理专用信道的帧格式和时隙格式的图；
图5A到5D示出了根据单个功率控制反馈流为四个不同的反馈率组合形成两个反馈子流的过程；
图6是说明按照本发明的实施例控制多信道功率的定时图表；以及
图7和图8分别是能够实现本发明的多个方面和实施例的基站和用户终端的实施例框图。
                   优选实施例的详细描述
图1是支持多用户的无线通信系统100的图。系统100为多个小区提供通信，每个小区由相应的基站104来服务。多个用户终端106分散在整个系统中。每个用户终端106可以根据用户终端是否活动和是否处在软切换在任何特定时刻在下行链路和上行链路上与一个或多个基站104通信。如图1所示，基站104a与用户终端106a、106b、106c和106d通信，基站104b与用户终端106d、106e和106f通信。用户终端106d处在软切换，与基站104a和104b同时通信。
在系统100中，系统控制器102先耦合到基站104上，可以再耦合到公共交换电话网络(PSTN)和/或一个或多个分组数据网(PDN)上。系统控制器102调整和控制耦合在其上的基站。系统控制器102还控制用户终端106彼此之间和用户终端106和耦合在PSTN(例如常规电话)上的用户之间途经基站104的电话呼叫的路由。系统控制器102常常是指基站控制器(BSC)或无线网络控制器(RNC)。
系统100的设计支持一个或多个CDMA标准诸如(1)“TIA/EIA-98-DRecommended Minimum Standard for Dual-Mode Wideband Spread SpectrumCellular System”(IS95标准)，(2)“TIA/EIA-98-D Recommended MinimumStandard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular MobileStation”(IS-98标准)，(3)名为“3rd Generation Partnership Project”(3GPP2)的协会提出的标准，此标准体现在在一系列包括文件3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213和3G TS 25.214(W-CDMA标准)的文件中，(4)由名为“第三代合伙人计划”(3GPP)的联盟所提供的标准，它包含在一组文档中，包括文档号C.S0002-A、C.S0005-A、C.S0010-A、C.S0011-A、C.S0024和C.S0026(cdma2000标准)，以及(5)一些其它标准。这些标准通过引用结合于此。
图2A是按照W-CDMA标准在基站104用于下行链路数据传输的信号处理图。W-CDMA系统的上层信令层支持多个“传输”信道的进发传送，每个传输信道能为特定的通信(例如话音、视频、数据以及其它)传送数据。在也被称作传输块的数据块中，为每个传输信道将数据提供给相应的传输信道处理段210。
在传输信道处理段210中，每个传输块用来在框212中计算循环冗余校验(CRC)比特。CRC比特附加在传输块上，用于在用户终端进行差错检测。然后在框214中，多个经CRC编码的块被串接在一起。如果串接以后的比特总数大于码块的最大值，则，这些比特被分割为几个(等大的)码块。在框216中，每个码块使用一种特殊的编码方案(例卷积码Turbo码)或者不编码来产生经编码的比特。
然后在框218中根据高层信令层分配的速率匹配属性对已编码比特进行速率匹配。在上行链路上，比特被重复或截短(即删除)从而使要被传输的比特数与可用比特位置数相匹配。在下行链路中，未使用的比特位置在框220中用不连续传输(DTX)比特来填充。DTX比特表示什么时候传输应该关闭以及实际不发送。
然后在框222中，按照特殊的交织方案对比特进行交织从而提供时间分集。按照W-CDMA标准，从一组可能的时间间隔(即10msec、20msec、40msec或80msec)中选出实现交织的时间间隔。当选择的交织间隔比10msec长时，间隔内的比特在框224中被分段并且映射到连续传输信道无线帧上。每个传输信道无线帧对应一个(10msec)无线帧期间的传输。
接着在框232中，将来自所有活动传输信道处理部分210的无线帧串行多路复用成经编码的复合传输信道(CCTrCH)。在框234中将DTX比特插入多路复用无线帧中，从而要发送的比特数与用作数据传输的“物理”信道上可用的比特位置数相匹配。如果使用多于一个物理信道，则在框236中将比特在物理信道中分隔。然后在框238中，每个无线帧期间的每个物理信道的比特被交织来提供附加的时间分集。在框240中，交织过的物理信道无线帧被映射到它们各自的物理信道上。每个物理信道可以用于为特殊数据类型发送特殊传输，如下面所述。随后的用来产生适合传输到用户终端的调制信号的信号处理在本领域内众所周知，在这里不作描述。
图2B是按照W-CDMA标准在基站106为下行链路数据传输处理信号的图。图2B中所示的信号处理用是与图2A中所示的信号处理互补的。最初，调制过的信号被接收、调节、数字化以及处理以提供用于数字传输的每个物理信道的符号。每个符号具有一个特殊分辩率(例如4比特)而且对应一个传输比特。对于每个物理信道每个无线帧期间的符号在框252中被解交织，然后在框254中来自所有物理信道的经解交织的符号被串接起来。在框256中，检测并删除对于下行链路传输而言不传输的比特。然后，符号在框258中被多路分解成各种传输信道。接着将每个传输信道的无线帧提供给各自的传输信道处理部分260。
在传输信道处理部分260中，传输信道无线帧在框262中被串接进“话务”。每个话务包括一个或多个传输信道无线帧而且对应于选中的在发送单元所用的交织间隔。每个话务中的符号在框264中被解交织，不传输符号在框266中被去除。然后在框268中进行反向速率匹配以积累重复的符号并位为截短的符号插入“删除”标记。接着话务中的每个编码块在框270中被解码，解码后的块在框272中被串接并分割成它们各自的传输块。在框274中，使用CRC比特对每个传输块检验错误。
W-CDMA标准定义了能支持多用户为话音和分组数据的有效传输而设计的信道结构。按照W-CDMA标准，传输的数据在高层信令层中被处理为一个或多个传输信道。传输信道支持不同类型的业务(例如话音、视频、数据以及其它)同时传输。然后传输信道被映射到分配给用户终端进行通信(例如电话)的物理信道上。
对于每一个W-CDMA系统的通信，下行链路专用的物理信道(下行链路DPCH)通常分配给通信期间的用户终端。DPCH用来传送以快数据速率变化(例如每10msec)、快功率控制和对特定用户终端的固定寻址的可能性为特征的下行链路传输信道。
如果需要增加传输容量，则物理下行链路共享信道(PDSCH)也分配给用户终端。例如，PDSCH可以分配给高速率分组数据传输。PDSCH用来基于多路复用码传送用户终端共享的下行链路传输信道。PDSCH与下行链路DPCH相关。然而，PDSCH和DPCH不需要有相同的扩展因子(即正交码，决定数据速率)，PDSCH的扩展因子也可在帧与帧之间改变。
下行链路DPCH用来通过控制数据(例如，导频、功率信息以及其它)以时分多路复用方式来发送用户专用数据。下行链路DPCH被看作下行链路专用物理数据信道(DPDCH)的多路复用和下行专用物理控制信道(DPCCH)。
在下行链路上，每个基站的容量受它的总传输功率限制。为了提供期望的性能水平和增加系统容量，每个从基站的传输的发送能量要被控制得尽可能低从而在维持期望的性能水平的同时降低功耗。如果在用户终端接收到的信号质量很差，则对传输正确解码的概率就会降低并且性能会被损害(例如，较高的FER)。相反地，如果接收到的信号质量太高，发送功率标准也可能太高，过量的发送功率可能必不要地用于传输，这样降低了系统容量以及还导致来自另一个基站的额外的传输干扰。
图3是能实现本发明的多个方面和实施例的下行链路功率控制机制300的图。功率控制机制300包括与外环路功率控制320联合作用的内环路功率控制310。
内环路310是(相对的)快速环路，它试图维持在用户终端接收到的信号质量使其尽可能接近目标信号对噪声加干扰比。如图3所示，内环路310作用在用户终端和基站之间，通常为每条信道维持一个内环路以进行独立的功率控制。
对一个特殊信道的内环路功率调制通常通过(1)在用户终端测量信道上的传输信号质量(块312)，(2)将接收到的信号质量与信道设定点处理(块314)，以及(3)将功率控制信息发送回发送基站。信号质量测量可以在功率受控的信道、与功率受控信道相联系的参考信道或其它用来建立与功率受控信道联系的信道上进行。功率控制信息可被发送基站用来调整它的发送功率，可以用诸如“UP”命令请求增加发送功率或“DOWN”命令请求降低发送功率的形式工作。每次接收到功率控制信息，基站相应地为信道调整发送功率(框316)。对于W-CDMA系统，功率控制信息发送频率可达每秒1500次，这样为内环路310提供了相对快速响应时间。
由于通信链路(云状框318)中的路径损失通常随时间变化，特别是对于移动用户终端，用户终端接收到的信号质量不断波动。因此，在通信链路中存在变化的情况下，内环路310试图将接收到的信号质量维持在设定点或其附近。
外环路320是(相对的)慢速环路，它不断地调整设定点从而为到用户终端的传输获得一个特定的性能标准。期望的性能水平通常是目标帧差错率(FER)，对于某些传输为1％。一些其它目标值和/或性能准则也可以用来调整设定点。
对特殊信道的外环路设定点调整通常通过(1)接收和处理信道上的传输从而恢复发送帧，(2)将每个接收到的帧确定为正确解码帧(好的)或错误帧(删除的)，(3)根据帧状态(可能同其它信息一起)调整设定点(块324)。如果帧被正确解码，则在用户终端接收到的信号质量可能高于必须达到的质量。那么设定点可以稍微降低，使得内环路310降低传输的发送功率。另一方面，如果帧被错误解码，则在用户终端接收到的信号质量可能低于必须达到的质量。那么设定点可以稍微提高，使得内环路310增加传输的发送功率。
通过控制调整信道设定点的方式，可获得不同功率控制特性和性能水平。例如，通过对坏帧改变设定点的向上调整量、对好帧的向下调整量、设定点中相继增加之间所要求的时间间隔以及其它来调整目标FER。目标FER(即长期FER)可以被设定为ΔD/(ΔD+ΔU)，其中ΔU是用于删除帧的设定点增量，ΔD是用于好帧的设定点降低量。ΔU和ΔD绝对值决定了通信链路中系统对突然变化的响应性。
对于W-CDMA系统，用户终端在DPCCH/DPDCH(即下行链路DPCH)上估计传输的SNR。然后如果估计的SNR分别小于或大于目标SNR，则用户终端比较估计的SNR和目标SNR并且产生发送功率控制(TPC)命令来提高或降低发送功率。基站调整DPCCH/DPDCH的发送功率来响应接收到的TCP命令。
在W-CDMA系统中，不同下行链路信道的发送功率与同一用户终端的功率之比未指定，并可随时间变化。在通常的操作情况下，PDSCH和下行链路DPCH从一个基站发送。这样，根据为下行链路DPCH产生的TPC命令(即根据为下行链路DPCH维持的内功率控制环路)控制PDSCH的发送功率。基站有关于对PDSCH和下行链路DPCH的执行处理的知识，能为每个这种信道确定目标SNR。基站也能为这些信道度按比例改变发送功率从而获得目标SNR。
当两条信道都是从同一组基站(例如，从一个基站)发送时，PDSCH和下行链路DPCH的功率控制良好工作。然而，这种机制通常不适合用于软切换情况。W-CDMA标准允许软在切换中的下行链路DPCH的操作，但是目前不允许在软切换中的PDSCH的操作。因此，PDSCH和它的相关下行链路DPCH以不同的切换模式进行操作。
如果下行链路DPCH处于软切换，则用户终端收集和组合一组基站的发送功率从而恢复DPCH上的传输。然后根据从所有正在发送的基站接收到的DPCH的总功率进行DPCH的功率控制。独立基站对的具体影响百分比对系统控制器是未知的。因此，如果这组基站中之一也发送PDSCH，则要用于PDSCH的发送功率量与用于PDCH的发送功率不相关，或者不由PDCH的发送功率决定。如果根据为DPCH接收的TPC命令控制，则PDSCH的发送功率可能被不正确地控制，根据这些TPC命令调整PDSCH发送功率可能导致PDSCH传输功率的随机分配(相对于实际需要的分配而言)。这种随机分配确定了链路质量和系统容量，因此非常不期望。
如果PDSCH发送功率与DPCH发送功率不相关，则可用几个简单方案来控制它。在一种方案中，PDSCH发送功率增大到足够电平以保证正确接收。然而，这要求PDSCH在高方案上发送来防止不良状况信道损失和运行情况。在另一个简单方案中，对PDSCH使用固定功率分配。然而，性能可能受到随信道状态的变化的恶化。在再一个简单方案中，用消息通信来控制PDSCH发送功率(例如使用上行链路上发送的帧删除信息)。然而，功率控制机制速度缓慢而且不能充分适应变化的链路状态，这将导致性能恶化。因此，这些简单方案对于多信道功率控制不是非常有效。
如上面所提，PDSCH通常用于高速率分组数据传输，用来提供期望的服务质量的平均发送的部分额代表基站的总发送功率中不可忽略的部分。例如，对高速率信道平均功率部分额的要求为13dB(基站总发送功率的5％)或更多。
对于PDSCH和下行链路DPCH，快速功率控制环路(即内环路)可以用来按照与链路状态反比地调整每条信道发送功率(即如果链路变差，则增加发送功率)。这保证了在基站接收到的信号质量维持在目标SNR或其附近。快速功率控制环路允许快速调整发送功率从而跟踪快速变化的链路状态。
较慢的功率控制速率对某些高速率信道是足够的。单条信道瑞利衰落的动态范围在10到20dB的数量级之内。如果平均功率的分数要求为13dB或更多，则因为基站或者用光功率或者需要撤销其它用户来提供所要求的发送功率，所以通常不能够补偿这些大范围的衰落。因此，对于诸如PDSCH的高速率信道，没必要高速率地发送功率控制信道，因为多数实例中基站没有用来执行这些命令的功率资源。
这里提供的多种功率控制技术支持多信道的独立功率控制从而在降低干扰和最大化系统容量的同时获得期望的性能水平。这些技术有利于应用在上行链路上定义了功率控制反馈流的CDMA系统(例如，W-CDMA系统)，用于下行链路功率控制。这里所描述的技术用来根据单个功率控制反馈流实现多(实际上并行)功率控制反馈子流。然后，这些反馈子流可用来独立地控制分配给子流的信道发送功率。
按照一方面，单个功率控制反馈流(例如，按W-CDMA标准所定义)在要求独立功率控制的多信道中“分时”。各种分时方案可用于基于单个反馈流实现多反馈子流。然后将每个反馈子流分配给各条信道，并用来对各条信道进行功率控制。
按照另一方面，基于新定义的时隙格式中的多个字段实现多个反馈数据流。各种方案可用来形成反馈子流，且每个反馈子流可用来进行各自信道的功率控制，如下所述。
这里所描述的功率控制技术可以用于各种无线通信系统，且可有利地用在下行链路和/或上行链路中。例如，这里所描述的功率控制技术可以用于依照W-CDMA标准、cdma2000标准、其它标准或这些标准的组合的CDMA系统。为了使说明更加清楚，下面用W-CDMA系统的下行链路上的具体实现来描述本发明的各个方面和各
实施例。
图4是如W-CDMA标准定义的用于上行链路DPCH的DPDCH和DPCCH的帧格式和时隙格式的图表；DPDCH传送用户专用分组数据，而DPCCH传送控制数据(包括下行链路信道的功率控制信息)。在上行链路上，DPDCH和DPCCH分别在调制的上行链路信号的同相(I)和正交(Q)分量上发送。在1DPDCH和DPCCH上的传输被分割成无线帧，每个无线帧覆盖15个标记为从0到14的时隙。对于DPCCH，每个时隙进一步被分割成几个字段，用于传送不同控制类型的控制数据。
如图4中所示，DPDCH包括用来从用户终端发送数据的数据字段420。DPCCH包括导频字段422、传输格式组合指示(TRCI)字段424、反馈信息(FBI)字段426和发送功率控制(TPC)字段428。导频字段422用来为专用物理信道发送导频。TFCI字段424用来发送传输信道在上行链路上多路复用的瞬时参数(例如，比特率信号代码等等)。FBI字段426用来支持要求用户终端和基站之间的反馈的技术，诸如多种发送分集模式。TPC字段428用来发送功率控制信息以指示基站调整其在下行链路信道上的发送功率向上或向下改变从而在最小化干扰的同时获得期望的性能。
按照本发明的另一方面，多个并行功率控制反馈子流由分时的单个功率控制反馈流实现。如W-CDMA标准所定义的，每个帧有10msec的持续时间，而每个时隙有1.67msec的持续时间。那么，时隙速率为1500时隙/秒。如图4中所示，每个时隙包括用来报告功率控制信息的TPC字段428。如果TPC命令每个时隙发送一次，则反馈流的速率为1500条命令/秒(即1500cps)。1500cps可用来以时分的方式实现多反馈子流，描述如下。
图5A到5D是说明按照本发明的某些实施例用来基于单个功率控制反馈流提供多反馈子流的四个不同时分帧格式的图。在图5A中，基于单个反馈流通过对在交替的时隙上发送的两个子流的命令支持两个反馈子流。如图5A所示，对第一个反馈子流的命令在第k帧的时隙0、2、4、...到14中发送。对第二个反馈子流的命令在第k帧的时隙1、3、5、...到15和第k+1帧的时隙0、2、4、...到14中发送。如果反馈流速率为1500cps，则每个反馈子流的速率为750cps。
在图5B中，两个反馈子流按为第一和第二子流分别提供速率为1000cps和500cps的反馈的方式分配给时隙。获得这样的方式要通过为第一子流在两个连续时隙里发送两个命令接着为第二子流在一个时隙里发送一个命令并且重复这种模式。
在图5C中，两个反馈子流按为第一和第二子流分别提供速率为1200cps和300cps的反馈的方式分配给时隙。获得这样的方式要通过为第一子流在四个连续时隙里发送四个命令接着为第二子流在一个时隙里发送一个命令并且重复这种方式。
在图5D中，两个反馈子流按为第一和第二子流分别提供速率为1400cps和100cps的反馈的方式分配给时隙。获得这样的方式要通过为第一子流里发送14个命令接着为第二子流在一个时隙里发送一个命令。
根据以上，可以观察出速率的不同组合的两个并行反馈子流通过正确分配时隙给子流被支持。图5A-5D也示出了为两个子流重复时隙分配模式的使用，在一帧或两帧中这种方式是周期性的。特别地，图5A用反馈速率为750/750的“1-1”模式，图5B用反馈速率为1000/500的“2-1”模式，图5C用反馈速率为1200/300的“4-1”模式以及图5D用反馈速率为1400/100的“14-1”模式。“1-1”，“2-1”，到“4-1”的时隙分配方式按需要对一帧所重复若干次。
其它反馈速率通过使用在多帧上具有周期性的其它时隙分配模式(即类似于“1-1”模式，在两帧上具有周期性)获得支持。例如，通过为第一子流在三个连续时隙里发送三个命令接着为第二子流在一个时隙里发送一个命令并且重复这种方式，分别为第一子流和第二子流获得1125cps和375cps的反馈速率。或者，非周期模式也用来形成反馈子流。
图5A到图5D示出了基于单个反馈流形成两个反馈子流的过程。总的来说，任何数量的反馈子流都可以通过正确分配时隙来形成。例如，三个500/500/500cps的反馈子流可以通过使用“1-1-1”的模式得到支持，由此给第一、第二和第三子流的每一个的单个命令每三个时隙发送一次。然后每个子流被分配并用于发送功率控制信息给各自的信道。同样地，只要子流的总速率小于等于反馈流的速率，任何数量的子流和反馈速率的任何组合可以被支持。子流可具有相同或者不同的反馈速率，如上面所说明的。
反馈子流可以根据不同的方案而被定义(即分配时隙)。在一种方案中，子流被先验地定义。不同的时分格式可用来定义反馈子流，如上面图5A-5D所示。用户终端被通知或以其它方式得知用于与基站通信的特殊时分格式。例如，当PDSCH和下行链路DPCH都在使用中且处在不同的越区切换状况时(即PDSCH和DPCH从不同组的小区发送)，用户终端可以知道要使用1000/500cps的反馈子流。如果越区切换状况(例如，没有切换，或者与同一小区组切换)，则通常没必要区分这些反馈子流。然而，多反馈子流仍可以用于多种目的诸如避免每次下行链路配置改变时需要改变上行链路的配置。
在另一种方案中，反馈子流根据基站和用户终端之间(例如，在通信的开始，或当通信期间增加或撤销信道时)的协商来定义。这种方案提供了形成反馈子流的灵活性。子流根据获得的性能水平、链路状态和其它因素来定义。
反馈子流可以按任何期望的方式分配给信道。在一个实施例中，低速率的反馈子流被分配给并且用于PDSCH的功率控制，高速率的反馈子流用于下行链路DPCH的功率控制。这可以确保下行链路DPCH较少的性能恶化，下行链路DPCH传送用来控制DPCH和PDSCH的重要控制(例TFCI)和信令消息。
将两个反馈子流的功率控制信息多路复用成反馈流的可用时隙中，有效地降低了下行链路DPCH和PDSCH的反馈速率(例如到750/750cps)。根据早期对IS-95系统的研究，当用户终端在链路变化分别在较慢且容易跟踪(例如甚至750cps)或太快且很难纠正的区域低速或高速移动时，反馈速率的降低对性能影响很小。(如果在高速率时衰落过快，则甚至1500cps功率控制仍不够，这种情况下信道交织器平均掉了衰减影响)。如果用户终端以中速(例如30-60km/hr)移动，则降低的反馈速率可能影响性能。按照这些速度，先前的研究表明在很多实例中，对性能的影响可指望在0.5dB或更少的数量级内。
因为PDSCH的快速功率控制在某些情况下(例如当PDSCH用于高速率分组数据传输)会是不可能或不现实，所以较低的反馈速率对这种信道已经足够。例如，反馈速率500、300或100cps可以为PDSCH提供良好的性能，同时使DPCH的反馈速率降低了可接受的数量。如果PDSCH的反馈速率为500cps或更少，则DPCH的反馈速率仍相对较高为1000cps或更高。这允许在相对较高的速率下对DPCH进行功率控制，可能降低性能恶化达到中速率时dB数的十分之几。特别如果基站由于其它考虑和/或限制不能以较快速率实施命令，则PDSCH的较低反馈速率同样可以提供必须的性能水平，且是足够的。
对于基于单个反馈流的分时实现的反馈子流，同样规定的时隙格式可以用于子流。对反馈子流的TPC命令可以按与用于反馈流的方式相似的方式在TPC字段中产生和发送。然而，用户终端和基站知道哪条命令属于哪个子流，能够分别产生和处理这些命令。
按照本发明的另一方面，多个并行反馈子流通过在时隙中定义多个TPC字段来实现。为功率控制反馈流定义除原始的TCP字段之外的一个或多个TCP字段。然后每个TCP字段被分配给各自的信道。
W-CDMA标准规定了几个可以用于上行链路DPCCH的时隙格式。每个时隙格式在图4所示的上行链路DPCCH中将指定数量的比特分配给控制字段。用于通信的特定的时隙格式通常是在通信的开始协商的，并被用于整个通信期间。时隙格式也可以在通信期间通过信道的重配置(通过信令)改变。对于某些设计，用户终端也可以自动改变时隙格式，例如在功率控制信道的新越区切换状况的情况下。新时隙格式也可以通过网络被明确地选择，并且同越区切换消息一起或者可能在越区切换消息内被传送。对于由W-CDMA标准定义的时隙格式，对于每个时隙的TPC字段中的比特旨在用于DPCH/PDSCH功率控制的TPC命令的转送。
表1列出了由W-CDMA标准(版本V3.1.1)为上行链路DPCCH定义的时隙格式0到5B。上行链路DPCCH每个的时隙包括几个字段，如图4所示。表1中的每个时隙格式定义了时隙中的每个字段长度(以比特数)。如表1所示，对于一些时隙格式，一个或多个字段被忽略(即，长度＝0)。
                             表一
 时隙格式                  比特/时隙
  NPilot   NTPC1   NTPC2   NTFC1    NFBI
    0     6     2     0     2     0
    0A     5     2     0     3     0
    0B     4     2     0     4     0
    1     8     2     0     0     0
    2     5     2     0     2     1
    2A     4     2     0     3     1
    2B     3     2     0     4     1
    3     7     2     0     0     1
    4     6     2     0     0     2
    5     5     1     0     2     2
    5A     4     1     0     3     2
    5B     3     1     0     4     2
    6[1]     6[8]     2     2     0     0
    7[0]     4[6]     2     2     2     0
    7A[0B]     4[4]     1     1     4     0
    7B[0B]     2[4]     2     2     4     0
    8[4]     4[6]     2     2     0     2
    9[5]     2[5]     2     2     2     2
    9A[5B]     2[3]     1     1     4     2
按照本发明的具体实施例，表1中的新的帧格式6到9A被定义为支持两个反馈子流。时隙格式6基于隙格式1(如第一栏中的[1]表明的)，时隙格式7基于隙格式0，时隙格式7A和7B基于隙格式0B，时隙格式8基于隙格式4，时隙格式9基于隙格式5，以及时隙格式9A基于隙格式5B。在一个实施例中，新的时隙格式保留相应的“基本”时隙格式的TFCI和FBI字段。
对于每个新的时隙格式，使用基本时隙格式的TPC字段中中的比特和零个或多个导频比特来定义两个TCP字段。对于新时隙格式6、7、7B、8和9A，仅使用从导频字段中取出的比特来定义TPC2字段。这样降低了基本时隙格式中导频比特(如栏2的的括号中显示)的数目。例如，对于时隙格式6，使用两个导频比特来定义反馈子流2的TPC2字段，从而将导频比特数从8(对基本时隙格式1)降低到6。对于新时隙格式7A，原始TPC字段中的两比特分配给TPC1和TPC2字段各一个。
对于表1中所示的新时隙格式，两个TPC字段包括同样数目的比特。同样地，因为两个TPC字段包含在每个时隙中，反馈速率为1500cps。TPC字段也被定义可以有不同数目的比特。而且，不同的比特速率也可以通过在多个时隙上发送TPC命令来获得。这降低了需要用来实现第二个反馈子流的导频比特的数目。例如，可以基于时隙格式6定义另一个时隙格式，TPC1字段包括两比特，TPC2字段包括一比特，导频字段包括七比特。然后对于第二子流的TPC命令在两个时隙上发送，从而获得750cps的反馈速率。
表1示出了对于两个反馈子流的TPC字段的形成。总的来说，任何数量的TPC字段都可以被定义在一个时隙内。每个TPC字段可以分配给用于各自的信道进行功率控制。
定义新时隙格式作为对已定义的已有的时隙格式的补充，允许用户终端和基站利用已存在的时隙格式，这些已有的格式对于多个运行情况仍然有效。新时隙格式可以被选来用在任何适当的时候(例如，通信期间如果PDSCH被分配)。
如果导频比特被取出来实现第二个反馈子流，对于表1列出的多个新时隙格式，导频功率相应地降低了。用户终端增加DPCCH发送功率来在基站处正确跟踪和解调。如果等效的导频能量在基站被需求用来获得相似的性能，与相应的基本时隙格式1和5B的DPCCH发送功率相比，DPCCH发送功率可能对于时隙格式6而言增加大约1.25dB(即，10log(8/6)＝1.25dB)以及对于时隙格式9A而言增加大约3Db。DPCCH发送功率的增加与环境无关。
上述技术也用在实现多个并行反馈子流的组合中。例如，1500/750的反馈子流可以通过在每个时隙上发送第一个反馈子流并且在每隔一个时隙上与第一个反馈子流一起(例如使用一个新时隙格式)发送第二个反馈子流。作为另一个例子，1500/750/750反馈子流可以通过在每个时隙上发送第一个反馈子流，每隔一个时隙上发送第二个反馈子流并且在与TPC2交替的时隙上发送第三个反馈子流来实现。
每个反馈子流可以用来发送任何类型的用来进行相关信道功率控制的信息。在每个反馈子流上发送的信息可以为诸如TPC命令、删除指示比特(ETB)或帧状态、质量指示比特(QIB)、SNR估计值、数据速率控制(DRC)命令或一些其它信息。TPC命令、EIB和QIB通常是二进制的值而SNR估计值和DRC命令可以为多比特的值。
TPC命令请求基站调整相关信道的发送功率或者升高或者降低一个特定量(例如0.5或1dB)以使用户终端获得目标SNR。EIB表示接收到的帧为正确解码帧(好的)还是错误帧(删除的)。QIB指示当前的发射功率电平是不足够的或是足够的。QIB通常根据FER统计集合产生，而TPC通常根据SNR测量产生。基站可以选择实现或者忽略每个接收到的TCP命令、EIB或QIB。
接收到的传输的SNR，象在用户终端估计的一样也报告给基站。SNR估计值可根据具体的实现被量化到任何数目的比特。估计的SNR也被转换为分组数据传输的特定发送功率电平支持的特定数据速率。表示所支持的数据速率的DRC命令可以被报告并用于功率控制。多比特反馈可以用来调整在相关信道上的传输发送功率或数据速率，以比用二进制反馈可能的更精细的粒度，这样可提高性能和容量。可能被汇报回用于功率控制的信息类型进一步在美国专利申请序列号09/755659中详述，该申请题为“METHOD AND APPARATUS FOR POWERCONTROL OF MULTIPLE CHANNELS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”，于2001年1月5日提交，被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
导出可被报告返回用于功率控制的信息的技术在2000年8月1日发表的美国专利号为6097972、题为“METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING POWERCONTROL SIGNALS IN CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM”的专利，1999年5月11日发表的美国专利号为5903554、题为“METHOD AND APPARATUS FOR MEASURINGLINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM”的专利以及1991年10月8日和1993年11月23日分别发表的美国专利号为5056109和5265119、都题为“METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN ACDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM”的专利中有进一步详细描述，所有这些专利被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
图6是说明按照本发明的实施例的多信道功率控制的定时图。在图6的顶部，基站在下行链路PDSCH和DPCCH上发送。DPCH帧的开始被标志为TDPCH，PDSCH帧的开始被标志为TPDSCH。按照W-CDMA标准，每个PDSCH帧与一个DPCH帧相关，有所述的定义关系{-35940＜(TDPCH-TPDSCH)＜2560码片}(即，PDSCH帧在相关的DPCH帧开始后的第1时隙与第14时隙之前和直到第14时隙后之间的任何地方开始)。在图6中，PDSCH和DPCCH的时隙开始之间的偏移被指定为TOS。由于传播延时TPD，PDSCH和DPCCH上的传输一小段时间之后才能在用户终端处接收到。
对于下行链路DPCH的功率控制，用户终端在下行链路DPCCH的i-1时隙上估计导频的SNR，确定与估计的SNR对应的TPC命令，然后在上行链路DPCCH的i-1时隙中发送在TPC1字段中的TPC命令。按照W-CDMA标准，上行链路DPCH上的帧定时按用户终端的测量标准，比相应的下行链路DPCH延迟了1024码片。在传播延时TPD之后，基站接收上行链路DPCCH，确定在i-1时隙的TPC1字段中的TPC命令，并在i时隙(如果可能)调整下行链路DPCH(即DPCCH和DPDCH)的发送功率。
对于PDSCH的功率控制，用户终端也在下行链路DPCCH的i-1时隙上估计传输的SNR，确定与估计的SNR相对应的TPC命令。对于图6中所示的其中多个反馈子流由多个TPC字段形成的实施例，用户终端在上行链路DPCCH的i-1时隙中发送在TPC2字段中的PDSCH的TPC命令。同样地，在传播延时TPD之后，基站接收上行链路DPCCH，确定在i-1时隙的TPC2字段中的TPC命令，并在i时隙(如果可能)调整PDSCH的发送功率。对于一个实施例，其中通过反馈流内的分时时隙形成反馈子流，用户终端在上行链路DPCCH随后的时隙中可发送TPC字段中PDSCH的TPC命令(图6中没有示出)。
如图6中表明，用户终端测量接收到的传输，产生功率控制信息并尽可能快地将此信息报告返回。基站类似地尽可能快地应用功率控制(很多实例中在一个时隙内)。短延时提高了功率控制机制的性能。如果一个时隙内功率调整不可能(由于长传播延时或PDSCH和DPCCH之间不确定的时间偏移)，则基站在最近可用时隙上调整此发送功率。
图6中的定义通常决定于各种因素诸如如何导出功率控制命令。如果其它信道(PDSCH)包括专用导频比特，则定时可被选择来最小化反馈延时，此延时通常取决于导频比特的位置。在PDSCH的情况下和如果使用前面提到的专利号为6097972或5903554的美国专利中描述的技术，则在公共的(连续的)导频上进行测量，并且反向导出同步信号，从而在上行链路传输频带可用之前完成功率控制的判决。
图7是基站104的实施例的图，此实施例可以实现本发明的某些方面和实施例。在下行链路上，特定用户终端DPCH和PDSCH的数据通过发送(TX)数据处理器72接收并处理(例，格式化，编码)。对DPCH和PDSCH的处理可在上面的图2A中被描述，对信道的处理(例如，编码、覆盖等等)可能与其它信道彼此不同。然后将处理好的数据提供给调制器(MOD)714，并进一步处理(例如，覆盖，用短PN序列扩展以及用分配给接收用户端的长PN序列扰码)。接着将已调制的数据提供给RF TX单元716，并调节(例如，转化为一个或多个模拟信号、放大、滤波以及正交调制)以产生下行链路信号。下行链路信号路由通过天线共用器(D)722，通过天线724发送到接收用户终端。
图8是用户终端106的实施例的方框图。下行链路信号由天线812接收，路由通过天线共用器814，再被提供给RF接受单元822。RF接受单元822调节(例如，滤波，放大，下变频以及数字化)接收到的信号并且提供采样。解调器824接收并处理(例如，解扩展，解覆盖以及导频解调)采样，提供复原的符号。解调器824可实现处理接收的信号的多个实例的rake接收机，产生组合的复原符号。接着，接收(RX)数据处理器826解码每个传输的经复原的符号，检验接收到的帧，提供输出数据。可以操作解调器824和RX数据处理器826来处理通过多个诸如DPCH和PDSCH的信道接收的多个传输。在上面的图2B中描述了解调器824和RX数据处理器826的处理过程。
对于下行链路功率控制，来自RF接收机单元822的采样也可以提供给RX信号质量测量单元828，用来估计下行链路DPCH和PDSCH上的传输的SNR。使用如前面提到的专利号为6097972、5903554、5056109和5265119等的美国专利中描述的多种技术，估计每条信道的SNR。
DPCH和PDSCH的SNR估计值被提供给功率控制处理器830，该处理器对每条信道将估计的SNR与信道的设定点比较，并产生适当的功率控制信息(可以是用TPC命令的形式)。对DPCH和PDSCH的功率控制信息通过两个功率控制反馈子流发送回基站。
功率控制处理器830也可以对其它正在处理的信道接收其它量度。例如，功率控制处理器830可以从RX数据处理器826接收用于DPCH和PDSCH上传输的删除指示符比特。在每一帧期间，RX数据处理器826可以提供功率控制处理器830帧状态(即，指示接收到的帧是好是坏，或者没有接收到帧)、QIB或其它类型的信息。然后功率控制处理器830发送接收到的信息回基站。
在上行链路上，数据通过发送(TX)数据处理器842被处理(例格式化，编码)，由调制器(MOD)844进一步处理(例覆盖、扩展)，并通过RF TX单元846调节(例变换为模拟信号、放大、滤波以及正交调制)以产生上行链路信号。来自功率控制处理器830的功率控制信息可以与调制器844中的已处理的数据复用。上行链路信号路由通过天线共用器814，通过天线812发送到一个或多个基站104。
再参照图7，上行链路信号通过天线724接收，路由通过天线共用器722，再被提供给RF接受单元728。RF接受单元728调节(例如，下变频、滤波以及放大)接收到的信号并且为每个正在接受的用户终端提供调节过的上行链路信号。信道处理器730为一用户终端接收并且处理已调节的信号，以恢复发送的数据和功率控制信息。功率控制处理器740为两个反馈子流接收信息(例如，TPC命令、EIB、QIB等等，或者它们的组合)，并且产生适当的用来调整DPCH和PDSCH的发送功率的控制信号。
回到图8中，功率控制处理器830实现上述内环路和外环路部分。对于每个独立功率控制信道的内环路，功率控制处理器830接收估计的SNR并且将信息(例如TPC命令)通过分配的反馈子流发送返回去。对于外环路，功率控制处理器830接收数据处理器826的帧好、帧坏或者无帧的指示，并且相应地对该信道调整设定点。在图7中，功率控制处理器740也实现上述功率控制环路部分。功率控制处理器740在反馈子流上接收信息并且相应地调整DPCH和PDSCH上的传输的发送功率。
这里描述的功率控制可以通过各种方式实现。例如，功率控制可以用硬件、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应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、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，可以用执行这里所描述的功能的模块实现功率控制中的单元。软件代码可以储存在存储单元，由处理器(例，功率控制处理器740或830)来执行。
为了说明清楚，对下行链路功率控特别描述了多个并行反馈子流的各个方面、实施例和特性。这里所描述的技术也可以应用于上行功率控制。同样为了说明清楚，对W-CDMA标准特别描述了多个并行反馈子流的各个细节。这里所描述的技术也可以应用于实现其它通信系统(例如，其它基于CDMA的系统)中的多个并行反馈子流。
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。

Claims (28)

1.无线通信系统中，一种通过公共反馈流支持多条信道的功率控制的方法，其特征在于包括：
在多条信道上接收多个传输；
确定每条信道上接收到的传输的信号质量；
根据为信道上接收到的传输所确定的信号质量产生每条信道的功率控制信息；
将为多条信道产生的功率控制信息复用到基于反馈流定义的多个反馈子流上；以及
发送多个反馈子流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个反馈子流被分配给相应的信道而被独立地功率控制。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反馈子流由一系列时隙中发送的功率控制字段形成，每一个时隙对应于一个特定的时间间隔。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，为每个反馈子流产生的功率控制信息在功率控制字段中被发送。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每个反馈子流被分配给相应的一组时隙。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，分配给多个反馈子流的时隙是根据特定的重复方式而被选择的。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，定义了两个反馈子流。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据“n-m”模式选择分配给两个反馈子流的时隙，其中对第二反馈子流每分配m个时隙时，n个时隙就被分配给第一反馈子流。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，“n-m”模式或为“1-1”、“2-1”、“4-1”或者“14-1”。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个反馈子流都与相应的反馈速率相关，其中多个反馈子流的反馈速率和等于或者小于反馈流的反馈速率。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，定义了两个反馈子流，其中第一反馈子流的反馈速率为1000命令/秒或者更大，而第二反馈子流的反馈速率为500命令/秒或者更小。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多条信道包括专用信道和共享信道。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在共享信道被分配用来传输期间多个反馈子流被用来反馈，且仅在分配专用信道期间用反馈流来反馈。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，分配给专用信道的反馈子流的反馈速率高于分配给共享信道的反馈子流的反馈速率。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为至少一条信道产生的功率控制信息包括表示接收到的信号质量是高于还是低于目标水平的功率控制比特。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为至少一条信道产生的功率控制信息包括表示接收到的信号对噪声加干扰之比的值。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统符合W-CDMA标准。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述多条信道包括下行链路专用物理信道(下行链路DPCH)和物理下行链路共享信道(PDSCH)。
19.W-CDMA通信系统中，一种通过公共反馈流支持两条信道的独立功率控制的方法，其特征在于包括：
在两条信道上接收两个传输；
确定每条信道上接收到的传输的信号质量；
根据为信道上接收到的传输所确定的接收信号质量而为每条信道产生功率控制信息；
将为两条信道产生的功率控制信息复用到根据反馈流定义的第一和第二反馈子流上，其中第一反馈子流的反馈速率为1000命令/秒或者更大，而第二反馈子流的反馈速率为500命令/秒或者更小；以及
发送两个反馈子流。
20.无线通信系统中，一种通过多个反馈子流支持多条信道的功率控制的方法，其特征在于包括：
在多条信道上接收多个传输；
确定每条信道上接收到的传输的信号质量；
根据所确定的接收信号质量为每条信道产生功率控制信息；
将为多条信道产生的功率控制信息复用到多个反馈子流上，其中每个反馈子流是由反馈子信道的每个时隙中相应的字段所定义的；以及
发送多个反馈子流。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述多个反馈子流有相等的反馈速率。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，两个反馈子流由每个时隙中的两个字段所定义。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，两个字段有相等的比特数。
24.一种用于无线通信系统中的功率控制单元，其特征在于包括：
信号质量测量单元，配置为用来接收和处理多条信道上的多个传输，以确定每条信道上接收到的传输的信号质量；以及
与信号质量测量单元耦合的功率控制处理器，配置用来根据所确定的接收信号质量为每条信道产生功率控制信息，并且将为多条信道产生的功率控制信息多路复用到根据单个反馈流定义的多个反馈子流上。
25.如权利要求24所述的功率控制单元，其特征在于，所述多个反馈子流被分配给相应的时隙组，其中每个时隙对应于一个特殊时间间隔。
26.如权利要求25所述的功率控制单元，其特征在于，定义了两个反馈子流。
27.如权利要求26所述的功率控制单元，其特征在于，根据“n-m”模式选择分配给两个反馈子流的时隙，其中每m个时隙被分配给第二反馈子流时，n个时隙被分配给第一反馈子流。
28.如权利要求27所述的功率控制单元，其特征在于，所述第一反馈子流的反馈速率为1000命令/秒或者更大，而第二反馈子流的反馈速率为500命令/秒或者更小。
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