專利名稱：次站及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在無線電通信系統(tǒng)中使用的次站，且進(jìn)一步涉及操作該次站的方法。盡管本說明書是特別參照新興的通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)來描述一個系統(tǒng)，但可理解為它描述的技術(shù)同樣也能應(yīng)用在其他的移動無線電系統(tǒng)上。
背景領(lǐng)域在無線電通信系統(tǒng)中，基站(BS)與移動臺(MS)之間要求有兩種基本類型的通信。第一類是用戶業(yè)務(wù)，如話音或分組數(shù)據(jù)。第二類是控制信息，用于設(shè)置和監(jiān)視傳輸信道的各種參數(shù)，使基站與移動臺能夠交換需要的用戶業(yè)務(wù)。
在許多無線電通信系統(tǒng)中，精確的功率控制非常重要。特別是在采用擴(kuò)頻碼分多址技術(shù)(CDMA)的系統(tǒng)中，因?yàn)樵S多通信信道共享同一帶寬，因而任何一路信道上傳輸?shù)墓β蔬^高都會降低所有其他信道上的信噪比。從移動臺(MS)傳輸至基站(BS)的信號的上行鏈路功率控制尤其重要的。它確保對于給定的數(shù)據(jù)速率和服務(wù)質(zhì)量，基站以大致相同的功率電平接收來自不同移動臺的信號，同時將每一個移動臺所要求的傳輸功率減至最少。要求有由基站傳輸至移動臺的信號的下行鏈路功率控制，這樣移動臺以低差錯率接收來自基站的信號，同時使傳輸功率降到最低，從而減少對其他小區(qū)和無線電系統(tǒng)的干擾。
在UMTS的實(shí)施方案中，通常采用閉環(huán)功率控制方式。對于上行鏈路功率控制，基站決定來自移動臺的傳輸功率中需要的改變，并且通過傳輸功率控制(TPC)命令把這些改變用信號通知給移動臺。為了使開銷最小化，通常情況下TPC命令指示移動臺增大或降低其功率，功率中的改變是預(yù)先定義的步長。然而在一些系統(tǒng)中，傳輸功率控制(TPC)命令也可以決定使用的步長。
一個移動臺通常只和一個單獨(dú)的基站通信。在一個呼叫過程中，例如當(dāng)移動臺遠(yuǎn)離自身基站而導(dǎo)致通信鏈路質(zhì)量惡化的時候，或者不同小區(qū)的相對業(yè)務(wù)負(fù)載需要調(diào)整時，移動臺可能希望試著轉(zhuǎn)移到另外一個基站。從一個基站向另一個基站轉(zhuǎn)移的過程被稱為切換。在這種過程的被稱為軟切換的版本中，移動臺參與與多個基站(稱為基站的“活動組”)的通信來決定它應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)移到哪一個基站，如果有的話。當(dāng)移動臺參與此種過程時，它將接收來自每個基站的傳輸功率控制(TPC)命令。在國際專利申請WO 00/36762中公開了一種基于接收到的傳輸功率控制(TPC)命令來決定功率怎樣改變的策略的示范。
在軟切換過程中伴隨功率控制的一個問題就是可用于接收、解碼和處理功率控制命令的時間量有限。例如在UMTS中，第一個傳輸功率控制(TPC)命令到達(dá)后，存在一個416碼片(大約108微秒)的時段，在此期間接收到的命令需要被解碼和處理以決定所需功率改變的大小和方向。在這個時段之后的50微秒時間段內(nèi)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)傳輸功率的改變。
因?yàn)樵赨MTS的軟切換中，來自各基站的第一信號的到達(dá)時間之間可能存在一個高達(dá)148碼片(38.5微秒)的時間差，使得這個問題更加糟糕。當(dāng)基站來的信號通過幾條下行鏈路路徑接收并且來自各路徑的信息被混合在一塊時(例如使用瑞克(Rake)接收機(jī))，就會引入更大的延時，直到路徑間擴(kuò)展的最差狀況延時。在UMTS系統(tǒng)中，這種情況使得可用于處理的時間減少至20微秒，因此軟切換的綜合效應(yīng)和延時擴(kuò)展使得可用于處理的時間減半。對于在接收機(jī)中調(diào)度必要的處理任務(wù)，特別是對于因采用矢量處理器而具有很大處理延時的收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)，這允許非常小的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是使移動臺中可用于處理功率控制命令的時間最大化。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種次站用在包含多個主站的無線電通信系統(tǒng)中，該次站具有參與軟切換過程的裝置，其間該次站同時和至少兩個主站通信，并且該次站具有接收機(jī)裝置，它包括信號分解裝置用于分解作為多個多徑信號從至少兩個主站接收到的傳輸信號，其中提供裝置用來決定是否基于每一個多徑信號的到達(dá)時間把其分配給信號分解裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種操作次站的方法，包括參與軟切換過程，其間該次站同時和至少兩個主站通信，接收從該至少兩個主站發(fā)送的信號作為多個多徑信號，并且通過一個信號分解器處理接收到的多徑信號以分解該傳輸?shù)男盘?，此方法還包括決定是否基于每個多徑信號的到達(dá)時間來處理它。
本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)識(在現(xiàn)有的技術(shù)中不存在)，即基于信號的到達(dá)時間，而不是信號強(qiáng)度來分配信號給瑞克接收機(jī)分支，使得能夠改進(jìn)次站的實(shí)現(xiàn)。
附圖
簡述現(xiàn)在借助于范例并參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中圖一是一種無線電通信系統(tǒng)的方框圖；圖二是一種有五個分支的瑞克接收機(jī)的方框圖；圖三是移動臺處于軟切換過程中的無線電通信系統(tǒng)的方框圖；圖四是一個曲線圖，表示了接收到的信號幅度A與從第一個信號接收起的時間t的相對關(guān)系；圖五是一個流程圖，表示了根據(jù)本發(fā)明的處理多徑信號的一種方法。
在圖中用同一參考數(shù)字表示相同特征。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式參照圖一，一種無線電通信系統(tǒng)包括一個主站(BS)100和多個次站(MS)110。該BS100包括一個微控制器(μC)102，連接天線裝置106的收發(fā)機(jī)(TX/RX)裝置104，用來改變發(fā)送功率電平的功率控制(PC)裝置107和用來連接公用電話網(wǎng)(PSTN)或其他適用網(wǎng)絡(luò)的連接裝置108。每個MS110包括一個微控制器(μC)112，連接天線裝置116的收發(fā)機(jī)(TX/RX)裝置114和用來改變發(fā)送功率電平的功率控制(PC)裝置118。從BS100到MS110的通信占用下行鏈路頻道122，而MS110到BS100的通信占用上行鏈路頻道124。
在MS110中，收發(fā)機(jī)裝置114可以包括一個瑞克接收機(jī)。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知，這樣的接收機(jī)被設(shè)計成用來檢測在擴(kuò)散的多徑信道上傳輸?shù)腃DMA信號。在圖二中顯示了帶五個分支的瑞克接收機(jī)的方框圖，經(jīng)天線116接收到的信號被下變頻到基帶信號并且被提供作為到五個混合器202的第一輸入。信號發(fā)生器(SIG)204產(chǎn)生一個用與BS100使用的相同擴(kuò)展碼編碼的信號的本地副本。此信號作為第一混合器202a的第二輸入。該同一信號經(jīng)過延時裝置(DEL)206b延時，作為第二混合器202b的第二輸入，并且類似的，分別通過延時裝置206c、206d、206e進(jìn)一步延時而輸入到混合器202c、202d、202e。
通過根據(jù)信道估計器的輸出和延時裝置206施加的延時來調(diào)整發(fā)生的信號的相位，可以處理被具有不同延時的五條不同路徑接收的相同發(fā)送信號的五種形式。通過衰減器(ATT)208，接收到的信號使它們的幅度乘上與它們各自接收的信號強(qiáng)度成正比的加權(quán)因子，然后由加法裝置(SUM)210求和。組合信號通過積分裝置(INT)212在連續(xù)符號時段內(nèi)積分以確定接收的符號，該符號提供給接收機(jī)的剩余部分進(jìn)行進(jìn)一步處理。如果經(jīng)超過五個不同路徑接收信號，則信號發(fā)生器204的相位和由延時裝置206引入的延時被調(diào)整到與五個最強(qiáng)的接收路徑(或者是具有最佳信噪比的接收路徑)相匹配。
圖三說明了MS110參與軟切換過程，MS110具有與三個各自BS100a、100b、100c的三路通信信道326a、326b、326c。在一個給定的時隙內(nèi)MS110從每個BS100a、100b、100c接收傳輸功率控制命令。如果接收到的信號被一個具有n個分支的瑞克接收機(jī)處理，則通常就是把n個最強(qiáng)信號的每一個分配給一個分支。
圖四顯示的是經(jīng)不同路徑接收到的一組信號的一個例子，它是多個信號402的幅度A與相對于第一接收到的信號402a到達(dá)時間的到達(dá)時間t的曲線圖。如果信號由六個分支的瑞克接收機(jī)來處理，瑞克分支將被分配給信號402a、402b、402c、402f、402g和402h，而忽略掉信號402d和402e。
然而，申請人已經(jīng)確定這樣的分配策略在軟切換中由于可用的處理時間有限而不是最佳的。根據(jù)本發(fā)明提出一種替代策略，瑞克分支是單獨(dú)基于到達(dá)時間的信息或者基于該信息與信號強(qiáng)度信息的組合來分配給信號的。這樣就克服了把瑞克分支分配給到達(dá)太遲而不能引入下一功率改變的決定中的信號的情況，在那種情況下，這樣的一個分支實(shí)際上被浪費(fèi)了。
因此在如圖四所示的例子中，MS110決定任何在時間t1后接收的信號將太遲而不能用來決定下一功率改變。因此瑞克分支的分配從通常使用的如上所述方式進(jìn)行修改，代之以把分支分配給信號402a、402b、402c、402d、402e和402f。因此這種分配忽略了對于第一有效路徑是在預(yù)定的到達(dá)窗之后到達(dá)的強(qiáng)的較遲信號(402g，402h)。這樣遲到的信號可以任選地用來決定在隨后的時隙中要做出的功率控制改變。
MS110除了上述的修改瑞克分支分配外或代替該分配也可以使用額外的技術(shù)，來增加處理功率控制命令的可用時間。對于MS110，一種這樣的技術(shù)是在來自接收信號的所有信息可用之前基于所需功率改變的初始估計來開始使之功率改變。如必要，那么基于后來接收到的信號對功率的改變作出修正。這種技術(shù)能對在MS110中調(diào)度處理任務(wù)的靈活性帶來好處，假如對實(shí)現(xiàn)功率改變的修正僅在一小部分情況中需要的話。
在一些軟切換情形，例如當(dāng)從最早的BS100接收到一個可靠的下降命令時，不需要等待另外的功率控制命令到達(dá)。而在其他一些情形中，一種合適的策略可能是不管從最早的BS100接收到的下降命令可靠與否總是降低功率，而且同樣地對于響應(yīng)上升命令來增大功率，也要遭受在稍遲接收到可靠下降命令的事件中被修正的功率改變。這樣的策略能夠滿足UMTS規(guī)范的需要。
在當(dāng)功率控制步的方向確實(shí)需要修正的情況下，這種修正有可能超出分配用于進(jìn)行功率改變的50微秒時間。假如功率改變后對于時隙的剩余部分，平均上行鏈路傳輸功率沒有被影響到這種超出允許容限的程度，并且假使差錯矢量大小沒有超出允許的容限，則這本身就不是個問題。在UMTS中，差錯矢量大小被定義成在被傳送的波形與一個極匹配的參考波形之間的差錯矢量的均方根(rms)。
在不同于UMTS的其他系統(tǒng)中，尤其是在軟切換過程中來自不同BS100的信息可能影響所要求的功率步的大小時，基于初始估計開始改變功率的策略會帶來很多益處。例如，通過在收發(fā)機(jī)114的RF部分的初始粗略功率改變來實(shí)現(xiàn)功率的改變，一旦剩余的功率控制命令被處理，其余的傳輸功率微調(diào)就通過調(diào)整用于傳輸?shù)幕鶐盘柕姆葋韺?shí)現(xiàn)。
另一項(xiàng)技術(shù)是修改來自BS100的傳輸時序。根據(jù)UMTS規(guī)范，如果來自BS100的信號到達(dá)時間相對來自其他BS100的信號(或者相對于用于上行鏈路傳輸?shù)膮⒖紩r序的一個固定偏移)漂移超過了±148碼片的典型范圍，MS110就會通知BS100。BS100能在256碼片的步長內(nèi)調(diào)整傳輸時序。通過報告已接收的信號的到達(dá)超出了可接受的時限，即使還沒有，MS110能安排來自多個BS100的下行鏈路傳輸時序以致改善功率控制命令的處理。MS110也可以決定不報告到達(dá)超出時限的微弱信號，例如以避免參考時序的任何隨后的改變。
例如，如果來自第一接收到的BS100的信號始終比稍遲接收的來自其他BS100的信號弱，則MS110能報告其中一個或多個更強(qiáng)的更遲信號為已遲到達(dá)，以至UMTS網(wǎng)絡(luò)能安排其時序提前256碼片，由此確保最強(qiáng)信號首先被接收。這種算法將顯著改善上述的初始估計方法的應(yīng)用。
作為對于上述技術(shù)的替換或補(bǔ)充，當(dāng)任何遲的下行鏈路信號以多于預(yù)定量的延遲，例如74碼片(即148碼片時序容限的一半)，接收到時，MS110可以將之報告為遲的，使得用于功率控制命令處理的可用時間最大化。
圖五是一個流程圖，說明了根據(jù)本發(fā)明處理多徑信號的一種方法。該方法在步驟502以MS110開始一個軟切換過程作為起始點(diǎn)。在步驟504中，MS110連續(xù)從多個BS100接收多徑信號，直到時間t已超過在決定下一次傳輸功率改變中要考慮的信號的最遲時間。當(dāng)?shù)竭_(dá)這個時間時，測試506被通過且在步驟508把接收的信號分配給瑞克接收機(jī)的分支。如果接收到的信號多于可用的瑞克分支，就要根據(jù)信號強(qiáng)度或者其他合適因素進(jìn)行分配。信號接著在步驟510被瑞克接收機(jī)處理，之后在步驟512確定和完成需要的功率改變。
盡管上述描述涉及到的是瑞克接收機(jī)，但很明顯本發(fā)明對任何能分解多個多徑信號的接收機(jī)來說都是同等適用的，此外，盡管上述描述涉及到通過多個多徑信號的功率控制命令的接收，但是本發(fā)明同樣適用于其他對于解碼具有嚴(yán)格時間約束的傳輸，這種傳輸?shù)囊粋€例子是UMTS中用于控制BS100傳輸分集的反饋信息。
通過閱讀本公開內(nèi)容，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其他的改動是很明顯的。這樣的改動可包括在設(shè)計、制造和使用次站及其組成部件中熟知的其他特征，并且可以用來替代或附加于一些這里已經(jīng)描述的特征。應(yīng)當(dāng)理解，為清楚起見而在各個獨(dú)立的實(shí)施方案語境中描述的本發(fā)明的某些特征，同樣可以組合起來在一個單獨(dú)的實(shí)施方案中提供。相反，為簡短而在單一實(shí)施方案的語境中描述的本發(fā)明的各種特征，同樣可以以分離的或以任意適合的部分合并來提供。盡管本申請中權(quán)利要求被明確表達(dá)成特定的特征組合，但應(yīng)該理解，本申請公開內(nèi)容的范圍也包括這里顯式或隱式公開的任何新特征或者特征的任何新的組合，或者是它們的任何推廣，而無論它是否涉及當(dāng)前在任何權(quán)利要求中要求權(quán)利的相同的發(fā)明，以及是否緩解了和本發(fā)明相同的一些或全部技術(shù)問題。因此申請人提請注意新的權(quán)利要求可以明確表達(dá)成在執(zhí)行本申請或者是由本申請導(dǎo)出的任何進(jìn)一步應(yīng)用中的這種特征和/或特征的組合。
在本說明書與權(quán)利要求中，元素前的單詞“一個”不排除存在多個這樣的元素。此外，單詞“包括”不排除存在除那些列出以外的其他元素或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用在包括多個主站的無線電通信系統(tǒng)中的次站，該次站具有參與軟切換過程的裝置，其間該次站同時和至少兩個主站通信，并且接收機(jī)裝置包括用于分解作為多個多徑信號從該至少兩個主站接收到的傳輸信號的信號分解裝置，其中提供裝置來決定是否基于每個多徑信號的到達(dá)時間來把其分配給信號分解裝置。
2.如權(quán)利要求1中要求的次站，其特征在于信號分解裝置包括一個具有多個分支的瑞克接收機(jī)。
3.如權(quán)利要求1中要求的次站，其特征在于提供功率控制裝置用于調(diào)整上行鏈路傳輸功率以響應(yīng)從主站接收到的功率控制命令，并且該信號分解裝置可操作來分解經(jīng)多個多徑信號接收到的功率控制命令。
4.如權(quán)利要求3中要求的次站，其特征在于功率控制裝置能按預(yù)定時間來調(diào)整傳輸功率，并且其到達(dá)時間小于下次調(diào)整傳輸功率之前一個預(yù)定間隔的稍遲信號不被分配給信號分解裝置。
5.如權(quán)利要求4中要求的次站，其特征在于至少一些稍遲的信號用于決定后續(xù)的功率控制調(diào)整。
6.一種操作次站的方法，包括參與軟切換過程，其間該次站同時和至少兩個主站通信，從該至少兩個主站接收傳輸信號作為多個多徑信號，并且由信號分解器處理接收到的多徑信號以分解該傳輸信號，該方法還包括決定是否基于每個多徑信號的到達(dá)時間來處理它。
7.如權(quán)利要求6中要求的方法，其特征在于信號分解器是一個具有多個分支的瑞克接收機(jī)。
8.如權(quán)利要求6或7中要求的方法，其特征在于調(diào)整上行鏈路傳輸功率以響應(yīng)從主站接收到的功率控制命令，以及分解經(jīng)多個多徑信號接收到的功率控制命令。
9.如權(quán)利要求8中要求的方法，其特征在于按預(yù)定時間來調(diào)整傳輸功率，以及其到達(dá)時間小于下次調(diào)整傳輸功率之前一個預(yù)定間隔的稍遲信號不被信號分解器處理。
10.如權(quán)利要求9中要求的方法，其特征在于至少一些稍遲的信號用于決定后續(xù)的功率控制調(diào)整。
全文摘要
次站具有一個接收機(jī)，它能夠分解在軟切換過程中作為多個多徑信號從多個基站接收到的信號。這種能力例如可由一個瑞克接收機(jī)提供。為了在非常短的時段內(nèi)解碼和對接收到的信號作用，接收機(jī)不處理在預(yù)定時間之后到達(dá)的信號(402g，402h)，而代之以處理在時間(t1)之前到達(dá)的較弱的信號(402d，402e)。在UMTS系統(tǒng)中這樣的次站尤其適合解碼和對包括在接收信號內(nèi)的功率控制命令作用，因?yàn)閁MTS規(guī)范為此提供的時段非常有限。在本申請中，預(yù)定時間(t1)是這樣一個時間，即在此之后接收的信號將太遲而不用于決定下次的功率控制改變。
文檔編號H04B1/707GK1395765SQ01803648
公開日2003年2月5日 申請日期2001年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月15日
發(fā)明者M·P·J·巴克, T·J·穆斯利 申請人:皇家菲利浦電子有限公司