專利名稱：控制前向鏈路發(fā)射功率的制作方法
背景技術：
I.發(fā)明領域本發(fā)明一般涉及無線通信網。尤其，本發(fā)明涉及設備和方法，用于有效的干擾管理。
II.背景技術存在具有多個波束通信鏈路的多種無線通信系統(tǒng)。如此例子中之一是基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)。另一個例子是蜂窩通信系統(tǒng)。
基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)包括在網關(也稱之為“通信站”)和用戶終端之間中繼通信信號的一個或多個衛(wèi)星。網關提供通信鏈路，用于把用戶終端連接到其它用戶終端或連接到諸如公用電話交換網之類其它通信系統(tǒng)的用戶。用戶終端可以是固定的或移動的，諸如移動電話，其位置接近網關或在遠處位置上。
如果用戶終端在衛(wèi)星的“腳印”內，則衛(wèi)星可以接收來自用戶終端的信號以及把信號發(fā)送到用戶終端。衛(wèi)星的腳印是衛(wèi)星通信系統(tǒng)覆蓋的地球表面上的地理區(qū)域。在某些衛(wèi)星系統(tǒng)中，通過使用波束形成天線在地理上把衛(wèi)星的腳印分割成“波束”。每個波束覆蓋衛(wèi)星腳印內的特定地理區(qū)域。
如在1990年2月13日發(fā)表的題為“Spread Spectrum Multiple AccessCommunication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters”的美國專利第4,901,307號、以及在1997年11月25日發(fā)表的題為“Method andApparatus for Using Full Spectrum Transmitted Power in a Spread SpectrumCommunication System for Tracking Individual Recipient Phase Time andEnergy”的美國專利第5,691,174號中揭示了某些衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用碼分多址(CDMA)擴頻信號，兩個專利都已轉讓給本發(fā)明的受讓人，并為了完整性在此引用作為參考。
在美國，通過電信工業(yè)協(xié)會在TIA/EIA/IS-95-A題為“MobileStation-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular System”中使提供CDMA移動通信的方法標準化，這里稱之為IS-95。在TIA/EIA標準IS-98中描述組合的AMPS和CDMA系統(tǒng)。在IMT-2000/UM或國際移動電信系統(tǒng)2000/通用移動電信系統(tǒng)中描述了其它通信系統(tǒng)，這些標準包括所謂的寬帶CDMA(WCDMA)、cdma2000(例如，諸如cdma20001x或3x標準)或TD-SCDMA。
在使用多個波束的通信系統(tǒng)中，用戶在特定波束中接收的發(fā)送對于來自相鄰波束的指定發(fā)送的干擾是敏感的。此外，用戶與相鄰波束越接近，用戶對來自相鄰波束的干擾就越敏感。通常根據(jù)信噪比(SNR)來測量干擾。
在衛(wèi)星相對于地球表面的一個點不是固定的、基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中，給定衛(wèi)星覆蓋的地理區(qū)域是不斷地改變的。結果，在一個特定時刻位于特定衛(wèi)星的特定波束中的用戶終端，在較晚時刻可能位于相同衛(wèi)星的不同波束中和/或不同衛(wèi)星的不同波束中。此外，因為衛(wèi)星通信是無線的，所以用戶終端是自由移動的。因此，用戶終端在參與與一個或多個衛(wèi)星的通信中，可能經歷變化的干擾敏感度等級。
在地面蜂窩通信系統(tǒng)的蜂窩小區(qū)中移動的移動用戶可能發(fā)生相似的干擾問題。即，參與無線通信的移動用戶終端可能在小區(qū)中移動或反復穿越小區(qū)邊界。
減少用戶終端接收到的干擾的一種技術是升高衛(wèi)星和/或小區(qū)基站發(fā)送給用戶終端的信號功率。然而，由于用戶終端可能經歷變化的干擾敏感度等級，所以這種方法具有缺點，即在對于干擾沒有其它用戶那么敏感的用戶處會浪費功率。
在諸如衛(wèi)星通信系統(tǒng)等具有有限功率積存的系統(tǒng)中，需要一種技術來維持恒定的SNR同時節(jié)省發(fā)射功率。
發(fā)明概述本發(fā)明針對系統(tǒng)和方法，用于控制給在具有多個波束的無線通信系統(tǒng)中的用戶終端的前向鏈路發(fā)射功率。所述系統(tǒng)和方法識別在多個波束之一中的用戶終端位置，并且根據(jù)所識別的用戶終端位置來設置前向鏈路發(fā)射功率。
識別用戶終端的位置可以包括從用戶終端接收多個信號功率測量值，諸如導頻信號測量值。這些測量值的每一個對應于多個波束中之一。例如，這些測量值可以是按導頻強度測量消息(PSMM)的形式的。
根據(jù)這些測量值的接收，計算對應于起始波束(home beam)的信號功率測量值中的第一個和其它信號功率測量值中的每一個之間的差異。如果所計算的差異中的最大值大于預定門限值，則推斷用戶終端在波束中心區(qū)域中。然而，如果所計算的差異中的最大值小于或等于預定門限值，則推斷用戶終端在波束交叉區(qū)域中。
本發(fā)明的一種系統(tǒng)包括適用于識別在一波束中用戶終端的位置的一種選擇器。根據(jù)這個識別，選擇器根據(jù)所識別的位置產生功率控制命令。選擇器根據(jù)功率控制命令設置前向鏈路發(fā)射功率。
收發(fā)機包括增益模塊，該模塊適用于根據(jù)功率控制命令指定的功率等級對前向鏈路信息序列進行定標。當所識別的位置在波束交叉區(qū)域中時，功率控制命令可以指定第一功率等級，并且當所識別的位置在波束中心區(qū)域中時，可以指定第二功率等級。
本發(fā)明的優(yōu)點在于使干擾電平保持在可接受的范圍內，同時節(jié)省了發(fā)射功率。
附圖簡述參考附圖描述本發(fā)明。在附圖中，相同的標號表示相同的單元或功能相似的元件。此外，標號最左邊的數(shù)字標識首先出現(xiàn)該標號的附圖。


圖1說明示例無線通信系統(tǒng)；圖2是一視圖，說明具有多個波束的示例腳??；圖3是一視圖，說明衛(wèi)星腳印中可操作的情況；圖4-6是流程圖，說明本發(fā)明的可操作的程序；圖7是示例網關實施的方框圖；以及圖8是前向鏈路收發(fā)機實施的方框圖。
本發(fā)明的實施例的詳述I.示例操作環(huán)境在詳細描述本發(fā)明之前，描述可以在其中實施本發(fā)明的示例環(huán)境是有幫助的。在移動通信環(huán)境中，本發(fā)明是特別有用的。圖1說明這種環(huán)境。
圖1是示例無線通信系統(tǒng)(WCS)100的方框圖，它包括基站112、兩個衛(wèi)星116a和116b以及兩個相關聯(lián)的網關(這里還稱之為網絡集線器(hub))120a和120b。這些單元與用戶終端124a、124b和214c一起參與無線通信。一般，基站和衛(wèi)星/網關是基于地面和衛(wèi)星的通信系統(tǒng)的不同的部件。然而，這些不同的系統(tǒng)可以共同運作作為總的通信基礎結構。
雖然圖1示出一個基站112、兩個衛(wèi)星116以及兩個網關120，但是可以使用任何數(shù)量的這些單元來得到所要求的通信容量和地區(qū)范圍。例如，WCS 100的一種示例實施包括在低地軌道中的八個不同軌道平面上運行的48個或更多的衛(wèi)星，以對大量用戶終端124提供服務。
有時還交換使用術語基站和網關，每一個都是固定的中央通信站，具有諸如網關120之類的網關，在本技術領域中會理解成通過衛(wèi)星中繼器引導通信的高度專用的基站，而諸如基站112之類的基站(有時還稱之為小區(qū)-基站)則使用地面天線在周圍的地區(qū)中引導通信。然而，本發(fā)明不限于特定的多址通信系統(tǒng)，還可以在使用其它訪問技術的其它類型系統(tǒng)中使用本發(fā)明。
在本例子中，每個用戶終端124具有或包括設備或無線通信裝置，諸如，但是不限于，蜂窩電話、無線手機、數(shù)據(jù)收發(fā)器或尋呼或定位接收機。此外，按需要，每個用戶終端124可以是如手持的安裝在交通工具(例如，包括汽車、卡車、船只、火車和飛機)上的移動的或固定的。例如，圖1說明用戶終端124a為固定電話，用戶終端124b為手持裝置以及用戶終端124c為安裝在車輛上的裝置。在某些通信系統(tǒng)中根據(jù)選擇有時還把無線通信裝置稱為用戶終端、移動站、移動單元、簽約用戶單元、移動無線電或無線電電話、無線單元、或簡稱為“用戶”、“簽約用戶”、“終端”以及“移動”。
用戶終端124通過CDMA通信系統(tǒng)與WCS 100中的其它單元一起參與無線通信。然而，可以在諸如時分多址(TDMA)以及頻分多址(FDMA)或上列其它波形或技術(WCDMA、CDMA2000、...)之類使用其它通信技術的系統(tǒng)中使用本發(fā)明。
一般，來自諸如基站112或衛(wèi)星116之類的波束源的波束按預定方向圖覆蓋不同地理區(qū)域?？梢砸龑Р煌l率的波束，也稱之為CDMA信道、頻分多路復用(FDM)信道或“子-波束”，使之重疊相同的區(qū)域。熟悉本技術領域的人員會容易地理解，可以設計多個衛(wèi)星的波束覆蓋或服務區(qū)域或多個基站的天線方向圖使之根據(jù)通信系統(tǒng)設計和提供的服務類型以及是否得到空間分集而在給定區(qū)域中完全重疊或部分重疊。
圖1說明數(shù)個示例信號路徑。例如，通信鏈路130a-c提供基站112和用戶終端124之間的信號交換。相似地，通信鏈路138a-d提供衛(wèi)星116和用戶終端124之間的信號交換。通信鏈路146a-d促進衛(wèi)星116和網關120之間的通信。
用戶終端124能夠參與與基站112和/或衛(wèi)星116的雙向通信。因此，通信鏈路130和138的每一個包括前向鏈路和反向鏈路。前向鏈路把信息信號傳送給用戶終端124。對于WCS 100中基于地面的通信，前向鏈路經過鏈路130把信息信號從基站112傳送到用戶終端124。在WCS 100情況中，基于衛(wèi)星的前向鏈路經過鏈路146把信息從網關120傳送到衛(wèi)星116，以及經過鏈路138把信息從衛(wèi)星116傳送到用戶終端124。因此，基于地面的鏈路一般包括用戶終端和基站之間的單個無線信號路徑，而基于衛(wèi)星的鏈路一般包括用戶終端和通過至少一個衛(wèi)星(忽略多徑)的網關之間的兩個或多個無線信號路徑。
在WCS 100的情況中，反向鏈路把信息信號從用戶終端124傳送到基站112或網關120。與WCS 100中的前向鏈路相似，反向鏈路一般需要用于基于地面的通信的單個無線連接以及用于基于衛(wèi)星的通信的兩個無線連接。WCS 100可以給出在這些前向鏈路上提供不同通信的特征，諸如低數(shù)據(jù)速率(LDR)和高數(shù)據(jù)速率(HDR)服務。示例的LDR服務提供具有從每秒3千比特(3kbps)到9.6kbps的數(shù)據(jù)速率的前向鏈路，而示例的HDR服務支持高達604kbps或更高的一般數(shù)據(jù)速率。
HDR服務的性質可以是突發(fā)式的。即，在HDR鏈路上傳送的話務可以按不可預測的方式突然開始和結束。因此，在一個時刻，HDR鏈路可能按零kbps運作，而在下一個時刻按極高的數(shù)據(jù)速率，諸如604kbps運作。
如上所述，WCS 100執(zhí)行根據(jù)CDMA技術的無線通信。因此，在鏈路130、138和146的前向和反向鏈路上發(fā)送的信號傳送根據(jù)CDMA傳輸標準的經編碼的、經擴展的以及經信道化的信號。此外，在這些前向和反向鏈路上使用塊交錯。在具有預定持續(xù)期，諸如20毫秒的幀中發(fā)送這些塊。
基站112、衛(wèi)星116以及網關120可以調節(jié)在WCS 100的前向鏈路上發(fā)送的信號的功率。在題為“Method and Apparatus For Controlling TransmissionPower In A CDMA Cellular Mobile Telephone System”的美國專利第5,056,109號中揭示了在CDMA通信系統(tǒng)中使用的功率控制環(huán)的示例實施例，該專利已轉讓給本發(fā)明的受讓人，并在此引用作為參考。還可以設想其它功率控制機構，并且在本發(fā)明的范圍內。
可以根據(jù)來自用戶終端124的命令、請求或反饋以及根據(jù)時間來改變發(fā)射功率(這里稱之為前向鏈路發(fā)射功率)?？梢栽谥饚幕A上使用這個時間變化特征。另一方面，可以在大于或小于一幀的其它時間范圍內使用這個特征。執(zhí)行這種功率調節(jié)以保持前向鏈路幀差錯率(FER)在特定要求范圍內，減少干擾以及節(jié)省發(fā)射功率。
例如，網關120a通過衛(wèi)星116a可以按與不同于它發(fā)送給用戶終端124c的前向鏈路發(fā)射功率把信號發(fā)送到用戶終端124b。此外，對于每個連續(xù)的幀，網關120a可以改變到用戶終端124b和124c的每條前向鏈路的發(fā)射功率。
圖2示出示例衛(wèi)星波束方向圖202，也稱之為腳印。如在圖2中所示，示例衛(wèi)星腳印202包括十六個波束2041-20416。每個波束覆蓋特定的地理區(qū)域，盡管通常有些波束是重疊的。在圖2中示出的衛(wèi)星腳印包括內波束(波束2041)、中波束(波束2042-2047)、以及外波束(波束2048-20416)。波束方向圖202是每個與特定波束204相關聯(lián)的特定的預定增益方向圖的一種配置。
僅為了說明的目的，示出的波束204為具有不重疊的幾何形狀。事實上，波束204的每一個具有遠遠超過圖2中示出的理想邊界而延伸的增益方向圖輪廓。然而，超過這些圖示的邊界的這些增益方向圖是衰減的，以致它們一般不提供足夠的增益來支持與給定“邊界”外的用戶終端124的通信。
可以認為波束204的每一個根據(jù)它們與其它波束的接近程度和/或在其它波束增益方向圖中的位置而具有不同的區(qū)域。例如，圖2說明具有中心區(qū)域206和交叉區(qū)域208的波束2042。交叉區(qū)域208包括與波束2041、2043、2047、2048、2049和20410接近的波束2042的一部分。由于這種接近，在交叉區(qū)域208(以及其它波束中的相似區(qū)域)中的用戶終端124比在中心區(qū)域206中的用戶終端124更有可能切換到相鄰波束。然而，在諸如交叉區(qū)域208之類的切換可能區(qū)域中的用戶終端124更可能接收來自相鄰波束204中的通信鏈路的干擾。
為了說明這個原理，圖3示出腳印202中的示例操作情況。這個操作情況包括正在通過衛(wèi)星116的不同波束進行通信的用戶終端124d-f。具體說，用戶終端124d和124e正在通過波束2042與衛(wèi)星116通信，而用戶終端124f正在通過波束2047與衛(wèi)星116通信。如在圖3中所示，用戶終端124d處于波束2042的中心區(qū)域206中，而用戶終端124e處于波束2042的交叉區(qū)域208中。
如上所述，波束2047離開交叉區(qū)域208比離開中心區(qū)域206近。因為這個接近性，所以在交叉區(qū)域208中的用戶終端124e與在中心區(qū)域206中的用戶終端124d相比，可以處于波束2047增益方向圖的較高增益部分。例如，在圖3的操作情況中，用戶終端124f接收來自衛(wèi)星116的前向鏈路發(fā)送302。此外，用戶終端124d和124e接收的這個發(fā)送是經衰減的發(fā)送302’和302”。雖然這兩個信號都比發(fā)送302弱，但是發(fā)送302”比發(fā)送302’強。
用戶終端124d和124e除了接收這些經衰減的發(fā)送之外，還從衛(wèi)星116接收指定供它們接收的前向鏈路發(fā)送。具體說，用戶終端124d從衛(wèi)星116接收前向鏈路發(fā)送304，而用戶終端124e從衛(wèi)星116接收前向鏈路發(fā)送306。
在示例WCS 100的情況中，在特定波束204中的下行鏈路的CDMA發(fā)送是正交編碼的。即，它們一般不相互干擾。然而，來自不同波束的下行鏈路CDMA發(fā)送并不必定是正交的。來自不同波束204的下行鏈路發(fā)送可能相互干擾。因此，在圖3的操作情況中，發(fā)送304的接收易受來自發(fā)送302’的干擾的影響。相似地，發(fā)送306的接收易受來自發(fā)送302”的干擾的影響。
如這里所述，發(fā)送302”具有比發(fā)送302’較強的信號強度。因此，在圖3的情況中，通過用戶終端124e的發(fā)送306的接收比通過用戶終端124d的發(fā)送304的接收易受更大干擾量的影響。本實施例應用這個原理來減少這種干擾同時節(jié)省鏈路發(fā)射功率。
II.有效的干擾管理本發(fā)明通過控制鏈路發(fā)射功率而提供有效的干擾管理技術。如上所述，諸如WCS 100之類的衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括具有有限發(fā)射功率積存的一些部件，諸如衛(wèi)星116。必須把這個積存的功率有效地分配給多條通信鏈路。然而，如果分配給一條通信鏈路的功率過小，則噪聲和干擾將阻止鏈路支持通信話務。因此，實施例在節(jié)省發(fā)射功率的同時使干擾等級保持在可接受的范圍內。
諸如WCS 100之類的通信系統(tǒng)對于它們的無線通信鏈路規(guī)定確定的最大誤碼率(BER)和/或分組差錯率(PER)。按該指定執(zhí)行的一條鏈路必須不超過這些差錯率。鏈路的差錯率取決于功率電平的比值，如下面公式(1)所表示。
EbNt---(1)]]>在公式(1)中，Eb表示每個發(fā)送比特的能量，而Nt表示噪聲能量。Nt有兩個分量No和It。No表示熱噪聲，而It表示干擾功率頻譜密度。
在諸如WCS 100之類的無線通信環(huán)境中，No是相當恒定的。然而，It可以大大地變化。由于It可以大大地變化，所以公式(1)的比值，以及相關聯(lián)的鏈路的差錯率，可能在數(shù)值的較大范圍上波動。
參考下面公式(2)來描述這種波動的原因。公式(2)表示用戶i從一組干擾用戶(由變量j作標記)的前向鏈路接收到的干擾噪聲分量It，i。
It,i=Σj≠iPj·RjW---(2)]]>在公式(2)中，Pj是針對用戶j的前向鏈路發(fā)射功率，Rj是到用戶j的前向鏈路功率的數(shù)據(jù)速率，而W是CDMA擴展帶寬。
如在公式(2)中所表示，相鄰波束用戶對于前向鏈路干擾噪聲分量的作用直接正比于相鄰波束用戶的前向鏈路數(shù)據(jù)速率Rj。因此，當前向鏈路數(shù)據(jù)速率增加時，Nt的干擾噪聲分量It變成逐漸超過對應的熱噪聲分量No。
如這里參考圖1所述，WCS 100可以提供LDR和HDR兩種服務。由于它的實質上較低的數(shù)據(jù)速率，所以當與來自傳送突發(fā)話務的HDR鏈路比較時，來自LDR鏈路的干擾噪聲變化是相當小的。
為了保證干擾波動不會損害無線鏈路上的通信，傳統(tǒng)系統(tǒng)按較高功率發(fā)送以保證來自相鄰小區(qū)前向鏈路的干擾不會占優(yōu)勢。因此，在WCS 100的情況中，維持前向鏈路的傳統(tǒng)方法將涉及按較高功率電平發(fā)送的網關120和基站112，這種較高功率電平是在面臨干擾等級波動時為了使鏈路差錯率保持在可接受范圍內而保守地估計的。不幸地，這種方法沒有節(jié)省發(fā)射功率。
上述較高功率電平大于支持無干擾的鏈路所需要的最小功率電平。這里把這兩個功率電平之間的差稱為功率裕度。示例實施例使分配給每條前向鏈路的功率裕度最小。
如上參考圖3的操作情況所述，在波束204中的用戶終端124的位置影響它易受干擾影響的程度。尤其，接近波束交叉區(qū)域(諸如交叉區(qū)域208)的用戶比中心區(qū)域(諸如中心區(qū)域206)中的用戶接收更多的干擾。因此，為了與干擾斗爭，在中心區(qū)域中的用戶終端124需要的功率裕度比交叉區(qū)域中用戶的功率裕度更小。
因此，本發(fā)明從相應的用戶終端124在它們各自的波束204中的位置來確定前向鏈路發(fā)射功率電平。圖4是說明本發(fā)明的操作程序的流程圖。參考網關120控制到特定用戶終端124的前向鏈路發(fā)射功率來描述這個操作程序。然而，基站112也可以執(zhí)行這個操作程序。
以步驟402來開始這個操作程序。在步驟402中，網關120識別用戶終端124在波束402中的位置。接著，在步驟404中，對于針對用戶終端124的前向鏈路，網關120根據(jù)所識別的用戶終端124位置設置發(fā)射功率。
圖5是更詳細地說明步驟404的性能的流程圖。如在圖5中所示，步驟404可以包括步驟502，該步驟判定用戶終端124是否在諸如交叉區(qū)域208之類的交叉區(qū)域中。如果用戶終端124在交叉區(qū)域中，則接著執(zhí)行步驟504。否則，執(zhí)行步驟506。
在步驟504中，網關120把針對用戶終端124的前向鏈路的發(fā)射功率設置成第一功率電平。另一方面，在步驟506中，網關120把針對用戶終端124的前向鏈路的發(fā)射功率設置成第二功率電平。由于針對中心區(qū)域中的用戶終端124的前向鏈路需要的功率比針對交叉區(qū)域中的用戶的前向鏈路需要的功率要小，所以第二功率電平大于第一功率電平。
交叉區(qū)域可以是相對于衛(wèi)星腳印的、包括預定的相對地理位置的一個區(qū)域。然而，在面臨與突發(fā)高數(shù)據(jù)速率相關聯(lián)的大干擾功率波動時，一般的通信系統(tǒng)不能足夠快地向網關120和基站112提供用戶終端124地理位置。為了克服這個困難，本發(fā)明使用不同的功率量度來估計用戶終端124位置。
從每個用戶終端124周期性地執(zhí)行的一組功率測量值得到這些不同的功率量度以估計它是否應該“切換”到另一個波束。這些測量值是導頻信號功率測量值。導頻信號是始終通過網關120和基站112發(fā)送的信號。導頻信號允許用戶終端124獲取前向鏈路信道的定時和相位。
參考圖2，衛(wèi)星116中繼每個波束204中不同的導頻信號。在腳印202中的每個用戶終端124測量它接收到的每個導頻信號的功率，并且向對應的網關120(或地面環(huán)境中對應的基站112)周期性地報告這些功率。這些周期性的報告可以按被稱為導頻強度測量消息(PSMM)的標準的格式化消息的形式。另一方面，可以使用諸如尋呼消息之類其它類型的信號來傳送這些測量值。
為了確定波束204中用戶終端124的位置，網關120比較周期性報告中的功率測量的值。圖6是流程圖，說明使用這種不同功率量度方法的步驟402的操作程序。
以步驟602開始圖6的操作程序。在步驟602中，網關120接收來自用戶終端124的、按PSMM形式的導頻信號功率測量值的列表。接著，在步驟604中，網關120計算與分配給用戶終端124的波束204(這里也稱之為“起始波束”或“有效波束”)相關聯(lián)的導頻信號功率之間的差值，以及在所接收的列表中的下一個最高的導頻信號功率。
在步驟606中，網關120判定在步驟604中計算的差值是否大于諸如6dB的門限值。如果是大于的，則執(zhí)行步驟610。否則，執(zhí)行步驟608。在步驟610中，網關120推斷用戶終端124在諸如中心區(qū)域206之類的中心區(qū)域中。另一方面，在步驟608中，網關120判定用戶終端124在諸如交叉區(qū)域208之類的交叉區(qū)域中。
接在步驟608和610之后的是步驟404的實施，其中網關120設置前向鏈路發(fā)射功率。如上參考圖5所述，當用戶終端124在波束交叉區(qū)域中時，步驟404可以包括把前向鏈路發(fā)射功率設置成第一功率電平。另一方面，當用戶終端124不在波束交叉區(qū)域中時，步驟404可以包括把前向鏈路發(fā)射功率設置成第二功率電平。
III.示例網關實施圖7是示例網關120實施的方框圖，所述示例網關實施執(zhí)行這里描述的技術。雖然在衛(wèi)星通信的情況中進行描述，但是也可以在諸如圖1的基站112之類的蜂窩基站中使用這個示例實施。如在圖7中所示，這個實施包括耦合到射頻(RF)子系統(tǒng)704的天線分段702以及耦合到RF子系統(tǒng)704的CDMA子系統(tǒng)706。此外，網關120進一步包括耦合到CDMA子系統(tǒng)706的交換機708。
天線分段702包括通過衛(wèi)星116與一個或多個用戶終端124交換RF信號的一個或多個天線。尤其，天線分段702接收反向鏈路RF信號和發(fā)送前向鏈路RF信號。為了使通過單個天線發(fā)送和接收RF信號成為可能，天線分段702還可以包括一個雙工器(未示出)。
RF子系統(tǒng)704接收來自RF頻段中的天線分段702的電信號。在接收時，RF子系統(tǒng)704把這些電信號從RF頻段下變頻到中頻(IF)。此外，RF子系統(tǒng)704可以根據(jù)預定的帶寬對從天線分段702接收的電信號進行濾波。
為了增加從天線分段702接收的RF信號的功率，RF子系統(tǒng)704還包括已知的放大部件(未示出)。示例的放大部件包括初始放大從天線分段702接收的信號的低噪聲放大器(LNA)，以及在上述下變頻過程期間把這些信號混頻成IF之后進一步放大這些信號的可變增益放大器(VGA)。
作為這些濾波、下變頻以及放大操作的結果，RF子系統(tǒng)704產生IF信號720，IF信號720被發(fā)送到CDMA子系統(tǒng)706中的反向鏈路收發(fā)機712。
除了接收來自天線分段702的反向鏈路RF信號之外，RF子系統(tǒng)704還接收來自CDMA子系統(tǒng)706中的前向鏈路收發(fā)機710的前向鏈路IF信號722。RF子系統(tǒng)704對這個信號進行放大和上變頻成為對應的RF信號，通過天線分段702發(fā)送。
如在圖7中所示，CDMA子系統(tǒng)706包括前向鏈路收發(fā)機710、反向鏈路收發(fā)機712、路由器714以及選擇器組子系統(tǒng)(SBS)716。如上所述，收發(fā)機710和712與RF子系統(tǒng)704交換IF信號720和722。此外，收發(fā)機710和712執(zhí)行CDMA操作。
具體說，前向鏈路收發(fā)機710從路由器714接收一個或多個前向鏈路信息序列724。在接收時，前向鏈路收發(fā)機710把這些序列轉換成IF信號722，該信號是按CDMA傳輸格式的。下面參考圖8更詳細地描述這個轉換。
反向鏈路收發(fā)機712把按CDMA傳輸格式的IF信號720轉換成信息序列726a-726n。例如，前向鏈路收發(fā)機710用一個或多個PN序列和信道化碼對IF信號720進行去擴展和去覆蓋。此外，前向鏈路收發(fā)機710可以執(zhí)行解碼的去交錯操作，以產生發(fā)送到路由器714的信息序列726。
路由器714處理在SBS 716和收發(fā)機710和712之間按分組形式的信息序列724和726的傳送。通過接口728執(zhí)行這個傳送，接口728可以是諸如局域網(LAN)之類的數(shù)據(jù)網或用于傳送信息的任何其它眾知的機構。
SBS 716處理通過網關120處理過的前向鏈路和反向鏈路話務。這個話務包括有效負荷話務和信令話務兩者。例如，SBS 716在諸如呼叫設置、呼叫拆卸以及波束切換之類的呼叫處理操作的實施中交換信令話務。SBS 716還能夠把話務傳送到提供到公用電話交換網(PSTN)的接口的交換機708。
SBS 716包括多個選擇器718a-n，用于處理前向和反向鏈路話務。每個選擇器718處理一個對應用戶終端124的有效通信。然而，在這種有效通信終止時，可以把選擇器718再分配給其它用戶終端124。例如，選擇器718估計從用戶終端124發(fā)送的PSMM以判定它們在波束中的位置。
可以通過硬件技術和/或在經編程以執(zhí)行這里描述的功能的、軟件控制的處理器中實施每個選擇器718。這種實施可以包括眾知的標準元件或通用功能的硬件或通用硬件，包括在命令、固件或軟件指令的控制下以執(zhí)行所要求的功能的多種可編程的電子裝置或計算機。例子包括軟件控制的控制器、微處理器、一個或多個數(shù)字信號處理器(DSP)、專用功能電路模塊以及專用集成電路(ASIC)。因此，功率控制命令730a可以包括在選擇器718a和增益模塊810之間傳送的一個或多個軟件指令。
每個選擇器718控制前向鏈路功率控制操作。為了調節(jié)前向鏈路的發(fā)射功率，每個選擇器718把功率控制命令730發(fā)送到前向鏈路收發(fā)機710。功率控制命令730的每一個指定一個前向鏈路發(fā)射功率。前向鏈路收發(fā)機710根據(jù)這些命令設置發(fā)射功率，供通過選擇器718控制的前向鏈路始發(fā)這些命令。
例如，選擇器718a產生通過接口728和路由器714發(fā)送到收發(fā)機710的功率控制命令730a。在接收到功率控制命令730a時，前向鏈路收發(fā)機710設置由選擇器718a控制的前向鏈路的功率。下面參考圖8描述關于這個特征的詳細說明。
因此，每個選擇器718與前向鏈路收發(fā)機710一起操作以執(zhí)行圖4-6中示出的步驟。例如，如上參考步驟402所述，每個選擇器718識別用戶終端124在波束方向圖中的位置。這個識別可以包括通過反向鏈路發(fā)送接收信號強度測量值(諸如PSMM)的列表，并且處理這些測量值，以判定用戶終端124是在中心區(qū)域中還是在交叉區(qū)域中，如上參考圖6中的步驟602-610所述。
此外，每個選擇器718與前向鏈路收發(fā)機710一起操作，根據(jù)所識別的用戶終端124的位置來設置前向鏈路發(fā)射功率。因此，這些部件執(zhí)行步驟404。
如上所述，這個實施可以包括執(zhí)行圖5的步驟502-506。每個選擇器718執(zhí)行步驟502，該步驟判定用戶終端124是否在交叉區(qū)域中。在步驟504和506中，根據(jù)步驟502的結果設置前向鏈路發(fā)射功率。因此，這些步驟的每一個包括產生功率控制命令730和把命令發(fā)送到前向鏈路收發(fā)機710的一個選擇器718。此外，步驟504和506的每一個包括接收對應的功率控制命令730的前向鏈路收發(fā)機710，并且根據(jù)接收設置相關聯(lián)的前向鏈路發(fā)射功率。
圖8是前向鏈路收發(fā)機710實施的方框圖。如在圖8中所示，收發(fā)機710包括多條收發(fā)機路徑802a-802n、加法器804以及輸出接口805。每條收發(fā)機路徑802從對應的選擇器718接收前向鏈路信息序列724以及功率控制命令730。雖然圖8只示出收發(fā)機路徑802a的詳細實施，但是收發(fā)機路徑802b-802n可以包括相似或相同的特征。
如在圖8中所示，收發(fā)機路徑802a包括交錯器806、編碼器808以及增益模塊810。交錯器806接收信息序列724，并且對這個序列進行塊交錯以產生經交錯的序列820。編碼器808接收序列820，并且在這個序列上執(zhí)行糾錯編碼，以產生經編碼的信息序列822。
增益模塊810接收經編碼的序列822，它是前向鏈路信息序列。此外，增益模塊810接收來自選擇器718a的功率控制命令730a。增益模塊810根據(jù)功率控制命令730a指定的發(fā)射功率電平對經編碼的序列822定標。因此，增益模塊810可以增加或減少經編碼的序列822的功率。這種定標產生經定標的序列824。
經交錯的序列820是數(shù)字碼元的序列?？梢酝ㄟ^把碼元的每一個乘以通過功率控制命令730確定的增益因子而對這個序列進行定標。可以通過硬件技術和/或在諸如數(shù)字信號處理器(DSP)之類的微處理器上操作的軟件指令來數(shù)字化地實施這種定標操作。因此，功率控制命令730a可以包括在選擇器718a和增益模塊810之間傳送的一個或多個軟件指令。
如在圖8中所示，收發(fā)機路徑802進一步包括擴展組合器812a-812b、信道化組合器814a-814b、以及正交相移鍵控(QPSK)調制器816。擴展組合器812a-812b的每一個接收經定標的序列824，并且用相應的PN序列834組合(例如，相乘)這個序列，以產生擴展序列828a和828b。
把擴展序列828a和828b的每一個發(fā)送到相應的信道化組合器814。每個信道化組合器814用諸如沃爾什碼之類的信道化碼組合(例如，相乘)相應的擴展序列828。結果信道化組合器814的每一個產生經信道化的序列830。具體說，組合器814a產生經信道化的同相(I)序列830a，而組合器814b產生經信道化的正交(Q)序列830b。
把經信道化的序列830a和830b發(fā)送到QPSK調制器816。QPSK調制器816對這些序列進行調制，以產生經調制的波形832a。把經調制的波形832a發(fā)送到加法器804。加法器804使經調制的波形832和通過收發(fā)機路徑804b-804n產生的波形832b-832n相加。這個操作產生經組合的信號834，把該信號發(fā)送到輸出接口805。
輸出接口805把經組合的信號834從基帶上變頻到IF，從而產生前向鏈路IF信號722。輸出接口805可以在IF信號722的產生中附加地執(zhí)行濾波和放大操作。
IV.結論當已經在上面描述各個實施例時，應該理解，只是作為例子來表示它們，而不是限制。例如，本發(fā)明不限于基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)，而是也可以應用于基于地面的系統(tǒng)。此外，本發(fā)明不限于CDMA系統(tǒng)，而是可以擴展到其它類型的通信系統(tǒng)，諸如TDMA、FDMA、CDMA2000以及WCDMA系統(tǒng)。此外，雖然實施例描述了在QPSK調制情況中的無線CDMA發(fā)送，但也可以使用其它調制技術。
熟悉本技術領域的人員會理解，可以作出形式和細節(jié)上的各種改變而不偏離在權利要求書中定義的本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的廣度和范圍應該不限于上述任何示例實施例，而是只應該根據(jù)下列權利要求書和它們的等價物來定義。
權利要求
1.在具有多個波束的無線通信系統(tǒng)中控制到用戶終端的前向鏈路發(fā)射功率的一種方法，所述方法包括下列步驟(a)識別在多個波束之一中的用戶終端的位置；(b)根據(jù)所識別的用戶終端位置設置前向鏈路發(fā)射功率。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(a)包括(1)從用戶終端接收多個信號功率測量值，其中信號功率測量值的每一個對應于多個波束中之一；(2)計算信號功率測量值中的第一個和其它信號功率測量值中的每一個之間的差值，其中第一信號功率測量值對應于起始波束；(3)當所計算的差值中最大的差值大于預定門限值時，推斷用戶終端在波束中心區(qū)域中；以及(4)當所計算的差值中最大的差值小于或等于預定門限值時，推斷用戶終端在波束交叉區(qū)域中。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括從用戶終端接收多個導頻信號功率測量值，其中每個導頻信號功率測量值對應于多個波束中相應的一個波束。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括接收導頻強度測量消息(PSMM)。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(b)包括(1)當所識別的位置在波束交叉區(qū)域中時，把前向鏈路發(fā)射功率設置到第一功率電平；以及(2)當所識別的位置在波束中心區(qū)域中時，把前向鏈路發(fā)射功率設置到第二功率電平。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一功率電平大于所述第二功率電平。
7.在具有多個波束的無線通信系統(tǒng)中控制到用戶終端的前向鏈路發(fā)射功率的一種方法，所述方法包括下列步驟(1)從用戶終端接收多個信號功率測量值，其中信號功率測量值的每一個對應于多個波束中相應的一個波束；(2)計算第一信號功率測量值和其它信號功率測量值中的每一個之間的差值，其中第一信號功率測量值對應于起始波束；(3)當所計算的差值中最大的差值大于預定門限值時，推斷用戶終端在波束中心區(qū)域中；以及(4)當所計算的差值中最大的差值小于或等于預定門限值時，推斷用戶終端在波束交叉區(qū)域中；(5)當所識別的位置在波束交叉區(qū)域中時把前向鏈路發(fā)射功率設置到第一功率電平；以及(6)當所識別的位置在波束中心區(qū)域中時把前向鏈路發(fā)射功率設置到第二功率電平。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括從用戶終端接收多個導頻信號功率測量值，其中每個導頻信號功率測量值對應于多個波束中的一個波束。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括接收導頻強度測量消息(PSMM)。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一功率電平大于所述第二功率電平。
11.在具有多個波束的無線通信系統(tǒng)中控制到用戶終端的前向鏈路發(fā)射功率的設備，包括選擇器，適用于識別在多個波束之一中的用戶終端的位置，以及根據(jù)所識別的位置產生功率控制命令；收發(fā)機，適用于根據(jù)功率控制命令設置前向鏈路發(fā)射功率。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述收發(fā)機包括增益模塊，所述增益模塊適用于根據(jù)功率控制命令指定的功率電平對前向鏈路信息序列進行定標。
13.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述選擇器進一步適用于當所識別的位置在波束交叉區(qū)域中時產生指定第一功率電平的功率控制命令以及當所識別的位置在波束中心區(qū)域中時產生第二功率電平。
14.如權利要求13所述的設備，其特征在于，所述第一功率電平大于所述第二功率電平。
15.在具有多個波束的無線通信系統(tǒng)中控制到用戶終端的前向鏈路發(fā)射功率的設備，包括一種裝置，用于從用戶終端接收多個信號功率測量值，其中信號功率測量值的每一個對應于多個波束中相應的一個波束；一種裝置，用于計算第一信號功率測量值和其它信號功率測量值中的每一個之間的差值，其中第一信號功率測量值對應于起始波束；一種裝置，用于當所計算的差值中最大的差值大于預定門限值時，推斷用戶終端在波束中心區(qū)域中；以及一種裝置，用于當所計算的差值中最大的差值小于或等于預定門限值時，推斷用戶終端在波束交叉區(qū)域中；一種裝置，用于當所識別的位置在波束交叉區(qū)域中時把前向鏈路發(fā)射功率設置到第一功率電平；以及一種裝置，用于當所識別的位置在波束中心區(qū)域中時把前向鏈路發(fā)射功率設置到第二功率電平。
16.如權利要求15所述的設備，其特征在于，所述接收裝置包括一種裝置，用于從用戶終端接收多個導頻信號功率測量值，其中每個導頻信號功率測量值對應于多個波束中的一個波束。
17.如權利要求15所述的設備，其特征在于，所述接收裝置包括一種裝置，用于接收導頻強度測量消息(PSMM)。
18.如權利要求15所述的設備，其特征在于，所述第一功率電平大于所述第二功率電平。
全文摘要
通過識別用戶終端在多個波束(2041－20416)之一中的位置來控制到具有多個波束(2041－20416)的無線通信系統(tǒng)(100)中的用戶終端(124a、124b、124c)的前向鏈路發(fā)射功率，并且根據(jù)所識別的用戶終端位置來設置前向鏈路(404)發(fā)射功率。識別用戶終端位置(402、502)可以包括從用戶終端接收多個信號功率測量值(602)，諸如導頻信號測量值。從這些測量值，計算對應于起始波束的信號功率測量值中的第一個和其它信號功率測量值(604)的每一個之間的差值。如果所計算的差中最大的差值大于預定門限值(606)，則推斷用戶終端在波束中心區(qū)域中(610)。然而，如果所計算的差中最大的差值小于或等于預定門限值(606)，則推斷用戶終端在波束交叉區(qū)域中(608)。
文檔編號H04B7/204GK1608354SQ02826015
公開日2005年4月20日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權日2001年10月25日
發(fā)明者D·馬拉笛 申請人:高通股份有限公司