專利名稱：時分復用通信系統(tǒng)中的加權開環(huán)功率控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及擴頻時分復用(TDD)通信系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及在TDD通信系統(tǒng)內用于控制發(fā)射功率的一種系統(tǒng)和方法。
背景技術：
圖1示出了無線擴頻時分復用(TDD)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有多個基站301至307。各基站301與在其所運行的區(qū)域內的用戶設備(UE)321至323進行通信。將從基站301發(fā)送到UE321的通信稱為下行鏈路通信，而將從UE321發(fā)送到基站301的通信稱為上行鏈路通信。
除了通過不同頻譜進行通信之外，擴頻TDD系統(tǒng)通過同一頻譜可以進行多個通信。利用它們各自的片碼序列(代碼)識別多個信號。此外，為了更有效地利用擴頻，如圖2所示的TDD系統(tǒng)使用被劃分為多個時隙3621至36n的重復幀34，例如被劃分為15個時隙的重復幀。在此系統(tǒng)中，利用選定的代碼，在選定的361至36n時隙內發(fā)送通信。因此，一個幀34可以攜帶多個利用時隙361至36n和代碼識別的通信。在單個時隙內使用的單個代碼被稱為資源單元。根據(jù)支持通信所要求的帶寬，對該通信分配一個或多個資源單元。
大多數(shù)TDD系統(tǒng)適于對發(fā)射功率電平進行控制。在TDD系統(tǒng)內，許多通信可以共享同一個時隙和頻譜。當UE321或基站301正在接收某個通信時，使用相同時隙和頻譜的所有其它通信會對此特定通信產(chǎn)生干擾。提高一個通信的發(fā)射功率電平會降低該時隙和頻譜內的所有其它通信的信號質量。然而，將發(fā)射功率電平降低得太多會在接收機產(chǎn)生不良信噪比(SNR)和誤碼率(BER)。為了保持通信的信號質量并降低發(fā)射功率電平，所以采用發(fā)射功率控制。
在第5,056,109號美國專利(授予Gilhousen等人)中，公開了一種在碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)內采用發(fā)射功率控制的方法。發(fā)射機將通信發(fā)送到特定接收機。接收之后，對所接收的信號功率進行測量。將接收信號功率與要求的接收信號功率進行比較。根據(jù)比較結果，將控制位發(fā)送到發(fā)射機或者將發(fā)射功率增加固定值或者減小固定值。由于接收機將控制發(fā)射機發(fā)射功率的控制信號發(fā)送到發(fā)射機，所以這種功率控制技術常被稱為閉環(huán)控制技術。
在某些情況下，會降低閉環(huán)系統(tǒng)的性能。例如，如果在高動態(tài)環(huán)境下，例如由于UE321運動導致的高動態(tài)環(huán)境，在UM321與基站301之間發(fā)送通信，則這種系統(tǒng)不能以足夠快的速度適應對這種變化進行補償。典型TDD系統(tǒng)內閉環(huán)功率控制的更新速率為每秒100周，它不能滿足快速衰落信道。
EPO 462 952 A公開了一種用于對在數(shù)字移動電話系統(tǒng)內在移動站與基站之間傳送的信號的發(fā)射功率進行控制和調節(jié)的方法。為了確定發(fā)射功率電平，確定信號強度的平均值和信號發(fā)射質量的平均值。假定發(fā)射功率保持不變，根據(jù)這兩個平均值，為后續(xù)周期內計算預期信號強度和信號質量。根據(jù)預期值對后續(xù)周期內的發(fā)射功率電平進行調節(jié)。
WO 98 45962 A公開了一種在衛(wèi)星通信系統(tǒng)內用于控制移動終端發(fā)射功率電平的方法。此功率控制方法具有閉環(huán)單元和開環(huán)單元。對于閉環(huán)單元，根據(jù)從移動終端接收的信號強度，基站計算移動終端的功率設置?；究紤]了功率設置確定過程中衛(wèi)星系統(tǒng)的傳播延遲。對于開環(huán)單元，將在各幀內從基站接收的信號的強度與在先前幀內接收的信號的強度進行比較。與所觀察的信號強度的變化成反比地對移動終端的發(fā)射功率進行調節(jié)。因此，需要可以保持信號質量和低發(fā)射功率電平的其它方法。因此，需要可以保持信號質量和低發(fā)射功率電平的其它方法。

發(fā)明內容
在擴頻時分復用通信站內，利用本發(fā)明可以控制發(fā)射功率電平。第一通信站向第二通信站發(fā)送通信。第二通信站接收此通信并對其接收的功率電平進行測量。部分地根據(jù)接收的通信功率電平和通信發(fā)射功率電平，確定路徑損耗估計。部分地根據(jù)加權路徑損耗估計和長期路徑損耗估計，設置從第二通信站發(fā)射到第一通信站的通信的發(fā)射功率電平。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于使用碼分多址無線時分復用通信系統(tǒng)中的基站的方法，該方法包括發(fā)送參考信號；以及接收通信，所接收的通信具有經(jīng)由測量干擾電平所設定的發(fā)射功率電平；使用該參考信號來確定該路徑損耗估計；確定路徑損耗估計的長期平均；將所確定的路徑損耗估計乘以第一加權系數(shù)α，以產(chǎn)生加權路徑損耗估計；將所確定的路徑損耗估計的長期平均乘以(1-α)，以產(chǎn)生加權長期路徑損耗估計；以及經(jīng)由將該加權路徑損耗估計增加至該加權長期路徑損耗估計以確定該發(fā)射功率電平到達該測量的干擾電平的固定值的目標信號干擾比。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種時分復用/碼分多址基站，包括參考信道數(shù)據(jù)產(chǎn)生器及天線，所述天線發(fā)送參考信號；以及該天線是用以接收通信，所接收的通信具有經(jīng)由測量干擾電平所設定的發(fā)射功率電平；使用該參考信號來確定該路徑損耗估計；確定路徑損耗估計的長期平均；將所確定的路徑損耗估計乘以第一加權系數(shù)α，以產(chǎn)生加權路徑損耗估計；將所確定的路徑損耗估計的長期平均乘以(1-α)，以產(chǎn)生加權長期路徑損耗估計；以及經(jīng)由將該加權路徑損耗估計增加至該加權長期路徑損耗估計以確定該發(fā)射功率電平到達該測量的干擾電平的固定值的目標信號干擾比。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種時分復用/碼分多址用戶設備，包括發(fā)送參考信號的裝置；以及接收通信的裝置，所接收的通信具有經(jīng)由測量干擾電平所設定的發(fā)射功率電平；使用該參考信號來確定該路徑損耗估計；確定路徑損耗估計的長期平均；將所確定的路徑損耗估計乘以第一加權系數(shù)α，以產(chǎn)生加權路徑損耗估計；將所確定的路徑損耗估計的長期平均乘以(1-α)，以產(chǎn)生加權長期路徑損耗估計；以及經(jīng)由將該加權路徑損耗估計增加至該加權長期路徑損耗估計以確定該發(fā)射功率電平到達該測量的干擾電平的固定值的目標信號干擾比。


圖1示出了現(xiàn)有技術的TDD系統(tǒng)；圖2示出了TDD系統(tǒng)的重復幀內的各時隙；圖3示出了加權開環(huán)功率控制過程的流程圖；圖4示出了采用加權開環(huán)功率控制方法的兩個通信站的各部件的示意圖；圖5示出了對于以每小時30公里(km/h)速度移動的UE采用加權開環(huán)功率控制系統(tǒng)、開環(huán)功率控制系統(tǒng)以及閉環(huán)功率控制系統(tǒng)的性能曲線圖；圖6示出了對于以60km/h移動的UE上述三種系統(tǒng)的性能曲線圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖對優(yōu)選實施例進行說明，在所有附圖中相同的標號表示相同的部件。利用圖3所示的流程圖以及如圖4所示的兩個簡化通信站110和112的各部件，對加權開環(huán)功率控制方法進行說明。為了進行后續(xù)討論，將對其發(fā)射功率進行控制的通信站稱為發(fā)射站112，而將接收受控功率通信的通信站稱為接收站110。由于可以對上行鏈路通信、下行鏈路通信或兩種通信采用加權開環(huán)功率控制，所以具有功率控制的發(fā)射機可以位于基站301、UE321或位于基站301和UE321。因此，如果采用上行鏈路和下行鏈路功率控制，則接收站的部件和發(fā)射站的部件可以位于基站301和UE321。為了估計接收站110與發(fā)射站112之間的路徑損耗之用，接收站110將通信發(fā)送到發(fā)射站112。可以通過多個信道中的任何一個信道發(fā)送此通信。通常，在TDD系統(tǒng)中，將用于估計路徑損耗的信道稱為基準信道，但是也可以使用其它信道。如果接收站110為基站301，則優(yōu)先通過下行鏈路公共信道或公共控制物理信道(CCPCH)發(fā)送此通信。
將待通過基準信道傳送到發(fā)射站112的數(shù)據(jù)稱為基準信道數(shù)據(jù)。基準信道數(shù)據(jù)由基準信道數(shù)據(jù)發(fā)生器56產(chǎn)生。根據(jù)通信帶寬的要求，將基準數(shù)據(jù)分配到一個或多個資源單元。擴展與訓練(tranining)序列插入裝置58擴展基準信道數(shù)據(jù)并在適當時隙和分配資源單元的編碼內使擴展基準數(shù)據(jù)與訓練序列時分復用。將獲得的序列稱為通信短脈沖串。然后，利用放大器60對通信短脈沖串進行放大。求和裝置62將放大的通信短脈沖串與通過諸如數(shù)據(jù)發(fā)生器50、擴展與訓練序列插入裝置52以及放大器54的各裝置產(chǎn)生的任何其它通信短脈沖串相加。調制器64對合計的通信短脈沖串進行調制。在步驟38，調制信號通過隔離器66后被如圖所示的天線78發(fā)射，或者通過天線陣列發(fā)射。發(fā)射的信號通過無線電信道80到達發(fā)射站112的天線82。對發(fā)射通信進行調制的方式可以是本領域技術人員公知的任何一種方式，例如直接相移鍵控(DPSK)或正交相移鍵控(QPSK)。
發(fā)射站112的天線82，或天線陣列接收各種射頻信號。所接收的信號通過隔離器84到達解調器86以產(chǎn)生基帶信號。在時隙內利用對通信短脈沖串分配合適的代碼，例如利用信道估計裝置88和數(shù)據(jù)估計裝置90對基帶信號進行處理。信道估計裝置88通常利用基帶信號內的訓練序列分量提供信道信息，例如信道脈沖響應。信道信息被數(shù)據(jù)估計裝置90和功率測量裝置92使用。在步驟40，利用功率測量裝置92對與基準信道對應的處理過的通信的功率電平RTS進行測量并發(fā)送到路徑損耗估計裝置94。信道估計裝置88可以將基準信道從所有其它信道中分離出來。如果自動增益控制裝置或放大器用于處理所接收的信號，則可以在功率測量裝置92或者在路徑損耗估計裝置94對測量的功率電平進行調節(jié)以對這些裝置的增益進行校正。
為了確定路徑損耗L，發(fā)射站112還需要通信的發(fā)射功率電平TRS?？梢詫l(fā)射功率電平RRS與通信數(shù)據(jù)一起發(fā)送或在信令信道內進行發(fā)送。如果將功率電平TRS與通信數(shù)據(jù)一起發(fā)送，則數(shù)據(jù)估計裝置90對功率電平進行譯碼，然后將譯碼后的功率電平發(fā)送到路徑損耗估計裝置94。如果接收站110為基站301，則優(yōu)選通過廣播信道(BCH)從基站301發(fā)送發(fā)射功率電平TRS。在步驟42，通過從所發(fā)送的以dB為單位的通信發(fā)射功率電平TRS中減去接收的以dB為單位的通信功率電平RTS，路徑損耗估計裝置94對接收站110與發(fā)射站112之間的路徑損耗L進行估計。此外，在步驟44，對路徑損耗的長期平均值L0進行更新。在某些情況下，接收站110不是發(fā)送發(fā)射功率電平TRS，而是發(fā)送發(fā)射功率電平的基準。在這種情況下，路徑損耗估計裝置94提供路徑損耗的基準電平L和路徑損耗的長期平均值L0。
由于TDD系統(tǒng)以同一頻譜發(fā)送下行鏈路通信和上行鏈路通信，所以這些通信所經(jīng)歷的條件相似。將這種現(xiàn)象稱為互易。因為互易，所以上行鏈路將承受下行鏈路所承受的路徑損耗，同樣下行鏈路將承受上行鏈路所承受的路徑損耗。通過將估計的路徑損耗與要求的接收功率電平相加，可以確定從發(fā)射站112發(fā)送到接收站110的通信的發(fā)射功率電平。這種功率控制技術被稱為開環(huán)功率控制技術。
開環(huán)系統(tǒng)存在缺陷。如果在估計路徑損耗與發(fā)射的通信之間存在時間延遲，則發(fā)射通信所承受的路徑損耗會與所計算的路徑損耗不同。在以不同時隙361至36n中發(fā)送通信的TDD系統(tǒng)中，接收通信與發(fā)射通信之間的時隙延遲會降低開環(huán)功率控制系統(tǒng)的性能。在步驟46，為了克服這些缺陷，加權開環(huán)功率控制器100內的質量測量裝置96確定所估計的路徑損耗的質量。在步驟48，質量測量裝置96還對估計的路徑損耗L和路徑損耗的長期平均值L0進行加權以利用發(fā)射功率計算裝置98設置發(fā)射功率電平。如圖4所示，加權開環(huán)功率控制器100包括功率測量裝置92、路徑損耗估計裝置94、質量測量裝置96以及發(fā)射功率計算裝置98。
以下是一種優(yōu)選的加權開環(huán)功率控制算法。利用公式1確定發(fā)射站的以dB為單位的功率電平PTS。
PTS＝PRS+α(L-L0)+L0+常數(shù)公式1PRS為以dB為單位的接收站110要求接收發(fā)射站的通信的功率電平。利用接收站110要求的SIR，SIRTARGET，和位于接收站110的干擾電平IRS確定PRS。
為了確定位于接收站的干擾電平IRS，利用解調器68對從發(fā)射站112接收的通信進行解調。例如利用信道估計裝置70和數(shù)據(jù)估計裝置72在時隙內并利用分配到發(fā)射站通信的合適的代碼對得到的基帶信號進行處理。干擾測量裝置74利用信道估計裝置70產(chǎn)生的信道信息確定干擾電平IRS。信道信息還可以用于控制接收站110的發(fā)射功率電平。將信道信息輸入到數(shù)據(jù)估計裝置72和發(fā)射功率計算裝置76。數(shù)據(jù)估計裝置72產(chǎn)生的數(shù)據(jù)估計和發(fā)射功率計算裝置76的信道信息被用于對放大器54進行控制，放大器54控制接收站的發(fā)射功率電平。
利用公式2確定PRS。
PRS＝SIRTARGET+IRS公式2
或者將IRS從接收站110發(fā)送到發(fā)射站112，或者將IRS從接收站110廣播到發(fā)射站112。對于下行鏈路功率控制，在發(fā)射站112已知SIRTARGET。對于上行鏈路功率控制，將SIRTARGET從接收站110發(fā)送到發(fā)射站112。利用公式2，可以將公式1重寫為公式3或公式4。
PTS＝SIRTARGET+IRS+α(L-L0)+L0+常數(shù)公式3PTS＝αL+(1-α)L0+IRS+SIRTARGET+常數(shù)公式4L為dB為單位的路徑損耗估計，TRS-RTS對于估計路徑損耗的最近時隙361至36n。路徑損耗的長期平均值L0是路徑損耗估計L的游動平均值。常數(shù)為校正項。常數(shù)對上行鏈路信道和下行鏈路信道之間的差值進行校正，例如對上行鏈路增益與下行鏈路增益之間的差值進行補償。此外，如果發(fā)射接收站的發(fā)射功率基準電平，而非發(fā)射實際發(fā)射功率TRS，則常數(shù)可以提供校正。如果接收站為基站301，則優(yōu)先利用層3信令發(fā)送常數(shù)。
質量測量裝置96確定的加權值α是估計路徑損耗質量的測量值，并優(yōu)選根據(jù)最后路徑損耗估計的時隙n與發(fā)射站112發(fā)射的通信的第一時隙之間的時隙361至36n的數(shù)進行測量。α的值在0至1之間。通常，如果時隙之間的時間差小，則最近路徑損耗估計會十分準確并將α值設置為接近1。相反，如果此時間差大，則路徑損耗估計就不準確，而且長期平均值路徑損耗測量大概不會成為對路徑損耗的較好估計。因此，將α設置為接近0。
公式5是一個用于確定α的公式，但是也可以采用其它公式。
α＝1-(D-1)/Dmax公式5D是最后一次路徑損耗估計的時隙與發(fā)射通信的第一時隙之間的時隙361至36n的數(shù)目，可以將它稱為時隙延遲。如果此延遲為一個時隙，則α為1。Dmax是最大可能延遲。具有15個時隙的幀的典型值是6。如果延遲為Dmax或更大，則α接近0。在步驟48，利用發(fā)射功率計算裝置98確定的發(fā)射功率電平PTS，加權開環(huán)功率控制器100設置發(fā)射通信的發(fā)射功率。
數(shù)據(jù)發(fā)生器102產(chǎn)生將由發(fā)射站112發(fā)射的通信中發(fā)送的數(shù)據(jù)。在合適時隙內并利用分配資源單元的代碼，擴展與訓練序列插入裝置104對通信數(shù)據(jù)進行擴展并與訓練序列時分復用。放大器106對擴展信號進行放大并利用調制器108將它調制為射頻信號。
加權開環(huán)功率控制器100控制放大器106的增益以獲得通信的確定發(fā)射功率電平PTS。通信通過隔離器84，然后被天線82發(fā)射。
圖5和圖6所示的曲線圖82、84示出采用公式4的加權開環(huán)系統(tǒng)的性能。公式5用于計算α。曲線圖82、84示出了對用于控制發(fā)射站112的發(fā)射功率電平的加權開環(huán)系統(tǒng)、開環(huán)系統(tǒng)以及閉環(huán)系統(tǒng)的性能進行比較的模擬結果。此模擬給出這些系統(tǒng)在處于備用狀況下的快速衰落信道內的性能。在此例中，接收站為基站301，發(fā)射站為UE321。為了進行模擬，UE321為移動站。所模擬的基站301使用兩個天線分集進行接收，每個天線具有一個3指瑞克接收機。在存在附加高斯白噪聲(AWGN)情況下，根據(jù)短脈沖串類型1字段的中大序列，此模擬可以近似估計真實信道和SIR。模擬過程采用國際電信聯(lián)合會(ITU)普通B型信道和QPSK調制。假定明確知道干擾電平。不考慮信道編碼方法。將常數(shù)和L0均設置為0dB.
對于各種功率控制技術，圖5中的曲線圖82示出了，利用以每小時30公里移動的UE321，對于各種時隙延遲D保持1％BER所要求的所發(fā)射的復雜碼元的以dB為單位的能量(Es/No)。如圖所示，在較低時隙延遲情況下，加權開環(huán)和開環(huán)的性能優(yōu)于閉環(huán)的性能。對于較高時隙延遲，加權開環(huán)的性能優(yōu)于開環(huán)和閉環(huán)的性能。如圖6的曲線圖84所示，如果UE321以60km/h的速度移動，會產(chǎn)生類似的結果。
權利要求
1.一種用于使用碼分多址無線時分復用通信系統(tǒng)中的基站的方法，該方法包括發(fā)送參考信號；以及接收通信，所接收的通信具有經(jīng)由測量干擾電平所設定的發(fā)射功率電平；使用該參考信號來確定該路徑損耗估計；確定路徑損耗估計的長期平均；將所確定的路徑損耗估計乘以第一加權系數(shù)α，以產(chǎn)生加權路徑損耗估計；將所確定的路徑損耗估計的長期平均乘以(1-α)，以產(chǎn)生加權長期路徑損耗估計；以及經(jīng)由將該加權路徑損耗估計增加至該加權長期路徑損耗估計以確定該發(fā)射功率電平到達該測量的干擾電平的固定值的目標信號干擾比。
2.如權利要求1所述的方法，其中該第一加權系數(shù)代表該路徑損耗估計的質量。
3.如權利要求1所述的方法，其中該路徑損耗估計是經(jīng)由從在廣播信道上發(fā)送的發(fā)射功率電平減去該參考信號的接收功率電平而確定，所述方法更包括發(fā)送該廣播信道。
4.一種時分復用/碼分多址基站，包括參考信道數(shù)據(jù)產(chǎn)生器及天線，所述天線發(fā)送參考信號；以及該天線是用以接收通信，所接收的通信具有經(jīng)由測量干擾電平所設定的發(fā)射功率電平；使用該參考信號來確定該路徑損耗估計；確定路徑損耗估計的長期平均；將所確定的路徑損耗估計乘以第一加權系數(shù)α，以產(chǎn)生加權路徑損耗估計；將所確定的路徑損耗估計的長期平均乘以(1-α)，以產(chǎn)生加權長期路徑損耗估計；以及經(jīng)由將該加權路徑損耗估計增加至該加權長期路徑損耗估計以確定該發(fā)射功率電平到達該測量的干擾電平的固定值的目標信號干擾比。
5.如權利要求4所述的時分復用/碼分多址基站，其中該第一加權系數(shù)代表該路徑損耗估計的質量。
6.如權利要求4所述的時分復用/碼分多址基站，其中該路徑損耗估計是經(jīng)由從在廣播信道上發(fā)送的發(fā)射功率電平減去該參考信號的接收功率電平而確定，該天線是用以發(fā)送該廣播信道。
7.一種時分復用/碼分多址用戶設備，包括發(fā)送參考信號的裝置；以及接收通信的裝置，所接收的通信具有經(jīng)由測量干擾電平所設定的發(fā)射功率電平；使用該參考信號來確定該路徑損耗估計；確定路徑損耗估計的長期平均；將所確定的路徑損耗估計乘以第一加權系數(shù)α，以產(chǎn)生加權路徑損耗估計；將所確定的路徑損耗估計的長期平均乘以(1-α)，以產(chǎn)生加權長期路徑損耗估計；以及經(jīng)由將該加權路徑損耗估計增加至該加權長期路徑損耗估計以確定該發(fā)射功率電平到達該測量的干擾電平的固定值的目標信號干擾比。
8.如權利要求7所述的時分復用/碼分多址用戶設備，其中該第一加權系數(shù)代表該路徑損耗估計的質量。
9.如權利要求4所述的時分復用/碼分多址用戶設備，其中該路徑損耗估計是經(jīng)由從在廣播信道上發(fā)送的發(fā)射功率電平減去該參考信號的接收功率電平而確定，該發(fā)送裝置是用以發(fā)送該廣播信道。
全文摘要
本發(fā)明可以對擴頻時分復用通信站內的發(fā)射功率電平進行控制。第一通信站(110)將通信發(fā)射到第二通信站(112)。第二通信站接收該通信并對其接收的功率電平進行測量。部分地根據(jù)接收的通信功率電平，確定路徑損耗估計和長期路徑損耗估計。還根據(jù)路徑損耗估計與之后的發(fā)射時隙之間的時差確定路徑損耗估計的質量。從第二通信站發(fā)射到第一通信站的通信的發(fā)射功率電平部分地基于根據(jù)估計質量對路徑損耗估計和長期路徑損耗估計進行加權后得到的值。
文檔編號H04J14/08GK1953346SQ20061009589
公開日2007年4月25日 申請日期2000年3月22日 優(yōu)先權日1999年3月22日
發(fā)明者阿里埃拉·蔡拉, 辛承爀 申請人:交互數(shù)字技術公司