專利名稱：調(diào)節(jié)通信系統(tǒng)用戶功率電平的方法和設(shè)備的制作方法
參照相同申請日的、含有相關(guān)主題事物并已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的Kotzin等人于1994年6月3日提交的、申請?zhí)枮?8/253895、題為“消除已遭受多徑干擾的信號中干擾的方法和設(shè)備”的美國專利申請。
本發(fā)明涉及用戶功率電平調(diào)節(jié)，具體涉及通信系統(tǒng)中的用戶功率電平調(diào)節(jié)。
在通信系統(tǒng)諸如直接序列擴頻碼分復(fù)用系統(tǒng)(DS—CDMA)中，上行信號(從用戶到基站的信號)包括來自用戶的多個重疊的編碼信號。這些信號的每個信號同時占用相同的射頻(RF)載波帶寬，它們的區(qū)別只是它們的具體編碼。上行信號在基站接收機被接收作為復(fù)合接收信號。
在常規(guī)的DS—CDMA系統(tǒng)中，基站接收機通過將每個相應(yīng)用戶的獨特的擴頻碼施加到該復(fù)合接收信號中分別對每個用戶解碼。借此每個個別用戶的信號從復(fù)合的接收信號“解擴”。由于所用的碼系列的特性，其它的用戶信號仍為帶寬擴頻形式，直到它們以它們的特定碼被解擴為止。這就為特定用戶的用戶數(shù)據(jù)比特的解碼作好了準備。
傳統(tǒng)的DS—CDMA系統(tǒng)力圖迫使從不同用戶接收的上行接收信號強度達到相同的電平。這是通過使用用戶功率控制技術(shù)來實現(xiàn)的。在IS—95中，從基站不斷地給用戶有關(guān)如何根據(jù)在基站進行的測量來調(diào)節(jié)它們的功率電平的指令。如果接收的用戶功率下降低于預(yù)定目標，則告訴用戶增加其功率。如果接收的用戶信號上升高于該目標，則告訴用戶降低其功率。這個功率控制過程試圖通過保持每個用戶的功率在需要的最小值以取得特別的質(zhì)量水平來優(yōu)化系統(tǒng)容量。這是因為在解擴之后從所有其它用戶來的接收功率的一部分作為所需用戶的解擴信號的附加噪聲(干擾)出現(xiàn)。在這個干擾保持在可能的最小量時取得最佳的系統(tǒng)性能。
另一種技術(shù)調(diào)節(jié)用戶單元的功率電平，以使由基站測量的每個用戶單元的解碼幀刪除率(或者另一種質(zhì)量度量)是相同的。但是，在任一種技術(shù)中，接收信號強度的特性和不可避免的變化可導(dǎo)致容量降低。例如，兩用戶之間3dB的差別可導(dǎo)致容量的1/3損失，因為一個用戶對系統(tǒng)好像兩倍的(另一個用戶)干擾。凈影響是僅當(dāng)存在兩個用戶時該系統(tǒng)接收三個用戶的等效功率，導(dǎo)致1/3的容量損失。
用于減少干擾的現(xiàn)有的干擾刪除技術(shù)是已知的。這種技術(shù)允許增加靈敏度和/或多用戶系統(tǒng)的容量。最普通的技術(shù)是在特定用戶的接收信號已恰當(dāng)?shù)亟獯a之后合成該信號的復(fù)制信號，和利用合成的復(fù)制信號消除在接收信號的存儲版本中的干擾(用減法)。
在實現(xiàn)干擾消除的系統(tǒng)中，接收信號強度的特性和不可避免的變化可通過解碼較強的信號開發(fā)并且首先消除它們。實際上這構(gòu)成了在實施干擾消除的系統(tǒng)中交互過程解碼的順序的基礎(chǔ)，但是，上述自然的變化只導(dǎo)致容量的稍微增加，因為它非常小而且不能控制。尚且，在行人應(yīng)用中，典型的陸地移動無線信道的衰落變得非常慢，導(dǎo)致比典型的陸地移動無線信道更少的變化。在任一情況下，如果由用戶發(fā)送的多個信號的每個信號大約為相同的功率電平，則干擾消除器的性能大大地降低了。還需要以連續(xù)方式跟蹤這個自然的變化，以便知道用戶信號解碼的序列。
據(jù)此，現(xiàn)在需要一種用以利用干擾消除改善系統(tǒng)性能的方法和設(shè)備。


圖1概括性地示出有利于實現(xiàn)干擾消除的接收機單元的方框圖。
圖2概括性地示出實現(xiàn)干擾消除的串級接收機單元的方框3示出現(xiàn)有技術(shù)的用于設(shè)定用戶發(fā)射機功率的典型結(jié)果。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用戶功率電平調(diào)節(jié)的結(jié)果。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的有利于采用用戶功率電平調(diào)節(jié)的通信系統(tǒng)。
圖6概括性地示出根據(jù)本發(fā)明可實現(xiàn)用戶功率電平調(diào)節(jié)的基站。
調(diào)節(jié)用戶功率電平以增強在DS—CDMA通信系統(tǒng)中的干擾消除。通信系統(tǒng)的基站接收來自多個用戶的信號并對每個信號進行評估；根據(jù)評估計，命令特定用戶控制他們的功率電平，以保持特定用戶的不同預(yù)定的指標。預(yù)定的指標包括但是不限于接收功率、幀刪除率、誤碼率和信號質(zhì)量。在基站接收到的結(jié)果功率電平基本上是不同的，這樣有利于增強DS—CDMA通信系統(tǒng)中的干擾消除。
實施在通信系統(tǒng)中用戶功率電平調(diào)節(jié)的方法是通過接收多個用戶發(fā)送的信號和對這些接收的信號進行評估來實現(xiàn)的。該方法然后根據(jù)該評估以一種實現(xiàn)不同預(yù)定目標(對于不同的用戶)的方式控制一些用戶的發(fā)送功率。在優(yōu)選的實施例中，該通信系統(tǒng)是一個采用干擾消除的直接序列碼分多址(DS—CDMA)通信系統(tǒng)。在優(yōu)選的實施例中，預(yù)定的指標包括接收的功率、幀消除率、誤碼率和信號質(zhì)量。
在對信號進行評估時，在一個實施例中，該系統(tǒng)可估計該信號已經(jīng)歷的多徑的數(shù)量，然后控制使其信號估計經(jīng)歷了少量多徑干擾的那些用戶以高于使其信號估計經(jīng)歷了大量多徑干擾的那些用戶的功率電平的電平發(fā)送。在另一個實施例中，該系統(tǒng)可估算多個用戶的每個用戶到基站的距離(根據(jù)接收信號強度指示)，然后控制被估算是接近該基站的那些用戶以高于被估算是離開該基站更遠的那些用戶的功率電平的一個功率電平發(fā)送?？刂剖峭ㄟ^發(fā)送功率控制消息到該用戶以指示該用戶增加或減少其功率電平實現(xiàn)的。
在已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的Stilwell等人的美國專利5235612“消除擴頻噪聲的方法和設(shè)備”中，敘述了一種擴頻噪聲消除器，引用在這里供參考。在干擾消除器的一個實施例中，提供使用常規(guī)DS—CDMA解擴操作解碼單個用戶信號的技術(shù)。通過恰當(dāng)?shù)亟獯a用戶信號，能夠從存儲的復(fù)合接合信號的復(fù)制信號中有效地消除這種用戶信號。使用“隨后的”復(fù)合接收信號(即在干擾消除之后)而無需第一用戶的影響作用，以較高的精度解碼第二用戶信號是可能的。這個過程可交互地應(yīng)用到所有的用戶信號。
圖1概括性地示出利用根據(jù)本發(fā)明有利地實現(xiàn)干擾消除的接收機單元121的通信單元190。如圖1所示，為了清楚起見只畫出一個接收機(只接收N個用戶中的用戶1104)。復(fù)合的接收信號102包括N個用戶的用戶信息(表示為用戶1、用戶2…、用戶N)。復(fù)合的接收信號102由振蕩器116下變頻并輸入到接收機單元121。將該信號被分別輸入到延遲電路126和瑞克(RAKE)接收機122。關(guān)于在通信系統(tǒng)中使用瑞克接收機的背景情況，參見1989年美國“數(shù)字通信”第二版第728—739頁John G.Proakis的文章。在優(yōu)選的實施例中以模擬消除信號124形式的一個合適的消除源按照Stilwell的教導(dǎo)那樣產(chǎn)生。然后消除源124經(jīng)過求和節(jié)點128與存儲的復(fù)合接收信號102相加，以使用戶1造成的任何干擾基本上消除了。由此得到的信號130代表“清除”了用戶1造成的任何干擾的復(fù)合接收信號。
這種技術(shù)有利于用在串級的接收機中。在圖2和圖1中相同的單元具有相同的標號。圖2概括性地示出根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)干擾消除的串級接收機單元121、231、241。每個接收機單元121、231、241的工作與對照圖1敘述的單元121相同，除了瑞克接收機122、232、242專用于解碼特定用戶亦即用戶1、用戶2、用戶N的信息之外。如前所述，所得到的信號130輸入到接收機單元231，“清除”了用戶1造成的任何干擾，以此類推。
對于CDMA系統(tǒng)功率的控制是眾所周知的。例如，有一個現(xiàn)有技術(shù)已在1991年5月19—22日美國密蘇里州羅易斯市第41屆IEEE車輛技術(shù)會議論文第57—62頁上Allen Salmasi和Klein S.Gilhousen的文章“有關(guān)應(yīng)用于數(shù)字蜂窩與個人通信網(wǎng)絡(luò)的碼分多址(CDMA)的系統(tǒng)設(shè)計”中敘述了。圖3示出使用現(xiàn)有的功率控制技術(shù)時對于多個用戶的接收功率的典型曲線圖。請注意，接收的功率基本上相同，但因有限功率控制設(shè)定精度、連續(xù)地改變信道特性等有一些非常小的變化。
與傳統(tǒng)的DS—CDMA相比，利用干擾消除，一般能夠提供較高的容量。如上所述，正如對照圖1和圖2所述的在基站接收機處干擾消除技術(shù)的性能主要依賴于不同用戶的接收功率中自然可變性。
為此，根據(jù)本發(fā)明采用了確保不同的用戶以不同的功率電平接收的功率控制技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，對不同的用戶建立不同的接收功率閾值目標。使功率控制環(huán)路工作以驅(qū)動個別用戶到這些不同的閾值，這又促成接收功率的可變性。圖4示出了這樣的變化，亦即根據(jù)本發(fā)明采用用戶功率電平調(diào)節(jié)的多個用戶的接收功率曲線圖。請注意，接收功率的變化是非常明顯的。這個變化改善了干擾消除方案的性能(因為最強的信號較容易解碼和“刪除”)，而且由于無需再確定所接收的哪個用戶信號作為在有限變化情況下的最強信號，因而也簡化了其使用。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明有利于采用用戶功率電平調(diào)節(jié)的DS—CDMA通信系統(tǒng)500。圖5示出了在網(wǎng)孔506中、從多個用戶509—512接收信號的基站503。為了清楚起見只示出一個基站503和一個網(wǎng)孔506；實際上，可使用很多基站和網(wǎng)孔服務(wù)于一個特定的覆蓋區(qū)。如圖4所示，用戶509—512以不同的接收功率(如由基站503接收)發(fā)送信號USER 1—USER N(使用者1至使用者N)?；?03連接到維護與交換中心(MSC)515，MSC515本身連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN，未示出)。圖6概括性地示出基站503，它一般包括一個接收機609、一個發(fā)射機606和一個微處理器(μp)603，該微處理器603根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)用戶功率電平調(diào)節(jié)。關(guān)于DS—CDMA通信系統(tǒng)的詳情請見上面引用的Salmasi和Gilhousen的文章“有關(guān)應(yīng)用于數(shù)字峰窩與個人通信網(wǎng)絡(luò)的碼分多址(CDMA)的系統(tǒng)設(shè)計”。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，可采用對特定用戶的最佳功率控制閾值的指定以進一步優(yōu)化系統(tǒng)的性能。例如，經(jīng)受過多的多徑的接收信號將不會如具有較少相關(guān)的多徑的信號那樣有效地被消除。因此，增加從較少經(jīng)受多徑的信號中接收的功率的策略導(dǎo)致系統(tǒng)性能的改善，因為這些信號是首先被消除的并且具有改進的精度地被消除。
從瑞克接收機參數(shù)中可以估計經(jīng)受延遲擴散(Spread)的幅度。另外，可利用其它的標準，根據(jù)該標準給基站指定功率控制閾值。例如，用戶越接近基站，信號由于多徑而降級的可能性越小。因此，這個用戶的信號將優(yōu)先地被指定發(fā)送較高功率控制目標。在其它方面這也是一種偶然性指定。這個用戶較少可能對相鄰網(wǎng)孔干擾，因為它較遠。而且，很可能這個用戶具有發(fā)射機功率容限以便可靠地取得所需要的較高閾值電平。
很明顯，基站可使用很多參數(shù)的任一參數(shù)建立各種用戶遠端的相應(yīng)功率電平目標，并且因此指令相應(yīng)的遠端經(jīng)過下行鏈路功率控制信道來調(diào)節(jié)它們相應(yīng)的功率電平。這些參數(shù)的一些參數(shù)和標準包括1.用戶發(fā)送功率電平，2.用戶接收功率電平，
3.用戶接收的信號噪聲比，4.到基站位置的物理接近度，5.有關(guān)它接收相鄰網(wǎng)孔的導(dǎo)頻電平的用戶報告，特別是有關(guān)在越區(qū)切換中的情況，6.來自瑞克接收機有關(guān)多徑情況的信息，7.能夠解碼特定用戶的需要性——可能由費率、用戶到操作者的值等驅(qū)動。
幾個標準可分開或一起地使用來決定用戶的特定順序以取得上面的功率順序。
應(yīng)該指出，接收的信號強度不是用于建立功率控制閾值標準的唯一準則。例如，一個可替代的有用的度量是解碼的幀消除率。在任何情況下，傳統(tǒng)的做法是控制用戶功率，以便所有用戶的標準目標是相同的。
雖然業(yè)已具體地示出并對照特定實施例敘述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員懂得，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下可在其中進行形式上和細節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)通信系統(tǒng)中用戶功率電平的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟接收從多個用戶發(fā)送的信號；對接收的信號進行評估；和根據(jù)所述的評估步驟，以一種實現(xiàn)不同預(yù)定目標的方式控制某些用戶的發(fā)送功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該通信系統(tǒng)還包括一個直接序列到碼分多址(DS—CDMA)通信系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，DS—CDMA通信系統(tǒng)采用干擾消除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，預(yù)定的目標還包括來自由接收的功率、幀消除率、誤碼率和信號質(zhì)量組成的預(yù)定目標組的預(yù)定目標。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，評估的步驟還包括估計信號已經(jīng)受的多徑的數(shù)量的步驟。
6.一種調(diào)節(jié)通信系統(tǒng)中用戶功率電平的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括接收從多個用戶發(fā)送的信號的裝置；和根據(jù)所述評估步驟，用于估計接收的信號并且以一種實現(xiàn)不同預(yù)定目標的方式控制某些用戶的發(fā)送功率的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，該通信系統(tǒng)還包括一個直接序列碼分多址(DS—CDMA)通信系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，該DS—CDMA通信系統(tǒng)采用干擾消除。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，所述的估計裝置還包括估算多個用戶的每個用戶到基站的距離的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，所述的估算裝置是以接收的信號強度指示(RSSI)作為其估算依據(jù)的。
全文摘要
調(diào)節(jié)用戶功率電平以增強DS-CDMA通信系統(tǒng)中的干擾消除。該通信系統(tǒng)的基站(503)從多個用戶(509-512)接收信號和對每個信號進行評估。根據(jù)這種評估，命令特定的用戶控制它們的功率電平，以便保持這些特定用戶的不同預(yù)定的目標。這些預(yù)定的目標包括但不限于接收功率、幀消除率、誤碼率和信號質(zhì)量。在基站(503)接收的結(jié)果功率電平基本上是不同的，這有利地用于增強DS-CDMA通信系統(tǒng)中的干擾消除。
文檔編號H04B7/005GK1129047SQ95190513
公開日1996年8月14日 申請日期1995年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月3日
發(fā)明者米切爾·考特金, 莉文·美丹 申請人:摩托羅拉公司