專利名稱：在閉環(huán)功率控制系統(tǒng)中的信噪比(sir)門限的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)。尤其，本發(fā)明描述閉環(huán)功率控制系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)的描述在碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)的情況中討論在本申請中描述的發(fā)明。然而，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會理解，本發(fā)明適合于在所有類型的無線通信系統(tǒng)中使用，特別是高速率系統(tǒng)，在所述高速率系統(tǒng)中可能會造成缺乏足夠的發(fā)射功率以保證所有信息的可靠發(fā)送。
1.CDMA調(diào)制技術(shù)碼分多址(CDMA)調(diào)制技術(shù)的使用是在大規(guī)模無線通信系統(tǒng)中促進通信的數(shù)種技術(shù)中的一種。在本技術(shù)領(lǐng)域中眾知其它多址通信技術(shù)，諸如時分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)。在題為“使用衛(wèi)星或地面中繼器的擴頻多址通信系統(tǒng)(SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USINGSATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS)”的美國專利第4,901,307號中和在題為“在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號波形的系統(tǒng)和方法(SYSTEM AND METHODFOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)”的美國專利第5,103,459號中揭示了CDMA技術(shù)在多址通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，兩個專利都已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在此引用作為參考。
無線通信已經(jīng)變得更加普通，對于可以發(fā)送高速率數(shù)字信息的無線通信系統(tǒng)的需求已經(jīng)增加。把高速率數(shù)據(jù)從遠程站發(fā)送到基站的一種方法是允許遠程站使用CDMA擴頻技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。這個方法允許遠程站使用小的正交信道組來發(fā)送它的消息，并在題為“高數(shù)據(jù)速率CDMA無線通信系統(tǒng)(HIGH DATA RATECDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM)”的未定美國專利申請第08/886,604號中詳細描述，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在此引用作為參考。
然而，當(dāng)更多用戶使用無線通信系統(tǒng)時，發(fā)送通信信號所使用的功率或能量的控制變成更加重要。如果用太高的功率發(fā)送通信信號，則所述發(fā)送可能會干擾其它發(fā)送。如果用太低的功率發(fā)送通信信號，則接收包含在信號中的信息的可靠性可能不夠高。此外，希望以可能的最低功率發(fā)送信號，因為可以節(jié)約在移動站中發(fā)射機的電池功率。
2.功率控制一般，當(dāng)前在閉環(huán)無線通信系統(tǒng)中使用的“快速”功率控制技術(shù)包括內(nèi)部環(huán)路和外部環(huán)路。在題為“在CDMA蜂窩移動電話系統(tǒng)中控制發(fā)射功率的方法和裝置(METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN ACDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM)”的美國專利第5,056,109號中揭示在這種形式中控制發(fā)射功率的眾知的和有用的方法和裝置，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在此引用作為參考。在1999年1月28日提出的，題為“在選通或覆蓋通信系統(tǒng)的潛在發(fā)送中用于控制發(fā)射功率的方法和裝置(METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN APOTENTIALLY TRANSMISSION GATED OR CAPPED COMMUNICATION SYSTEM)”的美國專利申請第09/239,454號中揭示了另一種技術(shù)，用于通過選通、覆蓋或忽略功率控制命令來控制最大發(fā)射功率，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在此引用作為參考。
如在

圖1(a)中所示，內(nèi)部環(huán)路通過跟蹤所需要的或目標信噪比(SIR)來控制發(fā)射功率。選擇目標SIR，然后把通過相應(yīng)站接收的每個發(fā)送的估計SIR與目標SIR進行比較。如果接收的發(fā)送在目標SIR之下或之上，則把相應(yīng)的上升或下降(上/下)功率控制命令發(fā)送回發(fā)射機以調(diào)節(jié)發(fā)射功率，如在圖1(b)中所示。因為通常以±0.5dB的增量增加這些功率，所以功率增加和降低只近似于理想發(fā)射功率，如在圖1(c)中所示。
外部環(huán)路設(shè)置內(nèi)部環(huán)路所使用的目標SIR。一般，外部環(huán)路使用通常通過幀差錯檢測或不可接受的高幀差錯率(FER)觸發(fā)的一種算法，如果經(jīng)解碼的接收信號的質(zhì)量降低到可接受電平之下，則基本上所述算法增加目標SIR。然而，如下所述，當(dāng)發(fā)生發(fā)送信號的選擇的深度衰減時，或當(dāng)發(fā)射機不能增加它的發(fā)射功率時，增加任何量的目標SIR將不是一個合適的回答。
選擇的深度衰減是一個短持續(xù)期的深度衰減條件。如在圖2(a)中所示，其中，線202表示所接收理想信號的強度，而t表示時間，當(dāng)所接收信號204的強度突然增加，從而導(dǎo)致所接收信號的質(zhì)量降低到可接受范圍206之外時，已經(jīng)發(fā)生選擇的深度衰減條件。在當(dāng)前功率控制系統(tǒng)中，當(dāng)這個選擇的深度衰減條件發(fā)生，導(dǎo)致所接收信號204的質(zhì)量降低時，將增加目標SIR。但是由于選擇的深度衰減條件的暫時特征，增加目標SIR可能不是一個合適的功率控制命令回答，因為信號可靠性降低的原因不是由于不合適的目標SIR設(shè)置而引起的。
當(dāng)前功率控制技術(shù)的另一個限制是不能夠跟蹤在所發(fā)送信號的傳播路徑中的突然的急劇變化，從而為了要可靠地接收信號，需要大大地增加信號發(fā)射功率。在圖2(b)中示出這個問題，這里稱之為斜率過載問題。如圖所示，在待跟蹤的信號中的功率變化要求比實際功率變化的更新頻率和“步長”大小大時，不能跟隨信號的量化。雖然可以按需要在步長中增加或降低目標SIR，但是這不是一個正確的回答，而且即使是一個正確的回答，發(fā)射功率的接著的變化將不是始終合適的。當(dāng)前系統(tǒng)一般把功率調(diào)節(jié)限制到約±0.5dB(不管在傳播路徑中的衰減量)。在圖2(b)中所示的斜率過載條件示出當(dāng)理想功率要求P快速上升時，不能保持當(dāng)前系統(tǒng)的步進式功率增加Pt。
當(dāng)前已知系統(tǒng)的再另一個限制是即使當(dāng)通信系統(tǒng)不能實現(xiàn)功率增加請求時，內(nèi)部環(huán)路繼續(xù)作出功率增加請求。當(dāng)發(fā)射機不能夠增加發(fā)射功率時，發(fā)生這個功率上限問題。例如，如果使用更多功率，則發(fā)射機的電池可能降低，或使發(fā)射機的放大器飽和。在這些情況中，內(nèi)部環(huán)路功率控制可能作出不能實現(xiàn)的重復(fù)的“上升”功率請求。在這個時間周期期間，當(dāng)覆蓋(cap)發(fā)射能量時，外部環(huán)路可能不需要增加目標SIR，因為是以不合適的可靠性接收信號的。
所需要的是一種功率控制技術(shù)，所述技術(shù)使用“更新式”的外部環(huán)路功率控制。外部環(huán)路功率控制應(yīng)該能夠檢測禁止信號的發(fā)射功率增加或降低的情況。外部環(huán)路還應(yīng)該能夠檢測選擇的深度衰減、斜率過載條件或表示閉環(huán)功率控制系統(tǒng)沒有正確地響應(yīng)信號質(zhì)量問題的系統(tǒng)癥狀。理想地，外部環(huán)路還應(yīng)該能夠增加或降低功率，所增加或降低的功率與檢測到的所發(fā)生問題成正比。
發(fā)明概要廣義地，本發(fā)明關(guān)心在無線通信系統(tǒng)中使用的一種閉環(huán)功率控制方法和裝置。尤其，本發(fā)明提供一種閉環(huán)功率控制方法和裝置，它可以檢測選擇的深度衰減條件，或其它條件，以適當(dāng)?shù)胤乐归]環(huán)功率控制系統(tǒng)的所接收信號質(zhì)量的損壞。
在一個實施例中可以實施本發(fā)明作為一種裝置，用于根據(jù)發(fā)射功率控制性能信息動態(tài)地調(diào)節(jié)目標信噪比(SIR)。在無線通信網(wǎng)的閉環(huán)功率控制系統(tǒng)中實施這個目標SIR。閉環(huán)功率控制系統(tǒng)可以具有內(nèi)部環(huán)路和外部環(huán)路，并包括一種檢測裝置，一般用于識別表示將發(fā)生較差閉環(huán)功率控制響應(yīng)的內(nèi)部環(huán)路功率控制命令模式。這些命令模式可以表示內(nèi)部環(huán)路不是正確地協(xié)調(diào)發(fā)射功率的增加和降低。裝置包括外部環(huán)路功率控制裝置，用于根據(jù)所接收有關(guān)閉環(huán)的過去功率控制性能的信息而調(diào)節(jié)目標SIR。
在另一種形式中，可以實施本發(fā)明作為一種方法，用于調(diào)節(jié)在無線通信網(wǎng)中使用的閉環(huán)功率控制系統(tǒng)的目標SIR。內(nèi)部環(huán)路和外部環(huán)路給出閉環(huán)功率控制系統(tǒng)的特征。在一個方法實施例中，所述方法包括根據(jù)估計的SIR和目標SIR之間的比較產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)路功率控制命令，并根據(jù)估計的SIR調(diào)節(jié)目標SIR的步驟。遵循這個方法，除非第二質(zhì)量度量指示內(nèi)部環(huán)路功率命令不能滿足眼前的情況。如果內(nèi)部環(huán)路功率命令不滿足，則所述方法或是暫停目標SIR的內(nèi)部環(huán)路功率命令，或是把目標SIR調(diào)節(jié)到一個量，這個量小于如果已經(jīng)只根據(jù)第一質(zhì)量度量進行調(diào)節(jié)而應(yīng)該得到的調(diào)節(jié)量。在另一個實施例中，如果所接收信息的最后幀的驗證校驗(verification check)失敗，諸如循環(huán)冗余校驗(CRC)位校驗失敗，則只使用第二質(zhì)量度量。
本發(fā)明把許多性質(zhì)不同的優(yōu)點提供給它的用戶?？梢岳斫膺@些優(yōu)點，因為閉環(huán)功率控制的外部環(huán)路是一個“更新式“的外部環(huán)路。外部環(huán)路可以檢測禁止增加或降低信號的發(fā)射功率的事件，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)目標SIR。另一個優(yōu)點是外部環(huán)路可以響應(yīng)選擇的深度衰減條件、斜率過載條件或系統(tǒng)癥狀，所述系統(tǒng)癥狀表示內(nèi)部環(huán)路功率控制命令響應(yīng)對于跟蹤在傳播路徑中的突然變化暫時失效。在再另一個實施例中，本發(fā)明的外部環(huán)路給出應(yīng)該啟動功率的增加或降低信號，所述功率是直接正比于所檢測問題的。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會容易地理解，本發(fā)明還提供許多其它優(yōu)點和益處，在查閱本發(fā)明的下述說明最后，這些優(yōu)點和益處將是顯而易見的。
附圖簡述從下面結(jié)合附圖的詳細描述中，對本發(fā)明的特性、目的和優(yōu)點將更為明了，在所有的附圖中，用相同的標記作相應(yīng)的識別，其中圖1(a)在時間上比較信號的所接收SIR和目標SIR；
圖1(b)示出內(nèi)部環(huán)路功率控制產(chǎn)生的上升/下降命令的典型系列；圖1(c)比較作為時間的函數(shù)的實際發(fā)射功率Pt和理想發(fā)射功率P；圖2(a)示出在無線通信系統(tǒng)中可能發(fā)生的選擇的深度衰減問題；圖2(b)示出在無線通信系統(tǒng)中可能發(fā)生的斜率過載問題；圖3是方框圖，示出根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的基本部件；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的外部環(huán)路功率控制方法的流程圖；圖5是在圖1中示出的基站300的一個實施例的方框圖；以及圖6是本發(fā)明的在圖1中示出的移動站306的一個實施例的方框圖。
較佳實施例的詳述從下面結(jié)合附圖的詳細描述中，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員將對本發(fā)明的特性、目的和優(yōu)點更為明了。如上所述，本發(fā)明關(guān)心一種方法和系統(tǒng)，用于提供在電信網(wǎng)中的改進的閉環(huán)功率控制。
操作的方法圖3示出無線通信系統(tǒng)，其中，基站300把無線通信信號302發(fā)送到移動站306。把從基站300到移動站306的發(fā)送稱為前向鏈路發(fā)送，而把從移動站306到基站300的發(fā)送稱為反向鏈路發(fā)送。在示例實施例中，使用碼分多址(CDMA)調(diào)制發(fā)送無線通信信號，在美國專利第4,901,307號和5,103,459號中以及在電信行業(yè)協(xié)會暫定標準TIA/EIA/IS-95A中標準化的題為“用于雙模式寬帶擴頻蜂窩系統(tǒng)的移動站—基站兼容性標準(MOBILE STATION-BASESTATION COMPATIBILITY STANDARD FOR DUAL-MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUMCELLULAR SYSTEM)”中詳細描述。然而，可以把本發(fā)明等效地應(yīng)用于使用閉環(huán)功率控制系統(tǒng)的任何無線通信系統(tǒng)。
電信行業(yè)協(xié)會(TIA)在對國際電信聯(lián)合會(ITU)的一個題為“cdma2000 ITU-R RTT候選建議(THE cdma2000 ITU-R RTT CANDIDATE SUBMISSION)”的建議中已經(jīng)提議發(fā)展上述IS-95標準，以提供高速率數(shù)據(jù)發(fā)送。相似地，歐洲電信標準行業(yè)(ETSI)已經(jīng)在給ITU的一個題為“ETSI UNTS地面接入(UTRA)ITU-R RTT候選建議(THE ETSI UMTS TERRESTRIAL ACCESS(UTRA)ITU-R RTTCANDIDATE SUBMISSION)”的建議中提議另一種發(fā)展。本發(fā)明能較好地適用于根據(jù)cdma2000或UTRA候選建議的系統(tǒng)中，在所述系統(tǒng)中，高速率數(shù)據(jù)發(fā)送經(jīng)常導(dǎo)致缺乏足夠發(fā)射功率來保證可靠發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，在示例實施例中，前向鏈路信號302可以是在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中眾知的和在cdma2000或UTRA建議中描述的CDMA高速率數(shù)據(jù)信號。
在一個實施例中，前向鏈路信號302可以包括多種有區(qū)別的信號。例如，信號可能包括允許移動站306用于相干解調(diào)的導(dǎo)頻信號；諸如話音數(shù)據(jù)之類的主要話務(wù)數(shù)據(jù)信號；諸如傳真發(fā)送之類的增補高速率數(shù)據(jù)信號；以及功率控制信號。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會理解，這些類型的信息—可以在前向鏈路信號302中發(fā)送的信息—既不是內(nèi)含的也不是排外的。信息和信號在本發(fā)明的不同實施例中可以變化。例如，前向鏈路可能不包括主要話務(wù)數(shù)據(jù)。此外，應(yīng)該明白，本發(fā)明可以等效地應(yīng)用于反向鏈路信號的功率控制。
在移動站306中，從基站300接收前向鏈路信號302，并進行解調(diào)。移動站306確定前向鏈路信號302的所接收信號功率的足夠性。如果所接收的每個幀的功率足以允許包含在信號中的信息可靠地解調(diào)和解碼，則所接收信號功率是足夠的。根據(jù)所確定的前向鏈路信號302的所接收信號能量的足夠性，移動站306產(chǎn)生一系列功率控制命令。在一個實施例中，功率控制命令包括一系列一位(上升/下降)功率控制命令，基站300通過增加或降低前向鏈路信號302的發(fā)射能量來響應(yīng)所述一位功率控制命令。
移動站306估計前向鏈路信號302的信噪比一或與之有關(guān)的代表性度量一并把估計的信噪比與目標SIR進行比較。如果估計的SIR小于目標SIR，則發(fā)送“上升”功率控制命令信號，指示基站300增加前向鏈路信號302的發(fā)射功率。如果估計的SIR大于目標SIR，則發(fā)送“下降”功率控制命令，指示基站300降低前向鏈路信號302的發(fā)射功率。
設(shè)置目標SIR以提供所要求的信號質(zhì)量，諸如所要求的幀差錯率、所要求的碼元差錯率或位差錯率。所要求的信號質(zhì)量可以根據(jù)在前向鏈路信號302上正在提供的業(yè)務(wù)類型而變化。講所接收信號“質(zhì)量太高”看來奇怪，但是應(yīng)該記得，過度的質(zhì)量等于在把前向鏈路信號302發(fā)送到移動站306中使用不必需的能量。使用不必需的能量導(dǎo)致基站300服務(wù)的所有其它移動站的業(yè)務(wù)降低，而且減少基站300可以服務(wù)的移動站306的數(shù)目。因此，當(dāng)所接收前向鏈路信號302的實際質(zhì)量水平從所要求的質(zhì)量水平改變時，改變目標SIR，致使在所要求的質(zhì)量水平處接收前向鏈路信號302。此后，把目標SIR的調(diào)節(jié)稱為外部環(huán)路功率控制。
內(nèi)部環(huán)路功率控制在本發(fā)明的一個實施例中，移動站306產(chǎn)生功率控制命令，并在反向鏈路信號304上把它們與話務(wù)數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻碼元數(shù)據(jù)一起發(fā)送回基站300。在示例實施例中，反向鏈路信號304是根據(jù)ETSI UTRA、TIA cdma2000、ARIB的W-CDMA或T1P1的WIMS候選建議發(fā)送的CDMA信號。如上著重說明，本發(fā)明可以等效地應(yīng)用于其它形式的CDMA信號，以及等效地應(yīng)用于在閉環(huán)功率控制系統(tǒng)中使用的諸如TDMA或GSM之類的其它調(diào)制方案。
通常，基站300接收來自移動站306的功率控制命令，并根據(jù)這些命令增加或降低前向鏈路信號302的發(fā)射能量。然而，由于多種原因，可能有時不能跟隨內(nèi)部環(huán)路功率控制命令。例如，如果基站300確定對于前向鏈路信號302發(fā)送的附加能量分配將對于基站300服務(wù)的其它移動站的信號發(fā)送導(dǎo)致不可接受的降低時，基站300可能不根據(jù)功率控制命令增加前向鏈路信號302的能量。如果正在控制反向鏈路的功率，則在移動站306中的低壓電池可能阻止任何發(fā)射功率的增加。
為了確定基站300是否能夠響應(yīng)所發(fā)送的功率控制命令，在本發(fā)明的一個實施例中監(jiān)測在閉環(huán)系統(tǒng)中發(fā)送到發(fā)射機的連續(xù)的“上升”命令數(shù)。過多的連續(xù)“上升”命令數(shù)表示斜率過載條件或發(fā)射機不能夠增加功率，如上所述。當(dāng)檢測到這種模式時，可以禁止目標SIR的調(diào)節(jié)。在另一個實施例中，可以使用在較早的內(nèi)部環(huán)路功率控制命令的預(yù)定數(shù)目中發(fā)生的連續(xù)的或其它的“上升”命令數(shù)目(Nup)來控制外部環(huán)路響應(yīng)。在另一個實施例中，把前向鏈路信號302的估計的SIR與目標SIR進行比較。如果兩者之間的差超過門限值，則禁止目標SIR的調(diào)節(jié)。
在上述兩種方法中，使用從內(nèi)部環(huán)路功率控制得到的信息來確定目標SIR。把內(nèi)部環(huán)路信息不斷地傳遞到外部環(huán)路。雖然已經(jīng)在使用上升/下降命令的各個實施例中描述每個內(nèi)部環(huán)路方法，但是這些方法適于在使用快速反饋的任何系統(tǒng)到發(fā)射機中應(yīng)用，以在一個或數(shù)個天線、載波或定向天線陣列上調(diào)節(jié)發(fā)射功率。
外部環(huán)路功率控制使用上述內(nèi)部環(huán)路功率控制信息，可以改進外部環(huán)路功率控制的性能。在IS-95系統(tǒng)中，在檢測到幀差錯時，使目標SIR增加0.5dB，而當(dāng)可靠地接收幀時，使之降低0.5dB/99。在靜態(tài)信道條件下，對于目標SIR的這些調(diào)節(jié)導(dǎo)致1％的幀差錯率。在IS-95系統(tǒng)中，通過CRC校驗裝置檢測幀差錯，CRC校驗的實施是在本技術(shù)領(lǐng)域中眾知的。在圖4的塊410中，在檢測到在塊402中可靠地接收到的目標SIR時，使目標SIR降低預(yù)定量。在塊412中，在檢測到幀差錯時使目標SIR增加。這是根據(jù)假設(shè)，即，如果內(nèi)部環(huán)路功率控制正在跟蹤目標SIR，而最近接收到的信息的幀不符合預(yù)—選擇的質(zhì)量水平，則必定是把目標SIR設(shè)置的太低。但是這個假設(shè)不是始終正確的。例如，由于電源中斷、功率控制信息的反饋中斷、斜率過載、選擇的深度衰減或其它相似的原因而使內(nèi)部環(huán)路功率控制不能使所接收SIR保持接近目標SIR。在這些情況中，增加目標SIR是一個不正確的響應(yīng)，導(dǎo)致在接著的幀中功率過多，從而浪費功率并引起上述問題。
相應(yīng)地，當(dāng)在任務(wù)402中對于幀的CRC校驗失敗時，本發(fā)明使用如上面內(nèi)部環(huán)路功率控制部分所述的和在任務(wù)404中示出的內(nèi)部環(huán)路功率控制信息來判定是否在任務(wù)406中改變目標SIR。如果根據(jù)這個信息，內(nèi)部環(huán)路功率控制不在跟蹤傳播路徑中的變化，則在塊408中禁止改變目標SIR。例如，如果發(fā)送到發(fā)送站的連續(xù)“上升”命令的數(shù)目示出表示斜率過載的圖案，則可以禁止對于目標SIR的調(diào)節(jié)。
除了上述各種方法實施例之外，本發(fā)明的不同方面關(guān)心硬件部件和互連，如在圖3、5和6中所示。
硬件部件和互連圖5示出在圖3中所示的和在上面討論的基站300的簡化方框圖。把在前向鏈路信號302上發(fā)送的信息提供給編碼器/交織器502，編碼器/交織器502提供在數(shù)據(jù)上的前向差錯校正，并根據(jù)預(yù)定的交織器格式使碼元重新排序，以提供在發(fā)送信號中的時間分集。把經(jīng)交織的編碼碼元提供給調(diào)制器504。在一個實施例中，調(diào)制器504是CDMA調(diào)制器，在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中眾知它的設(shè)計和實施，并在上述美國專利第4,901,307號和5,103,459號中詳細描述。在示例實施例中，調(diào)制器504是能夠發(fā)送高速率數(shù)據(jù)的CDMA調(diào)制器，諸如在上述UTRA和cdma2000規(guī)格中所描述。
把經(jīng)調(diào)制信號提供給發(fā)射機(TMTR)506，它對用于發(fā)送的信號進行變頻、放大和濾波。在一個實施例中，發(fā)射機506使用四相移相鍵控(QPSK)調(diào)制格式調(diào)制用于發(fā)送的信號。然而本發(fā)明可應(yīng)用于任何形式的調(diào)制，諸如BPSK、QAM或FSK調(diào)制。根據(jù)來自功率控制處理器510的功率控制信號把經(jīng)調(diào)制信號放大到發(fā)射能量電平。從發(fā)射機506提供QPSK信號，用于通過天線508作為前向信號302發(fā)送。
轉(zhuǎn)到圖6，還在圖3中示出，移動站306在天線602處接收前向鏈路信號302，并通過雙工器(D)提供給接收機(RCVR)606。接收機606對所接收前向鏈路信號302進行下變頻、濾波和放大，并把信號提供給解調(diào)器608。此外，接收機606把帶內(nèi)信號能量SIR計算612的指示傳遞到門限值產(chǎn)生器618，兩者的操作在下面描述。
解調(diào)器608對所接收信號進行解調(diào)，并把經(jīng)解調(diào)的碼元數(shù)據(jù)提供給去交織器/解碼器(DEINT/DECODE)610。此外，解調(diào)器608把經(jīng)解調(diào)信號能量的指示提供給SIR計算612和門限值產(chǎn)生器618。DEINT/DECODE 610對經(jīng)解調(diào)碼元進行重新排序，并根據(jù)預(yù)定的差錯校正格式(諸如卷積解碼和turbo解碼格式)對經(jīng)重新排序的碼元進行解碼，并把經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)流提供給移動站306的用戶。在把經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)流提供給移動站306的用戶之前可以對其進行進一步的處理。此外，DEINT/DECODE 610把指示是否對幀進行可靠的解碼的信號，或另一方面，把在數(shù)據(jù)的經(jīng)解碼幀中的碼元差錯率的指示提供給門限值產(chǎn)生器618。
在另一個實施例中，把來自接收機606的信息和來自解調(diào)器608的信息提供給前向鏈路功率控制處理器620。處理器620至少執(zhí)行功能估計SIR，確定是否應(yīng)該變化目標SIR(門限值)，把SIR與目標SIR進行比較，并產(chǎn)生是否應(yīng)該增加或降低功率的指示。
計算信噪比的簡單方法將假定所有帶內(nèi)能量表示干擾能量。因為接收機606一般包括自動增益控制單元(未示出)，它根據(jù)帶內(nèi)能量的量(可以直接從接收機606把這個值提供給SIR計算612)對信號進行歸一化。解調(diào)器608對所接收信號進行解調(diào)，并從指定發(fā)送到基站300服務(wù)的其它移動站的信號中錄取前向鏈路信號302。對經(jīng)解調(diào)碼元的能量進行總加，以提供信號能量估計值。然后把所提供的信號能量估計值除以帶內(nèi)能量值，以提供SIR的粗略估計值。
在示例實施例中，前向鏈路信號302是可變速率發(fā)送信號，其中，對移動站306先驗的速率是未知的。在示例可變速率前向鏈路信號302中，使發(fā)送信號中的每個發(fā)送信號重復(fù)盡可能多的次數(shù)，以充滿數(shù)據(jù)的固定長度幀。更重要地，為了本發(fā)明的目的，信號能量與在前向鏈路信號302中的重復(fù)量成反比地變化。這導(dǎo)致恒定的碼元能量和各速率的近似一致的性能。
這使信號能量的估計復(fù)雜化，因為碼元能量是在時間上擴展的，而且為了確定碼元能量的足夠性，信號能量估計算法必須具有不隨信息的未知速率變化的固定基準。在一個示例實施例中，把功率控制位或?qū)ьl碼元插入或穿插(puncture)到前向鏈路信號302中，并在與最大速率信息信號的發(fā)送中使用的能量有固定關(guān)系處設(shè)置這些位的能量。在一個實施例中，在一個信道中多路復(fù)用功率控制信號和前向鏈路信號302，諸如在寬帶cdma(wcdma)應(yīng)用中固有的多路復(fù)用方案。
在一種或兩種方法中可以使用這些非—速率變化功率控制碼元。通過估計固定能量功率控制碼元之間的比值，可以使用這些非—速率變化功率控制碼元的任何一個進行信息信號的速率的初步估計。話務(wù)數(shù)據(jù)的能量是速率(在所述速率處可以得到話務(wù)數(shù)據(jù))的初步估計值，并且可以使用這個來修改計算的話務(wù)能量，用于把單個非—變化的信噪比門限值進行比較。另一方面，可以使用初步速率估計值，致使信噪比與一組與門限值有關(guān)的速率進行比較。
另一種方法是使用功率控制位本身來計算信號能量，用于使用對于最大速率信息信號的發(fā)射能量具有固定發(fā)射能量關(guān)系的功率控制位。在這種方法中，功率控制位的能量表示信號能量，計算這個能量，并在信號對干擾的計算中直接使用。
在計算所接收CDMA信號的信噪比中的另一個困難是在圖3中所示的從基站300到移動站306的單徑信號的正交性造成的。這個問題是在強的單徑接收情況中(諸如移動站306在基站300的視線中)帶內(nèi)能量不是正確地表示干擾能量。帶內(nèi)能量將包括與前向鏈路信號302正交的能量，而且正交能量對于干擾限制噪聲沒有作用，因為在解調(diào)過程中可以把它完全消除。
在示例實施例中，基站300首先根據(jù)正交信道化擴展數(shù)據(jù)，然后根據(jù)偽噪聲(PN)序列擴展所產(chǎn)生的正交擴展數(shù)據(jù)而對信號進行調(diào)制。PN序列包括金色碼和最大長度碼，在本技術(shù)領(lǐng)域中眾知它們的產(chǎn)生方法。處理在帶內(nèi)能量中的正交的附加復(fù)雜性的一種方法是除去PN擴展和計算經(jīng)去擴展信號的能量。然后，可以從帶內(nèi)能量減去這個能量，以提供噪聲信號估計的估計值。估計干擾的另一種方法是計算在固定能量信號(它是前向鏈路信號302的一部分，諸如固定能量導(dǎo)頻信號)上的方差。
在1996年9月27日提出的題為“在擴頻通信系統(tǒng)中測量鏈路質(zhì)量的方法和裝置(METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREADSPETRUM COMMUNICATION SYSTEM)”的美國未定專利申請第08/722,763號中，以及在1999年1月28日提出的題為“在CDMA通信系統(tǒng)中用于控制發(fā)射功率的方法和裝置(METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWERA CDMA COMMUNICATION SYSTEM)”的未定美國專利申請第09/239,451號中論述計算在使用正交擴頻的可變速率CDMA信號中的信噪比的復(fù)雜性，所述利揭示的內(nèi)容已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在此引用作為參考。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會理解，本發(fā)明可以等效地應(yīng)用于計算信號質(zhì)量度量的任何方法，所述信號質(zhì)量度量是用于對門限值進行比較的。
轉(zhuǎn)到圖6，SIR計算612把信噪比估計值提供給比較器614和門限值產(chǎn)生器618。在比較器614中比較信噪比估計值與目標SIR。在示例實施例中，使用單個門限值，并從比較器614提供單個位，表示信噪比估計值是否大于或小于目標SIR。把單個功率控制位提供給功率控制位產(chǎn)生器(PC BIT GEN)616。功率控制位產(chǎn)生器616根據(jù)比較器614的比較結(jié)果產(chǎn)生功率控制命令。把功率控制命令提供給移動站306的發(fā)送子系統(tǒng)622，用于在反向鏈路信號304上發(fā)送，如在圖3中所示。
如上所述，去交織/解碼610提供一個信號，所述信號表示是否對幀進行正確的解碼或是否宣布幀刪除。門限值產(chǎn)生器618對幀差錯率、碼元差錯率以及通過內(nèi)部環(huán)路功率控制產(chǎn)生的以前功率控制命令的歷史的統(tǒng)計值進行匯編。在各個實施例中還可以計算和保存其它一般眾知的度量數(shù)據(jù)。在正常操作中，如果這個內(nèi)部環(huán)路歷史信息表示系統(tǒng)沒有正確地響應(yīng)或沒有以足夠的敏捷度響應(yīng)，如在上面方法部分所述，則門限值產(chǎn)生器618將不增加目標SIR。另一方面，門限值產(chǎn)生器618可以使目標SIR在O和0.5dB之間增加，或更高。如果內(nèi)部環(huán)路數(shù)據(jù)表示內(nèi)部環(huán)路正確地響應(yīng)系統(tǒng)中的變化，則門限值產(chǎn)生器618將把新的更高的目標SIR提供給比較器614。此外，在正常操作中，當(dāng)幀差錯率降低到所要求的幀差錯率門限值之下時，門限值產(chǎn)生器618降低目標SIR，并把新的較低的目標SIR提供給比較器614。
轉(zhuǎn)到反向鏈路發(fā)送子系統(tǒng)622的操作，把在反向鏈路信號304上發(fā)送的信息提供給編碼器/交織器624，它在數(shù)據(jù)上提供前向差錯校正，然后根據(jù)預(yù)定的交織格式使碼元重新排序，以在所發(fā)送信號中提供時間分集。把經(jīng)交織的編碼碼元提供給功率控制穿插單元(PC SYMBOL PUNCTURING)626，它把功率控制碼元穿插或多路復(fù)用到輸出數(shù)據(jù)中。然后把信號提供給調(diào)制器628。在示例實施例中，調(diào)制器628是CDMA調(diào)制器，其涉及和實施在現(xiàn)有技術(shù)中已知并在上述美國專利4,901,307和5,103,459中詳細描述。特別是，在示例實施例中，調(diào)制器628是能夠發(fā)送高速率數(shù)據(jù)的CDMA調(diào)制器，諸如在上述建議中所描述，以及在上述未定美國專利申請第08/886,604號中所描述。
把來自調(diào)制器628的經(jīng)調(diào)制信號提供給發(fā)射機(TMTR)630，它對用于發(fā)送的信號進行上變頻、放大和濾波。在示例實施例中，發(fā)射機630使用四相移相鍵控(QPSK)調(diào)制格式對用于發(fā)送的信號進行調(diào)制。在另外的實施例中，本發(fā)明可應(yīng)用于任何調(diào)制形式，諸如BPSK、QAM或FSK調(diào)制。通過雙工器604提供QPSK信號，用于通過天線602作為反向鏈路信號304發(fā)送。
轉(zhuǎn)到圖5，基站300在天線520處接收到反向鏈路信號304，并提供給接收機518。接收機518對所接收信號進行下變頻、濾波和放大，并把信號提供給解調(diào)器516。解調(diào)器516對所接收信號進行解調(diào)，并把經(jīng)解調(diào)碼元提供給去多路復(fù)用器(DEMUX)514。去多路復(fù)用器514把功率控制命令從信號中分離，并把這些命令提供給功率控制處理器510。
把話務(wù)數(shù)據(jù)提供給去交織器/解碼器(DEINT/DECODE)512。去交織器/解碼器512對經(jīng)解調(diào)碼元進行重新排序，并根據(jù)預(yù)定的差錯校正格式(諸如卷積解碼或turbo解碼格式)對經(jīng)重新排序的碼元進行解碼，并把經(jīng)解碼的碼元流輸出到基站控制器(未示出)。
在正常操作中，功率控制處理器510根據(jù)所接收功率控制命令產(chǎn)生用于前向鏈路信號302發(fā)送的新的發(fā)射功率。然而，功率控制命令處理器510還根據(jù)發(fā)送控制數(shù)據(jù)確定前向鏈路信號302的發(fā)射能量。在一個例子中，發(fā)送控制數(shù)據(jù)將對前向鏈路信號302的發(fā)送提供最大發(fā)射能量。當(dāng)響應(yīng)所接收功率控制命令時，發(fā)射能量將超過前向鏈路信號302的最大允許發(fā)射能量，則不增加前向鏈路信號302的發(fā)射能量。
提供較佳實施例的上述描述，以使熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員可以制造或使用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員將不費力地明了這些實施例的各種修改，可以把這里所定義的一般原理應(yīng)用到其它的實施例而不需要用發(fā)明創(chuàng)造。因此，不打算把本發(fā)明限于這里所示出的實施例，而是和這里所揭示的原理和新潁特征符合的最寬廣的范圍相一致。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)在無線通信網(wǎng)的閉環(huán)功率控制系統(tǒng)中使用的信噪比(SIR)門限的裝置，所述閉環(huán)功率控制系統(tǒng)具有內(nèi)部環(huán)路和外部環(huán)路，所述裝置包括檢測裝置，用于識別典型的內(nèi)部環(huán)路功率控制命令模式，其中，所述典型的內(nèi)部環(huán)路功率控制命令模式指示所述內(nèi)部環(huán)路沒有正確地命令改變發(fā)射功率；以及可通信地耦合到所述檢測裝置的外部環(huán)路功率控制裝置，用于根據(jù)所述內(nèi)部環(huán)路功率控制模式調(diào)節(jié)所述SIR門限值。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)通過內(nèi)部環(huán)路把個數(shù)大于N的連續(xù)的功率上升命令傳遞到發(fā)射機時發(fā)生所述內(nèi)部環(huán)路功率控制模式，它表示所述內(nèi)部環(huán)路沒有正確地命令改變發(fā)射功率。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)接收到的最后幀信息的估計的SIR基本上在SIR門限以下時發(fā)生所述內(nèi)部環(huán)路功率控制命令模式，它指示所述內(nèi)部環(huán)路沒有正確地命令改變發(fā)射功率。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，如果接收到的最后幀信息的驗證校驗失敗，則所述外部環(huán)路功率控制裝置接收所述典型的內(nèi)部環(huán)路功率控制命令模式，它指示所述內(nèi)部環(huán)路沒有正確地命令改變發(fā)射功率。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述驗證校驗是循環(huán)冗余校驗(CRC)。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述外部環(huán)路根據(jù)所述內(nèi)部環(huán)路功率控制模式和在最后K個命令期間通過所述內(nèi)部環(huán)路產(chǎn)生的連續(xù)或不連續(xù)的上升功率命令的數(shù)量來調(diào)節(jié)所述SIR門限。
7.一種用于調(diào)節(jié)無線通信網(wǎng)使用的閉環(huán)功率控制系統(tǒng)的信噪比(SIR)門限的方法，所述閉環(huán)功率控制系統(tǒng)具有內(nèi)部環(huán)路和外部環(huán)路，所述方法包括下列步驟根據(jù)第一質(zhì)量度量和可變門限之間的比較產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)路功率控制命令；根據(jù)所述第一質(zhì)量度量調(diào)節(jié)所述可變門限，除非第二質(zhì)量度量表示所述內(nèi)部環(huán)路功率控制命令是不合適的，并且如果所述內(nèi)部環(huán)路功率命令是不合適的，則(a)暫停對所述可變門限的調(diào)節(jié)；或(b)根據(jù)小于一個量的量來調(diào)節(jié)所述可變門限，所述一個量是如果只根據(jù)所述第一質(zhì)量度量已經(jīng)進行的所述調(diào)節(jié)應(yīng)該調(diào)節(jié)的量。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)通過內(nèi)部環(huán)路把個數(shù)大于N的連續(xù)的功率上升命令傳遞到發(fā)射機時，所述內(nèi)部環(huán)路功率控制命令是不合適的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述第二質(zhì)量度量和在最后K個命令期間通過所述內(nèi)部環(huán)路產(chǎn)生的連續(xù)的或不連續(xù)的上升功率命令的數(shù)目進行所述可變門限的調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所接收的最后幀信息的估計的SIR基本上在可變門限之下時，所述內(nèi)部環(huán)路功率控制命令是不合適的。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，如果所接收的最后幀信息的驗證校驗失敗，則使用所述第二質(zhì)量度量。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述驗證校驗是循環(huán)冗余校驗(CRC)。
全文摘要
一種方法和裝置,用于動態(tài)地調(diào)節(jié)在閉環(huán)通信系統(tǒng)中控制信號發(fā)射功率所使用的信噪比(SIR)門限值。閉環(huán)功率控制包括內(nèi)部環(huán)路,它根據(jù)所接收信號與門限值SIR的SIR比較而把上升/下降發(fā)射功率控制命令提供給發(fā)射機。外部環(huán)路使用歷史的內(nèi)部環(huán)路功率控制信息動態(tài)地調(diào)節(jié)門限值SIR。當(dāng)檢測到不可接受內(nèi)部環(huán)路執(zhí)行功率控制時,不改變目標SIR,或可以分別增加或降低大于或小于0.5dB或0.5dB/99。
文檔編號H04B7/26GK1359566SQ00809757
公開日2002年7月17日 申請日期2000年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者S·A·倫比 申請人:高通股份有限公司