專利名稱：無(wú)線電通信系統(tǒng)的發(fā)射功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線電通信系統(tǒng)的無(wú)線電發(fā)射功率和通信路徑數(shù)據(jù)速率的控制方法，特別適用于移動(dòng)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在無(wú)線電通信系統(tǒng)中，為了得到所要的接收品質(zhì)，對(duì)無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率進(jìn)行控制的技術(shù)是眾所周知的。例如，在USP5,267,262，Qualcomm Inc.，“Transmitter Power Control System”中揭示了在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通過在基站測(cè)定來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)接收功率，當(dāng)比所要的值小時(shí)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射增加發(fā)射功率的指示，當(dāng)比所要的值大時(shí)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射減少發(fā)射功率的指示，移動(dòng)臺(tái)按照上述發(fā)射功率控制指示對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行控制，使基站中的接收功率大致保持恒定的技術(shù)。
又，在USP5,559,790，Hitachi Ltd.，“Spread SpectrumCommunication System and Transmission Power Control Methodthereof”中揭示了通過移動(dòng)臺(tái)測(cè)定基站以已知功率發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)的接收品質(zhì)，根據(jù)這個(gè)測(cè)定結(jié)果將當(dāng)接收品質(zhì)惡劣時(shí)要求比當(dāng)接收品質(zhì)良好時(shí)大的發(fā)射功率的發(fā)射功率控制信號(hào)發(fā)射給基站，基站根據(jù)該發(fā)射功率控制信號(hào)對(duì)向上述移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的信號(hào)的發(fā)射功率進(jìn)行控制，使移動(dòng)臺(tái)中來(lái)自基站的信號(hào)接收品質(zhì)大致保持恒定的技術(shù)。
這些技術(shù)中無(wú)論哪一個(gè)都是以使在接收一側(cè)的接收功率和品質(zhì)恒定那樣地進(jìn)行控制為目的。即，在根據(jù)以上的已有技術(shù)的發(fā)射功率控制方法中，使接收品質(zhì)恒定化，防止由傳輸路徑的增益變動(dòng)引起的接收品質(zhì)惡化和由不必要地過大的發(fā)射功率引起的系統(tǒng)內(nèi)的干涉。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在存在作為伴隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)發(fā)生的比較短的周期的傳輸路徑增益變動(dòng)的衰落的情形中，當(dāng)用已有技術(shù)時(shí)，當(dāng)傳輸路徑增益瞬時(shí)變小時(shí)導(dǎo)致非常大的發(fā)射功率，使平均發(fā)射功率增加。平均發(fā)射功率的增加使給予整個(gè)系統(tǒng)的相互干涉增加，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的通信通過量降低。又，在移動(dòng)臺(tái)中平均發(fā)射功率的增加使消耗功率增加，可以通話的時(shí)間縮短。
所以，本發(fā)明的第1個(gè)目的是提供即便當(dāng)發(fā)生比較短的周期的傳輸路徑增益變動(dòng)時(shí)，也能夠一面防止平均發(fā)射功率增加一面達(dá)到所要的接收品質(zhì)的發(fā)射功率控制方法。
又，當(dāng)不增加平均發(fā)射功率時(shí)，平均接收功率減少，由于與此相伴的接收品質(zhì)(SN比，SNR)惡化，使通信路徑容量下降。即，可以通信的最大數(shù)據(jù)速率下降。所以，本發(fā)明的第2個(gè)目的是即便當(dāng)發(fā)生比較短的周期的傳輸路徑增益變動(dòng)時(shí)，也能夠盡可能大地保持通信路徑容量。
又，在已有技術(shù)中存在著當(dāng)由傳輸路徑增益的變動(dòng)引起通信路徑容量隨著時(shí)間變動(dòng)時(shí)，用于進(jìn)行所要信息的通信的時(shí)間發(fā)生變動(dòng)，不能夠得到穩(wěn)定的通信品質(zhì)那樣的問題。所以，本發(fā)明的第3個(gè)目的是即便當(dāng)通信路徑容量隨著時(shí)間變動(dòng)時(shí)，也能夠提供穩(wěn)定的通信品質(zhì)。
為了解決上述課題的方法是，第1無(wú)線電通信機(jī)具有測(cè)定傳輸路徑增益和接收品質(zhì)的測(cè)定裝置和發(fā)射功率控制信息及接收品質(zhì)信息的裝置，第2無(wú)線電通信機(jī)具有接收上述發(fā)射功率控制信息和前期接收品質(zhì)信息的裝置及對(duì)發(fā)射功率和數(shù)據(jù)速率進(jìn)行控制的裝置，設(shè)置當(dāng)傳輸路徑增益變大時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率增加，當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率減少那樣地進(jìn)行控制的控制裝置，并且設(shè)置如果第2無(wú)線電通信機(jī)的接收品質(zhì)良好則使數(shù)據(jù)速率增加，如果第2無(wú)線電通信機(jī)的接收品質(zhì)不良好則使數(shù)據(jù)速率減少那樣地進(jìn)行控制的控制裝置。進(jìn)一步，用以Turbo碼為代表的強(qiáng)有力的糾錯(cuò)碼解決當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)由于發(fā)射功率下降發(fā)生的接收數(shù)據(jù)的品質(zhì)零散和接收數(shù)據(jù)失落的問題。在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中將使本發(fā)明的其它方面變得很清楚。


圖1是表示傳輸路徑增益隨時(shí)間變動(dòng)的例子的曲線圖。
圖2是表示噪聲功率隨時(shí)間變化例的曲線圖。
圖3是表示發(fā)射端的等效噪聲功率隨時(shí)間變化例的曲線圖。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制例的曲線圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的接收功率隨時(shí)間變化例的曲線圖。
圖6是表示根據(jù)已有技術(shù)的發(fā)射功率控制例的曲線圖。
圖7是表示根據(jù)已有技術(shù)的接收功率隨時(shí)間變化例的曲線圖。
圖8是表示比較根據(jù)本發(fā)明和已有技術(shù)的發(fā)射功率控制得到的發(fā)射功率的曲線圖。
圖9是表示傳輸路徑增益變動(dòng)的第2例的曲線圖。
圖10A-10D是表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制的第2例的曲線圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的構(gòu)成例的方框圖。
圖12A-12C是表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射信號(hào)多路形式的第1例的格式圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的構(gòu)成的方框圖。
圖14A和B是根據(jù)本發(fā)明的接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射信號(hào)多路形式例的格式圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第1構(gòu)成例的方框圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制部分的第1構(gòu)成例的方框圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的附有數(shù)據(jù)速率控制功能的編碼器的第2構(gòu)成例的方框圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的附有數(shù)據(jù)速率控制功能的解碼器的第2構(gòu)成例的方框圖。
圖19是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第2構(gòu)成例的方框圖。
圖20是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第3構(gòu)成例的方框圖。
圖21A和B是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射信號(hào)多路形式的第2例的格式圖。
圖22是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第4構(gòu)成例的方框圖。
圖23是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制部分的第2構(gòu)成例的方框圖。
圖24是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第5構(gòu)成例的方框圖。
圖25是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制部分的第3構(gòu)成例的方框圖。
圖26A和B是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射信號(hào)多路形式的第3例的格式圖。
圖27是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第6構(gòu)成例的方框圖。
圖28是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第7構(gòu)成例的方框圖。
圖29是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制部分的第4構(gòu)成例的方框圖。
圖30是本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖31是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)速率控制裝置的處理流程例的程序圖。
圖32是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的糾錯(cuò)編碼器的構(gòu)成例的方框圖。
圖33是根據(jù)本發(fā)明的接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的糾錯(cuò)解碼器的構(gòu)成例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
首先，我們說(shuō)明本發(fā)明的功率控制算法。
圖1是表示傳輸路徑增益隨時(shí)間變動(dòng)例的曲線圖?，F(xiàn)在，我們考慮傳輸路徑增益如圖1那樣地進(jìn)行變動(dòng)的情形。即，考慮在時(shí)刻t1，t2，t3，t4的增益分別為2，1，1/3，2/3，平均增益為1那樣的傳輸路徑。
圖2是表示噪聲功率隨時(shí)間變化例的曲線圖。
圖3是表示在發(fā)射端的等效噪聲功率隨時(shí)間變化例的曲線圖。在接收一側(cè)如圖2所示在功率1上加上一定的噪聲時(shí)，這與在發(fā)射一側(cè)如圖3所示在時(shí)刻t1，t2，t3，t4分別加上功率為1/2，1，3，3/2的噪聲等效。即，可以將傳輸路徑增益的變動(dòng)等效地看作噪聲功率的變動(dòng)。
另一方面，我們知道通信路徑容量C理論上為C＝Wlog2(1+S/N)。這里C是每秒可以傳送的位數(shù)，W是頻帶寬度，S是信號(hào)功率，N是噪聲功率，log2(x)是以2為底的x的對(duì)數(shù)。所以，上述那樣地時(shí)間變動(dòng)的傳輸路徑中的通信容量，當(dāng)時(shí)刻t的信號(hào)功率為S(t)，噪聲功率為N(t)時(shí)，為C＝Ave(Wlog2(1+s(t)/N(t)))。這里，Ave(x)表示x的時(shí)間平均。所以，當(dāng)通過功率控制使S(t)隨時(shí)間變化時(shí)，通信路徑容量發(fā)生變化。在本發(fā)明中使通信路徑容量盡可能地大那樣地對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行控制。具體地說(shuō)，如下進(jìn)行。
現(xiàn)在，我們考慮當(dāng)使平均發(fā)射功率，即S(t)的時(shí)間平均Ave(S(t))恒定時(shí)使通信路徑容量C最大化的S(t)。因?yàn)锳ve(S(t))恒定，所以必須使某個(gè)時(shí)刻的發(fā)射功率增加和使另一個(gè)時(shí)刻的發(fā)射功率減少。
這里，因?yàn)楦鶕?jù)上述通信路徑容量的定義式，對(duì)于S的微小增加，C的增加率為dC/dS＝W/log(2)/(N+S)，所以當(dāng)在時(shí)間方向分配恒定的功率時(shí)，在N+S最小時(shí)分配發(fā)射功率使通信路徑容量增加最大。這樣，當(dāng)在N+S最小時(shí)順次分配發(fā)射功率時(shí)，最終結(jié)束對(duì)所有功率的分配時(shí)，N+S恒定，并且，在N比達(dá)到的S+N大的時(shí)間帶中完全不分配S，這個(gè)狀態(tài)使通信路徑容量最大。
這里，令接收機(jī)接收的噪聲功率為時(shí)間函數(shù)Nr(t)，傳輸路徑增益為時(shí)間函數(shù)g(t)，在發(fā)射一側(cè)看到的等效噪聲功率N(t)成為
N(t)＝Nr(t)/g(t)從而，使上述通信路徑容量最大的發(fā)射功率S(t)滿足N(t)+S(t)＝Nr(t)/g(t)+S(t)＝P_const(恒定)的條件。即，最好進(jìn)行使S(t)＝P_const-Nr(t)/g(t)那樣的控制。但是，當(dāng)S(t)＜0時(shí)，實(shí)際發(fā)射功率為0(即停止發(fā)射)。此外，如果使P_const增大，則平均發(fā)射功率和通信路徑容量增加。相反地，如果使P_const減少，則平均發(fā)射功率和通信路徑容量減少。所以，最好為了得到所要的通信路徑容量值那樣地決定P_const。
圖4表示了發(fā)射功率控制的概念。例如，在圖1所示的傳輸路徑增益變動(dòng)下使平均發(fā)射功率為1時(shí)，發(fā)射功率控制結(jié)果如圖4所示。圖4中，由粗線包圍的部分是信號(hào)功率，由細(xì)線包圍的部分是噪聲功率。即，在時(shí)刻t1，t2，t3，t4的發(fā)射功率分別為11/6，4/3，0，5/6。平均發(fā)射功率成為(11/6+4/3+0+5/6)/4＝1圖5表示當(dāng)在接收一側(cè)看圖4的發(fā)射功率控制結(jié)果的接收功率。在時(shí)刻t1，t2，t3，t4分別為11/3，4/3，0，5/9。
圖6是為了使接收功率或接收品質(zhì)保持恒定使發(fā)射功率與噪聲功率成比例地進(jìn)行控制的比較例。即，在時(shí)刻t1，t2，t3，t4的發(fā)射功率分別為1/3，2/3，2，1。平均發(fā)射功率成為(1/3+2/3+2+1)/4＝1圖7是表示根據(jù)圖6的比較例的接收功率隨時(shí)間變化例的曲線圖。當(dāng)在接收一側(cè)看圖6的功率分配(發(fā)射功率控制)結(jié)果時(shí)的接收功率如圖7所示，在時(shí)刻t1，t2，t3，t4分別為2/3，2/3，2/3，2/3。
圖8比較對(duì)傳輸路徑增益變動(dòng)的發(fā)射功率的控制。橫軸為傳輸路徑增益，縱軸為作為發(fā)射功率控制結(jié)果的發(fā)射功率。圖中，圓圈表示本發(fā)明，菱形表示已有技術(shù)。即，在已有的發(fā)射功率控制中通信路徑增益和發(fā)射功率成反比關(guān)系，通信路徑增益降低時(shí)使發(fā)射功率增大，通信路徑增益增加時(shí)使發(fā)射功率降低，與此相反，在本發(fā)明中通信路徑增益降低時(shí)使發(fā)射功率降低，通信路徑增益增加時(shí)使發(fā)射功率增加。
又，用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制達(dá)到的通信路徑容量為C＝W(log2(1+11/3)+log2(1+4/3)+log2(1+0)+log2(1+5/9))/4＝1.02W另一方面，用已有技術(shù)的發(fā)射功率控制達(dá)到的通信路徑容量為C＝Wlog2(1+2/3)＝0.737W因此在這里所示的例子中，如果根據(jù)本發(fā)明的功率控制則與已有的功率控制方法比較通信路徑容量增加1.38(＝1.02/0.737)倍。另一方面，用已有的發(fā)射功率控制方式，如上所述，為了達(dá)到與應(yīng)用本發(fā)明時(shí)的通信路徑容量相同的通信路徑容量，因?yàn)?.02＝log2(1+1.028)，所以需要S/N＝1.028，需要用上述的已有的發(fā)射功率控制達(dá)到的S/N＝2/3的1.30(＝0.8661/(2/3))倍的平均發(fā)射功率。所以，根據(jù)本發(fā)明，為了達(dá)到同一通信路徑容量的發(fā)射功率降低到用已有技術(shù)時(shí)的0.649倍。
以上，我們?cè)诶碚撋鲜稣f(shuō)了使通信路徑容量最大化的發(fā)射功率控制算法，但是即便不嚴(yán)格按照上述算法也能夠得到大致同等的效果。即，也可以用與圖8所示的傳輸路徑增益和發(fā)射功率關(guān)系近似的函數(shù)進(jìn)行功率發(fā)射。希望該函數(shù)全體持有正的斜率，例如，通過單純地使發(fā)射功率與傳輸路徑增益成比例也能夠得到大致同樣的效果。
圖9是表示傳輸路徑增益變動(dòng)的第2例的曲線圖。
圖10A-10D是表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制的第2例的曲線圖。
如果根據(jù)決定上述發(fā)射功率的算法，得到S(t)＝P_const-Nr(t)/g(t)則當(dāng)傳輸路徑增益如圖9所示地在時(shí)刻t0階梯狀地增加時(shí)，發(fā)射功率也如圖10(a)所示階梯狀地變化。又，當(dāng)發(fā)生控制延遲等時(shí)，如圖10(b)所示上升時(shí)間發(fā)生某種變化。
在圖10(a)，(b)的控制中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)位于接近傳輸路徑增益大的基站的地方時(shí)通信路徑容量變大，相反地當(dāng)移動(dòng)臺(tái)位于離基站遠(yuǎn)的地方時(shí)通信路徑容量變小。當(dāng)很好地設(shè)計(jì)系統(tǒng)沒有這個(gè)差別時(shí)，例如，P_const＝C0 Ave(Nr(t))/Ave(g(t))那樣地，通過用現(xiàn)在通信路徑狀況的平均增益和噪聲功率，比較緩慢地控制P const是實(shí)際可行的。這里，C0是常數(shù)。因此，與離開基站的距離無(wú)關(guān)，一面能夠得到大致恒定的通信路徑容量一面能夠?qū)νㄐ怕窂降亩虝r(shí)間的變動(dòng)應(yīng)用上述功率控制。
這時(shí)，對(duì)于上述圖9所示的傳輸路徑增益變動(dòng)，如圖10(c)，(b)所示，短時(shí)間地形成與上述圖10(a)，(b)相同的發(fā)射功率，此后，顯示出徐徐接近與已有的功率控制同樣地消除傳輸路徑增益變動(dòng)的發(fā)射功率那樣的響應(yīng)。
如果根據(jù)以上的功率控制，則通信路徑容量隨時(shí)間變動(dòng)。
因此，最好是當(dāng)經(jīng)過某個(gè)長(zhǎng)度的時(shí)間，接收品質(zhì)良好，通信路徑容量在平均以上時(shí)，通過對(duì)位速率的控制，在高位速率上進(jìn)行通信，相反地當(dāng)接收品質(zhì)惡劣，通信路徑容量在平均以下時(shí)，在低位速率進(jìn)行通信。
又，通過使對(duì)用于算出P_const的Ave(Nr(t))，Ave(g(t))的平均時(shí)間進(jìn)行通信路徑編碼的單位一致，即便不進(jìn)行明示的位速率控制，也可以提高平均的位速率，適用于要求恒定位速率的系統(tǒng)。
在已有的功率控制中，因?yàn)橥ㄟ^使接收品質(zhì)恒定化使通信路徑容量恒定化，所以通信路徑因?yàn)榫哂薪咏麬WGN(aditive WhiteGaussian Noise，加法性白色噪聲)的特性，所以適合于AWGN通信路徑的糾錯(cuò)碼是合適的。
與此相反地，在上述功率控制中，形成接近接收品質(zhì)具有很大的零散，一部分接收數(shù)據(jù)失落的狀態(tài)。
所以，對(duì)于比較短的時(shí)間周期變動(dòng)，通過交錯(cuò)排除接收品質(zhì)零散的時(shí)間相關(guān)性，進(jìn)一步適用Turbo碼等的強(qiáng)有力的糾錯(cuò)碼，最好通過利用它的冗長(zhǎng)性用接收品質(zhì)良好的接收數(shù)據(jù)解決接收品質(zhì)惡劣的接收數(shù)據(jù)問題。
代替Turbo碼也可以應(yīng)用LDPC(Low Density Parity Check，低密度奇偶校驗(yàn))碼和乘積碼等。
更一般地，構(gòu)成代碼語(yǔ)言的許多位持有復(fù)雜的連鎖依賴關(guān)系，最好應(yīng)用通過用解碼途中結(jié)果再次重復(fù)進(jìn)行解碼，通過應(yīng)用解碼得到高糾錯(cuò)能力的眾所周知的糾錯(cuò)碼。
又，當(dāng)經(jīng)過某個(gè)長(zhǎng)度的時(shí)間(例如與糾錯(cuò)碼的編碼單位和交錯(cuò)單位相當(dāng)?shù)臅r(shí)間)接收品質(zhì)惡劣的狀態(tài)繼續(xù)時(shí)，不能夠通過糾錯(cuò)來(lái)解決。
下面，我們說(shuō)明用于實(shí)施上述算法的系統(tǒng)和裝置的構(gòu)成。
圖30表示本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成。多個(gè)移送臺(tái)3，4，5通過無(wú)線電與基站1，2進(jìn)行通信，基站1，2在基站控制臺(tái)6的控制下，確立與上述移動(dòng)臺(tái)或?qū)儆诠潭ňW(wǎng)的通信設(shè)備進(jìn)行通信。
圖11表示本發(fā)明的接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的構(gòu)成。
圖12A-12C表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射信號(hào)多路形式的第1例的格式圖。
圖13表示本發(fā)明的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的構(gòu)成。
圖14A和B表示根據(jù)本發(fā)明的接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射信號(hào)多路形式例的格式圖。
這里，將根據(jù)本發(fā)明它的發(fā)射功率和數(shù)據(jù)速率受到控制的無(wú)線電通信機(jī)作為發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)，將另一方作為接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)。在圖30所示的系統(tǒng)構(gòu)成上，移動(dòng)臺(tái)，基站中的任何一個(gè)都可以是任何一個(gè)無(wú)線電通信機(jī)，如果將基站作為發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)，則進(jìn)行下行信號(hào)的發(fā)射功率和數(shù)據(jù)速率的控制，相反地如果將移動(dòng)臺(tái)作為發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)，則進(jìn)行上行信號(hào)的發(fā)射功率和數(shù)據(jù)速率的控制。
在圖11中將由天線接收的信號(hào)在無(wú)線電頻率電路101中變換成基帶信號(hào)。在解調(diào)器102中對(duì)該基帶信號(hào)實(shí)施檢波等的解調(diào)處理，在通信路徑解碼器121中對(duì)每個(gè)編碼單位進(jìn)行糾錯(cuò)。
此外，在通信路徑解碼器121中進(jìn)行解碼時(shí)，通過不等待與編碼單位相當(dāng)?shù)娜繑?shù)據(jù)積蓄，將不足的數(shù)據(jù)假定為接收功率為0的信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，可以不等待與編碼單位相當(dāng)?shù)娜繑?shù)據(jù)積蓄進(jìn)行解碼，在積蓄與編碼單位相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)的過程中隨時(shí)進(jìn)行解碼。將在通信路徑解碼器121中進(jìn)行糾錯(cuò)的結(jié)果輸入接收品質(zhì)判定部分140，在錯(cuò)誤檢測(cè)部分115中檢測(cè)錯(cuò)誤，將有無(wú)錯(cuò)誤制成接收品質(zhì)信息。另一方面，將上述基帶信號(hào)輸入功率信號(hào)生成部分105，按照上述功率控制算法生成發(fā)射功率控制信號(hào)。將該接收品質(zhì)信息和發(fā)射功率控制信號(hào)，與在第3導(dǎo)頻信號(hào)生成部分130中生成的第3導(dǎo)頻信號(hào)和在糾錯(cuò)編碼器106，交錯(cuò)器107中接受通信路徑編碼的數(shù)據(jù)信號(hào)一起在多路化器109中進(jìn)行多路化。該經(jīng)過多路化的信號(hào)例如成為圖14那樣的形式。303是數(shù)據(jù)信號(hào)，304是功率控制信號(hào)，305是第3導(dǎo)頻信號(hào)，306是接收品質(zhì)信息信號(hào)，圖中，橫向表示時(shí)間，縱向表示用于碼分的代碼，用時(shí)分多路，碼分多路等的多路方法進(jìn)行多路化。在調(diào)制器110中對(duì)上述經(jīng)過多路化的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過無(wú)線電頻率電路101發(fā)送給無(wú)線電傳輸路徑。
從該接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)發(fā)送出來(lái)的信號(hào)被圖13所示的發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)接收。101，102，103，104的工作都與接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)相同。發(fā)射功率控制部分111提取上述功率控制信號(hào)304，按照該提取的發(fā)射功率控制信號(hào)304算出發(fā)射功率。接收品質(zhì)信息提取部分141提取前期接收品質(zhì)信息信號(hào)306，將在錯(cuò)誤檢測(cè)部分115中檢測(cè)出的有無(wú)錯(cuò)誤信息通知數(shù)據(jù)速率控制裝置142。在該數(shù)據(jù)速率控制裝置142中，對(duì)每個(gè)編碼單位存儲(chǔ)著由通信路經(jīng)編碼部分122進(jìn)行編碼的發(fā)射數(shù)據(jù)，根據(jù)由上述接收品質(zhì)信息提取部分141通知的有無(wú)錯(cuò)誤信息變更數(shù)據(jù)速率，加上識(shí)別編碼單位的數(shù)據(jù)輸出到多路化部分112。
圖31表示在數(shù)據(jù)速率控制裝置142中進(jìn)行的處理程序例。在圖31的處理流程中，數(shù)據(jù)速率控制裝置142將經(jīng)過編碼的發(fā)射數(shù)據(jù)分割成許多塊將每個(gè)分割的塊發(fā)射給每個(gè)編碼單位，如果被通知沒有錯(cuò)誤則結(jié)束發(fā)射。如果沒有被通知沒有錯(cuò)誤則發(fā)射前面發(fā)射的塊的下一個(gè)塊，當(dāng)全部塊的發(fā)射結(jié)束后如果還沒有被通知沒有錯(cuò)誤則再次從前面塊開始重復(fù)進(jìn)行發(fā)射。因此，從數(shù)據(jù)速率控制裝置輸出的發(fā)射數(shù)據(jù)具有必須充分與變動(dòng)的通信路徑容量一致的數(shù)據(jù)速率。從數(shù)據(jù)速率控制裝置142輸出的發(fā)射數(shù)據(jù)由第2導(dǎo)頻信號(hào)生成裝置108生成的第2導(dǎo)頻信號(hào)和多路化器112進(jìn)行多路化，輸入到發(fā)射功率可變裝置113。發(fā)射功率可變裝置113使成為從發(fā)射功率控制部分111指定的發(fā)射功率那樣地改變信號(hào)振幅。該發(fā)射功率可變裝置113的輸出由第1導(dǎo)頻信號(hào)生成裝置114設(shè)定在所定功率的第1導(dǎo)頻信號(hào)和多路化器115進(jìn)行多路化，成為如圖12所示那樣形式的信號(hào)。
在圖12A-12C中301是第1導(dǎo)頻信號(hào)，302是第2導(dǎo)頻信號(hào)，303是數(shù)據(jù)信號(hào)。
如圖12A-12C所示，可以有種種多路化形式。又，第1導(dǎo)頻信號(hào)301(P0)不受上述發(fā)射功率控制部分111的功率控制，以所定功率發(fā)射。另一方面，第2導(dǎo)頻信號(hào)302與數(shù)據(jù)信號(hào)303一起受到上述發(fā)射功率控制進(jìn)行發(fā)射。以圖12A-12C的形式多路化的信號(hào)被調(diào)制器110調(diào)制，通過無(wú)線電頻率電路101發(fā)射給無(wú)線電傳輸路徑。
圖15表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分的第1構(gòu)成例的方框圖。
圖16表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射功率控制部分的第1構(gòu)成例的方框圖。
在上述接收一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)中的發(fā)射功率信號(hào)生成部分105和上述發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)中的發(fā)射功率生成部分111分別具有例如圖15，圖16那樣的構(gòu)成。圖15的發(fā)射功率信號(hào)生成部分用第1導(dǎo)頻信號(hào)分離裝置201，第2導(dǎo)頻信號(hào)分離裝置205分別分離出第1導(dǎo)頻信號(hào)，第2導(dǎo)頻信號(hào)，用比較器211判定現(xiàn)在的發(fā)射功率對(duì)于在上述S(t)＝P_const-Nr(t)/g(t)中成為P_const＝C0 Ave(Nr(t))/Ave(g(t))的發(fā)射功率是大還是小，生成當(dāng)大時(shí)指示減少發(fā)射功率當(dāng)小時(shí)指示增加發(fā)射功率的發(fā)射功率控制信號(hào)304。所以，從圖16的發(fā)射功率控制部分提取前期發(fā)射功率控制信號(hào)304，按照該發(fā)射功率控制信號(hào)增減現(xiàn)在的發(fā)射功率。此外，在圖15中從第2導(dǎo)頻信號(hào)求得噪聲功率，但是也可以從第1導(dǎo)頻信號(hào)求得噪聲功率(虛線)。
圖32表示糾錯(cuò)編碼器106的構(gòu)成例的方框圖。
圖32是進(jìn)行Turbo碼的編碼的圖，按照數(shù)據(jù)速率信息對(duì)輸入的發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，輸出編碼結(jié)果。
輸入的發(fā)射數(shù)據(jù)在遞歸卷積編碼器E1(231)中進(jìn)行卷積編碼，成為信號(hào)Y1。
又，上述發(fā)射數(shù)據(jù)在交錯(cuò)器230中改換數(shù)據(jù)序列后，在別的遞歸卷積編碼器E2(232)中進(jìn)行卷積編碼，成為信號(hào)Y2。
此后，在并行-串行(P/S)變換器233中將原來(lái)的發(fā)射數(shù)據(jù)X(或U)，Y1，Y2匯集成一個(gè)信號(hào)，輸出編碼結(jié)果。
圖33表示糾錯(cuò)解碼器104的構(gòu)成例的方框圖。
圖33是與由圖32的Turbo編碼器進(jìn)行編碼后的信號(hào)對(duì)應(yīng)的糾錯(cuò)解碼器，通過按照接收信號(hào)和數(shù)據(jù)速率信息重復(fù)解碼進(jìn)行糾錯(cuò)解碼，輸出解碼結(jié)果U″。
輸入的接收信號(hào)通過串行-并行(S/P)變換器234進(jìn)行與上述并行-串行(P/S)變換器233相反的工作，分離成U′，Y1′，Y2′。
軟判定解碼器D1(235)用分離出的U′，Y1′進(jìn)行與上述遞歸卷積編碼器E1(231)對(duì)應(yīng)的軟判定解碼處理。
將由軟判定解碼器D1(235)得到的解碼結(jié)果通過交錯(cuò)器237輸入到軟判定解碼器D2(238)。
另一方面，將上述串行-并行(S/P)變換器234的輸出U′在交錯(cuò)器236中改換數(shù)據(jù)序列后，輸入到上述軟判定解碼器D2(238)。
這里，交錯(cuò)器236，237遵循與圖32中的交錯(cuò)器230相同的順序改換規(guī)則。
軟判定解碼器D2(238)用上述串行-并行(S/P)變換器234的輸出Y2′，上述交錯(cuò)器236的輸出，和上述交錯(cuò)器237的輸出進(jìn)行軟判定解碼，輸出解碼結(jié)果。
將軟判定解碼器D2(238)的解碼結(jié)果輸入去交錯(cuò)器239，改換數(shù)據(jù)的順序。
去交錯(cuò)器239通過進(jìn)行與上述交錯(cuò)器230，236，237相反的工作，恢復(fù)數(shù)據(jù)的順序那樣地進(jìn)行工作。
將去交錯(cuò)器239的輸出輸入到軟判定解碼器D1(235)，再次實(shí)施解碼處理。
這樣，分別反復(fù)交互地通過軟判定解碼器D1(235)，D2(238)，提高了解碼精度。
在進(jìn)行了足夠次數(shù)的解碼后，將軟判定解碼器D1(235)，D2(238)中任何一個(gè)的解碼結(jié)果作為最終的解碼結(jié)果進(jìn)行輸出。
圖32，圖33是用Turbo碼的例子，但是如上所述，也可以是與通過重復(fù)解碼處理能夠發(fā)揮高糾錯(cuò)能力的LDPC碼和乘積碼等的糾錯(cuò)碼對(duì)應(yīng)的糾錯(cuò)編碼器，糾錯(cuò)解碼器。
圖17表示根據(jù)本發(fā)明的附有數(shù)據(jù)速率控制功能的編碼器的第2構(gòu)成例的方框圖。
圖18表示根據(jù)本發(fā)明的附有數(shù)據(jù)速率控制功能的解碼器的第2構(gòu)成例的方框圖。
在以上的實(shí)施形態(tài)中，如上所述最好是當(dāng)經(jīng)過某個(gè)長(zhǎng)度的時(shí)間通信路徑容量在平均以上時(shí)，通過對(duì)位速率進(jìn)行控制，進(jìn)行平均地高位速率的通信，相反地當(dāng)通信路徑容量在平均以下時(shí)，進(jìn)行平均地低位速率的通信。為此，也可以代替圖13的通信路徑編碼器122和圖11的通信路徑解碼器121，分別用圖17，圖18所示的通信路徑編碼器和通信路徑解碼器。圖17所示的通信路徑編碼器具有以由數(shù)據(jù)速率指示指定的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行編碼的糾錯(cuò)編碼器106，生成作為關(guān)于由數(shù)據(jù)速率指示指定的數(shù)據(jù)速率的信息的數(shù)據(jù)速率信息，輸出這個(gè)信息的速率信息生成部分123，對(duì)糾錯(cuò)編碼器106的輸出進(jìn)行交錯(cuò)處理的交錯(cuò)部分107，和對(duì)交錯(cuò)部分107的輸出和速率信息生成部分123的輸出進(jìn)行多路化的多路化部分124。
又，圖18所示的通信路徑解碼器具有從接收的信號(hào)分離出數(shù)據(jù)速率信息的速率信息分離部分125，對(duì)分離數(shù)據(jù)速率信息后余下的數(shù)據(jù)進(jìn)行去交錯(cuò)的去交錯(cuò)部分103，和根據(jù)分離出的數(shù)據(jù)速率信息，對(duì)去交錯(cuò)部分的輸出進(jìn)行解碼的糾錯(cuò)解碼器104。
圖19是上述發(fā)射功率控制部分105的構(gòu)成的一個(gè)例子。圖中，函數(shù)計(jì)算部分214對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)的增加，進(jìn)行增加輸出的函數(shù)f(x)的計(jì)算。因此，當(dāng)傳輸路徑增益增加到平均值以上時(shí)，生成指示增加發(fā)射功率的發(fā)射功率控制信號(hào)。
圖20是當(dāng)能夠假定噪聲功率與時(shí)間無(wú)關(guān)恒定時(shí)的簡(jiǎn)單化構(gòu)成例。
圖21～圖29是表示本發(fā)明的其它實(shí)施例的圖。
如圖21所示，當(dāng)在發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)發(fā)送的信號(hào)中不包含第2導(dǎo)頻信號(hào)302時(shí)，例如也可以求在圖22所示的構(gòu)成中的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)射功率S(t)/P0，將它作為發(fā)射功率控制信號(hào)，和求在圖23所示的發(fā)射功率控制部分中的S(t)。更單純地，也可以用圖24的構(gòu)成代替圖22，用圖25的構(gòu)成代替圖23。
又，如圖26A和B所示，當(dāng)發(fā)射一側(cè)的無(wú)線電通信機(jī)發(fā)送的信號(hào)中不包含第1導(dǎo)頻信號(hào)301時(shí)，例如也可以求圖27所示的發(fā)射功率控制信號(hào)生成部分和圖16所示的發(fā)射功率控制部分中的S(t)。更單純地，也可以用圖28的構(gòu)成代替圖27，用圖29的構(gòu)成代替圖16。
如果根據(jù)上述的本發(fā)明實(shí)施例，則能夠提供即便當(dāng)發(fā)生比較短的周期的傳輸路徑增益變動(dòng)時(shí)，也能夠一面防止平均發(fā)射功率增加一面達(dá)到所要的接收品質(zhì)的發(fā)射功率控制方法，又，即便當(dāng)發(fā)生比較短的周期的傳輸路徑增益變動(dòng)時(shí)，也能夠保持大的通信路徑容量。
如果根據(jù)本發(fā)明，則通過降低所要的發(fā)射功率，減少相互干涉。又，如果根據(jù)本發(fā)明，則通過增大通信路徑容量，適當(dāng)?shù)乩迷龃蟮耐ㄐ怕窂饺萘?，可以提高可以進(jìn)行通信位速率。
權(quán)利要求
1.通信控制方法，它是由多個(gè)無(wú)線電通信機(jī)構(gòu)成的無(wú)線電通信系統(tǒng)的通信控制方法，在該方法中，在第1無(wú)線電通信機(jī)中，測(cè)定傳輸路徑增益和接收品質(zhì)，在上述第1無(wú)線電通信機(jī)中，發(fā)射上述測(cè)定的傳輸路徑增益信息和接收品質(zhì)信息，在第2無(wú)線電通信機(jī)中，接收上述發(fā)射的傳輸路徑增益信息和接收品質(zhì)信息，在上述第2無(wú)線電通信機(jī)中，當(dāng)上述傳輸路徑增益變大時(shí)使發(fā)射功率增加，當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)使發(fā)射功率減小那樣地進(jìn)行發(fā)射功率控制，并且如果接收品質(zhì)良好則使數(shù)據(jù)速率增加，如果接收品質(zhì)不良好則使數(shù)據(jù)速率減少那樣地進(jìn)行數(shù)據(jù)速率控制。
2.無(wú)線電通信系統(tǒng)，它是由第1和第2無(wú)線電通信機(jī)構(gòu)成的無(wú)線電通信系統(tǒng)，其中上述第1無(wú)線電通信機(jī)具有測(cè)定傳輸路徑增益和接收品質(zhì)的測(cè)定部分，根據(jù)上述測(cè)定的傳輸路徑增益和接收品質(zhì)生成發(fā)射控制信號(hào)的控制信號(hào)生成部分，和發(fā)射上述發(fā)射控制信號(hào)的發(fā)射部分，上述第2無(wú)線電通信機(jī)具有接收上述發(fā)射控制信號(hào)的接收部分，和根據(jù)上述發(fā)射控制信號(hào)對(duì)發(fā)射功率和數(shù)據(jù)速率進(jìn)行控制的控制部分。
3.權(quán)利要求2記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，其中上述控制信號(hào)生成部分具有根據(jù)上述傳輸路徑增益生成功率控制信號(hào)的功率控制信號(hào)生成部分，根據(jù)接收信號(hào)的錯(cuò)誤信息生成顯示接收品質(zhì)的信號(hào)的接收品質(zhì)信息生成部分，和使來(lái)自上述功率控制信號(hào)生成部分和接收品質(zhì)信息生成部分的信號(hào)多路化的多路化部分。
4.權(quán)利要求3記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，其中上述功率控制信號(hào)是指示發(fā)射功率增加或減少的信號(hào)。
5.權(quán)利要求3記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，其中上述接收品質(zhì)信息是有無(wú)解碼錯(cuò)誤的信息或解碼錯(cuò)誤數(shù)。
6.權(quán)利要求2記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，其中上述控制部分，如果接收品質(zhì)良好則使數(shù)據(jù)速率增加，如果接收品質(zhì)不良好則使數(shù)據(jù)速率減少那樣地進(jìn)行控制，并且，當(dāng)傳輸路徑增益變大時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率增加，當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率減少那樣地進(jìn)行控制。
7.權(quán)利要求6記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，其中上述控制部分當(dāng)傳輸路徑增益變大時(shí)將平均數(shù)據(jù)速率設(shè)定得高，當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)將平均數(shù)據(jù)速率設(shè)定得低。
8.權(quán)利要求2記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，它的特征是上述第2無(wú)線電通信機(jī)如果接收品質(zhì)良好則通過停止發(fā)射代碼使數(shù)據(jù)速率增加。
9.權(quán)利要求2記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，其中上述第2無(wú)線電通信機(jī)如果接收品質(zhì)不良好則通過根據(jù)與結(jié)束發(fā)射的信息相同的信息發(fā)射經(jīng)過編碼的代碼使數(shù)據(jù)速率較少。
10.權(quán)利要求2記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，它的特征是上述第1無(wú)線電通信機(jī)的備有噪聲功率測(cè)定裝置，當(dāng)噪聲功率變大時(shí)使上述第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率減少，當(dāng)噪聲功率變小時(shí)使上述第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率增加。
11.無(wú)線電通信機(jī)，它是由第1和第2無(wú)線電通信機(jī)構(gòu)成的無(wú)線電通信系統(tǒng)中的第2無(wú)線電通信機(jī)，具有接收從上述第1無(wú)線電通信機(jī)發(fā)射的，反映傳輸路徑增益和接收品質(zhì)的發(fā)射控制信號(hào)的接收部分，和根據(jù)上述發(fā)射控制信號(hào)對(duì)發(fā)射功率和數(shù)據(jù)速率進(jìn)行控制的控制部分。
12.發(fā)射功率控制方法，它的特征是它是由至少2個(gè)無(wú)線電通信機(jī)構(gòu)成的無(wú)線電通信系統(tǒng)的發(fā)射功率控制方法，在第1無(wú)線電通信機(jī)中持有測(cè)定傳輸路徑增益的裝置和發(fā)射發(fā)射功率控制信息的裝置，在第2無(wú)線電通信機(jī)中持有接收上述發(fā)射功率信息的裝置和控制發(fā)射功率的裝置，并設(shè)置當(dāng)傳輸路徑增益變大時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率增加，當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率減少那樣地進(jìn)行控制的控制裝置。
13.無(wú)線電通信系統(tǒng)，它的特征是它是由至少2個(gè)無(wú)線電通信機(jī)構(gòu)成的無(wú)線電通信系統(tǒng)，在第1無(wú)線電通信機(jī)中持有測(cè)定傳輸路徑增益的裝置和發(fā)射發(fā)射功率控制信息的裝置，在第2無(wú)線電通信機(jī)中持有接收上述發(fā)射功率信息的裝置和控制發(fā)射功率的裝置，并設(shè)置當(dāng)傳輸路徑增益變大時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率增加，當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)使第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率減少那樣地進(jìn)行控制的控制裝置。
14.權(quán)利要求13記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，它的特征是當(dāng)傳輸路徑增益變大時(shí)將數(shù)據(jù)速率設(shè)定得高，當(dāng)傳輸路徑增益變小時(shí)將數(shù)據(jù)速率設(shè)定得低。
15.權(quán)利要求2或權(quán)利要求14記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，它的特征是上述第1無(wú)線電通信機(jī)的備有噪聲功率測(cè)定裝置，當(dāng)噪聲功率變大時(shí)使上述第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率減少，當(dāng)噪聲功率變小時(shí)使上述第2無(wú)線電通信機(jī)的發(fā)射功率增加。
16.權(quán)利要求13到15中任何一項(xiàng)記載的無(wú)線電通信系統(tǒng)，它的特征是上述第1無(wú)線電通信機(jī)生成的發(fā)射功率控制信號(hào)是指示發(fā)射功率增加或減少的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供即便當(dāng)發(fā)生比較短的周期的傳輸路徑增益變動(dòng)時(shí)，也能夠一面防止平均發(fā)射功率增加一面達(dá)到所要的接收品質(zhì)的發(fā)射功率控制方法。對(duì)于傳輸路徑增益的變動(dòng)，使通信路徑容量增大那樣地控制發(fā)射功率，與增大的通信路徑容量的變動(dòng)一致地控制數(shù)據(jù)速率。為了增大通信路徑容量，使在發(fā)射端換算的噪聲功率(＝接收噪聲功率/傳輸路徑增益)與發(fā)射功率之和恒定那樣地決定發(fā)射功率。結(jié)果，與已有技術(shù)相反，當(dāng)傳輸路徑增益降低時(shí)使發(fā)射功率減少，當(dāng)傳輸路徑增益增大時(shí)使發(fā)射功率增加那樣地對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)H04W52/26GK1422010SQ0215022
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月5日
發(fā)明者矢野隆, 玉木諭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所