CN100361416C - 在无线通信系统中发送功率的调节方法和相应的无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

在一个无线通信系统中发送功率是这样调节的,由接收机(1;2)将发送机(2;1)的信号进行处理和与之有关地求出一个功率调整信息(TPC)和在连续的时隙(4)期间发送给发送机(2;1)用于调节发送功率。用所谓的时隙模式将同样的功率调整信息(TPC)在没有被信息占据的段(9)之后用多个连续的时隙(4)传输给发送机(2;1)。

Description

在无线通信系统中发送功率的调节方法和相应的无线通信系统
技术领域
本发明涉及调节无线通信系统发送功率的方法以及一个相应的无线通信系统,特别是相应的移动无线通信系统。
背景技术
在移动无线通信系统中发送功率的调节代表了最重要的功能特征,以避免单个连接之间的干扰和因而可以改善连接的容量和质量和以减小平均发送功率和最大可能地与需求相匹配以及至少可以部分地调节经过传输信道的损失。
为了这个目的在移动无线通信系统中接收方处理由发送机传输的信号,以便可以产生与功率调节有关的信息和传送给发送机,于是发送机对应于功率调节信息或功率调整信息调整发送功率。
功率调整信息的传输是模拟原本的通信信息传输与各个移动无线通信系统有关地结合在预先规定的帧结构和时隙结构中进行的,也就是说将信息用多序列传输的帧进行传输,其中每个帧有确定数目的时隙。涉及到已知的移动无线通信系统已经建议过,将移动无线通信系统的发送机用被称为“时隙模式”或者“压缩模式”进行运行,在这种情况下将准备传输的信息在确定的帧内用压缩形式传输给接收机,以便可以在相应的帧内将被称为“空闲时隙”的信息位段空闲下来,将这个然后可以使用在中间频率测量,例如为了不同移动无线通信系统之间的移交准备。为了压缩必须将信息在缩短的时间间隔内传输。
在附图4上简化表示了压缩原理,在其中表示了各自占用例如10ms的多序列传输的帧3。涉及到附图4上表示的第二个帧3是使用“时隙模式”,也就是说将信息用压缩形式在这个帧内传输,则出现没有信息被传输的“空闲时隙”。如附图4表示的,在“时隙模式”运行的帧3期间可以提高发送功率,以便达到不会被“时隙模式”损坏的传输质量。
然而由于“时隙模式”将快速的功率调节原理中断。在现代化的移动无线通信系统中在每个时隙上产生一个功率调整信息,则相对快的发送功率匹配是可能的。然而在这之前叙述的“空闲时隙”不可以传输重要的功率调整信息。这个后果是一方面功率调整信息位比较高的故障率,和另一方面还要考虑增加了瞬时发送功率的偏差。
为了避免与“时隙模式”联系在一起的麻烦例如建议了,为了功率调节临时提高“时隙模式”后面的所谓的引导位的能量,以便有可能将功率调整信息准确地解码,功率调整信息一般只由具有确定符号的相应的位构成。将引导位在所谓的训练序列期间和相应的已知位图形时用于评估信道脉冲响应。然而在这个文件中所叙述的“时隙模式”的功率调节进行方式是相对费时和复杂的。
发明内容
因此以下任务是建立在本发明基础上的,建议在无线通信系统中调节发送功率的一种改进方法以及一个相应的无线通信系统,其中特别是在这之前叙述的“时隙模式”或“压缩模式”应该有可能可靠地调节发送功率。
按照本发明,此任务是由以下方法或者无线通信系统解决的。
按照本发明的一种在无线通信系统中调节发送功率的方法,在其中
将发送机和接收机之间的信息置入帧结构和时隙结构上进行传输,
在其中将接收机经过无线通信系统传输信道接收的发送机的信号进行处理和与之有关地在每个时隙上产生一个功率调整信息和发送给发送机,和
在其中在发送机上将发送功率依赖于功率调整信息进行调整,
从而其特征为,
由接收机在多个连续的时隙上将同样的功率调整信息传输给发送机。
按照本发明的无线通信系统,
具有一个发送机,和
具有一个接收机用于接收经过无线通信系统传输信道传输的发送机的信号和用于处理被接收的信号,以便与之有关地产生功率调整信息和发送给发送机,
在其中将发送机构成为,依赖于接收机的功率调整信息调整发送机的发送功率,
在其中将发送机和接收机之间的信息置入帧结构和时隙结构进行传输,
从而其特征为,
将接收机构成为,接收机用多个连续的时隙将同样的功率调整信息传输给发送机。
本发明还包括基于上述技术方案的优选实施形式。
按照本发明建议了,如果为了调整发送功率共同处理在这些时隙期间被接收的功率调整信息时,在连续的时隙上传输同样的功率调整信息,这样在发送机上可以用比较高的可靠性调整发送功率。
本发明特别适合于使用在所谓的“时隙模式”,此时在“空闲时隙”之后,也就是说在其中没有信息被传输的帧的段之后,多次传输同样的功率调整信息。然而本发明不仅限于使用在“时隙模式”,也就是说原则上本发明可以使用在不跟随在“空闲时隙”后面的时隙上,以便使可靠的功率调节在这种情况下也成为可能。如果各个传输信道的传输条件变化不快时(例如当移动站前进速度慢时),于是这种方法特别有兴趣。
特别是建议了,例如在“空闲时隙”之后处理被接收信号的信号噪声距离,与之有关地产生相应的功率调整信息和将这个在下两个直接跟随在“空闲时隙”后面的时隙期间传输给发送机。于是发送机处理在这两个时隙期间接收的功率调整信息和在考虑两个功率调整信息的情况下调整发送功率,这样必要时还可以修正借助于第一个功率调整信息进行发送功率的调整。
以本发明为基础的原理不仅可以使用在上行链接上,也就是说将通信信息从移动站传输到基站,而且也使用在下行链接上,也就是说相反方向,或者也同时使用在两个方向。
在接收直接跟随在“空闲时隙”后面的第一个时隙的功率调整信息之后首先可以将发送功率保持恒定,这样只有得到第二个时隙的功率调整信息之后才进行改变。
一般来说在每个时隙期间被传输的功率调整信息只包括一个位,此时将改变发送功率的步距宽度进行数字编码。然而代替这个将步距宽度也可以模拟编码,也就是说于是例如步距宽度直接模拟地依赖于接收机上被测量的接收信号电平相对于预先规定的参考值的偏差。
本发明不要求改变预先规定的时隙格式。通过连续传输的功率调整信息的组合达到改善所提供使用的位-信号-噪声比(Eb/No)的目的。用被提高的位-信号-噪声比可以在功率调节时实现比较大的步距宽度,不存在由于被提高的位故障率时常将发送功率改变为错误方向的危险。
将本发明可以使用在不同形式的无线通信系统上,然而其中本发明特别对于具有码分多址方法的移动无线通信系统(码分多址,CDMA)感兴趣。
附图说明
下面在附图基础上借助于有益的实施例叙述本发明。
附图1表示借助于有益的实施例叙述以本发明为基础的原理,
附图2表示用于叙述移动无线通信系统中信息传输的一般简图,
附图3表示按照UMTS-标准当代技术水平的一个所谓的下行链接-连接的帧结构和时隙结构,和
附图4表示用所谓的“时隙模式”的帧结构简图。
具体实施方式
借助于附图2首先应该详细叙述功率调节的原理,其中在附图2上表示了在移动无线通信系统基站1和移动站2之间的通信。由基站1到移动站2的连接被称为下行链接或者向前链接,而由移动站2到基站1的连接被称为上行链接或者反向链接。为了下行链接的功率调节在移动站2上将各个接收信号进行处理和与之有关地产生功率调整信息或功率调节信息和反向发送到基站1上,则基站1可以相应地调整发送功率。为了上行链接的功率调节在基站1上将接收信号进行处理和在那里产生功率调节信息和分配给移动站2用于功率匹配。
此时功率调节信息的传输是依赖于与各个移动无线通信系统结合成预先规定的帧结构进行的。
在附图3上作为例子表示了码分多址-多次存取方法(CDMA,码分多址)的下行链接-连接的帧结构和时隙结构。在附图3上表示的帧结构和时隙结构特别是相当于也被称为DPCH(专用的物理信道)按照当代技术水平UMTS-标准的UMTS-移动无线信道(万能移动通信系统)。UMTS是具有世界范围的,万能移动无线标准的目标的第三代移动无线通信系统的名称。按照UMTS-移动无线标准作为多次存取方法安排了所谓的WCDMA-方法(宽带码分多址)。
在附图3上表示的帧结构具有持续时间为720ms包括特别是同样建立的持续时间为10ms的72个帧3,此时每个帧又有持续时间为0.625ms的16个时隙4。有选择地帧3也可以包括15个相应比较长的时隙4。然而下面是从第一种情况出发的。每个时隙4包括分布在逻辑控制信道(DPCCH,专用的物理控制信道)和逻辑数据信道(DPDCH,专用的物理数据信道)上的信息。DPCCH-段包括引导-位序列5以及所谓的TPC-信息(发送机功率控制)6和TFI-信息(发送机格式识别)7。DPDCH-段包括有用数据位8。
将引导-位序列5用于在所谓的训练序列期间评估信道脉冲响应和相当于已知的位图形。通过将接收信号与已知的引导-位序列进行比较接收机可以求出或者可以评估移动无线信道的信道脉冲响应。
将TFI-信息7用于各个接收机的格式识别。将TFI-位按照现实的WCDMA-标准借助于自己的编码方法进行评估和通过交互分配在整个帧(持续时间10ms)上。如果每个时隙的TFI-信息7例如包括两个位,每个帧包括16个时隙,一共2*16=32 TFI-位,将这些通过所谓的双正交编码方法进行编码。
TPC-信息6代表由接收机产生的和传送给接收机用于调整发送功率的指令。为了这个目的在接收机上将接收功率或接收信号的信号噪声距离与预先规定的参考值进行比较和依赖于偏差求出功率调整指令的数值。也就是说当超过参考值时由接收功率产生减少发送功率的指令,如果接收功率低于预先规定的参考值时,产生提高发送功率的指令。依赖于比较结果因此将数字的或二进制的调整指令从接收机传输给发送机。其中提高发送功率的指令(功率提高-指令)用1编码,而减少发送功率的指令(功率减少-指令)用0编码。在任何情况下在相应的调制之后将调整指令传输给发送机。按照UMTS-移动无线通信系统当前讨论的WCDMA-标准传输是通过QPSK-调制(积分相位移密码)用随后的功率调节信号的分离进行的,从而将二进制1或者0推导为-1或者+1。
无论发送方应该提高或减少发送功率,一般来说功率调整信息或者功率调节信息是由一个位构成的。为了可以传输足够小故障或然率的这个位,重复地传输TPC-区域6内的位。因此在附图3上表示的TPC-信息例如包括三个具有同样信息内容的先后传输的位。
通过在这之前叙述的“时隙模式”或“压缩模式”虽然重复传输TPC-位然而在TPC-区域6内提高了故障率。为了避免这个,在信息6之前重复传输,这特别是在“空闲时隙”9期间直接跟随在后面的两个时隙4上发生的。
为了叙述这个原理例如在附图1上表示了在这之前已经叙述过的帧的DPCCH-控制信道(见附图3)的结构,在其中假设,在附图1上表示的时隙#n是直接在“空闲时隙”,也就是说在没有被信息占据的段后面的时隙。在时隙结构的下面表示了发送功率的曲线,在发送机上的发送功率依赖于各个被传输的TPC-信息进行调整。
为了求出在时隙#n期间准备传输的TPC-或者功率调整信息在接收机上测量瞬时接收的发送机信号的信号噪声距离,与参考值进行比较和与之有关地产生TPC-信息TPCn。将这个TPC-信息在时隙#n期间传输给发送机,在那里进行解码和转换为发送功率的调整。将发送功率最终调整到所希望的数值之前,此时在发送机上可以首先等待接收在后面时隙#n+1期间被传输的TPC-信息TPCn+1,则推荐,在发送机上在接收TPC-信息TPCn之后才按照一个(正常的)对应于正常的En/No-比例的规整步距宽度进行调整。这个步距宽度在附图1上是用ΔPn标注的和相当于瞬时发送功率Pn-1和在接收TPC-信息TPCn之后被调整的发送功率Pn之间的差值。在接收功率调整信息TPCn之后作为步距宽度ΔPn也可以选择数值为0,以便将发送功率直到得到功率调整信息TPCn+1时保持恒定,因为然后可以决策涉及到具有比较高可靠性的准备调整的发送功率。
为了产生在下一个时隙#n+1期间准备传输的TPC-信息不需要重新处理发送信号的信号噪声距离,代替这个简单地将前面时隙的TPC-信息进行重复,也就是说TPCn+1=TPCn。用这种方法可以提高Eb/No比例,因为发送机在接收时隙#n+1之后可以将TPC-信息TPCn+2与在这之前已经接收的TPC-信息TPCn组合在一起和因此有能力将发送功率调整到所希望的比较高可靠性的数值。例如如果发送机发现由于最后接收的TPC-信息所采取的决策是错误的,现在可以将这个修正。如在附图1上表示的,现在发送机也可以用比较高的步距宽度改变发送功率,从而降低了错误的TPC-决策之后引起进一步变坏的危险。在附图1上这是用ΔPn+1标注的,此时不仅ΔPn而且ΔPn+1说明了在“空闲时隙”之后被调整的发送功率Pn-1基础上的步距宽度。
在这之前叙述的在连续的时隙期间重复传输同样的TPC-信息的原理不仅可以使用在由于“空闲时隙”功率调节中断的第一时间,而且还可以使用在正常的连接期间。此时这特别对这种情况感兴趣,在其中传输信道的时间变化不是很快,因为于是与这种方法相联系的增加延迟的缺点在功率调节时可以通过被传输的功率调整信息的质量改善更多地得到平衡。因为当前功率调节的最小的步距宽度是1 dB和由于实施原因在移动站上比较小的数值是不适合的,这是一个可能性,将功率调节速度降低。
此外可以使用本发明,以便将具有比较小数目的TPC-位的功率调整信息进行传输。固然位-信号-噪声比(Eb/Eo)变小了,然而此时通过本发明的优点,即通过提高传输的可靠性可以得到补偿。如果因此降低了所谓的企业管理费用和因此可以提高效益,使用比较小的TPC-位是优点。
此外本发明也可以有益的使用在所谓的“软移交”上。其中移动站2从或者到多个基站1发送或者接收数据。为了检测有被信息将所有连接的接收信号组合在一起,从而可以减少每个单个连接的功率。然而一般来说不将TPC-功率调整指令一同组合在一起,因为由不同基站1(经过下行链接)发送的TPC-功率调整指令没有必要是一样的。因为也必须非常快地处理TPC-功率调整指令,此外在上行链接的组合常常是不可能的。否则可能出现不允许的延迟,这些是通过相应信息从基站1到另外的基站1的继续传送引起的。在这里除了提高能量或者提高TPC-位数目之外本发明的使用是一个解决办法。
最后将前面叙述的本发明也与模拟的步距宽度传输原理结合在一起用于调整发送功率。在这种情况下在发送机上准备调整的发送功率或者相应的步距宽度不是数字编码的而是模拟编码的,也就是说各自将功率调整信息模拟地依赖于被处理的接收信号电平,例如引导位的接收电平,与预先规定的参考值的偏差进行调整。接收信号电平与参考值的两倍偏差其后果是产生两倍大的步距宽度。

Claims (21)

1.一种在无线通信系统中调节发送功率的方法,在其中
将发送机(2;1)和接收机(1;2)之间的信息置入帧结构和时隙结构上进行传输,
在其中将接收机(1;2)经过无线通信系统传输信道接收的发送机(2;1)的信号进行处理和与之有关地在每个时隙(4)上产生一个功率调整信息(6)和发送给发送机(2;1),和
在其中在发送机(2;1)上将发送功率依赖于功率调整信息进行调整,
从而其特征为,
由接收机(1;2)在多个连续的时隙(4)上将同样的功率调整信息传输给发送机(2;1)。
2.按照权利要求1的方法,
在其中在一个确定的帧(3)上将信息用压缩形式进行传输,则在这个帧(3)内存在一个没有被信息占据的段(9),
从而其特征为,
由接收机(1;2)在一个帧(3)的没有被信息占据的段(9)之后用跟随在后面的多个时隙(4)上将同样的功率调整信息(6)传输给发送机(2;1)。
3.按照权利要求2的方法,
其特征为,
由接收机(1;2)在没有被信息占据的段(9)之后在两个跟随在后面的时隙(4)上将同样的功率调整信息(6)传输给发送机(2;1)。
4.按照权利要求3的方法,
其特征为,
在发送机(2;1)上将发送功率不仅依赖于在第一个时隙(4)上没有被信息占据的段之后被接收的功率调整信息(6)而且依赖于在第二个段(9)上没有被信息占据的段(9)之后被接收的功率调整信息(6)进行调整。
5.按照权利要求3或4的方法,
其特征为,
只有将同样的功率调整信息(6)传输之后在第一个和第二个时隙(4)上在没有被信息占据的段(9)之后将被接收机(1;2)接收的发送机(2;1)信号进行重新处理并且根据新的功率调整信息产生和在下一个时隙(4)上传输给发送机(2;1)。
6.按照权利要求3或4的方法,
其特征为,
在发送机(2;1)上接收第一个时隙(4)之后在没有被信息占据的段(9)上被传输的功率调整信息之后将发送功率改变一个固定的数值(ΔPn),和接收第二个时隙(4)期间在没有用信息占据的段(9)上被传输的功率调整信息(6)之后考虑到在第一个时隙(4)期间在没有被信息占据的段(9)被传输的功率调整信息(6)之后求出功率调整值(ΔPn+1)和将发送机(2;1)上的发送功率对应于这个功率调整值(ΔPn+1)相对于第一次改变之前调整的发送功率(ΔPn-1)进行改变。
7.按照权利要求6的方法,
其特征为,
固定的数值(ΔPn)相当于数值为零。
8.按照权利要求6的方法,
其特征为,
在接收机(1;2)上模拟地依赖于一个确定的被处理的接收信号参数与相应的参数值的偏差产生功率调整信息(6)。
9.按照权利要求2至4的其中之一的方法,
在那些没有直接跟随在没有被信息占据的段(9)的多个连续的时隙(4)上也将同样的功率调整信息(6)传输给发送机(2;1),和
在发送机(2;1)上考虑到在这些时隙(4)期间被接收的功率调整信息将发送功率进行调整。
10.按照权利要求9的方法,
其特征为,
在没有被信息占据的段(9)之后多次用连续的时隙(4)将同样的功率调整信息传输给发送机(2;1),其中每次重复的次数是不同的。
11.按照权利要求1至4的其中之一的方法,
其特征为,
将本方法在软移交期间使用在移动无线通信系统中。
12.一种无线通信系统,
具有一个发送机(2;1),和
具有一个接收机(1;2)用于接收经过无线通信系统传输信道传输的发送机(2;1)的信号和用于处理被接收的信号,以便与之有关地产生功率调整信息和发送给发送机(2;1),
在其中将发送机(2;1)构成为,依赖于接收机(1;2)的功率调整信息调整发送机的发送功率,
在其中将发送机(2;1)和接收机(1;2)之间的信息置入帧结构和时隙结构进行传输,
从而其特征为,
将接收机(1;2)构成为,接收机用多个连续的时隙(4)将同样的功率调整信息(6)传输给发送机(2;1)。
13.按照权利要求12的无线通信系统,
在其中在一个确定的帧(3)上将信息用压缩形式传输,则在这个帧(3)内存在一个没有被信息占据的段(9),
其特征为,
将接收机(1;2)构成为,在帧(3)的多个没有被信息占据的段(9)之后接收机用多个连续的时隙(4)将同样的功率调整信息(6)传输给发送机(2;1)。
14.按照权利要求13的无线通信系统,
其特征为,
将接收机(1;2)构成为,在没有被信息占据的段(9)之后接收机用两个连续的时隙(4)将同样的功率调整信息(6)传输给发送机(2;1)。
15.按照权利要求14的无线通信系统,
其特征为,
将发送机(2;1)构成为,发送机将发送功率不仅依赖于在第一个时隙(4)上没有被信息占据的段之后被接收的功率调整信息(6)而且依赖于在第二个段(9)上没有被信息占据的段(9)之后被接收的功率调整信息(6)进行调整。
16.按照权利要求14或15的无线通信系统,
其特征为,
将接收机(1;2)构成为,接收机在传输同样的功率调整信息(6)之后在第一个和第二个时隙(4)上没有被信息占据的段(9)之后将接收机(1;2)接收的发送机(2;1)的信号重新处理和与之有关地产生新的功率调整信息和在下一个时隙(4)上发送给发送机(2;1)。
17.按照权利要求13至15的其中之一的方法,
其特征为,
将发送机(2;1)构成为,发送机在接收第一个时隙(4)上的没有被信息占据的段(9)之后被传输的功率调整信息之后将发送功率改变一个固定的数值(ΔPn)和在接收第二个时隙(4)期间在没有被信息占据的段(9)之后被接收的功率调整信息(6)在考虑到在第一个时隙(4)期间没有被信息占据的段(9)被接收的功率调整信息(6)情况下求出功率改变值(ΔPn+1)和将发送机(2;1)上的发送功率对应于这个功率改变值(ΔPn+1)进行改变。
18.按照权利要求17的无线通信系统,
其特征为,
固定的数值(ΔPn)相当于数值为零,则发送机(2;1)在接收第一个时隙(4)之后在没有被信息占据的段(9)被传输的功率调整信息之后将发送功率直到接收第二个时隙(4)在没有被信息占据的段(9)被传输的功率调整信息之后保持恒定。
19.按照权利要求12至15的其中之一的无线通信系统,
其特征为,
将接收机(1;2)构成为,接收机模拟地依赖于一个确定的被处理的接收信号参数与相应参考值的偏差产生功率调整信息。
20.按照权利要求19的无线通信系统,
其特征为,
将接收机(1;2)构成为,在没有直接跟随在没有被信息占据的段(9)的多个连续的时隙(4)上接收机也将同样的功率调整信息(6)传输给发送机(2;1),和
将发送机(2;1)构成为,考虑到在这些时隙(4)期间被接收的功率调整信息情况下发送机(2;1)将发送功率进行调整。
21.按照权利要求20的无线通信系统,
其特征为,
无线通信系统是一个CDMA-移动无线通信系统。
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