CN100394707C - 用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法 - Google Patents

用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法 Download PDF

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Abstract

在移动通信系统中用于手持终端的输出功率控制方法，能根据调制方法执行不同的功率控制，并通过对一个APC(自动功率控制)信号施加一个附加变量来产生不同的TPC编码值，该方法包括：根据手持终端的发送输出特性产生每个TPC(发送功率控制)码值；对于所有的手持终端设置一个上行链路Eb/No参考值，并将对于每个TPC编码值产生的Eb/No与该参考值进行比较；通过基站选择一个最佳功率控制命令并周期地发送该选择的命令值给该手持终端；通过应答对于所选择的功率控制命令值的TPC编码来调整手持终端的发送功率电平。因此，通过适用本发明到不同的通信环境，有可能使电流消耗减到最小并且控制手持终端的上行链路输出功率为最佳状态。

Description

用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法，尤其涉及一种用于控制手持终端的输出功率的方法，所述手持终端能够将手持终端的上行链路输出功率控制在最佳状态。
发明背景
在移动通信系统中，一个已注册的手持终端可以通过BS(基站)无线连接到其他方而进行通信。这里，通过使用有限的频率(或信道)资源同时作出多个手持终端通信的一种方法是TD-SCDMA(时分同步码分多址)。
TD-SCDMA方法通过CDMA(码分多址)进行信号的时间分集，并且适用于中国的标准移动通信系统。
在按照TD-SCDMA方法的移动通信系统中，用相同的频谱发送多个通信，由于它们可能相互干扰，因此从多个手持终端发送到有关服务区内的BS的信号必须具有相似的信号强度，因而必须控制手持终端的输出功率。
为了控制输出功率，在TD-SCDMA方法中，使用了闭环功率控制方法，该方法用来根据从BS到手持终端的接收信号的强度来命令手持终端的发送信号强度的增大/减小。
参考CWTS(中国无线电信标准组)，可以在物理信道结构的时隙脉冲结构中获得能够命令发送信号的强度增大/减小的TPC(发送功率控制)编码的位置。
下面将结合图1和2来描述一种用于控制移动通信系统中手持终端输出功率的一般方法。
图1阐明了一般物理信道的结构。
如图1所示，在按照TD-SCDMA方法的数字移动通信系统中，信号通过帧单元发送，一个帧被称为一个无线电帧，其时间周期是10ms。另外，一个无线电帧是1.28兆码片/s，包括两个子帧，两个子帧分别具有周期为5ms的6400个码片。这里，每个帧由TS0到TS6总共七个时隙组成。因而，时隙根据所发送的数据被用作上行链路或下行链路。
每个时隙都是0.675ms，由864个码片组成。这里，每个时隙被构造为依次包括数据码元、第一TFCI(传输格式组合指示符)，空字符(##midamble)，SS(同步移位)码元、TPC(发送功率控制)码元、第二TFCI、数据码元和GP(保护周期)。
在所述结构中，TPC码元(以下称为TPC)被用于输出功率控制命令，在图1中用偏离线表示。
图2是阐明按照通常的TD-SCDMA方法的数字移动通信系统中输出功率控制编码状态的状态图。
参考按照CWTS(中国无线电信标准组)的TSC103，无论是QPSK(正交相移键控)或8PSK(8进制相移键控)，TPC仅执行两个命令，比如仅通过与参考值相比较的增大(up)和减小(down)。更详细地，为了命令发送信号强度的增大/减小，一个码元被分配给TPC，对作为数字信号的调制方法的QPSK方法中分配了2比特，在8PSK方法中分配了3比特。
然而，在所述情形下，TPC仅执行两个命令，分别通过使用两个状态来增大和减小输出功率。此外，在使用上述系统的常规终端发送路径中，主要使用了能够仅改变混频器单元中的功率的物理APC(自动功率控制)信号。因而，借助于上述简单的输出功率控制方法，难以在各种通信环境下使功耗最小或者获得最佳的上行链路信号质量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种用来控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法，通过产生不同的TPC编码值来控制放大率，能使功耗最小并且将手持终端的上行链路输出质量控制在最佳状态。
为了达到上述的目的，按照本发明用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法包括：根据手持终端的发送输出特性产生每一个TPC(发送功率控制)编码值；设置与所有手持终端有关的上行链路Eb/No参考值，并将与所产生的每个TPC编码值有关的Eb/No与该参考值进行比较；由基站选择一最佳功率控制命令并周期地把所选择的最佳功率控制命令发送到手持终端；以及通过应答与所选择的最佳功率控制命令有关的TPC编码而调整手持终端的发送功率电平。
附图说明
附图，其被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被结合和构成本说明书的一部分，阐明本发明的实施例并连同说明书一起起解释本发明原理的作用。
在附图中：
图1阐明了一般物理信道的结构；
图2是阐明按照TD-SCDMA(时分同步码分多址)方法的数字移动通信系统的输出功率控制编码状态的表；
图3是阐明按照本发明的TD-SCDMA手持终端的发送路径结构的示意图；
图4是阐明按照本发明的与QPSK(正交相移键控)调制方法有关的TPC(发送功率控制)编码的表；以及
图5是阐明按照本发明的一种用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法流程图。
具体实施方式
下面，将结合图3至5来描述移动通信系统中用于手持终端的输出功率控制方法的优选实施例，该方法通过根据手持终端发送功率特性产生每个TPC编码值来控制放大率，能使功耗最小并且将手持终端的上行链路输出质量控制在最佳状态。
图3是阐明按照本发明的TD-SCDMA(时分同步码分多址)手持终端的发送路径结构的示意图。
如图3所示，TD-SCDMA手持终端包括：控制单元10，用于处理和输出基带信号、控制手持终端的每个单元以及根据TPC(发送功率控制)信号控制每个放大单元的放大率；混频器单元20，用于将来自控制单元10的基带信号通过发送IF混频器单元24调制成IF(中频)信号、按照由来自控制单元10的APC(自动功率控制)信号所设置的放大率放大该已调信号、通过发送RF混频器单元22将IF信号调制成RF信号、按照由来自控制单元10的APC信号设置的放大率放大该已调信号并输出它；TX滤波器30，用于去除来自混频器单元20的噪声成分并输出RF信号；PA(功率放大器)单元40，用于按照由控制单元10所设置的放大率放大来自TX滤波器30的RF信号；隔离器50，用于在某一方向上发送来自PA单元40的信号以便不在相反方向上发送；以及开关双工器60，用于无线地发送来自隔离器50的信号或者分离通过天线接收到的信号。
下面将更详细地描述按照本发明用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法。
首先，当使用具有几个相位的每一个都不同的可变放大器时，虽然从输入端到输出端的增益是相同的，但按照分配给各相位的可变放大器的可变加权，最后的输出特性是完全不同的。
例如，有两种情况，在一种情况中混频器单元是10dB，PA单元是40dB，在另一种情况下混频器单元是40dB，PA单元是10dB，在发送路径的总增益中，混频器单元和PA单元的增益都同样为50dB，但是，手持终端的输出模块中的RF特性在两种情况下是完全不同的。更详细地说，虽然发生相同的输出增益，但在向混频器单元分配高放大率的情况下，所消耗的电流量降低，在向PA单元分配高放大率以提高最后输出功率的情况下，所消耗的电流量增加。
更详细地说，在手持终端的输出模块中，手持终端的发送特性是不同的，比如ALCR(相邻信道泄漏功率比)和互调等等，因而基站中测得的上行链路接收特性值也是不同的，比如Eb/No等等。这里，基站可以选择更好的上行链路信号质量。
这将在下面更详细地描述。
手持终端包括多个放大器。更详细地说，在手持终端中，有一个用于IF调制的APC(自动功率控制)放大器；一个用于RF调制的APC放大器；以及一个用于放大最后输出功率作为高输出的PA(功率放大器)等等。这里，PA的变量根据制造商可能是不同的，但是，因为PA通常包括用于选择偏置电压和模式(高增益/低增益)的功能，因此手持终端可以将PA的变量增加到APC信号中。
另外，在使用8PSK(8进制相移键控)调制方法的情况下，因为有三个TPC比特，因此可能把TPC比特的数量增加为QPSK数量的两倍。例如，在中国CWTS按照TD-SCDMA方法的TSC103标准中，在QPSK方法中为TPC(发送功率控制)分配了2比特。因而，构造了按照本发明的TPC编码方法以便适用于QPSK方法中的四状态通信环境。而且，在8PSK方法中为TPC(发送功率控制)分配了3比特，构造按照本发明的TPC编码方法以便适用于8PSK方法中的八状态通信环境。
图4是阐明按照本发明与QPSK(正交相移键控)调制方法有关的TPC(发送功率控制)编码的表。
如图4所示，在常规的QPSK调制方法中，仅在简单的比如增大(up)和减小(down)的情况下，根据TPC编码选择上行链路质量信号是可能的。但是，在按照本发明的TPC编码中，即使是在增大的情况下，为了获得更好的上行链路信号质量和功耗，也要判断哪个部分将被增大。
图5是阐明在按照本发明的移动通信系统中用于控制手持终端的输出功率的方法流程图。
如图5所示，在通过基站控制手持终端的输出功率的情况下，为了将发送功率电平控制在最佳状态，手持终端的控制单元10产生不同的TPC编码值，这些TPC编码值对应于混频器单元20的APC和PA单元40的高/低模式放大率控制信号，并将它们输出到基站，如在步骤ST100所示。
相应地，基站设置与所有手持终端有关的上行链路Eb/No参考值，并将该Eb/No参考值与每个所产生的TPC编码值进行比较，如在步骤ST200所示。这里，为了选择与各种通信环境有关的最佳信号质量，通过考虑在基站和手持终端之间的距离、天气以及由于手持终端的传递而引起的速度变化，基站按照时间上的变化对混频器单元和PA单元的放大率分配进行周期性的比较。例如，当在基站和手持终端之间的距离太远或太近时，判断Eb/No参考值是高于还是低于基站中设置的某一参考电平，选择一个与TPC编码值有关的最佳功率控制命令并发送到该手持终端。此外，当基站和手持终端之间的距离增加时，手持终端的输出也通过控制信号增加。相应地，当输出的增加单位是1dB步长，而输出需要增加+3dB时，存在下面四种混频器单元和PA单元的功率放大分配情况。
(1)PA单元的输出增加3dB，而混频器单元的输出增加0dB；
(2)PA单元的输出增加2dB，而混频器单元的输出增加1dB；
(3)PA单元的输出增加1dB，而混频器单元的输出增加2dB；
(4)PA单元的输出增加0dB，而混频器单元的输出增加3dB。
当输出的增加单位是0.5dB步长时，可能有七种情况。此外，当天气突然变化或手持终端移动时，通信速度根据那些变化而改变。
此后，基站选择与每个输出的TPC编码值有关的最佳功率控制命令，并周期性地把所选择的值发送到手持终端，如在步骤ST300所示。更详细地说，通过执行上述所有四种情形，基站判断一个接收信号，确定最佳信号质量的情形并将其告知手持终端。
最后，手持终端对与基站所选择的功率控制命令值有关的TPC编码进行应答，并调整手持终端的发送功率电平，如步骤ST400所示。
如上所述，在TD-SCDMA型移动通信系统中，按照本发明用于控制手持终端的输出功率的方法可以使用所有TPC编码比特、根据调制方法执行各种功率控制、并且并通过对APC信号施加附加的PA变量而产生各种手持终端发送输出特性。因此，可能在适用于各种通信环境的同时使电流消耗最小，并将手持终端的上行链路输出功率控制在最佳状态。
由于本发明能以多种形式实施而不改变其实质和基本特征，因此可以理解上述实施例除非另有说明，不局限于任何前面所叙述的细节，而是应当广泛地解释为在由附加的权利要求所定义的精神和范围内，因此所有的落在权利要求的界限和范围内或等同于该界限和范围内的变化和修改，均被确定为包含在附加的权利要求中。

Claims (15)

1.一种用于控制移动通信系统中手持终端的输出功率的方法，包括：
根据手持终端的发送输出特性产生每个发送功率控制编码值；
设置与所有手持终端有关的上行链路Eb/No参考值，并将与每个所产生的发送功率控制编码值有关的Eb/No与该参考值进行比较；
通过基站选择一个最佳功率控制命令，并周期地将所选择的最佳功率控制命令发送给该手持终端；以及
通过对与所选择的最佳功率控制命令有关的发送功率控制编码进行应答，调整手持终端的发送功率电平；
其中不是通过固定模式而是通过调制方法来控制手持终端以便产生各种发送输出特性。
2.权利要求1的方法，其中，手持终端向自动功率控制信号增加一个功率放大器模块的变量，以便在发送功率控制编码值产生步骤中产生手持终端的各种发送输出特性。
3.权利要求2的方法，其中功率放大器模块的变量是偏置电压和模式选择值，所述模式选择值包括高增益/低增益。
4.权利要求2的方法，其中手持终端控制功率放大器模块的变量，以便在发送功率控制编码值产生步骤中产生各种手持终端发送输出特性。
5.权利要求4的方法，其中功率放大器模块的变量是偏置电压和模式选择值，所述模式选择值包括高增益/低增益。
6.权利要求1的方法，其中调制方法在正交相移键控中使用具有四个2比特状态的发送功率控制编码比特。
7.权利要求1的方法，其中调制方法在8进制相移键控中使用具有八个3比特状态的发送功率控制编码比特。
8.权利要求2的方法，其中手持终端根据一种调制方法使用所有发送功率控制编码比特，或通过控制功率放大器模块的变量产生一个发送功率控制编码值，以便产生各种发送输出特性。
9.权利要求1的方法，其中手持终端通过控制功率放大器单元的放大率和混频器单元的放大率而控制输出功率，以便产生各种发送输出特性。
10.权利要求1的方法，其中每个时隙在发送功率控制编码值产生步骤中输出各种发送功率控制编码值。
11.权利要求1的方法，其中通过时分同步码分多址方法发送的无线电信号在参考值比较步骤中被用作参考值。
12.权利要求1的方法，其中相应于基站和手持终端之间的距离、天气以及由于手持终端的传递而引起的速度变化，根据时间变化周期性地比较Eb/No值。
13.权利要求1的方法，其中在参考值比较步骤中，当基站和手持终端之间的距离太远或太近时，通过判断手持终端的发送功率电平是高于还是低于基站中设置的参考电平，而选择与每个发送功率控制编码值有关的最佳功率控制命令。
14.权利要求13的方法，其中根据基站和手持终端之间距离的增大，当手持终端输出的增加单位是1dB步长，而手持终端的输出增加+3dB时，通过应用以下四种情况中的一种而增加对混频器单元和功率放大器单元的放大率分配：功率放大器单元的输出增加3dB而混频器单元的输出增加0dB，功率放大器单元的输出增加2dB而混频器单元的输出增加1dB，功率放大器单元的输出增加1dB而混频器单元的输出增加2dB，功率放大器单元的输出增加0dB而混频器单元的输出增加3dB。
15.权利要求1的方法，其中手持终端放大器的增益根据时间变化周期性地增大或减小。
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