CN101023596A - 用于传输数据的无线通信系统、无线电台和方法 - Google Patents

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Abstract

无线通信系统有多种传输格式可用于传输数据信号，导频信号在数据传输期间传输，从而能进行信道估计。导频信号的发射功率随着数据的当前传输格式而改变，并在介于数据传输之间的时段内降低。

Description

用于传输数据的无线通信系统、无线电台和方法
发明领域
本发明涉及用于传输数据的无线通信系统、无线电台和方法，具体而言，其中，除了传输数据信号之外，还传输导频信号，以使接收电台能够进行信道估计。
技术背景
我们知道，除了数据信号之外还传输导频信号可能使接收电台进行信道估计。例如，这种技术用于诸如GSM和通用移动通信系统(UMTS)之类的移动通信系统中。数据信号包括依照待传送信息的任意符号，而导频信号包括预定的符号。信道估计可以采用不同的形式，例如：估计传输损耗，以使接收电台能够生成发射功率控制(TPC)命令，以此控制发射电台的发射功率，这就是我们通常所知的闭环功率控制；或者，估计多径传播，以使接收电台能够运用均衡技术来补偿多径传播效应。此外，接收电台可以使用导频符号生成相位基准，以用于对数据符号进行解调。在本申请文件中，术语“发射电台”指的是发射数据信号和导频信号的电台，而“接收电台”指的是接收数据信号和导频信号的电台。发射电台和接收电台还分别被称为“第一电台”和“第二电台”。
在诸如UMTS所用的闭环功率控制方案中，接收电台通过测量表示信号质量(如信干比SIR或信噪比SNR)的信号参数，对收到的信号进行信道估计，然后，比较参数的测量值和目标值。比较结果用来生成TPC命令，TPC命令可将发射功率增加或者减少特定量，从而使测量的参数趋向目标值。在有些方案中，TPC命令可能指明不需要改变发射功率电平。
发射电台使用接收电台发送的TPC命令，控制导频信号和数据信号的发射功率。导频信号的发射功率电平不必等同于数据信号的发射功率电平，但这两个电平之间会存在偏移量，当这两个电平依据TCP命令发生变化时，该偏移量维持在规定的比值上。选择该偏移比值，以便高效地在导频信号和数据信号之间分配发射功率，例如，平衡信道估计的准确性和数据解调的可靠性，同时避免产生不必要的干扰。
外环功率控制过程可用来调整测量参数的目标值，以使数据信号能被足够可靠地接收到。
数据可用不同的传输格式予以传输，选择其中的一种传输格式，以适合数据的优先级和目标可靠性以及主要的状况，如，信号电平和信道负载。传输格式由以下一个或多个参数组成，如：调制方式、符号率、比特率、信道编码率、发射功率电平、信源编码方案或扩频因子。此外，偏移比值可以根据传输格式加以选择。在这种情况下，当根据收到的TPC命令改变导频信号和数据信号的功率电平时，偏移量维持在选定的比值上。
存在不连续传输数据的需要，例如，按高比特率以数据分组的形式断断续续地传输数据，这种情况下，在数据分组之间的间隙内，数据信号停止传输。如果对于导频信号也存在这样的间隙，则会使闭环功率控制中断，所以，一种工作方式就是传输连续的导频信号和不连续的数据信号。
发明内容
本发明的目的是实现发射功率的高效利用。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于从第一电台向第二电台传输数据的方法，在所述第一电台处包括：
以多种传输格式中的至少一种选定传输格式传输数据信号，其中，所述数据信号的传输是不连续的；以及
传输导频信号，以便由所述第二电台进行信道估计，其中，在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号的传输停止时的至少一些时间内，传输所述导频信号；以及
在所述数据信号的至少一部分传输期间，临时增加所述导频信号的发射功率电平，增加量取决于所述数据信号的当前传输格式。
根据本发明的第二方面，提供了一种无线电台，用于向第二电台传输数据，所述无线电台包括：
数据信号传输模块，以多种传输格式中的至少一种选定传输格式，不连续地传输数据信号；
导频信号传输模块，在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号的传输停止时的至少一些时间内，传输导频信号，以便由所述第二电台进行信道估计；以及
发射功率电平临时增加模块，在所述数据信号的至少一部分传输期间，临时增加所述导频信号的发射功率电平，增加量取决于所述数据信号的当前传输格式。
根据本发明的第三方面，提供了一种无线电台，包括：
数据信号接收模块，接收以多种传输格式中的至少一种选定传输格式不连续地传输的数据信号；
导频信号接收模块，接收在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号传输停止时的至少一些时间内传输的导频信号；
测量模块，测量所收到的导频信号的参数；
比较模块，比较所述参数的测量值和所述参数的目标值；
发射功率控制命令生成模块，响应所述比较结果，生成发射功率控制命令；
发射功率控制命令传输模块，传输所述发射功率控制命令；以及
目标值调整模块，在接收所述数据信号期间，调整所述目标值，调整量取决于所述数据信号的传输格式。
根据本发明的第三方面，提供了一种无线通信系统，包括第一电台和第二电台，
所述第一电台包括：
数据信号传输模块，以多种传输格式中的至少一种选定传输格式不连续地传输数据信号；
导频信号传输模块，在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号传输停止时的至少一些时间内，传输导频信号，以便由所述第二电台进行信道估计；以及
发射功率电平临时增加模块，在所述数据信号的至少一部分传输期间，临时增加所述导频信号的发射功率电平，增加量取决于所述数据信号的当前传输格式；
而所述第二电台包括：
信号接收模块，接收导频信号和数据信号；
信道估计模块，对导频信号执行信道估计；以及解调模块，对数据信号进行解调。
本发明使得：在信道估计准确度保持足够高的同时，对于每种数据传输格式而言，数据传输期间导频信号的发射功率最小化；在数据传输之间，导频信号的发射功率降低，从而降低所产生的平均干扰。
附图说明
现在，仅通过举例的方式，结合附图描述本发明，在这些附图中：
图1是根据本发明的数据传输方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的导频信号和数据信号的发射功率电平的示意图；
图3是根据本发明第二个实施例的导频信号和数据信号的发射功率电平的示意图；
图4是无线通信系统的示意性框图。
具体实施方式
参见图1，在步骤10中，发射电台开始传输导频信号；贯穿该流程图的剩余步骤中，该传输继续进行。在步骤20中，选择一种传输格式，以用于传输数据信号。在步骤30中，增加导频信号的发射功率，增加量取决于选定的传输格式。在步骤40中，以选定的传输格式，开始传输数据信号。在步骤50中，停止传输数据信号，例如，在传输一个或多个数据分组之后。在步骤60中，减少导频信号的发射功率，减少量取决于选定的传输格式。
步骤30中的增加量和步骤60中的减少量一般相等，这样，减少之后的发射功率一般等于增加之前的发射功率。但是，也可以执行闭环发射功率控制，从而使接收电台对收到的导频信号进行信道估计并向发射电台发送功率控制(TPC)命令。发射电台接收TPC命令，并响应这些TPC命令而调整其发射功率。当进行闭环发射功率控制时，步骤30中的增加量和步骤60中的减少量可以不同，这取决于这些步骤之间的所有TPC命令的平衡。
流程返回步骤20，以开始数据信号的下一次传输。
传输格式可由发射电台选择，或者，由接收电台选择并告知发射电台。后一种情形的出现场合是：例如，发射电台是移动台，而接收电台是选择传输格式并对移动台传输数据信号的时间进行调度的基站。
参见图2，示出了数据信号的两个传输期，在时间t1到t2之间，数据信号是用传输格式F1传输的，而在时间t3到t4之间，数据信号是用传输格式F2传输的，这两次传输处于相同的功率电平D上，在这些时间之外，数据信号的传输停止。例如，格式F2使用的比特率可以高于格式F1。图2中还示出了导频信号的传输，在数据信号传输停止时为P0，而在用格式F1和F2传输数据信号期间分别是P1和P2。在时间段t1到t2内，偏移比是D/P1，而在时间段t3到t4内，偏移比是D/P2。功率电平P2高于P1，从而在较高比特率格式F2期间，增加信道估计的准确性；导频信号功率的这种增加可以补偿较高比特率数据信号可靠性的降低。图示的导频信号功率电平的变化出现时间与数据信号传输的开始和停止时间相同；虽然在优选情况下，导频信号的发射功率贯穿数据信号的每个传输期而增加，但是实际中，这些变化不必出现在相同的时间。
图3示出了发射功率电平的另一例子。图3不同于图2的地方是，使用传输格式F1传输的数据信号处于功率电平D1上，而使用传输格式F2传输的数据信号处于较高的功率电平D2上。在时间段t1到t2内，偏移比是D/P1，而在时间段t3到t4内，偏移比是D2/P2。数据信号功率从D1增加到D2和导频信号功率从P1增加到P2都可以补偿传输格式F2的较高比特率数据信号的可靠性降低。
如果接收电台生成TPC命令，以便将其传输到发射电台用于进行闭环发射功率控制，那么，通过比较接收信号的测量参数和目标值，在导频信号发射功率电平临时增加期间，可以调整目标值，调整量取决于数据信号的传输格式。
导频信号发射功率电平的临时增加量可由接收电台选择，增加量的指示信息传输到发射电台。后一种情况的发生场合是：例如，接收电台是基站，而发射电台是移动台。
参见图4，示出了无线通信系统的示意性框图，其包括发射电台100和接收电台200。例如，发射电台100可以是移动设备，而接收电台200可以包括移动通信网络的固定设备。
发射电台100包括处理模块(μP)120，处理模块(μP)120连接到输入端110和存储器(M)190，输入端110接收数据信号中传输的数据，存储器(M)190存储可用传输格式的参数。接收电台200确定可用传输格式的集合可并将其传送给发射电台100。
数据传输格式可由发射电台100选择，或者，可由接收电台200选择，并传送给发射电台100，这需要考虑有待传输的数据量和可用于传输的功率量。
处理模块(μP)120从存储器190中选择一种传输格式的参数，以用于传输数据，并对传输数据进行编码，这可能包括将数据细分为多个数据包。处理模块(μP)120连接发射机(Tx)150，后者用于经由天线160发射数据信号。数据信号的传输是不连续的，因为，例如，数据是不连续地抵达输入端110的，或者，因为发射电台100获准仅能在不连续的时间段内传输数据。可选地，待传输的数据信号从处理模块(μP)120经由数据信号功率控制器(PCdata)140提供给发射机，数据信号功率控制器(PCdata)140与处理模块(μP)120相连，用于根据存储器190中存储的参数，控制取决于传输格式的数据信号发射功率电平。对于图2所示的情形，偏移比值D/P1的指示信息存储在存储器190中，相同的偏移比值适用于传输格式F1和F2，而对于图3所示的情形，所存储的是偏移比值D1/P1和D2/P2的指示信息，分别用于传输格式F1和F2。
处理模块(μP)120还生成含有预定导频符号的导频信号，导频信号适用于由接收电台进行信道估计，处理模块(μP)120还经由导频信号功率控制器(PCpilot)130连接到用于发送导频信号的发射机。导频信号在数据信号传输的至少一些时间内传输，优选贯穿在数据信号传输过程中连续传输，并且，还在数据信号传输停止的至少一些时间内传输。导频信号功率控制器130跟处理模块(μP)120相连，它根据存储器190中存储的参数，控制取决于数据信号传输格式的导频信号发射功率，并在数据信号传输停止时控制导频信号的发射功率电平P0。对于图2和3所示的情形，功率电平P0、P1和P2的指示信息存储在存储器190中。
可选地，发射电台100可包括接收机(Rx)180和环路功率控制器(PCloop)170，接收机(Rx)180跟天线160相连，接收由接收电台200发送的TPC命令，以便进行闭环发射功率控制，而环路功率控制器(PCloop)170连接到接收机180和发射机150，接收机180对所接收到的TPC命令进行解码，发射机150根据收到的TPC命令调整导频信号和数据信号的发射功率电平。闭环发射功率控制叠加在由导频信号功率控制器(PCpilot)130和数据信号功率控制器(PCdata)140引入的发射功率电平变化上。
接收电台200包括跟天线270相连的接收机(Rx)210，其用于接收发射电台100发射的导频信号和数据信号。跟接收机210相连的是数据解调器(D)220，它用于对收到的数据信号进行解调，并把解调数据传送到输出端230上。
与接收机210相连的是估计模块(E)240，它用于对收到的导频信号符号进行信道估计。估计模块240的输出端可连接到数据解调器220，以将信道估计结果用在数据解调中，例如，使数据解调器220生成相位基准或执行均衡处理。
接收电台200包括处理模块(μP)250，处理模块(μP)250连接到估计模块240的输入端和发射机(Tx)260，处理模块(μP)250根据信道估计结果，生成TPC命令，发射机(Tx)260经由天线270向第一电台100发送TPC命令。为了生成TPC命令，估计模块240测量所收到的导频信号的参数，例如，SIR或SNR，然后，比较测量参数和目标值。当发射电台100以取决于数据信号传输格式的量临时增加导频信号的发射功率电平并且在接收电台200中不采取进一步措施的时候，TPC命令将趋向于恢复发射电台100的发射功率电平。因此，接收电台200在处理模块250的控制下，在导频信号发射功率电平临时增加期间也临时增加测量参数的目标值，增加量取决于数据信号的传输格式。为此，接收电台的处理模块250连接到存储器280，存储器280对于数据信号的各种可用传输格式存储估计信道参数的目标值指示信息。
可选地，在接收电台的控制下，可以改变发射电台的存储器190内存储的任何或所有指示信息的值。在这种情况下，这些指示信息可以经由发射机260传输到发射电台100。
可选地，导频信号传输可以在数据信号传输期间临时中断。
在本说明书和权利要求书中，部件前面的“一个”、“一种”等冠词并不排除存在多个这种部件的可能性。此外，“包括”一词并不排除所列部件或步骤之外还存在其它部件或步骤的可能性。在权利要求书中，圆括号内包含的附图标记旨在帮助理解，而不具有限制性意味。通过阅读本申请文件，其它变通对于本领域普通技术人员来说也将是显而易见的。这些变通可能涉及无线通信领域已知的其它特征，可以用其它特征替代本申请中描述的特征，或者，除了使用本申请中描述的特征外，还可以再使用其它特征。

Claims (14)

1、一种用于从第一电台(100)向第二电台(200)传输数据的方法，在所述第一电台(100)处包括：
以多种传输格式中的至少一种选定传输格式传输数据信号，其中，所述数据信号的传输是不连续的；以及
传输导频信号，以便由所述第二电台进行信道估计，其中，在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号的传输停止时的至少一些时间内，传输所述导频信号；以及
在所述数据信号的至少一部分传输期间，临时增加所述导频信号的发射功率电平，增加量取决于所述数据信号的当前传输格式。
2、如权利要求1所述的方法，包括：
以取决于所述数据信号的传输格式的功率电平，传输所述数据信号。
3、如权利要求2所述的方法，包括：
将所述数据信号的功率电平相对于所述导频信号的功率电平的比值维持在取决于所述数据信号的传输格式的值上。
4、如权利要求1至3中任意一项所述的方法，包括：
根据从所述第二电台(200)向所述第一电台(100)传输的闭环功率控制命令，调整所述数据信号和所述导频信号的发射功率电平；以及
在所述导频信号的发射功率电平临时增加期间，调整所述闭环的目标值，调整量取决于所述数据信号的传输格式。
5、如权利要求1至4中任意一项所述的方法，包括：
从所述第二电台(200)向所述第一电台(100)传输所述临时增加量的指示信息。
6、一种无线电台(100)，用于向第二电台(200)传输数据，所述无线电台(100)包括：
数据信号传输模块(140，150)，以多种传输格式中的至少一种选定传输格式，不连续地传输数据信号；
导频信号传输模块(130，150)，在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号的传输停止时的至少一些时间内，传输导频信号，以便由所述第二电台进行信道估计；以及
发射功率电平临时增加模块(120)，在所述数据信号的至少一部分传输期间，临时增加所述导频信号的发射功率电平，增加量取决于所述数据信号的当前传输格式。
7、如权利要求6所述的无线电台(100)，包括：
发射功率电平选择模块(120，190)，根据所述数据信号的传输格式，为所述数据信号选择发射功率电平。
8、如权利要求7所述的无线电台(100)，包括：
维持模块(120，190)，将所述数据信号的功率电平相对于所述导频信号的功率电平的比值维持在取决于所述数据信号的传输格式的值上。
9、一种无线电台(200)，包括：
数据信号接收模块(210)，接收以多种传输格式中的至少一种选定传输格式不连续传输的数据信号；
导频信号接收模块(210)，接收在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号的传输停止时的至少一些时间内传输的导频信号；
测量模块(240)，测量所收到的导频信号的参数；
比较模块(250)，比较所述参数的测量值和所述参数的目标值；
发射功率控制命令生成模块(250)，响应所述比较结果，生成发射功率控制命令；
发射功率控制命令传输模块(260)，传输所述发射功率控制命令；以及
目标值调整模块(250，280)，在接收所述数据信号期间，调整所述目标值，调整量取决于所述数据信号的传输格式。
10、一种无线通信系统，包括第一电台(100)和第二电台(200)，
所述第一电台(100)包括：
数据信号传输模块(140，150)，以多种传输格式中的至少一种选定传输格式不连续地传输数据信号；
导频信号传输模块(130，150)，在所述数据信号的传输期间以及在所述数据信号的传输停止时的至少一些时间内，传输导频信号，以便由所述第二电台进行信道估计；以及
发射功率电平临时增加模块(120)，在所述数据信号的至少一部分传输期间，临时增加所述导频信号的发射功率电平，增加量取决于所述数据信号的当前传输格式；
而所述第二电台(200)包括：
信号接收模块(210)，接收所述导频信号和数据信号；
信道估计模块(240)，对所述导频信号进行信道估计；以及
解调模块(220)，对所述数据信号进行解调。
11、如权利要求10所述的无线通信系统，所述第一电台(100)还包括：
发射功率电平选择模块(120，190)，根据所述选定传输格式，为所述数据信号选择发射功率电平。
12、如权利要求11所述的无线通信系统，包括：
维持模块(120，190)，将所述数据信号的功率电平相对于所述导频信号的功率电平的比值维持在取决于所述数据信号的传输格式的值上。
13、如权利要求10至12中任意一项所述的无线通信系统，
其中，所述信道估计模块(240)测量所收到的导频信号的参数；以及
所述第二电台(200)还包括：
比较模块(250)，比较所述参数的测量值和所述参数的目标值；
发射功率控制命令生成模块(250)，响应所述比较结果，生成发射功率控制命令；
发射功率控制命令传输模块(260)，传输所述发射功率控制命令；以及
目标值调整模块(250，280)，在接收所述数据信号期间，调整所述目标值，调整量取决于所述数据信号的传输格式；
而所述第一电台(100)包括：
发射功率控制命令接收模块(180)，接收所述发射功率控制命令；以及
发射功率电平调整模块(170)，根据所述发射功率控制命令调整所述导频信号和所述数据信号的发射功率电平。
14、如权利要求10至13中任意一项所述的无线通信系统，所述第二电台(200)还包括：
指示信息传输模块(250，260)，向所述第一电台传输所述临时增加量的指示信息。
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