CN101197599A

CN101197599A - 无线通信系统的功率控制方法和装置

Info

Publication number: CN101197599A
Application number: CNA2006101622356A
Authority: CN
Inventors: 王海涛
Original assignee: Adaptix Inc
Current assignee: Adaptix Inc
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-11
Also published as: US20080139233A1

Abstract

无线通信接收设备进行的发射功率计算仅使用由服务于无线设备的发射设备所导致的那部分接收信号功率，而不使用从所有发射设备接收的总功率。在一个实施例中，使用可辨别的信号特性如报头来识别来自服务发射器的信号功率。在一些实施例中，开环功率控制还被用于发射从闭环功率控制对话期所建立的功率限制，以最小化功率波动。通过在调制之前调节数据值，数字性标定数据值补偿发射器的功率水平设置，以便与原始数据值所提供的相比，调制的波形包含不同的功率水平。

Description

无线通信系统的功率控制方法和装置

技术领域

本发明通常涉及数字数据传输，且更具体地涉及用于为无线通信系统提供开环功率控制的改进的方法和装置。

背景技术

在一些无线通信系统如正交频分多路复用(OFDM)、时分双工(TDD)无线通信系统中，发射器如移动单元必须确定满足接收器的信号强度要求所需要的功率水平。这既可通过接收器如基站将信息反馈回发射器(闭环)，也可以通过发射器基于从基站所接收信号的功率来估算其自己的传输功率要求(开环)而实现。

闭环功率控制提供了更高的精度，但是付出的代价是使用额外的带宽。开环功率控制并不使用更多的带宽，但是却不具有同一精度水平。这是因为移动单元通过将来自基站的信号的本地接收功率估算与该信号的发射功率指示相比较来计算路径损耗。来自基站信号的接收功率的估算误差会产生移动单元所要求的发射功率的计算误差。

在其中多个基站中的每个基站服务于特定小区的蜂窝类型的系统中，基站可经常在邻接小区中产生干扰。此外，以多个发射器服务于小区的多个扇区的基站可产生扇区间干扰。在这些情况中的任一种情况下，当移动单元试图确定因服务发射器而导致的信号功率时，它还可在估算或测量中将来自服务发射器之外的其它发射器的干扰信号包括在内。由于其中不同的发射器使用相同频率的频率复用计划，所以这可能发生。如果移动单元将其自己的发射功率设置在总的接收信号功率值上(即来自服务发射器的功率以及来自其它发射器的功率)，则发射功率会被设置在非最佳水平。

在功率控制中的另一挑战是使用多调制方案，其中各种方案具有不同的有效信噪比(SNR)要求。例如，当从正交相移键控(QPSK)变化到16正交调幅(16QAM)时，则需要增加大约6dB的信号功率以在非衰减信道中维持相同的解调质量。如果发射功率水平是在使用QPSK时设置的并且系统在没有增加发射器功率水平的情况下变化到16QAM，这有可能是因为已经将发射器设置到最大功率水平，则所接收的解调信号会经受位错误率(BER)的增加。另外，如果发射功率水平是在使用16QAM时设置的并且系统在没有减少发射器功率水平的情况下变化到QPSK，则发射器会导致不必要的干扰和功率浪费。

发明内容

无线通信接收设备进行的开环发射功率计算仅使用由服务于无线设备的发射设备导致的接收信号功率的一部分，而不是使用来自所有发射设备的总的接收功率。在一个实施例中，使用可辨别信号特性如报头来识别来自服务发射器的信号功率。在一些实施例中，开环功率控制还可使用从开环功率控制对话期所建立的发射功率限制以将功率波动减至最小。通过在调制之前调整数据值，数字性标定数据值补偿发射器的功率水平设置，以便与原始数据值所提供的相比，经调制的波形包含不同的功率水平。

前面相当广泛地概述了本发明的特点和技术优点，以便于更好地理解紧接其后的本发明的详细说明。此后将说明本发明的附加特征和优点，其构成本发明权利要求的主题。本领域的普通技术人员应该理解所公开的概念和具体实施例可以容易地作为修改或设计用于执行与本发明相同目的的其它结构的基础。本领域的普通技术人员还应意识到这样的等效结构并不偏离所附权利要求所阐明的本发明的精神和范围。根据结合附图所作的下述说明，作为本发明特点的新颖特征(从其组织和操作方法两者而言)以及其它目的和优点将得到更好的理解。然而，要清楚地理解每个图仅出于示例和说明的目的而得到提供，且并不旨在限定本发明的范围。

附图说明

图1A和1B示出根据本发明用于执行开环功率控制的方法的实施例；

图2示出根据本发明用于使闭环和开环功率控制交替的方法的一个实施例；

图3A示出16QAM信号的示范性布局；

图3B描绘根据本发明利用16QAM信号的示范性布局的数字标定；

图4示出根据本发明实施例适合于执行功率控制的系统。

具体实施方式

图1A示出根据本发明用于执行开环功率控制的一个实施例，例如方法10。可在处理器如图4中的处理器403中执行有关图1A和1B所讨论的过程。

通过测量、估算或通过使用另外的适合方式，由过程101确定接收的信号功率。例如可使用接收到的信号强度指示(RSSI)。但是，这个功率水平确定会包括来自相邻小区的或服务于小区的其它扇区的发射器的功率。即，功率水平会包括因服务发射器(服务设备)导致的一部分以及因其它发射器(不是服务设备的设备)导致的一部分。

由于基于进入信号的原始功率和所接收的功率之差来计算开环功率控制所要求的发射器功率，所以在确定所接收功率时的误差有可能产生在计算所要求的发射器功率时的误差。因而，来自其它发射器的干扰会是误差源。为了减少这种误差，在过程102确定因服务设备独自所导致的功率。

典型的蜂窝系统基站随着数据一起发射报头或其它标识信息。这种标识信息可用来确定组成总接收功率的信号组分的相对功率水平。例如，如图1B中所示，来自服务发射器的报头可由过程120标识，并且包含在服务发射器的报头中的信号功率可例如由过程121确定。隔离的报头功率值可用于开环计算。

另外，如果过程120并没有探测到报头(或如果报头并不产生适当的功率水平)，则过程122可从相邻小区识别出信号特征，或其它发射器可与所接收的信号交叉相关，以便于使与这些信号相联系的能量能够从所接收的信号中去除。然后确定剩余的信号功率以代表来自服务发射器的信号。过程122可使用允许对信号功率进行标识或将信号功率与发射器相关联的任何可辨识的信号特性。

通过对来自服务发射器的接收信号功率加以确定，过程103设置移动设备的发射器功率水平。服务发射器将经常发射不仅其自己的发射功率水平，而且发射针对适当接收其所要求的功率水平。移动设备使用该信息来计算路径损耗和其自己的最小发射功率。

OFDM-TDD系统会经常将调制方案混合，但是如上所注明，不同的调制方案可具有不同要求的SNR。如果在QPSK被使用的时间期间已经设置了发射功率，则对于所有的16QAM字，SNR可能不足够高。因而，方法10可经由过程104进一步执行数字标定。参照对图3A-3C的讨论，数字标定将在下面进行说明。

图2示出根据本发明用于使闭环和开环功率控制交替的一个实施例，如方法20。当系统操作允许时，如在周期性的基础上，可使用闭环功率控制。然后在闭环功率控制的周期之间的时间间隔期间，将使用开环功率控制。当闭环控制可用时，这个交替设置利用闭环控制的精度，而无需要求与全时闭环控制具有相同量的带宽。在开环控制的周期期间，功率计算遭受误差，对于快速衰减信道其可能更加显著。减少误差对开环计算的影响的一个办法是设置可接受的发射功率水平范围，所述范围基于在闭环控制期间所使用的功率水平。使用利用更加精确标准(闭环反馈)所建立的窗口将防止伪开环计算导致过度的功率波动。即，当开环计算显示发射功率在预定窗口之外，则使用范围窗口限制而不是所计算的值。范围限制可是绝对功率水平，或者可根据时间加以定义，如最大的功率水平变化率。

闭环功率控制开始于过程201，虽然方法20既可开始于过程201又可开始于过程203。在过程202期间，设置开环功率水平的可接受范围和/或功率水平的变化率。开环控制开始于过程203，并且当系统资源允许时，闭环功率控制再次开始于过程201。

借助于图3A和3B解释数字标定。图3A示出在数字标定之前的16QAM信号的布局30。布局30是包括标号为301a-316a的16个信号的四乘四直线设置。绘图的轴表示两种不同信号基数的相对相位和强度。从图3A中可以看出不同的信号具有不同的功率水平。例如，信号304a比信号307a具有更多的功率，虽然它们两者均包含相同的信号基数比率。对于每种发射器功率水平设置而言都存在这种功率差。即，不管是将发射器设置成最大功率还是最小功率，信号304a将仍然以较信号307a高的功率被发射。因而，即使将发射器设置到最大水平，信号307a也并不以发射器可能产生的最大量的功率得以发射。如果噪声或干扰水平高的话，有可能地是当信号304a产生几乎难以接受的SNR水平时，信号307可能在可接受的SNR水平以下。

图3B示出数字标定之后的布局30。可以看出，信号301b-316b已经从如图3A中所示的其原始位置加以标定。再次，布局30是16QAM信号的直线设置。在比较图3A和3B时，看到布局30在标定前包含用于给定发射器设置(图3A)的相对低的功率，且在标定之后(图3B)包含用于给定发射器的相对高的功率。可在调制之前调节将产生如此调制的信号的数据，以产生布局30的调制信号301b-316b。当SNR要求变化时，如上面针对从QPSK至16QAM的调制变化所讨论的那样，这样的变化会是必要的，但是移动单元并不调整发射器的功率水平设置。

图4示出根据本发明实施例的适于执行功率控制的系统40。如上所讨论，在天线401处所接收的信号包括来自服务发射器的信号以及来自其它发射器的信号。功率表402确定所接收的信号功率值。功率表402与处理器403的组合确定服务发射器所导致的那部分接收信号功率。处理器403还设置发射器405的功率并且控制开环和闭环功率控制周期之间的转换。处理器403和调制器404还利用数字标定来执行数据调制。调制器404向发射器405提供随后经过天线402发送的信号。

虽然已经详细说明了本发明和其优点，但是应该理解在此可进行各种变化、替代和变更，而不偏离如所附权利要求所限制的本发明的精神和范围。此外，本申请的范围并不旨在局限于在说明书中所说明的过程、机器、制造、物质的组成、装置、方法和步骤的特定的实施例。由于本领域中的普通技术人员将从本发明的公开内容中方便地理解到：根据本发明，可利用现存的或随后即将研制的用来执行基本上与在此所说明的对应实施例相同功能或获取基本上与在此所说明的对应实施例相同结果的过程、机器、制造、物质的组成、装置、方法或步骤，因此，所附的权利要求旨在将其范围覆含如此的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims

1.一种在接收设备中提供开环功率控制的方法，包括：

确定接收的信号功率值；

确定由服务于所述接收设备的发射设备而导致的所述接收的信号功率值的部分；以及

基于由所述服务设备所导致的经确定的接收信号功率值的所述部分，设置所述接收设备的发射功率水平。

2.根据权利要求1所述的方法进一步包括：

使闭环功率控制的周期与所述开环功率控制的周期交替。

3.根据权利要求2所述的方法进一步包括：

基于在所述闭环功率控制周期期间使用的功率水平，限制在所述开环功率控制周期期间使用的发射功率水平。

4.根据权利要求1所述的方法进一步包括：

数字性地标定要发射的数据，其中所述数字标定调节发射的信号功率水平，而无需要求发射器的功率水平设置的变化。

5.根据权利要求4所述的方法，其中数字性标定数据包括：

在调制之前调节所述数据的值，以便与所述数据的原始值的调制形式相比，所述调节的数据值的调制形式产生不同的发射功率水平。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定部分包括：

去除是从当前并不服务于所述接收设备的发射设备接收的功率结果的信号功率值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述去除信号功率值包括：

基于报头功率水平，确定是从当前并不服务于所述接收设备的发射设备接收的功率结果的所述信号功率值。

8.一种用于在通信系统中提供功率控制的方法，包括：

使闭环功率控制与开环功率控制交替；以及

9.根据权利要求8所述的方法，其中数字性地标定数据包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中数字性地标定数据进一步包括：

在解调之后将所述调节的数据值调节到所述原始数据值。

11.根据权利要求8所述的方法进一步包括：

基于在所述闭环功率控制周期期间所使用的功率水平，限制在所述开环功率控制周期期间所使用的发射功率水平。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述开环功率控制包括：

确定接收的信号功率值；

确定由服务于所述接收设备的发射设备而导致的所述接收信号功率值的部分；以及

基于由所述服务设备所导致的所述确定的接收信号功率值的所述部分，设置所述接收设备的发射功率水平。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述确定部分包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述去除信号功率值包括：

15.一种无线通信设备，包括：

具有可调节功率设置的发射器；

接收器；以及

一个或更多个处理器，其中所述处理器的至少之一与所述接收器连接并且连同所述接收器可操作地用于确定由服务于所述通信设备的发射设备导致的接收信号功率值，并且其中所述处理器的至少之一可操作地用于基于所述确定的接收信号功率值来调节所述发射器的功率水平。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述确定接收的信号功率值包括：

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述去除信号功率值包括：

18.根据权利要求15所述的设备进一步包括：

连接到所述处理器的至少之一的调制器，所述调制器可操作地调制带有要发射的数据的信号。

19.根据权利要求18所述的设备，其中连接到所述调制器的所述处理器连同所述调制器可操作地用于数字性标定所述数据，其中在所述调制之前所述数字标定调节所述数据的值，以便与所述数据的原始值的调制形式相比，所述调节的数据值的调制形式产生不同的发射功率水平。

20.根据权利要求15所述的设备，其中所述处理器的至少之一可操作地用于使功率控制在闭环操作与开环操作之间交替，并且所述处理器的至少之一可操作地用于基于在所述闭环功率控制周期期间使用的功率水平限制在所述开环功率控制周期期间使用的发射功率水平。