CN101263665B - 用于优化无线终端的上行链路发射功率的方法 - Google Patents

用于优化无线终端的上行链路发射功率的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于优化多载波系统中的从无线终端到基站收发信台的上行链路发射功率的方法。该方法包括以下步骤：确定无线终端和基站收发信台之间的路径损耗；基于无线终端和基站收发信台之间的路径损耗来向所述终端指派至少一个子载波；以及从基站收发信台向无线终端发送功率帽命令信号，用于基于所述子载波与频带边缘的接近度来将由无线终端发射的最大容许功率限制于预定水平，无线终端通过所述频带来发射和接收信号。

Description

用于优化无线终端的上行链路发射功率的方法
交叉引用
本申请涉及2005年9月14日提交的题为“METHOD FOROPTIMIZING  UP-LINK TRANSMIT POWER FOR A WIRELESSBROADBAND TERMINAL IN A MULTI-CARRIER SYSTEM”的美国临时申请No.60/717,487和2006年8月11日提交的题为“METHOD FOROPTIMIZING UP-LINK TRANSMISSION POWER FOR A WIRELESSTERMINAL IN A MULTI-CARRIER SYSTEM”的美国申请，并要求它们的优先权。
背景技术
本发明一般地涉及无线通信，更具体地涉及用于优化多载波系统中的无线终端的上行链路发射功率的方法。
新一代无线设备的特征之一是更快的数据传输速率。例如，在3G系统中，需要无线设备具有高达10Mb/s的数据传输速率，在未来的4G系统中，可能需要无线设备具有高达1,000Mb/s的数据传输速率。为了支持这样快速率的数据传输，这些无线通信设备通常被设计成具有宽带能力。
随着无线宽带技术的进步，施行了许多约束和限制用以规定频率的使用。在美国，联邦通信委员会(FCC)施行了特定条例，这些条例规定了如何通过频谱来发送信号。例如，FCC具有用以控制在许可频带中的带外乱真(spurious)发射功率的条例，所述许可频带例如是多点多信道分布系统(MMDS)和无线通信服务(WCS)频带。带外乱真发射是在指定带宽之外的不需要的频率。接近频带边缘的带外乱真发射通常是由来自发射机的互调失真引起的。远离频带边缘的带外发射通常是由发射机的本底噪声(noise floor)或者发射机的本底噪声和互调失真的组合引起的。这些条例将发射机的容许输出功率限制于最大水平，以确保相邻频带中的各个系统的互操作性。
存在几种无线系统操作者用以满足FCC条例的传统解决方案。第一种传统解决方案使用高功率线性放大器来最小化互调失真。该方案的优点包括较高的发射功率和较低的系统链路预算。但是，该方案的缺点包括较高的成本、较高的功耗以及较大型的散热设备。这个传统解决方案尤其不适合需要小型化和低制造成本的无线终端。
第二种传统解决方案是将信道滤波器用于无线系统，以滤掉互调失真，并减小带外本底噪声。这允许系统具有较低的带外乱真发射，但是会导致诸如高成本、低发射机功率和固定频率信道之类的问题。另外，系统可能无法减少接近频带边缘的带外乱真发射。因此，这个传统解决方案并不适合需要使用不同的频率信道来与各个基站收发信台(BTS)进行通信的能力的终端。
第三种传统解决方案是向频带边缘添加额外的保护带。这允许系统具有高发射功率。但是，这个解决方案会导致频谱的不充分利用、信号容量的降低以及整个系统成本的增加。
照此，在无线通信技术领域所需要的是用于优化多载波系统中的无线终端的发射功率的方法。
发明内容
本发明公开了一种用于优化多载波系统中的从无线终端到基站收发信台的上行链路发射功率的方法。在本发明的一个实施例中，所述方法包括以下步骤：确定无线终端和基站收发信台之间的路径损耗；基于无线终端和基站收发信台之间的路径损耗来向所述终端指派至少一个子载波；以及从基站收发信台向无线终端发送功率帽(power cap)命令信号，该功率帽命令信号用于基于所述子载波是否在无线终端发射和接收信号的频带的边缘处来将由无线终端发射的最大容许功率限制于预定水平，其中，无线终端在被指派了在所述频带的边缘处的子载波时的最大容许功率的预定水平低于在被指派了远离所述频带的边缘的子载波时的最大容许功率的预定水平。
根据以下对具体实施例的描述，在结合附图来阅读时，将最好地了解本发明的构造和操作方法，以及本发明的其它目的和优点。
附图说明
图1A图示了根据本发明的一个实施例、在多载波系统中的由多个子载波组成的下行链路信号；
图1B图示了根据本发明一个实施例、在多载波系统中的多个上行链路信号，每个上行链路信号都由一个或多个子载波组成；
图2A图示了一个示图，该示图示出了根据本发明一个实施例、在多载波系统中、无线终端在接近频带边缘的子载波处的上行链路发射功率；
图2B图示了一个示图，该示图示出了根据本发明一个实施例、在多载波系统中、无线终端在远离频带边缘的子载波处的上行链路发射功率；
图3图示了一个流程图，该流程图示出了根据本发明一个实施例、用于优化多载波系统中的从无线终端到BTS的上行链路发射功率的方法；
图4图示了根据本发明一个实施例的操作者拥有的频带；以及
图5图示了根据本发明一个实施例的跨频带的谱密度轮廓。
具体实施方式
本发明描述了用于优化多载波系统中的从无线终端到BTS的上行链路发射功率的方法。下文出于说明本发明原理的目的而仅仅示出了本发明的多个实施例。应当了解，本领域技术人员将能够设计出各种等同物，这些等同物虽然没有在这里得到显式描述，但是却体现了本发明的原理。
图1A图示了根据本发明一个实施例、在多载波系统中的由多个子载波组成的下行链路信号。该多载波系统包括用于通过无线信道而在其间交换信息的至少一个BTS和至少一个无线终端，所述至少一个无线终端例如是用户驻地(premise)设备(CPE)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡或者其它无线设备。由无线终端发送并由BTS接收的信号被称为上行链路信号，而由BTS发送并由无线终端接收的信号被称为下行链路信号。在本实施例中，下行链路信号包含十个子信道C0、C1、C2…、C9，每个子信道宽0.5MHz。结果，信号的总宽度是5MHz。
图1B图示了根据本发明的实施例、在多载波系统中的从无线终端到BTS的多个上行链路信号，每个上行链路信号都由一个或多个子载波组成。示图102、104和106示出了具有不同数目的子载波的上行链路信号的三个示例。示图102示出了具有一个子载波的上行链路信号，从而形成0.5MHz宽的信号。在示图104中，上行链路信号包含两个子载波，从而形成1MHz宽的信号。在示图106中，上行链路信号包括四个0.5MHz的子载波，从而形成2MHz宽的信号。在多载波系统中，由于无线终端所发射的信号的带宽在一段时间内可以是可变的或者固定的，所以上行链路信号的带宽可以依据无线终端的需要而变化。
注意，各个子载波的带宽和各个上行链路信号或下行链路信号所具有的子载波的数目并不限于以上实施例所公开的那些。应当了解，本领域技术人员可以在不脱离本发明的原理的情况下实现具有不同大小的子载波的多载波系统和具有不同数目的子载波的信号。
图2A图示了示图200，示图200示出了根据本发明一个实施例、在多载波系统中的无线终端在接近频带边缘的子载波处的上行链路发射功率。如图2A所示，在输出信号和由信号两侧的黑杠指示的FCC掩蔽(mask)之间没有空间。示图200示出，作为一个示例，无线终端能够发射在WCS频带(2305-2360MHz)的边缘处具有四个载波的+24dBm信号，满足FCC带外乱真发射要求。图2B图示了示图202，示图202示出了根据本发明一个实施例、在多载波系统中的无线终端在远离频带边缘的子载波处的上行链路发射功率。如图2B所示，在输出信号和由信号两侧的黑杠指示的FCC掩蔽之间存在空间。示图202示出，作为一个示例，无线终端能够以+28dBm发射与频带边缘具有1MHz或更宽的额外保护频带的信号，并且仍然满足FCC带外乱真发射要求。
在使用MMDS频带(2500-2686MHz)的另一个实施例中，无线终端能够发射在5.5MHz信道中的频带边缘处具有四个子载波的+27dBm信号，并满足FCC带外乱真发射要求。在这个实施例中，无线终端能够以+30dBm再次发射与频带边缘具有1MHz或者更宽的额外保护频带的相同的四个子载波信号，并仍然满足FCC带外乱真发射要求。
图3图示了流程图300，该流程图300示出了根据本发明一个实施例、用于优化多载波系统中的从无线终端到BTS的上行链路发射功率的方法。在流程图300中，在步骤302中确定无线终端和BTS之间的路径损耗。BTS被设计成具有前向和反向功率控制方案，以使得可以检测无线终端和BTS之间的路径损耗。在步骤304中，BTS判断路径损耗是否小于预定值。例如，预定值可以设置成BTS所容许的最大路径损耗的百分之60到80，或者其可以是从-60dBm到-80dBm的固定路径损耗。如果路径损耗小于预定值，则处理流程前进到步骤306，而如果路径损耗大于预定值，则处理流程前进到步骤308。
在步骤306中，BTS将在频带边缘处的至少一个子载波指派给无线终端。在本实施例中，“频带的边缘”或者“频带边缘”指的是操作者拥有的频带的边缘。参考图4，多载波系统的操作者具有通过从2.305GHz到2.315GHz的频带来发送和接收信号的权限，该频带包含两个WCS频带A和B。WCS频带A的频谱范围从2.305GHz到2.310GHz，并且WCS频带B的频谱范围从2.310GHz到2.315GHz。在具有使用连续的WCS频带A和B的权限的情况下，操作者可以设计这样的BTS，该BTS在频带A和B的边界处以满功率来发射信号。频带B与频带C相邻，而操作者没有权限通过频带C来发送或接收信号。因此，操作者需要将BTS设计成在频带B和C的边界处以较低功率来发射信号。
在步骤310中，BTS向无线终端发出功率帽命令，用于将其最大容许发射功率限制在较低水平。较接近BTS的无线终端无需发送满功率信号来与BTS进行通信。因此，BTS指派接近拥有的频带边缘的子载波，并且将无线终端上行链路发射功率的帽设置在较低的最大容许功率水平，例如从+24到+27dBm。
在步骤312中，向频带边缘处的子载波指派具有低信号峰均比(peak-to-mean ratio)的调制方案。具有低峰均比的信号不那么强烈地驱动功率放大器，从而生成较少量的带外发射。在步骤314中，对发射功率进行限制，并且对无线终端的调制方案进行更新，以使得可以基于无线终端关于BTS的路径损耗来优化用于这些无线终端的子载波的分配。
当无线终端和BTS之间的路径损耗大于预定值时，在步骤308中，BTS向无线终端指派至少一个远离频带边缘的子载波。例如，所指派的子载波与边缘相距操作者拥有频带的带宽的至少20％。
在步骤316中，BTS向无线终端发送功率帽命令，用于将其最大容许发射功率限制在较高水平。更加远离BTS的无线终端需要比接近于BTS的无线终端以更多的功率来发射信号。因此，BTS指派远离频带边缘的子载波，并且将无线终端上行链路发射功率的帽设置在较高的最大容许功率水平上，例如，从+28到+30dBm。
在步骤318中，向远离频带边缘的子载波指派具有高信号峰均比的调制方案。虽然具有高峰均比的信号驱动功率放大器，但是由于子载波远离频带边缘，所以不会生成大量的带外发射。处理流程随后前进到步骤314，在步骤314中对发射功率进行限制，并且对无线终端的调制方案进行更新，以使得可以基于无线终端关于BTS的路径损耗来优化用于这些无线终端的子载波的分配。
在这个实施例中，功率帽命令可以指示固定帽或者功率谱密度轮廓。图5图示了在多载波系统所采用的频带上的谱密度轮廓500。操作者具有通过频带右侧的子载波来发射信号的权限，但是对于频带左侧的子载波却不具有这样的权限。轮廓500在特定频率处的高度表示在该频率处的最大容许发射功率。如图所示，在部分502中的子载波具有较低的最大容许发射功率，从左边缘的最低处开始，其值逐渐上升直到部分502和504之间的边界处为止。在部分504中的子载波具有相对稳定的容许功率分布，原因在于它们远离频带边缘。无线终端将基于其被指派的子信道和谱密度轮廓来调整其信号发射功率。
所提出的方法能够基于多载波系统中的无线终端和BTS之间的路径损耗来优化上行链路发射功率。无需高功率放大器、信道滤波器或者额外的保护频带来使多载波系统满足带外发射要求。照此，所提出的方法允许按简单且节省成本的方式来设计多载波系统的BTS。
以上说明提供了许多不同的实施例或者用于实现本发明的不同特征的实施例。对组件和过程的特定实施例进行描述用以帮助阐明本发明。当然，这些仅仅是实施例，而并不旨在限制本发明，本发明由权限要求所描述的内容来限定。
虽然在此图示并描述了本发明，如在一个或多个具体示例中实现的，但是其并不旨在限于所示出的细节，原因在于在不脱离本发明的精神的情况下并且在权利要求的等同物的范围内，可以在其中进行各种修改和结构变更。因此，宽泛地并且以符合本发明的如权利要求所给出的范围的方式来解释所附权利要求是合适的。

Claims (16)

1.一种用于优化多载波系统中的从无线终端到基站收发信台的上行链路发射功率的方法，所述方法包括：
确定所述无线终端和所述基站收发信台之间的路径损耗；
基于所述无线终端和所述基站收发信台之间的所述路径损耗来向所述终端指派至少一个子载波；以及
从所述基站收发信台向所述无线终端发送功率帽命令信号，所述功率帽命令用于基于所述子载波是否在所述无线终端发射和接收信号的频带的边缘处来将由所述无线终端发射的最大容许功率限制于预定水平，其中，所述无线终端在被指派了在所述频带的边缘处的子载波时的最大容许功率的预定水平低于在被指派了远离所述频带的边缘的子载波时的最大容许功率的预定水平。
2.如权利要求1所述的方法，其中，如果所述无线终端和所述基站收发信台之间的路径损耗小于预定值，则所指派的子载波在所述频带的边缘处。
3.如权利要求2所述的方法，其中，如果所述无线终端和所述基站收发信台之间的路径损耗大于所述预定值，则所指派的子载波与所述边缘相距至少所述频带的宽度的20％。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述预定值小于所述基站收发信台所容许的最大路径损耗的80％。
5.如权利要求1所述的方法，其中，用于被指派了在所述频带的边缘处的子载波的无线终端的最大容许功率的预定水平的范围从24dBm到27dBm，并且用于被指派了远离所述频带的边缘的子载波的无线终端的最大容许功率的预定水平的范围从28dBm到30dBm。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述最大容许功率的预定水平基于由所述功率帽命令指示的功率谱密度而在所述频带上变化。
7.如权利要求3所述的方法，还包括利用第一信号峰均比来调制在所述频带的边缘处的子载波。
8.如权利要求7所述的方法，还包括利用第二信号峰均比来调制远离所述频带边缘的子载波，所述第二信号峰均比大于所述第一信号峰均比。
9.如权利要求8所述的方法，还包括更新所述无线终端的所述最大容许功率的预定水平，并更新所述无线终端的由所述第一或第二信号峰均比表征的调制方案。
10.一种在多载波系统中由基站收发信台用以优化来自无线终端的上行链路发射功率的方法，所述方法包括：
确定所述无线终端和所述基站收发信台之间的路径损耗；
基于所述无线终端和所述基站收发信台之间的所述路径损耗来向所述终端指派至少一个子载波；以及
从所述基站收发信台向所述无线终端发送功率帽命令信号，所述功率帽命令信号用于基于所述子载波是否在所述无线终端发射和接收信号的频带的边缘处来将由所述无线终端发射的最大容许功率限制于预定水平，
其中，如果所述无线终端和所述基站收发信台之间的路径损耗小于预定值，则所指派的子载波在所述频带的边缘处，
其中，如果所述无线终端和所述基站收发信台之间的路径损耗大于所述预定值，则所指派的子载波与所述边缘相距至少所述频带宽度的20％，并且
其中，所述无线终端在被指派了在所述频带的边缘处的子载波时的最大容许功率的预定水平低于在被指派了远离所述频带的边缘的子载波时的最大容许功率的预定水平。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述预定值小于所述基站收发信台所允许的最大路径损耗的80％。
12.如权利要求10所述的方法，其中，用于被指派了在所述频带的边缘处的子载波的无线终端的最大容许功率的预定水平的范围从24dBm到27dBm，并且用于被指派了远离所述频带的边缘的子载波的无线终端的最大容许功率的预定水平的范围从28dBm到30dBm。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述最大容许功率的预定水平基于由所述功率帽命令指示的功率谱密度而在所述频带上变化。
14.如权利要求10所述的方法，还包括利用第一信号峰均比来调制在所述频带的边缘处的子载波。
15.如权利要求14所述的方法，还包括利用第二信号峰均比来调制远离所述频带边缘的子载波，所述第二信号峰均比大于所述第一信号峰均比。
16.如权利要求15所述的方法，还包括更新所述无线终端的所述最大容许功率的预定水平，并更新所述无线终端的由所述第一或第二信号峰均比表征的调制方案。
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