CN101399581A - 控制无线系统传输功率的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于控制无线系统传输功率的装置与方法。此方法包括：产生被当成一连串的信号突发而传输的信息，一连串的信号突发之间具有时间间隔；使用功率控制信号，分别控制每一信号突发的功率电平，用于提供要传输的输出信号突发；以及，在每一信号突发之前的时间间隔期间，设置功率控制信号的新功率值。本发明所提供的方法及装置，通过控制功率控制信号，使其不发生突变，从而限制了乱帧信号的产生，并且通过维持固定的功率控制信号，限制了信号失真。

Description

控制无线系统传输功率的装置及方法
技术领域
本发明是关于无线通信系统，且特别是关于无线系统中，用于分别控制每一信号突发(burst)的传输功率电平的方法与装置。本发明特别有助于时分同步码分多址存取(TDSCDMA)无线系统，但不限于时分同步码分多址存取系统。
背景技术
时分同步码分多址存取(Time Division Synchronous Code DivisionMultiple Access，TDSCDMA)是第三代无线通信标准之一。与采用频分多工的宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)和码分多址存取2000(CDMA2000)不同，设计时分同步码分多址存取是为了利用同步码分多址存取技术来执行时分双工(Time Division Duplex，TDD)/时分多工(Time Division Multiple Access，TDMA)操作。
时分同步码分多址存取使用时域双工，结合多路存取技术，用于同时支持对称与非对称流量。上行链路(uplink)/下行链路(downlink)流量的时隙(time slot)为可变配置，允许时分同步码分多址存取满足非对称流量需求，并且能够支持各种用户。在时分同步码分多址存取系统中，多路存取技术同时使用唯一码(unique code)与时隙来区分位于特定地区(cell)的用户。时分同步码分多址存取标准定义了一种三层的帧架构，包括：无线电帧(radioframe)、子帧(subframe)与时隙。无线电帧的长度为10微秒。子帧的长度为5微秒，然后分割为7个时隙。每一时隙具有四个部分，包括：训练序列(midamble)、位于训练序列每一端的两个数据字段(data field)及保护间隔。接收端使用训练序列来执行信道估计。
时分同步码分多址存取的高数据速率服务需要用户设备能够在每一子帧中传送多个连续时隙。由于不同的服务质量(Quality of Service，QoS)、扩展系数(spreading factor)、物理信道数目等因素，每一时隙需要不同的传输功率电平。然而，突然改变传输功率电平会导致信号波形的乱真输出(spuriousoutput)与失真。
现有的系统，如全球移动通信系统(Global System for Mobilecommunication，GSM)/增强数据率GSM演进(Enhanced Data rates for GSMEvolution，EDGE)的无线通信系统，在信号突发(burst)期间，采用增加及减少(ramped on/off)增益控制信号的斜率的方法。如图6所示，信号突发10与12分别由增益控制信号14和16所控制。信号突发具有相对较快的上升与下降时间，而每一信号突发的增益控制信号，在信号突发期间，以一斜率来增加和减少。输出信号突发18与20受倾斜的增益控制信号影响而倾斜。此方法增加了复杂度且无法满足部分的应用。
因此，需要一种更好的方法与装置，以改善无线上行链路传输的功率控制。
发明内容
为了改善无线上行链路传输的功率控制性能，本发明提供了一种用于控制无线系统传输功率的方法及装置。
本发明提供一种用于控制无线系统传输功率的方法。此方法包括：产生被当成一连串的信号突发(burst)而传输的信息，一连串的信号突发之间具有时间间隔；用功率控制信号分别控制每一信号突发的功率电平，进而提供要传输的输出信号突发；以及在每一信号突发前的时间间隔期间，设置功率控制信号的新功率值。
另一方面，本发明进一步提供一种用于控制无线系统传输功率的装置。此装置包括：信号产生单元，用于产生一连串的信号突发，一连串的信号突发之间具有时间间隔；放大器，用于响应于功率控制信号，分别控制每一信号突发的功率电平，进而提供要传输的输出信号突发；以及功率控制电路，用于响应对应于每一信号突发的功率值与时间信息产生功率控制信号，并在每一信号突发前的时间间隔期间，设置功率控制信号的新功率值。
本发明所提供的方法及装置与现有技术相比较，其有益效果包括：通过控制功率控制信号，使其不发生突变，从而限制了乱真信号(spurious signal)的产生，并且通过维持固定的功率控制信号，限制了信号失真。
附图说明
图1显示时分同步码分多址存取发射机的简化方框图。
图2显示时分同步码分多址存取的数据结构示意图。
图3显示根据本发明实施例的功率控制装置的简化方框图。
图4显示根据本发明实施例的上行链路传输功率控制的时序图。
图5显示时分同步码分多址存取发射机的一部分的简化方框图，用于说明传输功率控制的可能位置。
图6显示现有的传输功率控制时序图。
具体实施方式
在本说明书以及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件，本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件，本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则，在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含/包括”是开放式的用语，故应解释成“包含/包括有但不限定于”。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明。阅读了下文对于附图所示实施例的详细描述之后，本发明对所属技术领域的技术人员而言将显而易见。
图1显示时分同步码分多址存取(Time Division Synchronous CodeDivision Multiple Access，TDSCDMA)无线装置的上行链路发射机30的简化方框图。数字基带(digital baseband，DBB)电路40用于产生数字上行链路信号402，并传输至基站。数字基带电路40可包括：控制处理器，如可编程数字信号处理器(DSP)。数字信号处理器可包括：核心处理器、内存、直接存储器存取(DMA)控制器以及各种接口电路。数字基带电路40也可包括一个或多个协处理器(coprocessor)。如下所述，数字基带电路40产生以信号突发形式传输的数字上行链路信号402。将数字上行链路信号402提供给模拟基带(analog baseband，ABB)电路44，用于在模拟域处理数字上行链路信号402，产生模拟上行链路信号404并将其提供至无线电50。无线电50则通过天线52传输模拟上行链路信号404。
图2显示时分同步码分多址存取的数据结构示意图。数据是以一连串具有10微秒周期的无线电帧(radio frame)60、62的方式传输，将每一无线电帧划分为具有5微秒周期的子帧(subframe)64与66。每一子帧由七个具有0.675微秒周期的时隙(time slot，TS)70、72等组成，而时隙70与72之间具有特定时间间隔80。每一时隙包括四个部分：具有144个芯片周期(chipduration)的训练序列(midamble)；位于训练序列前后且具有352个芯片周期的两个数据字段(data field)；以及具有16个芯片周期的保护间隔。训练序列包括已知数据，接收端用训练序列来执行信道估计。
根据每一方向的流量(traffic)，每一子帧的七个时隙可划分为上行链路与下行链路流量。根据时分同步码分多址存取的协议，第一时隙TS0永远为下行链路时隙，第二时隙TS1永远为上行链路时隙，然后其余五个时隙TS2到TS6可作为上行链路或下行链路使用，但有限制条件，即上行链路与下行链路时隙之间，子帧不能够包括超过两个的转换(transition)。第一转换在特定时间间隔80进行。
图3显示根据本发明实施例的功率控制装置的简化方框图。信号产生单元100产生上行链路信号132，并传输至基站。如上所述，上行链路信号132包括一连串的信号突发，如图2所示，可以是时分同步码分多址存取子帧的时隙。然而，在本发明的范畴内，可使用其它通信协议。如上所述，信号产生单元100可实施于图1所示的数字基带电路40、模拟基带电路44或两者内。放大器110处理信号突发后，提供控制输出134。放大器110可包含于图1所示的模拟基带电路44或无线电50内。将控制输出134提供至天线52用于传输，或在传输前接受进一步的处理。
功率控制电路120提供功率控制信号136至放大器110。功率控制信号136取决于从信号产生单元100所接收的功率值138与时间信息140。功率控制信号136可为放大器110的增益控制信号。功率控制电路120可包含于图1所示的数字基带电路40或模拟基带电路44内。功率控制信号136的振幅取决于接收自信号产生单元100的功率值138，以及功率控制信号136的时间取决于接收自信号产生单元100的时间信息140。以下配合图4详细说明功率控制信号136。
图4显示时分同步码分多址存取子帧的多个连续的上行链路时隙TS1、TS2与TS3。上行链路信号200包括：位于时隙TS1期间的信号突发202、位于下一时隙TS2期间的信号突发204以及位于下一时隙TS3期间的信号突发206。每一信号突发包括用于传输的信息，如数据或声音信号。信号突发202、204与206可由图3所示的信号产生单元100产生。信号突发202包括：斜率向上(ramp-up)部分202a与斜率向下(ramp-down)部分202b，而信号突发204包括：斜率向上部分204a与斜率向下部分204b。斜率向上部分202a与204a以及斜率向下部分202b与204b是时分同步码分多址存取信号产生的特性。
信号突发产生时，在连续信号突发之间随之产生时间间隔。因此，时间间隔210位于信号突发202之前，时间间隔212位于信号突发204之前，而时间间隔214位于信号突发206之前。在时间间隔210与212期间，没有信号产生或传输。时间间隔210、212与214位于时分同步码分多址存取子帧的时隙之间的边界上，而且仅具有几个芯片周期的时间。
如图4所示的功率控制信号240，用于控制上行链路信号的功率电平。功率控制信号240包括：位于时隙TS1的信号段(segment)242、位于时隙TS2的信号段244及位于时隙TS3的信号段246。如图所示，信号段242具有对应第一功率电平的功率值A1，信号段244具有对应第二功率电平的功率值A2，而信号段246具有对应第三功率电平的功率值A3。因此，在子帧中，每一信号突发的功率电平分别由此功率控制信号240控制。如图4所示，在信号突发202前的时间间隔210期间，在功率控制信号240中，设置具有功率值A1的信号段242；在信号突发204前的时间间隔212期间，在功率控制信号240中，设置具有功率值A2的信号段244；且在信号突发206前的时间间隔214期间，在功率控制信号240中，设置具有功率值A3的信号段246。特别是当传输功率为零或接近零时，在子帧的时隙之间的转换期间，设置功率控制信号240的新功率值。但本发明并不限定于此，新功率值也可以在时分同步码分多址存取帧的多个子帧之间或多个时分同步码分多址存取帧之间设置。在一些实施例中，当传输功率至少低于标称功率20dB时，则设置功率控制信号。操作时，新功率值可不同于前一时隙的功率值，或者可以与前一时隙的功率值相同。再者，在下行链路时隙时，功率控制信号可以具有零功率值，或者为“忽略”(don’t care)情形。
功率控制信号240由图3所示的功率控制电路120产生，且对应于信号产生单元100所提供的功率值138与时间信息140。特别地，信号产生单元100分别指定(specify)信号段242、244与246的功率值为A1、A2与A3。当设置功率控制信号240的新功率值时，信号产生单元100所提供的时间信息140定义信号突发之间的时间间隔。如图所示，在时隙TS1、TS2与TS3期间，功率控制信号240的信号段242、244与246各自为常数，且功率控制信号没有倾斜。
如图4所示，其中所显示的控制输出260由图3所示的放大器110产生。控制输出260包括：位于时隙TS1的输出信号突发262、位于时隙TS2的输出信号突发264以及位于时隙TS3的输出信号突发266。输出信号突发262具有对应功率值A1的功率电平P1、输出信号突发264具有对应功率值A2的功率电平P2以及输出信号突发266具有对应功率值A3的功率电平P3。进一步，如图4所示，输出信号突发262包括：斜率向上部分262a与斜率向下部分262b，输出信号突发264包括：斜率向上部分264a与斜率向下部分264b。既然功率控制信号240没有倾斜，输出信号突发的斜率向上与斜率向下部分，分别对应于信号突发202与204的斜率向上与斜率向下部分。因为控制输出260包括斜率向上与斜率向下部分，功率电平不会突然改变，将限制乱真信号(spurious signal)的产生。除此之外，在每一时隙期间，由于维持了固定的功率控制信号，从而限制了信号的失真。
在图3的实施例中，以增益控制信号形式，通过将功率控制信号提供至放大器，分别控制上行链路信号的每一信号突发的功率电平。在其它实施例中，可控制上行链路发射机在其它点的功率电平。图5显示上行链路发射机30的示意图。上行链路比特速率处理器与芯片速率处理器310，通过数字基带低通滤波器312与模拟基带低通滤波器314，将信号突发提供至数模转换器320。数模转换器320将数字上行链路信号转换为模拟波形，因而数模转换器320是作为数字域与模拟域之间的接口。数模转换器320的输出通过模拟基带低通滤波器322与射频低通滤波器324加以传输。图中显示控制传输信号突发的功率电平的不同位置，且包括：模拟域波形电平334、数字域波形电平332与数字域芯片速率电平330。在每一情况下，当传输功率为零或接近零时，在每一信号突发前的时间间隔期间，设置功率控制信号的新功率值。
上述实施例中，设置功率控制信号的新功率值，并不需倾斜功率控制信号。在其它实施例中，功率控制信号可以倾斜。然而，在每一状况下，当传输功率为零或接近零时，在每一信号突发前的时间间隔期间，设置功率控制信号的新功率值。
上述实施例中，分别控制上行链路信号中每一信号突发的功率电平。然而，本发明并非局限于上行链路信号。在其它实施例中，由基站传输至无线装置的下行链路信号中，也可以分别控制每一信号突发的功率电平。
所属技术领域的技术人员可轻易完成的均等改变或润饰均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求书所限定的范围为准。

Claims (23)

1.一种用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，所述用于控制无线系统传输功率的方法包括：
产生被当成一连串的多个信号突发而传输的信息，一连串的所述多个信号突发之间具有时间间隔；
用功率控制信号分别控制每一所述多个信号突发的功率电平，用于提供要传输的多个输出信号突发；以及
在每一所述多个信号突发之前的所述时间间隔期间，设置所述功率控制信号的新功率值。
2.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，当所述传输功率为零或接近零时，设置所述功率控制信号的所述新功率值。
3.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，所述无线系统包括时分同步码分多址存取无线系统。
4.如权利要求3所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，所述多个信号突发包括由移动无线站传输至基站的多个上行链路信号突发。
5.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，控制每一所述多个信号突发的所述功率电平的步骤包括：
将增益控制信号提供至用于放大所述多个信号突发的功率放大器。
6.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，产生所述信息的步骤进一步包括：
提供对应于每一所述多个信号突发的功率值，以及其中，所述功率控制信号用于响应所述功率值。
7.如权利要求6所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，产生所述信息的步骤进一步包括：
提供对应于每一所述多个信号突发的时间信息，以及其中，所述功率控制信号用于响应所述时间信息。
8.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，控制每一所述多个信号突发的所述功率电平的步骤包括：
控制所述无线系统的模拟域的所述功率电平。
9.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，控制每一所述多个信号突发的所述功率电平的步骤包括：
控制所述无线系统的数字域的所述功率电平。
10.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，在时分同步码分多址存取子帧的多个时隙之间的所述时间间隔期间，设置所述功率控制信号的所述新功率值。
11.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，在时分同步码分多址存取帧的多个子帧之间，设置所述功率控制信号的所述新功率值。
12.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，在多个时分同步码分多址存取帧之间，设置所述功率控制信号的所述新功率值。
13.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，每一所述多个信号突发的所述功率电平受不倾斜的所述功率控制信号所控制。
14.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，当所述传输功率低于标称功率至少20dB时，设置所述功率控制信号。
15.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，设置所述功率控制信号的所述新功率值的步骤包括：
在每一所述多个信号突发之前的所述时间间隔期间，将所述功率控制信号由第一功率值改变至第二功率值。
16.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，所述功率控制信号的所述新功率值不同于所述功率控制信号的前一个功率值。
17.如权利要求1所述的用于控制无线系统传输功率的方法，其特征在于，所述功率控制信号的所述新功率值与所述功率控制信号的前一个功率值相同。
18.一种用于控制无线系统传输功率的装置，其特征在于，所述用于控制无线系统传输功率的装置包括：
信号产生单元，用于产生一连串的多个信号突发，一连串的所述多个信号突发之间具有时间间隔；
放大器，用于响应于功率控制信号，分别控制每一所述多个信号突发的功率电平，并提供要传输的多个输出信号突发；以及
功率控制电路，用于响应对应于每一所述多个信号突发的功率值与时间信息，产生所述功率控制信号，并在每一所述多个信号突发之前的所述时间间隔期间，设置所述功率控制信号的新功率值。
19.如权利要求18所述的用于控制无线系统传输功率的装置，其特征在于，当所述传输功率为零或接近零时，所述功率控制电路设置所述功率控制信号的所述新功率值。
20.如权利要求18所述的用于控制无线系统传输功率的装置，其特征在于，所述无线系统包括时分同步码分多址存取无线系统。
21.如权利要求20所述的用于控制无线系统传输功率的装置，其特征在于，所述信号产生单元用于产生多个上行链路信号突发，以由移动无线站传输至基站。
22.如权利要求18所述的用于控制无线系统传输功率的装置，其特征在于，所述放大器包括功率放大器，以及所述功率控制信号包括增益控制信号。
23.如权利要求18所述的用于控制无线系统传输功率的装置，其特征在于，所述信号产生单元将对应于每一所述多个信号突发的所述功率值与所述时间信息提供至所述功率控制电路。
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