CN101569113B - 利用发射分集的wcdma功率节省 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种移动终端(20)，其通过在分集模式与非分集模式之间进行选择性切换来降低功率消耗。所述移动终端(20)监控其两个或多个发射机(94，96)的总输出功率，并且基于所述总输出功率在分集模式与非分集模式之间进行选择性切换。所述移动终端(20)还可以基于所述两个或多个发射机(94，96)之间的输出功率电平差在分集模式与非分集模式之间进行选择性切换。

Description

利用发射分集的WCDMA功率节省
背景技术
本发明总体上涉及移动通信系统，更具体来说，本发明涉及用于降低移动通信系统中的移动终端的功率消耗的方法。
WCDMA电话的一个已知问题在于过高的功率消耗导致不合期望的耗用电流和较短的电池使用寿命。在进行正常的语音通信时，WCDMA电话连续进行发射及接收。这种连续操作是导致WCDMA电话中的不合期望的耗用电流的其中一个主要原因。耗用电流的另一个原因是在发射路径中存在双工器，从而会增加路径损耗。
可以通过利用发射分集来降低移动终端的总输出功率。利用发射分集，移动终端利用两个或多个发射机在上行链路上发射信号，其中每一个发射机连接到其自身的天线。由于所得到的分集增益，与使用单一发射机/天线时相比，移动终端在使用多个发射机/天线时所需要的总发射功率通常较低。因此，与不使用发射分集的移动终端相比，利用了发射分集的移动终端通常更为高效。
但是这只有在移动终端操作在较高的总输出功率下才是成立的。当总输出功率较低时，其效率也会降低。一般来说，即使当总输出功率被降低到零(0)dBm以下时，发射机放大器耗用电流电平通常也不会降低到某一最低电平以下。该最低耗用电流电平被称作“电流底限”。当两个发射机被用于发射分集时，该“电流底限”加倍。在这种情况下，所述两个发射机放大器比单一放大器吸取更多电流。
发明内容
本发明提供一种通过基于发射机的输出功率电平选择性地启用及禁用移动终端中的发射分集来降低功率消耗的方法。在一个示例性实施例中，移动终端监控与两个发射机相关联的总输出功率，并且在所述总输出功率下降到最小阈值以下时选择性地禁用其中一个发射机。因此，在低的总输出功率电平下，移动终端操作在仅利用单一发射机的非分集模式下。但是当所述总输出功率超出该最小阈值时，移动终端通过启用两个或多个发射机而切换到分集模式。一旦处于所期望的模式下，移动终端就可以调节它的其中一个或全部两个发射机的输出功率。
在高的总输出功率电平下切换到分集模式允许移动终端利用分集增益来降低其功率消耗。在低的总输出功率电平下切换到非分集模式可以避免与把多个发射机保持在最低输出功率电平相关联的耗用电流。
在其中对两个发射机的输出功率电平进行独立的功率控制的另一个示例性实施例中，移动终端监控每一个发射机的输出功率电平。移动终端把发射功率电平进行比较，并且确定这两个电平之间的差是否落在某一最小阈值以下。如果所述输出功率电平差超出最大允许差，则移动终端通过禁用其中一个发射机而切换到非分集模式。相反，如果所述输出功率电平差落在该最大允许差以下，则移动终端通过启用全部两个发射机而切换到分集模式。
附图说明
图1是一个通信系统的示意图。
图2是示出了一种由移动终端实施来选择性地启用及禁用发射分集的方法的流程图。
图3是示出了一种在移动终端处实施来选择性地启用及禁用发射分集的替换方法的流程图。
图4是示出了由移动终端实施来选择性地启用及禁用发射分集的第三示例性方法的流程图。
图5示出了根据本发明的一种示例性移动终端。
具体实施方式
本发明提供一种降低移动终端中的功率消耗的方法，所述移动终端能够操作在使用多个发射机的分集模式下或者操作在仅使用单一发射机的非分集模式下。特别地，移动终端监控总输出功率，并且基于所述总输出功率在分集模式与非分集模式之间进行选择性切换。移动终端还可以基于两个或多个发射机之间的输出功率电平差在分集模式与非分集模式之间进行选择性切换。通过在分集模式与非分集模式之间进行切换允许移动终端在高的总输出功率电平下受益于分集增益，并且避免与把多个发射机保持在最低输出功率电平相关联的耗用电流。
下面的描述说明了本发明被应用于WCDMA无线电通信系统中的语音信道的情况；但是本发明的技术也可以被用来降低其他无线电通信系统和设备中的功率消耗。此外，这里描述的技术可以被应用于任何信息类型，比如音频、视频以及其他数据。
图1示出了WCDMA通信系统中的基站10和移动终端20。移动终端20通过一条或多条上行链路(UL)信道向基站10发射语音和其他信号。移动终端20还通过一条或多条下行链路信道(未示出)从基站接收语音和其他信号。在图1所示的该示例性实施例中，移动终端20包括两个发射机以用于发射分集，其中的每一个发射机连接到其自身的天线100、102。当操作在分集模式下时，移动终端20利用全部两个发射机/天线通过所述上行链路向基站10发射信号。当操作在非分集模式下时，移动终端20仅使用单一发射机/天线向基站10发射信号。如下面将更加详细地描述的那样，移动终端20可以在分集模式与非分集模式之间进行选择性切换。
发射分集得到分集增益，所述分集增益可以被用来提高信号质量或者降低保持所期望的信号质量所需要的发射功率。一般来说，与非分集模式相比，当移动终端20操作在分集模式下时，从移动终端20以给定信号质量向基站10发射信号所需要的总发射功率更低。但是由移动终端20所使用的各发射机放大器可能不允许各发射机的耗用电流下降到最低电平以下，即使当发射机输出功率较低时也是如此。该最低电平被称作“电流底限”，其可能会导致低输出功率电平下的不合期望的高耗用电流。当操作在分集模式下时，由于存在两个分开的发射机放大器，因此所述耗用电流实质上加倍。
根据本发明，移动终端基于各发射机的总输出在分集模式与非分集模式之间进行切换。特别地，移动终端20在非常低的总输出功率电平下禁用它的其中一个发射机，并且在非分集模式下仅使用单一发射机与基站进行通信。在高的总输出功率电平下，移动终端20启用全部两个发射机并且在分集模式下与基站10进行通信。
图2示出了一种由移动终端20实施来选择性地启用及禁用发射分集的示例性方法30。最初，移动终端可以设置目标错误率(块31)。当移动终端20进行发射时，该移动终端20测量全部两个发射机的总输出功率(块32)。移动终端20把所述总输出功率与最小阈值进行比较(块34)。如果移动终端20的当前功率电平高于该阈值，则该移动终端20启用全部两个发射机(块36)。如果全部两个发射机的总输出功率低于该最小阈值，则移动终端20禁用其中一个发射机(块38)。一旦移动终端20处于所期望的模式下(即分集模式或非分集模式)，移动终端20可以调节发射功率电平以便保持目标错误率(块40)。
通过允许移动终端20调节发射功率，该移动终端20可以优化分集增益的好处。如前所述，当移动终端20切换到分集模式以保持所期望的信号质量或错误率时，其所需要的发射输出功率通常更低。因此，移动终端20可以通过降低其发射输出功率来“花销”所述分集增益的好处而不会超出目标错误率，或者其可以在较低的输出功率下继续进行发射并且受益于更好的信号质量。
在切换到非分集模式时，移动终端20可以使用本领域中已知的任何标准来确定要禁用哪一个发射机。在其中对各发射机进行独立的功率控制的实施例中，移动终端20可以禁用具有最低输出功率电平的发射机。在其他实施例中，移动终端20可以估计与每一个发射天线相关联的信道条件，并且禁用与具有最不利信道条件的天线相对应的发射机。一旦禁用了所选发射机之后，移动终端20就利用所选的的发射机在上行链路上发射信号。
图3示出了一种由移动终端20实施来在分集模式与非分集模式之间进行切换的替换方法50，其中对各移动终端发射机进行独立的功率控制。在该实施例中，移动终端20设置对应于整体接收路径的目标错误率(块51)，测量对应于每一个发射机的输出功率电平(块52)，并且计算所述发射机的输出功率电平差ΔP(块54)。把所述两个发射机的输出功率电平差ΔP与最大差ΔMAX进行比较(块56)。如果所计算的差ΔP小于ΔMAX，则移动终端20启用全部两个发射机(块58)。否则，移动终端禁用具有最低输出功率电平的发射机(块60)。一旦移动终端20操作在所选模式下之后，该移动终端20就可以如前所述地调节其中一个或全部两个发射机的发射输出功率，以便保持(多个)目标错误率(块62)。
图4示出了可以由移动终端20实施来选择性地启用及禁用发射分集的第三方法70。该实施例组合了图2和3中示出的方法30和50。在方法70中，移动终端20设置目标错误率(块71)并且测量全部两个发射机的输出功率(块72)。移动终端20计算总输出功率电平并且把该总输出功率电平与最小阈值进行比较(块74)。如果全部两个发射机的总输出功率电平低于该最小阈值，则移动终端20禁用其中一个发射机(块76)。
如前所述，可以对各移动终端发射机进行独立的功率控制，从而允许移动终端20选择性地禁用具有最低输出功率电平的发射机。回到块74，如果组合输出功率高于所述最小阈值(块74)，则移动终端20计算所述两个发射机的输出功率电平差ΔP(块80)，并且把该差ΔP与最大允许差ΔMAX进行比较(块82)。如果所述两个发射机之间的功率差ΔP超出ΔMAX，则移动终端20禁用其中一个发射机(块76)。否则，移动终端20启用全部两个发射机(块78)。和上面一样，移动终端20可以调节(多个)所选发射机的发射功率，以便保持(多个)目标错误率。
图5示出了根据本发明的一个实施例配置的移动终端20的某些组成部分。移动终端20包括射频部分90和数字部分110。射频部分90包括接收机前端电路92、第一发射机前端电路94、第二发射机前端电路96以及双工器98，该双工器98把第一发射机前端电路94和接收机前端电路92耦合到共享天线100。第二发射机前端电路96连接到天线102。
第一和第二发射机前端电路94、96对由数字部分110输出的信号进行上变换、滤波以及放大，以供通过天线100和/或天线102发射。特别地，当移动终端20操作在非分集模式下时，第一发射机前端电路94通过上行链路发射信号。在分集模式下，第一和第二前端电路94、96都被用来通过上行链路信道发射信号。对应的D/A转换器(未示出)对被输出到第一和第二发射机前端电路94、96的信号进行转换。接收机前端电路64把接收信号下变换到基带频率，并且随后对所述接收信号进行滤波及放大。A/D转换器(未示出)把接收信号转换成数字格式，以供在数字部分110中进行处理。
数字部分110包括基带处理器112和控制电路114。基带处理器112和控制电路114可以包括一个或多个处理器或处理电路。基带处理器112对由移动终端20发射及接收的信号进行处理。对于发射信号，基带处理器112对所发射的信号进行编码、调制以及扩展。在接收机侧，基带处理器112对所接收的信号进行解扩展、解调以及解码。基带处理器112还实现一个声码器116以用于对话音信号进行编码和解码。
控制电路114控制移动终端20的总体操作，并且包括用于如前所述地在分集模式与非分集模式之间动态切换的发射分集控制电路(TCL)118。特别地，TCL 118可以使得控制电路114生成用以启用/禁用第一和第二发射机前端94、96的控制信号。第一控制信号可以被用来启用/禁用第一发射机前端电路94，第二控制信号可以被用来启用/禁用第二发射机前端电路96。还可以生成其他控制信号来调节第一和第二发射机前端电路94、96的其中之一或全部二者的功率，以便如前所述地保持所期望的目标错误率。如前所述，控制电路114可以基于第一和第二发射机前端94、96的总输出功率生成所述控制信号，以及/或者基于第一与第二发射机前端94、96之间的输出功率电平差生成所述控制信号。
本发明提供了一种用于显著降低WCDMA终端中的功率消耗的方法和设备，但是本发明也可以应用于其他通信终端。在被应用于移动终端时，本发明导致更长的电池使用寿命和通话时间，并且还可以有利地减少网络中的总干扰。
当然，在不偏离本发明的范围和本质特征的情况下可以按照未在这里具体阐述的其他方式来实施本发明。因此，本申请中的实施例应当在所有方面都被视为说明性而非限制性的，其中意图包含落在所附权利要求书的含义及等效范围内的所有改变。

Claims (16)

1.一种降低具有第一和第二发射机(94，96)的码分多址终端(20)中的功率消耗的方法，所述方法包括：
计算对应于第一和第二发射机(94，96)的总输出功率电平；
如果所述总输出功率电平超出预定功率电平，则计算第一和第二发射机(94，96)的输出功率电平之间的差；
如果所述总输出功率电平超出预定功率电平并且所计算的差落在预定值以下，则启用第一和第二发射机(94，96)两者；
如果所述总输出功率电平落在预定功率电平以下并且所计算的差超出预定值，则禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一。
2.权利要求1的方法，其还包括：调节总输出功率，以便保持所期望的目标错误率。
3.权利要求1的方法，其中，禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一包括：禁用具有最不利信道条件的发射机。
4.权利要求1的方法，其中，禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一包括：禁用具有最低输出功率的发射机。
5.一种降低具有第一和第二发射机(94，96)的码分多址终端(20)中的功率消耗的方法，所述方法包括：
计算第一和第二发射机(94，96)的输出功率电平之间的差；
如果所计算的差落在预定值以下，则启用第一和第二发射机(94，96)两者；
如果所计算的差超出预定值，则禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一。
6.权利要求5的方法，其还包括：调节总输出功率，以便保持所期望的目标错误率。
7.权利要求5的方法，其中，禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一包括：禁用具有最不利信道条件的发射机。
8.权利要求5的方法，其中，禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一包括：禁用具有最低输出功率的发射机。
9.一种码分多址终端(20)，其包括：
第一和第二发射机(94，96)，其被配置成发射信号；以及
控制电路(114)，其被配置成执行以下步骤：
计算对应于第一和第二发射机(94，96)的总输出功率电平；
如果所述总输出功率电平超出预定功率电平，则计算第一和第二发射机(94，96)的输出功率电平之间的差；
如果所述总输出功率电平超出预定功率电平并且所计算的差落在预定值以下，则启用第一和第二发射机(94，96)两者；
如果所述总输出功率电平落在预定功率电平以下并且所计算的差超出预定值，则禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一。
10.权利要求9的终端，其中，所述控制电路(114)还被配置成执行以下步骤：调节总输出功率，以便保持所期望的目标错误率。
11.权利要求9的终端，其中，所述控制电路(114)被配置成执行以下步骤：选择性地禁用具有最不利信道条件的发射机。
12.权利要求9的终端，其中，所述控制电路(114)被配置成执行以下步骤：选择性地禁用具有最低输出功率的发射机。
13.一种码分多址终端(20)，其包括：
用来发射信号的第一和第二发射机(94，96)；以及
控制电路(114)，其被配置成执行以下步骤：
计算第一和第二发射机(94，96)的输出功率电平之间的差；
如果所计算的差落在预定值以下，则启用第一和第二发射机(94，96)两者；
如果所计算的差超出预定值，则禁用第一和第二发射机(94，96)的其中之一。
14.权利要求13的终端，其中，所述控制电路(114)被配置成执行以下步骤：选择性地禁用具有最不利信道条件的发射机。
15.权利要求13的终端，其中，所述控制电路(114)被配置成执行以下步骤：选择性地禁用具有最低输出功率的发射机。
16.权利要求13的终端，其中，所述控制电路(114)还被配置成执行以下步骤：调节第一和第二发射机(94，96)的其中之一或全部二者的输出功率电平，以便保持所期望的目标错误率。
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