CN101611649B - 用于压缩模式的上行链路传输定时的网络控制 - Google Patents

用于压缩模式的上行链路传输定时的网络控制 Download PDF

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Abstract

基站(10)测量上行链路信道上的上行链路负载，并且基于上行链路负载的测量来控制一个或多个移动终端(30)在上行链路信道上的传输定时。移动终端(30)的传输定时可以通过在下行链路控制信道上向移动终端(30)发送定时控制信号来控制。在一个实施例中，上行链路信道的传输定时隶属于下行链路信道的传输定时。在这种情况下，上行链路定时可以通过调整下行链路传输定时而被控制。

Description

用于压缩模式的上行链路传输定时的网络控制
背景技术
本发明主要涉及移动通信系统中的压缩模式操作，尤其涉及用于控制工作在压缩模式中的多个移动终端的上行链路传输定时的方法。
技术领域
对于WCDMA电话来说，已知的问题是其过度功耗将会导致不希望的耗用电流以及短的电池寿命。在参与正常的语音通信时，WCDMA电话将会不断地发射和接收。这种连续操作是WCDMA电话中不希望的耗用电流的主要原因之一。耗用电流的另一个原因是在传输路径中存在增大路径损耗的双工器。
美国专利申请序列号11/614,488描述了一种通过允许移动终端切换到压缩工作模式来减小WCDMA电话中的功耗的方法。在压缩模式中，移动终端以期望的占空因数间隙性传输，而不是连续传输，并且在“开启”周期期间提高其传输功率，以便保持相同的数据速率。对压缩模式来说，如果很多移动终端同时以压缩模式工作，那么将有可能出现问题。由于移动终端通常会在压缩模式中提高其传输功率，因此，如果过多移动终端同时在压缩模式中传输，那么这些移动终端将会干扰其他用户。进一步，如果有过多移动终端同时开启和关断其发射机，这将可能在上行链路负载中导致不希望的大摆动。
发明内容
本发明提供了一种通过控制工作在压缩模式中的一个或多个移动终端的传输定时以便减小上行链路负载中的波动的方法。在一个实施例中，基站测量上行链路信道上的上行链路负载，并且基于上行链路负载的测量来控制一个或多个移动终端在上行链路信道上的传输定时。移动终端的传输定时可以通过在下行链路控制信道上向移动终端发送定时控制信号来控制。在一个实施例中，上行链路信道的传输定时隶属于下行链路信道上的传输定时。在这种情况下，上行链路定时可以通过调整下行链路传输定时而被控制。
附图说明
图1是通信系统的示意图。
图2示出的是具有20％的占空比的示例性压缩图案。
图3示出的是具有20％的占空比的另一个示例性压缩图案。
图4是示出了由基站实施的示例性定时控制过程的流程图。
图5是示出了由移动终端实施的示例性定时控制过程的流程图。
图6示出的是示例性的基站。
图7示出的是示例性的移动终端。
具体实施方式
本发明提供了一种用于在无线电通信系统中减小功耗的方法。在这里，本发明是在WCDMA无线电通信系统的上下文中描述的，但是该技术可以适用于其他的无线电通信系统。进一步，本申请说明了如何可以将本发明的原理应用于WCDMA系统中的语音信道。但是，这里描述的原理也可以适用于其他类型的信息，例如音频、视频和其他数据。
图1示出的是移动通信系统中的基站10与移动终端30之间的通信。基站10在下行链路信道(DL)上向移动终端30传输语音。移动终端30在上行链路信道(UL)上向基站10传输语音。该语音信道可以是电路交换或分组交换信道。对正常的语音通信来说，移动终端30的发射机和接收机是连续开启的。在WCDMA系统中，语音通信的“始终开启”特性将会导致对移动终端30的电池功率的过度消耗。
2006年12月21日提交的题为“COMPRESSED MODE FORREDUCING POWER CONSUMPTION”的美国专利申请序列号11/614,488描述了一种通过允许移动终端30切换到压缩工作模式来减小WCDMA电话的功耗的方法。在压缩模式中，移动终端30以期望的占空因数来间歇性传输，而不是连续传输，并且该终端会在“开启”周期期间提高其传输功率，以便保持相同的数据速率。该申请在这里全部引入以供参考。简要地概括说，基站10持续监视上行链路负载，并且向一个或多个移动终端30发送控制信号，以便根据上行链路负载来有选择地启用和禁用压缩模式操作。通常，当给定当前负载状况下基站10在上行链路上具有额外容量时，启用压缩操作。如果上行链路负载很重，则禁用压缩模式。在启用压缩模式时，根据移动终端30的当前传输功率水平，移动终端30在上行链路上单独地在压缩模式(例如间歇性传输)与正常模式(例如连续传输)之间进行切换。当移动终端30的当前传输功率很低并且移动终端30具有充足的功率净空时，它将压缩模式用于上行链路通信。否则，移动终端30会在上行链路上按照正常模式来传输。
图2示出了压缩模式的一个实施方式。对于给定的传输周期定义压缩图案。在一个示例性实施例中，传输周期可以等于两个10毫秒的无线电帧。每一个无线电帧包括15个持续时间为667毫秒的时隙。由此，传输周期包括30个时隙或20毫秒。在本示例中，该20毫秒的传输周期被选择，以与用于WCDMA的声码器时间块相匹配。压缩图案规定了发射机关闭的时隙。在本示例中，压缩图案是用位图11111100000000000000000000表示的，其中0表示空闲时隙，1表示开启移动终端30的发射机的时隙。与关闭发射机的周期相符的时隙这里被称为“关断时隙”或“空闲时隙”。而与开启发射机的周期相符的时隙则被称为“开启时隙”或“压缩模式时隙”。在这里将开启发射机的一系列连续时隙称为“开启周期”。并且在这里将关闭发射机的一系列连续时隙称为“关断周期”或“空闲周期”。占空因数等于开启时隙数量除以传输周期中的时隙总数。由此，20％的占空因数意味着在30个时隙的传输周期中发射机有6个时隙是开启的。开启时隙可以是连续的，或者可以是分布在传输周期上的。
图2示出了具有20％的占空因数的压缩图案。在这个示例性图案中，发射机在时隙0～5是开启的，并且在时隙6～29是关闭的。只要移动终端30工作在压缩模式中，则在连续的传输周期中重复该压缩图案。在传输周期中，开启时隙的位置是可以改变的。假设开启时隙是连续的，则可以用不重叠的关断周期来定义多达5个压缩图案。当移动终端30在占空因数为20％的压缩模式中工作时，移动终端30可以从这六种压缩图案中选择任意一种压缩图案。如先前所述，允许移动终端30选择具有相同占空因数的不同压缩图案防止了工作在压缩模式中的所有移动终端30同时传输。
图3示出了具有20％的占空因数的另一个示例性的压缩图案。在本示例中，移动终端30以6个时隙的重复周期在均匀间隔的时隙中传输。在图3中，移动终端30以时隙2为开始、以时隙32为结束并且每六个时隙执行一次传输。与先前示例中一样，可以定义六个不重叠的压缩图案。
当移动终端30工作在压缩模式时，如有必要，移动终端30可以在开启周期期间提高传输功率，以便保持如图2所示的期望数据速率。例如，如果在正常模式中以约定数据速率进行传输所需要的传输功率水平是21dBm，那么移动终端30可能需要将传输功率提高至24dBm，以便在压缩模式中应用50％的占空因数并保持该数据速率。可选地，可以减小数据速率。例如，自适应多速率编码方案可以将编解码速率从12.2kbps降至某个较低的速率，以便弥补降低WCDMA UL扩展因数的需要，并且相应地增大移动传输功率。请注意，这可以独立于用于下行链路的下行链路语音编解码速率以及扩展因数而发生。即便经常需要提高传输功率，在低传输功率水平处，功率放大器上的耗用电流也只有少量增加或者不增加，以便供应这个较高的功率，而在较高的功率水平处，较高的耗用电流将会持续较短的时间，并且当在与压缩模式图案相比较长的时段上进行平均的时候，该耗用电流一般是无损失的。在这两种情况中，通过将所有硬件关闭一定时段，可以得到相当大的增益。在这种情况下，可以实现功耗的显著减小。传输功率水平的提高量可以与占空因数相关。在上文给出的示例中，传输功率水平的增加等于占空因数的倒数。由此，50％的占空因数等于传输功率水平的两倍增加。
如果数量很大的移动终端30同时工作在压缩模式中，那么压缩模式操作可能出现问题。由于移动终端30在压缩模式中通常会增大其传输功率，因此，如果有过多移动终端30同时在压缩模式中传输，那么它们将会干扰到其他用户。此外，如果有大量移动终端30同时开启和关断其发射机，那么，在上行链路负载与时间的关系曲线中将会存在显著的摆动。
根据本发明，基站10或其他网络节点(例如无线电网络控制器)主动管理工作在压缩模式中的多个移动终端30的传输定时，以便防止上行链路负载随时间而发生大的波动。一般性的概念是在定义的传输周期上对上行链路负载进行多次测量，以便检测上行链路负载中不希望的大波动。如果上行链路负载中的波动很大，则基站10可以调整工作在压缩模式中的一个或多个移动终端30的传输定时，以便相对于时间更均匀地分布上行链路负载。如果移动终端30处于软切换中，则移动终端有效集(active set)中的基站10可能需要彼此协调。该方法可以由移动通信系统中的基站来实施，以便将通信网络中的单个小区或扇区中的干扰最小化。可选地，该方法可以由RNC来实施，以便将通信网络中的一组小区或扇区中的干扰最小化。
图4示出了在基站10或其他网络节点实施，以便控制工作在压缩模式的一个或多个移动终端30的传输定时的示例性方法50。基站10在每一个传输周期中对上行链路负载进行多次测量(方框52)。基站10如何测量上行链路负载并不是本发明的重要方面。作为一个示例，基站10可以使用接收机ADC输出来测量传输周期上的总噪声电平。与传输周期相比，用于测量的时段应该相对较小，使得可以在传输周期期间执行多次测量。在一个实施例中，基站10在每一个上行链路传输时隙中执行至少一次测量。基于负载测量，基站10计算表示与时间相对的负载平衡的量度(方框54)。例如，基站10可以通过计算传输周期中最大与最小测量之间的差来计算负载平衡量度。可选地，基站10可以计算传输周期期间的所有测量的峰均比以获得负载平衡量度。无论使用什么方法，基站10都将计算得到的负载平衡量度与定义的阈值相比较(方框56)，其中该阈值代表可以容忍的最大波动。如果该量度超过该阈值，则基站10可以采用正确的措施来减小上行链路负载波动(方框58)。更具体地，基站10可以通过调整一个或多个选定移动终端30的传输定时来采取正确的动作。该过程50在每一个传输周期中重复。
基站10选择工作在压缩模式中的一个或多个移动终端30或移动终端组来进行定时调整。在一个实施例中，单独的移动终端30或组可以随机选择。应该注意的是，该选择过程在每一个传输周期中重复，使得随机选择最终将会导致可接受的噪声电平。可选地，基站10可以跟踪工作在压缩模式中的所有移动终端30的定时。如果超出平均数的移动终端30在给定时间间隔(例如一个或多个时隙)中具有重叠的传输，由此导致该时间间隔中的过度负载，那么基站10可以选择这些移动终端30中的一个或多个来执行定时调整。
在这里描述了两种用于调整移动终端30的传输定时的示例性方法，但是其他方法也是可以使用的。根据第一种方法，选定移动终端30执行的上行链路传输的传输定时是通过在下行链路控制信道上发送定时控制信号来调整的。为此目的，可以定义新的下行链路控制信道，或者也可以使用现有的控制信道。第二种方法需要在上行链路和下行链路信道两者上启用压缩模式。根据第二实施例，在压缩模式中的移动终端30在上行链路上的传输定时隶属于基站10在下行链路信道上的传输定时。在这种情况下，基站10可以通过改变其自身在下行链路信道上的传输定时来改变上行链路信道上的传输定时。可能有利的是为单个移动终端30分别交织上行链路和下行链路上的传输，使得有机会绕过处于压缩模式的双工器，以便获得附加的功率节省。
图5示出了由移动终端30实施以在其处于压缩模式时调整其在上行链路信道上的传输定时的过程。在本方法中，移动终端30接收来自基站10的定时控制信号(方框62)，其中该信号可以在下行链路控制信道上传输。响应于该定时控制信号，移动终端30对于压缩模式操作调整其传输定时(方框64)，并且该过程结束(方框66)。
定时控制信号可以明确指示用于移动终端30的传输定时。例如，基站10可以指示移动终端30在特定传输时隙中开始其上行链路传输。关于传输时隙的规定可以被指示为距传输周期开始的偏移。可选地，移动终端30可以被配置成在每次接收到来自基站10的定时控制信号时将其在压缩模式中的传输定时移位固定的量。在这种情况下，定时控制信号可包含单个比特。例如，移动终端30可以被配置成当定时控制比特是“1”时，将其在压缩模式中的传输定时移位预定数量的时隙(例如6个时隙)。由此，在接收到来自基站10的“1”时，在时隙1开始其上行链路传输的移动终端30将会移位到时隙7。
基站10可以实施专用的定时控制，其中基站独立地控制每一个移动终端30的定时。在这种情况下，定时控制信号可以在公共控制信道上被时间复用。下行链路控制信道可以被分成帧，所述帧则可以进一步被分成多个控制时隙，在公共下行链路控制信道中可以为每一个移动终端30分配特定的控制时隙，以便接收定时控制信号。可选地，基站10可以实施公共定时控制，其中单个定时控制信号在公共控制信道上被传输到所有移动终端30或是特定的移动终端30组。
图6示出的是根据一个实施例的示例性基站10。该基站10包括射频部分12和数字部分14。射频部分12包括传输电路16、接收电路18以及传输天线20和接收天线21。虽然只显示了一个传输电路16和接收电路18，但是本领域技术人员将会了解，基站10通常包括传输和接收电路16、18的阵列，其可以将该传输和接收电路分配给不同的移动终端30。传输电路16上变频、过滤并且放大数字部分14输出的信号，以便经由天线20来传输。DA转换器(未显示)对输出到传输电路16的信号进行转换。接收电路18将接收到的信号下变频到基带频率，然后过滤和放大接收信号。AD转换器(未显示)将接收信号转换成数字形式，以便在数字部分14中进行处理。
数字部分14包括基带电路22和控制电路24。基带电路22和控制电路24可以包括一个或多个处理器或处理电路。基带电路22对基站10传输和接收的信号进行处理。该基带电路22编码、调制并扩展传输信号。在接收机侧，基带电路22解扩、解调并解码接收信号。此外，基带电路22还实现用于编码和解码话音信号的声码器26。
控制电路24控制基站10的全部操作。该控制电路24包括用于如这里所述控制移动终端30的传输定时的定时控制逻辑(TCL)逻辑28。例如，TCL 28可以实施图4所示的示例性过程。
图7示出的是根据一个示例性实施例的示例性移动终端30。该移动终端30包括射频部分32和数字部分40。射频部分32包括发射机前端电路24、接收机前端电路36、双工器38以及共享天线35。发射机前端电路34上变频、过滤并放大数字部分40输出的信号，以便经由天线35来进行传输。DA转换器(未显示)对输出到发射机前端34的信号进行转换。接收机前端电路36将接收信号下变频到基带频率，然后过滤和放大接收信号。AD转换器(未显示)将接收信号转换成数字形式，以便在数字部分40中进行处理。双工器38将发射机前端34和接收机前端36两者耦合到共享天线35。
数字部分40包括基带处理器42和控制电路44。基带处理器42和控制电路44可以包括一个或多个处理器或处理电路。基带处理器42对移动终端30传输和接收的信号进行处理。例如，基带处理器42编码、调制并扩展传输的信号。在接收机侧，基带处理器42解扩、解调并解码接收信号。基带处理器42还实现用于编码和解码话音信号的声码器46。
控制电路44对移动终端30的全部操作进行控制。该控制电路44包括用于如此所述调整压缩模式中的上行链路传输定时的定时控制逻辑48。当在压缩模式中工作时，如图5所示，定时控制逻辑(RCL)48将会响应于来自基站10的控制信号而负责调整上行链路传输定时。
虽然本发明描述的是用于减小工作在压缩模式中的移动终端30之间的干扰的方法，但在移动终端30以短突发反复传输的其他情况中，所描述的这种干扰减小技术也是可以应用的。对于任何具有关于开启突发和关断周期的循环图案并且所述突发和周期在多个移动终端30中以相同周期性出现的间歇性传输来说，这些传输都会存在开启周期可能重叠而导致基站接收机中的干扰增大的问题，并且这些传输可以使用相同的技术来减小这种干扰。一种这样的情况可能是传输低数据速率服务，例如以固定速率或少量数据速率进行的短数据突发中的语音。这些技术也可以用在OFDM系统中。
本发明提供了一种用于控制工作在压缩模式中的多个移动终端的传输定时的方法和设备，使得可以减少或者最小化上行链路负载中不希望的大波动。当然，本发明也可以采用除了这里阐述的方式之外的其他特定方式来执行，而不会脱离本发明的范围和实质特性。由此，本实施例在所有方面均被视为例证性而不是限制性的，并且落入随附权利要求书的含义及其等价范围的所有变化都被包含于其中。

Claims (16)

1.一种用于控制工作在间歇性传输模式中的一个或多个移动终端(30)的传输定时的方法，所述方法包括：
在基站(10)处测量上行链路负载；以及
基于测量来确定指示上行链路负载波动的负载平衡量度；以及
基于所述负载平衡量度来控制一个或多个移动终端(30)的传输定时。
2.权利要求1的方法，其中基于所述负载平衡量度来控制一个或多个移动终端(30)的传输定时包括：将负载平衡量度与预定阈值相比较，以及如果该负载平衡量度满足预定阈值，则调整一个或多个移动终端的传输定时。
3.权利要求2的方法，其中基于所述负载平衡量度来控制一个或多个移动终端(30)的传输定时包括：在下行链路控制信道上向一个或多个移动终端(30)传输定时控制信号。
4.权利要求3的方法，其中在下行链路控制信道上向一个或多个移动终端(30)传输定时控制信号包括：向每一个移动终端(30)传输专用的定时控制信号。
5.权利要求3的方法，其中向一个或多个移动终端(30)传输定时控制信号包括：向多个移动终端(30)传输公共控制信号。
6.权利要求2的方法，其中基于所述负载平衡量度来控制一个或多个移动终端(30)的传输定时包括：
将移动终端(30)在上行链路信道上的传输定时隶属于下行链路信道上的传输定时；以及
调整下行链路信道上的传输定时以控制移动终端(30)的传输定时。
7.一种基站(10)，包括：
收发机(12，16)，用于在上行链路信道上与多个移动终端(30)通信；以及
控制电路(24)，其利用计算机指令被配置成执行：
基于测量来确定指示上行链路负载波动的负载平衡量度；以及
基于所述负载平衡量度来控制一个或多个移动终端(30)的传输定时。
8.权利要求7的基站(10)，其中控制电路(24)利用计算机指令被配置成执行：将负载平衡量度与预定阈值相比较，并且如果该负载平衡量度满足该预定阈值，则调整一个或多个移动终端的传输定时。
9.权利要求8的基站(10)，其中控制电路(24)利用计算机指令被配置成执行：在下行链路控制信道上向一个或多个移动终端(30)传输定时控制信号，以便控制移动终端(30)的传输定时。
10.权利要求9的基站(10)，其中控制电路(24)利用计算机指令被配置成执行：向每一个移动终端(30)传输专用的定时控制信号。
11.权利要求9的基站(10)，其中控制电路(24)利用计算机指令被配置成执行：向多个移动终端(30)传输公共控制信号。
12.权利要求8的基站(10)，其中移动终端(30)在上行链路信道上的传输定时隶属于下行链路信道上的传输定时；并且其中控制电路(24)利用计算机指令被配置成执行：调整下行链路信道上的传输定时以控制移动终端(30)的传输定时。
13.一种用于控制工作在间歇性传输模式中的移动终端(30)在上行链路信道上的传输定时的方法，所述方法包括：
当在间歇性传输模式中工作时，在上行链路信道上间歇性地传输；
接收来自基站(10)的定时控制信号，其中定时控制信号基于指示上行链路负载波动的负载平衡量度；以及
响应于所述定时控制信号，调整所述间歇性传输的定时。
14.一种移动终端(30)，包括：
收发机(32，34)，用于当工作于间歇性传输模式时，在上行链路信道上间歇性地传输；以及
控制电路，其利用计算机指令被配置成执行：响应于来自基站(10)的定时控制信号而调整间歇性传输的定时，其中定时控制信号基于指示上行链路负载波动的负载平衡量度。
15.一种用于控制工作在压缩模式中的移动终端(30)在上行链路信道上的传输定时的方法，所述方法包括：
当在间歇性传输模式中工作时，在上行链路信道上间歇性地传输；以及
响应于下行链路信道的传输定时的变化，调整间歇性传输的定时，其中传输定时的变化基于指示上行链路负载波动的负载平衡量度。
16.一种移动终端(30)，包括：
收发机(32，34)，用于当工作于间歇性传输模式时在上行链路信道上间歇性地传输；以及
控制电路(44)，其利用计算机指令被配置成执行：响应于下行链路信道上的传输定时的变化而调整间歇性传输的定时，其中传输定时的变化基于指示上行链路负载波动的负载平衡量度。
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