CN101951675B - 在多载波通信系统中用于自适应载波分配和功率控制的方法和装置 - Google Patents

在多载波通信系统中用于自适应载波分配和功率控制的方法和装置 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于在多载波系统中分配载波的装置和过程。在一个实施例中，所述处理包括确定用户(520)相对于基站(510)的位置(图6的E、D、C、B、A)，从载波频带中选择载波以根据用户相对于基站(510)的位置分配给用户(520)，并且向用户(520)分配选择的载波。

Description

在多载波通信系统中用于自适应载波分配和功率控制的方法和装置
本分案申请是于2002年11月07日提交的、题为“在多载波通信系统中用于自适应载波分配和功率控制的方法和装置”的PCT申请PCT/US02/36030(国家申请号02830118.8)的分案申请。
技术领域
本发明涉及多载波通信系统的领域；特别地，本发明涉及在多载波系统中分配载波并实现功率控制。
背景技术
随着对高速无线服务的需求的增长，需要每带宽有更多的容量以容纳更多有较高数据速率的用户，同时保持有保证的服务质量(QoS)。在点对点通信中，在发射机和接收机之间可达到的数据速率是由可用带宽、传播信道条件以及接收机的噪声叠加干扰电平所约束的。对于基站是与多用户通信的无线网络来说，网络容量还依赖于频谱资源被分配的方式和所有用户的信道条件及噪声叠加干扰电平。在当前的技术发展水平中，使用多路访问协议例如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)来根据用户的数据速率需求在用户之间分配可利用的频谱。其它的关键限制因素，例如信道衰落条件、干扰电平和QoS需求通常都被忽视了。
最近，对基于正交频分多址(OFDMA)无线网络的正交频分复用(OFDM)的兴趣日益增长。OFDM调制解调器的最大优势之一是能够在窄带子载波之间最佳地分配功率和速率。OFDMA考虑了多路访问的能力以服务于增加的用户数。在OFDMA中，一个或一簇OFDM子载波定义了一个“业务信道”，并且不同的用户通过使用不同的业务信道同时访问基站。
现有的用于无线业务信道分配的方法实际上是用户启动的和单一用户(点对点)的。由于多路访问网络的总容量依赖于所有活跃用户的信道衰落情况、噪声叠加干扰电平、以及在空分收发机情况下的空间信道特性，分配的或基于用户的信道加载基本上接近于次最优。而且，当多个收发机用做基站时，用户启动的加载算法是有问题的，因为根据全向探测信号测量的信噪叠加干扰比(SINR)并不反映特定业务信道随空间处理增益的实际质量。换句话说，根据全向探测信号在用户处测量的“坏”业务信道，随着来自基站的适当空间波束成形，可能成为一个非常“好”的信道。出于这两个原因，创新的信息交换机制和说明所有访问用户的(空间)信道条件以及他们的QoS需求的信道分配和加载协议，都是非常需要的。这样的“空间信道和QoS意识”分配方案可以显著地增加频谱效率并由此增加在给定带宽中的数据容量。这样，分布式处理方法即用户初始化分配基本上是次最优。
线性调制技术，例如四相相移键控(QPSK)、正交幅度调制(QAM)和多载波配置提供了良好的频谱效率，然而由这些方法产生的调制RF信号存在起伏的包络。这对于用于发送通讯的功率放大器(PA)提出了严格的和矛盾的需求。调制信号的起伏包络要求高线性的功率放大。但为了达到更高的效率并改善上行链路预算，功率放大器不得不接近于压缩工作并输出最大可能的功率。因此，系统可处理的功率相对于非线性放大量之间有一个折衷。
而且，PA中的非线性产生交叉调制失真(IMD)分量。大部分IMD分量表现为对相邻信道的干扰。这个功率参照无线标准中的相邻信道漏泄功率比(ACPR或ACLR)。
由于与在相邻和交替信道中工作的频谱的其他用户的共存，ACPR对FCC和无线标准是很重要的。带内或信道失真影响被授权方自身频谱的性能，这反过来影响在同一系统中其他用户的发射机信噪比(SNR)。
无线通信系统中的RF链路预算指的是平衡可利用的发射功率、天线增益、传播损耗以及确定接收功率满足最小可检测信号阈值的最大容许距离。一些参数影响着RF链路预算。两个主要因素，从PA可获得的发射机RF功率和接收机灵敏度，都在电路设计师的控制之下。与用户设备(CE)相比，基站设计有相对更多的自由度。这导致在上行链路中的RF链路预算不平衡。以给定的CE成本、尺寸和电池寿命需求，很难克服这个限制。
发明内容
描述了一种在多载波系统中用于分配载波的装置和过程。在一个实施例中，所述处理包括确定用户相对于基站的位置、根据该用户相对于基站的位置从多载波频带中选择载波以分配给用户、将选中的载波分配给用户、以及指示用户是否在其额定发射功率范围之上调节发射功率。
附图说明
从下文给出的详细描述以及从本发明不同实施例的附图中可以更充分地理解本发明，然而，这些实施例并不是将本发明限制为这些具体的实施例，而仅仅是用于解释和理解的。
图1A表示一种多载波系统。
图1B表示在一个多载波系统中的频谱再生长。
图1C表示功率放大器的工作范围。
图2是在一个多载波系统中用于分配载波的处理的实施例的流程图。
图3是在一个多载波系统中用于基站分配载波的处理的实施例的流程图。
图4是在一个多载波系统中给用户单元分配载波的处理的实施例的流程图。
图5表示一个有一个基站和一个用户单元的典型系统。
图6表示一个基于恒定路径损耗等高线的有一个基站和多个用户组的系统。
图7表示一种典型的用于45dBc ACLR的WCDMA调制终端功率输出。
图8表示一种典型的用于如3GPP标准所定义的33dBc ACLR的WCDMA调制终端功率输出。
图9表示一种OFDM的可选择的音频调制终端功率输出。
图10表示由于在增加的功率电平上运转一个用户设备(CE)的NPR。
图11是一种用户设备发射机的实施例的方框图。
图12是一种基站发射机的实施例的方框图。
具体实施方式
描述了一种在多载波系统中使用的载波分配技术。本载波分配技术选择一个频带的载波或子载波，以分配给用户或用户设备(CE)供其使用。在一个实施例中，这样执行分配，以便更接近或在频带中心的载波被分配给远离基站的用户单元和CE，并且更接近频带边缘的载波被分配给与基站更近的CE和用户单元。
在一个实施例中，在此描述的技术通过采用多载波系统，例如正交频分多址(OFDMA)系统的多载波特性，增加了从CPE、CE、终端、用户单元、便携式装置或手机的功率放大器(PA)可获得的发射机射频(RF)功率。该技术可以加倍甚至四倍于PA的输出功率，这导致在双向通信系统中平衡RF链路设计。在一个实施例中，可以采用该技术以控制PA设备工作在更高的功率并同时符合与(本系统遵守的)标准相关的相邻信道漏泄功率(ACPR)发射需求。在被分配了要分配频带中心处或附近的载波后进一步远离基站时，当用户单元的功率控制提高发射功率的情况下，这可能发生。这样，在此描述的技术允许根据用户的位置来提高或降低发射功率。在一个实施例中，在此描述的可选择的载波方法引起功率提高3至6dB，这可显著地改善RF链路预算。
这样的分配方法可用于为固定的、便携的、移动的用户或这些类型用户的混合服务的无线系统。注意将可互换地使用术语“用户”、“用户设备”和“用户单元”。
在下面的描述中，提出了许多的细节以提供对本发明的彻底了解。然而，对于熟悉技术的人来说，很显然没有这些具体的细节也可以实践本发明。在其它例子中，以方框图的形式画出了已知的结构和设备，而不是详细描述，以免混淆本发明。
按照对计算机存储器之内数据比特的操作的算法和符号表示来介绍下述详细描述的一部分。这些算法的描述和表示是由那些熟悉数据处理技术的人使用的装置，以向其他熟悉技术的人最有效地传达其工作内容。在此，通常将算法设想为产生所需结果的步骤的前后一致的序列。所述步骤要求对物理量进行物理处理。通常，尽管不是必需的，这些量采用能够被保存、传递、结合、比较以及以其它方法来处理的电或磁信号的形式。主要出于对普遍使用的考虑，将这些信号称为比特、值、单元、符号、字符、术语、号码等等，被证明有时是方便的。
然而，应当记住所有这些和类似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是施加给这些量的方便标记。除非下述讨论地特别明显指出的其它情形，应当理解在整个描述中，使用例如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等术语的讨论指的是，将表示为计算机系统寄存器和存储器之内的物理(电子)量的数据处理并转换成相似地表示为计算机系统存储器或寄存器或别的这种信息存储、传输或显示设备之内的物理量的其它数据的计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理。
本发明还涉及用于执行在此所述操作的装置。可以为所需目的来专门构造该装置，或者它可以包括一个通用计算机，其可通过保存在该计算机中的计算机程序来有选择地激活或重新配置。这种计算机程序可以保存在计算机可读存储介质例如但不限于均连接到一个计算机系统总线上的任意类型的磁盘包括软盘、光盘、CD-ROM以及磁性光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁或光卡、或任意类型的适合于保存电子指令的介质中。
在此提出的算法和表示并不固有地与任何特定计算机或别的装置有关。各种通用系统可以配合依照在此讲授的程序使用，或者它可被证明在构造更专用的装置以执行所需方法步骤时是方便的。用于各式这类系统的所需结构将在下文的描述中出现。此外，并不根据任何特定的程序设计语言来描述本发明。应当理解各种程序设计语言可用于实现在此描述的本发明的讲授。
机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式保存或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质包括只读存储器(“ROM”)；随机存取存储器(“RAM”)；磁盘存储介质；光存储介质；闪速存储器设备；电、光、声或其它形式的传播的信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)；等等。
可选择的载波分配
公开的可选择的载波分配技术适用于多载波系统。这些系统的例子包括正交频分多址(OFDMA)、多载波CDMA等。举例来说，下文将根据OFDM系统来描述可选择的载波分配。
在一个OFDM系统中，OFDMA用于上行链路通信以与同一扇区中的共同用户共用频谱。换句话说，该用户或CE仅使用可利用的载波(或多音频)的一部分来进行任何给定的传输。基站以系统的方法向用户分配这些载波以尽可能地避免干扰同一扇区中的其它用户。选择一组载波的决定可根据一些标准，例如但不限于，衰落、信噪比(SNR)和干扰。
图1A表示多载波系统例如OFDM的一个实施例的频谱。在这样的系统中，有许多占用某一带宽的已调载波(n)。对于一个3GPP系统来说，该带宽是3.84MHZ。PA中的非线性将这些音频互相混合或调制以产生交叉调制失真(IMD)分量。这些IMD的主导成分是由于三阶(2fxf)和五阶(3fx2f)交调产生。由宽带多音频信号产生的IMD引起频谱在分配的3.84MHz带宽之外传播能量(或溢出)。这通常被称为频谱再生长。图1B描绘了频谱的再生长现象。
由于三阶交调造成的频谱再生长落在上下相邻信道中，而五阶交调分量落在上下交替信道中。其它高阶分量通常较弱，在大多数的实际应用中可被忽略。
如上所述，PA中的非线性度有很多三阶分量且很受关注。这些分量在相邻信道中被视为ACLR功率。五阶和高阶分量远离主信道传播，并且它们的效果并不是决定性因数。
在使用“N”音频的多载波无线系统中，用户单元或CE仅使用有限的音频，例如“X”音频，其中X是一个与N相比小得多的数字。使用一簇X音频的CE或用户单元将占用总信道带宽的(X/N)。如图1B所描绘的，由于三阶和五阶分量造成的频谱再生长更强并且是非常重要的。这确定了相邻和交替信道的耦合功率。
如果选择分配信道中心周围的簇来进行传输，那么主要的IMD分量有可能落在信道带宽之内。因此，这些载波可以经受高电平的非线性放大、并且可用于以与其它载波相比提高的功率电平来传输。更接近于基站的CE/用户单元以与较远处的CE/用户单元相比更低的功率来工作。图1C描绘了线性运算和作为工作功率函数产生的IMD分量。
远离基站的CE/用户单元将遇到更大的路径损耗并且它们必须工作在更高的功率下。工作在更高的功率下产生了高水平的IMD分量并且引起频谱生长。可以给这些CE/用户单元分配工作信道中心周围的簇，从而减少并可能最小化向相邻信道的溢出，而同时达到更高的发射功率。
图2表示用于在多载波系统中分配载波的处理的一个实施例。该处理由可能包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(如在通用计算机系统或专用机器上运行的那种)、或两者的结合的处理逻辑来执行。
参见图2，所述处理从基站的处理逻辑开始，比较在多载波系统中对相邻信道的干扰(例如相邻信道的漏泄功率)与用户单元的输出功率，其作为用户单元离基站的距离的函数(处理框图201)。然后，所述基站的处理逻辑根据比较的结果，有选择地向用户单元分配一个或多个载波(处理框图202)。在一个实施例中，向更接近于基站的一个或多个用户分配更接近于工作信道频带边缘的载波，并且向远离基站的一个或多个用户分配工作信道中心周围的载波。参见图1B，CE占用了用于上行链路传输的[(X/N)＊3.84]Mhz的主要信道带宽。由该信道产生的三阶IMD分量将在主要信道的上下侧占用[(X/N)＊3.84]Mhz。相似地，五阶IMD分量将占用三阶分量两侧上的另一个[(X/N)＊3.84]Mhz。这样，主要信道每侧上的主要信道带宽的两倍将被IMD的重要分量所占用。因此，由于这种载波分配方法，落在自频带中心{1/2[3.84-(4＊主要信道带宽)]}之内的簇可以受益。
由于这种分配，占支配地位的、不希望的频谱再生长可被限制位于无线系统的被占用信道之内，并且可以避免对相邻信道的干扰。而且，用户单元的PA可以更接近于1dB压缩点来工作并输出与传统使用相比更高的功率。接近于压缩点的操作还改善了PA的效率。
在一个实施例中，所述被分配的载波是正交频分多址(OFDMA)载波。OFDMA载波可以在簇中分配。在另一实施例中，每个载波可以是一个扩展码，并且所述多载波系统包括一个多载波码分多址(MCCDMA)系统。
在一个实施例中，所述多载波系统是一个无线通信系统。可替换地，所述多载波系统是一个电缆系统。
图3表示在多载波系统中由基站执行的用于分配频带载波的过程的一个实施例。该处理由可能包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(如在通用计算机系统或专用机器上运行的那种)、或两者的结合的处理逻辑来执行。
参见图3，所述处理从处理逻辑接收一个指示用户打算发送的通信开始(处理框图301)。在一个实施例中，所述通信是由用户发出的一个要发送数据的随机接入意图，并且将被基站接收。
响应于接收所述通信，基站的处理逻辑计算用户单元的发射功率要求并确定该用户是近或者是远(处理框图302)。在一个实施例中，处理逻辑计算与该用户相关的时延和路径损耗，并使用这一信息来计算发射功率要求。注意发射功率是以路径损耗为基础的，并且时延提供了关于该用户设备距离的附加信息。在一个实施例中，处理逻辑使用附加因素，例如SINR，以计算发射功率要求。
根据计算的发射功率要求和对用户单元远近的判断，处理逻辑向用户分配载波(处理框图303)。在一个实施例中，在多载波系统中，通过一个音频号码来识别每个载波，或通过簇号来识别一组载波。基站指导用户设备来使用一类由它们的号码识别的特定载波。在一个实施例中，基站中的处理逻辑把接近频带中心的载波分配(将分配)给远离基站的用户单元，把接近频带边缘的载波分配给更接近于基站的用户单元。处理逻辑可能试图分配更多更接近于频带边缘的载波，以保留载波，用于当前未出现的将来进入基站覆盖区的用户单元，或将从接近于基站的位置移动到远离基站的位置的已出现用户单元。
在一个实施例中，为了向用户分配载波，基站中的处理逻辑根据用户单元相对于基站的位置(例如，该用户单元是远离还是接近基站)来向每个用户单元分配优先码。根据发射功率要求来分配优先码，所述发射功率要求则是根据路径损耗。CE的位置确定了路径损耗。一般来说，CE离基站越远，路径损耗越多，然而并非总是如此。例如，可以有一个(离基站)很近的CE但在一个高层建筑或斜坡之后，引起了RF阴影。在这种情况下，该CE将有较大的路径损耗。在一个实施例中，给离基站最远的用户分配优先码#1，接着给第二远的用户分配优先码#2，等等。
基站中的处理逻辑也可能向用户单元发出命令，使得用户单元根据优先权和载波分配来使用额定的、或在额定范围之上“z dB”的扩大的功率控制范围(处理框图304)。换句话说，基站向用户发出命令以指示是否升高或降低其发射功率。这是闭合环路功率控制以调谐用户的发射功率。
在一个实施例中，基站中的处理逻辑还在闭合环路功率控制设置中为用户调节功率控制设置、并连续地监控从用户接收到的功率(处理框图305)。例如，如果信道特性变化了，路径损耗也会变化并且基站必须更新该CE的发射功率。
图4表示在多载波系统中由用户单元执行的处理的一个实施例。该处理由可能包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(如在通用计算机系统或专用机器上运行的那种)、或两者的结合的处理逻辑来执行。
参见图4，用户单元中的处理逻辑向基站发出一个通知以表示它打算发送数据(处理框图401)。在一个实施例中，所述处理逻辑发出一个要发送数据的随机接入意图。
用户单元中的处理逻辑根据用户单元相对于基站的位置来接收载波分配的指示(处理框图402)。在一个实施例中，该指示来自于控制信道上的基站。
在一个实施例中，用户单元中的处理逻辑还接收来自基站的命令以使用额定或扩大的功率控制范围(处理框图403)。在一个实施例中，基站是否向用户单元指示以使用额定或扩大的功率控制范围是根据指定的优先权和载波分配的。这些命令向用户单元表示它将升高或减小其发射功率，以及进行上述选择是根据用户相对于基站的位置。
图5是一个典型系统的实施例的方框图。参见图5，基站510表示为可通讯地连接到用户单元520上。基站510包括一个连接到载波分配器512上的功率控制单元511。载波分配器512向系统中的用户单元，例如用户单元520，以及功率控制单元511，分配频带的载波。在一个实施例中，载波分配器512包括一个优先码查阅表(LUT)513。在给定的瞬间，最远的用户(s)在系统中可能不活跃。因此，这里描述的实施例使用LUT中的预定阈值极限以确定载波分配和功率控制。
在一个实施例中，载波分配器512根据从由用户单元发出的接入请求中收集的信息来决定频谱的优先权。载波分配器512根据相对于基站510的位置向每个用户分配优先权，然后向每个用户分配载波。载波分配器512向离基站最远的用户分配在频带中心处或附近的载波，并且向离基站510最近的用户分配更接近于或在频带边缘的载波。在一个实施例中，载波分配器512试图向最近的用户分配在频带边缘的子载波，并为位于离基站510更远的潜在用户留出空间。
在一个实施例中，载波分配器512将用户分类为优先权组，而不是给它们分配各个优先权。在一个以小区为基础的系统中，载波分配器512识别接近扇区中心的用户构成一个组并且有某个优先码。如果假定路径损耗等高线是恒定的，落在某个路径损耗之间、或在这些等高线之间的用户构成一个组并被分配了某个优先权。
载波分配器512还连续地监控由系统中的不同用户使用的载波的分配，并动态地向用户再分配载波。例如，在一个移动系统中，移动装置(s)和基站均连续地监控路径损耗，并可能执行再分配和自适应功率控制以扩大范围。如果用户移近基站，那么载波分配器512改变优先码并为其它潜在用户重新分配接近中心的子载波。相似地，当用户远离基站510时，那么载波分配器改变优先码并根据可用性来分配接近频带中心的子载波。
通过功率控制单元511，将由子载波分配器512确定的优先权传达给用户单元520。在一个实施例中，子载波分配器512发送有关用户可获得的具体载波、这些载波上的优先码以及功率控制范围(额定或扩大)的信息。所述发送指示用户根据其优先权和载波分配来使用某个功率控制范围。功率控制单元511向用户单元520指示它将使用的发射功率电平。在一个实施例中，如果用户单元520被分配了频谱中心的载波，那么功率控制单元511指示用户单元520扩大功率控制范围。也就是说，功率控制单元511向用户发送功率控制命令以使在基站510接收的功率处于所需电平。这样，功率控制单元511负责闭合环路的功率控制。
用户单元520包括一个功率控制单元521。功率控制单元521控制用户单元520的发射功率。也就是说，功率控制单元521调节从用户单元520发射的功率以保持在基站510接收的功率处于基站510所需的预定电平。这样，功率控制单元521负责闭合环路的功率控制。
在一个实施例中，功率控制单元521处理从基站接收的功率控制命令并确定为用户单元520分配的功率控制范围。在一个实施例中，功率控制单元521包括一个额定功率控制范围(i至j)和一个扩大的功率控制范围(m至n)，并且如果用户被分配了频谱中心的子载波，那么功率控制单元521告诉用户单元520来扩大功率控制范围。在一个实施例中，功率控制单元向用户单元的发射机的增益控制电路发出信号以扩大功率控制范围。在一个实施例中，用户单元520响应于一个来自基站的表示可用的功率控制范围的码。用户单元520可以包括一个查阅表(LUT)，其保存与每个从基站接收的码相关的功率控制范围和/或发射功率，并使用该码作为LUT中的索引以确定目前要求怎样的功率控制范围和/或发射功率。
系统维持其ACLR，然而通过分配接近或在频带中心的载波，用户的功率得以增加(例如，3-6分贝)。也就是说，在一个用户通常在3千米范围以17dbm发送的系统中，分配了中心载波的用户将能发送18或19dbm，从而允许它可能将它的范围扩大至4千米。
图11是用户设备发射机的一个实施例的方框图。参见图11，上变频器1101把要发送的信号与来自本地振荡器1102的信号混频，以产生一个上变频的信号。由滤波器1103过滤该上变频信号。将从滤波器1103输出的过滤的信号输入到一个可变增益放大器1104中，以放大该过滤的信号。使用上变频器1105，将从可变增益放大器1104输出的放大的信号与来自本地振荡器1106的信号混频。由滤波器1107过滤从上变频器1105输出的上变频信号，并将其输入到可变增益放大器1108中。
可变增益放大器1108根据一个控制信号，放大从滤波器1107输出的信号。可变增益放大器1108和所述控制信号受控于一个使用优先码和功率控制范围查阅表(LUT)1122来执行功率控制算法1121的DSP引擎1109。功率控制算法1121以及优先码和功率控制范围LUT1122均保存在外存储器中。此外，存储器1120还连接到DSP引擎1109。在一个实施例中，当电源关闭时，功率控制算法1121和LUT1122保存在外存储器1120中。DSP引擎1109还连接到外存储器1120，以便它可以下载代码至DSP引擎1109的内存储器。DSP引擎1109的输出是将输入FPGA/ASIC 1111的控制信号，FPGA/ASIC 1111缓冲从DSP引擎1109输出的数据并将其格式化，以便所述数据是数字-模拟(D/A)转换器1110可读的。将ASIC 1111的输出连接到D/A转换器1110的输入以将所述控制信号从数字转换为模拟。将模拟信号输入到可变增益放大器1108以控制施加给滤波器1107的输出的增益。
将从可变增益放大器1108的输出端输出的放大信号输入到一个功率放大器1130。将功率放大器1130的输出连接到一个双工器或发送开关1131。将双工器/TR开关1131的输出连接到天线1140以从此处传输。
图12是基站发射机的一个实施例的方框图。参见图12，DSP引擎1209分别使用功率控制算法1221连同优先码和功率控制范围查阅表1222(保存在存储器中)和子载波分配器1240，来执行功率控制和子载波分配。此外，存储器1220还连接到DSP引擎1209。DSP引擎1209的输出是作为控制比特嵌入到发送信息中的功率控制信息。将该发送信息输入到FPGA/ASIC 1211中，FPGA/ASIC 1111缓冲从DSP引擎1209输出的数据并将其格式化，以便所述数据是D/A转换器1210可读的。将ASIC 1211的输出输入到调制解调器和D/A转换器1210，以调制信号并将信号从数字转换成模拟。将模拟信号输入到上变频器1201中。
上变频器1201将来自转换器1210的信号与来自本地振荡器1202的信号相混频以产生一个上变频信号。由滤波器1203过滤该上变频信号。将过滤的信号输出到一个可变增益放大器1204以放大该信号。放大的信号从可变增益放大器1204中输出，并使用上变频器1205与来自本地振荡器1206的信号混频。由1207过滤从上变频器1205输出的上变频信号。
可变增益放大器1208放大从滤波器1207输出的信号。将从可变增益放大器1208输出的放大信号输入到一个功率放大器1230。将功率放大器1230的输出连接到一个双工器或发送开关1231。将双工器/TR开关1231的输出连接到天线1240以从此处传输。
一个示例的系统
图6表示一个具有一个基站、其覆盖区和多用户的示例系统。将基站的覆盖范围分成距离组1至4。尽管无需这样的限制，有5个用户A、B、C、D和E发出要发送数据的随机接入意图。这些用户位于图6所描绘的物理位置。
频谱被分为编号为1、2、3和4的子组。在本例中分组是根据路径损耗的。表1总结了每个用户单元的组属性和发射功率要求。
表1分组和功率控制表
Figure BSA00000250366400141
向用户A分配载波的分配过程如下所示。首先，用户A向基站发出一个要发送数据的随机接入意图。第二，基站接收请求并计算用户A的时延和路径损耗。接着，根据用户A的时延和路径损耗的计算结果以及表1，基站确定用户A属于距离组4。该基站还确定用户A需要以频谱优先码1发送。然后基站命令使用扩大的功率控制范围并分配在频谱中心的载波。此后，基站和用户A以闭合环路功率控制的模式调节功率控制设置并连续进行监控。就基站而言，该基站连续地监控从用户接收的信号(并计算时延和路径损耗)。
应当注意，与相邻的用户相比，更接近于频带边缘或中心的载波可能会、也可能不会分配给这些用户。例如，在图6的情况下，在一个分配中，可以给用户E分配最接近频带边缘的载波，接着是分配给用户D的第二接近的载波，接着是分配给用户C的载波等等，直到将被分配最接近频带中心的载波的用户A(与用户B至E相比)。然而，在其它分配期间，与更接近或更远离基站的用户所分配到的载波相比，可以给一个或多个用户分别分配更接近于频带边缘或更接近于频带中心的载波。例如，在图6中，与分配给用户E的载波相比，给用户D分配更接近于频带边缘的载波是可能的。
与先有技术系统的比较
图7是用于一个具有为1800MHZ TDD无线通信系统而设计的硬件平台的系统的45dBc的ACLR的频谱图。选择45dBc这个量，因为如果系统是设计来与ANSI-95兼容的，则必须满足45dBc的ACLR，并且在ANSI-95中将用于PCS CDMA系统的ACLR定义为30KHzRBW中的45dBc。为了满足45dB的ACLR，终端的输出功率能力约为+17dbM。
图9表示对于33dBc的ACLR来说，使用在此描述的载波分配工作的终端能力为+23dBm。逐渐发展的标准之一，3GPP，定义了用于CE的ACLR为33dBc。
注意使用户的PA工作在更接近于压缩以得到更多功率，引起了带内的失真。然而，使用本发明的方法不会降低系统的性能。这一事实可通过使用下文所给的例子看出。
功率控制算法确保基站从所有CE或用户接收的功率达到相同的电平。这意味着在基站接收的信号峰值与平均值之比接近于零。假定在本例中，将一簇信道中心的载波分配给最远的用户，并且该用户满足基站接收机进行解调需要的发送信号品质和SNR要求。如果对于10dB的SNR来说，接收机的最小可检测信号为-92dBm，那么将接收噪声基底设置为-102dBm。如果最远的CE工作在12dB的TX SNR或更好，并且功率控制算法对系统进行设置以便来自该CE的信号以-92dBm到达基站，那么由该CE产生的IMD分量将湮没在RX噪声基底中。所有其它信道仅看得见该接收噪声基底。对所有通信系统来说，接收机热噪声基底是固有的。因此，系统的总体性能并没有降低。
为了增加，并且可能最大化，最远终端可获得的输出功率，可以分配信道中心的一簇。这样，由最远用户产生的IMD分量和频谱再生长不会造成对相邻信道的溢出。
图9表示终端能够在+25dBm的输出功率电平发射，同时维持45dBc的ACLR。与上文在图7中所述的情形相比，这改善了近8dB。如上所述，当工作在更接近其饱和功率时，PA效率更好。这样，它改善了电池寿命而无需对硬件设备的成本。产生的带内信道的互调制分量的测量结果为14dB。该失真分量功率电平比其它系统中上行链路的12dB要求的接收机SNR要求更低。
带内噪声功率比(NPR)典型地刻画了多载波系统的失真的特征。图10是当CE工作在+23dBm的功率电平时，NPR的测量值。NPR约为22dB，从而表示失真电平将在基站接收机的热噪声基底之下很好地湮没。
下文的表2总结了由在此描述的可选择的载波分配方法实现的性能改善。
表2性能比较
结论
描述了一种载波分配方法和装置，其可能最大化用户单元或用户设备CE的发射机功率。在一个实施例中，使用在此描述的方法可以实现从3dB到6dB的改善，以向用户单元或CE分配OFDM音频。
鉴于对于掌握技术中普通技能的人来说，在阅读了上述描述之后，本发明的许多变更和修改必定是显而易见的，应当理解通过图例表示和描述的任何特定的实施例决不意在认为是限制。因此，参照不同的实施例的细节并不意在限制本身仅列举了那些被认为是对本发明必需的特征的权利要求书的范围。

Claims (19)

1.一种用于在基站和用户之间通信的方法，包括：
将相邻信道漏泄功率与一个或多个用户输出功率相比较；
在一个多载波系统中，根据所述相邻信道漏泄功率与输出功率的比较结果，选择性地向一个或多个用户分配频带的一个或多个载波，其中向一个或多个更接近于基站的用户分配更接近于工作信道频带边缘的载波，向一个或多个远离基站的用户分配接近或在工作信道频带中心的载波；以及
如果被分配载波位于或接近工作信道频带的中心，则向一个或多个用户发送使用扩大的功率控制范围的指示。
2.如权利要求1中所定义的方法，其中所述被分配载波包括正交频分多址载波。
3.如权利要求1中所定义的方法，其中每个被分配载波包括一簇正交频分多址载波。
4.如权利要求1中所定义的方法，其中所述一个或多个载波中至少一个包括一个扩展码，并且所述多载波系统包括一个码分多址系统。
5.如权利要求1中所定义的方法，其中所述一个或多个载波中至少一个包括空分多址系统中的一束天线。
6.如权利要求1中所定义的方法，其中所述多载波系统包括一个无线系统。
7.如权利要求1中所定义的方法，其中所述多载波系统包括一个电缆系统。
8.一种用于在多载波系统中分配载波的方法，所述方法包括：
确定用户相对于基站的位置；
根据用户相对于基站的位置，从多载波的频带中选择用于向用户分配的载波；
将选择的载波分配给用户；
至少部分基于分配给用户的选中的载波，指示用户是否在其额定发射功率范围之上调节发射功率；
在基站为所述用户调节功率控制设置；以及
基于用户是接近还是远离所述基站，向用户分配频谱优先码，其中分配给远离所述基站的用户的频谱优先码要优先于分配给接近所述基站的用户的频谱优先码，并且其中基于频谱优先码产生载波分配。
9.如权利要求8所述的方法，其中用户越接近基站，选择的载波则越远离频带中心。
10.如权利要求8所述的方法，其中从多载波的频带中选择载波包括：
当用户远离所述基站时，选择更接近或位于频带中心的载波；以及
当用户接近所述基站时，选择远离频带中心的载波。
11.如权利要求8所述的方法，还包括：
接收来自用户的请求；
计算与所述用户相关的时延和路径损耗；以及
基于所述时延和所述路径损耗来确定用于所述用户的发射功率要求。
12.如权利要求11所述的方法，其中确定发射功率要求还基于信噪叠加干扰比。
13.如权利要求8所述的方法，还包括基于载波分配发送命令给用户以使用额定或扩大的功率控制范围。
14.如权利要求13所述的方法，还包括当用户被分配第一预定频谱优先码时，向用户分配位于频带中心的载波。
15.如权利要求14所述的方法，还包括当用户被分配优先级低于第一预定频谱优先码的第二预定频谱优先码时，向用户分配与位于频带中心的载波相邻的载波。
16.一种用户与基站通信的方法，包括：
用户发出要发射的指示；
用户接收基于该用户相对于其他用户离基站的距离而选择的载波的指示，其中所述载波用于与基站通信；以及
用户接收来自基站的命令以至少部分基于用户相对于基站的位置以及分配给用户的载波使用额定或扩大的功率控制范围。
17.如权利要求16所述的方法，还包括取决于用户相对于基站的位置，升高或降低用户发射功率。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：
接收来自基站的功率控制命令，并且其中所述用户基于该用户相对于基站的位置，调高或调低用户发射功率。
19.如权利要求16所述的方法，还包括：
接收命令以基于被分配载波使用额定或扩大的功率控制范围；以及
以同时满足联邦通信委员会(FCC)相邻信道漏泄功率比(ACPR)标准的更高功率发射。
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