CN104902551A - 通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法。通信设备包括：射频信号处理装置，支持载波聚合，并用于处理射频信号；至少一基带信号处理装置，用于处理基带信号；以及处理器，用于控制所述射频信号处理装置和所述基带信号处理装置的操作。本发明所公开的通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法，能够降低通信设备的功率消耗，提高通信设备的性能。

Description

通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法

技术领域

本发明有关于一种传输功率塑形(transmission power shaping)的方法，特别是有关于一种通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法。

背景技术

电子装置(例如：蜂窝电话、无线调制解调器、计算机、数字音乐播放器、全球定位系统、个人数字助理、游戏装置等)已成为日常生活的一部分。小型计算装置现在已设置在从汽车到房门锁的一切装置中。电子装置的复杂性已经在过去的几年里急剧增加。例如，许多电子装置都有一个或多个处理器以用于控制装置，同样，也有很多数字电路用于支持处理器和装置的其他部件。

这些电子装置相互之间可以进行无线通信以及与网络进行通信。由于这些电子装置对信息的需求日益增加，因此吞吐量也相应地增加。增加吞吐量的方法之一是使用载波聚合(carrier aggregation，CA)。在载波聚合中，多个载波可聚合在物理层以提供所需的带宽(以及所需的吞吐量)。

电子装置还需要最大限度地延长电池寿命。由于电子装置中的电池通常仅具有有限的运行时间，因此电子装置中的功率消耗的减少，可提高电子装置的可取性和功能性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法。

依据本发明一实施方式，提供一种通信设备，包括：射频信号处理装置，支持载波聚合，并用于处理射频信号；至少一基带信号处理装置，用于处理基带信号；以及处理器，用于控制所述射频信号处理装置和所述基带信号处理装置的操作；其中所述处理器进一步从对等通信设备接收功率控制信号；所述处理器获得由所述对等通信设备指定的指定传输功率，以使所述通信设备根据所述功率控制信号携带的信息传输参考信号；所述处理器确定所述通信设备的频谱效率估计值；以及当所述频谱效率估计值小于预定阈值时，所述处理器指示所述射频信号处理装置以降低的传输功率来传输所述参考信号，所述降低的传输功率小于所述指定传输功率。

依据本发明另一实施方式，提供一种通信设备的传输功率塑形的方法，所述通信设备支持载波聚合，所述方法包括：从对等通信设备接收功率控制信号；获得由所述对等控制信号指定的指定传输功率，以使所述通信设备根据所述功率控制信号携带的信息传输参考信号；确定所述通信设备的频谱效率估计值；以及当所述频谱效率估计值小于预定阈值时，以降低的传输功率来传输所述参考信号，所述降低的传输功率小于所述指定传输功率。

本发明所提供的通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法，能够降低通信设备的功率消耗，提高通信设备的性能。

对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的通信设备的框图。

图2为根据本发明一实施例的第i个分量载波(component carrier，CC)CC_i的功率频谱(power spectrum)的示意图。

图3为根据本发明一实施例的载波聚合的传输功率塑形的流程图。

具体实施方式

在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中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样的组件。本权利要求书及说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在权利要求书及说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电连接至所述第二装置。

图1为根据本发明一实施例的通信设备的框图。通信设备100包括一个或多个天线，射频信号处理装置120、基带信号处理模块110、存储装置140和处理器130，其中一个或多个天线例如为图1所示的天线ANT1和天线ANT2，用于传输射频信号到空气接口中和从空气接口接收射频信号。射频信号处理装置120可以为载波聚合射频信号处理装置，能够支持在多个频带上处理、传输和接收射频信号。基带信号处理模块110可包括一个或多个基带信号处理装置，例如基带信号处理装置150和基带信号处理装置160，用于支持载波聚合和处理由多个频带的不同载波所传输的基带信号。

射频信号处理装置120配置为通过一个或多个天线从空中接口(airinterface)接收射频信号，并处理接收到的射频信号，以将接收到的射频信号转换为将由基带信号处理装置150或基带信号处理装置160处理的基带信号。射频信号处理装置120进一步配置为从基带信号处理装置150和基带信号处理装置160接收基带信号，并将所接收的基带信号转换为射频信号，以及传输所述射频信号至对等通信设备(peer communications apparatus)，例如基站或演进节点B(evolved node-B，eNB)。射频信号处理装置120可包括多个硬件元件，例如，一个或多个功率放大器(例如功率放大器170和功率放大器180)、一个或多个混频器(图未示)、一个或多个滤波器(图未示)等。

基带信号处理装置150和基带信号处理装置160进一步处理基带信号，以将基带信号转换为多个数字信号，并处理所述数字信号，反之亦然。基带信号处理装置150和基带信号处理装置160也可包括用以执行基带信号处理的多个硬件元件。基带信号处理可包括模数转换/数模转换、增益调整、调制/解调制、编码/解码等。

存储装置140可存储程序代码、系统数据和用户数据。处理器150可控制基带信号处理装置150、基带信号处理装置160和射频信号处理装置120的操作。根据本发明的一实施例，处理器150可配置来执行对应于基带信号处理装置和/或射频信号处理装置的软件模块的程序代码。程序代码与数据结构中的具体数据合并在一起，当被执行时也可称为一个处理器逻辑单元或一个堆栈实例(stackinstance)。因此，处理器可看作是包括多个处理器逻辑单元，每一个处理器逻辑单元用于执行一个或多个相应软件模块的特定功能或任务。

值得注意的是，在本发明的某些实施例中，处理器也可配置为位于基带信号处理模块110内部，或者通信设备100可包括配置为位于基带信号处理模块110内部的另一个处理器。因此，本发明不应局限于如图1所示的结构。此外，值得注意的是，为了澄清本发明的概念，图1中仅绘示了与本发明相关的元件的简要框图。然而，本发明不应局限于图1所示的内容。

在本发明的某些实施例中，通信设备100可仅包括一个天线(只要所述天线能够支持多频段收发)或包括两个以上的天线，基带信号处理模块110可仅包括一个基带信号处理装置(只要所述基带信号处理装置可以支持载波聚合)或包括两个以上的基带信号处理装置。因此，图1仅显示了本发明所提出的通信设备的典型范例，本发明并不以图1所示为限。

通常情况下，载波聚合可以应用于通信设备100的上行链路传输和下行链路传输。对于上行链路传输，通信设备100配置为传输信号和数据至网络端(network side)的对等通信设备，例如上述的基站或eNB。对于下行链路传输，通信设备100配置为从对等通信设备接收信号和数据。通信设备100可报告信道状态信息(channel state information，CSI)至网络，所述信道状态信息用于提供下行链路信道信息，并且通信设备100可以传输参考信号至网络，用于上行链路信道探测(uplink channel sounding)。网络中的对等通信设备可基于接收到的通道状态信息报告和参考信号执行载波选择。然而，上行链路和下行链路的调度是网络的责任，并且通信设备100无权主动选择优选载波。产生的问题是，对等通信设备在一个坏的信道条件下持续调度载波的上行链路数据时，会导致上行链路的性能降低。更糟糕的是，通信设备100不得不使用更多的传输功率，以在一个坏的信道条件下传输载波的上行链路数据。因此，本发明提出了支持载波聚合的通信设备的传输功率塑形的方法。采用所提出的传输功率塑形方法，不仅可以提高通信设备100的上行链路传输性能，还能改善通信设备100的功率消耗。

根据本发明的一实施例，处理器130从网络中的对等通信设备(例如，eNB，后续采用eNB来举例说明)接收功率控制信号之后，处理器130可获得由eNB指定的指定传输功率(assigned transmission power)，以使通信设备100根据功率控制信号携带的信息传输参考信号。根据本发明一实施例，eNB使用由通信设备100传输的所述参考信号，以执行信道估计和上行链路载波选择。例如，所述参考信号可以是探测参考信号(sounding reference signal，SRS)。

接下来，处理器130可确定通信设备100的频谱效率估计值(spectralefficiency estimation value)，以及确定所述频谱效率估计值是否小于预定阈值。根据本发明的一实施例，频谱效率估计值是基于通信设备100的传输吞吐量来确定的。例如，频谱效率估计值是基于预期的传输块大小(transport block size，TBS)、调制和编码方案(modulation and coding scheme，MCS)、物理资源块大小(physical resource block size)或其他参数来确定的。根据本发明的另一实施例，频谱效率估计值是基于每比特观测传输功率(observed transmission power perbit)来确定的。每比特观测传输功率可以是观测传输功率与每个传输的吞吐量的比率。根据本发明的又一实施例，频谱效率估计值是基于信号噪声干扰比(signal to noise plus interference ratio)来确定的。

接下来，当频谱效率估计值小于预定阈值时，处理器130可指示(direct)射频信号处理装置120以降低的传输功率来传输参考信号，所述降低的传输功率小于指定传输功率。

举例来说，在本发明的一个实施例中，频谱效率估计值可基于每比特观测传输功率来确定，每比特观测传输功率计算如下：

${\mathrm{\μ}}_i=E\left[\frac{P_{\mathrm{TX}}}{\mathrm{TP}}\right]$    等式(1)

其中，i为第i个分量载波CC_i的索引(index)，P_TX为观测传输功率，以及TP为每个传输的吞入量。

值得注意的是，由于随着每比特传输功率的提高，频谱效率降低，因而频谱效率估计值与每比特观测传输功率成反比。假设由eNB为第i个分量载波CC_i指定的指定传输功率为P_assigned,i，第i个分量载波CC_i的降低的传输功率为P_reduced,i，以及每比特观测传输功率的预定阈值为μ_threshold，处理器可根据如下等式的计算来确定是否使用指定传输功率或降低的传输功率以在第i个分量载波CC_i上传输参考信号，计算如下：

$P_i=\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{assigned},i}{,\mathrm{\μ}}_i\≤{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{threshold}}\\ P_{\mathrm{reduced},i},{\mathrm{\μ}}_i>{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{threshold}}\end{array}\right.$    等式(2)

值得注意的是，由于频谱效率估计值与每比特观测传输功率成反比，因此如果每比特观测传输功率μ_i比每比特观测传输功率的预定阈值μ_threshold大，处理器130可确定使用降低的传输功率以在第i个分量载波CC_i上传输参考信号。举例来说，可基于系统需求来确定预定阈值μ_threshold，以及第i个分量载波CC_i的降低的传输功率P_reduced,i可以是0。

在本发明的另一实施例中，当有两个分量载波时，等式(2)可以更改如下：

$P_1\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{assigned},1},{\mathrm{\μ}}_1\≤{\mathrm{\α}}_1*{\mathrm{\μ}}_2\\ P_{\mathrm{reduced},1},{\mathrm{\μ}}_1>{\mathrm{\α}}_1*{\mathrm{\μ}}_2\end{array}\right.$    等式(3)

$P_2\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{assigned},2},{\mathrm{\μ}}_2\≤{\mathrm{\α}}_2*{\mathrm{\μ}}_1\\ P_{\mathrm{reduced},2},{\mathrm{\μ}}_2>{\mathrm{\α}}_2*{\mathrm{\μ}}_1\end{array}\right.$    等式(4)

其中，0＜α₁≤1以及0＜α₂≤1。

在本发明的另一实施例中，频谱效率估计值可基于估计信道功率增益(estimated channel power gain)来确定。根据本发明的实施例，估计信道功率增益可根据信道脉冲响应(channel impulse response)、信噪比、信号噪声干扰比或其他参数来获得。假设第i个分量载波CC_i的估计信道功率增益为g_i，估计信道功率增益的预定阈值为g_threshold，处理器130可根据如下等式式来确定是否使用指定传输功率或降低的传输功率以在第i个分量载波CC_i上传输参考信号，等式如下：

$P_i=\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{assigned},i}{,g}_i\≤g_{\mathrm{threshold}}\\ P_{\mathrm{reduced},i},g_i>g_{\mathrm{threshold}}\end{array}\right.$    等式(5)

值得注意的是，由于随着信道功率增益的下降，频谱效率也随之下降，因此，频谱效率估计值与估计信道功率增益成正比。

根据本发明的一实施例，射频信号处理装置120可以在物理上行链路共享信道(physical uplink shared channel，PUSCH)以降低的传输功率来传输参考信号，也可以在物理上行链路控制信道(physical uplink control channel，PUCCH)以指定传输功率传输参考信号。由于重要控制信号是在上行链路控制信道中传输，因此通信设备100最好是在上行链路控制信道以指定的传输功率传输参考信号。

图2为根据本发明一实施例的第i个分量载波CC_i的功率频谱的示意图，其中X轴代表频率，Y轴代表参考信号的传输功率。如图2所示，参考信号在上行链路控制信道中是以指定传输功率P_assigned,i进行传输，以及在物理上行链路共享信道中是以降低的传输功率P_reduced,i进行传输。如此一来，传输功率被塑形为如图2所示。

一旦eNB接收到的参考信号具有降低的传输功率，降低的传输功率低于基于功率控制规则来确定的指定传输功率，eNB会认为上行链路信道差，并可以触发切换流程(handover procedure)以选择另一个载波，或者触发移除程序(removal procedure)以从载波聚合中移除第i个分量载波CC_i。当分量载波的数量减少(例如，当移除分量载波CC_i)后，射频信号处理装置120中的一个或多个功率放大器可被关闭。因此，通信设备100的功率消耗得以降低。

图3为根据本发明一实施例的载波聚合的传输功率塑形的流程图。首先，通信设备100可从对等通信设备接收功率控制信号(步骤S302)。接着，通信设备100可获得由对等通信设备指定的指定传输功率，以使通信设备100根据功率控制信号携带的信息传输参考信号。(步骤S304)。接下来，通信设备100可确定频谱效率估计值以及确定频谱效率估计值是否小于预定阈值(步骤S306)。如果是，该通信设备100以小于指定传输功率的降低的传输功率传输参考信号(步骤S308)。如果否，通信设备100以指定的传输功率传输参考信号(步骤S310)。

如上所述，本发明所提出的传输功率塑形的方法，随后可触发切换程序或载波移除程序。当通信设备100确定上行链路传输性能不够好、上行链路功率消耗大、或者通信设备100想节省更多的电池电量时，通信设备100可应用本发明所提出的传输功率塑形的方法。通信设备100应用本发明的传输功率塑形的方法，上行链路传输性能可以得到提高，并且通信设备100的功率消耗也可以得到改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化和修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种通信设备，其特征在于，包括：

射频信号处理装置，支持载波聚合，并用于处理射频信号；

至少一基带信号处理装置，用于处理基带信号；以及

处理器，用于控制所述射频信号处理装置和所述基带信号处理装置的操作；

其中所述处理器进一步从对等通信设备接收功率控制信号；所述处理器获得由所述对等通信设备指定的指定传输功率，以使所述通信设备根据所述功率控制信号携带的信息传输参考信号；所述处理器确定所述通信设备的频谱效率估计值；以及当所述频谱效率估计值小于预定阈值时，所述处理器指示所述射频信号处理装置以降低的传输功率来传输所述参考信号，所述降低的传输功率小于所述指定传输功率。

2.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述参考信号的传输是用于上行链路载波选择。

3.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述参考信号为探测参考信号。

4.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述频谱效率估计值是基于传输吞吐量、每比特观测传输功率、估计信道功率增益或信号噪声干扰比来确定的。

5.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述射频信号处理装置在物理上行链路共享信道以所述降低的传输功率来传输所述参考信号。

6.如权利要求5所述的通信设备，其特征在于，所述射频信号处理装置在物理上行链路控制信道以所述指定传输功率来传输所述参考信号。

7.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述射频信号处理装置还包括多个功率放大器，在以所述降低的传输功率传输所述参考信号后，所述多个功率放大器中的一个是关闭的。

8.一种通信设备的传输功率塑形的方法，所述通信设备支持载波聚合，其特征在于，所述通信设备的传输功率塑形的方法包括：

从对等通信设备接收功率控制信号；

获得由所述对等通信设备指定的指定传输功率，以使所述通信设备根据所述功率控制信号携带的信息传输参考信号；

确定所述通信设备的频谱效率估计值；以及

当所述频谱效率估计值小于预定阈值时，以降低的传输功率来传输所述参考信号，所述降低的传输功率小于所述指定传输功率。

9.如权利要求8所述的通信设备的传输功率塑形的方法，其特征在于，传输的所述参考信号是用于上行链路载波选择。

10.如权利要求8所述的通信设备的传输功率塑形的方法，其特征在于，所述参考信号为探测参考信号。

11.如权利要求8所述的通信设备的传输功率塑形的方法，其特征在于，所述频谱效率估计值是基于传输吞吐量、每比特观测传输功率、估计信道功率增益或信号噪声干扰比确定的。

12.如权利要求8所述的通信设备的传输功率塑形的方法，其特征在于，在物理上行链路共享信道以所述降低的传输功率来传输所述参考信号。

13.如权利要求12所述的通信设备的传输功率塑形的方法，其特征在于，在物理上行链路控制信道以所述指定传输功率来传输所述参考信号。

14.如权利要求8所述的通信设备的传输功率塑形的方法，其特征在于，在以所述降低的传输功率传输所述参考信号后，关闭所述通信设备的多个功率放大器中的一个。