CN1085912C - 在蜂窝通信系统中的功率控制方法和接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制传输功率的方法和一种接收机，包括用于减少多址连接干扰的装置(23)，以及根据接收的信号用于控制发送机的传输功率的装置(24，25)。为了改善本发明的接收机中功率控制的精度，用于从接收的信号中测量为控制传输功率所需的参数的装置(24)被连接在干扰消除装置(23)之后。

Description

在蜂窝通信系统中的功率控制方法和接收机

本发明涉及在蜂窝通信系统中用于控制传输功率的一种方法，其中利用了消除多址连接干扰的一些方法。并且接收机根据接收的信号控制发送机的发送功率。

当数据传输系统被设计和实现时，试图在可利用的频带上使同时用户的数量最多而又不降低传输质量。其中的主要问题是若干同时用户的信号的同时传输与接收，使信号之间的相互干扰尽可能小。由于这一事实以及可利用的传输容量，已经提出了若干不同的传输协议和多址连接方法，其中在移动通信中最普通的是FDMA和TDMA方法以及最近的CDMA方法。本发明尤其适用于CDMA蜂窝通信系统。

CDMA是一种多址连接方法，它根据扩展频谱技术，并且近来已被应用于蜂窝通信系统中，作为以前FDMA和TDMA方法的补充。CDMA和以前的方法相比具有许多优点，例如频率分配简单，频谱效率高，这导致了大的容量，即在给定的频带上有大量的同时用户。

在CDMA方法中，用户的窄带数据信号通过用具有比数据信号的带宽显著宽的扩展码被倍增到相当宽的带宽。在已知的试验系统中使用的带宽是例如1.25MHz，10MHz和25MHz。结合倍增，数据信号扩展为所用的整个频带。所有用户使用相同的频带同时传输。在基站和移动站之间的每个连接上使用单独的扩展码，用户的信号可根据每个用户的扩展码在接收机中相互区别。进行了一种这样选择扩展码的尝试，使得它们相互正交，即使它们互不相关。

以常规方法实现的CDMA接收机中的相关器或自适应滤波器用所需的信号同步，该信号根据扩展码来识别。数据信号通过乘以如在传输状态中相同的扩展码在接收机中恢复为原始带宽。已经用一些其它的扩展码乘过的信号在理想情况下既不和窄宽相关又不返回窄宽。这样，从所需信号的观点来看，它们作为噪声出现。因而目标在于检测在几个干扰信号当中的所需用户的信号。在实际上，扩展码不是非相关的，并且其它用户的信号通过使接收的信号发生畸变而使所需信号的检测复杂化。由用户彼此产生的这种干扰叫作多址连接干扰。

上述的由同时用户彼此引起的相互干扰对于CDMA蜂窝通信系统的容量是决定性因素。这种干扰例如可以通过借助于精确的功率控制尽量保持移动站的传输功率尽量低来减少。功率控制可以根据由接收的传输测量或计算的一些参数例如接收的功率，信噪比或其它的质量参数进行。

从CDMA系统的容量的观点看来，如果基站接收来自具有相同功率的所有移动站的信号，则这是有利的。然而，精确且快速的功率控制至今是难于实现的，因而已经提出了根据消除干扰的有效的接收方法，用于减少干扰。这些方法包括，例如干扰消除方法(IC)和多用户检测(MUD)。从本发明的观点看来，上述的接收方法是相同的，下面它们被统称为干扰消除方法。

在上述的解决办法中，对功率控制和干扰消除作为单独的方法进行了讨论。常规的功率控制不考虑可以用于系统中的并能改善接收机中信号质量的干扰消除方法，这种常规的功率控制已经产生了欠佳的结果，在这种情况下，不能以最可能的方式充分利用可利用的容量。

因而本发明的目的在于实现一种功率控制方法，这种方法考虑干扰消除对接收信号的影响，因而从系统容量的观点来看比以前的方法能得到较好的结果。

本发明的目的是利用在前言中提出的那种类型的方法实现的，其特征在于功率控制根据用干扰消除法处理过的接收信号进行。

本发明还涉及一种蜂窝通信系统中的接收机，包括用于减少多址连接干扰的装置，以及用于根据接收的信号控制发送机的发送功率的装置。本发明的接收机的特征在于，用于从接收的信号中测量为功率控制所需的参数的装置被连接在干扰消除装置之后。

在本发明的方法中，对功率控制有影响的参数的测量由利用合适的干扰消除法已经减少干扰的信号进行。这样，在干扰消除方面可以得到较好的结果，从而得到容量较大的系统。

本发明的功率控制对所用的干扰消除方法或要被消除的干扰信号的选择没有任何限制。

在本发明的第二实施例中，参数的测量在干扰消除的前后进行。然后，前面的测量提供快速响应，它与干扰消除的延迟无关。而较后的测量提供最终的精确测量结果，从而产生用户信号的所需的质量。

下面参照附图中的例子对本发明进行详细说明，其中：

图1是可以应用本发明的方法的蜂窝通信系统，

图2按照本发明的最佳实施例的接收机的结构方块图，

图3更详细地说明本发明的接收机的可能的结构，

图4是本发明的接收机的第二个可能结构的例子，以及

图5是表示本发明的第二实施例的结构原理方块图。

图1说明可应用本发明的方法的蜂窝通信系统的一部分。蜂窝无线电网络的每个网孔包括至少一个和其区域内的用户终端设备11-14通信的基站10。所有的终端设备都在同一频率上向基站10发送信号，基站10根据每个终端设备使用的扩展码来识别来自不同终端设备的传输。如上所述，终端设备的信号互相干扰。在接收机中，测量每个信号被接收时的所感知的功率值。这一功率测量结果可用于功率控制。根据功率测量，也可以计算要被用于功率控制与其它目的的其它参数。

图1的基站具有其它的可被用于和位于本区域内的其它终端设备进行通信的频带也是可能的。不过，这些终端设备使用不同的频率，它们不互相干扰，并且从本发明的观点看来，在两个频率之内的网孔的操作可认为是独立的。

让我们假定图1的蜂窝通信系统中使用某一干扰消除系统来减少多址连接的干扰。本发明的方法适合于和任何已知的干扰消除方法或功率控制算法结合使用。本发明的基本思想是在计算与测量对功率控制有影响的参数之前，考虑由系统中使用的干扰消除方法带来的接收信号的改进。根据测量的参数计算功率控制指令，并用公知的方法把指令传送给发送机。因为在干扰消除之后进行参数的测量，所以可以这样设置不同信号的功率值，使得对于每个用户都能获得所需的信号质量。其目的在于在进行位决定之前平衡最后的信号干扰比。这平衡导致对所有用户的相同的平均位错误率。

滤波，例如连续参数的平均也可以和参数的测量相结合，所述滤波的目的是均衡估算和预测的统计改变，并将其用于帮助尽力跟随并预测接收信号中的变化。

本发明的方法可以例如和连续干扰消除结合使用。在连续干扰消除中，接收机这样处理接收的传输，使得信号按某个顺序一般按照幅值的顺序被解调，被再现并从接收的传输中被减去，然后，以同样方式处理后面的信号，直到处理完所有的信号。在本发明的方法中，代替从总的包括有所有干扰的信号中计算每个用户的功率，根据净化的信号进行功率控制和与其有关的参数测量，比当前用户信号较强的信号已从净化的信号中减去。

本发明也适用于和叫作多级干扰消除的技术相结合，其中所有要被接收的用户被并行处理，并且位估算通过在干扰估算已被减少之后重复接收步骤进行迭代地调整。类似地，所需功率控制参数的估算可以迭代地调整，从而获得尽可能可靠的功率控制。

图2是本发明的最佳实施例的结构方块图。本发明的接收机包括天线20，通过天线20把接收的信号加到射频元件21。信号从射频元件通过A/D转换器22被加到装置23，在其中进行干扰消除和接收信号的检测。接收机还包括装置24，它由接收的信号进行功率控制参数的测量，并连接在干扰消除和检测装置23之后。从装置24收到的信号还被送到接收机的其它元件。接收机还包括控制装置25，它控制上述元件的操作，并根据从测量装置获得的参数计算实际功率控制指令。

图3更详细地说明关于本发明的基本部分的接收机的结构，其中在系统中使用连续的干扰消除。图3表示的方块相应于图2中的块24和23。正如在上面已经说明的，在连续干扰消除中，接收的传输在接收机中被处理，使得信号以某一顺序被解调，一般按幅值的顺序，然后被再现并被从接收的传输中除去，在此之后，以相同的方式处理后面的信号，直到全部信号被处理完为止。

按照图3的接收机包括多个自适应滤波器或RAKE接收机31a-31c，其中的每一个适用于接收和解调一个用户的信号，这些信号可以根据扩展码互相区别。这些信号一般按幅值的顺序被解调，借以在处理较弱的信号之前可以消除最强的信号的干扰的影响。

接收的传输30被供给第一自适应滤波器31a，在其中所需的信号被解调，并进而被送到第一检测器32a，在其中进行位判定。这样，从检测器32a获得的信号38a包括第一用户的传输的估算，它进而被送到接收机的其它元件。按照连续干扰消除方法，从第一检测器32a获得的信号也被送到第一再现装置34，在其中再次再现检测的信号，即再被扩展码相乘。获得的再现信号被进一步送到第一求和装置36a，在其中它被从接收的传输30中除去，接收的传输30已被通过第一延迟装置35a供给求和装置36a。从第一自适应滤波器31a输出的信号除被送到第一检测器32a之外，还送到第一测量装置33a，它由信号进行为功率控制所需的参数的测量。一个典型的测量参数例如是由信号包含的接收功率。获得的测量结果37a被提供后面的处理。

这样，从第一求和装置获得的信号39a包括接收的传输，从所述接收的传输中已经消除了由第一自适应滤波器31a解调的信号的影响，一般是最强信号的影响。所述信号39a被送到第二自适应滤波器31b和第二检测器32b，其输出提供第二用户的信号的位判定38b。所述第二用户的信号38b被相应地提供给第二再现装置34b，在那里它被再现，并被提供给第二求和装置36b，在那里它被从传输39a中减去，所述传输39a已通过第二延迟装置35b供给求和装置。第二自适应滤波器31b的输出信号除去供给第二检测器32b之外，还提供给第二测量装置33b，在那里从信号中进行为功率控制所需参数的测量。在本发明的接收机中，测量结果较好地附合实际情况，这是因为较强信号的影响已经从用于进行测量的信号中消除。获得的测量结果37b被送出用于进一步处理。

对于所有的接收信号进行相应的操作，直到最后一个用户为止。最后一个用户的信号由自适应滤波器31c和检测器装置32c解调。从所述自适应滤波器31c的输出信号，在测量装置33c中进行最后用户的功率控制参数的测量。最后用户的信号38c不需要再现，因为它不必从接收信号中减去，这是因为所有用户都已经被检测。

图4说明关于本发明的基本部分的本发明的接收机的详细结构，其中在系统中使用了并行多级干扰消除。图4的方块相应于图2中的方块23和24。如上所述，在多级干扰消除中，接收的所有用户被并行地处理，并且位估算通过在消除干扰估算之后重复接收步骤被迭代地调整。步骤可以重复两次或几次，即接收机可以包括几个连续的级。所需的功率控制参数的估算也可以迭代地调整，并且检测的信号用于实现尽可能可靠的功率控制。

图4说明多级接收机的头两级，显然可以有更多的级。接收信号40被同时送到自适应滤波器41a-41c，每个滤波器解调一个用户的信号。因而，自适应滤波器的数量和当前用户的数量相同。自适应滤波器的输出信号被送到检测器42a-42c，在那里对每个信号进行位判定。当需要时，所述位判定可以在接收机的其它元件中进行，但为简明起见图中没有标明。检测的信号被进一步送到再生装置43a-43c，在那里从检测的信号估算中再现每个用户的原始传输。自适应滤波器41a-41c，检测装置42a-42c和再现装置43a-43c形成接收机的第一级。

再现的信号被进一步送到求和装置44a-44c作为负的输入，求和装置的数目和系统的用户数目相同。原始的接收传输40作为正的输入通过第一延迟装置45a被送到每个求和装置44a-44c。在第一求和装置44a中，除去第一用户之外的其它用户的再现装置43b-43c的输出信号被从原始信号中减去。这样，第一求和装置44a的输出信号包括含有第一用户的信号的传输，并且从所述传输中已经除去其它用户的干扰估算。因而，求和装置44b和44c的输出信号只包括所需用户的传输，从所述传输中已经减去其它用户的干扰估算。获得的信号被进一步送到接收机的第二级46，在那里信号被进一步处理并被再检测，可以有若干个连续的级。

求和装置44a-44c的输出信号分别被送到单独的测量装置47a-47c中，在那里从每个信号中测量为功率控制所需的参数，并把所述参数进一步送到用户功率控制的单元。因为其它信号的干扰影响已经从用于进行测量的信号中消除，所以得到的结果比用现有技术更精确。相应的测量也可以由后面的级的输出信号进行，显然这会提供更加精确的结果。

因而，本发明的功率控制考虑了干扰消除对信号干扰比的影响，在此基础上确定每个信号的量，当使用干扰消除算法时，这将导致所需的最佳功率控制结果。

当使用连续的干扰消除方法时，本发明的功率控制自然导致一种功率分配，其中要被首先除去的信号是最强的信号，而在多级干扰消除中，功率分配是均匀的。如果需要，可以在本发明的功率控制中加上特定特征，例如产生不同等级的服务。例如，一部分用户可被设定为较好的功率控制的信号干扰目标值，和均匀系统相比，这自然会导致容量损失。

在本发明的第二实施例中，在进行干扰消除的前后进行功率控制参数的测量。在这种情况下，第一个测量快速地提供不依赖于不可避免地和干扰消除有关的延迟的测量结果。根据在干扰消除之后的测量，会得到一个最后的更精确的结果，据此可以进行更精确的调整，从而导致用户信号的所需质量。

按照本发明第二实施例的接收机的结构用图5的方块图说明。和在图2中的接收机中一样，本发明的接收机包括天线20，用于把接收的信号送到射频元件21。通过A/D转换器22把来自射频元件的信号送到第一测量装置50，在那里进行功率控制参数的首次测量。这相当于在现有技术中使用的方法。来自第一测量装置50的信号被送到装置23，在那里进行干扰消除和接收信号的检测。接收机还包括装置51，用于由已经用干扰消除方法处理过的接收信号进行功率控制参数的测量，所述装置连接在干扰消除和检测装置23之后。从装置51获得的信号被进一步送到接收机的其它元件。接收机还包括控制装置25，它控制上述元件的操作，并根据从测量装置50和51中获得的参数计算实际的功率控制指令。

虽然本发明已经参照附图进行了说明，显然，本发明不限于此。不脱离由权利要求限定的本发明的范围可以用不同方式进行修正。

Claims (11)

1.一种用于在蜂窝通信系统中控制传输功率的方法，其中利用消除多址连接干扰的一些方法，并且根据接收的信号，其中的接收机控制发送机的发送功率，其特征在于，根据用干扰消除方法处理过的接收信号进行功率控制；用于功率控制所需的参数从在干扰消除之后的接收信号中测量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据接收的信号功率控制传输功率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据接收信号的信号对于扰的比控制传输功率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照幅值的顺序从接收的传输中检测接收信号，使得在每个信号被检测之前，从接收的传输中已经消除比所述信号强的干扰信号的影响，然后从接收的信号中测量功率控制所需的参数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从接收的传输中并行地检测接收的信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测方法包含几级，并且功率控制参数的检测发生在几级中。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在干扰消除之前和之后进行功率控制参数的测量。

8.一种蜂窝通信系统中的接收机，包括用于减少多址连接干扰的装置(23)和用于根据接收的信号控制发送机的传输功率的装置(24，25)，其特征在于，用于从接收信号中测量为控制传输功率所需的参数的装置(24)连接在干扰消除装置(23)之后。

9.如权利要求8所述的接收机，其特征在于包括检测器装置(31a-31c，32a-32c)，用于按幅值的顺序检测来自接收的传输中的接收信号，以及用于在检测每个信号之前，用于从接收的传输中消除比所述信号较强的干扰信号的影响的装置(34a-34c，36a-36b)，以及用于从接收的信号中测量为功率控制所需的参数的装置(33a-33c)，所述装置(33a-33c)被连接于检测器装置(31a-31c)的后面。

10.如权利要求8所述的接收机，其特征在于包括检测器装置(31a-31c，32a-32c)，用来从接收的传输(30)中并行地检测接收信号。

11.如权利要求8所述的接收机，其特征在于包括测量装置(50，51)，用来测量功率控制参数，并且测量装置的一部分(50)被连接于干扰消除装置(23)之前，以及部分(51)被连接在干扰消除装置(23)之后。

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