CN1097986C - 移动台通信装置、基站通信装置及无线通信方法 - Google Patents

Abstract

使用具有多个时隙的子帧，以TDMA结构的CDMA/TDD方式进行与基站装置的通信并监测通知信道。测定在发送上行线路的通信信道信号之前所接收的下行线路的通知信道信号，并根据该测定结果控制上行线路的发送功率。

Description

移动台通信装置、基站通信装置及无线通信方法

                         技术领域

本发明涉及用于数字无线通信等的移动台通信装置、基站通信装置及无线通信方法。

                         背景技术

在数字无线通信领域中，采用多址方式作为多个移动台装置在同一频带同时进行通信时的线路连接方式，包括TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)和CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)等。TDMA是时分多址，就是按时间分割信息信号并在分割后的时隙内进行发送/接收的多址技术。而CDMA是码分多址，就是通过用于将信息信号的频谱扩展到比原来的信息带宽充分宽的频带中并传送的频谱扩展通信而进行多址的技术。其中，直接扩展方式就是在扩展中将扩展代码列与信息信号直接相乘的方式。

一方面，在无线通信技术中，为了达到提高现有通信效率的目的，采用了FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)方式或TDD(Time DivisionDuplex，时分双工)方式等双工方式。例如TDD方式是在同一频带进行发送接收的方式，也被称为“乒乓方式”，就是将同一无线频率时分为发送/接收而进行通信的方式。

在TDD方式下，由于是发送接收同一频带方式，所以发送波和接收波的衰落变化是相同的(衰落变化的频率相关性为1)。而且，如果两者的转换时间非常短，则认为衰落变化大致相同(衰落变化的时间相关性较高)，从而在移动台装置中能够利用来自基站装置的接收电平进行发送功率控制(开环发送功率控制)。在基站装置具有多个天线的情况下，通过应用用于从各天线的接收电平中选择最合适的发送天线的发送分集，可以不再需要移动台装置中的空间分集，从而谋求移动台装置的小型化。

在特定应用中，包括将上述TDMA或CDMA等多址通信方式与FDD或TDD等通信方式进行组合的情况，特别是CDMA/TDD方式，由于能够高效增加收容线路数，所以在今后将得到更加广泛的应用。

这种CDMA/TDD方式中的发送功率控制是通过开环功率控制进行的，但是如果上行和下行都是开环控制，就会通过控制一方而改变了另一方的控制基准，因此如果利用这种方法，就会出现发送功率控制随着由衰落影响等引起的接收信号电平的变化而不稳定的情况。

因此，在CDMA/TDD方式中，提出了如特开平07-221700号公报所记载的，从基站装置发送功率电平为预定且已知的导频信号，并在移动台装置侧根据这个导频信号以更高的精度进行发送功率控制的方法。

在上述CDMA/TDD方式的通信方法中，提出了通过引入TDMA结构并利用时隙来分割系统，从而降低系统间干扰的通信方法。而在具有这种TDMA结构的CDMA/TDD方式的通信方法中，提出了使用包含发送功率控制信息的被称为通知信道或止まり木信道(以下称为通知信道)的控制信道的方案，在这种情况下不存在以预定且已知的功率发送的导频信号本身，并且由于采用TDMA结构，所以子帧结构分开上行时隙与下行时隙之间的间隔。由此，不能只使用上述公报中所示的发送功率控制方法，从而出现了不能正确地进行发送功率控制和基站发送分集的问题。这个问题在采用上行线路和下行线路的时隙数不同的所谓非对称传送方式的系统中更为明显。下面，将详细地说明此问题。

图1是在具有TDMA结构的CDMA/TDD方式中，各用户使用由1个上行时隙和3个下行时隙组成的4个时隙进行非对称传送时的帧结构图。图1A示出了按照1个上行时隙(S1)和3个下行时隙(S2～S4)的顺序构成的帧结构，而图1B示出了按照3个下行时隙(S1～S3)和1个上行时隙(S4)的顺序构成的帧结构。

在图1A所示的帧结构中，由于下行时隙S2与上行时隙S1相邻接，所以利用上行信号的接收电平的基站发送分集和发送功率控制是有效的。但是，在TDMA结构的CDMA/TDD方式中，由于在一个帧中进行多用户时分发送接收，所以下行时隙S4与下一个上行时隙S1之间的间隙变大，在从测定下行线路的信号接收电平到将其反映到发送的过程中产生了多个时隙的延迟，从而大大恶化了衰落变化迅速时的特性，且降低了移动台装置中的开环功率控制的精度。

反之，在图1B所示的帧结构中，由于下行时隙S3与上行时隙S4相邻接，所以利用下行信号接收电平的开环功率控制是有效的。但是，上行时隙S4与下一个下行时隙S1之间的间隔变大，从而降低了基站发送分集及发送功率控制的精度。

                         发明内容

本发明的目的是提供移动台通信装置、基站通信装置以及无线通信方法，在以具有多个时隙的子帧为单位进行通信并具有TDMA结构的CDMA/TDD方式的通信方法中，不使发送功率控制及基站发送分集的性能恶化。

为了达到上述目的，依据本发明，提供一种移动台通信装置，包括：

通信控制装置，用于在TDMA结构的CDMA/TDD系统中，使用分配给每一个移动台通信装置的具有多个时隙的子帧，与基站装置进行通信；

测定装置，用于测定包含正好在发送上行线路时隙之前接收的下行线路时隙中的控制信道信号的质量；以及

功率控制装置，用于根据所述测定装置的测定结果控制上行线路时隙的发送功率。

为了达到上述目的，依据本发明，提供一种基站通信装置，包括：

通信控制装置，用于在TDMA结构的CDMA/TDD系统中，使用分配给每一个移动台通信装置的具有多个时隙的子帧，与移动台装置进行通信；

接受装置，用于根据所有的移动台通信装置公用的控制信道信号的质量，接收经过发送功率控制的上行线路时隙；以及

功率控制装置，用于根据包含在上行线路时隙中的信息控制下行线路时隙的发送功率。

为了达到上述目的，依据本发明，提供一种在TDMA结构的CDMA/TDD系统中，使用分配给每一个移动台通信装置的具有多个时隙的子帧，移动台通信装置和基站通信装置进行通信的无线通信方法，该无线通信方法包括：

在所述移动台通信装置中，

根据在发送上行线路时隙之前接收的下行线路时隙中包含的控制信道信号的质量，控制上行线路时隙的发送功率；以及

根据控制信道信号的质量，生成用于下行线路时隙的发送功率控制的信息，以及发送包含该信息的上行线路时隙，以及

在所述基站通信装置中，

根据在所接收的上行线路时隙中包含的信息，控制下行线路时隙的发送功率。

                       附图简要说明

从结合附图的下述说明中，本发明的上述和其它目的及特征将更加显而易见，其中：

图1A和B是现有的具有TDMA结构的CDMA/TDD方式的帧结构图；

图2是示出了使用依据本发明一实施例的无线通信装置的通信系统中的移动台装置结构的方框图；

图3是示出了依据上述实施例的基站装置结构的方框图；

图4是在依据上述实施例的通信系统中所使用的帧结构图；以及

图5是示出了依据上述实施例的另一个基站装置结构的方框图。

                       具体实施方式

下面，参照附图对依据本发明一实施例的通信装置进行详细说明。

图2是示出了使用依据本发明一实施例的无线通信装置的通信系统中的移动台装置结构的方框图。这个移动台装置主要由一个或多个天线101、接收机100、发射机1 05和发送接收时隙控制部件110构成。

接收机100包括通信信道用CDMA解调器102、通知信道用CDMA解调器103和SIR测定器104。发射机105包括下行线路用TPC位生成部件106、时隙构成部件107、CDMA调制器108和发送功率控制部件109。而发送接收时隙控制部件110控制接收机100和发射机105的发送接收时隙。

图3是示出了使用依据本发明实施例1的无线通信装置的通信系统中的基站装置结构的方框图。这个基站装置主要由一个天线201、接收机200、发射机204和发送接收时隙控制部件208构成。

接收机200包括CDMA解调器202和下行线路用TPC位解调部件203。发射机204包括通信信道用CDMA调制器205、通知信道用CDMA调制器206(全体用户共用)和发送功率控制部件207。而发送接收时隙控制部件208控制接收机200和发射机204的发送接收时隙。

接着，对包括具有上述结构的移动台装置和基站装置的通信系统的操作进行说明。

首先，从移动台装置侧的天线101输入的接收信号经过发送接收时隙控制部件110的调整而被输入到通信信道用CDMA解调器102和通知信道用CDMA解调器103中。通信信道用CDMA解调器102对接收数据进行解调，而通知信道用CDMA解调器103对插入到通知信道中的下行发送功率信息和上行干扰功率信息进行解调，同时，将解调后的信号输出到SIR测定器104中。SIR测定器104根据输入的信号，进行接收质量的测定，从而掌握传输线路的状况。SIR测定器104将这个测定结果输出到发射机的下行用TPC位生成部件106和发送功率控制部件109中。在下行用TPC位生成部件106中，这个SIR测定结果被用于下行线路闭环发送功率控制中，而在发送功率控制部件109中，这个SIR测定结果被用于上行线路开环发送功率控制中。即，下行用TPC位生成部件106根据输入的SIR测定结果，生成发送给基站装置的下行线路用的TPC位并将其输出到时隙构成部件107中。而发送功率控制部件109根据SIR测定结果进行发送功率控制。

上行发送数据在时隙构成部件107中被依次时隙化，但此时，从下行用TPC位生成部件106输入的TPC位被插入到特定的时隙中。具有这样的时隙结构的发送数据在CDMA调解器108中被调制，并在发送功率控制部件109中以对应于从SIR测定器104输入的测定结果的功率被发送。

另一方面，从基站装置侧的天线201输入的接收信号在发送接收时隙控制部件208中被调整，在CDMA解调器202中被解调。下行线路用TPC位解调部件203对插入到接收信号中的下行用TPC位进行解调并输出到发送功率控制部件207中。

下行发送数据在通信信道用CDMA调制器205中被调制，并通过发送功率控制部件207以由所接收的下行用TPC位确定的发送功率电平而被发送。同时，通知信道用CDMA调制器206对在通知信道发送的数据进行调制。通知信道是在同一频率频带上使用与通信信道不同的扩展码的信道，是全体用户可以共同使用的信道。这个CDMA所调制的数据是从天线201发送的。通知信道的数据以大致一定的功率电平发送，不进行发送功率控制。

下面利用图4所示的帧结构图对在如上构成的通信系统中所进行的发送功率控制进行具体的说明。在图4中，通过具有一个帧包括4个子帧且各子帧又包括4个时隙的帧结构的系统，示出了以一个子帧的各时隙由1个上行时隙和3个下行时隙构成的方式进行非对称传输的系统示例。以CDMA/TDD方式进行通信，将各子帧分配给各用户，在全部帧中，按照使用时隙的TDMA结构进行时分复用。

在下行线路，基站装置将通知信道信号16发送给全体用户。这个通知信道信号包含下行发送功率信息和上行干扰功率信息，移动台装置接收这些信息并将其利用到下行线路的SIR测定中。

如图所示，通知信道信号16被配置到整个帧的全部下行时隙中。以用户#1为例，在其所分配的4个时隙11、12、13、14之前的下行线路时隙15中，也有通知信道信号16被发送。移动台装置不是监测通信信道信号的SIR，而是通过测定位于上行时隙11之前的下行时隙15的通知信道信号的SIR，能够掌握以前的传输线路状况。测定方法也可以通过测定通知信道信号的接收功率电平来代替测定SIR。而这种SIR的测定或接收功率电平的测定都可以利用通信信道信号来进行。移动台装置在上行时隙11根据测定结果进行发送功率控制的同时，插入用于闭环发送功率控制的TPC位并进行发送，其中闭环发送功率控制利用了基站装置在下行线路中所使用的SIR。

这样，即使在是TDMA结构且下行线路时隙与下一个上行线路时隙之间的间隔变大的情况下，移动台装置也能够在适当的时刻监测通知信道的信号并以更高精度进行发送功率控制，基站装置也能够进行高精度的发送功率控制和基站发送分集。而且，由于具有用于对控制信道(通知信道)的信号进行解扩和解调的CDMA解调器，移动台装置能够更可靠地进行控制信道(通知信道)信号的监测。

另一方面，基站装置通过对在上行线路时隙11所发送的TPC位进行解调，而在下行线路时隙12、13、14进行闭环发送功率控制。

由此，能够组合实现上行线路上的开环发送功率控制和下行线路上的闭环发送功率控制，从而即使在衰落变化快的情况下，也可以充分地跟踪上行线路和下行线路，进一步提高了发送功率控制的精度。

还有，虽然通知信道信号是在来自基站装置的下行线路上发送的信号，但不一定必须在下行线路的全部时隙进行发送，只要至少是在上行线路之前的时隙进行发送，对于依据本发明的移动台装置来说将能够提供充分的发送功率控制。

但是，由于在通知信道信号中能够插入下行发送功率信息和上行干扰功率信息等信息，从而在移动台装置中，通过利用通知信道信号，可以将闭环控制组合到根据测定上述接收信号的功率电平测定而进行的开环控制中。例如，基站装置将表示通知信道信号发送功率的信息插入到通知信道信号中。移动台装置通过利用通知信道信号而得到下行功率信息并求出通知信道信号的发送功率电平与实际的接收功率电平之差，而以更高精度估计传输线路状况。可以组合这种处理、和使用了从基站装置接收的TPC信息等的闭环控制。

具体地，例如可以通过如下表达式求出进行如此控制时的移动台装置发送功率(Tms)：

Tms＝(Pbts+Ptpc)+(Tbts-Rms)

其中，Pbts、Ptpc、Tbts和Rms分别是基站装置中的目标接收功率、与来自基站装置的闭环TPC相对应的校正功率、基站通知信道信号的(估计)发送功率和移动台装置中的通知信道信号的接收功率。

即，移动台装置针对基站装置中的目标接收功率(Pbts)，通过基于在下行线路得到的TPC位的校正功率(Ptpc)而在上行线路进行闭环控制的同时，进行求出基站通知信道信号的估计发送功率(Tbts)与通知信道信号的接收功率(Rms)之差并将其加到发送功率中进行控制。

当然，基站通知信道信号的估计发送功率(Tbts)作为信息被插入到来自基站装置的下行线路中，这个通知信道信号一定是在至少位于上行线路的发送时隙之前的下行线路时隙被发送的。即，控制基站装置以便在该时刻发送插入了发送功率信息的通知信道信号。

这样，在移动台装置中，通过组合进行开环控制和闭环控制，特别提高了发送功率控制的精度。

还有，在本实施例中，以利用1个上行时隙和3个下行时隙的结构进行非对称传输的系统为例进行说明，但是各时隙在上行下行线路中是如何进行分配的可以根据系统进行自由设计。例如，将第1时隙～第4时隙变成上行、下行、上行、下行或上行、上行、下行、下行也是可以的。

但是，如果考虑到基站装置中的发送分集，则希望使用至少各子帧的开头时隙用于上行线路而至少各子帧的最终时隙用于下行线路的结构。这是因为，为了基站装置在下行线路进行发送分集，在发送下行线路时隙之前，需要来自那个子帧的用户的上行线路时隙。这样，通过将各子帧的开头时隙始终用于上行线路而将各子帧的最终时隙始终用于下行线路，移动台装置通过在上行线路时隙之前的下行线路时隙能够监测通知信道信号，所以能够可靠地执行利用了通知信道信号的发送功率控制，而基站装置能够可靠地进行利用了来自移动台装置的接收信号的发送分集。

利用图5对进行上述发送分集的基站装置进行说明。图5是示出了使用多址通信装置的通信系统中的基站装置结构示例的简略方框图。

这个基站装置主要由多个天线401、402、…，接收机400，发射机405，发送接收时隙控制部件409构成。

接收机400包括CDMA解调器403和天线接收功率比较器404。发射机405包括通信信道用CDMA调制器406、通知信道用CDMA调制器408(全部用户共用)、天线选择控制部件507。而发送接收时隙控制部件409进行接收机400和发射机405的发送接收时隙的调整。

通过天线401、402输入的接收信号在CDMA解调器403中被解调的同时，被输入到与CDMA解调器403并列设置的天线接收功率比较器404中。这个天线接收功率比较器404将天线选择控制信号输出到天线选择控制部件407中以便选择出传输线路状况最好的天线。

另一方面，发送数据在通信信道用CDMA调制器406中被调制，传输到天线选择控制部件407中并从天线401、402进行发送。通过根据从天线接收功率比较器404输入的天线选择控制信号来控制从各天线发送的信号的发送功率，进行对各移动台装置进行发送的天线选择控制。各天线所接收的信号的接收功率的比较通过图4所示的测定、比较上行时隙11的通信信道信号接收电平，并将该测定结果反映到在下行时隙12、13、14的通信信道信号发送中。另一方面，通知信道信号在通知信道用CDMA调制器408中被调制，虽然也与通信信道信号一样从天线被发送，但对于通知信道信号，不进行天线的选择控制。

还有，虽然也提出了采用所谓Joint-Detection方式的CDMA/TDD方式的系统，但在该方式下，根据基站装置接收的上行信号而在下行线路进行开环发送功率控制。依据本发明，由于能够在上行线路利用通知信道信号进行开环发送功率控制，而在下行线路利用被发送功率控制的上行线路的通信信道信号进行开环发送功率控制，从而本发明也适用于采用所谓Joint-Detection方式的CDMA/TDD方式的系统。

在本发明中，以各子帧的开头时隙作为上行时隙而最终时隙作为下行时隙的固定结构，只在该下行线路的最终时隙发送通知信道信号时，系统的设计、变更变得更加容易。即，由于基站装置只在特定的时隙发送通知信道信号，从而能够容易地改变各子帧的时隙结构并使系统设计具有灵活性。

例如，仅通过固定存在通知信道信号的时隙并变化上行时隙和下行时隙的分配，本发明就既可以适用于进行对称传输的系统，又可以适用于进行非对称传输的系统。此外，本发明在适用于帧结构统一的高通用性公用网络系统的同时，也能够容易地适用于每个帧中的时隙结构不同、或者各移动台装置从属于特定基站装置的自营、专用系统中。

如上所述，依据本发明的移动台通信装置、基站通信装置以及无线通信方法，在具有TDMA结构的CDMA/TDD方式通信中，能够高精度地进行基站发送分集及发送功率控制，即使在衰落变化快的情况下，也能够充分跟踪上行线路及下行线路，提供通信质量。

本说明书是以平成10年1月26日申请的特愿平10-27711号和平成10年9月7日申请的特愿平10-252991号为基础的。这些内容包含在本文中。

Claims (10)

1.一种移动台通信装置，包括：

通信控制装置，用于在TDMA结构的CDMA/TDD系统中，使用分配给每一个移动台通信装置的具有多个时隙的子帧，与基站装置进行通信；

测定装置，用于测定包含正好在发送上行线路时隙之前接收的下行线路时隙中的控制信道信号的质量；以及

功率控制装置，用于根据所述测定装置的测定结果控制上行线路时隙的发送功率。

2.如权利要求1所述的移动台通信装置，其中所述测定装置测定所有的移动台通信装置公用的控制信道信号的质量。

3.如权利要求1所述的移动台通信装置，其中所述通信控制装置使用子帧中的上行线路中的第一个时隙和下行线路中的最后一个时隙。

4.如权利要求1所述的移动台通信装置，其中所述的通信控制装置执行非对称通信，在该非对称通信中，子帧中的上行线路时隙的数量不同于下行线路时隙的数量。

5.如权利要求1所述的移动台通信装置，还包括：

生成装置，用于根据所述测定装置中的测定结果，生成在下行线路时隙的发送功率控制中使用的信息；以及

发送装置，用于发送包含该信息的上行线路时隙。

6.一种基站通信装置，包括：

通信控制装置，用于在TDMA结构的CDMA/TDD系统中，使用分配给每一个移动台通信装置的具有多个时隙的子帧，与移动台装置进行通信；

接受装置，用于根据所有的移动台通信装置公用的控制信道信号的质量，接收经过发送功率控制的上行线路时隙；以及

功率控制装置，用于根据包含在上行线路时隙中的信息控制下行线路时隙的发送功率。

7.如权利要求6所述的基站通信装置，其中正好在上行线路时隙之前，所述通信控制装置放置一个包含所有的移动台通信装置公用的控制信道信号的下行线路时隙。

8.如权利要求6所述的基站通信装置，其中所述通信控制装置使用子帧中的上行线路的第一个时隙和下行线路中的最后一个时隙。

9.如权利要求6所述的基站通信装置，其中所述的通信控制装置执行非对称通信，在该非对称通信中，子帧中的上行线路时隙的数量不同于下行线路时隙的数量。

10.一种在TDMA结构的CDMA/TDD系统中，使用分配给每一个移动台通信装置的具有多个时隙的子帧，移动台通信装置和基站通信装置进行通信的无线通信方法，该无线通信方法包括：

在所述移动台通信装置中，

根据在发送上行线路时隙之前接收的下行线路时隙中包含的控制信道信号的质量，控制上行线路时隙的发送功率；以及

根据控制信道信号的质量，生成用于下行线路时隙的发送功率控制的信息，以及发送包含该信息的上行线路时隙，以及

在所述基站通信装置中，

根据在所接收的上行线路时隙中包含的信息，控制下行线路时隙的发送功率。

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