CN1115813C - 一种wcdma闭环功率控制基带增益处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，该方法把功率控制命令、调整步长值和路径损耗值合并进行处理，形成比特形式的功率增益值，然后将该功率增益值送基带发射单元功率合成模块调整发射机的发射功率，克服了现有技术中闭环功率控制的功率增益值变化幅度大，控制功率不精细的缺点，可用于无线通讯系统中。
Description
本发明涉及移动通信领域宽带码分多址通信系统的闭环功率控制方法。
宽带码分多址(WCDMA)是第三代移动通信系统标准化组织提出的无线传输技术(RTT)方案。人们熟知的时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)技术主要用于话音和低速率数据传输，具有一定的局限性，而码分多址(CDMA)调制技术是存在大量系统用户的时候采用的一种新的通信技术。
第三代移动通信系统能在移动通信中提供与固定网络类似的多媒体业务，支持全球漫游并具有良好服务质量。
WCDMA系统是一种同频自干扰系统，如果各移动台以相同的功率发射信号，则信号到达基站时，靠近基站的移动台发射的信号比远离基站的移动台的信号强，从而将其淹没，这就是所谓的“远近效应”。
一般在蜂窝无线环境中，无线电传播的条件是不断变化的。移动台接收信号的和基站接收的信号都处在持续变化之中，即衰落。衰落可快可慢，并且通常同步发生。
信号的快衰落一般由无线环境的多径传播引起，其中信号沿发射机和接收机之间的若干不同路径传播，形成的信号分量具有不同的相位和幅度，它们在接收机中累加，或者放大，或者衰减，最多可达数十分贝。
信号的慢衰落是由于在无线传输环境中存在着引起额外衰减的因素，比如建筑物等，它以快衰落中值为中心变化，且比快衰落引起的变化要慢的多。
闭环功率控制是功率控制中基于质量的一种功率控制方式，它监控接收信号由快慢衰落引起的持续强度变化，使基站接收到的功率尽可能相同，以解决“远近效应”问题，并在保证质量的条件下，使发射机的发射功率尽可能低。
闭环功率控制中的增益处理方法就是在基带接收机中产生功率增益值的方法，此方法产生的功率增益值送到发射机，由发射机调整发射功率。现有的闭环功率控制系统中的基带增益处理方法是在接收机中直接测量接收信号功率，并通过与标准功率值比较运算后，产生功率控制命令TPC命令(参见3G移动通信标准3GPP TS 25.214 V3.10.0(2002-03))，发射机获得TPC命令后，通过处理TPC命令，直接获得模拟信号的功率增益值，达到闭环功率控制的目的。这种方法产生的功率增益值变化幅度大，控制功率不够精细，影响通讯质量。
为了克服现有技术中闭环功率控制的功率增益值变化幅度大，控制功率不够精细的缺点，本发明公开了一种WCDMA闭环功率控制基带增益处理的方法，该方法由WCDMA系统中基带接收机产生的功率控制步长、接收信号解复用而来的TPC命令和开环功率控制过程送来的路径损耗值来共同合成功率增益值，可以精细地控制发射功率。
所述WCDMA系统闭环功率控制基带增益处理的方法是把TPC命令、调整步长值和路径损耗值合并进行处理，形成比特形式的功率增益值，然后将该功率增益值送调整发射功率，其处理步骤如下：
(1)在接收机中测量接收信号功率，并通过与标准功率值比较运算后，产生功率控制命令命令
(2)功率增益处理模块接收开环功率控制模块送来的路径损耗值，将其量化为Nlost比特的二进制数；
(3)功率增益处理模块接收步长调整模块送来的调整步长值，将其量化为N位比特的二进制数；
(4)功率增益处理模块根据TPC命令、量化后的路径损耗值和量化后的调整步长值生成功率增益值输出，送入基带发射单元功率合成模块，调整发射功率；
(5)增益处理模块产生二进制形式的功率增益值送基带发射机，用于调整发射机的发射功率。
下面结合附图，并通过实施例对所述WCDMA闭环功率控制基带增益处理的方法作进一步的详细描述。
图1是WCDMA系统闭环功率控制装置的结构图；
图2是WCDMA系统闭环功率控制的功率增益处理流程图。
如图1所示，接收机接收的多径信号进入射频前端H100，经A/D变换，基带滤波H102，再经解扰解扩H104输出符号值(在QPSK调制中，有四个调制相位，每两个比特被调制在一个相位上，每个相位对应一个符号值)。功率控制符号(TPC)与其他控制符号和数据符号复用在一起，利用解复用的方法可从这些符号中提取出TPC命令H106，并将该TPC命令送入步长调整模块H110和增益处理模块H112。步长调整H110模块接收TPC命令和从网络系统H108来的控制命令产生调整步长值送入增益处理模块H112。开环功率控制模块H114产生路径损耗值送入增益处理模块H112。增益处理模块H112产生二进制形式的功率增益值送基带发射机，用于调整发射机的发射功率。
在WCDMA系统中，闭环功率控制基带增益处理的方法是把TPC命令、调整步长值和路径损耗值合并进行处理，形成比特形式的功率增益值，然后将该功率增益值送基带发射单元功率合成模块调整发射功率。其中，功率控制命令(TPC命令)控制了功率变化的方向，即发射功率是以某步长降低、还是以某步长增加、或者是保持不变。
如图2所示，所述的WCDMA系统闭环功率控制基带增益处理的方法，其具体处理步骤如下：
1.基带增益处理模块接收开环功率控制模块送来的路径损耗值，并将其量化为Nlost比特的二进制数，这里Nlost取8～64范围内的整数，最佳取值是8。此过程可分如下两步完成：
①将开环功率控制模块送来的路径损耗值转化为路径损耗标称值S200，路径损耗标称值的计算公式如下：
这里0≤nlost≤2N-1 nlost∈整数
路径损耗值量化为路径损耗标称值时总是取小于它本身，又与它最接近的路径损耗标称值。
②将路径损耗标称值转化为对应的Nlost比特二进制数S202，因为每个路径损耗标称值都对应着唯一的一个nlost值，这里，0≤nlost≤2N-1 nlost∈整数所以使用短除法，就可获得路径损耗标称值的二进制数，这里nlost为被除数，Nlost为除数。
2.功率增益处理模块接收步长调整模块送来的调整步长值，并将调整步长值量化为N位比特的二进制数。N可以取2～8内的整数，最佳值是4。此过程可分如下两步完成：
①将步长调整模块送来的调整步长值转化为调整步长标称值S206，该调整步长标称值的计算公式如下：
，由此公式产生2N个标称值。这里0≤n≤2N-1 n∈整数，最大调整步长值由系统规定，可以取2分贝～4分贝之间的值。调整步长值量化为标称值时总是取小于它本身，又与它最接近的标称值。
②将调整步长标称值转化为对应的N比特二进制数S208，因为每个标称值都对应着唯一的一个n值，这里0≤n≤2N-1 n∈整数，所以使用短除法，就可获得标称值的二进制数，这里n为被除数，N为除数。
3.将TPC命令、量化后的调整步长值和量化后的路径损耗值融合为功率增益。融合步骤如下：
①设置功率增益的初始值S204，功率增益的初始值＝量化后的路径损耗值；
②根据TPC命令，计算功率增益值S210，公式如下：
若TPC＝1，则：功率增益＝前一个功率增益+量化后的调整步长值S212；
若TPC＝0，则：功率增益＝前一个功率增益-量化后的调整步长值S214、S216。
若TPC为非0非1的其它值，则功率增益保持不变S218。
通过上述功率合成步骤得到的功率增益值S220，通过输出端口送到基带发射单元功率合成模块调整发射功率S222。
以二进制表示的功率增益值的位数取8～128范围内的整数。该位数的选取与系统要求的功率增益的动态范围和增益步进的精度有关，若动态范围大、增益步进的精度高，则位数取值相应就多；若动态范围小、增益步进的精度低，则位数取值相应就少。因为路径损耗值的量化值为功率增益的初值，所以若要保证相同精度，则该取值范围的下限一定要高于路径损耗值量化后的比特数。
表1所示是调整步长标称值的量化。这里N＝4，n的取值是从0～15。由调整步长模块送来的调整步长值，必定在两个标称值之间，取小于它的那个标称值。而每一个标称值都对应4比特的量化值。
表1 调整步长的量化
| 索引 | 比特值(4bits) | 功率增益调整步长(标称值)(dB) | 量化幅度比 |
| 15 | 1111 | 3.75 | 1.0 |
| 14 | 1110 | 3.50 | 0.9333 |
| 13 | 1101 | 3.25 | 0.8666 |
| 12 | 1100 | 3.00 | 0.8000 |
| 11 | 1011 | 2.75 | 0.7333 |
| 10 | 1010 | 2.50 | 0.6667 |
| 9 | 1001 | 2.25 | 0.6000 |
| 8 | 1000 | 2.00 | 0.5333 |
| 7 | 0111 | 1.75 | 0.4667 |
| 6 | 0110 | 1.50 | 0.4000 |
| 5 | 0101 | 1.25 | 0.3333 |
| 4 | 0100 | 1.00 | 0.2667 |
| 3 | 0011 | 0.75 | 0.2000 |
| 2 | 0010 | 0.50 | 0.1333 |
| 1 | 0001 | 0.25 | 0.0667 |
| 0 | 0000 | 0. | 0 |
本发明所述的WCDMA闭环功率控制基带增益处理的方法，与现有的技术相比，具有以下优点：这种方法产生的功率增益值在变化较小时，可以精细的控制发射功率，在变化较大时，又可以具有较大的动态范围，能够快速跟踪信道环境的变化，来调整发射机的发射功率。所述方法既能有效调整恶劣通信环境下的功率控制步长，也能适应较稳定的通信环境，可以有效地提高通话质量和系统容量。
Claims (8)
1 一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，处理步骤如下：
(1)在接收机中测量接收信号功率，并通过与标准功率值比较运算后，产生功率控制命令；
(2)功率增益处理模块接收开环功率控制模块送来的路径损耗值，将其量化为Nlost比特的二进制数；
(3)功率增益处理模块接收步长调整模块送来的调整步长值，将其量化为N位比特的二进制数；
(4)根据功率控制命令、量化后的路径损耗值和量化后的调整步长值生成功率增益；
(5)增益处理模块产生二进制形式的功率增益值送基带发射机，用于调整发射机的发射功率。
2 如权利要求1所述一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，其特征在于：第(1)步的处理步骤如下：
①将路径损耗值转化为路径损耗标称值，路径损耗标称值的计算公式如下：
这里0≤nlost≤2N-1 nlost∈整数；
②将路径损耗标称值转化为对应的Nlost比特二进制数：使用短除法，将nlost作为被除数，Nlost作为除数，进行除法运算，获得路径损耗标称值的二进制数。
3 如权利要求1所述一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，其特征在于：第(2)步的处理步骤如下：
①将调整步长值转化为标称值，标称值的计算公式如下：
，由此公式产生2N个标称值；
②将调整步长标称值转化为对应的N比特二进制数：使用短除法，将n作为被除数，N作为除数，进行除法运算，获得调整步长标称值的二进制数。
4 如权利要求2所述一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，其特征在于：这里0≤nlost≤2N-1 nlost∈整数，Nlost的取值范围是8～64内的整数。
5 如权利要求4所述一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，其特征在于：Nlost的最佳取值是8位。
6 如权利要求3所述一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，其特征在于：这里0≤n≤2N-1 n∈整数，N的取值范围是2～8，最大调整步长值由系统规定，可以取2分贝～4分贝之间的值。
7 如权利要求6所述一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，其特征在于：N的最佳取值是4。
8 如权利要求1所述一种WCDMA系统中闭环功率控制基带增益处理的方法，其特征在于：第(3)步表示功率增益的二进制数的位数是8～128范围内的整数。
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