CN1128515C - 移动通信系统中反向链路公共信道的功率控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种在CDMA通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的方法。在该方法中，移动台通过以预定间隔增大发送功率来发送前同步信号。当从基站接收到确认信号时，移动台接入反向公共信道。为了避免多个移动台同时产生渐增的大功率和有干扰的发送，该方法产生两个发送功率控制信号：一个基于测量到的从基站接收的信号强度，另一个基于由基站发送的功率控制指令的累积值。这两个信号被累积，并用于控制前同步信号。

Description

移动通信系统中反向链路公共信道 的功率控制装置和方法
                         本发明背景
1.本发明领域
本发明涉及一种移动通信系统的功率控制装置和方法，尤其涉及一种反向链路公共信道的功率控制装置和方法。
2.相关技术描述
通常，现有的码分多址(CDMA)移动通信系统基于IS-95标准，该标准主要支持话音服务。但是，在不远的将来，将根据IMT-2000标准来进行移动通信，IMT-2000标准不仅支持话音服务，还支持高速数据传送服务。例如，IMT-2000标准可支持高品质话音服务、运动图像服务、和因特网(Internet)搜索服务等。
在CDMA移动通信系统中，将基站和移动台之间的无线电链路分为前向链路和反向链路，其中前向链路用于将信号从基站发送到移动台，反向链路用于将信号从移动台发送到基站。
反向(链路)公共信道包括反向公共控制信道(R-CCCH)和反向接入信道(R-ACH)。通过在基站和移动台之间交换消息和确认(ACK)，反向公共控制信道和反向接入信道执行功率调节，但不执行如将后述的快速闭环功率控制。
下面将描述反向公共控制信道和反向接入信道的常规功率控制方法。
功率控制方法分为开环功率控制方法和闭环功率控制方法。在开环功率控制方法中，移动台测量经前向链路接收到的信号的强度，并将测量值与一门限值进行比较。当接收信号的强度小于门限值时，移动台增大发送功率；反之，当接收信号的强度大于门限值时，移动台降低发送功率。
在闭环功率控制方法中，移动台经反向链路向基站发送消息，然后确定是否从基站接收到确认(ACK)。如果未能接收到确认，则移动台以增大预定电平的发送功率再次发送消息，以接入基站。
反向公共控制信道和反向接入信道是基于争用的信道。当多个移动台试图同时通过各信道接入基站时，它们之间可能出现争用。在这种情况下，各移动台采用增大的功率再次尝试接入基站，使得移动通信系统的反向链路之间的干扰增大。这就导致其他移动台信道品质的性能恶化。通过下面的描述，该问题将变得更清楚。
图1表示反向链路公共信道的常规功率控制方法。参照图1，移动台采用最小功率向基站发送前同步信号，以尝试接入基站。图1中，T1表示的是第一次尝试接入基站的时刻。在由于与其他移动台的争用而未能接入基站时，该移动台等待预定时间，然后在时刻T2，通过增大发送功率再次尝试接入基站。当再次未能接入基站时，移动台再次等待预定时间，然后在时刻T3，采用再次增大的发送功率尝试接入基站。这里，该预定时间是固定时间和随机时间之和。
在这种情况下，由于发送功率过度增大，因此多个移动台之间出现的争用可引起整个系统的干扰增大。因此，当经反向公共控制信道发送分组数据时，可能出现这种过大的发送功率的问题。因此，需要一种能够抑制过大的发送功率的快速功率控制方法。
一般来讲，反向业务信道的功率控制方法旨在保持从基站接收到的信号的信噪比(Eb/No)。但是，在反向公共信道的功率控制方法中，采用一个功率控制指令流来控制多个移动台，从而降低过大的反向发送功率。
                         本发明概述
本发明的一个目的是提供一种移动通信系统中用于降低反向公共信道的过大信号功率的功率控制装置和方法。
本发明的另一目的是提供一种移动通信系统中采用开环功率控制和闭环功率控制两者来控制反向公共信道的发送功率的装置和方法。
为了实现上述和其他目的，提供了一种CDMA通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的方法。在该方法中，移动台以预定间隔发送前同步信号，并且每次增大发送功率，直至从基站接收到确认信号，此时，移动台接入反向公共信道。该方法包括下列步骤：测量接收信号的强度，以产生前同步信号的第一发送功率控制信号；累积经前向公共信道在预定时间内接收到的功率控制指令，以产生一累积值，将该累积值与一门限值进行比较，当需要降低发送功率时产生用于降低发送功率的第二发送功率控制信号，而当需要增大发送功率时保持当前的发送功率；以及，累积第一和第二发送功率控制信号，并根据累积的发送功率控制信号来控制前同步信号。
为了实现上述和其他目的，提供了一种在CDMA通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的装置，所述装置包括：累积器，用于累积在预定时间内经前向公共信道接收到的功率控制信号，所述累积器产生一累积值，以便控制所述反向公共信道的发送功率；及功率控制器，包括将所述累积值与一门限值进行比较的比较器，当需要降低发送功率时所述功率控制器产生功率降低指令，而当需要增大发送功率时所述功率控制器保持当前的发送功率。
为了实现上述和其他目的，提供了一种在CDMA通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的装置，所述装置包括：前同步信号发射机，用于通过以预定间隔增大发送功率来发送前同步信号；开环功率控制器，用于测量接收信号的强度，以产生所述前同步信号的第一发送功率控制信号；功率控制器，包括：累积在预定时间内经前向公共信道接收到的功率控制指令以产生一累积值的第一累积器，以及将所述累积值与一门限值进行比较的比较器；所述功率控制器产生第二发送功率控制信号，用于当需要降低发送功率时降低发送功率，或者当需要增大发送功率时保持当前的发送功率；及第二累积器，用于累积所述第一和第二发送功率控制信号，并将所述累积的发送功率控制信号加到所述前同步发射机。
                           附图简述
通过参照附图的如下详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是CDMA移动通信系统中常规反向公共信道功率控制方法的示意图；
图2是表示CDMA移动通信系统的信道发送装置的框图；
图3是表示CDMA移动通信系统中用于反向公共信道的开环功率控制方法的流程图；
图4是表示根据本发明一实施例在CDMA移动通信系统中采用开环功率控制和闭环功率控制两者的反向公共信道功率控制方法的流程图；及
图5是表示根据本发明一实施例的功率控制确定器的框图。
                     优选实施例的详细描述
下面将参照附图来描述本发明的优选实施例。
这里所采用的术语“功率控制比特(PCB)”是指为了控制另一方的发送功率而被发送以指令该另一方增大或降低发送功率的控制比特。
在本发明的一实施例中，为了控制反向链路公共信道的功率，同时采用开环功率控制方法和闭环功率控制方法。最好，在CDMA移动通信系统中采用反向链路公共信道而在基站和移动台之间交换第3层和MAC(介质接入控制)消息。当采用开环功率控制方法时，根据接收信号的强度来控制反向链路公共信道的功率。当采用闭环功率控制方法时，采用从基站发送的功率控制信号来控制反向链路公共信道的功率。如果该功率控制信号是功率降低指令，则降低公共信道的发送功率；反之，保持当前的发送功率。以这种方式，降低了由于反向公共信道的过大信号功率而引起的干扰。
图2表示CDMA通信系统的信道发送装置。为了便于解释，这里假设输入数据是全速率的20ms帧数据。
参照图2，将172比特的数据帧输入到循环冗余码(CRC)发生器111，该CRC发生器附加12比特CRC。CRC发生器111的输出被输入到尾比特发生器112，该尾比特发生器112产生8个尾比特，将其加到帧数据的终接点，以便使编码器113能够以帧为单位对数据进行初始化。因此，对于172比特的输入数据，尾比特发生器112输出192比特数据。然后，编码器113将从尾比特发生器112输出的帧数据编码成每帧576个符号，交织器114对从编码器113输出的编码数据进行交织。
比特选择器117对从长码发生器116输出的长码进行抽取，以将该长码的长度与交织过的编码数据的长度相匹配。异或(XOR)门115对交织过的编码数据和抽取的长码进行异或，以对交织过的编码数据进行加扰。接下来，信号转换器118对异或门115的输出进行多路复用，以将奇数编号的数据输出到第一信道(即I信道)，而将偶数编号的数据输出到第二信道(即Q信道)，其中这些输出信号被电平转换，其方式为将信号“0”转换为“+1”，而将信号“1”转换为“-1”。I和Q信道的电平转换信号分别由信道增益控制器119和121进行增益控制。
控制比特发生器120产生要插入到反向公共信道中的控制比特。穿孔器-插入器(puncturer-inserter)122和穿孔器-插入器123将从控制比特发生器120输出的控制比特插入到信道增益控制器119和121的输出数据中由比特选择器117指定的位置。乘法器124将穿孔器-插入器122的输出与一指定的Walsh(沃尔什)码相乘，以产生扩频的I信道信号，而乘法器125将穿孔器-插入器123的输出与该指定的Walsh码相乘，以产生扩频的Q信道信号。
图5表示根据本发明一实施例用于控制反向公共信道的功率的功率控制确定器。该反向公共信道功率控制方法混合采用下列控制方法：(1)图1的功率控制方法，用于以预定时段增大发送功率，直至接入基站；(2)开环功率控制方法，用于测量接收信号强度以控制发送功率；和(3)快速闭环功率控制方法，用于采用功率控制指令来控制发送功率。这里，将不对图1的功率控制方法进行详细描述。相反，所进行的描述将集中在开环功率控制方法和快速闭环功率控制方法。
参照图5，测量功率电平比较器411将从基站发送的信号强度与一门限值进行比较，并产生一比较结果，以确定如何控制反向公共信道的发送功率。当接收信号的强度大于该门限值时，则启动发送功率降低装置413；反之，当接收信号的强度小于该门限值时，比较器411启动发送功率增大装置412。然后，第一发送功率确定器414分析发送功率增大装置412和发送功率降低装置413的输出，以产生开环功率控制信号。
部件411-414构成开环功率控制器，它根据接收信号的强度来增大或降低反向公共信道的发送功率。
接下来，PCB累积寄存器421累积从基站接收到的PCB。累积PCB值比较器422将从PCB累积寄存器421输出的累积的PCB值与内部最大值进行比较，并产生一比较结果。当比较结果为需要降低发送功率时，比较器422启动发送功率降低装置423。然而，当需要增大发送功率时，将反向公共信道的发送功率保持在当前发送功率电平不变。然后，第二发送功率确定器424分析发送功率降低装置423和比较器422的输出，以产生闭环功率控制信号。
部件421-424构成闭环功率控制器，它分析累积的PCB值，从而仅当需要降低发送功率时才降低反向公共信道的发送功率，而当需要增大发送功率时，保持当前的反向公共信道的发送功率。对于闭环功率控制，与累积的PCB值比较的最大值是可由试验确定的一系统参数，并且是当采用快速闭环功率控制增大发送功率时所允许的最大值。另外，对于快速闭环功率控制，基站可根据多个试图接入基站的移动台中具有最高发送功率的移动台来发送功率控制指令。因此，当尝试接入基站并具有最高发送功率的移动台的发送功率的降低量大时，尝试以较低发送功率接入基站的移动台可能不能接入基站。
发送功率累积器415累积从发送功率确定器414和424输出的开环功率控制信号和闭环功率控制信号，以输出发送功率控制信号。从发送功率累积器415输出的发送功率控制信号取决于接收信号强度和从基站发送的PCB的分析结果两者。该发送功率控制信号再次与以图1的功率控制方法产生的功率控制信号累积，然后被用作前同步信号的发送功率控制信号。
亦即，如图1所示，前同步发射机(未示出)以由加到随机时段的固定时段构成的预定间隔发送前同步信号，并在每个间隔上增大发送功率。然后，第一发送功率控制器(即，开环功率控制器)测量从基站接收到的信号强度，以产生第一发送功率控制信号，用于控制前同步信号的发送功率。此外，第二发送功率控制器(即，闭环功率控制器)累积在预定时间内经前向公共信道接收到的PCB，以产生累积的PCB值，并将累积的PCB值与一门限值进行比较。如果比较结果为需要降低发送功率，则第二发送功率控制器产生用于将发送功率降低预定值的第二发送功率控制信号。否则，第二发送功率控制器产生用于保持当前发送功率的第二发送功率控制信号。发送功率累积器415累积第一发送功率控制信号和第二发送功率控制信号，并将累积的信号加到前同步发射机，以控制前同步信号的发送功率。
如上所述，当闭环功率控制器确定第二发送功率控制信号时所使用的门限值为当响应于功率控制指令增大发送功率时所容许的最大值。基站根据具有最高发送功率的移动台来产生用于降低前同步信号发送功率的功率控制指令。当接收到该功率控制指令时，除产生以最高发送功率尝试接入基站的移动台之外的所有其他移动台将发送功率降低到最低限度。因此，可降低由于不能接入基站的移动台的过大的发送功率而引起的干扰。
图3表示的是在图5的开环功率控制部(411-414)中执行的开环功率控制方法。
参照图3，在步骤212，开环功率控制确定器测量从基站接收到的信号的强度RSSI。由于本领域中用于测量接收信号强度的方法为已知，因此，这里将不对其进行详细描述。在测量信号强度后，在步骤213，功率控制确定器将所测量到的信号强度与一门限值进行比较。如果比较结果为接收信号强度低于门限值，则在步骤215将移动台的发送功率增大预定值(x dB)；否则，如果接收信号强度高于门限值，则在步骤214将移动台的发送功率降低预定值(x dB)。
在步骤214或215控制发送功率后，在步骤216，功率控制确定器将一前同步信号发送到基站，并在步骤217确定是否从基站接收到确认信号。一旦接收到确认信号，功率控制确定器便通过公共信道进行通信，并结束该过程。但是，如果未能接收到确认，则在步骤218，功率控制确定器经历预定时间Tw，然后返回到步骤212。
图4表示在图5的功率控制确定器中执行的采用开环功率控制和闭环功率控制两者对反向公共信道的功率控制方法。
参照图4，功率控制确定器将PCB累积寄存器值PWR_ ACC_REG初始化为“0”。这里，在步骤330执行图3的开环功率控制过程(211-214/5)。亦即，在步骤330，移动台测量从基站发送的信号的强度，并将所测量到的信号强度与一门限值进行比较。当测量到的信号强度值低于门限值时，将前同步信号的发送功率增大预定值(x dB)；而当测量到的信号强度值高于门限值时，将前同步信号的发送功率降低预定值(x dB)。
对于闭环功率控制过程，在步骤313，功率控制确定器接收从基站发送的功率控制指令(PCB)，并确定它是功率增大指令还是功率降低指令。例如，对于功率增大指令，该功率控制指令值可以是+1，而对于功率降低指令，该功率控制指令值可以是-1。然后，在步骤314，功率控制确定器累积这些功率控制指令值。在步骤315，将所累积的功率控制指令值与一最大值进行比较。这里，最大值可以是0，或者可以是给出的系统参数。当累积的功率控制指令值大于最大值时，即当需要增大前同步信号的发送功率时，功率控制确定器跳转到步骤317，以保持当前的发送功率。但是，当累积的功率控制指令值小于最大值时，即当需要降低前同步信号的发送功率时，功率控制确定器在步骤316将前同步信号的发送功率降低预定值(y dB)。在步骤315和316之后，功率控制确定器在步骤317对PCB累积寄存器值PWR_ACC_REG进行初始化，并在步骤318将变量n增大“1”。
在步骤319，功率控制确定器根据开环和闭环功率控制结果来增大或降低前同步信号的发送功率。亦即，功率控制确定器将由开环功率控制过程确定的信号与由闭环功率控制过程确定的信号进行组合，以确定反向公共信道的发送功率。
在步骤320，确定是否从基站接收到确认信号。一旦接收到该确认信号，则该过程进到步骤321，在此，通过公共信道进行通信。但是，当未能接收到该确认信号时，该过程返回到步骤313。以这种方式，当在多个移动台中出现争用时，能够降低可能在闭环功率控制方法期间出现的干扰，而不是增大该干扰。
与此同时，对于从基站向移动台发送功率控制指令的方法，除了可使用前向链路公共控制信道外，还可使用前向链路公共子控制信道。亦即，基站采用单独的子控制信道向移动台发送功率控制指令。作为向移动台发送功率控制指令的另一方法，基站可对寻呼信道或前向公共控制信道进行穿孔，以便通过将功率控制比特插入穿孔位置来发送该功率控制比特。作为向移动台发送功率控制指令的又一方法，基站可采用寻呼信道或前向公共控制信道发送功率控制指令，将其作为单独的消息。
如上所述，在移动通信系统中，本发明功率控制方法降低了在多个移动台基于争用同时尝试接入基站的情况下由于在反向公共信道上出现过大的信号功率引起的干扰。
尽管已参照本发明的确定优选实施例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员将理解的是，可在不背离由所附权利要求限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式或细节上的修改。

Claims (13)

1.一种在码分多址(CDMA)通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的方法，包括下列步骤：
累积在预定时间内经前向公共信道接收到的功率控制信号，以产生一累积值；
将所述累积值与一门限值进行比较；
如果所述累积值小于所述门限值，则产生用于降低发送功率的指令；及
如果所述累积值大于所述门限值，则保持当前的发送功率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述移动台具有经所述反向公共信道发送的前同步信号，并且所述方法还包括如下步骤：当从基站接收到确认信号时，切断所述前同步信号的发送并接入所述反向公共信道。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述前向公共信道是用于专门发送功率控制指令的前向公共子控制信道。
4.如权利要求2所述的方法，其中，基站测量接收到的反向链路的功率，产生相应的功率控制比特，将所述功率控制比特插入所述前向公共控制信道中的预定位置，并发送所述前向公共控制信道。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述前向公共信道是用于发送由基站对反向链路公共信道产生的功率控制指令的前向公共控制信道。
6.一种在CDMA通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的方法，在所述CDMA通信系统中，所述移动台通过以预定间隔增大发送功率来发送前同步信号，并当从基站接收到确认信号时接入反向公共信道，所述方法包括下列步骤：
测量接收信号的强度，以产生所述前同步信号的第一发送功率控制信号；
累积在预定时间内经前向公共信道接收到的功率控制指令，以产生一累积值，将所述累积值与一门限值进行比较，当需要降低发送功率时产生用于降低发送功率的第二发送功率控制信号，而当需要增大发送功率时保持当前的发送功率；及
累积所述第一和第二发送功率控制信号，并根据所述累积的发送功率控制信号来控制所述前同步信号。
7.如权利要求6所述的方法，其中，用于确定所述第二发送功率控制信号的门限值是当根据功率控制指令增大发送功率时所允许的最大值，所述功率控制指令是由基站根据尝试以最高发送功率接入所述基站的移动台的发送功率产生的。
8.如权利要求7所述的方法，还包括如下步骤：当从所述基站接收到确认信号时，切断所述前同步信号的发送，并接入所述反向公共信道。
9.一种在CDMA通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的装置，所述装置包括：
累积器，用于累积在预定时间内经前向公共信道接收到的功率控制信号，所述累积器产生一累积值，以便控制所述反向公共信道的发送功率；及
功率控制器，包括将所述累积值与一门限值进行比较的比较器，当需要降低发送功率时所述功率控制器产生功率降低指令，而当需要增大发送功率时所述功率控制器保持当前的发送功率。
10.如权利要求9所述的装置，其中，在所述反向公共信道上发送的信号是前同步信号。
11.如权利要求9所述的装置，其中，所述前向公共信道是用于专门发送功率控制指令的前向公共子控制信道。
12.一种在CDMA通信系统中控制移动台的反向公共信道的发送功率的装置，所述装置包括：
前同步信号发射机，用于通过以预定间隔增大发送功率来发送前同步信号；
开环功率控制器，用于测量接收信号的强度，以产生所述前同步信号的第一发送功率控制信号；
功率控制器，包括：累积在预定时间内经前向公共信道接收到的功率控制指令以产生一累积值的第一累积器，以及将所述累积值与一门限值进行比较的比较器；所述功率控制器产生第二发送功率控制信号，用于当需要降低发送功率时降低发送功率，或者当需要增大发送功率时保持当前的发送功率；及
第二累积器，用于累积所述第一和第二发送功率控制信号，并将所述累积的发送功率控制信号加到所述前同步发射机。
13.如权利要求12所述的装置，其中，用于确定所述第二发送功率控制信号的门限值是当根据功率控制指令增大发送功率时所允许的最大值，所述功率控制指令是由基站根据尝试以最高发送功率接入所述基站的移动台的发送功率产生的。
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