CN1130851C - 移动通信系统中进行功率控制信号通信的装置和方法 - Google Patents

移动通信系统中进行功率控制信号通信的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种移动通信系统的功率控制装置，包括：基站发射机和移动台接收机，其中基站发射机包括：多个PCB模式发生器，用于将多个移动台的PCB与指定给各移动台的用户模式相乘，以产生各移动台的PCB模式，其中多个用户模式彼此正交；加法器，用于相加来自多个PCB模式发生器的PCB模式，以产生功率控制信号；和发射机，用于调制从加法器接收到的功率控制信号，并发送调制过的功率控制信号，其中该移动台接收机包括：功率控制信号提取器，用于在代码信道上接收到的接收信号的给定间隔中提取功率控制信号，其中多个移动台的PCB模式被加到该功率控制信号上；PCB模式发生器，用于将该功率控制信号与指定给移动台本身的用户模式相乘，以提取移动台的PCB模式；和判定器，用于根据所提取的PCB模式的信号电平来确定PCB。

Description

移动通信系统中进行功率控制信号通信 的装置和方法
                          本发明背景
1.本发明领域
本发明一般涉及一种移动通信系统，尤其涉及用于一种在单个代码信道上在给定的间隔中进行功率控制信号通信、以分别控制多个移动台的发送功率的装置和方法。
2.相关技术描述
一般的做法是，为了在单个前向链路代码信道上发送多个移动台的功率控制比特(PCB)，基站给各移动台指定时隙，并在相应的时隙发送移动台的PCB。亦即，当基站在前向链路上发送多个移动台的PCB的情况下，基站无一例外地给各移动台指定多个特定时隙，这就造成在未使用移动台的有些发送代码信道时浪费时隙资源。
                          本发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种在移动通信系统中在单个代码信道上进行功率控制信号通信的装置和方法，其中可采用功率控制信号来分别地控制多个移动台的发送功率。
本发明的另一目的是提供一种移动通信系统中基站的发送装置和方法，该基站在单个代码信道上在给定的发送信号间隔中发送功率控制信号，其中，将多个移动台的PCB模式加到功率控制信号上。
本发明的再一目的是提供一种移动通信系统中移动台的接收装置和方法，它在单个代码信道上在给定的接收信号间隔中提取功率控制信号，并将所提取的功率控制信号与指定给接收装置的用户模式相乘，以判定指向接收装置的PCB。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种基站发射机，该基站发射机包括：多个乘法器，用于使多个将被发送到各移动台的功率控制比特PCB与指定给各移动台的正交用户模式相乘，并输出各正交的PCB；加法器，用于相加各正交的PCB，以产生功率控制信号；多路复用器，用于对所述功率控制信号与发送数据进行多路复用，以产生一复合信号；和发射机，用于对所述复合信号进行扩频，并发送所述复合信号。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种移动台接收机，该移动台接收机包括：功率控制信号提取器，用于在代码信道上接收到的接收信号的给定间隔中提取功率控制信号；乘法器，用于将所提取的功率控制信号与指定给所述移动台的用户模式相乘，以提取所述移动台的PCB模式；和判定器，用于根据所提取的PCB模式的信号电平来确定PCB。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种包含基站发射机和移动台接收机的移动通信系统功率控制装置及其相关方法，其中基站发射机包括：多个乘法器，用于使多个将被发送到各移动台的功率控制比特PCB与指定给各移动台的正交用户模式相乘，并输出各正交的PCB；加法器，用于将各正交的PCB相加，以产生功率控制信号；和发射机，用于对从加法器接收到的功率控制信号进行调制，并发送调制过的功率控制信号，其中移动台接收机包括：功率控制信号提取器，用于在单个代码信道上接收到的接收信号的给定时间间隔中提取该功率控制信号，其中该功率控制信号中包含多个移动台的PCB模式；乘法器，用于将该功率控制信号与指定给移动台本身的用户模式相乘，以提取移动台的PCB模式；和判定器，用于根据所提取的PCB模式的信号电平来产生PCB。
                           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，附图中采用相同的标号表示相同的部件。附图中：
图1是表示根据本发明实施例在移动通信系统中使用的基站发射机的框图；及
图2是表示根据本发明实施例在移动通信系统中使用的移动台接收机的框图。
                      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。在下面的描述中，将不对熟知的功能或结构进行描述，因为这些不必要的细节可能有碍于对本发明的理解。
图1表示的是根据本发明一实施例的移动通信系统中的基站发射机，用于在单个代码信道中在给定的发送信号间隔中发送功率控制信号，其中多个移动台的PCB模式与这些功率控制信号多路复用。
参照图1，发送数据发生器118包括信道编码器和交织器(未示出)，用于将发送数据编码成一个帧单元，以产生符号数据。
乘法器111将用户A的PCB(+1或-1)与发送增益相乘，以产生用户A的增益受控PCB。乘法器112将用户B的PCB(+1或-1)与发送增益相乘，以产生用户B的增益受控PCB。乘法器113将来自乘法器111的增益受控PCB与用户A的模式相乘，以产生用户A的PCB模式。乘法器114将来自乘法器112的增益受控PCB与用户B的模式相乘，以产生用户B的PCB模式。这里，因为用户A和B的相应模式正交，因此，用户A和用户B的PCB模式彼此正交。
尽管本实施例表示的是两个用户的PCB，但本领域技术人员应理解的是，本发明不局限于两个用户。为了支持附加的用户，本发明的方法对应于附加用户的数目而简单地采用附加的PCB和用户模式比特便可。
选择器115根据控制信号来选择要发送的PCB，并将它们输出到加法器116。加法器116将从选择器115接收到的PCB相加，以产生功率控制信号。
多路复用器117对发送数据发生器118和加法器116的输出进行多路复用。在CDMA 2000系统中，多路复用器117将功率控制信号插入到穿孔(puncturing)后的发送数据的特定位置；在UMTS(通用移动电信系统)中，多路复用器117对发送数据与功率控制信号进行多路复用。
扩频器119例如采用正交码扩频或PN码扩频来对多路复用器117的输出进行扩频。RF(射频)发射机120将来自扩频器119的扩频信号调制成RF信号，并通过发射天线发送调制过的RF信号。
下面，将参照图1来描述基站在单个代码信道上在要发送的信号的给定间隔中发送功率控制信号的过程，其中这些功率控制信号上加有多个用户的PCB模式。
首先假设：(1)用户A的模式为(+1，+1)，用户B的模式为(+1，-1)；(2)用户A的PCB为(+1，+1)(即功率增大信号)，用户B的PCB为(-1，-1)(即功率降低信号)；及(3)乘法器111和112将各PCB与值为1的增益相乘。
对于上述例子，经乘法器111和113输出的用户A的PCB模式为(+1，+1)，经乘法器112和114输出的用户B的PCB模式为(-1，+1)。这些PCB模式由选择器115进行选择，并被输出到加法器116。然后，加法器116将从乘法器112和114产生的PCB模式相加，以产生将被最终发送的功率控制信号(0，+2)。多路复用器117对从加法器116输出的功率控制信号(0，+2)与来自发送数据发生器118的发送数据进行多路复用，并将多路复用的功率控制信号输出到扩频器119。然后，扩频器119采用正交码扩频或PN码扩频对多路复用的功率控制信号进行扩频。RF发射机120将扩频的基带信号转换成RF信号，并经发射天线发送该RF信号。
表1所示为根据用户模式产生的PCB模式。
表1
用户模式  PCB 根据用户模式的PCB模式
用户A(00) “+1+1”(移动台发送功率增大) +1+1
用户B(01) “+1+1”(移动台发送功率增大) +1-1
用户A(00) “-1-1”(移动台发送功率降低 -1-1
用户B(01) “-1-1”(移动台发送功率降低) -1+1
下面将参照图2来描述移动台接收机，该接收机通过在来自基站的接收信号的特定间隔中提取功率控制信号并将所提取的功率控制信号与移动台特有的唯一用户模式(参见表1的列1)相乘，来确定指向其本身的特定PCB。
首先，RF接收机211将经天线从基站接收到的RF信号转换成基带信号。解扩器212对该基带信号进行复数PN解扩或正交码解扩。功率控制信号提取器213从解扩器212的输出信号中提取功率控制信号。功率控制信号提取器213将所提取的功率控制信号输出到乘法器215以及接收数据检测器214。
用户模式发生器216通过与基站的先前协议来产生指定给移动台的用户模式。乘法器215将所提取的功率控制信号与从用户模式发生器216产生的用户模式相乘，以产生一PCB模式作为积分器的输入。积分器217对乘法器215的输出进行积分。
信道估计器218估计当前使用的信道，并输出复数信号。共轭复数发生器219对信道估计器218的输出进行共轭，以产生共轭信号A。乘法器220将积分器217的输出信号与共轭复数发生器219的输出信号相乘，以对信号失真进行补偿。
判定器221通过将乘法器220的输出信号电平与预定门限值比较而判定功率控制指令，并将判定结果提供给系统控制器(未示出)。此后，系统控制器根据这些功率控制指令来控制移动台的发送功率。
下面将参照图2来更详细地描述移动台在接收信号的给定间隔中提取功率控制信号、并将所提取的功率控制信号与唯一用户模式相乘、以判定其本身的PCB的操作。
这里假设：(1)基站为与用户A关联的移动台指定特定的用户模式(如00(+1，+1))，然后，基站将功率增大PCB(+1，+1)发送到移动台；及(2)基站为用户B指定一用户模式(如(+1，-1))，然后，基站将功率降低PCB(-1，-1)发送到与用户B关联的移动台。对于本示例，基站分别相加两个用户A和B的PCB模式(+1，+1)和(-1，-1)，并向移动台发送功率控制信号(0，+2)。
然后，RF接收机211将经天线接收到的RF信号转换成基带信号。解扩器212对该基带信号进行复数PN解扩或正交码解扩，并且功率控制信号提取器213从解扩器212的输出信号中提取出功率控制信号。功率控制信号提取器213将所提取出的功率控制信号输出到乘法器215以及接收数据检测器214。
根据所提取的功率控制信号确定移动台发送功率的方法如下。首先，在理想信道条件下，乘法器215的输入信号为(0，+2)。即，乘法器215将功率控制信号提取器213的输出信号(0，+2)与用户模式发生器216的输出(+1，+1)相乘，以产生信号(0，+2)。该信号被输入到积分器217，以产生值+2。这里，可从信号的正符号看出基站发送了功率增大指令。但是，无线电系统中的发送信号可伴随着与接收方不能成功地接收信号的恶劣信道条件关联的延迟或幅度和相位失真。当出现这种情况时，接收方(即移动台)必须从接收信号中估计当前信道状态，并存储对当前信道状态的估计值，以准确地将接收信号解调成原始发送信号。
亦即，在积分器217上计算出的值2不是实际值，而是在理想信道条件的假设下获得的理论值。为了准确地判定所发送的功率控制指令，需要对失真的值进行补偿。在乘法器220上进行对失真的值的补偿。亦即，在估计当前信道状态之后，信道估计器218测量接收信号的幅度和相位失真。共轭复数发生器219对信道估计器218的输出信号进行共轭，以产生用于对信道进行补偿的共轭信号。然后，乘法器220将积分器217的输出信号与共轭复数发生器220的输出信号相乘，以产生补偿了幅度和相位失真的信号。然后，判定器221根据补偿了信道失真的PCB模式来判定PCB，并将判定结果提供给系统控制器。此后，系统控制器根据由判定器221提供的信息来控制移动台的发送功率。
总之，如前所述，为了同时控制移动通信系统中多个移动台的发送功率，基站同时发送多个功率控制比特，以控制每个移动台的发送功率。这些功率控制比特与彼此正交的多个用户模式相乘，然后，产生一功率控制信号，并将其在单个代码信道的特定时间间隔中发送。当接收到该功率控制信号时，通过将在该特定间隔中提取出的这些功率控制信号与其唯一用户模式相乘，各移动台判定其本身的功率控制指令，其中，各移动台的唯一用户模式与其他移动台的用户模式彼此正交。其结果是，本发明公开了用于在基站上控制多个移动台的发送功率的一种有效方法，该方法用于应付以下两种情况：第一种情况是，多个移动台的全部或者同时或者在不同时刻向基站发送代码信道；第二种情况是，移动台同时发送一些代码信道，而在不同时刻发送其他代码信道。
尽管已参照其优选实施例表示和描述了本发明，但本领域内的技术人员应理解的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明构思和范围的情况下，可对本发明进行各种形式或细节上的变化。

Claims (23)

1.一种基站发射机，包括：
多个乘法器，用于使多个将被发送到各移动台的功率控制比特PCB与指定给各移动台的正交用户模式相乘，并输出各正交的PCB；
加法器，用于相加各正交的PCB，以产生功率控制信号；
多路复用器，用于对所述功率控制信号与发送数据进行多路复用，以产生一复合信号；和
发射机，用于对所述复合信号进行扩频，并发送所述复合信号。
2.如权利要求1所述的基站发射机，其中所述多路复用器是由用于将所述功率控制信号插入到所述发送数据的特定位置上的穿孔器/插入器实现的。
3.如权利要求1所述的基站发射机，其中所述多路复用器对所述功率控制信号和所述发送数据进行多路复用。
4.如权利要求1所述的基站发射机，其中所述PCB模式对应于所述用户模式。
5.如权利要求1所述的基站发射机，其中所述多个用户模式彼此正交。
6.如权利要求3所述的基站发射机，其中在先前的协议中，给一移动台指定一用户模式。
7.一种移动台接收机，包括：
功率控制信号提取器，用于在代码信道上接收到的接收信号的给定间隔中提取功率控制信号；
乘法器，用于将所提取的功率控制信号与指定给所述移动台的用户模式相乘，以提取所述移动台的PCB模式；和
判定器，用于根据所提取的PCB模式的信号电平来确定PCB。
8.如权利要求7所述的移动台接收机，还包括失真补偿器，设置在所述PCB模式发生器和所述判定器之间，用于将所提取的PCB模式与从信道估计器中提取出的共轭信号相乘，以产生补偿了失真的PCB模式。
9.如权利要求7所述的移动台接收机，其中所述PCB模式对应于所述用户模式。
10.如权利要求7所述的移动台接收机，其中所述多个用户模式正交。
11.如权利要求9所述的移动台接收机，其中在先前的协议中，给一移动台指定一用户模式。
12.一种移动通信系统的功率控制装置，包括：
基站发射机和移动台接收机，
其中所述基站发射机包括：
多个乘法器，用于使多个将被发送到各移动台的功率控制比特PCB与指定给各移动台的正交用户模式相乘，并输出各正交的PCB；
加法器，用于相加各正交的PCB；
多路复用器，用于对所述功率控制信号与发送数据进行多路复用，以产生一复合信号；和
发射机，用于调制所述复合信号，并发送所述复合信号，
其中所述移动台接收机包括：
功率控制信号提取器，用于在代码信道上接收到的接收信号的给定间隔中提取功率控制信号；
乘法器，用于将功率控制信号与指定给所述移动台的用户模式相乘，以提取所述移动台的PCB模式；和
判定器，用于根据所提取的PCB模式的信号电平来确定PCB。
13.一种基站的发送方法，包括如下步骤：
(a)将对应于多个移动台中的每个的PCB与指定给各移动台的正交用户模式相乘，以产生各移动台的PCB模式；
(b)相加所产生的PCB模式，以产生功率控制信号；
(c)对所述功率控制信号与发送数据进行多路复用，以产生一复合信号；和
(d)调制所述复合信号，并发送所述调制的复合信号。
14.如权利要求13所述的发送方法，其中所述多路复用步骤是这样进行的，即，在一特定位置上对所述发送数据进行穿孔，并将所述功率控制信号插入到所述穿孔位置上。
15.如权利要求13所述的发送方法，其中所述多路复用步骤是这样进行的，即，对所述功率控制信号和所述发送数据进行多路复用。
16.如权利要求15所述的发送方法，其中所述PCB模式对应于所述用户模式。
17.如权利要求13所述的发送方法，其中所述多个用户模式彼此正交。
18.如权利要求13所述的发送方法，其中在先前的协议中，给一移动台指定一用户模式。
19.一种移动台的接收方法，包括如下步骤：
(a)在代码信道上接收到的接收信号的给定间隔中提取功率控制信号，其中所述功率控制信号包括多个移动台的PCB模式；
(b)将所述功率控制信号与指定给所述移动台表示的用户模式相乘，以提取所述移动台的PCB模式；和
(c)根据所提取的PCB模式的信号电平来产生PCB。
20.如权利要求19所述的接收方法，还包括这样一步骤，用于将所述PCB模式与由信道估计得出的共轭信号相乘，以产生补偿了失真的PCB模式。
21.如权利要求19所述的接收方法，其中所述PCB模式对应于所述用户模式。
22.如权利要求19所述的移动台接收机，其中所述多个用户模式正交。
23.如权利要求19所述的移动台接收机，其中在先前的协议中，给一移动台指定一用户模式。
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