CN1130866C - 控制业务信号的传输功率的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制一帧的业务信号功率的码分多址(CDMA)移动通信系统，包括：信号发生器，用于基于帧同时产生导频信号和业务信号；功率补偿器，用于按照各帧中穿孔帧的穿孔长度来补偿业务信号功率；以及信号组合器，用于组合经功率补偿的业务信号与信号发生器产生的导频信号。
Description
发明领域
本发明涉及移动通信系统的功率控制装置和方法，尤其涉及分别以不同方式控制导频信号增益和业务信号补偿增益的功率控制装置和方法。
背景技术
移动信息系统通常采用码分多址(CDMA)技术。在CDMA移动通信系统中，接收机经导频信道接收导频信号，导频信道在各信道中用于接收从发射方发射的帧信号并测量所接收导频信号的强度。接收机根据导频信号强度产生功率控制信号，并将所产生的功率控制信号送回发射方。发射方将导频信道信号强度与用于控制的基准值(或阈值)相比较。如果导频信道信号的强度低于基准值，则接收机发送一个功率增大(power-up)信号；否则，接收机发送一个功率降低(power-down)信号。
在以特定频率与基站通信期间信道环境差的情况下，移动台搜索使用不同频率并具有较好信道环境的另一基站。这是移动台实行硬切换的基本步骤。当搜索新频率时，在返回原始频率之前移动台暂时以新频率发送导频信号。在某些情况下，在以新频率传输导频信号的间隔期间，可暂时中断将业务信号传输到当前连接的基站。
如上所述，在以另一频率传输导频信号的间隔期间将业务信号穿孔，导致能量损失。为了补偿损失，发射机增大未穿孔的帧信号的功率。这在下面详细说明。
图1示出一种按照现有技术的用于在反向链路上传输穿孔帧期间控制功率的装置，其中信号由导频信号和业务信号组成。参见图1，控制器100控制整个接收机的操作。按照从上层接收的信令信息、例如数据率、穿孔(puncturing)起始时间和穿孔间隔等，控制器100控制导频信号发生器110、业务信号发生器120、和第一信号控制器180。在控制器100的控制下，导频信号发生器110产生导频信号，并输出所产生的导频信号到第一功率控制器130。一旦接收到导频信号，第一功率控制器130利用预定增益Gp控制导频信号功率，并输出功率受控的导频信号到信号组合器150。类似地，在控制器100的控制下，业务信号发生器120产生业务信号，并输出所产生的业务信号到第二功率控制器140。一旦收到业务信号，第二功率控制器140利用预定增益GT控制业务信号功率，并输出功率受控的业务信号到信号组合器150。来自第一功率控制器130的导频功率与来自第二功率控制器140的业务功率之比被设定为预定值。信号组合器150将分别从第一和第二功率控制器130和140接收的业务信号与导频信号组合。
此外，控制器100根据涉及从上层接收的穿孔起始时间穿孔间隔的信息来计算穿孔间隔的补偿增益。在完成计算之后，控制器100输出穿孔间隔和所计算的补偿增益到到第一信号控制器180。然后，在穿孔间隔期间，第一信号控制器180将所接收的补偿增益输出到乘法器170。
乘法器170把从信号组合器150输出的导频信号与业务信号的组合信号乘以补偿增益，并将结果输出到第二信号控制器160。第二信号控制器160接收经补偿的导频信号和业务信号，并按照传输信道的状态调整功率控制。如果移动台搜索不同频率的另一基站，则由第二信号控制器执行在信号控制后发生的穿孔。因此，在同样的时间间隔期间，导频信号和业务信号均被穿孔。
图2示出穿孔的帧的功率分布。当未对帧进行穿孔时，将以恒定增益GA传输未穿孔的帧而在整个帧时段A上无功率损失。然而，当在穿孔的时段AP对帧进行穿孔而导致功率损失GA时，未穿孔的时段B在增益上增加GB，以补偿在穿孔时段AP上的功率损失GA。总之，从乘法器170输出的穿孔帧的总功率增益为GTOTAL＝GA+GB。
在以上述功率控制方法传输穿孔帧的情况下，未穿孔部分的传输功率增大，从而使导频信号的传输功率增大，这导致在大多数时间间隔期间导频信道的估计功率大于基准值。因此，作为功率降低信号产生功率控制信号。然而，该功率控制方法不能提供对接收机接收性能的维护，因为仅随增益的连续增大，用于解码穿孔帧的接收性能维持在解码穿孔的业务帧之前的时间间隔。为了避免这种毁损，在衰落期间减小然后恢复之后，发射机执行忽略从接收机反馈的功率控制信号中的功率降低信号的功率控制。
如上所述，发射机忽略从接收机反馈的功率控制信号中的功率降低信号，由此仅在深度衰落恢复之后，采用去激活的功率降低信号来激活功率增大信号，导致功率的浪费。
而且，出现的另一问题是，高功率的数据传输致使反向链路上的干扰增加，并减小反向链路的容量。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于在传输穿孔的帧期间控制功率的装置和方法，其中通过仅仅控制穿孔的业务数据帧的功率增益，可以以与未穿孔业务数据帧相同的方式在功率增大/功率降低信号下进行穿孔的业务数据帧的功率控制，并且不用补偿导频信号增益。
按照本发明的一个方面，提供了一种控制一帧的业务信号功率的码分多址(CDMA)移动通信系统，包括：信号发生器，用于基于帧同时产生导频信号和业务信号；功率补偿器，用于按照各帧中穿孔帧的穿孔长度来补偿业务信号功率；以及信号组合器，用于组合经功率补偿的业务信号与信号发生器产生的导频信号。
按照本发明的另一方面，提供了一种在移动通信系统中传输穿孔帧时的功率控制方法，该方法包括下列步骤：判定在硬切换期间输入帧是否被穿孔；当对帧进行穿孔时，判定是否收到关于帧的数据率和穿孔长度的信息；当收到该信息时，根据数据率和穿孔长度计算补偿增益；判定是否检测到帧边界；以及当检测到帧边界时，产生补偿增益给乘法器，以补偿业务信号功率损失。
附图说明
从下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更为清楚，附图中相同标号表示相同部件：
图1是现有技术的反向链路上的功率控制装置的结构图；
图2是表示穿孔帧部分与未穿孔帧部分之间增益差的示图；
图3是表示按照本发明实施例的用于在传输穿孔帧期间控制功率的装置的详细框图；
图4是表示控制本发明第一实施例的在传输穿孔帧期间的功率控制方法的流程图；
图5是表示控制本发明第二实施例的在传输穿孔帧期间的功率控制方法的流程图；
图6是表示按照本发明实施例的用于在传输穿孔帧期间控制功率的装置的详细框图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的优选实施例。在下列描述中，对公知的功率和结构不作详细描述，因为不必要的详细反而会使本发明不清楚。
在按照本发明的功率控制方法中，穿孔帧与未穿孔帧的导频信号功率与业务信号功率之比是不同的。亦即，当业务帧未被穿孔时，分别用导频信号功率增益(以下称为GP)和业务信号功率增益(以下称为GT)控制导频信号和业务信号的传输功率；当业务帧被穿孔时，保持增益GP不变，而仅赋予GT一个用于传输信号功率损失的补偿增益。当在这种情况下测量产生功率控制信号的导频信道的功率时，能够产生同样的功率控制信号而不管传输信号的穿孔帧或未穿孔帧如何，还能够相对于反馈回到生成穿孔帧的发射机的功率控制信号执行功率控制。
按照本发明进行功率控制的方法有两种，其中导频信号的功率增益比率与业务信号的不同。
在第一种方法中，在频率间硬切换期间监视业务信号的每个帧，以判定是否有任何帧被穿孔。当检测到穿孔帧时，计算补偿增益，然后在将导频信号与业务信号组合在一起前按照计算的补偿增益来仅仅补偿业务信号的功率损失。
在第二种方法中，将对应穿孔间隔长度的预定补偿增益存储在一个存储器中，当输入穿孔帧时，从存储器读出一个对应的增益值GT用于补偿。功率损耗正比于穿孔时间，并可按照发射机能够发射的最大增益值加以限制。为了补偿可能由于业务信号与导频信号之间的不适当功率比导致的业务信道性能恶化，还可确定与功率损失不同的补偿增益。
图6示出一种按照本发明实施例用于在传输穿孔帧期间控制功率的装置。
按照本发明的功率补偿装置包括功率补偿器301、信号发生器305、信号组合器350和第二信号控制器360。在控制器(未示出)的控制下，信号发生器305产生业务信号和导频信号。导频信号被提供给信号组合器350，而业务信号被提供给功率补偿器301。功率补偿器301从上层接收数据率信息，以控制信号发生器305，信号发生器305产生业务信号和导频信号。功率补偿器301还从上层接收相应穿孔起始时间和穿孔间隔的穿孔信息，以计算补偿增益，从而利用计算的补偿增益来补偿从信号发生器305接收的业务信号功率增益。然后功率补偿器301将经补偿的业务信号输出到信号组合器350。信号组合器350把从功率补偿器301接收的经补偿业务信号与来自信号发生器305的导频信号组合，将组合信号输出到第二信号控制器360。第二信号控制器360控制从信号组合器250接收的组合信号的功率。
如上所述，本发明不像图1中现有技术装置那样补偿来自信号组合器250的组合信号的功率，而是仅补偿业务信号功率，然后在信号组合器250处将导频信号与经补偿的业务信号组合，从而保留未经补偿的导频信号。
图3示出图6所示功率控制装置的更详细框图。
参见图3，图6的信号发生器305由业务信号发生器320、导频信号发生器310、第一功率控制器330和第二功率控制器340组成。该结构与图1中详示的结构执行相同的操作。图6的功率补偿器301包括控制器300、第一信号控制器380和乘法器370。控制器300从上层接收数据率信息，以控制业务信号发生器320和导频信号发生器310，业务信号发生器320和导频信号发生器310分别产生业务信号和导频信号。此外，控制器300从上层接收相应穿孔起始时间和穿孔间隔的穿孔信息，以计算未穿孔时段、即有待补偿的间隔内的补偿增益，并将计算的补偿增益提供给第一信号控制器380。该补偿增益由下式确定：
[方程1]
第一信号控制器380输出到乘法器370的增益信号在功率补偿间隔中具有补偿增益。乘法器370将从第二功率控制器340接收的业务信号乘以来自第一信号控制器380的具有补偿增益的增益信号，并将结果输出到信号组合器250。
虽然控制器300在该实施例中计算补偿增益，但控制器300还可把从上层接收的穿孔信息提供给第一信号控制器380，第一信号控制器380然后按照所接收的穿孔信息计算补偿增益，并将具有补偿增益的补偿增益信号施加到乘法器270。
按照本发明的功率控制装置还可包括存储器390。存储器390配备有基于穿孔间隔、即穿孔长度的补偿增益表。当搜索不同频率的另一基站并发生穿孔时，控制器300从上层接收穿孔起始时间和穿孔长度，并从存储器390获取相应穿孔长度的补偿增益。然后，控制器300将补偿增益施加到第一信号控制器380，以补偿业务信号的穿孔间隔。
A.第一实施例
图4是改变GT与GP之比的方法的流程图，其中控制器300计算补偿增益以进行功率控制。
参见图4，在步骤401，控制器300判断是否从上层收到穿孔信息，以确定一个帧是否被穿孔。如果从上层接收到穿孔信息，则在步骤405，控制器300由穿孔信息确定补偿增益，并在步骤407输出所确定的补偿增益到第一信号控制器380。此时，在帧的未穿孔间隔中，第一信号控制器380输出具有补偿增益的补偿增益信号。另一方面，如果未从上层接收到穿孔信息，则在步骤402，控制器300通知第一信号控制器380它将输出为“1”的补偿增益。在相对于该帧的穿孔间隔的功率补偿期间，控制器300在步骤409判断是否检测到穿孔帧与未穿孔帧之间的边界，亦即，穿孔帧的末端，或穿孔帧的下一帧。一旦检测到帧边界，控制器300在步骤411输出帧边界信号到第一信号控制器380，以通知在步骤411已检测到帧边界。当接收到帧边界信号时，第一信号控制器380在步骤402输出为“1”的补偿增益。如果在步骤409未检测到帧边界，在步骤405所计算的补偿增益在步骤407中继续被输出到第一信号控制器380。
B.第二实例
图5是按照本发明第二实施例、作为在传输穿孔帧时的功率控制方法的一种改变GT与GP之比的方法的流程图。
参见图5，在步骤501，控制器300判断是否从上层收到穿孔信息，以确定一个帧是否被穿孔。如果在步骤501从上层接收到穿孔信息，则控制器300检测包含在穿孔信息中的穿孔长度，在步骤505从存储器390获取穿孔长度的补偿增益，并在步骤506输出补偿增益到第一信号控制器380。另一方面，如果未从上层接收到穿孔信息，则在步骤502，控制器300通知第一信号控制器380它将输出为“1”的补偿增益。在相对于该帧的穿孔间隔的功率补偿期间，控制器300在步骤507判断是否检测到穿孔帧与未穿孔帧之间的边界，亦即，穿孔帧的末端，或穿孔帧的下一帧。一旦检测到帧边界，控制器300在步骤509通知第一信号控制器380已检测到帧边界。当接收到帧边界信号时，第一信号控制器380在步骤502输出为“1”的补偿增益。如果在步骤507未检测到帧边界，则在步骤505所计算的补偿增益在步骤506中继续被输出到第一信号控制器380。更具体地说，在步骤506，控制器300以与图4步骤407同样的方式输出补偿增益值到第一信号控制器380。然后，第一信号控制器380在穿孔帧的未穿孔时段输出具有补偿增益值的补偿增益。然而，当未能收到穿孔信息时，控制器300使第一信号控制器380能够输出为“1”的补偿增益值。在穿孔部分的功率补偿期间，控制器300在步骤507以与步骤409同样的方式判断是否检测到穿孔帧的边界、即穿孔帧的末端或下一帧的始端。一旦检测到帧边界，控制器300在步骤509输出帧边界信号到第一信号控制器380，以通知检测到帧边界。然后第一信号控制器380输出为“1”的补偿增益值。
因此，本发明的移动通信系统可执行精确的功率控制，以防止移动台传输功率的浪费，其结果是，移动台可提高其接收输入信号的备用时间。
此外，还可降低因传输功率不必要消耗所引起的来自其他信道的干扰。
虽然已参照其优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解的是，可在不偏离所附权利要求书限定的本发明实质和范围的情况下，作出各种形式和细节上的变更。
Claims (8)
1.一种码分多址移动通信系统中用于控制具有给定帧中穿孔时间长度的业务信号发送增益的装置，包括：
第一信号发生器(310)，用于产生导频信号；
第二信号发生器(320)，用于产生业务信号；
增益补偿器(301)，用于按照其中的穿孔长度补偿业务信号增益，用于补偿增益；以及
信号组合器(350)，用于组合经增益补偿的业务信号与所述第一信号发生器产生的导频信号，从而控制业务信号的发送增益。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述增益补偿器包括：
控制器(300)，用于按照其中的穿孔时间长度计算补偿增益，以补偿业务信号的增益；
第一信号控制器(380)，用于产生相应于补偿增益的补偿增益信号；以及
乘法器(370)，用于将业务信号乘以补偿增益信号。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述增益补偿器包括：
存储器(390)，用于按照其中的穿孔时间长度存储补偿增益，以补偿业务信号的增益；
控制器(300)，用于读出相应于其中的穿孔时间长度的补偿增益；
第一信号控制器(380)，用于产生相应于补偿增益的补偿增益信号；以及
乘法器(370)，用于将业务信号乘以补偿增益信号。
4.如权利要求1所述的装置，还包括：
第二信号控制器(360)，用于按照信道环境控制组合信号。
5.一种码分多址移动通信系统中的控制业务信号的发送增益的方法：包括下列步骤：
产生导频信号；
产生业务信号；
按照其中的穿孔时间长度来补偿业务信号增益，用于补偿增益；
组合经增益补偿的业务信号和导频信号，从而控制业务信号的发送增益；以及
控制组合信号的发送增益。
6.如权利要求5所述的方法，还包括下列步骤：
判断是否从上层接收到指示给定帧中穿孔时间长度的穿孔信息；
按照穿孔信息来计算补偿增益；以及
当检测到指示给定帧的结束的帧边界时，输出帧边界信号，以终止所述发送增益控制步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其中补偿增益定义为
8.如权利要求6所述的方法，其中根据穿孔时间长度从一个表中读出补偿增益。
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