CN1178043A

CN1178043A - 一种控制发射功率的方法和一种无线系统

Info

Publication number: CN1178043A
Application number: CN 97190023
Authority: CN
Inventors: 艾詹·萨阿里欧; 奥斯卡·萨洛纳霍
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd; Nokia Telecommunications Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-04-01

Abstract

本发明涉及一种无线系统和一种在无线系统中控制发射功率的方法,该无线系统包括一个基站或若干个基站(100),它(们)与位于其区域内的用户终端设备(106到110)通信,在该方法中通过功率控制命令步进地控制设备的发射功率,在该方法中单独为每一连接调整发射功率变化的步长。为了能准确而快速地进行功率控制,在本发明的方法中基于若干接收的连续功率控制命令以下述方式调整步长:从待查功率控制命令中计算出不同方向上两个连续命令的数量与待查命令数量的比率,计算出的比率与某个参考值进行比较,基于所述比较调整步长。

Description

一种控制发射功率的方法和一种无线系统

本发明涉及一种在无线系统中控制发射功率的方法，该无线系统包括与位于其区域中的用户终端设备通信的一个基站或若干基站，该方法通过功率控制命令步进地控制设备的发射功率，并对每一连接单独调整其发射功率变化的步长。

一般在蜂窝无线环境中，无线电波传播条件在不断地变化。在用户终端设备接收的信号和基站接收的信号中都发生持续变化，即衰落。在信号的衰落中，可以区分两类不同的现象。衰落可以或快或慢，并且这两种现象通常同时发生。

信号的快衰落一般由蜂窝无线环境的多径传播引起，其中信号沿发射机和接收机间的若干不同路由传播。通过不同路径到达接收机的信号分量在接收机中累加，根据这些信号分量互相的相位差，它们或者彼此放大，或者彼此衰减。在少于半个波长的距离上，信号值就可能发生很大的变化，最多可达数十分贝。

信号的慢衰原则由下述事实引起，在无线路径上存在着引起额外衰减的不同数量的因素，例如自然障碍或建筑物。如同其名称所暗示的，信号慢衰落的效果包括信号强度中一段比由快衰落引起的变化要慢的变化，快衰落在由慢衰落引起的包络曲线附近引起强烈的功率变化。

由于接收信号的上述持续强度变化，必须不断监控用户终端设备和基站所用的发射功率，并努力控制使其在每一时刻具有适当的值。功率控制的目标是使设备的发射功率保持尽可能的低，但同时连接质量仍维持足够良好，从而信号不会干扰其它连接，尤其是便携式终端设备的功率消耗会较小。

一般来说，接收机中对发射功率的控制，基于对接收信号功率的监控来进行。例如这种控制可以通过由控制设备向受控发射机发送的功率控制消息来实现。功率控制消息包括将发射功率增大或减小一些功率量或功率步长的指令。

在国际专利申请PCT/US92/04161“Method and apparatus forcontrolling transmission power in a CDMA Cellular mobile telephonesystem”中给出了根据现有技术实现功率控制的一个例子。在根据该公开的方法中采用了功率控制消息，通过功率控制消息步进增加或减小受控发射机的发射功率。在这种方案中，步长是恒定的。

在下述情况中，保持功率控制步长恒定将引起问题：信号或干扰值有时会变化，而且该变化是非连续的。这种情况例如会在WLL(无线本地环境)系统中发生，其中用户终端设备固定在某一处，或者信号值的变化一般相当小。另一方面，干扰值的不时变化甚至会引起信噪比的较大变化。

如果通过大的固定步长来实现无线系统的功率控制，那么问题在于所用功率值在所需功率值附近的大幅度波动。这尤其涉及到WLL系统，在该系统中信道变化通常较小。另一方面，如果功率控制的步长较小，那就存在着功率控制算法不能跟上信噪比的快速变化的风险。

这儿要提到SuS.-L.Shich s.-S.的出版物：Reverse-Link PowerControl Stra tegies for CDMA Cellular Network，Sixth IEEEInt.Symposium on Personal，Indoor and MobileCommunications，PIMRC’95，Toronto，September 27 to 29，1995，它公开了一种方法，在该方法中步进地控制发射功率并可对每一连接单独调整步长。在该方法中采用两个连续的功率控制命令，基于这两个命令改变步长。尽管所描述的这种方法优于以前使用恒定步长的方法，但控制仍然较粗略。

本发明的目标是以下述方式实现无线系统的功率控制：在所需功率值附近没有较大的波动，而功率控制仍能快速跟上所需信号值的变化。

这通过前文中描述的该类方法来实现，该方法的特征在于，以下述方式基于若干接收到的连续功率控制命令调整步长：从待查功率控制命令中计算不同方向的两个连续命令的数量与待查命令数量的比率，将计算出来的比率与一个或若干个预定参考值相比较，基于所述比较调整步长。

本发明还涉及到一种无线系统，该系统的收发信机通过功率控制命令单独对每一连接设定不同步长实现发射功率的步进控制。本发明的无线系统的特征在于，系统的收发信机包括存储与连续功率控制命令相关的信息的装置，从所存储的信息中计算不同方向上两个连续命令的数量与待查命令数量的比率的装置，比较所得比率与预定参考值的装置，以及基于该比较调整步长的装置。

通过本发明的方法，可以实现一种快速而精确的功率控制。在本发明的优选实施例中，跟踪信号的信噪比并基于干扰值将更大或变小的行为来改变步长。步长的改变不需要额外的信令。

在本发明的另一实施例中，从功率控制命令中得出关于步长是否太大或太小的结论。

下面将结合附图中的例子更详细地描述本发明，在附图中

图1示出了可以应用本发明的方法的无线系统；

图2说明了根据本发明的系统收发信机结构的一个例子。

下面以WLL系统为例来考察根据本发明的方法的优选实施例，但是本发明并不局限于该系统。本领域的技术人员显然明了本发明的方案也可以相应地应用于蜂窝或其它无线系统。

图1示出了能够优选应用本发明的方法的WLL系统的概图。因此，WLL系统是采用无线电话系统取代传统电话线路网络的系统。在WLL系统中，用户终端设备象传统话机那样固定安装在用户前端。该系统的结构类似于传统蜂窝无线系统的结构。图1的示例系统包括一个基站100，它通过的字传输链路102连接到基站控制器104，并通过后者进一步连接到系统的其它部分和固定电话网。

该系统还包括多个用户终端设备106到110，它们象传统话机那样固定地安装在例如每一用户的房间。终端设备通过无线路径与基站通信，一般是与提供最佳质量连接的基站通信。自然应当认为在实际系统中，终端设备的数量实际上远远多于图1的例子中所示。

根据本发明的功率控制方法既可以应用于基站，又可以应用于用户终端设备。下面通过例子考察下行传输方向，即从基站到终端设备的传输。因此，让我们假设终端设备向基站发送功率控制消息。功率控制消息本身可以以已知方式实现。

基站从给定间隔从用户终端设备接收功率控制消息。根据本发明的方案的原理在于，如果功率增大命令之后一般跟着一个功率降低命令，那么功率控制步长过大，可以将其减小。然后根据需要更准确地保持发射功率。在相反情况下，即如果一般类似的命令一个接一个地到来，例如多个功率增大命令一个接一个地到来，那么可以增加功率控制步长。

让我们假定收发信机在具有某个预定长度的矢量中存储所接收的功率控制消息的信息。总是在新消息到达时，或者是以预定间隔将新消息的信息加到该矢量中。同时删除最早的信息。

在矢量中存储连续功率控制命令方向变化的信息。如果功率增大命令之后是一个功率增大命令，那么将该矢量的最新元素的值设置成‘1’。相应地，如果功率降低命令之后是一个功率降低命令，那么将该矢量的最新元素的值设置为‘1’。如果功率增大命令之后是一个功率降低命令，或者功率降低命令之后是一个功率增大命令，则将该矢量的最新元素的值设置成‘0’。之后，计算该矢量中包含的‘0’值的数量与该矢量的长度的比率PRO。计算出的比率PRO。与预定阀值TRE。进行比较。

如果该比率大于所设定的阈值，根据下述公式改变功率控制的步长：

其中CH是步长调整的最小功率值。这样，步长将变小。然而可以为步长确定一个最小值，小于该值则步长不减少。

如果该比率小于设定的阈值，则根据下式改变功率控制的步长：

从而增加了步长。然而可以为步长确定一个最大值，步长不能超过该值。

如果该比率等于设定的阈值，那么功率控制的步长将不变。

上述过程可以总是在接收到下一个功率控制命令时或以所需间隔重复。如果矢量长度是K个元素，那么可以例如以K+1个接收命令的间隔进行更新。

根据本发明的优选实施例，可以为步长的增长和降低确定不同大小的阈值，THE₁和THE₂。然后，如果得到的比率PRO。大于等于THE₁和小于等于THE₂，则步长不变。

另外，根据本发明的另一优选实施例，存储连续功率控制命令方向变化信息的矢量的大小不是恒定的，它可以根据这种情况进行改变。

上述变量的一些可能的值是，例如步长最小值0.1dB，步长最大值0.7dB，阈值0.5，步长调整的最小功率值0.005dB，矢量大小是2到6个元素。上述值通过WLL环境中的仿真得到，但是在实际系统中这些变量根据每一系统和环境得到各自的值，这些值可以不同于上述仅作为例子提到的值。

根据本发明的方案的优点在于下述事实：可以根据本发明将步长调整得尽可能小，因而功率控制精确，但是如果有必要，在不同环境下也可以快速增加步长。

下面考察根据本发明的无线系统中所用的收发信机的结构。图2说明了无线系统的一个收发信机，本发明的方法可以应用于该收发信机。该收发信机可以位于基站设备中，或者它可以是一个用户终端设备。就实际上用于本发明的部件而言，设备的结构在这两种选择中是相同的。

在发射方向上，收发信机包括编码发射信号的装置214，该装置的输出端在操作中连接到调制装置212的输入端，调制装置212的输出信号提供给发射机单元210。在发射机单元中，信号转换到射频并放大。信号从该发射机单元经过双工滤波器202提供给天线200。

在接收方向上，收发信机还包括接收机单元204，天线200接收的信号经过双工滤波器202提供给该接收机单元204。在接收机单元204中，接收信号转换到中频，并且该单元的输出信号在操作中连接到转换装置206的输入端。在转换装置中，信号被转换成数字形式。转换后的信号提供给检测装置208，检测后的信号从该装置进一步提供给接收机的其它部件。此外，该设备包括控制和计算装置216，后者控制上述其它模块的操作。该控制和计算装置一般通过处理器或单独的逻辑来实现。

根据本发明的收发信机包括装置216，它用于存储与连续功率控制命令相关的信息，例如矢量形式的功率控制命令方向的信息，装置216也用于从所存储的信息中计算不同方向的两个连续命令的数量与待查命令数量的比率，装置216还用于比较所得比率和某个预定参考值，如果该比率大于该参考值，则装置216使功率控制的步长变小，如果该比率小于该参考值，则装置216使功率控制的步长变大。装置216还能够基于计算出的比率与设定的参考值之间的差别程度，计算出步长变化的幅度。上述操作可以通过控制处理器实现，后者执行计算并将信息发送到该发射机的不同部件。相应的操作也可以由单独的逻辑和存储器电路来实现，这一点对本领域技术人员而言是显而易见的。

尽管以上结合附图的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于该例，在所附的权利要求书所提出的创新思想的范围内，可以通过许多方式对本发明进行修改。

Claims

1.一种在无线系统中控制发射功率的方法，该无线系统包括一个基站或若干个基站(100)，它(们)与位于其区域内的用户终端设备(106到110)通信，在该方法中通过功率控制命令步进地控制设备的发射功率，并且为每一连接单独调整发射功率变化的步长，其特征在于，基于若干接收的连续功率控制命令，以下述方式调整步长：从待查的功率控制命令中计算不同方向的两个连续命令的数量与待查命令数量的比率，计算出的比率与一个或若干预定参考值进行比较，并基于所述比较调整步长。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果计算出的比率大于给定的参考值，则使步长变小，如果计算出的比率小于该参考值，则增加步长，如果该比率等于该参考值，步长不变。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，步长改变的幅度取决于计算出的比率与参考值的差别程度。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，用于调整步长的连续功率控制命令的数量是恒定的，每当一个新的功率控制命令到正时，将最早的命令排除在待查的数量之外。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，用于调整步长的连续功率控制命令的数量是恒定的，由新命令以给定时间间隔更新命令的数量。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，为每一连接调整用于调整步长的连续功率控制命令的数量。

7.根据前述任一权利要求的方法，其特征在于，为发射功率变化的步长设定一个上限和一个下限。

8.根据权利要求1的方法，其特征在于，采用不同大小的阈值增加和减小步长的变化。

9.一种包括收发信机(100，106到110)的无线系统，收发信机通过单独为每一连接设置不同步长的功率控制命令，实现对发射功率的步进控制，其特征在于，系统的收发信机(100，106到110)包括存储与连续功率控制命令相关信息的装置(216)，从所存储的信息中计算不同方向上两个连续命令的数量与待查命令数量的比率的装置(216)，比较所得比率和某个预定参考值的装置(216)，以及基于该比较调整步长的装置(216)。

10.根据权利要求9的系统，其特征在于，系统的收发信机(100，106到110)包括装置(216)，它用于在比率大于参考值时，减小功率控制的步长，在比率小于参考值时，增加功率控制的步长。

11.根据权利要求9的系统，其特征在于，系统的收发信机(100，106到110)包括装置(216)，用于基于计算出的比率与设定的参考值的差别程度，计算步长变化的幅度。