CN1198274A - 发送功率控制器 - Google Patents

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Abstract

接收信号的误码率由接收信号误码检测单元32检测,以及目标SIR值由目标SIR值判定单元根据误码率来改变。也可用一帧中的CRC信号在帧单元中检测接收信号的误码率。并且,还可通过检测插入恒定时隙中的已知导频信号的误码来检测接收信号的误码率。

Description

发送功率控制器
本发明涉及一个用于数字通信的发送功率控制器，尤其涉及用于码分多址(CDMA)系统的移动通信领域。
在一个CDMA系统中，由于多个通信者使用相同频带，其他通信者的信号就成为干扰信号，降低了自身信道的通信质量。当一个靠近基站的移动台和一个远离基站的移动台同时通信时，基站中收到的从近端移动台发送来的信号功率更大。
因此，就产生这样一个问题，远端移动台和基站间的通信被近端移动台干扰了，这就造成了信道质量的大幅度降低，即，远近效应。为解决远近效应，进行了发送功率控制的研究。发送功率控制用于控制发送功率，使得接收站接收到的接收功率，或接收功率的信号对干扰加噪声的功率比(SIR)是与移动台的位置无关的常量，这样在服务区中就得到一致的信道质量。尤其是对于上行链路信道，各个移动台的发送功率控制由基站接收终端执行，使得从各个移动台发送来的信号的接收功率或SIR是常量。在把其他通信者产生的干扰信号作为白噪声的CDMA系统中，许多其他通信者的通信会等量地增加噪声功率，以及，在这种情况下，在同一小区里的用户容量依赖于达到预定信道质量的接收SIR。
另一方面，对于下行链路，由于自身信号和其他通信者的干扰信号通过同一发送路由，所以干扰信号的长期变化、短期变化、瞬时变化以及诸如此类的变化都与自身信道信号的变化相同，以及，虽然噪声功率不同，但收到的SIR总是常量。
因此，在只处理相同小区的干扰时，不必进行发送功率控制。但是，在受白噪声干扰的CDMA中，相邻小区也用相同频带进行通信，故应该考虑来自其他小区的干扰。来自其他小区的干扰功率与同一小区中的干扰功率一样是由瑞利衰落引起的瞬时变化，但是，由于它与自身移动台有用信号的变化不同，就需要用发送功率控制来跟踪瞬时变化。
将使用发送功率控制比特的闭环发送功率控制系统作为跟踪瞬时变化的发送功率控制系统。当一个基站在该基站小区里与一个移动台通信时，该移动台测量来自基站的有用信号的接收SIR，并根据测量结果确定发送功率控制比特，以控制基站的发送功率。该移动台将该发送功率控制比特插入该发送信号中，并将它发送给基站。该基站接收来自移动台的信号，提取该发送控制比特，并根据该发送功率控制比特的指示确定该发送功率。接着，该基站测量来自移动台的有用信号的接收SIR，并根据测量结果确定发送功率控制比特，以控制该移动台的发送功率。该基站将该发送功率控制比特插入发送信号中，并把它发送给基站。该移动台接收该基站发送来的信号，提取该发送控制比特，并根据该发送功率控制比特的指示确定发送功率。
进行发送功率控制的目标是保持该信道的信道质量(FER：帧误码率，或BER：位误码率)为预定值。
图1显示了最大多普勒频率和为达到预定的信道质量所需的接收SIR之间的关系，图中以多径传输所使用的路径数目作为一个参数。为达到预定的信道质量所需的接收SIR随传播环境的不同而不同，后者例如移动台的移动速率，即衰落的最大多普勒频率，多径数目和类似参数。因此，原有基于测量接收SIR的发送功率控制技术存在这样一个问题：在极差信道质量的传播环境条件下，需要设定一个接收SIR数值，并且即使在较好的传播环境下，也以较高发送功率进行发送。另外，还存在这样一个问题：当测量接收SIR的精度较低时，由于是根据误码的测量结果进行发送功率控制的，故不能以正确发送功率进行发送。
为解决以上问题，本发明的一个目标是完成发送功率控制，以提供始终不变的信道质量，而与传播环境或接收SIR测量精度无关。
在包括基站和移动台的移动通信系统中，提供至少一个基站和一个移动台的发送功率控制器，该发送功率控制器包括以下特征：
用于测量接收SIR(信号对干扰加噪声的功率比)的装置；
用于将接收SIR的测量结果与SIR预定目标值进行比较的装置；
用于根据该比较结果将发送功率控制信息输出到对方站的装置；
用于接收和解调来自对方站的发送功率控制信息的装置；
用于根据该解调的发送功率控制信息，控制自身站的发送功率的装置；
用于测量接收信号误码率的误码/率测量装置；以及
用于根据接收信号误码率改变该SIR目标值的装置。
此处，该误码率测量装置可包括：
用于通过检测加在无线帧信号中的CRC(循环冗余检测)比特检测帧误码的装置；
用于计算任意测量时间内的帧误码数目的装置；以及
用于将所测量的帧误码数值与预定帧误码数值相比较的装置。
该误码率测量装置可包括：
用于通过检测加在无线帧信号中的CRC比特来检测帧误码出现的装置；
用于根据该帧误码确定任意数目帧误码的移动平均的装置；以及
用于将该所测量到的帧误码的移动平均与预定帧误码值相比较的装置，该比较与任意数目帧周期无关。
用于改变接收SIR目标值的该装置：
当所测量到的帧误码数目或移动平均小于设定值时，指示将该SIR目标值减少一个预定步长值，以及当该帧误码数目或移动平均大于设定值时，指示将该SIR目标值增加一个预定步长值。
该误码率测量装置可包括：
用于检测插入无线帧预定时隙的已知导频信号的位误码的装置；
用于计算任意测量时间内的位误码数目的装置；以及
用于将该所测位误码数目与预设定位误码数目相比较的装置。
该误码率测量装置可包括：
用于检测在无线帧信号预定时隙插入的导频信号的位误码的装置；
用于根据位误码确定在任意一段时间内位误码移动平均值的装置；以及
用于将该测量到的位误码移动平均值与预定位误码值相比较的装置，该比较与该任意周期无关。
用于改变接收SIR目标值的装置：
当在所测导频信号的位误码数目或移动平均值小于设定值时，可指示将SIR目标值减少一个预定步长值，以及当位误码数目或移动平均大于设定值时，可指示将SIR目标值增加一个预定步长值。
如上所述，由于检测FER或BER，以改变接收SIR的目标值，可在不受接收SIR测量精度影响的情况下执行发送功率控制。
图1是一个图表，画出了最大多普勒频率和为达到预定信道质量所需的接收SIR间的关系，图中以多径传输所使用的路径数目作为一个参数；
图2是一个框图，用于根据本发明解释该发送功率控制器的原理；
图3是一个框图，画出了该发送功率控制器的一个实施例；
图4是一个框图，画出了该发送功率控制器的另一个实施例。
参照附图，以下描述了本发明的实施例。
本发明的原理将用图2来说明。图2是一个移动通信系统中一个基站或一个移动台的一个发射机/接收机中涉及本发明部分的框图。
在图2中，接收信号通过RF单元3，成为一个基带信号，然后经由A/D变换成为一个数字信号。在解调/解码器31中对该数字信号进行例如解扩或类似处理，以解码为数字信息。
在SIR测量单元6中，测量经由解调/解码器31的该信号信号对干扰加噪声的功率比(SIR)。在比较器7中，将该接收SIR与来自目标SIR判定单元的目标SIR值相比较，该接收SIR为从SIR测量单元6中得到的测量结果。结果，当该接收SIR小于该目标SIR值时，从一个发送功率控制比特判定单元13中产生一个用于指示增加发送功率的控制比特，以及，当该接收SIR值大于该目标SIR值时，产生一个用于指示减少发送功率的控制比特。将该生成的发送功率控制比特发送给目标站，以控制该目标站的发送功率。该控制与现有技术的发送功率控制相同。在本发明中，接收信号的误码率由一个接收信号误码率测量单元32来测量，以及该目标SIR值由该目标SIR值判定单元12根据误码率来改变。在一个帧单元中，利用CRC信号，可对接收信号的误码进行检测，得到接收信号的误码率，该CRC信号是在发送的帧单元中的一个侦错码。另外，通过检测插入固定周期中的已知导频信号，也可检测出接收信号的误码率。
图3显示了包括本发明的该发送功率控制器的发射机/接收机装置的一个实施例。
在图3中，所画数字1表示一根天线，2是一个TX/RX天线收发转换开关，3是一个接收射频单元，4是一个解扩器，5是一个相干检测器/瑞克组合器，6是一个SIR测量单元，7是一个SIR比较器，8是一个维特比解码器，9是一个CRC检测器，10是一个FER测量单元，11是一个FER比较器，12是一个目标SIR判定单元，13是一个发送功率控制比特判定单元，14是一个信号发生器，15是一个编码器，16是一个调制器，17是一个扩频器，18是一个发送射频单元，19是一个发送功率控制比特提取器，以及20是一个发送功率控制器。
接着，下面将描述本装置在移动台中的使用。来自基站的扩频信号由天线1接收。该接收信号通过TX/RX天线收发转换开关2，并被输入到接收射频单元3。在该接收射频单元3中，该接收信号通过带通滤波器(BPF)，以去掉带外部分，然后，由本机振荡器产生的本机信号将频率转变成中频信号(IF波段)。在频率已被转换为IF波段的该接收信号通过BPF后，由自动增益控制器(AGC)将该信号调整为合适的信号电平，然后通过平方检测，并将频率转换为基带。频率已经低通滤波器(LPF)转为基带的该接收信号经模/数(A/D)转换后，输出为一数字信号。
从接收射频单元3输出的该数字信号在解扩器4中解扩，并作为窄带调制信号输出。从解扩器4输出的信号在相干检测器/瑞克组合器5中解调为瑞克组合信号，并且在该SIR测量单元6中，在每一预定测量周期对该信号进行接收SIR值的测量。接着，发送功率控制比特由发送功率控制比特提取器19提取，并被输出到发送功率控制器20中。
在该发送功率控制器20中，根据该发送功率控制比特确定发送功率，并向发送射频单元18输出控制信息。接着，经相干检测器/瑞克组合器解调为瑞克组合信号的接收信号由维特比解码器进行维特比解码，并作为信息信号输出。由CRC检测器9从维特比信息信号中检测CRC比特。当没有检测到CRC比特时，向FER测量单元10输出帧误码检测信号。
在该FER测量单元10中，在任意一段周期内(比该SIR测量单元6中的SIR测量周期长的多)计算帧误码数目，以及FER测量结果被输出到比较器11中。在该FER测量单元10中，在特定周期内，测量帧误码率平均值。在该FER比较器11中，进行与预定目标值的比较。当该测量到的FER值比目标FER值小，FER比较器指示目标SIR值判定单元12减少目标SIR值，以及当该测量到的FER值大于目标FER值时，该FER比较器11指示该目标SIR值判定单元12增加该目标SIR值。
在每一恒定周期中，对FER测量单元19中的测量值进行平均获得测量结果。但是，通过在FER测量中使用移动平均，确定FER的平均时间和目标SIR控制周期可以是异步的。
FER的该移动平均由公式FER(n)＝α*FER(n-1)+(1-α)ERR给出。其中n是帧序数，a是遗忘因子，以及ERR是CRC测量结果，即在当前第n个帧正常检测时，为0，误码时为1。
因此，在上述FER移动平均公式中，当假定α＝0.9时，当前帧的CRC测量被加权0.1，这样得到移动平均FER。这与确定10帧的移动平均相关，该10帧为每帧移动一次。
如上所述，根据移动平均概念，通过FER测量单元10进行测定，可在与平均周期无关情况下确定对SIR目标值的控制。因此，例如，可通过设定对1000帧求平均时为α＝0.999以确定FER，以及每100帧对SIR目标值进行设定控制。
当该目标SIR值改变时，除了动态改变目标值的装置外，还可只增加或减少一个预定步长值。在这种情况下，当FER比较器11中所测量的FER值比目标FER值小时，指示该目标SIR值判定单元12将该目标SIR值减少一个预定值(步长值)，以及，当该FER测量值比目标FER值大时，就指示该目标SIR值判定单元12将该目标SIR值增加该预定值(步长值)。
在该SIR比较器7中，在每个FER周期中更新的目标SIR值与在SIR测量单元6中测量到的接收SIR值比较，并且，根据比较结果，在接收SIR值小于目标SIR值时，该发送功率控制比特判定单元13产生一个控制比特指示增加该发送功率，或在接收SIR值大于目标SIR值时，产生一个控制比特指示减少该发送功率，并且向该信号发生器14输出该控制比特。
在信号发生器14中，发送帧包括从发送功率控制比特判定单元13发送来的该发送功率控制比特，并将该发送帧输出到编码器15中。编码后的发送信号由调制器16进行调制，接着在扩频器17中扩频，然后输出到发送射频单元18中。在发送射频单元18中，被变频到IF和RF频带的发送信号按照基于来自发送功率控制器20的控制信息的发送功率进行发送。
图4画出了一个包括本发明的发送功率控制器的另一个实施例的发射机/接收机装置。在图4中，21表示一个导频信号检测器，22是一个位误码率(BER)测量单元，23是一个BER比较器。与图2中相同的部分由相同的符号表示。
在本实施例中，该目标SIR由导频信号的位误码率(BER)来确定。尤其是，在导频信号检测器21中，将基站和移动台都知道的导频信号从解扩信号中检测，当该检测到的信号与已知信号不同时，向BER测量单元22输出位误码检测信息。
该BER测量单元22计算任意周期内(比SIR测量单元6中SIR测量周期长的多)的导频信号误码数目，并将该BER测量结果输出到比较器23中。换句话说，该BER测量单元22测量一特定周期内导频信号的误码率的平均值。在BER比较器23中，与预定目标BER值进行比较。结果，该BER比较器23指示该目标SIR值判定单元12改变该目标SIR值。
与上述FER测量相似，为得到测量结果，在BER测量单元22中确定每个固定周期的平均值。但是，如上所述，利用BER测量中的该移动平均值，确定BER误码的平均时间可与目标SIR控制周期异步。
该BER的移动平均值由以下公式确定：BER(n)＝α*BER(n-1)+(1-α)ERR。其中n是帧序数，α是遗忘因子，以及ERR是导频信号误码检测结果，即，在当前第n帧导频信号检测正常时，它为0，以及当误码时，它为1。
当改变目标SIR值时，除了动态改变该目标值的装置外，也可只增加或减少预定步长值。在这种情况下，当所测量到的BER值小于该目标BER值时，指示该目标SIR值判定单元将该目标SIR值减少一个预定值(步长值)，以及当该测量到的BER值大于目标BER值时，指示该目标SIR值判定单元将该目标SIR值增加该预定值(步长值)。
如上所述，可完成发送功率控制，以在与传播环境和接收SIR测量精度无关的情况下，提供相同的信道质量。

Claims (7)

1.在一个包括所述基站和所述移动台的移动通信系统中，至少一个基站和一个移动台的一个发送功率控制器，该发送功率控制器包括：
用于测量接收SIR(信号对干扰加噪声的功率比)的装置；
用于将所述接收SIR测量结果与预定SIR目标值比较的装置；
用于根据所述比较结果将发送功率控制信息输出到对方站的装置；
用于接收并解调来自对方站的所述发送功率控制信息的装置；
用于根据所述解调的发送功率控制信息控制自身站的发送功率的装置；
用于测量接收信号误码率的误码率测量装置；以及
用于根据所述接收信号误码率改变所述SIR目标值的装置。
2.权利要求1中的该发送功率控制器，其中所述误码率测量装置包括：
用于通过检测加在无线帧信号中的CRC(循环冗余检测)比特来检测当前帧误码的装置；
用于在一任意测量时间内计算所述帧误码数目的装置；以及
用于将所述测量到的帧误码数目与预定帧误码数目设定值相比较的装置。
3.权利要求1中的该发送功率控制器，其中所述误码率测量装置包括：
用于通过检测加在无线帧信号中的CRC比特来检测当前帧误码的装置；
用于在任意数量帧中用所述帧误码确定误码的移动平均值的装置；以及
用于将所述测量到的误码的移动平均值与帧误码预定值相比较的装置，该比较与所述任意数量帧的周期无关。
4.权利要求2或3中的该发送功率控制器，其中用于改变所述接收SIR目标值的所述装置：
当测量到的帧误码数或移动平均值小于设定值时，指示将所述SIR目标值减少一个预定步长值，以及当帧误码数或移动平均值大于设定值时，指示将所述SIR目标值增加一个预定步长值。
5.权利要求1中的该发送功率控制器，其中所述误码率测量装置包括：
用于检测插入无线帧预定时隙的已知导频信号位误码的装置；
用于在任意测量时间内计算所述位误码的装置；以及
用于将所述测量到的位误码数与预定位误码数设定值相比较的装置。
6.权利要求1中的该发送功率控制器，其中所述误码率测量装置包括：
用于检测插入无线帧预定时隙的导频信号位误码的装置；
用于在任意周期内利用位误码确定位误码移动平均值的装置；以及
用于将所述测量到的误码的移动平均值与预定位误码数设定值相比较的装置，该比较与所述任意周期无关。
7.权利要求5或6中的该发送功率控制器，其中用于改变所述接收SIR目标值的所述装置：
在所测导频信号的位误码数或移动平均值小于设定值时，指示将所述SIR目标值减少一个预定步长值，以及在位误码数或移动平均值大于设定值时，指示将所述SIR目标值增加一个预定步长值。
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