CN1218508C - 次站及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

次站具有一个接收机，它能够分解在软切换过程中作为多个多径信号从多个基站接收到的信号。这种能力例如可由一个瑞克接收机提供。为了在非常短的时段内解码和对接收到的信号作用，接收机不处理在预定时间之后到达的信号(402g，402h)，而代之以处理在时间(t1)之前到达的较弱的信号(402d，402e)。在UMTS系统中这样的次站尤其适合解码和对包括在接收信号内的功率控制命令作用，因为UMTS规范为此提供的时段非常有限。在本申请中，预定时间(t1)是这样一个时间，即在此之后接收的信号将太迟而不用于决定下次的功率控制改变。

Description

次站及其操作方法
技术领域
本发明涉及在无线电通信系统中使用的次站，且进一步涉及操作该次站的方法。尽管本说明书是特别参照新兴的通用移动电信系统(UMTS)来描述一个系统，但可理解为它描述的技术同样也能应用在其他的移动无线电系统上。
背景领域
在无线电通信系统中，基站(BS)与移动台(MS)之间要求有两种基本类型的通信。第一类是用户业务，如话音或分组数据。第二类是控制信息，用于设置和监视传输信道的各种参数，使基站与移动台能够交换需要的用户业务。
在许多无线电通信系统中，精确的功率控制非常重要。特别是在采用扩频码分多址技术(CDMA)的系统中，因为许多通信信道共享同一带宽，因而任何一路信道上传输的功率过高都会降低所有其他信道上的信噪比。从移动台(MS)传输至基站(BS)的信号的上行链路功率控制尤其重要的。它确保对于给定的数据速率和服务质量，基站以大致相同的功率电平接收来自不同移动台的信号，同时将每一个移动台所要求的传输功率减至最少。要求有由基站传输至移动台的信号的下行链路功率控制，这样移动台以低差错率接收来自基站的信号，同时使传输功率降到最低，从而减少对其他小区和无线电系统的干扰。
在UMTS的实施方案中，通常采用闭环功率控制方式。对于上行链路功率控制，基站决定来自移动台的传输功率中需要的改变，并且通过传输功率控制(TPC)命令把这些改变用信号通知给移动台。为了使开销最小化，通常情况下TPC命令指示移动台增大或降低其功率，功率中的改变是预先定义的步长。然而在一些系统中，传输功率控制(TPC)命令也可以决定使用的步长。
一个移动台通常只和一个单独的基站通信。在一个呼叫过程中，例如当移动台远离自身基站而导致通信链路质量恶化的时候，或者不同小区的相对业务负载需要调整时，移动台可能希望试着转移到另外一个基站。从一个基站向另一个基站转移的过程被称为切换。在这种过程的被称为软切换的版本中，移动台参与与多个基站(称为基站的“活动组”)的通信来决定它应当转移到哪一个基站，如果有的话。当移动台参与此种过程时，它将接收来自每个基站的传输功率控制(TPC)命令。在国际专利申请WO00/36762中公开了一种基于接收到的传输功率控制(TPC)命令来决定功率怎样改变的策略的示范。
在软切换过程中伴随功率控制的一个问题就是可用于接收、解码和处理功率控制命令的时间量有限。例如在UMTS中，第一个传输功率控制(TPC)命令到达后，存在一个416码片(大约108微秒)的时段，在此期间接收到的命令需要被解码和处理以决定所需功率改变的大小和方向。在这个时段之后的50微秒时间段内应该实现传输功率的改变。
因为在UMTS的软切换中，来自各基站的第一信号的到达时间之间可能存在一个高达148码片(38.5微秒)的时间差，使得这个问题更加糟糕。当基站来的信号通过几条下行链路路径接收并且来自各路径的信息被混合在一块时(例如使用瑞克(Rake)接收机)，引入一个另外的延时，该延时高达路径间扩展的最差状况的延时，以便使每个路径中的延时相等。在UMTS系统中，这种情况使得可用于处理的时间减少至20微秒，因此软切换的综合效应和延时扩展使得可用于处理的时间减半。对于在接收机中调度必要的处理任务，特别是对于因采用矢量处理器而具有很大处理延时的收发机结构，这允许非常小的灵活性。
发明内容
因此本发明的一个目的是使移动台中可用于处理功率控制命令的时间最大化。
根据本发明的第一个方面，提供了一种次站用在包含多个主站的无线电通信系统中，该次站具有参与软切换过程的装置，其间该次站同时和至少两个主站通信，并且该次站具有接收机装置，它包括信号分解装置用于分解作为多个多径信号从至少两个主站接收到的传输信号，其中提供装置用来决定是否基于每一个多径信号的到达时间把其分配给信号分解装置。
根据本发明的第二个方面，提供了一种操作次站的方法，包括参与软切换过程，其间该次站同时和至少两个主站通信，接收从该至少两个主站发送的信号作为多个多径信号，并且通过一个信号分解器处理接收到的多径信号以分解该传输的信号，此方法还包括决定是否基于每个多径信号的到达时间来处理它。
本发明是基于这样的认识(在现有的技术中不存在)，即：基于信号的到达时间，而不是信号强度来分配信号给瑞克接收机分支，使得能够改进次站的实现。
附图简述
现在借助于范例并参考附图描述本发明的实施方案，其中：
图一是一种无线电通信系统的方框图；
图二是一种有五个分支的瑞克接收机的方框图；
图三是移动台处于软切换过程中的无线电通信系统的方框图；
图四是一个曲线图，表示了接收到的信号幅度A与从第一个信号接收起的时间t的相对关系；
图五是一个流程图，表示了根据本发明的处理多径信号的一种方法。
在图中用同一参考数字表示相同特征。
实现本发明的方式
参照图一，一种无线电通信系统包括一个主站(BS)100和多个次站(MS)110。该BS 100包括一个微控制器(μC)102，连接天线装置106的收发机(TX/RX)装置104，用来改变发送功率电平的功率控制(PC)装置107和用来连接公用电话网(PSTN)或其他适用网络的连接装置108。每个MS 110包括一个微控制器(μC)112，连接天线装置116的收发机(TX/RX)装置114和用来改变发送功率电平的功率控制(PC)装置118。从BS 100到MS 110的通信占用下行链路频道122，而MS 110到BS 100的通信占用上行链路频道124。
在MS 110中，收发机装置114可以包括一个瑞克接收机。对本领域的技术人员众所周知，这样的接收机被设计成用来检测在扩散的多径信道上传输的CDMA信号。在图二中显示了带五个分支的瑞克接收机的方框图，经天线116接收到的信号被下变频到基带信号并且被提供作为到五个混合器202的第一输入。信号发生器(SIG)204产生一个用与BS100使用的相同扩展码编码的信号的本地副本。此信号作为第一混合器202a的第二输入。该同一信号经过延时装置(DEL)206b延时，作为第二混合器202b的第二输入，并且类似的，分别通过延时装置206c、206d、206e进一步延时而输入到混合器202c、202d、202e。
通过根据信道估计器的输出和延时装置206施加的延时来调整发生的信号的相位，可以处理被具有不同延时的五条不同路径接收的相同发送信号的五种形式。通过衰减器(ATT)208，接收到的信号使它们的幅度乘上与它们各自接收的信号强度成正比的加权因子，然后由加法装置(SUM)210求和。组合信号通过积分装置(INT)212在连续符号时段内积分以确定接收的符号，该符号提供给接收机的剩余部分进行进一步处理。如果经超过五个不同路径接收信号，则信号发生器204的相位和由延时装置206引入的延时被调整到与五个最强的接收路径(或者是具有最佳信噪比的接收路径)相匹配。
图三说明了MS 110参与软切换过程，MS 110具有与三个各自BS100a、100b、100c的三路通信信道326a、326b、326c。在一个给定的时隙内MS 110从每个BS 100a、100b、100c接收传输功率控制命令。如果接收到的信号被一个具有n个分支的瑞克接收机处理，则通常就是把n个最强信号的每一个分配给一个分支。
图四显示的是经不同路径接收到的一组信号的一个例子，它是多个信号402的幅度A与相对于第一接收到的信号402a到达时间的到达时间t的曲线图。如果信号由六个分支的瑞克接收机来处理，瑞克分支将被分配给信号402a、402b、402c、402f、402g和402h，而忽略掉信号402d和402e。
然而，申请人已经确定这样的分配策略在软切换中由于可用的处理时间有限而不是最佳的。根据本发明提出一种替代策略，瑞克分支是单独基于到达时间的信息或者基于该信息与信号强度信息的组合来分配给信号的。这样就克服了把瑞克分支分配给到达太迟而不能引入下一功率改变的决定中的信号的情况，在那种情况下，这样的一个分支实际上被浪费了。
因此在如图四所示的例子中，MS 110决定任何在时间t1后接收的信号将太迟而不能用来决定下一功率改变。因此瑞克分支的分配从通常使用的如上所述方式进行修改，代之以把分支分配给信号402a、402b、402c、402d、402e和402f。因此这种分配忽略了对于第一有效路径是在预定的到达窗之后到达的强的较迟信号(402g，402h)。这样迟到的信号可以任选地用来决定在随后的时隙中要做出的功率控制改变。
MS 110除了上述的修改瑞克分支分配外或代替该分配也可以使用额外的技术，来增加处理功率控制命令的可用时间。对于MS 110，一种这样的技术是：在来自接收信号的所有信息可用之前基于所需功率改变的初始估计来开始使之功率改变。如必要，那么基于后来接收到的信号对功率的改变作出修正。这种技术能对在MS 110中调度处理任务的灵活性带来好处，假如对实现功率改变的修正仅在一小部分情况中需要的话。
在一些软切换情形，例如当从最早的BS 100接收到一个可靠的下降命令时，不需要等待另外的功率控制命令到达。而在其他一些情形中，一种合适的策略可能是：不管从最早的BS 100接收到的下降命令可靠与否总是降低功率，而且同样地对于响应上升命令来增大功率，也要遭受在稍迟接收到可靠下降命令的事件中被修正的功率改变。这样的策略能够满足UMTS规范的需要。
在当功率控制步的方向确实需要修正的情况下，这种修正有可能超出分配用于进行功率改变的50微秒时间。假如功率改变后对于时隙的剩余部分，平均上行链路传输功率没有被影响到这种超出允许容限的程度，并且假使差错矢量大小没有超出允许的容限，则这本身就不是个问题。在UMTS中，差错矢量大小被定义成在被传送的波形与一个极匹配的参考波形之间的差错矢量的均方根(rms)。
在不同于UMTS的其他系统中，尤其是在软切换过程中来自不同BS100的信息可能影响所要求的功率步的大小时，基于初始估计开始改变功率的策略会带来很多益处。例如，通过在收发机114的RF部分的初始粗略功率改变来实现功率的改变，一旦剩余的功率控制命令被处理，其余的传输功率微调就通过调整用于传输的基带信号的幅度来实现。
另一项技术是修改来自BS 100的传输时序。根据UMTS规范，如果来自BS 100的信号到达时间相对来自其他BS 100的信号(或者相对于用于上行链路传输的参考时序的一个固定偏移)漂移超过了±148码片的典型范围，MS 110就会通知BS 100。BS 100能在256码片的步长内调整传输时序。通过报告已接收的信号的到达超出了可接受的时限，即使还没有，MS 110能安排来自多个BS 100的下行链路传输时序以致改善功率控制命令的处理。MS 110也可以决定不报告到达超出时限的微弱信号，例如以避免参考时序的任何随后的改变。
例如，如果来自第一接收到的BS 100的信号始终比稍迟接收的来自其他BS 100的信号弱，则MS 110能报告其中一个或多个更强的更迟信号为已迟到达，以至UMTS网络能安排其时序提前256码片，由此确保最强信号首先被接收。这种算法将显著改善上述的初始估计方法的应用。
作为对于上述技术的替换或补充，当任何迟的下行链路信号以多于预定量的延迟，例如74码片(即148码片时序容限的一半)，接收到时，MS 110可以将之报告为迟的，使得用于功率控制命令处理的可用时间最大化。
图五是一个流程图，说明了根据本发明处理多径信号的一种方法。该方法在步骤502以MS 110开始一个软切换过程作为起始点。在步骤504中，MS 110连续从多个BS 100接收多径信号，直到时间t已超过在决定下一次传输功率改变中要考虑的信号的最迟时间。当到达这个时间时，测试506被通过且在步骤508把接收的信号分配给瑞克接收机的分支。如果接收到的信号多于可用的瑞克分支，就要根据信号强度或者其他合适因素进行分配。信号接着在步骤510被瑞克接收机处理，之后在步骤512确定和完成需要的功率改变。
尽管上述描述涉及到的是瑞克接收机，但很明显本发明对任何能分解多个多径信号的接收机来说都是同等适用的，此外，尽管上述描述涉及到通过多个多径信号的功率控制命令的接收，但是本发明同样适用于其他对于解码具有严格时间约束的传输，这种传输的一个例子是UMTS中用于控制BS 100传输分集的反馈信息。
通过阅读本公开内容，对本领域的技术人员来说，其他的改动是很明显的。这样的改动可包括在设计、制造和使用次站及其组成部件中熟知的其他特征，并且可以用来替代或附加于一些这里已经描述的特征。应当理解，为清楚起见而在各个独立的实施方案语境中描述的本发明的某些特征，同样可以组合起来在一个单独的实施方案中提供。相反，为简短而在单一实施方案的语境中描述的本发明的各种特征，同样可以以分离的或以任意适合的部分合并来提供。尽管本申请中权利要求被明确表达成特定的特征组合，但应该理解，本申请公开内容的范围也包括这里显式或隐式公开的任何新特征或者特征的任何新的组合，或者是它们的任何推广，而无论它是否涉及当前在任何权利要求中要求权利的相同的发明，以及是否缓解了和本发明相同的一些或全部技术问题。因此申请人提请注意：新的权利要求可以明确表达成在执行本申请或者是由本申请导出的任何进一步应用中的这种特征和/或特征的组合。
在本说明书与权利要求中，元素前的单词“一个”不排除存在多个这样的元素。此外，单词“包括”不排除存在除那些列出以外的其他元素或步骤。

Claims (10)

1、一种用在包括多个主站的无线电通信系统中的次站，该次站具有：
参与软切换过程的装置，其间该次站同时和至少两个主站通信；
接收机装置，其包括用于分解作为多个多径信号从该至少两个主站接收到的传输信号的信号分解装置；和
用于决定是否基于每个多径信号的到达时间来把其分配给信号分解装置的装置。
2、如权利要求1中要求的次站，其特征在于信号分解装置包括一个具有多个分支的瑞克接收机。
3、如权利要求1或2中要求的次站，其特征在于提供功率控制装置用于调整上行链路传输功率以响应从主站接收到的功率控制命令，并且该信号分解装置可操作来分解经多个多径信号接收到的功率控制命令。
4、如权利要求3中要求的次站，其特征在于功率控制装置能按预定时间来调整传输功率，并且其到达时间小于下次调整传输功率之前一个预定间隔的稍迟信号不被分配给信号分解装置。
5、如权利要求4中要求的次站，其特征在于至少一些稍迟的信号用于决定后续的功率控制调整。
6、一种操作次站的方法，包括参与软切换过程，其间该次站同时和至少两个主站通信，从该至少两个主站接收传输信号作为多个多径信号，并且由信号分解器处理接收到的多径信号以分解该传输信号，该方法还包括决定是否基于每个多径信号的到达时间来处理它。
7、如权利要求6中要求的方法，其特征在于信号分解器是一个具有多个分支的瑞克接收机。
8、如权利要求6或7中要求的方法，其特征在于调整上行链路传输功率以响应从主站接收到的功率控制命令，以及分解经多个多径信号接收到的功率控制命令。
9、如权利要求8中要求的方法，其特征在于按预定时间来调整传输功率，以及其到达时间小于下次调整传输功率之前一个预定间隔的稍迟信号不被信号分解器处理。
10、如权利要求9中要求的方法，其特征在于至少一些稍迟的信号用于决定后续的功率控制调整。
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