CN1254225A - 一种使用一个导频码元模式的发射功率控制方法 - Google Patents

一种使用一个导频码元模式的发射功率控制方法 Download PDF

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Abstract

移动站根据导频码元的格式控制发射功率。该移动站包括一个发射功率控制器以指示一个发射功率放大器响应包含在由一个解码器所解码的码元数据中的导频码元的格式来改变发射功率。控制发射功率的TPC码元因此变得不必要,和因此能够通过增加逻辑信道码元来增加码元数据。使用三个或更多导频码元格式,与使用一个TPC码元的功率控制操作相比,增加了发射功率控制步骤以便更灵活地控制发射功率。

Description

一种使用一个导频码元模 式的发射功率控制方法
本发明涉及码分多址(CDMA)通信系统，更具体地涉及在移动站中的发射功率控制方法。
CDMA通信方法因其抗干扰能力强而有望应用于移动通信系统。在CDMA通信中，发射方将用户信号扩展用于按照扩展码发射，接收方按照相同的扩展码将所接收的信号去扩展以产生原来的用户信号。
在这种通信系统中，多个发射机使用各自的扩展码扩展用户信号，这些扩展码相互不同和具有正交性。每个接收机在对每个所接收的扩展信号去扩展中选择一个合适的扩展码以识别通信。因此，多个通信能够使用一个频段传输。
可是，在CDMA通信系统中，接收机只有在检测到数据同步才对所接收数据去扩展。为此，基站使用PERCH信道以发射信号独立于用于发射用户信号的信道。在PERCH信道上建立同步后，接收机用包含在每个信道的信号中的导频码元保持同步。
在通信系统中使用的扩展码完全保持正交是困难的。实际上，各个扩展码不是完全相互正交的并且在码之间出现相关成分。该相关成分变成对其自身通信的干扰并因此降低了通信质量。由于相关成分引起的干扰成分的出现，当通信数量变大时干扰成分增加。
通常，为保证无线通信系统中的良好通信质量，需要产生固定的信噪比。在扩频通信系统中，所有通信使用一个频段，因此需要固定的噪声(噪声+干扰)比以保证良好的通信质量。该比值经常表示为Eb/IO，其中Eb表示接收波形所需要的功率和IO表示干扰波形的功率。保证固定的通信质量所需要Eb/I0称为“必要Eb/I0”。
如上所述，发送给一个接收机的发射信号对于另一个接收机而言变成了噪声成分，即对另一个接收机发射的所需要信号产生干扰。因此，当发送给接收机的多个发射信号具有相同的功率时，可最有效地保证Eb/I0。因此，在CDMA通信系统中，基站控制每个移动站的发射功率以便通过与移动站通信获得的Eb/IO变成标准Eb/IO。该标准Eb/IO根据必要Eb/IO来设置，并基本上等于必要Eb/IO。
特别地，在下行线路上从基站发射给移动站的信号包括一个发射功率控制(TPC)码元表示对移动站的发射功率“上升”或“下降”。使用TPC码元，基站指示每个移动站增加(“上升”)或减少(“下降”)当前发射功率。
将参照图1解释这种类型的CDMA通信系统的构造。
该系统包括一个基站控制器40，基站411和412，和移动站421到423。
基站控制器40连接到移动通信网络，控制移动站421到422，和发射通信数据。
基站411和412将无线信道连接到在各自网孔中的各个移动站421和422和423以建立通信信道。
在图1中，移动站421和422建立到基站411的通信信道用于数据通信，和移动站423建立到基站412的通信信道用于数据通信。
将参照图2解释在CDMA通信系统中的移动站结构。
该移动站包括一个射频(RF)接收机2，解扩器31到3n，内插同步检波器41到4n，一个瑞克混频器(RAKE MIXER)5，一个解码器6，一个发射功率控制器51，和一个射频(RF)发射机9。RF发射机9包括一个发射功率放大器7和一个扩频调制器8。
由天线接收的高频无线信号由接收机2放大并且转换为带有比高频信号低的频率的信号，即基带信号。基带信号然后由接收机2转换为数字信号。该数字基带信号馈送给解扩器31到3n并分别按照具体的扩展码解扩，以只解调出所需要的信号输出。
内插同步检波器41到4n从包括在来自解扩器31到3n的各个所需信号中的导频码元确定各自的相位差并执行操作以使相位差最小。瑞克混频器5对由内插同步检波器41到4n最小化相位差的信号进行相互最佳混合，由此产生一个信号。解码器6对来自瑞克混频器5的信号解码以获得码元数据。
扩频调制器8对基带信号执行扩频调制。发射功率放大器7通过调制器8将调制信号放大到预定发射功率。
发射功率控制器51从来自解码器6的码元数据中抽取TPC码元。如果TPC码元是“升”，控制器51给放大器7一个指示以增加发射功率到预定值。如果TPC码元是“降”，控制器51给放大器7一个指示以减少发射功率到预定值。
将参照图3解释用于从基站到移动站传输的下行线路上的物理数据格式。
由基站发射的数据包括多个无线帧31，每个具有10毫秒的时间周期。帧31包括16个时隙321到3216。每个时隙包括一个导频码元11，一个TPC码元30，和一个逻辑信道码元21。对于每个时隙导频码元11占用不同的值和带有预定格式。这使得移动站在接收到码元之前确认接收导频码元。结果，移动站能够使用导频码元建立同步。
如图4所示，导频码元11包括一个同步字12和一个时隙号13。
时隙号13对于加入导频码元11的每个时隙采用不同值。如图3中所示，无线帧31包括16个时隙321到3216，和因此时隙号13也具有16个格式。
在这种CDMA通信系统中，同步字12只指定为一个预定值例如“1111”和不具有特别意义。
在图3的格式中，数据的一个码元分配给TPC码元30。TPC码元30具有例如如表1中所示的两个格式，其中“11”表示增加发射功率的指示和“00”表示减少发射功率的指示。
表1
    TPC码元     发射功率控制
    1100     +1.0dB-1.0dB
移动站执行发射功率控制以便当接收到增加发射功率的指示时增加当前发射功率1.0dB，和当接收到减少发射功率的指示时减少当前发射功率1.0dB。
可是，在移动站中，使用导频码元11建立同步和使用TPC码元30控制发射功率。因此，逻辑信道30的数量减少并因此码元速率不能够更大。
由于只有一个TPC码元被指定给移动站，发射功率能够按步调值即±1dB逐步地控制。当发射功率如此控制时在通信期间信号传输中断，和原有发射功率从该状态直接恢复，不能做出所需要的发射功率的改变除非连续地发射带有TPC码元的增加和减少发射功率的指示。因此，在常规CDMA系统中不能灵活地实现发射功率。
本发明的一个目的是提供一个移动站，其中通过增加逻辑信道码元数量使码元速率变高。
本发明的另一个目的是提供一个移动站，能够通过在发射功率控制操作中增加控制步骤种类灵活地控制发射功率。
为实现上述目的，根据本发明的移动站接收由基站发射的扩频信号，对扩频信号解扩以获得码元数据。另外，移动站使用包含在码元数据中的导频码元建立同步，并响应来自基站的指示根据导频码元格式执行控制操作。
以此方式，根据本发明的移动站建立同步并响应来自基站的指示仅通过使用导频码元控制操作。因此，不需要表示从基站到移动站控制操作的码元并增加了逻辑信道码元的数量。这使增加码元速率成为可能。
根据本发明的实施例，响应从基站到移动站的指示的控制操作包括发射功率的控制，传输速率的控制、或在切换操作期间控制通信信道的断开，该通信信道在切换操纵之前已经建立一个基站。
此实施例建立同步，控制发射功率，或只使用导频码元控制传输速率。因此，不需要表示从基站到移动站的控制操作的TPC码元、RI码元或类似码元，和逻辑信道码元数量的增加也增加了码元速率。
根据本发明的另一个实施例，导频码元具有两个格式类型。
根据本发明的另一个实施例，导频码元具有三个或更多格式类型。
该实施例与只使用一种导频码元的发射功率控制相比，能够增加控制发射功率的控制步骤，和能够由此更灵活地控制发射功率。
本发明的上述和其它目的、特征和优点从下面的描述参照说明本发明例子的附图将更明显。
图1是表示常规CDMA移动通信系统结构的方框图；
图2是表示常规移动站结构的方框图；
图3是表示图2的移动站中的物理信道的信号格式方框图；
图4是TPC码元格式的方框图；
图5是表示根据本发明的移动站的第一实施例配置的方框图；和
图6是表示图5的移动站中物理信道的信号格式的示意图。
第一实施例
现在参照图6，表示了根据本发明第一实施例的CDMA通信系统中的移动站。
第一实施例的移动站是图2中所示的常规移动站的改进，并包括一个发射功率控制器1替代发射功率控制器51。与图2中的元件相对应的图5中的该元件被指定了相同的参照标号。
控制器1根据由解码器6解码的码元数据中的导频码元格式给发射功率放大器7一个指示以改变发射功率。因此CDMA通信系统中的实施例允许消除在图3所示的CDMA系统中使用的TPC码元。
在此实施例中，时隙321到3216的每一个包括导频码元10和逻辑信道码元20，如图6中所示。
导频码元10在时隙之间具有改变的格式。从表2中能够看出，对同步字指定了两种格式。也就是导频码元具有32(＝16×2)种格式。
表2
    导频码元     发射功率
    同步字     时隙号     控制
    1111     ——     +1.0dB
    0000     ——     -1.0dB
当同步字是“1111”时，导频码元表示增加发射功率的一个指示。当同步字是“0000”时导频码元表示减少发射功率的一个指示。移动站由此使用具有32种格式的导频码元建立同步。对于导频码元中的同步字“1111”，发射功率控制器1指示发射功率放大器7将发射功率增加1.0dB。对于导频码元中的同步字“0000”，发射功率控制器1控制发射功率放大器7将发射功率增加1.0dB。
这使得基站执行从基站到移动站的上行发射功率的控制而不用使用TPC码元。
从图6中明显看出，与常规逻辑信道码元21相比，不需要TPC码元30允许另外指定一个码元给逻辑信道码元20，由此增加了逻辑信道码元20的数量和因此增加了码元速率。
当传输速率例如是每秒32千比特(kbps)和一个时隙包括20个码元时，图3的常规CDMA系统中的逻辑信道码元21包括15个码元，而本实施例的逻辑信道码元20包括16个码元，比逻辑信道码元21多一个。
一个无线帧是10ms长，以至常规例子的逻辑信道具有15码元/10ms＝1500码元/s的码元速率。相反，在本实施例中的逻辑信道的码元速率是16码元/10ms＝1600码元/s，与常规例子相比有所增加。第二实施例
表3表示根据本发明的CDMA通信系统中的导频码元和发射功率控制，带有作为同步字的四个格式，“1111”、“1100”、“0011”和“0000”。这允许发射功率的控制步骤可以在±1.0dB和±2.0dB的四个值中选择。
表3
    导频码元     发射功率
    同步字      时隙号     控制
    1111      ——     +2.0dB
    1100      ——     +1.0dB
    0011      ——     -1.0dB
    0000      ——     -2.0dB
尽管在本实施例中给出的解释是针对导频码元具有四个格式的情况，但同步字包括两个码元(四比特)允许多大16中格式类型。
这样，指定给导频码元的格式数量增加了三个或更多，与图2的移动站中使用一个TPC码元执行发射功率控制相比增加了发射功率控制步骤。
可是，因为需要引用增加的格式数量，增加导频码元格式的数量使得同步建立操作复杂。特别地，尽管图2的移动站使用16个导频码元格式建立同步，第一和第二实施例必须分别引用32和64个导频码元格式以建立同步。
因此需要通过比较同步操作的复杂性与发射功率控制的灵活性来优化导频码元格式的数量。
甚至当指定四个步骤控制发射功率时，不是通过指定相互近以的步骤值例如±1dB和±2dB，而是通过指定相互更分开步骤值例如±1dB和±5dB使发射功率控制变得更灵活。在此情况下，为增加发射功率可以使用±5dB，和为更精确调节发射功率可以使用±1.0dB。第三实施例
尽管在第一和第二实施例中TPC码元已经通过使用导频码元格式控制发射功率而消除，第三实施例使用同步字来指定传输速率，该速率在第一和第二实施例中通过一个速率信息(RI)指示。
在图1的CDMA通信系统中，基站通过发射一个指示所需要传输速率的速率信息码元来执行对移动站的传输速率控制操作。然而，为控制传输速率，第三实施例不需要速率信息码元和因此能够增加用于逻辑信道的码元速率。
在第三实施例中，如图4所示，所接收的导频码元包括同步字“1111”、“1100”、“0011”和“0000”之一，分别对应传输速率32、64、128、256、512和1024kbps。
表4
    导频码元     发射速度
    同步字     时隙号
    1111     ——     1024kbps
    1100     ——     512kpbs
    0011     ——     256kbps
    0001     ——     64kbps
    0000     ——     32kbps
移动站根据所接收的导频码元的同步字格式改变传输速率。
第一和第三实施例通过发射功率的控制和根据导频码元格式的格式来指定传输速率的控制而不需要TPC码元和RI码元。本发明不限于与这些控制有关的实施例，而也能够用于使用其它控制操作的情况，例如在切换操作期间的有关移动站和所连接的基站之间的通信信道中断期间。
在第一至第三实施例的说明中，导频码元包括四个码元即八比特。可是，本发明也能够用于导频码元包括非四个码元的情况。根据码元速率和信道类型导频码元可以包括八个码元(16比特)。当导频码元包括八个码元时，与使用包括四个码元的导频码元相比，发射功率控制步骤能够进一步增加和发射功率的控制变得更灵活。
尽管使用特定术语已经描述了本发明的优选实施例，这些描述仅用于说明目的，和应当理解在不脱离下列权利要求的精神和范围的情况下可以作出多种改变和修改。

Claims (12)

1.一种移动站，包括：
一个用于接收基站所发射的一个扩频信号的装置；
一个用语对扩频信号解扩以获得码元数据的装置；和
一个用于使用码元数据中包括的一个导频码元建立同步，和用于响应来自基站的一个指示根据导频码元的格式控制操作的装置。
2.根据权利要求1的移动站，其中由基站指示的操作是发射功率控制。
3.根据权利要求1的移动站，其中由基站指示的操作是传输速率控制。
4.根据权利要求1的移动站，其中在切换操作期间对应来自基站的指示的响应的操作是在切换操作之前已经建立的到基站的通信信道的断开的控制。
5.根据权利要求1的移动站，其中导频码元具有两种格式类型。
6.根据权利要求1的移动站，其中导频码元具有三个或更多格式类型。
7.一种码分多址(CDMA)通信系统，包括：
一个CDMA基站，用于以所发射的码元格式在固定时间间隔内建立同步，和用于响应对于移动站的一个控制指示来改变导频码元的格式；和
一个移动站，用于接收从CDMA基站发射的扩频信号，用于解扩该扩频信号以获得码元数据，用于使用包含在码元数据中的一个导频码元建立同步，和用于响应来自基站的指示根据导频码元的格式控制操作。
8.根据权利要求7的CDMA系统，其中响应来自基站指示的操作是发射功率的控制。
9.根据权利要求7的CDMA系统，其中响应来自基站指示的操作是传输速率的控制。
10.根据权利要求7的CDMA系统，其中响应来自基站指示的操作是在切换操作期间通信信道中断的控制，该信道已经在切换操作之前建立。
11.根据权利要求7的CDMA系统，其中导频码元具有两种格式类型。
12.根据权利要求7的CDMA系统，其中导频码元具有三种或更多格式类型。
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