CN1259243A - 在卫星通信系统之内移动终端的功率控制 - Google Patents

Abstract

用于控制在卫星通信系统内移动终端的发送功率电平的方法,包括既有闭环单元又有开环单元。对于闭环单元,基站基于从移动终端收到信号的强度计算移动终端的功率设置。基站在决定移动终端发射功率设置时会考虑到卫星系统的传播时延。该功率控制方法的开环单元允许移动终端基于从基站所收到信号的强度一帧一帧地调整其自身的发射功率电平。把从基站在每帧内所收到信号的强度与在前帧内所收到信号的强度相比较。随后根据所观测信号强度之中的变化相反地调整移动终端的发射功率电平。

Description

在卫星通信系统之内移动终端的功率控制

                        发明领域

本发明一般涉及移动卫星通信系统的领域，更具体而言涉及用于控制在卫星通信系统之内移动终端的发射功率的功率控制方法。

                       发明背景

卫星系统通过提供对在基于陆地的基础设施不能够或者不够有效地提供移动业务的区域之内的覆盖而正在对移动通信发挥着日益增加的作用。例如，卫星系统能够提供对实施网络基础设施的成本效益不好大面积人烟稀疏的区域之内的覆盖。卫星系统也能够使业务可用于航空及基于海域的用户。卫星系统的另一种用途是为基于陆地的网络提供备份及补充。当网络基础设施的不同部分故障时卫星系统能够继续为用户提供业务、当基于陆地的网络过荷时的峰值发送期间卫星系统也能够承载额外的业务、同时卫星系统能够填充由于人为或者自然障碍物所引起的基于陆地系统的覆盖区域之内的空洞。

卫星通信系统通常是起源于GSM，将GSM用于卫星系统。欧洲电信标准委员会(ETSI)公布了GSM技术规范，本文据此全部引用作为参考。在GSM中，由基站控制移动终端的功率电平。基站所使用的算法是相当复杂的。为了简化上述算法，基站基于收到的信号实施两种测量，即称作RXQUAL和RXLEV。将这些测量用于决定移动终端的发射功率电平。RXQUAL是基于比特误码率(BER)，RXLEV是基于收到信号的强度。一般在一个完整的SACCH时间期间实施这些测量。一旦基站决定了移动终端的合适功率电平，那么它给移动终端发送信令消息以便告诉移动终端调整其发射功率电平。该移动单元没有决定其发射功率电平的部件。尽管功率控制的此种方法在对于开发GSM的基于陆地的蜂窝系统中能够有效地工作，但是当应用于移动卫星通信系统之中时却有缺陷。

在基于陆地的蜂窝系统中，信号发送的传播时间较短。在卫星系统中，信号在到达预定的接收机之前传播较大的距离。结果是在卫星通信之内具有极大的传播时延。用于GSM的功率控制方法没有考虑到这些传播时延。例如，如果基站给移动终端发送消息以便告诉移动终端增加其功率，那么该移动台直到近似四个SACCH循环之后才收到上述消息。此时移动台可能移动出了不利的位置。移动单元随后将按照大于要保证有用信号质量的所需最小值的功率电平发射，这将导致移动单元电池的不必要消耗。反之，如果基站因为有利的条件而命令移动终端减少其发射功率，那么指定的发射功率电平在移动终端收到命令时可能太低不能保证所需的信号质量。

因此，需要一种新的功率控制方法，该方法专门地设计用于卫星系统之内并考虑卫星系统的较长传播时延。

                       发明综述

本发明是一种用于控制在卫星通信系统之内移动无线通信装置的发射功率的方法。本发明的功率控制方法包括既有闭环单元又有开环单元。对于闭环单元，基站基于从移动终端所收到信号的强度计算对移动终端的功率控制常数。基站在决定移动终端的发射功率电平时考虑到卫星系统的传播时延。移动终端使用功率控制常数计算其发射功率以便改变功率控制常数引起移动终端发射功率的对应得增加或者降低。

功率控制方法的开环单元使移动终端在等待来自基站的新发射功率设置时基于从基站所收到信号的强度调整其自身的发射功率电平。假定在上行链路上的路径损耗与下行链路的损耗是一样的。如果在下行链路上收到信号的功率在发射功率电平上没有任何变化地减少，那么假定路径损耗正在增加。该移动单元监控从基站所收到的信号并根据所观测到的在前帧之内所收到信号的信号强度的变化相反地改变其发射功率电平。

当采用间歇发送(DTX)以便节省功率时，在当前不讲话的方向上停止发送。根据本发明的一个方面，在每13个TDMA帧内的一个帧总是包含一个SACCH信息的激活发送，即使使用了DTX也存在。最好按照恒定的功率电平发送SACCH信息以便提供稳定的信号强度标准点。按照十三帧之内出现一帧的SACCH不允许上行链路功率电平的快速控制，因为十二个交替帧收不到各自的功率控制信息。根据本发明的另一个方面，该移动终端可以在除了其指配的时隙之外的时隙之内接收SACCH信号以便决定路径损耗是否正在变化。用于此目的的另外时隙最好在时间上尽可能地接近移动终端所指定的发射时隙，藉此在从接收足够快地倒换到发送时不会引起困难。

                       附图简述

图1是说明在卫星通信系统内主要单元的图示说明。

图2是说明用于在本发明的卫星系统之内的TDMA帧的图示说明。

图3是说明在卫星通信系统之内传播时延的图示说明。

图4是说明移动终端的组件的方框图。

图5是说明功率控制方法的闭环部分的流程图。

图6是说明功率控制方法的开环部分的流程图。

图7是把本发明的组合闭环/开环功率控制方法与只有闭环功率控制方法相比较的图。

图8是TDMA帧的图示说明。

图9是说明在TDMA系统内不同信道上的相对帧时序的图示说明。

                        发明详述

现在参照附图，将描述用于控制在卫星通信系统之内移动终端的发射功率的功率控制方法。图1说明了利用本发明的功率控制方法的移动卫星通信系统以及一般地采用编号10表示上述移动卫星通信系统。卫星系统10包括基于空间的卫星12，该卫星12含有一个射出一个或者多个波束指向地球表面以便为在地球站之间的通信提供通信媒介的天线14。在卫星通信系统之内的地面站包括多个移动台16和至少一个基站18。基站18包括移动交换中心(MSC)22，MSC 22提供到公共电话交换网络(PSTN)28或者其它地面网络的连接。MSC 22包括控制处理器24和存储器26以便控制其工作以及处理信令，正如此文后面将要描述的。由于卫星通信系统的基本结构对于本技术领域的专业人员而言是众所周知的，所以省略同样的额外讨论。

图2说明了应用于本发明的卫星系统之内的TDMA发送格式。在卫星应用中，修改GSM帧结构以便包括13个16个时隙的帧，其中每个第13帧是SACCH帧。一般表示为50的复帧包括26个TDMA帧52。在每个复帧50之内，前12个帧52承载业务信息。第十四到第二十五帧52也承载业务信息。第十三帧和第二十六帧52各自承载慢速关联控制信道(SACCH)消息的八分之一。要求四个复帧50完成一个SACCH消息的递交，与此同时每个复帧50递交十六个20ms的语音声码器数据块。表示一段语音波形的已编码数据的每个20ms块按照众所周知的块对角交织的方法扩展于三个连续的TDMA帧52之间。在使用跳频的不同频率之上能够发送每个TDMA 52帧以便得到众所周知的干扰平均或者干扰分集的优点。

SACCH消息设施用于发送来往于移动终端的功率控制信息。在典型的GSM系统中，基站基于在一个完整的SACCH时间期间内平均收到的信号强度决定对于该移动终端的合适发射功率电平以及给移动终端发送一个SACCH消息以便命令移动终端设置其发射功率电平为指定的电平。图示于图3的时序图说明了当此功率控制方法应用于卫星系统之内时所产生的时延。这耗费了近似960ms发送SACCH消息以及传播该信号需要240ms。一旦基站收到了SACCH信号，那么它需要一定的时间基于所收到SACCH消息的信号强度计算对于该移动终端的新功率设置。基站在下一个SACCH循环之内开始发送一个包含新功率设置的SACCH消息。在移动终端收到该信号之前，这耗费又一个960ms发送SACCH消息以及传播该信号需要240ms。移动终端在下一个发送时隙的之始开始按照新的功率电平发送。

至移动台收到来自基站的发射功率设置之时，情况可能与先前存在的条件相比已经急剧地变化，此时功率设置所基于的原始SACCH信号是过去从移动终端发送到基站的。由于时延，至移动终端收到新的功率设置时可能不再需要调整。例如，假定基站通知来自移动终端的RSSI之内极大的下降，藉此反映了在移动终端与基站之间的路径损耗的增加。基站基于在一个SACCH时间期间之内的平均RSSI计算新的功率设置以及随后给移动终端发送一个消息告诉移动终端增加其发射功率。至移动终端收到新的发射功率设置时，它可能已经不移动出了不利位置之外。这将引起移动终端按照大于需要保持最小所需信号质量的功率电平发射，据此浪费了功率。此外，过剩的功率增加了在系统之内的其它用户所遭受的同频道干扰的量。反之，如果基站通知由于有利条件所导致的移动终端的RSSI上的增加，那么这将指导移动终端减少其发射功率电平。如果当在移动终端处收到了新的功率设置时有利条件不再存在，那么移动终端可以按照不足以保持最小所需信号质量的功率进行发射。

为了避免由于在卫星通信系统之内长时延所导致的功率控制问题，本发明使用了功率控制的双重方法，该方法包括既有闭环单元又有开环单元。闭环功率控制是基站的功能。基站给移动终端发送功率控制消息，该消息引起移动终端或者提升或者降低其发射功率。由移动终端执行开环控制。允许移动终端基于从基站所收到信号的强度的变化改变其自身的发射功率。假定在上行链路上的路径损耗与下行链路上的路径损耗是相同的。如果移动终端观测到所收到信号强度的下降(表示在基站与移动终端之间的路径损耗增加)，那么它将增加其发射功率。反之，如果移动终端观测到收到信号强度的增加(表示在基站与移动终端之间的路径损耗减少)，那么它将对应地降低其发射功率。

在功率控制方法的闭环单元中，基站基于从移动终端所收到信号的质量决定对于该移动终端的功率控制常数之值。基站使用SACCH消息设施把功率控制常数发送到移动终端。移动终端每个SACCH循环接收一次新的功率控制常数以及使用功率控制常数按照下列方程计算其发射功率设置：

TX发射功率电平＝常数-收到信号电平(RECEIVED SIGNAL LEVEL)

此处数量以对数刻度(即分贝)表示。该方程表示移动终端将按照对所收到信号强度的观测变化相反地改变其自身的发射功率以便提供对发射功率的开环控制。该方程也表示功率控制常数的变化将导致对收到信号强度的全部值的移动终端的发射功率的对应变化。

由移动终端按照在每个收到时隙之间实施平均测量收到信号电平(RECEIVED SIGNAL LEVEL)；以及这些时隙平均可以经受其它的平均，这取决于来自基站的SACCH命令所修改的时间常数。

开环控制单元允许移动终端在接收来自基站的两个完整SACCH消息之间的时间期间(近似为一秒)改变其自身的发射功率。

                    移动终端的说明

现在参照图4，此处说明了利用本发明的功率控制方法的移动终端的示意图。该移动终端一般采用编号100表示。移动终端100包括接收发送信号的突发接收机102和发送信号的突发发射机104。信号处理单元106处理由接收机102所传递的信号以及准备由发射机104的所发射信号。信号处理单元106包括接收信号处理器108、发射信号处理器114、以及信道编译码器110。接收信号处理器108包括解调器及解复用器(共同地采用编号108表示)以便从收到的突发中提取发送比特流以及把来自不同时隙和帧的收到信息分类成为其合适的逻辑信道。

接收信号处理器也包括测量收到信号强度的功率测量电路以及决定收到信号质量的误比特判决电路。把功率及质量测量传递到控制及信令单元112。信道编译码器110译码来自收到信号处理器108的比特序列。如果已译码的比特流是语音帧，那么信道编译码器把其传递到语音编译码器118。如果已译码比特流是信令帧，那么它传递到控制及信令单元112。

控制及信令单元执行移动终端的全部控制功能。这些功能包括功率控制以及信道选择。为了执行这些控制功能，控制及信令单元112与基站或者网络交换信令信息。在控制及信令单元112之内准备或者处理这些信令消息以及把上述信令消息传递到信道编译码器110或者从信道编译码器110接收上述信令消息。

突发建立单元、复用器以及调制器(一般采用编号114表示)准备发送信号。突发建立单元把从信道编译码器110所收到的已编码比特序列放置于合适的突发结构以及随后添加必要的训练序列比特、尾比特、以及填充比特。复用器给编号帧之内的每个时隙分配了每个各自得突发。在分类及排序了比特序列之后，调制器把比特序列调制到载频上由发射机104发射。

频率合成器116给比特及帧时钟以及在接收机和发射机之内的RF源提供内部时间参考。压控振荡器假定处于正如由控制及信令单元112所控制的稳定工作频率。

控制及信令单元112，正如前面所提到的，它执行移动终端的功率控制功能。由在控制及信令单元112之内的软件程序执行功率控制功能。正如对于本技术领域的技术人员是显而易见的，在不同时间执行其它功能的时间共享处理器之内可以执行功率控制功能。功率控制算法把信令消息与收到信号强度及质量测量一起共同进行处理以便决定用于发送下一个信号突发的功率电平。

                  功率控制算法的说明

现在参照图5，图示的流程图说明了功率控制方法的闭环单元。基站接收来自移动终端100(方框200)的信号以及测量信号的RSSI(方框202)。在一个完整的SACCH周期之后(方框204)，基站在SACCH周期内对收到信号的RSSI值进行平均(方框206)。基站计算收到信号的平均RSSI值与所需接收功率p之间的差值(表示为r)(方框208)。该差值此文中称作功率偏差值。功率偏差值r与预定的门限功率差(表示为c)相比较(方框210)。如果功率偏差值r的绝对值超过了c，那么基站对该移动终端计算新的功率控制常数(方框212和214)以及使用SACCH消息设施把新的功率控制常数发送到移动终端(方框216)。为了得到新的功率常数，基站把功率偏差值r除以预定的时延系数k(方框212)以及把结果值加到该移动终端的前次功率控制常数(方框214)。时延系数k通常是一个较小的整数，诸如4。时延系数k能够保留到系统运营者决定以及例如可以根据步阶大小进行设置。

由于存在时延系数，基站将不尝试校正在一个步阶之内接收功率的较大摆动。如果由于阴影导致在基站处接收功率的突然下降，那么基站将按照遭受阴影效应时的增加量增加发射功率。该增加量的增加防止在较短时间间隔内发射功率的较大摆动以及据此防止基站对信号强度的瞬间变化的过度反应。

基站也接收来自移动终端由移动终端从基站所收到的信号质量的报告。如果质量太差，那么基站在下一个SACCH周期的全部期间将增加基站发射到该移动终端的功率。随后，当意识到移动终端的开环功率控制系统将减少移动终端的发射功率同时它检测到来自基站的信号电平增加时，基站必须按照同样的量调整基站发送给移动终端的功率控制常数以便避免在下行链路功率(基站发射功率)控制环路与上行链路功率(移动发射功率)之间的不必要交互操作。

如果采用间歇发送(DTX)，那么移动终端100将继续在每十三帧中之一内按照功率电平(例如，最大功率电平)发送SACCH信号。基站能够测量SACCH信号的RSSI以及使用这些测量计算来自移动终端的路径损耗，因为是采用已知的功率发射SACCH。路径损耗能够用来计算对该移动终端在不处于DTX模式时发射业务信道的合适功率电平。当然，没有必要查询等于路径损耗的中间值就能够直接完成这一点，此处提到上述内容是为了有利于理解实际系统。

功率控制方法的开环单元图示于图6，移动终端100接收来自基站的下行链路上的信号(方框300)。如果信号完成了SACCH消息(方框302)，那么移动终端对应地设置功率控制常数(方框304)。移动终端100随后计算下行链路信号的RSSI(方框306)以及平滑下行链路信号的RSSI值(方框308)。平滑算法给在下行链路上最近收到信号比先前信号更大的加权。基于收到信号(称作RX_NEW)的RSSI的平滑值随后用于计算在方框310内的新发射功率电平。从所需收到功率P中减去RX_NEW得到功率校正值Pcor。功率校正值Pcor随后加到由基站所提供的功率控制常数以便得到下一个发射时隙的发射功率。在方框312中，移动终端使用在方框310内所计算的发射功率电平发送。按照使用先前的收到功率控制常数直到从基站收到了新的功率控制常数的此种方式一帧一帧的调整功率设置。结果是发射功率将随收到信号的RSSI相反地变化。如果收到信号的RSSI降低，那么按照对应的数量增加移动终端的发射功率。反之，如果收到信号的RSSI增加，那么按照对应的数量降低移动终端的发射功率。

控制方法的开环单元允许移动终端以更加及时地方式响应可导致阴影的路径损耗的变化。尽管阴影效应相对较慢，但是在卫星系统之内的固有时延使得基站及时地响应是不可能的。图7是说明把使用只有闭环功率控制的移动终端的发射功率电平与使用既有闭环又有开环功率控制的移动终端相比较的计算机仿真的曲线。正如该曲线所示，接收功率的降低出现于仿真的第49个SACCH循环。使用只有闭环功率控制的移动终端直到第53个SACCH循环才反应。使用既有开环控制又有闭环功率控制的移动终端几乎立即响应了功率的下降。因此，显而易见的是开环单元使移动终端能够更好地响应由于阴影所引起的路径损耗的变化。

如果基站检测到由移动终端所报告的信号质量与从移动终端所收到的信号电平之间缺乏相关关系，那么这可能表示上行及下行链路衰落没有相关性。当检测到这一点时，基站能够发送另一个SACCH命令改变在方框310内的平滑算法以便使用更长的平滑时间常数。否则，基站可以发送SACCH消息以便减少用于方框310内的时间常数，此时它估计到上行及下行链路的衰落更加相互关联，以便加速功率控制算法的开环部分。

在至今的讨论中，一直假定基站连续地发送信号到移动台。该假设并不总是正确的。当采用间歇发送时，在不通话的方向停止发送。使用间歇发送的原因是当不需要发送时节省功率。本发明的功率控制方法能够适用于DTX模式。

为了使开环功率控制能够适用于DTX模式，每个十三帧内的一帧总是包含慢速关联控制信道信息的激活发送。按照已知的功率电平发送SACCH信号以便提供信号强度的参考点。例如，SACCH信息可以按照对于移动终端已知的恒定电平发送，这也可以是SACCH功率的上限发送功率。可选择地，能够把下行链路功率的报告作为SACCH消息的一部分发送到移动终端以便把基站对于SACCH发送所使用的发射功率电平通知给移动终端。当已知基站得发射功率电平时，移动终端可以计算来自基站或者卫星的路径损耗以及随后使用该路径损耗计算发送业务信息的合适电平。当然，没有必要计算等于路径损耗的中间值也可以计算这一点。

出现于每个十三帧之内的一帧的SACCH不允许对于该移动终端的发射功率电平的快速控制，因为十二个交替帧接收不到任何各自的功率控制信息。因此，移动终端可以选择接收在除了其自身指配接收时隙之外的一个时隙之内的信号以便决定路径损耗是否正在变化。此种时隙倒换图示于图8中。

正如图8所示，移动台指配在每个帧的第一个时隙以便接收来自基站的发送(即下行链路通信)。如果基站由于在另一端的用户不通话导致在移动终端的指配接收时隙期间不发送信息，那么移动终端能够倒换到替换时隙(例如，时隙4)，该时隙是分配给某个其它移动终端的接收时隙。因为其它的时隙包含的信息对于考察的移动终端没有用处，所以不必要全部解调该信号。对替换时隙之内所收到信号强度的RSSI实施测量是足够的。用于此目的的时隙最好是一个在时间上尽可能地接近于移动台发送时隙的时隙，藉此保留足够的时间以便从接收倒换到发送模式。

按照未知的功率发送在替换时隙之内的信号。因此，在替换时隙之内收到的第一个帧没有提供实施功率调整的足够信息。需要来自最好是连续的至少两个帧的数据决定路径损耗是否变化。作为接收在同样载波频率上的另一个时隙的选择，移动终端能够使用其频率灵活的合成器来接收不相关呼叫正在进行的不同载波频率上的时隙。从系统广播控制信道中已经预先读取了可用于某个小区或者卫星波束之内的载波频率。尤其是移动终端能够从这些可用频率中选择载波频率(它们是与另一个呼叫SACCH时隙相碰撞的)或者在时间上接近于移动终端自身的接收时隙。通过有意地在不同的载波之间发送SACCH的帧上实施交替来增强找到此种SACCH时隙的几率，这在任何情况下需要避免全部SACCH发送与来自卫星转发器的最终高峰值功率需求相碰撞。因此，当一个小区或者波束包含13个载波频率时，一个载波将总是承载SACCH发送到某个移动终端以及最好按照已知的功率电平。

在一个实施方案中，在替换时隙内所收到的第一个帧的RSSI值与在移动终端的自身时隙之内的紧接着的前一个SACCH突发相比较，以及决定差值并且把此差值存储作为相对于已知SACCH功率电平的替换时隙的功率电平的校准值。随后使用该差值校正在替换时隙之内每个连续帧上的RSSI测量。每个连续帧的校正RSSI值与紧接着前一个帧相比较以便决定路径损耗是否变化。根据替换信道的信号已调整RSSI相反地调整移动终端的发射功率。移动终端只需要测量RSSI及替换时隙，并且不译码替换时隙，以及移动终端因此保留其译码资源用于继续处理其本时隙内的信号以便检测DTX何时停止及语音的发送或者数据何时恢复。

可选择地，可以足够地观察到替换时隙的RSSI是否已经一帧一帧地增加或者降低，以及对发射功率电平没有正如前面描述的首先校正RSSI值是否应用同样的增加或者降低(近似地相反)。此种增量变化的累加具有缓慢地漂移校正的绝对值的趋势，而且每次收到一个SACCH突发的已知参考功率时可以校正绝对功率值，藉此把漂移限制于十三个帧或者120ms。因此，漂移是微不足道的。

当使用间歇发送时可以采用的另一种方法是允许移动单元按照12个交替帧之一跳到不同的载波频率以便接收在12个交替帧之一的SACCH信号。如果按照恒定的功率发送SACCH信号，那么移动终端能够决定路径并且据此决定路径是否已经变化。

该跳频方案示于图9。正如图9所示，移动终端在帧13之内其自己指配的接收时隙之内接收SACCH信号。如果在帧14之内没有收到发送，那么移动终端倒换到替换信道(此种情况为信道12)来接收在替换信道内的SACCH信号。如果在其自己指配的时隙内没有收到信号，那么移动终端倒换到帧15的第三个信道。移动终端能够藉此方式从信道跳到信道以便接收在每个访问信道上的SACCH信号。如果按照恒定功率设置发送了在全部信道上的SACCH信号，那么移动终端通过把在每个帧之内所收到的SACCH与在前一帧之内收到的SACCH信号(即使在不同信道上接收SACCH信号)相比较能够决定路径损耗是否正在变化。为了利用此种方法，移动终端最好从提供在不同载波频率上SACCH发送的相对定时交错的广播控制信道中得到信息。

可以有利地修改本发明以便决定对于在正如众多周知的集群无线电此类陆地无线系统之内的移动台的发射功率控制。集群陆地移动无线电不同于传统的陆地移动无线电，因为用户不接收永久的频率指配。取而代之地，许多用户或者用户组共享较少的频率数。一般地，每个共享频率实际上是一对频率，一个频率用于在基站到移动台(下行链路)方向上发送以及另一个用于在移动台到基站(上行链路)方向上发送；此种配置称作“双频单工”。

共享的下行链路频率之一用于广播控制消息到移动无线电台，以及共享上行链路频率之一用于接收来自移动无线电台的控制消息。当某个用户希望通话时，他按下在无线电台上的按钮开关(按-通话钮)以及无线电台自动地在上行控制信道上发送信道请求消息，以及随后暂时地转到接收状态。基站接收消息以及通过在下行链路控制信道上发送接入确认消息立即应答，该消息通知移动无线电台将用于“结束”期间所使用的下一个空闲信道。移动无线电台随后使用通知的信道号码恢复发送状态直到用户释放了按-通话开关为止。

一个在现有技术的陆地移动无线电台系统之内产生的问题是移动台可能位于距离基站较大或者较小的距离范围以及据此移动台可能较强或者较弱地接收。较强接收的移动台信号可能干扰较弱信号的接收，特别是当较弱信号正在使用邻近的频率信道。此问题的惯常解决方法是或者设计具有较高邻近信道抑制的昂贵无线电台或者其它台不使用在同样基站之内的邻近信道。两种解决方法在现有技术的当前状态均没有好处，最好的解决方案是实施移动台发射机的功率控制以便基站接收到在所需强度附近或者没有过强的强度处的信号。

根据本发明，提供了一种用于决定移动无线电台所使用的合适发射功率的方法。

在集群无线电系统中，全部的移动台在空闲模式下聆听下行链路的控制信道。如果该组的成员变成为激活发射机，那么整个组接收指配空闲信道给发射机的接入确认消息。该组的剩余者(即该组不发射的无线电台)随后调谐到所指配的信道对的下行链路以便接收由基站所接力发射的无线电消息。

一旦发送开始，正在发送的无线电台在转到发送之前记住其先前正在接收控制信道的信号强度(RSSI(o))；随后由移动无线电台按照已知的功率电平P(o)发送接入请求消息。

基站测量收到接入请求的信号强度以及决定信号强度是太强还是太弱。基站随后发送包括将要使用的空闲信道数量的接入确认消息到移动台以及也是收到接入请求信号太强或者太弱的增量DELTA的表示。

移动无线电台随后执行下列运算：

      CONSTANT(o)＝P(o)-RSSI(o)+DELTA

以便决定起始功率控制常数CONSTANT(o)。它随后使用如下给定的功率在指定的信道上发送：

      P＝CONSTANT(o)-RSSI

此处RSSI是任意的RSSI(o)，或者是所收到接入确认消息的信号强度，或者是从基站所收到信号强度的任何随后的测量。在TDMA陆地移动无线系统中，移动无线电台按照占用可用时间小于100％的突发发送以及能够瞬时地在发送间歇之间倒换到接收来自基站的信息。所收到的信息可能包括保持发送突发同步的定时信息、能够用于保持准确发送频率的频率误差信息、以及能够根据本发明更新将用于下一个突发的功率电平P的信号强度信息。周期地往复于接收也提供了优先中断(PRIORITY INTERRUPT)的有用设施，此处能够命令通常发射的无线电台倒换到接收以便允许用户接收更多的紧急消息。能够容易地使即使非TDMA无线电台瞬时倒换到在几毫秒之内进行接收以便决定是否需要更紧急的通信，此种中断将引起可以忽略的话音质量损失，同时也给信号强度的测量提供了机会，藉此一旦恢复发送而能够更新发射功率。

Claims (21)

1.在TDMA系统中，其中移动台使用在重复TDMA帧周期之内的时隙与基站进行通信，一种用于控制上述移动终端的发射功率的开环功率控制方法，该方法包括：

a)在上述移动终端处接收从上述基站在上述TDMA帧周期的第一个时隙之内所发送的信号；

b)在上述移动终端处测量在上述第一个TDMA帧周期之内所收到信号的信号强度；

c)基于上述收到信号强度的上述测量在上述移动台处计算用于移动终端的发射功率设置；以及

d)按照上述计算的发射功率设置在上述TDMA帧周期之内的第二个时隙内从上述移动终端发送信号到上述基站。

2.根据权利要求1的方法，还包括译码在上述第一个时隙之内所收到的上述信号，以便恢复信息。

3.根据权利要求1的方法，还包括在上述第二个台处在上述TDMA帧的第三个时隙内接收来自上述第一个台的信号并译码上述信号，以便恢复信息。

4.根据权利要求1的方法，其中上述第一个时隙包含从第一个台发送到第三个台的信息。

5.一种用于控制在移动无线通信系统内的发射功率电平的方法，上述方法包括：

a)在基站处接收从上述移动终端所发送的信号；

b)在上述基站处测量所收到信号的信号强度；

c)基于上述收到信号的测量信号强度与预定标准功率之间的差值，计算功率偏差值；

d)在上述基站处基于上述功率偏差值和预定的时延系数，对于上述移动终端计算发射功率设置；

e)从上述基站发送功率设置到上述移动终端；以及

f)响应从上述基站所收到的上述发射功率设置，调整上述移动终端的发射功率。

6.根据权利要求5的闭环功率控制方法，其中通过把功率偏差值除以上述时延系数并把其结果加到前次发射功率设置上，计算上述发射功率设置。

7.根据权利要求5的闭环功率控制方法，还包括把上述功率偏差值与预定的功率差值门限相比较，以及如果上述功率偏差值超过上述功率差门限那么对于上述移动终端决定新的发射功率设置的步骤。

8.根据权利要求5的闭环功率控制方法，其中在多个帧之间测量收到信号的信号强度，以及其中将在上述多个帧之上收到的信号强度的平均值用于计算功率偏差值。

9.根据权利要求8的闭环功率控制方法，其中在由信令信息发送的周期所界定的业务信息接收周期之内计算该收到信号强度的平均值。

10.根据权利要求5的闭环功率控制方法，其中对于移动终端的功率设置是功率控制常数，并通过从上述功率控制常数中减去收到信号强度来决定对于移动终端的发射功率电平。

11.根据权利要求5的闭环功率控制方法，还包括接收在上述移动终端处接收发送信号、测量接收信号的信号强度、基于上述测量接收信号以及从上述基站所收到上述发射功率设置在上述移动终端处计算调整的发射功率设置、以及按照上述调整的发射功率设置从上述移动终端发送信号的步骤。

12.根据权利要求11的闭环功率控制方法，其中由上述基站在给上述移动终端所指配的接收时隙之内发送在上述移动终端处所收到的信号。

13.根据权利要求11的闭环功率控制方法，其中由上述基站在除了移动终端的自身所分配的接收时隙之外的时隙之内发送在上述移动终端处所收到的信号。

14.一种用于在TDMA通信系统之内控制移动终端发射功率电平的开环功率控制方法，上述方法包括：

g)在对于上述移动终端的重复TDMA帧周期的所指配的接收时隙之内接收从基站发送到上述移动终端的信号；

h)当在移动终端的指配接收时隙之内没有收到任何信号时，转换到替换时隙并在上述替换时隙之内接收从上述基站所发送的信号；

i)测量在移动终端所指配的时隙之内以及在替换时隙之内所收到信号的信号强度；

j)基于在其中接收信号的移动终端自身所指配接收时隙之内所收到信号的测量信号强度，调整上述移动终端的发射功率电平；以及

k)基于当在移动单元自身所指配接收时隙之内没有收到任何信号时在替换时隙之内所收到信号的测量强度，调整上述移动终端的发射功率电平。

15.根据权利要求14的开环功率控制方法，还包括在上述替换时隙之内接收第一个信号、在上述替换时隙之内接收上述第二个信号、决定在上述替换时隙之内的上述第一个与第二个接收信号之间的信号强度的变化、以及基于在上述第一个与第二信号之间信号强度的变化调整上述移动终端的发射功率的步骤。

16.根据权利要求15的开环功率控制方法，其中把上述第一个信号与已知标准功率的信号相比较，以便基于两个信号的信号强度之差，得到校正值，以及在决定第一个与第二个信号之间的信号强度的变化之前，把该校正值加到上述第一个及第二个信号上。

17.根据权利要求16的开环功率控制方法，其特征在于，其中在慢速关联控制信道上发送已知标准功率的信号。

18.一种用于在集群无线系统内控制移动终端发射功率的方法，该方法包括：

a)从上述移动终端发送接入请求消息到上述基站；

b)在上述基站处接收上述接入请求消息；

c)从上述基站发送接入确认消息到上述移动终端，其中上述确认消息包括信道指配；

d)从上述基站发送功率控制信息到上述移动终端，作为上述接入确认消息的一部分；

e)在上述移动终端处接收上述接入确认消息以及上述功率控制信息；

f)基于由上述基站发送到上述移动终端的上述功率控制信息，计算上述移动终端的发射功率电平；

g)按照上述计算的发射功率电平，从上述移动终端发送信号到上述基站。

19.根据权利要求18的方法，还包括步骤：

a)在上述移动终端处测量从上述基站所收到的信号强度；以及

b)基于收到信号强度测量计算发射功率电平。

20 根据权利要求19的方法，其中通过从存储在上述移动终端之内的功率控制常数中减去接收信号强度测量值，计算发射功率电平。

21.根据权利要求20的方法，其中由上述移动台使用上述功率控制信息调整上述功率控制常数之值。

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