CN1300169A

CN1300169A - 具有闭环传输功率控制系统的移动台

Info

Publication number: CN1300169A
Application number: CN00132424A
Authority: CN
Inventors: 齐藤厚
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2001-06-20
Also published as: KR20010051799A; EP1102416A2; BR0005618A; JP2001148658A; JP3360053B2

Abstract

移动台10包括用于根据接收信号的功率波动决定适当的功率控制电平步长的步长决定器60,可以决定其自身功率控制电平的步长。该移动台用于反向链路CDMA通信的闭环功率控制。闭环功率控制使用传输功率控制比特。将每个传输功率控制比特从基站发送到移动台以指定移动台传输功率的提高或降低。当移动台从基站得到具有功率波动的接收信号时,移动台使用其步长向基站发送受到功率控制的输出信号。

Description

具有闭环传输功率控制系统的移动台

本发明涉及具有传输功率控制系统的移动台。传输功率控制过程分为闭环功率控制过程和开环功率控制过程。具体地说，本发明涉及用于闭环功率控制过程的传输功率控制系统。

在蜂窝电信领域，近来的技术发展主要致力于码分多址(CDMA)系统。在CDMA系统中，基站提供一蜂窝站点(或短蜂窝站点)并与该蜂窝站点中存在的多个用户移动台进行通信，其中将从每个移动台到基站的通信称为上行链路或反向链路通信，而将从基站到每个移动台的通信称为下行链路或前向链路通信。在上行链路和下行链路通信中，每个移动台使用由唯一分配的数字码识别的信道。因此，可以同时地进行反向链路和前向链路通信，而且各链路还可以使用各自的宽带频谱。

在CDMA蜂窝系统中，移动台的传输功率水平控制非常重要，尤其是在反向链路通信中更是如此。在反向链路通信中，基站同时地以相同频率接收来自许多不同移动台的信号。从CDMA解调过程来考虑，希望在基站处从每个移动台接收的信号尽可能接近单一电平。但是，来自一个移动台的信号往往压制了来自另一个移动台的信号。这个问题就是所熟知的远近问题(near-far problem)。

为了解决远近问题，在CDMA蜂窝系统中进行每个移动台的传输功率控制，以使在基站处从每个移动台接收的信号电平尽可能接近单一预定电平。在电信工业协会/电子工业协会(TIA/EIA)IS-95A和IS-95B标准中规定了这种传输功率控制。而且，在美国专利No.5,056,109,No.5,940,743和日本未审专利公开(JP-A)No.Hei 6-13956中也公开了传输功率控制方法。

具体地说，在IS-95A功率控制过程中，基站在前向链路通信中发送用于移动台的传输功率控制比特。每个传输功率控制比特指示传输功率是“增加”还是“降低”。单个传输功率控制比特每1.25ms发送一次。IS-95A中功率控制的步长是1dB。当传输功率控制比特的值是“1”时，移动台将其传输功率提高1dB。反之，当传输功率控制比特的值是“0”时，移动台将其传输功率降低1dB。

IS-95B标准有三种功率控制步长，即1dB,0.5dB和0.25dB。依据IS-95B标准，基站必须为每个移动台选择一个适当的步长并将该适当步长的指示与传输功率控制比特一起发送。

但是，IS-95B功率控制过程并不跟踪硬衰减条件下射频质量的急剧波动。这是因为其步长数目是三个并且步长太短无法跟踪急剧波动。很显然，IS-95A功率控制过程也不能跟踪该急剧波动。

此外，IS-95B标准需要在基站中安装用于为每个移动台决定适当功率控制步长的功能。此外，还在基站中安装软越区切换功能。因此，决定适当功率控制步长的功能在算法上变得复杂，使得基站的硬件规模变大。

因此，本发明提供一种移动台，其对射频质量的急剧波动非常敏感，并且即使在硬衰减条件下也可以跟踪急剧波动，而无需复杂算法。

根据本发明的一个方面，一种移动台可以决定其自身功率控制电平的步长。该移动台用于反向链路CDMA通信的闭环功率控制。闭环功率控制使用传输功率控制比特。将每个传输功率控制比特从基站发送到移动台以指定移动台传输功率的增加或降低。当移动台从基站得到具有功率波动的接收信号时，移动台使用其步长向基站发送受到功率控制的输出信号。

根据本发明一个方面的移动台包括接收机、步长决定器、传输功率控制器和发射机。当接收到接收信号时，接收机从接收信号中提取传输功率控制比特。步长决定器根据接收信号的功率波动决定适当的功率控制电平步长。传输功率控制器接收传输功率控制比特和该适当的步长，并根据传输功率控制比特的指示和该适当的步长产生功率控制信号。将功率控制信号输入到发射机。发射机发送具有对应于该功率控制信号的传输功率控制的输出信号。

利用这种结构，移动台能够以其自身中决定的步长控制传输功率电平，因此基站无需决定移动台的步长。

图1是显示根据本发明实施例的移动台的方框图；

图2显示图1中接收机的例子；

图3显示图1中发射机的例子；

图4显示图1中步长决定器的例子；

图5是显示图4中最小值检测器和功率平均器的操作的曲线；

图6是显示图4中最小值检测器的例子的电路图；

图7是显示图4中衰减程度测量器的操作的曲线；

图8是显示图4中衰减程度测量器的操作的流程图；

图9是显示图4中步长产生器的操作的流程图；

图10是用于在图4中的步长产生器选择适当步长的表；

图11显示图1中步长决定器的另一个例子。

根据本发明实施例的移动台如图1所示，其可以用于反向链路CDMA通信的闭环功率控制。闭环功率控制使用传输功率控制比特。将每个传输功率控制比特从基站发送到移动台以指定移动台传输功率的提高或降低。移动台从基站接收一信号作为其接收信号。该接收信号具有功率波动。移动台可以根据该接收信号的功率波动向基站发送具有功率控制的输出信号。

如图所示，移动台10包括接收机20，发射机30，双工器40，天线50，步长决定器60和传输功率控制器70。接收机20通过天线50和包括例如一个循环器(circulator)的双工器40接收来自基站的接收信号，并将该接收信号解调为解调信号。而且，接收机20可以从该接收信号提取传输功率控制比特。步长决定器连接到接收机20，并根据该接收信号的功率波动决定适当的功率控制电平步长。该适当的步长被传送到图1中的传输功率控制器70。传输功率控制器70可以根据传输功率控制比特的指示和在步长决定器60决定的适当步长来产生功率控制信号。发射机30通过双工器40和天线50向基站发送具有对应于功率控制信号的传输功率控制的输出信号。

如图2所示，接收机20可以包括放大器21，混频器22和解调器23。在本实施例中，当接收信号被输入到接收机20中时，放大器21放大该接收信号以产生放大信号。该放大信号被传送到步长决定器60和混频器22。混频器22对该放大信号进行频率转换以输出中频信号。解调器23将中频信号解调为解调信号并从该接收信号中提取传输功率控制比特作为本地频率信号。

如图3所示，发射机30可以包括调制器31、天线32和放大器33。在本实施例中，所要发送的信号在调制器31处调制然后作为调制信号输入到衰减器32。衰减器32根据从传输功率控制器70输入的功率控制信号改变该调制信号的功率电平，以产生电平改变的信号。放大器33放大该电平改变的信号，然后通过双工器40和天线50将其作为具有功率控制的传输信号发送到基站。

图1中所示的步长决定器60包括波动宽度检测器61、波动率检测器62和步长产生器63。波动宽度检测器61监视该接收信号并检测该接收信号中的波动宽度。作为检测的结果，波动宽度检测器61产生一波动宽度信号，该波动宽度信号被传送到步长产生器63。波动率检测器62在预定间隔内监视该接收信号并检测该接收信号的波动率。作为检测的结果，波动率检测器62产生一波动率信号，该波动率信号也被输入到步长产生器63。步长产生器63根据该波动宽度信号和该波动率信号而产生适当的步长。步长决定器60可以包括波动宽度检测器61和波动率检测器62中的任何一个。如果步长决定器60不包括波动率检测器62，则步长产生器63根据波动宽度信号产生适当的步长。而如果步长决定器60不包括波动率检测器62，则步长产生器60根据波动率信号产生适当的步长。即，在步长决定器60中可以使用波动宽度或波动率定义功率波动。

例如，如图4所示，图1中的步长决定器60包括检波器64、最小值检测器65、功率平均器66、比较器67、定时器68、衰减程度测量器69和步长产生器63。检波器64、最小值检测器65、功率平均器66和比较器67构成图1所示的波动宽度检测器61。检波器64、功率平均器66、定时器68和衰减程度测量器69构成图1所示的波动率检测器62。即，在本例中，波动宽度检测器61和波动率检测器62彼此共享检波器64和功率平均器66。波动宽度检测器61和波动率检测器62也可以分别包括检波器和功率平均器。

检波器响应该接收信号(即本实施例中的放大信号)进行检波，并产生检波信号。该检波信号被传送到最小值检测器65、功率平均器66和衰减程度测量器69。

如图5所示，最小值检测器65检测该检波信号的最小电平。如图6所示，例如，最小值检测器65包括电阻器、二极管和电容器。详细地说，二极管的阳极连接到检波器64，而二极管的阴极连接到比较器67。电阻器的两端分别连接到二极管的阳极和阴极。电容器的一端连接到二极管的阴极，电容器的另一端接地。

如图5所示，功率平均器66对检波信号的功率进行平均以得到平均电平。功率平均器66可以包括低通滤波器。

比较器67将最小电平与检波信号的平均电平进行比较以产生一个作为波动宽度信号的信号，该信号指示最小电平和平均电平之间的差。图5中也显示了该差值。

定时器68在每个预定间隔产生触发信号。

衰减程度测量器69监视检波信号并测量衰减程度作为相对于平均电平的波动率。然后，衰减程度测量器69产生波动率信号。例如，衰减程度测量器69包括计数器(未示出)。该计数器对在预定间隔中检波信号电平低于一阈值电平的次数进行计数。如图7所示，该阈值电平比平均电平低一预定电平。详细地说，衰减程度测量器69如图8所示工作。衰减程度测量器69首先初始化计数器，即使Ct=0。当检波信号的电平变成小于阈值电平时，衰减程度测量器将计数器的计数值增加1，然后判断是否从定时器68输入了触发信号。另一方面，当检波信号的电平不小于阈值电平时，衰减程度测量器直接判断是否从定时器68输入了触发信号。因此，持续进行累加计数(count-up)，直到下一个触发信号输入到衰减程度测量器69为止。当从定时器68接收到触发信号时，衰减程度测量器69将计数器的计数值输出到步长产生器63。

可与该例衰减程度测量器69相应的步长产生器63具有多个预定步长，并如图9所示工作。当从定时器68输入了触发信号时，步长产生器接收来自衰减程度测量器69的计数器的计数值。此处，如果该计数器是一种保持其计数值并且不自动输出其计数值的计数器，步长产生器63可以从该计数器取出其计数值。然后，步长产生器63捕获来自比较器67的差值。步长产生器63根据作为计数值的波动率和作为检波信号的平均电平与最小电平之间差值的波动宽度，选择预定的步长中的一个适当步长。将所选择的步长输出到传输功率控制器70。对于两个触发信号之间的每个预定间隔重复执行该选择。

例如，步长产生器63具有如图10所示的评价表，通过使用第一等级到第五等级分别评价波动率和波动宽度。在此情况下，当接收到计数值和差值时，步长产生器63分别决定波动率和波动宽度的等级。在决定后，步长产生器63选择对应于两个级别交叉处的步长作为上述适当的步长。如果波动率是第四等级而波动宽度是第三等级，则该适当步长是1.25dB。

参见图11，根据本发明另一个实施例的步长决定器包括检波器81，A/D转换器82、抽样选择器83，分布计算器84和步长产生器85。检波器81以与图4中的检波器相同的方式进行检波，并产生检波信号。A/D转换器82对该检波信号进行A/D转换以产生具有数字数据的数字信号。抽样选择器83周期性地从该数字信号的数字数据中选择或拾取抽样数据以产生抽样数据信号。分布计算器84响应该抽样数据信号统计地计算抽样数据的分布状态。该分布状态同时对应于波动宽度和波动率。详细地说，如果发生硬衰减，则分布状态的值较大。如果未发生硬衰减，则分布状态的值较小。步长产生器85响应于分布状态产生适当的步长。步长产生器85可以与图4中的步长产生器63相同。

虽然针对本发明的优选实施例对本发明进行了具体显示和说明，但本领域技术人员应理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下可以进行形式和细节上的改变。例如，虽然图10中显示的评价表中的波动宽度和波动率的等级数分别是五个，该等级数并不限于上述例子和图10。该等级数可以小于或大于五个，并且波动宽度的等级数可以与波动率的等级数不同。

Claims

1．一种用于反向链路码分多址通信的闭环功率控制的移动台，适于向基站发送受到功率控制的输出信号，该闭环功率控制使用传输功率控制比特，将每个传输功率控制比特从基站发送到移动台以指定移动台传输功率的增加或降低，移动台从基站得到功率发生波动的接收信号，该移动台包括：

接收机，适于接收该接收信号以从该接收信号中提取传输功率控制比特；

步长决定器，适于根据该接收信号的功率波动决定适当的功率控制电平步长；

传输功率控制器，适于根据传输功率控制比特的指示和所述适当的步长产生功率控制信号；

发射机，适于发送具有对应于该功率控制信号的传输功率控制的输出信号。

2．根据权利要求1的移动台，其中步长决定器具有多个预定的功率控制电平步长，并根据该接收信号的功率波动选择其中一个预定步长作为其适当的步长。

3．根据权利要求1的移动台，其中所述功率波动由波动宽度和波动率中所选择的一个定义。

4．根据权利要求3的移动台，其中步长决定器包括：

波动宽度检测器，适于通过监视该接收信号检测该接收信号的波动宽度，以产生波动宽度信号；

步长产生器，适于响应波动宽度信号产生适当的步长。

5．根据权利要求4的移动台，其中波动宽度检测器包括：

检波器，适于响应该接收信号进行检波，以产生检波信号；

功率平均器，适于对检波信号的功率进行平均以得到平均电平；

最小值检测器，适于检测检波信号的最小电平；和

比较器，适于将检波信号的最小电平与平均电平进行比较，以产生一个信号作为波动宽度信号，该信号指示最小电平与平均电平之间的差值。

6．根据权利要求5的移动台，其中步长决定器进一步包括：

定时器，适于在每个预定间隔产生触发信号；和

衰减程度测量器，适于通过相对于平均电平监视检波信号来测量衰减程度作为波动率，以产生波动率信号，以使步长产生器除了波动宽度信号外还可根据波动率信号产生适当的步长。

7．根据权利要求6的移动台，其中衰减程度测量器对在预定间隔内检波信号的电平低于一阈值电平的次数进行计数，其中该阈值电平比平均电平低预定电平。

8．根据权利要求3的移动台，其中步长决定器包括：

波动率检测器，用于通过在预定间隔内监视该接收信号检测该接收信号的波动率，以产生波动率信号；

步长产生器，适于响应波动率信号产生适当的步长。

9．根据权利要求8的移动台，其中波动率检测器包括：

检波器，适于响应该接收信号进行检波，以产生检波信号；

定时器，适于在每个预定间隔产生触发信号；

衰减程度测量器，适于通过对在触发信号之间的预定间隔中检波信号的电平低于一阈值电平的次数进行计数来测量衰减程度，以产生指示衰减程度的波动率信号，其中该阈值电平比平均电平低预定电平，并且在每个预定间隔的开始初始化其计数值。

10．根据权利要求1的移动台，其中步长决定器包括：

检波器，适于响应该接收信号进行检波，以产生检波信号；

A/D转换器，适于对检波信号进行A/D转换以产生具有数字数据的数字信号；

抽样选择器，适于周期性地从数字信号的数字数据选择抽样数据，以产生抽样数据信号；

分布计算器，适于响应抽样数据信号统计地计算抽样数据的分布状态；

步长产生器，适于响应上述分布状态产生适当的步长。