CN1311613A - 控制与多个移动台通信的基站的发射功率的系统 - Google Patents

控制与多个移动台通信的基站的发射功率的系统 Download PDF

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Abstract

一种用于对与多个移动台进行通信的基站发射功率进行控制的系统,基站具有功率控制单元和加法器(10),功率控制单元控制用于移动台的信号对基站发射功率的贡献,加法器(10)用于从功率控制单元提供的信号形成复合信号。所述基站具有加法单元,用于把给定优先级的输入信号相加而得到子复合信号并将其输出到衰减单元,每个衰减单元设计成在基站发射功率超过预定功率时通过可变衰减系数对其输入端的子复合信号进行衰减。

Description

控制与多个移动台通信的基站的发射功率的系统
本发明涉及用于对与多个移动台进行通信的基站的发射功率进行控制的系统。
在用于移动电话(或移动台)的电信系统中，由服务某个小区的基站发送的信号是一种复合信号，后者包括分别专用于处在所述小区覆盖范围中的各个移动台的信号和用于所有移动台的特定信号这两种信号之和。所有这些信号被复用发送。例如，像在CDMA电信系统中的情况那样，借助扩频码(spread code)复用，在相同的时间以相同的频率发送所有这些信号。
图1示意性描述这样的电信系统中的基站的发送部分。可以注意到，用于不同移动台的信号e1到eN在加法单元10中相加，并且在由放大器12放大之前在转换单元11中把和信号转换成射频，以便借助于天线13把相加后的信号发送到与所述基站连接的移动台。
在这种用于移动电话的电信系统中，还提供功率控制装置，使得不管移动台和基站之间的传播信道衰减如何，移动台接收的信号功率恒定。例如，每一个移动台SMi发送某种控制信号TPCi，后者表示用于在基站部分增加或减小用于该移动台的发射功率的请求。在图1中，提供功率控制单元141到14N，用于分别接收移动台SM1到SMN发送的控制信号TPC1到TPCN，并用于在将输入信号e1到eN施加到加法单元10的相应输入端之前按照这些控制信号TCP1到TCPN的要求来修改输入信号e1到eN。
这样，由基站发送的复合信号的总功率是构成该复合信号的各种信号(专用的和公共的)的功率之和。该总功率随时间而变，并在每时每刻依赖于与所述基站连接的移动台的数目。
而且，应当指出，在这样的电信系统中，当与基站连接的移动台的数目变得越来越大时，移动台之间的总干扰电平增加。在这种情况下，为了保持信号干扰比不变(这确保良好的服务质量等级)，通常增加所有移动台的发射功率电平。因此，理论上说，当与基站连接的移动台的数目接近极限值时，由基站发送的必要的总功率电平偏向无穷大，其中所述极限值是指基站的最大容量。
当移动台全部从基站移走时可以看到相同的现象。基站的发射功率也会急剧地增加。
然而，这样的电信系统中的基站的功率放大器12所能提供的功率必定有限，因此在与所述基站连接的移动台的数目增加或者当移动台全部从基站移走时，基站的输出信号变成处于饱和状态。尤其是，所述放大器的非线性使得输出信号即使在未达到饱和电平时也高度失真。这导致所有移动台的通信中断，避免出现这种情况是重要的。
这种情况的结果还限制有关基站的覆盖范围。
为了解决刚才解释的问题，提出某些装置，以保证复合信号的平均发射功率总是小于某个临界预定值，后面把该值被称为工作功率值。考虑到复合信号功率在其平均值附近的瞬时波动，该工作功率值例如比功率放大器12的饱和值减小一缩减值(reduction value)。
一种用于实现这些装置的已知的解决方案包括利用功率限制器，后者在基站饱和时作用于复合信号，使得其放大后的发射功率小于预定功率。该解决方案还具有均匀地影响形成所述复合信号的所有基本信号的效果。无疑避免了复合信号的失真，但对用于特定移动台的发射功率的贡献必然小于所述移动台所需的功率。因此，这种解决方案的缺点在于：所有移动台在其传输质量上同样地受到不利的影响。
图2描述了一种利用可以实现上述问题的另一种解决方案的装置的系统。与图1中描述过的单元相同的单元具有相同的标号。另外，这种系统具有限制单元151到15N，后者分别作用于形成复合信号的基本信号。例如，当在图2中的情况时，这些单元151到15N设置在功率控制单元141到14N和加法单元10的相应输入端之间。
每个单元15i的功能是修改其输入端的信号，以便将其对发送复合信号功率的平均贡献Pi限制在预定值Pi-max，这些值Pi-max之和总是小于或等于所需的工作发射功率值。
依靠这种系统，用于一个移动台的基本信号可以饱和，虽然如此，却不会对其它移动台的基本信号产生冲击。因此，万一用于一个移动台的信号饱和，其接收的功率电平将不足以保持将被中断的通信。可是，基本信号未饱和的其它移动台不必经历通信中断。
这种方法的一个不足在于：在建立一个移动台的新的通信时，必须决定考虑到其对所连接的基站的发射功率的贡献的最大值Pi-max，这种决定本身并非不重要，因为任何决定对有关基站的覆盖能力和覆盖范围具有重要的影响。而且，还是必须确保专用信号的最大发射功率Pi-max之和总是确切地小于基站工作功率值。这需要网络的计划单元，后者已证明是维护昂贵并维护困难的，特别是在移动台移动期间从一个基站切换到另一个基站通信时尤为如此。
应该指出，这种方法基于以下事实：复合信号的功率等于形成该复合信号的基本信号的功率之和。可是，每一个基本信号对基站发射功率的贡献受限于该基本信号的最大功率Pi-max，复合信号的发射功率受限于这些最大功率贡献之和。实际中，这些基本信号的功率贡献不是同时达到其最大值。例如，仅仅是用于处在覆盖范围边缘的那些移动台的信号同时达到其最大功率电平，而用于接近基站的移动台的信号将以较低的功率值发送。因此，即使在高负载时，复合信号的功率也远未达到其工作值，因此实际上永远也不会用到这种值。
因此，本发明的目的是提出一种方法，它没有先有技术的方法的上述不足。具体地说，提出一种方法，它有可能最好地利用基站的功率，同时避免失真现象、射频容量利用不充分、和网络中负担过重的功率计划设备。
为此，本发明涉及一种用于对与多个移动台进行通信的基站的发射功率进行控制的系统，所述基站具有功率控制单元和加法器，所述功率控制单元分别接收用于所述移动台的信号和所述移动台发送的功率控制信号，后者用于控制所述信号对所述基站发射功率的贡献，所述加法器用于从所述功率控制单元提供的所述信号来形成复合信号。所述系统具有如下特征：所述基站具有加法单元，给定优先级的输入信号加到每一个加法单元的输入端，然后，所述加法单元向衰减单元的输入端提供子复合信号，所述衰减单元的输出端连接到所述加法器的输入端，每一个衰减单元设计成在所述基站的发射功率超过预定功率时以可变衰减系数衰减其输入端的所述子复合信号，所述衰减系越大，则相应的输入信号优先级就越低。
按照本发明的另一个特征，每一个衰减单元的所述衰减系数是基本衰减系数的P次幂，所有衰减单元的P值是相同的。
按照本发明的又一个特征，每一个所述基本衰减系数小于1，所述衰减单元的系数越接近于1，则相应的输入信号优先级就越高。
按照本发明的再一个特征，在通信开始时，把用于移动台的输入信号分配给子复合信号。
按照本发明的另一个特征，仅在至少一个只与所述移动台有关的事件出现的时间才修改向子复合信号分配用于移动台的输入信号。
按照本发明的又一个特征，所述或每一个事件是服务类型的变化、达到饱和电平、或进入所述移动台的软越区切换。
本发明还涉及一种对基站SB的发送部分的发射功率进行控制的方法，所述基站在其输入端接收用来发送到与所述基站连接的移动台的输入信号。按照本发明，所述方法的特征在于包括：按照指定给所述输入信号的预定优先准则形成输入信号分组；从每一个分组的所述输入信号形成子复合信号；从所述子复合信号形成发送给所述移动台的复合信号；所述方法的特征还在于包括：衰减所述复合信号，使得所述复合信号的功率总是小于预定功率，分别加到所述子复合信号的衰减系数随所考虑的所述子复合信号而不同。
按照本发明的另一个特征，加到每一个子复合信号的所述衰减系数具有这样一种值：所述值越大，则形成所述子复合信号的输入信号的优先级就越高。
按照本发明的另一个特征，分别加到所述子复合信号的所述衰减系数是基本衰减系数的相同P次幂，通过所述幂值P的变化来得到所述衰减系数的变化。
按照本发明的又一个特征，这样选择P值，以便允许不超过临界功率电平，稍低的值P-1使得超过所述临界功率电平。
按照本发明的又一个特征，每一个基本衰减系数小于1，所述衰减单元的系数越接近于1，则相应的输入信号优先级就越高。
按照本发明的再一个特征，在通信开始时，把用于移动台的输入信号分配给形成子复合信号的分组。
按照本发明的另一个特征，仅在至少一个只与所述移动台有关的事件出现的时间才修改向形成子复合信号的分组分配用于移动台的输入信号。
按照本发明的又一个特征，所述或每一个事件是服务类型的变化、达到饱和电平、或进入所述移动台的软越区切换。
通过阅读下面结合附图对典型实施例的描述，本发明的上述特征及其它特征将更加清楚。
附图中：
图1是用于移动电话的通信系统的、特别是基站和移动台的发送部分的示意图，
图2是按照先有技术的第二实施例的基站发送部分的示意图，
图3是按照本发明的基站的发送部分的示意图。
图3示出了基站SB的发送部分，所述基站SB在其输入端接收用来发送到与所述基站SB连接的移动台SM1到SMM的输入信号e1到eN。这些输入信号e1到eN可以是专用于任何一个移动台的信号，也可以是用于一组或所有移动台SM1到SMM的信号。
按照本发明的方法，按照指定给这些信号的预定优先准则来形成输入信号分组，把每一个分组的输入信号相加，以便形成子复合信号。在为形成发送到所述移动台的复合信号而把这样形成的子复合信号相加之前，分别对这样的子复合信号进行衰减处理。这样设计要实现的衰减处理，使得复合信号的功率总是小于称为所述基站的工作功率的预定功率，衰减系数随着所考虑的复合信号而不同。
这样，当复合信号的平均功率大于工作功率时，可以一个一个不同地修改子复合信号对复合信号发射功率、即基站发射功率的贡献。
为了实现刚才解释的本发明的方法，提出图3中描述的发送部分。
该发送部分具有与能够向M个移动台SM1到SMM发送的输入信号e1到eN一样多的功率控制单元141到14N。所述发送部分具有加法单元151到15K，以便形成分别加到衰减单元161到16K的K个子复合信号Sc1到ScK。
在每一个加法单元151到15K的输入端施加输入信号，形成一组按照优先准则选择的输入信号。因此每一个子复合信号分配有一个优先级。
在每一个衰减单元161到16K的一个输入端施加衰减系数α1到αK，以便对衰减单元输入端的子复合信号进行衰减。因此在衰减单元16i的输出端给出信号sci，其表示如下：
sci=αi×Sci
每一个衰减系数αi的值最好在0和1之间。
而且，子复合信号Sci的优先级越高，系数αi越接近于1，反之亦然，子复合信号Sci的优先级越低，系数αi越接近于0。
衰减后，子复合信号sci加到形成复合信号Sc的加法单元10。象先有技术那样，在利用放大器12放大以便通过天线13发送之前，复合信号Sc在转换单元11中被转换成射频。
有了这样的发送部分，当在时间t时，如果复合信号的平均功率变得大于临界电平，则例如独立地减小所有衰减系数α1到αK，直到复合信号Sc的功率变得小于预定工作功率。
最好是，子复合信号sci的优先级越高，则越少减小系数αi，反之亦然，子复合信号sci的优先级越低，则越多减小系数αi。
最好是，并为了实现前面的特征，加到子复合信号Sci的有效衰减αi等于基本衰减α0 i的P次幂，对于K个子复合信号Sc1到ScK,P是相同的(因此αi=(α0 i)P)。
而且，P值大于或等于0。因此，通过改变P值，将改变对每一个子复合信号的发射功率的贡献。这样确定P值，使得复合信号的功率基本上等于工作功率的电平。
例如，将选择导致不超过工作功率的P值，但使得P-1值的选择正好已经导致所述工作功率被超过。
应该指出，通过这种方法，某些优先呼叫可能永远不会饱和(例如选择基本系数α0 i等于1)。然而这种方法使得有这种可能：例如当可以借助另一个非饱和基站进行通信时(软越区切换呼叫的情况下)或者当可以迟一点进行通信时，可以完全一样地完成各种非优先级呼叫。
按照图3描述的实施例，本发明的系统具有检查单元17，后者在其输入端接收从相加器10输出的复合信号并将P值提供给算术单元18，后者被指定用来从基本系数α0 1到α0 K确定系数α1到αK。
当复合信号Sc具有超出工作功率的功率时，检查单元17增加P值，结果增加了衰减系数α1到αK并因此增加了子复合信号sc1到ScK。当复合信号的电平小于该临界电平时，检查单元17减小P值，结果减小了衰减系数α1到αK并因此减小了子复合信号sc1到scK。
通过按照在其软越区切换阶段中所涉及的基站的数目来区分呼叫和/或通过区分分组类型呼叫与连接型呼叫，考虑已经饱和的呼叫和未饱和的呼叫，可以进行如下操作：把一个优先级分配给某个给定的呼叫而不是给另一个呼叫，因此把用于给定呼叫的输入信号ei分配给形成子复合信号sci的分组。
按照本发明的另一个方法，在通信开始时给呼叫分配某个优先级。只按照仅与所述呼叫有关的例外事件来修改用于形成某个子复合信号而不是另外一个子复合信号的一个分组的成员。这些例外事件可能是例如服务类型的改变、到达所述呼叫的饱和电平、其进入软越区切换阶段、相应移动台在软越区切换阶段连接的基站数目的变化等。因此，所述呼叫与其它呼叫无关地分配到某一子复合信号。
本发明使得可以在基站成为饱和状态时最有效地使用基站的功率。与先有技术的系统不同，它不需要快速刷新所有信号的最大功率，也不需要这些电平的结合判定。这是因为网络营运商预先确定了基本系数。

Claims (14)

1．一种用于对与多个移动台进行通信的基站的发射功率进行控制的系统，所述基站具有功率控制单元和加法器(10)，所述功率控制单元分别接收用于所述移动台的信号和所述移动台发送的功率控制信号，后者用于控制所述信号对所述基站发射功率的贡献，所述加法器(10)用于从所述功率控制单元提供的所述信号来形成复合信号，所述系统的特征在于：所述基站具有加法单元，给定优先级的输入信号加到每一个加法单元的输入端，然后，所述加法单元向衰减单元的输入端提供子复合信号，所述衰减单元的输出端连接到所述加法器的输入端，每一个衰减单元设计成在所述基站的发射功率超过预定功率时通过可变衰减系数对其输入端的所述子复合信号进行衰减，所述衰减系数越大，则相应的输入信号优先级就越低。
2．按照权利要求1的用于控制基站发射功率的系统，其特征在于：每一个衰减单元的所述衰减系数是基本衰减系数的P次幂，所有所述衰减单元的P值是相同的。
3．按照权利要求2的用于控制基站发射功率的系统，其特征在于：每一个所述基本衰减系数小于1，所述衰减单元的系数越接近于1，则相应的输入信号优先级就越高。
4．按照前面的权利要求之一的用于控制基站发射功率的系统，其特征在于：在通信开始时，把用于移动台的输入信号分配给子复合信号。
5．按照前面的权利要求之一的控制系统，其特征在于：仅在至少一个只与所述移动台有关的事件出现的时间才修改向子复合信号分配用于移动台的输入信号。
6．按照权利要求5的控制系统，其特征在于：所述或每一个事件是服务类型的变化、达到饱和电平、或进入所述移动台的软越区切换。
7．一种对基站SB的发送部分的发射功率进行控制的方法，所述基站在其输入端接收用来发送到与所述基站连接的移动台SM1到SM2的输入信号e1到eN，其特征在于所述方法包括：按照指定给所述输入信号的预定优先准则形成输入信号分组；从每一个分组的所述输入信号形成子复合信号；从所述子复合信号形成发送给所述移动台的复合信号；以及衰减所述复合信号，使得所述复合信号的功率总是小于预定功率，分别加到所述子复合信号的衰减系数随所考虑的所述子复合信号而不同。
8．按照权利要求7的方法，其特征在于：加到每一个子复合信号的所述衰减系数具有这样一种值：所述值越大，则形成所述子复合信号的输入信号的优先级就越高。
9．按照权利要求8的方法，其特征在于：分别施加到所述子复合信号的所述衰减系数是基本衰减系数的相同P次幂，通过所述幂值P的变化来得到所述衰减系数的变化。
10．按照权利要求9的控制方法，其特征在于：这样选择P值，以便允许不超过所述预定功率，稍低的值P-1使得超过所述预定功率。
11．按照权利要求9或10的用于控制基站发射功率的方法，其特征在于：每一个基本衰减系数小于1，所述衰减单元的系数越接近于1，则相应的输入信号优先级就越高。
12．按照权利要求7到11之一的用于控制基站发射功率的方法，其特征在于：在通信开始时，把用于移动台的输入信号分配给形成子复合信号的分组。
13．按照权利要求7到12之一的控制方法，其特征在于：仅在至少一个只与所述移动台有关的事件出现的时间才修改向形成子复合信号的分组分配用于移动台的输入信号。
14．按照权利要求13的控制方法，其特征在于：所述或每一个事件是服务类型的变化、达到饱和电平、或进入所述移动台的软越区切换。
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