CN1327659A

CN1327659A - 用于控制码分多址系统中反向链路功率的设备和方法

Info

Publication number: CN1327659A
Application number: CN00802386A
Authority: CN
Inventors: 李东度; 李相研; 金炳武
Original assignee: SK Communications Corp
Current assignee: SK Telecom Co Ltd; SK Communications Corp
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-21
Publication date: 2001-12-19
Anticipated expiration: 2020-10-21
Also published as: WO2001031824A1; JP2003513508A; EP1133846A4; EP1133846A1; JP4629292B2; US7200127B1; CN1241344C; KR20010038528A

Abstract

本发明涉及一种在CDMA通信系统中控制移动台发射功率的方法。该发明估计移动台的运动速度,并根据该估计的运动速度来改变功率控制步长,从而跟踪从基站发送的功率水平控制命令,以快速和精确地补偿其所接收信号的功率变化。

Description

用于控制码分多址系统中反向链路功率的设备和方法

1.技术领域

本发明涉及一种在码分多址(CDMA)通信系统中控制上行链路(反向链路)功率水平的方法。

2.背景技术

在为反向链路执行闭环功率控制的常规方法中，在基站(BTS)上估计来自移动台(MS)的信号功率，然后将所估计的功率与维持信号质量所需的临界功率量值进行比较。根据比较结果，BTS发送一个TPC(发射功率控制)比特，命令MS增加或降低该MS的当前发射功率水平。接收到TPC比特，MS进行解释并逐步地提高或降低发射功率水平。功率水平调整的精度是1.0dB。

图1图示安装在移动台中的功率控制单元的功能方框图。

MS从邻近的BTS接收下行链路(正向链路)信号，然后，自动增益控制器(AGC)11调整其增益，以调整所接收的信号电平，解调器12从所接收的下行链路信号中提取TPC比特，TPC解释器13解释所提取的TPC比特请求那一种操作。功率水平控制器15根据该解释通过调整步骤P_closed确定增加还是降低闭环功率水平，并将所确定的±P_closed添加到开环功率控制电平ΔP_open上，所述开环功率控制电平ΔP_open由RSSI14根据AGC11输出信号的电平确定。用于总功率控制电平ΔP_t(＝ΔP_open±P_closed)的功率调整信号从功率水平控制器15提供给高功率放大器(HPA)16，以便用ΔP_t调整上行链路信号的当前功率水平。

在BTS上每1.25毫秒估计一次由MS所发送的信号的功率水平。1.25毫秒的时间等于6个沃尔什码元周期，并被称作功率控制组(PCG)。因此，在20毫秒长的业务帧中包含十六个功率控制组。

BTS根据每PCG估计的功率水平向MS发送1比特的TPC命令。因而，如果每1.25毫秒解释出的值是“1”，MS的功率水平控制器15向HPA16输出1dB的功率增加信号，如果是“0”，输出1dB的功率降低信号。

然而，1比特的TPC信息经常由于无线环境导致失真，并且如果正在接收的功率水平变化得非常快或者非常慢(功率水平变化的速度主要受MS移动速度的影响)，仅通过1dB的增加或降低很难跟踪功率水平的变化。

例如，假设在BTS上接收的功率水平是如图2所示的P_RX的曲线图，理想上由功率水平控制器15控制的发射信号功率水平是P_TX的曲线图。然而，当因为MS的移动速度很快导致需要补偿的功率水平变化过陡峭时，每1.25毫秒执行的1dB的步长调整(ΔP)不能准确地跟踪如图2所示的的曲线P_TX。另外，当功率水平的变化过小，1dB的逐步调整可能导致发射功率水平的振荡。

3.发明概述

本发明的一个目的是提供一种上行链路功率水平的控制方法，根据CDMA通信系统中移动台的移动速度来调整功率控制的步长。

本发明的另一个目的是提供一种上行链路功率水平的控制方法，检查从BTS接收的功率控制命令的可靠性，并根据所调查的可靠性调整发射功率水平。

根据本发明的闭环上行链路功率控制设备包括：信道估计器，检测所接收下行链路信号的特定信道的功率或相位；速度估计器，根据所检测的功率或相位估计移动台的移动速度；步长调整器，根据所估计的移动速度改变功率控制的步长；解调器，提取所接收的下行链路信号中包含的功率控制命令；和功率水平控制器，根据所提取的功率控制命令利用被改变的功率控制步长调整发射信号的功率水平。

根据本发明的闭环上行链路控制方法，包括下列步骤：接收下行链路信号；检测所接收下行链路信号的特定信道的功率或相位；从所接收的下行链路信号中提取功率控制命令；根据所检测的功率或相位估计移动台的移动速度；测量所提取的功率控制命令的可靠性，根据所估计的移动速度改变功率控制的步长，并根据所提取的功率控制命令及其所测量的可靠性以被改变的功率控制步长增加或降低发射信号的功率水平。

根据本发明的这种上行链路功率控制方法可以优化上行链路的发射功率，并防止由于由BTS发送给MS的发射功率控制信息中的错误导致上行链路信号的质量恶化，从而降低了MS的功耗，改善了上行链路信号的质量，并增加了可接入BTS的MS数量。

4.附图的简要说明

为深入理解本发明而提供的的附图图示了本发明的优选实施例，并和说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1图示安装在移动台中的功率控制单元的功能方框图；

图2是示例性的曲线，示出根据功率控制命令控制的BTS的接收功率和MS的发射功率；

图3图示根据本发明的闭环功率控制单元的方框图；和

图4是执行根据本发明的上行链路闭环功率水平控制方法的流程图。

5.本发明的执行方式

附图图示了本发明的优选实施例，并和说明书一起用于解释本发明的原理。

图3图示根据本发明的MS的闭环功率控制单元的方框图。

图3的这个功率控制单元包括AGC31，调整从相邻BTS接收的下行链路信号的电平；信道估计器32，检测AGC31输出信号的导频信道的幅度和/或相位；速度估计器33，根据所检测的导频信道的幅度和相位估计MS的移动速度；步长调整器34，根据所估计的移动速度调整功率控制步长(ΔP)；解调器35，从来自AGC31的电平被调整的下行链路信号中提取TPC比特；TPC检验器36，测量所提取的TPC比特的可靠性如何；功率水平控制器37，根据由TPC验证器36测量的TPC比特的可靠性，输出功率控制信号，命令以调整后的步长(ΔP)增加或降低当前的发射功率水平；和HPA39，根据功率控制信号功率放大已经通过调制器38调制的上行链路信号。

所估计的MS的移动速度与在BTS上接收的上行链路的功率水平曲线(例如，图2中的曲线P_RX)的斜率特别相关，。

图4是执行根据本发明的上行链路闭环功率水平控制方法的流程图。将详细地解释在如图3所示配置的功率控制单元中执行的这个流程。

在MS上接收来自相邻BTS的下行链路信号，AGC31通过调整其增益来调整所接收信号的平均电平，并将电平调整后的信号同时提供给信道估计器32和解调器35(S1)。信道估计器32检测下行链路信号的导频信道的功率幅度和/或相位。解调器35解调所接收的下行链路信号并从被解调的信号中提取功率控制信息即TPC比特(S2)。

速度估计器33根据所检测的导频信道的功率幅度和/或相位来估计MS的移动速度。将在下文解释这种估计方法。

TPC验证器36考虑TPC比特的历史和刚接收到的TPC比特的能量，测量所提取TPC比特的可靠性。例如，可以使用下述规则测量可靠性，被接收的TPC比特越新，用于该TPC比特的加权因子越大，并且可靠性与在刚接收到的TPC比特中检测到的能量幅度成正比。考虑这些规则，获得如下的可靠性测量等式。

其中的加权因子应当满足α_i＞α_i+1条件，因为i越小意味着离当前越近的时间，N是在一个TPC比特中抽样的数据数量，E_TPC是在刚接收到的TPC比特中检测到的能量幅度，和W₁和W₂分别是反映可靠性受TPC历史和最新TPC比特能量影响的比例。最好满足W₁＞w₂的条件。

根据上述等式估计的可靠性用作功率控制步长的加权因子。

步长调节器34根据所估计的移动速度确定和设置功率控制步长(ΔP)(S4)。在0.1dB到2dB的范围内选择步长。在该确定的过程中，如果所估计的移动速度很快，将步长选择为或大于1dB以快速地跟踪功率变化，如果移动速度很低或为零，将其选择为或低于0.25dB以缓慢地跟踪功率变化。如果速度为中等，选择0.5dB的步长，每1.25毫秒执行一次该步长调整。

为了简化步长调整电路，可调整的步长最好被固定为0.25dB、0.5dB和1dB。

然后，功率水平控制器37根据由步长调整器34设定的步长和所测到的可靠性，控制HPA39，从而调整HPA39的发射功率(S5)。即，如果所接收的TPC比特为“1”，将发射功率提高乘以了所测量可靠性的步长，如果为“0”，则递减这么多。

将解释用于上述功率水平控制方法的等式。

根据下述等式，速度估计器33根据所检测的导频信道的功率幅值计算电平交错率(LCR)和平均衰减时间(AFT)，

LCR＝n(γ－A)＝N/T，其中A是参考电平，N是在第二长度T上交错的次数；和

AFT = i (r - A) = \frac{Σ_{i = 0}^{N} t_{i}}{N}

，其中t_i是各个衰减。

在获得这两个值LCR和AFT之后，从表示速度与LCR和AFT关系的预定表格中挑选相应的移动速度。根据经验和LCR和AFT都与MS的移动速度成正比的理论特性获得这个表格。

所检测的相位也可以用于估计移动速度，替代所检测的幅度，因为相位变化的速度也与MS的移动速度成正比。

如果在速度估计器33上执行这种移动速度估计，步长调整器34确定与所挑选的移动速度对应的功率控制步长(ΔP)。然后，功率水平控制器37使用等式P_ADJ＝TPC×W×N×ΔP计算调整幅度P_ADJ，其中TPC是TPC比特(±1)的符号，W是所测量的可靠性，N是最小值(C，ΔP_max/ΔP)，其中C是表示在相同反向上功率变化的TPC比特的数量，而ΔP_max是最大步长。

在计算调整幅度P_ADJ之后，功率水平控制器37控制HPA39的发射功率，以根据下述等式增加或降低发射功率：下一发射功率(P_n)＝当前功率水平(P_n-1)＋P_ADJ。

Claims

1.一种在CDMA移动台中控制上行链路发射功率的设备，包括：

信道估计器，检测所接收下行链路信号的特定信道的功率幅度和/或相位；

速度估计器，根据所检测的功率幅度和/或相位估计移动台的移动速度；

步长调整器，根据所估计的移动速度改变功率控制的步长；

解调器，提取所接收下行链路信号中包含的功率控制命令；和

功率水平控制器，根据所提取的功率控制命令利用被改变的功率控制步长调整发射信号的功率水平。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述特定信道是导频信道。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括一个测量装置，测量所提取的功率控制命令的可靠性，其中所述功率水平控制器根据所测量的可靠性导出一个加权因子，将被改变的功率控制步长乘以所获得的加权因子，并利用相乘后的步长增加或降低发射信号的功率水平。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述测量装置根据所提取的功率控制命令的能量幅值和功率控制命令的历史来测量可靠性。

5.根据权利要求3所述的设备，其中通过等式P_ADJ＝TPC×W×N×ΔP确定功率水平调整步骤的幅值(P_ADJ)，其中TPC是TPC比特(±1)的符号，W是所测量的可靠性，N是最小值(C，ΔP_max/ΔP)，其中C是表示在相同方向上功率变化的TPC比特的数量，ΔP是被改变的功率控制步长，和ΔP_max是最大步长。

6.一种在CDMA通信系统中控制上行链路发射功率的方法，包括步骤：

(a)接收下行链路信号；

(b)检测所接收下行链路信号的特定信道的功率幅值和/或相位，并从所接收的下行链路信号中提取功率控制命令；

(c)根据所检测的功率和/或相位估计移动台的移动速度；

(d)根据所估计的移动速度改变功率控制的步长；和

(e)根据所提取的功率控制命令利用被改变的功率控制步长增加或降低发射信号的功率水平。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述步骤(d)每1.25秒执行一次步长改变操作。

8.一种在CDMA通信系统中控制上行链路发射功率的方法，包括步骤：

(a)接收下行链路信号；

(b)从所接收的下行链路信号中提取功率控制命令；

(c)计算所提取功率控制命令的可靠性；

(d)根据所计算的可靠性导出一个加权因子，并将所确定的功率控制步长乘以所获得的加权因子；和

(e)根据所提取的功率控制命令利用被相乘的功率控制步长增加或降低发射信号的功率水平。