CN1383626A - 控制下行链路发射功率或者比特率的无线电通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线电通信系统,包括一个主站(100),用于在下行链路信道(122)上发射信息信号,在上行链路随机接入分组信道(RACH)(124)上从一个或者多个副站(110)接收信号,下行链路和上行链路信道互相独立。通过至少一个副站发射标志信号说明上行链路信道的主要无线电信道特性,在发射下行链路信号的时候进行功率控制,这个标志被主站用来对下行链路信号进行功率控制。如果上行链路信号是码分多址信号,这个标志就可以包括时间偏移信息,它的值跟要通知的数量相关。

Description

控制下行链路发射功率或者比特率的无线电通信系统和方法
技术领域
本发明涉及一种无线电通信系统，它有一个下行链路正向接入控制信道(FACH)，用于主站向一个或者多个副站发射信号，还有一个上行链路随机接入信道，用于从至少一个副站向主站发射信号，还涉及用于这种系统的主站和副站，以及控制这种系统的方法。尽管描述本发明的时候针对的是正在出现的通用移动通信系统(UMTS)，但是应当明白这里描述的技术同样能够用于其它移动无线电系统。在这一说明中，随机接入分组信道这个术语指的是这样一个逻辑信道，在其中进行随机接入数据包发射，它通常都包括多个不同的物理信道。
发明背景
在通用移动通信系统这样的码分多址系统中，为了降低对其它发射系统的干扰，同时保证差错率能够令人接受，对功率进行控制是非常重要的。
一次新的发射的初始发射功率可以被设置成在接收机那里大致给出所需要的信号干扰比(SIR)，如果已知无线电信道的大致路径损耗(最好是接收机那里的干扰电平)。可以将路径损耗和干扰看成无线电信道的特性。
例如这一技术被用于在通用移动通信系统频分双工(FDD)模式中设置上行链路专用信道(DCH)的初始发射功率。在这种情况下，将下行链路公共导频信道(CPICH)的发射功率告诉副站(在通用移动通信系统中叫作用户设备UE)，它随后测量收到的功率，并且利用这两个值来计算下行链路的近似路径损耗。假设这样能够给出上行链路路径损耗的近似估计，从而能够在是估计出来的上行链路路径损耗的合适函数的一个功率上重新开始进行上行链路发射。
在通用移动通信系统规范中，正向接入控制信道(FACH)是公共下行链路信道的一个实例，它被用于传递包括信令信息的信息给用户设备。但是，目前不可能为路径损耗将正向接入控制信道的初始发射功率设置得非常适当，因为主站没有任何连续的上行链路信道来测量，也没有一个合适的上行链路信道用来将下行链路路径损耗或者用户设备的发射功率告诉主站。
发明简述
本发明的一个目的是在无补充上行链路信道的下行链路信道上控制主站的初始发射功率和/或比特率。
一方面，本发明提供一种方法，用于控制无线电通信系统，它有一条下行链路，用于主站向一个或者多个副站发射信号，还有一个上行链路随机接入信道，用于从每个副站向主站发射信号，该方法包括副站，在随机接入信道上发射一个上行链路信号，说明无线电信道特性，主站在考虑了给出的无线电信道特性的基础之上以一个功率电平和/或比特率在下行链路上发射信号。
第二方面，本发明提供一种方法，用于控制无线电通信系统，该系统有一条下行链路信道，用于主站向一个或者多个副站发射信号，还有一条上行链路随机接入信道，用于从每一个副站向主站发射信号，该方法包括副站在随机接入信道上发射一个上行链路信号，这个上行链路信号可以被主站用来确定随机接入信道的无线电信道特性，这个主站在确定了无线电信道特性以后，在下行链路信道上考虑了确定出来的无线电信道特性以后，以一个功率电平和/或比特率在下行链路上发射一个信号。
第三方面，本发明提供一种无线电通信系统，它包括一个主站，这个主站具有收发信装置，用于在下行链路信道上发射信号，在至少一个副站里有收发信装置用来在随机接入信道上向主站发射上行链路信号，副站拥有装置，用于确定随机接入信道的主要无线电信道特性，并且将这些特性信息发送给主站，主站具有这样的装置，用来接收无线电信道特性，从而根据这些无线电信道特性确定下行链路信号的功率电平和/或比特率。
第四方面，本发明提供一种副站，它包括收发信装置，用于从主站接收下行链路信号，以及用于在随机接入信道上发射上行链路信号，它还具有这样的装置，用于确定随机接入信道的主要无线电信道特性，并且将这些特性发射给主站。
第五方面，本发明提供一种主站，它具有收发信装置，用于在下行链路信道上向至少一个副站发射信号，以及在上行链路随机接入信道上接收信号，这些信号能够用来确定随机接入信道的主要无线电信道特性，还具有这样的装置，用来确定将下行链路信号发射给至少一个副站所需要的功率电平和/或比特率。
附图简述
下面将以实例的形式，同时参考以下附图，详细地描述本发明的实施方案，在这些附图中：
图1是无线电通信系统的一个原理框图；
图2说明上行链路和下行链路信道的信令；
图3是一个流程图，它说明主站设置正向接入控制信道上发射功率的过程，和
图4说明利用时间偏移发送功率电平/信道衰减特性信息的一个实例。
在这些附图中，相同的引用数字被用于表示对应的部件。
优选实施例
参考图1，无线电通信系统的包括一个主站(BS)100和多个副站(MS)110，这些副站能够在主站的覆盖区内漫游。主站100有一个微控制器(μC)102、跟天线106这样的信号传播/接收装置连接的收发信机装置(Tx/Rx)104、用于改变发射功率电平的功率控制装置(PC)107和跟公共交换电话网或者其它合适网络相连接的连接装置108。每个副站110都有一个微控制器(μC)112、跟天线116这样的信号传播/接收装置连接的收发信机装置(Tx/Rx)114和用于改变发射功率电平的功率控制装置(PC)118。主站100向副站110的通信是通过下行链路信道122进行的，从副站110到主站100的通信则是在上行链路信道124上进行的。
在通用移动通信系统中，有几个信道用于在主站100和副站110之间进行通信。在非专用信道中有正向接入控制信道，它是从主站出发的一条下行链路信道，用于传递包括信令信息的信息给单个副站110、副站群或者所有副站。
另外一个非专用信道是随机接入信道(RACH)，它使得副站能够在上行链路上发送短消息给主站。这些短消息可以包括副站开机的时候发送给主站的信令、副站能够通话或者不能通话的时候发送数据包给主站以及请求主站分配资源给副站使用，例如分配专用话音信道。
正向接入控制信道下行链路信道常常跟随机接入信道上行链路信道一起使用，其中在下行链路信道上发送正向接入控制信道消息之前在上行链路信道上发射一个短的随机接入信道消息。
图2说明码分多址分双工系统中随机接入信道的基本结构，为了方便起见，它包括一条下行链路信道122和一条上行链路随机接入信道124。在这个随机接入信道中发射的信号以一个1.067ms的接入前同步码(AP)202A开始，其功率是按照估计出来的下行链路路径损耗计算出来并且由网络加以调整的。如果副站不接收接入前同步码202A的应答信号ACK，它就以比第一个功率高出网络设置预定量的一个发射功率重复接入前同步码202B。副站继续提高功率重复接入前同步码，直到它收到应答或者这一过程被退出。如果接入前同步码202B被应答206，副站就以比最后一个接入前同步码202B功率高出网络预定量的功率发射一个短(10ms或者20ms)消息。
主站不能从收到的随机接入信道发射的信号估计上行链路的路径损耗，因为它不知道副站估计的下行链路的路径损耗，它也不知道发射了多少个接入前同步码。
因此主站不能够为随后的正向接入控制信道消息220将初始发射功率设置成适当的值来补偿主要路径损耗。
本发明的方法为副站110提供一种装置，让它告诉主站100下行链路的路径损耗是多少，或者告诉它随机接入信道的发射功率，从而使主站能够估计下行链路的路径损耗，适当地设置正向接入控制信道的初始功率。主站100也可以独立地控制发射给不同副站的比特的功率，将范围和路径损耗考虑在内。
对于随机接入信道，在知道了发射功率以后，在接入前同步码中下行链路的损耗可以通过接入前同步码重新发送的次数来得到。在这里，第一个前同步码的功率是由预先确定的跟被测下行链路路径损耗的功率偏移和主站的发射功率来获得的，因此只要知道第一个接入前同步码的发射功率就能获得功率损耗。在知道了重复发射的次数和每一次的功率增量以后，就可以从最后的接入前同步码的发射功率来获得。
在一些情况下，上行链路和下行链路上的快速衰落、测量误差和其它误差会引入差错。
在主站100和选中的副站110之间确定信号路径无线电信道特性的系统方法有(a)主站在它发射的下行链路消息中包括它的发射功率电平值，副站测量接收信号的强度并且确定信道特性，它可以包括在上行链路信号中，比方说接入前同步码中；(b)(a)的另外一种形式，副站只是在上行链路信号中说明它的接收信号强度，衰减特性由主站确定；和(c)副站确定下行链路消息的信干比，并且将确定出来的信干比在接入前同步码或者随机接入信道消息部分(PKT)这样的信号中传递过去。
图3是发送和处理图2所示信号的操作序列流程图。这个流程图从方框300开始，它说明副站110以低功率在随机接入信道上发射一个接入前同步码。副站随后在下行链路上收听应答消息ACK，方框302。方框304说明副站确定是否收到了应答消息。如果在方框306中答案是否定的(N)，副站就提高它的发射功率，从而在方框300中用较高的功率发射接入前同步码。如果答案是肯定的(Y)、那么在方框308中副站就以比成功地收到接入前同步码的功率高的功率发射一个数据包。方框310说明主站正在估计信道衰减特性，估计结果用于在方框312中调整它的发射机功率。最后在方框314中，主站在正向接入控制信道中发射一个数据包。
理想情况下上行链路路径损耗、初始发射功率、当前发射功率或者接入前同步码重新发射的次数这些信息中的一个或者多个的发射不会明显地增加系统的信令系统开销。
对于通用移动通信系统，可以采用以下方法中的一种或者多种。首先在随机接入信道的消息部分，例如在PKT中，发射信号。其次在时间上将每个接入前同步码偏移对应于通知量的码片周期。第三，产生多个接入子信道，例如12个随机接入子信道，并且按照通知的量选择接入子信道中的一个。第四，分配多个编码特征字，例如16个特征字，在随机接入信道上发出请求，并且按照通知的数量为接入前同步码选择这些特征字中的某一个。
子信道和/或特征字的选择用前面一段中给出的图给出196个组合。利用时间偏移能够显著地增加组合的个数，从而不仅能够发送功率/信道信息，还能够发送其它信息，而不会明显地增加系统的信令系统开销。
图4给出了如何进行时间偏移的一个实例。接入前同步码202A的发射时间可以相对于接入时隙(它本身是相对于主站100发射的时序信号定义的)的边界302偏移Toff。接入前同步码202A、202B包括4096个码片，而接入时隙的长度则是5120个码片。通过让时间偏移Toff等于256个码片的倍数，Toff有多达19个不同的非0值而不会在哪个时隙包括接入前同步码202A、202B的问题上出现岐义。当Toff＝0的时候系统的表现跟系统没有时间偏移的情况相同，从而能够跟不能够处理时间偏移的副站110保持向后兼容。
时间偏移Toff最好是超前接入前同步码202A、202B的发射时间，因为任何发射延迟都可能意味着主站100不能够及时地检测到前同步码，从而在适当的时隙中发射接入应答信号ACK 206。
在下行链路信道122中最好是没有任何时间偏移，从而使接入前同步码202A、202B的应答206相同而不管是否使用了时间偏移。
能够获得更多的信令组合(比这里描述的实施方案多19倍)能够明显更加有效地分配资源。例如，在信道分配中，有比特征字还要多的比特率。它还降低了冲突概率，而如果有许多的副站110请求同样的比特率，它就是不可接受的。
通知数量的范围可以规定在多个预定范围内，具体取决于时隙个数、子信道个数和特征字个数，它们被分配给通知数量。
在使用不同时间偏移来发送发射功率信息(初始的或者当前的)的情况中可以用两个偏移来说明这个数量在两个范围中的哪一个内，例如：
偏移(码片数) AP的发射功率
256 ＜-10dBm
512 ≥-10dBm
或者可以用偏移集合来说明发射功率。这种方法使得每一集合内的偏移能够被用于其它信号传输：
偏移(码片数) AP发射功率
256，512，768，1024，1280，1536，1792，2048，2304，2560 ＜-10dBm
 2816，3072，3328，3585，3840，4096，4352，4608，4864 ≥-10dBm
类似地，可以通过将发射功率量化成更小的范围，比方说TxPwr＜-20dBm，-20dbM≤TxPwr＜-0dBm，0dBm≤TxpWr等等，更加精确地将发射功率告诉主站。
在另外一种情况下，将数量告诉主站，比方说将接入前同步码的重新发射次数或者当前功率告诉主站，可以通过提高或者调整接入前同步码跟每次随后重新发射的时间偏移来完成。
在另外一种情况下，向主站报告被测量，比如接入前同步码发射功率，可以通过随机接入信道消息数据包PKT中的少量信令比特来完成。
可以将类似的程序用于信道而不是正向接入控制信道。也可以用于下行链路信道例如DPCH或者CPCH消息部分的初始功率，在它们前面是随机接入信道(或者随机接入信道之类的)接入前同步码发射信号。
本发明中的方法能够用于FDD(频分双工)、TDD(时分双工)、CDMA、TDMA和/或CDMA/TDMA/FDMA系统。
虽然这里的具体描述涉及如何调整正向接入控制信道的发射功率，但是初始比特的速率也会跟发射功率一起被选择。
在这里的说明和权利要求中，说“一个”单元不排除存在多个这样的单元。此外，“包括”这个词不排除存在其它的单元或者步骤。
通过阅读这一说明，本领域中的技术人员能够想到其它的改进。这些改进可能涉及到在无线电通信系统和部件的设计、制造和使用过程中已经知道的其它特征，它们可以用来替换这里描述的特征或者跟它们一起使用。虽然本申请中的权利要求针对的是特征的某些组合，但是应当明白，本发明的范围还应该包括这里公开的所有新特征或者新特征的组合。本申请人在这里说明有可能在本申请的办理过程中对这些特征和/或这些特征的组合提出新的权利要求。

Claims (18)

1.一种控制无线电通信系统的方法，它有一个下行链路信道用于主站向一个或者多个副站发射信号，还有一个上行链路随机接入信道用于从每个副站向主站发射信号，该方法包括副站在随机接入信道上发射上行链路信号说明无线电信道特性，以及主站在下行链路信道上发射信号，其功率电平和/或比特率的选择考虑了说明的无线电信令信道特性。
2.一种控制无线电通信系统的方法，它具有下行链路信道用于主站向一个或者多个副站发射信号，还有一个上行链路随机接入信道用于从每个副站向主站发射信号，该方法包括副站在随机接入信道上发射一个上行链路信号，这个上行链路信号能够被主站用来确定随机接入信道的主要无线电信道特性，主站根据确定的无线电信道特性在下行链路上发射一个信号，选择它的功率电平和/或比特率的时候考虑了确定的无线电信道特性。
3.权利要求1或者2的方法，其特征在于主站发射一个信号，说明发射功率电平，其特征还在于接收所述信号的副站测量接收信号强度，并且确定下行链路的信道特性，发射一个信号，说明随机接入信道的特性。
4.权利要求1或者权利要求2的方法，其特征在于主站发射一个信号，说明发射功率电平，其特征还在于接收所述信号的副站测量接收信号强度，并且发射一个信号，说明随机接入信道上的接收信号强度。
5.权利要求1或者2的方法，其特征在于副站连续不断地提高功率重新发射接入前同步码信号，直到从主站收到一个应答信号，这个副站在收到应答信号以后发射一则消息，主站可以从被应答的接入前同步码信号的重新发射用它来确定主要的无线电信道特性。
6.权利要求1或者2的方法，其特征在于副站不断地提高功率重新发射接入前同步码信号，直到从主站收到一个应答信号，发射接入前同步码信号中的每一个信号都包括它的功率信息，其特征还在于主站说明接入前同步码信号的最低发射功率，开且通过获得最低发射功率和收到并且应答的接入前同步码信号的功率之间的差，来确定信道特性。
7.权利要求1到6中任意一个的方法，其特征在于信道特性包括无线电衰减特性。
8.权利要求1或者2的方法，其特征在于副站确定主站发射的信号的信干比(SIR)，还包括一个信号说明在随机接入信道上发射的信号的确定的信干比。
9.权利要求1到8中任意一个的方法，其特征在于上行链路信号包括随机接入信道信号的一个消息部分。
10.权利要求1到8中任意一个的方法，其特征在于随机接入信道包括副站发射接入前同步码，其特征在于接入前同步码是用多个特征字中被选中的一个来编码的，其特征还在于选中的特征字是按照通知数量选择的。
11.权利要求1到8中任意一个的方法，其特征在于随机接入信道包括多个接入子信道，其特征还在于接入子信道是由副站选择的，用于按照通知数量发射接入前同步码。
12.权利要求1到8中任意一个的方法，其特征在于随机接入信道是一个码分多址信道，其特征还在于发射的接入前同步码在时间上偏移了对应于通知数量的码片周期。
13.一种无线电通信系统，包括一个主站，有一个收发信装置用于在下行链路信道上发射信号，还有至少一个副站，它有收发信装置用于在随机接入信道上向主站发射上行链路信号，副站具有装置用来确定随机接入信道的主要无线电信道特性，将这些特性信息发射给主站，主站有装置在接收无线电信道特性信息以后按照无线电信道特性确定下行链路信号的功率电平和/或比特率。
14.权利要求13的系统，其特征在于每个副站都有编码装置，用于将接入前同步码信号作为码分多址信号发射，其特征还在于所述编码装置包括信号偏移装置，用于在时间上将接入前同步码信号偏移对应于无线电信道特性的码片周期。
15.一种副站，包括收发信装置，用于从主站接收下行链路信号，还用于在随机接入信道上发射上行链路信号，还包括装置用来确定随机接入信道的主要无线电信道特性，并且将这些特性信息发射给主站。
16.权利要求15的副站，其特征在于副站还包括编码装置用于将接入前同步码信号作为码分多址信号发射，其特征还在于所述编码装置包括信号偏移装置，用于在时间上将接入前同步码信号偏移对应于无线电信道特性的码片周期数。
17.一种主站，包括收发信装置用于在下行链路信道上发射信号给至少一个副站，还用于接收上行链路随机接入信道信号，其中包括能够用于确定随机接入信道主要无线电信道特性的信息，还包括装置在收到标志信号以后确定发射给至少一个副站的上行链路信号的功率和/或比特率。
18.权利要求17的主站，其中的上行链路信号包括码分多址接入前同步码信号，其中的标志信号包括接入前同步码信号相对于参考时间的时间偏移，其特征在于主站包括装置用来确定时间偏移，以及用来按照时间偏移调整发射功率电平。
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