CN1522509A - 控制发送功率的生成的方法、根据溢出信息控制接收电路的特性的方法、以及cdma通信装置 - Google Patents
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Abstract
一种CDMA通信装置，其将根据内含错误的控制信息所进行的发送功率控制的危险性减至最小，以确保系统的可靠性。在本装置中，使用溢出错误检测器(103)和接收状态监视部(104)取得有关AD变换器(101)的溢出的信息。而后，使用接收质量判定部(105)根据该溢出信息对接收信号的可靠性进行评价。如果确定接收信号的可靠性低，则将该信号排除于用于生成TPC位(发送功率控制信息)的基础数据之外。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制发送功率信息的生成的方法、根据溢出信息控制接收电路的特性的方法、以及CDMA通信装置。
背景技术
在CDMA通信系统中，发送功率控制是能够舒缓所谓的远近问题并增加用户容量的必要技术。
例如，在下行链路中，为减少移动台之间的相互干扰，必须将基站的发送功率设定为能保障通信质量所必需的最低电平。而基站的用户容量则取决于移动台之间的干扰电平。
CDMA通信系统的用户容量是通过将小区/扇区的结构和传播损耗等模型化，并估计因移动台状态而定的发送功率超出基站最大发送功率的几率来决定。
上述计算不但过程复杂且经常伴随着不确定因素。而在W-CDMA通信系统中，必须在确保通信质量的同时，并确保用户容量达到最大极限。因此，发送功率的控制精度低将成为导致系统故障的主要原因。
在进行发送功率的闭环控制时，基站及移动台皆根据包含在接收信号的TPC位(发送功率控制位)进行发送功率控制。
如上述，需要以TPC位进行发送功率控制，以达到尽可能高的精度。
然而，实际上因为种种原因，TPC位本身即含有误差。而本申请的发明人则着眼于产生该误差的原因之一，即AD变换器的变换误差。
也就是说，接收信号因受到衰落影响，使其振幅经常有较大的变动。
此时，在接收信号的振幅超过接收机输入级的AD变换器的动态范围，同时AGC(自动增益控制)的振幅调整无法追随该振幅变动的情况下，AD变换器的变换输出将被嵌位于该AD变换器的最大值或最小值，进而使信息产生些微的损失。
若根据上述包含了由AD变换产生的误差的数据进行接收处理和生成发送功率控制信息，则将导致发送功率控制的错误。
即使是些微的误差，若将内含在移动台分别发送来的TPC位的误差加以累积，则存在基站中发送功率的控制精度降低，从而产生无法确保系统所容许的用户数量的危险性。
例如，在以反馈控制(AGC)进行接收机的放大器的增益校正时，无法吸收比控制的时间常数还要快的接收信号的变动。因此，在测定出任意区间的接收电场强度时，不能以放大器的增益校正进行吸收变动，接收信号的振幅电平超过AD变换器的动态范围，从而无法得到精确的AD变换结果，并且出现计算出的电场强度值本身含有误差的状况。
接收电场强度不仅是为了得知移动终端目前的接收电平，亦是生成待发送到基站的发送控制信号的基础，故扮演着极重要的角色。因此，接收电场强度中含有误差是引起接收质量降低的原因之一。此在对发送及接收功率进行入微控制的CDMA方式中尤为明显。
也就是说，因近年来CDMA通信系统的用户急速增加，在考虑到用户数量的扩大而追求通信质量及用户容量的极限时，即便是以往所忽略的因AD变换器饱和而产生的些微变换误差(潜在的误差)，在此已成为导致移动通信系统本身误差的重要因素，以及一个待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够确实防止因CDMA通信系统的错误操作而导致的系统故障，并保障系统的可靠性的控制发送功率信息的生成的方法、根据溢出信息控制接收电路的特性的方法、以及CDMA通信装置。
在本发明中，取得接收信号超出接收机的AD变换器的容许输入动态范围的事实及其频度、分布等信息后，根据该信息对在接收功率和接收信号质量的计算过程中经AD变换的接收数据的可靠性进行判定。
而后，例如，不以可靠性低的数据作为计算接收功率和接收信号质量的基础。换言之，通过从TPC位的生成基础中排除数据，可以尽可能的减少错误的TPC位的发送。
由此，可减轻AD变换的误差对移动通信系统所产生的负面影响，并进一步地使系统的可靠性得到保障。
此外，因AD变换器是设置在数字信号处理电路的入口处，因此通过及早利用此AD变换器的溢出信息，亦可实现从未有过的高速控制。而且，可藉由在AD变换器附加少量的冗余位简单取得AD变换器的溢出信息，使之容易实现。
附图说明
图1为表示有关本发明实施例1的CDMA通信装置的全体结构方框图。
图2为表示有关本发明实施例2的CDMA通信装置的主要部件结构方框图。
图3表示图2的AD变换器的一种溢出模式。
图4为表示有关本发明实施例3的CDMA通信装置的主要部件结构方框图。
图5表示图4的AD变换器的一种溢出模式。
图6为表示有关本发明实施例4中的CDMA通信装置的主要部件结构方框图。
图7表示存储于图6中的错误量分布表的错误量分布示例。
图8为表示对应于实施例1至4的CDMA通信装置中具特征性的工作次序的流程图。
图9为表示有关本发明实施例5中的CDMA通信装置的主要部件结构方框图。
图10表示一种电路结构示例，用于决定图9的AD变换器的输入端的直流(DC)偏压。
图11表示一种电路结构示例，用于调整图9的AD变换器内部的偏移量。
图12为表示有关本发明实施例5的CDMA通信装置的另一示例方框图。
图13是用来说明在CDMA通信系统中的发送功率的闭环控制的图。
具体实施方式
以下将参照附图详细说明本发明的实施例。
实施例1
图1为表示有关本发明实施例1的CDMA通信装置(在此为移动终端)的全体结构方框图。
如图13所示，CDMA方式的移动终端(701、702、703)位于基站700管辖的小区600内，并假设各移动终端为减少彼此间的无线电波干扰而与基站700进行闭环模式的发送功率控制。
发送功率控制的潜在性的微小误差最终将成为系统无法确保所预定的用户容量的重要原因。
有鉴于此，本发明将至今所忽略的因AD变换器的溢出所产生的潜在性的接收数据的误差(亦即，原本就存在于接收数据的误差)纳入考量，判定接收数据的有效/无效、对于可靠性低的数据进行将其排除在发送功率控制的基本数据之外(将其丢弃)等弹性处理。
在图1的CDMA通信装置中，天线90接收到的信号通过双工器100输入到AD变换器101，变换成数字信号。
AD变换器101的数字输出的动态范围有2的n阶乘的等级(例如256等级)。另外，AD变换器101有作为冗余位的溢出位。
当输入信号的振幅超过AD变换器101的输入动态范围而在AD变换器101产生溢出时，该溢出位显示出现溢出。
将溢出位输入到溢出错误检测器103，判定是否有溢出，以及溢出的出现方向(看是+端还是-端)。此溢出信息将输至接收状态监视部104。
接收状态监视部104监视在AD变换器101发生溢出的事实及其出现方向，并将该监视信息输出到接收质量判定部105。
另外，AD变换器101的正规的变换输出在输入到接收处理部102(设有解扩部120和判定部121)后，进行解扩和解调处理后，其结果得到接收数据。
而且，判定部121进行解调处理，将包含在接收信号的TPC位(即为基站发来的TPC位)取出，并输出到发送系统的累积部107。
接收质量判定部105原本的功能是计算经解扩的信号的SIR(SignalInterference Ratio：信号分量和噪声分量的比值)，并校验干扰状态以判定接收质量。
然而，在本实施例中，接收质量判定部105不仅考量SIR，也考量从接收状态监视部104输入的有关AD变换器101的溢出的信息来判定接收信号的质量。
例如，对于与在AD变换器101产生的溢出对应的数据，接收质量判定部105判定为接收信号没有正确地被变换且误差多的数据，并根据该判定结果，进行如忽略该信号而不加以利用(将其丢弃)等处理。此时，若有必要，可进行使用恰好前一个数据等替代处理。
TPC位生成部106根据接收质量判定部105的判定结果生成TPC位(发送功率控制位)。
此时，将因在AD变换器101产生的溢出而可靠性低的数据排除于TPC位的生成基础之外。由此，可减少发送功率控制精度的降低。
另一方面，发送系统包括成帧部108、扩频部109、正交调制部110、带通滤波器(BPF)111、可变增益放大器112以及累积部107。
在成帧部108组成发送帧时，将在TPC位生成部106生成的TPC位插入控制信道。发送帧在扩频部109接受扩频，在正交调制部110接受正交调制，并在BPF111接受频带限制后，通过可变增益放大器112放大，经由双工器100和天线90发送到基站。
可变增益放大器112的放大率(增益)，根据存储于累积部107并包含在接收信号的TPC位的状态对其进行适应性的控制。
由此，根据本实施例，将可减少移动通信终端(移动台)发送到基站的TPC位的误差。
实施例2
本实施例的特征为：不仅是在AD变换器上发生溢出的事实，也测定该溢出量并采用该信息进行接收信号质量的评价。
图2为表示有关本发明实施例2的CDMA通信装置的主要部件结构，亦即移动终端(CDMA通信装置)的结构中，特别与本发明有关的部分的方框图。因全体结构已表示在图1，在此将其省略。
图2的基本结构与图1所示的相同。然而，其相异点为：增加AD变换器101输出的溢出位的位数，这样一来不仅能够测定发生溢出的事实，也能够测定该溢出量。
图3表示AD变换器101的一种溢出模式。
图3中的4“RD” 是AD变换器101的动态范围，D1至D4的四个采样点的电压电平位于动态范围的范围外。因此，这四个点的变换输出将被嵌位在动态范围的上限值UL和下限值LL。于是，产生变换误差。
在本实施例，溢出错误检测器103a不仅测定溢出的发生，也对该溢出量进行测定。测定出的信息通过接收状态监视部104送到接收质量判定部105，用来评价接收质量。
例如，输入信号的电压电平明显地超出动态范围时，接收质量判定部105进行将该数据排除于用于TPC位的生成的基础数据之外的处理。
实施例3
本实施例的特征为：决定测定AD变换器的溢出的区间，在该区间测定溢出的发生，以及其发生频度和溢出量，并用来评价接收信号的质量(评价接收信号的有效/无效)。
在图4所示的对应本实施例的移动终端(CDMA通信装置)的基本结构与图1、图2的结构相同。然而，其相异点在于：在本实施例设有处理区间设定部200和错误累积计数器201。另外，溢出错误检测器103b能够测定溢出的发生、发生频度和溢出量这点也有所不同。
错误累积计数器201仅在处理区间设定部200设定的区间内对溢出发生的事实、发生时间以及溢出量的信息进行计数并存储该信息。
有关在指定区间内的溢出错误发生数及其程度的信息通过接收状态监视部104发送到接收质量判定部105，并用来评价接收质量。
图5表示AD变换器101的一种溢出模式。在图5，时刻t1至t5的区间TA是用来判定溢出错误的区间。
如图5所示，在D5至D12的各采样点发生溢出。因此，这些采样点的变换输出将被嵌位在动态范围的上限值UL和下限值LL。另外，图中的“ER4”至“ER8”分别表示溢出量。
例如在溢出量超出规定值的错误的发生次数超过规定的次数时，接收质量判定部105将该区间的接收数据判定为可靠性低，并执行将其排除于用于TPC位的生成基础之外的处理。
本实施例采用对呈动的变化的接收状态进行监视的方法。
根据此方法，可对如何发生溢出进行综合性的判定，因此可以更正确且有效率的对接收数据的有效/无效进行判定。
实施例4
图6表示有关本发明实施例4中的CDMA通信装置(移动终端)的主要部件结构方框图。
图6的结构基本上是和图4相同。其相异点在于：图6设有错误量分布表301以及错误量分布比较器401。
本实施例的特征在于，使用事先取得的错误量分布信息检查溢出错误的类型，并也将该调查结果的信息用来评价接收信号的质量。
在错误量分布表301中存储如图7所示对应溢出错误的大小(错误量)的错误发生频度的分布信息。
在图7，分布A、分布B、分布C分别呈各具特征的形状，并且可以根据数据统计的分析得知在什么情况会容易产生这些分布。
错误量分布比较器401存储在处理区间设定部200设定的区间内溢出发生的事实、发生时间以及溢出量的信息，取得对应错误大小的发生频度的分布信息，将该分布与错误量分布表301中存储的分布进行比较，并判定两者的相似度。
若能确认与错误量分布表301存储的分布相似，即可推定出错误发生的原因和移动终端现在所处的环境等等。例如，可推定该错误是突发性的东西，亦或是持续长久的东西。
如此这般的参考错误分布信息，可以更有效率且能更具综合性的判定接收信号的有效/无效。
结合以上在实施例1至4所说明在接收装置的发送功率控制过程的特点，即为如图8所示的流程图。
也就是说，取得有关AD变换器的溢出的信息(步骤S10)后，判定该信息是否符合规定的条件(步骤S20)。
例如，判定信息是否符合规定的条件，如溢出是否在规定期间持续、在规定期间是否发生超过规定或更多次数的溢出、超出错误量的溢出是否发生规定或更多的次数、或者是否以与事先取得的分布相似的分布产生错误等。
若信息符合规定的条件，将接收数据排除于用于TPC位生成的基础之外(步骤S30)，反之，则根据接收数据生成TPC位(步骤S40)。
采用此方法，甚至可以将以往完全未考虑到的接收信号的误差(起因于AD变换器的溢出的变换错误、潜在性的错误)纳入考量，判定接收信号的有效/无效，生成正确的TPC位，从而可以减轻因潜在性的误差所产生的发送功率的精度降低。
由此，可减轻对CDMA系统整体的负面影响。因此，可将因错误的控制信息使终端(或是基站)所进行含有错误的发送功率控制遏止到最小限度。
实施例5
本实施例的特征为：不仅是将有关AD变换器的溢出的信息用于接收质量的判定，也用于电路的特性的反馈控制。也就是说，此实施例被定位为AD变换器的错误信息的利用范围的扩大，且在维持上述实施例的结构并加以利用的同时，另追加其他功能的应用例。
首先，第一个例子就是如图9所示的接收装置的结构，基本上是和图4结构相同，但将错误累积计数器201的输出反馈到偏移量调整器400的部分则相异。
偏移量调整器400，例如如图10所示，是通过两个可调电阻R1、R2将电压VC分压，在AD变换器的输入端产生直流偏压的电路。
此直流偏压的设定是仅在产品出货时进行，但在实际使用时有时会因经时变化使直流偏压产生变化并产生偏移量。
另如图11所示，通过直流截断电容器(Direct Current Cut Copacitor)C1输入信号时，在AD变换器101内会产生偏移量。
这样的偏移量有可能成为AD变换器发生溢出的原因之一。此时，通过调整DC偏移量有可能减轻AD变换器101溢出的发生。
因此，在图9至图11的接收装置中，将错误累积计数器201的输出反馈到偏移量调整器400，调整可调电阻R1、R2的电阻值，使DC偏移量缩小。
接下来的第二个例子是如图12所示的利用AD变换器的溢出信息进行AGC(自动增益控制)的例子。
图12所示的接收装置的基本结构与图6相同。然而，在图12将有关AD变换器的溢出的信息用于AGC(对设置在AD变换器101的前级的可变增益接收放大器500进行的增益的微调)这部分则相异。
在图12，通过正规的AGC组的可变增益接收放大器500的增益调整是经由接收处理部102、电场强度测定部502以及增益控制部501进行。
在图12，除了这个正规的AGC环路之外，也形成经由错误量分布比较器401、接收状态监视部104和增益校正处理部503的增益校正环路。
这个增益校正环路是以AD变换器101的错误信息为主体的极为单纯的信号处理得来的高速AGC环路(不需如正规的AGC环路的SIR测定等)，有助于简单且高速的增益微调。
对可变增益接收放大器500的增益进行高速且适当的微调可减低AD变换器101的溢出的发生。
然而，在图12，因为电场强度测定部502的信息也发送到接收状态监视部104，在进行上述增益调整时，也可参考该电场强度的信息。
另外，在评价接收信号的可靠性时，不仅参考溢出错误信息，也可参考接收电场强度的信息。
由此，有关AD变换器的溢出信息，不仅可应用于判定接收信号的有效/无效，也可应用于电路的特性控制。
因紧跟着AD变换之后可以容易且高速的取得有关AD变换器的溢出信息，因此若能活用该情报，其简单的结构可使从未有过的高速的电路微调得以实现。
如上述，通过将AD变换器的溢出信息不仅是应用在生成用于进行发送功率控制的控制位，也使其有助于AD变换器的输入端的偏压和接收放大器的增益微调，可以其简单的结构保证CDMA通信系统的可靠性，并且能够提高CDMA通信装置的性能。
虽然以上的说明是以将本发明应用在移动终端为主，理所当然的，本发明亦可应用于基站。
如上述说明，应用本发明可将起因于AD变换器的溢出的潜在性错误量纳入考量确认接收数据的信赖度(有效/无效)，并且进行适当的TPC位的生成。亦即，可提高基站等的反馈信息的可靠性。
换言之，可将基站和移动终端根据包含潜在性错误的控制信息所进行的内含误差的发送功率控制遏止至最小限度。由此，可维持极为稳定的CDMA通信系统的工作，并降低系统故障的危险性。
就AD变换器的溢出的防范对策而言，也可考虑使用动态范围较宽广的高位的AD变换器，但高位的AD变换器极为高成本，且实现这种AD变换器存有消耗功率增多及装载面积加大等问题。由此观点，本发明能容易和有效地给在使用频谱扩展方式的CDMA方式的系统中所使用的功率控制提供稳定性高的性能。另外，本发明也有助于便携式终端的小型化和低成本化。
本说明书基于2002年3月20日提交的日本专利申请第2002-079494号。其全部内容都包含于此以资参考。
产业上的可利用性
本发明适用于移动通信系统中的移动台与基站等。
Claims (5)
1.一种控制发送功率控制信息的生成的方法，用于使移动终端装置根据关于接收信号的质量的信息在所述移动通信终端和进行CDMA方式通信的基站之间进行闭环模式的发送功率控制，所述方法包括下述步骤：
当所述移动终端装置接收到的信号的电平在设于输入级的AD变换器的输入动态范围之外而产生溢出时，取得有关已发生溢出的事实及溢出的频度和溢出量、相对于溢出量的发生频度的分布中的至少一个的信息；和
根据取得的信息评价接收信号的可靠性；和
将判定为可靠性未达到规定的标准的接收信号排除在用于生成所述发送功率控制信息的基础数据之外。
2.一种与基站进行闭环模式的发送功率控制的移动终端装置，包括：
AD变换器，将接收信号变换为数字信号；
接收状态监视部，取得有关在所述AD变换器发生溢出、溢出的频度和溢出量、和相对于溢出量的发生频度分布中的至少一个的信息；
接收质量判定部，根据该接收状态监视部取得的所述信息评价所述接收信号的可靠性；以及
发送控制信息生成部，生成要发送到所述基站的发送控制信息；
其中，根据所述接收质量判定部的判定结果，判定为可靠性未达到规定的标准的接收信号不被认作是用于由所述发送控制信息生成部生成发送控制信息的基础数据。
3.如权利要求2所述的移动终端装置，还包括偏压电路，其给所述AD变换器的输入端或者给设置在所述AD变换器的前面用于将所述接收信号放大的的可变增益放大器提供直流偏压，
其中，根据所述接收状态监视部取得的信息调整所述偏压电路的偏压电压或者所述可变增益放大器的放大率。
4.一种根据溢出信息控制接收电路的特性的方法，包括下述步骤：
当接收装置接收到的信号的电平在设于所述接收装置的输入级的AD变换器的输入动态范围之外而产生溢出时，取得有关溢出的频度和溢出量、以及相对于溢出量的发生频度的分布中的至少一个的信息；和
调整所述AD变换器的输入端的直流偏压或者设置在所述AD变换器的前面的用于放大所述接收信号的可变增益放大器的放大率。
5.一种CDMA通信装置，包括：
AD变换器，将接收信号变换为数字信号；
接收状态监视部，当接收装置接收到的信号的电平在设于所述接收装置的输入级的AD变换器的输入动态范围之外而产生溢出时，其取得关于溢出的频度和溢出量、以及相对于溢出量的发生频度的分布中的至少一个的信息；以及
控制系统电路，根据所述取得的信息调整所述AD变换器的输入端的直流偏压、或是设置在所述AD变换器的前面用来放大所述接收信号的可变增益放大器的放大率。
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