CN1957542A - 通信系统、主站以及发射功率控制的方法 - Google Patents

Abstract

一种在点对多点通信中使用的发射功率控制方案，使用随机访问信道用于通过接收站(200)发射功率控制信号。

Description

通信系统、主站以及发射功率控制的方法

本发明涉及一种包括主站和多个从站的通信系统，还涉及该系统中使用的主站和在这样的通信系统中发射功率控制的方法。

在包括主站和多个从站的无线电通信系统，如移动电话系统中，从主站到从站的传输在下行链路信道进行，从从站到主站的传输在上行链路信道进行。众所周知，使用下行链路闭环发射功率控制，其中从站测量接收到的功率受控的下行链路信号的质量，然后给主站发送发射功率控制(TPC)命令，这样即使下行链路信道条件波动，从站也能维持一个足够强但绝不会过剩的接收信号电平。

在其中多个从站在下行链路中分别接收寻址信息信号的点对点通信中，每个从站操作一个单独的功率控制环路。每个从站确定各自的下行链路信号质量，并根据其当时的信道条件发送TPC命令，并且对于每个从站来说，发射功率是被单独控制的。

为了提供广播业务，需要引入点到多点传输，如全球移动通信系统(UMTS)中的多媒体广播群播业务(MBMS)，其中在从主站到多个从站的下行链路上发送同样的数据。

操作点到多点传输的一种方法是在下行链路上以恒定的功率电平进行发送，这个恒定的功率电平是足以使从站在最恶劣的接收条件下也可以接收数据的功率电平。但是这样的技术方案会浪费功率，而且会引起干扰。

一种更高效的操作方法是使点到点的下行链路闭环发射功率控制方案适用于点到多点的情况。实施的一种方式是对于每个参与的从站测量点到多点的功率受控的下行链路信号的质量，然后给主站发送TPC命令。主站从每个从站接收TPC命令，并且确定发射功率电平，使其可以满足所有从站，或者至少要满足大部分从站。采用这样的方案，在所有参与的从站都处于良好的接收条件时，主站可以使用一个更低的发射功率。当使用这样一个功率控制方案时，必须为参与的从站分配足够的信道资源，即时间、频率或代码，以使它们在各自的信道上发送TPC命令。由于参与的从站很多，就必须分配大量的资源。

本发明的一个目的就是提供一个改进的点到多点数据传输业务。

根据本发明的第一方面，可以提供一种通信系统中发射功率控制的方法，该通信系统包括主站和多个从站，该方法包括

在每个从站中：

-接收由主站发送的第一信号；

-测量接收到的第一信号的参数；

-从被测量的参数中得到第二信号；

-发送第二信号；和

在主站中：

-发送第一信号；

-接收第二信号；

-从接收到的第二信号中得到功率控制信号；

-根据功率控制信号控制第一信号的发射功率；

其中第二信号的发送包括多个从站在公共时间段、在公共频率配置上发送公共信号。

根据本发明的第二方面，可以提供一种通信系统，该系统包括主站和多个从站，

每个从站包括：

-用于接收主站所发送的第一信号的装置；

-用于测量接收到的第一信号的参数的装置；

-用于从被测量的参数中获取第二信号的装置；

-用于发送第二信号的装置；和

主站包括：

-用于发送第一信号的装置；

-用于接收第二信号的装置；

-用于从接收到的第二信号中获取功率控制信号的装置；

-用于根据功率控制信号控制第一信号的发射功率的装置；

其中，用于发送第二信号的装置适于在公共时间段、在公共频率配置上发送公共信号。

根据本发明的第三方面，可以提供一种在包括多个从站的通信系统中使用的主站，该主站包括：

-用于发送第一信号的装置；

-用于从从站接收第二信号的装置；

-用于从接收到的第二信号中获取功率控制信号的装置，该第二信号包括在公共时间段、在公共频率配置上接收到的多个公共信号；

-用于根据功率控制信号控制第一信号的发射功率的装置。

通过允许多个从站在公共时间段、在公共频率配置上发送公共第二信号，也就是通过使用公共信道资源，功率控制需要较少的信道资源。这样的优点是可以留出更多的信道资源供其它业务使用。而且，主站将接收公共信号的组合，这样就可以降低从站的发射功率。这样的优点是减小干扰。

在一个实施例中，只有在接收到的第一信号的被测量参数满足预定的标准，从站才发送第二信号。在另一个实施例中，无论测量的结果是什么，从站都发送第二信号。

在又一实施例中，从站适于发送任意多个不同的第二信号，这些信号的选择不取决于接收的第一信号参数的测量结果。这些不同第二信号的每一个通过使用不同的代码，或者在不同的时间段发送，或者在不同的频率配置上发送来区别。也可以使用这些区别特征的组合。相反，由不同的从站发送的相同的第二信号在公共时间段、在公共频率配置上使用公共代码发送。

在另一个实施例中，可以以非统一(non-unity)概率进行特定第二信号的发送，其中发送的概率取决于接收到的第一信号的被测量参数的值。发送概率和被测量参数值之间的关系可以是预定的或给从站发送信号来通知，或者直接将传输概率用信号通知给从站。这一实施例减少了发送的第二信号的数量，从而减少干扰。如果不同的第二信号使用不同的发送概率，则这一实施例允许一种类型的第二信号(例如，相应于恶劣接收质量的第二信号)被发送多于不同类型的第二信号(例如相应于良好接收质量的第二信号)。这样的好处是通过改变发射功率控制下行链路接收质量所需要的信息可以被主站所利用，而只需要较少的上行链路传输，从而减少干扰。这一实施例也允许单一类型的第二信号以不同的概率发送，这些概率取决于被测量的参数值。

现在将仅参考附图以实例的方式描述本发明，其中：

图1是通信系统的方框图；

图2是发射功率控制方法的流程图；

参考附图1，示出一个无线电通信系统50，该系统包括主站100和多个从站200。

主站100包括发射机110，用于在下行链路310上发送第一信号，如广播数据信号，到每一个从站200。发射机110具有一个通过耦合装置130耦合到天线120的输出端，该耦合装置130可以是例如环形器或转换开关。耦合装置130还耦合到接收机140的输入端，用于从天线120接收上行链路320的信号。控制装置(μC)150耦合到发射机110和接收机140，该控制装置例如可以是处理器，用于处理从从站200接收的信号，并用于从信号中获取功率控制信号。功率控制装置160耦合到控制装置(μC)150和发射机110，该功率控制装置用于响应由控制装置150获取的功率控制信号来控制发射机110的发射功率。

从站200包括接收机240，用于在下行链路310上接收主站100发送的信号。接收机240具有一个通过耦合装置230耦合到天线220的输入端，该耦合装置230可以是例如环形器或转换开关。耦合装置230还耦合到发射机210的输出端，用于通过天线220来发送上行链路信号。控制装置(μC)250耦合到发射机210和接收机240，该控制装置例如可以是处理器，用于对从主站100接收的信号进行测量，并用于从测量中获取第二信号，该第二信号通过发射机210在上行链路320上发送来实现在主站100上的功率控制。可选地，将功率控制装置260耦合到控制装置(μC)250和发射机210，该功率控制装置260用于响应从主站200接收的功率控制命令来控制发射机210的发射功率。

下面将要参照附图2的流程图描述无线电通信系统50的操作。附图2中，流程图左边部分所示的步骤由主站100来执行，右边部分所示的步骤由每个从站200来执行。

在步骤510，主站通过其发射机110开始发送第一信号到每个从站200。第一信号所传送的信息要供给多个从站200接收。希望接收该信息的每个从站要执行以下步骤。

在步骤520，第一信号通过接收机230接收。

在步骤530，从站200的控制装置250测量接收到的第一信号的参数。

被测量的参数可以采取很多种形式。被测量的参数的一些示例如信噪比(SNR)、信号与干扰比(SIR)、信号电平、比特差错率、误块率，或是这些参数的组合。本领域人员可以容易辨别可能使用的其它替换或组合上述例举参数的参数。

在步骤540，控制装置250从被测量的参数中获取第二信号，将其发送到主站200以实现发射功率控制的目的。第二信号的信息内容依赖于被测量的参数。如下是一些示例，可以单独使用，或者也可以组合使用：

a)每个上行链路第二信号可以包括一个指示，如TPC命令，用于指示从站200想要下行链路发射功率增大还是减小。可以通过将被测量的参数值与一个阈值进行比较来得到这个指示。

b)每个上行链路第二信号可以包括一个被测量参数值的指示，比如比特差错率、误块率、SNR、SIR、信号电平；在一些实施例中，该指示包括被测量的参数值是否超过一个阈值的指示。

c)每个上行链路第二信号可以包括一个指示，用于指示从站200是将下行链路数据分组成功地解码还是出现了不可恢复的错误。

本领域技术人员容易识别包含在第二信号中其它替换或组合上述示例的指示。第二信号的额外特性将在后面被提出。

在步骤550，第二信号通过发射机210发送。

在步骤560，主站100的接收机140接收由从站200发送的每个第二信号。

在步骤570，控制装置150处理接收到的第二信号，并且得到功率控制信号。在这一步骤中，控制装置150确定是增大还是减小主站100的发射功率。可选地，它可以决定不改变发射功率。用于获取功率控制信号的算法由包括在第二信号中的指示的类型决定。可能的算法示例如下：

a)控制装置150可以确定任何一个从站200是否需要更高的电平以便保证下行链路第一信号的可靠接收，如果任何一个从站200需要更高信号电平，则就增加发射功率。

b)控制装置150可以估计为了保证下行链路第一信号的可靠接收而需要更高信号电平的从站200的数量或比例，仅仅当这个数量或比例超过一个阈值就增大发射功率。在这些情况下，在控制装置150的选择下，一些从站200在恶劣的接收条件下属于不可靠接收。辨别同时从不同从站200发送的相同信号的一种方法是检查相对传播延迟，该相对传播延迟由在检测第二信号时生成的不同相关峰值指示。

在步骤580，功率控制装置160根据控制装置150获取的功率控制信号来控制发射机110的发射功率。

然后当第一信号继续被发送时，流程回到步骤510，其中处理被重复执行。

根据本发明，各个第二信号的发送包括多个从站200在公共的时间段、在公共频率配置中发送公共信号。所有的从站200在上行链路发射中使用公共信号在同一时间段、在同一频率配置中发送同样的指示。因为多个从站200使用同样的信道资源(即代码，时间，频率)用于传送其各自的第二信号，所以需要较少的信道资源。

下面举例说明上行链路第二信号的一些可选项：

a)存在对应于TPC命令的两个可用的上行链路指示。当从站200发送TPC命令来增大发射功率或者减小发射功率时，“向上”命令(“up”command)作为一个第二信号发送，“向下”命令(“down”command)可以作为与“向上”信号不同的另一个第二信号发送。所有的从站200都可以发送“向上”命令以请求增大功率，所有的从站200也可以发送“向下”命令以请求减小功率。这两个不同的上行链路第二信号可以通过使用不同的代码，或者在不同的时间段发送，或者在不同的频率配置中发送来区别。例如，可以在一个时间段内发送的“向上”和“向下”命令，并且通过使用不同的信号代码来区别。作为另一示例，“向上”命令在一个时间段中发送，“向下”命令在另一个不同的时间段中发送，但是使用同样的信号代码。作为另一示例，“向上”和“向下”命令利用同样的信号代码在同一时间段发送，并且通过利用不同的频率配置来区别。也可以使用这些区别特征的组合，如不同代码与不同时间段结合。

b)为表示被测量参数的不同值可使用多于两个的不同信号，例如四个，例如错误率或SIR的四个范围。这些信号可以通过使用四个不同的代码、四个不同的时间段或四个不同的频率配置来区别。

c)可以使用多于两个的不同信号，如四个，以表示与接收信号电平的不同等级的指示结合的“向上”和“向下”命令。在这个实例中，发送“向下”命令的从站200在一个单独的时间段中发送，而发送“向上”命令的从站200可以指示中等、低、或者非常低的信号电平，它们的发送可以被分隔成三个单独的时间段，这可以通过主站100容易检测到。

d)对于接收的第一信号的一个或多个被测量的参数值，从站200可以禁止(refrain from)获取或发送第二信号，这样可以有利于减少从站200中的干扰和功率消耗。例如，从站200可以发送仅相应于“向上”命令的第二信号，禁止发送“向下”命令；在这种情况下，主站100假定一个默认的“向下”值。作为另一个例子，如果被测量的参数指示接收的下行链路第一信号的质量低于一个阈值，则从站200就禁止第二信号进行上行链路传输；这样可以阻止发射功率的无效增加，并且在从站200的接收条件非常恶劣而无法通过增加功率来克服的情况下减少干扰。可选地，主站100可以给从站200发送一个标准的指示，从站200可以使用这个标准来确定是否禁止获取或发送第二信号。

e)一个特定第二信号的发送可以以子统一(sub-unity)的概率进行，这取决于接收的第一信号的被测量参数值。发送概率和被测参数值的关系可以是预先确定的，或者是给从站发送信号来通知的。

在主站200中，在公共时间段、公共频率配置上接收的公共第二信号被接收机140组合。因为接收机140检测的信号是组合信号，所以响应主站200发送的TPC命令，例如由从站功率控制装置260减小上行链路信号的发射功率电平。

可选地，当主站100已经接收到足够充分的上行链路信息以确定下行链路上的发射功率时，主站100可以发送一个下行链路的第三信号以终止未完成的上行链路第二信号或抢先发送还没开始的上行链路第二信号。通过这种方法从站200的功耗可以减少并且干扰减少。特别是，这种选项可以当从站200在第二信号期间增加发射功率时，例如在等待上述第三信号或是时间段结束时，通过以逐渐增加的发射功率多次发送第二信号被应用。功率增加可以是例如斜坡式增加或是阶梯式增加。在一些实施例中，在发射功率逐渐增加的多个报头信号(preamble signal)之后发送第二信号的信息载体部分，并且在响应第三信号的接收终止发送报头信号时从站可以不终止第二信号的发送，而是可以继续发送第二信号的信息载体部分。

本发明在整个说明书和权利要求书中描述的都是关于控制发射功率。但是本发明也可用来替换地或除了控制发射功率之外控制其他传输特性。这些其他的附加特性可以是例如比特率、错误控制编码、调制方案。

在本说明书和权利要求书中，每个元件前的单词“一个”或“一”并不排除存在多个这样的单元。而且，“包括”一词不排除那些所列出的单元或步骤以外的单元或步骤的存在。

权利要求书括号中包含的附图标记是为了有助于理解本发明而非限制本发明。

通过阅读本发明当前公开的内容，对本领域技术人员来说作出其他的修改是显而易见的。这些修改可以包括用于替换已在此描述的特征或除了已在此描述的特征之外的通信领域公知的其他特征。

Claims (22)

1.一种在通信系统(50)中发射功率控制的方法，该通信系统包括主站(100)和多个从站(200)，该方法包括：

在每个从站(200)：

-接收由主站(100)发送的第一信号；

-测量接收到的第一信号的参数；

-从被测量的参数中获取第二信号；

-发送第二信号；和

在主站(100)：

-发送第一信号；

-接收第二信号；

-从接收到的第二信号中获取功率控制信号；

-根据功率控制信号控制第一信号的发射功率；

其中第二信号的发送包括多个从站(200)在公共时间段、在公共频率配置上发送公共信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中在每个从站(200)中获取第二信号包括从多种组合中选择代码、时间段和频率配置的一种组合，这种选择取决于被测量的参数值。

3.如权利要求2所述的方法，其中多种组合包括在公共时间段中的不同代码发送。

4.如权利要求2所述的方法，其中多种组合包括在不同时间段中的公共代码发送。

5.如权利要求2所述的方法，其中多种组合包括在公共时间段、使用不同频率配置的公共代码发送。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其中第二信号的发送以子统一概率进行。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述概率取决于接收到的第一信号的被测量参数值。

8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其中每个第二信号至少包括以下之一：

-增大发射功率的指示；

-减小发射功率的指示；

-第一信号被成功解码的指示；

-第一信号包括无法恢复的错误的指示；

-第一信号的错误率超过一个阈值的指示；

-第一信号质量水平的指示。

9.如权利要求8所述的方法，其中质量水平的指示至少包括以下之一：

-错误率的指示；

-信号与干扰比的指示；

-信噪比的指示；

-信号电平的指示。

10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，包括：

在每个从站(200)中，在第二信号期间增大发射功率；

在主站(100)中，响应于接收到第二信号的一部分，发送第三信号；和

在每个从站(200)中，响应于接收到第三信号，停止功率增大。

11.如权利要求10所述的方法，其中停止功率增大包括停止第二信号的发送。

12.一种通信系统(50)，包括主站(100)和多个从站(200)，每个从站(200)包括：

-用于接收主站(100)所发送的第一信号的装置(240)；

-用于测量接收到的第一信号的参数的装置(250)；

-用于从被测量的参数中获取第二信号的装置(250)；

-用于发送第二信号的装置(210)；和

主站(100)包括：

-用于发送第一信号的装置(110)；

-用于接收第二信号的装置(140)；

-用于从接收到的第二信号中获取功率控制信号的装置(150)；

-用于根据功率控制信号控制第一信号的发射功率的装置(160)；

其中，用于发送第二信号的装置(210)适于在公共时间段、在公共频率配置上发送公共信号。

13.如权利要求12所述的通信系统(50)，其中用于获取第二信号的装置(250)适用于从多种组合中选择代码、时间段和频率配置的一种组合，这种选择取决于被测量的参数值。

14.如权利要求13所述的通信系统(50)，其中多种组合包括在公共时间段中的不同代码发送。

15.如权利要求13所述的通信系统(50)，其中多种组合包括在不同时间段中的公共代码发送。

16.如权利要求13所述的通信系统(50)，其中多种组合包括在公共时间段、使用不同频率配置的公共代码发送。

17.如权利要求12至16中任一权利要求所述的通信系统(50)，其中用于发送第二信号的装置(210)适用于以子统一概率发送第二信号。

18.如权利要求17所述的通信系统(5)，其中所述概率取决于接收到的第一信号的被测量参数值。

19.如权利要求12至18中任一权利要求所述的通信系统(50)，其中每个第二信号至少包括以下之一：

-增大发射功率的指示；

-减小发射功率的指示；

-第一信号被成功解码的指示；

-第一信号包括无法恢复的错误的指示；

-第一信号的错误率超过一个阈值的指示；

-第一信号质量水平的指示。

20.如权利要求19所述的通信系统(50)，其中质量水平的指示至少包括以下之一：

-错误率的指示；

-信号与干扰比的指示；

-信噪比的指示；

-信号电平的指示。

21.如权利要求12至20中任一权利要求所述的通信系统(50)，其中：

用于进行发送的从站装置(210)适用于在第二信号期间增大其发射功率；

主站(100)包括响应于接收到第二信号的一部分用于发送第三信号的装置(110，140，150)；以及用于进行发送的从站装置(210)进一步适用于响应于接收到第三信号，停止功率增大。

22.一种通信系统(50)中使用的主站(100)，该通信系统包括多个从站(200)，该主站包括：

-用于发送第一信号的装置(110)；

-用于从从站(200)接收第二信号的装置(140)，该第二信号包括在公共时间段、在公共频率配置中接收到的多个公共信号；

-用于从接收到的第二信号中获取功率控制信号的装置(150)；

-用于根据功率控制信号控制第一信号发射功率的装置(160)。