TW466845B - Power control system and method for use with wireless communications system - Google Patents

Description

466845 五、發明Μ明（1 ) 相關申請案交互參考 之專利申請案併入丰 以下的美國專利及/或共同出讜 文參考： 最 專利編號申請曰期核准曰期^ d 5,787,079 4/23/96 7/28/98 委託案號 CM-002 發明背景 與用於無線通訊系統的功率t制Ί mm月確地說， 習知技術描述 隨著科技發展，無線通訊變得愈來愈普遍。很多人現 在都是經由細胞式電話、呼叫器、射頻裝置等通訊。隨著 (勢的發展匕人使，壤键复孤暑元間的通訊 田 /Λ. /» .............. .........一〆/、 取住化。 ' V — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 問《I之一疋機動單元發射給基地台的功率位準該多 大。一般來說，基地台對進入的通訊要求_信號位準或信 號位準的範圍。此位準是由機動單元所使用的輸出功率決 定。因此’機動單元必須要發射通合某妯二站ϋ/、隹 此位準隨iftti孟皇1激— 在習知的方法中，機動單元先以非常低的信號位準發 射第一訊息給基地台。接著持續升高位準直到接收到基地 台的反應。機動教是從低隹生，服捻放屋^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 r,H4 66 8 4〇 A7 丨 _B7_ 五、發明說明（2 ) 率位準太高，系統的性能將會受損。當機動單元開始與基 地台通訊後，基地台會告訴終端增加或降低它的功率輸 出。例如，在CDMA(分碼多存取）中，以每毫秒持續更新 信號，因此，終端是每毫秒調整一次它的輸出功率。 發明概述 本發明的較佳實施例揭示一種功率控制方法，該方法 使用開環路控制與閉環路控制。較佳實施例的優點是可以 :弟息Aii杰徵敎表复號,'私珠庹，自 H&*蓋。也可根據基地里立的為«瀑，蓋也i 元5揭:坐幺破座1生I髮撼至信戴進行生3羞Λ。 在本發明的一態樣中，描述從終端單元到基地單元的 通訊方法。基地單元送出一進入的信號並被終端單元接 收。終端單元量測此進入價號的位.準_。終端單元也從進入 的信號中擷取數位資訊。根據量測到的信號位準、擷取的 . . ....... .. .；- M ofl 或^兩H凑' 、’秦twAw叙"sAtsiifessSfcsSi^^;去叙隹·.，、 白$唆i ilf。接著終端單元使用輸出功率位準發射離 開的信號。 在本發明的另一態樣中，提供一種從基地單元到終端 單元的通訊方法。在本方法中，可以使用前段描述的方法， 基地單元發射一系統增益訊息給終端單元。此基地單元系 統增益訊息中的資訊包括關於基地單元功率輸出位準，及/ 或接收自終端單元信號所需要的信號位準。稍後，基地單 元接收終端單元的信號，並決定該信號的信號位準。基地 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

V II訂---------線— 五 、發明說明（3) 早7G根2該信號位準決定功率位準增量因數，並將因數送 2終端單π。接著，終端單元使帛功率位準增量因數調整 它未來通訊的輸出功率。 f _ ίϊ 口功率控制技¥對於基地單元與多終端單元間 t用刀頻夕頻— 子頻帶㈣統。在此種應用中很重要-點的$，來自一 :道f子頻道之超，帶的發射，使用^； :之，或子.與左.曼4土#。若^ 目^ ’它對來自每-個源的發射，都以大約相同的传號 位準接收，常有用。本發明所提供的技術有助於達此目y。 ^地單7L持續監視所接收到的信號，並指令終端單元 ^需提供使信號清晰所需要的輸出增益，輸出增益控制功 之輸出電路所消耗的功率將m低。 一而土兀 f· ^....... , •'•Λΐίνΐ^^- .... , ;；' ·ν .. '·'·— .一,,一。，..... .......… -：r.，-.. ,j.y 圖式簡單說明 特徵從^的描述並配合附圖，將可更明瞭本發明的上述 圖1是本發明之通訊系統的方塊圖； 圖2是可叹用本發明讀導的第—通簡道的 T是可以使用本發明之教導的第二通訊頻道的頻域| *知與4b說明在軌系統巾信號傳㈣增益與損失； 圖5用於控制通訊單元之功率的演算法流程圖；’ 圖6是終端單元的方塊圖。 本紙張尺度適規格（$ ： 297公釐） 466845 五、發明放明（4 ) 詳細說明 以下將詳細討論較佳實施例的組成與使用。不過，必 ^員瞭解纟發明提供报多適用的發明構想，可從各種特定 方面使/、具體化 定實施例所討論的僅是用於說明組成 及使用本發明的特定方法，並非限制本發明的範圍。㈣ 本發明將使用特定气寬座继Jt論，、即H式無線電 色統。不過，本發明也可應用观它類的通⑽屬7如 ，細胞式電話(數位及類比）、微波通訊、衛星通訊等。· ;圖“兒明典型的無線電系統1〇〇。系統1〇〇可以是細胞式 電居系統、雙向無線發送系統、本地無線電話或無線電系 統等。基地單元1G2可在傳送媒㈣4上與—或多個終端單 兀106通訊。傳送媒體1()4是無線通訊的賴。終端單元⑽ 可以是機動單元、可攜式單元，或位置固定的單元，可以 是單=或雙向的裝置。雖然無線電系統i⑼中只顯示了一個 基地單元’但可以有兩或多個基地單元，也可互連到其它 的通訊系統’如公用交換式電話網路、網際網路等。在較 佳實施例中，系統提供全雙功通訊。不過，本發明也可應 用於半雙m以及分時雙功或其它的雙向無線電系統。 —圖1之無線電系統進-步的細節可參考共同 '待審的申' 二案 （CX)M_i)i)2) ’該文也併人本文參考，如同複 製它的内容。本發明也可與美國專利5,787 系統共同制，散也併又 如所熟知’射頻通訊必須以某既定的頻率發射，更明 -6- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^------ίί---- rl濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -^1 1 . 本紙張尺度翻巾國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮了 466ΒΛ5

五、發明說明（5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 確地=，必須在以既定頻率為中心的既定頻寬或頻道内發 射。攻些頻道由政府當局定義，並將各種頻譜分配給使用 f。在美國，由聯邦通信委員會(FCC)負責管理及分配頻 譜給非政府的使用者使用。：^耵八對聯邦政府執行相同功 能。其它國家也有相同組織。 么、雙向無線電通訊之無線電頻道的頻寬，典型上是定 義在30kHz、25kHz ’在某些情況為12 5kHz。6 25跑及 5.0kHz的頻道也在使用，預期未來還會有其它頻寬的頻 道。超出頻道的發射必須謹慎地限制，以避免與田比鄰頻道 的通訊發生干擾。頻道可被指定成接收_發射對，只指定成 單頻。 圖2^巧包J 25组z之頻道的發教屋藝。此系統可以使 用本發明的功率控制法。此頻道以頻道頻率f〇中心，在中 心頻率的左、右方向各延伸12 5kHz ^須注意，在fcc的法 規之下’在頻道邊緣的發射要迅速地降低，且在頻道的極 限必須是-25dB(即加或減1〇kHz)。典型的發射屏蔽如圖2 之曲線202、204所示。須注意，錢可用頻道，小部分保 表某地單$與終^ 在較佳實施例中，系統是分時多工(TDM#'統。在任 何指定時間（例如第一 TDM時隙），第一終端單元被存取到 頻道，也財它可向基地單元(在該簡上）傳送。在此頻 率在此時間沒有其它的傳送。來自第—終端單 如曲線206 (在頻域中）所示。 寻逆 7- 本紙張尺賴财關家辟（CN_S)A4祕（21Q χ挪公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

4 66 84 5 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明詖明（6) 就TDM系統而言，第二終端單元在第二時隙存取該頻 道，且在該時間也僅有它在該頻道上向基地單元傳送。在 此第二時間周期’第一終端單元不能傳送。按此方法，避 免了第一與第一終纟而單元間的爭端。須注意，在第二時間 周期期間’雖然第一終端單元不發射，但它仍接收來自基 地單元在正向頻道上的傳送(在一不同頻率的頻道）。同樣 地，在第一時間周期期間，第二終端單元也接收基地單元 傳送，雖然它在此時間不傳送。 、就多型的’最大有2〇kHz供信號傳送 (剩下的5kHz保留做為保護頻帶）。目前，就20kHz的頻道而 言，最大的實用資料率是64千位元/秒(kb/s)(使用16QAM系 統）。假設被傳送之信號的正常資料率是8 kb/s(是聲碼器、 正向錯誤修正及佔空位元之各種控制的函數），則該頻道可 傳送的時隙最多是8個。這是因為在配置給每一個通訊路徑 1/8時間的期間’ #號需要在8乘以正常資料率（即在64kb/s 時)下傳送夺_生之_度爲，毛之盖盤留_一偶時信― 號 ’ eSA—兔瓦供-氣意'底藏ft.氣亂 !技規·進！ J ^憑嚴慕⑥基哀,獻濟承應《疏>1，使得在較低^ 負料率也叮gft二^龜。較佳實施例的優點是隨菩 系力技邊念二w匕有此力調整時隙的數量'、時隙的 長度等。 ^… ' ..-·*·-·- -w*· 圖3說明25kHz之頻道被分割成各自獨立的子頻道時 的發射屏蔽。在較佳實施例中，Fcc定義的251^112頻道被分 割成4個4kHz的子頻道。子頻道相互間被8〇〇Hz的保護頻帶 ---------------------訂---------線 k Ύ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7) 隔開，頻道的兩側也有保護頻帶以防止頻道間干擾。 β 在車父佳貫施例中，子頻道A的中心偏離頻道的中心頻 率-7.2kHz ’即子頻道是4kHz寬’且它的中心偏離頻道頻率 f〇-7.2kHz。子頻道B的中心偏離中心頻率_2 4kHz，子頻道 C的中心偏離2.4kHz，而子頻道!)的中心偏離7 2kHz。 V 在圖3中，子頻道A、B、C、D分別以頻域曲線302、 304、306及308表示。請注意，在圖3中也顯示超出頻帶的 發射，如曲線310及312。這些曲線代表雜訊以及與4個子頻 道A - D相關的邊帶信號。此等雜訊與邊帶信號在4個子頻道 A-D内發生，但不會與所要的信號干擾，能提供足夠的信 w- 雜比。 每-個子頻道對應！基地單元102與終端單元106間的 可用通訊路徑...。更明確地說，在較佳實施例中，由於分時 多工’每二個子頻道的時間被分割成2個時隙供語音或資料 傳送’因此，每一個子頻道代表2條通訊路徑。按此方法， 在-個標準的25kHZ頻道巾’可以建立8個各自獨立的通訊 路徑。事實上，如圖所示’ 4個子頻道與足夠的保護頻帶只 佔用了大約2GkHz的頻寬。請注意，即使沒有TDM，在一 個25kHz的頻道中，還是可以建立4條通訊路徑。熟悉此方 面技術的人士應瞭解’較佳實施例也可應用到其它^構， 如附加時隙及/或較窄（或較寬）的子頻道，只要能為所要之 資料率及所需的容量接受即可。 一一一一. 請注意，載在子頻道C上的信號要㈣鄰子頻道3與〇 上的信號弱（大小較小）。這可能是因為在子頻道以傳送的 -9-

(請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 衣--------訂----------線. n I n n n _ ,8 45 五、發明説明（8) A7 B7 終端ί元要比在毗鄰子頻道上傳送之終端單元距離接收的 基地單7L遠。為避免子頻道的信號被毗鄰子頻道的邊帶信 號覆蓋’要使用保護頻帶。在較佳實施例中，子頻道以 800Hz的保護頻帶隔開。 此外，在下文中將詳細討論，系統1〇〇在基地單元與終 鈿單7G間使用一發射增益回授環路。當基地單元偵測到某 :終端單元的信號較其它子頻道所接收的信號弱時，基地 單70將指令終端單元提高它的發射增益，此點將在下文中 洋細討論。用來指令終端單元提高增益的值在—時隙送 出’實施則是在下-個時隙。因此，在一個時隙中， 无可S周整一次輸出功率，例如每6〇毫秒。 健實施例的優點f是有能紐單元102所 接收之信號的強度，自動控制終端單元106的輸出增益。如 以上的时論，需要保持各子頻道上所接收之信號的信號位 準近乎相等（或儘量相等），以使各子頻道間的干擾減至最 小。 現凊回碩參閱圖3，此圖表現一理想化的信號，其中每 個尨號的所有能量都包含在4kHz的頻寬之内。事實上，有 相當多的能量也在4kHz的頻寬外傳送。即使有保護頻帶， 子頻道中還是有某些能量在毗鄰子頻道的頻寬中.傳送。典 型上，此超出頻帶的能量會被頻帶内的能量大幅衰減，與 頻帶内的能量相較，典型上大約在_20dB左右。例如，如果 在子頻道A上接收的信號與在子頻道β上接收的信號強度 相同，則來自子頻道Β之超出頻帶的傳送會低2〇dB ’來自 10- 1 本紙張尺度國國0票準（CNS)A4規格（210 X 297公釐

五

發明説明（9) .ι4,ιΛ! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 它的干擾就*會嚴重影料頻道A上所接 、不過，請注意圖3,在子頻道C上接收較 道D(及子頻道B)上接㈣㈣弱' 信號就很容易受到來自子頻道議超出:帶、=^ Ϊ授=償此’基地單元與終端單元間麵立—增益控制 可以用來㈣終端單元μ的料Μ。事實I：妹佳實 施例中，開環路控制與閉環路控制都可用來調整各終端單 元在某一頻道上發射的功率輸出。 在開環路功率控制中，終端單元106量測接收自基地單 兀102之信號的位準，並視它所接收到的信號位準調整它的 輸出功率。 如以上的討論，功率控制的目標是使所有的子頻道都 保持在相同的振幅。事實上，在妙時間，4個子頻道A、 一 C及D(見圖3)所接收的信號都是來自不同的;^元 ................... _ ·· 、,·. A ’禮付$項工作J加困象。沒有一個終端單元1〇6能 1得其它單元的任何資訊，且各終端單元1〇6與基地單元的 遠近也不相同，這使得事情更加複雜。售Jf速這些翌難， 基地JLi*10需羡每一負頻道所接收的信赛都耷相同 的既定位準。 圖4a與4b說明簡單型的無線電通訊系統。這些圖用來 說明信號從基地單元102傳送到終端單元1〇6(圖4a)以及從 終端單元106送回基地單元1〇2(圊4b)的強度變化。影響信 -11 -

B 106 II--------1'策--------訂訂---------線. '—\, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7五、發明說明（10) 號位準的因畫上宗列於表1 ’且用來設定終端單元106開始的 信號位準。 表1 項 1 ~S— 縮寫 來自 基地的功 BPO 已知 基地的發射" BTA 已知 基地到終- BTPL 未知 終端的接收天線系統增兴 TRA 已知 終端接收的信號位車 TRSL 量測 終端的功率輸由 TPO 計算 終細的發射天線系絲增兴 TTA 已知 終知到基地的路徑指生 TBPL 未知 基地的接收 BRA 已知 基地接收的信_號位華〜 BRSL 需要 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現請參閱圖4 a，從基地單元丨〇 2發射的信號在一既定的 功率位準。此功率位準稱為基地的功率輸出（Bp〇)。Bp〇 是由基地單元102提供的已知量。Bp〇是用來量測一個子頻 道的輸出功率。在較佳實施例中，此值的範圍從大約 +20dBm到大約 +46dBni。 基地單元102經由天線112發射信號。天線112有一相關 的增益以BTA(基地發射天線系統增益）表示4TA不僅包括 天線增益，還包括其它因素，諸如天線112與單元1〇2間同 軸電纜中的損耗。這也是能與終端單元1〇6通訊的量。從天 線112，信號將傳送到終端單元的天線114。信號雖然是在 空氣中行進’但也將歷經損失’此稱為基地到終端的路徑 -12- 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----訂----I I---線· »·在 6 6 8 4· 5 A7 ____ B7 五、發明說明（11) 損失(BPTL)。BPTL是已知量，使其改變的因素包括路徑長 度、天氣狀況、以及發射與接收天線112與114間的阻礙。 由於終端單元是機動的，各種條件都在改變，BPTL也隨時 在改變。 信號通過天線114最後被終端單元接收。終端單元的天 線114所貢獻的增益稱為終端接收天線系統增益(T R A)。終 端單元106接收的信號位準稱為終端接收的信號位準 (TRSL)。此量可被終端單元106量測。 考慮圖4a所說明的信號位準及增奠(皇遵羞j，基地到 終端Si鏈結可寫成： ..........‘海r·· (請先閲讀背面之注音？事項再填寫本頁) .农------- ⑴

TRAL=BPO+BTA-BTPL+TRA I訂. 如圖4b所示’信號從終端單元i〇6到基地單元102的行 進也可以相同的方法分析。在此情況，從終端單元1〇6輸出 的信號具有終端輸出功率（TPO)，由終端單元1〇6設定。終 端單元天線114的貢獻是已知的終端發射天線系統增益（或 損失)TTA。接著，當信號從終端單元1〇6傳送到基地單元 102時，信號將經歷未知的終端到基地路徑損失TBPL。在 基地單元的天線112貢獻一已知的基地接收天線系統增益 BRA後，信號被基地單元以基地的接收信號位準 收。在本發明的較佳實施例中，所要的BRSL典型上是在大 約-115dBm到-80dBm之間，以大約-95dBm為佳。 〆* 如前，路徑鏈結方程式如下： -13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（12)

(2) BRSL=TPO+TTA-TBPL+BRA 在此的目標是將基地單元102接收的信號位準（BRsl) 設定到一既定的位準。唯一可被控制的變數是從終端單元 106輸出的功率位準，即TPO。 回顧路徑鏈結方程式（1)及(2)，可看出兩個方程式有3 個未知數，即BTPL、TBPL、TPO。為解這些方程式，因 此需要一假設，即從基地單元102到終端單元1〇6的路徑損 失與回程（即從終端單元106到基地單元1 〇2)的路徑損失相 同。一般來說，此假設十分正確，因此導出第三個方程式。

(3) BTPL=TBPL 現在’三個未知數已有三個方程式，終端功率輸出 (TPO)可以經由算術直接計算出。特別是，終端功率輸出 可以按下式計算

(4) TPO=BRSL-TTA+BP〇+BTA+TRA-TRSL-BRA 須注意’每一個分量都已知，因為天線系統增益Tta、 BTA、TRA及BRA都是系統所給予的固定量，基地功率輸 出BPO是由基地單元設定，終端接收的信號位準trsl是由 終端量測，基地的接收信號位準BRAL是預先選定。 為簡化方程式(4) ’某些分量可以結合並重新命名，如 下：

(5) 終端系統增益=TSG=TRA-TTA -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Ί--------灯---------線Y 五 466845 、發明説明（13) A7 B7 (6) 基地系統增益=BSG=BRSL+BPO+BTA-BRA 此導出終端功率輸出方程式的簡化型式。 ⑺ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

TPO=基地系統增益+終端系統增益_TRSL 終端系統增益一般大約為零。即使它不是零，對終端 單元106而言它也是已知的值。基地系統增益是基地台之轉 換增益的量測’且隨著不同的基地台而異。某一基地台的 增益也會改變，例如，如果輸出功率位準改變或如果基地 台可以選擇多個天線發射。此量將由基地系統提供給終端 單元，且隨著不同的基地單元而變。 訂 從方程式（7)可看出’終端單元1 〇6在發射初期使用兩 個因數（當TSG為零時）來決定功率位準，即基地系統增益 與它所接收的信號位準。基地系統增益發送給終端。此值 隨著時間改變，例如，當基地單元使用不同的功率輸出或 決定需要不同的接收信號位準時。當終端單元在漫遊並改 變與其通訊的基地單元時，此值也會改變。—般來說，芙 地系統增益是周期性地送出。為節省頻寬， 土 ,^ - ..為 ' 丄玉羞4£母一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 個時隙都送出BSG:因為它的改變不是那麼的頻 。. 在本技術中，終端從基地單元接收資訊^：法有兩 種。第-，它量測接收到之信號的包準。此可^ 的技術。第二，它可解調制及解碼接收到的传 來自基地單元之通訊中的資訊(例如基地系統增益卜 經由表2中的數值為例，可進一步瞭解開環路功率控 -15 - 4 6 6 8 45 A7 _____B7 ____ 五、發明説明（14) 制。此表中所選擇的值是典型的值，但必須暸解，這些值 將根據系統的設計與操作條件而異。 表2

參數 值 來自 基地接收的信號位準 BRSL +98dBm 由系統需求設定 基地的功率輸出(一個子頻道) BPO +43dBm 由基地單元設定 基地的發射天線系統增益 BTA +3dBm 已知 基地的接收天線系統增益 BRA +6dBm 已知 終端的接收天線系統增益 TRA +ldBm 已知 射λ線系統增益 ΤΓΑ +ldBm 已知 [言號位準 , \ ------------- TRSL -95dBm 量測 基地糸統增益 ----- BSG -58dBm 言十算 BRSL+BPO+BTA-BRA 益 TSG 0 計算TRA-TTA 輸出 TPO +37dBm 計算BSG+TSG-TE^SL W 上述方程式in的實施提供開環路功率控制。此方程式 __ < ··.·» *7:. . ....... :V '' ... 疋根據兩路徑損失相等的假設。只要此假設成立，終端就 可以復容易地計算它的輸出功率位準，且基地台將接收到 適虽的信號位準。不過，有時此假設不一定成立，在此情 況就需要使用閉環路功率控制。 開環路功率控制提供終端單元106一初始的功率輸出 位準。有报長一段時間未與基地.台通訊的終端單元將計算 TPO 、 ，並送出一訊息給基地台請求一頻道。基地台將量測 所接收到之終端的信號位準，並與預先選擇的目標位準比 較。如果所量測到的接收信號位準與目標位準不同，例如， 由於路徑損失不同，基地單元將送出一修正因數。如有需 _16_ 本紙張尺度適用中( CNS )八4鄕·（ 21GX 297公釐)" ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

J f. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（15) 準。土地單7L將持續地為每—次的通訊調整終端的信號位 個功率ί制;Μ'‘^ f用歷ϋ位準。這3 它來傳送=二基地單元用 到的終端果w π 单兀。基地單元監視所接收 增加輸出χλϋΛ賴度，並送回—功率㈣增量指令，以 二：較佳實降低輸出增益或保持增益位準不改 ^碼。並它數旦的Γ 率控制位元按表 叫.」、上數里的位疋或其它的增量值也可以使用。 ....... ；：,^ ：\. .. ·' -：； .'2 '. .' Γ.Λ ；- λ-'^· · •'.- ί -' .· 表3

_ 010 +6dB 000 +4dB 011 +2dB 110 〇(不改變） -2dB 100 -4dB 111 -6dB 101 -8dB 士在較佳實施例令，同時使用開環路與閉環路控制。換 5之’終端單元將㈣接收到的錢位特續調整它的發 射功率輸it{，餘基地單元純增细量訊息。連續監視 接收到之L號位準的優點是系統可以更快速地反應增量/ 減量訊息。 在另—實施例中，終端單元可以使用開環路控制決定 它的初始值’接著只根據閉環路㈣調整功率 此方 A7 4 6684 ο 466845 五、發明說明（16) 元而言有一缺點。例如，如果終端單元與基地 ==礙物被移開’適當的終端輸出功率會在很短的 =有很大的變化。僅使用增量/減量信號，它將需要 = :::、，直到適當的信號位準被恢復。不過，當接收的 ' ..：γ 、* 勺 重大改變，並據以調 λ 整匕的功兔二&靈麗整的反農時間昊快。 …1 g _5說明較佳實施例之控制演算法程 /演算法中，系統保有某些信_歷史位„訊:此資= 過因數加權後與新量測到的接收信號位準結合，以決定發 射位準士口果接收到的資訊改變量很大，則發射位準也將 改變一較大的量。 在步驟502，系統決定自從上_次傳送後所經過的時 間如果終端單元有一段長時間沒有與基地單元通訊，則 不再，會先前所有的功率控制增量指令。例如，終端單元 將決定，如果傳送發生在最近的1000個.時隙(T=1000)。如 果每一個時隙是30毫秒，此等於30秒。最佳的W是由場 測試決定。 如，終端在Τ時隙内未與基地台通訊，則使用開環路 Α式计异終端功率輸出Τρ〇。此步驟如步驟5〇4所示，其中 BSG疋基地系統增益（接收自基地台），tsg是終端系統增益 (終端單元已知），以及FTRSL是遽波的終端接收信號位準 (由終端單几量測）。由於終端通常是一直開機，它固定地 接收基地台的傳送。這些傳送的每一個（或某些部分）可用 來里測並做為步驟5〇4的FTRSL。在步驟5〇6，終端功率控 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣---- IMB' 11 11 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18- 466845 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（17) 制增量TPCI也將起始化到〇。 在下一次的功率計算期間，演算法將行進到步驟508， 假設沒有經過太長的時間《在此點，將使用濾波的終端接 收信號位準(FTRSL)計算終端功率輸出TPO，FTRSL是目前 量測到的接收信號位準與歷史信號位準的加權平均。濾波 的終端接收信號位準可按下式計算： (8) FTRSL(k)=AxTRSL(k)+BxFTRSL(k-l) 其中，k是目前的時隙，k-1是前一個時隙，A與B是加 權因數(A+B=l)。例如，加權因數可設定成a=〇.1，B=0.9， 以使TPO公式使用被歷史值重度加權的接收信號位準。可 以使用經驗法則來決定最佳的加權因數Α與Β。TRSL(k)是 目前時隙所量測到的終端接收信號位準。 終端功率輸出TPO也根據終端功率控制增量TPCI，它 提供閉環路控制。此因數被累積，俾使來自基地台之過去 的增量與減量信號也包括在内。以表2中的增量信號為例， 基地台告訴終端的增量為1 OdB，在第一個時隙增加6dB， 在下一個時隙增加4dB。終端功率控制的增量可寫成下.式： (9) TPCI(k)=PCI(k)+TPCI(k-1) 其中，PCI(k)是基地台在時間k送出的功率控制增量 值，TPCI(k)與TPCI(k-l)分別是在目前時隙以及前一個時 隙的功率控制增量累積值。 在開環路方程式中，BSG是基地系統增益，TSG是終 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ,------------：/装------一I 訂---------線' - '--.ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 466845 五、發明說明（18) 端系統增益。 如以上的討論’在另一實施例中，初始化處理期間只 使用開環路控制。本實施例的演算法也可以利用圖5說明， 除了將步驟508中計算TPO的FTRSL項固定在初始的計 算’例如步驟504。在本實施例中，系統一開始固定BSg、 FTRSL或兩者’並接著根據TCPI做所有的調整。在本例 中，步驟504及506提供開環路控制，步驟508提供閉環路控 制。 在另一實施例中，如前所述，終端只使用開環路控制。 在此情況，演算法將於每一個時隙重覆步驟5〇4，功率調整 直起動。不過，一般並不建議此最後一種方法，因為， 如果所接收之基地台送回的信號位準是太低，終端單元很 難補償。如果基地台在偵測到來自終端的低功率位準後能 降低它的輸出功率位準，此問題將可克服。此調整將導致 終端單元接收到較低位準的信號，終端單元將調整以增加 功率位準。 在另一實施例中，當終端無法增加它的傳送增益時， 系統可對此情況加以補償。如果是此種情況，基地台可以 才曰令終端在其它的每一個子頻道操作，以降低它們的輸出 功率，以使基地台每一個子頻道上所接收到的信號位準變 得大約相等。現請參閱圖3為例，基地台將指令終端在子頻 道A、B及D上操作’以降低它們的輸出功率。在此方法中， 每一個子頻道A、B及D將接近相同的位準。 此實施例有一潛在問題，系統是根據基地單元接收的 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^--------郭---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 MN466 8 45 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（ig) 二::::使仏雜比取大化’藉以使位元錯誤率最小)與 較低功率位準（為節省電池）間的折衷決定 ^的接收功率。降低子親的信號，可能會使所有子頻 錯誤率增加。因此，，難,有子頻道的SNR 與低仏旒位準之子頻道中可接受的能量外溢門苗^曰 有很多種方法實施此另-實施例。例如，可 以傳送-訊息給基地單元顯示它的功率位準。例如，2個位 兀的訊息可以解釋：〇〇_以最低功率發射，〇1_以低於鄕 的功率發射，10-以高於50%的功率發射，u_以最大功。 射。另者，基地單元可以監視接收自終端的功帛。如 送出若干增加終端㈣功率指令後，所接收㈣信號位 仍低，基地可以假設現在已是終端的最大功率。°, ^ 可以從其它方向實施另一實施例的構想。如果基地m 元觀察到所有終端的傳送都低於它們的最大功率位$，早 地單元可以決定增加所有終端的功率位準以降低接收的= 誤。此實施例也十分有用，例如，當基地單元決定與终= 相關的傳送中錯誤率太高。此錯誤率可以是所有終端i裢 均錯誤率，或是其中一個（或某些）終端的錯誤率。的平 圖6中顯示終端單元106的簡單方塊圖。—接 1人/努射撼 120柄合到終端的天線114。因此，進入的信號將被 發射機120接收。接收/發射機包括若干組件，諸矣^收/ A/D與D/A轉換器、調制器與解調器、濾波器等。較佳° 收/發射機120的細節提供於共同待審 之接 」T請资 (COM-002)。 ^ 21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） -------------\ --------^----------^ IX '(請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6〇 8 4 466845 、發明說明（20) 進入的信號將提供給位準量测單元122。位準量測單元 121 接收此f比信號並量測它的振幅，亦即信號位準。在較 ㈣施例中，此卫作由計算12與Q2(同相位分量與正交相位 =量)的數，信號處理器完成。例如，每—個符號周期在該 周』中可被取樣8次。如果每—個時隙中傳送脚符號， 則在每-個時隙中的信號位準是得自_個樣本。此數位資 訊:包括基地系統增細_或功率控制增量訊息，兩者 在h文巾都已n擷取單元124從總位元流巾解交錯控制 位元口此控制位元可被解釋。再次，從進入的信號中 擷取ί訊的細節提供於共同待審的申請案中。 π位準量測單元122與擷取單元124都提供資訊給功率控 制單元126。在較佳實施例中，此資訊是以數位信號的形式 k供功率控制單元126取得進入的資訊，並計算發射功率 輸出ΤΡ〇。例如，功率控制單元126可包括一處理器，例如 微處理器及/或數位信號處理器，它執行圖5中所詳述的演 算。 、 功率控制單元126的輸出耦合到接收/發射機12〇。輸出 功率貝訊，例如發射功率輸出τρ〇可以沿著此線提供給接 收/¾射機。如例所示，終端的功率可以數位化地控制。在 本例中，一數位字元指令終端產生若干不同功率位準其中 之 例如’如果有30個不同的功率位準，每一個相差 2dB，終端將具有6〇dB的範圍。此項工作也可使用類比信 唬或以不同的步驟次數或不同的步驟完成。如前所討論， 輸出功率的資訊乃是根據接收自擷取單元124與位準量測 -22 本紙張尺度㈣規格（210 X 297 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^------丨—訂---------線_ 4 66845 a7 _,_ B7_ 五、發明說明（21) 單元122的資訊。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以上所做的詳細描述是以信號位準做為參考，例如基 地接收的信號位準（BRSL)或終端接收的信號位準 (TRSL)。如以上所討論，此位準可以經由量測絕對信號位 準獲得，例如，在適當位置所接收的電壓。另者，也可使 用信雜比取代信號位準。文中所參考的所有信號位準，包 括申請專利範圍在内，都包括絕對信號位準與信雜比。 事實上，使用信雜比也有某些優點，因為真正影響系 統性能的乃是此值。即使絕對信號位準很低，但如果信雜 比夠高，系統性能仍不會被劣化。 有很多種方法可以用來量測信雜给，諸如以位元錯誤 ...............ί.'.— ·< * “ -1¾ 率。例如，系統可監視循環冗餘碼（crc)，並從值 到的錯誤數量來估計信雜比。另者，也可使用捲積編碼與 .........，<·〜... -,, ' , _ …- ,-,;v {?, < ! ^iterbi解碼來估計趕费手。使用此技術，在發射機處捲積 編碼並送到接收機。在接收機處，將信號解碼後再編碼。 接著將再編碼的資..料與复&廉獻也敷里佶.並I蓀 ............. . V—...... .· ' 率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖然到目前為止是從射頻系統的角度描述，但本發明 也能應用到多種不同的應用。例如，本發明可以應用到纜 線數據機、雙向光纖鏈結，以及單點到多點的微波系統。 雖然本發明是參考說明的實施例加以描述，但不能將 此描述解釋成限制之意。熟悉此方面技術之人士在參考本 描述之後，即可明瞭說明實施例的各種修改與組合。因此， 所附申請專利範圍包括所有這類的修改或實施例。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ~297公釐）

Claims (1)

1. 466 845 B8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種從終端單元到基地單元的通訊方法，該方法包括： 在終端單元接收進入的信號，信號來自基地單元； 從進入的信號中擷取基地系統增益訊息； 根據所擷取的基地系統增益訊息決定輸出功率位準； 以及 自終端單元發射一離開的信號，離開的信號以根彳象所擷 取之基地系統增益訊息所決定的輸出功率位準發射。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，還進一步包括決定有關 進入信號之信號位準的資訊，其中的輸出功率位準進一 步根據與進入信號之基地系統增益訊息的信號位準有 關的資訊決定。 3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中的基地系統增益訊 息包括關於基地單元之輸出功率位準的資訊。 4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中的基地系統增益訊 息包括關於基地單元所接收之終端單元信號之信號位 準的資訊。 5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中的基地系統增益訊 息包括關於位於基地單元至少一個天線之天線增益的 資訊。 6. 如申請專利範圍第1項的方法，還進一步包括從進入的 信號中擷取功率位準增量的訊息，其中的輸出功率位準 進一步根據功率位準增量訊息決定。 7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中的功率位準增量訊 息包括一多位元的訊息。 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言. 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -466 845 μ8 C8 D8 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第7項的方法，其中的功率位準增量訊 息包括一個3位元的訊息，3個位元定義8種可供選擇的 功率位準增量。 9. 如申請專利範圍第8項的方法，其中可供選擇的8個功率 位準增量包括+6dB、+4 dB、+2 dB、0 dB、-2 dB、-4 dB 、-6 dB、-8 dB。 10. 如申請專利範圍第1項的方法，其中的輸出功率位準進 一步是根據終端系統增益決.定。 11. 如申請專利範圍第1項的方法，其中擷取基地系統增益 訊息包括從進入的信號中擷取基地系統增益訊息與功 率位準增量訊息，其中的輸出功率位準進一步根據基地 系統增益訊息與功率位準增量訊息決定。 12. 如申請專利範圍第1項的方法，還進一步包括量測進入 信號的信號位準，其中輸出功率位準是由進入信號的量 測位準與進入信號的歷史位準決定，進入信號的歷史位 準是由保存關於量測先前進入之進入信號位準的資訊 決定。 13. 如申請專利範圍第12項的方法，其中的輸出功率位準是 取進入信號的量測位準與進入信號的歷史位準的加權 平均決定。 14. 如申請專利範圍第13項的方法，其中的輸出功率位準是 大約10%的進入信號的量測位準加上大約90%的進入 信號的歷史位準決定。 15. —種從基地單元到終端單元的通訊方法，該方法包括： -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） l·------^--T/----L——訂-----—線 V - C ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -466 845 b8 D8 ττ、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 傳送一基地單元系統增益訊息給終端單元，基地單元 系統增益訊息以基地功率輸出位準發射，基地單元系 統增益訊息包括與基地功率輸出位準有關的資訊； 在基地單元接收終端單元的信號； 在基地單元決定接收自終端單元之信號的位準； 根據基地單元所接收之終端單元的信號位準決定功率 位準增量因數；以及 將功率位準增量訊息傳送給終端單元，功率位準增量 訊息包括功率位準增量因數。 16. 如申請專利範圍第15項的方法，其中的基地單元系綠增 益訊息進一步包括關於基地單元接收自終端單元之信 號之位準的資訊。 17. 如申請專利範圍第15項的方法，還進一步包括傳送第二 基地單元系統增益訊息給第二終端單元，其中第二基地 單元系統增益訊息與傳送給終端單元的基地單元系統 增益訊息不同。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18. —種從終端單元到基地單元的通訊方法，該方法包括： 在終端單元接收至少一個進入的信號，該至少一個進 入的信號來自基地單元； 決定與至少一個進入信號之信號位準有關的資訊； 從至少一個進入的信號中擷取系統增益資訊； 根據關於信號位準及系統增益資訊的資訊，決定終端 的輸出功率位準； 從終端單元發射一離開的信號，離開的信號是以終端 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 的輸出功率位準發射； 在終端單元接收第二進入的信號，第二進入的信號是 在離開的信號被發射後由基地單元送出； 從第二進入的信號中擷取功率位準增量資訊； 至少部分是根據功率位準增量資訊決定第二終端輸出 功率位準；以及 自終端單元發射第二離開的信號，第二離開的信號是 以第二終端輸出功率位準發射。 19. 如申請專利範圍第18項的方法，還進一步包括量測第二 進入信號的信號位準，其中第二輸出功率位準至少部分 是根據量測的第二進入信號位準決定。 20. 如申請專利範圍第18項的方法，其中系統增益資訊包括 的資訊，與至少一個進入信號的基地輸出功率位準有關 〇 21. 如申請專利範圍第20項的方法，其中系統增益資訊進一 步包括的資訊，與基地單元接收終端單元之信號所需的 信號位準有關。 22. —種終端單元，包括： .· 一接收/發射機； 一位準量測單元，具有一類比輸入耦合到揍收/發射機 ，位準量測單元決定接收/發射機所接收之信號的信號 位準； 一擷取單元，包括類比到數位轉換器，類比到數位轉 換器具有一類比輸入耦合到.接收/發射機； -27- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ------------1/-----_—,玎------.ii /—\> (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 466845申請專利範圍 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 一功率控制單元，包括第一 位. 第~數位輸入，第—Ί 合=;=測::，，第二數位輪4 I；：：：-- 一 IS 23·如申請專利範圍第22的單元，其 取單元及功率控制單元是在數位信號處理掏 ==圍第η的單元，其中接收/發射機所接收 之h唬的^諕位準是以雜信比決定。 25_ —種終端單元，包括： 接收基地單元之信號的裳置； 量測所接收之基地單元信號之信號位準的裝置. 從所接收之基地單元的信號中操取資訊的裝置； 根據所接收之基地單元信號的信號位準，以及根據從 所接收之基地單元信號中摘取之資訊決定輸出功率位 準的裝置； 發射離開信號的裝置，離開的信號是以根據所接收之 基地單元信號的信號位準，.以及根據從所接收之基地 單元信號中擷取之資訊所決定的輸出功率位準發射 26.種複數個終端單元在础鄰的頻道上通訊的方法，該： 法包括： 接收複數個中第一個終端單元的發射，此發射是以与 複數個終端單元中除它之外的其它終端單元之發射4 28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -—Λ.ν -I -- -I - HI. I - ----- I I • /_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .1訂 線----- A8 B8 C8 D8 ^466845 六、申請專利範圍 的信號位準發射； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 決定複數個終端單元中的第一個無法以更高的功率位 準發射；以及 指令除了第一個終端單元之外的其它終端單元以降低 的功率位準發射。 27.如申請專利範圍第26項的方法，其中決定第一個終端單 元無法以更高功率位準發射包括所接收之第一個終端 單元的訊息是以最大的功率位準發射。 2 8 ·如申請專利範圍第2 6項的方诛，其中決定第一個終端單 元無法以更高功率位準發射包括送出一訊息給第一個 終端單元，並決定所接收之第一終端單元之信號的信號 位準並未增加。 29. —種複數個終端單元在毗鄰的頻道上通訊的方法，該方 法包括： 接收複數個終端單元中每一個的傳送； 決定與複數個終端單元中每一個傳送相關的錯誤率； 決定是否有任何一個終端單元是以最大功率位準發射 :以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如果沒有任何一個終端單元是以最大功率位準發射， 則指令複數個終端單元每一個增加它們的發射功率位 準。 30. 如申請專利範圍第29項的方法，其中決定是否有任何一 個終端單元是以最大功率位準發射包括從每一個終端 單元接收訊息，該訊息包括發射功率位準的資訊。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 466845 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 31.如申請專利範圍第26項的方法，其中決定是否有任 ，終端單元是以最大功率位準發射包括送出一訊:給 母個終端單元’並決定從每一個終端單元接收的信號 位準是否增加。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝！--II 訂 ------ . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）