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CN100361415C - 在移动无线通信系统中发送功率的调节方法和相应的移动无线通信系统 - Google Patents

在移动无线通信系统中发送功率的调节方法和相应的移动无线通信系统 Download PDF

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CN100361415C CNB008054924A CN00805492A CN100361415C CN 100361415 C CN100361415 C CN 100361415C CN B008054924 A CNB008054924 A CN B008054924A CN 00805492 A CN00805492 A CN 00805492A CN 100361415 C CN100361415 C CN 100361415C
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Abstract

将被接收机(2)经过移动无线通信系统的传输信道接收的发送机(1)的信号进行处理和与之有关地产生一个功率调节信息和发送给发送机(1)用于调节发送功率。为了确定功率调节信息(6)将传输信道的时间特性进行评估和与之有关地推断出未来需要的发送功率。

Description

在移动无线通信系统中发送功率的调节方法和相应的移动无线通信系统
技术领域
本发明涉及到在移动无线通信系统中发送功率的调节方法以及相应的移动无线通信系统。
背景技术
在移动无线通信系统中发送功率的调节代表了一个重要的功能特征，以阻止单个连接之间可能的干扰和因此可以改善连接的容量和质量和减少平均发送功率和尽可能地与需求相匹配以及至少可以部分地调整传输信道上面的损失。
为了这个目的在移动无线通信系统接收方将从发送机传输的信号进行处理，以便可以产生与之有关的功率调节信息和可以传送给发送机，然后发送机将发送功率对应于功率调节信息进行调整。
此时可以由接收机将接收的电平和/或发送信号的接收质量作为实际值传送给发送机，发送机依赖于这些实际值将发送功率相应地进行重新调整。例如将这种方法使用在GSM-移动无线通信系统(全球移动通信系统)中。有选择地接收机也可以自己依赖于被测量发送信号的接收电平产生发送功率的名义值或者调整指令和传输给发送机，然后发送机相应地调整发送功率。例如将这种方法地使用在CDMA-移动无线通信系统(码分多址)中和特别是考虑了按照UMTS-移动无线通信系统的UMTS-标准化(万能移动无线通信系统)的当代技术水平，这些应该是按照WCDMA(宽带码分多址)运行的。在每种方法中始终这样调节发送机的功率，在考虑传输信道现实的特性情况下在接收机上虽然有衰落-效应仍然尽可能准确地接近各自需要的功率。
然而发送机可以只对接收机测量和对其后面输入的功率信息的反应具有某些延迟，当接收机比较高的速度时这特别会导致移动无线通信系统传输特性的变坏(退化)。
为了解决这个问题，对于CDMA-移动无线通信系统已经建议过，通过尽可能高的功率调节频率和上行链接-连接和上行链接-连接的时隙巧妙地重叠配置达到尽可能短的反应时间或者在功率调节时尽可能短的延迟。特别是按照这个建议安排了上行链接-连接的帧结构，也就是说在移动站和基站之间的连接，相对于下行链接-连接的帧结构，也就是说在基站和移动站之间的连接，移动250μs，以便有可能使发送功率的功率调节具有只是一个时隙的时间延迟，如果下行链接-连接的符号-传输率高于16ksps时。这个建议例如是叙述在ARIP，3卷，3G移动系统空气接口的特性，0.5版本3.2.2.1节中
上述处理方法当然给相应传输信道的信道脉冲响应的准确测量造成负担，然而这对传输信道特性和状态的评价是不可避免的，因为通过确定的运行条件可能出现信号畸变，这在极端情况下使信息传输成为不可能。因此在移动无线通信系统中在接收机上测量现实的信道脉冲响应，以便随后必要时可以借助于相应的修正器或者均衡器进行修正。
发明内容
由于这个原因以下任务是以本发明为基础，创建在移动无线通信系统中调节发送功率的一种方法以及相应的移动无线通信系统，用这些在功率调节时可以尽可能完全降低延迟的影响。
按照本发明的在移动无线通信系统中调节发送功率的方法，其中经过移动无线通信系统的传输信道接收的发送机的信号被接收机进行处理和与之有关地产生一个功率调节信息和发送给发送机；在发送机上将发送功率依赖于功率调节信息进行调整；将传输信道的特性进行评估；依赖于传输信道特性评估的结果估算出所需要的发送功率；在估算出所需要的发送功率基础上产生功率调节信息和发送给发送机；通过预报估算出传输信道的特性；和依赖于传输信道特性的预报结果评估出未来需要的发送功率。
按照本发明已经建议，对传输信道的特性和与之有关的必要的发送功率进行估算，这样在被估算的必要的发送功率的基础上在发送机上可以产生准备传输的功率调节信息。
特别是对时间特性或者各个传输信道的状态进行预报，这样就可以与之有关地预报出未来的相应的发送功率。代表发送方调节发送功率基础的功率调节信息于是与当代技术水平相反不是建立在接收电平的或者发送信号的接收质量的瞬时被测量的数值基础上，而是建立在上述信道状态的预报和未来需要的发送功率的基础上。用这种方法可以减小发送功率功率调节时延迟的影响，如果可以足够准确地预报传输信道的特性时。
将信道状态的情况例如可以经过信道脉冲响应进行估算。
本发明可以用其他方法综合地确定功率调节信息，其中随着接收机或者移动站速度的增加在发送机上减少或者整个排除在确定的准备传输的功率调节信息时按照本发明方法的部分，因为随着速度的增加准确的估算愈加变得困难。
本发明还涉及一种相应的移动无线通信系统，其具有一个发送机；和具有一个接收机，用于接收经过移动无线通信系统传输信道传输的发送机的信号和用于处理被接收的信号，以便与之有关地产生一个功率调节信息和发送给发送机；将发送机这样构造，发送机依赖于接收机的功率调节信息调整发送功率；将接收机这样构造，接收机依赖于被接收的信号评估传输信道的特性，依赖于传输信道特性评估的结果求出所需要的发送功率和在被求出的需要的发送功率基础上产生功率调节信息和发送给发送机；接收机被构造用于执行上述的方法。
附图说明
下面以附图为基础详细叙述本发明。其中表示
附图1叙述以本发明为基础的原理简图，
附图2用于叙述功率调节时信息传输的移动无线通信系统简图，
附图3按照UMTS-标准的当代技术水平的所谓的下行链接-连接的帧结构和时隙结构。
具体实施方式
在附图2上表示了移动无线通信系统的基站1和移动站2之间的通信。将基站1至移动站2的连接称为下行链接-连接或者前进的链接-连接，而从移动站2至基站1的连接被称为上行链接-连接或者倒退的链接-连接。为了下行链接的功率调节在移动站2上将各个接收信号进行处理和依赖于这个产生功率调节信息和反向发送给基站1，这样基站1可以相应地调整发送功率。对于上行链接的调节将接收信号在基站1上进行处理和在那里产生功率调节信息和指令移动站进行功率匹配。
其中依赖于各个移动无线通信系统是将功率信息传输包装在预先规定的帧结构中进行的。
在附图3上表示了也被称为DPCH(专用的物理信道)的UMTS-移动无线信道上面的帧结构和时隙结构，此时将本发明有益地使用在相应的UMTS-移动无线通信系统中。具有周期为720ms的帧结构特别是包括72具有帧周期为10ms的相同结构的帧3，其中每个帧各自又有时隙周期为0.625ms的16时隙4。每个时隙4包括位信息，这些是分布在逻辑控制信道(DPCCH，专用的物理控制信道)和逻辑数据信道(DPDCH，专用的物理数据信道)上。DPCCH-段的位包括引导-位序列5以及所谓的TPC-控制位(传输功率控制)6和TFI-控制位(传输格式识别)7。DPDCH-段包括有用数据位8。例如在附图3上表示的结构可以从文献ETSI STC SMG2 UMTS-L1：Tdoc SMG2 UMTS-L1 221/98中获悉。
将引导-位序列5在所谓的训练序列期间用于在上面已经叙述过的信道脉冲响应评估上和对应于一个已知的位样板。如果引导-位序列用s(t)，信道脉冲响应用h(t)和接收信号或者训练序列用r(t)表示，则适于：
r(t)＝s(t)*h(t)。
通过将接收信号r(t)与已知的引导-位序列s(t)进行比较从而接收机可以求出或者估算出移动无线信道的信道脉冲响应h(t)，此时为了这个目的例如可以使用信号匹配滤波器(匹配滤波器)，这个可以通过计算在接收信号r(t)和引导-位序列s(t)之间的相关计算出信道脉冲响应h(t)。
TPC-位6包括功率调节信息，此时在UMST-移动无线通信系统的接收机上将接收信号进行处理和与预先规定的质量要求或者参考值相比较。依赖于这个比较由接收机产生调节指令和以TPC-位域6的形式传输给发送机，以便将这个指令用于发送功率的相应匹配。
下面在附图1的基础上叙述以本发明为基础的原理。
将传输信道的时间特性或者状态进行预报，以便可以将与之有关的未来需要的发送功率进行估算。传输信道特性的评价特别是可以经过信道脉冲响应进行。
在附图1简图中假设应该求出时隙n的瞬时发送功率，以便可以将相应的功率调节指令发送给发送机。对于时隙n-2和n-1借助于在各个时隙中传送的引导-位序列5被测出的信道脉冲响应数值以及对于这些时隙求出的发送功率的数值Pn-2以及Pn-1在接收机上是已知的，这样接收机在这些已知数值基础上可以将未来的信道状态或者未来的时隙n需要的发送功率Pn进行外插补，这在附图1上是通过一条虚线表示的。然后将外插补的功率值Pn使用在调节发送功率上，也就是说以在发送机上准备传输的功率调节信息6为基础。
因此尽可能地预报快速卷积的曲线，此时一般来说假设为瑞利-卷积。在使用所谓的搜索-接收机时对每个搜索-指进行评价。在搜索-接收机上将多个路径所谓的搜索-指上的接收信号进行处理。将每个搜索-指用多个路径上的最佳相位进行调整，以便当出现以不同运行时间延迟到达接收天线的多路径信号时达到提高增益的目的。始终会出现深的卷积-空洞或者卷积-中断，如果在所有的或者至少重要的路径上有(近似的)零通过时。这种情况可以可靠地预报，如果不仅将信道脉冲响应的评估距离而且将预报时间选择得小于传输信道的所谓的相关时间时，以便使合理的数据检测成为可能。如果至少小于移动站2的平均速度预报时间是小于传输信道的相关时间。
如附图1表示的，可以将过去被测量的信道脉冲响应为了评价未来需要的发送功率进行线性的外插补。然而当然其他的方法也是可以想象的。
当高速的移动站2时准确和可靠地评价传输信道的未来情况或者未来需要的发送功率是困难的。因此按照本发明的实施例考虑了，求出功率调节信息6时按照本发明原理与另外的原理综合在一起，借助于这个可以求出功率调节信息，在其中依赖于传输信道特有的特性，例如当比较高速度的移动站2时，求出功率调节信息时可以将按照本发明的预报部分减小或者整个排除。
这样例如将按照本发明的方法只可以使用在确定的，不太高速度范围的移动站2上，而否则将功率调节信息6原来借助于瞬时被测量的接收信号的电平进行确定，因为原来不预报的功率调节方法例如在低速度的移动站2时对于满意的发送功率调节完全是足够的。
然而特别有益的是，如果为了确定功率调节信息在本方法和其他方法之间不是进行“硬的”，而是“软的”转换。则在确定的速度范围例如可以将一个数值使用作为发送功率的名义值，这个数值是接收功率的现实被测量数值的70％和按照本发明预报值的30％之和，也就是说发送功率的名义值是建立在不同数值加权基础上的，不同的数值是用不同的方式和方法求出的，其中一个数值是按照本发明确定的。在这种情况下可以说，接收功率和从中推导出的名义-发送功率不是预先计算为一个时隙4，而是时隙的一部分a，其中a代表修正系数和反应了评价的可靠性。修正系数a可以假设为0和1之间和在上述例子中为0.3。
以上叙述的出发点是，传输信道的特性和状态是通过信道脉冲响应的评估预报的，然而同样有可能，代替这个也可以预报所谓的同信道信噪比C/I，以便从中推导出未来需要的发送功率。同样也可以只预报(对应于载波信号的)部分C或者(对应于干扰的)部分I，以便估算未来需要的发送功率。

Claims (11)

1.在移动无线通信系统中调节发送功率的方法，
在其中经过移动无线通信系统的传输信道接收的发送机(1)的信号被接收机(2)进行处理和与之有关地产生一个功率调节信息(6)和发送给发送机(1)，
在其中在发送机(1)上将发送功率依赖于功率调节信息(6)进行调整，
将传输信道的特性进行评估，
在其中依赖于传输信道特性评估的结果估算出所需要的发送功率，
此时在估算出所需要的发送功率基础上产生功率调节信息和发送给发送机(1)，
其特征为，
通过预报估算出传输信道的特性，和
依赖于传输信道特性的预报结果评估出未来需要的发送功率，
其中，发送机(1)或接收机(2)是一个移动单元，并且在移动单元比较高的速度时，产生功率调节信息(6)的所述被评估的传输信道特性部分被减小。
2.按照权利要求1的方法，
其特征为，
信道状态的情况是通过信道脉冲响应的预报评估出来的。
3.按照权利要求1的方法，
其特征为，
信道状态的情况是通过同信道信噪比的预报评估出来的。
4.按照权利要求1至3之一的方法，
其特征为，
将传输信道的特性有规则地进行评估，
其中将各个评估之间的间隔和用于预报传输信道特性的间隔分别选择得小于传输信道的相关时间。
5.按照上述权利要求1-3之一的方法，
其特征为，
将功率调节信息(6)的数值线性地依赖于传输信道特性评估的结果进行调整。
6.按照上述权利要求1-3之一的方法，
其特征为，
功率调节信息(6)是依赖于被评估的传输信道特性和此外依赖于由接收机(2)接收的信号的瞬时被测量的接收电平产生的，
其中将所述被评估的传输信道特性的部分依赖于传输信道特有的特性与产生的功率调节信息(6)相匹配。
7.按照权利要求6的方法，
其特征为，
对移动单元的瞬时速度进行评估，和
依赖于移动单元被评估的速度对产生功率调节信息(6)的所述被评估的传输信道特性部分进行调整。
8.按照权利要求7的方法，
其特征为，
测量传输信道的信道脉冲响应和与之有关地将传输信道的相关时间进行估算，以便从中推导出移动单元的瞬时速度。
9.移动无线通信系统，
具有一个发送机(1)，和
具有一个接收机(2)，用于接收经过移动无线通信系统传输信道传输的发送机(1)的信号和用于处理被接收的信号，以便与之有关地产生一个功率调节信息和发送给发送机(1)，
其中将发送机(1)这样构造，发送机依赖于接收机(2)的功率调节信息调整发送功率，
其中将接收机(2)这样构造，接收机依赖于被接收的信号评估传输信道的特性，依赖于传输信道特性评估的结果求出所需要的发送功率和在被求出的需要的发送功率基础上产生功率调节信息(6)和发送给发送机(1)，
其特征为，
接收机(2)被构造为执行以下在移动无线通信系统中调节发送功率的方法，在其中经过移动无线通信系统的传输信道接收的发送机(1)的信号被接收机(2)进行处理和与之有关地产生一个功率调节信息(6)和发送给发送机(1)，
在发送机(1)上将发送功率依赖于功率调节信息(6)进行调整，
将传输信道的特性进行评估，
依赖于传输信道特性评估的结果估算出所需要的发送功率，
此时在估算出所需要的发送功率基础上产生功率调节信息和发送给发送机(1)，
其中，
通过预报估算出传输信道的特性，和
依赖于传输信道特性的预报结果评估出未来需要的发送功率，
其中，发送机(1)或接收机(2)是一个移动单元，并且在移动单元比较高的速度时，产生功率调节信息(6)的所述被评估的传输信道特性部分被减小。
10.按照权利要求9的移动无线通信系统，
其特征为，
接收机(2)以指向发送机(1)的指令形式产生功率调节信息(6)用于调整发送功率。
11.按照权利要求10的移动无线通信系统，
其特征为，
移动无线通信系统是CDMA-移动无线通信系统。
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