專利名稱：一種控制發(fā)射功率的方法和一種無線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在無線系統(tǒng)中控制發(fā)射功率的方法，該無線系統(tǒng)包括與位于其區(qū)域中的用戶終端設(shè)備通信的一個基站或若干基站，該方法通過功率控制命令步進地控制設(shè)備的發(fā)射功率，并對每一連接單獨調(diào)整其發(fā)射功率變化的步長。
一般在蜂窩無線環(huán)境中，無線電波傳播條件在不斷地變化。在用戶終端設(shè)備接收的信號和基站接收的信號中都發(fā)生持續(xù)變化，即衰落。在信號的衰落中，可以區(qū)分兩類不同的現(xiàn)象。衰落可以或快或慢，并且這兩種現(xiàn)象通常同時發(fā)生。
信號的快衰落一般由蜂窩無線環(huán)境的多徑傳播引起，其中信號沿發(fā)射機和接收機間的若干不同路由傳播。通過不同路徑到達接收機的信號分量在接收機中累加，根據(jù)這些信號分量互相的相位差，它們或者彼此放大，或者彼此衰減。在少于半個波長的距離上，信號值就可能發(fā)生很大的變化，最多可達數(shù)十分貝。
信號的慢衰原則由下述事實引起，在無線路徑上存在著引起額外衰減的不同數(shù)量的因素，例如自然障礙或建筑物。如同其名稱所暗示的，信號慢衰落的效果包括信號強度中一段比由快衰落引起的變化要慢的變化，快衰落在由慢衰落引起的包絡(luò)曲線附近引起強烈的功率變化。
由于接收信號的上述持續(xù)強度變化，必須不斷監(jiān)控用戶終端設(shè)備和基站所用的發(fā)射功率，并努力控制使其在每一時刻具有適當(dāng)?shù)闹怠９β士刂频哪繕耸鞘乖O(shè)備的發(fā)射功率保持盡可能的低，但同時連接質(zhì)量仍維持足夠良好，從而信號不會干擾其它連接，尤其是便攜式終端設(shè)備的功率消耗會較小。
一般來說，接收機中對發(fā)射功率的控制，基于對接收信號功率的監(jiān)控來進行。例如這種控制可以通過由控制設(shè)備向受控發(fā)射機發(fā)送的功率控制消息來實現(xiàn)。功率控制消息包括將發(fā)射功率增大或減小一些功率量或功率步長的指令。
在國際專利申請PCT/US92/04161“Method and apparatus forcontrolling transmission power in a CDMA Cellular mobile telephonesystem”中給出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)功率控制的一個例子。在根據(jù)該公開的方法中采用了功率控制消息，通過功率控制消息步進增加或減小受控發(fā)射機的發(fā)射功率。在這種方案中，步長是恒定的。
在下述情況中，保持功率控制步長恒定將引起問題信號或干擾值有時會變化，而且該變化是非連續(xù)的。這種情況例如會在WLL(無線本地環(huán)境)系統(tǒng)中發(fā)生，其中用戶終端設(shè)備固定在某一處，或者信號值的變化一般相當(dāng)小。另一方面，干擾值的不時變化甚至?xí)鹦旁氡鹊妮^大變化。
如果通過大的固定步長來實現(xiàn)無線系統(tǒng)的功率控制，那么問題在于所用功率值在所需功率值附近的大幅度波動。這尤其涉及到WLL系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中信道變化通常較小。另一方面，如果功率控制的步長較小，那就存在著功率控制算法不能跟上信噪比的快速變化的風(fēng)險。
這兒要提到SuS.-L.Shich s.-S.的出版物Reverse-Link PowerControl Stra tegies for CDMA Cellular Network，Sixth IEEEInt.Symposium on Personal，Indoor and MobileCommunications，PIMRC’95，Toronto，September 27 to 29，1995，它公開了一種方法，在該方法中步進地控制發(fā)射功率并可對每一連接單獨調(diào)整步長。在該方法中采用兩個連續(xù)的功率控制命令，基于這兩個命令改變步長。盡管所描述的這種方法優(yōu)于以前使用恒定步長的方法，但控制仍然較粗略。
本發(fā)明的目標是以下述方式實現(xiàn)無線系統(tǒng)的功率控制在所需功率值附近沒有較大的波動，而功率控制仍能快速跟上所需信號值的變化。
這通過前文中描述的該類方法來實現(xiàn)，該方法的特征在于，以下述方式基于若干接收到的連續(xù)功率控制命令調(diào)整步長從待查功率控制命令中計算不同方向的兩個連續(xù)命令的數(shù)量與待查命令數(shù)量的比率，將計算出來的比率與一個或若干個預(yù)定參考值相比較，基于所述比較調(diào)整步長。
本發(fā)明還涉及到一種無線系統(tǒng)，該系統(tǒng)的收發(fā)信機通過功率控制命令單獨對每一連接設(shè)定不同步長實現(xiàn)發(fā)射功率的步進控制。本發(fā)明的無線系統(tǒng)的特征在于，系統(tǒng)的收發(fā)信機包括存儲與連續(xù)功率控制命令相關(guān)的信息的裝置，從所存儲的信息中計算不同方向上兩個連續(xù)命令的數(shù)量與待查命令數(shù)量的比率的裝置，比較所得比率與預(yù)定參考值的裝置，以及基于該比較調(diào)整步長的裝置。
通過本發(fā)明的方法，可以實現(xiàn)一種快速而精確的功率控制。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，跟蹤信號的信噪比并基于干擾值將更大或變小的行為來改變步長。步長的改變不需要額外的信令。
在本發(fā)明的另一實施例中，從功率控制命令中得出關(guān)于步長是否太大或太小的結(jié)論。
下面將結(jié)合附圖中的例子更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中

圖1示出了可以應(yīng)用本發(fā)明的方法的無線系統(tǒng)；圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)收發(fā)信機結(jié)構(gòu)的一個例子。
下面以WLL系統(tǒng)為例來考察根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例，但是本發(fā)明并不局限于該系統(tǒng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然明了本發(fā)明的方案也可以相應(yīng)地應(yīng)用于蜂窩或其它無線系統(tǒng)。
圖1示出了能夠優(yōu)選應(yīng)用本發(fā)明的方法的WLL系統(tǒng)的概圖。因此，WLL系統(tǒng)是采用無線電話系統(tǒng)取代傳統(tǒng)電話線路網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。在WLL系統(tǒng)中，用戶終端設(shè)備象傳統(tǒng)話機那樣固定安裝在用戶前端。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)蜂窩無線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖1的示例系統(tǒng)包括一個基站100，它通過的字傳輸鏈路102連接到基站控制器104，并通過后者進一步連接到系統(tǒng)的其它部分和固定電話網(wǎng)。
該系統(tǒng)還包括多個用戶終端設(shè)備106到110，它們象傳統(tǒng)話機那樣固定地安裝在例如每一用戶的房間。終端設(shè)備通過無線路徑與基站通信，一般是與提供最佳質(zhì)量連接的基站通信。
自然應(yīng)當(dāng)認為在實際系統(tǒng)中，終端設(shè)備的數(shù)量實際上遠遠多于圖1的例子中所示。
根據(jù)本發(fā)明的功率控制方法既可以應(yīng)用于基站，又可以應(yīng)用于用戶終端設(shè)備。下面通過例子考察下行傳輸方向，即從基站到終端設(shè)備的傳輸。因此，讓我們假設(shè)終端設(shè)備向基站發(fā)送功率控制消息。功率控制消息本身可以以已知方式實現(xiàn)。
基站從給定間隔從用戶終端設(shè)備接收功率控制消息。根據(jù)本發(fā)明的方案的原理在于，如果功率增大命令之后一般跟著一個功率降低命令，那么功率控制步長過大，可以將其減小。然后根據(jù)需要更準確地保持發(fā)射功率。在相反情況下，即如果一般類似的命令一個接一個地到來，例如多個功率增大命令一個接一個地到來，那么可以增加功率控制步長。
讓我們假定收發(fā)信機在具有某個預(yù)定長度的矢量中存儲所接收的功率控制消息的信息?？偸窃谛孪⒌竭_時，或者是以預(yù)定間隔將新消息的信息加到該矢量中。同時刪除最早的信息。
在矢量中存儲連續(xù)功率控制命令方向變化的信息。如果功率增大命令之后是一個功率增大命令，那么將該矢量的最新元素的值設(shè)置成‘1’。相應(yīng)地，如果功率降低命令之后是一個功率降低命令，那么將該矢量的最新元素的值設(shè)置為‘1’。如果功率增大命令之后是一個功率降低命令，或者功率降低命令之后是一個功率增大命令，則將該矢量的最新元素的值設(shè)置成‘0’。之后，計算該矢量中包含的‘0’值的數(shù)量與該矢量的長度的比率PRO。計算出的比率PRO。與預(yù)定閥值TRE。進行比較。
如果該比率大于所設(shè)定的閾值，根據(jù)下述公式改變功率控制的步長
其中CH是步長調(diào)整的最小功率值。這樣，步長將變小。然而可以為步長確定一個最小值，小于該值則步長不減少。
如果該比率小于設(shè)定的閾值，則根據(jù)下式改變功率控制的步長
從而增加了步長。然而可以為步長確定一個最大值，步長不能超過該值。
如果該比率等于設(shè)定的閾值，那么功率控制的步長將不變。
上述過程可以總是在接收到下一個功率控制命令時或以所需間隔重復(fù)。如果矢量長度是K個元素，那么可以例如以K+1個接收命令的間隔進行更新。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可以為步長的增長和降低確定不同大小的閾值，THE1和THE2。然后，如果得到的比率PRO。大于等于THE1和小于等于THE2，則步長不變。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，存儲連續(xù)功率控制命令方向變化信息的矢量的大小不是恒定的，它可以根據(jù)這種情況進行改變。
上述變量的一些可能的值是，例如步長最小值0.1dB，步長最大值0.7dB，閾值0.5，步長調(diào)整的最小功率值0.005dB，矢量大小是2到6個元素。上述值通過WLL環(huán)境中的仿真得到，但是在實際系統(tǒng)中這些變量根據(jù)每一系統(tǒng)和環(huán)境得到各自的值，這些值可以不同于上述僅作為例子提到的值。
根據(jù)本發(fā)明的方案的優(yōu)點在于下述事實可以根據(jù)本發(fā)明將步長調(diào)整得盡可能小，因而功率控制精確，但是如果有必要，在不同環(huán)境下也可以快速增加步長。
下面考察根據(jù)本發(fā)明的無線系統(tǒng)中所用的收發(fā)信機的結(jié)構(gòu)。圖2說明了無線系統(tǒng)的一個收發(fā)信機，本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于該收發(fā)信機。該收發(fā)信機可以位于基站設(shè)備中，或者它可以是一個用戶終端設(shè)備。就實際上用于本發(fā)明的部件而言，設(shè)備的結(jié)構(gòu)在這兩種選擇中是相同的。
在發(fā)射方向上，收發(fā)信機包括編碼發(fā)射信號的裝置214，該裝置的輸出端在操作中連接到調(diào)制裝置212的輸入端，調(diào)制裝置212的輸出信號提供給發(fā)射機單元210。在發(fā)射機單元中，信號轉(zhuǎn)換到射頻并放大。信號從該發(fā)射機單元經(jīng)過雙工濾波器202提供給天線200。
在接收方向上，收發(fā)信機還包括接收機單元204，天線200接收的信號經(jīng)過雙工濾波器202提供給該接收機單元204。在接收機單元204中，接收信號轉(zhuǎn)換到中頻，并且該單元的輸出信號在操作中連接到轉(zhuǎn)換裝置206的輸入端。在轉(zhuǎn)換裝置中，信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。轉(zhuǎn)換后的信號提供給檢測裝置208，檢測后的信號從該裝置進一步提供給接收機的其它部件。此外，該設(shè)備包括控制和計算裝置216，后者控制上述其它模塊的操作。該控制和計算裝置一般通過處理器或單獨的邏輯來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)信機包括裝置216，它用于存儲與連續(xù)功率控制命令相關(guān)的信息，例如矢量形式的功率控制命令方向的信息，裝置216也用于從所存儲的信息中計算不同方向的兩個連續(xù)命令的數(shù)量與待查命令數(shù)量的比率，裝置216還用于比較所得比率和某個預(yù)定參考值，如果該比率大于該參考值，則裝置216使功率控制的步長變小，如果該比率小于該參考值，則裝置216使功率控制的步長變大。裝置216還能夠基于計算出的比率與設(shè)定的參考值之間的差別程度，計算出步長變化的幅度。上述操作可以通過控制處理器實現(xiàn)，后者執(zhí)行計算并將信息發(fā)送到該發(fā)射機的不同部件。相應(yīng)的操作也可以由單獨的邏輯和存儲器電路來實現(xiàn)，這一點對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
盡管以上結(jié)合附圖的例子描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于該例，在所附的權(quán)利要求書所提出的創(chuàng)新思想的范圍內(nèi)，可以通過許多方式對本發(fā)明進行修改。
權(quán)利要求
1.一種在無線系統(tǒng)中控制發(fā)射功率的方法，該無線系統(tǒng)包括一個基站或若干個基站(100)，它(們)與位于其區(qū)域內(nèi)的用戶終端設(shè)備(106到110)通信，在該方法中通過功率控制命令步進地控制設(shè)備的發(fā)射功率，并且為每一連接單獨調(diào)整發(fā)射功率變化的步長，其特征在于，基于若干接收的連續(xù)功率控制命令，以下述方式調(diào)整步長從待查的功率控制命令中計算不同方向的兩個連續(xù)命令的數(shù)量與待查命令數(shù)量的比率，計算出的比率與一個或若干預(yù)定參考值進行比較，并基于所述比較調(diào)整步長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，如果計算出的比率大于給定的參考值，則使步長變小，如果計算出的比率小于該參考值，則增加步長，如果該比率等于該參考值，步長不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步長改變的幅度取決于計算出的比率與參考值的差別程度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用于調(diào)整步長的連續(xù)功率控制命令的數(shù)量是恒定的，每當(dāng)一個新的功率控制命令到正時，將最早的命令排除在待查的數(shù)量之外。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用于調(diào)整步長的連續(xù)功率控制命令的數(shù)量是恒定的，由新命令以給定時間間隔更新命令的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，為每一連接調(diào)整用于調(diào)整步長的連續(xù)功率控制命令的數(shù)量。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于，為發(fā)射功率變化的步長設(shè)定一個上限和一個下限。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，采用不同大小的閾值增加和減小步長的變化。
9.一種包括收發(fā)信機(100，106到110)的無線系統(tǒng)，收發(fā)信機通過單獨為每一連接設(shè)置不同步長的功率控制命令，實現(xiàn)對發(fā)射功率的步進控制，其特征在于，系統(tǒng)的收發(fā)信機(100，106到110)包括存儲與連續(xù)功率控制命令相關(guān)信息的裝置(216)，從所存儲的信息中計算不同方向上兩個連續(xù)命令的數(shù)量與待查命令數(shù)量的比率的裝置(216)，比較所得比率和某個預(yù)定參考值的裝置(216)，以及基于該比較調(diào)整步長的裝置(216)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)的收發(fā)信機(100，106到110)包括裝置(216)，它用于在比率大于參考值時，減小功率控制的步長，在比率小于參考值時，增加功率控制的步長。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)的收發(fā)信機(100，106到110)包括裝置(216)，用于基于計算出的比率與設(shè)定的參考值的差別程度，計算步長變化的幅度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線系統(tǒng)和一種在無線系統(tǒng)中控制發(fā)射功率的方法,該無線系統(tǒng)包括一個基站或若干個基站(100),它(們)與位于其區(qū)域內(nèi)的用戶終端設(shè)備(106到110)通信,在該方法中通過功率控制命令步進地控制設(shè)備的發(fā)射功率,在該方法中單獨為每一連接調(diào)整發(fā)射功率變化的步長。為了能準確而快速地進行功率控制,在本發(fā)明的方法中基于若干接收的連續(xù)功率控制命令以下述方式調(diào)整步長:從待查功率控制命令中計算出不同方向上兩個連續(xù)命令的數(shù)量與待查命令數(shù)量的比率,計算出的比率與某個參考值進行比較,基于所述比較調(diào)整步長。
文檔編號H04B7/005GK1178043SQ97190023
公開日1998年4月1日 申請日期1997年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月17日
發(fā)明者艾詹·薩阿里歐, 奧斯卡·薩洛納霍 申請人:諾基亞電信公司, 諾基亞移動電話有限公司