專利名稱：在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之內(nèi)移動終端的功率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的領(lǐng)域，更具體而言涉及用于控制在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之內(nèi)移動終端的發(fā)射功率的功率控制方法。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星系統(tǒng)通過提供對在基于陸地的基礎(chǔ)設(shè)施不能夠或者不夠有效地提供移動業(yè)務(wù)的區(qū)域之內(nèi)的覆蓋而正在對移動通信發(fā)揮著日益增加的作用。例如，衛(wèi)星系統(tǒng)能夠提供對實施網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的成本效益不好大面積人煙稀疏的區(qū)域之內(nèi)的覆蓋。衛(wèi)星系統(tǒng)也能夠使業(yè)務(wù)可用于航空及基于海域的用戶。衛(wèi)星系統(tǒng)的另一種用途是為基于陸地的網(wǎng)絡(luò)提供備份及補充。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的不同部分故障時衛(wèi)星系統(tǒng)能夠繼續(xù)為用戶提供業(yè)務(wù)、當(dāng)基于陸地的網(wǎng)絡(luò)過荷時的峰值發(fā)送期間衛(wèi)星系統(tǒng)也能夠承載額外的業(yè)務(wù)、同時衛(wèi)星系統(tǒng)能夠填充由于人為或者自然障礙物所引起的基于陸地系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域之內(nèi)的空洞。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常是起源于GSM，將GSM用于衛(wèi)星系統(tǒng)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(ETSI)公布了GSM技術(shù)規(guī)范，本文據(jù)此全部引用作為參考。在GSM中，由基站控制移動終端的功率電平。基站所使用的算法是相當(dāng)復(fù)雜的。為了簡化上述算法，基站基于收到的信號實施兩種測量，即稱作RXQUAL和RXLEV。將這些測量用于決定移動終端的發(fā)射功率電平。RXQUAL是基于比特誤碼率(BER)，RXLEV是基于收到信號的強度。一般在一個完整的SACCH時間期間實施這些測量。一旦基站決定了移動終端的合適功率電平，那么它給移動終端發(fā)送信令消息以便告訴移動終端調(diào)整其發(fā)射功率電平。該移動單元沒有決定其發(fā)射功率電平的部件。盡管功率控制的此種方法在對于開發(fā)GSM的基于陸地的蜂窩系統(tǒng)中能夠有效地工作，但是當(dāng)應(yīng)用于移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)之中時卻有缺陷。
在基于陸地的蜂窩系統(tǒng)中，信號發(fā)送的傳播時間較短。在衛(wèi)星系統(tǒng)中，信號在到達預(yù)定的接收機之前傳播較大的距離。結(jié)果是在衛(wèi)星通信之內(nèi)具有極大的傳播時延。用于GSM的功率控制方法沒有考慮到這些傳播時延。例如，如果基站給移動終端發(fā)送消息以便告訴移動終端增加其功率，那么該移動臺直到近似四個SACCH循環(huán)之后才收到上述消息。此時移動臺可能移動出了不利的位置。移動單元隨后將按照大于要保證有用信號質(zhì)量的所需最小值的功率電平發(fā)射，這將導(dǎo)致移動單元電池的不必要消耗。反之，如果基站因為有利的條件而命令移動終端減少其發(fā)射功率，那么指定的發(fā)射功率電平在移動終端收到命令時可能太低不能保證所需的信號質(zhì)量。
因此，需要一種新的功率控制方法，該方法專門地設(shè)計用于衛(wèi)星系統(tǒng)之內(nèi)并考慮衛(wèi)星系統(tǒng)的較長傳播時延。
發(fā)明綜述本發(fā)明是一種用于控制在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之內(nèi)移動無線通信裝置的發(fā)射功率的方法。本發(fā)明的功率控制方法包括既有閉環(huán)單元又有開環(huán)單元。對于閉環(huán)單元，基站基于從移動終端所收到信號的強度計算對移動終端的功率控制常數(shù)?；驹跊Q定移動終端的發(fā)射功率電平時考慮到衛(wèi)星系統(tǒng)的傳播時延。移動終端使用功率控制常數(shù)計算其發(fā)射功率以便改變功率控制常數(shù)引起移動終端發(fā)射功率的對應(yīng)得增加或者降低。
功率控制方法的開環(huán)單元使移動終端在等待來自基站的新發(fā)射功率設(shè)置時基于從基站所收到信號的強度調(diào)整其自身的發(fā)射功率電平。假定在上行鏈路上的路徑損耗與下行鏈路的損耗是一樣的。如果在下行鏈路上收到信號的功率在發(fā)射功率電平上沒有任何變化地減少，那么假定路徑損耗正在增加。該移動單元監(jiān)控從基站所收到的信號并根據(jù)所觀測到的在前幀之內(nèi)所收到信號的信號強度的變化相反地改變其發(fā)射功率電平。
當(dāng)采用間歇發(fā)送(DTX)以便節(jié)省功率時，在當(dāng)前不講話的方向上停止發(fā)送。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在每13個TDMA幀內(nèi)的一個幀總是包含一個SACCH信息的激活發(fā)送，即使使用了DTX也存在。最好按照恒定的功率電平發(fā)送SACCH信息以便提供穩(wěn)定的信號強度標(biāo)準(zhǔn)點。按照十三幀之內(nèi)出現(xiàn)一幀的SACCH不允許上行鏈路功率電平的快速控制，因為十二個交替幀收不到各自的功率控制信息。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該移動終端可以在除了其指配的時隙之外的時隙之內(nèi)接收SACCH信號以便決定路徑損耗是否正在變化。用于此目的的另外時隙最好在時間上盡可能地接近移動終端所指定的發(fā)射時隙，藉此在從接收足夠快地倒換到發(fā)送時不會引起困難。
附圖簡述

圖1是說明在衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)主要單元的圖示說明。
圖2是說明用于在本發(fā)明的衛(wèi)星系統(tǒng)之內(nèi)的TDMA幀的圖示說明。
圖3是說明在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之內(nèi)傳播時延的圖示說明。
圖4是說明移動終端的組件的方框圖。
圖5是說明功率控制方法的閉環(huán)部分的流程圖。
圖6是說明功率控制方法的開環(huán)部分的流程圖。
圖7是把本發(fā)明的組合閉環(huán)/開環(huán)功率控制方法與只有閉環(huán)功率控制方法相比較的圖。
圖8是TDMA幀的圖示說明。
圖9是說明在TDMA系統(tǒng)內(nèi)不同信道上的相對幀時序的圖示說明。
發(fā)明詳述現(xiàn)在參照附圖，將描述用于控制在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之內(nèi)移動終端的發(fā)射功率的功率控制方法。圖1說明了利用本發(fā)明的功率控制方法的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及一般地采用編號10表示上述移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。衛(wèi)星系統(tǒng)10包括基于空間的衛(wèi)星12，該衛(wèi)星12含有一個射出一個或者多個波束指向地球表面以便為在地球站之間的通信提供通信媒介的天線14。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之內(nèi)的地面站包括多個移動臺16和至少一個基站18。基站18包括移動交換中心(MSC)22，MSC 22提供到公共電話交換網(wǎng)絡(luò)(PSTN)28或者其它地面網(wǎng)絡(luò)的連接。MSC 22包括控制處理器24和存儲器26以便控制其工作以及處理信令，正如此文后面將要描述的。由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員而言是眾所周知的，所以省略同樣的額外討論。
圖2說明了應(yīng)用于本發(fā)明的衛(wèi)星系統(tǒng)之內(nèi)的TDMA發(fā)送格式。在衛(wèi)星應(yīng)用中，修改GSM幀結(jié)構(gòu)以便包括13個16個時隙的幀，其中每個第13幀是SACCH幀。一般表示為50的復(fù)幀包括26個TDMA幀52。在每個復(fù)幀50之內(nèi)，前12個幀52承載業(yè)務(wù)信息。第十四到第二十五幀52也承載業(yè)務(wù)信息。第十三幀和第二十六幀52各自承載慢速關(guān)聯(lián)控制信道(SACCH)消息的八分之一。要求四個復(fù)幀50完成一個SACCH消息的遞交，與此同時每個復(fù)幀50遞交十六個20ms的語音聲碼器數(shù)據(jù)塊。表示一段語音波形的已編碼數(shù)據(jù)的每個20ms塊按照眾所周知的塊對角交織的方法擴展于三個連續(xù)的TDMA幀52之間。在使用跳頻的不同頻率之上能夠發(fā)送每個TDMA 52幀以便得到眾所周知的干擾平均或者干擾分集的優(yōu)點。
SACCH消息設(shè)施用于發(fā)送來往于移動終端的功率控制信息。在典型的GSM系統(tǒng)中，基站基于在一個完整的SACCH時間期間內(nèi)平均收到的信號強度決定對于該移動終端的合適發(fā)射功率電平以及給移動終端發(fā)送一個SACCH消息以便命令移動終端設(shè)置其發(fā)射功率電平為指定的電平。圖示于圖3的時序圖說明了當(dāng)此功率控制方法應(yīng)用于衛(wèi)星系統(tǒng)之內(nèi)時所產(chǎn)生的時延。這耗費了近似960ms發(fā)送SACCH消息以及傳播該信號需要240ms。一旦基站收到了SACCH信號，那么它需要一定的時間基于所收到SACCH消息的信號強度計算對于該移動終端的新功率設(shè)置?；驹谙乱粋€SACCH循環(huán)之內(nèi)開始發(fā)送一個包含新功率設(shè)置的SACCH消息。在移動終端收到該信號之前，這耗費又一個960ms發(fā)送SACCH消息以及傳播該信號需要240ms。移動終端在下一個發(fā)送時隙的之始開始按照新的功率電平發(fā)送。
至移動臺收到來自基站的發(fā)射功率設(shè)置之時，情況可能與先前存在的條件相比已經(jīng)急劇地變化，此時功率設(shè)置所基于的原始SACCH信號是過去從移動終端發(fā)送到基站的。由于時延，至移動終端收到新的功率設(shè)置時可能不再需要調(diào)整。例如，假定基站通知來自移動終端的RSSI之內(nèi)極大的下降，藉此反映了在移動終端與基站之間的路徑損耗的增加?；净谠谝粋€SACCH時間期間之內(nèi)的平均RSSI計算新的功率設(shè)置以及隨后給移動終端發(fā)送一個消息告訴移動終端增加其發(fā)射功率。至移動終端收到新的發(fā)射功率設(shè)置時，它可能已經(jīng)不移動出了不利位置之外。這將引起移動終端按照大于需要保持最小所需信號質(zhì)量的功率電平發(fā)射，據(jù)此浪費了功率。此外，過剩的功率增加了在系統(tǒng)之內(nèi)的其它用戶所遭受的同頻道干擾的量。反之，如果基站通知由于有利條件所導(dǎo)致的移動終端的RSSI上的增加，那么這將指導(dǎo)移動終端減少其發(fā)射功率電平。如果當(dāng)在移動終端處收到了新的功率設(shè)置時有利條件不再存在，那么移動終端可以按照不足以保持最小所需信號質(zhì)量的功率進行發(fā)射。
為了避免由于在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之內(nèi)長時延所導(dǎo)致的功率控制問題，本發(fā)明使用了功率控制的雙重方法，該方法包括既有閉環(huán)單元又有開環(huán)單元。閉環(huán)功率控制是基站的功能。基站給移動終端發(fā)送功率控制消息，該消息引起移動終端或者提升或者降低其發(fā)射功率。由移動終端執(zhí)行開環(huán)控制。允許移動終端基于從基站所收到信號的強度的變化改變其自身的發(fā)射功率。假定在上行鏈路上的路徑損耗與下行鏈路上的路徑損耗是相同的。如果移動終端觀測到所收到信號強度的下降(表示在基站與移動終端之間的路徑損耗增加)，那么它將增加其發(fā)射功率。反之，如果移動終端觀測到收到信號強度的增加(表示在基站與移動終端之間的路徑損耗減少)，那么它將對應(yīng)地降低其發(fā)射功率。
在功率控制方法的閉環(huán)單元中，基站基于從移動終端所收到信號的質(zhì)量決定對于該移動終端的功率控制常數(shù)之值?；臼褂肧ACCH消息設(shè)施把功率控制常數(shù)發(fā)送到移動終端。移動終端每個SACCH循環(huán)接收一次新的功率控制常數(shù)以及使用功率控制常數(shù)按照下列方程計算其發(fā)射功率設(shè)置TX發(fā)射功率電平＝常數(shù)-收到信號電平(RECEIVED SIGNAL LEVEL)此處數(shù)量以對數(shù)刻度(即分貝)表示。該方程表示移動終端將按照對所收到信號強度的觀測變化相反地改變其自身的發(fā)射功率以便提供對發(fā)射功率的開環(huán)控制。該方程也表示功率控制常數(shù)的變化將導(dǎo)致對收到信號強度的全部值的移動終端的發(fā)射功率的對應(yīng)變化。
由移動終端按照在每個收到時隙之間實施平均測量收到信號電平(RECEIVED SIGNAL LEVEL)；以及這些時隙平均可以經(jīng)受其它的平均，這取決于來自基站的SACCH命令所修改的時間常數(shù)。
開環(huán)控制單元允許移動終端在接收來自基站的兩個完整SACCH消息之間的時間期間(近似為一秒)改變其自身的發(fā)射功率。
移動終端的說明現(xiàn)在參照圖4，此處說明了利用本發(fā)明的功率控制方法的移動終端的示意圖。該移動終端一般采用編號100表示。移動終端100包括接收發(fā)送信號的突發(fā)接收機102和發(fā)送信號的突發(fā)發(fā)射機104。信號處理單元106處理由接收機102所傳遞的信號以及準(zhǔn)備由發(fā)射機104的所發(fā)射信號。信號處理單元106包括接收信號處理器108、發(fā)射信號處理器114、以及信道編譯碼器110。接收信號處理器108包括解調(diào)器及解復(fù)用器(共同地采用編號108表示)以便從收到的突發(fā)中提取發(fā)送比特流以及把來自不同時隙和幀的收到信息分類成為其合適的邏輯信道。
接收信號處理器也包括測量收到信號強度的功率測量電路以及決定收到信號質(zhì)量的誤比特判決電路。把功率及質(zhì)量測量傳遞到控制及信令單元112。信道編譯碼器110譯碼來自收到信號處理器108的比特序列。如果已譯碼的比特流是語音幀，那么信道編譯碼器把其傳遞到語音編譯碼器118。如果已譯碼比特流是信令幀，那么它傳遞到控制及信令單元112。
控制及信令單元執(zhí)行移動終端的全部控制功能。這些功能包括功率控制以及信道選擇。為了執(zhí)行這些控制功能，控制及信令單元112與基站或者網(wǎng)絡(luò)交換信令信息。在控制及信令單元112之內(nèi)準(zhǔn)備或者處理這些信令消息以及把上述信令消息傳遞到信道編譯碼器110或者從信道編譯碼器110接收上述信令消息。
突發(fā)建立單元、復(fù)用器以及調(diào)制器(一般采用編號114表示)準(zhǔn)備發(fā)送信號。突發(fā)建立單元把從信道編譯碼器110所收到的已編碼比特序列放置于合適的突發(fā)結(jié)構(gòu)以及隨后添加必要的訓(xùn)練序列比特、尾比特、以及填充比特。復(fù)用器給編號幀之內(nèi)的每個時隙分配了每個各自得突發(fā)。在分類及排序了比特序列之后，調(diào)制器把比特序列調(diào)制到載頻上由發(fā)射機104發(fā)射。
頻率合成器116給比特及幀時鐘以及在接收機和發(fā)射機之內(nèi)的RF源提供內(nèi)部時間參考。壓控振蕩器假定處于正如由控制及信令單元112所控制的穩(wěn)定工作頻率。
控制及信令單元112，正如前面所提到的，它執(zhí)行移動終端的功率控制功能。由在控制及信令單元112之內(nèi)的軟件程序執(zhí)行功率控制功能。正如對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，在不同時間執(zhí)行其它功能的時間共享處理器之內(nèi)可以執(zhí)行功率控制功能。功率控制算法把信令消息與收到信號強度及質(zhì)量測量一起共同進行處理以便決定用于發(fā)送下一個信號突發(fā)的功率電平。
功率控制算法的說明現(xiàn)在參照圖5，圖示的流程圖說明了功率控制方法的閉環(huán)單元。基站接收來自移動終端100(方框200)的信號以及測量信號的RSSI(方框202)。在一個完整的SACCH周期之后(方框204)，基站在SACCH周期內(nèi)對收到信號的RSSI值進行平均(方框206)。基站計算收到信號的平均RSSI值與所需接收功率p之間的差值(表示為r)(方框208)。該差值此文中稱作功率偏差值。功率偏差值r與預(yù)定的門限功率差(表示為c)相比較(方框210)。如果功率偏差值r的絕對值超過了c，那么基站對該移動終端計算新的功率控制常數(shù)(方框212和214)以及使用SACCH消息設(shè)施把新的功率控制常數(shù)發(fā)送到移動終端(方框216)。為了得到新的功率常數(shù)，基站把功率偏差值r除以預(yù)定的時延系數(shù)k(方框212)以及把結(jié)果值加到該移動終端的前次功率控制常數(shù)(方框214)。時延系數(shù)k通常是一個較小的整數(shù)，諸如4。時延系數(shù)k能夠保留到系統(tǒng)運營者決定以及例如可以根據(jù)步階大小進行設(shè)置。
由于存在時延系數(shù)，基站將不嘗試校正在一個步階之內(nèi)接收功率的較大擺動。如果由于陰影導(dǎo)致在基站處接收功率的突然下降，那么基站將按照遭受陰影效應(yīng)時的增加量增加發(fā)射功率。該增加量的增加防止在較短時間間隔內(nèi)發(fā)射功率的較大擺動以及據(jù)此防止基站對信號強度的瞬間變化的過度反應(yīng)。
基站也接收來自移動終端由移動終端從基站所收到的信號質(zhì)量的報告。如果質(zhì)量太差，那么基站在下一個SACCH周期的全部期間將增加基站發(fā)射到該移動終端的功率。隨后，當(dāng)意識到移動終端的開環(huán)功率控制系統(tǒng)將減少移動終端的發(fā)射功率同時它檢測到來自基站的信號電平增加時，基站必須按照同樣的量調(diào)整基站發(fā)送給移動終端的功率控制常數(shù)以便避免在下行鏈路功率(基站發(fā)射功率)控制環(huán)路與上行鏈路功率(移動發(fā)射功率)之間的不必要交互操作。
如果采用間歇發(fā)送(DTX)，那么移動終端100將繼續(xù)在每十三幀中之一內(nèi)按照功率電平(例如，最大功率電平)發(fā)送SACCH信號?；灸軌驕y量SACCH信號的RSSI以及使用這些測量計算來自移動終端的路徑損耗，因為是采用已知的功率發(fā)射SACCH。路徑損耗能夠用來計算對該移動終端在不處于DTX模式時發(fā)射業(yè)務(wù)信道的合適功率電平。當(dāng)然，沒有必要查詢等于路徑損耗的中間值就能夠直接完成這一點，此處提到上述內(nèi)容是為了有利于理解實際系統(tǒng)。
功率控制方法的開環(huán)單元圖示于圖6，移動終端100接收來自基站的下行鏈路上的信號(方框300)。如果信號完成了SACCH消息(方框302)，那么移動終端對應(yīng)地設(shè)置功率控制常數(shù)(方框304)。移動終端100隨后計算下行鏈路信號的RSSI(方框306)以及平滑下行鏈路信號的RSSI值(方框308)。平滑算法給在下行鏈路上最近收到信號比先前信號更大的加權(quán)?；谑盏叫盘?稱作RX_NEW)的RSSI的平滑值隨后用于計算在方框310內(nèi)的新發(fā)射功率電平。從所需收到功率P中減去RX_NEW得到功率校正值Pcor。功率校正值Pcor隨后加到由基站所提供的功率控制常數(shù)以便得到下一個發(fā)射時隙的發(fā)射功率。在方框312中，移動終端使用在方框310內(nèi)所計算的發(fā)射功率電平發(fā)送。按照使用先前的收到功率控制常數(shù)直到從基站收到了新的功率控制常數(shù)的此種方式一幀一幀的調(diào)整功率設(shè)置。結(jié)果是發(fā)射功率將隨收到信號的RSSI相反地變化。如果收到信號的RSSI降低，那么按照對應(yīng)的數(shù)量增加移動終端的發(fā)射功率。反之，如果收到信號的RSSI增加，那么按照對應(yīng)的數(shù)量降低移動終端的發(fā)射功率。
控制方法的開環(huán)單元允許移動終端以更加及時地方式響應(yīng)可導(dǎo)致陰影的路徑損耗的變化。盡管陰影效應(yīng)相對較慢，但是在衛(wèi)星系統(tǒng)之內(nèi)的固有時延使得基站及時地響應(yīng)是不可能的。圖7是說明把使用只有閉環(huán)功率控制的移動終端的發(fā)射功率電平與使用既有閉環(huán)又有開環(huán)功率控制的移動終端相比較的計算機仿真的曲線。正如該曲線所示，接收功率的降低出現(xiàn)于仿真的第49個SACCH循環(huán)。使用只有閉環(huán)功率控制的移動終端直到第53個SACCH循環(huán)才反應(yīng)。使用既有開環(huán)控制又有閉環(huán)功率控制的移動終端幾乎立即響應(yīng)了功率的下降。因此，顯而易見的是開環(huán)單元使移動終端能夠更好地響應(yīng)由于陰影所引起的路徑損耗的變化。
如果基站檢測到由移動終端所報告的信號質(zhì)量與從移動終端所收到的信號電平之間缺乏相關(guān)關(guān)系，那么這可能表示上行及下行鏈路衰落沒有相關(guān)性。當(dāng)檢測到這一點時，基站能夠發(fā)送另一個SACCH命令改變在方框310內(nèi)的平滑算法以便使用更長的平滑時間常數(shù)。否則，基站可以發(fā)送SACCH消息以便減少用于方框310內(nèi)的時間常數(shù)，此時它估計到上行及下行鏈路的衰落更加相互關(guān)聯(lián)，以便加速功率控制算法的開環(huán)部分。
在至今的討論中，一直假定基站連續(xù)地發(fā)送信號到移動臺。該假設(shè)并不總是正確的。當(dāng)采用間歇發(fā)送時，在不通話的方向停止發(fā)送。使用間歇發(fā)送的原因是當(dāng)不需要發(fā)送時節(jié)省功率。本發(fā)明的功率控制方法能夠適用于DTX模式。
為了使開環(huán)功率控制能夠適用于DTX模式，每個十三幀內(nèi)的一幀總是包含慢速關(guān)聯(lián)控制信道信息的激活發(fā)送。按照已知的功率電平發(fā)送SACCH信號以便提供信號強度的參考點。例如，SACCH信息可以按照對于移動終端已知的恒定電平發(fā)送，這也可以是SACCH功率的上限發(fā)送功率。可選擇地，能夠把下行鏈路功率的報告作為SACCH消息的一部分發(fā)送到移動終端以便把基站對于SACCH發(fā)送所使用的發(fā)射功率電平通知給移動終端。當(dāng)已知基站得發(fā)射功率電平時，移動終端可以計算來自基站或者衛(wèi)星的路徑損耗以及隨后使用該路徑損耗計算發(fā)送業(yè)務(wù)信息的合適電平。當(dāng)然，沒有必要計算等于路徑損耗的中間值也可以計算這一點。
出現(xiàn)于每個十三幀之內(nèi)的一幀的SACCH不允許對于該移動終端的發(fā)射功率電平的快速控制，因為十二個交替幀接收不到任何各自的功率控制信息。因此，移動終端可以選擇接收在除了其自身指配接收時隙之外的一個時隙之內(nèi)的信號以便決定路徑損耗是否正在變化。此種時隙倒換圖示于圖8中。
正如圖8所示，移動臺指配在每個幀的第一個時隙以便接收來自基站的發(fā)送(即下行鏈路通信)。如果基站由于在另一端的用戶不通話導(dǎo)致在移動終端的指配接收時隙期間不發(fā)送信息，那么移動終端能夠倒換到替換時隙(例如，時隙4)，該時隙是分配給某個其它移動終端的接收時隙。因為其它的時隙包含的信息對于考察的移動終端沒有用處，所以不必要全部解調(diào)該信號。對替換時隙之內(nèi)所收到信號強度的RSSI實施測量是足夠的。用于此目的的時隙最好是一個在時間上盡可能地接近于移動臺發(fā)送時隙的時隙，藉此保留足夠的時間以便從接收倒換到發(fā)送模式。
按照未知的功率發(fā)送在替換時隙之內(nèi)的信號。因此，在替換時隙之內(nèi)收到的第一個幀沒有提供實施功率調(diào)整的足夠信息。需要來自最好是連續(xù)的至少兩個幀的數(shù)據(jù)決定路徑損耗是否變化。作為接收在同樣載波頻率上的另一個時隙的選擇，移動終端能夠使用其頻率靈活的合成器來接收不相關(guān)呼叫正在進行的不同載波頻率上的時隙。從系統(tǒng)廣播控制信道中已經(jīng)預(yù)先讀取了可用于某個小區(qū)或者衛(wèi)星波束之內(nèi)的載波頻率。尤其是移動終端能夠從這些可用頻率中選擇載波頻率(它們是與另一個呼叫SACCH時隙相碰撞的)或者在時間上接近于移動終端自身的接收時隙。通過有意地在不同的載波之間發(fā)送SACCH的幀上實施交替來增強找到此種SACCH時隙的幾率，這在任何情況下需要避免全部SACCH發(fā)送與來自衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的最終高峰值功率需求相碰撞。因此，當(dāng)一個小區(qū)或者波束包含13個載波頻率時，一個載波將總是承載SACCH發(fā)送到某個移動終端以及最好按照已知的功率電平。
在一個實施方案中，在替換時隙內(nèi)所收到的第一個幀的RSSI值與在移動終端的自身時隙之內(nèi)的緊接著的前一個SACCH突發(fā)相比較，以及決定差值并且把此差值存儲作為相對于已知SACCH功率電平的替換時隙的功率電平的校準(zhǔn)值。隨后使用該差值校正在替換時隙之內(nèi)每個連續(xù)幀上的RSSI測量。每個連續(xù)幀的校正RSSI值與緊接著前一個幀相比較以便決定路徑損耗是否變化。根據(jù)替換信道的信號已調(diào)整RSSI相反地調(diào)整移動終端的發(fā)射功率。移動終端只需要測量RSSI及替換時隙，并且不譯碼替換時隙，以及移動終端因此保留其譯碼資源用于繼續(xù)處理其本時隙內(nèi)的信號以便檢測DTX何時停止及語音的發(fā)送或者數(shù)據(jù)何時恢復(fù)。
可選擇地，可以足夠地觀察到替換時隙的RSSI是否已經(jīng)一幀一幀地增加或者降低，以及對發(fā)射功率電平?jīng)]有正如前面描述的首先校正RSSI值是否應(yīng)用同樣的增加或者降低(近似地相反)。此種增量變化的累加具有緩慢地漂移校正的絕對值的趨勢，而且每次收到一個SACCH突發(fā)的已知參考功率時可以校正絕對功率值，藉此把漂移限制于十三個幀或者120ms。因此，漂移是微不足道的。
當(dāng)使用間歇發(fā)送時可以采用的另一種方法是允許移動單元按照12個交替幀之一跳到不同的載波頻率以便接收在12個交替幀之一的SACCH信號。如果按照恒定的功率發(fā)送SACCH信號，那么移動終端能夠決定路徑并且據(jù)此決定路徑是否已經(jīng)變化。
該跳頻方案示于圖9。正如圖9所示，移動終端在幀13之內(nèi)其自己指配的接收時隙之內(nèi)接收SACCH信號。如果在幀14之內(nèi)沒有收到發(fā)送，那么移動終端倒換到替換信道(此種情況為信道12)來接收在替換信道內(nèi)的SACCH信號。如果在其自己指配的時隙內(nèi)沒有收到信號，那么移動終端倒換到幀15的第三個信道。移動終端能夠藉此方式從信道跳到信道以便接收在每個訪問信道上的SACCH信號。如果按照恒定功率設(shè)置發(fā)送了在全部信道上的SACCH信號，那么移動終端通過把在每個幀之內(nèi)所收到的SACCH與在前一幀之內(nèi)收到的SACCH信號(即使在不同信道上接收SACCH信號)相比較能夠決定路徑損耗是否正在變化。為了利用此種方法，移動終端最好從提供在不同載波頻率上SACCH發(fā)送的相對定時交錯的廣播控制信道中得到信息。
可以有利地修改本發(fā)明以便決定對于在正如眾多周知的集群無線電此類陸地?zé)o線系統(tǒng)之內(nèi)的移動臺的發(fā)射功率控制。集群陸地移動無線電不同于傳統(tǒng)的陸地移動無線電，因為用戶不接收永久的頻率指配。取而代之地，許多用戶或者用戶組共享較少的頻率數(shù)。一般地，每個共享頻率實際上是一對頻率，一個頻率用于在基站到移動臺(下行鏈路)方向上發(fā)送以及另一個用于在移動臺到基站(上行鏈路)方向上發(fā)送；此種配置稱作“雙頻單工”。
共享的下行鏈路頻率之一用于廣播控制消息到移動無線電臺，以及共享上行鏈路頻率之一用于接收來自移動無線電臺的控制消息。當(dāng)某個用戶希望通話時，他按下在無線電臺上的按鈕開關(guān)(按-通話鈕)以及無線電臺自動地在上行控制信道上發(fā)送信道請求消息，以及隨后暫時地轉(zhuǎn)到接收狀態(tài)。基站接收消息以及通過在下行鏈路控制信道上發(fā)送接入確認消息立即應(yīng)答，該消息通知移動無線電臺將用于“結(jié)束”期間所使用的下一個空閑信道。移動無線電臺隨后使用通知的信道號碼恢復(fù)發(fā)送狀態(tài)直到用戶釋放了按-通話開關(guān)為止。
一個在現(xiàn)有技術(shù)的陸地移動無線電臺系統(tǒng)之內(nèi)產(chǎn)生的問題是移動臺可能位于距離基站較大或者較小的距離范圍以及據(jù)此移動臺可能較強或者較弱地接收。較強接收的移動臺信號可能干擾較弱信號的接收，特別是當(dāng)較弱信號正在使用鄰近的頻率信道。此問題的慣常解決方法是或者設(shè)計具有較高鄰近信道抑制的昂貴無線電臺或者其它臺不使用在同樣基站之內(nèi)的鄰近信道。兩種解決方法在現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)均沒有好處，最好的解決方案是實施移動臺發(fā)射機的功率控制以便基站接收到在所需強度附近或者沒有過強的強度處的信號。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于決定移動無線電臺所使用的合適發(fā)射功率的方法。
在集群無線電系統(tǒng)中，全部的移動臺在空閑模式下聆聽下行鏈路的控制信道。如果該組的成員變成為激活發(fā)射機，那么整個組接收指配空閑信道給發(fā)射機的接入確認消息。該組的剩余者(即該組不發(fā)射的無線電臺)隨后調(diào)諧到所指配的信道對的下行鏈路以便接收由基站所接力發(fā)射的無線電消息。
一旦發(fā)送開始，正在發(fā)送的無線電臺在轉(zhuǎn)到發(fā)送之前記住其先前正在接收控制信道的信號強度(RSSI(o))；隨后由移動無線電臺按照已知的功率電平P(o)發(fā)送接入請求消息。
基站測量收到接入請求的信號強度以及決定信號強度是太強還是太弱。基站隨后發(fā)送包括將要使用的空閑信道數(shù)量的接入確認消息到移動臺以及也是收到接入請求信號太強或者太弱的增量DELTA的表示。
移動無線電臺隨后執(zhí)行下列運算CONSTANT(o)＝P(o)-RSSI(o)+DELTA以便決定起始功率控制常數(shù)CONSTANT(o)。它隨后使用如下給定的功率在指定的信道上發(fā)送P＝CONSTANT(o)-RSSI此處RSSI是任意的RSSI(o)，或者是所收到接入確認消息的信號強度，或者是從基站所收到信號強度的任何隨后的測量。在TDMA陸地移動無線系統(tǒng)中，移動無線電臺按照占用可用時間小于100％的突發(fā)發(fā)送以及能夠瞬時地在發(fā)送間歇之間倒換到接收來自基站的信息。所收到的信息可能包括保持發(fā)送突發(fā)同步的定時信息、能夠用于保持準(zhǔn)確發(fā)送頻率的頻率誤差信息、以及能夠根據(jù)本發(fā)明更新將用于下一個突發(fā)的功率電平P的信號強度信息。周期地往復(fù)于接收也提供了優(yōu)先中斷(PRIORITY INTERRUPT)的有用設(shè)施，此處能夠命令通常發(fā)射的無線電臺倒換到接收以便允許用戶接收更多的緊急消息。能夠容易地使即使非TDMA無線電臺瞬時倒換到在幾毫秒之內(nèi)進行接收以便決定是否需要更緊急的通信，此種中斷將引起可以忽略的話音質(zhì)量損失，同時也給信號強度的測量提供了機會，藉此一旦恢復(fù)發(fā)送而能夠更新發(fā)射功率。
權(quán)利要求
1.在TDMA系統(tǒng)中，其中移動臺使用在重復(fù)TDMA幀周期之內(nèi)的時隙與基站進行通信，一種用于控制上述移動終端的發(fā)射功率的開環(huán)功率控制方法，該方法包括a)在上述移動終端處接收從上述基站在上述TDMA幀周期的第一個時隙之內(nèi)所發(fā)送的信號；b)在上述移動終端處測量在上述第一個TDMA幀周期之內(nèi)所收到信號的信號強度；c)基于上述收到信號強度的上述測量在上述移動臺處計算用于移動終端的發(fā)射功率設(shè)置；以及d)按照上述計算的發(fā)射功率設(shè)置在上述TDMA幀周期之內(nèi)的第二個時隙內(nèi)從上述移動終端發(fā)送信號到上述基站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括譯碼在上述第一個時隙之內(nèi)所收到的上述信號，以便恢復(fù)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在上述第二個臺處在上述TDMA幀的第三個時隙內(nèi)接收來自上述第一個臺的信號并譯碼上述信號，以便恢復(fù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中上述第一個時隙包含從第一個臺發(fā)送到第三個臺的信息。
5.一種用于控制在移動無線通信系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)射功率電平的方法，上述方法包括a)在基站處接收從上述移動終端所發(fā)送的信號；b)在上述基站處測量所收到信號的信號強度；c)基于上述收到信號的測量信號強度與預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)功率之間的差值，計算功率偏差值；d)在上述基站處基于上述功率偏差值和預(yù)定的時延系數(shù)，對于上述移動終端計算發(fā)射功率設(shè)置；e)從上述基站發(fā)送功率設(shè)置到上述移動終端；以及f)響應(yīng)從上述基站所收到的上述發(fā)射功率設(shè)置，調(diào)整上述移動終端的發(fā)射功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的閉環(huán)功率控制方法，其中通過把功率偏差值除以上述時延系數(shù)并把其結(jié)果加到前次發(fā)射功率設(shè)置上，計算上述發(fā)射功率設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的閉環(huán)功率控制方法，還包括把上述功率偏差值與預(yù)定的功率差值門限相比較，以及如果上述功率偏差值超過上述功率差門限那么對于上述移動終端決定新的發(fā)射功率設(shè)置的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的閉環(huán)功率控制方法，其中在多個幀之間測量收到信號的信號強度，以及其中將在上述多個幀之上收到的信號強度的平均值用于計算功率偏差值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的閉環(huán)功率控制方法，其中在由信令信息發(fā)送的周期所界定的業(yè)務(wù)信息接收周期之內(nèi)計算該收到信號強度的平均值。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的閉環(huán)功率控制方法，其中對于移動終端的功率設(shè)置是功率控制常數(shù)，并通過從上述功率控制常數(shù)中減去收到信號強度來決定對于移動終端的發(fā)射功率電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的閉環(huán)功率控制方法，還包括接收在上述移動終端處接收發(fā)送信號、測量接收信號的信號強度、基于上述測量接收信號以及從上述基站所收到上述發(fā)射功率設(shè)置在上述移動終端處計算調(diào)整的發(fā)射功率設(shè)置、以及按照上述調(diào)整的發(fā)射功率設(shè)置從上述移動終端發(fā)送信號的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的閉環(huán)功率控制方法，其中由上述基站在給上述移動終端所指配的接收時隙之內(nèi)發(fā)送在上述移動終端處所收到的信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的閉環(huán)功率控制方法，其中由上述基站在除了移動終端的自身所分配的接收時隙之外的時隙之內(nèi)發(fā)送在上述移動終端處所收到的信號。
14.一種用于在TDMA通信系統(tǒng)之內(nèi)控制移動終端發(fā)射功率電平的開環(huán)功率控制方法，上述方法包括g)在對于上述移動終端的重復(fù)TDMA幀周期的所指配的接收時隙之內(nèi)接收從基站發(fā)送到上述移動終端的信號；h)當(dāng)在移動終端的指配接收時隙之內(nèi)沒有收到任何信號時，轉(zhuǎn)換到替換時隙并在上述替換時隙之內(nèi)接收從上述基站所發(fā)送的信號；i)測量在移動終端所指配的時隙之內(nèi)以及在替換時隙之內(nèi)所收到信號的信號強度；j)基于在其中接收信號的移動終端自身所指配接收時隙之內(nèi)所收到信號的測量信號強度，調(diào)整上述移動終端的發(fā)射功率電平；以及k)基于當(dāng)在移動單元自身所指配接收時隙之內(nèi)沒有收到任何信號時在替換時隙之內(nèi)所收到信號的測量強度，調(diào)整上述移動終端的發(fā)射功率電平。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的開環(huán)功率控制方法，還包括在上述替換時隙之內(nèi)接收第一個信號、在上述替換時隙之內(nèi)接收上述第二個信號、決定在上述替換時隙之內(nèi)的上述第一個與第二個接收信號之間的信號強度的變化、以及基于在上述第一個與第二信號之間信號強度的變化調(diào)整上述移動終端的發(fā)射功率的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的開環(huán)功率控制方法，其中把上述第一個信號與已知標(biāo)準(zhǔn)功率的信號相比較，以便基于兩個信號的信號強度之差，得到校正值，以及在決定第一個與第二個信號之間的信號強度的變化之前，把該校正值加到上述第一個及第二個信號上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的開環(huán)功率控制方法，其特征在于，其中在慢速關(guān)聯(lián)控制信道上發(fā)送已知標(biāo)準(zhǔn)功率的信號。
18.一種用于在集群無線系統(tǒng)內(nèi)控制移動終端發(fā)射功率的方法，該方法包括a)從上述移動終端發(fā)送接入請求消息到上述基站；b)在上述基站處接收上述接入請求消息；c)從上述基站發(fā)送接入確認消息到上述移動終端，其中上述確認消息包括信道指配；d)從上述基站發(fā)送功率控制信息到上述移動終端，作為上述接入確認消息的一部分；e)在上述移動終端處接收上述接入確認消息以及上述功率控制信息；f)基于由上述基站發(fā)送到上述移動終端的上述功率控制信息，計算上述移動終端的發(fā)射功率電平；g)按照上述計算的發(fā)射功率電平，從上述移動終端發(fā)送信號到上述基站。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，還包括步驟a)在上述移動終端處測量從上述基站所收到的信號強度；以及b)基于收到信號強度測量計算發(fā)射功率電平。
20 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中通過從存儲在上述移動終端之內(nèi)的功率控制常數(shù)中減去接收信號強度測量值，計算發(fā)射功率電平。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中由上述移動臺使用上述功率控制信息調(diào)整上述功率控制常數(shù)之值。
全文摘要
用于控制在衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)移動終端的發(fā)送功率電平的方法,包括既有閉環(huán)單元又有開環(huán)單元。對于閉環(huán)單元,基站基于從移動終端收到信號的強度計算移動終端的功率設(shè)置?；驹跊Q定移動終端發(fā)射功率設(shè)置時會考慮到衛(wèi)星系統(tǒng)的傳播時延。該功率控制方法的開環(huán)單元允許移動終端基于從基站所收到信號的強度一幀一幀地調(diào)整其自身的發(fā)射功率電平。把從基站在每幀內(nèi)所收到信號的強度與在前幀內(nèi)所收到信號的強度相比較。隨后根據(jù)所觀測信號強度之中的變化相反地調(diào)整移動終端的發(fā)射功率電平。
文檔編號H04B7/185GK1259243SQ98805709
公開日2000年7月5日 申請日期1998年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月4日
發(fā)明者M·阿波斯托利季斯, P·登特 申請人:艾利森公司