CN1333958A - 在软关机状态下控制发射功率的方法和装置 - Google Patents

在软关机状态下控制发射功率的方法和装置 Download PDF

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Abstract

用于调节同时与一个移动站(8)进行通信的基站(4,6)的发射功率的方法和装置。所描述的各种方法使基站(4,6)的发射功率得到调整。在第一个示范性实施例中,传送器(20,32)通过通讯链接附着于一个分开的控制部件(12)。然后,控制部件(12)导出最合适的指令流并将其发送到基站。在第二个示范性实施例中,该控制部件在一段时期内周期性地接收最终的或平均的发送电平,并在一段时期内对来自每个传送器的反馈进行总质量测度。控制部件(12)确定调整过的功率水平,并将一条指出该调整过的功率水平的信息传递给各个传送器。在第三个示范性实施例中,传送器(20,32)发送给控制部件(12)一条指出向接收器传递的发射功率的信息。控制部件(12)根据当前的发射功率来确定调整过的发射功率。

Description

在软关机状态下控制发射功率的方法和装置
发明领域
本发明涉及通讯。更具体地说，本发明涉及一种用于对无线通讯系统中信号发射进行选通的新颖的、改进的方法和装置。
背景技术
使用码分多路复用(CDMA)调制技术是促进拥有大量系统用户的通讯的几种技术之一。在此技术领域中，已知的还有其他多路复用通讯系统技术，例如，时分多路复用(TDMA)和频分多路复用(FDMA)。但是，CDMA的扩展频谱调制技术大大优越于多路复用通讯系统的这些调制技术。题为《使用卫星或陆地中继器的扩展频谱多路复用通讯系统》的美国专利(号码：4,901,307)揭示了一种多路复用通讯系统中CDMA技术的应用，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。题为《在一种CDMA移动电话系统中产生信号波形的系统和方法》的美国专利(号码：5,103,459)进一步揭示了一种多路复用通讯系统中CDMA技术的应用，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。
CDMA作为一种宽带信号，其固有本质是：通过在一个较宽的带宽上传播信号能量，来提供多种频率。因此，频率选择性衰落只对一小部分CDMA信号带宽产生影响。通过提供经过同时链接(来自通过两个或更多单元站点的一个移动用户)的多个信号路径，来获得空间或路径的多样性。此外，可以利用通过扩展频谱处理的多路径环境(允许一个信号的到达有不同的传播迟延，并被分开接收和处理)来获得路径的多样性。题为《在一种CDMA移动电话系统的通讯中提供一种软关机的方法和系统》的美国专利(号码：5,101,501)和题为《一种CDMA移动电话系统中的多样性接收器》的美国专利(号码：5,109,390)描述了路径多样性的一些例子，这两项专利均转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。
一种数字通讯系统中的语音传递方法，在维持语音可被理解的高质量的同时，该方法在增加容量方面具有特别的优势，该方法使用了可变速率语音编码的方法。题为《可变速率声码器》的美国专利(号码：5,414,796)描述了一种特别有用的可变速率语音编码器的方法和装置，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。
当所述语音编码以最大速率提供语音数据时，一种可变速率语音编码器的使用提供了最大的语音数据容量的数据帧。当一种可变速率语音编码器以小于该最大速率的速率提供语音数据时，传递帧中有多余的容量。题为《格式化供传递的数据的方法和装置》的美国专利(号码：5,504,773)详细描述了一种在具有固定的预定尺寸的传递帧中传递额外数据的方法(其中，数据帧的数据源以可变速率来提供数据)，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。在以上所述的专利申请书中，揭示了一种将不同来源、不同类型的数据组合在一个数据帧中，并加以传递的方法和装置。
在所包含的数据少于一个预定容量的帧中，通过对发射放大器传送选通信号，以便只传递包含数据的帧的部分，可以减小功率消耗。此外，如果根据一个预定的伪随机过程将数据放入帧内，则可以减少通讯系统中的信息冲突。题为《数据子帧随机发生器》的美国专利(号码：5,659,569)揭示了一种选通传递和在各帧中定位数据的方法和装置，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。
对通讯系统中的一个移动物体进行功率控制的一种有用方法是：监督所接收的来自基站的移动站信号的功率。基站响应于被监督的功率水平，将功率控制位流，按一定的时间间隔发射给该移动站。题为《控制一种CDMA移动电话系统中的发射功率的方法和装置》的美国专利(号码：5,056,109)揭示了按这种方式控制发射功率的一种方法和装置，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。
在使用QPSK调制格式提供数据的一种通讯系统中，通过取QPSK信号的I和Q成分的向量积，能够获得非常有用的信息。根据两个成分的相关相位，可以大致确定与基站有关的移动站的速度。题为《导频点积电路》的美国专利(号码：5,506,865)描述了确定QPSK调制通讯系统中I和Q成分的向量积的一种电路，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。
人们日益要求无线通讯系统能够以高速率传递数字信息。将高速率数字数据从一个远程站发送给一个中心基站的一种方法是：允许该远程站利用CDMA的扩展频谱技术来发送数据。所提议的一种方法是：允许该远程站利用一小套正交频道来传递其信息。题为《高数据速率CDMA无线通讯系统》的美国专利(号码：08/886,604)详细描述了这种方法，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考。
发明内容
本发明是一种新颖的、改进过的方法和装置，用于在软关机状态下控制同时与一个移动站进行通讯的多个基站的发射功率。在一个功率控制通讯系统(使用不同物理位置的多个传送器来传递相同的信号给一个所提供的接收器)中，接收器衡量来自所有传送器的复合接收信号的质量，并将此观察到的质量反馈给传送器。在示范性执行过程中，该反馈是来自接收器的上指令或下指令的一个信号流(由所有有关的传送器接收)。但是，各个传送器的接收可靠性不一致。此外，任何给定传送器的反馈的可靠性会随时间而变化。因此，这些传送器跟随它们单独接收到的反馈并同时以不同的功率水平进行传递。
通常，按一种理想的方案从所有参与的传送器中调整一个所提供的接收器的传递功率水平是有利的。例如，传送器也能够以相同的功率水平发送一个固定的导频信道。使通信频道发送电平相等意味着，通过取导频和通信量的内积，可以实现经过传送器的导频比率和最大比率相结合的相同的通信量。另一个例子是当各个传送器具有不同的最大功率和以不同的功率水平发送导频信道时的情况。在这种情况下，通信频道功率的调整意味着传送器将其通信量发送电平设置为与其导频水平成正比例。这也实现了经过所有传送器的导频比率的相同的通信量。而发射功率水平调整的另一个例子是一个系统，此系统中，有一个基于信号-噪声比或从每个传送器到接收器的SNR的理想的发射功率水平方案。如果传送器1的导频SNR是传送器2的导频SNR的两倍，则来自传送器1的通信量发送电平应该是传送器2的通信量发送电平的两倍。当整体的发送电平根据反馈指令发生变化时，这个发射水平方案可以由所有的传送器遵循。本发明提出一系列的方法，可用于调整在软关机状态下向一个移动站传递的发射功率。
在第一个示范性实施例中，传送器通过通讯链接附着于一个分开的控制部件。这个控制部件接收在每个基站接收到的功率控制指令，并有选择地对来自每个基站的每个指令进行质量指示。然后，该控制部件导出最合适的指令流，并将其发送到各个基站。基站用它超越其正在使用的发射功率水平，或者，用它加上它在处理和转播这个最合适的指令时所接收到的反馈指令，以确定发送电平。
在第二个示范性实施例中，控制部件周期性地接收一段时期内的最终发送电平或平均发送电平，并对来自每个传送器的一段时期的反馈进行总的质量测度。控制部件确定调整的功率水平，并将指出调整过的功率水平的一条信息传递给各个传送器。
在第三个示范性实施例中，传送器发送给控制部件一条指出向其传递的发射功率的信息。控制部件根据当前的发射功率来确定调整的发射功率。例如，如果理想的发射功率水平方案是使所有通信量-导频比都相同，则控制部件应能够告知所有传送器传递的通信量-导频比(它最近从传送器接收到的)的平均值。然后，传送器将通过它从控制部件接收的内容与它在相对应的时候实际使用的内容之间的差值，来纠正它当前的发送电平。
在第四个示范性实施例中，传送器发送给控制部件一条指出向移动站传递的发射功率的信息。控制部件根据当前的发射功率来确定调整的发射功率。只有当发送电平在某个门限以外与理想的方案有分歧时，才进行纠正。这种制定门限能够减少回程负载。与减小闭圈和外圈操作的碰撞所需的全面调整相比较，纠正也可以少一些。例如，假使理想的调整方案将使所有的传送器以相同的通信量-导频比进行传递，则当最高的发送电平与最低的发送电平之间的差小于X dB时，控制部件不向传送器发送纠正。(或者，它发送单独的纠正或普通的理想水平，但是，如果所需纠正小于Y dB，则传送器不进行纠正。)当差等于或大于X dB时，控制部件计算平均的传递通信量-导频比，并将其发送给传送器。传送器计算必要的纠正并应用它。或者，控制部件可以为所有的传送器计算纠正的数量，并将它们单独发送给应用它们的传送器。纠正可以是必要数量的一个固定的百分比，以集合所有的传送器。或者，不管调整所有的传送器必须需要什么，纠正可以是一个固定的步骤(比如说Z dB)或必要步骤的一个固定的百分比(比如说W％)。此外，此纠正可以随时间的推移逐渐加以应用。全面、理想的纠正正是在从控制部件接收下一次纠正之前完成。
在第五个示范性实施例中，与前两个实施例类似的是，纠正信号可以来自每个传送器处的反馈质量指示器。例如，这个质量指示器可以基于反向的链接导频的强度或基于在每个传送器处锁定的时间数量。它也可以取决于接收器处的每个传送器的信号-噪声和串扰比(Ec_导频/在锁定于一个给定BTS的所有指针上相加的Nt)。也就是说，当控制部件检查来自传送器的发送电平时，应该强调使用反馈质量更好的传送器和在接收器处信号更强的传送器所使用的发送电平或通信量-导频比。由于前向链接与反向链接之间的相关性通常是明确、肯定的，因此，上述做法将提高“正确的”的发送电平；一个清晰的反馈指出接收器处的一个更强的前向链接。所以，如果对反馈质量更好的传送器的发送电平作最少的修改，则对于接收器的总接收Eb/Nt的影响将更小，对于闭圈和外圈的影响会被最小化。
在第六个示范性实施例中，传送器和/或控制部件应用接收的反馈强度与发送电平调节数量之间的一个软映射。也就是说，调节中的步长是一个实数，它的值取决于反馈指令信号-噪声比的值。可以设置一个门限，以便当反馈的信号-噪声比太低时，功率控制步长是零。此外，当传送器处的反馈接收器没有锁定，并且不能测定反馈SNR时，发送电平将没有对应的调节。如果一个控制部件具有对传送器的反馈指令的质量的存取，它就能够利用相同的软映射来确定最合适的指令(对于第一个示范性实施例而言)或基于最近的反馈质量的最合适的发送电平或通信量-导频比(对于第二个示范性实施例而言)。
附图简述
通过以下详细的描述并结合附图(其中，相同的参考字符用作对应的标识)，本发明的特征、目的和优点将更加一目了然。在附图中：
图1是一幅展示本发明移动通讯系统的方框图；
图2是一幅展示本发明基站的示范性传递系统的方框图；
图3是一幅展示本发明的示范性前向链接调制器的方框图；
图4是一幅展示本发明的示范性反向链接接收子系统和控制处理器的方框图；
图5是一幅展示本发明的示范性反向链接传递接收子系统的方框图；
图6是一幅展示本发明的示范性接收子系统的方框图；和
图7A-7D展示了本发明的一个示范性执行过程，该过程实行功率控制指令与发送电平调节之间的一个软映射。
实施发明的较佳方式
I.引言
参考各附图，图1展示了软关机状态下的移动站8，以及基站4和基站6。在软关机的状态下，基站4和基站6将相同的信息传递给移动站8。路径的多样性改善了对被传递信号的估计，并减少了一个跌落呼叫的概率。前述的美国专利(号码：5,101,501)详细描述了有关操作软关机的示范性实施例。
在本发明的示范性实施例中，调整基站的发射功率相当于确认通信频道能量到导频信道能量在基站4和基站6中是相等的。在多数情况下，基站以相同的能量传递它们的导频信道，以便调整通信频道能量，这相当于设置从两个基站到移动站8的通信频道发射功率为相等。只要这两个基站的发射功率之间的关系在调整程序开始之前是已知的，本发明就同样可以应用其他的功率管理策略。这不要求功率关系是静态的。
信号在前向链接上从基站4和基站6传递到移动站8。在基站4中，要被传递到移动站8的信息从基站控制器2提供给回程收发器18。该信息提供给传递系统20，该传递系统调制信息，上转换信息，并通过天线22传递得到的信号。同样，在基站6中，要被传递到移动站8的信息从基站控制器2提供给回程收发器30。该信息提供给传递系统32，该传递系统调制信息，上转换信息，并通过天线34传递得到的信号。
图2展示了传递子系统20和传递子系统32的示范性实施例。在该示范性实施例中，前向链接信号包括多个分离增益调节通信信号和一个导频信道。提供该导频信道顾及到通信频道的连贯解调并有助于获取系统。前述的美国专利(号码：5,103,459)详细描述了在一个无线通讯系统中使用一个导频信道的情况。
一套预定的导频符号提供给导频调制器100。在示范性实施例中，信号是一个QPSK(四相移相键控)调制信号。这种调制信号包括一个同相(I)成分和一个异相(Q)成分。调制符号提供给频道增益元件102。频道增益元件102调节与这些通信频道有关的导频信道的振幅。调制流的同相成分提供给I频道加法器110，调制流的异相成分提供给Q频道加法器112。
用户特殊通信数据提供给通信量调制器库104。回程收发器(18和30)将通信数据发送给合适的通信量调制器(106a-106N)。以这种方式调制数据可以使正确的移动站接收信息。在该示范性实施例中，通信数据根据码分多路复用或CDM调制格式来被调制。
图3更详细地展示了CDM调制器(106a-106N)。要被传递的信息包提供给CRC和末尾位发生器200。一套奇偶位和一套预定的末尾位产生并附加到帧。该帧提供给编码器202。编码器202提供关于该包的错误纠正编码。在该示范性实施例中，编码器202是一个回旋编码器，其设计在该技术领域中众所周知。或者说，编码器202是一个涡轮编码器，其设计在该技术领域中众所周知。
编码符号从编码器202提供给数字复用器204。数字复用器204根据一个预定的交叉格式来重组编码符号。然后，所重组的符号提供给QPSK制图器206，该制图器将两位映入一个包括I与Q频道成分的四点I-Q构象。I与Q频道成分分别提供给正交覆盖元件210和212。
在该示范性实施例中，I与Q成分用Walsh序列或其导数(例如，题为《可变数据速率系统中正交扩展频谱产生的系统和方法》的美国专利(号码：5,751,761)，该专利转让给本发明的受让人，其说明包含于此，以作参考)所描述的可变长度正交传播功能。正交序列在Walsh发生器208中产生并被提供给正交覆盖元件210和212。在示范性实施例中，正交覆盖元件210和212是专有的OR门。在示范性实施例中，正交传播用于信道化。这样，每个用户接收由一个独特的正交序列传播的数据。
被信道化的数据提供给PN传播元件214。在示范性实施例中，对被信道化的数据实行复杂的传播。使用两个分离的PN传播序列(PNI和PNQ)来实行复杂的传播，以提供两个产生的序列(I’和Q’)形式：
I’＝PNI·I＋PNQ·Q                             (1)
Q’＝PNI·I－PNQ·Q                             (2)
其中的I和Q是进入PN传播元件214的被信道化的信息。
回到图2，来自调制器106a-106N的每个调制器的通信调制数据提供给一个对应的频道增益元件108a-108N。这些频道增益元件单独控制向由基站服务的每个移动站的传递。每个频道增益元件108a-108N从基站中的控制处理器(24或36)接收一个信号，并根据它来调节调制信号的增益。
调制信号的增益调节I成分提供给I频道加法元件110(把所有调制信号的I成分相加)，并将相加的信号提供给同相上转换器114。调制信号的增益调节Q成分提供给I频道加法元件112(把所有调制信号的I成分相加)，并将相加的信号提供给同相上转换器116。
上转换器114根据承载形函数(sin2Пf)将该信号上转换为载波频率(f)。上转换器116根据承载形函数(cos2Пf)将该信号上转换为载波频率(f)。被上转换的信号提供给加法器118(使同相信号与异相信号相加)。相加的信号提供给RF放大器120。RF放大器120放大该信号，并回过头来参考图1，通过天线22或34来提供传递的信号。
基站4和6传递的信号在移动站8的天线42处被接收。通过双工器44来向接收子系统46提供所接收的信号。接收子系统46将该信号下转换为基带，并为这些信号解调。解调信号被进行软组合和解码，并被提供给移动站8的用户。此外，接收子系统8向控制处理器48提供一套指出所接收信号的质量的参数。控制处理器48确定一条功率控制信息，并将该功率控制信息提供给传递子系统50。
图4展示了接收子系统46和控制处理器48的示范性实施例。该信号提供给接收器(RCVR)302。接收器302对所接收的信号进行下转换、过滤和放大，并将所接收的信号提供给PN解传播器(despreader)304。PN解传播器304通过产生一套由PN发生器216产生的相同PN编码的本地复制品来解传播所接收的信号。所接收的信号乘以PN解传播序列，并通过该技术领域众所周知和前述对应的美国专利申请书(系列号码：08/886,604)详细揭示的方法来加以综合。
该信号的PN解传播I和Q成分提供给控制处理器48、导频滤波器314和Walsh解传播器306。在示范性实施例中，导频滤波器314是一个低通滤波器，用于从所接收的导频信号中除去噪声。Walsh解传播器306根据分配给向移动站8的专用传递的正交频道序列来揭示通信频道数据。Walsh解传播器306将PN解传播序列乘以正交编码，并在Walsh符号长度(是示范性实施例的128 Walsh芯片长度)上综合结果。
Walsh揭示的数据提供给点积电路308。点积电路308计算所接收的导频信道与所接收的Walsh解传播数据之间的点积。这从数据中除去了发生在通过传播路径的传递过程中的相位错误。前述的美国专利(号码：5,506,865)详细描述了点积电路308的一个示范性执行过程。
来自点积电路308的结果提供给控制处理器48和分离数字复用器(de-interleaver)310。分离数字复用器310根据一个预定的分离交叉格式来重组解调符号，并将结果提供给解码器312。解码器312为所接收的数据解码，提供有关所接收数据的错误纠正。
控制处理器48确定从基站4和6接收的信号适当与否。提供给导频变化元件316的PN解传播数据可对所接收信号上的噪声进行估算。在示范性实施例中，通过计算所接收导频信号中的变化来估计所接收信号上的噪声。该变化归因于信号上的噪声，并被提供给Eb/NO计算器320。来自点积电路308的信号提供给积分器318。在示范性实施例中，通过综合功率控制组期间接收的通信信号来计算所接收信号的位能。综合过程的结果被正规化，并被提供给Eb/NO计算器320。
Eb/NO计算器320用导频变化元件316中计算的噪声能量除积分器318中计算的位能，结果提供给门限比较322。在示范性实施例中，计算的Eb/NO值与一个名义上的门限值作比较，结果作为一个信号位从控制处理器48输出到传递子系统50。
图5展示了传递子系统50的示范性实施例。在示范性实施例中，移动站8传递4个频道的信息，这4个频道包括：一个组合功率控制与导频信道、一个控制频道、一个补充频道和一个基础频道。每个频道通过利用一套短正交序列进行传播而与其他频道区别开来。前述的美国专利申请书(系列号码：08/886,604)对此作了详细的描述。
功率控制指令和导频符号提供给多路复用器(MUX)400。在示范性实施例中，功率控制指令以800位/秒的速率提供给多路复用器400。多路复用器400将导频符号与功率控制指令结合在一起，并将结合的数据提供给信道化元件402。信道化元件402利用一个短正交序列(WO)来覆盖数据。Walsh覆盖序列提供给加法器402。
控制频道提供一种将控制信息从移动站8发送回基站4和6的装置。这些控制信息提供给信道化元件406。信道化元件402利用一个短正交序列(W1)来覆盖数据。Walsh覆盖序列提供给增益元件408，该增益元件调节与导频信道的增益有关的控制频道的增益。增益调节控制频道信号提供给加法器402的第二个输入。
补充频道提供一种将超过基础频道容量的信息从移动站8发送回基站4和6的装置。补充频道数据提供给信道化元件418。信道化元件418利用一个短正交序列(W2)来覆盖数据。Walsh覆盖序列提供给增益元件420，该增益元件调节与导频信道的增益有关的控制频道的增益。增益调节控制频道信号提供给加法器422的第一个输入。
基础频道提供一种将主要信息从移动站8发送回基站4和6的装置。基础频道数据提供给信道化元件424。信道化元件424利用一个短正交序列(W2)来覆盖数据。Walsh覆盖序列提供给增益元件426，该增益元件调节与导频信道的增益有关的控制频道的增益。增益调节控制频道信号提供给到加法器422的第二个输入。
来自加法器404和422的相加的信号作为I和Q信号提供给复杂的PN传播器410。复杂的PN传播器410根据以上公式(1)和(2)所述的两个PN序列PNI与PNQ来传播输入序列。复杂的PN传播序列(I’和Q’)提供给基带滤波器412和428。基带滤波器412和428过滤序列，并将过滤的结果提供给上转换器414和430(根据一个QPSK调制格式来上转换信号)。同相和异相成分提供给加法元件416。来自加法器416的得出的相加信号提供给放大供传递的信号的RF放大器432。
返回参考图1，放大的信号通过双工器44来提供，用于通过天线42进行传递。在基站4中，移动站8传递的信号在天线28处被接收并被提供给接收子系统26(下转换和解调所接收的信号)。
图6展示了接收子系统26和38的示范性实施例。图6已被简化，只展示了从移动站8所接收的四个正交频道中的一个频道的解调。所接收的信号提供给接收器500，该接收器根据一个QPSK解调格式来下转换、过滤和放大所接收的信号，并将所接收的I和Q成分提供给复杂的解传播元件542。复杂的解传播元件542根据两个本地产生的PN序列PNI与PNQ来解传播所接收的信号。
在PN解传播器542内，I频道成分提供给乘法器502和508。乘法器502使所接收信号的I成分乘以PNI，并将结果提供给加法器510的一个加法输入。乘法器508使所接收信号的I成分乘以PNQ，并将结果提供给加法器512的一个减法输入。Q频道成分提供给乘法器504和506。乘法器504使所接收信号的Q成分乘以PNI，并将结果提供给加法器510的一个加法输入。乘法器506使所接收信号的Q成分乘以PNQ，并将结果提供给加法器512的一个加法输入。
加法器510产生的序列提供给频道解传播器514和数字存储器518。在频道解传播器514中，该序列乘以一个短Walsh序列，以除去信道化。产生的积序列提供给数字存储器522，该数字存储器按此短Walsh序列间隔来积累积序列，并将结果提供给点积元件530和536。
加法器512产生的序列提供给频道解传播器516和数字存储器520。在频道解传播器516中，该序列乘以一个短Walsh序列，以除去信道化。产生的积序列提供给数字存储器524，该数字存储器按此短Walsh序列间隔来积累积序列，并将结果提供给点积元件532和534。
在数字存储器518中，PN解传播序列的I成分按此短Walsh序列间隔相加，结果提供给导频滤波器526。导频滤波器526是一个低通滤波器，可减少导频信号上的噪声，并将结果提供给乘法器530和532的第二个输入。同样，在数字存储器520中，PN解传播序列的Q成分按此短Walsh序列间隔相加，结果提供给导频滤波器528。导频滤波器528是一个低通滤波器，可减少导频信号上的噪声，并将结果提供给乘法器534和536的第二个输入。
来自乘法器530的积序列提供给加法器538的第一个加法输入。来自乘法器534的积序列提供给加法器538的第二个加法输入。加法器538产生的和是作为软决定数据的输出。来自乘法器532的积序列提供给加法器540的第一个加法输入。来自乘法器536的积序列提供给加法器540的一个减法输入。加法器538产生的差是作为软决定数据的输出。
此外，导频滤波器526和528的输出提供给多路分解器544。多路分解器544从结合的导频与功率控制位频道中除去对功率控制位的估计。
II.基于功率控制指令反馈的集中功率控制
在调整发射功率水平的第一个实施例中，基站4和6由基站控制器2控制。在第一个实施例中，基站4从移动站8接收功率控制指令，并将功率控制指令提供给回程收发器18。回程收发器18将功率控制指令和质量指示器传递给基站控制器2。基站控制器2通过电线连接、光纤连接或无线连接连接到基站4和6。
基站控制器2从基站控制接收器(BSCRCVR)10处的基站4和基站6接收功率控制指令。功率控制指令提供给功率控制处理器12。功率控制处理器利用许多可能的方法来确定正确的功率控制指令，这些方法是：多数投票(其中，通过给一个传送器提供一个更大的权，可以打断联系)、支配传送器(其中，总是使用一个传送器的指令)、平均化或加权平均化(基于一套由接收器处每个传送器的信号的短期或长期SNR确定的静态或动态权)。如果使用平均化或加权平均化，则可以用图7中的一种方法将产生的指令映射成实际的调节。然后，功率控制处理器12将指令提供给打包器(packetizer)14。打包器14将功率控制指令合并到外出的指令中，并将包提供给路由器16。路由器16将功率控制指令发送到基站4和基站6。
在基站4中，功率控制指令由回程收发器18接收。回程收发器18将功率控制指令提供给控制处理器24。控制处理器24产生一个指令，以调节发送通信信号到移动站8的传送器的发射功率，并且，将该指令提供给传递子系统20。这个指令可以直接应用基站控制器2发送的内容，或者，如果后者只提供一个普通指令，它可以是一个类似于图7的来自基站控制器2所发送内容的映射。同样，在基站6中，功率控制指令由回程收发器30接收。回程收发器30将功率控制指令提供给控制处理器36。控制处理器36产生一个指令，以调节发送通信信号到移动站8的传送器的发射功率，并且，将该指令提供给传递子系统32。通过提供来自基站控制器2的功率控制指令，可以确认由基站4和基站6执行的功率控制指令将是相同的指令，它们将根据理想的方案调整来自两个基站的发射功率。
在本发明第一个示范性实施例的修改版中，基站4和6将反向链接质量的指示发送回基站控制器2。注意，质量指示器可以是如下所述之物的一个或多个：反向链接SNR、信号功率、反向帧擦除、反向链接重新编码符号错误比或反向涡轮解码器的反复次数。还要注意，质量指示器可以以不同于反馈质量的速率的速率发送。例如，对于16个反馈指令的每个帧，只从基站向基站控制器2发送一个多位SNR值。功率控制处理器12通过许多不同的方法在确定正确的功率控制指令方面使用反向链接质量测度。它可以选择对应于最佳质量指示值的指令，也可以选择所有对应于最佳质量指示值的多个指令的平均值，或者，将各个指令的一个质量指示器加权平均值用作“正确的”指令。然后，它能够利用图7中硬映射或软映射中的一个映射来确定实际功率控制调节步骤。例如，如果基站4从基站4接收一个“上”指令，从基站6接收一个“下”指令，则关于发送哪个指令，将会有冲突。在这种情况下，功率控制处理器12选择从接收更强反向链接信号的基站提供的功率控制指令。如果多个传送器拥有最高值相同的质量指示器，则功率控制处理器12可以使用对应指令的平均值。
在第一个示范性实施例的第二个修改版中，接收功率控制指令的基站在指令的基础上运作，以便当它在接收功率控制指令方面发生错误时，它在从基站控制器2接收功率控制指令之后可接收并随后调节其功率。所以，例如，如果基站4从移动站8接收数据的一个反向链接帧并错误地检测一个“上”指令。该“上”指令从接收子系统26提供给控制处理器24(将一个指令发送给传递子系统20，以增加其功率)。
此外，基站4将功率控制指令提供给回程收发器18，回程收发器18将这个指令转播给基站控制器2。在基站控制器2中，功率控制处理器12确定功率控制指令应该一直是一个“下”指令。该下指令通过打包器14和路由器16提供，并被发送到基站4和6。在基站4中，控制处理器24确定它发送到传递子系统20的指令是错误的。响应于这个决定，控制处理器24向传递子系统20发出一个指令，以减小信号到移动站8的发射功率，直到功率控制指令被正确接收。
III.基于减少的功率控制指令反馈的集中功率控制
在本发明的第二个示范性实施例中，基站控制器2从每个基站周期性地接收一个最终发送电平和一个总质量测度。例如，假设只要求基站控制器2每隔20分钟提供集中功率控制一次。在示范性实施例中，每隔一秒从移动站2发送800个功率控制指令。这样，每次基站控制器2干涉以改变发射功率时，由基站4与6接收和执行16个指令。
在基站4中，功率控制指令从移动站8接收。功率控制指令提供给控制处理器24。控制处理器产生一个功率调节指令，并将该指令提供给传递子系统20。这个调节指令可以由图7中硬或软映射中的一个映射产生。响应于来自控制处理器24的功率调节指令，传递子系统增加、减小或维持向移动站8传递的发射功率。此外，自从控制处理器24上次将功率控制信息发送回基站控制器2以来，它产生一个指出反向链接反馈频道的质量的运行计量。注意，质量指示器可以是如下所述之物的一个或多个：反向链接SNR、信号功率、反向帧擦除、反向链接重新编码符号错误比或反向涡轮解码器的反复次数。在一个预定时间间隔的末尾，控制处理器24产生一个功率控制信息，它包含积累的反向链接质量计量和向移动站2传递的当前的发射功率。该信息提供给回程收发器18并被发送到基站控制器2。
同样，在基站6中，功率控制指令从移动站8接收。功率控制指令提供给控制处理器36。控制处理器36产生一个功率调节指令，并将该指令提供给传递子系统32。响应于来自控制处理器36的功率调节指令，传递子系统32增加或减小向移动站8传递的发射功率。此外，自从控制处理器36上次将功率控制信息发送回基站控制器2以来，它产生一个指出反向链接反馈频道的质量的运行计量。在一个预定时间间隔的末尾，控制处理器36产生一个功率控制信息，它包含积累的反向链接质量计量和向移动站2传递的当前的发射功率。该信息提供给回程收发器30并被发送到基站控制器2。
基站控制器2从基站控制接收器(BSCRCVR)10处的基站4和基站6接收功率控制指令。功率控制指令提供给功率控制处理器12。这些功率控制指令提供给功率控制处理器12。功率控制处理器12确定基站4和基站6的正确的发射功率，并将此发射功率水平提供给打包器14。功率控制处理器利用许多不同的方法来确定可以实现的适当的发送电平。它可以选择对应于最佳质量指示值的指令，可以选择所有对应于最佳质量指示值的多个指令的平均值，或者，将这些指令的一个质量指示器加权平均值用作“正确的”指令。然后，它可以用图7中硬或软映射中的一个映射来确定实际的功率控制调节步骤。打包器14将功率控制指令合并到外出的指令中，并将包提供给路由器16。路由器16将功率控制指令发送到基站4和基站6。
在基站4中，功率控制指令由回程收发器18接收。回程收发器18将功率控制指令提供给控制处理器24。控制处理器24产生一个指令，以调节发送通信信号到移动站8的传送器的发射功率，并且，将该指令提供给传递子系统20。这个调节是来自控制处理器2的“正确的”水平与实际上由传递子系统20同时使用的水平之间的差。同样，在基站6中，功率控制指令由回程收发器30接收。回程收发器30将该功率控制指令提供给控制处理器36。控制处理器36产生一个指令，以调节发送通信信号给移动站8的传送器的发射功率，并将此指令提供给传递子系统32。
IV.基于基站发射功率和分歧门限的集中功率控制
在本发明的第四个示范性实施例中，基站控制器2从基站4和6周期性地接收传递的发送电平。但是，当到移动站8的信号的发射功率在一个门限值以外有分歧时，基站控制器2将只发送发射功率纠正信息。
在基站4中，功率控制指令从移动站8接收。这些功率控制指令提供给控制处理器24。控制处理器产生一个功率调节指令，并将该指令提供给传递子系统20。响应于来自控制处理器24的功率调节指令，传递子系统增加或减小向移动站8传递的发射功率。在一个预定时间间隔的末尾，控制处理器24产生一条指出向移动站2传递的当前发射功率的信息。该信息提供给回程收发器18并被发送到基站控制器2。
同样，在基站6中，功率控制指令从移动站8接收。功率控制指令提供给控制处理器36。控制处理器36产生一个功率调节指令，并将该指令提供给传递子系统32。响应于来自控制处理器36的功率调节指令，传递子系统32增加或减小向移动站8传递的发射功率。在一个预定时间间隔的末尾，控制处理器36产生一条指出向移动站2传递的当前发射功率的信息。该信息提供给回程收发器30并被发送到基站控制器2。
基站控制器2从基站控制接收器(BSCRCVR)10处的基站4和基站6接收功率控制信息。指出传递给移动站2的发射功率的信息提供给功率控制处理器12。功率控制处理器12确定基站4的发射功率和基站6的发射功率是否在一个门限值X以外有分歧。如果基站4的发射功率和基站6的发射功率在门限值X以外没有分歧，则基站控制器2不发送功率纠正信息。
如果基站4的发射功率和基站6的发射功率在门限值X以外有分歧，那么，功率控制处理器12计算基站4和基站6的调整过的发射功率，并将此发射功率水平提供给打包器14。在示范性实施例中，功率控制处理器12计算平均发射功率并将此平均能量传递给基站4和6。在第一个选择性的执行过程中，功率控制处理器12计算基站4和基站6中所需的变化，并将此必要的变化传递给基站4和基站6。在第二个选择性实施例中，基站控制器2将一个简单的功率修改指令提供给基站4或基站6，作为对基站4或者基站6按一个固定数量调节其发射功率的响应。打包器14将功率控制指令并入外出的指令中，把包提供给路由器16。路由器16将该功率控制指令发送给基站4和基站6。
在基站4中，功率控制指令由回程收发器18接收。回程收发器18将功率控制指令提供给控制处理器24。控制处理器24产生一个指令，以调节发送通信信号到移动站8的传送器的发射功率，并且，将该指令提供给传递子系统20。同样，在基站6中，功率控制指令由回程收发器30接收。回程收发器30将该功率控制指令提供给控制处理器36。控制处理器36产生一个指令，以调节发送通信信号给移动站8的传送器的发射功率，并将此指令提供给传递子系统32。
在一个选择性的执行过程中，按各调节指令之间的时间间隔来增量纠正发射功率。在这个执行过程的示范性实施例中，在从基站控制器2接收各个调节指令之间的时期内进行调节，这样，可以正好在从基站控制器2接收以后的功率调节指令之前完成调节。
V.确定调整过的发射功率水平的改进方法
在确定调整过的发射功率水平的第一种改进方法中，根据反向链接功率控制反馈的一个质量指示器来确定计算的调整过的发射功率水平。该质量指示器可以基于所接收的反向链接导频信号的强度，或基于导频锁定于每个基站的时间。另一种情况是，该质量指示器可以基于一个给定基站处反向链接帧擦除的数目，或基于移动站8处的信号-串扰比(例如，锁定于一个给定基站的所有指针上相加的导频Ec/Nt。
在确定调整过的功率水平的这些改进方法中，基站控制器2计算来自基站4和6的不同发射功率的一个加权平均值。功率控制处理器12计算加权平均值，并将该加权平均值发送给基站4和6。这些方法改进了对调整过的发射功率的估计，因为它们强调了具有优秀反向链接特征的基站的发射功率。虽并非是完美的相关，但前向链接与反向链接路径损失之间的相关性是明确、肯定的。在这种加权平均化的方式中，接收最强反向链接的基站中的传送器得到的纠正最少。
VI.反馈指令与发射功率调节之间的软映射
在第六个示范性实施例中，传送器和/或控制部件应用了所接收的反馈强度与发送电平调节的数量之间的一个软映射。也就是说，调节中的步长是一个实数，其值取决于反馈指令信号-噪声比的值。可以这样设置一个门限：当反馈的信号-噪声比太低时，功率控制步长是零。此外，当传送器处的反馈接收器没有锁定，并且不能测量反馈SNR时，将不对发送电平作对应的调整。如果一个控制部件得知传送器的反馈指令的质量，它能够利用相同的软映射来确定最合适的指令(对于第一个示范性实施例而言)或基于最近的反馈质量的最合适的发送电平或通信量-导频比(对于第二个示范性实施例而言)。
参考图7A-7D，水平轴代表所接收的反向链接反馈指令的信号-噪声比(SNR)，y轴表示响应于在SNR水平接收的功率控制指令来对发射功率进行调节的数量。图7A展示了不管反馈指令的信号-噪声比如何，发射功率都按一个固定的数量加以调节的一般方法。
图7B展示了考虑反馈指令的SNR的一种修改的方法。对于一个SNR低于门限T的所接收的功率控制指令而言，不对发射功率进行调节。当反馈指令的SNR超过门限T时，发射功率按一个固定的数量来调节。这个软映射可以在基站或集中控制部件中执行。
参考图1，如果软映射在基站4中执行，则当接收功率控制指令时，控制处理器24将确定接收功率控制指令时反向链接信号的信号-噪声比。如果计算的SNR超过门限，则一个指出功率调节的信号从控制处理器24提供给传递子系统20，指示出发送电平的调节量。如果测量的SNR跌落到门限T以下，则不调节发射功率。
如果这个软映射在控制部件2中执行，则基站4和6将功率控制指令的SNR的指示发送回控制部件2。控制部件2可以结合两个所接收信号的SNR值，然后，将其映射入一个计算过的调节中；或者，控制部件2也可以计算为每个所接收信号指示的“调节”；并结合结果。随后，这个计算过的调节提供给基站4和6。
图7C展示了一种考虑反馈指令的SNR并对基于该SNR的功率控制指令提供一个分级响应的修改的方法。对于SNR低于门限T的所接收的功率控制指令而言，还是不对发射功率进行调节。当反馈指令的SNR超过门限T时，发射功率按一个取决于所接收信号的SNR的数量进行调节。这个软映射可以在基站或集中控制部件中执行。
参考图1，如果软映射在基站4中执行，则当接收功率控制指令时，控制处理器24将确定接收功率控制指令时反向链接信号的信号-噪声比。如果计算的SNR超过门限，则指出功率调节的一个信号从控制处理器24提供给传递子系统20，指示出发送电平的调节量。如果测量的SNR跌落到门限T以下，则不调节发射功率。
如果这个软映射在控制部件2中执行，则基站4和6将功率控制指令的SNR的指示发送回控制部件2。控制部件2可以结合两个所接收信号的SNR值，然后，将其映射入一个计算过的调节中；或者，控制部件2也可以计算为每个所接收信号指示的“调节”；并结合结果。随后，这个计算过的调节提供给基站4和6。
图7D展示了一种考虑反馈指令的SNR并对基于该SNR的功率控制指令提供一个分级响应的修改的方法。对于SNR低于门限T的所接收的功率控制指令而言，还是只进行小于一个固定调节的调节。当反馈指令的SNR超过门限T时，发射功率按一个固定的数量进行调节。这个软映射可以在基站或集中控制部件中执行。
回来参考图1，如果软映射在基站4中执行，则当接收功率控制指令时，控制处理器24将确定接收功率控制指令时反向链接信号的信号-噪声比。如果计算的SNR超过门限，则指出固定功率调节的一个信号从控制处理器24提供给示出发送电平的调节的传递子系统20。否则，一个指出变化的发射功率调节的信号被提供给传递子系统20。
如果这个软映射在控制部件2中执行，则基站4和6将功率控制指令的SNR的指示发送回控制部件2。控制部件2可以结合两个所接收信号的SNR值，然后，将其映射入一个计算过的调节中；或者，控制部件2也可以计算为每个所接收信号指示的“调节”；并结合结果。随后，这个计算过的调节提供给基站4和6。
前面对一些较佳实施例的描述使精通该技术领域的任何人都能够开展或应用本发明。该技术领域的技术人士将清楚对这些实施例所作的各种修改，这里所定义的一般原理可以应用于其他实施例，而无须运用发明才能。这样，本发明并不意在局限于这里所示的实施例，而是符合与这里所揭示的各种原理和新颖特征相一致的最大范围。

Claims (6)

1.一种移动通讯系统，其特征在于：第一个基站和第二个基站同时与一个移动站进行通信，所述移动通讯系统包括：
第一基站，用于传递一个前向链接信号给一个移动站、从一个移动站接收一个反向链接信号和发送第一发射功率信息给一个集中控制器；
第二基站，用于传递所述前向链接信号的一个冗余版本给所述移动站、从所述移动站接收所述反向链接信号和发送第二发射功率信息给一个集中控制器；以及
控制器，用于接收所述第一发射功率信息、接收所述第二发射功率信息、根据所述第一发射功率信息来产生一个功率控制指令、接收所述第二发射功率信息和将一个调整过的功率控制指令发送给所述第一基站和所述第二基站。
2.如权利要求1所述的移动通讯系统，其特征在于：所述第一发射功率信息包括对所述移动站发送的一个功率控制指令的第一估计；所述第二发射功率信息包括对所述移动站发送的所述功率控制指令的第二估计。
3.如权利要求1所述的移动通讯系统，其特征在于：所述第一基站还用于发送指出在所述第一基站接收的所述反向链接信号的质量的一个信号；所述第二基站还用于发送指出在所述第二基站接收的所述反向链接信号的质量的一个信号；所述控制器产生所述调整过的功率控制指令，根据是所述第一基站接收的、指出所述反向链接信号的质量的所述信号，和所述第二基站接收的、指出所述反向链接信号的质量的所述信号。
4.如权利要求1所述的移动通讯系统，其特征在于：所述第一发射功率信息包括从所述第一基站到所述移动站的前向链接传递的发送电平的一个指示；所述第二发射功率信息包括从所述第二基站到所述移动站的前向链接传递的发送电平的一个指示。
5.如权利要求4所述的移动通讯系统，其特征在于：所述第一基站在一个预定时期内从所述移动站按第一信息批量接收功率控制指令，并在一个预定时期内将多个第一发射功率信息按第二信息批量传递给所述控制器；其中，所述第一批量超过所述第二批量。
6.如权利要求4所述的移动通讯系统，其特征在于：所述第一发射功率信息包括一个由所述第一个基站在一个预定的时间间隔内接收的指示反向链接信号质量的积累计量；所述第二发射功率信息包括一个由所述第一基站在一个预定的时间间隔内接收的指示反向链接信号质量的积累计量。
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