專利名稱：在基站和用戶臺之間調整功率的方法和無線通信系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在基站和用戶臺之間調整功率的方法和無線通信系統，尤其是用于寬帶傳輸信道中的CDMA傳輸方法。
背景技術：
在無線通信系統中，消息(譬如語音、圖像信息或其它數據)是借助電磁波通過無線接口進行傳輸的。所述無線接口涉及基站和用戶臺之間的通信連接，其中，所述的用戶臺可以是移動臺或地點固定的無線電臺。在此，電磁波輻射是借助載頻來產生的，而該載頻位于為相應系統所設定的頻帶之內。對于將來的無線通信系統，譬如UMTS(通用移動電信系統)或其它的第三代系統，規定頻率位于約2000MHz的頻帶內。
為移動無線電第三代設定寬帶(B＝5MHz)的無線接口，該無線接口采用了CDMA傳輸方法(CDMA碼分多址)來區分不同的傳輸信道。該CDMA傳輸方法需要持續地調整發送功率，且該調整通常都是以閉合的調整回路的形式對兩個傳輸方向進行作用。對于上行方向(從移動臺到基站的無線傳輸)，由基站對移動臺的發送傳輸質量進行分析，并向用戶臺傳回一個控制指令，以便讓用戶臺對接下來的發送進行發送功率調整。在ETSI STC SMG2 UMTS-L1，Tdoc SMG2 UMTS-L1 221/98，1998.8.25，第29-30頁曾公開過，為發送功率的提高或降低規定一個固定的步進量，它只能在無線小區之間發生變化。因此該發送功率校正的步進量為一種靜態參量。然而，該步進量的靜態規定忽略了經無線接口的傳輸特性的某些動態性能，在提高發送功率時，所述的無線接口有時會在無線通信系統中引起不必要的強烈干擾，而在降低發送功率時又會導致較差的傳輸質量。
發明內容
本發明的任務就是改善該傳輸特性。
對于本發明在基站和用戶臺之間調整功率的方法，在第一無線電臺內接收第二無線電臺的發送，并為第二無線電臺的發送功率測出一個控制指令。在第一無線電臺的下一發送過程中，該控制指令被傳輸給所述的第二無線電臺，該第二無線電臺在其下一發送過程中將考慮該控制指令，以便進行發送功率調整。與寬帶CDMA傳輸方法中的現有技術不同的是，在改變發送功率時不是采用時間不變的固定步進量，而是采用一個控制指令，該控制指令涉及一種變化的、調整發送功率的步進量。根據用戶和時間由無線電臺來調整該變化的步進量。
步進量越大，在校正錯誤的發送功率調整時便越快，但代價是調整不準確。步進量較小時的調整是比較準確的，但在校正完強烈偏差之后的延遲較大。利用變化的步進量，該調整可以根據用戶和時間同所有的傳輸條件相匹配，由此改善了該調整。被改善過的調整可以降低干擾，并為所有的通信連接確保了傳輸質量。
根據本發明，在無線電臺內時間重復地對通信連接的傳輸狀態進行分析，并在該傳輸狀態變化時提高或降低所述的步進量。該傳輸狀態為下述參量的一個或其組合，這些參量可引起調整發送功率的調整回路發生變化-用于測試目的的、連續傳輸模式的中斷(間隙模式)，-在上行方向和下行方向之間，在TDD模式下無線接口的無線技術資源的非對稱性使用的變化，-用戶臺移動的速度，-所使用的發送和/或接收天線的數目，-接收側的信號分析的時間平均長度，-在信號檢測中所采用的信道脈沖響應的長度，-在宏分集傳輸方法中與用戶臺保持無線聯系的基站的數目。
通過變換該傳輸狀態來中斷某個時間的調整回路，或者變化中斷時間或突然改變傳輸信息的檢測品質。這可以通過變化的步進量來較好地對應。
該調整方法尤其適合于如下的無線接口，即該無線接口在寬帶傳輸信道中采用CDMA用戶分離方法，而且在該無線接口中可能有大量的、改變所述調整回路的傳輸狀態。典型的應用情況是第三代移動無線電系統中的FDD(頻分雙工)和TDD(時分雙工)模式。該調整適合于上行和下行方向，這樣，所述的第一無線電臺要么為基站，要么為用戶臺。
需要采用哪種步進量，可以從一種被隱式編碼在所傳輸的控制指令內的信令中得出，或者按照一種把不同的傳輸狀態與需使用的步進量聯系起來的對應表格或計算規則來進行。也可以采用這些措施的組合。至于哪些規定對哪些傳輸狀態變化是有利的，將由本發明的實施例給出。
本發明還涉及一種相應的無線通信系統，它具有通過無線接口相互連接的第一無線電臺和第二無線電臺；具有被分配給所述第二無線電臺的、用于發送信息的發送裝置，其中考慮一種控制指令來調整發送功率；具有被分配給所述第一無線電臺的、用于接收所述第二無線電臺的發送的接收裝置，用于為所述第二無線電臺的發送功率測出控制指令的控制裝置，以及在所述第一無線電臺的下一發送過程中把該控制指令傳輸到所述第二無線電臺的傳輸裝置；其中如此地構造所述第一無線電臺的控制裝置，以便對所述第二無線電臺的傳輸狀態進行分析，而且在該傳輸狀態變化的情況下，從調整發送功率的變化步進量的意義上、根據用戶和時間來提高或降低所述的步進量。根據本發明，所述的傳輸狀態為通信連接所使用的發送和/或接收天線的數目，在通信連接所使用的發送和/或接收天線的所述數目發生變化時改變所述的步進量。
下面借助附圖來詳細闡述本發明的實施例。
其中圖1示出了無線通信系統的簡圖，圖2示出了在“間隙模式”下的步進量規定，圖3示出了在不同的非對稱性情況下的步進量規定，圖4示出了在不同的移動臺速度時的步進量規定，圖5示出了在使用接收分集方法時的步進量規定，圖6示出了在對移動臺進行“軟交接”時的步進量規定，以及圖7示出了用于調整發送功率的調整回路。
具體實施例方式
作為無線通信系統的實施例，圖1所示的移動無線電系統由許多移動交換局MSC組成，這些移動交換局相互結網，或可以訪問固定網PSTN。另外，所述移動交換局MSC總是與至少一個用于分配無線技術資源的設備RNM相連。每個這種設備RNM又可以與至少一個基站BS進行通信。
該基站BS能夠通過無線接口同用戶臺、譬如移動臺MS或其它移動或固定的終端設備建立通信。由每個基站BS至少形成一個無線小區。圖1示出了用于在基站BS和移動臺MS之間傳輸有用信息的通信連接V。稍后將闡述經該無線接口的無線通信連接的發送功率調整，其中只示出了所述移動臺MS的發送功率調整。對于相反的傳輸方向，可以應用等效的措施。
運維中心OMC為移動無線電系統或其一部分實現控制及維護功能。在本發明可以應用的其它無線通信系統中，尤其是對于具有無線用戶端的用戶接入網，也可以攜帶這種結構的功能性。
圖中示出了上行方向UL中無線傳輸的發送功率調整。由移動臺MS的發送裝置TX在上行方向UL中發送信息，其中為調整發送功率而考慮了控制指令TPC。該控制指令是通過如下方式產生的，即在基站BS中由接收裝置RX接收所述移動臺MS的發送，并由控制裝置MPC測出該控制指令TPC，然后在下行方向DL中將該控制指令傳輸給移動臺MS。
在此，所述移動臺MS的發送功率不是任意改變的，而是分步驟進行。如果移動臺MS事先用發送功率Px進行發送，則利用發送功率調整將該發送功率提高或降低，以便用于下一發送。如果出現傳輸故障，則保持該發送功率。通過用信令把控制指令TPC從基站BS發送到移動臺MS來通知是三種情況中的哪一種。但是，所述的提高和降低只利用步進量ΔTPC來實現，該步進量不是任意的，而是預先給定的。根據本發明，該步進量ΔTPC取決于用戶和時間。
為了規定所述的步進量ΔTPC，可以采取三種方法，該步進量同控制指令TPC及先前的發送功率一起給出了一個明確的調整發送功率的規則。
方法1也用信令發送需使用的步進量ΔTPC。只要被預告該步進量ΔTPC沒有變化，則保持當前的步進量ΔTPC。因此，被用來重新調整步進量ΔTPC的速度取決于信令的可能性。
方法2當前需采用的步進量ΔTPC通過相應的編碼而被隱式地包含在所述的控制指令TPC之中。正如ETSI STC SMG2 UMTS-L1，Tdoc SMG2UMTS-L1 221/98，1998.8.25，第29-30頁所講述的一樣，現有技術中只需要一個比特(功率+(提高)或功率-(降低))的控制指令是用兩個比特進行編碼的。在附加地發送步進量ΔTPC信令時，可以采用多于兩個的比特來實現，或者在發送信令時減少冗余。
方法3需使用的步進量ΔTPC是固定地同某些事件或傳輸模式聯系在一起的，它們在下文被稱為傳輸狀態。傳輸狀態和步進量ΔTPC之間的邏輯聯系被存儲在一個分配表內，該分配表對兩種無線電臺MS、BS都有約束力。
下面來講述在一些傳輸狀態下對所述步進量ΔTPC的規定，而在目前，所述的傳輸狀態會給發送功率帶來令人不滿意的調整特性。
“間隙模式”FDD模式(頻分雙工)下的所謂“間隙模式”-參見ETSI STC SMG2UMTS-L1，Tdoc SMG2 UMTS-L1 221/98，1998.8.25，第33-34頁-講述了一種用于測試目的的、連續傳輸的中斷，用以譬如準備把移動臺MS轉交給另一基站BS。該中斷可以在上行或下行方向中實現。在該中斷時間內，所述的調整回路是不起作用的，這樣，在恢復所述的傳輸時，事先被調整的發送功率經常會嚴重地偏離最佳值。為了快速地校正該發送功率，可以在所述的中斷之后暫時提高步進量ΔTPC。在此，中斷的持續時間越長，則優選提高越多。
如圖2a所示，標準情況下適用于0.5dB的步進量ΔTPC，在5ms的中斷時該步進量在三個時隙中被提高到1.5dB，或者在10ms的中斷時被提高到2.0dB，然后又適用于ΔTPC＝0.5dB。這是根據方法1進行固定地預定的，因而移動臺MS和基站BS對此都是已知的。
作為對此的替換方案，可以根據圖2b在預告“間隙模式”的信令中也發出接下來需使用的步進量ΔTPC。該步進量由此可以根據中斷的延時來進行調整。變化后的步進量ΔTPC的有效延時要么預先規定，譬如為三個時隙，要么包含在所述的信令中。另一種可能性如圖2c所示，其中，為三個時隙的時間間隔或剩余幀采用了另一種TPC編碼，也就是說同所述的控制指令TPC一起隱式地傳輸步進量ΔTPC，以便在校正發送功率時可以實現較大的步進。
TDD中的非對稱性無線通信系統的TDD模式(時分雙工)可以有選擇地把頻帶內的幀時隙分配給上行或下行方向。由此可以根據需要在上行或下行方向上分配傳輸容量，以便在最佳的資源滿負荷情況下也可以較好地支持非對稱的業務。但是，通信業務的非對稱性對用于發送功率的調整回路也有影響。與FDD模式相反，由于上行及下行方向的頻帶是共用的，故在用信令發送控制指令TPC時若要籌劃可預見的延遲是不可能的。非對稱性越大，所述調整回路跟隨傳輸條件的快速變化的能力就越小。
因此，根據所述的非對稱性來對步進量ΔTPC進行規定。在非對稱性較大的情況下，按照圖3規定一個比對稱性小時要大的步進量ΔTPC，以便加速發送功率的調整。在對稱性較小的情況下，所述的步進量ΔTPC較小，以便改善調整的準確性。在圖3中可以優選方法3。但是，采取方法1的信令也是可以的，因為非對稱性的變化只可能在較大的時間間隔內產生，而且總是產生與此有關的信令。
移動臺的速度所謂的“快速衰落”描述了無線接口的傳輸條件變化，并隨移動臺MS速度的增加而快速增加。由于快速的發送功率調整也是利用暫時固定的步進量ΔTPC進行作用的，所以大步進量ΔTPC的有效性將隨移動臺MS的速度增加而再次下降。為此根據圖4，在速度較小和較大的情況下都規定一個較小的步進量，譬如0.5dB，在中等速度的情況下，采取較大的、譬如為1dB的步進量是比較優選的。在小速度的情況下，發送功率調整的準確性較好，而在中等速度的情況下，快速跟蹤發送功率以便補償所述的衰落便處于突出的地位。為了規定所述的步進量ΔTPC，優選地采用方法1，也就是說經基站BS用信令把步進量ΔTPC發送給移動臺MS，因為移動臺MS的速度是在基站BS中進行估測的。
分集增益/衰落方差每個分集增益限制了由快速衰落而產生的接收功率擾動。由此某個分集增益降低了接收功率的方差。從而，出現的分集增益越多，所述的步進量ΔTPC就可以減少得越多。隨著-信道脈沖響應中利用的回波數目的增加，-獨立的發送及接收天線的數目的增加，-通過擴展或擾頻(交織)的時間平均長度的增加，便增加所述的分集增益。
同傳輸控制指令TPC相比，該措施是較少見的，因此優選地采取方法1(信令)。圖5給出了使用不同數目的接收天線的實施例。如果采用多于一個的接收天線，則會出現接收天線分集。若接收側采用多于一個的天線，則在發送側可以利用較小的步進量ΔTPC進行工作。該步進量ΔTPC通過信令被減小譬如0.25dB。
“軟交接”這種所謂的“軟交接”描述了一種傳輸狀態，其中移動臺MS不僅與基站BS保持無線聯系，而且至少還暫時地與至少另一個基站BS保持無線聯系。在軟交接期間，在上行和下行方向上由多于一個的基站BS接收信息，或由多于一個的基站BS發送信息。對移動臺MS負責的基站BS被錄入在一個有效記錄(有效集)里。如果在該有效記錄里接收了基站BS或從其刪掉了基站BS，則每次在上行和下行方向上跳躍地改變所述的宏分集增益以及下行方向中的總發送功率。該發送功率調整應該能夠盡可能塊地進行跟隨。
在所述有效記錄擴展的情況下，應該盡可能塊地減小發送功率，以便避免系統擔負不必要的干擾。在所述有效記錄減少的情況下，應快速地提高發送功率，以便確保足夠的信號質量。在兩種情況下都暫時增大步進量ΔTPC。在此，在擴展所述的有效記錄時，所述的步進量ΔTPC只沿著減小發送功率(-TPC)的方向增大，而在減少所述的有效記錄時，步進量ΔTPC只沿著增大發送功率(+TPC)的方向增大，這是比較有利的。所述步進量ΔTPC在下行方向中的變化可以更大一些，因為此處除了分集增益以外還有總發送功率發生變化。
根據圖6a、6b、6c，可以采用所有的三種方法，其中提高步進量ΔTPC只對一個有限的時間間隔、譬如兩個時隙或剩余幀起作用。此后，應該重新采用盡可能準確的、具有小步進量ΔTPC的發送功率調整。
由于擴展或減少基站BS的有效記錄是用信令來發送的，所以可以通過規定并根據一種對應表格來為移動臺MS規定所述的步進量ΔTPC，參見圖6a。作為替換方案，可以按照圖6b產生進行改變的信令，或按照圖6c通過改變控制指令TPC的編碼來改善所述的發送功率調整。
如圖7所示，可以簡單地對上行方向中用于傳輸的發送功率調整作闡述如下在通信建立之后，由基站BS的控制裝置MPC確定傳輸狀態。由移動臺MS的發送裝置TX在上行方向UL中進行發送。該發送由基站BS的接收裝置RX進行接收。另外，由控制裝置MPC詢問所述的傳輸狀態是否已暫時改變。如果是，則重新確定步進量ΔTPC，否則保持通信連接開始時所調整的步進量ΔTPC。另外，由控制裝置MPC確定該控制指令TPC，以便由基站BS的傳輸裝置TX在下行方向DL中把該控制指令傳輸給移動臺MS。
移動臺MS接收該控制指令TPC，并相應地為接下來的發送調整發送功率，其中同時考慮所述的步進量ΔTPC。該步進量ΔTPC要么按方法2而被包含在控制指令TPC之中，按方法1用信令發送出去，要么可以按方法3由移動臺MS從當前的傳輸狀態中進行重構。
權利要求
1.利用第一及第二無線電臺(BS，MS)之間的無線接口在無線通信系統中調整功率的方法，其中，-在所述第一無線電臺(BS，MS)內接收所述第二無線電臺(MS，BS)的發送，并為所述第二無線電臺(MS，BS)的發送功率測出一個控制指令(TPC)，-在所述第一無線電臺(BS，MS)的下一發送過程中，該控制指令(TPC)被傳輸給所述的第二無線電臺(MS，BS)，-該第二無線電臺(MS，BS)在其下一發送過程中將考慮所述的控制指令(TPC)，以便進行發送功率調整，-所述的控制指令(TPC)涉及一種變化的、調整發送功率的步進量(ΔTPC)，根據用戶和時間由所述的無線電臺(BS，MS)來調整該變化的步進量，-以及在所述的無線電臺(BS，MS)內時間重復地對所述無線電臺之間的傳輸狀態進行分析，其特征在于-所述的傳輸狀態為通信連接所使用的發送和/或接收天線的數目，-以及在通信連接所使用的發送和/或接收天線的所述數目發生變化時，改變所述的步進量。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述通信連接所使用的天線數目變化是通過改變在宏分集傳輸方法中與用戶臺(MS)保持無線聯系的基站(BS)的數目來實現的。
3.如權利要求2所述的方法，其中當與用戶臺保持無線聯系的基站數目增加時，所述的步進量只為發送功率的減小而增加。
4.如權利要求2所述的方法，其中當與用戶臺保持無線聯系的基站數目減少時，所述的步進量只為發送功率的增加而增加。
5.如上述權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于為所述的無線接口采用一種寬帶傳輸信道中的CDMA傳輸方法。
6.如上述權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于所述的第一無線電臺為基站(BS)，而所述的第二無線電臺為用戶臺(MS)。
7.如權利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于所述的第一無線電臺為用戶臺(MS)，而所述的第二無線電臺為基站(BS)。
8.如上述權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于用信令發送所述需使用的步進量(ΔTPC)。
9.如權利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于利用所述傳輸的控制指令(TPC)來規定所述需使用的步進量(ΔTPC)。
10.如權利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于按照一種把不同的傳輸狀態與需使用的步進量(ΔTPC)聯系起來的對應表格或計算規則來規定所述需使用的步進量(ΔTPC)。
11.無線通信系統，-具有通過無線接口相互連接的第一無線電臺(BS，MS)和第二無線電臺(MS，BS)，-具有被分配給所述第二無線電臺(MS，BS)的、用于發送信息的發送裝置(TX)，其中考慮一種控制指令(TPC)來調整發送功率，-具有被分配給所述第一無線電臺(BS，MS)的、用于接收所述第二無線電臺(MS)的發送的接收裝置(RX)，用于為所述第二無線電臺(MS)的發送功率測出控制指令(TPC)的控制裝置(MPC)，以及在所述第一無線電臺(BS，MS)的下一發送過程中把該控制指令(TPC)傳輸到所述第二無線電臺(MS，BS)的傳輸裝置(TX)，-其中如此地構造所述第一無線電臺(BS，MS)的控制裝置(MPC)，以便對所述第二無線電臺(MS，BS)的傳輸狀態進行分析，而且在該傳輸狀態變化的情況下，從調整發送功率的變化步進量(ΔTPC)的意義上、根據用戶和時間來提高或降低所述的步進量(ΔTPC)，其特征在于-所述的傳輸狀態為通信連接所使用的發送和/或接收天線的數目，-以及在通信連接所使用的發送和/或接收天線的所述數目發生變化時改變所述的步進量。
全文摘要
本發明涉及在基站和用戶臺之間調整功率的方法及無線通信系統。在第一無線電臺內接收第二無線電臺的發送，并為所述第二無線電臺的發送功率測出一個控制指令。在第一無線電臺的下一發送過程中，該控制指令被傳輸給所述的第二無線電臺，該第二無線電臺在其下一發送過程中將考慮該控制指令，以便進行發送功率調整。在改變發送功率時不是采用時間不變的固定步進量，而是采用一個控制指令，該控制指令涉及一種變化的、調整發送功率的步進量。根據用戶和時間由無線電臺來調整該變化的步進量。根據本發明，所述的傳輸狀態為通信連接所使用的發送和/或接收天線的數目，在通信連接所使用的發送和/或接收天線的所述數目發生變化時改變所述的步進量。
文檔編號H04B7/005GK1496024SQ20031011384
公開日2004年5月12日 申請日期1999年10月8日 優先權日1998年10月9日
發明者M·本茨, A·克萊恩, A·斯特, T·烏爾里希, V·索默, R·科恩, J·克勞澤, J·-M·特雷納德, M·科特坎普, M·費貝爾, S·厄斯特雷赫, S·奧貝爾曼, H·蘭登貝爾格, F·戈爾德霍菲爾, M 本茨, ぬ乩啄傻, 乜財, 固乩綴, 扯, 潛炊 , 炊, 祿舴貧, 鏘, 馱 申請人:西門子公司