無線寬帶終端中用于上行鏈路發送功率管理的方法

專利名稱：無線寬帶終端中用于上行鏈路發送功率管理的方法
技術領域：
本發明一般地涉及無線通信系統，更具體地說，涉及用于多載波無線 寬帶終端的功率管理。
背景技術：
在多載波無線通信系統中，發送信號(transmit signal)具有多個副載 波(sub-carrier)或音調。每個副載波或音調在預定義的帶寬中攜帶預定量 的信息。例如，在某些多載波系統中，來自基站(BTS)發送器的下行鏈 路發送信號由形成5MHz寬信號的十個500kHz副載波組成。
在諸如MMDS頻帶(2500-2686 MHz)和WCS頻帶(2305-2360 MHz)的許可頻帶(licensed band)中，為了最小化一個頻帶到另一個的 干擾，聯邦發射規定(Federal emission rules)限制從發送器發出的帶外 (out-of-band)雜散(spurious)發射功率的量。結果，發送器輸出功率被 限制在保證遵守該限制規定的最大可允許電平。
頻帶邊緣附近的帶外發射通常由發送器的互調制失真(intermodulatkm distortion)引起。遠離頻帶邊緣的帶外發射通常由發送器的固有噪聲電平 (noise floor)或發送器的互調制失真和固有噪聲電平的結合引起。
互調制失真是非線性失真，其特點是設備的輸出信號中出現作為輸入 信號中存在的基頻和所有諧波(harmonic)的線性組合的頻率。
為了滿足FCC規范，設備供應商通常根據需要實施多種技術，概述如下。
第一種技術是最小化互調制失真的高功率線性放大器。其優點在于更 高的發送功率、更好的系統鏈路預算。但是高功率線性放大器具有諸如高 成本、高功耗和大尺寸(熱沉原因)之類的缺點。因此，高功率線性放大 器適合于BTS設備，而不適合偏愛較小尺寸和較低成本的客戶端設備 (Customer-premises-equipment, CPE)終端。
第二種技術是濾除互調制失真并降低帶外固有噪聲電平的信道濾波 器。其優點在于減少帶外雜散發射。但它的缺點在于增加的濾波器引起的 高成本，濾波器損耗引起的較低發送功率，固定的頻率信道以及無力減少 頻帶邊緣附近的帶外雜散發射。因此，信道濾波器同樣適合于BTS設備而 不適合要求通過不同頻率信道與不同BTS通信的能力的CPE終端。
第三種技術是對頻帶邊緣提供額外的保護頻帶，其在不實現高成本線 性放大器的前提下允許較高的發送功率。但它的缺點在于頻譜的低效利 用、降低的容量和較高的系統總成本。
因此，希望設計一種用在諸如PCMCIA卡之類的無線寬帶CPE終端 中的改進方法，以在滿足政府發射規定的同時仍能保持低成本、低功耗及 合理尺寸。

發明內容
考慮到以上問題，公開了一種用于優化工作在多載波系統的預定頻帶 中的無線寬帶終端的上行鏈路發送功率的方法，所述方法包括將發送信號 分配給預定頻率的一個或多個副載波，以及將發送信號的輸出功率限制在 基于預定頻率的預定電平以下，其中若發送信號的頻率對于預定頻帶的邊 緣具有較少的保護頻帶，則發送信號的輸出功率較低。
然而，本發明的構造和操作方法及其另外的目標和優點在連同附圖一 起閱讀下面對具體實施例的描述時將得到最好的理解。


圖1圖示了 IO載波基站信號；
圖2圖示了 l載波、2載波或4載波的客戶端設備(CPE)信號； 圖3A圖示了根據本發明的一個實施例在頻帶邊緣發送的客戶端設備 (CPE)終端信號；
圖3B圖示了根據本發明的一個實施例在遠離頻帶邊緣發送的客戶端 設備(CPE)終端信號；
圖4圖示了根據本發明的另一個實施例客戶端設備(CPE)可工作的
車俞出功率分布(output power profile)。
具體實施例方式
本公開內容提供了一種用于在許可頻帶中工作的多載波系統的無線寬 帶客戶端設備(CPE)終端中的功率管理的方法，以改善容量和鏈路預 算。
圖1圖示了 IO載波基站信號。用于一個副載波的帶寬為500kHz，于 是IO個副載波形成5MHz的帶寬。每個副載波用來攜帶預定量的信息。
圖2圖示了使用1載波、2載波或4載波的副載波組的客戶端設備 (CPE)信號。由于每一個副載波的帶寬也是500kHz，因此使用的總帶寬 基于所包含的副載波的數目。例如，在2載波情況下，CPE信號具有 lMHz帶寬。當上行鏈路帶寬需求增加時，CPE終端可以重新調整到占有 2MHz帶寬的4載波信號。
工作于某個許可頻帶的無線寬帶系統必須在該頻帶內發送所有信號。 保護頻帶是為了防止兩個無線電頻帶之間的干擾而位于無線電頻帶之間的 一小部分無線電頻譜。若CPE終端工作于頻帶邊緣附近，則由于缺少足夠 的保護頻帶，因此終端較難滿足帶外雜散發射的要求。這需要降低發送功 率。另一方面，若終端工作于離頻帶邊緣較遠處，則由于增加了保護帶 寬，因此終端較容易滿足帶外雜散發射的要求。
所以，隨著終端上行鏈路帶寬需求的增加，BTS可以將無線流量任務 轉移到離頻帶邊緣更遠的載波，通過這種方式，終端不必降低其發送功 率。遠離頻帶邊緣的轉移既可通過移動基帶信號的頻率來完成，也可通過 重新調整RF載頻來完成。
圖3A圖示了根據本發明的一個實施例在頻帶邊緣310發送的CPE終 端信號。舉個具體的示例來說，假設頻帶300是WCS頻帶(2305-2360 MHz)，且信號是4載波信號。由于缺少保護頻帶，因此為了滿足發射規 定，信號的發送功率320被限制在+24dBm以下。
圖3B圖示了同樣的4載波CPE信號例如在遠離頻帶邊緣310 1MHz 處發送，于是發送功率420的上限可升高到+28dBm。由于增加的lMHz 保護頻帶315，因此發送功率的增加仍滿足發射規定。
類似地，在MMDS頻帶(2500-2686MHz)中，CPE終端能在 5.5MHz信道的頻帶邊緣(0.25MHz保護頻帶)處發送4載波的+27dBm信 號，這滿足聯邦帶外雜散發射要求。但是，有了離頻帶邊緣lMHz或更多 的額外保護頻帶，CPE終端能夠以+30dBm發送同樣的4載波信號，同時 仍滿足聯邦帶外雜散發射要求。
圖4圖示了根據本發明的另一個實施例CPE終端可工作的輸出功率分 布410。輸出功率分布410由系統管理員基于CPE終端工作的頻帶或信道 400通過基站發送給CPE終端。功率分布410指示在包含所有副載波的預 定頻帶上應當如何管理功率。頻譜402不被系統管理員擁有，所以頻譜 404中的輸出功率分布410被減少。另一方面，頻譜408被同樣的系統管 理員擁有，所以在向上接近于頻譜408的頻譜406中，輸出功率分布不受 限制。因此通過為CPE提供輸出功率分布，終端的輸出功率頻譜密度受到 控制，并且帶外雜散發射受到控制。
在多載波系統中，CPE終端被設計為具有在分配的任何副載波頻率處 發射一個、兩個或四個副載波的能力。CPE終端還被設計為具有按ldB步 長大小的多于60dB的功率控制范圍。通過前向和反向功率控制，基站 (BTS)具有檢測CPE終端和BTS之間的近似距離的能力。
有了檢測終端距離的能力，BTS能夠與CPE終端合作來管理其上行鏈 路發送功率。若CPE終端接近BTS，意味著CPE終端不需要發送全功率 來與BTS通信，則系統可以分配頻帶邊緣附近的副載波并將CPE發送功 率限制在較低的最大可允許功率電平之下，例如，對于工作于WCS頻帶 的CPE終端為+24dBm，而對于工作于MMDS頻帶的CPE終端為 十27dBm。
對于遠離BTS的CPE終端，意味著CPE終端可能需要發送全功率來 與BTS通信，系統可以分配離頻帶邊緣1MHz或更遠的副載波并將CPE 發送功率限制在較高的最大可允許功率電平之下，例如，對于WCS頻帶 的CPE終端為+28dBm，而對于MMDS CPE終端為+30dBm。
對于遠離的終端，系統還可以分配具有低信號峰均比(peak-to-mean) 的調制。不同的調制具有不同的信號峰均比。低峰均比的信號將在 平均輸出功率保持相同的同時較少地驅動輸出功率放大器。較少驅動的輸 出功率放大器將生成較少的帶外發射。所以通過較低的峰均比，平均發送 功率可以更高來滿足遠離的終端的發送要求。
通過這些方法，在不增加用于更大線性功率放大器的成本的前提下， 管理了無線帶寬終端的上行鏈路功率。系統總容量和鏈路預算也得以提
雖然示出并描述了本發明的說明性實施例，但是可以預期其他修改、 變更和替代。因此，如后面的權利要求中所提出的那樣，所附權利要求應 以與本公開內容的范圍一致的方式加以廣泛理解。
相關申請的交叉引用
本申請要求2005年5月23日遞交的題為"Method for Optimizing Uplink Transmit Power for a Wireless Broadband Terminal in a Multi- Carrier System that Operating in the License Bands to Improve Capacity and Link Budget"、序列號為60/684,021的美國臨時專利申請以及2006年5月16 日遞交的題為"Method for Up-Link Transmit Power Management in a Wireless Broadband Terminal"的美國專利申請的權益。
權利要求
1.一種用于管理工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的發送功率的方法，所述方法包括將發送信號分配給一個或多個副載波；以及將所述發送信號的功率限制在基于所述副載波和所述預定頻帶邊緣之間的鄰近程度的預定電平，其中若預定副載波上的所述發送信號對于所述預定頻帶的邊緣具有較少的保護頻帶，則所述預定副載波上的發送信號的功率較低。
2. 如權利要求1所述的方法，還包括由基站收發器將所述發送信號從 第一組副載波重新分配到第二組副載波，所述第二組副載波具有比所述第 一組副載波離所述預定頻帶的邊緣更遠的頻率。
3. 如權利要求1所述的方法，還包括由所述終端將所述發送信號從第 一組副載波重新分配到第二組副載波，所述第二組副載波具有比所述第一 組副載波離所述預定頻帶的邊緣更遠的頻率。
4. 如權利要求1所述的方法，還包括在具有的信號峰均比小于第二組 副載波的信號峰均比的第一組副載波上調制所述發送信號，所述第一組副 載波比所述第二組副載波離所述預定頻帶的邊緣更近。
5. 如權利要求1所述的方法，其中所述限制還包括基于預定功率分布的限制。
6. 如權利要求5所述的方法，其中對于接近與不被所述多載波系統使 用的另一個頻帶相鄰的頻帶的邊緣的一個或多個副載波，所述功率分布將 功率限制在較低的電平。
7. —種用于管理工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的發送功率的方法，所述方法包括將發送信號分配給一個或多個副載波；由基站收發器將所述發送信號從第一組副載波重新分配到第二組副載 波，所述第二組副載波具有比所述第一組副載波離所述預定頻帶的邊緣更 遠的頻率；以及 將所述發送信號的功率限制在基于所述副載波和所述預定頻帶邊緣之 間的鄰近程度的預定電平，其中若預定副載波上的所述發送信號對于所述預定頻帶的邊緣具有較 少的保護頻帶，則所述預定副載波上的發送信號的功率較低。
8. 如權利要求7所述的方法，還包括在具有的信號峰均比小于第二組 副載波的信號峰均比的第一組副載波上調制所述發送信號，所述第一組副 載波比所述第二組副載波離所述預定頻帶的邊緣更近。
9. 如權利要求7所述的方法，其中所述限制還包括基于預定功率分布 的限制。
10. 如權利要求9所述的方法，其中對于接近與不被所述多載波系統 使用的另一個頻帶相鄰的頻帶的邊緣的一個或多個副載波，所述功率分布 將功率限制在較低的電平。
11. 一種用于管理工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的發送功率的方法，所述方法包括將發送信號分配給一個或多個副載波；由所述終端將所述發送信號從第一組副載波重新分配到第二組副載 波，所述第二組副載波具有比所述第一組副載波離所述預定頻帶的邊緣更 遠的頻率；以及將所述發送信號的功率限制在基于所述副載波和所述預定頻帶邊緣之 間的鄰近程度的預定電平，其中若預定副載波上的所述發送信號對于所述預定頻帶的邊緣具有較 少的保護頻帶，則所述預定副載波上的發送信號的功率較低。
12. 如權利要求11所述的方法，還包括在具有的信號峰均比小于第二 組副載波的信號峰均比的第一組副載波上調制所述發送信號，所述第一組 副載波比所述第二組副載波離所述預定頻帶的邊緣更近。
13. 如權利要求11所述的方法，其中所述限制還包括基于預定功率分 布的限制。
14. 如權利要求13所述的方法，其中對于接近與不被所述多載波系統 使用的另一個頻帶相鄰的頻帶的邊緣的一個或多個副載波，所述功率分布 將功率限制在較低的電平。
15. —種用于管理工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的 發送功率的方法，所述方法包括.將發送信號分配給一個或多個副載波；在具有的信號峰均比小于第二組副載波的信號峰均比的第一組副載波 上調制所述發送信號，所述第一組副載波比所述第二組副載波離所述預定 頻帶的邊緣更近；以及將所述發送信號的功率限制在基于所述副載波和所述預定頻帶邊緣之 間的鄰近程度的預定電平，其中若預定副載波上的所述發送信號對于所述預定頻帶的邊緣具有較 少的保護頻帶，則所述預定副載波上的發送信號的功率較低。
16. 如權利要求15所述的方法，還包括由基站收發器將所述發送信號 從第一組副載波重新分配到第二組副載波，所述第二組副載波具有比所述 第一組副載波離所述預定頻帶的邊緣更遠的頻率。
17. 如權利要求15所述的方法，還包括由所述終端將所述發送信號從 第一組副載波重新分配到第二組副載波，所述第二組副載波具有比所述第 一組副載波離所述預定頻帶的邊緣更遠的頻率。
18. 如權利要求15所述的方法，其中所述限制還包括基于預定功率分 布的限制。
19. 如權利要求18所述的方法，其中對于接近與不被所述多載波系統 使用的另一個頻帶相鄰的頻帶的邊緣的一個或多個副載波，所述功率分布 將功率限制在較低的電平。
20. —種用于管理工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的 發送功率的方法，所述方法包括將發送信號分配給一個或多個副載波；由基站收發器將所述發送信號從第一組副載波重新分配到第二組副載 波，所述第二組副載波具有比所述第一組副載波離所述預定頻帶的邊緣更 遠的頻率；在具有的信號峰均比小于第二組副載波的信號峰均比的第一組副載波上調制所述發送信號，所述第一組副載波比所述第二組副載波離所述預定 頻帶的邊緣更近；以及將所述發送信號的功率限制在基于所述副載波和所述預定頻帶邊緣之 間的鄰近程度的預定電平，其中若預定副載波上的所述發送信號對于所述預定頻帶的邊緣具有較 少的保護頻帶，則所述預定副載波上的發送信號的功率較低。
21. 如權利要求20所述的方法，其中所述限制還包括基于預定功率分 布的限制。
22. 如權利要求21所述的方法，其中對于接近與不被所述多載波系統 使用的另一個頻帶相鄰的頻帶的邊緣的一個或多個副載波，所述功率分布 將功率限制在較低的電平。
23. —種用于管理工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的 發送功率的方法，所述方法包括將發送信號分配給一個或多個副載波；由所述終端將所述發送信號從第--組副載波重新分配到第二組副載 波，所述第二組副載波具有比所述第一組副載波離所述預定頻帶的邊緣更 遠的頻率；在具有的信號峰均比小于第二組副載波的信號峰均比的第一組副載波 上調制所述發送信號，所述第一組副載波比所述第二組副載波離所述預定 頻帶的邊緣更近；以及將所述發送信號的功率限制在基于所述副載波和所述預定頻帶邊緣之 間的鄰近程度的預定電平，其中若預定副載波上的所述發送信號對于所述預定頻帶的邊緣具有較 少的保護頻帶，則所述預定副載波上的發送信號的功率較低。
24. 如權利要求23所述的方法，其中所述限制還包括基于預定功率分 布的限制。
25. 如權利要求24所述的方法，其中對于接近與不被所述多載波系統 使用的另一個頻帶相鄰的頻帶的邊緣的一個或多個副載波，所述功率分布 將功率限制在較低的電平。
26. —種用于管理工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的 發送功率的方法，所述方法包括將發送信號分配給一個或多個副載波；在具有的信號峰均比小于第二組副載波的信號峰均比的第一組副載波 上調制所述發送信號，所述第一組副載波比所述第二組副載波離所述預定 頻帶的邊緣更近。
全文摘要
公開了一種用于優化工作在多載波系統的預定頻帶中的無線寬帶終端的上行發送功率的方法，所述方法包括將發送信號分配給預定頻率的一個或多個副載波，以及將發送信號的輸出功率限制在基于預定頻率的預定電平以下，其中若發送信號的頻率對于預定頻帶的邊緣具有較少的保護頻帶，則發送信號的輸出功率較低。
文檔編號H04B7/00GK101180811SQ200680017996
公開日2008年5月14日 申請日期2006年5月18日 優先權日2005年5月23日
發明者安·圖耶·巴納, 杭·金, 約翰·格拉布納 申請人:納維尼網絡公司