在通信系統中用於控制發射功率的方法和設備的製作方法

2023-06-18 01:53:56

專利名稱：在通信系統中用於控制發射功率的方法和設備的製作方法
背景技術：
I.發明領域本發明涉及一種在通信系統中用於控制發射功率的方法和裝置。更具體地，本發明涉及一種在CDMA通信系統中用於功率控制的新型的和改進的方法和裝置。
II.有關技術的描述碼分多址(CDMA)調製技術是用於促進具有大量系統用戶的通信的數種技術之一。本領域內還已知其它的多址通信系統技術，諸如時分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)。但是，對於多址通信系統，CDMA的擴頻調製技術比其它的調製技術具有更顯著的優點。在題為「採用衛星或地面轉發器的擴頻多址通信系統」的第4,901,307號美國專利中揭示了CDMA技術在多址通信系統中的使用，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並通過引用包括在此。在題為「在CDMA蜂窩電話系統中用於產生信號波形的系統和方法」的第5,103,459號美國專利中也揭示了CDMA技術在多址通信系統中的使用，該專利也已轉讓給本發明的受讓人，並通過引用包括在此。此外，可以將CDMA系統設計成符合「用於雙-模寬帶擴頻蜂窩系統的TIA/EIA/IS-95-A移動站-基站兼容標準」，下面稱之為IS-95-A標準或TIA/EIA/IS-95-A。
由於CDMA具有寬帶信號的固有性質，所以可以通過在寬的帶寬上擴展信號能量來提供一種頻率分集的形式。因此，頻率選擇衰減僅影響CDMA信號帶寬的一小部分。通過兩個或更多的基站同時連結到移動用戶或遠程站而提供多條信號路徑，可以獲得空間或路徑分集。此外，通過對以不同的傳播延遲到達的信號分別地接收和處理，通過擴頻處理使用多路徑環境，可以得到路徑分集。在題為「在CDMA蜂窩電話系統中用於在通信中提供軟越區切換的方法和系統」的美國專利第5,101,501號和題為「在CDMA蜂窩電話系統中的分集接收機」的美國專利第5,109,390號中說明了路徑分集的例子，兩個專利都已轉讓給本發明的受讓人，並通過引用包括在此。
反向鏈路是指從遠程站到基站的傳輸。在反向鏈路上，每個正在傳輸的遠程站都對網絡中的其它遠程站有幹擾。因此，因其它遠程站的傳輸而產生的總幹擾使反向鏈路的容量受到限制。通過傳輸較少的位，CDMA系統使反向鏈路的容量增加，從而當用戶不在講話時，使用較小的功率並降低幹擾。
為了使幹擾最小和反向鏈路的容量最大，用三個反向鏈路功率控制環路，控制每個遠程站的發射功率。第一功率控制環路通過將發射功率設置成反比於正向鏈路上接收到的功率，來調節遠程站的發射功率。在一個IS-95-A系統中，由Pout＝-73-Pin給出發射功率，其中Pin是以dBm為單位的、由遠程站接收到的功率，Pout是以dBm為單位的、遠程站的發射功率，而-73是常數。通常稱這種功率控制環路為開環環路。
第二種功率控制環路如此地調節遠程站的發射功率，致使在基站接收到的反向鏈路信號的信號質量保持在預定的電平上，所述信號質量是通過每位能量對噪聲加幹擾的比Eb/Io測量的。該電平稱之為Eb/Io設置點。基站測量在基站接收到的反向鏈路信號的Eb/Io，根據所測量的Eb/Io，基站將反向鏈路功率控制位傳輸給在正向業務信道上的遠程站。將反向功率控制位設置成每20msec幀16次，或800位/秒的速率。正向業務信道將反向鏈路功率控制位與來自基站的數據一起攜帶至遠程站。通常將第二環路稱為閉環環路。
CDMA通信系統典型地傳輸作為獨立數據幀的數據包。因此，典型地由幀誤差率(FER)測量所要求的性能水平。第三功率控制環路如此調節Eb/Io設置點，致使由FER測量的所要求性能水平得以保持。為獲得所給FER的所要求的Eb/Io與傳播條件有關。通常將第三環路稱為外環路。在題為「在CDMA蜂窩行動電話系統中用於控制發射功率的方法和裝置」的美國專利第5,056,109號中詳細地揭示了用於反向鏈路的功率控制機構，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並通過引用包括在此。
正向鏈路是指從基站到遠程站的傳輸。在正向鏈路上，有幾個原因要控制基站的發射功率。來自基站的高發射功率可以對在其它遠程站接收到的信號造成過度的幹擾。另外，如果基站的發射功率太低，則遠程站會接收錯誤的數據傳輸。地面信道衰減和其它已知因素可以影響遠程站接收到的正向鏈路信號的質量。結果，每一基站都試圖調節它的發射功率，以使在遠程站處維持所要求的性能水平。
對數據傳輸來說，在正向鏈路上的功率控制特別重要。數據傳輸一般對所傳輸的數據量不對稱，在正向鏈路上的數據量大於在反向鏈路上的數據量。用在正向鏈路上的有效的功率控制機構，(其中控制發射功率以保持所要求的性能水平)，可以改善正向鏈路的總容量。
在題為「在移動通信系統中用於實現快速正向功率控制的方法和裝置」的美國專利申請第08/414,633號中揭示了用於控制正向鏈路發射功率的方法和裝置，在下文稱為』633專利申請，申請日為1995年3月31日，該申請已轉讓給本發明的受讓人，並通過引用包括在此。在』633專利申請揭示的方法中，當接收到的數據的傳輸幀有差錯時，遠程站向基站傳輸一個誤差-指示-位(EIB)消息。EIB可以是包含在反向業務信道幀中的一位或是在反向業務信道上發送的獨立的消息。根據EIB消息，基站增加其向遠程站的發射功率。
這種方法的缺點之一是響應時間長。處理延遲包括的時間是從基站用不合適的功率發射幀的時間到基站根據來自遠程站的誤差消息調節發射功率的時間。處理延遲包括所用的下列時間(1)基站用不合適的功率發射數據幀，(2)遠程站接收數據幀，(3)遠程站檢測幀誤差(例如，一幀消除)，(4)遠程站向基站發射誤差消息，以及(5)基站接收到誤差消息並適當地調節其發射功率。在EIB消息產生之前，必須對正向業務信道幀進行接收、解調和解碼。然後，在可以使用位來調節正向業務信道的發射功率之前，必須產生、編碼、發射、解碼和處理帶有EIB消息的反向業務信道幀。
典型地，所要求的性能水平是百分之一FER。因此，平均地說，每100幀，遠程站發射一個指示幀差錯的誤差消息。根據IS-95-A標準，每幀有20 msec長。這類基於EIB的功率控制工作對調節正向鏈路發射功率以處理遮蔽情況是很好的，但是由於它的速度慢，在有衰減時無效，除了在最短的衰減情況下。
控制正向鏈路發射功率的第二種方法是，使用在遠程站接收到的信號的Eb/Io。由於FER與接收到的信號的Eb/Io有關，可以設計功率控制機構使Eb/Io保持在所要求的水平。如果在正向鏈路上數據以可變的速率傳輸，則這種設計帶來了困難。在正向鏈路上，根據數據幀的數據速率調節發射功率。如TIA/EIA/IS-95-A中所述，在數據速率較低時，通過重複調製碼元，在較長的時間周期內傳輸每一數據位。每位的能量Eb是在一位時間周期中接收功率的積累，而且是從在每一調製碼元中積累能量而得到。對於Eb的等效量，可以以較低的數據速率，在正比例較小的發射功率下發射每個數據位。典型地，遠程站事先不知道傳輸速率，並且在已對完整的數據幀解調、解碼、和確定數據幀的數據速率之後，才能計算接收到的每位能量Eb。因此，本方法的延遲約同於上述美國專利申請第08/414,633號，並且速率是每幀一個功率控制消息。這與反向鏈路的方法相反，如在TIA/EIA/IS-95-A中，其中每一幀可以有16次一個功率控制消息(位)。
在上述美國專利申請第08/414,633號、美國專利申請第08/559,386號，於1995年11月15日提出的，題為「在移動通信系統中用於實現快速正向功率控制的方法和裝置」中；美國專利申請第08/722,763號，於1996年9月27日提出的，題為「在擴頻通信系統中用於測量鏈路質量的方法和裝置」中；在美國專利申請第08/710,335號，於1996年9月16日提出的，題為「用於實現分布正向功率控制的方法和裝置」中；以及在美國專利申請第08/752,860號，於1996年11月20日提出的，題為「功率控制門限的調節/通過預先處理未曾執行的功率控制命令進行測量」中描述了用於實現快速正向功率控制的其它方法和裝置。
正向鏈路和反向鏈路之間的基本差別是在反向鏈路上不需要知道傳輸速率。如上述美國專利第5,5056,109號所述，在較低速率時，遠程站不連續地發射。當遠程站正在發射時，不管傳輸速率是多少，遠程站總是以相同的功率電平和相同的波形結構發射。基站確定功率控制位的值，並將該位以每幀16次發送到遠程站。由於遠程站知道傳輸速率，當它不發射時，遠程站可以忽略與次數對應的功率控制位。這允許快速反向鏈路功率控制。然而，有效的功率控制速率隨傳輸速率而變化。對於TIA/EIA/IS-95-A，全速率幀的速率是800 bps(位每秒)，以及1/8速率幀的速率是100bps。
在題為「高數據速率CDMA無線通信系統」，於1996年5月28日提出的美國專利申請第08/654,443號，下文稱為』443專利申請，描述了另一種反向鏈路結構，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並通過引用包括在此。
根據』443專利申請，在反向鏈路中引入輔助導頻。導頻電平與反向鏈路上的傳輸速率無關。這允許基站測量導頻電平，並以恆定速率將反向鏈路功率控制位發送到遠程站。
發明概述本發明的目的是，提供用於高速率正向鏈路功率控制的方法和裝置。
本發明的一個目的是，改善正向鏈路功率控制環路的響應時間，並通過測量反向鏈路功率控制位(在正向業務信道上傳輸，在每一幀內傳輸數次)的質量，允許調節在正向鏈路上的發射功率。在短時間間隔內的測量允許基站動態地調節發射功率，使之對其它基站的幹擾減至最小和使正向鏈路的容量增加至最大。經改善的響應時間使功率控制環路能對慢衰減進行有效的補償。對於快衰減，在通信系統中的塊交錯器起作用。
在一個方面，本發明提供一種用於在CDMA系統中控制發射功率的方法，包括下列步驟測量位的第一組值的幅值；根據所述比較步驟產生第二組位；其中，根據所述第二組位調節所述發射功率。
本發明的另一方面提供一種用於在CDMA系統中控制發射功率的裝置，包括第一功率控制環路，用於將所接收的信號的質量保持在目標能量電平，所述第一功率控制環路接收第一組位和目標能量電平並根據所述第一組位和所述目標能量電平提供第二組位；以及第二功率控制環路，用於保持所述所接收信號的測量得的性能，所述第二功率控制環路接收幀差錯的指示符和性能門限並根據所述測量得的性能和所述性能門限將所述目標能量電平提供給所述第一功率控制環路。
本發明的又一個方面提供一種控制器，用於在無線通信系統中的基站，包括一個或多個基站和一個或多個遠程站，控制器包括發射機，用於在傳輸信道中將通信信號和功率控制信號一起發射；接收機，用於在傳輸信道中接收來自遠程站的信號並對由遠程站在通信信道中接收到的信號表示一屬性；控制器，用於處理由接收機接收的信號並獨立地控制經處理的信號，由發射機在傳輸信道中發射的功率控制信號。
本發明還提供可在無線通信系統中使用的遠程站，包括一個或多個基站和一個或多個遠程站，遠程站包括接收機，用於接收在傳輸信道中由基站傳輸的一個或多個通信信號和與其一起傳輸的功率控制信號；控制器，用於處理由接收機接收的信號以確定由接收機接收的通信信號的屬性；以及發射機，用於在傳輸信道中發射表示所接收通信信號的屬性的信號。
在本發明的一個實施例中，遠程站測量反向鏈路功率控制位，它在正向業務信道上以800位每秒的速率傳輸。將反向鏈路功率控制位穿插在正向業務信道數據流中。功率控制位的增益和正向鏈路數據位的增益一起調節。然而，不像數據位，功率控制位的傳輸電平沒有按照數據速率定標。使用功率控制位的所測量得的信號質量調節基站的發射功率。
本發明的目的是通過使用反向鏈路功率控制位的能量測量改善正向鏈路功率控制的響應時間。以800bps的速率傳輸反向鏈路功率控制位。因此，本發明的正向鏈路功率控制機構能周期性地實現每1.25msec對所接收的正向業務信道的質量的測量。可以將測量傳輸到基站，用於調節正向鏈路發射功率。經改善的響應時間允許基站有效地補償在信道中的慢衰減並改善正向業務信道的質量。
本發明的另一個目的是通過允許快速調節基站的發射功率以增加正向鏈路的容量。本發明的功率控制機構允許基站以維持性能所必需的電平的最小的發射功率傳輸。由於基站的總發射功率是固定的，對於一給定任務的最小傳輸的結果是節約了發射功率，可以用於另外的任務。
本發明還有另外的一個目的是提供可靠的正向鏈路功率控制機構。在遠程站處，將來自基站的多個扇區的反向鏈路功率控制位或來自同一扇區的多個信號路徑還合併以產生正向鏈路信號質量的改進的測量。將被認為不可靠的反向鏈路功率控制位從功率控制環路的使用中略去。在基站處，所有和遠程站通信的基站都接收到正向鏈路功率控制位。周期性地對基站的正向業務信道的增益進行校正，因此不會積累通過基站的正向鏈路功率控制位的錯誤接收。
本發明的還有一個另外的目的是提供將正向鏈路功率調節到所要求的幀誤差率的機構，與外環路對反向鏈路所做的相似。
本發明的另一個目的是提供在基站之間使功率控制位通信的機構。在不同的基站可能已經或可能尚未正確地接收控制正向鏈路發射功率的功率控制位。本發明向接收錯誤功率控制位的基站提供更新它們的正向鏈路發射功率所必需的信息。
附圖概述從下面結合附圖對本發明實施例的詳細描述中，對本發明的特性、目的和優點將更為明了，在所有的附圖中，用相同的標記作相應的識別，其中，

圖1是本發明的實施例通信系統的示圖，包括多個基站在與遠程站通信；圖2是一個基站和遠程站的示例方框圖；圖3是正向業務信道的示例方框圖；圖4是在遠程站內的解調器的示例方框圖；圖5是在遠程站內的解碼器的示例方框圖；圖6是在遠程站內的功率控制處理器的示例方框圖；圖7是正向和反向鏈路功率控制信道的定時圖；以及圖8是在正向鏈路功率控制環路內的增益校正機構的定時圖。
較佳實施例的詳述在一個實施本發明的系統中，基站在正向業務信道上發射反向鏈路功率控制位以及數據。遠程站用反向鏈路功率控制位控制它的發射功率，以便保持所要求的性能水平，同時減小對系統中其它遠程站的幹擾。在上述美國專利申請第08/414,633號中，揭示了用於反向鏈路的功率控制機構。由於對處理延遲的敏感性，不對反向鏈路功率控制位編碼。事實上，將功率控制位穿插在數據中(見圖3)。在這意義上，穿插是一種處理，通過穿插用功率控制位替代一個或多個代碼碼元。
在該實施例中，以800bps的速率或以每1.25msec時隙一個功率控制位的方式，發射反向鏈路功率控制位。時隙稱為功率控制群。以均勻的間隔發射功率控制位可使基站能同時向多個遠程站發送功率控制位。這導致在發射功率量中的峰值。結果，在1.25msec功率控制群中功率控制位是偽隨機地定位的。這是通過將1.25msec時隙分割成24個位置，並用一長的PN序列偽隨機地選擇穿插功率控制位的位置來實現的。在該實施例中，在功率控制群內僅選擇最先16個位置中的一個作為起始位置，不選擇最後的8個位置。
正向業務信道是可變速率信道，並且正向業務信道的發射功率與數據速率有關。通過FER測量正向業務信道的性能，該性能與遠程站接收到的信號的每位能量Eb有關。在較低的數據速率時，在較長的時間段上散布相同的每位能量Eb，造成較低的發射功率電平。
在該實施例中，根據TIA/EIA/IS-95-A在正向鏈路上傳輸。IS-95-A標準提供使用兩個速率組中之一進行傳輸。速率組1支持9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps和1.2kbps的數據速率。用速率1/2卷積編碼器對9.6kbps數據速率編碼，以產生19.2kbps碼元速率。使用於較低速率的編碼數據重複N次。以得到19.2kbps碼元速率。速率組2支持14.4kbps、7.2kbps、3.6kbps和1.8kbps的數據速率。用穿插的速率1/2卷積編碼器對14.4kbps數據速率編碼，以得到速率3/4。因此，對於14.4kbps數據速率，碼元速率也是19.2kbps。在呼叫初始階段期間，由基站選擇速率組，並且一般在通信期間保持有效，雖然在呼叫期間可以改變速率組。在該實施例中，對於速率組1，反向鏈路功率控制位的持續期是兩個碼元寬(104.2μsec)，而對於速率組2是一個碼元寬(52.1μsec)。
在本說明書中，正向業務信道的傳輸增益是指，發射數據信號的每位能量Eb(話務)。具有較低數據速率的幀包含以指定的每位能量Eb傳輸的較少的位，因而以較低的功率傳輸。這樣，正向鏈路業務信道的功率電平用當前正在傳輸的幀的數據速率來定標。反向鏈路功率控制位的傳輸增益是指，穿插到數據流中的反向鏈路功率控制位的每位能量Eb(功率控制)。每一反向鏈路功率控制位有相同的持續期，因而這些位的功率電平與它們穿插在內的幀的數據速率無關。實施例利用了功率控制位的這些特性，以提供改進的正向鏈路功率控制機構。正向鏈路功率控制的操作造成基站對業務信道增益進行調節。在該實施例中，對業務信道增益的每一次調節也施加到反向鏈路功率控制位的增益，致使兩個增益一起調節。
通過測量在正向業務信道上傳輸的反向鏈路功率控制位的幅值，確定由遠程站接收到的正向鏈路信號的質量。不直接測量數據位的質量，而是從測量到的反向鏈路功率控制位的幅值導出。這是合理的，因為功率控制位和話務數據同等地受到傳播環境中變化的影響。因此，如果數據位的幅值對於功率控制位的幅值保持已知的比值，則實施例工作得很好。
一般，以低的發射功率電平發送反向鏈路功率控制位。此外，可以從通信系統中的多個基站發射功率控制位。通過接收功率控制位；根據導頻信號的相位和幅值，調節功率控制位的相位和幅值；以及將經幅值調節的功率控制位濾波，可得到關於功率控制位的幅值的更精確的測量。用經濾波的功率控制位的幅值控制基站的發射功率，致使在遠程站接收到的正向鏈路信號的質量保持所要求的水平。
正向鏈路功率控制機構操作兩個功率控制環路。第一功率控制環路，即閉環環路，如此地調節基站的發射功率，以致將遠程站接收到的經幅值濾波的反向鏈路功率控制位的質量保持在目標能量電平上。在大多數情況下，目標能量電平是由正向業務信道的FER的確定。通過在反向鏈路上發送正向鏈路功率控制位，遠程站請求基站調節正向鏈路發射功率。每一正向鏈路功率控制位使基站增加或減少相應業務信道的增益。第二功率控制環路，即外環路，是這樣一種機構，遠程站通過它調節目標能量電平，以保持所要求的FER。
為了改善正向鏈路功率控制機構的效能，例如反抗在信道中的慢衰減，將閉環環路設計成工作於高速率。在該實施例中，在對其進行正向鏈路信號質量測量的反向鏈路功率控制位以800bps傳輸，而在反向業務信道上發送的正向鏈路功率控制位也以800bps傳輸。因此，可以對基站的發射功率以高達每秒800次的速率進行調節。然而，由於發送未編碼和具有最小能量的正向功率控制位，在基站可能沒有滿意地接收到某些正向功率控制位。基站可以決定略去任何它認為不夠可靠的正向功率控制位。
在該實施例中，第二正向鏈路功率控制環路，即外環路，每幀更新一次或每秒更新50次目標能量電平。外環路設置目標能量電平的值，結果得到所要求的FER性能。當傳播環境沒有變化時，外環路應快速確定合適的目標能量電平值，並使目標保持在該電平。當在信道特徵中有改變時(例如，幹擾電平增加、移動用戶的速度變化、或一個信號路徑的出現或不見)，為了在同樣的FER下繼續工作，可以會要求不同的目標能量電平。因此外環路應該將目標快速地移到新電平，以適應新的情況。I.電路說明參考附圖，圖1表示實施本發明的示例通信系統，它由與多個遠程站6(為簡單起見，只示出一個遠程站6)通信的多個基站4組成。系統控制器2連接通信系統中的所有基站4和公用電話交換網(PSTN)8。系統控制器2協調連接PTSN 8的用戶與遠程站6上的用戶之間的通信。從基站4到遠程站6的數據傳輸通過信號路徑10發生在正向鏈路上，從遠程站6到基站4的數據傳輸通過信號路徑12發生在反向鏈路上。信號路徑可以是直線路徑，諸如信號路徑10a，或是曲折路徑，諸如信號路徑14。當基站4a發射的信號從反射源16反射，並通過與可見路徑線不同的路逕到達遠程站6時，就產生了曲折路徑14。雖然在圖1中是以方框圖示出的，在遠程站6工作的環境中，反射源16是人造物品造成的結果，例如房子或其它結構。
圖2示出民實施本發明的基站4和遠程站6的示例方框圖。正向鏈路上的數據傳輸從數據源20起始，它將數據提供給編碼器22。圖3示出了編碼器22的示例方框圖。在編碼器22內，CRC編碼器62方框用CRC多項式對數據編碼，在該實施例中，所述CRC多項式符合在IS-95-A標準中描述的CRC發生器。CRC編碼器62添加CRC位並將一組代碼尾位插入數據。將格式化數據提供給卷積編碼器64，而卷積編碼器64對數據卷積編碼，並將編碼數據提供給碼元轉發器66。碼元轉發器66使每個碼元Ns重複數次。以在碼元轉發器66的輸出端保持固定的碼元速率。將經重複的碼元提供給塊交錯器68。塊交錯器68對碼元重新排序，並將經交錯的數據提供給調製器(MOD)24。
在調製器24內，乘法器72用長PN代碼使經交錯的數據擴展，它對數據進行擾碼，以致只有接收遠程站6能接收數據。長PN代碼擴展數據通過多路器(MUX)74多路復用，並提供給乘法器76，乘法器以對應於分配給遠程站6的業務信道的WALSH代碼覆蓋數據。通過乘法器78a和78b，分別用短PNI和PNQ代碼使經WALSH覆蓋的數據進一步擴展。將短PN擴展的數據提供給發射機(TMTR)26(見圖2)，所述發射機對信號濾波、調製、上變頻和放大。經調製的信號經雙工器28發送，並從天線30在正向鏈路上通過信號路徑10傳輸。在某些基站設計中可能不採用雙工器28。
採用MUX74將反向鏈路功率控制位穿插到數據流中去。功率控制位是一位消息，它命令遠程站6增加或減少反向鏈路的發射功率。在該實施例中，在每1.25msec功率控制群中，將一個功率控制位穿插到數據流中。預先確定反向鏈路功率控制位的持續期。並可使該持續期與系統所採用的速率組有關。來自長PN發生器70的長PN序列決定反向鏈路功率控制位的穿插位置。MUX74的輸出包含數據位和反向鏈路功率控制位兩者。
參考圖2，在遠程站6，天線102接收正向鏈路信號，經雙工器104發送，並提供給接收機(RCVR)106。接收機106對信號濾波、放大、解調和量化，以得到數位化的I和Q基帶信號。將基帶信號提供給解調器(DEMOD)108。解調器108用短PNI和PNQ代碼對基帶信號去擴展，用與在基站4中所採用的相同的WALSH代碼對去擴展的數據進行去覆蓋，用長PN代碼對WALSH去覆蓋數據進行去擴展，並將經解調的數據提供給解碼器110。
在圖5所示的解碼器110內，塊去交錯器180將解調數據的碼元重新排序，並將去交錯的數據提供給維特比(VITERBI)解碼器182。維特比解碼器182對卷積編碼數據解碼，並將解碼數據提供給CRC校驗元件184。CRC校驗元件184進行CRC校驗，並將經校驗的數據提供給數據宿112。II.功率控制位的測量圖4示出了用於測量反向鏈路功率控制位能量的電路的示例方框圖。將來自接收機106的數位化I和Q基帶信號提供給相關器組160a到160m(下面簡稱160)。可以將每個相關器160分配給同一基站4的不同信號路徑或不同基站4的不同傳輸。在每一經分配的相關器160內，由乘法器162用短PNI和PNQ代碼對基帶信號進行去擴展。根據發射信號的基站4和對應於通過相關器160解調的信號所經歷的傳播延遲，在每一相關器160內的短PNI和PNQ代碼可以有唯一的偏移。由乘法器164用分配給通過相關器160接收的業務信道的WALSH代碼對短PN去擴展數據去覆蓋。將經去覆蓋的數據提供給濾波器168，而濾波器168在一個碼元時間上累加經去覆蓋數據的能量。來自濾波器168的經濾波的數據包含數據和功率控制位兩者。
來自乘法器162的短PN去擴展數據還包含導頻信號。在基站4，用對應於WALSH代碼0的全0序列覆蓋導頻信號。因此，得到導頻信號不需要進行WALSH去覆蓋。將短PN去擴展數據提供給濾波器166，濾波器166對去擴展數據的進行低通濾波，以除去基站在正向鏈路上傳輸的、來自其它正交信道(例如業務信道、尋呼信道和接入信道)的信號。
將對應於經濾波的導頻信號和經濾波的數據以及功率控制位的兩個複合信號(或矢量)提供給點積電路170，它以本領域眾知的方法計算兩個矢量的點積。在題為「導頻載波點積電路」的美國專利第5,506,865號中詳述了點積電路170的示例實施例，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並通過引用包括在此。點積電路170將對應於濾波數據的矢量投影到對應於濾波導頻信號的矢量上，將矢量的幅值相乘，並將有符號的標量sj(1)提供給分路器(DEMUX)172。用符號sj(m)表示在第j個碼元周期期間從第m個相關器160m的輸出。遠程站6可知道當前幀的第j個碼元周期是對應於數據位還是對應於反向鏈路功率控制位。相應地，DEMUX172將相關器輸出的矢量，sj＝(sj(1)，sj(2)，…，sj(M))，發送到數據合併器174或功率控制處理器120。數據合併器174將它的矢量輸入相加，用長PN碼對數據去擴展，並產生解調數據，如圖5所示，所述解調數據提供給解碼器110。
由功率控制處理器120處理反向鏈路功率控制位，如圖6詳細地示出。位累加器190在功率控制位的持續期上累加一個或多個碼元sj(m)。以形成反向鏈路功率控制位bi(m)。用符號bi(m)表示在第i個功率控制群期間對應於第m個相關器160m的反向鏈路功率控制位。功率控制位的矢量，bi＝(bi(1)，bi(2)，…，bi(M))，提供給相同位累加器192。
在TIA/EIA/IS-95-A中，當一個以上的基站4與同一個遠程站6通信時，可以將基站4結構成，發射相同的或不相同的反向鏈路功率控制位。當基站在物理上位於相同的位置時，諸如當它們是一個小區的不同扇區時，一般將基站4構成成發送相同的功率控制位值。不發送相同功率控制位值的基站4一般是那些物理地位於不同位置的基站。IS-95-A標準還規定一種機構，通過它可使那些被構造成成發送相同功率控制位值的基站4與遠程站6相同。此外，當遠程站6通過多個傳播路徑正在接收單個基站4的傳輸時，在這些路徑上接收到的反向鏈路功率控制位固有地相同。相同位累加器192將已知相同的反向鏈路功率控制位bi(m)合併。因此位累加器192的輸出是反向鏈路功率控制位的矢量，Bi＝(bi(1)，bi(2)，…，bi(P))，它對應於P獨立的反向鏈路功率控制位流。
將符號位的矢量，sgn(Bi(p))，提供給反向鏈路功率控制邏輯器器194。IS-95-A標準規定，如果任何一個符號是負的，則遠程站6降低它的發射功率電平。如果所有的符號位sgn(Bi(p))是正的，則遠程站6增加它的發射功率電平。如IS-95-A所規定，反向鏈路功率控制邏輯器194處理符號位的矢量sgn(Bi(p))。反向鏈路功率控制邏輯器194的輸出是單個位，該位指出為了進行閉環反向鏈路功率控制，遠程站是否應增加或減小它的傳輸增益。將該位提供給發射機136(見圖2)，該發射機相應地調節增益。
反向鏈路功率控制位的幅值，而不是它們的極性(例如正或負的符號)，表示由遠程站6測量到的信號質量。因而，不同位累加器196除去經調製的數據，並對反向鏈路功率控制位的絕對值｜Bi(P)｜進行操作，根據下列公式將它合併xi=1Pp=0P-1|Bi(p)|---(1)]]>其中係數β規定非-線性的級，P是獨立的反向鏈路功率控制位流的數目。在該實施例中，β＝1對應於對功率控制位之幅值絕對值的測量，β＝2對應於對功率控制位的能量的測量。根據系統設計，不偏離本發明的範圍，可以使用β的其它值。不同位累加器196的輸出是xi，它表示在第i個功率控制群期間所接收到的反向鏈路功率控制子信道的每位能量。
未對反向鏈路功率控制位進行編碼，因此，特別會由於幹擾造成損傷而產生誤差。閉環反向鏈路功率控制的快響應時間可使這種誤差對反向鏈路功率控制性能的影響減至最小，因為對遠程站6的增益進行誤差調節可以對後繼的功率控制群進行補償。然而，因為用功率控制位的幅值作為正向鏈路信號質量的指示，所以採用濾波器198，以提供更可靠的功率控制位的幅值的測量。
可以採用在本領域眾知的許多設計中的一種來實現濾波器198，諸如模擬濾波器或數字濾波器。例如，可以實現濾波器198作為有限脈衝響應(FIR)濾波器或無限脈衝響應(IIR)濾波器。採用FIR濾波器的，可以如此計算經濾波的功率控制位yi=j=0N-1jxi-j---(2)]]>其中xi是在第i個功率控制群期間由不同位累加器196計算的功率控制位的幅值，aj是第j個濾波器抽頭的係數，yi是來自濾波器198的經濾波的功率控制位的幅值。因為要找尋最小的延遲，可以如此地選擇FIR濾波器抽頭的係數，使具有較大係數的FIR濾波器有較小的下標(例如a0＞a1＞a2＞…)。
在這裡所描述的實施例中，是如此地描述為了執行快正向鏈路功率控制而由遠程站6完成的處理的，即共享遠程站6內其它子系統使用的各種元件。例如，和數據解調子系統共享相關器160a，和反向鏈路功率控制子系統共享累加器190和192。本發明的實際應用並不依賴於遠程站6的其它子系統的特殊的執行。本領域的技術人員顯然可以設想其它的執行方法，以完成如這裡所述的正向功率控制的處理，因此，是在本發明的範圍內。III、正向鏈路功率控制外環路來自濾波器198的反向鏈路功率控制位的經濾波的幅值yi指示在遠程站6接收到的正向鏈路信號的質量。門限比較電路202比較幅值yi和目標能量電平z。在該實施例中，如果yi超過z，則遠程站6在它的正向鏈路功率控制子信道上傳輸零(「0」)位，以指示每一個向遠程站6傳輸正向業務信道的基站4應該降低那個業務信道的增益。反之，如果yi小於z，則遠程站6在它的正向鏈路功率控制子信道上傳輸一(「1」)位，以指示每一個基站4應該降低在正向業務信道上的增益。這些零(「0」)和一(「1」)是正向鏈路功率控制位值。
雖然以每功率控制群一個正向鏈路功率控制位的角度來描述本發明，但是本發明也可用於更高解析度的多位應用。例如，門限比較電路202將反向鏈路功率控制位的經濾波的幅值Yi和目標能量值z之間的差進行量化到倍乘的電平。例如，可以用在正向鏈路功率控制子信道上的兩位消息指示量(yi-z)的四個電平中的任何一個。另外，遠程站6可以在正向鏈路功率控制子信道上傳輸經濾波的幅值yi的值。
基站4不是必須在每一功率控制群上調節其發射功率。由於反向鏈路功率控制位的低能量電平，遠程站6可能接收有錯誤的位或由於來自其它用戶的噪聲和幹擾而有極大降低的位。濾波器198改善測量的精度但是不能完全地減除錯誤。在該實施例中，如果遠程站6確定測量是不可靠的，它可以略去向基站4的正向鏈路功率控制位的傳輸。例如，遠程站可將經濾波的幅值yi和最小能量值比較。如果yi小於最小能量值，遠程站6忽略這一功率控制群的值並相應地通知基站4(例如通過不向基站4傳輸正向鏈路功率控制位或通過使用來自一組正向鏈路功率控制值中的一個值以指示低接收能量)。此外，還以低能量電平傳輸正向鏈路功率控制位。因而，基站4也可以將測量到的正向鏈路功率控制位和它自己的最小能量值比較並在低於最小能量值的位上不進行操作。
在該實施例中，根據CRC校驗元件194的輸出以及其它幀質量度量諸如YAMAMOTO度量，和再編碼碼元差錯數，遠程站6對是否已使幀正確地解碼作出絕對決定。在指示位(擦除EIB)中概括了這個決定，將該位設置為「1」指示幀擦除，否則設置為「0」。下面，假設遠程站6為了決定所接收到的幀是否有差錯而使用EIB。在較佳實施例中，為了控制正向鏈路功率控制的外環路的目的而使用的EIB和在反向鏈路上實際傳輸的EIB相同。然而，也可以為了控制外環路的特定目的而作出所接收到的幀有效的單獨的決定，著也在本發名的範圍之內。
在該實施例中，每一幀更新外環路一次，或每16功率控制群更新一次。外環路更新在遠程站6中的目標能量電平z。通過圖6所示的門限調節電路200實現該機構。當對每一幀解碼時，將EIB形式的幀質量信息ei提供給如圖6所示的門限調節電路。門限調節電路200更新目標能量電平z的值，並產生門限比較電路202可得到的新的目標能量電平。
在第一實施例中，門限調節電路200根據方程式更新z的值
其中zk是在第k幀的目標能量電平，ek-1是在第(k-1)幀的幀誤差，γ是要施加到目標能量電平的上升步長的尺寸。δ是要施加到目標能量電平的下降步長的尺寸。在該實施例中，對於第(k-1)數據幀有幀誤差則設置ek-1等於1否則為0。典型地，γ大而δ小。該選擇對於zk產生鋸齒狀的圖形。當幀誤差發生時，實際上增加以減小另外的幀誤差的概率。當沒有幀誤差時，zk慢慢地減小一減小發射功率。在該實施例中，zk、γ和δ等值以dB為標度，雖然對這些變量也可採用線性標度。
在第二實施例中，可以使步長γ和δ成為當前目標能量電平zk-1的函數，所以對zk的校正與當前目標能量電平有關。因此，方程式(3)更改為
在該實施例中，在接續幀的中間的時間間隔內，遠程站6完成數據幀的解調並更新目標能量電平zk。如果接收到的第k-1數據幀有差錯，則對於第k數據幀的幀誤差概率就較大。這是因為對目標能量電平的任何調節要等到系統有足夠的時間變化到新的工作點上時才會有對FER性能的直接衝擊。因此，不應該將兩個連續的幀誤差中的第二個解釋為目標能量電平值性能的指示，剛將該值更新作為第一個幀誤差的結果。
在較佳實施例中，基站4在第一個幀誤差後充分地增加業務信道的增益，然後忽略第二個幀誤差，如果在接連的幀中產生誤差的話。將這概念應用到上述第二實施例，方程式(4)變成
在該實施例中，是外環路功率控制機構對所有遠程站6標準化以保證所有遠程站的一致性。在呼叫的初始階段期間，由基站4向每個遠程站6傳輸γ和δ的值。在呼叫的過程中也可以由基站規定這些參數的新的值。
在符合IS-95-A標準的通信系統中，當遠程站6進入軟越區切換時，正向業務信道的增益典型地減小。這不是任何FER性能降低所造成的，因為遠程站6接收到的來自基站4的數據位在解碼以前經過合併以產生較大的複合信號。但是，在遠程站6內的反向鏈路功率控制環路並不合併從不同基站4接收到的反向鏈路功率控制位因為這些位是獨立的。在正向業務信道上的增益的降低會增加在正向業務信道上傳輸的功率控制位流的位誤差率，因而使反向鏈路功率控制機構降低。為了補救這個情況，當遠程站6進入軟越區切換時，典型地將功率控制位的增益提升。結果，當任何時候遠程站6進入軟越區切換時，反向鏈路功率控制位的增益總是比數據位的增益稍高一些。
在實施例中，根據方程式(2)合併來自不同基站4的功率控制位的絕對值。因此，功率控制位的增益的提升造成Yi相對於數據位有較大的值。較大的Yi值引起遠程站6請求不適當地降低來自基站4的發射功率，這會造成在正向業務信道上的一個或多個幀誤差。在這情況下，有外環路設置的目標能量值z自動地增加。過了一會兒，外環路然後將目標能量值z調節到新的標稱值。為這些效果而奮鬥，可以在和目標能量電平z比較之前對Yi定標。另外，當遠程站6進入軟越區切換時，可以稍增加目標能量電平z。這樣就有減少這些誤差的可能。
在實施例中，在功率控制處理器120內進行經濾波的幅值yi和目標能量電平z的比較(見圖2)。此外，根據方程式(3)、(4)或(5)對目標能量電平的更新也是在功率控制處理器120內進行的。可以用微控制器、微處理器、數位訊號處理(DSP)晶片或編程的ASIC實現控制器處理器120以完成這裡所述的功能。IV.正向鏈路功率控制位的傳輸可以用幾種方法中的一種把正向鏈路功率控制位傳輸到基站4。在該實施例中，每一個遠程站6在反向鏈路上有正向鏈路功率控制信道，它是專用於正向鏈路功率控制位的傳輸的。在另一個實施例中，其中沒有專用的功率控制信道，可將正向鏈路功率控制位穿插或復用到反向鏈路數據位流上，與在正向業務信道上所進行的相似。
在該實施例中，在專用的正向鏈路功率控制信道上將正向鏈路功率控制位傳輸到基站4。在上述的美國專利申請第08/654,443號中詳述了提供專用的正向鏈路功率控制信道的方法和裝置。圖7示出正向和反向鏈路功率控制位傳輸的定時圖。在以時間線上粗的散列標記勾畫的每個功率控制群中，在正向業務信道上傳輸反向鏈路功率控制位，如圖7的頂上面的圖所示。在該實施例中，在每1.25msec功率控制群中，傳輸一個反向鏈路功率控制位，每一反向鏈路功率控制位對於速率組1的持續期是兩個碼元。此外，根據長PN序列，每一反向鏈路功率控制位可以從功率控制群內16個位置中的一個位置開始。
遠程站6處理反向鏈路功率控制位並在反向功率控制信道上向基站4傳輸作為脈衝的正向鏈路功率控制位。在該實施例中，用正極性發送脈衝，表示具有值零(「0」)的正向鏈路功率控制位，用負極性表示其值為一(「1」)。脈衝的定時和持續期是設計參數，在下面的實施例中對它們進行描述。可以考慮這些參數的其它的選擇，這在本發明的範圍之內。
在第一實施例中，將正向鏈路功率控制位作為寬度為1.25msec的脈衝傳輸，在正向業務信道上是在最後可能的(例如第16個)功率控制位位置後面0.625msec處。該組成示出在圖7的中部，其中，參數「延遲1」設置成0.625msec。在最壞的情況下，0.625msec的延遲時間允許遠程站6有一些時間使其不偏離正向鏈路信號的路徑。在合併之前，不偏離特性可從不同的信號路徑調整信號並保證從以前的功率控制群來的反向鏈路功率控制位在傳輸正向鏈路功率控制位的時間裡得到處理。然而，當在最早可能位位置發射反向鏈路功率控制位時，從接收反向鏈路功率控制位到發射正向鏈路功率控制位的實際延遲可以大到1.45msec。
在第二實施例中，將正向鏈路功率控制位作為寬度為1.25msec的脈衝傳輸，在正向業務信道上是在最後可能的(例如第16個)功率控制位位置後面0.050msec處。該組成與第一實施例相同，除了參數「延遲1」設置成0.050msec。在最壞的情況下，由於偏離的延遲，在計劃要傳輸下一個正向鏈路功率控制位的時間，還不曾對從以前的功率控制群來的反向鏈路功率控制位進行處理。在這情況下。可以將遠程站組成能重複最後的正向鏈路功率控制位。然而，偏離延遲一般為幾十微秒，因此在大多數情況下，正向鏈路功率控制位還是可以考慮最近的反向鏈路功率控制位的處理。因該清楚，可以選擇參數「延遲1」以優化系統的性能。
在第三實施例中，在正向業務信道上接收反向鏈路功率控制位後的預定的時間上(在圖7中的「延遲2」)，正向鏈路功率控制位作為持續期約為0.41msec的短脈衝傳輸。選擇足夠小的正向鏈路功率控制位的持續期因此在要發送下一個正向鏈路功率控制位時它已結束，即使在最壞的情況下，當將最後的可能時隙用於當前的功率控制群以及要將最早的可能時隙用於下一個功率控制群時。在該實施例中，將延遲的量設置為0.050msec(延遲2＝0.050msec)。如圖7所示，為了要在較短的脈衝持續期傳輸相同量的能量，該實施例在脈衝的持續期內需要更高的發射功率。該方法的一個缺點是在800Hz上以集中在短脈衝內的大能量傳輸可能會對在音頻波段用助聽器的人造成幹擾。然而，由於遠程站6在反向鏈路功率控制位之後的固定時間傳輸正向鏈路功率控制位，而反向鏈路功率控制位的位置是隨機的，所以正向鏈路功率控制位的位置也是隨機的。功率控制位的起始位置的隨機性使能量按頻譜分布在800Hz上，因而減小了音頻幹擾。此外，在反向鏈路上從遠程站6發送的正向鏈路功率控制信道是傳輸在反向鏈路上的許多數據流中之一。因為在位中的功率是低的，在遠程站6的輸出功率中由於功率控制位的淨變化是小的。
最後，在第四實施例中，在一固定時間後傳輸正向鏈路功率控制位，延遲2＝0.050msec，跟在反向鏈路功率控制位的接收之後。然而，在本實施例中，正向鏈路功率控制位的持續期是可變的，並且繼續當前正向鏈路功率控制位的傳輸直到計劃下一個正向鏈路功率控制位時。遠程站6可以用相同的增益發送每一個正向鏈路功率控制位，或為了以相同的能量發送每一位，它可以根據位的持續期調節傳輸增益。
參照圖2，由在遠程站6內的功率控制器120處理正向鏈路功率控制位。功率控制器120計算在反向鏈路上發送的正向鏈路功率控制位並將位發送到調製器(MOD)134。調製器用對應於反向功率控制信道的WALSH代碼覆蓋位，用長和短PN代碼擴展經覆蓋的數據，並將經擴展的數據提供給發射機(TMTR)136。可以按上述美國專利申請第08/654,443中所述實現發射機136。發射機136對信號濾波、調製和放大。經調製的信號經過雙工器104發送並從天線在反向鏈路上通過信號路徑12傳輸。
在基站4，通過天線30接收反向鏈路信號，經過雙工器104發送並提供給接收機(RCVR)50。接收機50對信號濾波、放大和下變頻以得到基帶信號。將基帶信號提供給解調器(DEMOD)52。解調器52用短PN代碼對基帶信號去擴展，用與在遠程站6所用的相同的WALSH代碼對去擴展的數據去覆蓋，並將經解調的數據提供給控制器40。經解調的數據包括正向鏈路功率控制位。控制器40能調節正向業務信道的增益和/或基站4的發射功率，如由正向鏈路功率控制位所指示的。V.基站響應在本實施例中，基站4接收在反向功率控制信道上傳輸的正向鏈路功率控制位並控制正向業務信道的增益。在該實施例中，在接收到正向鏈路功率控制位為一(「1」)時基站4增加正向業務信道的增益。在接收到零(「0」)時，基站4降低增益。增益的增加和降低量與實施和系統考慮有關。在該實施例中，可以按0.5dB到1.0dB的步長增加或降低增益，雖然也可以利用其它尺寸的步長。用於增益增加的步長的尺寸可以和用於增益降低的步長尺寸相同或不同。此外，可以根據基站4的其它的正向業務信道的增益制定增益步長的尺寸。本發明可以適用於增益調節的所有的步長尺寸。基站4也能調節增益增加、增益降低或兩者，作為遠程站6的速度和衰減情況的函數。當最佳步長尺寸是遠程站6的衰減情況和速度的函數時，遠程站這麼做。例如，在極高的速度時，較小的步長尺寸可能工作得較好，因為功率控制位的速率還沒有快到足以跟隨快速的衰減。由於正向鏈路交錯器對衰減進行平均，大功率控制步長尺寸恰如趨向於在正向鏈路波形上加上幅值抖動。然而，需要快速功率控制以動態地將平均波形調節到正確的電平。在基站4內的解調器52能估計衰減情況和遠程站的速度。解調器52內的搜索元件能決定當前正在接收的多路徑元件數和計算它們的分布。在題為「在CDMA蜂窩電話系統中的分集接收機」的美國專利第5,109,390號中和題為「用於擴頻多址通信系統中的多路徑搜索處理器」的美國專利第08/316,177號中，(於1994年9月30日提出)描述這些搜索元件，兩個專利都已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。
通過採用本領域眾知的解調技術估計反向鏈路頻率誤差，解調器52還能估計遠程站6的速度。頻率誤差約2·fc·v/c+ε，其中fc是工作頻率，V是遠程站6的速度，c是光速，以及ε是遠程站6的殘餘頻率誤差。與TIA/EIA/IS-95-A相符合，遠程站6測量在正向鏈路上接收到的頻率並使用這來設置反向鏈路上的傳輸頻率。在於1994年7月29日提出的，題為「在可變速率通信系統中用於控制功率的方法和裝置」的美國專利第08/283,308號中揭示了根據所測量的接收到的頻率設置傳輸頻率的討論，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並在此引用作為參考。遠程站6這麼做是為了去除它自己的振蕩器中的誤差。該處理導致在基站4接收的信號的都卜勒頻率誤差加倍，因為在正向鏈路上有頻率誤差fc·v/c，在反向鏈路上有頻率誤差fc·v/c。從接收到的頻率在遠程站6設置傳輸頻率的誤差是ε。對於高速移動，誤差ε是相對地小。因此，解調器52能向控制器40提供速度和多路徑估計，然後控制器40使用這些信息來決定增益增加和降低以及步長尺寸。
基站4具有由系統設計制約和FCC規定決定的最大發射功率。不可避免地，基站4會迂到一種情況，在其中當遠程站6請求增加增益時，基站沒有足夠可用的功率。如果因為不合適的發射功率而基站4限制或忽略增益增加命令，用於正向業務信道的FER可以增加。當發生這種情況時，在遠程站6的目標能量電平能顯著地和很快地增加。這是由於在方程式(5)中上升的步長γ一般大於下降的步長δ這一事實。如果不良信道情況不出現了或激站4能夠向遠程站6傳輸附加的功率，則用目標能量電平z解決一定範圍的時間可以長些，因為下降的步長一般較小。在較佳實施例中，當在正向鏈路上的FER比額定值較高的時間間隔中，基站4傳輸用於上升步長γ和下降步長δ的新值。
在本實施例中，正向業務信道的FER性能與目標能量電平z有關。因此，基站4可以直接調節目標能量電平z以獲得所要求的FER。例如，如果基站4知道系統的負載很重並且一個或多個遠程站6必須工作於較高的FER，基站4能通過向遠程站6傳輸新的目標能量電平z來改變這些遠程站6的目標能量電平？另外，基站4能通過命令這些遠程站6使用新的上升步長γ和下降步長δ來控制目標能量電平。在該實施例中，任何時候當基站4不能夠響應來自遠程站6的功率控制命令時，基站4調節目標能量電平，或上升和下降步長，以防止功率控制環路到達最大發射功率和工作在非-線性區。
為了保證正向鏈路功率控制機構正確地工作和沒有遠程站6請求比性能所必需的電平更多或更少的發射功率，基站4可以監視正向業務信道的FER。在該實施例中，任何時候當接收到有誤差的數據幀時，遠程站6向基站4傳輸一誤差消息。該誤差消息可以是前面所述的擦除指示位(EIB)。基站4可以監視來自遠程站6的誤差消息，計算FER，和通過向遠程站6分配用於上升步長γ和下降步長δ的合適的值，控制來自遠程站6的目標能量電平z。VI.增益校正機構當延遲減小時，本發明的正向鏈路功率控制機構運行得較好。為了補償正向業務信道的衰減，基站4應該儘可能快地應用如遠程站6所請求的發射功率的增加或降低。當遠程站6不在軟越區切換處時，由單個基站4接收正向鏈路功率控制位，所述基站4根據正向鏈路功率控制位調節正向業務信道的增益。在軟越區切換處的遠程站6與多個扇區同時通信。在該實施例中，用在基站4中的單個信道元件控制在軟越區切換中的遠程站6和在軟越區切換中的所有扇區之間的通信。因此，基站4根據接收到的來自遠程站6的正向鏈路功率控制位可以很快地調節所有扇區的發射功率。
在軟越區切換中的遠程站6可以和多個基站4同時通信。在上述美國專利第08/710,335號中詳述用於進行分布式的正向鏈路功率控制的方法和裝置。某些基站4可能不接收正向鏈路功率控制位流和不接收有足夠可靠性的功率控制位流。在本發明中，採用一種正向鏈路功率控制校正機構，以保證正確地設置在遠程站6的運行成員組中的所有基站4的正向業務信道的增益，並且不積累通過基站4的正向鏈路功率控制位的錯誤接收。在該實施例中，當遠程站6在軟越區切換中時，在運行成員組中的所有基站4使用接收最強的反向鏈路信號的基站4的正向業務信道的增益。同過下面的實施例可以實現功率控制校正機構。
在第一實施例中，將所選擇的正向鏈路功率控制位流提供給所有的基站4以保證在和遠程站4通信時，所有基站4的正向業務信道的增益大致相等。對於每一幀，在運行成員組中的所有基站4將由基站4接收的正向鏈路功率控制位發送到在系統控制器2中的選擇器。選擇器選擇來自接收最強的反向鏈路信號的基站4的功率控制位。然後將來自該基站4的所選擇的功率控制位提供給在運行成員組中的所有基站4。每一個基站4接收來自選擇器的所選擇的正向鏈路功率控制位，將所選擇的位與其實際接收的位比較，並再調節在正向業務信道上的增益使之符合所選擇的正向鏈路功率控制位。
基站4可以在回程幀中將功率控制位發送到在控制器40中的選擇器。可以根據用於TIA/EIA/IS-95-A系統中的現有的過程進行回程幀的選擇。在處理之後，選擇器可以將所選擇的，攜帶用於傳輸到遠程站6的用戶話務的正向鏈路功率控制位在回程幀中發送到所有的基站4。
在第二實施例中，每一基站4在每一幀將正向業務信道的增益發送給選擇器。選擇器選擇對應於接收最強的反向鏈路信號的基站4的增益。選擇器將所選擇的增益發送到在運行成員組中的所有基站4，基站4相應地更新它們的增益。所選擇的增益正是在現有的TIA/EIA/IS-95-A系統中從選擇器發送到基站4的增益。在回程格式上進行所述增益值，所述回程格式是在TIA/EIA/IS-95-A標準規定的接口A3上發送的，在此引用所述標準作為參考。
由於處理延遲，正向業務信道的增益的更新要求加以幾分小心。在該實施例中，每一個基站4可以根據它測量到的來自遠程站6的正向鏈路功率控制位調節它的正向業務信道的增益。然而，選擇器可能決定應該使用由其它基站4接收到的功率控制位。通常，要到基站4已經應用它們自己的正向鏈路功率控制位的測量後的一個預定時間之後才作出這一決定。因此，基站4必須根據基站4實際接收到的功率控制位和來自選擇器的所選擇的功率控制位調節它們的正向業務信道的增益。基站4還必須對原始增益調節和來自選擇器的所選擇的功率控制位的接收之間的延遲進行計數。
在該實施例中，每一基站4對在每一更新周期中由基站4使用的增益進行存儲。選擇器發送基站4的所選擇的功率控制位(或所選擇的增益)，所述基站4被確定為最像已經正確地接收到功率控制位。然後，每個基站4將在更新周期中存儲的增益和從選擇器接收到的增益進行比較，並通過差異更新在當前時隙的增益。對於第i個功率控制位的GiGi=Gi-1+v(2bi-1)+(GM[(i-M)/M]+p-HM[i/M])(M[i/M]+q)i---(6)]]>其中Gi是在第i個時隙期間的增益，bi是第i個功率控制位的值(1或0)，υ是增益步長尺寸，M是每幀的功率控制位數目，p是從幀開始到從基站4向選擇器發送功率控制位的時間在時隙中的偏離(0≤p≤M-1)，Hk是在第k幀期間由選擇器規定的正向業務信道的增益，其中
，q是從幀的開始到在基站4接收到來自選擇器的經更新的增益的時間在時隙中的偏離(0≤q≤M-1)，以及δij等於1，如果i＝j，否則等於0。在該實施例中，M等於16，雖然可以採用其它的M值並且這在本發明的範圍之內。
在圖8中示出正向鏈路功率控制校正機構的示例定時圖。正向業務信道幀和反向鏈路數據幀在時間上幾乎正好對準，僅由於空中傳播延遲而有偏移。幀(持續期為20msec)標以標號k、k+1、k+2和k+3，在圖8中用粗的散列標記來描繪。在基站4接收到反向鏈路數據流的幀k以及，經過一些處理延遲後，在幀k+1期間的某個時間經過解碼，如方塊210所指出。同時，基站4還用相當低的處理延遲處理正向鏈路功率控制命令。因此，在圖8的較低時間線上的有陰影的正向鏈路功率控制位描述發正向鏈路功率控制位的20msec塊，它與反向鏈路數據流的幀k一起在相同的回程幀中發送到選擇器。在幀k+2期間，在塊212，擇器從接收到最強的反向鏈路信號的基站4選擇正向鏈路功率控制位並將這些所選擇的功率控制位發送到在遠程站6的運行成員組中的所有的基站4。典型地，在回程幀中發送所選擇的功率控制位。在塊214，很短時間以後，還是在幀k+2內，基站4接收來自選擇器的所選擇的功率控制位並根據在上述方式中所選擇的功率控制位，校正正向業務信道的增益。如塊216所示，在幀k+3開始時，基站4傳輸經更新的增益。
上述例子表示從遠程站6傳輸正向鏈路功率控制位的時間到基站4校正正向業務信道的增益的時間的處理延遲的三個幀。然而，在該實施例中，每個基站4可以根據它的正向鏈路功率控制位的測量調節它的正向業務信道的增益。這樣，每個基站4自己可以快速調節它的正向業務信道的增益因而處理延遲減至最小。正向鏈路功率控制校正機構，其中，使用來自測量反向鏈路信號最強的基站4的功率控制位來校正在運行成員組中的其它基站4的正向業務信道的增益，保證不會積累通過基站4的功率控制位的錯誤接收。可以考慮其它的實施例以保證所有基站4的正向鏈路功率控制機構的正確工作，這在本發明的範圍之內。
雖然通過正向鏈路功率控制機構描述本發明，但是這裡揭示的發明概念也可用於反向鏈路功率控制。
提供了較佳實施例的上述描述，使任何熟悉本領域的人能按本發明製造或使用本發明。這些實施例的各種變更對於熟悉本領域的人將是顯而易見的，不需要創造本領就可以把這裡確定的一般原理應用於其它的實施例。因此，不打算把本發明限於這裡所示出的實施例，而是要與這裡所揭示的原理和新穎特徵符合的最寬廣的範圍相一致。
權利要求
1.一種用於控制CDMA系統中發射功率的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟測量第一組位的幅值值；將所述幅值值與目標能量電平比較；以及根據所述比較步驟，產生第二組位；其中，根據所述第二組位。調節所述發射功率。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在通信的初始階段和/或根據對所述接收信號測量到的性能，設置目標能量電平。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟向目的站發射所述第二組位；其中，根據第二組位，調節所述目的站的所述發射功率。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，還包括下述步驟根據對一接收信號測量到的性能，調節所述目標能量電平。
5.如上述任何權利要求所述的方法，其特徵在於，還包括下述步驟根據來自系統控制器的一組命令，校正所述發射功率。
6.如上述任何權利要求所述的方法，其特徵在於，所述測量步驟還包括以下步驟接收至少一個對應於所述第一組位的信號路徑；解調所述至少一個信號路徑。以獲得導頻信號和經濾波的數據；計算所述導頻信號和所述經濾波數據的點積，以獲得帶符號的標量輸出；合併來自所述至少一個信號路徑的所述帶符號的標量輸出，以獲得經合併的標量輸出；其中，所述第一組位的所述幅值值等於所述經合併的標量輸出。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，還包括下述步驟對所述經合併的標量輸出濾波，以獲得所述第一組位的所述幅值值。
8.如權利要求6或7所述的方法，其特徵在於，所述合併步驟包括對來自帶有第一組位之相同流的所述至少一個信號路徑的所述帶符號的標量輸出作一致性相加；以及對來自帶有第一組位之不同流的所述至少一個信號路徑的所述帶符號的標量輸出作絕對值相加。
9.如權利要求4，或5到8中任何一個所述的方法，其特徵在於，所述調節步驟包括根據幀誤差的指示，以上升步長增加所述目標能量電平；以及根據沒有幀誤差的情況，以下降步長減小所述目標能量電平。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述調節步驟包括如果所述第一組位的所述幅值值低於最小能量電平，則保持所述目標能量電平。
11.如權利要求9或10所述的方法，其特徵在於，在通信的初始階段和/或根據所述接收信號的所述測得的性能，設置所述上升步長和所述下降步長。
12.如權利要求9或10所述的方法，其特徵在於，所述上升步長和所述下降步長是所述目標能量電平的函數。
13.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述調節步驟包括根據兩個連續的幀誤差的指示，保持所述目標能量電平。其中所述增加的步長是根據在兩個連續的已有數據幀中有一個幀誤差的指示和一個沒有幀誤差的情況。
14.如權利要求5，或6到13中任何一個所述的方法，其特徵在於，所述校正步驟包括接收至少一組第二組位；以及從所述至少一個第二組位中選擇一選定組的位；其中，根據所述選定組的位，校正所述發射功率。
15.如權利要求3，或4到14中任何上條所述的方法，其特徵在於，從所述第一組位最後一個可能的功率控制位位置經過一固定的延遲之後，發射所述第二組位的每一位。
16.如權利要求3，或4到14中任何一條所述的方法，其特徵在於，從所述第一組位的被接收位經過一固定的延遲之後，發射所述第二組位的每一位。
17.如權利要求3，或4到14中任何一條所述的方法，其特徵在於，用具有持續期小於一個功率控制群的脈衝，發射所述第二組位的每一位。
18.一種用於在CDMA系統中控制發射功率的設備，其特徵在於，包括第一功率控制環路，用於將接收信號的質量保持在一目標能量電平上，所述第一功率控制環路接收第一組位和目標能量電平，並根據所述第一組位和所述目標能量電平，提供第二組位；以及第二功率控制環路，用於保持所述接收信號的測量性能，所述第二功率控制環路接收幀誤差的指示符和性能門限，並根據所述測量到的性能和所述性能門限，向所述第一功率控制環路提供所述目標能量電平。
19.如權利要求18所述的設備，其特徵在於，所述第一功率控制環路包括接收裝置，用於接收與所述第一組位對應的至少一個信號路徑；解調裝置，用於對所述至少一個信號路徑的每一個解調，以獲得帶符號的標量輸出；合併裝置，用於合併來自所述至少一個信號路徑的所述帶符號的標量輸出，以獲得經合併的標量輸出；以及比較裝置，用於對所述經合併的標量輸出和所述目標能量電平進行比較，並根據所述比較結果，產生所述第二組位。
20.如權利要求18或19所述的設備，其特徵在於，所述第二功率控制環路包括門限調節電路裝置，用於根據幀誤差的指示，以上升步長增加所述目標能量電平，並根據沒有幀誤差的情況，以下降步長減少所述目標能量電平。
21.如權利要求19或20所述的設備，其特徵在於，所述解調裝置對所述至少一個信號路徑的每一個解調，以獲得一導頻信號和一經濾波的數據，並且所述解調裝置還包括點積電路裝置，用於根據所述導頻信號和所述經濾波的數據，產生所述帶符號的標量輸出。
22.如權利要求19到21中任何一條所述的設備，其特徵在於，所述第一功率控制環路還包括濾波裝置，用於對所述經合併的標量輸出濾波，以獲得經濾波的輸出；其中，所述比較裝置對所述經合併的標量輸出和目標能量電平進行比較。
23.如權利要求20所述的設備，其特徵在於，在通信的初始階段和/或根據所述接收信號的測量性能，設置所述目標能量電平。
24.如權利要求20所述的設備，其特徵在於，在通信的初始階段和/或根據所述接收信號的測量性能，設置所述上升步長和所述下降步長。
25.一種在無線通信系統中基站用的控制器，所述無線通信系統包括一個或多個基站以及一個或多個遠程站，其特徵在於，所述控制器包括發射機，用於在第一傳輸信道中，將通信信號和功率控制信號一起發射給遠程站；接收機，用於在第二傳輸信道中接收來自遠程站的信號，所述信號表示一種屬性，所述屬性從遠程站在第一傳輸信道中接收到的功率控制信號導出；以及處理器，用於處理由接收機接收到的信號。並根據經處理的信號控制發射機在第一傳輸信道中發射的功率控制信號。
26.一種用於無線通信系統的遠程站，所述無線通信系統包括一個或多個基站以及一個或多個遠程站， 其特徵在於，所述遠程站包括接收機，用於接收基站在第一傳輸信道中發射的一個或多個通信信號和功率控制信號；處理器，用於處理由接收機接收到的一個或多個信號，以便從功率控制信號中導出由接收機接收到的所述一個或多個信號的屬性；以及發射機，用於以接收到的功率控制信號所確定的發射功率，在第二傳輸信道中，向基站發射信號，所述信號表示接收到的通信信號的屬性。
全文摘要
遠程站(6)中的正向鏈路功率控制機構測量一個或多個基站(4a、4b、4n)在正向業務信道(10a)上發射的反向鏈路功率控制位。在遠程站(6)處,對來自多個基站(4a、4b、4n)或多個信號路徑的反向鏈路功率控制位進行測量、合併和濾波,以產生改進的關於正向鏈路信號質量的測量結果。略去認為不可靠的反向鏈路(12a、12b)功率控制位在功率控制環路中的應用。遠程站(6)根據測量結果,產生一組正向鏈路功率控制位,並將這些位傳輸給與遠程站(6)通信的所有基站(4a、4b、4n)。每一基站(4a、4b、4n)根據它對正向鏈路功率控制位的測量,調節其正向業務信道(10a)的增益。周期性地校正基站(4a、4b、4n)的正向業務信道(10a)的增益,從而不積累基站對正向鏈路功率控制位的錯誤接收。
文檔編號C08L23/16GK1254460SQ98804467
公開日2000年5月24日 申請日期1998年4月16日 優先權日1997年4月25日
發明者小E·G·蒂德曼, K·W·聖斯 申請人:誇爾柯姆股份有限公司