CDMA基站中的上行链路发送功率控制

摘要

本发明公开了一种CDMA基站，其即使在小区中存在执行高速分组通信的移动站的情况下，也能防止整个小区内干扰量的显著增大。该CDMA基站包括噪声估计电路、噪声比较器和TPC位生成电路。噪声比较器接收由噪声估计电路估计的噪声功率N1，将噪声功率N1与提供自分组通信电路1的干扰阈值N2相比较，并将比较结果N3输出到TPC位生成电路。当在固定时间段内执行高速分组发送的移动站的发送功率增量超过增量阈值时，或者当整个小区中的干扰量超过干扰量阈值时，TPC位生成电路设定TPC2＝0，输出用于指导TPC多路复用电路减小发送功率的TPC命令TPC2，而不使用来自SIR估计电路的TPC命令TPC1。

说明书

技术领域

本发明涉及CDMA基站和执行上行链路发送控制(TPC：发送功率控制)以控制来自移动站的上行链路发送功率的方法。

背景技术

近年来，作为用于移动通信系统的通信技术，更多的注意力集中到了对于干扰和扰动健壮的CDMA(码分多址)通信技术上。该CDMA通信技术是这样一种通信方案，在这种通信方案中，其中在发送器一方，要发送的用户信号被扩展编码扩展并被发送，而在接收器一方，用户信号被用与前述扩展编码相同的扩展编码解扩展，以获得原始用户信号。

在CDMA通信中，多个发送器方利用彼此正交的不同扩展代码执行扩展，而接收器方通过选择用于解扩展的相应扩展代码来识别各自的通信，从而可以在通信之间共享相同的频带。

然而，由于很难在所使用的所有扩展代码之间维持完美的正交性，因此实际的情形是扩展代码不是完全彼此正交的，而是与其他代码具有相关成分。由于此原因，这些相关成分充当对各个通信的干扰成分，从而使得通信质量下降。由于干扰成分是以这样的方式引起的，所以干扰成分与通信数目相混合。因此，如果所有移动站的发送功率被设为固定水平，则来自接近基站处的移动站的无线电波就太强，从而使得来自远离基站处的移动站的信号受到它的极大干扰，从而引起了所谓的远近问题(near-farproblem)。为了解决这一问题，已经执行了上行链路发送功率控制以将从移动站到基站的上行链路信号的发送功率调整到适当值。

图1示出了执行这种上行链路发送功率控制的传统CDMA基站的配置。如图1所示，传统CDMA基站包括分组通信电路1、多个CDMA调制和解调电路32、RF转换器3、多路复用电路4和天线5。

每个CDMA调制和解调电路32包括解调器6、调制器7、分离电路8、数据解码器9、信号功率估计电路10、噪声估计电路11、SIR估计电路12、TPC多路复用电路15、调度信号多路复用电路16和数据编码器17。

RF转换器3将经由天线5输入的RF频带中的上行链路信号转换为基带中的数字信号R1，并将其提供给每个CDMA调制和解调电路32中的解调器6。RF转换器3还将来自多路复用电路4的代码多路复用信号T1转换为RF频带中的信号，并将所得到的信号输出到天线5。

多路复用电路4对从每个CDMA调制和解调电路32中的调制器7发送来的每个基带信号T2执行代码多路复用，并将所得到的信号T1输出到RF转换器3。

解调器6对来自RF转换器3的数字信号R1执行传递搜索(pass-search)、耙合成(rake synthesis)和解扩展，并分别将上行链路单独CH(R2)和分组CH(PKT1)输出到分离电路8和分组通信电路1。

从移动站发送到CDMA基站的是两种上行链路信号：具有如图2所示配置的单独上行链路CH(信道)和分组CH(信道)。图2图示了W-CDMA(宽带CDMA)方案中的上行链路信号的配置。

如图2所示，单独CH由导频信号(导频)、分组请求信号(RQ)和数据部分组成，而分组CH仅由分组数据组成。分组CH仅用于高速分组通信。图2中所示的CH都有时隙配置，并且上行链路单独CH和分组CH的发送功率控制也是在时隙单元中进行的。从基站发送到移动站的是图2中所示的下行链路单独CH。该CH由导频信号、调度信号(SC)和数据部分组成。

分离电路8分离来自解调器6的上行链路单独CH(R2)的块，并将数据块ULD1输出到数据解码器9，将导频信号P1输出到信号功率估计电路10和噪声估计电路11，将指示来自移动站的分组发送请求的请求信号RQ1输出到分组通信电路1。

数据解码器9以预定方式对提供自分离电路8的数据块ULD1执行纠错解码，并将结果ULD2输出到外部数据处理器。

信号功率估计电路10基于提供自分离电路8的导频信号P1来估计来自移动站的上行链路信号的信号功率，并将所估计的上行链路信号功率S1输出到SIR估计电路12。

噪声估计电路11基于提供自分离电路8的导频信号P1来估计来自移动站的上行链路信号的噪声功率，并将所估计的噪声功率N1输出到SIR估计电路12。

SIR估计电路12根据来自信号功率估计电路10的上行链路信号功率S1和提供自噪声估计电路11的噪声功率N1来估计信号干扰功率比(SIR)，并将估计结果与预定的目标SIR相比较，然后将比较结果输出到TPC多路复用电路15作为TPC命令TPC1。如果从SIR估计电路12获得的信号干扰比大于目标SIR，则TPC命令为“0”，而如果从SIR估计电路12获得的信号干扰比小于目标SIR，则TPC命令为“1”。即，携带“0”的TPC命令TPC1充当指导移动站减小发送功率的命令，而携带“1”的TPC命令TPC1充当指导移动站增大发送功率的命令。

一旦接收到来自分离电路8的请求信号RQ1，分组通信电路1就基于预定算法确定该请求是否应当被接受。然后，分组通信电路1将结果作为调度信息SC1输出到调度信号多路复用电路16。另外，分组通信电路1以预定方案对来自移动站的高速分组信号PKT1执行纠错解码，并将结果PKT2输出到外部数据处理器。

数据编码器17以预定方案对提供自外部数据处理器的移动站的数据DLD1编码，并将结果作为已编码数据DLD2输出到调度信号多路复用电路16。

调度信号多路复用电路16对提供自分组通信电路的调度信息SC1与提供自数据编码器17的已编码数据DLD2进行多路复用，并将结果DLD3输出到TPC多路复用电路15。

TPC多路复用电路15对提供自SIR估计电路12的TPC命令TPC1与提供自调度信号多路复用电路16的DLD3进行多路复用，并将结果作为数据DLD4输出到调制器7。

调制器7以预定方案调制提供自TPC多路复用电路15的数据DLD4，并将结果作为基带信号T2输出到多路复用电路4。

如上所述，在CDMA基站中执行的传统的闭环发送功率控制中，移动站的发送功率的增大或减小是通过将接收SIR与预定阈值相比较来控制的。然而，由于SIR是信号干扰功率比，所以如果干扰量增大，则SIR降低，从而基站执行控制以指导移动站增大发送功率。该控制是对所有的移动站执行的，从而往往会增大整个小区中的干扰量。

为了补救这种缺陷，已经提出了多种闭环上行链路发送功率控制方法(例如见JP11-275639A和JP2000-244391A)。然而，这些传统的上行链路发送功率控制方法都没有考虑到在小区中存在执行上行链路高速分组通信的一个或多个移动站的情形。因此，当小区中存在执行上行链路高速分组通信的一个或多个移动站时，使用传统的上行链路发送功率控制方法使以上缺陷更加显著。当从移动站发送高速分组时，通常需要以比平常更高的功率来执行发送，以确保发送质量。这又引起了对其他移动站的干扰量的增大。因此，当在基站和移动站之间的上行链路通信(从移动站到基站)中执行闭环发送功率控制时，其他移动站的发送功率也被增大以确保发送质量。结果，对正在发送高速分组的移动站的干扰量也增大，这进一步增大了发送功率。这导致发送功率的增大，从而引起了整个小区中干扰量增大的问题。

由于在CDMA通信系统中，可以容纳的移动站的数目由小区中的干扰量确定，所以整个小区中干扰量的增大导致可以容纳的移动站数目减小。为了避免这种情况，通常预先确定整个小区的干扰量的阈值，在该阈值下预定数目的移动站可以执行通信，并且在干扰量的阈值内执行高速分组通信。然而，如上所述，高速分组的存在增大了整个小区中的干扰量。为了即使在这种情况下也不减小可以容纳的移动站的数目，需要提供规定以降低干扰量的阈值，并且避免在干扰量略微增大的情况下可以容纳的移动站数目减小。然而，干扰量阈值的降低带来了小区中通信使用率的效率降低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种CDMA基站和上行链路发送功率控制方法，其中即使在小区中存在执行高速分组通信的移动站的情况下，整个小区中的干扰量也不会显著增大。

在本发明中，TPC位生成电路不是将从SIR估计电路输出的TPC命令按原样输出到TPC多路复用电路，而是基于从SIR估计电路输出的TPC命令、来自噪声比较器的比较结果和提供自分组通信电路的调度信息来生成到移动站的最终TPC命令，并将其输出到TPC多路复用电路。这使得可以执行这样的控制，以存储在固定时间段中执行高速通信的移动站的发送功率的增量或减量，并且在增量超过预定水平时减小其功率发送，从而防止了整个小区中干扰量的显著增大。另外，执行这样的控制，其中该时刻整个小区中的干扰量被与预定的干扰量阈值相比较，并且如果干扰量超过了阈值，则减小移动站的发送功率。这使得可以防止执行高速分组通信的移动站的发送功率的显著增大，并将整个小区中的干扰量限制在前述阈值内。

本发明的以上和其他的目标、特征和优点将从下面结合附图的描述中变清楚，附图图示了本发明的示例。

附图说明

图1是传统的CDMA基站的框图；

图2图示了从移动站发送到CDMA基站的上行链路单独CH和分组CH的结构；

图3是根据本发明第一实施例的CDMA基站的框图；以及

图4是图示图1中所示的TPC位生成电路14的操作的流程图。

具体实施方式

本发明是以以下假设作为前提的：基站和移动站利用CDMA方案执行无线通信，并且在基站和移动站之间执行闭环上行链路发送功率控制。

参考图3，图3示出了根据本发明实施例的CDMA基站系统，包括分组通信电路1、多个CDMA调制和解调电路2、RF转换器3、多路复用电路4和天线电路5。在图3中，与图1中相同的组件被分配相同的标号，因而省略其描述。

每个CDMA调制和解调电路2包括解调器6、调制器7、分离电路8、数据解码器9、信号功率估计电路10、噪声估计电路11、SIR估计电路12、噪声比较器13、TPC位生成电路14、TPC多路复用电路15、调度信号多路复用电路16和数据编码器17。本实施例的CDMA调制和解调电路2与图1所示的传统CDMA基站系统中的CDMA调制和解调电路32的不同之处在于其还包括噪声比较器13和TPC生成电路14。

分组通信电路1确定整个小区中干扰量的阈值N2，并将阈值N2输出到噪声比较器13，该阈值N2确保了来自每个移动站的单独CH和分组CH的接收质量。

噪声比较器13接收由噪声估计电路11估计的噪声功率N1，并将噪声功率N1与提供自分组通信电路1的阈值N2相比较，然后将结果N3输出到TPC位生成电路14。

基于提供自SIR估计电路12的TPC命令TPC1、来自噪声比较器13的结果N3和提供自分组通信电路1的调度信息SC1，TPC位生成电路14生成到移动站的最终TPC命令TPC2，并将其输出到TPC多路复用电路15。

具体而言，TPC位生成电路14基于提供自分组通信电路1的调度信号SC1确定对其进行发送功率控制的移动站是否执行高速分组通信。如果确定移动站不执行高速分组通信，则TPC位生成电路14将来自SIR估计电路12的TPC命令TPC1按原样输出到TPC多路复用电路15，作为最终TPC命令TPC2。另一方面，如果确定移动站执行高速分组通信，并且来自比较器13的比较结果N3显示整个小区中的当前干扰量N1超过了阈值N2，则TPC位生成电路14输出用于减小发送功率的TPC命令(TPC2＝0)作为最终TPC命令TPC2发送。如果整个小区中的当前干扰量N1等于或小于阈值N2，则TPC位生成电路14将时间间隔为T1的固定时间段中从SIR估计电路12输出的TPC命令TPC1中用于增大发送功率的TPC命令(TPC1＝“1”)加在一起，来计算该固定时间段内的发送功率增量TPC3。当发送功率增量TPC3超过了预定的增量阈值TPC4时，TPC位生成电路14输出用于减小发送功率的TPC命令(TPC2＝0)作为最终TPC命令TPC2。当发送功率增量TPC3没有超过阈值TPC4时，TPC位生成电路14将来自SIR估计电路12的TPC命令TPC1按原样输出到TPC多路复用电路15，作为最终TPC命令TPC2。

本实施例中的TPC多路复用电路15对来自TPC位生成电路14的TPC命令TPC2和来自调度信号多路复用电路16的DLD3进行多路复用，并将结果作为数据DLD4输出到调制电路7。

下面将参考附图详细描述本实施例的CDMA基站系统的操作。

在基站和移动站之间执行的闭环发送功率控制是这样的：当移动站所接收的TPC2为“0”时减小发送功率，反之亦然，这与传统技术中相同。

对于高速分组通信，如果在移动站中出现相当多的数据，则利用前述的RQ1向基站发送请求信号。一旦接收到信号，分组通信电路1就根据预定方式确定该请求是否可被接受。如果确定该请求可被接受，则发送定时和发送方案作为调度信号SC1与下行链路信号被多路复用，多路复用后的信号被移动站接收，接着移动站开始分组通信。包含在调度信号SC1中的发送方案包括用于分组CH的扩展代码数目、代码号(code number)、频带扩展比率和用于单独CH的发送功率偏移值。从而，从基站发送的单独CH和分组CH的发送功率定义如下：

单独CH：PWR1(T)＝PWR(T-1)+Δ1×(TPC)，

分组CH：PWR2(T)＝PWR1(T)+Δ2。

以上的Δ1是由TPC2确定的偏移值，Δ2是由前述调度信号SC1指定的单独CH的偏移值。这意味着由单独CH的上行链路发送功率控制而引起的功率变化也将会影响分组CH，并且分组CH的发送功率可以以类似的方式由单独CH的上行链路发送功率控制来控制。

下面将参考图4描述在TPC位生成电路14中执行的用于减小分组CH的发送功率变化的操作。图4的流程图图示了TPC位生成电路14的操作，该操作是对每个时隙执行的。

TPC位生成电路14被提供以来自分组通信电路1的指示移动站是否执行高速分组通信的调度信号SC1。一旦在步骤201接收到调度信号SC1的“不调度”的通知，TPC位生成电路14就在步骤207设定TPC2＝TPC1。

在步骤201，当通知“调度”时，TPC位生成电路14就从来自噪声比较器13的信号N3中检查当前的总干扰量N1和干扰量阈值N2之间的比较结果。如果N1＞N2，由于这指示当前的总干扰量N1已经超过了由分组通信电路1确定的干扰量阈值N2，所以在步骤203处TPC2被设为2，从而使得移动站中单独CH和分组CH的发送功率减小，直到N2≥N1。这一过程使得可以将整个小区中的干扰量减小到阈值N2或更低。

如果在步骤202处N2＞N1，则在步骤204进行测试以确定从调度启动开始经过了多少时间。如果在步骤204确定经过的时间不超过预定的时间段T1，则在步骤206以下面的方式更新在调度期间内部存储的TPC3的值，然后在步骤207将TPC1设为TPC2。

TPC3(T)＝TPC3(T-1)+TPC1

当从调度启动开始经过的时间超过了前述时间段T1时，在步骤205前述的TPC3被与预定的阈值(即增量阈值TPC4)相比较。当TPC3＞TPC4时，在步骤203设定并输出TPC2＝0。执行该过程的目的是限制固定时间段内来自移动站的单独CH和分组CH的发送功率的最大增量，从而禁止在调度期间发送功率的显著增大。

即，设定TPC3(0)＝0，从而从调度启动时到经过时间段T为止来自SIR估计电路12的TPC命令TPC1为“1”的次数被加到TPC3上。当经过时间段T1后，TPC3的值被与作为预定阈值的TPC4相比较，并且如果直到经过时间段T1为止发出用于增大发送功率的命令的次数超过了某一阈值，则确定在固定时间段期间发送功率的增量太大。其后，使要被输出到TPC多路复用电路15的TPC命令TPC2等于2，从而发出用于减小发送功率的命令。从而，防止了调度期间发送功率的显著增大。

这样，当在固定时间段期间执行高速分组发送的移动站的发送功率的增量超过了增量阈值时，或者当整个小区中的干扰量超过了干扰量阈值时，TPC位生成电路14设定TPC2＝0，从而发出指导TPC多路复用电路15减小发送功率的TPC命令TPC2，而不使用来自SIR估计电路12的TPC命令TPC1。结果，可以限制在固定时间段内执行高速分组发送的移动站的发送功率的增量，并且如果干扰量超过了预定的干扰量阈值，则可以减小发送功率，从而保持小区中的干扰量恒定。另外，在传统的闭环发送功率控制中使用该控制提供了更快的控制，从而允许干扰阈值被设定在较高的水平，而无需有较大的容限。这使得小区的使用效率的提高。

上面通过将本发明应用于采用W-CDMA通信方案作为与移动站之间的通信方案的CDMA基站系统描述了本实施例。然而，本发明应当不限于此，本发明还可以应用于利用与移动站的频谱扩展通信而不是CDMA通信方案来执行上行链路发送功率控制的其他CDMA基站。

尽管利用特定术语描述了本发明的优选实施例，但是这种描述仅用于示例目的，应当理解，可以进行改变和变化，而不脱离所附权利要求的精神或范围。