專利名稱：在蜂窩狀移動電話系統(tǒng)中用于控制傳輸功率的方法和裝置的制作方法
本申請是申請日為90年11月7日、申請?zhí)枮?3119710.4、與本申請相同發(fā)明名稱的發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及電話系統(tǒng)，特別是涉及一種新的和改進(jìn)的在碼分多址(CDMA)蜂窩狀移動電話系統(tǒng)中用于控制傳輸功率的方法和裝置。
使用碼分多址(CDMA)調(diào)制技術(shù)是便于在通信中出現(xiàn)大量系統(tǒng)用戶的通信技術(shù)手段之一。雖然已經(jīng)知道一些其它技術(shù)，如時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和幅度調(diào)制(AM)方案，如幅度壓縮單邊帶(ACSSB)技術(shù)，但是CD-MA技術(shù)大大地優(yōu)于上述其它技術(shù)。在美國專利申請No.06/921261中公開了一種在多址通信系統(tǒng)中使用CDMA技術(shù)，該申請的申請日為1986年10月17日，題目為“使用衛(wèi)星或陸地中繼器的擴頻多址通信系統(tǒng)”，現(xiàn)在的美國專利號No.4901307轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，該公開一并作為參考。
在剛才提到的專利中，公開了一種多址技術(shù)，這里有大量的移動電話系統(tǒng)用戶，每一個用戶有一個收發(fā)信機，它使用碼分多址(CDMA)擴頻通信信號，通過衛(wèi)星中繼器或陸地基站(也象熟知的網(wǎng)孔站或用作短的網(wǎng)孔)進(jìn)行通信。在使用CDMA通信中，頻譜能夠重用多次，這樣可以增加系統(tǒng)內(nèi)用戶容量。使用CD-MA比使用其他多址技術(shù)能獲得多得多的特殊效益。在CDMA系統(tǒng)中，用控制每個移動用戶發(fā)射機的功率，可以實現(xiàn)增加系統(tǒng)容量，以便降低對其他系統(tǒng)用戶的干擾。
在CDMA通信技術(shù)的衛(wèi)星應(yīng)用中，移動單元的收發(fā)信機測量經(jīng)衛(wèi)星中繼器接收到的信號功率電平，利用該功率測量，并根據(jù)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器下行發(fā)送功率電平和移動單元接收機靈敏度的情況，移動單元收發(fā)信機能夠估計移動單元和衛(wèi)星之間信道的通路衰耗。然后，根據(jù)通路衰耗測量的大小、發(fā)送數(shù)據(jù)速率和衛(wèi)星接收的靈敏度，移動電臺收發(fā)信機確定合適的發(fā)射功率，用于移動單元和衛(wèi)星之間的信號傳輸。
由移動單元發(fā)送到衛(wèi)星的信號，由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到中心控制系統(tǒng)地面站。中心站測量接收的信號功率，該信號是由每個有源移動單元收發(fā)信機發(fā)送的信號。然后，中心站確定接收的功率電平與需要維持希望通信的功率電平之間的編差。最好是所希望的功率電平是需要維持通信質(zhì)量的最低功率電平，以便降低系統(tǒng)干擾。
然后，中心站發(fā)送一個功率控制指令信號至每個移動用戶，以便調(diào)整或“微調(diào)”移動單元的發(fā)射功率。移動單元使用該指令信號來改變發(fā)射功率電平至要求維持希望通信的最低電平。因為信道條件的改變，典型地，由于移動單元的移動，根據(jù)移動單元接收機功率測量和從主站的功率控制反饋，連續(xù)地重新調(diào)整發(fā)送功率電平，以便維持合適的功率電平。從中心站來的功率控制反饋一般是很慢的，由于通過衛(wèi)星需要有約1/2秒傳播時間的往返時延。
衛(wèi)星或陸地基站系統(tǒng)之間的一個重要差別是分離移動單元和衛(wèi)星或網(wǎng)孔站的相對距離。衛(wèi)星與陸地系統(tǒng)比較，它的另一個重要差別是出現(xiàn)在這些信道中的衰減類型。因此，在研究陸地的系統(tǒng)功率控制中，這些差別要求非常精細(xì)。
在衛(wèi)星/移動單元信道中，如衛(wèi)星信道，通常衛(wèi)星中繼器被安置在地理同步的地球軌道。由于所有的移動單元距衛(wèi)星中繼器接近相同的距離，因此，它們經(jīng)歷了幾乎相同的傳播衰耗。而且，衛(wèi)星信道有這樣的傳播衰耗特性，它近似遵循反平方律，即傳播衰耗反比于所使用的移動單元和衛(wèi)星中繼器之間距離的平方。因此，由于距離變化使衛(wèi)星信道通路衰耗的偏差，典型地約為1-2dB。
與衛(wèi)星信道對比，陸地的/移動單元信道，即陸地信道，移動單元和網(wǎng)孔站之間的距離能有可觀地變化。例如，一個移動單元可能放置在距網(wǎng)孔站5英里的距離，而另一個移動單元可能放置在距網(wǎng)孔站幾英尺的距離。其距離的變化可超過一百比一。陸地信道經(jīng)受的傳播衰耗特性象衛(wèi)星信道一樣。但是，在陸地信道傳播衰耗特性反比于四次方律，即通路的衰耗反比例于通路距離的四次方。因此，在一個具有半徑為5公里的網(wǎng)孔中，通路衰耗變化可能達(dá)到約超過80dB。
衛(wèi)星信道典型地所經(jīng)受衰減呈現(xiàn)瑞桑(Rician)特性。因此，接收的信號包括一個直接的分量和具有雷利(Rayleigh)衰落統(tǒng)計多次反射分量之和。直接分量和反射分量之間的功率比典型地約為6-10dB，它取決于移動單元的特性和移動單元周圍的環(huán)境。
衛(wèi)星信道與陸地信道相對比，陸地信道經(jīng)受的信號衰落，典型地，包括雷利衰落分量，無直接分量。因此，陸地信道比衛(wèi)星信道呈現(xiàn)更嚴(yán)重的衰落環(huán)境，而衛(wèi)星信道中瑞桑衰落是一種具有支配地位的衰落特性。
在陸地信道信號中的雷利衰落特性是由來自實際環(huán)境許多不同特征的反射而產(chǎn)生的。因而，一個信號從許多方向，具有不同的時延，幾乎同時到達(dá)一個移動單元接收機。通常，把甚高頻(UHF)頻帶用于移動無線電通信，包括那些蜂窩狀移動電話系統(tǒng)，在不同通路上傳播的信號可能會出現(xiàn)有效的相位差，有出現(xiàn)信號破壞性相加的可能性，有時出現(xiàn)深衰落。
陸地信道衰落是移動單元實際位置很強的函數(shù)，移動單元位置小的變化就能改變所有信號傳播通路的實際時延，其位置的變化進(jìn)一步對每個通路產(chǎn)生不同的相位。這樣，通過環(huán)境，移動單元的位置能夠產(chǎn)生很迅速的衰落過程。例如，在850MHz蜂窩無線頻帶中，這種衰落典型地可快至汽車速度的每小時每公里每秒一個衰落(fade)，該量級的衰落可以強烈地?fù)p害陸地信道中的信號，產(chǎn)生差的通信質(zhì)量。然而，附加的發(fā)射機功率能夠用于克服衰落問題。
陸地的蜂窩狀電話系統(tǒng)典型地需要一個全雙工信道，為了能夠使雙向的電話談話同時工作，如像傳統(tǒng)的有線電話系統(tǒng)一樣，這種全雙工無線信道通常使用一個頻帶，作為出界鏈路，也就是從網(wǎng)孔發(fā)射機至移動單元接收機的傳輸。對于入界鏈路使用不同的頻帶，也就是從移動單元發(fā)射機至網(wǎng)孔接收機的傳輸。因此，該頻帶分離能夠使一個移動單元發(fā)射機和接收機同時工作，而沒有來自發(fā)射機對接收機的反饋或干擾。
使用不同的頻帶具有的重要意義在于對網(wǎng)孔站和移動單元發(fā)射機的功率控制。使用不同的頻帶產(chǎn)生多經(jīng)衰落，對入界和出界信道單獨處理。移動單元不能簡單測量出界信道通路衰耗，及假定入界信道呈現(xiàn)相同的通路衰減。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于控制陸地信道發(fā)射機功率的新的和改進(jìn)的方法和裝置，以便克服有害的衰落，不產(chǎn)生無需的系統(tǒng)干擾，因為該干擾有害地影響整個系統(tǒng)容量。
在陸地CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中，總是希望控制移動單元的發(fā)射機功率，以便在網(wǎng)孔接收機處得到來自每個網(wǎng)孔和在網(wǎng)孔內(nèi)工作的每個移動單元發(fā)射機的正常的接收信號功率。應(yīng)該控制在網(wǎng)孔復(fù)蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動單元發(fā)射機的發(fā)射功率，因此，在網(wǎng)孔站處接收的總信號功率應(yīng)當(dāng)?shù)扔诰W(wǎng)孔內(nèi)大量發(fā)射的移動單元復(fù)用在一起的移動單元發(fā)射信號的正常接收機功率。該功率還要加上在該網(wǎng)孔處接收來自臨近網(wǎng)孔中移動單元的雜音功率。
網(wǎng)孔站的CDMA接收機分別地工作，用變換來自相應(yīng)于其中一個單元發(fā)射機的寬帶CDMA信號成為載有信號的窄帶數(shù)字信息。同時，另一個接收的CDMA信號沒有被選擇，保持其寬帶雜音信號。網(wǎng)孔接收機的比特誤碼率性能這樣來確定，即用希望信號的功率與在網(wǎng)孔接收機上收到的不希望的信號功率之比來確定，也就是，由所選擇的移動單元發(fā)射機發(fā)射的希望信號的接收信號功率與由另一個移動單元發(fā)射機發(fā)射的不希望信號的接收信號功率之比。帶寬減小處理，相關(guān)處理，結(jié)果產(chǎn)生通常所稱的“處理增益”，會增加信號雜音干擾比，從一個負(fù)值增到一個正值，這樣在可接受的比特誤碼率之內(nèi)就能夠工作。
在陸地CDMA蜂窩狀移動電話系統(tǒng)中，從同時的電話呼叫的數(shù)量來看，特別希望系統(tǒng)達(dá)到最大容量，電話呼叫是指在給定系統(tǒng)帶寬之內(nèi)可以處理的電話呼叫。如果控制每個移動單元發(fā)射機的功率，使得發(fā)送信號以最小的信號雜音干擾比(該比值能允許可接受的數(shù)據(jù)恢復(fù))到達(dá)網(wǎng)孔接收機，則系統(tǒng)容量可為最大。如果由移動單元發(fā)送的信號以太低的功率電平到達(dá)網(wǎng)孔接收機，則比特誤碼率太高，而不允許高質(zhì)量的通信。另一方面，如果移動單元發(fā)射的信號以太高的功率電平被網(wǎng)孔接收機接收，而與該特定的移動單元通信將是可接受的。但是，該高功率信號干擾其他移動單元發(fā)射的信號，而這些信號共用相同的信道，即帶寬。這些干擾反過來可能影響同其他移動單元的通信，除非減少通信移動單元的總數(shù)量。
在蜂窩狀移動電話信道UHF頻帶內(nèi)，信號的通路衰耗可用兩個獨立的現(xiàn)象，平均通路衰耗和衰落來表征。平均通路衰耗可用對數(shù)正態(tài)分布統(tǒng)計地來描述，它的平均值正比于通路距離四次平方的倒數(shù)，而且，它的標(biāo)準(zhǔn)偏差近似等于8dB。第二個現(xiàn)象是衰落過程，是由信號的多經(jīng)傳播產(chǎn)生的，它用雷利分布來表征。平均通路衰耗是一個對數(shù)分布，可以認(rèn)為其出界和入界頻帶是一樣的，對于傳統(tǒng)的蜂窩狀移動電話系統(tǒng)是這樣的。但是，如上所述，對于入界和出界鏈路頻帶而言，雷利衰落是獨立的現(xiàn)象。平均通路衰耗的對數(shù)正態(tài)分布是相對于位置慢變化的函數(shù)，相反，雷利分布為位置的函數(shù)，其變化相對地快。
在本發(fā)明中，在一個蜂窩狀移動電話系統(tǒng)上，實現(xiàn)了用CDMA方法使多個用戶接入。在這樣的一個系統(tǒng)中，在一個區(qū)域內(nèi)的所有網(wǎng)孔發(fā)送一個相同頻率和碼的“導(dǎo)頻”信號。在CDMA系統(tǒng)中使用導(dǎo)頻信號已熟知了。在這種特殊應(yīng)用中，由移動單元使用的導(dǎo)頻信號用于移動單元接收機的初始同步。導(dǎo)頻信號也用于作為相位和頻率和時間基準(zhǔn)，用于解調(diào)由網(wǎng)孔站發(fā)射的數(shù)字話音信號。
在本發(fā)明中，每一個移動單元估計從網(wǎng)孔站到移動單元發(fā)送信號的通路衰耗。為了獲得該信號通路衰耗估計，應(yīng)該測量在移動單元收到的網(wǎng)孔站發(fā)送的信號功率電平。這樣移動單元測量從正在與移動單元通信的那個網(wǎng)孔站接收的導(dǎo)頻信號功率。移動單元還測量在移動單元處接收的所有網(wǎng)孔站發(fā)射信號的功率電平和。功率電平和測量如像后面進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣，需要處理這樣的一種情況，即移動單元可能臨時地獲得比較好的通路，比較遠(yuǎn)的網(wǎng)孔比通常優(yōu)先選用的最近的網(wǎng)孔還好。
出界鏈路通路衰耗估計使用非線性濾波器濾波。在估計過程中非線性的目的是允許快速地響應(yīng)信道的突然改善，而允許慢得多的響應(yīng)信道的突然降級。移動單元響應(yīng)信道的突然改善，這樣突然降低移動單元發(fā)射機的發(fā)射功率。如果一個移動單元的信道突然改善，那么網(wǎng)孔站從該移動單元接收的信號將突然地增加功率。這種突然地增加功率將產(chǎn)生對共用相同帶寬信道的所有信號的附加干擾?？焖夙憫?yīng)突然的改善，將降低系統(tǒng)的干擾。
信道突然改善的一個典型例子出現(xiàn)在，當(dāng)運動著的一個移動單元通過由大的建筑物或其他障礙物遮蔽的區(qū)域，并且然后移出遮蔽區(qū)的時候。由于汽車移動使信道的改善能夠在約幾十毫秒中發(fā)生信道改善。由于移動單元駛出遮蔽區(qū)，由移動單元接收的出界鏈路信號將突然地增加強度。
在移動單元處出界鏈路通路衰耗估計是為了使移動單元調(diào)整移動單元發(fā)射機功率。這樣，接收的信號越強，移動單元發(fā)射機的功率將越低。從網(wǎng)孔站接收的強信號表示移動單元或是靠近網(wǎng)孔站，或者是有至網(wǎng)孔站的特別好的通路。強信號的接收意味著，對于網(wǎng)孔移動單元正常的接收功率而言，需要相對小的移動單元發(fā)射機功率電平。
在臨時的情況下，信道已經(jīng)突然地降級，則希望移動單元發(fā)射機功率允許很慢地增加，這種慢慢增加移動單元發(fā)射機功率也是所希望的，以便阻止移動單元發(fā)射機功率無必要地迅速增加。因為，這種功率增加對所有其他移動單元會有干擾。因此，為了避免所有移動單元信道的降級，一個移動單元信道臨時降級是能容忍的。
在信道突然降級的情況下，非線性濾波器避免移動的發(fā)射機功率以高速率的增加，去響應(yīng)移動單元接收信號的信號功率的突然降低。移動單元發(fā)射機發(fā)射功率增加的速率，一般必須限制至從網(wǎng)孔站發(fā)送閉環(huán)功率調(diào)整指令的速率，(如下所述)能夠降低移動單元發(fā)射機發(fā)射的功率的速率。利用產(chǎn)生功率調(diào)整指令的網(wǎng)孔站，將避免增加的電平大大地高于通信所需要的電平，特別是，僅在出界鏈路通路而不在入界鏈路通路中出現(xiàn)突然地信道降級時。
應(yīng)當(dāng)注意到，不希望簡單地使用慢速響應(yīng)移動單元發(fā)射機功率的控制，試圖從由于距離和地形產(chǎn)生的慢速衰落中分離出快的雷利衰落。在移動單元發(fā)射機的功率控制中的慢速響應(yīng)是不希望的，因為，突然改善和衰減的可能性同等地影響入界和出界信道。如果響應(yīng)突然改善，使用濾波器，它將慢慢地下降，然后，當(dāng)移動單元發(fā)射機功率出現(xiàn)極度變化并對其他移動用戶產(chǎn)生干擾時，將會頻繁出現(xiàn)上述情況。因此，本發(fā)明在估計通路衰耗中使用了兩個時間常數(shù)和非線性法。
除了測量移動單元的接收的信號強度之外，為了用于移動單元的處理器，還希望知道網(wǎng)孔站發(fā)射機的功率和天線增益(EIRP)，網(wǎng)孔站的G/T(接收天線增益G被接收機雜音電平T除)，移動單元天線增益和與該網(wǎng)孔站有效的呼叫數(shù)目。該信息允許移動單元處理器適當(dāng)?shù)赜嬎銓τ诒镜毓β试O(shè)定函數(shù)的參考功率電平。這種計算是用計算網(wǎng)孔站至移動鏈路功率預(yù)算來完成的，并求解出通路衰耗。然后，該通路衰耗估計用于移動的網(wǎng)孔鏈路預(yù)算方程，求解出為產(chǎn)生希望的信號電平而需要的移動單元發(fā)射的功率。這種能力允許系統(tǒng)具有相應(yīng)于網(wǎng)孔大小的不同EIRP電平的網(wǎng)孔站。例如，一個小半徑網(wǎng)孔不需要發(fā)射像一個大半徑網(wǎng)孔那樣高的功率電平。但是，當(dāng)移動單元距一個低功率網(wǎng)孔為一定的距離時，它將接收一個比來自高功率網(wǎng)孔更弱的信號。該移動單元對短距離的必要性來說更能響應(yīng)較高的發(fā)射功率。因此，具有每個網(wǎng)孔發(fā)送信息的需要性，正是其功率控制的特性。
網(wǎng)孔站發(fā)送的信息有，網(wǎng)孔站的EIRP，G/T和在一個網(wǎng)孔建立信道的有效呼叫數(shù)。當(dāng)首先獲得系統(tǒng)同步時，移動單元接收該信息，當(dāng)來自公共電話交換網(wǎng)的呼叫打算用移動單元尋呼而空閑時，繼續(xù)監(jiān)視該信道。移動單元天線增益存儲在移動單元的存儲器中，這時該移動單元安裝在汽車?yán)铩?br> 如上所述，移動單元發(fā)射機的功率還受來自網(wǎng)孔站信號的控制。每一個網(wǎng)孔站接收機測量在網(wǎng)孔站接收到的來自與該網(wǎng)孔通信的每一個移動單元的信號強度。測得的信號強度同作為特殊移動單元所希望的信號強度相比較。產(chǎn)生一個功率調(diào)整指令，以出界鏈路數(shù)據(jù)或話音信道發(fā)送至移動單元，尋址至相應(yīng)的移動單元。響應(yīng)于網(wǎng)孔站功率調(diào)整指令，移動單元以預(yù)定量，通常1dB，增加或減少移動單元發(fā)射機的功率。
網(wǎng)孔發(fā)射機以相對高的速率，典型地為每毫秒約1個指令，發(fā)送功率調(diào)整指令。功率調(diào)整指令的傳輸速率必須是高的，足以允許跟蹤入界鏈路通路的雷利衰落。進(jìn)一步地希望出界鏈路通路雷利衰落加在被跟蹤的入界鏈路通路信號上。每毫秒1個指令，對于850MHz頻帶的移動通信，每小時25-50英里范圍的車速，跟蹤衰落過程是合適的。重要的是，確定功率調(diào)整指令的等待時間和使其傳輸減至最小，以便在移動單元接收和響應(yīng)信號之前，信道條件將沒有多大變化。
總之，由于兩個雷利衰落(入界和出界)通路的獨立性，移動單元發(fā)射機功率受來自網(wǎng)孔站功率調(diào)整指令的控制。每一網(wǎng)孔接受機測量從每個移動單元接收的信號強度。測得的信號強度同作為特定移動單元的希望的信號強度相比較，并且產(chǎn)生一個功率調(diào)整信號。該功率調(diào)整信號以出界數(shù)據(jù)或話音信道，發(fā)送至移動單元，并尋址至上述移動單元。該功率調(diào)整指令與移動單元向估計值組合，得到移動單元發(fā)射機功率的最后值。
以一個實施例為例，用每毫秒重寫一個或多個用戶數(shù)據(jù)比特的方法，發(fā)送功率調(diào)整指令信號。在CDMA系統(tǒng)中利用的調(diào)制系統(tǒng)能夠為用戶數(shù)據(jù)比特提供校正編碼。用功率調(diào)整指令重寫，作為信道比特誤碼或消除來處理，并且用誤碼校正來校正，如象移動單元接收機中的解碼。對功率調(diào)整指令比特進(jìn)行誤碼校正編碼，在許多情況下，不可能是所希望的，因為在接收中產(chǎn)生了增加等待時間并響應(yīng)于功率調(diào)整指令。也可以想象到，不對用戶數(shù)據(jù)信道符號重寫，而使用時分復(fù)用來傳輸功率調(diào)整指令比特。
網(wǎng)孔控制器或處理器可用于確定所希望的信號強度，該信號為由每個移動單元發(fā)射，在網(wǎng)孔站接收的信號。所希望的信號強度電平值供給每一個網(wǎng)孔接收機。該希望的信號強度值用于同測得的信號強度值相比較，用于產(chǎn)生功率調(diào)整指令。
利用一個系統(tǒng)控制器來指揮每個網(wǎng)孔處理器，達(dá)到所使用的希望的信號強度值。正常的功率電平可以上下調(diào)整，以適應(yīng)網(wǎng)孔平均條件的變化。例如，放置在異常的雜音位置或地理區(qū)域的網(wǎng)孔可能能夠使用比正常入界功率電平較高的電平。但是，這種在網(wǎng)孔內(nèi)工作的較高的功率電平，將產(chǎn)生較高的干擾電平，對該網(wǎng)孔最臨近的網(wǎng)孔干擾。這種干擾可用允許臨近網(wǎng)孔小的增加入界鏈路功率的辦法來補償。這樣，在臨近網(wǎng)孔中增加的入界功率將小于由于移動用戶在高雜音環(huán)境網(wǎng)孔通信所增加的功率。進(jìn)一步明白，網(wǎng)孔處理器可以監(jiān)視平均比特誤碼率。系統(tǒng)控制器可使用該數(shù)據(jù)，來指揮網(wǎng)孔處理器建立一個合適的入界鏈路功率電平保證可接受的優(yōu)質(zhì)通信。
還希望提供一種裝置，用于控制由網(wǎng)孔發(fā)射的每個數(shù)據(jù)信號中使用的相對功率，響應(yīng)由每個移動單元發(fā)送的控制信息。提供這種控制的主要原因是適應(yīng)這樣的現(xiàn)實，即在一定的位置，從網(wǎng)孔至移動單元出界信道鏈路可能是特別有缺陷的。如果不增加發(fā)送到該移動單元的功率，通信質(zhì)量可能變?yōu)椴豢山邮艿?。這種位置的一個例子是這樣的一個地點，即到一個或兩個鄰近的網(wǎng)孔的通路衰耗是近似相同于與移動單元通信的網(wǎng)孔的通路衰耗。在這樣的一個位置，總的干擾由移動單元在相對接近其網(wǎng)孔的位置產(chǎn)生的干擾增加三倍。此外，來自這些鄰近網(wǎng)孔的干擾將不衰落，與所希望的信號相一致，如像來自希望的網(wǎng)孔的干擾的情況一樣。這種情況可能需要3-4dB的附加信號功率，以便獲得合適的性能。
另一種情況，移動單元可能是放置在一些強的多通路信號到達(dá)的地方，產(chǎn)生比正常干擾更大的干擾。在這種情況下，相對于干擾增加希望信號的功率，可以允許可接受的性能。平時，移動單元可放置在信號/干擾比異常好的地方。在這種情況下，網(wǎng)孔站可使用比正常發(fā)射機功率低的功率發(fā)射希望的信號，以便降低對由系統(tǒng)發(fā)射的其他信號的干擾。
為了達(dá)到上述目的，最佳的實施例包括在移動單元接收機具有信號/干擾測量能力。這種測量通過把希望的信號功率同總的干擾和雜音功率進(jìn)行比較來實現(xiàn)。如果測量的比值低于預(yù)定值，移動單元發(fā)送一個請求至網(wǎng)孔站，請求網(wǎng)孔站發(fā)送附加的功率。如果測量的比值超過了預(yù)定值，移動單元發(fā)送一個請求用于降低發(fā)射功率。
網(wǎng)孔站從每個移動單元接收功率調(diào)整請求信號，并且用調(diào)整功率來響應(yīng)，即用預(yù)定的量值分配給相應(yīng)的網(wǎng)孔發(fā)射信號。其調(diào)整量通常是小的，約0.5dB，或12％。功率變化速率可能稍微低于從移動單元至網(wǎng)孔入界鏈路上使用的值。大概每聲碼器幀一次，或通常每15毫秒一次。調(diào)整量的動態(tài)范圍也限制在低于正常值4dB至高于正常值6dB。
網(wǎng)通站還必須考慮所有移動單元產(chǎn)生的功率需求，以決定是否響應(yīng)任何特殊移動單元的請求。例如，如果網(wǎng)孔站承載的容量對附加功率的請求可以答應(yīng)，但僅6％或更低，而不是12％。在這種情況下，功率降低的請求仍應(yīng)答應(yīng)在正常的12％變化。
通過下面連同附圖及整個相應(yīng)的參考符號詳細(xì)的描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更為明顯，其中

圖1是一個舉例性移動蜂窩狀電話系統(tǒng)概況示意圖；圖2A-2D表示一組曲線圖，表示移動單元接收的信號強度和發(fā)射的功率為距離的函數(shù)；圖3是一個特別涉及具有本發(fā)明的功率控制特征的網(wǎng)孔站的方框圖；圖4是一個特別涉及具有本發(fā)明的功率控制特征的移動單元的方框圖；圖5是一個進(jìn)一步詳細(xì)說明圖4的移動單元功率控制特征的方框圖；和圖6是一個進(jìn)一步詳細(xì)說明圖3的網(wǎng)孔站功率控制特征的方框圖。
圖1說明了一種包含有本發(fā)明的舉例性蜂窩狀移動電話系統(tǒng)。圖1所說明的系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用了在系統(tǒng)移動用戶和網(wǎng)孔之間通信的CDMA調(diào)制技術(shù)。大城市的蜂窩狀系統(tǒng)可能有幾千個網(wǎng)孔站，為幾十萬個移動電話服務(wù)。使用CD-MA技術(shù)，在同樣大小的一個系統(tǒng)中，與現(xiàn)行的FM調(diào)制蜂窩狀系統(tǒng)相對比，確實便于增加用戶容量。
在圖1中，系統(tǒng)控制器和開關(guān)10，典型地包括合適的接口和用于向網(wǎng)孔站提供系統(tǒng)控制信息的處理硬件?？刂破?0控制從公共交換電話網(wǎng)(PSTN)至合適的網(wǎng)孔站的電話呼叫路由，用于傳輸?shù)胶线m的移動單元?？刂破?0還控制從移動單元來經(jīng)過一個網(wǎng)孔站到PSTN的呼叫路由?？刂破?0可以經(jīng)過合適的網(wǎng)孔站指揮移動用戶之間的呼叫，因為這種移動單元典型地不能直接地與另一個移動單元通信。
控制器10可經(jīng)各種裝置，如象專用電話線，光纖鏈路或無線頻率通信，連接至網(wǎng)孔站。在圖1中，說明了兩個舉例性的網(wǎng)孔站12和14，以及兩個舉例性的移動單元16和18，這些移動單元含有蜂窩狀電話。箭頭20a-20b和22a-22b分別規(guī)定為網(wǎng)孔站12和移動單元16和18之間可能的通信鏈路。類似地，箭頭24a-24b和箭頭26a-26b分別規(guī)定為網(wǎng)孔站14和移動單元18和16之間可能的通信鏈路。網(wǎng)孔站12和14通常用等功率發(fā)射。
移動單元16測量在通路20a和26a上由網(wǎng)孔站12和14發(fā)射的導(dǎo)頻信號的總接收功率。同樣，移動單元18測量在通路22a和24a上由網(wǎng)孔站12和14發(fā)射的導(dǎo)頻信號的總接收功率。移動單元16和18的每一個移動單元，在接收機中測量導(dǎo)頻信號的功率，這里的信號為寬帶信號。因此，該功率的測量是在具有偽噪聲擴頻信號的接收信號校正之前進(jìn)行的。
當(dāng)移動單元16更靠近于網(wǎng)孔站12時，接收的信號功率將由傳播通路20a上的信號來控制。當(dāng)移動單元16更靠近網(wǎng)孔站14時，接收的信號功率將由傳播通路26a上的信號來控制。類似地，當(dāng)移動單元18更靠近于網(wǎng)孔站14時，接收的信號功率將由傳播支路24a上的信號來控制。當(dāng)移動單元18更靠近于網(wǎng)孔站12時，接收的信號功率將由傳播通路22a上的信號來控制。
移動單元16和18的每一個移動單元使用合成的測量，與網(wǎng)孔發(fā)射機功率和移動單元天線增益消息一起，來估計至最近網(wǎng)孔站的通路衰耗。估計的通路衰耗，與移動天線增益和網(wǎng)孔站G/T的消息一起，用于確定正常的發(fā)射機功率，該功率是為了在網(wǎng)孔接收機中得到希望的載波/雜音比而需要的。移動單元和網(wǎng)孔參數(shù)的消息或是固定在存儲器中或是用網(wǎng)孔信息廣播信號發(fā)送出去，建立信道，來指示一個特殊網(wǎng)孔站的其它標(biāo)稱狀態(tài)。
由于移動單元正常發(fā)射功率確定的結(jié)果，不存在雷利衰落，并假定正確的測量，移動單元發(fā)射的信號以精確的所希望的載波/雜音比到達(dá)最近的網(wǎng)孔。這樣以最小量的移動單元發(fā)射功率，將獲得所希望的性能。移動單元發(fā)射功率的最小化，在CDMA系統(tǒng)中是重要的，因為，每一個移動單元產(chǎn)生的干擾，會干擾系統(tǒng)中每一個其他的移動單元。在最小的移動單元發(fā)射功率的系統(tǒng)中，系統(tǒng)干擾將處于最小，這樣，允許附加的移動用戶來共用頻帶。因此，系統(tǒng)容量和特殊的效率為最大。
圖2A說明了雷利衰落為距離的函數(shù)，及對在移動單元接收的網(wǎng)孔發(fā)射信號的強度影響。平均通路衰耗用曲線30表示，該衰耗主要由網(wǎng)孔站與移動單元之間的距離的四次方和它們之間的地形形狀來決定。隨著移動單元和網(wǎng)孔站之間距離的增加，對于固定功率發(fā)射網(wǎng)孔信號而言，則在移動單元處接收的信號功率減少。對于鏈路的兩個方向來說，其平均通路衰耗是相同的，典型地，平均通路衰耗呈現(xiàn)對數(shù)正態(tài)分布。
除了慢變化的對數(shù)正態(tài)平均通路衰耗之外，由于多通路信號傳播的存在，產(chǎn)生了圍線平均通路衰耗迅速衰落的上升或下降。這些信號以隨機的相位和幅度從這些多通路到達(dá)，結(jié)果呈雷利衰落特性。圖2A所示的曲線32表示由于雷利衰落而產(chǎn)生的信號通路衰耗的變化。雷利衰落對網(wǎng)孔/移動單元通信鏈路的兩個方向(即出界和入界)來說，典型地是獨立的。例如，當(dāng)出界信道是衰落的時候，在同一時間，入界信道不是必須在衰落。
圖2B表示移動單元發(fā)射機的功率調(diào)整到相應(yīng)于圖2A的鏈路通路信號強度。在圖2B中曲線34表示相應(yīng)于圖2A曲線30的平均通路衰耗所希望的平均發(fā)射功率。類似地，曲線36為響應(yīng)圖2A曲線32表示的雷利衰落相應(yīng)的移動單元發(fā)射機功率。當(dāng)雷利衰落信號，圖2A的曲線32所示，信號的強度而減小時，發(fā)射功率產(chǎn)生迅速的增加。這種發(fā)射機功率迅速向上偏移對整個系統(tǒng)性能產(chǎn)生有害的影響。因此，本發(fā)明預(yù)想使用非線性濾波器來控制迅速向上偏移或增加，而且還控制發(fā)射機的功率，本發(fā)明還利用來自網(wǎng)孔的閉環(huán)功率調(diào)整反饋，來調(diào)整移動單元的發(fā)射機功率。
圖2C表示沒有考慮網(wǎng)孔閉環(huán)功率調(diào)整反饋時，相應(yīng)于圖2A的移動單元的發(fā)射機功率。在圖2C中，希望的平均發(fā)射功率用曲線34表示，相應(yīng)于圖2A的曲線30的移動單元接收信號的強度。曲線38表示在本發(fā)明的功率控制中利用非線性濾波器的發(fā)射機功率。
發(fā)射機功率迅速向上偏移，如象圖2C的虛線所示，并且相應(yīng)于圖2B的曲線36的向上偏移都大大地降低了。在曲線38中，通過設(shè)定發(fā)射機功率與固定值增加的比率，而大大地降低了向上的偏移。發(fā)射機功率相對于希望的發(fā)射功率產(chǎn)生的變化受動態(tài)范圍和變化速率兩種因素的限制。該限制允許閉環(huán)功率調(diào)整反饋處理以低得多的控制數(shù)據(jù)速率更容易地實現(xiàn)，而且更有效。曲線38所示的發(fā)射功率允許以比增加速率大得多的速率而降低。
隨著距離的增加，從標(biāo)記點D1-D3發(fā)射機功率稍微快地降低，相應(yīng)于信道的迅速改善。標(biāo)記點D2-D3距離之間的信道降級，相應(yīng)于發(fā)射機功率增加。降級的變化不是那么有效，因為，非線性濾波器的最大速率限制了發(fā)射機功率增加的速率。
隨著距離的增加，從距離標(biāo)記點D3-D4，信道降級比非線性濾波器將允許發(fā)射機功率的增加要快得多。在此期間，發(fā)射機功率以非線性濾波器允許的最大速率增加。在由標(biāo)記D4-D5指示的距離變化期間，信道開始改善。但是，隨著信道質(zhì)量的改善，發(fā)射機功率繼續(xù)以最大速率增加，直至發(fā)射機功率足以滿足如標(biāo)記D5處所希望的電平。
希望消除發(fā)射機功率的向上偏移，這種偏移可能產(chǎn)生不少要的系統(tǒng)干擾。如果出現(xiàn)一個比較好的通路至另一個網(wǎng)孔站，它將在系統(tǒng)中產(chǎn)生不必要的干擾，因此用限制發(fā)射機功率增加的速率可保持通信質(zhì)量。
圖2D是一個說明網(wǎng)孔接收的信號功率強度相對于移動單元傳輸距離的曲線圖，移動單元離開網(wǎng)孔站移動。曲線40表示在網(wǎng)孔站接收來自移動單元發(fā)射的信號所希望的平均接收的信號功率。希望平均的接收信號功率為固定電平，及最少需要保證與一個移動單元的優(yōu)質(zhì)通信鏈路。在移動單元處進(jìn)行校正，校正在網(wǎng)孔發(fā)射信號中的雷利衰落。
移動單元發(fā)射的信號在到達(dá)網(wǎng)孔接收機之前經(jīng)受了雷利衰落。因而，在網(wǎng)孔接收的信號是一個固定平均接收功率電平的信號，但是，仍具有入界信道的雷利衰落加到上面。曲線42代表在入界信號上出現(xiàn)的雷利衰落。
此外，有這樣一種可能性，即在鏈路沒有衰落，但是入界鏈路有嚴(yán)重衰落的地方，移動單元進(jìn)入休息狀態(tài)。這樣的條件將中斷通信，除非利用附加的機器補償入界信道的雷利衰落。在網(wǎng)孔站利用閉環(huán)功率調(diào)整指令處理是這樣的一種機器，用于調(diào)整移動單元的發(fā)射功率，以便補償入界信道的雷利衰落。在圖2D中，曲線44表示當(dāng)補償入界和出界信道的平均支路衰減和雷利衰落時，在網(wǎng)孔站接收的移動單元發(fā)射的信號功率。從圖2D可以看出，除了用閉環(huán)控制使衰落過程減至最小的嚴(yán)重衰落之外，曲線44很接近于曲線40。
在圖3中，天線52用于接收多個移動單元發(fā)送的信號，然后，把該信號供給模擬接收機54進(jìn)行放大，頻率下變換和接收的RF信號的IF處理。從接收機54輸出的模擬信號供給多個接收機模塊，提取指導(dǎo)用戶的信息信號，產(chǎn)生功率調(diào)整指令和用于傳輸?shù)挠脩糨斎胄畔⑿盘柕恼{(diào)制。通信中使用的這樣一個模塊有一個特殊的移動單元，如移動單元N，該移動單元是模塊50。這樣，接收機54的輸出供給包括模塊50的多個這樣的模塊。
模塊50包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機56，用戶數(shù)字基帶電路58，接收功率測量電路60和發(fā)射調(diào)制器62。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機56接收寬帶擴頻信號，用于校正和去擴展，移動單元N發(fā)送的信號為窄帶信號，用于轉(zhuǎn)移到一個與移動單元N通信的指定的接收者。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機56提供窄帶數(shù)字信號至用戶數(shù)字基帶電路58。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機56還提供窄帶信號至接收功率測量電路60。
接收功率測量電路60測量從移動單元N接收的信號電平。接收功率測量電路60響應(yīng)測量的功率電平產(chǎn)生一個功率調(diào)指命令，該指令輸入到發(fā)射調(diào)制器62，用于傳輸?shù)揭苿訂卧狽。如上所述，功率調(diào)整指令的數(shù)據(jù)比特由移動單元N在調(diào)整移動單元的發(fā)射功率中使用。
當(dāng)接收的功率測量值大于由網(wǎng)孔站處理器(未畫出)提供的預(yù)置電平時，產(chǎn)生一個合適的功率調(diào)整指令。如果接收的功率測量值低于預(yù)置電平，產(chǎn)生功率調(diào)整指令數(shù)據(jù)比特，并指出需要增加的移動單元發(fā)射機功率。類似地，如果接收的測量值大于預(yù)置電平，產(chǎn)生功率調(diào)整指令，這樣就降低移動單元的發(fā)射機功率。利用功率調(diào)整指令來維持網(wǎng)孔站正常的接收功率電平。
從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機56來的輸出信號供給用戶數(shù)字基帶電路58，該電路是用于經(jīng)系統(tǒng)控制器和開關(guān)連接到指定的接收者的接口。類似地，基帶電路58接收指定為移動單元N的用戶信息信號，并把它供給發(fā)射調(diào)制器62。
發(fā)射調(diào)制器62擴頻調(diào)制，用于傳輸至移動單元N的用戶可尋址的信息信號。發(fā)射調(diào)制器62還從接收功率測量電路60接收功率調(diào)整指令數(shù)據(jù)比特。該功率調(diào)整指令數(shù)據(jù)比特也由發(fā)射調(diào)制器62進(jìn)行擴頻調(diào)制，用于傳輸?shù)揭苿訂卧狽。發(fā)射調(diào)制器62提供擴頻調(diào)制信號至加法器64，該加法器把擴頻信號與在網(wǎng)孔站中的其它模塊發(fā)射調(diào)制器混合。
混合的擴頻信號輸入到加法器66，在加法器66該信號同導(dǎo)頻信號發(fā)生器68提供的導(dǎo)頻信號混合。然后，把這些混合信號提供給用于把IF頻帶變到RF頻帶的頻率上變換的電路(未畫出)并放大。然后，把RF信號提供用于傳輸?shù)奶炀€52。雖然沒有示出，但發(fā)射功率控制電路可配置在加法器66和天線52之間。該電路在網(wǎng)孔處理器的控制下響應(yīng)由移動單元發(fā)射的功率調(diào)整指令信號，該信號在網(wǎng)孔接收機被解調(diào)，并提供給網(wǎng)孔控制處理器，連接至該電路。
在圖4中，移動單元，如移動單元N，包括一個天線70，用于收集網(wǎng)孔站發(fā)射的信號和輻射移動單元產(chǎn)生的CDMA信號，移動單元N利用天線70，模擬接收機72和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機74，接收導(dǎo)頻信號，建立信道信號和移動單元N的尋地信號。接收機72放大并且頻率下變換接收的射頻CDMA信號為IF信號并對中頻IF信號濾波。IF信號輸出到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機74，用于數(shù)字處理。接收機72還包括對接收信號混合功率進(jìn)行模擬測量的電路。該功率測量用于產(chǎn)生一個反饋信號，該信號給發(fā)射功率控制電路76，用于控制發(fā)射的功率。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機74用于解除擴頻并將相關(guān)的接收信號尋址至移動單元N。接收機74還從由網(wǎng)孔產(chǎn)生的功率調(diào)整指令中分離數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。該功率調(diào)整指令數(shù)據(jù)比特發(fā)送到控制處理器78。處理器78響應(yīng)功率調(diào)整指令數(shù)據(jù)比特產(chǎn)生一個發(fā)射功率控制指令，該指令供給發(fā)射功率控制電路80。處理器78還提供一個電平設(shè)定指令給發(fā)射功率控制電路76。進(jìn)一步地有關(guān)接收機72，發(fā)射功率控制電路76和80，和處理器的相互作用的詳細(xì)情況，參見圖5的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
接收機74還提供如數(shù)字編碼話音數(shù)據(jù)給用于解碼的用戶數(shù)字基帶電路82和與用戶的接口?；鶐щ娐?2包括用于連接接收機74和發(fā)射調(diào)制器84至用戶手機(未畫出)的接口硬件。
被發(fā)射的數(shù)據(jù)通過基帶電路82提供，在那編碼并送給發(fā)射調(diào)制器84。該數(shù)據(jù)根據(jù)指定的擴展碼由發(fā)射調(diào)制器84擴頻調(diào)制。擴頻信號從發(fā)射調(diào)制器84輸出到發(fā)射功率控制電路80。根據(jù)由控制處理器78提供的發(fā)射功率控制指令，調(diào)整信號的功率。該功率調(diào)整信號從發(fā)射功率控制電路80供給發(fā)射功率控制電路76，該電路根據(jù)模擬測量控制信號調(diào)整該信號。雖然圖中示出了兩個分離的單元用于控制發(fā)射功率，但是，功率電平可用單個可變增益的放大器來調(diào)整，該放大器具有兩個輸入控制信號，它們在加到可變增益放大器之前被混合。但是，在圖示的實施例中，以分離的元件表示兩個控制功能。
在圖4所示的功率控制電路的工作中，接收機72測量從所有網(wǎng)孔站接收的所有信號的組合功率電平。這些功率電平測量結(jié)果用于控制功率電平，它由發(fā)射功率控制電路76來設(shè)置。發(fā)射功率控制電路76包括這樣的電路，在該電路中，如前面所述，用非線性濾波器限制增加發(fā)射功率的速率。所設(shè)置的增加的速率不應(yīng)快于這樣的速率，即發(fā)射功率控制電路80能響應(yīng)自網(wǎng)孔站的一系列下降指令，扭轉(zhuǎn)功率下降，如接收機74和處理器78處理的那樣。
圖5進(jìn)一步更詳細(xì)地表示出了參照圖4所討論的移動單元N的功率控制方法。在圖5中，從天線上接收的RF信號供給頻率下變換器90，該變換器把接收的RF信號變換為IF頻率。IF頻率信號連接到帶通濾波器92，該濾波器把出界的頻率分量從信號中除去。
濾波后的信號從濾波器92輸出到可變增益IF放大器，該放大器把信號放大。放大的信號從放大器94輸出到模擬/數(shù)字(A/D)變換器(未畫出)，對該信號進(jìn)行數(shù)字信號處理操作。放大器94的輸出還連接到自動增益控制(AGC)檢測器電路96。
AGC檢測器電路96產(chǎn)生一個增益控制信號，該信號連接至放大器94的增益控制輸入端。該增益控制信號用于控制放大器94的增益，以便維持固定的平均功率電平，作為從放大器94至A/D變換器的輸出。
AGC檢測器電路96還提供一個輸出到比較器98的一個輸入端。比較器98的另一個輸入端由從移動單元處理器(未畫出)來的電平設(shè)置信號來提供。該電平設(shè)置信號表示希望的發(fā)射機基準(zhǔn)功率電平。用比較器98把這些輸入信號比較，產(chǎn)生的比較信號提供給一個非線性濾波器電路100。該比較信號相應(yīng)于接收的功率測量值與希望的移動單元發(fā)射機功率電平之間的偏差。
濾波器100可能配置成簡單的電阻—二極管—電容電路。例如，輸入端電路是一個由兩個電阻共用的公共結(jié)點，每個電阻的另一端分別連接到二極管。二極管在它們同電阻的連接中反向連接，并且每個二極管的另一端連接在一起，以一個公共的結(jié)點作為濾波器的輸出。一個電容連接在二極管的公共結(jié)點與地之間。設(shè)計的濾波器電路限制功率增加速率，使其低于每毫秒1dB。功率下降的速率典型地設(shè)置為比功率增加速率約快10倍，即每毫秒10dB。濾波器100的輸出作為功率電平控制信號輸入到可變增益IF放電器102的增益控制輸入端。
AGC檢測器電路96，比較器98和濾波器100估計接收的移動單元的信號功率和需用于移動單元發(fā)射機的功率校正。該校正是用于在出界信道衰落的條件下維持希望的發(fā)射機功率電平，衰落條件對入界信道是共同的。
圖4的發(fā)射調(diào)制器電路84提供低功率的IF頻率擴頻信號至變增益IF放大器104的一個輸入端，放大器104的增益由來自處理器78(圖4)的功率電平控制信號來控制。該功率電平控制信號來自閉環(huán)功率調(diào)整指令信號，該指令信號由網(wǎng)孔站發(fā)射，并由移動單元處理，如參照圖4所描述的那樣。
功率調(diào)整指令信號包括被存儲在移動單元處理器中的一系列增加功率和降低功率的命令。移動單元控制處理器從增加控制電平設(shè)置開始到達(dá)一個正常值。每個功率上升命令增加的增益控制命令值，相應(yīng)于放大器增益大約增加1dB。每個功率下降命令減少的增益控制命令值，相應(yīng)于放大器增益大約減少1dB。增益控制命令作為功率電平控制信號在加到放大器104之前通過一個數(shù)/模(D/A)變換器(未示出)轉(zhuǎn)換成模擬的形式。
移動單元參考功率電平可以存在控制處理器的存貯器中。在可供選擇的方案中，移動單元參考功率電平可以包含在發(fā)送給移動單元的信號之內(nèi)，該信號命令數(shù)據(jù)被數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器分離，并且被控制處理器譯成設(shè)置電平。作為從控制處理器提供的該信號，在輸入到比較器98之前，由一個數(shù)/模(D/A)變換器(未示出)進(jìn)行變換。
放大器104的輸出作為一個輸入提供給放大器102。如前所述，放大器102也是一個具有按照來自濾波器100的功率電平控制信號確定增益的可變增益IF放大器。這樣，用于發(fā)送的信號根據(jù)由功率電平控制信號設(shè)置的增益被放大。來自放大器102的被放大的信號輸出進(jìn)一步被放大并且頻率被轉(zhuǎn)換成用于發(fā)送的射頻頻率。然后該射頻頻率饋送到發(fā)送天線。
圖6更詳細(xì)地示出了如圖3所示的網(wǎng)孔的功率控制原理圖。在圖6中，網(wǎng)孔接收由移動單元發(fā)送的信號。被接收的信號由網(wǎng)孔模擬接收器和相應(yīng)于移動單元N的網(wǎng)孔處理。
在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器(圖3中的接收器56)中，被接收的模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換器110從模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。來自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出被提供到偽隨機噪聲(PN)相關(guān)器112，在相關(guān)器112中信號與PN發(fā)生器114提供的一個PN信號相關(guān)處理。PN相關(guān)器112的輸出提供給一個快速Hadamard變換數(shù)字濾波器114，在該濾波器中信號被濾波。濾波器114的輸出被提供給一個用戶數(shù)據(jù)解碼電路116，該電路116把用戶數(shù)據(jù)提供給用戶數(shù)字基帶電路。解碼器116提供最大的變換濾波器符號(Symbols)給功率平均器電路118。功率平均器電路利用公知的數(shù)字技術(shù)對超過一毫秒間隔的最大變換輸出進(jìn)行平均。
每個平均功率電平的指示信號是來自功率平均器118的輸出，該指示信號提供給比較器120。該比較器120還接收一個指示期望的接收功率電平的功率電平設(shè)置信號。該期望的接收功率電平由網(wǎng)孔的控制處理器設(shè)置。比較器120比較這兩個輸入信號，并且提供一個指示平均功率電平與期望的功率電平的偏差的輸出信號。該信號被輸出給增加功率/降低功率命令發(fā)生器122。發(fā)生器122響應(yīng)該比較結(jié)果，產(chǎn)生一個增加功率或降低功率的命令。功率命令發(fā)生器122提供該功率控制命令給網(wǎng)孔發(fā)送調(diào)制器，用于移動單元N的發(fā)射機功率的發(fā)送和控制。
如果在網(wǎng)孔接收的功率高于移動單元N期望的功率，那么就產(chǎn)生一個降低功率的命令并發(fā)送到移動單元N。但是，如果在網(wǎng)孔接收的功率太低，那么就產(chǎn)生一個增加功率的命令并且被發(fā)送。增加/降低的命令以高速率傳送，在實施例中，通常每秒1,000條命令。以每個命令一比特，功率命令的整理操作(overhead)同一個高質(zhì)量數(shù)字話音信號的比特率相比是不重要的。
功率調(diào)整命令反饋補償入界信道的變化，這種變化是獨立于出界信道的。這種獨立的入界信道變化在出界信道是測量不到的。因而，基于出界信道的通路損耗估計和相應(yīng)的發(fā)送器功率調(diào)整不能反映入界信道的變化。這樣，功率調(diào)整命令反饋被用于補償基于入界信道通路損耗的移動單元發(fā)送器功率的調(diào)整，這種入界信道損耗在出界信道是不存在。
在情況大大地改變之前，對于到達(dá)移動單元的命令最好的是使用閉環(huán)控制處理。本發(fā)明在網(wǎng)孔中提供了一種新穎和獨特的功率控制電路，用于把測量和發(fā)送的延遲和等待時間減至最小。在移動單元中的功率控制電路(模擬控制并且數(shù)字命令響應(yīng))，在蜂窩狀移動電話系統(tǒng)中提供了一種大大改進(jìn)了的功率控制處理。
上述最佳實施例的提供能使技術(shù)熟練的人制造和使用本發(fā)明。對于技術(shù)熟練的人來說，上述實施例的各種改進(jìn)將是不困難的，并且它的一般原理可以被應(yīng)用到其他的方案中而無需進(jìn)行創(chuàng)造。因此，本發(fā)明不受這里所示實施例限制的，但是，本發(fā)明能被應(yīng)用到更廣的范圍，而與這里公開的原理和新穎的特征是不矛盾的。
權(quán)利要求
1.一種無線收發(fā)信機，它具有一個接收機(72，74)，用于接收和解調(diào)作為由一個網(wǎng)孔臺(12，14)發(fā)送到一個特定用戶的包含擴頻信號(20a，22a，24a，26a)的出界信息和一個發(fā)射機(84)，用于發(fā)送一個包含擴頻信號的入界(20b，22b，24b，26b)信息到所說的網(wǎng)孔站(12，14)，以便轉(zhuǎn)送給另一個被要求的用戶，所說的無線收發(fā)信機具有一個功率控制系統(tǒng)，對于所說的作為在所說的網(wǎng)孔臺(12，14)接收的入界(20b，22b，24b，26b)擴頻信號，用于控制發(fā)射機(84)信號功率在一個預(yù)定的電平，其特征在于，所說的功率控制系統(tǒng)包括耦合到所說的接收機(72，74)的控制處理器裝置(78)，用于從所說的接收機(72，74)接收在所說的出界擴頻信號(20a，22a，24a，26a)中傳送的功率調(diào)整命令；相應(yīng)于每個所說的功率調(diào)整命令，存儲相對于一個預(yù)定的閉環(huán)功率電平值的數(shù)值；產(chǎn)生一個相應(yīng)的閉環(huán)功率電平控制信號，所說的控制處理器(78)根據(jù)一個預(yù)定的開環(huán)功率電平值進(jìn)一步用于產(chǎn)生一個開環(huán)功率電平信號；有效地耦合到所說的發(fā)射機(84)的第一放大器裝置(102)，用于接收所說的閉環(huán)功率電平控制信號，和以由所說的閉環(huán)功率電平控制信號決定的一個第一增益，放大入界擴頻信號；耦合到所說的接收機(72，74)的自動增益控制裝置(96)，用于測量一個由所說的接收機(72，74)接收的信號的組合信號功率，并且提供一個相應(yīng)的功率測量信號；比較器裝置(98)，用于接收和比較所說的功率測量信號和所說的開環(huán)功率電平信號，并且提供一個相應(yīng)的比較信號；濾波器裝置(100)，用于接收所說的比較信號，非線性地限制所說的被接收的比較信號的變化率，并且提供一個相應(yīng)的開環(huán)功率電平控制信號；和有效地耦合到所說的發(fā)射機(84)的第二放大器裝置(104)，用于接收所說的開環(huán)功率電平控制信號，和以由所說的開環(huán)功率電平控制信號決定的一個第二增益放大所說的入界擴頻信號。
2.如權(quán)利要求1的無線收發(fā)信機，其特征在于，所說的接收機具有一個模擬接收機部分(72)和一個數(shù)字接收機部分(74)，耦合到所說的模擬接收機部分(72)的自動增益控制裝置(96)用于測量所有被接收的出界擴頻信號的寬帶信號功率。
3.如權(quán)利要求1的無線收發(fā)信機，其特征在于，所說的濾波器裝置(100)提供一個所說的比較信號增加的變化率，該增加的變化率大于所說的比較信號的減少變化率。
4.如權(quán)利要求1的無線收發(fā)信機，其特征在于，被測量信號功率的增加相當(dāng)于所說的比較信號和相應(yīng)的開環(huán)功率控制電平信號的增加，所說的第二放大器裝置(104)對此作出響應(yīng)，從而減少所說的第二增益；并且被測量信號功率的減少相當(dāng)于所說的比較信號和相應(yīng)的開環(huán)功率控制電平信號的減少，所說的第二放大器裝置(104)對此作出響應(yīng)，從而增加所說的第二增益。
5.如權(quán)利要求2的無線收發(fā)信機，其特征在于，所說的數(shù)字接收機部分(74)從所說的出界擴頻信號(20a，22a，24a，26a)中提取所說的功率調(diào)整命令，并且所說的控制處理器裝置(78)被耦合到所說的數(shù)字接收機部分(74)，用于接收所說的功率調(diào)整命令，以便產(chǎn)生所說的閉環(huán)功率電平控制信號，其中每個功率調(diào)整命令影響著一個所說的閉環(huán)功率電平控制信號的變化，所說的第一放大器裝置(102)響應(yīng)每一個所說的閉環(huán)功率電平控制信號的變化，以便提供一個相應(yīng)的所說的第一增益的變化。
6.如權(quán)利要求5的無線收發(fā)信機，其特征在于，每個所說的第一增益的變化都相當(dāng)于所說發(fā)射機(84)增益的一個預(yù)定分貝值的變化。
全文摘要
蜂窩狀移動電話系統(tǒng)中的一種功率控制系統(tǒng)。網(wǎng)孔發(fā)送的作為在移動單元接收的信號功率被測量，以相應(yīng)于被接收信號功率增加和減少的相反方式，在移動單元調(diào)整發(fā)射機功率，還可以使用一個功率控制反饋方案；在網(wǎng)孔與移動單元通話的狀態(tài)下，移動單元發(fā)送的作為在網(wǎng)孔接收的功率被測量，相應(yīng)于網(wǎng)孔站接收的信號功率的偏差，在網(wǎng)孔站產(chǎn)生一個命令信號，并發(fā)送給移動單元，用于進(jìn)一步調(diào)整移動單元的發(fā)射機功率。
文檔編號H04B7/005GK1159720SQ9612030
公開日1997年9月17日 申請日期1996年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月7日
發(fā)明者克萊因S·吉爾豪森, R·派多萬尼, C·E·惠特雷三世 申請人:夸爾柯姆股份有限公司