專利名稱：用于智能天線陣通信系統(tǒng)的利用信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)的功率控制的制作方法
本申請(qǐng)是1996年10月11日申請(qǐng)的，題目為“蜂窩通信系統(tǒng)中信道分配的自適應(yīng)方法”的，序列號(hào)為08／729，387的美國(guó)專利申請(qǐng)(此后稱為“父申請(qǐng)”)的繼續(xù)部分。
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地講，涉及蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中呼叫建立期間在進(jìn)行中基礎(chǔ)上控制輻射RF功率電平，這種功率控制使用了接收的角調(diào)制載波的質(zhì)量評(píng)價(jià)。
在無(wú)線通信系統(tǒng)中，一般希望使用取得規(guī)定通信質(zhì)量水平所需的最小輻射射頻(RF)載波功率，以便節(jié)約能量，和，可能是更重要的，減小共用RF頻譜的其它用戶的干擾。隨著包括每個(gè)蜂窩一個(gè)基站(BS)和與指定基站通信的遠(yuǎn)程終端(遠(yuǎn)程終端也稱為用戶單元(SU)或用戶站)的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)使用的增加，一個(gè)給定蜂窩區(qū)中各站之間的，以及相鄰蜂窩之間的干擾問(wèn)題需要智能干擾管理，以便更有效地利用分配的共用RF帶寬。這種干擾管理是功率控制的目標(biāo)。通常應(yīng)當(dāng)使用保持可接受的服務(wù)質(zhì)量所需的最小輻射RF功率。
需要兩種類型的功率控制初始功率控制，和進(jìn)行中功率控制。在初始功率控制中，目標(biāo)是用取得可接受的通信水平所需的最小功率電平啟動(dòng)通信。進(jìn)行中功率控制在建立了其它鏈路的同時(shí)形成新鏈路時(shí)通信系統(tǒng)隨時(shí)間發(fā)生變化時(shí)保持鏈路上的最小發(fā)射功率使用。初始功率控制已知有幾種用于包括，例如，個(gè)人手持電話(PHS)和移動(dòng)通信全球系統(tǒng)(GSM)的蜂窩系統(tǒng)的通信協(xié)議。上述兩種系統(tǒng)都使用結(jié)合頻分多址(FDMA)的時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)。這些通信協(xié)議都包括用于呼叫建立的協(xié)議，例如，用于用戶單元起始的對(duì)BS的通信，或BS起始的對(duì)SU的通信。這些協(xié)議中的一些可能不包括初始功率控制。因此，在技術(shù)上需要有一種能夠應(yīng)用到現(xiàn)有通信系統(tǒng)而不會(huì)對(duì)現(xiàn)有通信系統(tǒng)協(xié)議造成不良影響的初始功率控制方法。進(jìn)行中功率控制進(jìn)行中功率控制是在完成初始通信后通信環(huán)境變化時(shí)的輻射功率控制。例如，當(dāng)為了取得接收信號(hào)的可接受質(zhì)量或其它原因，而提高SU與BS之間的特定鏈路中的輻射功率時(shí)，這種改變可能會(huì)造成使用相同或相鄰信道的其它站的不可接受的質(zhì)量變化。此外，在建立新連接并且斷開進(jìn)行中連接時(shí)，功率分配可能改變，導(dǎo)致現(xiàn)有連接質(zhì)量改變(變好或變壞)。例如，可能產(chǎn)生“額外質(zhì)量”，意思是在新條件下使用了過(guò)多的RF功率。也可能會(huì)經(jīng)歷退化質(zhì)量，意思是一些連接可能需要更大的輻射功率。傳播特性，氣候，以及人為干擾的變化也可能造成需要調(diào)節(jié)RF功率電平的變化。這是進(jìn)行中功率控制的目標(biāo)。
空分多址(SDMA)技術(shù)是已知的，在這種技術(shù)中，可以把同一“常規(guī)信道”(即，頻分多址(FDMA)系統(tǒng)中的同一頻率，時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)中的時(shí)隙，碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中的代碼，或TDMA／FDMA系統(tǒng)中的時(shí)隙和頻率)分配給一個(gè)以上的用戶站。這是在基站通過(guò)利用數(shù)個(gè)天線元構(gòu)成的天線陣進(jìn)行的，并且在上行鏈路(從用戶單元到基站的通信)，用接收權(quán)數(shù)(也稱為空間去多路復(fù)用權(quán)數(shù))給來(lái)自每個(gè)天線元的信號(hào)的幅度和相位加權(quán)，所有的接收權(quán)數(shù)確定一個(gè)取決于遠(yuǎn)端用戶的接收空間標(biāo)記的復(fù)數(shù)值接收權(quán)矢量。接收空間標(biāo)記(也稱為接收復(fù)制矢量)表征基站天線陣如何接收來(lái)自一特定用戶單元的信號(hào)。在下行鏈路(從基站單元到用戶單元的通信)，發(fā)射是通過(guò)用一組對(duì)應(yīng)的發(fā)射權(quán)數(shù)(也稱為空間多路復(fù)用權(quán)數(shù))給將用每個(gè)天線元發(fā)射的信號(hào)在幅度和相位上加權(quán)而完成的，對(duì)一個(gè)特定用戶的所有發(fā)射權(quán)數(shù)確定了一個(gè)也是取決于遠(yuǎn)端用戶的空間標(biāo)記的復(fù)數(shù)值發(fā)射權(quán)矢量。在對(duì)同一常規(guī)信道上的數(shù)個(gè)遠(yuǎn)端用戶發(fā)送時(shí)，在天線陣發(fā)送加權(quán)信號(hào)的和。
在從天線陣的每個(gè)天線元的上行鏈路上，或是到每個(gè)天線元的下行鏈路上的信號(hào)的加權(quán)，在這里稱為空間處理?？臻g處理即使在把不多于一個(gè)用戶單元分配給任何一個(gè)常規(guī)信道時(shí)也是有用的。因此，這里使用的SDMA一詞應(yīng)當(dāng)包括每個(gè)常規(guī)信道具有一個(gè)以上用戶的真實(shí)空間多路復(fù)用場(chǎng)合，和每常規(guī)信道僅有一個(gè)用戶時(shí)使用空間處理減小相鄰信道干擾和相鄰蜂窩干擾，降低蜂窩頻率再用因數(shù)，等等。信道一詞應(yīng)當(dāng)表示一個(gè)基站與一個(gè)單一遠(yuǎn)端用戶之間的通信鏈路，因而，SDMA一詞應(yīng)當(dāng)包括每常規(guī)信道一個(gè)單一信道，和每常規(guī)信道多于一個(gè)信道。
確定空間接收和發(fā)射權(quán)矢量的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。例如，見Roy，Ⅲ等發(fā)明人的第5，515，378(1996年5月7日公開的)和名稱為“空分多址無(wú)線通信系統(tǒng)”的第5，642，353(1997年6月24日公開)號(hào)美國(guó)專利；Barratt等發(fā)明人的名稱為“頻譜有效的高容量無(wú)線通信系統(tǒng)”的第5，592，490號(hào)(1997年1月7日公開的)美國(guó)專利；Ottersten等發(fā)明人的名稱為“用時(shí)空處理的頻譜有效的高容量無(wú)線通信系統(tǒng)”的第08／735，520號(hào)(1996年10月10日申請(qǐng)的)美國(guó)專利申請(qǐng)；Barratt等發(fā)明人的名稱為“使用天線陣和空間處理的由判決指導(dǎo)的解調(diào)方法和裝置”的第08／729，390號(hào)(1996年10月11日申請(qǐng)的)美國(guó)專利申請(qǐng)(此后稱為“我們的解調(diào)專利”)；和Parish等發(fā)明人的名稱為“校準(zhǔn)具有天線陣的無(wú)線通信站的方法和裝置”的第08／948，772號(hào)(1997年10月10日申請(qǐng)的)美國(guó)專利申請(qǐng)(此后稱為“我們的校準(zhǔn)專利”)，每個(gè)這些專利或申請(qǐng)全部結(jié)合在此作為參考，這些專利或申請(qǐng)?jiān)诖斯餐Q為“我們的空間處理專利”。例如，在一個(gè)使用時(shí)分雙工(TDD)因而能夠通過(guò)相同頻率進(jìn)行上行鏈路和下行鏈路通信(在FDMA或TDMA／FDMA系統(tǒng)中)的系統(tǒng)中，在上行鏈路確定的接收權(quán)數(shù)的接收權(quán)矢量可以用于確定從基站到同一個(gè)遠(yuǎn)端用戶單元的下行鏈路上通信所需的發(fā)射權(quán)數(shù)的發(fā)射權(quán)矢量。
在現(xiàn)有技術(shù)中還沒有能夠應(yīng)用于利用SDMA技術(shù)的系統(tǒng)的進(jìn)行中功率控制的實(shí)際方法，因?yàn)闆]有能夠在保持所有信道的可接受質(zhì)量水平的同時(shí)有效地調(diào)節(jié)使總輻射RF功率最小所需的所有SDMA系統(tǒng)參數(shù)的功率控制方法。使用SDMA導(dǎo)致了RF輻射功率控制問(wèn)題大大復(fù)雜化，因?yàn)榇_定權(quán)矢量影響功率控制，反過(guò)來(lái)也一樣。利用SDMA的常規(guī)信道上的RF功率的任何變化將影響分配給使用同一常規(guī)信道的用戶的發(fā)射和接收權(quán)矢量，并且空間處理中的任何變化將影響現(xiàn)存用戶保持適當(dāng)?shù)耐ㄐ刨|(zhì)量水平所需的功率。功率控制的現(xiàn)有技術(shù)方法一般不考慮SDMA的特殊方面，并且可能造成這種SDMA系統(tǒng)中的不穩(wěn)定性，其中不適當(dāng)?shù)陌l(fā)射功率選擇將有害地改變空間多路復(fù)用(即，發(fā)射)和去多路復(fù)用(即，接收)權(quán)矢量，引起發(fā)射功率進(jìn)一步偏離最佳值，直到信號(hào)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)容量都降低。
SDMA系統(tǒng)的進(jìn)行中功率控制問(wèn)題的優(yōu)化解決方法要求同時(shí)解決SDMA多路復(fù)用權(quán)數(shù)分配問(wèn)題和功率分配問(wèn)題。這至少涉及一種復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，并且至今仍然是難以解決和頭等重要的計(jì)算任務(wù)。因此，在技術(shù)上需要有一種實(shí)用的近最佳方法來(lái)確定SDMA系統(tǒng)的空間處理權(quán)矢量和進(jìn)行中功率控制。
通信的進(jìn)行中功率控制問(wèn)題的目的是要在保證取得每個(gè)蜂窩內(nèi)的每個(gè)連接的適當(dāng)(“目標(biāo)”)信號(hào)與干擾加噪聲比(signal to interference-plus-noise ratio)(SINR)的同時(shí)，使通信系統(tǒng)中發(fā)射的總功率最小。當(dāng)用這種方式表達(dá)時(shí)，產(chǎn)生的功率控制方法稱為全局優(yōu)化法(globallyoptimal method)。這種全局優(yōu)化法一般需要系統(tǒng)基站之間的通信。全局優(yōu)化法是那些在整個(gè)系統(tǒng)的一些子系統(tǒng)內(nèi)，例如，一個(gè)特定蜂窩內(nèi)，滿足最優(yōu)性的優(yōu)化方法。當(dāng)處理大量蜂窩間和蜂窩內(nèi)連接時(shí)，存在著直接確定一種全局優(yōu)化法的實(shí)際困難。例如，相對(duì)于連接條件的變化速度來(lái)說(shuō)，計(jì)算時(shí)間可能太長(zhǎng)；并且，實(shí)時(shí)收集每個(gè)基站與每個(gè)遠(yuǎn)端用戶單元之間的路徑增益之類的必要數(shù)據(jù)可能是不可行的，或不實(shí)際的。已經(jīng)顯示(加利福尼亞，伯克利，加利福尼亞大學(xué)的1995年Yun．L．C．M．的博士論文，“無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上多媒體的傳送”)對(duì)于非SDMA系統(tǒng)，通過(guò)結(jié)合蜂窩之間耦合的干擾的效應(yīng)，可以使局部控制策略逐漸地匯聚到全局優(yōu)化解決方案。因此，具有利用局部?jī)?yōu)化功率控制的進(jìn)行中功率控制策略是有利的。因而，在技術(shù)上需要有用于多個(gè)其中操作不需要功率控制信息的基站間通信“分散的”SDMA系統(tǒng)的局部?jī)?yōu)化功率控制方法。信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)為了實(shí)現(xiàn)功率控制，需要有一個(gè)接收信號(hào)質(zhì)量的客觀測(cè)量。一般可以接受信號(hào)中誤差的測(cè)量是一個(gè)有用的質(zhì)量客觀測(cè)量。希望在進(jìn)行正常通信的同時(shí)實(shí)施這種誤差測(cè)量。
有幾種用于評(píng)價(jià)接收信號(hào)質(zhì)量的現(xiàn)有技術(shù)方法。一類或現(xiàn)有技術(shù)使用接收信號(hào)功率的測(cè)量值作為接收信號(hào)質(zhì)量的測(cè)量值。一個(gè)實(shí)例是通常使用的接收信號(hào)強(qiáng)度指標(biāo)(RSSI)。這種測(cè)量的問(wèn)題在于，不能區(qū)分希望的信號(hào)和任何干擾信號(hào)和／或噪聲。為了克服這一缺陷，一些現(xiàn)有技術(shù)功率控制方法使用比特誤差率(BER)的測(cè)量，或更容易的獲得幀誤差率(FER)的方法。例如，IS-95 CDMA標(biāo)準(zhǔn)中使用的初始功率控制方法采用了FER。FER在實(shí)踐中比BER易于獲得，因?yàn)檠h(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)位通常是幀結(jié)構(gòu)的一部分?？梢园袴ER看成是BER的一個(gè)近似指示。作為測(cè)量的BER和FER的兩個(gè)主要缺點(diǎn)是1．要用長(zhǎng)的時(shí)間(許多幀)來(lái)積累BER或FER的統(tǒng)計(jì)意義上的評(píng)價(jià)，這對(duì)于功率控制可能是太慢了；和2．BER(或FER)可能不僅僅是功率的函數(shù)，而且可能受解調(diào)誤差的其它原因的影響。例如，剩余頻率偏移(甚至在使用了任何頻率偏移糾正之后)可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)制誤差。
此外，還有用誤差矢量進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)的現(xiàn)有技術(shù)的由判決指導(dǎo)的調(diào)制誤差評(píng)價(jià)方法，所述誤差矢量代表接收信號(hào)與應(yīng)當(dāng)接收到的信號(hào)的理想模型之間的差。理想模型是通過(guò)將檢測(cè)比特通過(guò)一個(gè)把比特轉(zhuǎn)換為正確碼元的比特-碼元映射器，然后把正確碼元通過(guò)一個(gè)脈沖成形器以產(chǎn)生信號(hào)的理想模型(參考信號(hào))而從檢測(cè)比特得到的。脈沖成形器也需要還原頻率糾正和還原定時(shí)校準(zhǔn)。把所得的調(diào)制信號(hào)的理想模型(帶有任何頻率偏移和定時(shí)誤差)與實(shí)際接收信號(hào)之間的差用于評(píng)價(jià)實(shí)際信號(hào)中存在的噪聲和干擾，并將其用作質(zhì)量評(píng)價(jià)。
基于這種現(xiàn)有技術(shù)決策的質(zhì)量評(píng)價(jià)值具有若干不希望有的特性，其中一些與BER和FER測(cè)量類似1．在用不正確的碼元替代要發(fā)送的實(shí)際碼元的質(zhì)量評(píng)價(jià)中，解調(diào)誤差可能造成大的誤差；2．頻率偏移導(dǎo)致調(diào)制誤差；3．調(diào)制誤差的測(cè)量與RF載波強(qiáng)度和噪聲及干擾電平?jīng)]有直接關(guān)系；和4．從調(diào)制誤差評(píng)價(jià)信號(hào)與干擾和噪聲比(SINR)將導(dǎo)致高方差(不可靠的)評(píng)價(jià)值。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)把質(zhì)量評(píng)價(jià)值用于發(fā)射機(jī)功率控制時(shí)，頻率偏移的敏感性是特別不希望的。由于錯(cuò)誤地將頻率偏移誤差當(dāng)成噪聲或干擾誤差而提高發(fā)射機(jī)功率，不僅是完全無(wú)效的，而且是不適當(dāng)?shù)?，因?yàn)椴槐匾倪^(guò)大發(fā)射機(jī)功率將增大對(duì)其它系統(tǒng)用戶的干擾。
因此，在技術(shù)上需要有利用一種評(píng)價(jià)接收信號(hào)質(zhì)量的處理方法的功率控制方法，該處理方法是(a)快速的；(b)對(duì)頻率偏移變化實(shí)際上是不敏感的；和(c)導(dǎo)致一個(gè)能夠?qū)⑿盘?hào)從干擾和噪聲中區(qū)分出來(lái)的測(cè)量值，例如，信號(hào)與干擾和噪聲比(SINR)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是一種用于在一個(gè)包括SDMA的系統(tǒng)中的進(jìn)行中功率控制的方法和裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種在功率控制方法和其它應(yīng)用中使用的評(píng)價(jià)接收信號(hào)質(zhì)量(表示為信號(hào)與干擾和噪聲電平比(SINR))的方法和裝置。本發(fā)明的再一個(gè)方面是利用信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法和／或裝置的初始功率控制方法和應(yīng)用。本發(fā)明的再一方面是可應(yīng)用于包括SDMA的系統(tǒng)的組合初始和進(jìn)行中功率控制的方法。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，披露了一種利用SDMA從一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端用戶向一通信站通信的進(jìn)行中上行鏈路功率控制的方法，該方法包括把用于從一特定遠(yuǎn)端用戶的接收的權(quán)數(shù)的空間權(quán)矢量和從該用戶的發(fā)射的進(jìn)行中功率控制的聯(lián)合確定分解成一個(gè)接收權(quán)矢量確定部分和一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射功率調(diào)節(jié)部分。本發(fā)明從一個(gè)部分開始，例如，從其中把初始功率控制策略用于從遠(yuǎn)端用戶的發(fā)射的功率調(diào)節(jié)開始。根據(jù)這個(gè)初始策略分配發(fā)射功率，并進(jìn)行發(fā)送。然后對(duì)用這個(gè)分配的發(fā)射功率發(fā)射到通信站的信號(hào)進(jìn)行接收權(quán)矢量分配。使用得到的新權(quán)矢量，并且所得的新權(quán)矢量可能影響通信的質(zhì)量。獲得利用新確定的接收權(quán)矢量通信的通信質(zhì)量評(píng)價(jià)。利用通信質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)行進(jìn)行中功率控制調(diào)節(jié)，導(dǎo)致從遠(yuǎn)端用戶的發(fā)射的新功率分配。利用這些新功率分配得到新接收權(quán)矢量確定。通過(guò)發(fā)射功率設(shè)置和空間處理接收權(quán)矢量確定部分之間的迭代，聯(lián)合地確定了接收權(quán)矢量和功率控制。
在本發(fā)明的另一方面，披露了一種用于利用SDMA從一個(gè)通信站向一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端用戶通信的進(jìn)行中下行鏈路功率控制的方法，包括把從該通信站到一個(gè)特定遠(yuǎn)端用戶的發(fā)射的權(quán)數(shù)的完全發(fā)射權(quán)矢量的確定，分離成一個(gè)相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量確定部分和一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射功率調(diào)節(jié)部分，所述完全發(fā)射權(quán)矢量包括一個(gè)相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)組與一個(gè)應(yīng)用于權(quán)數(shù)的定標(biāo)。該方法從一個(gè)部分開始，例如，從其中把初始功率控制策略用于利用初始相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的某種初始相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量從通信站向遠(yuǎn)端用戶的發(fā)射的功率調(diào)節(jié)開始。根據(jù)這個(gè)初始策略分配發(fā)射功率，并進(jìn)行發(fā)射。獲得利用該初始發(fā)射權(quán)矢量通信的通信質(zhì)量評(píng)價(jià)。據(jù)此，利用通信質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)行進(jìn)行中功率控制調(diào)節(jié)，導(dǎo)致從通信站的發(fā)射的新功率分配，導(dǎo)致新接收權(quán)矢量確定。獨(dú)立地確定一個(gè)更新相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量，并且把這個(gè)更新的相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量用于發(fā)射。因此，通過(guò)獨(dú)立地確定功率設(shè)置和空間處理相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量獲得了完全發(fā)射權(quán)矢量(其包括相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)組與功率設(shè)置)。
本發(fā)明的再一方面是一種用于在一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)(例如，SU)與一個(gè)接收通信站(例如，BS)之間的上行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制的方法，該通信站包括一個(gè)接收天線元的陣列，并且根據(jù)一組接收權(quán)數(shù)(一個(gè)權(quán)矢量)進(jìn)行空間接收處理。該方法包括最好是根據(jù)“父專利”中所述方法，為與一特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)通信，設(shè)置該特定發(fā)射機(jī)的初始功率分配。從初始功率分配開始，在通信站給該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)確定一組上行鏈路權(quán)數(shù)(即，一個(gè)接收權(quán)矢量)。把這個(gè)權(quán)矢量用于確定來(lái)自該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)是從各天線元接收的多個(gè)信號(hào)中確定的。在通信站評(píng)價(jià)來(lái)自該遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的信號(hào)的接收信號(hào)質(zhì)量，并根據(jù)接收信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)，確定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的新功率分配。接收信號(hào)質(zhì)量最好是一個(gè)SINR評(píng)價(jià)。在遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)應(yīng)用新功率分配。最好是在通信站確定功率分配，并通過(guò)通信站命令遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)改變功率。遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)用這些新上行鏈路功率發(fā)射，并反復(fù)進(jìn)行這種上行鏈路權(quán)矢量確定和功率控制處理過(guò)程。最好以規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行功率確定。
本發(fā)明的再一方面是，一種用于在一發(fā)射通信站(例如，一個(gè)BS)與一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)(例如，SU)之間的下行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制的方法，通信站包括一個(gè)發(fā)射天線元的陣列，并且根據(jù)一組發(fā)射權(quán)數(shù)(即，一個(gè)發(fā)射權(quán)矢量)進(jìn)行對(duì)一特定遠(yuǎn)端接收機(jī)的空間發(fā)射處理。該方法包括，最好是根據(jù)“父專利”中所述方法，設(shè)置通信站的初始功率分配，并且利用初始功率分配和初始發(fā)射權(quán)矢量從通信站發(fā)射，其中每個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)一個(gè)權(quán)矢量。在本優(yōu)選實(shí)施例中，通信站包括一組接收裝置，每個(gè)裝置耦合到用于接收信號(hào)的天線陣的一個(gè)天線元，和一個(gè)接收處理器，用于根據(jù)接收權(quán)矢量對(duì)在天線元接收的來(lái)自任何遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的信號(hào)進(jìn)行空間處理。在本優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)也包括一個(gè)用于發(fā)射信號(hào)的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)，并且作為在該特定遠(yuǎn)端接收機(jī)的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射結(jié)果，從在通信站天線陣接收的信號(hào)確定從通信站向一特定遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射的發(fā)射權(quán)矢量，特別是，該發(fā)射權(quán)矢量是從為在特定遠(yuǎn)端接收機(jī)接收遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)向通信站發(fā)射的信號(hào)而確定的接收權(quán)矢量確定的。確定在每個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)接收的信號(hào)的質(zhì)量評(píng)價(jià)。每個(gè)信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)最好是每個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)處的SINR的評(píng)價(jià)。每個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)最好執(zhí)行SINR評(píng)價(jià)，并以規(guī)定的時(shí)間間隔把接收信號(hào)質(zhì)量報(bào)告給通信站。根據(jù)信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)，確定用于與每個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)通信的下行鏈路功率分配。通信站利用新分配向遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射。然后重復(fù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，功率分配和發(fā)射。在本優(yōu)選實(shí)施例中，如果沒有發(fā)生權(quán)矢量更新，那么使用與以前所用的相同的權(quán)矢量，并且如果具有可用更新權(quán)矢量，那么使用更新的發(fā)射權(quán)矢量。
本發(fā)明的再一方面是一種用于一個(gè)包括一組一個(gè)或更多的通信站的通信系統(tǒng)的全局進(jìn)行中功率控制的方法。在該系統(tǒng)中，每個(gè)通信站在上行鏈路上與一組一個(gè)或更多對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)通信，并且在下行鏈路上與一組和對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)共處的一個(gè)或更多的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)通信。系統(tǒng)最好是一個(gè)蜂窩系統(tǒng)，每個(gè)通信站是一個(gè)基站，并且每個(gè)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)和共處的遠(yuǎn)端接收機(jī)是與其對(duì)應(yīng)的基站通信的用戶單元。每個(gè)通信站包括一個(gè)接收天線元陣，一組耦合到天線陣的接收裝置，接收裝置的輸出端耦合到一個(gè)接收空間處理器，根據(jù)一組接收權(quán)數(shù)(即，一個(gè)權(quán)矢量)與一特定對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)通信。每個(gè)通信站也包括一個(gè)發(fā)射天線元陣，一組耦合到各天線元的發(fā)射裝置和一個(gè)形成一組用于發(fā)射裝置的信號(hào)的發(fā)射空間處理器，根據(jù)一個(gè)發(fā)射權(quán)矢量與一特定對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)通信。整個(gè)系統(tǒng)的功率控制包括使用上述用于上行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制的方法，和上述用于下行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制的方法。在下行和上行鏈路進(jìn)行中功率控制方法中的功率分配步驟包括，在保持(在下行鏈路上的一個(gè)通信站中和在上行鏈路上的一個(gè)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)中)任何發(fā)射機(jī)與(在下行鏈路上的一個(gè)對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)中和在上行鏈路上的一個(gè)通信站中)任何對(duì)應(yīng)接收機(jī)之間的每個(gè)通信鏈路的通信的可接受電平的條件下，聯(lián)合確定使在對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)組與通信站之間的通信(上行鏈路進(jìn)行中功率控制)，和在通信站與對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端接收機(jī)組之間的通信(下行鏈路進(jìn)行中功率控制)的全部發(fā)射功率的加權(quán)和最小的全部發(fā)射功率組。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射功率的加權(quán)和是全部發(fā)射功率的和，通信的可接受電平是一目標(biāo)SINR，該目標(biāo)SINR對(duì)于所有上行鏈路通信是相同的，并且對(duì)于所有下行鏈路通信是相同的。
在全局進(jìn)行中功率控制的另一個(gè)實(shí)施例中，在上行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制中的功率分配步驟是在每個(gè)通信站和該通信站的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)組中獨(dú)立進(jìn)行的，并且下行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制中的功率分配步驟是在每個(gè)通信站和該通信站的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)組中獨(dú)立進(jìn)行的。
在上行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制方法中的功率分配步驟的一個(gè)實(shí)施例包括，作為對(duì)通信站的通信的目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量，在用于從遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射的以前更新中使用的功率，和在通信站接收的來(lái)自遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的信號(hào)的以前質(zhì)量的評(píng)價(jià)的函數(shù)，周期性地更新從一遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)向通信站發(fā)射的功率。本優(yōu)實(shí)施例中的更新周期是兩幀。最好，信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)是SINR評(píng)價(jià)，并且目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量是目標(biāo)SINR。在功率分配步驟的一個(gè)版本中，該函數(shù)僅是目標(biāo)SINR，最近SINR評(píng)價(jià)，和最近應(yīng)用的功率的函數(shù)。當(dāng)全部功率和SINR量是對(duì)數(shù)標(biāo)度時(shí)，在一特定版本中，在下一個(gè)更新中應(yīng)用的功率與在最近更新中使用的功率之間的差是最近SINR評(píng)價(jià)與目標(biāo)SINR之間的差的某種函數(shù)，并且這種函數(shù)最好是比例函數(shù)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)SINR對(duì)于一個(gè)常規(guī)信道上的所有空間信道都是相同的。
下行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制方法中的功率分配步驟的一個(gè)實(shí)施例包括，作為對(duì)遠(yuǎn)端接收機(jī)通信的目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量，從通信站向遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射的前面更新中使用的功率，和在遠(yuǎn)端接收機(jī)從通信站接收的信號(hào)的前面的質(zhì)量評(píng)價(jià)的函數(shù)，周期性地更新從通信站向一遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的功率。本優(yōu)選實(shí)施例中的更新周期是兩幀。最好，信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)是一SINR評(píng)價(jià)，并且目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量是一目標(biāo)SINR。在功率分配步驟的一個(gè)版本中，該函數(shù)僅是目標(biāo)SINR，最近SINR評(píng)價(jià)，和最近應(yīng)用的功率的函數(shù)。當(dāng)全部功率和SINR量是對(duì)數(shù)標(biāo)度時(shí)，在一個(gè)特定版本中，在下一個(gè)更新中應(yīng)用的功率與在最近更新中使用的功率之間的差是最近SINR評(píng)價(jià)與目標(biāo)SINR之間的差的某種函數(shù)，并且這種函數(shù)最好是比例函數(shù)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)SINR對(duì)于一個(gè)常規(guī)信道上的所有空間信道都是相同的。
在上行鏈路功率分配步驟的另一個(gè)實(shí)施例中，在一常規(guī)上行鏈路信道中，常規(guī)上行鏈路信道上空間信道的上行鏈路通信使用的功率組是那些在保持該常規(guī)上行鏈路信道的任何特定上行鏈路空間信道上可接受(即，目標(biāo))通信質(zhì)量的約束下，使從遠(yuǎn)端用戶到通信站的常規(guī)上行鏈路信道的上行鏈路空間信道上發(fā)射的功率的加權(quán)和最小的功率組。在一特定實(shí)現(xiàn)中，最小化標(biāo)準(zhǔn)是使發(fā)射的總功率最小，并且其約束是一預(yù)測(cè)上行鏈路信道質(zhì)量測(cè)量，最好是任何特定上行鏈路空間信道上的預(yù)測(cè)SINR至少是用于該特定上行鏈路空間信道的某個(gè)目標(biāo)SINR，其中用于一特定空間信道的預(yù)測(cè)上行鏈路SINR是，特定上行鏈路空間信道的特定空間接收權(quán)矢量，常規(guī)上行鏈路信道的特定上行鏈路空間信道和其它上行鏈路空間信道的上行鏈路路徑損耗，特定上行鏈路空間信道上遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收空間標(biāo)記，常規(guī)上行鏈路信道上其它遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收空間標(biāo)記，和特定上行鏈路空間信道上的通信站所經(jīng)歷的后空間處理噪聲加蜂窩間干擾的一種表達(dá)。在一特定實(shí)施例中，任何空間信道的路徑損耗是評(píng)價(jià)的SINR與最近使用的發(fā)射功率的函數(shù)。任何上行鏈路空間信道的蜂窩間干擾加噪聲被確定為，該上行鏈路空間信道的SINR評(píng)價(jià)，該常規(guī)上行鏈路信道上的所有上行鏈路空間信道的接收權(quán)矢量和接收空間標(biāo)記，遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)在該常規(guī)上行鏈路信道的所有上行鏈路空間信道上通信的上行鏈路功率控制方法的先前的更新中使用的功率，和該常規(guī)上行鏈路信道上特定上行鏈路空間信道和其它上行鏈路空間信道的路徑損耗的函數(shù)。在一特定實(shí)現(xiàn)中，對(duì)一常規(guī)信道上的空間信道總數(shù)(用d表示)中用下標(biāo)i表示的特定上行鏈路空間信道的，一個(gè)預(yù)測(cè)上行鏈路信道質(zhì)量測(cè)量值(最好是預(yù)測(cè)SINR)至少是一目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量的值，最好是該特定上行鏈路空間信道的目標(biāo)SINR(用SINRUtargeti表示)的特定約束，可以數(shù)學(xué)地表達(dá)為L(zhǎng)iU|wiU*aiU|2piUΣj≠i,j=1dLjU|wiU*aj|2pjU+IiU≥SINRtarget1U]]>其中，j=1，…，d，pUj是用于在上行鏈路空間信道j上從發(fā)射遠(yuǎn)端用戶向通信站的上行鏈路空間信道j上的發(fā)射功率，LUj是上行鏈路空間信道j上從發(fā)射遠(yuǎn)端用戶到通信站的上行鏈路空間信道j上的路徑損耗(如果大于1，可以是增益)，wUj是用于在上行鏈路空間信道j上從用戶接收的上行鏈路(即，接收)(權(quán)數(shù)的)權(quán)矢量，該接收權(quán)矢量具有1的歐幾里德范數(shù)，aUj是上行鏈路空間信道j上的遠(yuǎn)端用戶的發(fā)射空間標(biāo)記，每個(gè)上行鏈路空間標(biāo)記具有歐幾里德范數(shù)1，和IUj是上行鏈路空間信道j上通信站經(jīng)歷的上行鏈路后空間處理噪聲加蜂窩間(即，蜂窩之外)干擾。在一特定實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)SINR對(duì)于常規(guī)上行鏈路信道的所有上行鏈路空間信道都是相同的。上行鏈路最小化問(wèn)題一般是要發(fā)現(xiàn)正PUi集，從而使得預(yù)測(cè)信道質(zhì)量至少是目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量的約束在常規(guī)信道的每個(gè)上行鏈路空間信道上被滿足時(shí)，取得Σi=1dciUpiU]]>最小值。
在上行鏈路功率分配步驟的實(shí)施例的另外一種實(shí)施中，在一個(gè)常規(guī)上行鏈路信道中，在任何常規(guī)上行鏈路信道上的空間信道的上行鏈路通信使用的功率組是通過(guò)把常規(guī)上行鏈路信道的每個(gè)上行鏈路空間信道中的預(yù)測(cè)上行鏈路SINR設(shè)置為等于該上行鏈路空間信道的一個(gè)目標(biāo)SINR而確定的。在本優(yōu)選實(shí)施例中，該目標(biāo)SINR對(duì)于常規(guī)上行鏈路信道的所有上行鏈路空間信道都是相同的。
在下行鏈路功率分配步驟的另一個(gè)實(shí)施例中，在一常規(guī)下行鏈路信道中，常規(guī)下行鏈路信道上空間信道的下行鏈路通信使用的功率組是那些在保持該常規(guī)下行鏈路信道的任何特定下行鏈路空間信道上可接受(目標(biāo))通信質(zhì)量的約束下，使從通信站到常規(guī)信道上遠(yuǎn)端接收機(jī)的常規(guī)下行鏈路信道的下行鏈路空間信道上發(fā)射的功率的加權(quán)和最小的功率組。在一特定實(shí)現(xiàn)中，最小化標(biāo)準(zhǔn)是使在常規(guī)下行鏈路信道上的發(fā)射總功率最小，并且其約束是對(duì)任何特定下行鏈路空間信道上的遠(yuǎn)端接收機(jī)的一個(gè)預(yù)測(cè)下行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量(該測(cè)量最好是預(yù)測(cè)下行鏈路SINR)至少是某個(gè)目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量，最好是該特定下行鏈路空間信道的一個(gè)目標(biāo)SINR，其中用于該特定空間信道的預(yù)測(cè)下行鏈路SINR是，特定下行鏈路空間信道中的特定空間發(fā)射權(quán)矢量，常規(guī)下行鏈路信道的其它下行鏈路空間信道中通信所用的其它發(fā)射權(quán)矢量，常規(guī)下行鏈路信道的特定下行鏈路空間信道和其它下行鏈路空間信道的下行鏈路路徑損耗，用于向特定下行鏈路空間信道上遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的發(fā)射空間標(biāo)記，和特定下行鏈路空間信道上的遠(yuǎn)端接收機(jī)所經(jīng)歷的后空間處理噪聲加蜂窩間干擾的一種表達(dá)。在特定實(shí)施例中，任何空間信道的路徑損耗是在該遠(yuǎn)端接收機(jī)評(píng)價(jià)的SINR與最近使用的發(fā)射功率的函數(shù)。任何空間信道的蜂窩間干擾加噪聲被確定為，該特定空間信道上的遠(yuǎn)端接收機(jī)的SINR評(píng)價(jià)，該常規(guī)下行鏈路信道中的所有下行鏈路空間信道的發(fā)射權(quán)矢量和發(fā)射空間標(biāo)記，在該常規(guī)下行鏈路信道的所有下行鏈路空間信道中通信的功率控制方法的以前的更新中使用的功率，和該常規(guī)下行鏈路信道上特定下行鏈路空間信道和其它下行鏈路空間信道的路徑損耗的函數(shù)。在一特定實(shí)現(xiàn)中，對(duì)一常規(guī)下行信道中的下行鏈路空間信道總數(shù)(用d表示)中用下標(biāo)i表示的特定下行鏈路空間信道的，在該特定下行鏈路空間信道上的遠(yuǎn)端接收機(jī)的預(yù)測(cè)SINR至少是該特定下行鏈路空間信道的目標(biāo)SINR的值(用SINRDtargeti表示)的特定約束，可以數(shù)學(xué)地表達(dá)為L(zhǎng)iD|wiD*aiD|2piDΣj≠i,j=ldLjD|wjD*ai|2pjD+IiD≥SINRtarget1D]]>其中，j=1，…，d，pDj是用于在下行鏈路空間信道j上從發(fā)射通信站到它的遠(yuǎn)端接收機(jī)的下行鏈路空間信道j中發(fā)射功率，LDj是下行鏈路空間信道j上從發(fā)射通信站到遠(yuǎn)端接收機(jī)的下行鏈路空間信道j中的路徑損耗(如果大于1，它可以是一增益)，wDj是用于在下行鏈路空間信道j上向用戶發(fā)射的下行鏈路(即，發(fā)射)(權(quán)數(shù)的)權(quán)矢量，每個(gè)矢量具有歐幾里德范數(shù)1，aDj是下行鏈路空間信道j上的遠(yuǎn)端用戶的發(fā)射空間標(biāo)記，下行鏈路空間標(biāo)記具有歐幾里德范數(shù)1，和IDi是該特定下行鏈路空間信道i上接收機(jī)經(jīng)歷的下行鏈路后空間處理噪聲加蜂窩間(即，蜂窩之外)干擾。下行鏈路最小化問(wèn)題一般是要發(fā)現(xiàn)正PDi集，從而使得約束在常規(guī)下行鏈路信道的每個(gè)下行鏈路空間信道上被滿足時(shí)，取得Σi=1dciDpiD]]>最小值。
在下行鏈路功率分配步驟的實(shí)施例的另外一種實(shí)施中，在一個(gè)常規(guī)下行鏈路信道中，在任何常規(guī)下行鏈路信道中的空間信道的下行鏈路通信使用的功率組是通過(guò)把常規(guī)下行鏈路信道的每個(gè)下行鏈路空間信道中的預(yù)測(cè)下行鏈路SINR設(shè)置為等于該下行鏈路空間信道的一個(gè)目標(biāo)SINR而確定的。在本優(yōu)選實(shí)施例中，該目標(biāo)SINR對(duì)于常規(guī)下行鏈路信道的所有下行鏈路空間信道都是相同的。
本發(fā)明的進(jìn)行中功率控制方法和“父專利”的發(fā)明的初始功率控制方法的優(yōu)選實(shí)施例需要接收的調(diào)角信號(hào)的SINR的評(píng)價(jià)。本發(fā)明的另一方面是一種在用于接收調(diào)角信號(hào)的接收機(jī)中確定SINR評(píng)價(jià)的方法，該方法在對(duì)接收機(jī)發(fā)射的功率控制方法中使用，并且可以在需要對(duì)接收的調(diào)角信號(hào)的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的任何應(yīng)用中使用。在一個(gè)第一實(shí)現(xiàn)中，該方法包括從接收信號(hào)的幅度測(cè)量值評(píng)價(jià)接收的基帶信號(hào)的平均幅度電平和平均功率電平(即，幅度的一階和二階矩)，和求解接收SINR評(píng)價(jià)的一組聯(lián)立方程。
在所述第一實(shí)現(xiàn)的一個(gè)特殊實(shí)施例中，適用于根據(jù)一種數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的信號(hào)，接收機(jī)接收該信號(hào)，在該接收機(jī)中對(duì)數(shù)字調(diào)制的接收信號(hào)進(jìn)行抽樣，從接收的基帶信號(hào)幅度抽樣值確定平均幅度電平和平均功率電平，這些抽樣值實(shí)際上在數(shù)字調(diào)制方案的波特點(diǎn)。在用于一個(gè)根據(jù)一種數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的信號(hào)的本實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)特殊實(shí)施例中，在一個(gè)具有一天線陣和一個(gè)用于空間處理的信號(hào)處理器的通信站中，其中在通信站對(duì)數(shù)字調(diào)制的接收信號(hào)進(jìn)行抽樣，從空間處理后的接收基帶信號(hào)幅度抽樣值確定平均幅度和平均功率電平，所述抽樣值實(shí)際上在數(shù)字調(diào)制方案的波特點(diǎn)。
將基帶信號(hào)的評(píng)價(jià)幅度表示為R，并且把評(píng)價(jià)運(yùn)算表示為E{}，那么方程組是E[R]=2σ2f(SINR),]]>其中f(SINR)=e-SINRΣl=0∞Γ(32+l)SINRlΓ(12+l)l!,]]>和E[R2]=2σ2(1+SINR)]]>。
在一個(gè)版本中，使用迭代解，并且把f(SINR)的值預(yù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在另一種版本中，也使用迭代解，并用1近似表示f(SINR)的值。
在一個(gè)第二實(shí)現(xiàn)中，評(píng)價(jià)接收信號(hào)質(zhì)量的方法包括，從接收信號(hào)的幅度的測(cè)量值評(píng)價(jià)接收基帶信號(hào)的平均功率電平和功率電平的均方值(即，幅度的二階和四階矩)，和從這些評(píng)價(jià)值確定SINR。在第二實(shí)現(xiàn)的一個(gè)特殊實(shí)施例中，可應(yīng)用于在一接收機(jī)中接收的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，其中在接收機(jī)中對(duì)數(shù)字調(diào)制的接收信號(hào)進(jìn)行抽樣，并且從實(shí)際上在波特點(diǎn)的瞬時(shí)功率抽樣(即，幅度的平方)確定平均功率電平(RSSI評(píng)價(jià))和均方功率電平。在用于在具有一個(gè)天線陣和一個(gè)用于空間處理的信號(hào)處理器的通信站中數(shù)字調(diào)制信號(hào)的本實(shí)現(xiàn)的另一特殊實(shí)施例中，其中在通信站對(duì)數(shù)字調(diào)制的接收信號(hào)進(jìn)行抽樣，通過(guò)平均后空間處理實(shí)際上在波特點(diǎn)的瞬時(shí)功率抽樣(即，幅度的平方)確定平均功率電平和均方功率電平。用R2表示RSSI(接收信號(hào)的平均功率電平，在SDMA情況下后空間處理)，并用R4表示均方功率，那么可以用下式確定SINR 在第一和第二實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選實(shí)施例中，是在一個(gè)單一的時(shí)間周期中確定一個(gè)接收信號(hào)的SINR，在PHS系統(tǒng)的情況下最好是在一幀時(shí)間中。在一個(gè)可應(yīng)用于第一和第二實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)實(shí)施例中，將SINR值確定為當(dāng)前時(shí)間周期中的SINR評(píng)價(jià)與在前面的時(shí)間周期中確定的SINR值的運(yùn)行平均值。
從下面的詳細(xì)說(shuō)明中，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)對(duì)本發(fā)明的其它方面有更清楚的了解。


圖1是結(jié)合本發(fā)明的一些方面的基站的一個(gè)收發(fā)信機(jī)(接收機(jī)和發(fā)射機(jī))模塊的方框圖。收發(fā)信機(jī)模塊從接收的RF信號(hào)中提取I，Q基帶信號(hào)，以在調(diào)制解調(diào)器模塊(圖2)中進(jìn)一步處理，和接受來(lái)自一個(gè)或多個(gè)調(diào)制解調(diào)器模塊的I，Q基帶信號(hào)，用于RF傳輸。
圖2是結(jié)合本發(fā)明的一些方面的基站的調(diào)制解調(diào)器模塊的方框圖。調(diào)制解調(diào)器模塊接受來(lái)自一個(gè)或多個(gè)收發(fā)信機(jī)模塊的I，Q基帶信號(hào)，并處理這些信號(hào)，所述處理包括根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面確定信號(hào)質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)功率控制。
圖3是一個(gè)用于PHS系統(tǒng)的利用最小發(fā)射功率建立呼叫的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，圖4示出了一個(gè)典型QPSK信號(hào)的相位圖，包括同相和正交誤差；圖5(a)示出了一種包括空間處理的、可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的信號(hào)質(zhì)量方面的裝置的一個(gè)實(shí)施例；圖5(b)示出了一種可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的信號(hào)質(zhì)量方面的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；
圖6是一種用于在一調(diào)角通信系統(tǒng)中獲得信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法的流程圖；圖7(a)和7(b)各示出了一個(gè)組合初始和進(jìn)行中功率控制方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖7(a)可在上行鏈路中使用，而圖7(b)可應(yīng)用于下行鏈路；圖8(a)和8(b)各示出了一個(gè)，例如，在圖7(a)和7(b)的各自的流程圖中所示方法中應(yīng)用進(jìn)行中功率控制的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖8(a)可應(yīng)用于上行鏈路，而圖8(b)可應(yīng)用于下行鏈路；圖9示出了用其可以優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的SU部分的無(wú)線電話用戶單元(SU)的RF部分；和圖10是用其可以優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的SU部分的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)部分的方框圖。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本發(fā)明的方法可以在任何包括一個(gè)或多個(gè)通信站和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端接收機(jī)(用于在下行鏈路上通信)及發(fā)射機(jī)(用于在上行鏈路上通信)的通信系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本發(fā)明的質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的僅有的要求是所用的調(diào)制包括某種形式的角度(例如，相位)解調(diào)，和對(duì)于下行鏈路SDMA功率控制的僅有要求是能夠確定下行鏈路發(fā)射權(quán)數(shù)，例如，從接收的上行鏈路信號(hào)來(lái)確定。本發(fā)明的方法優(yōu)選地在作為一個(gè)基站的通信站和它的用戶單元上實(shí)現(xiàn)，它們是其中基站使用SDMA與它的用戶單元通信的通信系統(tǒng)的一部分。在該優(yōu)選實(shí)施例中，通信系統(tǒng)打算在一無(wú)線本地回路(WLL)蜂窩系統(tǒng)中使用。盡管示例實(shí)施例中的用戶單元在位置上是固定的，但在其它系統(tǒng)中它們可以是移動(dòng)的。
首先說(shuō)明SDMA基站?；窘Y(jié)構(gòu)為了提供空間處理，在基站中使用了一個(gè)多元天線陣。陣中的天線數(shù)量是可變的?；镜南滦墟溌沸诺腊詈系揭唤M天線發(fā)射裝置的用于空間處理的一個(gè)處理器，每個(gè)天線發(fā)射裝置耦合到一個(gè)天線元?；镜纳闲墟溌沸诺腊ㄒ唤M天線接收裝置，每個(gè)天線接收裝置接收來(lái)自一個(gè)天線元的信號(hào)，各天線接收裝置耦合到一個(gè)用于空間處理接收信號(hào)的處理器。在示例實(shí)施例中，基站與用戶單元之間的通信使用稱為“個(gè)人手持電話系統(tǒng)”(PHS)的標(biāo)準(zhǔn)，ARIB標(biāo)準(zhǔn)，第二版(RCRSTD-28)。PHS系統(tǒng)是一個(gè)具有真時(shí)分雙工(TDD)的8-時(shí)隙TDMA／FDMA系統(tǒng)。每個(gè)頻道(“副載波”)有近似300kHz的帶寬。8個(gè)時(shí)隙劃分為4個(gè)發(fā)射(TX)時(shí)隙和4個(gè)接收(RX)時(shí)隙。這意味著對(duì)于任何特定信道，接收頻率與發(fā)射頻率相同。這也意味著互易性，即，假設(shè)用戶單元在接收時(shí)隙和發(fā)射時(shí)隙間最小移動(dòng)時(shí)，對(duì)于下行鏈路(從基站到用戶的遠(yuǎn)端終端)和上行鏈路(從用戶的遠(yuǎn)端終端到基站)的無(wú)線電傳播路徑是相同的。在本優(yōu)選實(shí)施例中使用的PHS系統(tǒng)的頻帶近似為1895至1920MHz。8個(gè)時(shí)隙中的每個(gè)是625微秒長(zhǎng)。PHS系統(tǒng)具有一個(gè)專用頻率和時(shí)隙，用于發(fā)生呼叫初始化的控制信道。一旦建立了一個(gè)鏈路，呼叫切換到一個(gè)用于常規(guī)通信的業(yè)務(wù)信道。通信以每秒32千比特(kbps)速率在任何信道發(fā)生，叫作全率。小于全率的通信也是可能的。
在本優(yōu)選實(shí)施例使用的PHS中，把一個(gè)脈沖串(burst)定義為在一個(gè)單一時(shí)隙中通過(guò)空中發(fā)射或接收的有限持續(xù)時(shí)間RF信號(hào)。把一個(gè)組(group)定義為4個(gè)TX和4個(gè)RX時(shí)隙的集合。一個(gè)組總是以第一TX時(shí)隙開始，并且它的持續(xù)時(shí)間是8×0．625=5微秒。
PHS系統(tǒng)對(duì)基帶信號(hào)使用π／4四相差分移相鍵控(π／4DQPSK)調(diào)制。波特率是192千波特。即，每秒192，000碼元?；局惺瞻l(fā)信機(jī)模塊的接收機(jī)部分基站使用一個(gè)由天線元構(gòu)成的天線陣，并且每個(gè)天線有一個(gè)發(fā)射／接收(T／R)開關(guān)，一個(gè)模擬接收機(jī)，一個(gè)數(shù)字接收機(jī)，一個(gè)數(shù)字發(fā)射機(jī)，和一個(gè)模擬發(fā)射機(jī)。因此，這個(gè)模塊包括天線發(fā)射裝置部分和天線接收裝置組部分。任何一個(gè)天線元的模擬和數(shù)字接收機(jī)和發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)在一個(gè)單一RF TX／RX收發(fā)信機(jī)模塊中，因而每個(gè)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)天線16載波10MHz的寬帶射頻頻譜。熟悉本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員清楚的知道，這種結(jié)構(gòu)是相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的，并且可以有各種變化。圖1中示出了用于一個(gè)收發(fā)信機(jī)模塊的接收機(jī)部分的特殊結(jié)構(gòu)。在天線元103接收RF信號(hào)，并經(jīng)一實(shí)現(xiàn)為一具有1895至1920MHz帶通的空腔濾波器的帶通濾波器(BPF)140通過(guò)。天線103和濾波器104在收發(fā)信機(jī)模塊外部。信號(hào)從濾波器104傳送到收發(fā)信機(jī)模塊上的發(fā)射／接收(T／R)開關(guān)105。從開關(guān)105，信號(hào)通過(guò)一低噪聲放大器(LNA)107，一級(jí)或多級(jí)帶通濾波(未示出)，和一個(gè)可變衰減器108，到達(dá)一個(gè)第一下變換器109，該下變換器使用一個(gè)利用一大約1．6328GHz的本機(jī)振蕩器111(不是模塊的一部分)的可調(diào)諧混頻器，產(chǎn)生275-285MHz(10MHz帶寬)的第一IF信號(hào)113。在一個(gè)第一IF放大器115中放大這個(gè)第一IF信號(hào)113，然后通過(guò)一個(gè)抑制“相鄰信道”和第一下變換器的副產(chǎn)品的SAW BPF濾波器117(275-285MHz)。產(chǎn)生的信號(hào)118通過(guò)一個(gè)第二可變衰減器119到達(dá)一個(gè)利用一具有來(lái)自本機(jī)振蕩器121的291MHz的可調(diào)諧混頻器頻率的混頻器的第二下變換器120。第二下變換器120的輸出是具有10MHz帶寬和-11MHz中心頻率的-(6-16)MHz IF頻率的第二IF信號(hào)122。第二IF信號(hào)122在第二IF放大器123中放大，并經(jīng)過(guò)低通濾波器(LPF)125到達(dá)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)127，模數(shù)轉(zhuǎn)換器127在36．864MHz對(duì)信號(hào)抽樣。僅對(duì)信號(hào)的實(shí)部抽樣因此信號(hào)129(ADC127的輸出)包含中心在-11MHz以及在+11MHz的鏡像的復(fù)數(shù)值IF信號(hào)，并且抽樣也產(chǎn)生一個(gè)在25．864MHz的鏡像。此時(shí)，這個(gè)信號(hào)通過(guò)一個(gè)用Analog Devices公司(Norwood，Massachusetts)的AD6620雙信道抽取接收機(jī)(AD6620 Dual Channel Decimating Receiver)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字下變換器／濾波器器件131。在替代實(shí)現(xiàn)中，可以使用Grayehip公司(Palo Alto，California)的GC1011這樣的類似器件，或可以用其它方式提供相同的功能。數(shù)字下變換器／濾波器器件131執(zhí)行以下幾種功能·在每個(gè)載波的任何一個(gè)選定中心頻率將信號(hào)乘以復(fù)相量；·用一適當(dāng)?shù)?00kHz帶通進(jìn)行數(shù)字帶通濾波，當(dāng)前是作為一個(gè)中心在每個(gè)載波的任何中心頻率的，近似450kHz的帶通濾波器。這給出了一個(gè)三倍波特率附加抽樣的，即，以192kHz*3=576千抽樣／秒抽樣的復(fù)數(shù)值(同相I部分和正交Q部分)的基帶信號(hào)。
上述接收機(jī)建立在RX／TX板上，并且每個(gè)這種RX／TX板處理16個(gè)接收載波，每個(gè)載波具有其自身的AD6620數(shù)字下變換器／濾波器器件。因此，每個(gè)AD6620器件產(chǎn)生16比特的I數(shù)據(jù)和16比特的Q數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)都是以576千抽樣／秒的抽樣率抽樣的。將數(shù)據(jù)以18．432MHz串行輸出每個(gè)AD6620器件。數(shù)據(jù)輸送到調(diào)制解調(diào)器板?；局械恼{(diào)制解調(diào)器模塊圖2示出了一個(gè)調(diào)制解調(diào)器板的方框圖。每個(gè)調(diào)制解調(diào)器板包括一個(gè)控制兩個(gè)RX方框和兩個(gè)TX方框的單一通用處理器(GPP)203(摩托羅拉／IBM PowerPC器件)，每個(gè)RX方框205包括一個(gè)RX數(shù)據(jù)格式器207，四個(gè)分別由209．1，209．2，209．3和209．4表示的RX數(shù)字信號(hào)處理器器件(DSP)，和四個(gè)連接到四個(gè)RX DSP的、分別由211．1，211．2，211．3和211．4表示的RX DSP存儲(chǔ)器。每個(gè)接收時(shí)隙有一個(gè)RX DSP和一個(gè)關(guān)聯(lián)的RX DSP存儲(chǔ)器。每個(gè)TX方框217包括一個(gè)TX處理器調(diào)制器方框221，和一個(gè)TX數(shù)據(jù)格式器225(用一個(gè)FPGA實(shí)現(xiàn)的)。每個(gè)RX和TX方框?qū)梢蕴幚硪粋€(gè)十二天線系統(tǒng)中的一個(gè)載波，或一個(gè)六天線系統(tǒng)中的兩個(gè)載波，或一個(gè)四天線系統(tǒng)中三個(gè)載波的接收空間處理，解調(diào)，調(diào)制和發(fā)射空間處理。因此，一個(gè)調(diào)制解調(diào)器板可以處理一個(gè)十二天線系統(tǒng)中的兩個(gè)載波，或一個(gè)六天線系統(tǒng)中的四個(gè)載波，或一個(gè)四天線系統(tǒng)中的六個(gè)載波的必要的處理。
現(xiàn)在說(shuō)明一個(gè)調(diào)制解調(diào)器板的一個(gè)單一RX方框205。把來(lái)自每個(gè)天線的收發(fā)信機(jī)的接收部分的串行I，Q數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)實(shí)現(xiàn)為一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的數(shù)據(jù)格式器207，在數(shù)據(jù)格式器207把串行流轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)存儲(chǔ)到四個(gè)RX DSP存儲(chǔ)器211．1-211．4之一中，四個(gè)接收時(shí)隙的每個(gè)的數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)RX DSP存儲(chǔ)器，由關(guān)聯(lián)的RX DSP(209．1-209．4)處理。每個(gè)RXDSP209．1-209．4都是一個(gè)摩托羅拉M56303數(shù)字信號(hào)處理器。每個(gè)RXDSP執(zhí)行數(shù)種功能，包括·包括確定權(quán)數(shù)的空間處理；·頻率偏移糾正；·均衡；·解調(diào)；和·在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)。
從每個(gè)時(shí)隙RX DSP209．1-209．4輸出的解調(diào)信號(hào)，除了某些控制信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)主端口接口進(jìn)入GPP203之外，其余信號(hào)傳送到一個(gè)稱為話音總線213的信號(hào)總線。在RX DSP中確定的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)，遠(yuǎn)端用戶發(fā)送的SINR數(shù)據(jù)和一些狀態(tài)信息也被傳送到GPP203。每個(gè)RXDSP確定的空間處理權(quán)數(shù)經(jīng)過(guò)一個(gè)發(fā)射加權(quán)(TX Wt)總線233傳送到發(fā)射方框217中的TX處理器／調(diào)制器方框211。通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射權(quán)數(shù)進(jìn)行作為功率控制一部分的發(fā)射功率調(diào)節(jié)。
通用處理器(GPP)203執(zhí)行的功能包括·接收來(lái)自RX DSP的信號(hào)質(zhì)量和狀態(tài)數(shù)據(jù)；·在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，利用來(lái)自RX DSP的數(shù)據(jù)確定功率控制；和·產(chǎn)生所有控制信號(hào)和設(shè)置所有RX DSP和TX處理器／調(diào)制器方框模式，和執(zhí)行其它更高層的功能及協(xié)議，包括經(jīng)過(guò)一接口FPGA235與系統(tǒng)其它部分中的其它處理器的通信。
發(fā)射方框217操作如下。TX處理器／調(diào)制器221接受來(lái)自話音總線213的話音數(shù)據(jù)，來(lái)自GPP203的SACCH和FACCH數(shù)據(jù)，和來(lái)自TX Wt總線233的用于空間處理的發(fā)射權(quán)數(shù)。TX處理器／調(diào)制器221的功能包括，脈沖串建立，加密，倒頻，在四個(gè)時(shí)隙的每個(gè)中空間多路復(fù)用的每個(gè)用戶的CRC，調(diào)制，和在脈沖串剛開始時(shí)給每個(gè)脈沖串施加完全發(fā)射權(quán)數(shù)(包括作為功率控制的幅度)。發(fā)射方框217可以處理全部四個(gè)空間信道。調(diào)制是π／4DQPSK，并且產(chǎn)生2*附加抽樣的I和Q數(shù)據(jù)(2*192千抽樣／秒=384千抽樣／秒)。發(fā)射權(quán)數(shù)施加部分對(duì)多達(dá)12個(gè)發(fā)射天線(即，一個(gè)十二元天線陣)，和多達(dá)四個(gè)空間信道進(jìn)行復(fù)數(shù)發(fā)射權(quán)數(shù)計(jì)算。這導(dǎo)致了多達(dá)12個(gè)數(shù)字信號(hào)，每個(gè)具有一個(gè)I和Q分量。將TX處理器／調(diào)制器221的輸出串行處理為多達(dá)十二個(gè)天線中的每一個(gè)所用的多達(dá)十二個(gè)不同串行數(shù)據(jù)流(Q接著I)，每個(gè)I，Q對(duì)輸入到一個(gè)RX／TX收發(fā)信機(jī)模塊。在一種實(shí)現(xiàn)中，TX處理器／調(diào)制器221包括一個(gè)DSP器件，存儲(chǔ)器和一個(gè)FPGA?；局惺瞻l(fā)信機(jī)模塊的發(fā)射部分現(xiàn)在借助圖1說(shuō)明收發(fā)信機(jī)模塊的發(fā)射部分。如接收機(jī)一樣，發(fā)射部分可以處理10MHz總帶寬的16個(gè)300kHz帶寬的載波。來(lái)自每個(gè)載波的輸入2*上抽樣基帶信號(hào)進(jìn)入四個(gè)Grayehip公司的GC4114四數(shù)字上變換器／濾波器器件中的一個(gè)，一個(gè)收發(fā)信機(jī)模塊上總共四個(gè)GC4114器件，每個(gè)器件處理四個(gè)載波。圖1中將一個(gè)GC4114器件的一個(gè)信道顯示為數(shù)字上變換器／濾波器151。它把I，Q數(shù)據(jù)上變換(內(nèi)插)為在49．152MHz(=2*24．576MHz)抽樣的一個(gè)單一數(shù)字信號(hào)，以及把現(xiàn)存信號(hào)與來(lái)自級(jí)聯(lián)方式的另一個(gè)GC4114信道的信號(hào)(載波)相加，從而最終的輸出將是一個(gè)10MHz總帶寬信號(hào)的抽樣的一個(gè)單一實(shí)數(shù)值49．152MHz數(shù)字信號(hào)。把這個(gè)信號(hào)輸入到一個(gè)14位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)153，以產(chǎn)生中心頻率-11MHz的10MHz帶寬的模擬基帶信號(hào)155?，F(xiàn)在把信號(hào)155輸入到一個(gè)使用一個(gè)具有來(lái)自本機(jī)振蕩器121的291MHz的可調(diào)諧混頻器頻率的混頻器的上變換器157，以產(chǎn)生257-285MHz(10MHz帶寬)的IF信號(hào)159。在本示例實(shí)施例中，本機(jī)振蕩器121在收發(fā)信機(jī)模塊的外部?，F(xiàn)在，信號(hào)159通過(guò)一個(gè)數(shù)字可變衰減器161，然后通過(guò)一個(gè)包括兩個(gè)SAW濾波器和兩個(gè)IF放大器的中頻片，為了簡(jiǎn)明，在圖1中示為一個(gè)單一BPF濾波器163和單一IF放大器165。經(jīng)過(guò)濾波和放大的IF信號(hào)通過(guò)上變換器167，上變換器包括一個(gè)利用一大約1．6GHz的本機(jī)振蕩器111(在模塊外部)的可調(diào)諧混頻器，以產(chǎn)生近似1900MHz的RF信號(hào)169。RF信號(hào)169通過(guò)BPF171，然后通過(guò)一個(gè)數(shù)字可變衰減器173。該信號(hào)通過(guò)一個(gè)功率放大器(PA)，一個(gè)BPF和一個(gè)第二PA，然后通過(guò)一個(gè)LPF。為了簡(jiǎn)明，在圖1中將PA與濾波器的這種組合示為一個(gè)單一功率放大器175和一個(gè)單一BPF177，以產(chǎn)生信號(hào)179，信號(hào)179前進(jìn)到T／R開關(guān)105。如對(duì)接收機(jī)部分中所述的那樣，信號(hào)從開關(guān)105輸入到天線元103。用戶單元圖9示出了優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的SU部分的無(wú)線電話用戶單元(SU)的RF部分，這些RF部分在這里用總參考號(hào)910表示。RF部分910包括一個(gè)接收機(jī)前端912和一個(gè)發(fā)射機(jī)末級(jí)914，它們每個(gè)都通過(guò)一個(gè)帶通濾波器918和一個(gè)發(fā)射／接收(T／R)開關(guān)920連接到天線916。
接收接收通過(guò)一個(gè)使用一個(gè)1658MHz第一本機(jī)振蕩器922的典型下變換，本機(jī)振蕩器922連接到一個(gè)產(chǎn)生248．45MHz的IF的第一中頻(IF)混頻器924。連接到一個(gè)操作在469．9MHz的第二本機(jī)振蕩器928的一個(gè)I，Q解調(diào)器926分離同相(I)和正交(Q)信號(hào)。
典型的本機(jī)振蕩器是晶體控制振蕩器，并且在1．9GHz RF載波頻率有大約百萬(wàn)分之±10(ppm)，或±20kHz的精確度。本發(fā)明中的本機(jī)振蕩器最好是鎖相環(huán)(PLL)型的，從而在捕獲控制信道時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)壓控振蕩器(VCO)大大減小初始晶體頻率誤差。在PHS中，一個(gè)20kHz誤差在一碼元周期期間造成37．5度的相位誤差。如在PHS中使用的，一般在解調(diào)DQPSK信號(hào)中使用由判決指導(dǎo)的載波恢復(fù)。如果存在噪聲，由判決指導(dǎo)的載波恢復(fù)方法將可能破壞鎖定，除非使用初始粗頻率糾正。在本PHS實(shí)施例中使用的特定π／4QPSK解調(diào)中，當(dāng)在碼元周期期間頻率偏移相位誤差到達(dá)45度時(shí)，判決指導(dǎo)頻率偏移評(píng)價(jià)將完全破壞鎖定，并且比特誤差率(BER)將迅速增大。
一個(gè)同相模數(shù)轉(zhuǎn)換器(I-ADC)930以768千抽樣／秒的速率產(chǎn)生8比特I抽樣。一個(gè)正交相位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Q-ADC)932以相同的768千抽樣／秒速率產(chǎn)生8比特Q抽樣。
發(fā)射的信號(hào)通過(guò)一個(gè)利用1658MHz本機(jī)振蕩器922的典型上變換，該本機(jī)振蕩器連接到一個(gè)最后射頻(RF)混頻器934。一個(gè)同相數(shù)模轉(zhuǎn)換器(I-DAC)936將要發(fā)射的同相(I)信號(hào)以768千抽樣／秒的速率接收為一個(gè)8比特I抽樣流，一個(gè)正交相位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Q-DAC)938將要發(fā)射的正交(Q)信號(hào)以768千抽樣／秒的速率接收為一個(gè)8比特Q抽樣流。
圖10是接收來(lái)自接收機(jī)前端912的I／Q抽樣和產(chǎn)生發(fā)射機(jī)末級(jí)914發(fā)送的I／Q信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)部分1040的方框圖。DSP部分1040包括數(shù)個(gè)DSP器件，包括一個(gè)連接到一個(gè)話音編碼DSP器件(聲碼器)DSP1044和一個(gè)電話接口1046的接收機(jī)DSP(DSP(RX))1042。一個(gè)發(fā)射機(jī)DSP(DSP(TX))1048接收來(lái)自接口1046的話音／數(shù)據(jù)，并把它們編碼為發(fā)射機(jī)末級(jí)914發(fā)送的適當(dāng)?shù)腎／Q信號(hào)。一個(gè)快速存儲(chǔ)器1050為DSP(RX)1042和DSP(TX)1048提供程序執(zhí)行和支持存儲(chǔ)器。可以把摩托羅拉(Phoenix，AZ)DSP56303 24位數(shù)字信號(hào)處理器用作DSP(RX)1042和DSP(TX)1048。DSP56303是可編程CMOS DSP的DSP56300芯片族中的一種。熟悉本領(lǐng)域的人員知道，可以用其它DSP器件或微處理器代替。
參考圖9，利用帶有大約1900MHz載波的RF信號(hào)產(chǎn)生用一個(gè)469．9MHz載波檢測(cè)的同相(“I”)和正交(“Q”)分量。數(shù)字化I和Q信號(hào)，并以四倍于碼元率的速率抽樣。對(duì)于示例實(shí)施例中使用的PHS系統(tǒng)，碼元率是192kHz，因此在本例中的抽樣率是768千抽樣／秒。每個(gè)抽樣8比特深。
在圖10中，接收的數(shù)字I和Q信號(hào)是由DSP(RX)1042處理的數(shù)字信號(hào)。最好對(duì)DSP(RX)1042編程以1．收集來(lái)自ADC1030和1032的I和Q抽樣；
2．執(zhí)行控制信道捕獲和時(shí)分雙工的基本處理，執(zhí)行信道控制數(shù)據(jù)脈沖串定時(shí)的初始評(píng)價(jià)，和執(zhí)行初始載頻偏移確定，3．執(zhí)行壓縮恢復(fù)，頻率偏移補(bǔ)償，下變換，濾波和均衡，其中一個(gè)四倍附加抽樣的原始基帶抽樣塊對(duì)應(yīng)于一個(gè)為解調(diào)而經(jīng)過(guò)均衡和波特校準(zhǔn)的一倍附加抽樣(192kHz)的信號(hào)塊。如共同擁有的，發(fā)明人Yun等的題目為“在無(wú)線通信系統(tǒng)中快速初始控制信號(hào)檢測(cè)的方法和系統(tǒng)”的，序列號(hào)為08／xxx，xxx(1997年8月8日申請(qǐng))的美國(guó)專利申請(qǐng)中所述的那樣進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)以建立近似波特點(diǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，DSP(RX)1042利用DSP(RX)1042確定的波特校準(zhǔn)的I和Q抽樣評(píng)價(jià)SU接收的信號(hào)質(zhì)量(SU接收的信號(hào)與干擾加噪聲比)；4．進(jìn)行解調(diào)；5．分解解調(diào)脈沖串信號(hào)；6．去倒頻消息；7．執(zhí)行循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)；8．解密業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)，9．向聲碼器DSP1044發(fā)送話音業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)，10．向DSP(TX)1048發(fā)送控制信道信號(hào)和信道質(zhì)量測(cè)量值；11．更新接收補(bǔ)償濾波器和頻率偏移評(píng)價(jià)值；12．在SDMA情況下，計(jì)算要發(fā)送回基站的校準(zhǔn)信息(見，例如，“我們的校準(zhǔn)專利”)；和13．更新RF接收機(jī)和發(fā)射機(jī)部分中使用的壓控振蕩器(VCO)和鎖相環(huán)(PLL)(未示出)。
因此，在DSP(RX)1042中執(zhí)行了本發(fā)明的質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的SU實(shí)施例。
利用DSP(TX)1048調(diào)節(jié)根據(jù)本發(fā)明的一些方面確定的發(fā)射到BS的功率。
熟悉本領(lǐng)域的人員知道，這里所述的用于基站和／或用戶單元的特定接收機(jī)，發(fā)射機(jī)和信號(hào)處理僅是一種可能的結(jié)構(gòu)，并且可以進(jìn)行多種改變，而不脫離本發(fā)明。例如，在基站中，不必?cái)?shù)字化地進(jìn)行最后的下變換，或上變換。同樣，可以用微處理器或其它通用處理器，或用專用軟件替代特定的DSP結(jié)構(gòu)。也可以用許多其它通信協(xié)議替代PHS。最后，本發(fā)明不限于TDMA／FDMA系統(tǒng)。初始功率控制本發(fā)明的一個(gè)方面是一種功率控制方法，該方法通過(guò)根據(jù)嘗試法RF傳輸自適應(yīng)地控制發(fā)射機(jī)功率電平，在通信系統(tǒng)中建立輻射RF功率電平。在本優(yōu)選實(shí)施例中使用的通信系統(tǒng)是一個(gè)要在無(wú)線局部回路(WLL)蜂窩系統(tǒng)中使用的SDMA系統(tǒng)。使用了一個(gè)或更多的基站，每個(gè)基站(BS)，也稱為蜂窩站(CS)，與一個(gè)或更多的用戶單元(SU)通信，SU也稱為遠(yuǎn)端終端或個(gè)人站(SU)。每個(gè)BS包括一個(gè)多元天線陣，以便提供空間處理。
表1中示出了在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PHS協(xié)議中設(shè)置和建立從BS到SU的輸入呼叫的控制序列。
表1PHS呼叫建立協(xié)議1．希望與一個(gè)特定SU連接的BS在稱為尋呼信道(PCH)的選定PS的控制信道上向選定的SU發(fā)送一尋呼信號(hào)；2．選定SU通過(guò)在稱為信令控制信道(SCCH)的一個(gè)控制信道上向BS發(fā)送一個(gè)鏈路信道建立請(qǐng)求作出響應(yīng)；3．BS通過(guò)選擇一個(gè)業(yè)務(wù)信道(TCH)和在SCCH上向SU發(fā)送有關(guān)選定TCH的信息響應(yīng)來(lái)自SU的鏈路信道建立請(qǐng)求，在這種情況下TCH稱為鏈路信道(LCH)；4．選定SR切換到分配的LCH并發(fā)送一個(gè)同步(SYNCH)脈沖串信號(hào)序列，接著發(fā)送一個(gè)空閑業(yè)務(wù)量脈沖串序列；和5．當(dāng)成功地檢測(cè)到來(lái)自SU的同步信號(hào)(SYNCH脈沖串)時(shí)，BS通過(guò)在LCH上發(fā)射一個(gè)SYNCH脈沖串序列，接著發(fā)送一個(gè)空閑業(yè)務(wù)量脈沖串序列作出響應(yīng)，并隨后開始進(jìn)行建立與對(duì)BS的輸入呼叫的連接，調(diào)用可能需要的任何附加信令(例如，加密和用戶驗(yàn)證)。
PCH是一個(gè)單向下行鏈路一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)信道，在這個(gè)信道上BS向?qū)ず魠^(qū)中的所有SU發(fā)送同一信息。SCCH是一個(gè)發(fā)送BS與一個(gè)SU之間呼叫連接所需的信息的雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。TCH是一個(gè)發(fā)射使用者(用戶)信息的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向信道。
一般希望，有時(shí)政府政策要求使用適合每一連接的最小發(fā)射機(jī)功率電平，以便減小使用共同頻帶的站間的干擾。表1的鏈路建立程序不包括任何功率控制，例如，為了保證使用適合于每個(gè)連接的最小發(fā)射機(jī)功率電平，也沒有提到新連接導(dǎo)致的對(duì)現(xiàn)有用戶干擾的影響。當(dāng)在已經(jīng)被現(xiàn)有用戶占用的常規(guī)信道上進(jìn)行空間信道呼叫時(shí)，這種功率控制是特別關(guān)鍵的。
為了滿足最小發(fā)射功率的要求，本發(fā)明的功率控制方法的一個(gè)實(shí)施例包括在表1協(xié)議的步驟4中使SU引入一組嘗試SU發(fā)射機(jī)功率電平。在步驟4將SU發(fā)射同步(SYNCH)脈沖串使用的初始功率電平設(shè)置在一個(gè)規(guī)定的安全低電平，這個(gè)低電平一般不足以滿足BS的可接受的接收質(zhì)量。因此，不存在SYNCH脈沖串回答(步驟5，表1)向SU指示出，在BS沒有以可接受質(zhì)量接收到SYNCH脈沖串，也就是說(shuō)它的SYNCH脈沖串發(fā)射功率電平太低。然后，SU提高功率電平和再發(fā)射一個(gè)SYNCH脈沖串，并且每次沒有像步驟5中期望的那樣從BS接收到一個(gè)SYNCH脈沖串時(shí)，都進(jìn)行這種重新發(fā)射。當(dāng)BS最終接收到來(lái)自SU的可接受質(zhì)量的SYNCH脈沖串時(shí)，它向SU發(fā)送一個(gè)SYNCH脈沖串，從而當(dāng)在SU最終接收到BS發(fā)射的SYNCH脈沖串時(shí)，SU正在使用足以通信的最小發(fā)射功率電平。此外，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化(a)用于發(fā)射SYNCH脈沖串的初始SU發(fā)射機(jī)功率電平，和(b)每次SU再發(fā)射的遞增地提高，例如，+3dB，那么可以從鏈路信道分配(步驟3，表1)到BS接收到SU發(fā)射的足夠質(zhì)量的SYNCH脈沖串時(shí)過(guò)去的時(shí)間中提高的+3dB功率增量的次數(shù)確定所需的SU發(fā)射機(jī)功率電平。這也可以用于設(shè)置BS發(fā)射機(jī)功率電平。PHS系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)分雙工(TDD)系統(tǒng)，所以實(shí)際具有發(fā)射和接收傳播路徑的互易性。因此，BS可以利用SU發(fā)射機(jī)功率電平確定BS用來(lái)與SU通信的最小發(fā)射機(jī)功率電平(即，在考慮到SU和BS接收機(jī)靈敏度的任何差別之后)。對(duì)于非TDD系統(tǒng)，通過(guò)進(jìn)行廣播測(cè)量和校準(zhǔn)可以解決發(fā)射和接收傳播路徑中的差別。
當(dāng)由一個(gè)SU始發(fā)連接請(qǐng)求時(shí)，連接協(xié)議與表1的協(xié)議相同，但是不包括從BS尋呼的步驟1。因此，為包括設(shè)置最小發(fā)射功率的功率控制的修正過(guò)程與上述過(guò)程相同。
上述功率控制方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以應(yīng)用到現(xiàn)存通信系統(tǒng)，而不會(huì)對(duì)現(xiàn)有通信系統(tǒng)協(xié)議造成有害影響。
本方法的兩個(gè)實(shí)施例涉及在BS確定接收信號(hào)質(zhì)量是否可接受的兩種方式。在第一實(shí)施例中，在BS利用接收信號(hào)質(zhì)量的測(cè)量值確定SYNCH脈沖串的成功接收。第二實(shí)施例包括識(shí)別一個(gè)這樣的脈沖串中一個(gè)唯一的SYNCH脈沖串部分。在優(yōu)選實(shí)施例使用的PHS中，一個(gè)SYNCH脈沖串有224比特長(zhǎng)，并包括預(yù)先規(guī)定的一個(gè)62比特前置碼和一個(gè)32比特“唯一字”序列，以及一個(gè)BS識(shí)別碼和一個(gè)SU識(shí)別碼。因此，BS可以通過(guò)正確地識(shí)別一個(gè)SYNCH脈沖串而確定成功的接收。這可以通過(guò)附加使用或替代使用信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值完成。
表2示出了優(yōu)選實(shí)施例中，用于上行鏈路(SU至BS)或下行鏈路(BS至SU)同步化的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)224比特持續(xù)時(shí)間SYNCH脈沖串的說(shuō)明。按順序顯示每個(gè)模式。
熟悉本領(lǐng)域的人員知道，可以使用其它同步信號(hào)。
圖3是概括一個(gè)用于自適應(yīng)地確定可接受通信的適當(dāng)功率電平的優(yōu)選實(shí)施例的初始功率控制方法310的流程圖。圖3流程的方法設(shè)計(jì)為與PHS連接協(xié)議兼容，并且除了提供向下兼容性的簡(jiǎn)單增補(bǔ)之外，不需要對(duì)PHS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行任何修改。
參考圖3，用于自適應(yīng)功率控制的流程301的方法根據(jù)BS是否是連接請(qǐng)求的始發(fā)者有兩種版本。這通過(guò)檢查BS是否是始發(fā)者的判決步驟303示出。如果是始發(fā)者，那么方法從步驟305開始，在步驟305，BS在PCH上尋呼選定的SU，然后轉(zhuǎn)移到步驟307。如果BS不是始發(fā)者，那么方法從步驟307開始。在對(duì)流程301的其余說(shuō)明中，應(yīng)當(dāng)理解“選定SU”表示在BS啟動(dòng)連接的情況下BS尋呼的SU，和在SU啟動(dòng)連接的情況下的起始SU。在步驟307，選定SU響應(yīng)尋呼，在SCCH上向BS發(fā)送一個(gè)鏈接信道建立請(qǐng)求(LCR)消息(或，當(dāng)SU始發(fā)時(shí)，始發(fā)SU在SCCH上向BS發(fā)送LCR消息)。在步驟309，BS從可用業(yè)務(wù)信道組中選擇最佳候選鏈接信道(LCH)，并在SCCH上將該選擇作為一個(gè)試探性分配LCH發(fā)送到SU。詳情見共同擁有的，發(fā)明人Yun和Ottersten的題目為“用于空分多址通信系統(tǒng)的信道分配和呼叫進(jìn)入控制”的，序列號(hào)為08／777，598(1996年12月31日申請(qǐng))的美國(guó)專利申請(qǐng)。在這個(gè)結(jié)合點(diǎn)，選定SU在步驟321以預(yù)定低功率電平在試探性分配LCH上發(fā)送SYNCH脈沖串，該預(yù)定低功率電平是預(yù)期BS能夠獲得可接受質(zhì)量接收的近似最低可能功率電平。在步驟323，選定SU檢查BS是否返回了SYNCH脈沖串，所述返回脈沖串指示在BS接收到了SU發(fā)送的最后SYNCH脈沖串并且BS發(fā)送了一個(gè)SYNCH脈沖串作為響應(yīng)，這又表示SU發(fā)射的功率足以在BS建立可接受質(zhì)量接收。如果在步驟323沒有接收到BS發(fā)送的SYNCH脈沖串，那么在步驟325，SU把發(fā)射機(jī)功率電平遞增一個(gè)預(yù)定量(一般為+3dB)，并返回到步驟321再發(fā)射一個(gè)SYNCH脈沖串。3dB功率增量保證了在步驟325中建立的功率電平在質(zhì)量接收所需的最小功率的3dB之內(nèi)。更小的增量將使建立的功率電平能夠盡可能地靠近希望的最小功率電平(例如，+1dB增量將保證建立的功率電平在最小功率電平的26％之內(nèi))。此時(shí)，在BS，在步驟311，BS在試探性LCH上監(jiān)聽SU始發(fā)的SYNCH脈沖串傳輸，并且在步驟313把接收信號(hào)質(zhì)量作為信號(hào)對(duì)干擾加噪聲比(SINR)計(jì)算。作為SINR的替代，可以檢查脈沖串是否正確，因?yàn)樗蠸YNCH脈沖串比特是先驗(yàn)獲知。在試驗(yàn)步驟315，BS確定接收的SYNCH脈沖串是否有可接受的質(zhì)量。如果沒有，那么BS等待下一個(gè)來(lái)自SU的SYNCH脈沖串。在試驗(yàn)步驟315確定接收的SYNCH脈沖串具有可接受SINR后，BS計(jì)算(在步驟317)BS發(fā)射功率電平，功率電平是根據(jù)步驟309中BSLCH分配與步驟315中可接受質(zhì)量SYNCH脈沖串的接收之間過(guò)去的時(shí)間確定的。因?yàn)?，SU SYNCH脈沖串的反復(fù)發(fā)射以規(guī)定的時(shí)間間隔發(fā)生，在本優(yōu)選實(shí)施例中是5ms，所以可以確定SU發(fā)射機(jī)使用的用于接收的SYNCH脈沖串的功率，并且對(duì)于本優(yōu)選實(shí)施例的+3dB增量，功率是2M-1p0，其中M是功率遞增的次數(shù)，P0是線性定標(biāo)(例如，瓦)的規(guī)定初始SU發(fā)射機(jī)功率。在步驟319，BS使用根據(jù)步驟317計(jì)算的功率電平發(fā)射SYNCH脈沖串。在步驟323，選定SU在接收到BS SYNCH脈沖串時(shí)，識(shí)別出使用的最后功率電平適于建立連接，并結(jié)束處理過(guò)程。
因?yàn)镻HS SYNCH脈沖串是一個(gè)長(zhǎng)比特串，所示可以把SYNCH脈沖的成功接收用作一個(gè)可選指示，這個(gè)可選指示表示接收信號(hào)質(zhì)量是可接受的，和SU用于發(fā)射接收SYNCH脈沖串的發(fā)射機(jī)功率電平是適當(dāng)?shù)?。如果選擇了這個(gè)可選指示，那么可以略去圖3的步驟313中的接收上行鏈路SINR的計(jì)算，并且如果正確地接收了SYNCH脈沖串比特模式，那么肯定地回答步驟315中的試驗(yàn)。
應(yīng)當(dāng)知道，為了清楚地說(shuō)明圖3中所示方法，使用了PHS系統(tǒng)的特殊特性。但是，如上所述，本方法可以應(yīng)用到其它蜂窩系統(tǒng)，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員了解其可用性。例如，本發(fā)明可以用于使用移動(dòng)通信全球系統(tǒng)(GSM)的蜂窩系統(tǒng)。GSM在世界上廣泛使用，并且也作為一種稱為DCS-1800的高頻版本，和在美國(guó)作為個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)的PCS-1900標(biāo)準(zhǔn)存在。由于這里所述確定發(fā)射機(jī)功率電平的步驟不依賴于通信協(xié)議，因此整個(gè)方法實(shí)際上可以不加修改地用于GSM蜂窩系統(tǒng)。進(jìn)行中功率控制功率控制方法的前面的說(shuō)明主要集中于在啟動(dòng)一新連接時(shí)建立發(fā)射機(jī)功率電平。本發(fā)明的另一方面是通過(guò)在進(jìn)行中基礎(chǔ)上控制發(fā)射機(jī)功率繼續(xù)初始功率控制，以便處理通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的方法，并且該方法可以應(yīng)用于SDMA系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)知道，由于新連接的建立，現(xiàn)有連接的掉線或越區(qū)切換，和改變RF傳播條件，通信系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)地改變。這產(chǎn)生一種隨時(shí)間變化的環(huán)境，在這種環(huán)境中蜂窩內(nèi)和蜂窩間連接相互作用。新連接的建立可以造成現(xiàn)有連接上的不可接受的干擾電平，而取消現(xiàn)有連接可以降低干擾，從而使保留在使用中的功率電平可以高于保持通信可接受質(zhì)量所需的功率電平。
進(jìn)行中功率控制的目的是要在保持所有用戶的通信(如某種可接受信號(hào)質(zhì)量定義的；例如，某種目標(biāo)SINR值)的同時(shí)，使用戶的數(shù)量最大。為了進(jìn)行中功率控制，我們希望在保持所有進(jìn)行中呼叫的可接受信號(hào)質(zhì)量，例如，SINR≥SINRtarget的同時(shí)，使總發(fā)射功率最小(或更一般地講，使發(fā)射功率的加權(quán)和最小)。一般對(duì)于使用ADPCM在32kbps編碼的話音信號(hào)，10-3數(shù)量級(jí)的比特誤差率(BER)是合理的，對(duì)應(yīng)于10或11dB數(shù)量級(jí)的SINR。在實(shí)踐中，為了提供抵消衰落的安全余量，可以使用值SINRtarget≈15dB對(duì)于包括空間處理技術(shù)(SDMA技術(shù))，包括其在同一常規(guī)信道可以有多于一個(gè)通信鏈路的真實(shí)SDMA技術(shù)，的通信系統(tǒng)，完全進(jìn)行中功率控制問(wèn)題可以說(shuō)成是選擇接收權(quán)數(shù)和上行鏈路發(fā)射功率(用于上行鏈路控制)，以及發(fā)射權(quán)數(shù)和發(fā)射功率(用于下行鏈路控制)，例如，發(fā)射權(quán)矢量的相對(duì)幅度指示的下行鏈路發(fā)射功率。
目的是要使容量(SINR至少是某種SINRtarget的用戶數(shù)量)最大。應(yīng)當(dāng)注意，一般可以用每個(gè)空間信道／用戶的不同SINRtarget表達(dá)這一問(wèn)題。
空間權(quán)數(shù)確定與功率控制的任務(wù)是緊密相連的。利用SDMA的常規(guī)信道上RF功率的任何變化將影響分配給使用同一常規(guī)信道的遠(yuǎn)端用戶的發(fā)射和接收權(quán)數(shù)，而權(quán)數(shù)的任何改變將影響現(xiàn)有用戶為了保持適當(dāng)通信質(zhì)量水平所需的功率。最佳解決方法需要同時(shí)解決SDMA多路復(fù)用權(quán)數(shù)分配問(wèn)題和功率分配問(wèn)題。例如，在下行鏈路上，必須確定完全發(fā)射權(quán)矢量，包括幅度，幅度代表特定空間信道上的相對(duì)發(fā)射功率。SDMA多路復(fù)用權(quán)數(shù)分配問(wèn)題和功率分配問(wèn)題的同時(shí)解決至少是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。
本發(fā)明的一個(gè)方面，對(duì)于上行鏈路，是要把上行鏈路聯(lián)合的空間多路復(fù)用和功率控制問(wèn)題分離成兩個(gè)部分一個(gè)接收權(quán)數(shù)確定部分和一個(gè)功率調(diào)節(jié)部分。方法從一個(gè)部分開始，例如從功率控制開始。使用一種功率控制策略，并根據(jù)這種初始策略分配發(fā)射功率?，F(xiàn)在利用這些分配的發(fā)射功率進(jìn)行空間接收權(quán)數(shù)分配。得到的新空間權(quán)數(shù)首先影響干擾電平，從而使初始功率分配可能不再適用。利用新確定的空間權(quán)數(shù)，再次應(yīng)用進(jìn)行中功率控制技術(shù)，導(dǎo)致新功率分配。這些新功率分配可能表明接收和發(fā)射權(quán)數(shù)不再是最佳，因而把新發(fā)射功率用作要確定的新發(fā)射和接收權(quán)數(shù)的初始條件。因此，通過(guò)在發(fā)射功率設(shè)置和空間處理權(quán)數(shù)確定部分之間的迭代，結(jié)合地確定了空間權(quán)數(shù)和功率控制。每個(gè)新功率控制分配和每個(gè)新發(fā)射權(quán)數(shù)分配最好在另一個(gè)確定之后立即使用。因此，環(huán)境穩(wěn)定地變化。
對(duì)于下行鏈路功率控制，可以把一個(gè)完全發(fā)射權(quán)矢量想象成一組相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)，所有相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)都是用一個(gè)特定的定標(biāo)因數(shù)定標(biāo)的，從而確定完全發(fā)射權(quán)矢量同時(shí)解決了將什么相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)用于向一特定遠(yuǎn)端用戶發(fā)射，和用多大功率發(fā)射的問(wèn)題，定標(biāo)給出的功率被應(yīng)用到相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)以形成完全權(quán)矢量。本發(fā)明的另一方面，對(duì)于下行鏈路，是要把包括功率控制的完全發(fā)射權(quán)矢量確定問(wèn)題分離成兩個(gè)部分一個(gè)相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量確定部分和一個(gè)確定定標(biāo)以應(yīng)用到相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量的功率調(diào)節(jié)部分。所述方法從一個(gè)部分開始，例如從功率控制開始。使用一種功率控制策略，并根據(jù)這個(gè)初始策略分配發(fā)射功率。現(xiàn)在利用這些分配的發(fā)射功率進(jìn)行相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)確定。得到的新相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量首先影響干擾電平，從而使初始功率分配可能不再適用。利用新確定的相對(duì)空間發(fā)射權(quán)數(shù)，再次使用進(jìn)行中功率控制技術(shù)，導(dǎo)致新功率分配。
首先借助圖7(a)說(shuō)明上行鏈路功率控制，圖7(a)示出了進(jìn)行中上行鏈路功率控制方法701。最初，在步驟703，每個(gè)SU使用某種功率。在上述“初始功率控制”章節(jié)和“父專利”中說(shuō)明了本優(yōu)選實(shí)施例中如何建立初始SU功率分配。用這些功率分配開始，在基站確定一組上行鏈路(即，接收)權(quán)矢量。在本優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟704通過(guò)實(shí)際上如“我們的解調(diào)專利”中所述的方法確定上行鏈路(即，接收)權(quán)矢量(示為對(duì)一個(gè)空間信道i的)，“我們的解調(diào)專利”結(jié)合與此作為參考。應(yīng)當(dāng)指出，在本優(yōu)選實(shí)施例中，BS利用這些上行鏈路權(quán)數(shù)確定下行鏈路權(quán)數(shù)。也要指出，在本優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)使用時(shí)分雙工(TDD)并且上行鏈路和下行鏈路頻率對(duì)于同一用戶是相同的。根據(jù)如上述美國(guó)專利5，592，490和“我們的校準(zhǔn)專利”(美國(guó)專利申請(qǐng)08／948，772，1997年10月10日)中所述方法，用上行鏈路權(quán)數(shù)確定下行鏈路權(quán)數(shù)，上述兩個(gè)專利和專利申請(qǐng)結(jié)合在此作為參考。
上行鏈路權(quán)數(shù)的選擇影響接收的BS(上行鏈路)信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量(例如，SINR)，因而可能需要應(yīng)用新功率控制。在基站周期性地應(yīng)用這種進(jìn)行中功率控制。在本優(yōu)選實(shí)施例中，在一預(yù)定時(shí)間周期過(guò)去之后應(yīng)用進(jìn)行中功率控制，并且在本實(shí)施例中，這個(gè)時(shí)間周期最好是兩幀。因此，在步驟705，對(duì)一個(gè)特定空間信道i，確定是否是應(yīng)用功率控制的時(shí)間。如果不是，那么基站等待，直到下一個(gè)周期。如果是應(yīng)用功率控制的時(shí)間，那么在應(yīng)用這種控制之前，在步驟708確定該空間信道上的呼叫是否應(yīng)當(dāng)或已經(jīng)重新分配到另一個(gè)信道，或是否應(yīng)當(dāng)或已經(jīng)切換到另一個(gè)基站。如果是，終止對(duì)這個(gè)空間信道上的這個(gè)呼叫的功率控制，這由圖7(a)中的標(biāo)注“終止i連接”的方框示出。否則，在步驟709，確定在基站接收的信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量(SINR)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，用本說(shuō)明書中下面的“信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)”章節(jié)中說(shuō)明的方法(例如，利用方程(20)，以及圖5和6)評(píng)價(jià)這個(gè)信號(hào)質(zhì)量(最好是SINR)。據(jù)此，在步驟711中，對(duì)空間信道i確定使上行鏈路功率提高或降低的新的量。執(zhí)行步驟711的一些方法的說(shuō)明見下面的說(shuō)明。通過(guò)向空間信道i上的遠(yuǎn)端用戶單元(遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī))發(fā)送命令，執(zhí)行根據(jù)步驟711的功率控制。SU用這些新上行鏈路功率發(fā)射，并且返回到在BS確定新上行鏈路(接收)權(quán)數(shù)的步驟704。如果不足的計(jì)量功率妨礙步驟704在當(dāng)前脈沖串或當(dāng)前功率控制周期中進(jìn)行，那么可以在下一個(gè)脈沖串或下一個(gè)功率控制周期中進(jìn)行。這閉合了回路。再次指出，新上行鏈路信號(hào)被用于確定下行鏈路權(quán)數(shù)，因而影響下行鏈路通信。
現(xiàn)在借助圖(b)說(shuō)明下行鏈路功率控制，圖7(B)示出了優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行中功率控制方法721的流程圖。從相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的初始組開始。在本優(yōu)選實(shí)施例中，這些發(fā)射權(quán)數(shù)最初是從上行鏈路權(quán)數(shù)確定的那些發(fā)射權(quán)數(shù)，而上行鏈路權(quán)數(shù)又是在通信建立之后從上行鏈路信號(hào)確定的。最好歸一化發(fā)射權(quán)數(shù)，因而其是相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)。替代實(shí)施例可以使用其它方法確定權(quán)數(shù)，例如，可以確定到達(dá)的方向并執(zhí)行射束成型，如現(xiàn)有技術(shù)中所知的(見，例如，上述美國(guó)專利5，515，378和5，642，353)。在這里把所有這些方法的結(jié)果說(shuō)明為用一個(gè)相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量加權(quán)，并且這樣一個(gè)相對(duì)發(fā)射矢量的定標(biāo)是應(yīng)用功率控制的優(yōu)選方式。在步驟723中，利用初始功率控制方法，最好是“父專利”的方法，確定在到一特定SU(遠(yuǎn)端接收機(jī))的特定空間信道(i)上的下行鏈路上使用的初始功率，并應(yīng)用。因此，在步驟723，把空間信道上的特定SU的這些初始相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量用于在初始發(fā)射功率電平發(fā)射，導(dǎo)致了在特定SU接收的具有某種下行鏈路信號(hào)質(zhì)量(例如，SINR)的信號(hào)。在SU確定這些下行鏈路SINR的評(píng)價(jià)，最好是用下述的方法，并且周期性地發(fā)送到BS。在本優(yōu)選實(shí)施例中，在每一幀每個(gè)SU執(zhí)行評(píng)價(jià)，并把它的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)發(fā)送到基站。其它實(shí)施例可以以不同的時(shí)間間隔進(jìn)行這些操作。如同上行鏈路方法一樣，進(jìn)行中下行鏈路功率控制方法在基站周期性地應(yīng)用。在本優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)周期是每隔一幀，并且其它實(shí)施例可以使用其它更新周期。因此，在步驟725對(duì)一特定空間信道i，確定是否是應(yīng)用功率控制的時(shí)間，如果不是，那么基站等待直到下一個(gè)周期。如果是應(yīng)用功率控制的時(shí)間，那么在應(yīng)用功率控制之前，在步驟728確定是否空間信道i上的呼叫應(yīng)當(dāng)或已經(jīng)重新分配到另一個(gè)信道，或是否應(yīng)當(dāng)或已經(jīng)切換到另一個(gè)基站。如果是，那么終止對(duì)這個(gè)信道上的這個(gè)呼叫的功率控制，圖7(b)中標(biāo)注“終止i連接”的方框示出了這個(gè)功率控制終止。否則，獲得本方法使用的從特定SU接收的下行鏈路信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)(步驟729)，并且把這個(gè)信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)在步驟733中用于下行鏈路功率控制。以下是步驟733的一些方法的說(shuō)明。通過(guò)修改相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)，進(jìn)行根據(jù)步驟733的功率控制，以確定實(shí)際使用的發(fā)射權(quán)數(shù)，上述修改是修正任何特定SU的相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的幅度；即，修正相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的矢量的范數(shù)。如果未發(fā)生權(quán)數(shù)更新，那么相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)可以是以前使用的相同的權(quán)數(shù)，或如果有可用的更新權(quán)數(shù)則是更新的相對(duì)權(quán)數(shù)。因此，流程圖中的步驟731顯示了在應(yīng)用進(jìn)行中功率控制步驟733之前獲得這種(新)SDMA相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)。熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，獲得相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量的更新值的步驟731可以發(fā)生在流程中的其它點(diǎn)，并且步驟733最好是使用相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的最后更新值。
盡管上面將上行鏈路和下行鏈路控制說(shuō)明為分離的，但在使用上行鏈路信號(hào)和／或權(quán)數(shù)確定下行鏈路權(quán)數(shù)的本優(yōu)選實(shí)施例中，上行鏈路和下行鏈路控制并不是完全分割的。在下行鏈路控制中，初始下行鏈路權(quán)數(shù)和功率是基于在上行鏈路功率控制和權(quán)數(shù)確定中確定的那些權(quán)數(shù)和功率。
現(xiàn)在說(shuō)明確定和應(yīng)用功率控制方法(對(duì)于上行鏈路和下行鏈路分別是步驟711和733)的替代實(shí)施例的細(xì)節(jié)。對(duì)于慣用蜂窩系統(tǒng)，已知有進(jìn)行例如用于上行鏈路的步驟711和用于下行鏈路的步驟733之類的功率分配步驟的若干方法，并且許多這樣的方法可以容易地適用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。但是，使用下面建議的用于功率控制步驟711和733的新方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。但本發(fā)明并不限于僅使用以下說(shuō)明的用于步驟711和733的方法。全局問(wèn)題首先數(shù)學(xué)說(shuō)明這里要解決的全部問(wèn)題中的在步驟711和733應(yīng)用什么功率的問(wèn)題。定義pi為通信系統(tǒng)中第i個(gè)發(fā)射機(jī)(在上行鏈路的SU中，或在下行鏈路的BS中)的發(fā)射功率。除非另有說(shuō)明，所有功率量是自然定標(biāo)(例如，功率測(cè)量值是瓦，而不是dB)。其任務(wù)是確定(分別在上行鏈路上和下行鏈路上)使整個(gè)系統(tǒng)(在上行鏈路上，或下行鏈路上)的總功率最小的所有i(即，所有發(fā)射機(jī))的功率pi(正值)。一個(gè)更一般的公式是要確定使整個(gè)系統(tǒng)的所有功率的加權(quán)和最小的功率pi(＞0)，即，目標(biāo)函數(shù)J=Σicipi,---(1)]]>其中下標(biāo)i代表無(wú)論是上行鏈路(一個(gè)SU)還是下行鏈路(一個(gè)基站)的第i個(gè)發(fā)射機(jī)，pi是第i個(gè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，和ci是指示第i個(gè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的相對(duì)權(quán)數(shù)的一個(gè)正值的參數(shù)。當(dāng)對(duì)所有i，ci=1時(shí)，其準(zhǔn)則是要發(fā)現(xiàn)使總功率最小的功率。應(yīng)當(dāng)注意，干擾用戶可以是蜂窩間或蜂窩內(nèi)用戶，或是二者。對(duì)于上行鏈路確定(在步驟711)，在全局系統(tǒng)中有一個(gè)用于每個(gè)上行鏈路連接的附標(biāo)i。同樣，對(duì)于下行鏈路確定(在步驟733)，在全局系統(tǒng)中有一個(gè)用于每個(gè)下行鏈路連接的附標(biāo)i。該一般公式(具有不同ci值的)使一個(gè)人能夠指定哪些連接比其它的更重要。例如，特定的ci=0表示在該空間信道上沒有試圖使發(fā)射功率最小，因而維持了最高質(zhì)量。
維持可接受通信質(zhì)量的要求約束了上述最小化問(wèn)題。即，需要預(yù)期的SINR至少是所有通信鏈路的目標(biāo)SINR的值。為了用數(shù)學(xué)表達(dá)，首先考慮上行鏈路。定義Gij是從發(fā)射機(jī)j到接收機(jī)i的路徑的路徑損耗(和／或增益)。在上行鏈路上，發(fā)射機(jī)是一個(gè)SU而接收機(jī)是一個(gè)BS，而在下行鏈路上，發(fā)射機(jī)是BS而接收機(jī)是SU。Gij包括發(fā)射機(jī)j和接收機(jī)i之間經(jīng)歷的RF路徑損耗，空間處理抑制或增益因數(shù)，和沿從發(fā)射機(jī)j到接收機(jī)i的路徑的任何其它衰減或增益因數(shù)。還定義σ2i為第i個(gè)用戶單元(在下行鏈路上)或BS(在上行鏈路上)(在接收和任何空間處理之后)所經(jīng)歷的有效背景噪聲電平，并定義SINRi為接收機(jī)i的SINRtarget。
然后，目標(biāo)是確定，在對(duì)SU功率控制步驟711的上行鏈路上，和對(duì)BS功率控制步驟733的下行鏈路上，使全系統(tǒng)的方程(1)的目標(biāo)函數(shù)最小的功率pi(pi＞0)，同時(shí)保證GijpiΣj≠iGijpj+σi2≥SINRtarget1,---(2)]]>對(duì)于非負(fù)數(shù)發(fā)射功率的方程(1)和(2)的優(yōu)化問(wèn)題可以認(rèn)為是非負(fù)數(shù)變量(發(fā)射功率)中的線性規(guī)劃優(yōu)化問(wèn)題。已知有許多解決這種線性規(guī)劃問(wèn)題的方法。例如，一種可以使用的眾所周知的方法是Murty，K．G．，“線性規(guī)劃”，Wiley&Sons，New York，1983中說(shuō)明的單純形法。分散解決方法上述全局優(yōu)化方法一般需要系統(tǒng)的基站之間的功率控制信息的通信。在處理大量蜂窩間和蜂窩內(nèi)連接時(shí)，直接確定全局優(yōu)化方法存在著許多實(shí)際困難。例如，相對(duì)于連接條件變化速率，計(jì)算時(shí)間可能太長(zhǎng)；和實(shí)時(shí)收集諸如每個(gè)基站與每個(gè)遠(yuǎn)端用戶單元之間的路徑增益Gij之類的必要的功率控制信息可能是不可行的或是不實(shí)際的。在一個(gè)實(shí)施例中，可以把全局目標(biāo)簡(jiǎn)化為在整個(gè)系統(tǒng)的一些子系統(tǒng)內(nèi)為真，例如，在一個(gè)關(guān)心的特定蜂窩內(nèi)。在子系統(tǒng)是一個(gè)特定蜂窩的情況下，進(jìn)行中上行鏈路功率控制的目標(biāo)是要實(shí)際上使一個(gè)通信系統(tǒng)的一個(gè)蜂窩內(nèi)的所有用戶單元發(fā)射的總功率最小，同時(shí)要保證該蜂窩內(nèi)對(duì)BS的每個(gè)連接的恰當(dāng)SINR。同樣，對(duì)于進(jìn)行中下行鏈路功率控制，目標(biāo)是要使BS對(duì)其所有SU的發(fā)射總功率最小，同時(shí)維持通信的目標(biāo)水平。所得到的其中把目標(biāo)簡(jiǎn)化為通信系統(tǒng)的一些子系統(tǒng)內(nèi)需要的目標(biāo)，和其中允許每個(gè)子系統(tǒng)完成其自身目標(biāo)的上行鏈路和下行鏈路功率控制方法，在這里稱為分散方法。分散功率控制策略僅需要基站與屬于同一蜂窩的每個(gè)用戶單元之間的路徑增益集。不需要直接的基站對(duì)基站(即，蜂窩間)通信。僅使用分散的局部?jī)?yōu)化判決可以導(dǎo)致全局優(yōu)化行為。
分散方法包括將全局優(yōu)化問(wèn)題分割成許多在該通信系統(tǒng)中每個(gè)基站聯(lián)立解的，和用于每個(gè)這種基站上的每個(gè)常規(guī)信道的小的局部?jī)?yōu)化問(wèn)題。分散功率確定方法1現(xiàn)在說(shuō)明利用分散方法進(jìn)行步驟711和733的第一優(yōu)選實(shí)施例(“方法1”)。對(duì)于上行鏈路和下行鏈路的過(guò)程是在每個(gè)基站周期性地更新對(duì)每個(gè)用戶站(即，每個(gè)空間信道)應(yīng)用的功率，更新是根據(jù)最近(典型的是當(dāng)前)應(yīng)用的功率、最小可接受信號(hào)與干擾加噪聲比(SINR)、和在與SU通信中使用的空間信道的最近(典型的是當(dāng)前)觀察到的(即，評(píng)價(jià)的)SINR的某種函數(shù)進(jìn)行的。在本優(yōu)選實(shí)施例中，該信號(hào)質(zhì)量(SINR)是利用下述方法(例如，利用方程(20)和圖5和6)評(píng)價(jià)的。優(yōu)選是每隔一幀進(jìn)行更新，并且可以使用其它更新周期，以及不同的上行鏈路和下行鏈路更新周期。為了數(shù)學(xué)地說(shuō)明功率確定方法，設(shè)K代表功率控制的最近(即，第K個(gè))更新，下標(biāo)i代表一個(gè)特定用戶單元，和上標(biāo)D和U分別代表下行鏈路(即，在步驟733中)和上行鏈路(即，在步驟711中)。除非另有說(shuō)明，假設(shè)所有功率和功率比率都是自然(即，線性)單位(例如，瓦)，而不是對(duì)數(shù)單位(例如，dB)。設(shè)pi(K)是第i用戶的第K更新的發(fā)射功率。設(shè)SINRtargeti是對(duì)該用戶的最小可接受SINR，和設(shè) 是作為用一個(gè)SINR評(píng)價(jià)器確定的該用戶最近(典型的是當(dāng)前)經(jīng)歷的SINR(評(píng)價(jià)值用雙上劃線指示)。應(yīng)當(dāng)注意，為了簡(jiǎn)捷，上述SINR和pi(K)量省略了D或U上標(biāo)。
然后如下，從一個(gè)更新周期到一個(gè)更新周期地應(yīng)用功率控制(在上行鏈路上步驟711，和下行鏈路上步驟733)。對(duì)于下一個(gè)(即，第(K+1)個(gè))更新，根據(jù)以下的迭代規(guī)律更新第i用戶的發(fā)射機(jī)功率。在用戶i的上行鏈路，使用的更新功率(第(K+1)更新)是該用戶的目標(biāo)SINR和該接收機(jī)的以前應(yīng)用的功率及以前的SINR評(píng)價(jià)的函數(shù)。即，對(duì)于用戶i 其中fU是某種函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，函數(shù)fU僅包括最近的(即，第K)和最近之前的(即，第(K-1))SINR評(píng)價(jià)，和僅包括最近應(yīng)用的功率。也就是說(shuō) 在一個(gè)第二實(shí)施例中， 同樣，在下行鏈路， 其中fD是另外的某種函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，函數(shù)fD僅包括最近的(第K)和最近之前的(即，第(K-1))SINR評(píng)價(jià)，和僅包括最近應(yīng)用的功率。也就是說(shuō) 在一個(gè)第二實(shí)施例中， 在本優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)上行鏈路步驟711和下行鏈路步驟733上的所有用戶i，使用了相同的函數(shù)。即，fD=fU。特別是分別為， 和 其中μ是某個(gè)常數(shù)。方程式(3)的說(shuō)明規(guī)定了每個(gè)空間信道和上行鏈路及下行鏈路通信的不同質(zhì)量目標(biāo)電平。在本優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)SINR對(duì)于所有用戶i都是相同的，并且對(duì)于上行鏈路步驟711和下行鏈路步驟733也是相同的。
現(xiàn)在可以用不是以自然定標(biāo)的而是以對(duì)數(shù)定標(biāo)的所有量(例如，用dB定標(biāo)的功率和／或SINR測(cè)量值，和／或評(píng)價(jià)值)來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例。下標(biāo)L用來(lái)代表對(duì)數(shù)定標(biāo)。也設(shè)K代表功率控制的最近(即，第K)迭代，和設(shè)SINRLtargett是一個(gè)特定空間信道i的最小可接受SINR(對(duì)數(shù)定標(biāo))，和設(shè) 是作為一個(gè)SINR評(píng)價(jià)器(為了簡(jiǎn)捷獨(dú)立于SU顯示)確定的它的最近經(jīng)歷的SINR(對(duì)數(shù)定標(biāo))。對(duì)于一個(gè)特定空間信道i，設(shè)PLi(K+1)是用于下一更新(在本優(yōu)選實(shí)施例中，兩幀之后)的發(fā)射功率(對(duì)數(shù)定標(biāo))，和設(shè)PLi(K)是最近應(yīng)用功率(對(duì)數(shù)定標(biāo))。功率控制，根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例是要在下一迭代中使用在最近迭代中使用的功率(對(duì)數(shù)定標(biāo))加上一個(gè)增量，該增量是目標(biāo)SINR(對(duì)數(shù)定標(biāo))與最近經(jīng)歷的SINR(對(duì)數(shù)定標(biāo))的評(píng)價(jià)值之間的差的某種函數(shù)。該函數(shù)優(yōu)選是比例函數(shù)，因而使得功率控制過(guò)程是根據(jù)最近(例如，當(dāng)前的)應(yīng)用的功率和最小可接受SINR與評(píng)價(jià)的SINR(都是對(duì)數(shù)定標(biāo))之間的差來(lái)更新應(yīng)用功率。在上行鏈路步驟711(未示出上標(biāo)U，但應(yīng)當(dāng)知道)和下行鏈路步驟733(未示出上標(biāo)D，但應(yīng)當(dāng)知道)，對(duì)每個(gè)i的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 其中功率和SINR都是對(duì)數(shù)定標(biāo)，μ是常數(shù)，在本優(yōu)選實(shí)施例中是0．12。應(yīng)當(dāng)注意，SINRLtargeti對(duì)于每個(gè)空間信道可以是不同的。例如，當(dāng)一個(gè)空間信道同時(shí)具有話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量時(shí)，對(duì)于在PHS(自適應(yīng)差分PCM)中使用的32kbps話音，15dB的SINRLtarget可以足夠了，而對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)信道，希望的BER可以在10-6至10-8數(shù)量級(jí)，這相當(dāng)于大約21dB的SINRLtarget。在本優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于所有空間信道使用了相同值的SINRLtarget。對(duì)于上行鏈路上每個(gè)空間信道執(zhí)行利用帶有上標(biāo)U的方程式(4)的功率控制步驟711，并且對(duì)于下行鏈路上每個(gè)空間信道執(zhí)行利用帶有上標(biāo)D的方程式(4)的功率控制步驟733。應(yīng)當(dāng)注意，在上述方程(4)根據(jù)目標(biāo)與實(shí)際評(píng)價(jià)SINR之間的差(對(duì)數(shù)定標(biāo)，例如，dB)的線性函數(shù)調(diào)節(jié)功率時(shí)，可以把步驟711或733中的方法一般化為一種根據(jù)目標(biāo)與實(shí)際評(píng)價(jià)SINR之間的差的某種(例如，非線性的)函數(shù)(例如，函數(shù)fn)對(duì)發(fā)射功率(對(duì)數(shù)定標(biāo))的調(diào)節(jié) 其中為了簡(jiǎn)捷，從每個(gè)變量和fn中省略了上標(biāo)U或D。在通信系統(tǒng)的每個(gè)蜂窩中對(duì)所有空間信道執(zhí)行利用方程5的功率控制(上行鏈路上的步驟711，下行鏈路上的步驟733)。因而不需要基站對(duì)基站的通信。
應(yīng)當(dāng)指出，由于這種方法不需要了解任何傳輸增益，所以不需要建模和／或測(cè)量空間處理增益，路徑損耗，或區(qū)分蜂窩內(nèi)與蜂窩間干擾。該方法僅需要一個(gè)可靠的SINR評(píng)價(jià)器，例如下述的(本發(fā)明的“信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)”方面)載波模量矩法(carrier modulus moment method)。功率確定方法2分散功率控制問(wèn)題(步驟711或733)的第二實(shí)施例是要明確地發(fā)現(xiàn)上行鏈路和下行鏈路的局部?jī)?yōu)化方法的解。在局部化時(shí)，優(yōu)化問(wèn)題可以如下表達(dá)。在任何單一基站，設(shè)在常規(guī)信道中有d個(gè)空間信道。在以下說(shuō)明中對(duì)所有功率和SINR也使用自然(線性)定標(biāo)。任務(wù)是發(fā)現(xiàn)使功率加權(quán)和，即，目標(biāo)函數(shù)，j=Σi=1dcipi,---(6)]]>最小的正功率pi。其中，像以前一樣，下標(biāo)i指示空間信道，pi是第i空間信道的發(fā)射功率(線性單位)，和ci是指示第i空間信道的發(fā)射功率的相對(duì)權(quán)數(shù)的一個(gè)正參數(shù)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于所有i，ci=1，從而準(zhǔn)則是要使總功率最小。在替代實(shí)施例中，一些空間信道可以比其它的更重要，并且可以選用不同的ci值反映這點(diǎn)。
上述最小化問(wèn)題受維持最低通信質(zhì)量的約束。即，對(duì)于所有空間信道，當(dāng)在空間信道(i表示的)使用一個(gè)特定空間權(quán)數(shù)(例如，在下行鏈路上，wDi)時(shí)，預(yù)期的SINR需要至少是該空間信道的目標(biāo)SINR的值。為了用數(shù)學(xué)式表達(dá)，對(duì)于在下行鏈路功率控制步驟733中實(shí)現(xiàn)，定義以下量LDi是空間信道i及其關(guān)聯(lián)SU的路徑損耗(或增益)，wDi是用戶(即，空間信道)i的下行鏈路(即，發(fā)射)多路復(fù)用(權(quán)數(shù)的)權(quán)矢量，每個(gè)矢量具有歐幾里德范數(shù)1。也就是說(shuō)，對(duì)于所有i，‖wDi‖=1，其中對(duì)于任何帶有分別具有實(shí)部和虛部xRl和xn，1=1，…，m，的復(fù)數(shù)值元素xl的矢量x，||x||=Σj=1mxRj2+xlj2;]]>aDi是在該基站的下行鏈路上第i遠(yuǎn)端用戶的空間標(biāo)記，對(duì)于所有i，‖aDi‖=1。見上述結(jié)合作為參考的美國(guó)專利5，592，490中對(duì)空間標(biāo)記的正式定義；和IDi是用戶i經(jīng)歷的下行鏈路后空間處理噪聲加蜂窩間(即，蜂窩外)干擾。
因而，｜wD*iaDi｜-是用戶i的方向上的集束增益的測(cè)量值，和對(duì)于j≠i，｜wD*jaDi｜-是在用戶i的方向上的來(lái)自不希望的空間信道j的增益的測(cè)量值，其中*指示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置(也叫作厄密轉(zhuǎn)置)。那么，在對(duì)空間信道i使用了一個(gè)特定空間權(quán)矢量時(shí)，對(duì)于預(yù)期的SINR必須至少是該空間信道的目標(biāo)SINR的值的約束，在下行鏈路上，可以表達(dá)為L(zhǎng)iD|wiD*aiD|2piDΣj≠i,j=1dLiD|wjD*ai|2pjD+IiD≥SINDtarget1D,--(7a)]]>并且下行鏈路優(yōu)化問(wèn)題(用于步驟733)是要發(fā)現(xiàn)正的一組pDi＞0，從而使JJD=Σi=1dciDpiD]]>在方程(7a)的約束下最小，其中各量象以前一樣用上標(biāo)D表示下行鏈路。
同樣，對(duì)于上行鏈路功率控制步驟711，如同用上標(biāo)D表示下行鏈路一樣，用上標(biāo)U代表上行鏈路的相同量，那么在對(duì)空間信道i使用一個(gè)特定空間權(quán)數(shù)wDi時(shí)，預(yù)期的SINR必須至少是該空間信道的目標(biāo)SINR值的約束可以表達(dá)為L(zhǎng)lU|wiU*aiU|2piUΣj≠i,j=1dLjU|wiU*aj|2pjU+IiU≥SINRtarget1U,--(8a)]]>和上行鏈路優(yōu)化問(wèn)題是要發(fā)現(xiàn)pUi＞0，從而使JU=Σi=1dciUpiU--(8b)]]>在方程(8a)的約束下最小。
現(xiàn)有連接的權(quán)數(shù)組，{wDi}和{wUi}，和空間標(biāo)記組，{aDi}和{aUi}通常是已知的，或可以通過(guò)已知方法由基站確定。例如，見上述結(jié)合作為參考的美國(guó)專利5，592，490。在這里將任何確定這些量的裝置稱為空間處理器。
可以如下評(píng)價(jià)路徑增益，{LDi}和{LDi}。首先，如下面本發(fā)明的“信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)”的說(shuō)明中所述，根據(jù)方程(19b)把RSSI作為E(R2)=R2評(píng)價(jià)。然后，在對(duì)每個(gè)空間信道接收空間去多路復(fù)用后測(cè)量RSSI。應(yīng)當(dāng)注意，在本優(yōu)選實(shí)施例中，在對(duì)解調(diào)器(一個(gè)判決反饋解調(diào)器)的輸入中可以得到RSSI。見上述結(jié)合作為參考的美國(guó)專利申請(qǐng)08／729，390。像以前一樣，將這用于以SINR表示的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)。即， 其中 分別是第i用戶單元及其關(guān)聯(lián)的基站經(jīng)歷的下行鏈路和上行鏈路評(píng)價(jià)信號(hào)與干擾加噪聲比(利用前面方程(19)和(20)以及圖5和6所述的方法)，pDi和pUi是在每個(gè)最后發(fā)射的脈沖串期間與第i用戶關(guān)聯(lián)的基站使用的已知下行鏈路和上行鏈路發(fā)射功率。
作為使用方程(9a)和(9b)的第一種選擇，由于已經(jīng)知道在初始呼叫建立期間發(fā)射的功率，因而可以通過(guò)在天線測(cè)量平均功率獲得路徑損耗。
作為另一種選擇，在一些系統(tǒng)中，例如使用IS-95 CDMA標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中，在下行鏈路上存在一個(gè)導(dǎo)頻音，并且用已知功率電平連續(xù)發(fā)射該導(dǎo)頻音。以這種方式使用導(dǎo)頻音可以用于確定路徑損耗。因此可以用幾種方法來(lái)確定路徑損耗。
盡管本發(fā)明的方法不限于這些系統(tǒng)，應(yīng)注意對(duì)于例如PHS之類的TDD系統(tǒng)，假設(shè)上行鏈路和下行鏈路的路徑損耗相同是合理的。
如下評(píng)價(jià)蜂窩間下行鏈路和上行鏈路干擾加噪聲(IDi和IUi)。設(shè)K代表時(shí)間更新指數(shù)，和K-1代表以前時(shí)間周期。那么對(duì)于當(dāng)前(第K)更新，IiD(K)=RSSIiD(K)-LiD(K)Σj=1d|wjD*(K)ajD(K)|2pjD(K-1)--(10a)]]>IiU(K)=RSSIiU(K)-Σj=1d|wiU*(K)ajU(K)|2pjU(K-1)LjU(K)--(10b)]]>在另一個(gè)替代實(shí)施例中，以下的公式用于評(píng)價(jià)下行鏈路和上行鏈路干擾加噪聲(IDi和IUi)。K在下面方程中也用作一個(gè)指數(shù)以代表當(dāng)前計(jì)算的值
在顯解局部功率控制優(yōu)化問(wèn)題的一個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)基站把方程(7)(作為下行鏈路步驟733部分)和方程(8)(作為上行鏈路步驟711部分)的每一個(gè)作為線性規(guī)劃問(wèn)題來(lái)解決。可以使用任何已知的解決線性規(guī)劃問(wèn)題的方法。
在顯解局部功率控制的第二(優(yōu)選的)實(shí)施例中，將方程(7a)和(8b)中的約束修改為等式約束。即，在本優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)分別用等式約束解方程(7a)和(8a)來(lái)分別確定下行鏈路和上行鏈路中的功率。也就是說(shuō)，在一個(gè)常規(guī)下行鏈路信道中，通過(guò)把常規(guī)下行鏈路信道的每個(gè)下行鏈路空間信道中的預(yù)期下行鏈路SINR設(shè)置為等于該下行鏈路空間信道的目標(biāo)SINR，確定應(yīng)用于任何常規(guī)下行鏈路信道中的空間信道的下行鏈路通信的功率組。在本優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于常規(guī)上行鏈路信道的所有下行鏈路空間信道，目標(biāo)SINR是相同的。并且，在一個(gè)常規(guī)上行鏈路信道中，通過(guò)把常規(guī)上行鏈路信道的每個(gè)上行鏈路空間信道中的預(yù)期上行鏈路SINR設(shè)置為等于該上行鏈路空間信道的目標(biāo)SINR，確定應(yīng)用于任何常規(guī)上行鏈路信道中的空間信道的上行鏈路通信的功率組。在本優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)SINR對(duì)于常規(guī)上行鏈路信道的所有上行鏈路空間信道是相同的。
假設(shè)在每個(gè)基站求解局部功率控制最小化問(wèn)題最終導(dǎo)致全局優(yōu)化解(當(dāng)在沒有路徑增益之類的量變化時(shí)，沒有新呼叫，等等)，使用等式是物理直觀的為了使總功率最小，那么應(yīng)當(dāng)僅分配足以滿足希望的可接受性能水平的功率，并且不能更多。
當(dāng)把方程(7a)和(8a)修改為等式約束時(shí)，可以把每個(gè)方程轉(zhuǎn)換為以下形式的線性方程，用于下行鏈路步驟733的LiD|wiD*aiD|2piD-SINRtarget1DΣj≠i,j=1dLiD|wjD*ai|2pjD=IiDSINRtarget1D--(12a)]]>和用于上行鏈路步驟711的LiU|wiU*aiU|2piU-SINRtarget1UΣj≠i,j=1dLjU|wiD*aj|2pjU=IiUSINRtarget1U--(12b)]]>立即可以看出這兩個(gè)方程每個(gè)都是可以用以下矩陣形式表示的線性方程組，Ap=b其中A是一個(gè)d(空間信道數(shù))維方形矩陣，p是功率的矢量(為了簡(jiǎn)捷，省略了上標(biāo)U和D)，和b是乘以干擾和噪聲(Ii)量的目標(biāo)SINR的矢量。方程(12a)或(12b)組，當(dāng)以矩陣形式表達(dá)時(shí)，每個(gè)具有一個(gè)矩陣形式的精確解p=A-1b。(13)代入Li，wi，ai，Ii和SINRi的值(為了簡(jiǎn)捷，也省略了上標(biāo)U和D)精確地產(chǎn)生pi的值。
如果任何這樣獲得的pi值是負(fù)的，那么對(duì)優(yōu)化功率控制問(wèn)題沒有可用的解。存在著幾種選擇。在本優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)信道重分配程序執(zhí)行對(duì)系統(tǒng)的信道重分配。
圖8(a)和8(b)分別是顯示使用這個(gè)步驟711和733的第二實(shí)施例分別執(zhí)行上行鏈路和下行鏈路進(jìn)行中功率控制的流程圖。圖8(a)示出了對(duì)于一給定SDMA信道i應(yīng)用進(jìn)行中上行鏈路功率控制的步驟711的實(shí)施例801。在步驟803，處理過(guò)程從空間處理器獲得所有i的上行鏈路量{wUi}和{aUi}。然后，在步驟805，用(步驟709)獲得的評(píng)價(jià) 通過(guò)方程(9b)計(jì)算所有i的路徑增益組{LUi}，并且利用方程(10b)或(11b)也確定了干擾加噪聲量{IUi}。在步驟807，確定上行鏈路功率分配，最好是通過(guò)解等式約束問(wèn)題(方程(12b)和(13))確定。在步驟809，通過(guò)命令SU使用這種功率，根據(jù)在步驟807獲得的解調(diào)節(jié)上行鏈路功率電平，并結(jié)束處理過(guò)程(返回到步驟704)。圖8(b)同樣顯示了一個(gè)用于對(duì)一給定SDMA信道i應(yīng)用進(jìn)行中下行鏈路功率控制的步驟721的實(shí)施例821。在步驟823，處理過(guò)程從空間處理器獲得所有i的下行鏈路量{wDi}和{aDi}。然后，在步驟825，利用方程(9a)計(jì)算所有i的路徑增益組{LDi}，并且利用方程(10a)或(11a)也確定了干擾加噪聲量{IDi}。在步驟827，確定下行鏈路功率分配，最好是通過(guò)解等式約束問(wèn)題(方程(12a)和(13))確定。在步驟829，根據(jù)在步驟827中獲得的解調(diào)節(jié)下行鏈路功率電平，并結(jié)束處理過(guò)程(返回到步驟724)。信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)用于初始功率控制的方法301的步驟313包括確定信號(hào)質(zhì)量。此外，利用方程(3)或(4)的進(jìn)行中功率控制方法和顯解方程(7)和(8)的局部功率控制方法都包括利用信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值(SINR)的評(píng)價(jià)(分別見流程圖701和721中的步驟709和729)。本發(fā)明的另一方面是一種用于實(shí)現(xiàn)這些步驟的方法。在可以把確定這些評(píng)價(jià)值的任何方法用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功率控制方面的同時(shí)，本發(fā)明的另一方面是一種RF載波信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)器方法和裝置，其可以應(yīng)用到所有調(diào)角RF載波。由于有大量的各種類型的調(diào)角系統(tǒng)，為了加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的理解，僅就兩種類型中的一種進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。為此目的選擇的兩種抽樣調(diào)角信號(hào)是在通信領(lǐng)域中廣泛使用的四相移相鍵控(QPSK)信號(hào)，和四相差分移相鍵控(DQPSK)信號(hào)。這些方案中的每個(gè)碼元包含兩個(gè)信息比特(雙比特)。有關(guān)本發(fā)明的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的調(diào)相信號(hào)的重要特征是，假設(shè)不存在噪聲或其它形式的干擾時(shí)數(shù)據(jù)碼元的幅度是恒定的。離散相位電平的數(shù)量(在這些情況下是四)是不重要的。這兩種信號(hào)的差別在于，在DQPSK中，雙比特被映射到兩個(gè)連續(xù)碼元之間的相位差，而在QPSK中，雙比特被映射到碼元本身的相位。因此，一個(gè)QPSK信號(hào)的相平面與一個(gè)QPSK信號(hào)的差分相平面相同，QPSK信號(hào)的差分相平面是兩個(gè)連續(xù)碼元之間的相位差的相平面。此外，在QPSK中，在說(shuō)明中使用的四個(gè)碼元點(diǎn)是0，π／2，π，和3π／2，而在本優(yōu)選實(shí)施例中使用的特定DQPSK，π／4 DQPSK中，使用的四個(gè)碼元點(diǎn)在差分相平面中是π／4，3π／4，5π／4和7π／4(即，±π／4和±3π／4)。也就是說(shuō)，對(duì)于π／4 DQPSK情況，上述QPSK相平面旋轉(zhuǎn)了π／4。熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道如何從其它情況的說(shuō)明實(shí)現(xiàn)一種情況。從以下的說(shuō)明中，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也會(huì)知道如何使這些原理適合于其它形式的角度調(diào)制系統(tǒng)應(yīng)用。
圖4是一個(gè)QPSK模型的四種狀態(tài)的復(fù)相平面圖401，只是加上了一個(gè)寄生噪聲矢量ΔS，和造成的相位誤差Δθ，以代表其中噪聲和干擾的存在把幅度和相位誤差引入到觀察數(shù)據(jù)碼元R中的實(shí)際情況。矢量ΔS對(duì)應(yīng)于未污染碼元S與觀察碼元R之間的矢量差。
圖4是相平面上接收數(shù)據(jù)碼元信號(hào)R的復(fù)相平面代表。相平面401上也示出了分別在相位0，π／2，π，和3π／4的四個(gè)判決點(diǎn)403，404，405和406(判決構(gòu)象)。可以將存在的任何頻率偏移想象為構(gòu)象點(diǎn)相對(duì)于接收信號(hào)R的旋轉(zhuǎn)。可以把R想象為一個(gè)其上加了一個(gè)寄生噪聲矢量ΔS，導(dǎo)致了相位誤差Δθ的恒定的模量信號(hào)S。ΔS代表實(shí)際存在的并且把幅度和相位誤差引入觀察數(shù)據(jù)碼元R的噪聲和干擾。即，矢量ΔS對(duì)應(yīng)于未污染碼元S與觀察碼元R之間的矢量差。因而，可以通過(guò)評(píng)價(jià)S和ΔS的平方幅度比來(lái)評(píng)價(jià)SINR。也就是說(shuō)，SINR=E[S2]／E[ΔS2]。本優(yōu)選實(shí)施例信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)器的本質(zhì)是完全從一個(gè)接收數(shù)據(jù)脈沖串上的半徑R的觀察評(píng)價(jià)接收信號(hào)的SINR。這利用了對(duì)于構(gòu)象的旋轉(zhuǎn)半徑R是不變的，因而使SINR評(píng)價(jià)值基本上不受頻率偏移影響這一事實(shí)。
為了說(shuō)明的目的，把噪聲和干擾矢量ΔS模型化為一個(gè)具有獨(dú)立的實(shí)數(shù)(即，同相I)和虛數(shù)(即，正交Q)部分，每個(gè)部分帶有σ2的方差的零均值(zero-mean)高斯隨機(jī)處理。選擇這種模型是由于它導(dǎo)致用于確定模量S和相關(guān)噪聲和干擾矢量的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的理想實(shí)際方法。盡管在解釋本方法中使用了這種模型，但該方法也適用于可能不保持零均值高斯隨機(jī)處理假設(shè)的實(shí)際信號(hào)和噪聲。
現(xiàn)在說(shuō)明評(píng)價(jià)一個(gè)接收信號(hào)的信號(hào)與干擾加噪聲比(SINR)方法的一個(gè)實(shí)施例。這可以用于包括功率控制方法301的步驟313，以及每個(gè)包括具有SINR評(píng)價(jià)的進(jìn)行中功率控制實(shí)施例中的步驟的功率控制應(yīng)用。如圖4中所示，矢量ΔS可以表示為兩個(gè)正交零均值高斯噪聲分量的和，兩個(gè)正交零均值高斯噪聲分量中一個(gè)是與載波矢量S同相的噪聲分量(n1)，和另一個(gè)是正交分量(n2)，n1和n2都具有σ2的方差。因此，SINR評(píng)價(jià)的量為SINR=E[S2]／2σ2。(14)如果信號(hào)S的模量在一個(gè)脈沖串期間基本上是恒定的，那么接收信號(hào)幅度R近似于Rician分布，具有E[R]=2σ2f(SINR),--(15)]]>其中 E[R2]=E[S2]+2σ2]]>=2σ2(1+SINR)--(16)]]>給定E[R]和E[R2]的值，那么方程(15)和(16)是有兩個(gè)未知數(shù)(σ2和SINR)的兩個(gè)(非線性)方程。因此，本方法的一個(gè)實(shí)施例是要聯(lián)立解方程(15)和(16)，求SINR。有關(guān)f(SINR)的值可以預(yù)先存儲(chǔ)在一個(gè)查詢表中。作為選擇，可以使用近似值f(SINR)≈1。在本優(yōu)選實(shí)施例中，最好把用于通信信道的復(fù)數(shù)值基帶信號(hào)作為分別由I和Q代表的同相和正交部分提供。E{Rk}，k=1，2，等等，的值通過(guò)確定一個(gè)脈沖串中的每個(gè)抽樣的R2=(I2+Q2)評(píng)價(jià)。應(yīng)當(dāng)指出，一組抽樣的(I2+Q2)值的平均值是接收機(jī)中共同使用的接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)的測(cè)量值。用I(n)和Q(n)分別代表I和Q的抽樣值，在每個(gè)連續(xù)抽樣n是理想地在波特抽樣點(diǎn)上時(shí)，一個(gè)給定脈沖形碼元的波特抽樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)于脈沖形碼元時(shí)間中的中心點(diǎn)。實(shí)際上，由于定時(shí)對(duì)準(zhǔn)不完善，波特抽樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)于最靠近脈沖形碼元中心的時(shí)間抽樣。因此，I(n)和Q(n)中的連續(xù)抽樣間隔一波特周期。應(yīng)當(dāng)注意，這些I和Q值是用于一個(gè)單一(空間)信道的一個(gè)單一調(diào)制信號(hào)的。因此，在本優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)中，這些是空間處理后的并且實(shí)際上在波特點(diǎn)上的I和Q值。在圖1的收發(fā)信機(jī)的接收機(jī)中，下變換器／濾波器131的輸出是僅一個(gè)天線的——即，空間處理之前的抽樣信號(hào)，并且是附加抽樣的。因此，假設(shè)在或靠近波特點(diǎn)的空間處理之后的信號(hào)I(n)和Q(n)的確定已經(jīng)被執(zhí)行，優(yōu)選是在對(duì)應(yīng)的RX DSP209中。見用于討論包括在或靠近波特點(diǎn)的空間處理之后的信號(hào)I(n)和Q(n)的確定的處理的一個(gè)例子的“我們的解調(diào)專利”(上述美國(guó)專利申請(qǐng)08／729，390)。用N表示一個(gè)脈沖串中的抽樣數(shù)。通過(guò)形成同相和正交信號(hào)的平方和提取抽樣模量信息，R(n)=I2(n)+Q2(n),--(17a)]]> R4(n)=(I2(n)+Q2(n))2--(17c)]]>然后，通過(guò)計(jì)算該脈沖串上的以Rk代表的集平均值，近似地得到E{Rk}，Rk‾=1NΣj=1NRk(n),--(18)]]>在k=1，2和4的情況下，R‾=1NΣi=1N(I2(n)+Q2(n))--(19a)]]> R4‾=1NΣi=1N(I2(n)+Q2(n))2--(19c)]]>然后，可以把R2用作RSSI的測(cè)量值。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用了一種迭代解法，在這種解法中，假設(shè)2σ2和SINR的值，并代入方程(15)和(16)，把E{R2}和E{R}的計(jì)算值分別與評(píng)價(jià)的RSSI(從測(cè)量獲得的R2)和R比較，如果它們的差為可接受的小，那么接受代入值作為導(dǎo)致SINR評(píng)價(jià)的解。這是解兩個(gè)聯(lián)立非線性方程(15)和(16)的標(biāo)準(zhǔn)迭代方法。
注意上面，為了從測(cè)量值評(píng)價(jià)E{R}，(見方程(17A))，需要進(jìn)行一個(gè)平方根運(yùn)算。這是費(fèi)時(shí)的計(jì)算。
第二優(yōu)選方法基于僅利用根據(jù)方程(17b)和(17c)確定的偶數(shù)冪的非中心矩，E{R2}和E{R4}。偶數(shù)冪的非中心矩，E{R2}和E{R4}是平均功率和均方功率測(cè)量值。應(yīng)當(dāng)注意，一旦確定了(在方程(17b)中使用的)瞬時(shí)功率R2(n)=I2(n)+Q2(n)，那么確定平方功率R4(n)=[R2(n)]2每抽樣僅需要一個(gè)單一附加乘法，并且最好是用最多一個(gè)平方根運(yùn)算，利用下式確定評(píng)價(jià)信號(hào)與噪聲比，SINR=2-R4‾(R2‾)21-2-R4‾(R2‾)2--(20)]]> 圖5(a)是一個(gè)用于獲得信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)的基站裝置(501)的一種實(shí)現(xiàn)的方框圖。這個(gè)裝置是圖1和2的基站裝置的簡(jiǎn)化版。裝置501包括一個(gè)用于接收RF信號(hào)的天線陣503，一組用于在天線陣503的每個(gè)天線元把信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)值基帶信號(hào)的RF接收機(jī)505(即，天線接收裝置)，一個(gè)用于確定來(lái)自一特定遠(yuǎn)端用戶的基帶信號(hào)的空間處理器507，所述基帶信號(hào)最好是以同相(I)部分509和正交(Q)部分511提供，信號(hào)509和511實(shí)際上是在波特點(diǎn)確定。分別將I和Q信號(hào)509和511輸入到一個(gè)信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)器513，進(jìn)一步處理以產(chǎn)生在圖5(a)中示為信號(hào)質(zhì)量指示515的希望的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)。在本優(yōu)選實(shí)施例的基站中，天線陣503的每個(gè)天線元和每個(gè)RF接收機(jī)505裝配在圖1中所示收發(fā)信機(jī)模塊中，并且產(chǎn)生數(shù)字預(yù)空間處理信號(hào)，作為下變換器／濾波器131的輸出。空間處理器507優(yōu)選是一個(gè)可編程數(shù)字運(yùn)算處理器。當(dāng)在本優(yōu)選實(shí)施例的基站中使用時(shí)，空間處理器507是圖2的調(diào)制解調(diào)器模塊的一部分，具體講，是RX DSP209中的一個(gè)，是用于被接收時(shí)隙的那個(gè)特定RX DSP。信號(hào)質(zhì)量處理器513也最好是一個(gè)可編程數(shù)字運(yùn)算處理器。當(dāng)在本優(yōu)選實(shí)施例的基站中使用時(shí)，信號(hào)質(zhì)量處理器513是圖2的調(diào)制解調(diào)器模塊的一部分，具體講是RX DSP209中的一個(gè)，是用于被接收時(shí)隙的那個(gè)特定RX DSP。
圖5(b)是用于獲得信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)的用戶單元裝置(521)的一種實(shí)現(xiàn)的方框圖。這個(gè)裝置是圖9和10的用戶單元裝置的簡(jiǎn)化版。裝置521包括一個(gè)用于接收RF信號(hào)的天線523，一個(gè)把來(lái)自天線523的信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)值基帶信號(hào)的RF接收機(jī)525，最好是轉(zhuǎn)換為同相(I)部分529和正交(Q)部分531，信號(hào)529和531實(shí)際上是在波特點(diǎn)確定的。分別把I和Q信號(hào)529和531輸入到一個(gè)信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)器533，進(jìn)一步處理以產(chǎn)生在圖5(b)中示為信號(hào)質(zhì)量指示535的希望的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)值。在本優(yōu)選實(shí)施例的用戶單元中，天線523和RF接收機(jī)525裝配圖9中所示RF系統(tǒng)中，并且產(chǎn)生附加抽樣的I和Q信號(hào)。信號(hào)質(zhì)量處理器533最好也是一個(gè)可編程數(shù)字運(yùn)算處理器。當(dāng)在本優(yōu)選實(shí)施例的用戶單元中使用時(shí)，信號(hào)質(zhì)量處理器533是DSP(RX)1042，它的功能包括在波特點(diǎn)附近確定抽樣。
在數(shù)字處理情況下，在評(píng)價(jià)的波特點(diǎn)抽樣信號(hào)509和511(在一BS中)以及信號(hào)529和531(在用SU中的DSP(RX)1042進(jìn)行波特點(diǎn)處理之后)。如前面那樣，分別用I(n)和Q(n)表示這些信號(hào)，其中每個(gè)連續(xù)抽樣n在或靠近連續(xù)波特點(diǎn)。通過(guò)形成同相和正交信號(hào)的平方和，即瞬時(shí)功率，提取抽樣模量信息。因此，利用方程(17b)獲得瞬時(shí)功率R2(n)，和獲得瞬時(shí)平方功率R4(n)為[R2(n)]2=R2(n)*R2(n)。
通過(guò)形成跨越一個(gè)移動(dòng)窗口的R2(n)和R4(n)的平均值，分別評(píng)價(jià)二階和四階矩，即平均功率R2和均方功率R4。對(duì)于k=2和k=4的情況，可以利用方程(19b)和(19c)確定這種移動(dòng)平均值。
現(xiàn)在用方程(20)確定質(zhì)量評(píng)價(jià)。在實(shí)踐中，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，僅形成方程(19b)(和方程(19c)，如果使用的話)中的和。不需為所有平均值確定1／N因數(shù)，只要在使用方程(20)確定質(zhì)量評(píng)價(jià)中保持了正確定標(biāo)。
在一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例中，不是確定跨越一個(gè)單一脈沖串的SINR，而是增加一個(gè)獲得跨越數(shù)個(gè)脈沖串的SINR的移動(dòng)平均值的附加步驟。例如，在K個(gè)脈沖串之后的第K運(yùn)行平均值確定為SINRK=αSINR+(1-a)SINRK-1(21)其中0＜α＜1，SINR是對(duì)當(dāng)前(第K)脈沖串的新測(cè)量值，和SINRK代表SINR的第K運(yùn)行平均值。適當(dāng)選擇α的值以控制移動(dòng)平均值對(duì)變化條件的適應(yīng)速率。在PHS系統(tǒng)的本優(yōu)選實(shí)施例中，α使用了0．8的值。熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，很容易用一個(gè)有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器實(shí)現(xiàn)方程(21)的運(yùn)行平均值，并且由于數(shù)據(jù)率低(每脈沖串一個(gè)新SINR)，所以不會(huì)很大地增加計(jì)算負(fù)擔(dān)。移動(dòng)平均最好在信號(hào)質(zhì)量處理器513(在基站)和處理器533(在SU)中實(shí)現(xiàn)。
圖6是方法601的流程圖，其綜述了在調(diào)角通信系統(tǒng)中獲得信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法。在步驟603，接收調(diào)角信號(hào)。步驟605產(chǎn)生接收信號(hào)的基帶信號(hào)中的同相(I)部分和正交(Q)部分，在SDMA場(chǎng)合是在空間處理后產(chǎn)生，并且在數(shù)字處理場(chǎng)合實(shí)際上是在波特點(diǎn)產(chǎn)生。步驟607從I，Q部分提取接收信號(hào)的模量的至少兩個(gè)不同矩的評(píng)價(jià)，步驟609確定矩的平均值。步驟611確定信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)作為SINR評(píng)價(jià)。
為了清楚起見，在這里說(shuō)明的控制發(fā)射機(jī)功率電平的方法和裝置限于特定蜂窩通信系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)。但是，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從提供的說(shuō)明來(lái)看，把本發(fā)明應(yīng)用于諸如使用其它空中接口的系統(tǒng)、設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)、模擬系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)(LAN)之類其它通信系統(tǒng)顯然并不脫離本發(fā)明的精神和范圍，本發(fā)明的精神和范圍僅受以下權(quán)利要求的限制。并且，說(shuō)明的用于評(píng)價(jià)接收的調(diào)角RF載波質(zhì)量的特定方法和裝置只是示例的方式，并且除非下面權(quán)利要求中指出之外，不能作為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1．一種用于一個(gè)或更多遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)與一個(gè)接收上行鏈路信號(hào)的通信站之間上行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制的方法，通信站包括一個(gè)天線元陣，每個(gè)天線元耦合到一個(gè)相關(guān)的接收裝置，和一個(gè)用于空間處理來(lái)自一組接收裝置的一組信號(hào)的處理器，空間處理根據(jù)接收權(quán)數(shù)的一個(gè)接收權(quán)矢量形成上行鏈路信號(hào)，該方法包括對(duì)于一個(gè)特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)，(a)在一個(gè)常規(guī)信道上建立該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的初始功率分配，和在常規(guī)信道上從該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)特定上行鏈路信號(hào)；(b)確定一個(gè)用于在該常規(guī)信道的一個(gè)空間信道上與特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)通信的特定接收權(quán)矢量；(c)在天線元和相關(guān)接收裝置接收該特定上行鏈路信號(hào)作為一組接收信號(hào)，并用特定接收權(quán)矢量空間處理該接收信號(hào)，以形成一個(gè)特定接收信號(hào)；(d)評(píng)價(jià)該特定接收信號(hào)的質(zhì)量；(e)確定一個(gè)用于該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的更新功率分配，功率分配是利用接收信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)確定的；和(f)在該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)應(yīng)用更新的功率分配，該應(yīng)用包括發(fā)射一個(gè)新的上行鏈路信號(hào)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括周期性地重復(fù)由步驟(b)，(c)，(d)，(e)和(f)構(gòu)成的組中的至少步驟(c)，(d)(e)和(f)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在通信站中執(zhí)行確定步驟(f)，并且應(yīng)用步驟(g)包括把更新的功率分配通知到遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中接收信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)是SINR評(píng)價(jià)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的方法，其中通信站包括在一個(gè)或更多的蜂窩的通信系統(tǒng)中，每個(gè)蜂窩包括一個(gè)特定通信站及其特定組的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)，和其中在通信系統(tǒng)的每個(gè)特殊蜂窩獨(dú)立地確定步驟(e)的更新功率分配，這種獨(dú)立確定不使用從通信系統(tǒng)的任何其它蜂窩通知的任何功率控制信息。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在步驟(e)的一次重復(fù)中確定的用于該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的功率分配是一個(gè)目標(biāo)SINR、在前面的步驟(f)重復(fù)中使用的從該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射的功率、和來(lái)自評(píng)價(jià)步驟(d)的當(dāng)前和以前重復(fù)的SINR評(píng)價(jià)值的函數(shù)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中函數(shù)是目標(biāo)SINR、來(lái)自步驟(d)的最近應(yīng)用的SINR評(píng)價(jià)值、和功率分配應(yīng)用步驟(f)的最近應(yīng)用的函數(shù)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中當(dāng)所有功率和SINR量用對(duì)數(shù)定標(biāo)表達(dá)時(shí)，該函數(shù)是由和來(lái)自最近應(yīng)用的步驟(d)的SINR評(píng)價(jià)值與目標(biāo)SINR之間的差有關(guān)系的步驟(e)的重復(fù)中確定的功率與在步驟(f)的最近應(yīng)用中應(yīng)用的功率之間的差定義的。
9．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述關(guān)系是比例關(guān)系。
10．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中對(duì)于常規(guī)信道的所有上行鏈路空間信道，目標(biāo)SINR都具有相同的值。
11．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中確定步驟(e)受預(yù)期上行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值至少是一個(gè)目標(biāo)上行鏈路信號(hào)質(zhì)量的約束。
12．根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，其中接收信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)是一個(gè)SINR評(píng)價(jià)，預(yù)期上行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值是一個(gè)取決于SINR評(píng)價(jià)的預(yù)期SINR測(cè)量值，和目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量是一個(gè)目標(biāo)SINR。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中通信站包括在一個(gè)或更多的蜂窩的一個(gè)通信系統(tǒng)中，每個(gè)蜂窩包括一個(gè)特定通信站及其特定組的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)，和其中在通信系統(tǒng)的每個(gè)特殊蜂窩獨(dú)立地確定步驟(e)的更新功率分配，這種獨(dú)立確定不使用從通信系統(tǒng)的任何其它蜂窩通知的任何功率控制信息。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在每個(gè)重復(fù)中，在所有步驟(e)中確定的用于常規(guī)信道的所有上行鏈路空間信道的上行鏈路通信的功率分配是那些使在常規(guī)信道的上行鏈路空間信道上發(fā)射的功率的加權(quán)和最小的功率分配。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中加權(quán)和是在常規(guī)信道的上行鏈路空間信道上發(fā)射的總功率。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中用于空間信道的預(yù)期上行鏈路SINR測(cè)量值是特定接收權(quán)矢量、該空間信道和常規(guī)信道的其它上行鏈路空間信道的一個(gè)表達(dá)上行鏈路路徑損耗、特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收空間標(biāo)記、常規(guī)信道上其它遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收空間標(biāo)記、和該空間信道上通信站經(jīng)歷的后空間處理噪聲加蜂窩間干擾的一種表達(dá)，空間信道的路徑損耗是評(píng)價(jià)的SINR和最近使用的發(fā)射功率的函數(shù)，任何上行鏈路空間信道的蜂窩間干擾加噪聲是該上行鏈路空間信道的SINR評(píng)價(jià)、常規(guī)信道的上行鏈路空間信道上所有遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收權(quán)矢量和接收空間標(biāo)記、在步驟(f)的最近重復(fù)中常規(guī)信道的所有上行鏈路空間信道上遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)應(yīng)用的功率、和該空間信道及常規(guī)信道的其它上行鏈路空間信道的路徑損耗的函數(shù)。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中用下標(biāo)i表示空間信道，用d表示常規(guī)信道中上行鏈路空間信道的總數(shù)，用SINRUtargeti表示該上行鏈路空間信道的目標(biāo)SINR，那么對(duì)于該空間信道的特定約束可以數(shù)學(xué)地表達(dá)為L(zhǎng)iU|wiU*aiU|2piUΣj=ij=ldLjU|wiU*aj|2pjU+IiU≥SINRtarget1U]]>其中，j=1，…，d，pUj是在步驟(f)的下一應(yīng)用中從空間信道j上的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)到通信站的上行鏈路空間信道j上發(fā)射的功率，LUj是從空間信道j上的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)到該通信站的上行鏈路空間信道j上的路徑損耗，wUj是用于在空間信道j上從該遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)接收j的接收權(quán)矢量，該接收權(quán)矢量具有歐幾里德范數(shù)1，aUj是上行鏈路空間信道j上的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收空間標(biāo)記，每個(gè)接收空間標(biāo)記具有歐幾里德范數(shù)1，和IUj是上行鏈路空間信道j上該通信站經(jīng)歷的上行鏈路后空間處理噪聲加蜂窩間干擾。
18．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中對(duì)于該常規(guī)信道的所有上行鏈路空間信道，目標(biāo)SINR都具有相同的值。
19．根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中約束是預(yù)期SINR測(cè)量值等于目標(biāo)SINR。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中空間信道的預(yù)期上行鏈路SINR測(cè)量值是特定接收權(quán)矢量、常規(guī)信道的其它上行鏈路空間信道上通信所用的其它接收權(quán)矢量、該空間信道和常規(guī)信道上其它上行鏈路空間信道的一個(gè)表達(dá)上行鏈路路徑損耗、特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收空間標(biāo)記、常規(guī)信道上其它遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收空間標(biāo)記、和該空間信道上通信站經(jīng)歷的后空間處理噪聲加蜂窩間干擾的一種表達(dá)，空間信道的路徑損耗是評(píng)價(jià)的SINR和最近使用的發(fā)射功率的函數(shù)，任何上行鏈路空間信道的蜂窩間干擾加噪聲是該上行鏈路空間信道的SINR評(píng)價(jià)值、常規(guī)信道的上行鏈路空間信道上的所有遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收權(quán)矢量和接收空間標(biāo)記、常規(guī)信道的所有上行鏈路空間信道上遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)在步驟(f)的最近重復(fù)中應(yīng)用的功率、和該空間信道及常規(guī)信道的其它上行鏈路空間信道的上行鏈路路徑損耗的函數(shù)。
21．一種用于在一個(gè)發(fā)射下行鏈路信號(hào)的通信站與一個(gè)或更多遠(yuǎn)端接收機(jī)之間的下行鏈路通信的進(jìn)行中功率控制的方法，通信站包括一個(gè)用于通過(guò)一組天線發(fā)射裝置發(fā)射一組發(fā)射信號(hào)的天線元陣，每個(gè)天線發(fā)射裝置與一個(gè)天線元相關(guān)，和一個(gè)用于根據(jù)發(fā)射權(quán)數(shù)的一個(gè)發(fā)射權(quán)矢量空間處理下行鏈路信號(hào)以形成發(fā)射信道組的處理器，該方法包括，對(duì)于一個(gè)特定遠(yuǎn)端接收機(jī)(a)給該通信站建立初始功率分配，以利用一個(gè)初始發(fā)射權(quán)矢量在一常規(guī)信道的一個(gè)空間信道上向特定遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射，并且根據(jù)初始發(fā)射權(quán)矢量和初始功率分配在該空間信道上從通信站發(fā)射一個(gè)特定下行鏈路信號(hào)；(b)在遠(yuǎn)端接收機(jī)接收該特定下行鏈路信號(hào)；(c)評(píng)價(jià)接收的下行鏈路信號(hào)的質(zhì)量；(d)確定該通信站用于向特定遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的更新功率分配，所述功率分配是利用接收的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)確定的；和(e)在該通信站應(yīng)用更新的功率分配，該應(yīng)用包括發(fā)射一個(gè)新下行鏈路信號(hào)。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括(f)確定用于在空間信道上從通信站向特定遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的更新發(fā)射權(quán)矢量，利用更新的發(fā)射權(quán)矢量在步驟(e)中發(fā)射新下行鏈路信號(hào)。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中新下行鏈路信號(hào)與最近在空間信道上發(fā)射到特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的下行鏈路信號(hào)相同。
24．根據(jù)權(quán)利要求21，22，或23所述的方法，進(jìn)一步包括周期性地重復(fù)進(jìn)行步驟(b)，(c)，(d)和(e)。
25．根據(jù)權(quán)利要求21，22，23，或24所述的方法，進(jìn)一步包括周期性地重復(fù)由步驟(b)，(c)，(d)，(e)和(f)組成的組中的至少(b)，(c)，(d)和(e)步驟。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中接收信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)是SINR評(píng)價(jià)。
27．根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中SINR評(píng)價(jià)是在遠(yuǎn)端接收機(jī)確定的，并且應(yīng)用步驟(d)包括將SINR評(píng)價(jià)傳送到通信站。
28．根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中特定遠(yuǎn)端接收機(jī)包括一個(gè)用于在一個(gè)第二常規(guī)信道的一個(gè)上行鏈路空間信道上發(fā)射的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)，通信站包括一組接收裝置，每個(gè)接收裝置耦合到一個(gè)天線元，一個(gè)用于根據(jù)接收權(quán)矢量將接收裝置組接收的信號(hào)空間處理為一個(gè)上行鏈路信號(hào)的接收處理器，作為遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)特定上行鏈路信號(hào)的結(jié)果，在通信站從接收裝置組接收的信號(hào)確定在步驟(f)確定的更新發(fā)射權(quán)矢量。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中常規(guī)信道和第二常規(guī)信道使用相同頻率通信。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中在步驟(f)中確定的更新發(fā)射權(quán)矢量是從第二處理器用于確定特定上行鏈路信號(hào)的接收版本的接收權(quán)矢量確定的。
31．根據(jù)權(quán)利要求21至26中任意一個(gè)所述的方法，其中通信站包括在一個(gè)或更多蜂窩的通信系統(tǒng)中，每個(gè)蜂窩包括一個(gè)特定通信站及其特定組的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)，和其中在通信系統(tǒng)的每個(gè)特殊蜂窩獨(dú)立地確定步驟(d)的更新功率分配，這種獨(dú)立確定不使用從通信系統(tǒng)的任何其它蜂窩通知的任何功率控制信息。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中特定遠(yuǎn)端接收機(jī)的在步驟(d)的重復(fù)中確定的功率分配是一個(gè)目標(biāo)SINR、在步驟(e)的以前重復(fù)中用于對(duì)特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射的功率、和來(lái)自評(píng)價(jià)步驟(c)的當(dāng)前和以前重復(fù)的SINR評(píng)價(jià)的函數(shù)。
33．根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中函數(shù)是目標(biāo)SINR、來(lái)自步驟(c)的最近應(yīng)用的SINR評(píng)價(jià)、和功率分配應(yīng)用步驟(e)的最近應(yīng)用的函數(shù)。
34．根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，當(dāng)用對(duì)數(shù)定標(biāo)表達(dá)所有功率和SINR時(shí)，函數(shù)是由和來(lái)自最近應(yīng)用的步驟(c)的SINR評(píng)價(jià)與目標(biāo)SINR之間的差有關(guān)系的在步驟(d)的重復(fù)中確定的功率與在步驟(e)的最近應(yīng)用中使用的功率之間的差定義的。
35．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述關(guān)系是比例關(guān)系。
36．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中對(duì)于常規(guī)信道的所有下行鏈路空間信道，目標(biāo)SINR都具有相同的值。
37．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中確定步驟(d)受到預(yù)期下行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值應(yīng)當(dāng)至少是一個(gè)目標(biāo)下行鏈路信號(hào)質(zhì)量的約束。
38．根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中接收信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)是一個(gè)SINR評(píng)價(jià)，預(yù)期下行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值是取決于該SINR評(píng)價(jià)的預(yù)期SINR測(cè)量值，和該目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量是一個(gè)目標(biāo)SINR。
39．根據(jù)權(quán)利要求21至38中任意一個(gè)所述的方法，其中通信站包括在一個(gè)或更多的蜂窩的一個(gè)通信系統(tǒng)中，每個(gè)蜂窩包括一個(gè)特定通信站及其特定組的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)，和其中在通信系統(tǒng)的每個(gè)特殊蜂窩獨(dú)立地確定步驟(d)的更新功率分配，這種獨(dú)立確定不使用從通信系統(tǒng)的任何其它蜂窩通知的任何控制控制信息。
40．根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中在每次重復(fù)中，在所有步驟(d)中確定的用于常規(guī)信道上所有下行鏈路空間信道的下行鏈路通信的功率分配是那些使在常規(guī)信道的下行鏈路空間信道上發(fā)射的功率的加權(quán)和最小的功率分配。
41．根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中加權(quán)和是在常規(guī)信道的下行鏈路空間信道上發(fā)射的總功率。
42．根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中用于空間信道的預(yù)期下行鏈路SINR測(cè)量值是特定遠(yuǎn)端接收機(jī)的最近更新的發(fā)射權(quán)矢量、常規(guī)信道的其它下行鏈路空間信道上通信使用的其它接收權(quán)矢量、用于該空間信道和常規(guī)信道的其它上行鏈路空間信道的一種表達(dá)下行鏈路路徑損耗、特定遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射空間標(biāo)記、和在該空間信道上遠(yuǎn)端接收機(jī)經(jīng)歷的后空間處理噪聲加蜂窩間干擾的一種表達(dá)，空間信道的路徑所耗是評(píng)價(jià)的SINR和最近使用的發(fā)射功率的函數(shù)，任何下行鏈路空間信道的蜂窩間干擾加噪聲是該下行鏈路空間信道的SINR評(píng)價(jià)值、常規(guī)信道的下行鏈路空間信道上所有遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射權(quán)矢量和發(fā)射空間標(biāo)記、在步驟(e)的最近重復(fù)中常規(guī)信道的所有下行鏈路空間信道上通信站應(yīng)用的功率、和該空間信道和常規(guī)信道的其它下行鏈路空間信道的下行鏈路路徑損耗的函數(shù)。
43．根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中用下標(biāo)i表示空間信道，用d表示常規(guī)信道上下行鏈路空間信道的總數(shù)，用SINRDtargeti表示下行鏈路空間信道的目標(biāo)SINR，那么對(duì)該空間信道的特定約束可以數(shù)學(xué)表達(dá)為L(zhǎng)iD|wiD*aiD|2piDΣj≠i,j=ldLiD|wjD*ai|2pjD+IiD≥SINRtarget1D]]>其中j=1，…，d，pDj是在步驟(e)的下一應(yīng)用中在空間信道j上從通信站到遠(yuǎn)端接收機(jī)的下行鏈路空間信道j上發(fā)射的功率，LDj是從空間信道j上通信站到空間信道j上遠(yuǎn)端接收機(jī)的下行鏈路空間信道j上的路徑損耗，wDj是對(duì)空間信道j上的遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的發(fā)射權(quán)矢量，每個(gè)發(fā)射權(quán)矢量具有歐幾里德范數(shù)1，aDj是下行鏈路空間信道j上遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射空間標(biāo)記，發(fā)射空間標(biāo)記具有歐幾里德范數(shù)1，和IDj是下行鏈路空間信道j上遠(yuǎn)端接收機(jī)經(jīng)歷的下行鏈路后空間處理噪聲加蜂窩間干擾。
44．根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中對(duì)于常規(guī)信道的所有下行鏈路空間信道，目標(biāo)SINR都具有相同的值。
45．根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中約束是預(yù)期SINR測(cè)量值等于目標(biāo)SINR。
46．根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中空間信道的預(yù)期下行鏈路SINR測(cè)量值是特定發(fā)射權(quán)矢量、用于在常規(guī)信道的其它下行鏈路空間信道上通信的其它發(fā)射權(quán)矢量、該空間信道和常規(guī)信道的其它下行鏈路空間信道的一個(gè)表達(dá)下行鏈路路徑損耗、特定遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射空間標(biāo)記、常規(guī)信道上其它遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射空間標(biāo)記、和空間信道上特定遠(yuǎn)端接收機(jī)經(jīng)歷的后空間處理噪聲加蜂窩間干擾的一種表達(dá)，空間信道的路徑損耗是評(píng)價(jià)SINR和最近使用的發(fā)射功率的函數(shù)，任何下行鏈路空間信道的蜂窩間干擾加噪聲是該下行鏈路空間信道的SINR評(píng)價(jià)、常規(guī)信道的下行鏈路空間信道上所有遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射權(quán)矢量和發(fā)射空間標(biāo)記、通信站在步驟(e)的最近重復(fù)中對(duì)常規(guī)信道的所有下行鏈路空間信道應(yīng)用的功率、和該空間信道和常規(guī)信道的其它下行鏈路空間信道的路徑損耗的函數(shù)。
47．一種用于在通信系統(tǒng)中的全局進(jìn)行中功率控制的方法，通信系統(tǒng)包括一個(gè)或更多通信站的一個(gè)組，每個(gè)通信站在上行鏈路上與一組一個(gè)或更多的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)通信，并且在下行鏈路上與一組和對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)共置的一個(gè)或更多對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)通信，每個(gè)通信站包括一個(gè)接收天線元陣，一組接收裝置，每個(gè)天線元耦合于一個(gè)接收裝置，一個(gè)接收空間處理器，接收裝置的輸出端耦合于該空間處理器以根據(jù)一接收權(quán)矢量來(lái)空間處理接收信號(hào)，與任何對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的上行鏈路通信是根據(jù)用于該遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的接收權(quán)矢量，每個(gè)通信站也包括一個(gè)用于根據(jù)一發(fā)射權(quán)矢量形成一組發(fā)射天線信號(hào)的發(fā)射空間處理器，一組發(fā)射裝置，每個(gè)發(fā)射裝置接收一個(gè)發(fā)射天線信號(hào)，和一個(gè)發(fā)射天線元陣，每個(gè)天線元耦合到一個(gè)發(fā)射裝置的輸出端，根據(jù)該遠(yuǎn)端接收機(jī)的發(fā)射權(quán)矢量與任何對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)進(jìn)行下行鏈路通信，方法包括(a)對(duì)于每個(gè)通信站和對(duì)于在該通信站的一個(gè)常規(guī)上行鏈路信道的一個(gè)空間上行鏈路信道上向該通信站發(fā)射的該通信站的每個(gè)對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)(ⅰ)在常規(guī)上行鏈路信道上從遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)特定上行鏈路信號(hào)，根據(jù)一個(gè)初始上行鏈路功率分配進(jìn)行該發(fā)射；(ⅱ)確定一個(gè)用于在常規(guī)上行鏈路信道的空間上行鏈路信道上與特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)通信的特定接收權(quán)矢量；(ⅲ)在天線元和關(guān)聯(lián)的接收裝置接收該特定上行鏈路信號(hào)作為一組接收信號(hào)，和利用特定接收權(quán)矢量空間處理接收信號(hào)以形成一個(gè)特定接收上行鏈路信號(hào)；(ⅳ)評(píng)價(jià)該特定接收上行鏈路信號(hào)的質(zhì)量；(ⅴ)確定用于遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的更新上行鏈路功率分配，上行鏈路功率分配確定是利用接收上行鏈路信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)進(jìn)行的，該確定受預(yù)期上行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值必須至少是一個(gè)目標(biāo)上行鏈路信號(hào)質(zhì)量的約束；和(ⅵ)在特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)應(yīng)用更新的上行鏈路功率分配，該應(yīng)用包括發(fā)射一個(gè)新上行鏈路信號(hào)，在所有步驟(a)(ⅴ)中確定的所有更新上行鏈路功率分配是那些同時(shí)使從所有對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)向所有通信站發(fā)射所使用的發(fā)射功率加權(quán)和最小的功率，和(b)對(duì)于每個(gè)通信站和對(duì)于在通信站的一個(gè)常規(guī)下行鏈路信道的一個(gè)空間下行鏈路信道上從通信站接收的該通信站的每個(gè)對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端接收機(jī)，(ⅰ)根據(jù)一個(gè)用于遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的初始發(fā)射權(quán)矢量和根據(jù)一個(gè)初始下行鏈路功率分配，在空間信道上從通信站向遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)特定下行鏈路信號(hào)；(ⅱ)在遠(yuǎn)端接收機(jī)接收特定下行鏈路信號(hào)；(ⅲ)評(píng)價(jià)接收的下行鏈路信號(hào)的質(zhì)量；(ⅳ)確定用于通信站向遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的更新下行鏈路功率分配，下行鏈路功率分配確定是利用接收下行鏈路信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)進(jìn)行的，該確定受預(yù)期下行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值必須至少是一個(gè)目標(biāo)下行鏈路信號(hào)質(zhì)量的約束；和(ⅴ)在通信站應(yīng)用更新的下行鏈路功率分配，該應(yīng)用包括發(fā)射一個(gè)新下行鏈路信號(hào)，在所有步驟(b)(ⅳ)中確定的所有更新下行鏈路功率分配是那些同時(shí)使從所有通信站向所有對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)發(fā)射使用的發(fā)射功率的加權(quán)和最小的功率。
48．根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中步驟(a)(ⅴ)中的預(yù)期下行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值是在通信系統(tǒng)的每個(gè)特殊蜂窩獨(dú)立確定的，和在步驟(b)(ⅳ)中的預(yù)期上行鏈路信號(hào)質(zhì)量測(cè)量值是在通信系統(tǒng)的每個(gè)特殊蜂窩獨(dú)立地確定的，一個(gè)蜂窩是由一個(gè)特定通信站和該特定通信站的對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)和遠(yuǎn)端接收機(jī)組構(gòu)成的，所述獨(dú)立確定不使用從通信系統(tǒng)的任何其它蜂窩通知的信息。
49．一種用于在一個(gè)或更多遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)與一個(gè)接收上行鏈路信號(hào)的通信站之間上行鏈路通信的進(jìn)行中上行鏈路功率控制和接收權(quán)矢量確定的方法，通信站包括一個(gè)天線元陣，每個(gè)天線元耦合到一個(gè)關(guān)聯(lián)的接收裝置，和一個(gè)用于空間處理接收裝置組的輸出的處理器，空間處理根據(jù)一個(gè)接收權(quán)數(shù)的接收權(quán)矢量形成上行鏈路信號(hào)，方法包括對(duì)于一個(gè)特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)，(a)確定一個(gè)用于在一常規(guī)信道的一個(gè)空間信道上與特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)通信的特定接收權(quán)矢量；和(b)獨(dú)立地確定用于該特定遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)在空間信道上向通信站發(fā)射的功率分配。
50．根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括在特定接收權(quán)矢量確定的步驟(a)和功率分配確定的步驟(b)之間周期性往返重復(fù)。
51．一種用于在一個(gè)通信站與一個(gè)或更多發(fā)射下行鏈路信號(hào)的遠(yuǎn)端接收機(jī)之間的下行鏈路通信的全發(fā)射權(quán)矢量確定的方法，通信站包括一個(gè)天線元陣，每個(gè)天線元耦合于一個(gè)關(guān)聯(lián)發(fā)射裝置的輸出端，和一個(gè)用于把下行鏈路信號(hào)空間處理成一組每個(gè)都耦合到一個(gè)發(fā)射裝置的輸入端的發(fā)射信號(hào)的處理器，空間處理根據(jù)一個(gè)全發(fā)射權(quán)矢量形成發(fā)射信號(hào)，全發(fā)射權(quán)矢量包括相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的一個(gè)相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量和一個(gè)用作功率分配的與相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量一同使用的定標(biāo)因數(shù)，方法包括對(duì)于一個(gè)特定遠(yuǎn)端接收機(jī)，(a)確定用于在一常規(guī)信道的一個(gè)空間信道上從通信站向特定遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的特定相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量；和(b)獨(dú)立地確定用于在空間信道上向特定遠(yuǎn)端接收機(jī)發(fā)射的功率分配，該功率分配形成與特定相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量一同使用的定標(biāo)因數(shù)。
52．根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，進(jìn)一步包括(c)周期性地重復(fù)特定相對(duì)發(fā)射權(quán)矢量確定步驟(a)；和(d)周期性地重復(fù)功率分配確定步驟(b)。
53．一種用于確定在一接收機(jī)接收的調(diào)角信號(hào)的SINR評(píng)價(jià)的方法，接收機(jī)包括一個(gè)耦合到一個(gè)RF接收機(jī)的天線，RF接收機(jī)形成一個(gè)基帶調(diào)角信號(hào)，方法包括(a)獲得有關(guān)該基帶信號(hào)的幅度的測(cè)量值；(b)從測(cè)量值評(píng)價(jià)基帶信號(hào)的平均幅度電平和平均功率電平；和(c)形成并解一個(gè)用于SINR評(píng)價(jià)的聯(lián)立方程組。
54．根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中根據(jù)一種數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制調(diào)角信號(hào)，RF接收機(jī)形成基帶信號(hào)抽樣，和從有關(guān)基帶信號(hào)的幅度的抽樣值的測(cè)量值獲得平均幅度電平和平均功率電平，幅度抽樣值實(shí)際上在數(shù)字調(diào)制方案的波特點(diǎn)。
55．根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中平均幅度電平和平均功率電平是從基帶信號(hào)的平方幅度的抽樣值確定的，平方幅度抽樣值實(shí)際上在數(shù)字調(diào)制方案的波特點(diǎn)。
56．根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中接收機(jī)是一個(gè)通信站，通信站包括一個(gè)天線元陣，每個(gè)天線元耦合于一個(gè)關(guān)聯(lián)的RF接收裝置，RF裝置的輸出端耦合于一個(gè)空間處理器，空間處理器形成基帶信號(hào)的抽樣。
57．根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中接收機(jī)是一個(gè)通信站，通信站包括一個(gè)天線元陣，每個(gè)天線元耦合于一個(gè)關(guān)聯(lián)的RF接收裝置，RF裝置的輸出端耦合于一個(gè)空間處理器，空間處理器形成基帶信號(hào)的抽樣。
58．根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中用R代表基帶信號(hào)的幅度，和用E{}代表評(píng)價(jià)運(yùn)算，那么方程組是 和E(R2)=2σ2(1+SINR)。
59．根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中迭代地解方程組，和其中f(SINR)的值預(yù)先存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器中。
60．根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中迭代地解方程組，和其中把f(SINR)的值近似設(shè)為1。
61．一種用于確定在一接收機(jī)接收的調(diào)角信號(hào)的SINR評(píng)價(jià)的方法，接收機(jī)包括一個(gè)耦合到一RF接收機(jī)的天線，RF接收機(jī)形成一個(gè)基帶調(diào)角信號(hào)，方法包括(a)獲得有關(guān)基帶信號(hào)的幅度的測(cè)量值；(b)從測(cè)量值評(píng)價(jià)基帶信號(hào)的平均功率電平和均方功率電平；和(c)從平均功率電平和均方功率電平確定SINR評(píng)價(jià)。
62．根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中根據(jù)一種數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制調(diào)角信號(hào)，RF接收機(jī)形成基帶信號(hào)的抽樣，和從有關(guān)基帶信號(hào)的平方幅度的抽樣值獲得平均功率電平和均方功率電平，平方幅度抽樣值實(shí)際上在數(shù)字調(diào)制方案的波特點(diǎn)。
63．根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中接收機(jī)是一個(gè)通信站，通信站包括一個(gè)天線元陣，每個(gè)天線元耦合于一個(gè)關(guān)聯(lián)RF接收裝置，RF裝置的輸出端耦合于一個(gè)空間處理器，空間處理器形成基帶信號(hào)的抽樣。
64．根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中用R2代表接收信號(hào)的平均功率電平，和用R4代表均方功率電平，那么根據(jù)下式確定SINR
65．根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中周期性地重復(fù)步驟(a)，(b)和(c)，和用在一個(gè)或多個(gè)以前重復(fù)中確定的SINR值把SINR評(píng)價(jià)確定為當(dāng)前重復(fù)的SINR評(píng)價(jià)的運(yùn)行平均值。
66．根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中周期性地重復(fù)步驟(a)，(b)和(c)，和用在一個(gè)或多個(gè)以前重復(fù)中確定的SINR值把SINR評(píng)價(jià)確定為當(dāng)前重復(fù)的SINR評(píng)價(jià)的運(yùn)行平均值。
全文摘要
一種用于帶有一個(gè)多天線陣的通信站的進(jìn)行中功率控制的方法,功率控制使用了一種可用于調(diào)角信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。進(jìn)行中功率控制方法的一個(gè)方面可應(yīng)用到上行鏈路,并且包括把接收權(quán)矢量和進(jìn)行中功率控制的結(jié)合確定分離成一個(gè)接收權(quán)矢量確定部分和一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射功率調(diào)節(jié)部分。在一個(gè)實(shí)施例中,用于下行鏈路的進(jìn)行中功率控制方法包括把接收權(quán)矢量和進(jìn)行中功率控制的結(jié)合確定分離成一個(gè)接收權(quán)矢量確定部分和一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射功率調(diào)節(jié)部分。方法從一個(gè)部分開始,例如從發(fā)射功率分配開始。利用這個(gè)分配的發(fā)射功率進(jìn)行接收權(quán)矢量確定,并使用新權(quán)數(shù)。獲得產(chǎn)生的接收信號(hào)質(zhì)量的評(píng)價(jià),并用于新進(jìn)行中功率調(diào)節(jié)。進(jìn)行中功率控制方法的另一方面可應(yīng)用到上行鏈路,并且包括把包括相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的矢量和與相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)一同使用的定標(biāo)的全發(fā)射權(quán)矢量的確定分離成一個(gè)確定一組相對(duì)發(fā)射權(quán)數(shù)的部分和一個(gè)獨(dú)立的確定定標(biāo)因數(shù)的發(fā)射功率調(diào)節(jié)部分。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1289485SQ99802612
公開日2001年3月28日 申請(qǐng)日期1999年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月6日
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