CN101933248B - 功率控制方法 - Google Patents

Abstract

在一种方法和发射机中，数据被传输至共享相同频带和相同时隙的两个移动站。使用四进制符号星座图来调制所述数据。此外，将所述数据传输至在包括两个分支的共享信道上多路复用的两个移动站，并且响应于所述两个分支的相对增益，设置针对所传输数据的传输功率。因而，减少了总***干扰。所述方法和发射机在当***使用MUROS时，对于蜂窝无线电***，还允许针对两个子信道的单独的功率控制环。

Description

功率控制方法

技术领域

本发明涉及用于在蜂窝无线电***中控制功率的方法和设备。

背景技术

在“Voice capacity evolution with orthogonal sub channel”(参见3GPPTSG GERAN Meeting#33，GP-070214)中提出的正交子信道(OSC)的概念被很好地接受。一个原因就是在发展中国家订户基数的迅速增加给基站收发站(BTS)的硬件资源施加了巨大的压力。因此，在GSM的标准化中，已经开放了针对名为MUROS(多用户复用单时隙)技术的研究项目(参见“New Study Item on Multi-User Reusing One Slot(MUROS)”3GPPTSG GERAN Meeting#36，GP072027)。

OSC是允许两个用户共享相同频率和时隙的多路复用技术。它依靠下行链路中的四相移键控(QPSK)调制。调制后的信号的I和Q分支形成两个子信道。I分支所承载的数据属于第一用户，而Q分支所承载的数据属于第二用户。通过使用具有等于符号周期的倒数的带宽的根升余弦脉冲形成滤波器来保持正交性，但是也可以采用其它的传输脉冲。在接收机侧，移动站(MS)依靠正交训练序列来分离子信道(参见3GPP TSG GERANMeeting#33，GP-070214)。在上行链路中，共享相同信道的两个移动站也在相同的频率和时隙中传输。基站使用多用户检测器(例如连续干扰消除)来分离两个用户。

在“New Study Item on Multi-User Reusing One Slot(MUROS)”3GPPTSG GERAN Meeting#36，GP072027中已经陈述了，针对MUROS的物理层必须支持子信道之一中的传统移动站。然而，据报道(参见例如“ThePerformance of OSC and Feasibility Analysis”，3GPP TSG GERANMeeting#36，GP071663以及“Discussion Paper on OSC”，3GPP TSGGERAN Meeting#36，GP071785)，OSC不可以与传统高斯最小频移键控(GMSK)移动站向后兼容。问题出现在下行链路中，因为当所传输的信号经过四相移键控(QPSK)调制时，传统接收机便会展现较差的性能。

此外，出现关于OSC对功率控制施加的限制和再分蜂窝无线电***小区的需求的一些顾虑，导致附加的切换，并因此出现关键性能指标(KPI)(例如呼叫掉线)中的一些降级的可能性，参见“On Orthogonal Subchannels”3GPP TSG GERAN Meeting#36，GP071720。此外至今，“Voicecapacity evolution with orthogonal sub channel”3GPP TSG GERANMeeting#33，GP-070214和“Speech capacity enhancements using DARP”，3GPP TSG GERAN Meeting#36，GP071739中陈述的针对MUROS的建议中没有一个实现针对传统移动站的向后兼容需求。

因此，存在针对消除或至少减少在现有的蜂窝无线电***中引入OSC的负面方面的方法和***的需要。此外，存在改进针对用于MUROS的功率控制方法的需求。

发明内容

本发明的目的是克服或至少减少与用于MUROS的现有传输技术相关的一些问题。

通过所附权利要求中所述的方法和发射机获得该目的和其它目的。因此，根据本发明，将数据在相同时隙传输至两个移动站。使用四相移键控QPSK调制的变体来调制该数据。所述变体包括允许传统与QPSK相关联的正方形星座图以及矩形符号星座图。此外，将数据传输至在包括两个分支的共享信道上多路复用的两个移动站，并且响应两个分支的相对增益，设置针对所传输数据的传输功率。因此，降低了整个***干扰。当***使用MUROS时，该方法和发射机针对蜂窝无线电***还允许用于两个子信道的单独功率控制环。

因此，可以使发射机发出的输出功率依据针对单个调制载波的信号星座图的形状，其中可以根据实值参数的值来改变信号星座图的形状。通过希腊字母α来表示该参数。为了将普通QPSK调制与本发明中引入的新调制区分开来，将使用术语α-QPSK来表示新的调制。此外，也可以基于来自数据被传送所至的移动站的反馈来控制输出功率。因而，作为一个变量的信号星座图的形状用于控制所传输的功率。这是可能的，因为确定信号星座图的形状的参数不仅确定信号星座图的形状，还确定分配至子信道中每个的总信号能量的部分(fraction)。

根据一个实施例，在两个分支之间自适应地划分α-QPSK调制信号的总能量。

根据一个实施例，α-QPSK调制信号的两个分支之间的能量分配可以逐传输时隙发生改变。

根据一个实施例，无线电基站使用α-QPSK调制信号的I和Q子信道，将数据传输至共享相同信道的两个全球移动通信***(GSM)移动站。

根据一个实施例，基于无线电基站执行的测量和/或从移动站接收的报告，确定两个分支的相对增益。

根据一个实施例，使用自适应α-QPSK调制传输方案传输数据。

根据一个实施例，设置α，使得移动站中的每个经历的功率与移动站在时隙中是单独的情况所需的功率相等。

根据一个实施例，设置α，使得移动站中的每个所经历的功率相等。

根据一个实施例，通过首先确定要用于两个移动站的传输功率的差，然后基于所确定传输功率的差来确定α，最后基于所确定的α和相对增益确定传输功率，来确定传输功率。

本发明也涉及根据以上原理操作的发射机和无线电基站。

利用传统的功率控制方法，针对两个子信道不可能使用单独功率控制环。根据本发明，可以针对每个移动站使用单独功率控制环。此外，由于一个信号要用于两个移动站，所以可以应用将要传输的功率最小化的公式，从而降低总的***干扰。最后，本发明提供了与传统GSM移动终端的兼容性。

附图说明

现在将以非限制性示例的方式并参照附图详细描述本发明，其中：

图1是示出当调制信号时执行的不同步骤的流程图；

图2是α-QPSK信号星座图的视图；

图3是示出了I和Q分支之间互功率比的视图；

图4是调制器的视图；

图5是采用根据一个示例性实施例的传输方案的蜂窝无线电***；

图6是示出针对自适应α-QPSK调制的相对增益的视图；

图7是示出用于实现功率控制过程的***的视图；

图8是示出当实行功率控制时所执行的步骤的流程图；以及

图9a和图9b是示出不同功率控制机制的视图。

具体实施方式

在图1中，示出了根据本发明的一个实施例对数据进行建模时执行的不同步骤的流程图。首先在步骤101中，将要传输至蜂窝无线电***的不同用户的数据进行多路复用(与串行转换平行)。然后在步骤103中，基于，例如，预定标准或来自一个或多个移动站的反馈来选择互功率比参数0≤α≤1。然后在步骤105中创建新的正交星座图：

由于实部和虚部之间的对称，参数α也可以在区间

中选择。首先通过选择0≤α≤1，然后交换信号星座图的实部和虚部来获得大于1的α值。将每对比特(2个比特总共有4个可能的组合)唯一地映射到新正交星座图的4个符号中的一个。

在以下，诸如以上的正交星座图将被称为自适应α-QPSK星座图。接下来在步骤107中，使用步骤105中确定的调制将多路复用数据传输至用户。

在图2中，示出自适应α-QPSK星座图中的4个点，其中α＝0.6。在自适应α-QPSK星座图中，I和Q分支之间的互功率比是

$\mathrm{\χ}=\frac{{\mathrm{\α}}^2}{2-{\mathrm{\α}}^2}---\left(1\right)$

在图3中，I和Q分支之间的互功率比χ示出为α的函数。例如，如果α＝0.6，那么I分支的功率比Q分支的功率大约低6.6dB。独立于α值，优选地保持符号星座图中的总能量不变。

在图4中，描述了根据以上的使用自适应α-QPSK调制在数据传输中使用的示例性调制器400。调制器400包括初始调制器401和403，用于接收和BPSK调制要传输至两个不同移动站的数据序列。调制器401和403耦合至适于根据自适应α-QPSK星座图(例如上文中所描述的那个星座图)映射来自调制器401和403的BPSK信号的映射单元405。将在单元405中形成的自适应α-QPSK星座图序列转发至与脉冲形成滤波器409相连的旋转块407，所述脉冲形成滤波器409与适于将要传送到预期的接收机的信号上混和放大至载波频率的单元411相连。

调制器400可以从数据被传送所至的一个或两个移动站处接收反馈。响应于所接收到的反馈，调制器可以适于相应地调整α。例如，可以根据两个移动站距离基站收发站(BTS)的距离、所报告的接收到的信号质量(RXQUAL)、或者移动站(例如传统的移动终端/或知道α-QPSK的移动终端)的能力来设置α。

在图5中，示出了蜂窝无线电***500的示例性过程。***500包括BTS接收机501，用于接收从通过基站收发站501与蜂窝无线电***连接的多个移动站503和505处传输的数据。移动站503和505可以知道α-QPSK或不知道α-QPSK。在图5描述的示例中，移动站503知道α-QPSK，而移动站505不知道α-QPSK。***500还包括调制器507，例如根据以上结合图4所描述的调制器，用于产生自适应α-QPSK调制信号。此外，***包括控制单元509，用于计算适合的值α以及用于将α值供给α-QPSK调制器507。α的值可以逐传输间隔地改变。也可以使用不变的、预定的α值。

使用于此描述的自适应α-QPSK调制将改进传统接收机的性能，而适度地消耗知道α-QPSK的接收机。

当以使用QPSK调制映射到基带信号的实部和虚部的信号将数据传输至两个用户时，可以使用图4中所示的调制器。

参数

不是固定的，而是可以逐脉冲串发生变化。值α＝1产生普通QPSK。在普通QPSK中，在两个子信道I和Q之间均等地划分信号能量。相对于使用普通QPSK时的I信道的功率，I信道中的功率改变了10log₁₀(α²)dB。类似地，相对于针对普通QPSK的Q分支的功率，Q分支中的功率改变了10log₁₀(2-α²)dB。这些相对增益在图6中绘图示出。

因而，通过改变α，可以在子信道之间不均等地划分能量。在α＝0和

的极端的情况下，所有的信号能量分配到子信道中的一个。子信道的功率和α之间的相关性可以转化为功率控制的优势。

例如，假设两个移动站共享相同的频带和时隙。根据本发明的一个实施例，下行链路信道中发射机的功率控制模块配置用于选择α，使得移动站中的每个经历的功率与移动站在时隙中是单独的情况所需的功率相等。根据一个实施例，下行链路信道中发射机的功率控制模块配置用于选择α，使得移动站中的每个所经历的功率针对两个移动站点是相等的。

在图7中示出了根据本发明的实施例的实现功率控制过程的***。在图7中描述的***包括与BTS 803相连的基站控制器(BSC)801。此外，两个移动站(这里称为MS1和MS2)与BTS 803相连，并且在下行链路信道使用MUROS，因而共享相同的时隙。BTS接收机805将从移动站中的每个接收上行链路信号强度。此外，BTS接收机805将计算描述了上行链路质量的质量测量。质量测量的示例除了信号强度之外，还有比特误码率、(比特误码率被限制为GSM的RXQUAL值)或帧差错率(FER)。这些质量测量和信号强度上报至BSC。在图8中，被上报至BSC 801质量测量和信号强度被称为Q1和Q2。可以使用Q1和Q2作为向针对BSC中移动站中的每个的BTS功率控制环807a和807b的输入。来自BTS功率控制的输出是BTS应该在下行链路上传输至MS1和MS2的功率(在图7中表示为P1和P2)。传输至BTS 803的功率控制信号可以向下送回至BTS。然而，利用MUROS和诸如图4中所描述的调制器400，两个移动站正使用相同的信道和在使用P1和P2的BTS中的控制单元809，以及可以决定要使用的α和输出功率P。根据一个实施例，输出功率P和α可以按照以下方式并参照图8从P1和P2唯一地确定。

首先确定参数α。参数α直接与应该分配给每个用户的功率差相关。因而，首先在步骤901中，数量Pdiff确定为P1和P2之间的幅度差。接下来，在步骤903中，确定参数α。例如从图6中读出参数α为导致与Pdiff或从查阅表中确定的参数α相等的I和Q分支之间的增益差的值。

举例说明：使P1＝5dB，以及P2＝-1dB＝＞Pdiff＝6dB。0.64左右的α将导致针对2dB的Q分支的相对增益，以及针对-4dB的I分支的增益，因此差为6dB。

因此，在步骤905中，基于两个分支的相对增益以及需求来设置传输功率。针对参数α的任意和所有值，给出针对I和Q分支的相对增益。假设P1分配至Q分支，以及使用α的相对增益是PQ。那么通过P＝P1-PQ

P＝P2-PI直接给出输出功率P。

举例说明：使P1＝5dB，P2＝-1dB。从图2或查阅表中，α＝0.64，以及分别针对Q和I分支，相对增益PQ＝+2dB和PI＝-4dB。通过P＝P1-PQ＝5-2＝3dB或P＝P2-PI＝-1-(-4)＝3dB给出所需要的输出功率P。

根据另一个实施例，可以将控制单元809置于BSC 801中。在这种情况下，可以将值α和P传输至BTS 803和α-QPSK调制器400。

当使用根据本发明的功率控制时，优势在于干扰将减少。这还会参照图9a和9b进一步解释。这里描述两个不同的情况：在图9a中，示出了不使用根据本发明的功率控制环所感应的干扰级，以及在图9b中，示出了使用根据本发明的功率控制环所感应的干扰级。在图9a和9b中，移动站MS3和MS4共享相同的频带和时隙，并且MS3分配在Q分支上，MS4分配在I分支上。此外，可以假设所接收的信号强度大于或等于-95dBm。

在图9a中描述的示例中，使用固定的α＝1。调整输出功率，从而满足具有最大路径损耗(PL_i)的MS(这里是MS4)。这里，MS3正在接收-89dBm的信号强度，以及MS4正在接收-95dBm的信号强度。为了将数据传输至这两个移动站，BTS以参考功率P_A传输。

在图9b中描述的示例中，采用α-QPSK传输。应用α＝0.64将允许从BTS传输的输出功率减少；P_B＝P_A-2dB。因此，两个接收移动站将经历-95dBm的信号强度，比根据图9a的传输少2dB的输出功率。

使用以上描述的方法和发射机将导致减少或甚至消除针对重置移动站和对具有相似无线电条件的移动站进行配对的算法的需求。此外，减少了总***干扰。该方法和发射机在当***使用MUROS时，针对蜂窝无线电***，还允许针对两个子信道的单独功率控制环。

Claims (17)

1.一种在无线电基站中用于在相同时隙将数据传输至两个移动站的方法，所述方法包括: 

使用自适应α-QPSK调制传输方案来调制所述数据; 

将调制后的数据的相位旋转π/2; 

将相位旋转后的调制后的数据传输至在包括两个分支的共享信道上多路复用的两个移动站，其中所述分支与一个复值基带信号的实部和虚部相对应，其中，所述两个移动站包括两个全球移动通信***GSM移动站;以及 

响应于所述两个分支的相对增益，设置所传输数据的传输功率。 

2.如权利要求1所述的方法，其中在所述两个分支之间自适应地划分使用自适应α-QPSK调制传输方案调制的信号的总能量。 

3.如权利要求2所述的方法，其中使用自适应α-QPSK调制传输方案调制的所述信号的所述两个分支之间的能量分配能够逐传输时隙地改变。 

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中，所述无线电基站使用一个复值基带信号的实部和虚部，将数据传输至共享相同信道的两个GSM移动站。 

5.如权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中基于所述无线电基站执行的测量和/或从移动站接收的报告，确定所述两个分支的相对增益。 

6.如权利要求1所述的方法，其中设置α，使得所述移动站中的每个所经历的功率与所述移动站单独处于时隙上的情况所需的功率相等。 

7.如权利要求1所述的方法，其中设置α，使得所述移动站中的每个所经历的功率相等。 

8.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括以下步骤: 

-确定(901)要用于所述两个移动站的传输功率的差; 

-基于所确定的传输功率的差来确定(903)α； 

-基于所确定的α和相对增益来确定(905)传输功率。 

9.一种在无线电基站中用于在相同时隙将数据传输至两个移动站的设备，所述设备包括: 

使用自适应α-QPSK调制传输方案来调制数据的装置， 

将调制后的数据的相位旋转π/2的装置， 

将相位旋转后的调制后的数据传输至在共享信道上多路复用的两个移动站的装置，所述共享信道包括由一个复值基带信号的实部和虚部给出的两个分支，其中，所述两个移动站包括两个全球移动通信***GSM移动站，以及 

响应所述两个分支的相对增益来设置所传输数据的传输功率的装置。 

10.如权利要求9所述的设备，其中所述设备包括用于在所述两个分支之间自适应地划分使用自适应α-QPSK调制传输方案调制的信号的总能量的单元(809)。 

11.如权利要求10所述的设备，其中所述设备适于逐传输时隙地改变使用自适应α-QPSK调制传输方案调制的信号在所述两个分支之间的能量分配。 

12.如权利要求9-11中任一权利要求所述的设备，其中，所述设备适于将数据传输至共享相同频带和时隙的两个GSM移动站。 

13.如权利要求9所述的设备，其中所述设备适于设置α，使得所述移动站中的每个所经历的功率与所述移动站单独处于时隙上的情况所需的功率相等。 

14.如权利要求9所述的设备，其中所述设备适于设置α，使得所述移动站中的每个所经历的功率相等。 

15.如权利要求9所述的设备，所述设备包括: 

-用于确定要用于所述两个移动站的传输功率的差的装置(809); 

-用于基于所确定的传输功率的差来确定α的装置(809); 

-用于基于所确定的α和相对增益来确定传输功率的装置(809)。 

16.一种无线电基站，包括根据权利要求9-11中任一权利要求所述的设备。 

17.如权利要求16所述的无线电基站，还包括:用于基于无线电基站执行的测量和/或从移动站接收的报告来确定所述两个分支的相对增益 的装置。 

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