用于多载波终端中发射功率的优先化分配的装置和方法

专利名称：用于多载波终端中发射功率的优先化分配的装置和方法
技术领域：
本发明一般地涉及通信，并且更具体地涉及多载波通信。
背景技术：
在无线通信系统中，双载波或多载波终端正日益用于同时承载语音业务和非语 音数据业务。在这方面，多载波终端是具有在多于一个载波上同时传输信息的能力的 终端。许多这样的终端可用于码分多址(CDMA)无线通信系统中。例如，在要求同时传 送高速数据和语音业务的应用中，将可能使用多载波终端，其具有支持用于语音业务的 CDMA2000_lx标准的一个载波和支持为数据业务传输最优化的CDMA2000_lxEv-D0标准的 另一个载波。传输终端将使用被指定为"DO"载波的一个载波，用于数据业务的传输，并 且将使用被指定为"lx"载波的另一个载波，用于语音业务的传输。这些系统的描述可在 它们相应的"第3代合作伙伴计划2" (3GPP2)标准中找到。CDMA2000_lx系统在2002年 5月的"cdma2000Introduction Release C (cdma2000入门版本C) "， 3GPP2C. SOOOlvl. 0， 中被详述。CDMA2000_lxEv-D0系统在2002年10月的"cdma2000High RatePacket Data Air Interface Specification (cdma2000高速分组数据空中接口规范)"，3GPP2C. S0024-0v4. 0，中被详述。 用于多载波终端的有效发射器设计可包含多个功率放大电路，每个专用于一个载 波，并且每个包括功率放大器。然而，空间、制造成本、功率消耗和其它因素的限制使得有必 要在载波中共享资源，包括功率放大电路。因此，为了传输由多载波终端发射的多个载波而 利用单个功率放大器将是有利的。 功率放大器是发射器的RF元件，其放大由天线发射的调制载波信号。尽管功率放 大器可被描述为和被称为是单个元件，但本技术领域中的技术人员将理解，这样的设备可 包括一个或更多的级。 如果多载波终端具有用于同时传输各种类型载波信号的单个功率放大器，该功 率放大器可能易受到功率限制，这些功率限制是由频谱发射要求(spectral emission requirement)、机载(on-board)电池容量以及在多载波中任何优先级施加的。例如，在混 合的CDMA2000_lx_/_CDMA2000_lxEv-D0无线通信系统中，假定该lx载波在发射器功率的 分配中比该DO载波优先，以避免语音小区覆盖中的退化。由于该lx载波比该DO载波优 先，除了功率放大器的峰值功率之外，对lx载波施加的仅有的功率限制是电池容量和频谱 发射控制方案以限制移动台的发射功率。因此，如果DO载波比lx载波具有较低的优先级， 可希望的是，给DO载波只分配lx载波不使用的发射器功率的若干部分。
此外，当lx和DO载波同时发射时，可希望的是，多载波终端发射的多载波波形的 功率被限制在这样的水平，使得不损害频谱发射的目标。还希望的是，保留这些功率限制，同时要求对现有通信系统的设备和操作几乎不做修改。 因此，对根据多载波终端中的优先级而分配载波的发射功率的方案，存在技术上 的需求，在多载波终端中使用单个功率放大器用于同时发射多个载波信号。

发明内容
通过给具有由单个功率放大器服务的多个载波的多载波发射器的第一载波指定 优先权和根据该第一载波服务的信道是否处于活动状态而给一个或更多其它载波分配受 到限制的发射功率，本文公开的实施例解决上文中提出的需求。这保证第一载波将能够利 用其所需要的全部可用发射功率，直到有限制，并保证下一个载波可得到扣除了第一载波 利用的全部功率的全部可用发射功率，用于其需要。该有序的功率分配可用于使用功率放 大器的多个载波，优先级中的下一个载波使用扣除了优先级高于它的所有载波利用的全部 功率之外的全部可用发射功率，用于其需要。


图1是多载波系统的示例性框图； 图2是用于单载波终端的收发机的示例性框图； 图3是用于多载波终端的发射器的示例性框图； 图4是表示多载波终端中发射功率优先化分配的方法的流程图；禾口 图5是表示由单个功率放大器服务的多个载波中优先分配发射功率的一般应用
的框图。
具体实施例方式"示例性"一词在本文中是用于表示"作为示例、实例或例证"。本文描述的作为"示 例性"的任何实施例不必然被解释为与其它实施例相比是优选的或有利的。本说明书中描 述的所有实施例是提供的示例性实施例，以使本领域技术人员实现或利用本发明，而不限 制由权利要求书所定义的本发明的范围。 本文中称为接入终端(AT)的用户站可以是移动的或固定的，并可以与一个或多 个基站收发机(BTS)进行通信。接入终端通过连接到基站控制器(BSC)的基站收发机子系 统而收发语音和数据业务。基站收发机和基站控制器是被称为接入网的部分网络。接入网 将语音和数据通信传输到多个接入终端并从其接收语音和数据通信。接入网可进一步连接 到接入网之外的附加网络，如公共开关电话交换网(PSTN)、企业内部网或因特网，并且可以 在每个接入终端与这样的外部网络之间传输语音和数据通信。与一个或多个基站收发机已 建立活动的业务信道连接的接入终端被称为活动的接入终端，被称为是处于活动(也称为 "业务")状态。类似地，业务信道自身被称为是处于活动状态。在与一个或多个基站收发 机建立活动业务信道连接的过程中的接入终端被称为是处于连接建立状态。类似地，业务 信道自身被认为是处于连接建立状态。既不处于活动状态又不处于连接建立状态的业务信 道被认为是处于空闲状态。接入终端可以是通过无线信道或有线信道，例如利用光纤或同 轴电缆进行通信的任何设备。接入终端还可以是任何数量类型的设备，其包括但不限于PC 卡、袖珍闪存(compact flash)、外置或内置调制解调器或者无线或有线电话。
5
图1表示广域系统IO，其网络架构给接入终端12提供了对如因特网20的一个或多个分组交换网络的接入，和对如PSTN 22的一个或多个公共交换电话网(PSTN)的接入。例如，广域系统IO可以是广域无线系统，而接入终端12是无线设备，尽管这在本说明书中是为了进行说明，不是为了限制本说明书中提出的原理的利用或应用。作为广域无线系统，系统10将包括网络基础设施，如具有连接到一个或多个集成的基站控制器(BSC) 16的基站收发机子系统(BTS)14，每个BSC具有分组控制功能。在基站控制器，通过分组数据服务节点(PDSN) 18，数据被传送到因特网20或从其传送，并且通过移动交换中心(MSC) 19，语音被传送到PSTN或从其传送。接入终端12向子系统14发送信号的通信链路被称为反向链路。子系统14向接入终端发送信号的通信链路被称为前向链路。前向和反向链路可包括多个信道。例如，前向链路可包括业务、控制和导频信道。反向链路可包括业务、开销和导频信道。 在示例性广域无线系统中，接入终端12可包含在通过空中与BTS14通信的无线收发设备中。接入终端12能够通过多个载波在反向链路上发射信息到广域系统，多载波中的两个载波表示为载波1和载波2。接入终端12还具有在前向链路上从广域系统10接收信息的能力，这一点在该图中没有示出。当接入终端假定在载波1上发送语音信号时，语音信号被发送到BTS，并被转发到BSC。 BSC通过MSC将语音信号转发到PSTN。接入终端还可以以数据分组的形式假定在载波2上传输数据到BTS，BTS将数据分组转发到BSC。被结合到BSC或与BSC —体化的分组控制功能将数据分组转发到PDSN， PDSN将数据分组转发到分组数据网络。 管理无线广域网的接入终端与网络结构之间的双向信号发射，以预定的质量标准为最大数量的接入终端提供通信接入。在这方面，例如，CDMA系统限制接入终端的发射功率到这样的水平，其保持接入终端与网络之间的通信质量，但限制全部这样的通信所引起的总的干扰。CDMA系统中发射功率控制是通过开环和闭环过程的结合而实现的。接入终端发射器的开环功率控制要求在接入终端接收前向链路信号，和基于接收的前向链路信号功率水平由终端计算出反向链路的发射功率水平。闭环功率控制是通过在前向链路上发射功率水平设置命令给接入终端而实现。在这方面，例如可参见美国专利5056109、5267262、5933781、6035209、6101179和6609008号；所有专利与本申请同时转让，在此结合作为参考。 图2是用于前向和反向链路通信的接入终端中使用的收发机190的框图。收发机190包括接收器192、双工器199、发射器200和天线202。接收器192和发射器200通过双工器199连接到天线202。接收器192支持前向链路通信，而发射器200用于反向链路通信。未示出其它接入终端部件，但参考结合的专利可理解这些部件。在图2中，语音("lx")调制解调器从接收器192通过双工器199接收前向链路扩频通信，并对前向链路信道解扩频和解调。调制解调器203还从编码器204接收编码的语音信号，用于在反向链路上传输。为支持反向链路语音业务，调制解调器203包括用于生成语音业务符号信号、导频符号信号和一个或多个开销符号信号的调制器(未示出)。调制解调器203根据不同的信道编码对这些信号扩频，把信号相加，以产生总的信号，并利用扩频码来调制总的信号，在输出信号路径205上产生扩频基带信号。输出信号路径205连接调制解调器203到语音发射电路，语音发射电路可包括自动增益控制(TxAGC)放大器207和混频器211。扩频基带信号输入
6到放大器207，在此它被放大到控制的水平。放大器207借以放大基带样本的增益量是由 提供到放大器207的控制输入端的在信号路径209上的AGC增益信号来确定的。在信号路 径210上输出放大的扩频基带信号到混频器211的输入。混频器211还接收第一混频信号 ej2 Ji flt，和产生作为放大的基带信号与第一混频信号的乘积的信号。本领域技术人员将 认识到，以多个步骤可实现混频。混频的结果是把扩频基带信号向上变换(upconversion) 为想要的RF频率。为了方便，该乘积可被称为"语音载波信号"。在连接混频器211到功率 放大器(PA)215的信号路径213上提供该语音载波信号。功率放大器215放大语音载波信 号，在通过双工器199连接功率放大器215到天线202的信号路径217上产生放大的语音 载波信号。从天线202，在反向链路上传输放大的语音载波信号到基站收发机子系统(未示 出)。放大的语音信号的功率水平由功率检测器221测量，通过信号路径222连接到功率放 大器215的输出。由于正在测量其功率水平的信号是发射器200发射的模拟信号，测量的 参数被称为"发射功率"，表示测量的信号在图2中被示出为TxAnalogPower。
包括发射器200的接入终端中的发射功率控制可由被赋予执行功率控制功能的 能力的功率控制系统来实现，这包括那些已被描述的功率控制功能，以及开环和闭环功率 控制功能。在后一方面中，参见结合的美国专利5933781和6609008号。功率控制功能例 如可包含在数字信号处理器(DSP)225中，处理器225可被编程或设计，以执行系统功率控 制行为。处理器225可以是具有到收发机元件的信号路径连接的单机电路板安装元件，或 可以是与收发机元件一起集成在单个集成电路或芯片组中。处理器225接收开环和闭环功 率水平信号，用于执行计算和采取实现那些功率控制功能所要求的动作。处理器225还通 过信号路径223从功率检测器221接收TxAnalogPower信号。(注意，尽管功率检测器221 被表示为单独的元件，但它也可被集成到处理器225中)。TxAnalogPower信号使处理器 225能够感测放大的语音载波信号的功率水平，对此做出响应，它可以通过连接处理器225 到放大器207的控制输入端的信号路径209上所提供的AGC增益信号来控制或调节语音载 波信号的功率水平。明显地，在该点的对语音载波信号的功率水平的控制有效地控制了功 率放大器215产生的放大的语音载波信号的功率水平。处理器225调节AGC增益信号，以 建立放大器207的增益量，由此维持、增加或减少放大的语音载波信号的功率水平。处理器 操作以实现放大的语音载波信号功率水平的两个示例性限制是，由电池容量的考虑所确定 的终端的最大发射功率容量和在授权使用方面实际的或提出的管理限制。在后一方面中， 参考提出的标准TIA/EIA-IS-98D，它为多个无线电配置建立了最大发射功率发射水平。如 果发射功率水平接近或超过最大发射功率水平，处理器225限制或降低放大器207的增益， 反过来放大器207限制或降低放大的语音载波信号的功率水平，以避免损害发射规范。
现在参考作为多载波发射器300的一般框图的图3，多载波发射器300可在用于反 向链路通信的接入终端的收发机中。发射器300可用于在多载波接入终端中发射功率的优 先化分配。发射器从语音("lx")调制解调器303接收语音输入。语音调制解调器303从 接收器(未示出)接收前向链路扩频语音通信，并对前向链路语音信道解扩频和解调。语音 调制解调器303还包括用于生成语音业务符号信号、导频符号信号和一个或多个开销符号 信号的调制器(未示出)。语音调制解调器303根据不同的信道编码对这些信号进行扩频， 把信号相加，以产生总的语音信道信号，利用扩频码来调制总的语音信道信号，在输出信号 路径305上产生在基带上的语音信道信号。输出信号路径305连接语音调制解调器303到语音发射电路，语音发射电路可包括自动增益控制(TxAGC)的放大器307和混频器311。语 音信道信号被输入到放大器307，在此它被放大到控制的水平。放大器307借以放大语音信 道信号的增益量是由提供到放大器307的控制输入端的在信号路径309上的AGC增益信号 来确定的。在信号路径310上输出放大的语音信号到混频器311的输入。混频器311还接 收第一混频信号ej2 Ji flt，和产生放大的语音信道信号与第一混频信号的乘积的信号。该 乘积是把语音信道信号向上变换为想要的RF频率。为了方便，该乘积可被称为"语音载波 信号"，或简称"语音载波"。在连接混频器311到信号组合器或加法器314的信号路径313 上提供该语音载波信号。 继续图3的描述，发射器300从数据("DO")调制解调器323接收数据输入。数 据调制解调器323从接收器(未示出)接收前向链路扩频数据通信，并对前向链路数据信 道解扩频和解调。数据调制解调器323还包括用于生成数据业务符号信号、导频符号信号、 确认(ACK)符号信号和速率控制(DRC)符号信号的调制器(未示出)。数据调制解调器 323根据不同的信道编码对这些信号进行扩频，把信号相加，以产生总的数据信道信号，并 且利用扩频码来调制总的数据信道信号，在输出信号路径325上产生在基带上的数据信道 信号。输出信号路径325连接数据调制解调器323到数据发射电路，数据发射电路可包括 自动增益控制(TxAGC)放大器327和混频器331。数据信道信号输入到放大器327，在此它 被放大到控制的水平。放大器327借以放大数据信道信号的增益量是由提供到放大器327 的控制输入端的在信号路径329上的AGC增益信号来确定的。在信号路径330上输出放大 的数据信号到混频器331的输入。混频器331还接收第二混频信号ej2 ji f2t，和产生作为 放大的数据信道信号与第二混频信号的乘积的信号。该乘积是把数据信道信号向上变换为 想要的RF频率。为了方便，该乘积可被称为"第一数据载波信号"(或"第一数据载波")， 因为存在发射器的附加部分，以产生附加的数据载波。在连接混频器331到信号组合器或 加法器314的信号路径333上提供第一数据载波信号。 信号组合器314把语音载波、第一数据载波和作为可能由其它发射器电路(未示 出)产生的其它载波相加，以产生输入到功率放大器(PA)345的多载波信号。功率放大器 345放大多载波信号，在通过双工器355连接功率放大器345到天线357的信号路径347 上产生放大的多载波信号。从天线357，在反向链路上传输放大的多载波信号到基站收发 机子系统(未示出)。放大的多载波信号的功率水平由功率检测器361测量，通过信号路 径362连接到功率放大器345的输出。由于正在测量其功率水平的信号是发射器300发 射的模拟信号，所以测量的参数被称为"发射功率"，表示测量的信号在图3中被示出为 TxAnalogPower。 用于发射器300的功率控制功能例如可包含在数字信号处理器(DSP)365中， DSP365可被编程或设计，以根据开环和闭环算法而执行系统功率控制行为。处理器365可 以是具有到收发机元件的信号路径连接的单机元件，或可以是与收发机元件一起集成在单 个集成电路或芯片组中。处理器365接收开环和闭环功率水平信号，用于执行计算和采取 实现那些系统功率控制功能所要求的动作。处理器365还通过信号路径363从功率检测器 361接收TxAnalogPower信号。(注意，尽管功率检测器361被表示为单独的元件，但它也 可被集成到处理器365中)。TxAnalogPower信号使处理器365能够感测放大的多载波信 号的功率水平，对此做出响应，它可以通过连接处理器365到放大器307的控制输入的信号
8路径309上提供的AGC增益信号控制或调节语音载波信号的功率水平。处理器还可通过由 连接处理器365到放大器327的控制输入端的信号路径329上提供的AGC增益信号控制或 调节第一数据载波信号的功率水平对TxAnalogPower信号做出响应。处理器365调节AGC 增益信号，以建立放大器307和327的增益量，由此维持、增加或减少语音和至少一个数据 载波的功率水平。明显地，载波的功率水平的控制提供了对功率放大器215产生的放大的 多载波信号的功率水平的控制。 假定支持多于一个载波的同时发射的多载波接入终端的发射器是限于利用一个 功率放大器，如图3的发射器的情况。还假定来自终端的多载波的同时发射有如下限制
对多载波信号可具有的功率的量存在预定的限制("最大发射功率")。该预定 的限制，例如是来自于终端功率容量和频谱发射的限制。这样，发射功率必须在多载波中分 配。，在多载波中为发射功率的分配存在优先级。因而，具有最高优先级的载波在其可 达到的功率水平上没有限制，直到其预定的限制。下一个和较低优先级的载波将被分配有 把最大发射功率水平减去分配给更高优先级的载波之后的剩余发射功率。
参考图2，功率检测器221提供在功率放大器215的输出端的模拟信号功率的测 量，使处理器225执行由管理行为，例如是由上述IS-98D中陈述的发射限制，所要求的发射 功率水平的补偿(back-off)。功率检测器可使用在诸如图3中所示的多载波、单个功率放 大器发射器中，以限制数据载波功率，以便能够施加于上述限制。下面的描述是说明性的实 施例，其中发射功率是在两个载波之间进行分配，其中第一载波(在本实例中是用于语音 业务)具有最高的优先级，第二载波(在本实例中是用于数据通信)具有下一个优先级。本 实例用作讲解发射功率的优先化分配原理的辅助，并不是要把这些原理的应用限于两个载 波，以及限于语音载波总是符合最高优先级的载波优先级方案。实际上，下文描述的优先级 算法可以适合在超过两个的载波中分配发射功率，这是基于优先级是设计选择的问题。此
外，本实例以具有单个功率放大器的终端来说明原理。该说明不是要将这些原理的应用限 制到具有单个功率放大器的终端，而是这些原理应用到单个功率放大器必须服务于可被同
时发射的多个载波的条件下。 功率放大器净空算法(headroom algorithm)可在数据载波终端中实现，以计算终 端在反向链路上可发射的最大数据速率。该算法可由如图3中的处理器365的DSP执行。 算法初次考虑针对反向链路数据信道导频信号的功率的上限
导频功率上限(dB) = LPFTxOpenLoop+PeakFilterTxClosedLoop+Margin
(1)
等式(1)定义了在数据反向链路中分配给导频信道的可用发射功率量 的上限。LPFTx0penLoop成分是开环功率控制处理过程中测量的低通滤波值。 PeakFilterTxClosedLoop成分是闭环功率控制处理过程中获得的峰值滤波值。Margin成 分为在反向链路上发射的数据分组的全部持续期间的导频信道提供上限；该值可被设置为 预定的水平或动态地改变，以适应信道条件。获得开环和闭环成分而使用的滤波器类型是 不同的。瞬时值的低通滤波器用于获得开环功率控制值，而具有长的衰减时间的峰值滤波 器用于获得闭环功率控制值。 考虑到可用发射功率是有限的，并必须在导频、数据、确认(ACK)和数据速率控制(DRC)信道中分配的事实，反向链路数据信道以与可用的发射功率水平相当的速率发射数 据到数据信道。针对这些信道的可用发射功率可以通过参照导频信道的功率水平的信道增 益而确定。因此，随着信道条件变化，功率可以被重新分配，可能导致要求改变数据速率。下 表总结了关于相对功率增益的要求的链路数据速率，相对功率增益是关于对数据信道可用 的导频信道的(DataChannelGain)。
RL数据速率
DataChannelGain
9.6kbs 3.75dB [画] 19.2kbs 6.菌
38.4kbs 9.75dB
76.8kbs 13.25犯
153.6kbs 18.50dB
现在，功率放大器(PA)净空算法针对特定数据速率的发射给出了功率放大器的 净空，其中，实际值是在线性域中的(lin)。 PAHeadroom (rate) = MaxPower (1 in) _ [Pi lotPowerUpperBo皿d (1 in) *T2P (rate)] (2) 注意，尽管等式(1)是以非线性项(dB)表示，但等式(2)及后面的等式是以线性 项表示，作为对表达的概念的理解的辅助。如同可以参考等式(2)进行理解的，PA净空是 参考最大功率水平(MaxPower(1 in))而计算的，最大功率水平限制终端可以发射的发射功 率。如上所述，该限制可以简单地是由于电池容量或由于多个因素的组合。任何情况下，导 频信道功率可以被衡量，以考虑与数据业务有关的被发射的其它信道(数据、ACK和DRC)。 这是通过比率T2P(速率)来考虑这些其它的信道的，这结合了有关针对特定数据速率的导 频信道的那些信道的每个的相对增益。因而T2P(rate) = [1+DRCChGain+ACKChGain+DataChGain(rate)] (3) 等式(3)是针对所有数据业务信道的将导频信道功率转换为全部信号功率的增
益。明显地，如果PAHeadroom(速率)> 0，则数据速率是可发射的。因为在本例中，数据业
务比语音业务具有较低的优先级，该净空算法稍微被改变，以计算最大功率，该最大功率是
第一数据载波(与语音载波相比优先级是第二级)关于在多载波、单个功率放大器发射器
中语音载波使用的发射功率的部分在任何时间可以采用的功率。 例如通过如处理器365的DSP根据算法来计算多载波、单个功率放大器终端中的 数据载波功率限制，算法满足这样的限制条件，即最大发射功率是有限的，并且与任何数据 载波相比，给予语音载波更高优先级的可用发射功率。换言之，要求发射功率的任何数据载 波将被分配在提供给语音载波所需要的任何部分的可用发射功率之后发射功率的剩余。该 算法考虑到用户和系统选择操作模式的可能性(通过输入到图3中的处理器的0P CODE表 示)，根据该算法可能有至少三种模式语音信道和至少一个数据信道是活动的(语音/数 据)；只有语音信道是活动的(只有语音)；和只有数据信道是活动的(只有数据)。根据 算法所观测的载波优先级，语音载波的功率控制不考虑任何数据载波的状态；但是，任何数 据载波的功率控制考虑语音载波的状态；就是说，语音载波比任何数据载波在发射功率分 配中具有更高的优先级。 在语音/数据操作模式中，存在分配给语音载波的最大发射功率(MaxTxPowerAnalog)。通常，语音载波不使用全部的可用发射功率，不使用的部分被提供给 数据载波，服从于数据导频信道的当前功率水平。分配给数据载波的最大功率量的表达式 是 MaxDataPower (lin) = [MaxTxPowerAnalog-TxAnalogPower] +
[TxPilotPower(lin)承T2P(rate)]-MarginForVoice (4) 在该计算中，变量MaxTxPowerAnalog是多载波信号的可用最大发射功率，它是 在优先级的基础上分配给语音载波的这个功率，如果语音信道是活动的或连接建立模式， 并在第二优先级的基础上，若有的话，在对语音载波的分配之后给予一个或更多个数据载 波的功率。该变量可以是固定值，例如为语音载波所期望的发射功率的最差情况，或可以 是函数，其基于当前的操作模式产生一个值。例如，在语音信道是活动的条件下，可能有 必要限制MaxTxPowerAnalog为200mA (23dBm)，作为在语音和数据信道都是活动时对多载 波信号的发射功率水平的直接检查。根据更详尽的过程，MaxTxPowerAnalog的值可作为 语音载波的功率水平的函数而变化。例如，如果活动的语音载波的功率水平低于23dBm， 则放松对总的发射功率的限制可能是有用的，只要可以满足具有两个或更多个活动信道 的多载波信号的频谱发射水平。可以期望通过从MaxTxPowerAnalog减去语音载波功率 而简单地计算数据业务可用的发射功率的量。但是，变量TxAnalogPower例如是在图3中 功率放大器345的输出处由功率检测器361测量的发射功率，该测量表示语音载波和数据 载波(如果有的话)使用的发射功率的总量。因此，数据载波使用的发射功率的量是由项 [TxPilotPower(lin)*T2P(rate)]加回的，以限制该计算为只减少分配给更高优先级载波 的发射功率的发射功率的量。变量TxPilotPower是数据导频信道的当前功率水平，T2P是 当前全部业务对导频的比率。MarginForVoice变量是给予语音载波的附加发射功率的增加 的分配，以避免对语音载波频率的预测的或已知的发射损害；该值可以是固定的或由函数 确定。 一旦完成该计算，数据载波的功率水平可通过提供到放大器327的AGC增益信号由 处理器365设置，通过解决PA净空等式，以MaxDataPower代替MaxPower而确定数据速率。
在只有语音的操作模式中，处理器365进行语音载波功率控制计算，这些结果是 通过经由提供到放大器307的控制输入的AGC增益信号设置放大器307的增益而执行。尽 管终端是在只有语音的模式中操作，终端用户可以调用电子邮件程序。 一旦编辑了电子邮 件消息，用户激活"发送邮件"命令，承载电子邮件业务的反向链路数据信道进入连接建立 状态，其中在反向链路上将发送一个或多个接入探测，以激活数据信道。 一旦激活该信道， 则进入语音/数据模式，并发送电子邮件消息。在这样的时间，随着数据信道进入连接建立 状态，准备初始化通过第一数据载波的数据发射，数据调制解调器323开始在反向链路的 第一数据信道上进行接入探测的发射。现在处理器必须计算和设置数据载波与当前接入探 测通信的功率水平。在该情况下，如下计算MaxDataPower : MaxDataPower(lin) = [MaxTxPowerAnalog-TxAnalogPower]-MarginForVoice (5) 针对MaxDataPower计算的值将是当前接入探测将被设置的最大功率，这可以是 由处理器365为放大器327的AGC增益设置的适当的值。 在只有数据的操作模式中，数据信道是活动的。没有在连接建立状态中的语音信 道，处理器365根据上述等式(4)设置数据载波的功率，MarginForVoice分量设置为O。尽
11管终端是运行在只有数据的模式中，但终端用户可以开始键入电话号码，其将使语音信道 进入连接建立状态，在该状态中将发送一个或更多个接入探测，以激活语音信道。但是，在 本示例性情况中，终端将不进入语音/数据模式，直到用户激活"发送呼叫"命令。当语音 信道进入建立模式时，语音调制解调器303发出接入标记(输入到图3中的处理器365的 FLAG)，并准备发送在语音信道上的接入探测。作为对接入标记的响应，处理器365通过设 置等式(4)中的MarginForVoice为最大值、求解等式、并适当地调节放大器327的增益，来 调节分配给数据载波的发射功率的部分。当降低数据载波功率以适应语音载波时，处理器 365利用PAHeadroom等式(2)来确定数据信道的数据速率是否必须改变。如果需要改变， 则发信号给数据调制解调器323来改变反向链路数据载波上的数据速率。
图4表示在多载波接入终端中发射功率的优先化分配的方法。尽管参考图3的多 载波发射器，将描述本方法的全部流程和单独的动作，但这只是为了容易理解；实际上，本 方法可在许多其它的多载波终端中实现。在图4中，假定接入终端已经打开，并处于由输入 到处理器365的OP MODE所定义的某种初始操作模式中。让该条件定义该方法的START。 当0P MODE在框图402改变时，或者是终端已进入语音和数据业务都没有初始化的IDLE 状态，或者是终端的用户已选择在其中语音、数据或语音和数据业务已初始化的操作模式。 在第一种情况下，该方法通过判定404、406和408转换到框图410中的IDLE状态，而当用 户输入操作代码时它转换到框图402。当输入操作代码时，该方法从框图402转换并首先 测试在判定404中的代码。如果代码表示语音/数据操作模式，从判定404得到肯定的出 口，根据上述优先级在框图405做出发射功率的分配。也就是说，放大器307的增益设置 为给予语音载波以支持语音业务所必需的MaxTxPowerAnalog的水平。同时，根据等式(4) 计算MaxDataPower，并通过设置放大器327的增益来设置数据载波到计算的功率水平。该 方法保留该条件，直到通过用户动作或通过某些初始化系统的转换改变操作模式；在任一 情况中，该方法再次进入框图402。假定在判定404的测试表示操作模式不是语音/数据， 该方法通过来自判定404的否定出口而进入判定406。如果操作模式是只有语音模式，从 判定406得到肯定出口，该方法进入框图407。在框图407，放大器307的增益被设置为给 予语音载波以支持语音业务所必需的MaxTxPowerAnalog的水平。然后，如果数据接入探 测发生，根据等式(5)计算MaxDataPower，如有需要，调节放大器327的增益，把从计算得 到的MaxDataPower水平提供给数据载波。否则，该方法保留在框图407中，如果有需要并 且如所需要，响应于数据接入探测，直到操作模式改变，在这样的情况下，该方法返回框图 402。如果判定406中的测试表示操作模式不是只有语音，该方法进入判定408，并测试操作 条件是否只为数据。如果测试的结果为肯定，该方法转换到框图409，根据等式(4)来确定 MaxDataPower，把MarginForVoice设置为0，并且如有需要调节放大器307的增益，把从计 算得到的MaxDataPower水平提供给数据载波。然后，如果语音接入探测发生，根据等式(4) 计算MaxDataPower，把MarginForVoice设置为大的值，如有需要调节放大器327的增益，把 从计算得到的MaxDataPower水平提供给数据载波。否则，该方法保留在框图409中，如果 有需要并且如所需要，对语音接入探测做出响应，直到操作模式改变，在这样的情况下，该 方法返回框图402。 参考图5，它表示在由单个功率放大器服务的多载波中发射功率的优先化分配的 一般应用。在图5中，发射器500包括至少一个多载波发射部分501，其中信号组合器502把多个载波(载波1、载波2.....载波n)相加，信号组合器502把这些载波相加，以产生被
输入到功率放大器(PA)504的多载波信号。功率放大器504放大多载波信号，产生在信号路 径505上的放大的多载波信号，信号路径505连接功率放大器504到天线506。从天线506， 在发射链路上发射放大的多载波信号到一个或多个接收器(未示出)。放大的多载波信号 的功率水平是由功率检测器508测量的，信号路径509连接功率检测器508到功率放大器 504的输出。由于其功率水平正在被测量的信号是由多载波发射部分发射的模拟信号，所 以测量的参数被称为"发射功率"，表示测量的信号被表示为图5中的TxAnalogPower。处 理器510通过信号路径511从功率检测器508接收TxAnalogPower信号。(注意，尽管功 率检测器508被示出为单独的元件，它也可以被集成到处理器510中)。TxAnalogPower 信号使处理器510能够来感测放大的多载波信号的功率水平，并为每个载波(载波1、载
波2.....载波n)间接地获得最大可用发射功率(MaxPowerCarrier i)，每个载波提供到
调制器514，用于发射每个载波516的信息比特流。在这方面，每个MaxPowerCarrier信 号给调制器514指出相应数字的载波信号的最大可用功率水平，并且由此按照优先级列表 512和发射可用的全部最大功率(MaxTxPowerAnalog)执行功率载波分配。为信息信号或 信道的发射提供每个载波，分别作为对到调制器514的一个输入517的响应。显然，载波 的最大功率水平的控制提供对功率放大器504产生的放大的多载波信号的功率水平的控 制。处理器510访问优先级列表512，它可以是保存在存储器或存储位置(未示出)中的 数据结构。优先级列表512根据在多载波中建立的优先顺序建立载波优先级，用于为提供 到天线506的放大的多载波信号分配最大发射功率的最大量。为了进行说明，假定载波的 编号表示他们在优先级中的位置。这样，载波1是最高优先级载波，载波2是第二个最高 优先级载波，依此类推。还假定，载波可以是多种状态中的任何一个状态，包括至少一个活 动状态和至少一个空闲状态，在活动状态中其信息信号或信道是活动的，在空闲状态中其 信息信号或信道是空闲的。最大发射功率被表示为MaxTxPowerAnalog。分配给任何载波 的发射功率的量取决于MaxTxPowerAnalog的值，即分配给活动的任何较高优先级载波的 MaxTxPowerAnalog的量。根据优先级分配方案，把满足对最高优先级载波施加的任何发射 要求所必需的MaxTxPowerAnalog分配给最高优先级载波。在对具有较高优先级的活动载 波进行分配之后MaxTxPowerAnalog的任何剩余将被提供给任何较低优先级的载波(比方 说，载波y)。因为分配给活动的较高优先级载波的总功率可从TxPowerAnalog和从调制器 514对每个载波的发射水平的了解来确定，载波y的可用发射功率的最大量一般由处理器 510根据下式来确定
y-iMaxPowerCarrier y = MaxTxPowerAnalog- Z (PowerCarrier i) - Margin (6)
i=l 在该等式中，提供Magin用于预测、预期、计算或测量的条件。当然，其值可以为0。
本领域中的技术人员将理解与以上给出的说明书相关描述的信息和信号可以利 用任何各种不同的技术和技能来表示。例如，贯穿以上描述可以参照的数据、指令、命令、信 息、信号、比特、符号以及芯片，可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光粒子 或其任意组合来表示。 这些技术人员可以进一步理解，上述的不同的说明性的逻辑框图、模块、电路以及 算法步骤可以以电子硬件、计算机软件或二者组合来实现。为了清楚地描述硬件和软件的
13可交换性，以上依照它们的功能对不同的示例性的组件、框图、模块、电路以及步骤进行了 一般描述。这样的功能是以硬件还是软件来实现取决于施加于整个系统的特定的应用和设 计约束条件。熟练技术人员可以以不同的方法来实现每个特定应用的所述的功能，但是这 样的实现决定不应被理解为是对本发明的范围的偏离。 结合与以上公开相关描述的不同的说明性的逻辑方框、模块以及电路可以由设计 来执行这里所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可 编程门阵列(FPGA)或者其它可编程的逻辑设备、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件 或其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但可选地，该处理器可以是任何 常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以由计算设备的组合来实现，诸如 DSP和微处理器、多个微处理器、一个或多个结合DSP内核的微处理器或其它这样的结构的 组合。 结合在此公开的实施方式描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处 理器执行的软件模块中或者二者的组合中。软件模块可以驻留在随机存储器(RAM)、闪存、 只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除只读存储器(EEPR0M)、寄存 器、硬盘、可移动磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)或本领域已知的其它任何形式的存储介 质中。可以将典型的存储介质连接到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息以及向 存储介质写入信息。可选地，该存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以存 在于单个ASIC(专用集成电路)中，或例如作为分立元件位于基站收发机中。
此外，公开的实施方式的以上的描述用于使本领域的任何技术人员能够做出或使 用本发明。对这些实施方式的各种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，在不背 离本发明的精神或范围的情况下，这里所限定的一般原则可以用于其它的实施方式。因此 本发明并不局限于这里所示的实施方式，而是符合与这里所公开的原则和新颖性特征相一 致的最宽的范围。
权利要求
一种用于多载波终端的发射器，其包括第一发射电路，其用于为第一信道提供第一载波；至少第二发射电路，其用于为第二信道提供至少第二载波；组合器，其被连接到所述发射电路，用于将所述第一载波和至少所述第二载波组合到多载波信号中；功率放大器，其被连接到所述组合器，用于放大所述多载波信号；和处理器，其被连接到所述功率检测器和所述发射电路，用于给所述第一载波分配所述放大的多载波信号可用的功率，确定是否发生对所述第二载波的接入探测，并且根据载波优先级在所述第一载波和所述第二载波之间重新分配可用的功率。
2. 如权利要求1所述的发射器，其中，所述处理器具有用于接收表示所述第一信道是 否处于活动状态的操作模式信号的输入端，其中，如果所述第一信道处于活动状态，则所述 载波优先级分配所述第一载波部分。
3. 如权利要求2所述的发射器，其中，如果所述第一信道处于连接建立状态，所述载波 优先级还分配所述第一载波部分。
4. 如权利要求3所述的发射器，其中，所述多载波信号可用的所述功率被限于终端发 射限制的最大值。
5. —种用于操作广域网的多载波接入终端的方法，其包括 为所述终端要发射的多载波信号提供最大发射功率量； 提供第一载波用于发射第一信息； 给所述第一载波分配发射功率； 提供至少第二载波用于发射第二信息； 确定是否发生对所述第二载波的接入探测； 将所述第一载波和至少所述第二载波组合到多载波信号中；根据载波优先级在所述第一载波和所述第二载波之间为所述多载波信号重新分配所 述发射功率；禾口以不大于所述最大量的功率来发射所述多载波信号。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，所述终端具有表示所述第一载波是否处于活动状 态的操作模式，其中，如果所述第一载波处于活动状态，所述载波优先级分配所述第一载波 部分。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，如果所述第二载波处于活动状态，所述载波优先级 还分配所述第二载波部分。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，所述多载波信号可用的所述功率被限于终端发射 限制的最大值。
9. 一种用于多载波终端的发射器，其包括用于为所述终端要发射的多载波信号提供最大发射功率量的装置； 用于提供第一载波用于发射第一信息的装置； 用于给所述第一载波分配发射功率的装置； 用于提供至少第二载波用于发射第二信息的装置； 用于确定是否发生对所述第二载波的接入探测的装置；用于将所述第一载波和至少所述第二载波组合到多载波信号中；用于根据载波优先级在所述第一载波和所述第二载波之间为所述多载波信号重新分 配所述发射功率的装置；禾口用于以不大于所述最大量的功率来发射所述多载波信号。
10. 如权利要求9所述的方法，其中，所述终端具有表示所述第一载波是否处于活动状 态的操作模式，其中，如果所述第一载波处于活动状态，所述载波优先级分配所述第一载波 部分。
11. 如权利要求10所述的方法，其中，如果所述第二载波处于活动状态，所述载波优先 级还分配所述第二载波部分。
12. 如权利要求11所述的方法，其中，所述多载波信号可用的所述功率被限于终端发 射限制的最大值。
全文摘要
本发明公开了用于多载波终端中发射功率的优先化分配的装置和方法。在具有单个功率放大器的发射器的多载波接入终端中，所述终端发射的多载波信号可用的最大发射功率基于优先级基础在多个载波中分配。分配之后，该多载波被结合为一个多载波信号，由功率放大器放大及发射。
文档编号H04B7/005GK101715230SQ20091025268
公开日2010年5月26日 申请日期2004年11月30日 优先权日2003年12月17日
发明者J·蒙托霍, N·布尚, P·J·布莱克 申请人:高通股份有限公司