移动通信装置及功率控制方法
【专利摘要】本发明提供一种移动通信装置及功率控制方法。该功率控制方法，由移动通信装置执行，该功率控制方法包括：从下行链路专用物理信道上取得来自无线帧的时隙的发射功率控制域的第一数据；基于该第一数据解码上行链路发射功率控制指令；以及基于该第一数据估计信号质量。本发明所提出的移动通信装置及功率控制方法，可改善发射功率。
【专利说明】移动通信装置及功率控制方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种通用移动通信系统(Universal MobileTelecommunications Systems,以下简称 UMTS)体系中的频分双工(Frequency-DivisionDuplexing, FDD)通信系统，特别是有关于UMTS频分双工通信系统中的移动通信装置及功率控制方法。
【背景技术】
[0002]在UMTS频分双工通信系统中，功率控制起关键作用。它还有一个作用是将系统级性能与无线链路级性能耦接。因此，最小化发射功率会降低干扰，而这反过来会增加系统容量。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提出一种移动通信装置及功率控制方法。
[0004]依据本发明一实施方式，提供一种功率控制方法。该功率控制方法由移动通信装置执行。该功率控制包括:从下行链路专用物理信道上取得来自无线帧的时隙的发射功率控制域的第一数据；基于该第一数据解码上行链路发射功率控制指令；以及基于该第一数据估计信号质量。
[0005]依据本发明另一实施方式，提供一种移动通信装置。该移动通信装置包括:接收器，配置为从下行链路专用物理信道接收无线帧；控制器，耦接于该接收器，配置为取得来自该无线帧的时隙的发射功率控制域的第一数据，基于该第一数据解码上行链路发射功率控制指令，以及基于该第一数据估计信号质量。
[0006]本发明所提出的移动通信装置及功率控制方法，可改善发射功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为根据本发明实施方式的通用移动通信系统的示意图。
[0008]图2为下行链路专用物理信道上的无线帧的示意图。
[0009]图3A为根据本发明的实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙格式的示意图。
[0010]图3B为根据本发明的另一实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙格式的示意图。
[0011]图4A为遵从3GPP99版规格的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙的功率配置的示意图。
[0012]图4B为根据本发明的实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙的功率配置的示意图。
[0013]图4C为根据本发明的另一实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙的功率配置的示意图。[0014]图5为根据本发明的实施方式的功率控制方法的流程图。
[0015]图6为上行链路发射功率控制指令为I的导频比特样式的表格。
[0016]图7为上行链路发射功率控制指令为O的导频比特样式的表格。
[0017]图8为上行链路发射功率控制指令为O和I的导频比特样式的表格。
【具体实施方式】
[0018]以下描述为本发明的较佳的实施方式。此较佳实施方式仅用于解释本发明的基本原理，而并非以此作为本发明的限制。本发明的保护范围应当通过参考权利要求的涵盖范围来界定。
[0019]自 1999 年以来，第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)发布数个基于扩展频谱(spread-spectrum-based)的移动通信系统，这些移动通信系统包括通用移动通信系统(UMTS)，高速分组接入技术(High-Speed Packet Access,HSPA)，以及演进式 HSPA (High-Speed Packet Access+，HSPA+)。以下将基于 UMTS 频分双工通信系统(也称为99版(ReleaSe99)频分双工)进行讨论，以区别之后发布的新特征。本发明将阐述所揭露的功率控制方法、功率控制装置以及功率控制系统的各种特征和优势。
[0020]图1为根据本发明实施方式的通用移动通信系统I的示意图。其中通用移动通信系统I包括通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS TERRESTRIAL RADIO ACCESSNETWORK, UTRAN)以及使用者设备(user equipment, UE) 14。通用移动通信系统地面无线接入网包括节点BlO以及无线网络控制器(RNC) 12。使用者设备14可以通过通信信道与节点BlO通信,该通信信道包括上行链路专用物理信道(uplink dedicated physicalchannel,UL DPCH)以及下行链路专用物理信道(downlink dedicated physical channel,DL DPCH)。使用者设备14可以是能够与节点BlO无线通信的具有网卡设备的笔记本型电脑、移动电话，或其他移动通信设备。无线网络控制器12连接至多个节点B并控制多个节点B。使用者设备14包括发射器(图未示)，接收器(图未示)以及控制器(图未示)。
[0021]本发明的各种实施方式处理位于下行链路专用物理信道的无线帧中的下行链路数据时隙格式。如图3A和图3B所示，下行链路数据时隙格式不包括导频域，但包括可以位于下行链路时隙中的中部或尾部的发射功率控制(transmit power control, TPC)域。发射功率控制域中的发射功率控制数据可以用于上行链路和下行链路的发射功率控制以及发射分集控制方法。
[0022]通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS TERRESTRIAL RADIO ACCESS NETWORK,UTRAN)在上行链路和下行链路方向均采用发射功率控制(发射功率控制)机制，其中前者称为上行链路发射功率控制而后者称为下行链路发射功率控制。
[0023]为最小化来自其他使用者设备的干扰，当上行链路功率控制分别满足所有链路的特定目标块错误率(block error rates, BLER)时，上行链路发射功率控制尝试最小化在节点BlO处观察的上行链路专用物理信道发射功率。在上行链路功率控制中，节点BlO基于上行链路专用物理信道上接收的上行链路时隙的信号质量确定发射功率控制指令并且在下行链路专用物理信道上通过下行链路时隙发送发射功率控制指令，以及使用者设备14从下行链路专用物理信道接收发射功率控制指令，基于接收的发射功率控制指令调整使用者设备14的发射器的增益。[0024]为最小化对其他使用者设备的干扰，当下行链路功率控制分别满足所有链路的特定目标块错误率(block error rates,BLER)时,下行链路发射功率控制尝试最小化在使用者设备14处观察的下行链路专用物理信道发射功率。在下行链路发射功率控制中，使用者设备14基于下行链路专用物理信道上接收的下行链路时隙的信号质量确定发射功率控制指令并且在上行链路专用物理信道上通过上行链路时隙发送发射功率控制指令，以及节点BlO从上行链路专用物理信道的上行链路时隙中接收发射功率控制指令，并基于接收的发射功率控制指令调整节点BlO的发射器的增益。
[0025]根据前面提到的描述，使用者设备14使用下行链路专用物理信道上的下行链路时隙以提取上行链路发射功率控制的发射功率控制指令，以及估计下行链路发射功率控制的信号质量。本发明揭露的下行链路时隙包括发射功率控制数据，发射功率控制数据用于解码上行链路发射功率控制的发射功率控制指令并确定下行链路发射功率控制的发射功率控制指令。发射功率控制方法可以通过本发明揭露的下行链路时隙格式实现，以及结合在图3A、图3B和图4C中示范性的下行链路时隙格式，发射功率控制方法将在图5的步骤S502-步骤S508中描述的实施方式中详述。
[0026]根据本发明的实施方式，通用移动通信系统地面无线接入网可以支持节点BlO处的发射分集传送的两种类型以用于提高使用者数据性能，该发射分集传送的两种类型是开环发射分集方法和闭环发射分集方法。
[0027]开环发射分集采用空时发射分集(space-time transmit diversity,以下简称STTD)技术，在开环方式中空时发射分集对于空间和时间方面均利用分集。用于UMTS频分双工中的时空码为空时分组码(space-time block code)。举例来说,节点BlO可以通过在空中发射彼此正交的两个信号来发送无线帧中的数据，以允许使用者设备14的接收器通过接收的两个正交的信号的组合来恢复在无线帧中的数据。
[0028]就闭环发射分集来说，节点BlO使用两个天线发射使用者信息。天线的相位和振幅(图未示)可以基于来自使用者设备14的反馈指令FBI来调节，以及天线的相位和振幅可以上行链路专用物理控制信道的反馈信息(feedback indication,FBI)域中发射。闭环发射分集本身具有两种操作模式。在模式I中，来自使用者设备14反馈指令FBI控制相位调节，相位调节期望最大化终端接收该两个天线的合并功率。基于滑动的(sliding)两个连续反馈指令的联合侦测(joint detection),于是节点BlO维持一个天线的相位然后调节另一个天线的相位。在模式2中，除相位调节外,振幅也可以被调节。
[0029]下行链路时隙利用发射功率控制数据用于发射分集。使用者设备14可以对发射功率控制数据应用STTD解码以用于实现开环发射分集。使用者设备14可以合并运用(incorporate)公共导频信道上的参考导频连同STTD解码的发射功率控制数据，来实现闭环发射分集。发射分集可以通过本发明实施方式揭露的下行链路时隙格式实现，并将在图5的步骤S512中详述。
[0030]图2为下行链路专用物理信道上的无线帧2的示意图。在IOms (即帧时间为IOms)的无线帧中包括15个时隙，其中每一个时隙为2560码片长，以及每一个时隙包括在专用物理控制信道(dedicated physical control channel, DPCCH)上的时分复用控制(time multiplexed control)数据以及在专用物理数据信道(dedicated physical datachannel,DPDCH)上的使用者数据。更具体来说，每一个时隙依次包括数据I域200，发射功率控制(Transmit Power Control, TPC)域 202,传送格式组合指不符(Transport FormatCombination Indicator,以下简称TFCI)域204,数据2域206,以及导频域208。数据I域200以及数据2域206携带在专用物理数据信道上的使用者数据。发射功率控制域202、TFCI域204和导频域208携带在专用物理控制信道上的控制数据。专用物理数据信道用于传送专用传送信道(dedicated transport channel, DCH)以及专用物理控制信道用于传送维持层I (即，物理层)链接必须的物理控制信息。
[0031]专用物理数据信道被划分为多个部分。例如，数据I域200以及数据2域206。
[0032]发射功率控制域202包括指示使用者设备处的发射器的发射功率调整的发射功率控制数据。发射功率控制域中的比特数NTPC可以为2，4，8或16，其取决于扩展因子(spreading factor)以及是否应用压缩模式。扩展因子从4到512变化。
[0033]TFCI域204是可以选择的。当出现TFCI域时，TFCI域中的TFCI数据代表用于无线巾贞中的传送格式组合(transport formation combination, TFC)以用于链解速率匹配(de-rate matching)和信道解码。当缺少TFCI域时，使用者设备可以基于错误检测码的位置和使用者数据的传送格式组合用盲传输格式检测(Blind Transport FormatDetection, BTFD)来确定使用者数据的数据类型。
[0034]导频域208包括提供至专用物理控制信道的导频数据。导频数据为定义帧同步以及用于发射功率控制和发射分集控制的比特样式。
[0035]在下行链路专用物理控制信道和下行链路专用物理数据信道之间存在功率偏移。一些功率偏移(例如参数P03)由无线资源控制(Radio Resource Control)连接设置消息通知，该无线资源控制连接设置消息从通用移动通信系统地面无线接入网传送至使用者设备14。所有的传送格式组合的功率偏移是固定的。参数P01、参数P02和参数P03分别对应于用于TFCI域204、发射功率控制域202和导频域208的功率偏移。
[0036]图3A为根据本发明的实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙格式的示意图。图3B为根据本发明的另一实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙格式的示意图。图3A和图3B中的时隙格式并未按比例绘示，仅仅是依次描述了每一个数据域的顺序。图3A描述了下行链路时隙格式3A，下行链路时隙格式3A包括数据I域300a，发射功率控制域302a，TFCI域304a以及数据2域306a。图3B描述了下行链路时隙格式3B，下行链路时隙格式3B包括数据I域300b，TFCI域302b、数据2域304b和发射功率控制域306b。
[0037]与3GPP99版描述的时隙格式相比,在本发明实施方式揭露的时隙格式3A和时隙格式3B中，利用发射功率控制域执行导频域的功能，因此时隙格式3A和时隙格式3B不包括导频域。由于不包括导频域，本发明揭露的时隙格式3A和时隙格式3B，可改善发射功率。如此一来,数据域在时隙格式3A和时隙格式3B中占据的数据空间增加。进一步地，发射功率控制域302a或发射功率控制域306b中的发射功率控制数据不仅用于解码上行链路发射功率控制指令，也可用于估计下行链路信号的信号质量并确定下行链路发射功率控制指令以用于下行链路发射功率控制。此外，根据本发明的实施方式，发射功率控制域302a或发射功率控制域306b中的发射功率控制数据也可用于开环或闭环发射分集控制，并将在图5的步骤S512中详述。
[0038]对于时隙格式3A，发射功率控制域302a位于时隙的中部，增加使用者设备14估计信号质量以及确定下行链路发射功率控制指令的可用时间，以及减少节点BlO解码下行链路发射功率控制指令和调整发射器的发射功率的可用时间。因此，时隙格式3A对上行链路发射功率控制有利但对下行链路发射功率控制不利。对于时隙格式3B，发射功率控制域306b位于时隙的尾部，减少使用者设备14解码上行链路发射功率控制指令并调整发射器的发射功率的可用时间，以及增加节点BlO确定下行链路发射功率控制的下行链路发射功率控制指令的可用时间。因此，时隙格式3B对下行链路发射功率控制有利但对上行链路发射功率控制不利。
[0039]图4A为遵从3GPP99版规格的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙的功率配置的示意图。下行链路专用物理信道时隙格式4A包括数据I域400a，发射功率控制域402a, TFCI域404a，数据2域406a以及导频域408a。通用移动通信系统地面无线接入网通过参数P01，参数P02以及参数P03分配位于专用物理控制信道和专用物理数据信道之间的功率偏移，参数POl，参数P02以及参数P03对应于TFCI域404a，专用物理控制信道的发射功率控制域402a和导频域408a的功率增益，并且参数POl，参数P02以及参数P03参照数据I域400a和数据2域406a的功率增益来调节TFCI域404a，发射功率控制域402a和导频域408a的功率增益。功率偏移可以随时间改变。
[0040]根据本发明的实施方式，由于导频域可以从下行链路专用物理信道时隙中省略，时隙中的数据空间可用于扩大发射功率控制域的发射功率控制数据的尺寸。因此，如图4B和图4C所示，对于扩大的发射功率控制域的发射功率控制数据的尺寸，可以减少在专用物理控制信道和专用物理数据信道之间的功率偏移，同时维持上行链路发射功率控制指令的解码错误率的实质相同的水平。图4B为根据本发明的实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙的功率配置的示意图。图4C为根据本发明的另一实施方式的下行链路专用物理信道上的无线帧的时隙的功率配置的示意图。图4B和图4C中的时隙格式并未按比例绘示，仅仅是依次描述了每一个数据域的顺序。时隙格式4B包括数据I域400b，发射功率控制域402b，以及数据2域404b。时隙格式4C包括数据域400c和发射功率控制域402c。为求简洁，可选择的TFCI域在时隙格式4B和时隙格式4C中省略，以及在不脱离本发明的精神的情况下本领域技术人员能够得知时隙格式4B和时隙格式4C可以包括TFCI域。
[0041]对于时隙格式4B,发射功率控制域402b位于时隙的中部，以及对于时隙格式4C,发射功率控制域402c位于时隙的尾部。在这两种情况下,发射功率控制域的发射功率控制数据的尺寸可以增加以超过由3GPP99版设置的最大数据尺寸，或超过16比特。由发射功率控制域402b或发射功率控制域402c携带的发射功率控制数据可以包括两组或多组重复数据模式。根据本发明的实施方式，发射功率控制数据包括直接重复两次的数据模式。根据本发明的其他实施方式，发射功率控制数据包括每两个比特重复的数据模式。更进一步地，发射功率控制域的发射功率控制数据的尺寸的增加可以减少发射功率控制域402b或发射功率控制域402c的功率偏移以提供与现有技术实质上相同的解码错误率。无线网络控制器12可以计算位于发射功率控制域402b或发射功率控制域402c和数据域之间的功率偏移以及通知节点B10，节点BlO可以通过无线资源控制信令调节发射功率控制域402b或发射功率控制域402c的功率偏移。功率偏移可以随时间改变，并且功率偏移可以由来自通用移动通信系统地面无线接入网的无线资源控制(Radio Resource Control)连接设置消息携带至使用者设备14。由于在时隙格式4B和时隙格式4C中没有导频域，不需要导频域功率偏移。根据本发明的实施方式，功率偏移可以小于6dB，甚至为OdB。对于OdB功率偏移，数据I域400b和数据2域404b以及发射功率控制域402b或发射功率控制域402c的功率水平实质相同，即时隙中的所有数据的发射功率均实质上相同。因此，下行链路专用物理信道在同一个时隙内的功率在任何时刻均保持常数并不会改变。
[0042]图5为根据本发明的实施方式的功率控制方法5的流程图。其中功率控制方法5包括于图1的通用移动通信系统地面无线接入网中。功率控制方法5包括从下行链路专用物理信道上取得来自无线帧的时隙的发射功率控制域的发射功率控制数据(第一数据)；基于发射功率控制数据(第一数据)解码上行链路发射功率控制指令；以及基于发射功率控制数据(第一数据)估计信号质量。功率控制方法5可改善发射功率，并且功率控制方法5将在下文中详述。
[0043]在开始时，使用者设备14被初始化以准备与节点BlO通过上行链路和下行链路专用物理信道通信(S500)。使用者设备14的接收器被配置为从下行链路专用物理信道接收无线帧。无线帧的时隙的时隙格式可以为图3A和图3B中的不包括导频域的时隙格式3A或时隙格式3B。随后，使用者设备14的控制器可以被配置为取得(retrieve)来自发射功率控制域的发射功率控制数据(第一数据)(S502)。使用者设备14的控制器可以解码发射功率控制数据以确定上行链路发射功率控制指令(S504)，并且相应地，通过上行链路发射功率控制指令调整使用者设备14的发射器的发射功率或振幅增益(S508)。上行链路发射功率控制指令提供关于方向或符号的信息，其中使用者设备14可以采用该关于方向或符号的信息以用固定步长Attc dB来调节发射功率。如下表I所示，举例来说，发射功率控制数据的比特数Ntpc可以为2，4，或8个比特，这种比特数Ntpc为2，4，或8个比特的比特样式代表上行链路发射功率控制指令。举例来说，当接收发射功率控制数据b’为1111时，使用者设备14可以解码上行链路发射功率控制指令为I, I代表上行链路发射功率控制指令的增加方向或正符号，以及相应地，使用者设备14可以通过固定步长尺寸ATrc dB增加发射器的发射功率。当接收发射功率控制数据b’为0000时，使用者设备14可以解码上行链路发射功率控制指令为0，0代表上行链路发射功率控制指令的减少方向或负符号，以及相应地，使用者设备14可以通过固定步长尺寸ATrc dB减少发射器的发射功率。
[0044]
【权利要求】
1.一种功率控制方法，由移动通信装置执行，其特征在于，包括: 从下行链路专用物理信道上取得来自无线帧的时隙的发射功率控制域的第一数据； 基于该第一数据解码上行链路发射功率控制指令；以及 基于该第一数据估计信号质量。
2.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，该发射功率控制域位于该时隙的尾部或位于该时隙的中部。
3.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，该第一数据包括每两个数据比特重复的数据模式。
4.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，进一步包括:对该第一数据执行空时发射分集解码。
5.根据权利要求4所述的功率控制方法，其特征在于，进一步包括: 基于该空时发射分集解码数据和来自公共导频信道的参考信号确定反馈指令，以及 发射该反馈指令以对基站执行发射分集控制。
6.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，该第一数据的尺寸超过16比特。
7.根据权利要求6所述的功率控制方法，其特征在于，该时隙中的所有数据的发射功率均实质上相同。
8.根据权利要求1所述 的功率控制方法，其特征在于，该基于该第一数据估计信号质量的步骤包括:基于该下行链路专用物理信道的导频比特样式的该第一数据或基于该上行链路专用物理信道的导频比特样式的该第一数据估计该信号质量。
9.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，该时隙不包括导频域以扩大该第一数据的尺寸。
10.一种移动通信装置，其特征在于，包括: 接收器，配置为从下行链路专用物理信道接收无线帧； 控制器，耦接于该接收器，配置为取得来自该无线帧的时隙的发射功率控制域的第一数据，基于该第一数据解码上行链路发射功率控制指令，以及基于该第一数据估计信号质量。
11.根据权利要求10所述的移动通信装置，其特征在于，该发射功率控制域位于该时隙的尾部或位于该时隙的中部。
12.根据权利要求10所述的移动通信装置，其特征在于，该第一数据包括每两个比特数据重复的数据模式。
13.根据权利要求10所述的移动通信装置，其特征在于，该接收器进一步被配置为对该第一数据上执行空时发射分集解码。
14.根据权利要求13所述的移动通信装置，其特征在于， 该接收器进一步被配置为基于该空时发射分集解码数据和来自公共导频信道的参考信号确定反馈指令；以及 该移动通信装置进一步包括发射器，该发射器耦接于该控制器，并且该发射器被配置为发射该反馈指令以对基站执行发射分集控制。
15.根据权利要求10所述的移动通信装置，其特征在于，该第一数据的尺寸超过16比特。
16.根据权利要求15所述的移动通信装置，其特征在于，对于该时隙中的所有数据的发射功率均实质上相同。
17.根据权利要求10所述的移动通信装置，其特征在于，该控制器被配置为基于该下行链路专用物理信道的导频比特样式的该第一数据或基于该上行链路专用物理信道的导频比特样式的该第一数据估计该信号质量。
18.根据权利要求10所述的移动通信装置，其特征在于，该时隙不包括导频域以扩大该第一数据的尺寸 。
【文档编号】H04W52/42GK103458489SQ201310199880
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月27日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】蔡政仪 申请人:联发科技股份有限公司